DE102011086163A1

DE102011086163A1 - Controllable coolant pump for combustion engine, has clamping ring inserted into circulation groove of engaging socket for stepless positioning of guide plate between end positions so that ring is supported at inner wall of pump shaft

Info

Publication number: DE102011086163A1
Application number: DE201110086163
Authority: DE
Inventors: Sebastian Hurst; Markus POPP
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2013-05-16

Abstract

The pump (1) has a pump shaft (4) i.e. sleeve shaft, with a vane wheel (6) rotatably supported in a pump casing (2). The wheel conveys a coolant as volumetric flow into a pressure- or spiral channel (9). A guide plate (11) is connected with a push rod (12) that is guided in the shaft. A radially prestressed clamping ring is inserted into a circulation groove of an engaging socket (17) for stepless positioning of the plate between end positions without operation of an actuator (14) so that the ring is supported at a contour-free cylindrical inner wall (16) of the shaft by friction wedging. The actuator is designed as an electrical, magnetic, pneumatic or hydraulic working regulating unit.

Description

Die Erfindung betrifft eine regelbare Kühlmittelpumpe einer Brennkraftmaschine mit einem Pumpengehäuse, in dem eine Pumpenwelle mit zugehörigem Flügelrad drehbar gelagert ist. Das rotierende Flügelrad fördert ein Kühlmittel als Volumenstrom über einen Sauganschluss in einen Druck- oder Spiralkanal der Kühlmittelpumpe. Der Volumenstrom ist mittels eines das Flügelrad außenseitig umschließenden, gegen ein Federmittel axial zwischen zwei Endlagen verstellbaren Leitblechs beeinflussbar. Dazu ist das Leitblech mit einer in der als Hohlwelle ausgebildeten Pumpenwelle geführten Schubstange verbunden, die mittels eines Aktors stufenlos verstellbar ist. The invention relates to a controllable coolant pump of an internal combustion engine with a pump housing, in which a pump shaft with associated impeller is rotatably mounted. The rotating impeller conveys a coolant as a volume flow via a suction port into a pressure or spiral channel of the coolant pump. The volume flow can be influenced by means of an impeller surrounding the outside, against a spring means axially adjustable between two end positions baffle. For this purpose, the guide plate is connected to a guided in the form of a hollow shaft pump shaft push rod, which is infinitely adjustable by means of an actuator.

Zum Kühlen einer Brennkraftmaschine wird bevorzugt Kühlwasser als Kühlmittel eingesetzt, das mittels einer Kühlmittelpumpe durch Kühlkanäle des Kurbelgehäuses und des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine gepumpt und anschließend zwecks Rückkühlung zu einem Luft-Wasser-Wärmetauscher geleitet. Die ein Zirkulieren des Kühlmittels unterstützende Kühlmittelpumpe wird üblicherweise über einen ungeregelten Zugmitteltrieb von der Brennkraftmaschine angetrieben. Dies hat zur Folge, dass beim Kaltstart der Brennkraftmaschine bereits Kühlmittel zirkuliert, was eine gewünschte schnelle Erwärmung der Brennkraftmaschine unterbindet. Aufgrund dieser Tatsache werden regelbare Kühlmittelpumpen eingesetzt, deren geförderter Volumenstrom entsprechend einem Kühlungsbedarf der Brennkraftmaschine abgestimmt werden kann. Dadurch kann nach einem Kaltstart die Betriebstemperatur schneller erreicht werden, verbunden mit reduzierten Reibungsverlusten, da mit zunehmender Öltemperatur die Reibung abnimmt, was sich vorteilhaft auf den Kraftstoffverbrauch auswirkt. Gleichzeitig wird eine verbesserte Abgasemission erzielt, da die Wirksamkeit des Katalysators eine Mindest-Abgastemperatur erfordert. For cooling an internal combustion engine, cooling water is preferably used as the coolant, which is pumped by means of a coolant pump through cooling channels of the crankcase and the cylinder head of the internal combustion engine and then passed to an air-water heat exchanger for the purpose of re-cooling. The coolant pump which supports the circulation of the coolant is usually driven by the internal combustion engine via an uncontrolled traction drive. This has the consequence that during cold start of the engine coolant is already circulating, which prevents a desired rapid heating of the internal combustion engine. Due to this fact, controllable coolant pumps are used, whose pumped volume flow can be adjusted according to a cooling requirement of the internal combustion engine. As a result, the operating temperature can be reached faster after a cold start, combined with reduced friction losses, as the friction decreases with increasing oil temperature, which has an advantageous effect on fuel consumption. At the same time, improved exhaust emission is achieved because the effectiveness of the catalyst requires a minimum exhaust gas temperature.

Aus dem Patent US 1 813 747 A ist eine Radialpumpe bekannt, bei der mittels eines am Flügelrad angeordneten, verstellbaren Schiebers der Volumenstrom der Kühlmittelpumpe einstellbar ist. Durch ein Verdrehen einer gewindeartigen, mit dem Schieber verbundenen Führung kann der Schieber zwischen einer Öffnungsstellung und Schließstellung zur Einflussnahme auf den Volumenstrom axial verstellt werden. Die DE 10 2005 004 315 A1 zeigt eine Kühlmittelpumpe, bei der zur Einflussnahme auf die Fördermenge im Pumpengehäuse jeweils ein in Richtung der Wellenachse der Pumpenwelle verschiebbar gelagerter, ringförmig ausgebildeter Ventilschieber eingebracht ist, der einen Ausströmbereich des Flügelrades variabel überdeckt. Die DE 10 2008 046 424 A1 offenbart eine regelbare Kühlmittelpumpe für einen Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine, die über einen Zugmitteltrieb angetrieben wird. Zur Beeinflussung einer Fördermenge ist dem Flügelrad eine axial verschiebbare Leitscheibe zugeordnet, welche mittels einer Schubstange in Verbindung mit einem Stellorgan axial verschiebbar ist. Das elektrisch betätigbare Stellorgan bzw. der Aktor ist dazu der Riemenscheibe stirnseitig vorgelagert. Alle bekannten Maßnahmen erfordern zur Beeinflussung des Volumenstroms einer Kühlmittelpumpe stets die aktive Betätigung eines Aktors oder eines Stellorgans.From the patent US Pat. No. 1,813,747 A a radial pump is known in which by means of an impeller arranged on the adjustable flow of the coolant pump is adjustable. By rotating a thread-like, associated with the slide guide the slider between an open position and closed position to influence the volume flow can be adjusted axially. The DE 10 2005 004 315 A1 shows a coolant pump in which in order to influence the flow rate in the pump housing in each case a displaceably mounted in the direction of the shaft axis of the pump shaft, annularly formed valve slide is introduced, which covers a discharge area of the impeller variable. The DE 10 2008 046 424 A1 discloses a controllable coolant pump for a cooling circuit of an internal combustion engine, which is driven by a traction drive. To influence a flow rate, the impeller is associated with an axially displaceable guide disk, which is axially displaceable by means of a push rod in conjunction with an actuator. The electrically actuatable actuator or the actuator is the front side of the pulley. All known measures always require the active actuation of an actuator or an actuator to influence the volume flow of a coolant pump.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht, ausgehend von bekannten Lösungen, darin, ein Konzept zur Beeinflussung des Volumenstroms der Kühlmittelpumpe zu schaffen, mit dem ein Leitblech ohne eine Betätigung des Aktors positioniert werden kann.The object of the present invention, starting from known solutions, is to provide a concept for influencing the volume flow of the coolant pump, with which a guide plate can be positioned without an actuation of the actuator.

Die Aufgabenstellung wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die darauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.The problem is solved starting from the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features. The subsequent dependent claims give each advantageous embodiments of the invention.

Die Aufgabenstellung wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass zur stufenlosen Positionierung des Leitblechs zwischen den Endlagen ein Rastmittel vorgesehen ist, das einen radial vorgespannten Klemmring oder Sprengring mittels einer Reib-Klemmung fixiert. Dabei kann diese Position ohne eine Aktuierung, d.h. ohne Betätigung, beispielsweise eine Bestromung des Aktors oder Aktuators gehalten werden. Der Klemmring ist dazu in einer Umlaufnut einer die Schubstange umschließenden Rastbuchse eingesetzt und mittels der Reib-Klemmung an einer konturfreien zylindrischen Innenwandung der Pumpenwelle abgestützt. Diese erfindungsgemäße Maßnahme ermöglicht eine beliebige Einstellung des Leitblechs zwischen zwei Endstellungen, um den Kühlmittel-Volumenstrom optimal an den Betriebszustand und folglich an den jeweiligen Kühlungsbedarf der Brennkraftmaschine anzupassen. Bei bisherigen Lösungen wurde die Position des Leitblechs beispielsweise durch eine an dem Aktor, einem Elektromagnet anliegende Spannung bestimmt mit einer nachteiligen permanenten Bestromung des Elektromagneten. Im Unterschied dazu kann durch die Erfindung elektrische Energie eingespart werden, da nur bei einer Verstellung des Leitblechs der Aktor bestromt wird. Nach erfolgter Einstellung des Leitblechs wird die definierte Position ohne Bestromung des Elektromagneten durch die Reib-Klemmung des Klemmrings dauerhaft gehalten. Die erfindungsgemäße Reib-Klemmung bewirkt außerdem eine wirksame Entlastung des Aktors, was sich vorteilhaft auf dessen Lebensdauer auswirkt und damit die Verfügbarkeit der regelbaren Kühlmittelpumpe verbessert. The task is solved according to the invention in that a locking means is provided for stepless positioning of the baffle between the end positions, which fixes a radially biased clamping ring or snap ring by means of a friction clamp. In this case, this position without an actuation, i. be kept without actuation, for example, a current to the actuator or actuator. For this purpose, the clamping ring is inserted in a circumferential groove of a locking bushing surrounding the push rod and supported by means of the friction clamp on a contour-free cylindrical inner wall of the pump shaft. This inventive measure allows any adjustment of the baffle between two end positions in order to optimally adapt the coolant volume flow to the operating state and consequently to the respective cooling requirement of the internal combustion engine. In previous solutions, the position of the baffle was determined for example by a voltage applied to the actuator, an electromagnet with a detrimental permanent energization of the electromagnet. In contrast, can be saved by the invention, electrical energy, since only when an adjustment of the baffle of the actuator is energized. After the adjustment of the baffle, the defined position without energization of the electromagnet is permanently held by the friction clamping of the clamping ring. The friction clamping invention also causes effective relief of the actuator, which has an advantageous effect on its life and thus improves the availability of the controllable coolant pump.

Gemäß eines bevorzugten konstruktiven Aufbaus zur Realisierung der erfindungsgemäßen Reib-Klemmung umfasst die zur Aufnahme des Klemmrings bestimmte Umlaufnut in einem Nutgrund eine radial nach außen gerichtete Stufe. Die in einem Mittenbereich der Umlaufnut eingebrachte, als schräge Rampe ausgebildete Stufe weist gegenüber der Nuttiefe sowie einem Höhenmaß des Klemmrings ein verringertes Abstandsmaß auf. Eine axiale Verschiebung auf der rampenartigen Stufe des radial vorgespannten, abgestützten Klemmrings verstärkt dessen radiale Anpresskraft an der zylindrischen Innenwandung der Pumpenwelle. Die axiale Verschiebung des Klemmrings bis zu der Klemm-Reibung, wodurch die Schubstange und folglich das Leitblech lagefixiert sind, erfolgt selbsttätig unmittelbar nach einer Deaktivierung das Aktors. Eine geänderte Positionierung des Klemmrings und damit der Schubstange erfordert eine Aktor-Aktivierung. Zur Realisierung dieser Funktion ist der Klemmring einer Umlaufnut zugeordnet, deren Breite ≥ einer doppelten Klemmringbreite entspricht. Die Stufe der Umlaufnut bildet eine in Richtung des Aktuators ausgerichtete schiefe Ebene bzw. schräg verlaufende Rampe. Durch den Schrägungswinkel α der schiefen Ebene kann unmittelbar ein Anpresskraftverlauf des Klemmrings beeinflusst werden sowie die sich einstellende Kraft zum Lösen der Klemmkraft.According to a preferred constructional structure for realizing the friction clamping according to the invention, the circumferential groove intended for receiving the clamping ring comprises a groove base in a groove base radially outward step. The introduced in a central region of the Umlaufnut, designed as an inclined ramp stage has compared to the groove depth and a height dimension of the clamping ring on a reduced distance measure. An axial displacement on the ramp-like step of the radially prestressed, supported clamping ring amplifies its radial contact pressure on the cylindrical inner wall of the pump shaft. The axial displacement of the clamping ring up to the clamping friction, whereby the push rod and consequently the baffle are fixed in position, takes place automatically immediately after deactivation of the actuator. A modified positioning of the clamping ring and thus the push rod requires an actuator activation. To realize this function, the clamping ring is assigned to a circumferential groove whose width corresponds to ≥ a double clamping ring width. The stage of the circumferential groove forms an inclined plane oriented in the direction of the actuator or an inclined ramp. By the helix angle α of the inclined plane can directly a Anpresskraftverlauf the clamping ring are affected and the self-adjusting force to release the clamping force.

Ferner sind gemäß dem erfindungsgemäßen Konzept für den Klemmring in der Pumpenwelle als Ringnuten ausgebildete Umkehrnuten eingebracht, in die der Klemmring verrastet. Bedingt durch die radiale Vorspannung weitet sich der Klemm- oder Klemmring in den Umkehrnuten auf und bewirkt durch das Verrasten eine Lagefixierung der Schubstange in beiden Endlagen. Gleichzeitig werden damit die einer geschlossenen und geöffneten Stellung des Leitblechs entsprechenden Endlagen definiert. Das Rastmittel, der Klemmring in Verbindung mit der jeweiligen Ringnut ist so ausgebildet, dass sich im Betriebszustand der Kühlmittelpumpe in zumindest einer Endlage ohne Betätigung des Aktuators das Rastmittel löst und eine selbsttätige Verstellung der Schubstange und des damit verbundenen Leitblechs ermöglicht. Dazu sind die zugewandten innenseitigen Wandungen beider Ringnuten jeweils abgeschrägt oder geneigt gestaltet und bilden eine Rückstellwandung. Bei einer Rotation des Flügelrades bilden Strömungskräfte des Kühlmittels gemeinsam mit einer Vorspannkraft des die Schubstange beaufschlagenden Federmittels eine Gegenkraft, die eine Haltekraft übertreffen, die sich aus einer radialen Kraft des Klemmrings in Verbindung mit der zugehörigen geometrischen Gestaltung der Ringnut einstellt. Als Folge wird durch die vergrößerte Gegenkraft der innenseitig in die Umlaufnut der Rastbuchse verrastete Klemm- oder Klemmring axial verschoben, nachdem dieser bis zur Anlage an die zylindrische Innenwand der Pumpenwelle zusammengedrückt ist und sich dann die Schubstange einschließlich des Leitblechs verstellt. Ausgehend von der einer geschlossenen Position des Leitblechs entsprechenden Endlage kann das Leitblech ohne Aktivierung das Aktors bis zu einer vollständigen Öffnung zurückgestellt werden. Bei dieser Stellbewegung ist der Klemmring an der außenseitigen radial verlaufenden, auch als Steuerkante oder Steuerwandung zu bezeichnenden Wandung der Umlaufnut der Rastbuchse abgestützt.Furthermore, according to the inventive concept for the clamping ring formed in the pump shaft as annular grooves Umkehrnuten introduced into which the clamping ring locked. Due to the radial bias, the clamping or clamping ring expands in the Umkehrnuten and causes by locking a positional fixation of the push rod in both end positions. At the same time, the end positions corresponding to a closed and open position of the baffle are defined. The locking means, the clamping ring in conjunction with the respective annular groove is formed so that in the operating state of the coolant pump in at least one end position without actuation of the actuator releases the locking means and allows automatic adjustment of the push rod and the associated baffle. For this purpose, the facing inside walls of both annular grooves are each bevelled or inclined and form a Rückstellwandung. During a rotation of the impeller, flow forces of the coolant together with a biasing force of the spring rod acting on the push rod form a counter force that exceed a holding force, which results from a radial force of the clamping ring in conjunction with the associated geometric configuration of the annular groove. As a result, is axially displaced by the increased counterforce of the internally locked in the circumferential groove of the locking bushing clamping or clamping ring after it is compressed to the contact with the cylindrical inner wall of the pump shaft and then adjusts the push rod including the baffle. Starting from the end position corresponding to a closed position of the guide plate, the guide plate can be reset without activation of the actuator until a complete opening. In this adjusting movement of the clamping ring is supported on the outside radially extending, to be designated as a control edge or control wall wall of the circumferential groove of the locking bushing.

Als Federmittel zur axialen Kraftbeaufschlagung der Schubstange eignet sich bevorzugt eine innerhalb der Pumpenwelle eingesetzte Schraubendruckfeder, die zwischen einer Schulter einer Stufenbohrung der Pumpenwelle und der eine Federabstützung bildenden Rastbuchse der Schubstange eingesetzt ist. As a spring means for the axial application of force to the push rod is preferably used within the pump shaft helical compression spring which is inserted between a shoulder of a stepped bore of the pump shaft and the spring support forming a locking bushing of the push rod.

Vorteilhaft ist der Spreng- oder Klemmring zumindest außenseitig gerundet ausgebildet. Eine beispielsweise halbrundartig oder konvex ausgeführte geometrische Gestaltung vermeidet ein die Funktion des Leitblechs nachteilig beeinflussendes Verkanten des Klemmrings. Ergänzend dazu bietet es sich an, den Klemmring auch innenseitig mit gerundeten Übergängen zur Seitenkontur auszubilden. Zwecks Optimierung des axialen Bauraums kann der Klemmring weiterhin beidseitig zur Innenseite ausgerichtet eine reduzierte Wandstärke aufweisen.Advantageously, the blasting or clamping ring is rounded at least on the outside. An example of a semicircular or convex executed geometric design avoids a function of the baffle adversely affecting tilting of the clamping ring. In addition, it makes sense to form the clamping ring on the inside with rounded transitions to the side contour. In order to optimize the axial installation space, the clamping ring can continue to have a reduced wall thickness aligned on both sides to the inside.

Als Maßnahme, um das Ansprechverhalten des Klemmring zu optimieren, bietet es sich an, dass der Klemmring von einem Wellring beaufschlagt wird. Dazu ist der einer Wandung der Umlaufnut zugeordnete Wellring so eingesetzt, dass dieser den Klemmring in Richtung der Umlaufnutstufe kraftbeaufschlagt. Diese Einbaulage des Wellrings verbessert die Halteposition der Rastbuchse einschließlich der Schubstange und des zugehörigen Leitblechs zwischen der geöffneten und der geschlossenen Leitblechposition. Zur Vermeidung einer unmittelbaren Abstützung ist der Wellring über eine Zwischenscheibe an dem Klemmring abgestützt.As a measure to optimize the response of the clamping ring, it makes sense that the clamping ring is acted upon by a corrugated ring. For this purpose, a wall of the Umlaufnut associated corrugated ring is inserted so that this force the clamping ring in the direction of Umlaufnutstufe. This mounting position of the corrugated ring improves the holding position of the locking bush including the push rod and the associated baffle between the open and the closed Leitblechposition. To avoid immediate support of the corrugated ring is supported via an intermediate disc on the clamping ring.

Ferner schließt die Erfindung als Aktor oder als Aktuator zur Verstellung der Schubstange und des damit in Verbindung stehenden Leitblechs ein elektrisch, magnetisch, pneumatisch oder hydraulisch wirkendes Stellorgan ein. Furthermore, the invention includes as an actuator or as an actuator for adjusting the push rod and the associated guide plate an electrically, magnetically, pneumatically or hydraulically acting actuator.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Dabei zeigen: Further features of the invention will become apparent from the following description in which an embodiment of the invention is shown. Showing:

1 eine erfindungsgemäß gestaltete Kühlmittelpumpe in einer Schnittansicht; 1 an inventively designed coolant pump in a sectional view;

2 eine vergrößerte Darstellung von dem Detail Y gemäß 1; 2 an enlarged view of the detail Y according to 1 ;

3 eine vergrößerte Darstellung von dem Detail Z gemäß 2; 3 an enlarged view of the detail Z according to 2 ;

4 das Rastmittel gemäß der Erfindung in einer lagefixierten Position der Rastbuchse, wobei dem Klemmring ein Wellring zugeordnet ist; 4 the locking means according to the invention in a fixed position position of the locking bush, wherein the clamping ring is associated with a corrugated ring;

5 das Rastmittel gemäß 4 in einer gelösten Position der Rastbuchse; 5 the locking means according to 4 in a released position of the locking bush;

6 bis 13 das Rastmittel ohne Wellring in unterschiedlichen Positionen; 6 die Schubstange in einer Lage, die einem nahezu vollständig geöffneten Leitblech entspricht, wobei die Schubstange mittels eines durch eine Reib-Klemmung fixierten Klemmrings gegenüber der Pumpenwelle fixiert ist; 6 to 13 the locking means without corrugated ring in different positions; 6 the push rod in a position corresponding to a nearly completely open baffle, wherein the push rod is fixed relative to the pump shaft by means of a clamping ring fixed by a frictional clamping;

7 einen Kraftflussverlauf zwischen der Schubstange und der Pumpenwelle gemäß der 6; 7 a force flow path between the push rod and the pump shaft according to the 6 ;

8 eine Klemmringposition bei betätigtem Aktor; 8th a clamping ring position with actuated actuator;

9 das Rastmittel in einer dem geschlossenen Leitblech entsprechenden Position; 9 the locking means in a position corresponding to the closed baffle;

10 das Rastmittel bei unbetätigtem Aktor, ausgehend von der in 9 ab gebildeten Leitblechposition; 10 the locking means with unconfirmed actuator, starting from the in 9 from formed baffle position;

11 den Klemmring axial versetzt zur Ringnut der Pumpenwelle bei unbetätigtem Aktor; 11 axially displaced the clamping ring to the annular groove of the pump shaft with unactuated actuator;

12 das Rastmittel bei geöffnetem Leitblech bzw. geöffneter Kühlmittelpumpe; 12 the locking means with open baffle or opened coolant pump;

13 das Rastmittel in einer von 12 ausgehenden Position bei betätigtem Aktor. 13 the locking means in one of 12 Outgoing position with actuated actuator.

In 1 ist in einer Schnittansicht eine Kühlmittelpumpe 1 abgebildet. In einem Pumpengehäuse 2 der Kühlmittelpumpe 1 ist über eine Wälzlagerung 3 eine als Hohlwelle ausgeführte Pumpenwelle 4 drehbar gelagert, die ein Antriebsrad 5 mit einem Flügelrad 6 verbindet. Die ein Zylinderrollen- und Rillenkugellager einschließende Wälzlagerung 3 ist über einen Lagerring 7 in einer Bohrung des Pumpengehäuses 2 eingepresst. Dabei sind die Wälzkörper der Wälzlagerung 3 unmittelbar auf der Pumpenwelle 4 geführt, die dazu entsprechende axial versetzte Wälzkörperlaufbahnen einschließt. Das Flügelrad 6 ist einem Saugraum 8 zugeordnet, über den im Betriebzustand der Kühlmittelpumpe 1 das Kühlmittel einströmt und von dem Flügelrad 6 mittels Flügel radial in einen Ring- bzw. Spiralkanal 9 des Pumpengehäuses 2 leitet. Dabei wird der Saugraum 8 von einer Deckscheibe 10 begrenzt, die gleichzeitig einen Übergang zum Spiralkanal 9 bildet. Zur Beeinflussung eines Volumenstroms der Kühlmittelpumpe 1 ist dem Flügelrad 6 ein axial verschiebbares Leitblech 11 zugeordnet, das in einer ersten Endlage unmittelbar an dem Flügelrad 6 abgestützt ist. In dieser der größten Öffnung entsprechenden Leitblechposition kann ein maximaler Volumenstrom der Kühlmittelpumpe 1 realisiert werden. Eine Nullförderung der Kühlmittelpumpe 1 stellt sich bei einer zweiten Endlage des Leitblechs 11 an der Deckscheibe 10 ein. Das Leitblech 11 ist an einer Schubstange 12 lagefixiert, die durch einen Doppelpfeil verdeutlicht zwischen den Endlagen bzw. beliebigen Zwischenstellungen linear verschiebbar ist. Die Schubstange 12 ist dazu in einer Längsbohrung 13 der Pumpenwelle 4 geführt und steht abgewandt vom Flügelrad 6 mit einem auch als Verstelleinheit zu bezeichnenden Aktor 14, einem Elektromagnet, in einer Wirkverbindung. In einem als Stufenbohrung 15 ausgeführten Bohrungsabschnitt der Pumpenwelle 4 ist zwischen einer Innenwandung 16 der Pumpenwelle 4 und einer die Schubstange 12 umschließenden Rastbuchse 17 ein Rastmittel 18 angeordnet. Das Rastmittel 18, mit dem die Schubstange 12 und damit das Leitblech 11 zur Sicherstellung einer bedarfsgerechten Kühlung der Brennkraftmaschine exakt positioniert werden kann, wird im Zusammenhang mit weiteren Figuren nachfolgend detailliert beschrieben. Über ein zwischen einer Schulter 19 der Stufenbohrung 15 und der Rastbuchse 17 eingesetztes, als Druckfeder ausgeführtes Federmittel 20 erfolgt eine Kraftbeaufschlagung der Schubstange 12 und des Leitblechs 11 in Richtung des Aktors 14 und damit in Richtung einer maximalen Öffnung des Flügelrades 6.In 1 is a coolant pump in a sectional view 1 displayed. In a pump housing 2 the coolant pump 1 is about a rolling bearing 3 a pump shaft designed as a hollow shaft 4 rotatably mounted, which is a drive wheel 5 with an impeller 6 combines. The roller bearing incorporating a cylindrical roller and deep groove ball bearing 3 is over a bearing ring 7 in a bore of the pump housing 2 pressed. The rolling elements of the rolling bearing 3 directly on the pump shaft 4 guided, which includes corresponding axially offset rolling element rolling tracks. The impeller 6 is a suction room 8th assigned, over the operating state of the coolant pump 1 the coolant flows in and from the impeller 6 by means of wings radially into a ring or spiral channel 9 of the pump housing 2 passes. This is the suction chamber 8th from a cover disk 10 limited, at the same time a transition to the spiral channel 9 forms. For influencing a volume flow of the coolant pump 1 is the impeller 6 an axially displaceable baffle 11 associated, in a first end position directly on the impeller 6 is supported. In this baffle position corresponding to the largest opening, a maximum volume flow of the coolant pump 1 will be realized. A zero delivery of the coolant pump 1 turns at a second end position of the baffle 11 on the cover disk 10 one. The baffle 11 is at a push rod 12 Positionally fixed, which is illustrated by a double arrow between the end positions or any intermediate positions linearly displaceable. The push rod 12 is in a longitudinal bore 13 the pump shaft 4 guided and faces away from the impeller 6 with an actuator also to be designated as an adjustment 14 , an electromagnet, in an operative connection. In one as a stepped bore 15 executed bore section of the pump shaft 4 is between an inner wall 16 the pump shaft 4 and one the push rod 12 enclosing locking bush 17 a locking means 18 arranged. The locking means 18 with which the push rod 12 and thus the baffle 11 can be accurately positioned to ensure a demand-based cooling of the internal combustion engine, will be described in detail below in connection with other figures. About one between a shoulder 19 the stepped bore 15 and the locking bush 17 inserted, designed as a compression spring spring means 20 a force is applied to the push rod 12 and the baffle 11 in the direction of the actuator 14 and thus towards a maximum opening of the impeller 6 ,

Die 2 und 3 verdeutlichen den Aufbau des mittelbar zwischen der Schubstange 12 und der Pumpenwelle 4 eingesetzten Rastmittels 18, das einen Klemmring 21 umfasst, der in einer Umlaufnut 22 der Rastbuchse 17 eingesetzt ist. In Endlagen des Leitblechs 11 entsprechenden Positionen verrastet der radial vorgespannte Klemmring 21 in axial beabstandeten Ringnuten 23, 24 der Pumpenwelle 4. Das Profil der Ringnuten 23, 24 umfasst jeweils außenseitig eine radial ausgerichtete Steuerwandung 25, 26 sowie gegenseitig jeweils eine abgeschrägte oder geneigte Rückstellwandung 27, 28. Gemäß 2, die das Detail Y von 1 vergrößert darstellt, ist über das Rastmittel 18 die Rastbuchse 17 einschließlich Schubstange 12 und Leitblech 11 kraftschlüssig an der Innenwandung 16 der Pumpenwelle 4 fixiert. Die 3 zeigt in einer vergrößerten Abbildung der Einzelheit Z von 2 das Rastmittel 18 mit einer weitestgehend U-förmig gestalteten, breit ausgeführten Umlaufnut 22 mit eingesetztem Klemmring 21. Eine Breite B1 der Umlaufnut 22 entspricht nahezu dem dreifachen Wert der Klemmringbreite B2. Ein Nutgrund 29 der Umlaufnut 22 bildet im Mittenbereich eine Stufe 30, die einseitig in Richtung des Klemmrings 21 zeigend eine unter einem Winkel α schräg verlaufende Rampe 31 einschließt. Von der Stufe 30 ausgehend stellt sich ein radiales Abstandsmaß S2 ein, das sowohl eine Nuttiefe S1 als auch eine Springringhöhe H unterschreitet. Eine Stellbewegung der Rastbuchse 17 in Pfeilrichtung bewirkt eine Anlage des an der Innenwandung 16 der Pumpenwelle 4 abgestützten Klemmrings 21 an der Rampe 31 mit der Folge einer Reib-Klemmung des Klemmrings 21 und damit einer lagefixierten Positionierung der Rastbuchse 17 einschließlich der Schubstange 12 und des Leitblechs 11. Die Reib-Klemmung zur Rastbuchsenfixierung kann stufenlos an der konturfreien zylindrischen Innenwandung 16 erfolgen. Mit dem Aktor 14 ist die Rastbuchse 17 in eine Gegenrichtung verstellbar, wobei die Reib-Klemmung gelöst wird. Entsprechend der 3 ist der Klemmring 21 dabei an der Wandung 32 der Umlaufnut 22 abgestützt und folgt der Stellbewegung der Rastbuchse 17. Als Maßnahme, um ein Verkanten des Klemmrings 21 zu vermeiden, sind dessen Übergangszonen zwischen den Seitenflächen und der Innen- und Außenkontur gerundet.The 2 and 3 illustrate the structure of the indirectly between the push rod 12 and the pump shaft 4 used locking means 18 that has a clamping ring 21 includes, in a circumferential groove 22 the locking bush 17 is used. In end positions of the baffle 11 corresponding positions locked the radially biased clamping ring 21 in axially spaced annular grooves 23 . 24 the pump shaft 4 , The profile of the ring grooves 23 . 24 each includes a radially oriented control wall on the outside 25 . 26 as well as mutually each a bevelled or inclined Rückstellwandung 27 . 28 , According to 2 that the detail Y of 1 represents enlarged, is about the locking means 18 the locking bush 17 including push rod 12 and baffle 11 non-positively on the inner wall 16 the pump shaft 4 fixed. The 3 shows in an enlarged illustration of the detail Z of 2 the locking means 18 with a largely U-shaped, wide running circumferential groove 22 with inserted clamping ring 21 , A width B1 of the circumferential groove 22 corresponds to almost three times the value of the clamping ring width B2. A groove bottom 29 the circumferential groove 22 forms a step in the middle area 30 , which are one-sided in the direction of the clamping ring 21 showing a sloping at an angle α ramp 31 includes. From the stage 30 Based on a radial distance S2 sets, which falls below both a groove depth S1 and a spring ring height H. A Actuating movement of the locking bush 17 in the direction of the arrow causes a system of the on the inner wall 16 the pump shaft 4 supported clamping ring 21 at the ramp 31 with the result of friction clamping of the clamping ring 21 and thus a position-fixed positioning of the locking bush 17 including the push rod 12 and the baffle 11 , The friction clamp for locking bush fixation can be adjusted continuously on the contour-free cylindrical inner wall 16 respectively. With the actor 14 is the locking bush 17 adjustable in a reverse direction, the friction clamp is released. According to the 3 is the clamping ring 21 while on the wall 32 the circumferential groove 22 supported and follows the adjusting movement of the locking bush 17 , As a measure, to tilt the clamping ring 21 to avoid its transitional zones between the side surfaces and the inner and outer contour are rounded.

Die 4 und 5 zeigen das Rastmittel 18 mit einem den Klemmring 21 beaufschlagenden Wellring 34. Der Wellring 34 verbessert die Lage- oder Halteposition der Rastbuchse 17 einschließlich der Schubstange 12 und zwischen der geöffneten und der geschlossenen Lage des Leitblechs 11. Der eine axiale Spreizkraft ausübende, an der Wandung 32 abgestützte Wellring 34 beaufschlagt den Klemmring 21 in Richtung der Stufe 30. Zur Vermeidung einer unmittelbaren Anlage ist der Wellring 34 über eine Zwischenscheibe 35 an dem Klemmring 21 abgestützt.The 4 and 5 show the locking means 18 with a clamping ring 21 acting on corrugated ring 34 , The corrugated ring 34 improves the position or holding position of the locking bushing 17 including the push rod 12 and between the open and closed position of the baffle 11 , The an axial spreading force exercising, on the wall 32 supported wave ring 34 acts on the clamping ring 21 in the direction of the step 30 , To avoid direct contact is the corrugated ring 34 over a washer 35 on the clamping ring 21 supported.

In den 6 und 7 ist eine Klemmposition gezeigt, bei der zur Fixierung der Rastbuchse 17 die Reib-Klemmung des Klemmrings 21 benachbart zu der Ringnut 24 in der Pumpenwelle 4 erfolgt. Mittels einer Aktor-Betätigung kann stufenlos eine geänderte Lagefixierung der Rastbuchse 17 erfolgen. Die 7 zeigt den Kraftfluss, der sich in der Klemmposition zwischen der Rastbuchse 17 und der Pumpenwelle 4 einstellt.In the 6 and 7 a clamping position is shown, in which for fixing the locking bush 17 the friction clamp of the clamping ring 21 adjacent to the annular groove 24 in the pump shaft 4 he follows. By means of an actuator operation can continuously a changed positional fixation of the locking bushing 17 respectively. The 7 shows the power flow resulting in the clamping position between the locking bushing 17 and the pump shaft 4 established.

Aus der 8 ist die Lage des Klemmrings 21 ersichtlich, die dieser bei einer Betätigung des Aktors 14 und einer damit verbundenen, durch den Pfeil verdeutlichten Kraftrichtung einnimmt. In dieser Position kann der Klemmring 21, wie in 9 gezeigt, bis zur Verrastung in Ringnut 23 verschoben werden, die einer Endstellung des Leitblechs 11 entspricht, in der das Flügelrad 6 zur Erreichung einer Nullförderung der Kühlmittelpumpe 1 geschlossen ist.From the 8th is the position of the clamping ring 21 it can be seen, this on actuation of the actuator 14 and occupies a connected, indicated by the arrow force direction. In this position, the clamping ring 21 , as in 9 shown until it locks in the ring groove 23 be moved, the one end position of the baffle 11 corresponds, in which the impeller 6 to achieve a zero delivery of the coolant pump 1 closed is.

Die 10 und 11 zeigen Rastbuchsenpositionen, die sich, ausgehend von der Endlage gemäß 9, bei einem deaktivierten Aktor 14 aufgrund von Strömungskräften der Kühlmittelpumpe 1 durch eine Verschiebung in Pfeilrichtung ergeben. Die 10 zeigt eine Rastbuchsenlage mit einer mittigen Positionierung des Klemmrings 21 in der Umlaufnut 22. In 11 ist der Klemmring 21 zu der Ringnut 23 versetzt abgebildet, der dabei zusammengedrückt radial an der Innenwandung 16 und axial an der Wandung 33 der Umlaufnut 22 abgestützt ist. Diese Lage stellt sich bei einer weiteren Zunahme der Strömungskräfte ein, die durch die Kraft des Federmittels 20 unterstützt wird. Die Verschiebung erfolgt bis der Klemmring 21 in der Ringnut 24 verrastet und damit das Leitblech 11 eine Endstellung einnimmt, die der maximalen Öffnung des Flügelrades 6 entspricht. Diese Klemmringposition ist in 12 dargestellt, in der der Klemmring 21 radial gespreizt in der Ringnut 24 verrastet und an der Wandung 33 der Umlaufnut 22 anliegt. Die 13 zeigt eine durch die Betätigung des Aktors 14 ausgelöste Verschiebung der Rastbuchse 17 bis zur Anlage an der Wandung 32 an dem eingerasteten Klemmring 21. Bei einer weiteren Axialverschiebung der Rastbuchse 17 durch den Aktor 14 wird der Klemmring 21 über die Rückstellwandung 27 der Ringnut 24 bis auf einen Innendurchmesser der Innenwandung 16 der Pumpenwelle 4 zusammengedrückt.The 10 and 11 show locking bushing positions, which, starting from the end position according to 9 , with a disabled actuator 14 due to flow forces of the coolant pump 1 result by a shift in the direction of the arrow. The 10 shows a locking bushing position with a central positioning of the clamping ring 21 in the circumferential groove 22 , In 11 is the clamping ring 21 to the ring groove 23 imaged offset, which is compressed radially on the inner wall 16 and axially on the wall 33 the circumferential groove 22 is supported. This situation occurs with a further increase in the flow forces caused by the force of the spring means 20 is supported. The shift takes place until the clamping ring 21 in the ring groove 24 locked and thus the baffle 11 an end position occupies the maximum opening of the impeller 6 equivalent. This clamping ring position is in 12 represented in which the clamping ring 21 spread radially in the annular groove 24 latched and on the wall 33 the circumferential groove 22 is applied. The 13 shows one by the actuation of the actuator 14 triggered displacement of the locking bush 17 until it touches the wall 32 on the locked clamping ring 21 , In a further axial displacement of the locking bush 17 through the actor 14 becomes the clamping ring 21 over the return wall 27 the ring groove 24 except for an inner diameter of the inner wall 16 the pump shaft 4 pressed together.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kühlmittelpumpe Coolant pump
22: Pumpengehäuse pump housing
33: Wälzlagerung roller bearing
44: Pumpenwelle pump shaft
55: Antriebsrad drive wheel
66: Flügelrad impeller
77: Lagerring bearing ring
88th: Saugraum suction
99: Spiralkanal spiral channel
1010: Deckscheibe cover disc
1111: Leitblech baffle
1212: Schubstange pushrod
1313: Längsbohrung longitudinal bore
1414: Aktor actuator
1515: Stufenbohrung stepped bore
1616: Innenwandung inner wall
1717: Rastbuchse locking bush
1818: Rastmittel latching means
1919: Schulter shoulder
2020: Federmittel spring means
2121: Klemmring clamping ring
2222: Umlaufnut circumferential groove
2323: Ringnut ring groove
2424: Ringnut ring groove
2525: Steuerwandung Steuerwandung
2626: Steuerwandung Steuerwandung
2727: Rückstellwandung Rückstellwandung
2828: Rückstellwandung Rückstellwandung
2929: Nutgrund groove base
3030: Stufe step
3131: Rampe ramp
3232: Wandung wall
3333: Wandung wall
3434: Wellring corrugated ring
3535: Zwischenscheibe washer
B1B1: Umlaufnutbreite Umlaufnutbreite
B2 B2: Klemmringbreite Clamping ring width
HH: Klemmringhöhe Clamping ring height
S1S1: Nuttiefe groove depth
S2S2: Stufen-Abstandsmaß Stage Pitch
αα: Rampen-Winkel Ramp angle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 1813747 A [0003]
DE 102005004315 A1 [0003]
DE 102008046424 A1 [0003]

Claims

Adjustable coolant pump ( 1 ) an internal combustion engine with a pump housing ( 2 ), in which a pump shaft ( 4 ) with associated impeller ( 6 ) is rotatably mounted and the impeller ( 6 ) a coolant as a volume flow via a suction port ( 8th ) into a pressure or spiral channel ( 9 ) of the coolant pump ( 1 ) and the volume flow by means of a baffle ( 11 ), which can be influenced by an actuator ( 14 ) against a spring means ( 20 ) can be adjusted continuously between two end positions axially, wherein the baffle ( 11 ) the impeller ( 6 ) encloses on the outside and with a in the form of a hollow shaft pump shaft ( 4 ) guided push rod ( 12 ), characterized in that for stepless positioning of the baffle ( 11 ) between the end positions without actuation of the actuator ( 14 ) a radially prestressed clamping ring ( 21 ) in a recirculating groove ( 22 ) one the push rod ( 12 ) enclosing locking bush ( 17 ) is inserted, that the clamping ring ( 21 ) by means of a friction clamp on a contour-free cylindrical inner wall ( 16 ) of the pump shaft ( 4 ) is supported.

Coolant pump according to claim 1, characterized in that, a width B1 of the side walls ( 32 . 33 ) limited circumferential groove ( 22 ) ≥ a double width B2 of the clamping ring ( 21 ) and a groove bottom ( 29 ) in a central region of the circumferential groove ( 22 ) a radially outwardly directed step ( 30 ), which in relation to a groove depth S1 and a height H of the clamping ring ( 21 ) has a reduced step distance S2.

Coolant pump according to claim 2, characterized in that the stage ( 30 ) of the circumferential groove ( 22 ) in the direction of the actuator ( 14 ) one side as a ramp ( 31 ) formed inclined plane forms.

Coolant pump according to claim 1, characterized in that the clamping ring ( 21 ) in the end positions of the baffle ( 11 ) each in an annular groove ( 23 . 24 ) formed Umkehrnut the pump shaft ( 4 ), wherein the facing inside walls of the annular grooves ( 23 . 24 ) each bevelled or inclined as Rückstellwandung ( 27 . 28 ) and the outside walls as a control wall ( 25 . 26 ) are formed.

Coolant pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that during a rotation of the impeller ( 6 ) Flow forces of the coolant together with a biasing force of the spring means ( 20 ) form a counterforce which is a result of a radial force of the clamping ring ( 21 ) in conjunction with a geometric design of the associated annular groove ( 23 ) exceeding the holding force.

Coolant pump according to claim 5, characterized in that the spring means ( 20 ) within the pump shaft ( 4 ) between a shoulder ( 19 ) of a stepped bore ( 15 ) and the spring support forming a detent bushing ( 17 ) of the push rod ( 12 ) is used.

Coolant pump according to one of claims 1 to 6, characterized in that the wall ( 32 ) of the circumferential groove ( 22 ) a corrugated ring ( 34 ) associated with the clamping ring ( 21 ) towards the stage ( 30 ), wherein the corrugated ring ( 34 ) via a washer ( 35 ) on the clamping ring ( 21 ) is supported.

Coolant pump according to one of claims 1 to 7, characterized in that the clamping ring ( 21 ) is formed rounded at least on the outside.

Coolant pump according to one of claims 1 to 8, characterized in that as actuator ( 14 ) for adjusting the locking bush ( 17 ) including the push rod ( 12 ) and the baffle ( 11 ) is provided an electrically, magnetically, pneumatically or hydraulically acting actuator.