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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Antriebsmechanismus, der für die Verwendung bei der verstellbaren Betätigung einer Läuferbaugruppe einer verstellbaren Wasserpumpe für eine Brennkraftmaschine geeignet ist.
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Hintergrund
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In Kraftfahrzeuganwendungen gibt es eine Bemühung um Energieeffizienz. Effizienz kann zum Beispiel erreicht werden, indem man eine Wasserpumpe hat, die während des Kaltstarts einer Kraftmaschine abgeschaltet ist, so dass die Kraftmaschine schneller auf die Betriebstemperatur kommen kann. Bekannte Systeme zum Abschalten einer Wasserpumpe umfassen eine Läuferbaugruppe mit einer beweglichen Abdeckung oder Abdeckscheibe, die die Flügel des Pumpenläufers abdeckt, wenn die Wasserpumpe nicht benötigt wird. In solchen Systemen ist jedoch typischerweise ein innerer Aktuator verwendet worden, der erfordert, dass die Wasserpumpe im Wesentlichen umgestaltet wird, um besondere Abdichtungen für das Aktuatorfluid aufzunehmen, und/oder eine separate Pumpe für den Aktuator, wenn das Kühlmittel, das durch die Wasserpumpe bewegt wird, auch als das Antriebsfluid für den Aktuator verwendet wird. Dies sind komplexe Mechanismen, die sowohl größere Abänderungen der Wasserpumpe als auch zusätzlichen Raumbedarf erfordern.
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Zusätzlich ist, da die Drehzahl der Wasserpumpe direkt mit der Drehzahl der Kraftmaschine korreliert, der Durchfluss von einer Standardwasserpumpe proportional zu der Drehzahl der Kraftmaschine. Die Anforderungen des Kühlmittels in einer Kraftmaschine verändern sich während des Normalbetriebs auf der Grundlage vieler Faktoren jedoch sehr. Bei den bekannten verstellbaren Wasserpumpen erlauben die Steuerungen nicht immer spezielle Durchflusssteuerpegel, so dass der Durchfluss des Kühlmittels unter den verschiedenen Betriebsbedingungen für eine effiziente Leistungsfähigkeit der Kraftmaschine optimiert werden kann, sondern sind stattdessen im Allgemeinen für den ”Aus”- oder ”An”-Betrieb entworfen.
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Aufgabe der Erfindung
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Es wäre wünschenswert, eine weniger komplexe und zuverlässigere Aktuatoranordnung zu schaffen und insbesondere eine Aktuatoranordnung, die die Abänderungen begrenzt, die an einem bestehenden Wasserpumpengehäuse und an Lagern notwendig sind, die einfach gesteuert werden kann und eine verstellbare Betätigung erlaubt. Die Anordnung sollte auch die genauere Durchflusssteuerung erlauben, während auch ein kleiner Raumbedarf, geringes Gewicht und niedrige Kosten beibehalten werden.
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Zusammenfassung
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Kurz gesagt wird ein äußerer Aktuator für eine verstellbare Wasserpumpe, die ein Gehäuse und einen in dem Gehäuse angeordneten Läufer mit verstellbarem Durchfluss, der mit einer Antriebswelle verbunden ist, umfasst, bereitgestellt. Der äußere Aktuator umfasst ein Aktuatorgehäuse, das eine Außenwand mit mehreren radial nach innen gerichteten Vorsprüngen besitzt. Ein Antriebsring ist in dem Gehäuse drehbar befestigt und hat ein inneres Gewinde. Die radial nach innen gerichteten Vorsprünge berühren eine äußere Oberfläche des Antriebsrings, um mehrere hydraulische Kammern zu definieren. Mehrere sich radial nach außen erstreckende Flügel sind auf dem Antriebsring angeordnet, wobei sich einer der Flügel in jede der hydraulischen Kammern erstreckt und eine innere Oberfläche der Außenwand berührt, um jede der hydraulischen Kammern in erste und zweite Kammerabschnitte zu teilen. Ein Steuerventil ist vorgesehen, um einen Durchfluss von unter Druck stehendem hydraulischen Fluid von einer unter Druck stehenden hydraulischen Fluidquelle so zu steuern, dass (a) unter Druck stehendes hydraulisches Fluid zu den ersten Kammerabschnitten fließt, während hydraulisches Fluid in den zweiten Kammerabschnitten ablaufen kann, was verursacht, dass sich der Antriebsring in einer ersten Richtung dreht, (b) unter Druck stehendes hydraulisches Fluid zu den zweiten Kammerabschnitten fließt, während hydraulisches Fluid in den ersten Kammerabschnitten ablaufen kann, was verursacht, dass sich der Antriebsring in eine zweite Richtung, entgegengesetzt zu der ersten Richtung, dreht, oder (c) hydraulisches Fluid in den ersten und zweiten Kammerabschnitten in den beiden Kammerabschnitten gehalten wird, was den Antriebsring in Position hält. Eine Antriebsmutter, die äußere Gewinde besitzt, ist in dem Antriebsring angeordnet, wobei die äußeren Gewinde mit den inneren Gewinden des Antriebsrings in Eingriff gelangen, so dass die Drehung des Antriebsrings eine axiale Verlagerung der Antriebsmutter verursacht. Mindestens ein Aktuatorstift ist mit der Antriebsmutter verbunden und dafür ausgelegt, sich in das Pumpengehäuse zu erstrecken, um den Läufer mit verstellbarem Durchfluss zu betätigen.
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Diese Anordnung verwendend sind Abänderungen an dem bestehenden Pumpengehäuse begrenzt, weil die Anordnung des äußeren Aktuators außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei nur begrenzte Abänderungen an der Wasserpumpe für die Befestigung des Aktuatorgehäuses und dafür, dass sich ein oder mehrere Aktuatorstifte in das Gehäuse erstrecken und den Läufer mit verstellbarem Durchfluss betätigen, notwendig sind.
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In einem weiteren Aspekt sind die inneren und die äußeren Gewinde mehrgängige Gewinde und der Antriebsring ist dafür ausgelegt, weniger als 180° zu drehen. Stärker bevorzugt sind vier der hydraulischen Kammern vorgesehen und vier der Flügel erstrecken sich von dem Antriebsring in die hydraulischen Kammern und der Antriebsring ist dafür ausgelegt, weniger als 90° zu drehen, um den Läufer mit verstellbarem Durchfluss zu betätigen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Aktuatorgehäuse auf der Vorderseite des Pumpengehäuses befestigt und hat eine hohle Mitte und ist dafür ausgelegt, an dem Pumpengehäuse um die Antriebswelle herum angebracht zu sein. Alternativ kann es auf der Rückseite des Pumpengehäuses angeordnet sein.
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Vorzugsweise gibt es mehrere Aktuatorstifte, die mit der Antriebsmutter verbunden sind. Um einen ausfallsicheren Betrieb der Wasserpumpe zu liefern, ist vorzugsweise eine Rückstellfeder um jeden der Aktuatorstifte herum angeordnet, so dass die Antriebsmutter zu einer Position vorgespannt ist, in der der Läufer mit verstellbarem Durchfluss einen vollständigen Durchfluss des Kühlmittels durch die Wasserpumpe liefert.
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Vorzugsweise sind die inneren und die äußeren Gewinde des Antriebsrings und der Antriebsmutter nicht selbstsperrend.
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Vorzugsweise umfasst der Läufer mit verstellbarem Durchfluss einen Läufer, der an der Antriebswelle befestigt ist, und eine axial verlagerbare Abdeckscheibe und der mindestens eine Aktuatorstift ist dafür ausgelegt, für die axiale Bewegung der Abdeckscheibe mit der Abdeckscheibe verbunden zu sein, um eine Ausgabe der Wasserpumpe zu verändern. In einer bevorzugten Anordnung erstrecken sich die Aktuatorstifte durch das Pumpengehäuse in die Pumpenkammer und sind mit der Abdeckscheibe verbunden, und die Abdeckscheibe dreht sich nicht in der Wasserpumpe. In einer alternativen Anordnung ist die Abdeckscheibe mit dem Läufer drehbar und der mindestens eine Aktuatorstift ist mit einem Kontaktring verbunden, der gegen die Abdeckscheibe drückt, um die Abdeckscheibe zu einer ausgeschalteten Position zu drücken. Vorzugsweise ist eine Rückstellfeder vorgesehen, um die Abdeckscheibe zu einer Position zu bewegen, die der Wasserpumpe erlaubt, einen vollständigen Durchfluss des Kühlmittels zu liefern. Vorzugsweise ist ein Gleitlager oder eine Beschichtung auf dem Kontaktring und/oder der Abdeckscheibe in einem Kontaktbereich zwischen dem Kontaktring und der Abdeckscheibe vorgesehen, um Abnutzung zu verhindern und die Lebensdauer der verstellbaren Wasserpumpe zu verlängern.
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In einem weiteren Aspekt ist eine verstellbar betätigbare Wasserpumpe bereitgestellt, die ein Pumpengehäuse mit einer Pumpenkammer besitzt. Eine Antriebswelle erstreckt sich von einer Antriebsseite der Wasserpumpe durch das Pumpengehäuse zu der Pumpenkammer, wobei ein Antriebsrad mit einem Ende der Antriebsseite der Antriebswelle verbunden ist. Ein Läufer mit verstellbarem Durchfluss ist in der Pumpenkammer angeordnet, der einen axial befestigten Läuferteil, der mit der Antriebswelle verbunden ist, und eine axial bewegliche Abdeckscheibe umfasst, die in Bezug auf den axial befestigten Läuferteil von einer ersten Position, in der die Schaufeln, die mit dem Läuferteil verbunden sind, freigelegt sind, um das Kühlmittel zu pumpen, zu einer zweiten Position, in der die Schaufeln abgedeckt sind, um das Pumpen des Kühlmittels zu verhindern, beweglich ist. Ein äußerer Aktuator ist mit dem Pumpengehäuse verbunden. Der äußere Aktuator umfasst ein Aktuatorgehäuse, das eine Außenwand mit mehreren radial nach innen gerichteten Vorsprüngen besitzt. Ein Antriebsring ist in dem Gehäuse drehbar befestigt und hat ein inneres Gewinde. Die radial nach innen gerichteten Vorsprünge berühren eine äußere Oberfläche des Antriebsrings, um mehrere hydraulische Kammern zu definieren. Mehrere sich radial nach außen erstreckende Flügel sind auf dem Antriebsring angeordnet, wobei sich einer der Flügel in jede der hydraulischen Kammern erstreckt und eine innere Oberfläche der Außenwand berührt, um jede der hydraulischen Kammern in erste und zweite Kammerabschnitte zu teilen. Ein Steuerventil ist vorgesehen, um einen Durchfluss eines unter Druck stehenden hydraulischen Fluids von einer unter Druck stehenden hydraulischen Fluidquelle so zu steuern, dass (a) unter Druck stehendes hydraulisches Fluid zu den ersten Kammerabschnitten fließt, während hydraulisches Fluid in den zweiten Kammerabschnitten ablaufen kann, was verursacht, dass sich der Antriebsring in einer ersten Richtung dreht, (b) unter Druck stehendes hydraulisches Fluid zu den zweiten Kammerabschnitten fließt, während hydraulisches Fluid in den ersten Kammerabschnitten ablaufen kann, was verursacht, dass sich der Antriebsring in eine zweite Richtung, entgegengesetzt zu der ersten Richtung, dreht, oder (c) hydraulisches Fluid in den ersten und zweiten Kammerabschnitten in den beiden Kammerabschnitten gehalten wird, was den Antriebsring in Position hält. Eine Antriebsmutter, die äußere Gewinde besitzt, ist in dem Antriebsring angeordnet, wobei die äußeren Gewinde mit den inneren Gewinden des Antriebsrings in Eingriff gelangen, so dass die Drehung des Antriebsrings eine axiale Verlagerung der Antriebsmutter verursacht. Mindestens ein Aktuatorstift ist mit der Antriebsmutter verbunden und erstreckt sich in das Pumpengehäuse, um die Abdeckscheibe zwischen der ersten und der zweiten Position axial zu bewegen.
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Vorzugsweise ist die verstellbare Wasserpumpe auf einer Brennkraftmaschine vorgesehen und die Aktuatorbaugruppe hat eine hohle Mitte und ist dafür ausgelegt, um die Antriebswelle herum in einem Raum zwischen dem Antriebsrad und dem Pumpengehäuse an dem Pumpengehäuse befestigt zu werden. Dieser Raum ist in Brennkraftmaschinen typischerweise offen und so kann ein Aktuator bereitgestellt sein, ohne eine axiale Länge der Brennkraftmaschinenanordnung zu verlängern.
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Verzugsweise sind in Bereichen, in denen die Stifte in das Pumpengehäuse eintreten, eine oder mehrere Abdichtungen zwischen dem bzw. den Aktuatorstiften und dem Pumpengehäuse angeordnet.
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Vorzugsweise ist das Steuerventil mit einer unter Druck stehenden hydraulischen Fluidquelle verbunden, die das Kraftmaschinenölschmiersystem der Brennkraftmaschine sei kann, um das unter Druck stehende hydraulische Fluid an die ersten Kammerabschnitte oder die zweiten Kammerabschnitte zu liefern, um den Antriebsring in der gewünschten Richtung zu bewegen, so dass die Antriebsmutter den bzw. die Aktuatorstifte axial verschiebt, um die Abdeckscheibe zwischen der vollständig abgedeckten und der vollständig unabgedeckten Position des Wasserpumpenläufers zu bewegen. Das Steuerventil erlaubt vorzugsweise, dass die Position der Abdeckscheibe gehalten wird, indem es den Durchfluss des hydraulischen Fluids sowohl aus den ersten als auch den zweiten Kammerabschnitten verhindert, und so erlaubt, dass die Abdeckscheibe in jeder gewünschten Position zwischen der vollständig unabgedeckten und der vollständig abgedeckten Position der Läuferflügel gehalten wird, so dass der Volumenfluss des Kühlmittels durch die Wasserpumpe abhängig von den verschiedenen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine eingestellt werden kann.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die vorhergehende Zusammenfassung und die folgende ausführliche Beschreibung werden besser verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellen. In den Zeichnungen ist Folgendes gezeigt:
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1 ist eine Querschnittsansicht durch eine erste Ausführungsform einer verstellbaren Wasserpumpe mit einem äußeren Aktuator.
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2 ist eine Vorderansicht, teilweise im Querschnitt, durch das Aktuatorgehäuse der 1.
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3 ist eine ausführliche Höhenansicht, im Querschnitt, des Antriebsrings, der in dem äußeren Aktuator, der in 1 gezeigt ist, verwendet wird.
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4 ist eine perspektivische ausführliche Ansicht der Antriebsmutter und der Aktuatorstifte, die in dem äußeren Aktuator, der in 1 gezeigt ist, verwendet werden.
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5 ist eine teilweise explodierte schematische Ansicht, die eine alternative Anordnung der Antriebsmutter, der Aktuatorstifte und eines Kontaktrings zeigt, die verwendet werden, um die Läuferabdeckscheibe in einer verstellbaren Wasserpumpe zu betätigen.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine bestimmte Terminologie wird in der folgenden Beschreibung nur der Einfachheit halber verwendet und ist nicht beschränkend. Die Wörter ”vor”, ”hinter”, ”oberer” und ”unterer” bezeichnen Richtungen in den Zeichnungen, auf die sich bezogen wird. Die Wörter ”nach innen” und ”nach außen” beziehen sich auf Richtungen zu und weg von den Teilen, auf die sich in den Zeichnungen bezogen wird. ”Axial” bezieht sich auf eine Richtung entlang der Achse einer Welle oder eines Drehteils. Ein Bezug auf eine Liste von Elementen, die als ”a und/oder b und/oder c” (wobei a, b und c Elemente darstellen, die aufgelistet sind) angeführt wird, bedeutet jedes einzelne der Elemente a, b oder c oder eine Kombination davon. Die Terminologie umfasst die Worte, die oben speziell genannt sind, Ableitungen davon und Worte ähnlicher Bedeutung.
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Bezugnehmend auf 1 ist eine Querschnittsansicht durch eine verstellbare Wasserpumpe 12 mit der Baugruppe eines äußeren Aktuators 10 gezeigt. Die verstellbare Wasserpumpe 12 umfasst ein Pumpengehäuse 14, in dem eine Pumpenkammer 15 definiert ist. Eine Läuferbaugruppe mit verstellbarem Durchfluss ist sowohl mit einem Läufer 16 als auch einer Abdeckscheibe 18 vorgesehen, die axial verschoben werden kann, um mehr oder weniger von den Flügeln des Läufers 16 freizulegen, um den Durchfluss des Kühlmittels durch die Wasserpumpe 12 zu steuern. Die Abdeckscheibe 18 kann oder kann nicht eine Abdichtung mit dem Pumpengehäuse 14 oder möglicherweise einem schneckenförmigen Element (nicht gezeigt) gegenüber dem Läufer 16 bilden, um den Fluidfluss zu den Läuferschaufeln vollständig abzuschneiden. Der Läufer 16 ist an einer Antriebswelle 22 einer einteiligen Wellenlagerbaugruppe 20 befestigt, die als eine Einheit vorgesehen ist, die die Antriebswelle 22 und die Lager 24 umfasst, die dann in das Pumpengehäuse 14 eingebaut werden kann. Eine Abdichtung 26 ist vorzugsweise um die Antriebswelle 22 herum vorgesehen, um zu verhindern, dass Kühlmittel entlang der Antriebswelle 22 aus der Pumpenkammer 15 entweicht. Ein Antriebsrad 28 ist vorzugsweise mit einer Antriebsseite der Antriebswelle 22 verbunden.
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Der äußere Aktuator 10 ist bevorzugt in einem Bereich zwischen dem Antriebsrad 28 und dem Pumpengehäuse 14 an der Wasserpumpe 12 befestigt. Der Aktuator 10 umfasst ein Aktuatorgehäuse 30 mit einer Grundplatte 32 und einer Abdeckplatte 34. Die Grundplatte 32 kann optional auf der Vorderseite des Pumpengehäuses 14 als ein integriertes Teil gebildet sein. Wie in 2 gezeigt, hat die Grundplatte 32 vorzugsweise eine im Allgemeinen kreisförmige Außenwand 35 mit mehreren radial nach innen gerichteten Vorsprüngen 36, die sich von einer inneren Oberfläche der Außenwand 35 erstrecken. Ein Antriebsring 40 ist in dem Aktuatorgehäuse 30 drehbar befestigt. Der Antriebsring 40 hat ein inneres Gewinde 42, das ausführlich in 3 gezeigt ist, das auf der inneren Oberfläche angeordnet ist. Wie in 2 gezeigt, berühren die radial nach innen gerichteten Vorsprünge 36 von der Außenwand 35 des Aktuatorgehäuses 30 eine äußere Oberfläche des Antriebsrings 40, um mehrere hydraulische Kammern 38 zu definieren. Abdichtungen können an den Enden der Vorsprünge 36 angeordnet sein, um einen Abdichtungskontakt zu schaffen. Mehrere sich radial nach außen erstreckende Flügel 44 sind auf dem Antriebsring 40 angeordnet, wobei einer der Flügel 44 sich in jede der hydraulischen Kammern 38 erstreckt und eine innere Oberfläche der Außenwand 35 berührt, um jede der hydraulischen Kammern 38 in erste und zweite Kammerabschnitte 46, 48 zu teilen, wie in 2 gezeigt ist. Die Seitenkanten der Flügel 44 gelangen vorzugsweise in Eingriff mit den nach innen gewandten Seitenflächen der Grundplatte 32 und der Abdeckplatte 34 und die radial äußeren Kanten der Flügel 44 berühren die innere Oberfläche der Außenwand 35 durch Abdichtungen auf eine abdichtende Weise oder optional durch das Bereitstellen der Flügel 44 als bewegliche Teile auf dem Antriebsring 40, die nach außen von dem Antriebsring 40 und gegen die innere Oberfläche der Außenwand 35 vorgespannt sind. Obwohl vier Kammern 38 gezeigt sind, kann diese Anzahl zusammen mit der Anzahl der Flügel 44, die die Kammern 38 in die ersten und zweiten Kammerabschnitte 46 und 48 teilen, verändert werden.
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Eine Antriebsmutter 60, die äußere Gewinde 62 besitzt, ist in dem Antriebsring 40 angeordnet, wobei die äußeren Gewinde 62, wie es zum Beispiel in 4 gezeigt ist, in Eingriff mit den inneren Gewinden 42 des Antriebsrings 40 gelangen, wie es in 3 gezeigt ist, so dass die Drehung des Antriebsrings 40 eine axiale Verlagerung der Antriebsmutter 60 verursacht. Wie in 1 gezeigt, ist mindestens ein Aktuatorstift 64 mit der Antriebsmutter 60 verbunden und erstreckt sich durch die Öffnungen 65 in das Pumpengehäuse 14, um den Läufer 16 mit verstellbarem Durchfluss zu betätigen, vorzugsweise dadurch, dass er wie gezeigt mit der Abdeckscheibe 18 verbunden ist. In der Anordnung der 1 ist die Abdeckscheibe 18 axial beweglich, wie es durch den Pfeil angezeigt ist, aber sie ist drehfest. In dem Pumpengehäuse 14 sind Abdichtungen 68 um die Aktuatorstifte 64 herum angeordnet.
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Vorzugsweise sind die inneren und äußeren Gewinde 42, 62 mehrgängige Gewinde, wie zum Beispiel in 3 dargestellt ist, und der Antriebsring 40 ist dafür ausgelegt, weniger als 180° zu drehen. In der bevorzugten Ausführungsform, die in den 1–4 gezeigt ist, gibt es vier der hydraulischen Kammern 38 und vier der Flügel 44, die auf dem Antriebsring 40 angeordnet sind. Diese Anordnung verwendend ist der Antriebsring 40 dafür ausgelegt, weniger als 90° zu drehen, um die Antriebsmutter 60 zu verschieben und den bzw. die befestigten Aktuatorstifte 64 um einen ausreichenden axialen Abstand zu verschieben, so dass die Abdeckscheibe 18 zwischen einer vollständig abgedeckten Position, wie in 1 gezeigt ist, in der der Durchfluss der verstellbaren Wasserpumpe eingeschränkt ist, weil die Flügel 44 des Läufers 16 durch die Abdeckscheibe 18 abgedeckt sind, und einer unabgedeckten Position, in der die Abdeckscheibe 18 durch die Bewegung des Antriebsrings 40 im Uhrzeigersinn, wenn es in Verbindung mit 2 gesehen ist, verschoben ist (nach links von der Position, die in 1 gezeigt ist), so dass die Antriebsmutter 60 axial verschoben ist und die Abdeckscheibe 18 hebt, bewegt werden kann.
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Rückstellfedern 66 sind vorzugsweise um die Aktuatorstifte 64 herum bereitgestellt, so dass im Falle eines Versagens der Lieferung von hydraulischem Fluid zu den Kammerabschnitten 46, 48, die Antriebsmutter 60 verschoben wird (nach links in 1) und die Abdeckscheibe 18 die Flügel 44 des Läufers 16 freilegt, so dass die Wasserpumpe 12 in einer ausfallsicheren Betriebsposition angeordnet ist.
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Bezugnehmend auf 2 ist ein Steuerventil 54 vorgesehen, um einen Durchfluss eines unter Druck stehenden hydraulischen Fluids von einer unter Druck stehenden hydraulischen Fluidquelle, vorzugsweise einem Kraftmaschinenölschmierkreislauf, zu steuern, um den äußeren Aktuator 10 zu steuern. Das Steuerventil 54 umfasst einen Einlass I, zwei Steuerverbindungen A, B und einen Tankauslass T, wie angezeigt. Das Steuerventil 54 kann auf einen ersten Zustand eingestellt sein, um einen Durchfluss des unter Druck stehenden hydraulischen Fluids an die ersten Kammerabschnitte 46 zu liefern, während das hydraulische Fluid in den zweiten Kammerabschnitten 48 durch den Ablauf T ablaufen kann, was verursacht, dass sich der Antriebsring 40 in einer ersten Richtung dreht, hier in 2 als Uhrzeigersinn dargestellt. Das Steuerventil 54 ist auf einen zweiten Zustand einstellbar, in dem das unter Druck stehende hydraulische Fluid zu den zweiten Kammerabschnitten 48 fließt, während das hydraulische Fluid in den ersten Kammerabschnitten 46 in den Tank T ablaufen kann, was verursacht, dass sich der Antriebsring 40 in einer zweiten Richtung, entgegengesetzt der ersten Richtung, dreht, wie in 2 als die Richtung gegen den Uhrzeigersinn dargestellt ist. Das Steuerventil 54 ist auch so auf einen dritten Zustand einstellbar, dass das hydraulische Fluid in den ersten und den zweiten Kammerabschnitten 46, 48 in den Kammerabschnitten 46, 48 gehalten wird, was den Antriebsring 40 in Position hält. Eine Steuereinheit, die das ECM oder eine separate Steuereinheit sein kann, stellt die Position des Steuerventils 54 ein, um ein veränderliches Anordnen der Abdeckscheibe 18 in der Wasserpumpe zu erlauben, um den Durchfluss des Kühlmittels von der Wasserpumpe 12 auf der Grundlage der Kraftmaschinenbetriebsbedingungen zu steuern oder zu regulieren. Eine Abflussverbindung, die nicht gezeigt ist, kann auch von dem Aktuatorgehäuse 30 vorgesehen sein, so dass jegliches Sickeröl von dem Aktuator 10 zurück zu dem Kraftmaschinenölschmierspeicher geleitet werden kann.
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Um den Rückstellfedern 66 zu erlauben, die Antriebsmutter 60 zu der ausfallsicheren Position zurückzustellen, sind die inneren und äußeren Gewinde 42, 62 keine selbstsperrenden Gewinde. Dementsprechend können während eines niedrigen Drucks oder dem Versagen des Lieferns des unter Druck stehenden hydraulischen Fluids an das Steuerventil 54 die Rückstellfedern 66 die Antriebsmutter 60 zu einer Position bewegen, in der die Abdeckscheibe 18 die Flügel 44 des Läufers 16 nicht abdeckt.
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In der ersten bevorzugten Ausführungsform umfasst die Läuferbaugruppe mit variablem Durchfluss den Läufer 16, der an der Antriebswelle 22 befestigt ist, und die Abdeckscheibe 18 ist durch den bzw. die Aktuatorstifte 64, die mit der Antriebsmutter 60 verbunden sind, axial verlagerbar. Dies erlaubt die axiale Bewegung der Abdeckscheibe 18, um den Ausgangsfluss von der Wasserpumpe 12 zu steuern. Diese Anordnung wird vorzugsweise in Verbindung mit einem Ein/Aus-Betrieb der verstellbaren Wasserpumpe 12 verwendet.
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Für eine Durchflussregulieranordnung ist eine bevorzugte alternative Anordnung der Wasserpumpe und der Verbindung des Aktuators 10 mit der Läuferbaugruppe mit verstellbarem Durchfluss in 5 gezeigt. Nur die Unterschiede von der Anordnung, die in 1 gezeigt ist, sind ausführlich gezeigt. Hierbei wird die Antriebsmutter 60' mit den Aktuatorstiften 64 gezeigt, die mit einem Kontaktring 74 verbunden sind. Das Pumpengehäuse 14 ist durch die gestrichelte Linie schematisch dargestellt, wobei die Abdichtungen 68 auch um die Aktuatorstifte 64 herum dargestellt sind, wo sie sich durch das Pumpengehäuse 14 erstrecken. Der Kontaktring 74 ist dafür ausgelegt, die Abdeckscheibe 18' zu berühren, die für eine axiale Bewegung über dem Läufer 16, der mit der Antriebswelle 22 (in 5 nicht gezeigt) verbunden ist, von der Antriebsradseite der Wasserpumpe 12 weggewandt angeordnet ist. Vorzugsweise ist ein Gleitlager oder eine Reibverhinderungsbeschichtung, die bei 78 angezeigt ist, auf dem Kontaktring 74 vorgesehen. Dies kann in der Gestalt einer PTFE-Beschichtung oder -Schicht sein. Dies verringert die Abnutzung und Reibung in einem Kontaktbereich zwischen dem Kontaktring 74 und der Abdeckscheibe 18'.
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Eine Rückstellfeder 79 ist vorzugsweise so vorgesehen, dass die Abdeckscheibe 18' nach links in 5 zu einer ausfallsicheren Position vorgespannt ist, so dass die Flügel 44 des Läufers 16 freigelegt sind, um das Kühlmittel in dem Fall zu pumpen, wenn der Aktuator 10 nicht betrieben werden kann. Obwohl die Feder 79 in einer Endposition gezeigt ist, werden die gewöhnlichen Sachkundigen des Gebiets aus der vorliegenden Offenbarung einsehen, dass die Feder in anderen axialen Positionen angeordnet sein könnte, um den gleichen Effekt des Vorspannens der Abdeckscheibe 18' zu der ausfallsicheren Position zu schaffen. Wenn ein niedrigerer Kühlmittelfluss oder kein Kühlmittelfluss gewünscht ist, ist die Antriebsmutter 60' durch den Aktuator 10 so axial versetzt, dass die Abdeckscheibe 18' in 5 nach rechts gegen den Druck der Feder 79 bewegt wird, wobei sie teilweise oder vollständig die Flügel 44 des Läufers 16 abdeckt, um den Durchfluss des Kühlmittels durch die Wasserpumpe 12 entweder zu regulieren oder anzuhalten.
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Der Aktuator 10 kann separat oder in Verbindung mit einer Wasserpumpe 12, die eine veränderbare verstellbare Wasserpumpenbaugruppe einschließlich der Merkmale der Wasserpumpe 12 und des Aktuators 10 bereitstellt, bereitgestellt werden. Diese Anordnung schafft die Fähigkeit, eine verstellbare Wasserpumpe 12 in ungefähr der gleichen Ummantelung wie eine bestehende Wasserpumpe zu haben, indem ein Teil des Raums zwischen dem Antriebsrad 28 und dem Pumpengehäuse 14 verwendet wird. Dies erlaubt Verbesserungen der Effizienz und Leistungsfähigkeit, während ein kleiner Raumbedarf und niedrige Kosten beibehalten werden.
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Da so eine bevorzugte Ausführungsform ausführlich beschrieben worden ist, ist es für den Sachkundigen des Gebiets einzusehen und wird ersichtlich sein, dass viele physikalische Änderungen, von denen nur einige in der ausführlichen Beschreibung der Erfindung veranschaulicht sind, unternommen werden könnten, ohne das Konzept und die Prinzipien der Erfindung, die darin verkörpert sind, zu verändern. Es ist auch einzusehen, dass zahlreiche Ausführungsformen, die nur einen Teil der bevorzugten Ausführungsform beinhalten, möglich sind, die in Bezug auf diese Teile das Konzept und die Prinzipien der Erfindung, die darin verkörpert sind, nicht verändern. Die vorliegende Ausführungsform und optionale Konfigurationen sind deshalb in jeder Hinsicht als beispielhaft und/oder darstellend und nicht einschränkend zu betrachten, wobei der Schutzumfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche statt durch die vorangegangene Beschreibung angezeigt ist, und alle alternativen Ausführungsformen und Änderungen an dieser Ausführungsform, die in den Sinn und den Bereich der Äquivalenz der Ansprüche kommen, sind deshalb darin einzubeziehen.
