DE102005062200B3

DE102005062200B3 - Regelbare Kühlmittelpumpe

Info

Publication number: DE102005062200B3
Application number: DE102005062200A
Authority: DE
Inventors: Eugen Dr. Schmidt; Franz Dipl.-Ing. Pawellek
Original assignee: Geraete und Pumpenbau GmbH Dr Eugen Schmidt
Current assignee: Nidec GPM GmbH
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2005-12-23
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2025-12-24
Also published as: BRPI0612567A2; BRPI0612567B1; ATE433046T1; KR101281679B1; CN101351631A; JP2009520899A; DE112006003760A5; KR20080075772A; ES2327780T3; EP1963637A1; US20080317609A1; CN101351631B; WO2007071217A1; EP1963637B1; US8038419B2; JP5044569B2; DE502006003911D1

Abstract

Der Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde, eine angetriebene, regelbare Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore zu entwickeln, welche bei Ausfall der Regelung ein Weiterfunktionieren der Kühlmittelpumpe (Fail-safe) gewährleistet, und die sich zudem durch einen hohen Wirkungsgrad, eine sehr kompakte, einfache, robuste Bauform auszeichnet, und die selbst bei mit Schmutzfracht beladenem Betriebsmedium eine hohe Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit gewährleistet und dabei eine aktive Steuerung der Kühlmittelfördermenge ermöglicht um durch "Null-Leckage" eine optimale, schnelle Erwärmung des Motors zu gewährleisten und nach der Erwärmung des Motors die Motortemperatur im Dauerbetrieb exakt zu beeinflussen. DOLLAR A Die erfindungsgemäße regelbare Kühlmittelpumpe mit einem Pumpengehäuse (1), einer im Pumpengehäuse (1) gelagerten, angetriebenen Welle (2), einem auf dem freien, strömungsseitigen Enden dieser Welle (2) drehfest angeordneten Flügelrad (3) und einem Ventilschieber (4) mit einem den Ausströmbereich des Flügelrades (3) variabel überdeckenden Außenzylinder (5) zeichnet sich dadurch aus, dass der Ventilschieber (4) ringförmig ausgebildet, und an mehreren Kolbenstangen (6) angeordnet ist, die im Pumpengehäuse (1) verschiebbar gelagert sind, wobei dem Ventilschieber (4) gegenüberliegend an den Kolbenstangen (6) ein in einer Ringnut (10) im Pumpengehäuse (1) gelagerter Ringkolben (12) angeordnet ist welcher mittels Über- bzw. Unterdruck in der Ringnut (10) ...

Description

Die Erfindung betrifft eine über eine Riemenscheibe angetriebene regelbare Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Im Stand der Technik sind regelbare Kühlmittelpumpen für Verbrennungsmotore vorbeschrieben, die über eine Riemenscheibe von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angetrieben werden und bei denen das Flügelrad schaltbar, beispielsweise in Verbindung mit einer Reibpaarung, von der Pumpenwelle angetrieben wird.

Von der Anmelderin wurde im Patent DE 100 57 098 C1 eine bewährte regelbare Kühlmittelpumpe vorgestellt, bei der stationär im Pumpengehäuse eine Magnetspule angeordnet ist welche mit einer drehfest, jedoch federbelastet verschiebbar auf der Antriebswelle angeordneten, flügelradseitig mit einem Reibbelag versehenen Ankerscheibe derart in Wirkverbindung treten kann, dass bei ausgeschaltetem Magnetfeld infolge der Federanpresskraft das drehbar auf der Antriebswelle angeordnete Flügelrad von der Ankerscheibe mitgenommen wird.

Da bei dieser Bauform das Mitnahmereibmoment durch den zur Verfügung stehenden magnetischen Bauraum stark begrenzt wird, wurde diese Lösung konsequent weiterentwickelt.

Die auf dieser Lösung aufbauende Anmeldung DE 102 35 721 A1 beschreibt eine bauraumoptimierte regelbare Kühlmittelpumpe, mit einem von der Reibscheibe der Magnetkupplung auf das Flügelrad übertragbaren, deutlich erhöhten Antriebsdrehmoment.

Dieses erhöhte Antriebsdrehmoment wird durch eine Erhöhung der Anpresskraft bewirkt, welche daraus resultiert, dass zwischen der Reibscheibe und dem Flügelrad durch einen Zuströmring und einen Ausströmring für das Kühlmedium ein die Anpresskraft unterstützender Unterdruck aufgebaut und gleichzeitig die Reibscheibe während des Betriebes mittels Überströmöffnungen kupplungsseitig mit dem Druck des Kühlmediums beaufschlagt wird.

Mittels der mit solchen Kühlmittelpumpen realisierbaren Zweipunktregelung kann die Kühlleistung wie auch die Antriebsleistung der Kühlmittelpumpen variiert werden.

Eine optimale Regelung der Antriebs- bzw. Kühlleistung von Kühlmittelpumpen für Kraftfahrzeuge sollte jedoch ermöglichen, dass eine sofort beim Starten des Motors einsetzende Zwangskühlung vermieden wird, wodurch die Warmlaufphase des Motors mit all den in dieser Phase auftretenden Nachteilen, wie beispielsweise erhöhte Reibungsverluste, erhöhte Emissionswerte und einem erhöhten Kraftstoffverbrauch deutlich reduziert werden.

Um nun eine solche kurzfristigere Motorerwärmung mit den daraus resultierenden Vorteilen zu ermöglichen, wurde mit den vorgenannten Bauformen der Antrieb der Kühlmittelpumpen beim Kaltstart des Motors ausgekuppelt.

Hatte nun der Motor seine Betriebstemperatur erreicht, wurde die jeweilige Reibkupplung, mit den dieser Kupplungsbauform eigenen, funktionsbedingten Verschleißproblemen, aktiviert und der Antrieb der Kühlmittelpumpe eingeschaltet.

Dabei wurden nun große Menge kalten Kühlmittels in den auf die Betriebstemperatur erwärmten Motor gepumpt, so dass sich dieser sofort stark abgekühlte.

Dabei wurden die erwünschten Vorzüge einer schnellen Erwärmung des Motors jedoch teilweise wieder kompensiert.

Beim Wiedereinschalten von größeren Kühlmittelpumpen waren infolge der erforderlichen Massenbeschleunigung zudem sehr hohe Drehmomente zu überwinden, welche zwangsläufig eine hohe Bauteilbelastung zur Folge hatten. In der US 48 28 455 wurde nun eine Lösung vorbeschrieben, bei der mittels einer geschlitzten, axial beweglichen Scheibe die wirksame Flügelbreite des Flügelrades verändert werden konnte.

Aus der DE 199 01 123 A1 ist ebenfalls eine regelbare Kühlmittelpumpe mit einem offenen Flügelrad und einem verstellbaren Schieber mit geschlitzten axial beweglichen Boden bekannt, bei dem mittels elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigter Verschiebung des Schiebers, die wirksame Flügelbreite des Flügelrades variiert werden kann.

Einer der wesentlichen Nachteile beider vorgenannten Bauformen besteht jedoch darin, dass geschlitzte Schieber nur in Verbindung mit einfach gekrümmten, offenen Schaufelrädern angewendet werden können.

Derart einfach gekrümmte Schaufelräder verfügen jedoch zwangsläufig über einen niedrigeren Wirkungsgrad.

Eine andere Bauform eines Schiebers wurde von der Anmelderin in der DE 103 14 526 A1 vorgestellt. Hierbei handelt es sich um einen elektromagnetisch betätigten, im Saugbereich einer Kühlmittelpumpe arbeitenden Ventilschieber.

Bei großen Pumpeneinheiten in der Anlagen- und Energietechnik werden andere Bauform von Ventilschiebern (vergl. „Die Kreiselpumpen" von C. Pfleiderer, Springer-Verlag, 4. Auflage (1955), S. 422) eingesetzt.

Diese als Spaltschieber bezeichneten Bauformen sind konzentrisch zum Laufrad angeordnete, axial verschiebbare Ventilschieber, welche in der Schließstellung den Austritt der Flüssigkeit aus dem Flügelrad in die Druckspirale unterbinden sollen und zum Absperren des Volumenstromes eingesetzt werden.

In der DE 881 306 C wird beispielsweise ein solcher axial beweglicher, federbelasteter, hydraulisch verstellbarer, im Druckbereich arbeitenden Spaltschieber vorbeschrieben, welcher unter Federwirkung bei Nutzung des Differenzdruckes des Radseitenraumes den Fördervolumenstrom stark einzuschränken vermag.

Diese Lösungen der Kreiselpumpentechnik sind jedoch für den Einsatz als Kühlmittelpumpe in der Kraftfahrzeugtechnik ungeeignet, da u.a. beispielsweise der Schieber infolge der Federwirkung schließt, so dass ein Ausfall der Regelung zwangsläufig auch einen Ausfall der Kühlmittelpumpe bedeutet und ein Weiterfunktionieren der Kühlmittelpumpe nach Ausfall der Regelung (Fail-safe) nicht gewährleistet werden kann.

Darüber hinaus sind die Führungen bei dieser Bauform stets dem Betriebsmedium mit der unvermeidlichen Schmutzfracht des Kühlmediums wie z.B. Formsand, Metallpartikel u.ä., z.B. aus dem Herstellungsprozess oder aufgrund des Verschleißes ausgesetzt, so daß Schmutzpartikel, welche in die Führung gelangen zwangsläufig zum Verklemmen des Schiebers führen.

Darüber hinaus kann mit den im Stand der Technik vorbeschriebenen Schiebern im geschlossenen Zustand keine „Null-Leckage" realisiert werden.

Im Zuge der stetigen Optimierung von Verbrennungsmotoren im Hinblick auf Emission und Kraftstoffverbrauch ist es jedoch zunehmend wichtiger, den Motor nach dem Kaltstart möglichst schnell auf Betriebstemperatur zu bringen, um einerseits die Reibungsverluste zu minimieren (mit zunehmender Öltemperatur sinkt dessen Viskosität und damit die Reibung an allen ölgeschmierten Bauteilen), die Emissionswerte zu reduzieren (da erst nach der sogenannten „Anspringtemperatur" die Katalysatoren wirksam werden, beeinflusst der Zeitraum bis zum Erreichen dieser Temperatur die Abgasemission wesentlich) um dadurch gleichzeitig den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren.

Versuchsreihen in der Motorentwicklung haben gezeigt, dass eine sehr wirksame Maßnahme zur Motorerwärmung das „stehende Wasser" oder die „Null-Leckage" während der Kaltstartphase ist.

Dabei sollte während der Kaltstartphase der Zylinderkopf keinesfalls von Kühlmittel durchströmt werden, um die Abgastemperatur so schnell wie möglich auf das gewünschte Niveau zubringen.

Von Fahrzeugherstellern werden Leckageströme von weniger als 0,5 l/h („Null-Leckage") gewünscht.

Auch die Untersuchungen zum Kraftstoffverbrauch von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen haben gezeigt, dass durch ein konsequentes Thermomanagement, also jene Maßnahmen, welche zu einem energetisch und thermomechanisch optimalen Betrieb eines Verbrennungsmotors führen, etwa 3 bis 5% Kraftstoff eingespart werden können.

Daher wird unter Beachtung dieser Gesichtspunkte eine immer präzisere Regelung des Kühlmitteldurchsatzes in Abhängigkeit von der Temperatur des durchgesetzten Kühlmittels zwingend erforderlich.

Diese Zielstellung sollte zudem mit möglichst geringstem Material- und Kostenaufwand realisiert werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine angetriebene, regelbare Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore zu entwickeln, welche die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet, bei Ausfall der Regelung ein Weiterfunktionieren der Kühlmittelpumpe (Fail-safe) gewährleistet, sich durch einen hohen Wirkungsgrad, eine sehr kompakte, einfache, robuste Bauform auszeichnet und die selbst bei mit Schmutzfracht beladenem Betriebsmedium eine hohe Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit gewährleistet, eine aktive Steuerung der Kühlmittelfördermenge ermöglicht, um einerseits durch „Null-Leckage" eine optimale Erwärmung des Motors zu gewährleisten und um andererseits nach der Erwärmung des Motors die Motortemperatur im Dauerbetrieb so exakt zu beeinflussen, dass im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die Schadstoffemission wie auch die Reibungsverluste und der Kraftstoffverbrauch deutlich reduziert werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine regelbare Kühlmittelpumpe mit den Merkmalen des Hauptanspruches der Erfindung gelöst.

Die erfindungsgemäße regelbare Kühlmittelpumpe mit einem Pumpengehäuse (1), einer im Pumpengehäuse (1) gelagerten, angetriebenen Welle (2), einem auf einem freien, strömungsseitigen Enden dieser Welle (2) drehfest angeordneten Flügelrad (3) und einem druckbetätigten Ventilschieber (4) mit einem den Ausströmbereich des Flügelrades (3) variabel überdeckenden Außenzylinder (5), zeichnet sich dadurch aus, dass der Ventilschieber (4) ringförmig ausgebildet ist, wobei am Ventilschieber (4) mehrere Kolbenstangen (6) angeordnet sind, im Pumpengehäuse (1) sind parallel zur Welle (2) gleichmäßig über den Umfang des Ventilschiebers (4) verteilt, den am Ventilschieber (4) angeordneten Kolbenstangen (6) zugeordnet, mehrere Bohrungen (7) eingebracht an deren ventilschieberseitigen Ende sich im Pumpengehäuse (1) Dichtungsaufnahmen (8) befinden in denen Stangendichtungen (9) angeordnet sind, wobei am gegenüberliegenden Ende der Bohrungen (7) im Pumpengehäuse (1) eine Ringnut (10) angeordnet ist welche die Bohrungen (7) miteinander verbindet, und in den Bohrungen (7) Kolbenführungen (11) angeordnet sind, in denen die am Ventilschieber (4) angeordneten Kolbenstangen (6) axial verschiebbar gelagert sind, wobei die in den Kolbenführungen (11) angeordneten Kolbenstangen (6) mit ihren ringnutseitigen Enden untereinander mittels eines Ringkolbens (12) verbunden sind, wobei dieser in der Ringnut (10) verschiebbar gelagert ist, ringnutseitig sind im Pumpengehäuse (1) zwischen den Bohrungen (7), gleichmäßig über den Umfang des Ringkolbens (12) verteilt Federkammern (13) eingebracht in denen gegen den Ringkolben (12) verspannte Druckfedern (14) angeordnet sind.

Diese erfindungsgemäße Anordnung eines ringförmigen, an Kolbenstangen (6) angeordneten und in abgedichteten Kolbenführungen (11) im Pumpengehäuse (1) geführten, und über einen Ringkolben (12) betätigbaren Ventilschieber (4) ist eine sehr kompakte, einfache und robuste Bauform die selbst bei mit Schmutzfracht beladenem Betriebsmedium eine hohe Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit gewährleistet.

Die den Kolbenstangen (6) gegenüberliegenden Stirnseite des Ringkolbens (12) ist erfindungsgemäß mit einem Ringsteg (15) versehen, auf dem ein Rollfaltbelag (16) angeordnet ist, welcher mittels eines mit Spannelementen (17) gegen das Pumpengehäuse (1) verspannten Klemmdeckels (18) befestigt ist. Dieser Rollfaltbelag (16) gewährleistet eine einfache und zuverlässige Abdichtung des Ringkolbens (12) gegenüber der Ringnut (10).

Erfindungswesentlich ist weiterhin, dass im Pumpengehäuse (1) eine oder mehrere Druckanschlussbohrung/en (20) für die Druckbetätigung des Ventilschiebers (4) angeordnet ist/sind, die in einen am Pumpengehäuse (1) angeordneten Druckanschlussstutzen (19) mündet/münden.

Kennzeichnend ist dabei einerseits, dass die Druckanschlussbohrung/en (20) druckfederseitig des Ringkolbens (12) in die von Ringnut (10) und Ringkolben (12) gebildete Ringkammer (32) mündet/münden. Somit kann mittels eines am Druckanschlussstutzen (19) anliegenden, definiert variierbaren Unterdruckes eine definierte Verschiebung des Ventilschiebers (4), und damit eine aktive Steuerung der Kühlmittelfördermenge herbei geführt werden. In Verbindung mit den erfindungsgemäß zwischen dem Pumpengehäuse (1) und dem Ringkolben (12) angeordnet Druckfedern (14) ist selbst bei Ausfall der Regelung ein Weiterfunktionieren der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe (Fail-safe) gewährleistet.

Erfindungsgemäß sind bei dieser Bauform im Klemmdeckel (18), im Arbeitsbereich des Rollfaltbelages (16), mit dem Außenbereich in Verbindung stehende Druckausgleichsbohrungen (21) angeordnet. Über diese Druckausgleichsbohrungen (21) wird bei Verschiebung des Ringkolbens (12) der Druckausgleich in der Dichtungskammer (26) zwischen dem Klemmdeckel (18) und dem auf dem Ringkolben (12) angeordneten Rollfaltbelag (16) gewährleistet.

Kennzeichnend ist andererseits aber auch, dass die Druckanschlussbohrung (20) klemmdeckelseitig des am Ringkolben (12) angeordneten Rollfaltbelages (16) in die vom Klemmdeckel (18) und dem auf dem Ringkolben (12) angeordneten Rollfaltbelag (16) gebildete Dichtungskammer (26) mündet. In dieser Bauform der erfindungsgemäßen Lösung kann mittels eines am Druckanschlussstutzen (19) anliegenden, definiert variierbaren pneumatischen oder hydraulischen Überdruckes eine definierte Verschiebung des Ventilschiebers (4), und damit eine aktive Steuerung der Kühlmittelfördermenge herbei geführt werden. In Verbindung mit den erfindungsgemäß zwischen dem Pumpengehäuse (1) und dem Ringkolben (12) angeordenet Druckfedern (14) ist auch in dieser Bauform, selbst bei Ausfall der Regelung, ein Weiterfunktionieren der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe (Fail-safe) gewährleistet.

Erfindungswesentlich ist bei dieser Bauform auch, dass ventilschieberseitig des Ringkolbens (12) im Bereich der Ringnut (10) im Pumpengehäuse (1) mit dem Außenbereich in Verbindung stehende Druckausgleichsbohrungen (21) angeordnet sind. Über diese Druckausgleichsbohrungen (21) wird bei Verschiebung des Ringkolbens (12) der Druckausgleich in der Ringkammer (32) zwischen der Ringnut (10) und dem Ringkolben (12) gewährleistet.

Erfindungsgemäß ist weiterhin, dass am kolbenstangenseitigen Außenrand (22) des Ventilschiebers (4) eine Elastomer-Bypassdichtung (23) angeordnet ist, die während des Schieberhubes nicht zum Verklemmen des Ventilschiebers beitragen kann und in der Schließstellung des Ventilschiebers (4) den Ringspalt (25) zwischen dem Pumpengehäuse (1) und dem Ventilschieber (4)

Gleichzeitig liegt in dieser Schließstellung (der Endlage bei der Stellung des Ventilschiebers „GESCHLOSSEN") der Ventilschieber (4) an einer Dichtfläche (24) des Pumpengehäuses (1) an, so dass selbst kleinste Leckagen in der Stellung des Ventilschiebers „GESCHLOSSEN" unterbunden werden.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird bei hohem Pumpenwirkungsgrad eine „Null-Leckage" und somit eine optimale Erwärmung des Motors gewährleistet. Mittels der erfindungsgemäßen Anordnung kann darüber hinaus nach der Erwärmung des Motors die Motortemperatur im Dauerbetrieb so exakt beeinflusst werden, dass im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die Schadstoffemission, die Reibungsverluste wie auch der Kraftstoffverbrauch deutlich reduziert wird.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung der erfindungsgemäßen Lösung in Verbindung mit den Zeichnungen zu den Ausführungsbeispielen.
Es zeigen dabei:
1: eine erfindungsgemäße, regelbare Kühlmittelpumpe zur Unterdruckregelung in der Seitenansicht im Schnitt mit der Stellung des Ventilschiebers in seiner hinteren Endlage („OFFEN");
2: die erfindungsgemäße, regelbare Kühlmittelpumpe zur Unterdruckregelung gemäß 1, in der Seitenansicht in einem weiteren Schnitt mit der Stellung des Ventilschiebers in seiner hinteren Endlage („OFFEN");
3: die erfindungsgemäße, regelbare Kühlmittelpumpe zur Unterdruckregelung in der Seitenansicht, im Schnitt analog 1, jedoch mit der Stellung des Ventilschiebers in seiner vorderen Endlage („GESCHLOSSEN");
4: eine erfindungsgemäße, regelbare Kühlmittelpumpe nun zur Überdruckregelung in der Seitenansicht im Schnitt mit der Stellung des Ventilschiebers in seiner hinteren Endlage („OFFEN").
In der 1 ist eine der möglichen Bauformen der erfindungsgemäßen, regelbaren Kühlmittelpumpe im Schnitt, in der Seitenansicht, mit der Stellung des Ventilschiebers in seiner hinteren Endlage („OFFEN") dargestellt.
Diese Bauform kann in Verbindung mit einer Unterdruckregelung eingesetzt werden.
In einem Pumpengehäuse 1 ist eine angetriebene Welle 2 in einem Pumpenlager 27 gelagert. Auf dem freien, strömungsseitigen Enden der Welle ist 2 drehfest ein Flügelrad 3 angeordnet. Diesem Flügelrad 3 benachbart ist im Pumpengehäuse 1 verschiebbar ein druckbetätigter ringförmiger Ventilschieber 4 mit einem den Ausströmbereich des Flügelrades 3 variabel überdeckenden Außenzylinder 5 angeordnet. Am Ventilschieber 4 sind mehrere Kolbenstangen 6 angeordnet. Im Pumpengehäuse 1 sind parallel zur Welle 2 gleichmäßig über den Umfang des Ventilschiebers 4 verteilt, den am Ventilschieber 4 angeordneten Kolbenstangen 6 zugeordnet, mehrere Bohrungen 7 eingebracht, an deren ventilschieberseitigen Ende sich im Pumpengehäuse 1 Dichtungsaufnahmen 8 befinden in denen Stangendichtungen 9 angeordnet sind, wobei am gegenüberliegenden Ende der Bohrungen 7 im Pumpengehäuse 1 eine Ringnut 10 angeordnet ist welche die Bohrungen 7 miteinander verbindet. In den Bohrungen 7 sind Kolbenführungen 11 angeordnet in denen die am Ventilschieber 4 angeordneten Kolbenstangen 6 axial verschiebbar gelagert sind.
Diese in den Kolbenführungen 11 angeordneten Kolbenstangen 6 sind mit ihren ringnutseitigen Enden untereinander mittels eines Ringkolben 12 verbunden.
Dieser Ringkolben 12 ist in der Ringnut 10 verschiebbar gelagert. Zwischen den Bohrungen 7 sind ringnutseitig im Pumpengehäuse 1 gleichmäßig über den Umfang des Ringkolbens 12 verteilt, Federkammern 13 eingebracht in denen gegen den Ringkolben 12 verspannte Druckfedern 14 angeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Anordnung eines ringförmigen, an Kolbenstangen 6 angeordneten und in abgedichteten Kolbenführungen 11 im Pumpengehäuse 1 geführten, und über einen Ringkolben 12 betätigbaren Ventilschieber 4 stellt eine sehr kompakte, einfache und robuste Bauform dar die selbst bei mit Schmutzfracht beladenem Betriebsmedium eine hohe Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit gewährleistet.
Die den Kolbenstangen 6 gegenüberliegende Stirnseite des Ringkolbens 12 ist erfindungsgemäß mit einem Ringsteg 15 versehen, auf dem ein Rollfaltbelag 16 angeordnet ist, welcher mittels eines mit Spannelementen 17 gegen das Pumpengehäuse 1 verspannten Klemmdeckels 18 befestigt ist. Dieser Rollfaltbelag 16 gewährleistet eine einfache und zuverlässige Abdichtung des Ringkolbens 12 gegenüber der Ringnut 10.
Am kolbenstangenseitigen Außenrand 22 des Ventilschiebers 4 ist eine Elastomer-Bypassdichtung 23 angeordnet die während des Schieberhubes nicht zum Verklemmen des Ventilschiebers beitragen kann.
Die 2 zeigt nun die erfindungsgemäße, regelbare Kühlmittelpumpe aus 1 zur Unterdruckregelung in der Seitenansicht, in einer anderen Schnittdarstellung mit der Stellung des Ventilschiebers wiederum in seiner hinteren Endlage („OFFEN").
In dieser Bauform ist erfindungsgemäß am Pumpengehäuse 1 ein Druckanschlussstutzen 19 mit einer Druckanschlussbohrung 20 für die Druckbetätigung des Ventilschiebers 4 angeordnet. Die Druckanschlussbohrung 20 mündet druckfederseitig des Ringkolbens 12 in die Ringnut 10. Dadurch kann mittels eines am Druckanschlussstutzen 19 anliegenden, definiert variierbaren Unterdruckes eine definierte Verschiebung des Ventilschiebers 4, und damit eine aktive Steuerung der Kühlmittelfördermenge herbei geführt werden. In Verbindung mit den in der 1 dargestellten, erfindungsgemäß zwischen dem Pumpengehäuse 1 und dem Ringkolben 12 angeordneten Druckfedern 14 ist selbst bei Ausfall der Unterdruckregelung ein Weiterfunktionieren der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe (Fail-safe) durch die bei Federendlage erzwungene Schieberstellung „OFFEN" gewährleistet.
Erfindungsgemäß sind im Klemmdeckel 18, im Arbeitsbereich des Rollfaltbelages 16, mit dem Außenbereich in Verbindung stehende Druckausgleichsbohrungen 21 angeordnet. Über diese Druckausgleichsbohrungen 21 wird bei Verschiebung des Ringkolbens 12 der Druckausgleich in der Dichtungskammer 26 zwischen dem Klemmdeckel 18 und dem Rollfaltbelag 16 gewährleistet.
Im Pumpengehäuse 1 ist darüber hinaus pumpenradseitig des Lagersitzes eine Leckagebohrung 31 angeordnet welche einen im Pumpengehäuse 1 stirnseitig des Pumpenlagers 27 angeordneten Leckagezutritt 30 mit dem Außenbereich verbindet.
Die 3 zeigt nun die erfindungsgemäße, regelbare Kühlmittelpumpe zur Unterdruckregelung in der Seitenansicht, im Schnitt analog 1, jedoch mit der Stellung des Ventilschiebers in seiner vorderen Endlage („GESCHLOSSEN").
In dieser Schließstellung des Ventilschiebers 4 liegt der Ventilschieber 4 an einer Dichtfläche 24 des Pumpengehäuses 1 an und verschließt gleichzeitig mit der am kolbenstangenseitigen Außenrand 22 des Ventilschiebers 4 angeordneten Elastomer-Bypassdichtung 23 den Ringspalt 25 zwischen dem Pumpengehäuse 1 und dem Ventilschieber 4, so dass selbst kleinste Leckagen in der Stellung des Ventilschiebers „GESCHLOSSEN" unterbunden werden. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird bei hohem Pumpenwirkungsgrad eine „Null-Leckage" und somit eine optimale Erwärmung des Motors gewährleistet, wobei mittels der erfindungsgemäßen Anordnung nach der Erwärmung des Motors die Motortemperatur im Dauerbetrieb so exakt beeinflusst werden kann, daß im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die Schadstoffemission wie auch die Reibungsverluste und der Kraftstoffverbrauch deutlich reduziert werden.
Pumpenradseitig des Lagersitzes ist bei dieser Bauform im Pumpengehäuse 1 eine Entlüftungsbohrung 28 angeordnet welche einen im Pumpengehäuse 1 stirnseitig des Pumpenlagers 27 angeordneten Entlüftungseinlass 29 mit dem Außenbereich verbindet.
Eine weitere Bauform der erfindungsgemäßen, regelbaren Kühlmittelpumpe ist in der 4 in der Seitenansicht, im Schnitt, mit der Stellung des Ventilschiebers in seiner hinteren Endlage „OFFEN" dargestellt.
Diese Bauform kann in Verbindung mit einer hydraulischen oder pneumatischen Überdruckregelung eingesetzt werden.
Auch in dieser Bauform ist am Pumpengehäuse 1 erfindungsgemäß ein Druckanschlussstutzen 19 angeordnet. Die Druckanschlussbohrung 20 mündet jedoch nun klemmdeckelseitig des am Ringkolben 12 angeordneten Rollfaltbelages 16 in die vom Klemmdeckel 18 und dem auf dem Ringkolben 12 angeordneten Rollfaltbelag 16 gebildete Dichtungskammer 26.
In dieser Bauform der erfindungsgemäßen Lösung kann nun mittels eines am Druckanschlussstutzen 19 anliegenden, definiert variierbaren pneumatischen oder hydraulischen Überdruckes eine definierte Verschiebung des Ventilschiebers 4, und damit eine aktive Steuerung der Kühlmittelfördermenge herbei geführt werden.
In Verbindung mit den, in der 1 dargestellten, erfindungsgemäß zwischen dem Pumpengehäuse 1 und dem Ringkolben 12 angeordneten Druckfedern 14 ist auch in dieser Bauform, selbst bei Ausfall der Regelung, ein Weiterfunktionieren der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe (Fail-safe) gewährleistet.
Erfindungsgemäß sind bei dieser Bauform ventilschieberseitig des Ringkolbens 12 im Bereich der Ringnut 10 im Pumpengehäuse 1 mit dem Außenbereich in Verbindung stehende Druckausgleichsbohrungen 21 angeordnet. Über diese Druckausgleichsbohrungen 21 wird bei Verschiebung des Ringkolbens 1 der Druckausgleich in der Ringkammer 32 zwischen der Ringnut 10 und dem Ringkolben 12 gewährleistet.

Claims

Regelbare Kühlmittelpumpe mit einem Pumpengehäuse (1), einer im Pumpengehäuse (1) gelagerten, angetriebenen Welle (2), einem auf einem freien, strömungsseitigen Enden dieser Welle (2) drehfest angeordneten Flügelrad (3) und einem druckbetätigten Ventilschieber (4) mit einem den Ausströmbereich des Flügelrades (3) variabel überdeckenden Außenzylinder (5), dadurch gekennzeichnet, a) dass der Ventilschieber (4) ringförmig ausgebildet ist und am Ventilschieber (4) mehrere Kolbenstangen (6) angeordnet sind, wobei im Pumpengehäuse (1) parallel zur Welle (2) gleichmäßig über den Umfang des Ventilschiebers (4) verteilt, den am Ventilschieber (4) angeordneten Kolbenstangen (6) zugeordnet, mehrere Bohrungen (7) eingebracht sind an deren ventilschieberseitigen Ende sich im Pumpengehäuse (1) Dichtungsaufnahmen (8) befinden in denen Stangendichtungen (9) angeordnet sind, wobei am gegenüberliegenden Ende der Bohrungen (7) im Pumpengehäuse (1) eine Ringnut (10) angeordnet ist welche die Bohrungen (7) miteinander verbindet, und in den Bohrungen (7) Kolbenführungen (11) angeordnet sind, in denen die am Ventilschieber (4) angeordneten Kolbenstangen (6) axial verschiebbar gelagert sind, wobei die in den Kolbenführungen (11) angeordneten Kolbenstangen (6) mit ihren ringnutseitigen Enden untereinander mittels eines Ringkolben (12) verbunden sind und dieser Ringkolben (12) in der Ringnut (10) verschiebbar gelagert ist, wobei ringnutseitig im Pumpengehäuse (1) zwischen den Bohrungen (7), gleichmäßig über den Umfang des Ringkolbens (12) verteilt, Federkammern (13) eingebracht sind in denen gegen den Ringkolben (12) verspannte Druckfedern (14) angeordnet sind, b) dass auf der den Kolbenstangen (6) gegenüberliegenden Stirnseite des Ringkolbens (12) ein Ringsteg (15) angeordnet ist auf dem ein Rollfaltbelag (16) angeordnet ist welcher mittels eines mit Spannelementen (17) gegen das Pumpengehäuse (1) verspannten Klemmdeckels (18) befestigt ist, c) dass im Pumpengehäuse (1) eine oder mehrere Druckanschlussbohrung/en (20) für die Druckbetätigung des Ventilschiebers (4) angeordnet ist/sind, die in einen am Pumpengehäuse (1) angeordneten Druckanschlussstutzen (19) mündet/münden, d) und dass am kolbenstangenseitigen Außenrand (22) des Ventilschiebers (4) eine Elastomer-Bypassdichtung (23) angeordnet ist, die in der Schließstellung, beim Anliegen des Ventilschiebers (4) an einer Dichtfläche (24) des Pumpengehäuses (1), den Ringspalt (25) zwischen dem Pumpengehäuse (1) und dem Ventilschieber (4) verschließt.
Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckanschlussbohrung/en (20) druckfederseitig des Ringkolbens (12) in die von Ringnut (10) und Ringkolben (12) gebildete Ringkammer (32) mündet/münden.
Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckanschlussbohrung/en (20) klemmdeckelseitig des am Ringkolben (12) angeordneten Rollfaltbelages (16) in die vom Klemmdeckel (18) und dem auf dem Ringkolben (12) angeordneten Rollfaltbelag (16) gebildete Dichtungskammer (26) mündet/münden.
Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Pumpengehäuse (1) pumpenradseitig des Lagersitzes eine Entlüftungsbohrung (28) angeordnet ist, welche einen im Pumpengehäuse (1) stirnseitig des Pumpenlagers (27) angeordneten Entlüftungseinlass (29) mit dem Außenbereich verbindet.
Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Pumpengehäuse (1) pumpenradseitig des Lagersitzes eine Leckagebohrung (31) angeordnet ist, welche einen im Pumpengehäuse (1) stirnseitig des Pumpenlagers (27) angeordneten Leckagezutritt (30) mit dem Außenbereich verbindet.
Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Klemmdeckel (18), im Arbeitsbereich des Rollfaltbelages (16), mit dem Außenbereich in Verbindung stehende Druckausgleichsbohrungen (21) angeordnet sind.
Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ventilschieberseitig des Arbeitsbereiches des Ringkolbens (12) im Bereich der Ringnut (10) im Pumpengehäuse (1) mit dem Außenbereich in Verbindung stehende Druckausgleichsbohrungen (21) angeordnet sind.