AT517766A1

AT517766A1 - Kühlmittelpumpe

Info

Publication number: AT517766A1
Application number: ATA50896/2015A
Authority: AT
Original assignee: Tcg Unitech Systemtechnik Gmbh
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2017-04-15
Also published as: CN106593614A; AT517766B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlmittelpumpe (1), insbesondere für eine Brennkraftmaschine, die ein Pumpengehäuse (4) aufweist, innerhalb dem ein, um eine Drehachse (2a) drehbar gelagertes, Pumpenlaufrad (2) angeordnet ist, dessen Austritt durch einen axial stufenlos verschiebbaren Ringschieber (11) veränderbar ist, wobei der Ringschieber (11) durch einen Aktuator (16) über ein Getriebe (19) verstellbar ist, welches zumindest ein, um eine erste Achse (14a) drehbar gelagertes, erstes Ritzel (14) aufweist, das in eine, mit dem Ringschieber (11) fest verbundene, erste Zahnstange (12) eingreift. Aufgabe dieser Erfindung ist es eine möglichst kompakte und in ihrer Anordnung flexible Kühlmittelpumpe (1) anzugeben. Diese Aufgabe wird dadurch erfüllt, dass eine mit dem Aktuator (16) verbundene zweite Zahnstange (15) in das Getriebe (19) eingreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlmittelpumpe, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, die ein Pumpengehäuse aufweist, innerhalb dem ein, um eine Drehachse drehbar gelagertes, Pumpenlaufrad angeordnet ist, dessen Austritt durch einen axial stufenlos verschiebbaren Ringschieber veränderbar ist, wobei der Ringschieber durch einen Aktuator über ein Getriebe verstellbar ist, welches zumindest ein, um eine erste Achse drehbar gelagertes, erstes Ritzel aufweist, das in eine, mit dem Ringschieber fest verbundene, erste Zahnstange eingreift. Kühlmittelpumpen der oben genannten Art werden zur Förderung des Kühlmittels in Brennkraftmaschinen verwendet. Da zum Beispiel nach einem Kaltstart kein Bedarf einer Kühlung besteht und Kühlmittelpumpen im Allgemeinen keinen eigenen Pumpenantrieb haben, ist es notwendig den Kühlmittelstrom ohne Eingriff auf die Pumpendrehzahl zu regeln. Um die Menge des Kühlmittels an den Bedarf anzupassen, sind daher Ringschieber im Einsatz, die mittels axialer Verschiebung vor den Ausströmbereich des Pumpenlaufrades geschoben werden. Somit ist es möglich den Massenstrom des Kühlmittels variabel einzustellen oder ganz zu unterbrechen.

Da der zur Verfügung stehende Bauraum meist begrenzt ist, sollen diese Kühlmittelpumpen möglichst kompakt aufgebaut und flexibel in ihrer Anordnung sein, um sie den jeweiligen Bauraumverhältnissen anzupassen.

Aus der DE 10 2011 076 719 Al sind Kühlmittelpumpen bekannt, deren Ringschieber mittels einer Zahnstange und einem Ritzel axial verschoben werden. Dabei wird die Drehbewegung des Ritzels von einem elektrischen Aktuator bewerkstelligt. Die Zahnstange ist mit einem Betätigungsblech verbunden und dieses wird durch die Drehbewegung des Ritzels axial verstellt, wirkt dann weiter auf die Schubstange. Dadurch ergibt sich allerdings der Nachteil, dass sich der Aktuator in der Achsverlängerung des Ritzels befinden muss. Um jedoch den vorhandenen Bauraum auszunutzen ist es möglich, dass der Aktuator nicht direkt dort angeordnet werden kann. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass eine größere axiale Länge der Kühlmittelpumpe durch das Betätigungsblech benötigt wird.

Aufgabe dieser Erfindung ist es nun, diesen Nachteil zu umgehen und eine Lösung bereitzustellen, die trotzdem einen kompakten und einfachen Aufbau einer Kühlmittelpumpe garantiert.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine mit dem Aktuator verbundene zweite Zahnstange in das Getriebe eingreift. Durch die Verwendung einer zweiten Zahnstange kann der Aktuator an einer günstigen Stelle angeordnet werden. Die Kühlmittelpumpe wird flexibler in ihrer Anordnung.

Darüber hinaus kann die axiale Baulänge verringert werden, da kein zusätzliches Betätigungsblech nötig ist.

Eine vorteilhafte Ausführung ergibt sich, wenn die zweite Zahnstange auf das erste Ritzel eingreift, denn dadurch wird der Aufbau der Kühlmittelpumpe einfacher. Die Kühlmittelpumpe ist dann außerdem aus fertigungstechnischer Sicht besonders leicht herstellbar.

Die gleichen Vorteile ergeben sich durch eine mögliche Ausführungsform, bei der das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 1:1 beträgt.

In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass das Getriebe ein zweites Ritzel aufweist, wobei das erste Ritzel und das zweite Ritzel unterschiedliche Durchmesser aufweisen, wobei das erste und zweite Ritzel achsgleich angeordnet und drehfest miteinander verbunden sind und die zweite Zahnstange in das zweite Ritzel eingreift. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Übersetzungsverhältnis frei festlegbar ist und es dadurch möglich ist den Platzbedarf für die zweite Zahnstange noch weiter zu reduzieren.

Besondere Flexibilität ergibt sich, wenn die Achse der zweiten Zahnstange mit einer Normalebene auf die Achse des Pumpenlaufrades einen Winkel zwischen 0° bis 60° einschließt, vorzugsweise einen Winkel zwischen 0° und 30°.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass der Aktuator eine Wegmesseinrichtung aufweist. Dadurch kann der Kühlmittelmassenstrom über den Verschiebeweg der zweiten Zahnstange kontrolliert und gesteuert werden.

Es ist günstig, wenn eine erste Achse des ersten Ritzels zur Drehachse des Pumpenlaufrades windschief angeordnet ist und ein Normalabstand zwischen der Drehachse und der ersten Achse maximal einem größten Durchmesser des Ringschiebers entspricht. Dadurch ist die Kühlmittelpumpe konstruktiv einfacher realisierbar, als bei sich schneidenden Achsen.

Weiters ist es konstruktiv weniger aufwendig, wenn eine zweite Achse der zweiten Zahnstange zur Drehachse windschief angeordnet ist, wobei die zweite Zahnstange von der Drehachse weiter entfernt ist als die erste Zahnstange.

In der Folge wird die Erfindung anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen schematisch: • Fig. 1 die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe in einer geschnittenen Schrägansicht; • Fig. 2 den Reguliermechanismus der Kühlmittelpumpe in einer Schrägansicht; • Fig. 3 die Kühlmittelpumpe in einem Schnitt durch die Ebene der zweiten Achse der zweiten Zahnstange durch die Kühlmittelpumpe mit geschlossenem Ringschieber; • Fig. 4 eine erste Ausführungsform der Kühlmittelpumpe in einem Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3; und • Fig. 5 eine zweite Ausführungsform der Kühlmittelpumpe in einem Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3.

In Fig. 1 ist eine Kühlmittelpumpe 1 gezeigt, die dazu dient das Kühlmittel zur Kühlung einer Brennkraftmaschine umzuwälzen. Die Kühlmittelpumpe 1 weist ein radiales Pumpenlaufrad 2 auf. Dieses Pumpenlaufrad 2 ist um eine Drehachse 2a drehbar in einem Pumpengehäuse 3 gelagert, welche über eine Riemenscheibe 9 angetrieben wird. Die Lagerung ist mit Bezugszeichen 8 bezeichnet. Das Pumpenlaufrad 2 ist mit einer Pumpenwelle 7 verbunden. Normal auf die Drehachse 2a befindet sich am Pumpengehäuse 3 ein Flansch 4 der dazu dient, die Kühlmittelpumpe 1 in ihrem Bauraum zu fixieren.

Zur Regelung des Kühlmittelmassenstromes besitzt die Kühlmittelpumpe 1 einen Reguliermechanismus 10. Dieser Reguliermechanismus 10 weist einen rotationssymmetrischen Ringschieber 11 auf, der axial stufenlos verschiebbar gelagert ist. Die Längsachse 11a des Ringschiebers 11 ist konzentrisch zur Drehachse 2a des Pumpenlaufrades 2 ausgebildet. Der Reguliermechanismus 10 weist weiter ein Getriebe 19 mit einer ersten Zahnstange 12 auf, die parallel zur Längsachse 11a fest mit dem Ringschieber 11 verbunden, beispielsweise einstückig mit diesem ausgebildet, ist. Im Ausführungsbeispiel weist der Ringschieber 11 eine Hülse 13 auf, auf welcher die erste Zahnstange 12 angeordnet ist. Die Hülse 13 des Ringschiebers 11 ist drehfest mit dem Ringschieber 11 und der ersten Zahnstange 12 verbunden. Die Hülse 13 wird in dem Pumpengehäuse 3 axial verschiebbar geführt. Im Bereich der ersten Zahnstange 12 weist das Pumpengehäuse 3 eine Ausnehmung 5 auf.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausführung weist die Kühlmittelpumpe 1 ein erstes Ritzel 14 auf. Dieses Ritzel 14 greift in die erste Zahnstange 12 ein und ist parallel zu einer Normalebene ε der Drehachse 2a ausgebildet. Weiters greift das Ritzel 14 in eine zweite Zahnstange 15 ein. Diese zweite Zahnstange 15 wird axial verschiebbar in einer Bohrung 6 des Pumpengehäuses 3 geführt. Eine zweite Achse 15a der zweiten Zahnstange 15 schließt mit der Normalebene ε einen Winkel α ein, der in einem Bereich zwischen 0° und 60° liegt.

Die Bewegung der zweiten Zahnstange 15 in der Richtung der zweiten Achse 15a erfolgt mittels eines Aktuators 16. Dieser Aktuator 16 kann als elektrischer Stellmotor, oder als hydraulischer, pneumatischer oder auch als elektromechanischer Linearantrieb ausgeführt sein.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Kühlmittelpumpe 1 gezeigt, die eine Wegmesseinrichtung 17 aufweist. Die Öffnung des Ringschiebers 11, und somit der Volumenstrom, kann mit der Wegmesseinrichtung 17 des Aktuators 16 kontrolliert, überwacht und gesteuert werden.

In Fig. 4 ist gezeigt, dass eine erste Achse 14a des ersten Ritzels 14 windschief zur Drehachse 2a liegt und ein Normalabstand a zwischen dieser ersten Achse 14a und der Drehachse 2a kleiner ist als ein Durchmesser D des Ringschiebers 11.

Weiters ist aus Fig. 4 ersichtlich, dass die zweite Achse 15a der zweiten Zahnstange 15 zur Drehachse 2a windschief angeordnet ist und die zweite Zahnstange 15 von der Drehachse 2a weiter entfernt ist als die erste Zahnstange 12.

Die erste Zahnstange 12 und die zweite Zahnstange 15 sind über das erste Ritzel 14 synchron bewegbar. In der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform befindet sich achsgleich zum ersten Ritzel 14 ein zweites Ritzel 18, das in die zweite Zahnstange 15 eingreift und einen Durchmesser d2 besitzt, der sich vom Durchmesser di des ersten Ritzels 14 unterscheidet. So kann eine Übersetzung zwischen der translatorischen Bewegungen der ersten 12 und der zweiten Zahnstange 15 realisiert werden.

Die erste 12 und zweite Zahnstange 15 und das erste 14, bzw. das zweite Ritzel 18 sind Teil des Getriebes 19.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Kühlmittelpumpe (1), insbesondere für eine Brennkraftmaschine, die ein Pumpengehäuse (4) aufweist, innerhalb dem ein, um eine Drehachse (2a) drehbar gelagertes Pumpenlaufrad (2) angeordnet ist, dessen Austritt durch einen axial stufenlos verschiebbaren Ringschieber (11) veränderbar ist, wobei der Ringschieber (11) durch einen Aktuator (16) über ein Getriebe (19) verstellbar ist, welches zumindest ein, um eine erste Achse (14a) drehbar gelagertes, erstes Ritzel (14) aufweist, das in eine, mit dem Ringschieber (11) fest verbundene, erste Zahnstange (12) eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Aktuator (16) verbundene zweite Zahnstange (15) in das Getriebe (19) eingreift.
2. Kühlmittelpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zahnstange (15) auf das erste Ritzel (14) eingreift.
3. Kühlmittelpumpe (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis des Getriebes (19) 1:1 beträgt.
4. Kühlmittelpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (19) ein zweites Ritzel (18) aufweist, wobei das erste Ritzel (14) und das zweite Ritzel (18) unterschiedliche Durchmesser aufweisen, wobei das erste (14) und das zweite Ritzel achsgleich angeordnet und miteinander drehfest verbunden sind und die zweite Zahnstange (15) in das zweite Ritzel (18) eingreift.
5. Kühlmittelpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Achse (15a) der zweiten Zahnstange (15) mit einer Normalebene (ε) auf die Drehachse (2a) des Pumpenlaufrades (2) einen Winkel (a) zwischen 0 bis 60°, vorzugsweise einen Winkel (a) zwischen 0° und 30°, einschließt.
6. Kühlmittelpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (16) eine Wegmesseinrichtung (17) aufweist.
7. Kühlmittelpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Achse (14a) des ersten Ritzels (14) zur Drehachse (2a) des Pumpenlaufrades (2) windschief angeordnet ist und ein Normalabstand (a) zwischen der Drehachse (2a) und der ersten Achse (14a) maximal einem größten Durchmesser (D) des Ringschiebers (11) entspricht.
8. Kühlmittelpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zahnstange (15) zur Drehachse (2a) windschief angeordnet ist, wobei die zweite Zahnstange (15) von der Drehachse (2a) weiter entfernt ist als die erste Zahnstange (12).