DE102011086934A1

DE102011086934A1 - Regelbare Kühlmittelpumpe mit einer elektro-hydraulischen Leitblechverstellung

Info

Publication number: DE102011086934A1
Application number: DE102011086934A
Authority: DE
Inventors: Markus POPP; Eduard Golovatai-Schmidt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2013-05-23
Also published as: CN103946504A; WO2013075855A3; US20140308115A1; WO2013075855A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine regelbare Kühlmittelpumpe (1) eines Kühlkreislaufs einer Brennkraftmaschine mit einem Pumpengehäuse (2), in dem eine Pumpenwelle (3) mit zugehörigem Flügelrad (8) drehbar gelagert ist. Das Flügelrad (8) fördert ein Kühlmittel als Volumenstrom über einen Sauganschluss (9) in einen Druck- oder Spiralkanal der Kühlmittelpumpe (1). Der Volumenstrom kann über ein das Flügelrad (8) außenseitig umschließendes Leitblech (11) beeinflusst werden, dessen zugehörige Schubstange (12) in der Pumpenwelle (3) geführt ist. Das Leitblech (11) ist in Verbindung mit einem Aktor (17) gegen ein Federmittel (30) stufenlos zwischen zwei Endlagen einstellbar. Als Aktor (17) dient ein elektro-hydraulisch wirkendes, in der Pumpenwelle (3) integriertes Stellorgan, wobei als Hydraulikfluid das druckbeaufschlagte Kühlmittel der Kühlmittelpumpe (1) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine regelbare Kühlmittelpumpe eines Kühlkreislaufs einer Brennkraftmaschine. In dem Pumpengehäuse der Kühlmittelpumpe ist eine ein Flügelrad umfassende Pumpenwelle drehbar gelagert, die bevorzugt über eine zugehörige Antriebsscheibe von einem Zugmitteltrieb angetrieben wird. Das Flügelrad fördert ein Kühlmittel als Volumenstrom über einen Sauganschluss in einen Druck- oder Spiralkanal der Kühlmittelpumpe. Der Volumenstrom kann dabei über ein das Flügelrad außenseitig umschließendes Leitblech beeinflusst werden, dessen zugehörige Schubstange in der Pumpenwelle geführt ist. Das Leitblech kann in Verbindung mit einem Aktor gegen ein Federmittel stufenlos zwischen zwei Endlagen eingestellt werden.
Zur Kühlung von flüssigkeitsgekühlten, insbesondere wassergekühlten Brennkraftmaschinen wird ein Kühlmittel oder ein Kühlmedium mit Hilfe einer Kühlmittelpumpe in einem geschlossenen Kreislauf durch Kühlkanäle des Kurbelgehäuses und des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine gepumpt und das erwärmte Kühlmedium anschließend in einem Luft-Wasser-Wärmetauscher zurückgekühlt. Zur Unterstützung der Zirkulation des Kühlmittels wird eine bevorzugt von der Brennkraftmaschine direkt angetriebene Kühlmittelpumpe eingesetzt. Durch eine unmittelbare Koppelung zwischen der Kühlmittelpumpe und der Kurbelwelle stellt sich eine Abhängigkeit der Pumpendrehzahl von der Drehzahl der Brennkraftmaschine ein. Daraus folgt, dass bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine das Kühlmittel zirkuliert und sich dadurch eine gewünschte schnelle Erwärmung der Brennkraftmaschine verzögert. Zur Optimierung des Betriebs von Brennkraftmaschinen wird nach dem Kaltstart ein möglichst schnelles Erreichen der Betriebstemperatur angestrebt. Dadurch können die Reibungsverluste und der Kraftstoffverbrauch und gleichzeitig die Emissionswerte reduziert werden. Um diesen Effekt zu erzielen, werden regelbare Kühlmittelpumpen eingesetzt, deren geförderter Volumenstrom auf den Kühlungsbedarf der Brennkraftmaschine abgestimmt werden kann. Nach einem Kaltstart wird zunächst eine Nullförderung der Kühlmittelpumpe angestrebt, bevor anschließend in Abhängigkeit von dem sich einstellenden Temperaturniveau der zur Kühlung der Brennkraftmaschine bestimmte Volumenstrom kontinuierlich ansteigt. Durch Versuchsreihen zur Optimierung des Kraftstoffverbrauchs von Brennkraftmaschinen konnte mittels konsequenter Anwendung der zuvor genannten Maßnahmen eine Verbrauchssenkung von ≥ 3 % Kraftstoff erzielt werden.
Aus der DE 10 2008 046 424 A1 ist eine regelbare Kühlmittelpumpe für einen Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine bekannt, die über einen Zugmitteltrieb angetrieben wird. Zur Beeinflussung des Volumenstroms ist dem Flügelrad eine axial verschiebbare Leitscheibe zugeordnet, welche mittels einer innerhalb der als Hohlwelle des Flügelrades platzierten Schubstange in Verbindung mit einem Stellorgan axial verschiebbar ist. Das Stellorgan umfasst einen mit der Schubstange verbundenen Anker, welcher über einen Proportionalmagneten gezielt axial verschiebbar ist. Das elektrisch betätigbare Stellorgan bzw. der Aktor ist dazu der Antriebsriemenscheibe der Kühlmittelpumpe stirnseitig vorgelagert. Die DE 199 01 123 A1 offenbart eine weitere geregelte Kühlmittelpumpe. Um den Volumenstrom zu beeinflussen, ist dem Flügelrad ein äußeres übergreifendes Schiebeelement zugeordnet, dessen Lageposition durch Verdrehen einer gewindeartigen Führung verändert werden kann.
Gemäß der DE 10 2005 062 200 A1 umfasst die geregelte Kühlmittelpumpe eine im Pumpengehäuse gelagerte und angetriebene Welle mit zugehörigem Flügelrad und einem pneumatisch oder hydraulisch verstellbaren Ventilschieber, der einen Ausströmbereich des Flügelrades variabel überdeckt. An dem Ventilschieber sind mehrere über den Umfang verteilte Kolbenstangen angeordnet, die im Pumpengehäuse parallel zur Pumpenwelle verlaufen und die in Ringnuten bzw. Bohrungen geführt und mittels Stangendichtungen im Pumpengehäuse abgedichtet sind. Die Kolbenstangen stehen ringnutseitig mit einem Ringkolben in Wirkverbindung, der in einem Druckraum eingesetzt ist.
Eine Verschiebung des von Druckfedern beaufschlagten Ringkolbens und des damit verbundenen Ventilschiebers erfolgt über eine Druckbeaufschlagung des Druckraums. Aus der DE 10 2005 004 315 A1 ist eine regelbare Kühlmittelpumpe bekannt, bei der ein Volumenstrom durch einen das Flügelrad umschließenden, auf der Pumpenwelle verschiebbaren Ventilschieber variiert werden kann. Dabei kann der Ventilschieber durch einen von einer Magnetspule beaufschlagten, auf der Pumpenwelle verschiebbaren Magnetanker betätigt werden. Die gesamte die Pumpenwelle umschließende elektrische Verstelleinrichtung des Ventilschiebers bzw. des Leitblechs ist innerhalb des Pumpengehäuses zwischen dem Flügelrad und einer Antriebsriemenscheibe der Kühlmittelpumpe angeordnet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine regelbare Kühlmittelpumpe eine bauraumoptimierte, robuste Vorrichtung zur Verstellung des Leitblechs zu schaffen zur Realisierung einer effektiven Steuerung des Volumenstroms der Kühlmittelpumpe.
Die Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß durch eine regelbare Kühlmittelpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die darauffolgenden abhängigen Ansprüche 2 bis 9 geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Der Aufbau der regelbaren Kühlmittelpumpe gemäß der Erfindung umfasst als Aktor ein elektro-hydraulisch wirkendes, in der Pumpenwelle integriertes Stellorgan, mit dem eine exakte Positionierung des Leitblechs vorgenommen werden kann, um eine aktive Steuerung des Volumenstroms bzw. der Kühlmittelfördermenge zu ermöglichen. Als Hydraulikfluid ist für den Aktor das druckbeaufschlagte Kühlmittel der Kühlmittelpumpe vorgesehen. Durch die Integration des Aktors innerhalb der Pumpenwelle verringert sich der erforderliche Bauraum der Kühlmittelpumpe sowohl in radialer als auch in axialer Richtung. Die Erfindung ermöglicht damit gegenüber bisherigen bekannten Lösungen die Realisierung einer kompakten, bauraumoptimierten Kühlmittelpumpe. Mit dem erfindungsgemäßen Konzept kann einerseits eine allmähliche Erwärmung des Motors gewährleistet werden und andererseits nach Erreichen der Betriebstemperatur die Temperatur der Brennkraftmaschine im Dauerbetrieb beeinflusst werden. Somit lassen sich im gesamten Arbeitsbereich der Brennkraftmaschine die Reibungsverluste und die Schadstoffemissionen und folglich der Kraftstoffverbrauch deutlich reduzieren.
Der Aktor kann vorteilhaft so getaktet werden, dass sich eine schnelle Befüllung eines Arbeitsraums und/oder Druckraums mit Hydraulikfluid einstellt, um nach einem Start einer erkalteten Brennkraftmaschine zur Darstellung einer Nullförderung der Kühlmittelpumpe kurzfristig ein vollständiges Absperren des Volumenstroms zu erreichen. Der durch den Aktor ausgelöste bzw. beeinflusste Volumenstrom zur Beaufschlagung des Druckkolbens ist dabei größer als eine sich einstellende Hydraulikfluid-Leckage des Druckraums. Vorteilhaft kann der erfindungsgemäß kompakte, einfach und robust aufgebaute Aktor mit einem minimalen Fertigungs- und Montageaufwand hergestellt und eingebaut werden. Durch die geschützte, in der Pumpenwelle integrierte Einbaulage des Aktors wird weiterhin die Betriebssicherheit des Aktors und folglich die Zuverlässigkeit der Kühlmittelpumpe verbessert. Mit dem kompakten Aktor sowie einer Hydraulik, die als Hydraulikfluid das unter Druck stehende Kühlmittel der Kühlmittelpumpe nutzt, stellt sich ein vorteilhaft hoher Wirkungsgrad ein. Die erfindungsgemäße Lösung ist außerdem so gestaltet, dass eine Kühlmittelpumpe selbst bei gegenwärtig bereits gefertigten Motoren gegen bisher eingesetzte Kühlmittelpumpen ausgetauscht werden kann.
Gemäß eines bevorzugten konstruktiven Aufbaus der Erfindung schließt der Aktor einen ortsfest positionierten Schaltmagnet ein, der unmittelbar einen innerhalb der Pumpenwelle verschiebbaren Pumpenkolben beaufschlagt. Der Schaltmagnet des Aktors ist bevorzugt ortsfest an dem Pumpengehäuse oder einem der Kühlmittelpumpe zugeordneten Maschinenteil, beispielsweise einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine befestigt. In der Einbaulage greift der Schaltmagnet spielbehaftet in eine endseitige Aufnahme der Pumpenwelle und ist gleichzeitig über eine zentrische Schaltachse an dem Pumpenkolben abgestützt. Der Pumpenkolben begrenzt gemeinsam mit der Schubstange oder einem der Schubstange zugeordneten Druckkolben einen mit dem Hydraulikfluid gefüllten, als Zylinder gestalteten Arbeitsraum innerhalb der Pumpenwelle. Eine von dem Schaltmagnet ausgelöste axiale Verschiebung, ein Hub des Pumpenkolbens wird damit unmittelbar auf den Druckkolben übertragen, wodurch eine synchrone Verstellung des Leitblechs ausgelöst wird.
Der konstruktive Aufbau der Aktor-Hydraulik sieht vor, dass in Abhängigkeit von einer Lageposition des Pumpenkolbens oder abhängig von sich einstellenden Druckverhältnissen das druckbeaufschlagte Druckmittel oder Hydraulikfluid beispielsweise aus dem Druck- oder Spiralkanal der Kühlmittelpumpe über einen Zulauf in den Arbeitsraum der Pumpenwelle einströmt. Eine erste erfindungsgemäße Variante sieht vor, dass bei unbestromtem Aktor sich eine Pumpenkolbenposition einstellt, die einer Endlage des Leitblechs entspricht, bei der sich ein größter Volumenstrom der Kühlmittelpumpe einstellt, der Arbeitsraum über den Zulauf ungehindert befüllt wird. Bei einer Betätigung, einer Bestromung des Aktors wird durch den damit verbundenen Hub des Pumpenkolbens der Zulauf geschlossen, wodurch sich ein Druckaufbau in dem Arbeitsraum einstellt. Ein alternativer Aufbau umfasst ein in dem Zulauf integriertes Einwegoder Rückschlagventil, das bei einem sich einstellenden Druckunterschied oder Druckgefälle öffnet. Dieser Zustand stellt sich bei einem Saughub des Pumpenkolbens bzw. bei einem stromlosen Schaltmagnet des Aktors ein, verbunden mit einem Druckgefälle, was eine Druckmittelströmung aus dem Druckoder Spiralkanal in den Arbeitsraum der Pumpenwelle sicherstellt.
Ferner ist gemäß dem erfindungsgemäßen Konzept in der den Arbeitsraum der Hydraulik bildenden Längsbohrung der Pumpenwelle endseitig an dem von dem Schaltmagnet abgewandten Ende ein Einweg- oder Rückschlagventil eingesetzt. Durch das Ventil werden der Druckkolben und das damit verbundene Leitblech ausschließlich auf eine Druckmittelströmung beschränkt, durch die das Leitblech in Richtung eines geschlossenen Flügelrades bzw. einer geschlossenen Kühlmittelpumpe verstellt wird. Als Einweg- bzw. Rückschlagventil in dem Zulauf und dem Arbeitsraum der Kühlmittelpumpe eignen sich bevorzugt Kugelventile.
Ferner umfasst der konstruktive Aufbau der Erfindung einen bevorzugt topfartig gestalteten Druckkolben, der über die Schubstange mit dem Leitblech verbunden ist und der in einer zentrischen Stufenbohrung der Pumpenwelle geführt ist. Die Schubstange ist dabei in einer Aufnahme oder Bohrung einer lagefixierten Führungsbuchse der Pumpenwelle axial verschiebbar geführt, wobei zwischen dem Druckkolben und der Führungsbuchse als Federmittel bevorzugt eine Druckfeder eingesetzt ist. Zur Eingrenzung von Hydraulikfluid-Leckagen kann der Druckkolben gegenüber einer Stufenbohrung der Pumpenwelle abgedichtet werden.
Als Maßnahme, um den Montageaufwand zu vereinfachen, bietet es sich an, einzelne Bauteile des Aktors als eine vormontierbare Einheit auszuführen. Vorteilhaft eignet sich dazu eine Kartusche oder Führungshülse, die zur Aufnahme des Pumpenkolbens, des Einwegventils sowie einem zwischen dem Pumpenkolben und dem Einwegventil eingesetzten, den Pumpenkolben in Richtung des Schaltmagneten beaufschlagenden Federmittel bestimmt ist. Die vormontierte Baueinheit kann anschließend in die Längsbohrung der Pumpenwelle form- und/oder kraftschlüssig eingesetzt werden.
Ferner kann erfindungsgemäß die Schaltung oder Aktivierung des Aktors mit einer Regelung zur Einstellung des Leitblechs kombiniert werden. Vorzugsweise bietet es sich dazu an, zumindest einen Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, insbesondere die Kühlmittel- und/oder die Schmieröltemperatur der Brennkraftmaschine als Regelgröße zu erfassen und diese mit einer Referenzoder Führungstemperatur zu vergleichen, um bei Abweichungen gezielt eine Verstellung des Leitblechs vorzunehmen. Ein bevorzugter Regelungsaufbau umfasst eine Sensorik zur Temperaturerfassung sowie eine den Temperaturabgleich vornehmende Regelungseinheit. Bei einer Abweichung wird von der Regelungseinheit der Schaltmagnet des Aktors angesteuert zwecks gezielter Verstellung des Leitblechs, um den Volumenstrom der Kühlmittelpumpe und damit die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine zu beeinflussen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind.
Dabei zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß gestalteten Kühlmittelpumpe mit einem in der Pumpenwelle integrierten Aktor;
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß gestalteten Kühlmittelpumpe mit einer Leitblechposition bei unbestromtem Aktor;
3 die Kühlmittelpumpe gemäß 2 mit einer Leitblechposition, die sich bei stromlosem Aktor einstellt.
Die 1 zeigt in einer Schnittansicht eine Kühlmittelpumpe 1, die bevorzugt für einen Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine einsetzbar ist. In einem Pumpengehäuse 2 der Kühlmittelpumpe 1 ist eine als Hohlwelle ausgeführte Pumpenwelle 3 eingebracht, die über zwei insbesondere als Wälzlagerung ausgeführte Lagerungen 4, 5 drehbar gelagert ist. Die erste Lagerung 4 ist in einer Bohrung 6 des Pumpengehäuses 2 und die zweite Lagerung 5 zwischen einem Ansatz des Pumpengehäuses 2 und einer axialen Aufnahme einer auf der Pumpenwelle 3 drehfixierten Riemenscheibe 7 eingesetzt. Der Antrieb der Kühlmittelpumpe 1 erfolgt über einen nicht abgebildeten Zugmitteltrieb, wobei ein Zugmittel, ein Riemen oder eine Kette, die Antriebsscheibe 7 mit einer weiteren Antriebsscheibe verbindet. Ein entgegengesetzt zur Antriebsscheibe 7 auf der Pumpenwelle 3 angeordnetes Flügelrad 8 ist einem Saugraum 9 zugeordnet, mit dem im Betriebszustand der Kühlmittelpumpe 1 das Kühlmittel als Volumenstrom radial in einen nicht abgebildeten Ring- bzw. Spiralkanal des Pumpengehäuses 2 gefördert wird. Dabei wird der Saugraum 9 von einer Deckscheibe 10 begrenzt, die gleichzeitig einen Übergang zu dem Spiralkanal bildet. Zur Beeinflussung des Volumenstroms der Kühlmittelpumpe 1 ist dem Flügelrad 8 ein axial verschiebbares Leitblech 11 zugeordnet, das in einer ersten Endlage, wie in 1 gezeigt, unmittelbar an dem Flügelrad 8 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 ein, sobald das Leitblech 11 in der zweiten Endlage an der Deckscheibe 10 abgestützt ist. Das Leitblech 11 ist drehstarr mit einer Schubstange 12 verbunden, die durch einen Doppelpfeil verdeutlicht zwischen den Endlagen bzw. beliebigen Zwischenstellungen linear verschiebbar und positionierbar ist. Die Schubstange 12 ist dazu in einer Bohrung 13 einer Führungsbuchse 14 geführt, die in einer Stufenbohrung 15 der Pumpenwelle 3 eingepresst ist. Abgewandt von dem Leitblech 11 schließt die Schubstange 12 weiterhin einen Druckkolben 16 ein. Zur Ein- oder Verstellung des Leitblechs 11 dient als Aktor 17 ein elektro-hydraulisch wirkendes, in der Pumpenwelle 3 integriertes Stellorgan, wobei als Hydraulikfluid das druckbeaufschlagte Kühlmittel der Kühlmittelpumpe 1 vorgesehen ist.
Ein ortsfest an einem Maschinenteil 20, beispielsweise dem Gehäuse der Brennkraftmaschine, befestigter Schaltmagnet 18 des Aktors 17 greift dazu in eine endseitige Aufnahme 19 der Pumpenwelle 3 spielbehaftet ein. Eine zentrische Schaltachse 21 des Schaltmagneten 18 ist dabei unmittelbar an einem Pumpenkolben 22 abgestützt, der in einer Kartusche 23 verschiebbar geführt ist, welche in der Längsbohrung 24 der Pumpenwelle 3 eingepresst ist. Die als zylindrische Führungshülse ausgeführte, sich über die gesamte Längsbohrung 24 erstreckende Kartusche 23 bildet einen mit Hydraulikfluid gefüllten Arbeitsraum 27, der axial von dem Pumpenkolben 22 und einem Einwegventil 25 begrenzt ist, zwischen denen ein eine Spreizkraft ausübendes Federmittel 26 eingesetzt ist. In der in 1 abgebildeten Leitblechposition stellt sich im Arbeitsraum 27 ein Druckniveau ein, das nahezu dem Druck entspricht, der sich im Betriebszustand in dem Ring- oder Spiralkanal des Pumpengehäuses 2 einstellt. Dazu kann das Hydraulikfluid über einen Zulauf 28 mit zugehörigem Einwegventil 29 in den Arbeitsraum einströmen. Eine Stellbewegung des Schaltmagneten 18 in Pfeilrichtung bewirkt einen Druckanstieg im Arbeitsraum 27 sobald das Einwegventil 29 geschlossen ist. Gleichzeitig durchströmt das Hydraulikfluid das Einwegventil 25 und beaufschlagt einen axial von dem Druckkolben 16 und dem Einwegventil 25 begrenzten Druckraum 31, wodurch die mit dem Druckkolben 16 in Verbindung stehende Schubstange 12 einschließlich des Leitblechs 11 sich in Richtung der Deckscheibe 10 verschiebt. Die Stellkraft des Aktors 17 bzw. des Schaltmagneten 18 übertrifft die Federkraft des unmittelbar den Pumpenkolben 22 beaufschlagenden Federmittels 26 sowie eines zweiten zwischen dem Druckkolben 16 und der Führungsbuchse 14 eingesetzten Federmittels 30. Bei stromlosem Schaltmagneten 18 bewirkt das Federmittel 26 eine selbsttätige Rückstellung des Pumpenkolbens 22 in eine der 1 entsprechende Position. Das Leitblech 11 verbleibt dabei zunächst in der eingestellten Lage, da das Einwegventil 25 ein Rückströmen des Hydraulikfluids aus dem Druckraum 31 verhindert.
Aufgrund einer sich einstellenden Hydraulikfluid-Leckage, insbesondere zwischen dem Druckkolben 16 und der Stufenbohrung 15 der Pumpenwelle 3, unterstützt durch eine Federkraft des Federmittels 30, wird das Leitblech 11 über den Druckkolben 16 bei nicht bestromtem Schaltmagnet 18 verlangsamt in Richtung des Pumpengehäuses 2 verschoben. Sobald der Schaltmagnet 18 erneut bestromt wird, beginnt wieder ein Pumptakt. Bei pulsartig bestromtem Schaltmagnet 18 wird der Arbeitsraum 27 kontinuierlich aufgepumpt. Der Schaltmagnet 18 des Aktors 17 und dessen Taktung ist so ausgelegt, dass eine schnelle Befüllung des Arbeitsraums 27 und folglich des Druckraums 31 mit Hydraulikfluid gewährleistet ist. Damit kann bei einem Start einer erkalteten Brennkraftmaschine eine wirksame Anlage des Leitblechs 11 an der Deckscheibe 10 sichergestellt werden, um ein vollständiges Absperren des Volumenstroms, d.h. eine Nullförderung der Kühlmittelpumpe 1 zu erreichen. Der durch den Schaltmagneten 18 des Aktors 17 ausgelöste Volumenstrom zur Beaufschlagung des Druckkolbens 16 ist dabei größer ausgelegt als die sich einstellende Hydraulikfluid-Leckage des Druckraums 31.
Die 2 und 3 zeigen einen Ausschnitt der Kühlmittelpumpe 1 mit einem alternativ ausgeführten, elektro-hydraulisch wirkenden Aktor 37. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf die Unterscheidungsmerkmale zwischen der ersten Variante gemäß 1 und der zweiten in den 2 und 3 gezeigten Variante, wobei mit der 1 übereinstimmende Bauteile oder Bereiche mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Gemäß den 2 und 3 schließt der Zulauf 38 in den Arbeitsraum 47 kein Einwegventil ein, so dass Hydraulikfluid über den Zulauf 38, abhängig von der Stellung des Pumpenkolbens 32, direkt in den Arbeitsraum 47 einströmen kann. Die 2 zeigt den Pumpenkolben 32 in einer den Zulauf 38 absperrenden Position, die sich bei einem unbestromten Schaltmagnet 18 des Aktors 37 einstellt. Abweichend zu 1 sind der Pumpenkolben 32, das Federmittel 26 sowie das Einwegventil 45 unmittelbar in der Längsbohrung 34 der Pumpenwelle 33 geführt. Sobald der Zulauf 38 geschlossen ist, wird durch die Stellbewegung des Pumpenkolbens 32 zumindest eine Teilmenge des Hydraulikfluids aus dem Arbeitsraum 47 durch das geöffnete Einwegventil 45 in den Druckraum 48 verdrängt und folglich der Druckkolben 36 einschließlich der Schubstange 42 und dem Leitblech 41 verschoben. Zur Verringerung einer Leckage ist der Druckkolben 36 abgedichtet in der Stufenbohrung 35 eingesetzt und bildet dazu eine umlaufende Ringnut 39, in der ein Dichtring 44 eingesetzt ist. Gegenseitig vom Druckraum 51 ist innerhalb der Stufenbohrung 35 der Pumpenwelle 33 zwischen der ortsfest positionierten, mit einem Trägerelement 43 verbundenen Führungsbuchse 46, der Schubstange 42 und dem Druckkolben 36 ein Federmittel 40 eingesetzt. Radial versetzt zu der Führung 49 für die Schubstange 41 ist in der Führungsbuchse 46 eine Bohrung 50 eingebracht, über die ein Druckausgleich bei den Stellbewegungen des Druckkolbens 36 erfolgt. Die 3 zeigt die Position des Pumpenkolbens 32 sowie des Leitblechs 41 bei unbestromtem Schaltmagnet 18 des Aktors 37. Der Pumpenkolben 32 ist dabei in einer Endlage, die ein Einströmen des Hydraulikfluids über den Zulauf 38 in den Arbeitsraum 47 ermöglicht. Gleichzeitig befindet sich das Leitblech 41 in Position, wodurch sich ein maximaler Volumenstrom der Kühlmittelpumpe 1 einstellt.
Bezugszeichenliste

1: Kühlmittelpumpe
2: Pumpengehäuse
3: Pumpenwelle
4: Lagerung
5: Lagerung
6: Bohrung
7: Antriebsscheibe
8: Flügelrad
9: Saugraum
10: Deckscheibe
11: Leitblech
12: Schubstange
13: Bohrung
14: Führungsbuchse
15: Stufenbohrung
16: Druckkolben
17: Aktor
18: Schaltmagnet
19: Aufnahme
20: Maschinenteil
21: Schaltachse
22: Pumpenkolben
23: Kartusche
24: Längsbohrung
25: Einwegventil
26: Federmittel
27: Arbeitsraum
28: Zulauf
29: Einwegventil
30: Federmittel
31: Druckraum
32: Pumpenkolben
33: Pumpenwelle
34: Längsbohrung
35: Stufenbohrung
36: Druckkolben
37: Aktor
38: Zulauf
39: Ringnut
40: Federmittel
41: Leitblech
42: Schubstange
43: Trägerelement
44: Dichtring
45: Einwegventil
46: Führungsbuchse
47: Arbeitsraum
48: Druckraum
49: Führung
50: Bohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008046424 A1 [0003]
DE 19901123 A1 [0003]
DE 102005062200 A1 [0004]
DE 102005004315 A1 [0005]

Claims

Regelbare Kühlmittelpumpe (1) eines Kühlkreislaufs einer Brennkraftmaschine mit einem Pumpengehäuse (2), einer drehbar gelagerten, mit einem Flügelrad (8) verbundenen Pumpenwelle (3, 33), die über eine zugehörige Antriebsscheibe von einem Zugmitteltrieb angetrieben wird und das Flügelrad (8) ein Kühlmittel als Volumenstrom über einen Sauganschluss (9) in einen Druckoder Spiralkanal der Kühlmittelpumpe (1) fördert, wobei der Volumenstrom über ein das Flügelrad (8) außenseitig umschließendes Leitblech (11, 41) beeinflusst werden kann, dessen zugehörige Schubstange (12, 42) in der Pumpenwelle (3, 33) geführt und das Leitblech (11, 41) in Verbindung mit einem Aktor (17, 37) gegen ein Federmittel (30, 40) stufenlos zwischen zwei Endlagen eingestellt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass zur Positionierung des Leitblechs (11, 41) als Aktor (17, 37) ein elektro-hydraulisch wirkendes, in der Pumpenwelle (3, 33) integriertes Stellorgan vorgesehen ist, mit dem eine Befüllung eines Arbeitsraums (27, 47) und/oder Druckraums (31, 48) mit druckbeaufschlagtem Kühlmittel der Kühlmittelpumpe (1) als Hydraulikfluid erfolgt.
Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein ortsfest positionierter Schaltmagnet (18) des Aktors (17, 37) einen unmittelbar oder mittelbar in einer Längsbohrung (24, 34) der als Hohlwelle gestalteten Pumpenwelle (3, 33) geführten Pumpenkolben (22, 32) beaufschlagt, der gemeinsam mit der Schubstange (12, 42) und/oder einen der Schubstange (12, 42) zugeordneten Druckkolben (16, 36) mit Hydraulikfluid gefüllten Arbeitsraum (27, 47) der Pumpenwelle (3, 33) begrenzt.
Kühlmittelpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ortsfest positionierte Schaltmagnet (18) in eine endseitige Aufnahme (19) der Pumpenwelle (3, 33) eingreift und dessen zentrische Schaltachse (21) mit dem Pumpenkolben (22, 32) zusammenwirkt.
Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einer Lageposition des Pumpenkolbens (32) das Hydraulikfluid über einen Zulauf (38) in den Arbeitsraum (47) der Pumpenwelle (33) einströmt.
Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Druckunterschied oder Druckgefälle das Hydraulikfluid über ein in dem Zulauf (28) integriertes Einwegventil (29) in den Arbeitsraum (27) der Pumpenwelle (3) einströmt.
Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Längsbohrung (24, 34) der Pumpenwelle (3, 33) endseitig an dem von dem Schaltmagnet (18) abgewandten Ende ein Einwegventil (25, 45) eingesetzt ist, das eine Druckmittelströmung in Richtung des Druckkolbens (16, 36) ermöglicht.
Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Leitblech (11, 41) über die Schubstange (12, 42) verbundene Druckkolben (16, 36) in einer Stufenbohrung (15, 35) der Pumpenwelle (3, 33) geführt ist, wobei die Schubstange (12, 42) in einer lagefixierten Führungsbuchse (14, 46) der Pumpenwelle (3, 33) verschiebbar ist und zwischen dem Druckkolben (16, 36) und der Führungsbuchse (14, 46) ein Federmittel (30, 40) eingesetzt ist.
Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Längsbohrung (24) der Pumpenwelle (3) eine Kartusche (23) oder Führungshülse eingepresst ist, die zur Aufnahme des Pumpenkolbens (22), des Einwegventils (25) sowie eines zwischen dem Pumpenkolben (22) und dem Einwegventil (25) eingesetzten Federmittels (26) bestimmt ist.
Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigung des Aktors (17, 37) in Abhängigkeit von zumindest einem Betriebsparameter einer Brennkraftmaschine geregelt wird.