DE102012213179A1

DE102012213179A1 - Controllable coolant pump for cooling circuit of internal combustion engine, has pressure piston to which pressure medium flow is enabled, and one-way valve that is constructed as flap non-return valve

Info

Publication number: DE102012213179A1
Application number: DE201210213179
Authority: DE
Inventors: Markus POPP
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-07-26
Filing date: 2012-07-26
Publication date: 2014-01-30

Abstract

The pump (1) has a cooling medium that is set to promote flow through a suction port (9) in a pressure-or spiral channel. The volumetric flow is influenced over impeller (8) at the outside which is enclosed by a guide plate (11). A push rod (12) in pump shaft (3) is set with a pressure piston (16) and guide plate is provided in communication with an actuator (17) which is infinitely adjusted between two end positions. The pressure medium flow in the direction of pressure piston is enabled and one-way valve (25) is constructed as a flap non-return valve.

Description

Regelbare Kühlmittelpumpe eines Kühlkreislaufs einer Brennkraftmaschine mit einem Pumpengehäuse, einer drehbar gelagerten, mit einem Flügelrad verbundenen Pumpenwelle, die über eine zugehörige Antriebsscheibe von einem Zugmitteltrieb angetrieben wird und das Flügelrad ein Kühlmittel als Volumenstrom über einen Sauganschluss in einen Druck- oder Spiralkanal der Kühlmittelpumpe fördert, wobei der Volumenstrom über ein das Flügelrad außenseitig umschließendes Leitblech beeinflusst werden kann, dessen zugehörige Schubstange in der Pumpenwelle geführt und das Leitblech in Verbindung mit einem Aktor stufenlos zwischen zwei Endlagen eingestellt werden kann, indem der Aktor einen in einer Längsbohrung der als Hohlwelle gestalteten Pumpenwelle geführten Pumpenkolben beaufschlagt, der gemeinsam mit einem der Schubstange zugeordneten Druckkolben einen mit Hydraulikfluid gefüllten Arbeitsraum der Pumpenwelle begrenzt, wobei in der Längsbohrung der Pumpenwelle endseitig an dem von dem Aktor abgewandten Ende ein Einwegventil eingesetzt ist, das eine Druckmittelströmung in Richtung des Druckkolbens ermöglicht.A controllable coolant pump of a cooling circuit of an internal combustion engine with a pump housing, a rotatably mounted, connected to an impeller pump shaft which is driven via an associated drive pulley of a traction drive and the impeller promotes a coolant as a flow through a suction port in a pressure or spiral channel of the coolant pump, wherein the volume flow over a the impeller outside enclosing baffle can be influenced, the associated push rod out in the pump shaft and the baffle can be adjusted in conjunction with an actuator continuously between two end positions by the actuator guided in a longitudinal bore of the designed as a hollow shaft pump shaft Influenced pump piston, which limits together with a push rod associated with the pressure piston filled with hydraulic fluid working space of the pump shaft, wherein in the longitudinal bore of the pump shaft end to the end facing away from the actuator, a one-way valve is used, which allows a flow of pressure medium in the direction of the pressure piston.

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.For cooling of liquid-cooled, in particular water-cooled internal combustion engines, a coolant or a cooling medium is pumped by means of a coolant pump in a closed circuit through cooling channels of the crankcase and the cylinder head of the internal combustion engine and the heated cooling medium then cooled back in an air-water heat exchanger. To support the circulation of the coolant, a preferably directly driven by the internal combustion engine coolant pump is used. By a direct coupling between the coolant pump and the crankshaft, a dependence of the pump speed of the rotational speed of the internal combustion engine sets. It follows that during a cold start of the internal combustion engine, the coolant circulates and thereby delays a desired rapid heating of the internal combustion engine. To optimize the operation of internal combustion engines, the fastest possible achievement of the operating temperature is sought after the cold start. This can reduce the friction losses and the fuel consumption and at the same time the emission values. In order to achieve this effect, controllable coolant pumps are used whose delivered volume flow can be matched to the cooling requirement of the internal combustion engine. After a cold start, a zero delivery of the coolant pump is initially aimed for, before subsequently increasing continuously in dependence on the temperature level that is established for cooling the internal combustion engine. Through series of tests to optimize the fuel consumption of internal combustion engines, a reduction in fuel consumption of ≥ 3% fuel could be achieved by consistently applying the aforementioned measures.

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.From the DE 10 2008 046 424 A1 is a controllable coolant pump for a cooling circuit of an internal combustion engine is known, which is driven by a traction drive. To influence the volume flow, the impeller is associated with an axially displaceable guide disk, which is axially displaceable by means of a placed within the hollow shaft of the impeller push rod in conjunction with an actuator. The actuator comprises an armature connected to the push rod, which is selectively axially displaceable via a proportional magnet. The electrically operable actuator or the actuator is frontally preceded by the drive pulley of the coolant pump. The DE 199 01 123 A1 discloses another regulated coolant pump. In order to influence the volume flow, the impeller is associated with an outer cross-sliding element whose position can be changed by turning a thread-like guide.

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.According to the DE 10 2005 062 200 A1 The regulated coolant pump comprises a shaft which is mounted and driven in the pump housing and has an associated impeller and a pneumatically or hydraulically adjustable valve spool which variably covers an outflow region of the impeller. On the valve slide a plurality of circumferentially distributed piston rods are arranged, which extend parallel to the pump shaft in the pump housing and which are guided in annular grooves or bores and sealed by rod seals in the pump housing. The piston rods are ringnutseitig with an annular piston in operative connection, which is used in a pressure chamber. A displacement of the acted upon by compression springs annular piston and the associated valve spool via a pressurization of the pressure chamber. From the DE 10 2005 004 315 A1 a controllable coolant pump is known in which a volume flow can be varied by a valve spool which encloses the impeller and can be displaced on the pump shaft. In this case, the valve slide can be actuated by a magnet coil acted upon, slidable on the pump shaft armature. The entire pump shaft enclosing the electrical adjustment of the valve slide or the guide plate is disposed within the pump housing between the impeller and a drive pulley of the coolant pump.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine regelbare Kühlmittelpumpe eine bauraumoptimierte und kostengünstig herstellbare Steuerung des Volumenstroms der Kühlmittelpumpe bereitzustellen.The present invention has for its object to provide a space-optimized and cost-producible control of the flow rate of the coolant pump for a controllable coolant pump.

Die Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß durch eine regelbare Kühlmittelpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die darauffolgenden abhängigen Ansprüche 2 bis 5 geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. The task is inventively achieved by a controllable coolant pump with the features of claim 1. The following dependent claims 2 to 5 are each advantageous embodiments of the invention again.

Der Aufbau der regelbaren Kühlmittelpumpe umfasst als Aktor ein elektrohydraulisch 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. Mit dem 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. 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.The structure of the controllable coolant pump comprises as an actuator an electro-hydraulically acting, integrated in the pump shaft actuator, with the exact positioning of the baffle can be made to allow active control of the flow rate and the coolant flow rate. As the hydraulic fluid, the pressurized coolant of the coolant pump is provided for the actuator. The integration of the actuator within the pump shaft reduces the required space of the coolant pump both in the radial and in the axial direction. With the concept, on the one hand, a gradual heating of the engine can be ensured and, on the other hand, after reaching the operating temperature, the temperature of the internal combustion engine can be influenced in continuous operation. Thus, the friction losses and the pollutant emissions and consequently the fuel consumption can be significantly reduced in the entire working range of the internal combustion engine. The actuator can advantageously be clocked so that a rapid filling of a working space and / or pressure chamber with hydraulic fluid adjusts to achieve a complete shut off of the volume flow in the short term after a start of a cooled internal combustion engine to display a zero promotion of the coolant pump. The volumetric flow triggered or influenced by the actuator for acting on the pressure piston is greater than a hydraulic fluid leakage of the pressure chamber occurring. The structural design of the actuator hydraulics provides that, depending on a position of the pump piston or depending on adjusting pressure conditions, the pressurized pressure medium or hydraulic fluid flows for example from the pressure or spiral channel of the coolant pump via an inlet into the working space of the pump shaft.

Der erfindungsgemäße Aufbau umfasst ein in den Zulauf integriertes Klappenrückschlagventil, 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 Druck- oder Spiralkanal in den Arbeitsraum der Pumpenwelle sicherstellt. Der Einsatz dieser Ventilart (Klappenrückschlagventil), ermöglicht es auf erhöhten Bauraum beanspruchende Rückschlagventile zu verzichten. Zusätzlich zur Bauraumgewinnung besteht ein weiterer Vorteil des Klappenrückschlagventils darin, dass auf die üblichen zusätzlichen Bauteile wie, Ventilfeder und Ventilkugel verzichtet werden kann. Das Klappenrückschlagventil weist lediglich ein topfförmiges Gehäuse auf, welches zumindest eine Abdichtplatte aufweist, welche über eine Anbindungsstrebe flexibel mit dem Gehäuse verbunden ist. Die Abdichtplatten sind sowohl bodenseitig als auch umfangseitig im Gehäuse integriert ist. Auf Grund sich im Hydraulikmittel einstellende Druckdifferenzen öffnet sich die jeweilige Abdichtplatte. Der Schließvorgang wird sowohl hydraulisch als auch durch die elastischen Rückstellkräfte der Anbindungsstreben bewirkt.The construction according to the invention comprises a flap check valve integrated into the inlet which opens when the pressure difference or pressure gradient is established. This state occurs at a suction stroke of the pump piston or at a de-energized solenoid of the actuator, connected to a pressure gradient, which ensures a flow of pressure medium from the pressure or spiral channel in the working space of the pump shaft. The use of this type of valve (flap check valve) makes it possible to dispense with check valves which require more space. In addition to the construction space, another advantage of the flap check valve is that it can be dispensed with the usual additional components such as valve spring and valve ball. The flap check valve has only a pot-shaped housing, which has at least one sealing plate, which is flexibly connected via a connection strut with the housing. The sealing plates are integrated on the bottom side as well as peripherally in the housing. Due to pressure differences that occur in the hydraulic medium, the respective sealing plate opens. The closing process is effected both hydraulically and by the elastic restoring forces of the connecting struts.

Erfindungsgemäß dichten die in den Seitenwänden des Gehäuses des Klappenrückschlagventils integrierten Abdichtplatten die radialen Zuläufe der Pumpenwelle ab. Der axiale Zulauf, besteht aus einer axialen, durchgehenden Bohrung in der Pumpenwelle, der sich in einen Arbeitsraum und einem daran angrenzenden Druckraum aufteilt. Die beiden Räume werden durch das dazwischen geschaltete Klappenrückschlagventil abgegrenzt und durch die bodenseitig in das Ventil eingebrachte Abdichtplatte bei entsprechenden anliegenden Drücken entweder getrennt oder verbunden. Damit das Hydraulikmittel entsprechende Druckkräfte aufbauen kann, muss der axiale Zulauf einen ausreichend große Durchflussmenge und somit großen Durchmesser aufweisen. Um das Klappenrückschlagventil bauraumoptimiert und dessen Gehäuse stabil zu halten, kann die bodenseitige Abdichtplatte jedoch nicht beliebig groß dimensioniert werden. Da das Ausstanzen der Abdichtplatte zu einer Schwächung des Ventilgehäuses führt, dürfen die Abmaße der Abdichtplatte eine vorgegebene Durchmessergröße nicht überschreiten. Aus diesem Grund ist erfindungsgemäß bodenseitig in das Klappenrückschlagventil ein Abdichtblech eingepresst, welches eine Öffnung aufweist, die kleiner im Durchmesser ist als der axiale Zulauf der Pumpenwelle. Zum einen sorgt das Abdichtblech für zusätzliche Stabilität des Gehäuses des Klappenrückschlagventils. Zum anderen ist der abzudichtende Durchflussquerschnitt verringert, so das auch die bodenseitige Abdichtplatte dementsprechend kleiner dimensioniert werden kann.According to the invention, the sealing plates integrated in the side walls of the housing of the flap check valve seal off the radial inlets of the pump shaft. The axial inlet, consists of an axial, through hole in the pump shaft, which is divided into a working space and an adjoining pressure chamber. The two rooms are delimited by the interposed flap check valve and either separated or connected by the bottom side inserted into the valve sealing plate at corresponding applied pressures. Thus, the hydraulic fluid can build up corresponding pressure forces, the axial inlet must have a sufficiently large flow rate and thus large diameter. However, in order to make the flap check valve space-optimized and to keep its housing stable, the bottom-side sealing plate can not be dimensioned arbitrarily large. Since the punching of the sealing plate leads to a weakening of the valve housing, the dimensions of the sealing plate must not exceed a predetermined diameter size. For this reason, according to the invention, a sealing plate is pressed into the flap check valve on the bottom side, which has an opening which is smaller in diameter than the axial inlet of the pump shaft. On the one hand, the sealing plate provides additional stability of the housing of the flap check valve. On the other hand, the flow cross-section to be sealed is reduced, so that the bottom-side sealing plate can be dimensioned accordingly smaller.

Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil besteht in der Herstellung des Klappenrückschlagventils. Es ist einteilig mittels eines Tiefzieh- und/oder Stanzverfahren hergestellt. Dies kann bei entsprechendem Know-How und großen Stückzahlen kostengünstig produziert werden.Another advantage of the invention is the production of the flap check valve. It is manufactured in one piece by means of a thermoforming and / or stamping process. This can be produced inexpensively with appropriate know-how and large quantities.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Dabei zeigt:Further features of the invention will become apparent from the following description in which two embodiments of the invention are shown. Showing:

1 eine erfindungsgemäß gestaltete Kühlmittelpumpe mit einem in der Pumpenwelle integriertem Klappenrückschlagventil, 1 an inventively designed coolant pump with a valve check valve integrated in the pump shaft,

2 eine Detailansicht des verbauten Klappenrückschlagventils in der Kühlmittelpumpe und 2 a detailed view of the installed flap check valve in the coolant pump and

3a und 3b unterschiedlich perspektivische Darstellungen des Klappenrückschlagventils. 3a and 3b different perspective views of the flapper check valve.

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. Der Antrieb der Kühlmittelpumpe 1 erfolgt über ein durch ein Zugmittel (nicht abgebildet) angetriebenes Antriebsrad 7. Ein entgegengesetzt zum Antriebsrad 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 Schubstange 12 ist dazu in einer Bohrung einer Führungsbuchse 14 geführt.The 1 shows in a sectional view a coolant pump 1 , which is preferably used for a coolant circuit of an internal combustion engine. In a pump housing 2 the coolant pump 1 is a pump shaft designed as a hollow shaft 3 brought in. The drive of the coolant pump 1 via a by a traction means (not shown) driven drive wheel 7 , One opposite to the drive wheel 7 on the pump shaft 3 arranged impeller 8th is a suction room 9 assigned, with the operating state of the coolant pump 1 the coolant as a flow radially into a non-illustrated annular or spiral channel of the pump housing 2 is encouraged. This is the suction chamber 9 from a cover disk 10 limited, which forms a transition to the spiral channel at the same time. For influencing the volume flow of the coolant pump 1 is the impeller 8th an axially displaceable baffle 11 assigned in a first end position, as in 1 shown, directly on the impeller 8th 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 adjusts itself as soon as the baffle 11 in the second end position on the cover disk 10 is supported. The baffle 11 is torsionally rigid with a push rod 12 connected. The push rod 12 is to do so in a bore of a guide bush 14 guided.

Abgewandt von dem Leitblech 11 schließt die Schubstange 12 weiterhin einen Druckkolben 16 ein. Der Druckkolben 16 ist endseitig in einer in der Pumpenwelle 3 eingebrachten Stufenbohrung 15 angeordnet. 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.Facing away from the baffle 11 closes the push rod 12 continue a pressure piston 16 one. The pressure piston 16 is end in one in the pump shaft 3 introduced stepped bore 15 arranged. For adjustment or adjustment of the baffle 11 serves as an actor 17 an electro-hydraulic acting, in the pump shaft 3 integrated actuator, wherein as hydraulic fluid, the pressurized coolant of the coolant pump 1 is provided.

Der Aktor 17 greift dazu in eine endseitige Aufnahme 19 der Pumpenwelle 3 spielbehaftet ein. Ein zentrischer Schaltstift 21 des als Elektromagneten ausgebildeten Aktors 17 ist dabei an einem Pumpenkolben 22 abgestützt, der in einer Kartusche 23 innerhalb der Pumpenwelle 3 verschiebbar geführt ist. Ein sich über eine gesamte Längsbohrung 24 erstreckender Kanal 20 bildet einen mit Hydraulikfluid gefüllten Arbeitsraum 27, der axial von dem Pumpenkolben 22 und einem Klappenrückenschlagventil 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 und einem dazugehörigem Klappenrückschlagventil 25 in den Arbeitsraum 27 einströmen.The actor 17 accesses this in an end-side recording 19 the pump shaft 3 playful one. A centric switching pin 21 of the designed as an electromagnet actuator 17 is doing on a pump piston 22 supported in a cartouche 23 inside the pump shaft 3 slidably guided. A over an entire longitudinal bore 24 extending channel 20 forms a filled with hydraulic fluid working space 27 that is axially from the pump piston 22 and a flap back stop valve 25 is limited, between which a spreading force exerting spring means 26 is used. In the in 1 pictured baffle position arises in the workspace 27 a pressure level that is close to the pressure that is in the operating state in the annular or spiral channel of the pump housing 2 established. For this purpose, the hydraulic fluid via an inlet 28 and an associated flap check valve 25 in the workroom 27 flow.

In den 3a und 3b wird das Klappenrückschlagventil 25 detailliert dargestellt. Das topfartige Gehäuse 100 des Klappenrückschlagventils 25 weist sowohl umfangseitig als auch bodenseitig jeweils eine Abdichtplatte 101 auf, welche flexibel über eine Anbindungsstrebe 102 mit dem Gehäuse 100 verbunden ist. Diese einfache Ausführungsform ersetzt die Rückschlagventilfeder und die Rückschlagventilkugel eines gewöhnlichen Rückschlagventils. Im Boden des Klappenrückschlagventils 25 ist ein Abdichtblech 103 eingepresst, welches eine Öffnung 104 aufweist, welche von der bodenseitig angeordneten Abdichtplatte 101 verschlossen werden kann. 2 zeigt die Einbaulage des Klappenrückschlagventils 25 innerhalb der Pumpenwelle 3. Das Klappenrückschlagventil 25 ist so eingebaut, dass die beiden in der Pumpenwelle 3 angeordneten Zuläufe 28 durch die, seitlich in das Gehäuse 100 des Klappenrückschlagventils 25 eingebrachten Abdichtplatten 101 verschlossen werden können. Die Öffnungsposition des Klappenrückschlagventils 25 wird über die elastische Verformung der Anbindungsstreben 102 erreicht. Eine Bestromung des Aktors 17 bewirkt eine Stellbewegung des Schaltstifts 21 in Pfeilrichtung. Der Pumpenkolben 26 verfährt ebenfalls in Pfeilrichtung dies bewirkt einen Druckanstieg im Arbeitsraum 27 sobald das Klappenrückschlagventil 25 geschlossen ist. Bei ausreichend hohem Druck öffnet sich die Abdichtplatte 101 welche bodenseitig im Gehäuse 100 des Klappenrückschlagventils 25 angeordnet ist. Dieser Druck wird zum Verstellen des Druckkolbens 16 genutzt. Der Druck muss ausreichend hoch sein, damit er gegen das den Druckkolben niederhaltenden Federmittel 30 ankommt. Das einströmende Hydraulikfluid beaufschlagt einen axial von dem Druckkolben 16 und dem Klappenrückschlagventil 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 übertrifft die Federkraft des unmittelbar den Pumpenkolben 22 beaufschlagenden Federmittels 26 sowie die als Fail-Saife eingesetzte Federmittels 30. Bei stromlosem Aktor 17 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.In the 3a and 3b becomes the flapper check valve 25 shown in detail. The pot-like housing 100 the flap check valve 25 has both a peripheral and bottom side each have a sealing plate 101 on which flexible over a connection strut 102 with the housing 100 connected is. This simple embodiment replaces the check valve spring and the check valve ball of an ordinary check valve. In the bottom of the flap check valve 25 is a sealing sheet 103 pressed in, which is an opening 104 having, which of the bottom side arranged sealing plate 101 can be closed. 2 shows the installation position of the flap check valve 25 inside the pump shaft 3 , The flap check valve 25 is installed so that the two in the pump shaft 3 arranged feeds 28 through, sideways into the housing 100 the flap check valve 25 introduced sealing plates 101 can be closed. The opening position of the flap check valve 25 is about the elastic deformation of the connecting struts 102 reached. An energization of the actuator 17 causes an actuating movement of the switching pin 21 in the direction of the arrow. The pump piston 26 also moves in the direction of arrow this causes a pressure increase in the working space 27 once the flapper check valve 25 closed is. At sufficiently high pressure, the sealing plate opens 101 which bottom side in the housing 100 the flap check valve 25 is arranged. This pressure is used to adjust the pressure piston 16 used. The pressure must be high enough to withstand the spring means holding down the plunger 30 arrives. The inflowing hydraulic fluid acts on the pressure piston axially 16 and the flapper check valve 25 limited pressure chamber 31 , causing the pressure piston 16 related push rod 12 including the baffle 11 in the direction of the cover disk 10 shifts. The actuating force of the actuator 17 exceeds the spring force of the pump piston directly 22 acting spring agent 26 and the spring means used as fail-soap 30 , With de-energized actuator 17 causes the spring means 26 an automatic reset of the pump piston 22 in one of the 1 corresponding position. The baffle 11 initially remains in the set position.

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 Aktor 17 verlangsamt in Richtung des Pumpengehäuses 2 verschoben. Der Druck im Arbeitsraum 27 lässt nach. Aufgrund der elastischen Rückstellkräfte schließt sich die bodenseitig im Klappenrückschlagventil 28 angeordnete Abdichtplatte 101. Aufgrund der positiven Druckdifferenz von dem in den Zuläufen 28 anstehendem Hydraulikmittel zu dem in dem Arbeitsraum 27 verbleibendem Hydraulikmittel, öffnen sich die seitlichen Abdichtplatten 101, so dass neues Hydraulikmittel in den Arbeitsraum 27 nachströmen kann. Sobald der Aktor 17 erneut bestromt wird, beginnt wieder ein Pumptakt. Bei pulsartig bestromtem Aktor 17 wird der Arbeitsraum 27 kontinuierlich aufgepumpt. Der 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 Aktor 17 ausgelöste Volumenstrom zur Beaufschlagung des Druckkolbens 16 ist dabei größer ausgelegt als die sich einstellende Hydraulikfluid-Leckage des Druckraums 31.Due to a self-adjusting hydraulic fluid leakage, in particular between the pressure piston 16 and the stepped bore 15 the pump shaft 3 , supported by a spring force of the spring means 30 , becomes the baffle 11 on the pressure piston 16 with not energized actuator 17 slows down in the direction of the pump housing 2 postponed. The pressure in the workroom 27 relaxes. Due to the elastic restoring forces, the bottom closes in the flapper check valve 28 arranged sealing plate 101 , Due to the positive pressure difference of that in the inlets 28 pending hydraulic fluid to that in the working space 27 remaining hydraulic fluid, the lateral sealing plates open 101 so that new hydraulic fluid enters the workspace 27 can flow. Once the actor 17 is energized again, begins again a pumping cycle. With pulsed energized actuator 17 becomes the workroom 27 continuously inflated. The actor 17 and its timing is designed so that a fast filling of the working space 27 and consequently the pressure chamber 31 ensured with hydraulic fluid. This can be at a start of a cooled internal combustion engine, an effective system of the baffle 11 on the cover disk 10 be ensured in order to completely shut off the flow, ie a zero flow of the coolant pump 1 to reach. The one by the actor 17 triggered volume flow for acting on the pressure piston 16 is designed to be larger than the self-adjusting hydraulic fluid leakage of the pressure chamber 31 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: KühlmittelpumpeCoolant pump
22: Pumpengehäusepump housing
33: Pumpenwellepump shaft
77: Antriebsraddrive wheel
88th: Flügelradimpeller
99: Saugraumsuction
1010: Deckscheibecover disc
1111: Leitblechbaffle
1212: Schubstangepushrod
1414: Führungsbuchseguide bush
1515: Stufenbohrungstepped bore
1616: Druckkolbenpressure piston
1717: Aktoractuator
1919: Aufnahmeadmission
2020: Kanalchannel
2121: Schaltstiftswitch Probe
2222: Pumpenkolbenpump pistons
2323: Kartuschecartridge
2424: Längsbohrunglongitudinal bore
2525: KlappenrückschlagventilSwing Check Valve
2626: Federmittelspring means
2727: Arbeitsraumworking space
2828: ZulaufIntake
3030: Federmittel (Fail-Saife)Spring means (fail-Saife)
3131: Druckraumpressure chamber
100100: Gehäusecasing
101101: Abdichtplattesealing
102102: Anbindungsstrebeconnection strut
103103: Abdichtblechsealing plate
104104: Öffnungopening

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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

Claims

Adjustable coolant pump ( 1 ) a cooling circuit of an internal combustion engine with a pump housing ( 2 ), a rotatably mounted, with an impeller ( 8th ) connected pump shaft ( 3 ), which is driven by an associated drive pulley of a traction drive and the impeller ( 8th ) a coolant as a volume flow via a suction port ( 9 ) in a pressure or spiral channel of the coolant pump ( 1 ), wherein the volume flow through an impeller ( 8th ) outside enclosing baffle ( 11 ) can be influenced, its associated push rod ( 12 ) in the pump shaft ( 3 ) and the baffle ( 11 ) in conjunction with an actuator ( 17 ) can be infinitely adjusted between two end positions by the actuator ( 17 ) one in a longitudinal bore ( 24 ) designed as a hollow shaft pump shaft ( 3 ) guided pump piston ( 22 ), which together with one of the push rod ( 12 ) associated pressure piston ( 16 ) a filled with hydraulic fluid working space ( 27 ) of the pump shaft ( 3 ), wherein in the longitudinal bore ( 24 ) of the pump shaft ( 3 ) at the end of the actuator ( 17 ) facing away from a one-way valve ( 25 ) is inserted, which a pressure medium flow in the direction of the pressure piston ( 16 ), whereby the one-way valve ( 25 ) is designed as a flapper check valve.

Adjustable coolant pump ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the cup-shaped flap check valve ( 25 ) a housing ( 100 ), which at least one sealing plate ( 101 ), which via a connection strut ( 102 ) flexible with the housing ( 100 ) connected is.

Adjustable coolant pump ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the sealing plate ( 101 ) both on the bottom side and peripherally in the housing ( 100 ) is integrated.

Adjustable coolant pump ( 1 ) according to claim 3, characterized in the bottom side in the flap check valve ( 25 ) a sealing plate ( 103 ) is pressed, which has an opening ( 104 ), which are arranged through the bottom side and at the opening ( 104 ) applying sealing plate ( 101 ) is closed.

Adjustable coolant pump ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the one-piece flap check valve ( 25 ) is produced by means of deep-drawing and / or stamping process.