CN103946504A - 具有电动液压导流板调整装置的能调节的冷却剂泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及内燃机的冷却循环回路的具有泵壳体(2)的可调节的冷却剂泵(1)，具有附属的叶轮(8)的泵轴(3)能转动地支承在该泵壳体中。叶轮(8)将冷却剂作为体积流量通过抽吸接口(9)输送到冷却剂泵(1)的压力通道或螺旋通道输送中。通过在外侧包围叶轮(8)的导流板(11)可以影响体积流量，该导流板的附属的推杆(12)在泵轴(3)中引导。导流板(11)结合促动器(17)能抵抗弹簧器件(30)地在两个端部位置之间无级地进行调整。电动液压作用的、集成在泵轴(3)中的调节机构用作促动器(17)，其中，冷却剂泵(1)的受压力加载的冷却剂设置为液压流体。

Description

具有电动液压导流板调整装置的能调节的冷却剂泵

技术领域

本发明涉及内燃机的冷却循环回路的能调节的冷却剂泵。包括叶轮的泵轴能转动地支承在冷却剂泵的泵壳体中，该泵轴优选通过附属的驱动盘由牵引机构传动装置来驱动。叶轮将冷却剂作为体积流量经由抽吸接口输送至冷却剂泵的压力通道或螺旋通道中。在此，通过在外侧包围叶轮的导流板可以影响体积流量，该导流板的附属的推杆在泵轴中引导。导流板结合促动器可以抵抗弹簧器件地在两个端部位置之间无级地进行调整。

背景技术

为了将液体冷却的，尤其水冷的内燃机冷却，冷却剂或者冷却介质借助冷却剂泵通过内燃机的曲轴箱或者汽缸头的冷却通道泵送至关闭的循环回路中，并且被加热的冷却介质紧接着在空气水热交换器中回流冷却。为了支持冷却剂的循环使用优选由内燃机直接驱动的冷却剂泵。通过冷却剂泵与曲轴之间的直接联接，出现了泵转速与内燃机转速的依赖性。由此导致在内燃机冷启动时冷却剂进行循环，并且由此内燃机的所期望的快速加热发生延迟。为了优化内燃机的运行，力求在冷启动后尽可能快地达到运行温度。由此，可以减小摩擦损耗以及燃料消耗并且同时减小排放值。为了实现该效果使用可调节的冷却剂泵，该冷却剂泵的输送的体积流量可以与内燃机的冷却需求相协调。在冷启动后，在确定用于冷却内燃机的体积流量紧接着依赖于出现的温度水平连续上升之前，首先力求实现冷却剂泵的零输送。通过用于优化内燃机的燃料消耗的试验序列，借助之前提到的措施的随之发生的应用可以实现大于等于3％的燃料的消耗下降。

由DE102008046424A1公知了一种可调节的用于内燃机的冷却循环回路的冷却剂泵，该冷却剂泵通过牵引机构传动装置来驱动。为了影响体积流量，能轴向移动的导流盘配属于叶轮，该导流盘借助安置在叶轮的空心轴内部的推杆结合调节机构能轴向移动[CU1]。调节机构包括与推杆连接的衔铁，该衔铁通过比例磁铁(Proportionalmagneten)能有针对性地轴向移动。为此，能电操纵的调节机构或促动器在端侧前置于冷却剂泵的驱动皮带盘。DE19901123A1公开了另一受调节的冷却剂泵。为了影响体积流量，叶轮配属有外部跨接的滑动元件，该滑动元件的放置位置可以通过扭转螺纹状引导装置来改变。

根据DE102005062200A1，受调节的冷却剂泵包括支承在泵壳体中并被驱动的、具有附属的叶轮的轴以及能气压或液压地调节的滑阀，该滑阀可变地覆盖叶轮的流出区域。多个在周边上分布的活塞杆布置在滑阀上，该活塞杆在泵壳体中与泵轴平行地延伸并且在环形槽或孔中引导并且借助泵壳体中的杆密封装置来密封。活塞杆与环形活塞在环形槽侧作用连接，该环形活塞置入压力腔中。压力弹簧加载的环形活塞以及与其连接的滑阀的移动通过对压力腔的压力加载来实现。由DE102005004315A1公知了一种可调节的冷却剂泵，其中，体积流量可以通过包围叶轮的、能在泵轴上移动的滑阀来改变。在此，滑阀可以通过由电磁线圈加载的、能在泵轴上移动的磁衔铁来操纵。滑阀或导流板的包围泵轴的整个电调节装置在泵壳体内部布置在冷却剂泵的叶轮与驱动皮带盘之间。

发明内容

本发明的任务在于，为可调节的冷却剂泵提供一种用于调节导流板的、结构空间优化的、稳固的设备，其用于实现高效地控制冷却剂泵的体积流量。

根据本发明，上述任务通过具有权利要求1的特征的可调节的冷却剂泵来解决。紧跟着的从属权利要求2至9分别又给出本发明的有利的改进方案。

根据本发明的可调节的冷却剂泵的构造包括作为促动器的电动液压作用的、集成在泵轴上的调节机构，借助该调节机构可以进行对导流板的精确定位，以便能够实现主动地控制体积流量或制冷剂输送量。作为液压流体，针对促动器设置有冷却剂泵的受压力加载的冷却剂。通过促动器集成在泵轴内部减小了冷却剂泵不仅在径向方向上而且也在轴向方向上所需的结构空间。由此，相对于迄今为止公知的解决方案，本发明能够实现紧凑的结构空间优化的冷却剂泵的实现方案。借助根据本发明的方案，一方面可以确保对马达的逐步加热，并且另一方面可以在到达运行温度后使内燃机的温度在持续运行中受到影响。因此，在内燃机的整个工作范围内，摩擦损耗和有害物质排放以及因此燃料消耗显著减少。

促动器优选可以如下这样地确定节拍(getaktet)，即，以液压流体快速地填充工作腔和/或压力腔，以便在启动冷却的内燃机之后为了产生冷却剂泵的零输送而短时间地完全截止体积流量。在此，通过促动器释放或影响的用来加载压力活塞的体积流量比压力腔的出现的液压流体泄漏更大。优选地，根据本发明紧凑的、简单且稳固地构造的促动器可以用最小的生产耗费以及装配耗费来制造以及安装。此外，通过促动器的受保护的、集成在泵轴的在安装位置改善了促动器的运行安全性以及因此改善了冷却剂泵的可靠性。借助紧凑的促动器以及使用冷却剂泵的处于压力下的冷却剂作为液压流体的液压装置产生了有利地高的效率。此外，根据本发明的解决方案以如下方式设计，即，冷却剂泵即使在当前已经完成的马达中也可以由迄今为止使用的冷却剂泵替换。

根据本发明的优选的结构上的构造，促动器包含位置固定地定位的操作电磁铁，该操作电磁铁直接加载能在泵轴内部移动的泵活塞。优选地，促动器的操作电磁铁位置固定地紧固在泵壳体上或者在配属于冷却剂泵的机器部件，例如内燃机的曲轴箱上。在安装位置中，操作电磁铁有间隙地插入泵轴的端侧的容纳部中并且同时通过定心的开关轴支撑在泵活塞上。泵活塞与推杆或者配属于推杆的压力活塞共同限定出泵轴内部的以液压流体填充的、构造为缸体的工作腔。由此，由操作电磁铁触发的轴向移动，即泵活塞的冲程，直接传递到压力活塞上，由此触发了导流板的同步调节。

促动器液压装置的结构上的构造规定，依赖于泵活塞的放置位置或者依赖于出现的压力关系，受压力加载的压力介质或者液压流体例如从冷却剂泵的压力通道或者螺旋通道经由流入口流入泵轴的工作腔中。根据本发明的第一方案规定，在促动器不通电时出现相应于导流板的端部位置的泵活塞位置，其中，出现了冷却剂泵的最大体积流量，工作腔经由流入口被无阻碍地填充。在对促动器进行操纵，即通电时，流入口通过泵活塞的与其相关的冲程来被关闭，由此在工作腔中建立起压力。备选的构造包括集成在流入口中的单向阀或止回阀，其在出现压力差或压力落差时打开。该状态在泵活塞的抽吸冲程中或在促动器的操作电磁铁不通电时伴随着压力落差出现，这确保了从压力通道或螺旋通道向泵轴的工作腔的压力介质流动。

此外，根据按本发明的方案，单向阀或止回阀在端侧在背离操作电磁铁的端部上置入泵轴的形成液压装置的工作腔的纵向孔中。压力活塞以及与其相连的导流板通过阀门仅被限于如下压力介质流动，通过该压力介质流动导流板在朝向关闭的叶轮或关闭的冷却剂泵的方向上进行调节。优选球形阀适合作为冷却剂泵的压力腔或者流入口中的单向阀或止回阀。

此外，本发明的结构上的构造包括优选罐形地构造的压力活塞，该压力活塞通过推杆与导流板连接并且在泵轴的中心的阶梯孔中引导。在此，推杆轴在泵轴的位置固定的引导衬套的容纳部或孔中能轴向移动地引导，其中，在压力活塞与引导衬套之间优选置入压力弹簧作为弹簧器件。为了限制液压流体泄漏，压力活塞可以相对泵轴的阶梯孔进行密封。

作为用于简化装配耗费的措施提出，将促动器的单个结构部件实施为能预装配的单元。有利地，套筒或引导套管适用于此，该套筒或引导套管确定用于容纳泵活塞、单向阀以及置入泵活塞与单向阀之间的在朝向操作电磁铁的方向上加载泵活塞的弹簧器件。预装配的结构单元可以紧接着形状锁合(formschlüssig)和/或传力连接(kraftschlüssig)地置入泵轴的纵向孔中。

此外，根据本发明促动器的接通或者激活可以与用于调整导流板的调节相结合。为此优选提出，检测内燃机的至少一个运行温度，尤其是内燃机的冷却剂温度和/或润滑油温度作为调节参量，并且将其与参考温度或引导温度相比较，以便在出现偏差时有针对性地进行对导流板的调节。优选的调节装置构造包括用于温度检测的传感装置以及进行温度调准的调节单元。在出现偏差时，为了有针对性地调节导流板由调节单元驱控促动器的操作电磁铁，以便影响冷却剂泵的体积流量并进而影响内燃机的运行温度。

附图说明

本发明其他的特征由以下描述得出，其中，示出了本发明的两个实施例。在此：

图1示出根据本发明设计的具有集成在泵轴中的促动器的冷却剂泵的第一实施例；

图2示出根据本发明设计的具有在促动器不通电时的导流板位置的冷却剂泵的第二实施例；

图3示出根据图2的具有在促动器断电时出现的导向板位置的冷却剂泵。

具体实施方式

图1以剖面图示出冷却剂泵1，该冷却剂泵可以优选用于内燃机的冷却剂循环回路。在冷却剂泵1的泵壳体2中装入实施为空心轴的泵轴3，该泵轴通过两个尤其实施为滚动轴承的轴承4、5能转动地支承。第一轴承4置入泵壳体2的孔6中，而第二轴承5置入泵壳体2的凸肩与在泵轴3上转动固定(drehfixiert)的皮带盘7的轴向容纳部之间。冷却剂泵1的驱动通过未绘出的牵引机构传动装置来进行，其中，牵引机构、皮带或者链条将驱动盘7与其他驱动盘连接起来。与驱动盘7对置地布置在泵轴3上的叶轮8配属于抽吸腔9，利用该抽吸腔在冷却剂泵1的运行状态下，冷却剂作为体积流量径向输送到泵壳体2的未绘出的环形通道或者螺旋通道中。在此，抽吸腔9通过盖片10限定，该盖片同时形成通向螺旋通道的过渡部。为了影响冷却剂泵1的体积流量，能轴向移动的导流板11配属于叶轮8，如图1中所示那样，该导流板在第一端部位置中直接支撑在叶轮8上。在这个相应于最大开口的导流板位置中可以实现冷却剂泵1的最大体积流量。一旦导流板11在第二端部位置中支撑在盖片10上，就出现了冷却剂泵1的零输送。导流板11与推杆12转动刚性地(drehstarr)连接，该推杆通过双向箭头说明地能在端部位置或任意的中间位置之间线性地移动和定位。为此，推杆12在引导衬套14的孔13中引导，该引导衬套压入泵轴3的阶梯孔15中。此外，推杆12背离导流板11地包含压力活塞16。为了调整或调节导流板11，电动液压作用的、集成在泵轴3中的调节机构用作促动器17，其中，冷却剂泵1的受压力加载的冷却剂设置为液压流体。

为此，促动器17的在机器部件20，例如内燃机壳体上位置固定地紧固的操作电磁铁18有间隙地插入泵轴3的端侧的容纳部19中。在此，操作电磁铁18的中心的开关轴21直接支撑在泵活塞22上，该泵活塞能在套筒23中移动地引导，该套筒压入泵轴3的纵向孔24中。实施为圆柱形引导套管的、在整个纵向孔24上延伸的套筒23形成以液压流体填充的工作腔27，该工作腔在轴向上由泵活塞22和单向阀25限定，在它们之间置入有施加扩张力的弹簧器件26。在图1中绘出的导流板位置中，在工作腔27中出现了如下压力水平，该压力水平近似地相应于在运行状态下在泵壳体2的环形通道或螺旋通道中出现的压力。为此，液压流体可以经由具有附属的单向阀29的流入口28流入工作腔中。一旦单向阀29关闭，操作电磁铁18在箭头方向上的调节运动就会导致工作腔27中的压力上升。同时，液压流体穿流单向阀25并且加载轴向上由压力活塞16和单向阀25限定的压力腔31，由此与压力活塞16连接的推杆12连同导流板11一起在朝向盖片10的方向上移动。促动器17或操作电磁铁18的调节力超过直接加载泵活塞22的弹簧器件26的弹簧力以及置入压力活塞16和引导衬套14之间的第二弹簧器件30的弹簧力。在操作电磁铁18断电时，弹簧器件26导致泵活塞22自动返回到相应于图1的位置中。在此，导流板11首先保留在调整后的位置中，这是因为单向阀25防止了液压流体从压力腔31回流。

由于尤其在压力活塞16与泵轴3的阶梯孔15之间出现的、由弹簧器件30的弹簧力支持的液压流体泄漏，在操作电磁铁18不通电时，导流板11通过压力活塞16减慢地在朝向泵壳体2的方向上移动。一旦操作电磁铁18重新通电，泵节拍(Pumptakt)就再次开始。在操作电磁铁18脉冲式通电时，工作腔27连续地被泵给。促动器17的操作电磁铁18及其节拍以如下方式设计，即，利用液压流体确保快速地填充工作腔27以及因此压力腔31。由此，在启动冷却的内燃机时可以确保导流板11在盖片10上的起作用的靠置，以便达到完全地截止体积流量，也就是说达到冷却剂泵1的零输送。在此，通过促动器17的操作电磁铁18释放的用于加载压力活塞16的体积流量设计得比压力腔31的出现的液压流体泄漏更大。

图2和图3示出具有可选实施的、电动液压作用的促动器37的冷却剂泵1的截面图。以下的描述涉及根据图1的第一方案与图2和图3中示出的第二方案的区别特征，其中，与图1一致的结构部件或者区域设有相同的附图标记。

根据图2和图3，在工作腔47中的流入口38不包含单向阀，从而使液压流体依赖于泵活塞32的位置可以经由流入口38直接流入工作腔47中。图2示出在截止了流入口38的位置中的泵活塞32，该位置在促动器37的操作电磁铁18不通电时出现。与图1不同，泵活塞32、弹簧器件26以及单向阀45直接在泵轴33的纵向孔34中引导。一旦流入口38关闭，液压流体的至少一部分就通过泵活塞32的调节运动从工作腔47通过打开的单向阀45被挤到压力腔48中并且因此压力活塞36连同推杆42和导流板41一起被移动。为了减少泄漏，压力活塞36密封地置入阶梯孔35中，并且为此形成环绕的环形槽39，密封环44置入该环形槽中。在压力腔51的对侧，在泵轴33的阶梯孔35内部在位置固定地定位的、与支架元件43连接的引导衬套46、推杆42以及压力活塞36之间置入弹簧器件40。与用于推杆41的引导装置49径向错置地，在引导衬套46中引入孔50，通过该孔在压力活塞36的调节运动时进行压力补偿。图3示出在促动器37的操作电磁铁18不通电时泵活塞32以及导流板41的位置。在此，泵活塞32位于能实现液压流体经由流入口38流入工作腔47中的端部位置上。同时，导流板41位于由此出现了冷却剂泵1最大体积流量的位置中。

附图标记列表

1   冷却剂泵

2   泵壳体

3   泵轴

4   轴承

5   轴承

6   孔

7   驱动盘

8   叶轮

9   抽吸腔

10  盖片

11  导流板

12  推杆

13  孔

14  引导衬套

15  阶梯孔

16  压力活塞

17  促动器

18  操作电磁铁

19  容纳部

20  机器部件

21  开关轴

22  泵活塞

23  套筒

24  纵向孔

25  单向阀

26  弹簧器件

27  工作腔

28  流入口

29  单向阀

30  弹簧器件

31  压力腔

32  泵活塞

33  泵轴

34  纵向孔

35  阶梯孔

36  压力活塞

37  促动器

38  流入口

39  环形槽

40  弹簧器件

41  导流板

42  推杆

43  支架元件

44  密封环

45  单向阀

46  引导衬套

47  工作腔

48  压力腔

49  引导装置

50  孔

Claims (9)

1.内燃机的冷却循环回路的能调节的冷却剂泵(1)，所述冷却剂泵具有泵壳体(2)以及能转动地支承的、与叶轮(8)连接的泵轴(3、33)，所述泵轴通过附属的驱动盘由牵引机构传动装置来驱动，并且叶轮(8)将冷却剂作为体积流量通过抽吸接口(9)输送到冷却剂泵(1)的压力通道或螺旋通道中，其中，通过在外侧包围叶轮(8)的导流板(11、41)能够影响体积流量，所述导流板的附属的推杆(12、42)在泵轴(3、33)中引导，并且导流板(11、41)结合促动器(17、37)能够克服弹簧器件(30、40)地在两个端部位置之间无级地进行调整，其特征在于，为了导流板(11、41)的定位，电动液压作用的、集成在泵轴(3、33)中的调节机构设置为促动器(17、37)，利用所述调节机构实现了以冷却剂泵(1)的受压力加载的冷却剂作为液压流体来填充工作腔(27、47)和/或压力腔(31、48)。

2.根据权利要求1所述的冷却剂泵，其特征在于，促动器(17、37)的位置固定地定位的操作电磁铁(18)加载直接或者间接地在构造为空心轴的泵轴(3、33)的纵向孔(24、34)中引导的泵活塞(22、32)，所述泵活塞与推杆(12、42)和/或配属于所述推杆(12、42)的压力活塞(16、36)共同限定出泵轴(3、33)的以液压流体填充的工作腔(27、47)。

3.根据权利要求2所述的冷却剂泵，其特征在于，位置固定地定位的操作电磁铁(18)插入泵轴(3、33)的端侧的容纳部(19)中，并且所述操作电磁铁的中心的开关轴(21)与泵活塞(22、32)共同作用。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却剂泵，其特征在于，依赖于泵活塞(32)的放置位置，液压流体经由流入口(38)流入泵轴(33)的工作腔(47)中。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却剂泵，其特征在于，在出现压力差或压力落差的情况下，液压流体经由集成在流入口(28)中的单向阀(29)流入泵轴(3)的工作腔(27)中。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的冷却剂泵，其特征在于，单向阀(25、45)在端侧在背离操作电磁铁(18)的端部上置入泵轴(3、33)的纵向孔(24、34)中，所述单向阀能实现在朝向压力活塞(16、36)的方向上的压力介质流动。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的冷却剂泵，其特征在于，通过推杆(12、42)与导流板(11、41)连接的压力活塞(16、36)在泵轴(3、33)的阶梯孔(15、35)中引导，其中，推杆(12、42)能在泵轴(3、33)的位置固定的引导衬套(14、46)中移动，并且弹簧器件(30、40)置入压力活塞(16、36)与引导衬套(14、46)之间。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的冷却剂泵，其特征在于，套筒(23)或引导套管压入泵轴(3)的纵向孔(24)中，所述套筒或引导套管确定用于容纳泵活塞(22)、单向阀(25)以及置入泵活塞(22)与单向阀(25)之间的弹簧器件(26)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的冷却剂泵，其特征在于，对促动器(17、37)的操纵依赖于内燃机的至少一个运行参数地进行调节。