DE102005056200A1 - Pumpe für ein flüssiges Medium, insbesondere Kühlmittelpumpe, sowie Stellelement für eine solche Pumpe - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Pumpe für ein flüssiges Medium, insbesondere eine Kühlmittelpumpe zum Steuern der Kühlmitteltemperatur eines Verbrennungsmotors mit einem in einem Kühlmittelkreislauf (13) angeordneten Kühlmittelkühler sowie einem Stellelement (11) zum Einstellen einer Förderleistung. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass das Stellelement (11) mechanisch einstellbar ist. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ferner ein Stellelement für eine Pumpe (10).
Description
- Die Erfindung betrifft eine Pumpe für ein flüssiges Medium, insbesondere eine Kühlmittelpumpe, sowie ein Stellelement für eine solche Pumpe gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
- Ein Kraftfahrzeugmotor arbeitet bei sehr unterschiedlichen klimatischen Bedingungen und stark schwankenden Motorbelastungen. Um trotzdem eine in engen Grenzen konstante Kühlmittel- und damit auch Motortemperatur zu erhalten, findet eine Regelung der Kühlmitteltemperatur statt. Hierfür sind Vorrichtungen zum Steuern der Kühlmitteltemperatur vorgesehen, die einen in einem Kühlmittelkreislauf angeordneten Kühlmittelkühler und eine von dem Verbrennungsmotor angetriebene Kühlmittelpumpe umfasst. Kühlmittelpumpen werden üblicherweise mittels eines Riemenantriebs oder eines sonstigen Getriebes von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angetrieben, so dass sie synchron mit der Motordrehzahl laufen. Die Fördermenge der Kühlmittelpumpe ist somit von der Motordrehzahl abhängig und üblicherweise auf den schlechtesten Fall ausgelegt, so dass sie an den maximalen Kühlbedarf angepasst ist. Das bedeutet in sehr vielen Fällen, dass die Kühlmittelpumpe zu viel Förderleistung zur Verfügung stellt, insbesondere nach einem Kaltstart in einer Warmlaufphase. Gleichzeitig wird in dieser Warmlaufphase, in der an sich kein Kühlbedarf besteht, das Erreichen der Betriebstemperatur des Kühlmittels und damit des Verbrennungsmotors verzögert. Dies hat einen erhöhten Kraftstoffverbrauch zur Folge. Bei hohen Motordrehzahlen und entsprechend hohen Fahrgeschwindigkeiten des Fahrzeugs wird aufgrund der großen Fördermenge an Kühlmittel unter Umständen zu stark gekühlt, so dass die Betriebstemperatur des Kühlmittels und damit des Verbrennungsmotors unter den gewünschten Wert sinken kann.
- Es sind viele Lösungen zur Anpassung der Fördermenge an den Kühlmittelbedarf bekannt. Nach dem Stand der Technik werden beispielsweise elektrisch angetriebene Kühlmittelpumpen oder elektrisch schaltbare Wasserpumpen vorgeschlagen. Derartige Lösungen sind jedoch meist kostenintensiv, und es ist eine entsprechende Applikation notwendig.
- Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 198 23 603 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Steuern der Kühlmitteltemperatur, wobei als Mittel zum Einstellen einer Fördermenge ein Stellglied vorgesehen ist, das als thermostatisches Arbeitselement mit einer elektrischen Heizeinrichtung ausgebildet ist. Zur Bestromung einer Heizeinrichtung ist zusätzlich ein Steuerelement vorgeschlagen, was wiederum einen relativ hohen Kostenaufwand bedeutet. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Pumpe zu schaffen sowie ein einfaches und betriebssicheres Stellelement für eine solche Pumpe bereitzustellen.
- Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.
- Bei einer erfindungsgemäßen Pumpe für ein flüssiges Medium ist ein Stellelement zum Einstellen einer Förderleistung ausgebildet, das mechanisch einstellbar ist. Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass keine Verkabelung und keine Applikationen erforderlich sind, was sich wiederum günstig auf die Herstellungs- und Betriebskosten auswirkt.
- Besonders bevorzugt ist das Stellelement als Wachsthermostat, insbesondere mit einer Wachspille, ausgebildet. Vorteilhafterweise wird somit an sich bekannte Technik angewandt, so dass praktisch keine Entwicklungskosten anfallen. Insbesondere kann die Förderleistung über den Wachsthermostat in Abhängigkeit von einer Kühlmitteltemperatur regelbar sein. Unter Wärmeeinfluss dehnt sich das Wachs aus und verändert in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur die Stellung eines Gehäuseteils, wodurch ein Kühlmittelstrom eingestellt wird.
- In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Gehäuseteil als Wandung, insbesondere als Rückwandung, ausgebildet, die durch den Wachsthermostat axial verstellbar ist. Somit kann bedarfsweise bei niedriger Kühlmitteltemperatur ein Kühlmittelstrom teilweise oder ganz am Kühler vorbeigeführt werden und umgekehrt. Bei Überschreiten einer vorgegebenen Kühlmitteltemperatur kann die Förderleistung über das Stellelement reduziert werden. Es kann vorgesehen sein, dass das Stellelement durch ein Federelement in einer Grundposition haltbar ist, bei der eine normale Förderleistung erfolgt.
- Obwohl bei der erfindungsgemäßen Lösung nicht die Möglichkeit besteht, die Förderleistung unabhängig zu steuern, beispielsweise über ein Kennfeld, ist dies eine vorteilhafte Lösung. Die Kühlmittelpumpe, die bevorzugt als Radialpumpe mit einem Radialrad ausgebildet ist, ist günstigerweise von den wechselnden Druckverhältnissen im Kühlsystem unabhängig, und es lässt sich eine konstante Betriebstemperatur, eine gute Heizleistung und eine günstige Abgaszusammensetzung erreichen, wobei auch günstigerweise ein Verschleiß der Pumpe reduziert wird. Zweckmäßigerweise ist die Förderleistung der Kühlmittelpumpe unabhängig von der Stellung des Gehäuseteils störungsfrei einstellbar.
- Die erfindungsgemäße Pumpe ist insbesondere zur Verwendung als Kühlmittelpumpe zum Steuern der Kühlmitteltemperatur eines Verbrennungsmotors geeignet. Denkbar wäre aber auch die Verwendung als Ölpumpe oder für andere zu pumpende Flüssigkeiten, womit die gleichen Vorteile erzielt werden können.
- Bei einem erfindungsgemäßen Stellelement für eine Pumpe für ein flüssiges Medium, insbesondere für eine Kühlmittelpumpe, ist eine Förderleistung mechanisch einstellbar. Besonders bevorzugt ist zur mechanischen Einstellung der Förderleistung eine nach dem Prinzip eines Kühlwasserthermostats, insbesondere eines Wachsthermostats mit einer Wachspille vorgesehen.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, die schematisch einen Kühlmittelkreislauf
13 mit einer erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe10 zum Steuern der Kühlmitteltemperatur eines Verbrennungsmotors darstellt, beispielsweise einen Kühlmittelkreislauf13a für eine Heizung und einen Kühlmittelkreislauf13b für eine Fahrzeugkühlung. Die Kühlmittelpumpe10 ist in einem Gehäuse18 angeordnet und wird von einem nicht gezeigten Antriebsrad angetrieben. Die Kühlmittelpumpe10 ist als Radialpumpe mit einem Radialrad14 ausgebildet. Das Kühlmittel wird in der Mitte des Radialrads14 angesaugt und durch die Fliehkraft nach außen gedrängt. Von dort aus gelangt das Kühlmittel wieder in den Verbrennungsmotor. Über ein Stellelement11 der Kühlmittelpumpe10 wird eine Förderleistung eingestellt, wobei das Stellelement11 erfindungsgemäß mechanisch einstellbar ist. Das Stellelement11 ist insbesondere als Wachsthermostat12 ausgebildet, das in Abhängigkeit von einer Kühlmitteltemperatur öffnet oder schließt und damit ein bewegliches Gehäuseteil16 über einen Stößel22 schiebt oder zieht. Dadurch ist das Gehäuseteil16 axial verstellbar. Das topfartig ausgebildete Gehäuseteil16 ist als Wandung17 , insbesondere als Rückwandung, der Radialpumpe10 ausgebildet. Je nach Stellung des Gehäuseteils16 ändert sich das Fördervolumen in einem Kühlmittelkreislauf13 , wodurch sich auch die Förderleistung ändert. - Das Stellelement
11 ist durch ein Federelement15 gegen die Kraft einer Druckfeder20 in einer Grundposition haltbar, bei der eine normale Förderleistung erfolgt. Bei Überschreiten einer vorgegebenen Kühlmitteltemperatur erwärmt sich ein im Wachsthermostat12 vorgesehener Dehnstoff, wodurch eine Volumensausdehnung stattfindet und das Gehäuseteil16 über den Stößel22 gegen die Kraft der Druckfeder20 axial ausgefahren wird bis zu einer Position, in welcher das Gehäuseteil16 an einen Anschlag21 trifft. Dadurch vergrößert sich eine Öffnung19 zwischen dem beweglichen Gehäuseteil16 und dem Gehäuse18 , was zu einer Erhöhung der Förderleistung führt. Bei ausgefahrenem Stößel22 findet somit eine Vollförderung im warmen Zustand statt, der in der Figur gezeigt ist. Bei Abkühlung verringert sich das Volumen des Dehnstoffes, das Gehäuseteil16 wird eingefahren, und die Öffnung19 verkleinert sich. In dieser Stellung wird die Förderleistung gedrosselt bis zu einer Nullförderung. Dazwischen sind alle Zwischenpositionen möglich. Ein Teil des Kühlmittels gelangt in den Verbrennungsmotor, und der andere Teil wird in Abhängigkeit von der Stellung des Gehäuseteils16 am Verbrennungsmotor vorbeigeleitet. -
- 10
- Kühlmittelpumpe
- 11
- Stellelement
- 12
- Wachsthermostat
- 13
- Kühlmittelkreislauf
- 13a, b
- Kühlmittelkreislauf
- 14
- Radialrad
- 15
- Federelement
- 16
- Gehäuseteil
- 17
- Rückwand
- 18
- Gehäuse
- 19
- Öffnung
- 20
- Druckfeder
- 21
- Anschlag
- 22
- Stößel
Claims (12)
- Pumpe für ein flüssiges Medium, insbesondere Kühlmittelpumpe (
10 ) zum Steuern der Kühlmitteltemperatur eines Verbrennungsmotors mit einem in einem Kühlmittelkreislauf (13 ) angeordneten Kühlmittelkühler sowie einem Stellelement (11 ) zum Einstellen einer Förderleistung, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (11 ) mechanisch einstellbar ist. - Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (
11 ) als Wachsthermostat (12 ) ausgebildet ist. - Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleistung über den Wachsthermostat (
12 ) in Abhängigkeit von einer Kühlmitteltemperatur regelbar ist. - Pumpe einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuseteil (
16 ) durch den Wachsthermostat (12 ) axial verstellbar ist. - Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (
16 ) eine Wandung (17 ) ist. - Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (
17 ) eine Rückwandung ist. - Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass deren Förderleistung je nach Stellung der Wandung (
14 ) störungssicher einstellbar ist. - Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (
11 ) durch ein Federelement (15 ) in einer Grundposition haltbar ist, bei der eine normale Förderleistung erfolgt. - Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten einer vorgegebenen Kühlmitteltemperatur die Förderleistung über das Stellelement (
11 ) reduzierbar ist. - Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Radialpumpe mit einem Radialrad (
14 ) ausgebildet ist. - Stellelement für eine Pumpe für ein flüssiges Medium, insbesondere für eine Kühlmittelpumpe (
10 ), wobei die Kühlmittelpumpe (10 ) zum Steuern der Kühlmitteltemperatur eines Verbrennungsmotors vorgesehen ist und einen in einem Kühlmittelkreislauf angeordneten Kühlmittelkühler umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Förderleistung mechanisch einstellbar ist. - Stellelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur mechanischen Einstellung der Förderleistung ein Wachsthermostat (
12 ) vorgesehen ist.
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Publications (1)
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- 2005-11-25 DE DE200510056200 patent/DE102005056200A1/de not_active Withdrawn
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