DE102008006451A1

DE102008006451A1 - Coolant pump for cooling circuit of internal combustion engine, has pump housing and control valve for controlling coolant flow through cooling circuit, where actuating unit is provided for actuating control valve

Info

Publication number: DE102008006451A1
Application number: DE102008006451A
Authority: DE
Inventors: Markus STÖRMER
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2028-01-30
Also published as: DE102008006451B4

Abstract

The coolant pump (1) has pump housing and a control valve (2) for controlling a coolant flow through a cooling circuit. An actuating unit (3) is provided for actuating the control valve which is integrated in the pump housing. The capacity of the coolant pump is changed with the help of the actuating unit. Two actuating procedures of the actuating unit operate the change of the capacity rate of the coolant pump, so that the valve position of the control valve changes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlmittelpumpe für einen Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a coolant pump for a Cooling circuit of an internal combustion engine according to the Preamble of claim 1.

Für Thermomanagementkonzepte von Kühlkreisläufen von Brennkraftmaschinen benötigt man in der Regel mindestens eine Kühlmittelpumpe sowie darüber hinaus mindestens ein Thermostat- oder Stellventil zum Einstellen eines gewünschten Volumenstroms durch den Kühlkreislauf bzw. durch einen oder mehrere Teilzweige des Kühlkreislaufs, mit dem sich eine gewünschte Solltemperatur des Kühlmittels im Kühlkreislauf bzw. in dessen Teilzweigen einstellen lässt. Die Kühlmittelpumpen und die Thermostat- oder Stellventile sind bisher in der Regel als getrennte Bauelemente ausgebildet, so dass sie sich jeweils an einer gewünschten Stelle in einem Motorraum eines mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Fahrzeugs einbauen lassen.For Thermal management concepts of cooling circuits of Internal combustion engines are usually required at least a coolant pump and beyond at least a thermostat or control valve to set a desired Volume flow through the cooling circuit or by one or several sub-branches of the cooling circuit, with which a desired setpoint temperature of the coolant in the cooling circuit or in its sub-branches can be set. The coolant pumps and the thermostatic or control valves are usually as formed separate components, so that they each at a desired location in an engine compartment of one with the internal combustion engine equipped vehicle.

Aus der DE 198 09 123 B4 ist bereits eine Kühlmittelpumpe der eingangs genannten Art bekannt, die ein in ihr Pumpengehäuse integriertes Stellventil umfasst, wodurch sich mit einem einzigen Bauteil der gesamte Flüssigkeitskreislauf regeln lässt. Bei der bekannten Kühlmittelpumpe handelt es sich allerdings nicht um eine schaltbare Pumpe, deren Einsatz in Kühlkreisläufen von Brennkraftmaschinen häufig bevorzugt wird, zum Beispiel um unmittelbar nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine durch Verringerung der Förderleistung der Kühlmittelpumpe auf Null für stehendes Wasser in der Brennkraftmaschine und damit für eine kürzere Warmlaufphase zu sorgen. Der Nachteil derartiger schaltbarer Kühlmittelpumpen besteht jedoch darin, dass zum Schalten der Pumpe ein zusätzlicher Aktuator benötigt wird.From the DE 198 09 123 B4 already a coolant pump of the aforementioned type is known, which includes an integrated in their pump housing control valve, which can be controlled with a single component of the entire fluid circuit. However, the known coolant pump is not a switchable pump whose use in cooling circuits of internal combustion engines is often preferred, for example, immediately after a cold start of the engine by reducing the flow rate of the coolant pump to zero for stagnant water in the internal combustion engine and thus to provide a shorter warm-up phase. The disadvantage of such switchable coolant pumps, however, is that an additional actuator is required to switch the pump.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kühlmittelpumpe der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die Förderleistung der Kühlmittelpumpe ohne einen zusätzlichen Aktuator veränderbar ist.outgoing This is the object of the invention, a coolant pump of the type mentioned above to improve that the capacity the coolant pump without an additional actuator is changeable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Förderleistung der Kühlmittelpumpe mit Hilfe des Betätigungsorgans des integrierten Stellventil veränderbar ist.These The object is achieved according to the invention that the flow rate of the coolant pump with Help of the actuator of the integrated control valve is changeable.

Der Erfindung liegt dabei der Gedanke zugrunde, dass sich zur Veränderung der Ventilstellung des Stellventils benötigte Betätigungsorgan auch zur Veränderung der Förderleistung der Kühlmittelpumpe nutzen lässt.Of the Invention is based on the idea that to change the valve position of the control valve required actuator also for changing the delivery rate of the coolant pump use.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zwei aufeinanderfolgende Betätigungsvorgänge des Betätigungsorgans zuerst eine Veränderung der Förderleistung der Kühlmittelpumpe und dann eine Veränderung einer Ventilstellung des Stellventils bewirken, wobei zweckmäßig vor dem ersten Betätigungsvorgang ein Hindurchtritt von Kühlmittel durch die Kühlmittelpumpe blockiert und nach dem ersten Betätigungsvorgang freigegeben ist. Auf diese Weise kann nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine zur Verkürzung der Warmlaufphase für stehendes Kühlmittel in der Brennkraftmaschine gesorgt werden, bis sich das Kühlmittel auf eine gewünschte Temperatur erwärmt hat. Nach der Freigabe des Kühlmittelstroms durch die Kühlmittelpumpe kann dann durch die Veränderung der Ventilstellung des Stellventils eine Steuerung oder Regelung der Strömungsmenge durch die Kühlmittelpumpe bzw. durch verschiedene Teilzweige des Kühlkreislaufs vorgenommen werden, um dadurch eine gewünschte Solltemperatur im Kühlkreislauf bzw. in dessen Teilzweigen einzustellen. Alternativ dazu kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein einziger Betätigungsvorgang gleichzeitig eine Veränderung der Förderleistung der Kühlmittelpumpe und eine Veränderung einer Ventilstellung des Stellventils bewirkt.A preferred embodiment of the invention provides that two consecutive Actuating operations of the actuator First, a change in the flow rate of the Coolant pump and then a change in one Effect valve position of the control valve, where appropriate before the first actuation process, a passage of coolant blocked by the coolant pump and after the first Actuating process is released. This way you can after a cold start of the engine for shortening the warm-up phase for stagnant coolant in the internal combustion engine are taken care of until the coolant has heated to a desired temperature. To the release of the coolant flow through the coolant pump can then by changing the valve position of the Control valve, a control or regulation of the flow rate through the coolant pump or through various sub-branches the cooling circuit are made, thereby a desired Target temperature in the cooling circuit or in its sub-branches adjust. Alternatively, however, it may also be provided that a single operation at the same time a Change in the delivery rate of the coolant pump and a change of a valve position of the control valve causes.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Betätigungsorgan von einer drehbaren Abtriebswelle eines Stellmotors gebildet, wobei das Verdrehen der Abtriebswelle über einen vorgegebenen ersten Drehwinkel aus einer Ausgangsstellung eine Veränderung der Förderleistung der Kühlmittelpumpe bewirkt, während das Verdrehen der Abtriebswelle über den vorgegebenen ersten Drehwinkel hinaus, oder alternativ in eine Zwischenstellung zwischen der Ausgangsstellung und dem vorgegebenen ersten Drehwinkel, eine Veränderung der Ventilstellung des Stellventils bewirkt.According to one Another preferred embodiment of the invention, the actuator of formed of a rotatable output shaft of a servomotor, wherein the rotation of the output shaft over a predetermined first rotation angle from a starting position a change the capacity of the coolant pump causes while turning the output shaft over the predetermined first rotation angle addition, or alternatively in an intermediate position between the initial position and the predetermined first rotation angle, causes a change in the valve position of the control valve.

Zur Veränderung der Förderleistung der Kühlmittelpumpe dient vorzugsweise ein in axialer Richtung eines Pumpenrades der Kühlmittelpumpe beweglicher Schieber, der zweckmäßig als Schiebertopf ausgebildet und drehfest und axial verschiebbar im Pumpengehäuse montiert ist und der durch Betätigung des Betätigungsorgans zwischen zwei Endstellungen verfahrbar ist, wobei er in einer ersten Endstellung das Pumpenrad entlang seines Umfangs umgibt und den Hindurchtritt von Kühlmittel durch die Kühlmittelpumpe verhindert, während er in einer zweiten Endstellung vom Pumpenrad zurückgezogen ist und den Hindurchtritt von Kühlmittel durch die Kühlmittelpumpe gestattet. Der Schieber bleibt beim zweiten, zur Veränderung der Ventilstellung des Stellventils dienenden Betätigungsvorgang des Betätigungsorgans zweckmäßig in der zweiten Endstellung stehen.to Change in the delivery rate of the coolant pump is preferably used in the axial direction of an impeller of Coolant pump movable slide, the appropriate designed as a sliding pot and rotatably and axially displaceable in Pump housing is mounted and by actuation the actuator between two end positions movable is, wherein it in a first end position along the impeller surrounds its periphery and the passage of coolant prevented by the coolant pump while he retracted from the impeller in a second end position is and the passage of coolant through the coolant pump allowed. The slider remains at the second, to change the valve position of the control valve serving actuating operation of the actuator expedient in the second end position stand.

Um die Abdichtung des Schiebers in der ersten Endstellung zu verbessern, taucht dieser vorteilhaft in dieser Stellung mit einem vorderen Rand in eine gegenüberliegende komplementäre Vertiefung im Pumpengehäuse ein.In order to improve the sealing of the slide in the first end position, this emerges advantageously in this position with a front edge in an opposite complementary recess in the pump housing a.

Das Stellventil kann mit Vorteil als Drehschieberventil ausgebildet sein, dessen Drehschieber zweckmäßig drehfest mit einer als Betätigungsorgan dienenden Abtriebswelle des Stellmotors verbunden ist. Alternativ kann das Stellventil auch als Tellerventil ausgebildet sein, auf dessen Ventilteller ein auf der Abtriebswelle des Stellmotors angeordneter Nocken oder eine an der Abtriebswelle des Stellmotors ausgebildete Rampe einwirkt, je nachdem ob die Bewegungsrichtung des Ventiltellers senkrecht zur Drehachse der Abtriebswelle oder parallel zu dieser erfolgt.The Control valve can be advantageously designed as a rotary valve be, the rotary valve expedient rotatably with serving as an actuator output shaft the servomotor is connected. Alternatively, the control valve can also be designed as a poppet valve, on the valve disc on a the output shaft of the servomotor arranged cam or a acting on the output shaft of the servo motor formed ramp, depending on whether the direction of movement of the valve disk perpendicular to Rotary axis of the output shaft or parallel to this takes place.

Als Mittel zum Umsetzen der Drehbewegung des Betätigungsorgans bzw. der Abtriebswelle des Stellmotors oder des Drehschiebers des Stellventils in eine axiale Bewegung des zur Veränderung der Förderleistung der Kühlmittelpumpe dienenden Schiebers kann vorteilhaft ein mit einem Außengewinde versehener Abschnitt der Welle verwendet werden, der ein Innengewinde eines drehfest und axial verschiebbar im Pumpengehäuse montierten, auf den Schieber einwirkenden Druckstücks durchsetzt. Alternativ können zu demselben Zweck auch Teile des Schiebers bei der Drehbewegung der Welle über Schrägen oder Rampen des Drehschiebers gleiten.When Means for converting the rotational movement of the actuator or the output shaft of the servomotor or the rotary valve of Control valve in an axial movement of the change the flow rate of the coolant pump serving slide may advantageously be provided with an external thread Section of the shaft used, which is an internal thread of a rotatably mounted and axially displaceable mounted in the pump housing, on the slider acting pressure element interspersed. alternative For the same purpose, parts of the slider can also be used the rotational movement of the shaft via bevels or Sliding ramps of the rotary valve.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:in the Following is the invention with reference to some shown in the drawing Embodiments explained in more detail. Show it:

1 eine Schnittansicht von Teilen einer Kühlmittelpumpe einer Brennkraftmaschine mit einem als Drehschieberventil ausgebildeten integrierten Stellventil; 1 a sectional view of parts of a coolant pump of an internal combustion engine with an integrated control valve designed as a rotary valve;

2 eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht der Kühlmittelpumpe aus 1; 2 a partially cutaway perspective view of the coolant pump 1 ;

3 eine teilweise weggeschnittene vergrößerte perspektivische Ansicht von Teilen der Kühlmittelpumpe aus 1 und 2; 3 a partially cut away enlarged perspective view of parts of the coolant pump 1 and 2 ;

4 eine perspektivische Ansicht von Teilen einer etwas abgewandelten Kühlmittelpumpe und des als Drehschieberventil ausgebildeten Stellventils; 4 a perspective view of parts of a slightly modified coolant pump and designed as a rotary valve valve control valve;

5 eine Schnittansicht entsprechend der perspektivischen Ansicht aus 4; 5 a sectional view corresponding to the perspective view 4 ;

6 eine Schnittansicht von Teilen einer anderen Kühlmittelpumpe mit einem als Tellerventil ausgebildeten Stellventil. 6 a sectional view of parts of another coolant pump with a valve designed as a poppet valve.

Die in der Zeichnung dargestellten schaltbaren Kühlmittelpumpen 1 für einen Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs umfassen jeweils ein integriertes Stellventil 2, mit dem sich der Strom eines wässrigen Kühlmittels durch zwei verschiedene Teilkreise des Kühlkreislauf steuern bzw. regeln lässt.The switchable coolant pumps shown in the drawing 1 for a cooling circuit of an internal combustion engine of a motor vehicle each comprise an integrated control valve 2 , with which the flow of an aqueous coolant through two different sub-circuits of the cooling circuit can be controlled or regulated.

Wie am besten aus 1 und 2 ersichtlich ist, umfassen die Kühlmittelpumpen 1 ein mehrteiliges Pumpengehäuse 3 (nur teilweise dargestellt) mit einem durch das Stellventil 2 hindurch ins Innere des Gehäuses 3 führenden Kühlmitteleinlass 4, eine in Drehlagern 5 drehbar im Pumpengehäuse 3 gelagerte Pumpenwelle 6, ein außerhalb des Pumpengehäuses 3 drehfest mit der Pumpenwelle 6 verbundenes Antriebszahnrad 7 für einen Riementrieb, ein innerhalb des Pumpengehäuses 3 drehfest mit der Pumpenwelle 6 verbundenes Pumpenrad 8, einen das Pumpenrad 8 umgebenden, mit einem Kühlmittelauslass (nicht dargestellt) kommunizierenden Ringkanal 9, sowie einen zur Drehachse 10 der Pumpenwelle 6 koaxialen Schiebertopf 11, der sich zur Veränderung der Förderleistung der Kühlmittelpumpe 1 innerhalb des Pumpengehäuses 3 in axialer Richtung der Pumpenwelle 6 verschieben lässt.How best 1 and 2 can be seen, include the coolant pump 1 a multi-part pump housing 3 (only partially shown) with a through the control valve 2 into the interior of the case 3 leading coolant inlet 4 , one in pivot bearings 5 rotatable in the pump housing 3 mounted pump shaft 6 , one outside the pump housing 3 rotatably with the pump shaft 6 connected drive gear 7 for a belt drive, one inside the pump housing 3 rotatably with the pump shaft 6 connected impeller 8th , one the impeller 8th surrounding, with a coolant outlet (not shown) communicating annular channel 9 , and one to the axis of rotation 10 the pump shaft 6 coaxial sliding cup 11 , which changes the flow rate of the coolant pump 1 inside the pump housing 3 in the axial direction of the pump shaft 6 can be moved.

Bei der in den 1 bis 5 dargestellten Kühlmittelpumpe ist das in das Pumpengehäuse 3 integrierte Stellventil 2 als Drehschieberventil ausgebildet und umfasst einen innerhalb des Pumpengehäuses 3 angeordneten, um die Drehachse 10 der Pumpenwelle 6 drehbaren Drehschieber 12, sowie einen zum Verdrehen des Drehschiebers 12 im Pumpengehäuse 3 dienenden Stellmotor (nicht dargestellt), dessen Rotor über eine Abtriebswelle 13 drehfest mit dem Drehschieber 12 verbunden ist.In the in the 1 to 5 shown coolant pump is that in the pump housing 3 integrated control valve 2 designed as a rotary valve and includes one within the pump housing 3 arranged around the axis of rotation 10 the pump shaft 6 rotatable rotary valve 12 , as well as one for rotating the rotary valve 12 in the pump housing 3 Serving servomotor (not shown), the rotor via an output shaft 13 rotatably with the rotary valve 12 connected is.

Wie am besten in 4 und 5 dargestellt, besitzt der Drehschieber 12 die Form einer einseitig offenen Hülse mit einer zylindrischen Umfangswand 14, deren Außenseite flüssigkeitsdicht gegen die Innenseite eines benachbarten Umfangswandabschnitts (nicht dargestellt) des Pumpengehäuses 3 anliegt. Die Umfangswand 14 der Hülse weist zwei Öffnungen 15, 16 auf, die sich jeweils durch Verdrehen des Drehschiebers 12 mit Hilfe des Stellmotors mit einer gegenüberliegenden Einmündung (nicht dargestellt) von einem der beiden Teilkreise des Kühlkreislaufs im Umfangswandabschnitt des Pumpengehäuses 3 zur Deckung oder zur Überlappung bringen lassen, um das Kühlmittel je nach Stellung des Drehschiebers 12 aus einem oder aus beiden Teilkreisen durch das Stellventil 2 in den Kühlmitteleinlass 4 der Kühlmittelpumpe 1 zuzuführen und mit Hilfe der Kühlmittelpumpe 1 durch den Kühlkreislauf umzuwälzen, wobei die jeweilige Strömungsmenge durch das Maß der Überlappung der Öffnung 15 bzw. 16 mit der gegenüberliegenden Einmündung steuer- bzw. regelbar ist.How best in 4 and 5 shown, has the rotary valve 12 the shape of a sleeve open on one side with a cylindrical peripheral wall 14 whose outside liquid-tight against the inside of an adjacent peripheral wall portion (not shown) of the pump housing 3 is applied. The peripheral wall 14 the sleeve has two openings 15 . 16 on, each by turning the rotary valve 12 by means of the servomotor with an opposite junction (not shown) of one of the two pitch circles of the cooling circuit in the peripheral wall portion of the pump housing 3 to cover or overlap to the coolant depending on the position of the rotary valve 12 from one or both sub-circuits through the control valve 2 in the coolant inlet 4 the coolant pump 1 feed and with the help of the coolant pump 1 circulate through the cooling circuit, wherein the respective flow rate by the degree of overlap of the opening 15 respectively. 16 can be controlled or regulated with the opposite junction.

Bei der in 6 nur schematisch dargestellten Kühlmittelpumpe 1 ist das Stellventil 2 ebenfalls in das Pumpengehäuse 3 integriert (nicht dargestellt), jedoch als Tellerventil ausgebildet. Das Stellventil 2 umfasst dort einen innerhalb des Pumpengehäuses 3 angeordneten Ventilteller 17 sowie einen zum Verstellen des Ventiltellers 17 dienenden Stellmotor (nicht dargestellt), dessen Rotor über eine innerhalb des Stellventils 2 als Nockenwelle ausgebildete Abtriebswelle 18 auf den Ventilteller 17 einwirkt. Je nach Drehlage eines Nockens (nicht sichtbar) auf der Abtriebswelle 18 wird dort der Ventilteller 17 mehr oder weniger weit von seinem Ventilsitz abgehoben, wodurch die Öffnungsweite eines Ringspalts zwischen dem Ventilteller 17 und dem Ventilsitz verändert und dadurch die Strömungsmenge durch das Stellventil 2 gesteuert bzw. geregelt werden kann.At the in 6 only schematically illustrated coolant pump 1 is the control valve 2 also in the pump housing 3 integrated (not shown), but designed as a poppet valve. The control valve 2 there includes one inside the pump housing 3 arranged valve plate 17 and one for adjusting the valve disk 17 Serving servomotor (not shown), the rotor via a within the control valve 2 designed as a camshaft output shaft 18 on the valve plate 17 acts. Depending on the rotational position of a cam (not visible) on the output shaft 18 is there the valve plate 17 lifted more or less far from its valve seat, whereby the opening width of an annular gap between the valve plate 17 and the valve seat changed and thereby the flow rate through the control valve 2 can be controlled or regulated.

Das Pumpenrad 8 der in der Zeichnung dargestellten Kühlmittelpumpen 1 weist eine Mehrzahl von gekrümmten Pumpenradkanälen 19 auf, die sich von einer dem Kühlmitteleinlass 4 gegenüberliegenden Eintrittsöffnung 20 des Pumpenrades 8 bis zu dessen äußerem Umfang erstrecken. Am Umfang des Pumpenrades 8 sind die Pumpenradkanäle 19 mit Austrittsöffnungen 21 versehen, die gegenüber von dem Ringkanal 9 münden. Das Pumpenrad 8 ist in radialer Richtung seiner Drehachse 10 vom Ringkanal 9 durch einen umlaufenden Ringspalt getrennt, in dem der Schiebertopf 11 zwischen zwei Endstellungen axial hin und her beweglich ist, um die Austrittsöffnungen 21 wahlweise zu verschließen oder freizugeben, um damit den Hindurchtritt von Kühlmittel durch die Kühlmittelpumpe 1 zu blockieren bzw. zu gestatten.The impeller 8th the coolant pumps shown in the drawing 1 has a plurality of curved Pumpenradkanälen 19 on, extending from a coolant inlet 4 opposite inlet opening 20 of the impeller 8th extend to the outer periphery. At the circumference of the pump wheel 8th are the impeller channels 19 with outlet openings 21 provided, opposite the annular channel 9 lead. The impeller 8th is in the radial direction of its axis of rotation 10 from the ring channel 9 separated by a circumferential annular gap in which the sliding cup 11 axially reciprocable between two end positions, around the outlet openings 21 optionally to close or to release, thereby the passage of coolant through the coolant pump 1 to block or allow.

Die axiale Hin- und Herbewegung des Schiebertopfs 11 wird mit Hilfe des Stellmotors des Stellventils 2 vorgenommen. Zu diesem Zweck ist der axial verschiebbare Schiebertopf 11 bei der in den 1 bis 3 dargestellten Kühlmittelpumpe 1 drehfest im Pumpengehäuse 3 montiert, so dass er sich bei einer Drehung des Drehschiebers 12 nicht mit diesem mitdreht. Der Schiebertopf 11 weist dort drei in Richtung des Drehschiebers 12 überstehende Beine 22 auf, die in eine Ringnut 23 im benachbarten Stirnende des Drehschiebers 12 eingreifen und sich mit ihren freien Enden jeweils gegen eine von drei schrägen Rampen 24 am Boden der Ringnut 23 abstützen, so dass sich die Beine 22 beim Verdrehen des Drehschiebers 12 an den Rampen 24 entlang bewegen. Die Rampen 24 erstrecken sich über definierte Umfangswinkel, wobei sich jeweils an ihre tiefsten Punkte ein in Umfangsrichtung verlaufender Bodenabschnitt (nicht sichtbar) anschließt. Eine zwischen den Schiebertopf 11 und den Drehschieber 12 eingesetzte Zugfeder 25 sorgt für eine kontinuierliche Anlage der freien Enden der Beine 22 gegen die Rampen 24 bzw. gegen die in Umfangsrichtung verlaufenden Abschnitte des Bodens der Ringnut 23 zwischen den tiefsten Punkten der Rampen 24.The axial reciprocation of the slider pot 11 is achieved by means of the servomotor of the control valve 2 performed. For this purpose, the axially movable sliding cup 11 at the in the 1 to 3 illustrated coolant pump 1 rotatably in the pump housing 3 mounted so that it turns during a rotation of the rotary valve 12 not with this rotates. The slider pot 11 There are three in the direction of the rotary valve 12 protruding legs 22 on that in an annular groove 23 in the adjacent front end of the rotary valve 12 intervene and each with its free ends against one of three inclined ramps 24 at the bottom of the ring groove 23 brace, so that the legs 22 when turning the rotary valve 12 at the ramps 24 move along. The ramps 24 extend over defined circumferential angles, wherein in each case at their lowest points a circumferentially extending bottom portion (not visible) connects. One between the slider pot 11 and the rotary valve 12 inserted tension spring 25 ensures a continuous conditioning of the free ends of the legs 22 against the ramps 24 or against the circumferentially extending portions of the bottom of the annular groove 23 between the lowest points of the ramps 24 ,

Durch diese Konstruktion bewegt sich der Schiebertopf 11 unter Freigabe der Austrittsöffnungen 21 der Pumpenradkanäle 19 vom Pumpenrad 8 weg, wenn der Drehschieber 12 vom Stellmotor in eine Drehstellung gedreht wird, in der sich die freien Enden der Beine 22 am tiefsten Punkt der zugehörigen Rampe 24 befinden. Wenn der Drehschieber 12 mit Hilfe des Stellmotors über diese Drehstellung hinaus gedreht wird, bewegen sich die Beine 22 des Schiebertopfs 11 über die in Umfangsrichtung verlaufenden Abschnitte des Bodens der Ringnut 23, wodurch der Schiebertopf 11 in seiner zurückgezogenen Stellung bleibt, in der er die Austrittsöffnungen 21 der Pumpenradkanäle 19 freigibt, während gleichzeitig durch die Veränderung der Drehstellung des Drehschiebers 12 eine Steuerung oder Regelung der Strömungsmenge des Kühlmittels durch die einzelnen Teilzweige des Kühlmittelkreise und damit die Einstellung einer gewünschten Solltemperatur möglich ist. Durch Verdrehen des Drehschiebers 12 in entgegengesetzte Richtung kann der Schiebertopf 11 wieder in Richtung des Pumpenrades 8 in seine in 1 dargestellte Endstellung zwischen den Austrittsöffnungen 21 der Pumpenradkanäle 19 und dem Ringkanal 9 verschoben werden.By this construction, the slider pot moves 11 with release of the outlet openings 21 the impeller channels 19 from the impeller 8th away when the rotary valve 12 from the servomotor is rotated in a rotational position, in which the free ends of the legs 22 at the lowest point of the associated ramp 24 are located. When the rotary valve 12 with the help of the servo motor is rotated beyond this rotational position, move the legs 22 the slider pot 11 over the circumferentially extending portions of the bottom of the annular groove 23 , causing the slider pot 11 remains in its retracted position, in which he the outlet openings 21 the impeller channels 19 releases, while at the same time by changing the rotational position of the rotary valve 12 a control or regulation of the flow rate of the coolant through the individual partial branches of the coolant circuits and thus the setting of a desired setpoint temperature is possible. By turning the rotary valve 12 in the opposite direction, the slider pot 11 again in the direction of the impeller 8th in his in 1 illustrated end position between the outlet openings 21 the impeller channels 19 and the annular channel 9 be moved.

Bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine befindet sich der Schiebertopf 11 in dieser zuletzt genannten Stellung, in der er zwischen den Austrittsöffnungen 21 des Pumpenrades 8 und dem Ringkanal 9 angeordnet ist und den Hindurchtritt von Kühlmittel durch die Kühlmittelpumpe 1 blockiert. Dadurch wird unmittelbar nach dem Kaltstart kein Kühlmittel durch die Brennkraftmaschine umgewälzt. Dadurch erwärmt sich das in der Brennkraftmaschine befindliche Kühlmittel sehr schnell, was die Warmlaufphase verkürzt. Wie in 1 dargestellt, taucht der Schiebertopf 11 in dieser Stellung mit seinem in axialer Richtung über das Pumpenrad 8 überstehenden vorderen Rand 26 in eine komplementäre ringförmige Vertiefung 27 des Pumpengehäuses 3 ein, so dass eine sehr gute Abdichtung gewährleistet ist.In a cold start of the internal combustion engine is the slider pot 11 in this latter position, in which he is between the outlet openings 21 of the impeller 8th and the annular channel 9 is arranged and the passage of coolant through the coolant pump 1 blocked. As a result, no coolant is circulated through the internal combustion engine immediately after the cold start. As a result, the coolant contained in the internal combustion engine heats up very quickly, which shortens the warm-up phase. As in 1 shown, the slider pot emerges 11 in this position with its in the axial direction on the impeller 8th protruding front edge 26 in a complementary annular recess 27 of the pump housing 3 a, so that a very good seal is guaranteed.

Nach einer gewissen Erwärmung des Kühlmittels wird der Drehschieber 12 thermostatgesteuert mittels des Stellmotors verdreht, bis der Schiebertopf 11 vollständig zurückgezogen ist, wie in 3 dargestellt, und die Pumpe 1 das Kühlmittel durch das Pumpengehäuse 3 und das Stellventil 2 fördern kann. Wenn danach eine Veränderung der Strömungsmenge des Kühlmittels durch die einzelnen Teilzweige des Kühlkreislaufs gewünscht wird, kann der Drehschieber 12 mittels des Stellmotors mit derselben Drehrichtung weiter verdreht werden, um die Öffnungen 15, 16 in der Umfangswand 14 des Drehschiebers 12 stärker oder weniger stark mit den zugehörigen Einmündungen der Teilzweige zur Überlappung zu bringen. Diese weitere Drehung des Drehschiebers 12 hat keine Auswirkungen auf die axiale Stellung des Schiebertopfes 11.After a certain warming of the coolant, the rotary valve 12 Thermostatically controlled by means of the servomotor twisted until the slide pot 11 completely withdrawn, as in 3 shown, and the pump 1 the coolant through the pump housing 3 and the control valve 2 can promote. If thereafter, a change in the flow rate of the coolant through the individual sub-branches of the cooling circuit is desired, the rotary valve 12 be further rotated by the servomotor with the same direction of rotation to the openings 15 . 16 in the peripheral wall 14 of the rotary valve 12 to overlap more or less strongly with the associated junctions of the sub-branches. This further rotation of the rotary valve 12 has no effect on the axial position of the sliding cup 11 ,

Die Betätigung des Stellmotors erfolgt in beiden Fällen thermostatgesteuert in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels an einer oder mehreren vorbestimmten Stellen im Kühlkreislauf.The Actuation of the servo motor takes place in both cases thermostatically controlled as a function of the temperature the coolant at one or more predetermined locations in the cooling circuit.

Bei der in 4 und 5 dargestellten Kühlmittelpumpe 1 weist der Schiebertopf 11 an Stelle der überstehenden Beine 22 einen koaxial zur Drehachse 10 in Richtung des Drehschiebers 12 überstehenden hohlen Wellenstumpf 28 auf, während am Drehschieber 12 eine in Richtung des Schiebertopfs 11 überstehende, zur Drehachse 10 koaxiale Gewindespindel 29 mit einem Außentrapezgewinde 30 angeformt ist. Die Gewindespindel 29 durchsetzt ein Innentrapezgewinde 31 in einem Druckstück 32, das innerhalb des Pumpengehäuses 3 axial verschiebbar und in Bezug zum Gehäuse 3 drehfest montiert ist. Zwischen den Schiebertopf 11 und das Pumpengehäuse 3 ist eine Schraubendruckfeder 33 eingesetzt, die den Schiebertopf 11 vom Pumpenrad 8 weg in Richtung des Drehschiebers 12 drückt.At the in 4 and 5 illustrated coolant pump 1 points the slider pot 11 in place of the protruding legs 22 a coaxial to the axis of rotation 10 in the direction of the rotary valve 12 protruding hollow stub shaft 28 on while on the rotary valve 12 one in the direction of the slider pot 11 protruding, to the axis of rotation 10 coaxial threaded spindle 29 with an external trapezoid thread 30 is formed. The threaded spindle 29 passes through an inner trapezoid thread 31 in a pressure piece 32 inside the pump housing 3 axially displaceable and in relation to the housing 3 is rotatably mounted. Between the slider pot 11 and the pump housing 3 is a helical compression spring 33 used that the sliding pot 11 from the impeller 8th away in the direction of the rotary valve 12 suppressed.

Wie bei der Kühlmittelpumpe 1 in den 1 bis 3 umgibt der Schiebertopf 11 beim Kaltstart der Brennkraftmaschine das Pumpenrad 8 und blockiert die Austrittsöffnungen 21 der Pumpenradkanäle 19, so dass er für stehendes Wasser in der Brennkraftmaschine und damit für eine kürzere Warmlaufphase sorgt. Wenn der Drehschieber 12 mit Hilfe des Stellmotors um einen vorbestimmten Drehwinkel verdreht wird, wird das Druckstück 32 auf der Gewindespindel 29 in Richtung des Drehschiebers 12 bewegt, wodurch die Schraubendruckfeder 33 den Schiebertopf 11 unter Freigabe der Austrittsöffnungen 21 der Pumpenradkanäle 19 vom Pumpenrad 8 weg bewegt, so dass die Pumpe 1 nunmehr fördern kann. Wenn der Schiebertopf 11 seine zweite Endstellung erreicht hat, in der die Austrittsöffnungen 21 freigegeben sind, stößt er gegen einen gehäusefesten Anschlag (nicht dargestellt). Der Drehschieber 12 kann jedoch weiter gedreht werden, um zur Ein stellung einer gewünschten Solltemperatur die Menge des durch die Öffnungen 15, 16 bzw. die Teilzweige des Kühlkreislaufs strömenden Kühlmittels zu steuern bzw. zu regeln. Dabei bewegt sich das Druckstück 32 auf dem Trapezgewinde 30 vom Schiebertopf 11 bzw. vom Wellenstumpf 28 weg, so dass die Bewegung der Gewindespindel 29 keine Auswirkung auf den Schiebertopf 11 hat. Wenn die Gewindespindel 29 mittels des Stellmotors in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, zum Beispiel beim Abstellen der Brennkraftmaschine, wird das Druckstück 32 zuerst bis zum Anschlagen gegen den Wellenstumpf 28 des Schiebertopfs 11 auf der Gewindespindel 29 verschoben und drückt dann den Schiebertopf 11 in seine erste Endstellung, in der er die Austrittsöffnungen 21 der Pumpenradkanäle 19 versperrt.As with the coolant pump 1 in the 1 to 3 surrounds the slider pot 11 During cold start of the engine, the impeller 8th and blocks the outlet openings 21 the impeller channels 19 so that it provides for stagnant water in the internal combustion engine and thus for a shorter warm-up phase. When the rotary valve 12 is rotated by a predetermined angle of rotation by means of the servomotor, the pressure piece 32 on the threaded spindle 29 in the direction of the rotary valve 12 moves, causing the helical compression spring 33 the slider pot 11 with release of the outlet openings 21 the impeller channels 19 from the impeller 8th moved away, leaving the pump 1 can now promote. When the slider pot 11 has reached its second end position, in which the outlet openings 21 are released, it hits against a housing-fixed stop (not shown). The rotary valve 12 However, it can be further rotated to a position of a desired setpoint temperature, the amount of the through the openings 15 . 16 or to control the partial branches of the cooling circuit flowing coolant. The pressure piece moves 32 on the trapezoidal thread 30 from the slider pot 11 or from the stub shaft 28 away, allowing the movement of the threaded spindle 29 no effect on the sliding cup 11 Has. When the threaded spindle 29 is rotated by means of the servomotor in the opposite direction, for example, when stopping the engine, the pressure piece 32 first until striking against the stub shaft 28 the slider pot 11 on the threaded spindle 29 moved and then pushes the slider pot 11 in its first end position, in which he has the outlet openings 21 the impeller channels 19 blocked.

Wie bereits angegeben, ist das Stellventil 2 bei der in 6 dargestellten Kühlmittelpumpe 1 statt als Drehschieberventil als Tellerventil ausgebildet, dessen Ventilteller 17 beim Verdrehen der als Nockenwelle ausgebildeten, im Bereich des Ventiltellers 17 mit einem Nocken (nicht sichtbar) versehenen Abtriebswelle 18 in axialer Richtung A des Tellerventils verschoben wird. Das Verschließen und das Freigeben der Austrittsöffnungen 21 der Pumpenradkanäle 19 erfolgt dort in derselben Weise wie bei der Kühlmittelpumpe in 4 und 5.As already stated, the control valve is 2 at the in 6 illustrated coolant pump 1 instead of a rotary valve designed as a poppet valve whose valve plate 17 during rotation of the camshaft formed in the region of the valve disk 17 with a cam (not visible) provided output shaft 18 is displaced in the axial direction A of the poppet valve. The closing and the release of the outlet openings 21 the impeller channels 19 takes place there in the same manner as in the coolant pump in 4 and 5 ,

11: KühlmittelpumpeCoolant pump
22: StellventilControl valve
33: Pumpengehäusepump housing
44: KühlmitteleinlassCoolant inlet
55: Drehlagerpivot bearing
66: Pumpenwellepump shaft
77: Zahnradgear
88th: Pumpenradimpeller
99: Ringkanalannular channel
1010: Drehachseaxis of rotation
1111: Schiebertopfslide pot
1212: Drehschieberrotary vane
1313: Abtriebswelle Stellmotoroutput shaft servomotor
1414: Umfangswandperipheral wall
1515: Öffnungopening
1616: Öffnungopening
1717: Ventiltellervalve disc
1818: Abtriebswelle Stellmotoroutput shaft servomotor
1919: PumpenradkanälePumpenradkanäle
2020: Eintrittsöffnung Pumpenradinlet opening impeller
2121: Austrittsöffnungen Pumpenradoutlet openings impeller
2222: Beine Schiebertopflegs slide pot
2323: Ringnut Drehschieberring groove rotary vane
2424: Ramperamp
2525: Zugfedermainspring
2626: vorderer Rand Schiebertopffront Edge slider pot
2727: Vertiefung Pumpengehäusedeepening pump housing
2828: Wellenstumpfstub shaft
2929: Gewindespindelscrew
3030: Trapezgewindetrapezoidal thread
3131: InnentrapezgewindeInternal trapezoidal thread
3232: DruckstückPressure piece
3333: SchraubendruckfederHelical compression spring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 19809123 B4 [0003]

Claims

Coolant pump for a cooling circuit of an internal combustion engine, comprising a pump housing, a control valve integrated in the pump housing for controlling or regulating a coolant flow through the cooling circuit, and an actuator for actuating the control valve, characterized in that the flow rate of the coolant pump ( 1 ) by means of the actuator ( 13 . 18 ) is changeable.

Coolant pump according to claim 1, characterized in that two successive actuating operations of the actuating member ( 13 . 18 ) first a change in the flow rate of the coolant pump ( 1 ) and then a change in a valve position of the control valve ( 2 ) cause.

Coolant pump according to claim 2, characterized in that prior to the first actuating operation, a passage of coolant through the coolant pump ( 1 ) is blocked and that after the first actuating operation of the passage of coolant through the coolant pump ( 1 ) is released.

Coolant pump according to claim 1, characterized in that a single actuating operation of the actuating member at the same time a change in the delivery rate of the coolant pump ( 1 ) and a change in a valve position of the control valve ( 2 ) causes.

Coolant pump according to one of the preceding claims, characterized in that the actuating member ( 13 . 18 ) is rotatable, wherein the rotation of the actuating member ( 13 . 18 ) over a predetermined first rotation angle, a change in the flow rate of the coolant pump ( 1 ), while the rotation of the actuator ( 13 . 18 ) beyond the predetermined first rotation angle or in intermediate positions a change in the valve position of the control valve ( 2 ) causes.

Coolant pump according to claim 5, characterized in that the rotation of the actuating member ( 13 . 18 ) over the predetermined first rotation angle, a change in the flow rate of the coolant pump ( 1 ) from 0 to 100% of the output.

Coolant pump according to one of the preceding claims, characterized by a pump wheel ( 8th ) and one in the axial direction of a pump wheel ( 8th ) movable slide ( 11 ) for changing the delivery rate of the coolant pump ( 1 ).

Coolant pump according to claim 7, characterized by one on the slide ( 11 ) acting spring ( 25 . 33 ).

Coolant pump according to claim 7 or 8, characterized in that the slide ( 11 ) rotatably and axially displaceable in the pump housing ( 3 ) is mounted.

Coolant pump according to one of claims 7 to 9, characterized in that the slide ( 11 ) by actuation of the actuator ( 13 . 18 ) is movable between two end positions, wherein in a first end position, the passage of coolant through the coolant pump ( 1 ) and in a second end position the passage of coolant through the coolant pump ( 1 ).

Coolant pump according to claim 10, characterized in that the slide ( 11 ) at the first actuating operation of the actuator ( 13 . 18 ) is moved from the first end position to the second end position and the second actuating operation of the actuating member ( 13 . 18 ) remains in the second end position.

Coolant pump according to claim 10 or 11, characterized in that the slide ( 11 ) in its first end position with a front edge ( 26 ) into the pump housing ( 3 immersed).

Coolant pump according to one of claims 10 to 12, characterized in that the slide as a sliding cup ( 11 ) is formed and in its first end position, the impeller ( 8th ) surrounds along its circumference.

Coolant pump according to one of the preceding claims, characterized in that the actuating member is a rotatable shaft ( 13 . 18 ) and a servomotor for rotating the shaft ( 13 . 18 ).

Coolant pump according to claim 14, characterized in that the shaft ( 13 . 18 ) rotatably with a rotary valve ( 12 ) of the control valve ( 2 ) connected is.

Coolant pump according to claim 14, characterized in that the shaft ( 13 . 18 ) comprises a cam or ramp which is mounted on a valve member ( 17 ) of the control valve ( 2 ) acts.

Coolant pump according to claim 14 or 15, characterized by means for converting a rotational movement of the shaft ( 13 . 18 ) or the rotary valve ( 12 ) in an axial movement of a slider ( 11 ) for changing the delivery rate of the coolant pump ( 1 ).

Coolant pump according to claim 17, characterized in that the means for converting the rotational movement of the shaft ( 13 . 18 ) or the rotary valve ( 12 ) in an axial movement of the slide ( 11 ) one with an external thread ( 30 ) ( 29 ) of the shaft having an internal thread ( 31 ) of a rotationally fixed and axially displaceable in the pump housing ( 3 ), on the slider ( 11 ) acting pressure piece ( 32 ) interspersed.

Coolant pump according to claim 18, characterized in that the external thread ( 30 ) and the internal thread ( 31 ) are complementary trapezoidal threads.

Coolant pump according to claim 17, characterized in that the means for converting the rotational movement of the shaft ( 13 . 18 ) or the rotary valve ( 12 ) in an axial movement of the slide ( 11 ) Parts ( 22 ) of the slider ( 11 ), which during the rotational movement of the shaft ( 13 . 18 ) over bevels ( 24 ) of the rotary valve ( 12 ) slide.