CN102439317A - 可切换的冷却剂泵 - Google Patents

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CN102439317A CN2009801590427A CN200980159042A CN102439317A CN 102439317 A CN102439317 A CN 102439317A CN 2009801590427 A CN2009801590427 A CN 2009801590427A CN 200980159042 A CN200980159042 A CN 200980159042A CN 102439317 A CN102439317 A CN 102439317A
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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的通过皮带盘驱动的可切换的冷却剂泵，对于该冷却剂泵，叶轮可借助于摩擦副由皮带盘可切换地驱动。本发明的目的是：开发一种在生产技术可以简单的方式制造的、通过皮带盘驱动的、可切换的用于所提及型式的内燃机的冷却剂泵，其尤其适用于小的冷却剂泵(即，这样的冷却剂泵中，在其中，皮带盘和叶轮之间的间隔小于15mm，且该冷却剂泵的皮带盘直径小于50mm)。此外，根据本发明的可切换的冷却剂泵(其带有布置在泵罩壳(1)处的用于压力转换器(10)的联接凸缘(9)和布置在工作缸(15)中的工作活塞(14))由此而出众，即，在泵罩壳(1)处/中一方面皮带盘(3)支承在皮带盘轴承(2)中，另一方面泵轴(5)分开地支承在泵轴承(4)中，并且在泵罩壳(1)中布置有套管容纳件(17)，其中，在该套管容纳件(17)的环形底部(18)中存在环形通道(19)，并且在泵罩壳(1)中在套管容纳件(17)中置入有环形活塞工作套管(21)，并且在环形活塞工作套管(21)中以可移位的方式布置有环形活塞(24)，其设置有环形活塞密封件(23)，并且在皮带盘侧邻近环形活塞(24)、在环形活塞(24)和工作锥(26)之间布置有轴向轴承(25)，并且在泵轴(5)处布置有用于工作锥(26)的端部位置限制部(27)，以及一个/多个回位弹簧(28)，并且在皮带盘(3)的端侧(29)中在中心布置有带动锥(30)，在负压或超压加到压力联接接头(12)处时，该带动锥(30)与布置在泵轴(5)上的工作锥(26)进入有效连接。

Description

可切换的冷却剂泵
技术领域
本发明涉及用于内燃机的通过皮带盘(Riemenscheibe)驱动的可切换的(schaltbar)冷却剂泵，在该冷却泵中，叶轮可借助于摩擦副以可切换的方式由皮带盘驱动。
背景技术
在背景技术中已描述了用于内燃机的冷却剂泵，该冷却剂泵的皮带盘由内燃机的曲轴驱动，且在该冷却剂泵中，叶轮可以可切换的方式借助于摩擦副与泵轴相连接。
利用可以该冷却剂泵实现的两点调节(Zweipunktregelung)，冷却剂泵的冷却能力以及驱动功率可变化。用于机动车的冷却剂泵的两点调节使以下情况成为可能，即，可避免在启动发动机时立即应用强制冷却，由此，明显缩短发动机的热运转阶段并且减少了所有在该阶段中产生的缺点，例如提高的摩擦损失、提高的排放值和提高的燃料消耗。
申请人在专利文件DE 100 57 098 C1中介绍了已证明可行的可切换的冷却剂泵，在该冷却剂泵中，在泵罩壳中以固定的形式布置有电磁线圈，该电磁线圈可与以抗扭的、然而被弹性加载可移位的形式布置在驱动轴上的、在叶轮侧设置有摩擦片衬面的衔铁盘(Ankerscheibe)如此地进入有效连接，即，在切断磁场时，由于弹簧压紧力，以可旋转的形式布置在驱动轴上的叶轮由衔铁盘带动(Mitnehmen)。
由于通过可用的磁性结构空间在该结构形式中的带动摩擦力矩受限制，始终进一步研发解决方案。
基于提及的解决方案的专利文件DE 102 35 721 B4描述了结构空间优化的可切换的冷却剂泵，其带有可由磁力离合器(Magnetkupplung)的摩擦盘传递到叶轮上的明显提高的驱动转矩。
该提高的驱动转矩通过压紧力的提高而引起，该压紧力的提高由此而实现，即，在摩擦盘和叶轮之间，通过用于冷却介质的流入环和流出环建立支持压紧力的负压(Unterdruck)，并且同时，摩擦盘在运行期间借助于溢出开口在离合器侧以冷却介质的压力被加载。
该提及结构形式的冷却剂泵在发动机冷启动时被关掉，以为了保证短时间加热发动机与所有由此实现的优点。
如果此后发动机达到其运行温度，则相应摩擦离合器被激活且接通冷却剂泵。
然而为了使在扭矩传递面处的磨损最小，要求非常高的压紧力，其中，在恰好还允许的滑动(Schlupf)(即，磨损)和要求的结构尺寸之间，由于相关的技术成本必然必须始终存在折衷。
然而在一些应用情况下，对允许的结构尺寸设定如此窄的界限，即，甚至背景技术的结构空间已优化的结构形式还是构建得过大。
这种非常小的冷却剂泵的代表在文件US 2002/0176773 A1中示出，在该冷却泵中，在皮带盘和叶轮之间的间隔小于15mm且皮带盘的直径小于50mm。
此外，在文件DE 101 28 059 C1中已描述由申请人公开的冷却剂泵，在该冷却剂泵中，与皮带盘刚性连接的轴被双重(zweifach)支承。在该轴上与皮带盘相对地、借助于回程闭锁件(Rücklaufsperre)布置有套筒。在该套筒上以抗扭的形式布置有叶轮。借助于布置在泵罩壳中的电动机的与套筒刚性连接的转子，在需要时套筒和由此与套筒刚性连接的叶轮附加地被驱动，使得，例如在冬天在高速公路上堵车时，尽管泵轴转速较低也可保证客舱优化的供暖。
此外，申请人在文件DE 10 2005 062 200 B3中还介绍了一种冷却剂泵，在该冷却剂泵中，压力管路与环形通道相连接，且在该冷却剂泵中布置有设置有卷折衬面(Rollfaltbelag)的环形活塞。
发明内容
因此，本发明的目的在于，开发价格上有利且生产技术上可以简单的方式制造的、通过皮带盘驱动的、可切换的用于内燃机的冷却剂泵，在该冷却剂泵中，叶轮可以与摩擦副相结合的方式可切换地被驱动，该冷却泵通过高的效率、非常紧凑、简单、牢固的结构形式、最小的生产和安装成本以及高的运行安全性和可靠性而出众，并且其尤其适用于小的冷却剂泵(即，这样的冷却泵，在其中在皮带盘和叶轮之间的间隔小于15mm且该冷却泵的皮带盘直径小于50mm)，其中，新的待开发的结构形式的压紧力应使以下情况成为可能，即，实现几乎无磨损的ON/OFF运行，并且由此可靠地缩短发动机的热运行阶段以及降低有害物质排放及摩擦损失和燃料消耗，其中，新的待开发的可切换的冷却剂泵即使在已经投入使用的发动机系列中也应为可加装的。
附图说明
根据本发明，该目的通过根据本发明独立权利要求的特征的可切换的冷却剂泵实现。本发明有利的实施方案、细节和特征从从属权利要求以及下文根据本发明的解决方案的描述结合此处当前根据本发明的解决方案的实施例的图纸而获得。
在图1中以截面图形式的侧视图示出了根据本发明的、可切换的冷却剂泵可能的结构形式的一种，其中，冷却剂泵处于工作状态“Aus”(即，不带动叶轮)中。
在图1中示出的结构形式以与负压调节相结合的形式应用。
下面借助在图1中示出的实施例进一步解释当前根据本发明的可切换的冷却剂泵。
具体实施方式
根据本发明，在泵罩壳1处/中以分开的形式一方面将皮带盘3支承在皮带盘轴承2中，且另一方面在同一泵罩壳1中将泵轴5支承在泵轴承4(与皮带盘3无关)中。
在泵轴5自由的、流动侧端部上以抗扭的形式布置有叶轮6。
在叶轮6和泵轴承4之间，在泵罩壳1中在密封件容纳件7中布置有轴密封圈8。
此外，在泵罩壳1处布置有联接凸缘9以用于联接压力转换器(Druckübersetzer)10。在该压力转换器10处布置有操纵缸11，带有布置在该操纵缸11处的压力联接接头12，将负压施加在该压力联接接头12处。
在操纵缸11中布置有操纵活塞13，该操纵活塞13与布置在工作缸15中的工作活塞14刚性连接。
根据本发明，在泵罩壳1中、在皮带盘侧邻近泵轴承4的轴承座16布置有套管容纳件17，泵轴5皮带盘侧的自由端部伸入到该套管容纳件17中心，并且在该套管容纳件17的环形底部18中布置有环形通道19。
显著的是：工作缸15通过多个布置在泵罩壳1中且彼此连接的压力管路20与环形通道19相连接。
此外，本发明明显的是：在布置在泵罩壳1中的套管容纳件17中置入有环形活塞工作套管21，在该环形活塞工作套管21的底部中布置有通向环形通道19的流经开口22。
本发明还明显的是：在环形活塞工作套管21和环形通道19之间布置有设有流经开口22的环形密封件34。
根据本发明还有：在环形活塞工作套管20中、邻近通向环形通道19的流经开口22、以可移位的形式布置有设有环形活塞密封件23的环形活塞24。根据本发明，环形活塞密封件23扣紧(einknüpfen)到相关联的、布置在环形活塞24处的带动槽中。
本发明还明显的是：在皮带盘侧邻近环形活塞24布置有以轴向滚针轴承为结构形式的轴向轴承25，其位于环形活塞24和以轴向可移位的形式布置在泵轴5上的工作锥26之间。
还显著的是：在泵轴5处布置有端部位置限制部27以用于工作锥26，以及在工作锥26和泵轴5之间布置有回位弹簧28。
有利的是，回位弹簧28(如图1所示)为盘形弹簧，该盘形弹簧在泵轴5端侧处借助于固定螺栓32朝着工作锥26被预紧。
在此，本发明明显的是：在以可旋转的形式支承在泵罩壳1处的皮带盘3的端侧29中在中心布置有带动锥30，该带动锥30在负压施加到压力联接接头12处时促使：工作活塞14对位于工作缸15中的工作介质产生作用，即，在实施例中对冷却液(该冷却液主要由水/乙二醇混合物组合而成)产生作用，使得布置在泵轴5上的工作锥26与布置在皮带盘3中的带动锥30进入有效连接，并且由此，由皮带盘带动泵轴5以及与该泵轴5刚性连接的叶轮6。
本解决方案由于根据本发明的组件促使非常高的压紧力，该压紧力此后使无滑动-和因此无磨损的ON/OFF运行成为可能。
因此，借助于介绍的根据本发明的组件实现了可靠且明显缩短发动机的热运行阶段，以为了降低在发动机热运行阶段中的有害物质排放以及摩擦损失和燃料消耗。
在此，本解决方案通过非常紧凑、简单且牢固的结构形式而出众，该结构形式尤其非常好地适用于非常小的冷却剂泵(即，这样的冷却剂泵，在该冷却剂泵中在皮带盘和叶轮之间的间隔小于15mm且该冷却剂泵的皮带盘直径小于50mm)。此外，借助于根据本发明的解决方案，可在生产和安装成本最小的情况下保证非常高的运行安全性和可靠性。
由于其结构空间优化的结构形式，可切换的冷却剂泵当前根据本发明的解决方案对于已经投入使用中的发动机系列也为可加装的。
由于如此的事实，即，在工作缸15中，在一个/多个压力管路20中，在环形通道19中以及在环形活塞工作空间中的工作介质为冷却液，则如根据本发明在图1中所示，可在压力管路20和泵空间之间布置再充填阀31，该再充填阀31不成问题地以非常可靠且还价格上有利的方式保证补偿泄漏损失。
此外有利的是，在皮带盘3端侧处布置有遮盖罩33，该遮盖罩33覆盖了带动锥30的区域和与该带动锥30处于有效连接的工作锥26以及该工作锥26的回位弹簧28和该回位弹簧28在泵轴5处的固定部，并且因此保证高的功能-、运行-和工作安全性。
同样有利的是：在泵罩壳1中，在轴密封圈8附近布置有泄漏管路35，该泄漏管路35保持泵轴承4干燥且向外通过泄漏海绵38封闭。该解决方案在结构形式简单且非常紧凑时通过限定地控制冷却剂输送量，在高运行安全性和可靠性以及生产和安装成本最小的情况下使优化地加热发动机成为可能。
利用本文介绍的根据本发明的解决方案，在加热发动机之后实现了可这样影响在持续运行中的发动机温度，即，在发动机整个工作区域中，有害物质排放、摩擦损失以及燃料消耗可明显减少。
在此，根据本发明的解决方案使以下情况成为可能，即，即使对于目前已经生产的发动机系列，根据本发明的、本文介绍的、可切换的冷却剂泵也可被加装。
参考标号列表
1泵罩壳
2皮带盘轴承
3皮带盘
4泵轴承
5泵轴
6叶轮
7密封件容纳件
8轴密封圈
9联接凸缘
10压力转换器
11操纵缸
12压力联接接头
13操纵活塞
14工作活塞
15工作缸
16轴承座
17套管容纳件
18环形底部
19环形通道
20压力管路
21环形活塞工作套管
22流经开口
23环形活塞密封件
24环形活塞
25轴向轴承
26工作锥
27端部位置限制部
28回位弹簧
29端侧
30带动锥
31再填充阀
32固定螺栓
33遮盖罩
34环形密封圈
35泄漏管路
36泄漏海绵
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种可切换的冷却剂泵，带有：泵罩壳(1)；在所述泵罩壳(1)处支承在皮带盘轴承(2)中的皮带盘(3)；泵轴(5)；以抗扭的形式布置在所述泵轴(5)自由的流动侧端部上的叶轮(6)；在所述泵罩壳(1)中在所述叶轮(6)和泵轴承(4)之间布置在密封件容纳件(7)中的轴密封圈(8)；布置在所述泵罩壳(1)处的联接凸缘(9)以用于带有操纵缸(11)和布置在所述操纵缸(11)处的压力联接接头(12)的压力转换器(10)；操纵活塞(13)；与所述操纵活塞(13)刚性连接的工作活塞(14)；以及工作缸(15)，其中，所述工作缸(15)通过一个/多个布置在所述泵罩壳(1)中彼此相连接的压力管路(20)与环形通道(19)相连接，并且所述工作活塞(14)对在所述工作缸(15)中及在一个/多个所述压力管路(20)中且在所述环形通道(19)中存在的工作介质产生作用，其特征在于，
-在所述泵罩壳(1)处/中一方面所述皮带盘(3)支承在皮带盘轴承(2)中，另一方面所述泵轴(5)分开地支承在泵轴承(4)中，并且
-在所述泵罩壳(1)中在皮带盘侧邻近所述泵轴承(4)的轴承座(16)布置有套管容纳件(17)，所述泵轴(5)皮带盘侧的自由端部在中心处伸入所述套管容纳件(17)中，并且在所述套管容纳件(17)的环形底部(18)中布置有环形通道(19)，并且
-在所述泵罩壳(1)中在所述套管容纳件(17)中置入有环形活塞工作套管(21)，在所述环形活塞工作套管(21)的底部中布置有通向所述环形通道(19)的流经开口(22)，并且
-在所述环形活塞工作套管(21)中，邻近通向所述环形通道(19)的所述流经开口(22)，以可移位的方式布置有环形活塞(24)，所述环形活塞(24)设有环形活塞密封件(23)，并且
-在皮带盘侧邻近所述环形活塞(24)、在所述环形活塞(24)和以轴向可移位的形式布置在所述泵轴(5)上的工作锥(26)之间布置有轴向轴承(25)，并且
-在所述泵轴(5)处布置有用于所述工作锥(26)的端部位置限制部(27)，以及在所述工作锥(26)和所述泵轴(5)之间布置有一个/多个回位弹簧(28)，并且
-在以可旋转的形式支承在所述泵罩壳(1)处的所述皮带盘(3)的端侧(29)中在中心处布置有带动锥(30)，在负压或超压施加到所述压力联接接头(12)处时，所述带动锥(30)与布置在所述泵轴(5)上的工作锥(26)进入有效连接。
2.根据权利要求1所述的可切换的冷却剂泵，其特征在于，所述环形活塞密封件(23)扣紧到相关联的布置在所述环形活塞(24)处的带动槽中。
3.根据权利要求1或2所述的可切换的冷却剂泵，其特征在于，在所述环形活塞工作套管(21)和所述环形通道(19)之间布置有设有流经开口(22)的环形密封件(34)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的可切换的冷却剂泵，其特征在于，所述轴向轴承(25)为轴向滚针轴承。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的可切换的冷却剂泵，其特征在于，所述回位弹簧(28)为盘形弹簧，所述盘形弹簧以借助于固定螺栓(32)布置在所述泵轴(5)的端侧中的方式朝着所述工作锥(26)被预紧。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的可切换的冷却剂泵，其特征在于，在所述皮带盘(3)端侧处布置有遮盖罩(33)，所述遮盖罩(33)覆盖了所述带动锥(30)的区域和与所述带动锥(30)进入有效连接的所述工作锥(26)包括所述工作锥(26)的回位弹簧(28)和该回位弹簧(28)在所述泵轴(5)处的固定部。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的可切换的冷却剂泵，其特征在于，在所述压力转换器(10)的压力联接接头(12)处存在负压。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的可切换的冷却剂泵，其特征在于，在所述压力转换器(10)的压力联接接头(12)处存在超压(例如发动机油压)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的可切换的冷却剂泵，其特征在于，在所述泵罩壳(1)中，在所述轴密封圈(8)附近布置有泄漏管路(35)，所述泄漏管路(35)向外通过泄漏海绵(36)封闭。

Claims (9)

  1. 一种可切换的冷却剂泵，带有：泵罩壳(1)；在所述泵罩壳(1)处支承在皮带盘轴承(2)中的皮带盘(3)；泵轴(5)；以抗扭的形式布置在所述泵轴(5)自由的流动侧端部上的叶轮(6)；在所述泵罩壳(1)中在所述叶轮(6)和泵轴承(4)之间布置在密封件容纳件(7)中的轴密封圈(8)；布置在所述泵罩壳(1)处的联接凸缘(9)以用于带有操纵缸(11)和布置在所述操纵缸(11)处的压力联接接头(12)的压力转换器(10)；操纵活塞(13)；与所述操纵活塞(13)刚性连接的工作活塞(14)；以及工作缸(15)，其中，所述工作缸(15)通过一个/多个布置在所述泵罩壳(1)中彼此相连接的压力管路(20)与环形通道(19)相连接，并且所述工作活塞(14)对在所述工作缸(15)中及在一个/多个所述压力管路(20)中且在所述环形通道(19)中存在的工作介质产生作用，其特征在于，
    -在所述泵罩壳(1)处/中一方面所述皮带盘(3)支承在皮带盘轴承(2)中，另一方面所述泵轴(5)分开地支承在泵轴承(4)中，并且
    -在所述泵罩壳(1)中在皮带盘侧邻近所述泵轴承(4)的轴承座(16)布置有套管容纳件(17)，所述泵轴(5)皮带盘侧的自由端部在中心处伸入所述套管容纳件(17)中，并且在所述套管容纳件(17)的环形底部(18)中布置有环形通道(19)，并且
    -在所述泵罩壳(1)中在所述套管容纳件(17)中置入有环形活塞工作套管(21)，在所述环形活塞工作套管(21)的底部中布置有通向所述环形通道(19)的流经开口(22)，并且
    -在所述环形活塞工作套管(21)中，邻近通向所述环形通道(19)的所述流经开口(22)，以可移位的方式布置有环形活塞(24)，所述环形活塞(24)设有环形活塞密封件(23)，并且
    -在皮带盘侧邻近所述环形活塞(24)、在所述环形活塞(24)和以轴向可移位的形式布置在所述泵轴(5)上的工作锥(26)之间布置有轴向轴承(25)，并且
    -在所述泵轴(5)处布置有用于所述工作锥(26)的端部位置限制部(27)，以及在所述工作锥(26)和所述泵轴(5)之间布置有一个/多个回位弹簧(28)，并且
    -在以可旋转的形式支承在所述泵罩壳(1)处的所述皮带盘(3)的端侧(29)中在中心处布置有带动锥(30)，在负压或超压施加到所述压力联接接头(12)处时，所述带动锥(30)与布置在所述泵轴(5)上的工作锥(26)进入有效连接。
  2. 根据权利要求1所述的可切换的冷却剂泵，其特征在于，所述环形活塞密封件(23)扣紧到相关联的布置在所述环形活塞(24)处的带动槽中。
  3. 根据权利要求1或2所述的可切换的冷却剂泵，其特征在于，在所述环形活塞工作套管(21)和所述环形通道(19)之间布置有设有流经开口(22)的环形密封件(34)。
  4. 根据权利要求1至3中任一项所述的可切换的冷却剂泵，其特征在于，所述轴向轴承(25)为轴向滚针轴承。
  5. 根据权利要求1至4中任一项所述的可切换的冷却剂泵，其特征在于，所述回位弹簧(28)为盘形弹簧，所述盘形弹簧以借助于固定螺栓(32)布置在所述泵轴(5)的端侧中的方式朝着所述工作锥(26)被预紧。
  6. 根据权利要求1至5中任一项所述的可切换的冷却剂泵，其特征在于，在所述皮带盘(3)端侧处布置有遮盖罩(33)，所述遮盖罩(33)覆盖了所述带动锥(30)的区域和与所述带动锥(30)进入有效连接的所述工作锥(26)包括所述工作锥(26)的回位弹簧(28)和该回位弹簧(28)在所述泵轴(5)处的固定部。
  7. 根据权利要求1至6中任一项所述的可切换的冷却剂泵，其特征在于，在所述压力转换器(10)的压力联接接头(12)处存在负压。
  8. 根据权利要求1至6中任一项所述的可切换的冷却剂泵，其特征在于，在所述压力转换器(10)的压力联接接头(12)处存在超压(例如发动机油压)。
  9. 根据权利要求1至8中任一项所述的可切换的冷却剂泵，其特征在于，在所述泵罩壳(1)中，在所述轴密封圈(8)附近布置有泄漏管路(35)，所述泄漏管路(35)向外通过泄漏海绵(36)封闭。
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