CN108291550A - 用于内燃机的冷却剂泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的冷却剂泵，所述冷却剂泵带有：驱动轴(18)；冷却剂泵叶轮(20)，所述冷却剂泵叶轮至少抗扭转地布置在所述驱动轴(18)上，且通过所述冷却剂泵叶轮能将冷却剂输送到所述冷却剂泵叶轮(20)周围的输送通道(12)内；能调节的调控滑块(28)，通过所述调控滑块能调控所述冷却剂泵叶轮(20)的出口(32)和周围的输送通道(12)之间的环形间隙的流通横截面；带有侧通道泵叶轮(46)的侧通道泵(56)，所述侧通道泵叶轮至少抗扭转地布置在所述驱动轴(18)上；侧通道泵(56)的侧通道(50)，在所述侧通道内通过所述侧通道泵叶轮(46)的旋转能产生压力；压力通道(72)，通过所述压力通道能将所述侧通道(50)的出口(54)与所述调控滑块(28)的第一压力室(58)流体连通；和阀(66)，通过所述阀能关闭和打开所述压力通道(72)的流通横截面(70)。为特别地轴向缩短所述冷却剂泵的结构空间，建议所述冷却剂泵叶轮(20)与所述侧通道泵叶轮(46)形成为一体件，且侧通道(50)形成在第一壳体部分(40)内，在所述第一壳体部分上滑动地引导所述调控滑块(28)。

Description

用于内燃机的冷却剂泵

技术领域

本发明涉及用于内燃机的冷却剂泵，所述冷却剂泵带有：驱动轴；冷却剂泵叶轮，所述冷却剂泵叶轮至少抗扭转地布置在驱动轴上且通过所述冷却剂泵叶轮可将冷却剂输送到冷却剂泵叶轮周围的输送通道内；可调节的调控滑块，通过所述调控滑块可调控冷却剂泵叶轮的出口和周围的输送通道之间的环形间隙的流通横截面；带有侧通道泵叶轮的侧通道泵，所述侧通道泵叶轮至少抗扭转地布置在驱动轴上；侧通道泵的侧通道，在所述侧通道内通过侧通道泵叶轮的旋转可产生压力；压力通道，通过所述压力通道可将侧通道的出口与调控滑块的第一压力室流体连通；和阀，通过所述阀可关闭和打开压力通道的流通横截面。

背景技术

此类冷却剂泵使用在内燃机内以用于调控被输送的冷却剂的量，以防止内燃机的过热。此泵的驱动通常通过带传动或链条传动进行，使得冷却剂泵轮以曲轴转速被驱动或与曲轴转速成固定比例地被驱动。

在现代内燃机中，被输送的冷却剂量应与内燃机或汽车的冷却需求匹配。为避免升高的有害物排放且降低燃料消耗，尤其应缩短发动机的冷运行阶段。这通过在此阶段期间节流或完全切断冷却剂流等来实现。

为调控冷却剂量已知不同的泵构造。除电驱动的冷却剂泵外，已知如下泵，所述泵通过联接器特别是液压联接器可连接到泵的驱动器上或可从所述驱动器分离。用于调控被输送的冷却剂流的特别节约成本且构造简单的可能性是使用轴向可移动的调控滑块，所述调控滑块在冷却剂泵叶轮上被推动，使得为减少冷却剂流所述泵不输送到周围的输送通道内而是向着关闭的滑块输送。

此调控滑块的调控也以不同的方式进行。除纯粹的电调节外，特别地被证明合适的是滑块的液压调节。所述液压调节主要通过环形的活塞室进行，所述活塞室以液压流体填充，且所述活塞室的活塞与滑块连接，使得在填充活塞室时滑块在冷却剂泵叶轮上移动。滑块的复位通过将活塞室向出口打开实现，这主要通过电磁阀以及弹簧的作用进行，所述弹簧提供了用于滑块复位的力。

为不必通过如附加的活塞/缸单元的附加的输送单元来提供移动调控滑块所需的冷却剂量或不必为操纵而压缩其它液压流体，已知如下机械可调控的冷却剂泵，在所述冷却剂泵的驱动轴上布置第二输送轮，通过所述输送轮提供用于调控滑块的压力。此泵例如构造为侧通道泵或伺服泵。

带有作为次级泵工作的侧通道泵的此类冷却剂装置从DE 10 2012 207387A1中已知。在此泵的情况中，在泵的背侧具有滑块，所述滑块可通过环形室内的压力移动且可通过弹簧复位。此环形室形成在壳体内，所述壳体又布置在滑块的背侧上，且在所述壳体内也布置侧通道泵的第一侧通道，所述第一侧通道相应地与布置在轴上的侧通道泵叶轮对置地布置。在与侧通道泵叶轮对置的侧上在另外的壳体部分内形成了第二侧通道。在此泵的情况中，通过3/2路阀在第一位置关闭侧通道泵的压力侧，且将泵的抽吸侧与冷却循环和滑块连通，且在第二位置将压力侧与滑块的环形室连通且将抽吸侧与冷却循环连通。未公开调控设备的详细的通道和流动引导。示意性地阐述的流动引导在现代内燃机中技术上必须以提高的成本方可实现。此外，对于示意性地阐述的流动引导以及由于所选择的布置和壳体部分存在增加的安装成本，且存在特别地增加的位置需求，使得此类泵不可布置和安装在气缸曲轴箱的相应的设计内。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是完成用于内燃机的冷却剂泵，其中，安装成本和所需的结构空间明显降低。尤其是，轴向结构长度应缩短且尽可能不要求附加的流道安装，从而能够作为插接泵安装在相应的曲轴箱的轴向短空隙内。

此技术问题通过带有根据主权利要求1的特征的冷却剂泵解决。

通过将冷却剂泵叶轮与侧通道泵叶轮形成为一体件且将侧通道形成在第一壳体部分内，调控滑块被在所述第一壳体部分上滑动地引导，明显地缩短了所需的轴向结构长度。此外，取消了用于将叶轮固定在轴上的安装步骤。也取消了部件的制造。第一壳体部分承担作为流动壳体以及作为用于滑块的支承的功能，使得可实现短的压力通道。

优选地，侧通道泵叶轮的叶片形成在形成为径向泵叶轮的冷却剂泵叶轮的背侧上，且与侧通道在轴向上对置地布置。侧通道相对于叶片的纯粹轴向的对齐降低了所需的径向结构空间，因为不需要径向外部的流过通道。相应地，对于现有的结构空间可产生最大的压力。

在本发明的有利的实施中，侧通道的径向外部限定壁在轴向上朝冷却剂泵叶轮的方向延伸、在径向上包围侧通道泵叶轮且在径向上被调控滑块的径向外部周壁包围。此壁相应地填充了滑块和自身旋转的侧通道泵叶轮之间的间隙，且因此填充了产生压力的冷却剂流和主泵的输送流之间的间隙。此外，此壁可用作用于调控滑块的引导部。

特别有利的是调控滑块被在第一壳体部分的在轴向上延伸的环形突出部的外侧面上滑动地引导。此突出部相应地形成在第一壳体部分的径向内部区域内且相应地实现了调控滑块在有利地机加工的外表面上的内部支承部。调控滑块的此内部支承部简化了到气缸曲轴箱的接收开口内的安装，所述接收开口的内面则不必被加工。此外，此内部支承部导致了很精确的轴向运动，而不必担心调控滑块的倾斜或偏斜，因为尽管使用低的结构空间但总是具有足够长的引导面可供使用。

优选地，第一压力室形成在调控滑块的背对冷却剂泵叶轮的轴向侧上，且第一壳体部分在第一轴向侧上限定了第二压力室的边界而调控滑块在相对的轴向侧上限定了第二压力室的边界。调控滑块的调节可相应地完全通过液压力进行，所述液压力仅被供给到相应的压力室。不必形成附加的环形空间或活塞室。通向压力室的流体连通可在由第一壳体部分限定的边界的基础上通过此壳体部分内的简单的孔产生，因此不要求附加的流道。

以优选的方式，第一壳体部分的环形突出部在径向上向内限定了两个压力室。在此区域内相应地不要求附加的密封部。此外，得到了光滑的无间隙的滑动面。

在优选的实施中，压力通道延伸通过第一壳体部分的环形突出部，使得在此也不必安装附加的流道，而是第一压力室也可直接通过壳体内的孔与泵的侧通道流体连通。

有利地，压力通道从侧通道泵的出口通过第一壳体部分和第二壳体部分延伸到第一压力室内，其中在第二壳体部分内形成由阀控制的流通横截面。除完全形成用于控制调控滑块的连接和压力通道外，也可相应地在壳体内布置调控阀，使得在此也取消了通向阀的附加连接。

优选地，第一壳体部分的环形突出部在其轴向端部上具有凸肩，从所述凸肩起环形突出部以降低的直径进一步在轴向上延伸到第二壳体部分的相应的接收开口内，在所述第二壳体部分上固定了第一壳体部分。两个壳体部分相应地通过内部突出部相互直接定心，以此改进了调控滑块的接收和引导。这能以低公差制造，使得在很好的双侧引导的情况下可实现沿滑块的高的密封性。

如果第一壳体部分通过螺栓固定在第二壳体部分上则得到特别简单且可拆卸的固定。

在本发明的特别优选的实施中，在第一壳体部分内形成连通通道，所述连通通道从侧通道通过第一壳体部分延伸到第二压力室内。所述连通通道可通过短孔制造或直接在铸造时制造。取消了各附加的流道且相应地简化了安装。

因此实现了一种用于内燃机的冷却剂泵，其中，基于各个部件的相互轴向布置而需要明显降低的轴向结构空间。泵安装简单，因为取消了附加的流道且将使用少的部件。泵具有高的可靠性，因为滑块具有可靠的引导和支承。相应地，根据本发明的冷却剂泵可简单且节约成本地制造和安装。

附图说明

根据本发明的用于内燃机的冷却剂泵的实施例在附图中图示且在下文中描述。

图1以剖面图示出了根据本发明的冷却剂泵的侧视图。

图2以剖面图示出了根据本发明的冷却剂泵的相对于图1旋转了的侧视图。

具体实施方式

根据本发明的冷却剂泵包括外壳体10，在所述外壳体10内形成了螺旋形输送通道12，在所述输送通道内通过也形成在外壳体10内的轴向的泵入口14吸入冷却剂，所述冷却剂通过输送通道12被输送到形成在外壳体10内的切向的泵出口16内且被输送到内燃机的冷却循环内。此外壳体10尤其可通过气缸曲轴箱形成，所述气缸曲轴箱具有用于接收其余冷却剂泵的空隙。

为此，在径向上在输送通道12内在驱动轴18上固定冷却剂泵叶轮20，所述冷却剂泵叶轮20形成为径向泵轮，通过所述径向泵轮的旋转实现了冷却剂在输送通道12内的输送。

汽轮机泵叶轮20的驱动通过驱动带轮24的传动带22实现，所述带轮固定在驱动轴18的与冷却剂泵叶轮20相对的轴向端部上。带轮24由双排球轴承26支承。也可进行通过链传动的驱动。

为能改变由冷却剂泵输送的体积流使用了调控滑块28，所述调控滑块可在冷却剂泵叶轮20的出口32和周围的输送通道12之间的环形间隙30内移动，且根据要提供的流通横截面进行调控。

调控滑块28通过中空圆柱形内周壁34滑动地支承在内部的第一壳体部分40的轴向延伸的环形突出部38的机加工的外侧面36上。此内周壁34从调控滑块28的底部42与径向外周壁44同心地延伸，所述径向外周壁44在相同的方向上也从底部42延伸，且被推到环形间隙30内以用于调控体积流。

为可操纵此调控滑块28，根据本发明在冷却剂泵叶轮20的与泵入口14相对置的轴向侧上将侧通道泵叶轮46与冷却剂泵叶轮20形成为一体件，所述侧通道泵叶轮相应地与冷却剂泵叶轮20一起被驱动。侧通道泵叶轮46具有叶片48，所述叶片48与形成在第一内壳体部分40内的侧通道50在轴向上对置地布置，用于支承调控滑块28的环形突出部38也在位于径向内部的区域内从所述内壳体部分向背对冷却剂泵叶轮20的那侧轴向延伸。在此第一壳体部分40内形成入口52和出口54，使得侧通道泵叶轮46与在轴向上对置的侧通道50一起形成侧通道泵56，通过所述侧通道泵56升高从侧通道泵56的入口52到出口44的冷却剂的压力。

通过侧通道泵56提供的液压压力现在可被供给到第一压力室58或第二压力室64，所述第一压力室在调控滑块28的背对冷却剂泵叶轮20的那侧上形成在调控滑块28的底部42和第二壳体部分62的连接面60之间，所述第二压力室64布置在调控滑块28的底部42和第一壳体部分40之间。为能有针对性地将侧通道泵56的压力供给到这些压力室58、64，在第二壳体部分62内布置了用于阀66的接收部65，所述接收部65形成为3/2路电磁阀且具有通向压力室58、64的连通，使得根据关闭体68的位置调控压力通道72的流通横截面70。

压力通道72从侧通道泵56的侧通道50的出口54首先在形成了环形突出部38的第一壳体部分40的径向内部区域内延伸，且从此处在轴向上延伸到第二壳体部分62内，在所述第二壳体部分内形成了压力通道72的可调控的流通横截面70，所述流体横截面70可由电磁阀66的关闭体关闭和打开。压力通道72从此可调控的流通横截面70延伸直至到第一压力室58内。第二压力室64通过形成在第一壳体部分40内的连通通道74与侧通道50连通，其中，此连通通道74通过孔形成，所述孔从入口52的区域离开侧通道50直接延伸到第二压力室64内。电磁阀56的未示出的第三流动连接部通向冷却剂泵的抽吸侧。

如果要在冷却剂泵运行中输送最大冷却剂量，则通过将电磁阀66不通电而完全打开冷却剂泵叶轮20的出口32处的环形间隙30，以此由于弹簧力将调控滑块68移动到其关闭压力通道72的流通横截面70的位置中。这导致在第一压力室58内不通过冷却剂建立压力，相反，存在于压力室58内的冷却剂可通过在此状态中被打开的电磁阀66的未示出的另外的流体连接部向冷却剂泵的泵入口14流出。替代地，在此状态中侧通道泵56向着压力通道72的关闭的流通横截面70输送，以此在整个侧通道50内建立升高的压力，所述升高的压力在侧通道泵56的入口52的区域内起作用且相应地通过连通通道74也建立在第二压力室64内。第二压力室64内的此升高的压力导致在调控滑块28的底部42上出现压力差，所述压力差导致调控滑块28被推动到其打开环形间隙62的位置，且因此保证了冷却剂泵的最大输送。在电磁阀66供电故障时，调控滑块28相应地处于相同的位置，使得即使在此紧急运行状态中也保证冷却剂泵的最大输送，而为此无需复位弹簧或另外的非液压的力。

通过经由处在直接包围了侧通道泵叶轮46的第一壳体40的在径向上向外限定了侧通道50边界的限定壁78和调控滑块28的径向外周壁44之间的间隙76的泄漏等避免了第二压力室64内的压力过强的升高，使得附加地通过侧通道泵56输送的冷却剂也用于冷却循环内的输送。来自第一压力室58的冷却剂可通过未示出的返回通道流出，所述返回通道从电磁阀66通过第二壳体部分62且然后沿驱动轴18延伸到第一壳体部分40的内部，并通过冷却剂泵叶轮20内的孔通向冷却剂泵的泵入口14。

如果出于发动机控制要求降低向冷却循环的冷却剂流，例如在内燃机冷启动之后的暖机运行期间的情况，则又将电磁阀66通电，因此关闭体68打开压力通道72的流体横截面70，且降低或关闭第一压力室58和未示出的返回通道之间的流通横截面。相应地，出现在侧通道泵56的出口54上的压力也通过压力通道72供给到第一压力室58，而同时第二压力室64内的压力降低，因为在入口52的区域内通过抽吸冷却剂出现了降低的压力。在此首先也抽吸存在于第二压力室64内的冷却剂。在此状态中，相应地与电磁阀66的另外的位置相比相对的压力差施加在调控滑块28的底部42上，这导致调控滑块28被移动到环形间隙30内，且因此中断了冷却循环内的冷却剂流。在第一压力室58内建立了升高的压力时，短时间后侧通道50和第二压力室64内的压力也升高，但这不导致复位，因为从第二压力室64的泄漏大于从第一压力室58的泄漏，且为进行调节还需要克服附加的摩擦力。此外，在此状态中侧通道50的出口54总是比连通通道74的区域内更大。相应地，调控滑块28保持在希望的位置中，而不出现过强的压力升高。

如果使用可调控的电磁阀66，也可将所述电磁阀66移动到中间位置中，以此对于调控滑块28的每个位置可实现力平衡，使得实现了对环形间隙30的流通横截面的完全的调控。

为能通过冷却剂泵叶轮20与侧通道泵叶轮46的一体式构造以及形成在第一壳体部分40内和第二壳体部分62内的压力通道72或返回通道的通道部分的密封连通而保证紧凑的结构形式，且为保证通过调控滑块28的低的泄漏且以此确保完全的可调控性，将第一壳体部分40直接固定在第二壳体部分62上。这通过将带有环形突出部80的第一壳体部分40推入到第二壳体部分62的径向内接收开口82内直至第一壳体部分40以其形成在突出部38、80之间的凸肩84抵靠在第二壳体部分62的连接面60上而实现，其中所述突出部80以降低的直径从环形突出部38进一步延伸到背对冷却剂泵叶轮的端部内。在此位置中第一壳体部分40通过螺栓86固定在第二壳体部分上。为此在第一壳体部分内形成多个通孔88且在第二壳体部分内形成对置的螺纹盲孔90。

为将两个壳体部分40、62固定在外壳体10上且为然后将调控滑块28布置在外壳体10内，所述外壳体10在其与泵入口14相对置的轴向端部上具有开口92，第二壳体部分62的环形突出部94伸入到所述开口内，使得所述突出部94抵靠在开口92的内壁上。在此中空柱形的突出部94的径向外部形成了轴向槽96，在所述轴向槽96内布置了密封环98，所述密封环在第二壳体部分62固定在外壳体10上时相应地被压紧，其中第二壳体部分62以其连接面60抵靠在外壳体10的外壁100上。

此突出部94同时用作用于调控滑块28的背部止动部102，所述背部止动部的外周壁44以其朝向冷却剂泵叶轮44的端部以略放大的直径延续。在底部42的内周和外周上分别形成了径向槽104、106，在所述径向槽104、106内分别布置了活塞环108、110，调控滑块28通过所述活塞环108、110在径向内部区域内在第一壳体部分26的突出部38上、且在径向外部区域内在伸入到外部壳体10的接收开口92内的第二壳体部分62的中空圆柱形的突出部94的内壁上滑动地支承且相应地密封地被引导。

因此，在安装后从外壳体10的开口92仅伸出驱动轴18的后段以及第二壳体部分62的后部分，在所述后部分内容纳电磁阀66，且支承带轮24的球轴承26压紧在所述后部分上。驱动轴18以中间布置密封部112的方式在中心延伸穿过两个壳体部分40、62。

所述的冷却剂泵特别紧凑地构建，但所述冷却剂泵可简单且节约成本地制造和安装，因为存在较少的部件数目。可省去用于调控泵与调控滑块的压力室的液压连通的附加的流道，因为所述液压连通在很短的距离上可形成为两个内部壳体部分内的简单的孔。通过将调控滑块在内部区域内在同时形成侧通道且在径向上限定侧通道边界的壳体部分上引导，调控滑块可沿此限定壁以唯一地限定的间隙且由此以限定的泄漏被引导。通过由于用于侧通道泵和真正的冷却剂输送泵的一体式的叶轮所导致的轴向上很短的结构，所述结构尤其适合于直接布置在曲轴箱的开口内。

显而易见的是，主权利要求的保护范围不限于所述实施例，相反，在保护范围内可构思不同的可能性。也可使用仅一个压力室且通过弹簧进行调控滑块的复位。

Claims (11)

1.一种用于内燃机的冷却剂泵，所述冷却剂泵带有：

驱动轴(18)；

冷却剂泵叶轮(20)，所述冷却剂泵叶轮至少抗扭转地布置在所述驱动轴(18)上，且通过所述冷却剂泵叶轮能将冷却剂输送到所述冷却剂泵叶轮(20)周围的输送通道(12)内；

可调节的调控滑块(28)，通过所述调控滑块能调控所述冷却剂泵叶轮(20)的出口(32)和所述输送通道(12)之间的环形间隙(30)的流通横截面；

带有侧通道泵叶轮(46)的侧通道泵(56)，所述侧通道泵叶轮(46)至少抗扭转地布置在所述驱动轴(18)上；

所述侧通道泵(56)的侧通道(50)，在所述侧通道内通过所述侧通道泵叶轮(46)的旋转能产生压力；

压力通道(72)，通过所述压力通道能将所述侧通道(50)的出口(54)与所述调控滑块(28)的第一压力室(58)流体连通；和

阀(66)，通过所述阀能关闭和打开所述压力通道(72)的流通横截面(70)，其特征在于，

所述冷却剂泵叶轮(20)与所述侧通道泵叶轮(46)形成为一体件，且侧通道(50)形成在第一壳体部分(40)内，在所述第一壳体部分上滑动地引导所述调控滑块(28)。

2.根据权利要求1所述的用于内燃机的冷却剂泵，其特征在于，所述侧通道泵叶轮(46)的叶片(48)形成在形成为径向泵叶轮的冷却剂泵叶轮(20)的背侧上，且与所述侧通道(50)在轴向上对置地布置。

3.根据权利要求2所述的用于内燃机的冷却剂泵，其特征在于，所述侧通道(50)的径向外部限定壁(78)在轴向上朝所述冷却剂泵叶轮(20)的方向延伸、在径向上包围所述侧通道泵叶轮(46)且在径向上被所述调控滑块(28)的径向外部周壁(44)包围。

4.根据前述权利要求中任一项所述的用于内燃机的冷却剂泵，其特征在于，所述调控滑块(28)被滑动地引导在所述第一壳体部分(40)的在轴向上延伸的环形突出部(38)的外侧面(36)上。

5.根据前述权利要求中任一项所述的用于内燃机的冷却剂泵，其特征在于，所述第一压力室(58)形成在所述调控滑块(28)的背对所述冷却剂泵叶轮(20)的轴向侧上，且所述第一壳体部分(40)在第一轴向侧上且所述调控滑块(28)在相对置的轴向侧上限定所述第二压力室(64)的边界。

6.根据前述权利要求中任一项所述的用于内燃机的冷却剂泵，其特征在于，所述第一壳体部分(40)的所述环形突出部(38)在径向上向内限定了所述两个压力室(58、64)的边界。

7.根据前述权利要求中任一项所述的用于内燃机的冷却剂泵，其特征在于，所述压力通道(72)延伸通过所述第一壳体部分(40)的环形突出部(38)。

8.根据权利要求7所述的用于内燃机的冷却剂泵，其特征在于，所述压力通道(72)从所述侧通道泵(56)的出口(40)通过所述第一壳体部分(40)和一个第二壳体部分(62)延伸到所述第一压力室(58)内，其中，在所述第二壳体部分(62)内形成由所述阀(66)控制的流通横截面(70)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的用于内燃机的冷却剂泵，其特征在于，所述第一壳体部分(40)的所述环形突出部(38)在其轴向端部上具有凸肩(84)，从所述凸肩起所述环形突出部(38)以降低的直径进一步在轴向上延伸到所述第二壳体部分(62)的相应的接收开口(82)内，在所述第二壳体部分上固定所述第一壳体部分(40)。

10.根据权利要求9所述的用于内燃机的冷却剂泵，其特征在于，所述第一壳体部分(40)通过螺栓固定在所述第二壳体部分(62)上。

11.根据前述权利要求中任一项所述的用于内燃机的冷却剂泵，其特征在于，在所述第一壳体部分(40)内形成连通通道(74)，所述连通通道从所述侧通道(50)通过所述第一壳体部分(40)延伸到所述第二压力室(64)内。