DE102011005476A1

DE102011005476A1 - Adjustable coolant pump for cooling circuit of internal combustion engine, has impeller which protrudes into suction chamber blades which is curved in three dimensions, and guide rotatable about rotation axis in relative to impeller

Info

Publication number: DE102011005476A1
Application number: DE201110005476
Authority: DE
Inventors: Markus POPP
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-03-14
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2012-09-20

Abstract

The adjustable coolant pump has impeller (1) which protrudes into suction chamber blades (12) and is rotatably mounted about rotational axis and is connected with a lid (3) and a driven hollow shaft (4). A push rod (9) is axially displaceably guided in the hollow shaft. A guide (2) connected to the push rod is arranged between the lid part and the impeller and is axially displaceable by control of the coolant volume flow. The blades are curved in three dimensions and the guide is rotatable about the rotation axis in relative to the impeller.

Description

Die Erfindung betrifft eine regelbare Kühlmittelpumpe für einen Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine mit einem um eine Drehachse drehbar gelagerten Schaufelrad, welches in einen Saugraum hineinragende Schaufeln aufweist und mit einem Deckelteil und einer angetriebenen Hohlwelle verbunden ist, wobei in der Hohlwelle eine Schubstange axial verschiebbar geführt ist, und mit einem zwischen dem Deckelteil und dem Schaufelrad angeordneten Leitkörper, der mit der Schubstange verbunden und mittels dieser zur Regelung des Kühlmittel-Volumenstroms axial verschiebbar ist.The invention relates to a controllable coolant pump for a cooling circuit of an internal combustion engine with a rotatably mounted about a rotational axis paddle wheel which has projecting into a suction chamber blades and is connected to a cover part and a driven hollow shaft, wherein in the hollow shaft, a push rod is guided axially displaceable, and with a guide body arranged between the cover part and the paddle wheel, which is connected to the push rod and by means of which it is axially displaceable for controlling the coolant volume flow.

Aus der DE 10 2008 046 424 A1 ist eine bewährte regelbare Kühlmittelpumpe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 mit zweidimensional gekrümmten Schaufeln des Schaufelrades bekannt, bei der die Regelbarkeit mittels einer axial verschiebbaren Leitscheibe bewirkt wird.From the DE 10 2008 046 424 A1 is a proven controllable coolant pump according to the preamble of claim 1 with two-dimensionally curved blades of the impeller, in which the controllability is effected by means of an axially displaceable guide disc.

Es ist bekannt, dass hinsichtlich Wirkungsgrad, Stabilität der Pumpenkennlinie und Kavitationsneigung strömungsphysikalisch eine dreidimensionale Schaufelform optimal ist. Dreidimensional gekrümmte Schaufeln lassen jedoch eine Regelbarkeit über einen axial verschiebbaren Leitkörper aufgrund geometrischer Unverträglichkeit bisher nicht zu.It is known that with regard to efficiency, stability of the pump characteristic and cavitation tendency, a three-dimensional blade shape is optimal in terms of flow physics. However, three-dimensionally curved blades do not allow controllability via an axially displaceable guide body due to geometric incompatibility.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine regelbare Kühlmittelpumpe zu schaffen, welche die Vorzüge einer Beschaufelung in dreidimensional gekrümmter Bauweise für eine regelbare Kühlmittelpumpe zugänglich macht.The object of the invention is to provide a controllable coolant pump, which makes the advantages of a blading in three-dimensionally curved design accessible for a controllable coolant pump.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß eine regelbare Kühlmittelpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.To achieve the object, a controllable coolant pump according to the invention with the features of claim 1 is proposed.

Die Erfindung kombiniert eine hinsichtlich Wirkungsgrad, Kennlinienstabilität und Kavitationsneigung optimale dreidimensionale Beschaufelung mit der Möglichkeit einer Leitkörperverstellung. Erfindungsgemäß erreicht wird dies durch gleichzeitige relative Verdrehung des Leitkörpers gegenüber dem Schaufelrad bei einer axialen linearen Verschiebung des Leitkörpers, so dass dieser der Kontur der Beschaufelung folgen kann.The invention combines an optimal three-dimensional blading with respect to efficiency, characteristic stability and Kavitationsneigung with the possibility of Leitkörperverstellung. This is achieved according to the invention by simultaneous relative rotation of the guide body relative to the blade wheel during an axial linear displacement of the guide body, so that it can follow the contour of the blading.

Vorteilhafterweise kann die Relativverdrehung des Leitkörpers gegenüber dem Schaufelrad bei geeigneter Ausführung der Schaufeln allein durch deren Kontur geführt bewirkt werden, womit eine zusätzliche Verstelleinrichtung hinfällig wird und eine besonders einfache und kostengünstige Bauart der Kühlmittelpumpe erzielt wird.Advantageously, the relative rotation of the guide body relative to the paddle wheel can be effected with a suitable design of the blades solely by their contour, whereby an additional adjustment is obsolete and a particularly simple and inexpensive design of the coolant pump is achieved.

Gemäß einer alternativen bevorzugten Bauform kann mittels einer auf die Schubstange wirkenden Verdreheinrichtung eine aktive Relativverdrehung des Leitkörpers gegenüber dem Schaufelrad realisiert werden kann, die Führung des Leitblechs durch die Schaufeln entfällt hierdurch. Dies verhindert Verschleiß und Abrieb an den SchaufelnAccording to an alternative preferred design, an active relative rotation of the guide body relative to the blade wheel can be realized by means of a twisting device acting on the push rod, thereby eliminating the leadership of the baffle by the blades. This prevents wear and abrasion on the blades

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. In den Figuren sind im Einzelnen zu erkennen:The invention will be explained in more detail below with reference to a preferred embodiment with reference to the accompanying figures. The figures show in detail:

1: eine Querschnittsansicht einer regelbaren Kühlmittelpumpe; 1 a cross-sectional view of a controllable coolant pump;

2: eine schematische Ansicht einer Schubstange für eine regelbare Kühlmittelpumpe im Bereich eines Führungselements; 2 a schematic view of a push rod for a controllable coolant pump in the region of a guide element;

3: eine Draufsicht auf die Kühlmittelpumpe aus dem Saugraum; und 3 a top view of the coolant pump from the suction chamber; and

4: eine perspektivische Ansicht einer Schubstange für eine regelbare Kühlmittelpumpe im Bereich einer Verdreheinrichtung. 4 : A perspective view of a push rod for a controllable coolant pump in the region of a twisting device.

In 1 ist eine regelbare Kühlmittelpumpe 16 dargestellt. Das drehbar gelagerte Schaufelrad 1 mit daran fest angebrachtem Deckel 3 besitzt dreidimensional gekrümmte Schaufeln. Das Schaufelrad 1 ist mit einer Hohlwelle 4 verbunden, die mittels eines nicht gezeigten Antriebs, bspw. eines Riementriebs der Brennkraftmaschine, um eine Drehachse R rotiert wird. Bei Betrieb der Kühlmittelpumpe 16 wird Kühlmittel, beispielsweise Wasser, in den Saugraum 15 durch die gemeinsame Rotation des Schaufelrades 1 mit dem Deckelteil 3 gefördert und aufgrund der durch das Schaufelrad 1 erzeugten Fliehkräfte in einen Spiralkanal des nicht gezeigten Pumpengehäuses gefördert, welcher mit ebenfalls nicht dargestellten Kühlkanälen eines Zylinderkopfs und des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine in Verbindung steht.In 1 is a controllable coolant pump 16 shown. The rotatably mounted paddle wheel 1 with lid firmly attached 3 has three-dimensionally curved blades. The paddle wheel 1 is with a hollow shaft 4 connected, which is rotated about a rotation axis R by means of a drive, not shown, for example. A belt drive of the internal combustion engine. When operating the coolant pump 16 Coolant, such as water, in the suction chamber 15 by the common rotation of the paddle wheel 1 with the lid part 3 promoted and due to the by the paddle wheel 1 generated centrifugal forces conveyed into a spiral channel of the pump housing, not shown, which communicates with likewise not shown cooling channels of a cylinder head and the crankcase of an internal combustion engine.

Um dabei den Volumenstrom der Kühlmittelpumpe regulieren zu können, ist zwischen dem Schaufelrad 1 und dem Deckelteil 3 ein insbesondere scheibenförmiges Leitblech 2 vorgesehen, das eine zum dem Schaufelrad 1 korrespondierende Kontur aufweist und entlang der Schaufeln 12 verschiebbar geführt ist. Zu diesem Zweck weist der Leitkörper 2 entsprechende Ausnehmungen 20 auf, siehe 3. Der Leitkörper 2 ist fest mit einer Schubstange 9 verbunden. Die Schubstange 9 ist zentrisch und axial verschiebbar in der Hohlwelle 4 durch eine Passbohrung 25 geführt. Die Schubstange 9 kann durch einen nicht gezeigten Aktuator, beispielsweise einen Elektromagneten, entlang der Drehachse R von einer durch die Anlage des Leitkörpers 2 an dem Schaufelrad 1 definierten Position in den Saugraum 15 hinein verschoben werden. Der Leitkörper 2 weist an seine Umfangsrand eine Auskragung 21 auf, wodurch der Leitkörper 2 je nach seiner Position zwischen dem Schaufelrad 1 und dem Deckelteil 3 den nicht gezeigten Ringkanal des Pumpengehäuses abdeckt, wodurch der Volumenstrom in den Spiralkanal entsprechend geregelt wird. Eine Rückstellfeder 5 bewirkt, dass die Schubstange 9 aus der ausgelenkten Position in ihre Ausgangslage zurückkehrt, sobald der Aktuator abgeschaltet wird. Der Bauraum, in welchem die Rückstellfeder 5 zwischen Hohlwelle 4 und Schubstange 9 angeordnet ist, ist vorzugsweise durch eine Dichtung 6 abgedichtet.In order to be able to regulate the volume flow of the coolant pump, is between the paddle wheel 1 and the lid part 3 a particular disc-shaped baffle 2 provided, the one to the paddle wheel 1 has corresponding contour and along the blades 12 slidably guided. For this purpose, the guide body 2 corresponding recesses 20 up, see 3 , The guide body 2 is fixed with a push rod 9 connected. The push rod 9 is centric and axially displaceable in the hollow shaft 4 through a fitting hole 25 guided. The push rod 9 can by an actuator, not shown, for example, an electromagnet, along the axis of rotation R of a through the system of the guide body 2 on the paddle wheel 1 defined position in the suction chamber 15 be moved into it. The guide body 2 indicates its peripheral edge a projection 21 on, eliminating the baffle 2 depending on its position between the paddle wheel 1 and the lid part 3 covers the annular channel, not shown, of the pump housing, whereby the flow in the spiral channel is controlled accordingly. A return spring 5 causes the push rod 9 from the deflected position returns to its original position as soon as the actuator is switched off. The space in which the return spring 5 between hollow shaft 4 and push rod 9 is arranged, is preferably by a seal 6 sealed.

Zwischen der Schubstange 9 und der Hohlwelle 4 ist eine im Detail in den 2 und 4 gezeigte Verdreheinrichtung 17 angeordnet, die zum Verdrehen der Schubstange 9 und des damit verbundenen Leitkörpers 2 relativ zu der Hohlwelle 4 und dem damit verbundenen Schaufelrad 1 um die Drehachse R vorgesehen ist. Die Verdreheinrichtung 17 umfasst vorzugsweise eine mit der Hohlwelle 4 verbundene, beispielsweise in die Hohlwelle 4 eingepresste Buchse 7 sowie ein vorzugsweise mit der Schubstange 9 verbundenes Führungselement 8. Das Führungselement 8 ist vorzugsweise ein Bolzen, der radial verschiebbar in einer radialen Aussparung 19 der Schubstange 9 aufgenommen und vor der Montage der Schubstange 9 in der Hohlwelle 4 beispielsweise durch einen Sicherungsring 11 gesichert sein kann.Between the push rod 9 and the hollow shaft 4 is a detail in the 2 and 4 shown twisting device 17 arranged for twisting the push rod 9 and the associated guide body 2 relative to the hollow shaft 4 and the associated paddle wheel 1 is provided about the rotation axis R. The twisting device 17 preferably includes one with the hollow shaft 4 connected, for example, in the hollow shaft 4 pressed bush 7 and preferably with the push rod 9 connected guide element 8th , The guide element 8th is preferably a bolt which is radially displaceable in a radial recess 19 the push rod 9 taken and before mounting the push rod 9 in the hollow shaft 4 for example, by a retaining ring 11 can be secured.

Das Führungselement 8 greift mit seinem über die Schubstange 9 auskragenden Ende in eine in der Buchse 7 vorgesehene Führungsnut 13 ein. Mittels einer in der Bohrung 19 angeordneten Feder 10 wird das Führungselement 8 im Betrieb sicher in der Führungsnut 13 gehalten, weiterhin kann hierdurch eine einfache Montage erfolgen. Infolge einer Verschiebung der Schubstange 9 in axialer Richtung wird durch Zwangsführung des Führungselementes 8 in bzw. entlang der Führungsnut 13 ein Drehmoment auf die Schubstange 9 ausgeübt, das gleichzeitig mit der axialen Verschiebung der Schubstange 9 eine zwangsweise Verdrehung derselben und damit des an ihrem Ende befestigten Leitkörpers 2 bewirkt. Der Verlauf der Führungsnut 13 ist dabei so gestaltet, dass bei einer axialen Verschiebung der Schubstange 9 der Leitkörper 2 der dreidimensional gekrümmten Bauform der Schaufeln 12 des Schaufelrades 1 folgen kann, ohne dass es zu einer Blockade des Schaufelrades 1 kommt. Insbesondere korrespondiert der Verlauf der Führungsnut 13 mit dem dreidimensional gekrümmten Verlauf der Schaufeln 12 des Schaufelrads 1. Die Führungsnut 13 ist vorzugsweise schraubenförmig; es sind jedoch auch andere Formen denkbar. Die Passbohrung 25, siehe 1, gewährleistet dabei, dass sich der Leitkörper 2 während der axialen Verschiebung und der Verdrehung der Schubstange 9 nicht mit den Schaufeln 12 des Schaufelrades 1 verkantet und die Kühlmittelpumpe blockiert.The guide element 8th grabs his over the push rod 9 projecting end into one in the socket 7 provided guide groove 13 one. By means of one in the hole 19 arranged spring 10 becomes the guiding element 8th safe in the guide groove during operation 13 held, continue this can be done by a simple installation. As a result of a shift of the push rod 9 in the axial direction is by forced operation of the guide element 8th in or along the guide groove 13 a torque on the push rod 9 exerted, simultaneously with the axial displacement of the push rod 9 a forced rotation of the same and thus of the attached at its end guide body 2 causes. The course of the guide groove 13 is designed so that with an axial displacement of the push rod 9 the guide body 2 the three-dimensionally curved design of the blades 12 of the paddle wheel 1 can follow without causing a blockage of the paddle wheel 1 comes. In particular, the course of the guide groove corresponds 13 with the three-dimensional curved course of the blades 12 of the paddle wheel 1 , The guide groove 13 is preferably helical; However, other forms are conceivable. The pilot hole 25 , please refer 1 , ensuring that the guide body 2 during the axial displacement and the rotation of the push rod 9 not with the blades 12 of the paddle wheel 1 tilted and blocked the coolant pump.

Wie zuvor beschrieben wurde, wird mittels der Verdreheinrichtung 17 das kontrollierte Führen des Leitkörpers 2 entlang der Kontur der Schaufeln 12 bewirkt.As described above, by means of the twisting device 17 Controlled guiding of the guide body 2 along the contour of the blades 12 causes.

Es sind aber auch Ausführungsformen ohne Verdreheinrichtung 17 denkbar, bei denen der Leitkörper 2 von den Schaufeln 12 nachgeführt und verdreht wird. Diese Ausführung ist insbesondere bei erheblichen Steigungen in der Formung der Schaufeln 12 möglich.But there are also embodiments without twisting device 17 conceivable in which the guide body 2 from the blades 12 is tracked and twisted. This embodiment is particularly at significant gradients in the formation of the blades 12 possible.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Schaufelradpaddle wheel
22: Leitkörperconducting body
33: Deckelteilcover part
44: Hohlwellehollow shaft
55: RückstellfederReturn spring
66: Dichtungpoetry
77: BuchseRifle
88th: Führungselementguide element
99: Schubstangepushrod
1010: Federfeather
1111: Sicherungsringcirclip
1212: Schaufelshovel
1313: Führungsnutguide
1515: Saugraumsuction
1616: KühlmittelpumpeCoolant pump
1717: Verdreheinrichtungtwister
1919: Aussparungrecess
2020: Ausnehmungrecess
2121: Auskragungprojection
2525: Passbohrungfitting bore
RR: Drehachseaxis of rotation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008046424 A1 [0002]

Claims

Controllable coolant pump for a cooling circuit of an internal combustion engine, with a vane wheel rotatably mounted about an axis of rotation (R) ( 1 ), which projecting into a suction chamber blades ( 12 ) and with a cover part ( 3 ) and a driven hollow shaft ( 4 ), wherein in the hollow shaft ( 4 ) a push rod ( 9 ) is axially displaceably guided, and with a between the cover part ( 3 ) and the paddle wheel ( 1 ) arranged guide body ( 2 ), with the push rod ( 9 ) and axially displaceable by means of this for controlling the coolant flow rate , characterized in that the blades ( 12 ) are curved three-dimensionally and the guide body ( 2 ) relative to the paddle wheel ( 1 ) about the rotational axis (R) is rotatable.

Controllable coolant pump according to claim 1, characterized in that the rotation of the guide body ( 2 ) relative to the paddle wheel ( 1 ) by a twisting device ( 7 . 8th ) is caused, due to an axial displacement of the push rod ( 9 ) forcibly at the same time a rotation of the push rod ( 9 ) causes.

Controllable coolant pump according to claim 2, characterized in that the twisting device ( 7 . 8th ) in a guide groove ( 13 ) engaging guide element ( 8th ).

Controllable coolant pump according to claim 3, characterized in that the preferably helical course of the guide groove ( 13 ) with the three-dimensionally curved shape of the blades ( 12 ) of the paddle wheel ( 1 ) corresponds.

Controllable coolant pump according to claim 3 or 4, characterized in that the guide element ( 8th ) rotatable with the push rod ( 9 ) connected is.

Controllable coolant pump according to one of claims 3 to 5, characterized in that the guide element ( 8th ) by means of a spring ( 10 ) in the guide groove ( 13 ) is biased.

Controllable coolant pump according to one of claims 3 to 6, characterized in that the twisting device ( 7 . 8th ) one in the hollow shaft ( 4 ) arranged bushing ( 7 ).

Controllable coolant pump according to claim 7, characterized in that the bushing ( 7 ) rotatably with the hollow shaft ( 4 ) connected is.

Controllable coolant pump according to claim 7 or 8, characterized in that the guide groove ( 13 ) in the socket ( 7 ) is provided.

Controllable coolant pump according to claim 1, characterized in that the rotation of the guide body ( 2 ) relative to the paddle wheel ( 1 ) by direct action of the blades ( 12 ) on the guide body ( 2 ) is effected.