DE102019122718A1

DE102019122718A1 - Piston rod seal

Info

Publication number: DE102019122718A1
Application number: DE102019122718.6A
Authority: DE
Inventors: Daniel Döhler; Stephan Steinke; Robert Bock
Original assignee: Nidec GPM GmbH
Current assignee: Nidec GPM GmbH
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2021-02-25
Also published as: WO2021037445A1; CN114599885A; US20220356884A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine regelbare Kühlmittelpumpe (1) für Verbrennungsmotoren aufweisend ein Pumpengehäuse (2), eine im Pumpengehäuse (2) drehbar gelagerte, antreibbare Pumpenwelle (4), einen auf einem freien Ende der Pumpenwelle (4) drehfest angeordneten Flügelrad (5) und einen druckdifferenzgetriebenen Aktuator, der wenigstens eine in einer Kolbenstangenbohrung (13) des Pumpengehäuses (2) geführte Kolbenstange (12) antreibt, die einen am flügelradseitigen Ende der Kolbenstange (12) gehaltenen Regelschieber (7) aufweist und die in der Kolbenstangenbohrung (13) mittels einer Führungsbuchse (14) geführt ist, die Teil einer Dichtungseinrichtung (15) ist, die einen das Kühlmittel führenden Pumpenraum gegenüber dem druckdifferenzgetriebenen Aktuator abdichtet, wobei die Dichtungseinrichtung (15) zwei voneinander beabstandete Dichtelemente (234,244) aufweist, die auf jeweils einem Ende der Führungsbuchse (14) angeordnet sind und die jeweils einen die Führungsbuchse (14) umfangseitig umgebenden statischen Dichtbereich (235,245) und einen sich an den statischen Dichtbereich (235,245) angrenzenden dynamischen Dichtbereich (237,246,248) aufweisen, wobei der dynamische Dichtbereich (237) des ersten Dichtelements (234) sich in das Innere der Führungsbuchse (14) von der Stirnseite am flügelradfernen Ende her erstreckt, wobei der dynamische Dichtbereich (237) in Axialrichtung nach Innen in die Führungsbuchse (14) zulaufend ausgebildet ist.The invention relates to a controllable coolant pump (1) for internal combustion engines, having a pump housing (2), a drivable pump shaft (4) rotatably mounted in the pump housing (2), an impeller (5) arranged in a rotationally fixed manner on a free end of the pump shaft (4) and an actuator driven by a pressure difference which drives at least one piston rod (12) guided in a piston rod bore (13) of the pump housing (2), which has a control slide (7) held on the impeller-side end of the piston rod (12) and which is inserted in the piston rod bore (13) by means of a guide bushing (14), which is part of a sealing device (15) which seals a pump chamber carrying the coolant from the actuator driven by a pressure difference, the sealing device (15) having two spaced-apart sealing elements (234,244), each of which is attached to one end of the Guide bushing (14) are arranged and each one of the guide bushing (14) circumferentially surrounds have the same static sealing area (235,245) and a dynamic sealing area (237,246,248) adjoining the static sealing area (235,245), the dynamic sealing area (237) of the first sealing element (234) extending into the interior of the guide bushing (14) from the end face The end remote from the impeller extends, the dynamic sealing region (237) being designed to taper inwardly in the axial direction into the guide bushing (14).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine regelbare Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotoren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The present invention relates to a controllable coolant pump for internal combustion engines with the features of the preamble of claim 1.

Regelbare Kühlmittelpumpen weisen zur Variation der Kühlleistung eine Regelung auf. Eine solche Regelung ist beispielsweise aus der Patentschrift DE 10 2005 062 200 B3 bekannt. Ein Ventilschieber weist einen den Ausströmbereich des Flügelrads der Kühlmittelpumpe variabel überdeckenden Außenzylinder auf. Der Ventilschieber ist an mehreren Kolbenstangen angeordnet, die im Pumpengehäuse verschiebbar gelagert sind. Die Stellung des Ventilschiebers gibt den Kühlmittelfluss und somit die Kühlleistung wieder. Die Kolbenstangen sind in einer abgedichteten Kolbenführung im Pumpengehäuse geführt. Für eine solche Abdichtung verwendete Dichtungseinrichtungen sind beispielsweise aus der Offenlegungsschrift EP 2 722 567 A1 bekannt. Die Dichtungseinrichtung hat einen buchsenförmigen Grundkörper, der als Führung für die Kolbenstange dient. Jeweils an einem Ende des Grundkörpers ist ein Dichtelement angebracht. Die Dichtelemente weisen dynamische Dichtabschnitte auf, die als Dichtlippen ausgebildet sind. Ein Nachteil dieser Dichtungseinrichtung ist, dass bei niedrigen Druckunterschieden eine Druckunterstützung nicht wirksam wird und gealterte Dichtungsbauteile dazu führen, dass Undichtigkeiten auftreten.Controllable coolant pumps have a regulation to vary the cooling capacity. Such a regulation is, for example, from the patent DE 10 2005 062 200 B3 known. A valve slide has an outer cylinder that variably covers the outflow area of the impeller of the coolant pump. The valve slide is arranged on several piston rods which are slidably mounted in the pump housing. The position of the valve slide shows the coolant flow and thus the cooling performance. The piston rods are guided in a sealed piston guide in the pump housing. Sealing devices used for such a seal are for example from the laid-open specification EP 2 722 567 A1 known. The sealing device has a bush-shaped base body which serves as a guide for the piston rod. A sealing element is attached to each end of the base body. The sealing elements have dynamic sealing sections which are designed as sealing lips. A disadvantage of this sealing device is that, in the case of low pressure differences, pressure support does not become effective and aged sealing components lead to leaks occurring.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine regelbare Kühlmittelpumpe mit Kolbenstangenführung anzugeben, die eine Dichtungseinrichtung aufweist, die auch unter Belastung stets eine sichere Abdichtung gewährleistet.It is therefore the object of the present invention to specify a controllable coolant pump with a piston rod guide which has a sealing device which always ensures reliable sealing even under load.

Diese Aufgabe wird von einer regelbaren Kühlmittelpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a controllable coolant pump with the features of claim 1.

Demnach ist ein regelbare Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotoren aufweisend ein Pumpengehäuse, eine im Pumpengehäuse drehbar gelagerte, antreibbare Pumpenwelle, einen auf einem freien Ende der Pumpenwelle drehfest angeordneten Flügelrad und einen druckdifferenzgetriebenen Aktuator, der wenigstens eine in einer Kolbenstangenbohrung des Pumpengehäuses geführte Kolbenstange antreibt, die einen am flügelradseitigen Ende der Kolbenstange gehaltenen Regelschieber aufweist, vorgesehen. Der Regelschieber ist dazu eingerichtet, einen Ausströmbereich des Flügelrades variabel zu überdecken, wobei die Kolbenstange in der Kolbenstangenbohrung mittels einer Führungsbuchse geführt ist, die Teil einer Dichtungseinrichtung ist, die einen das Kühlmittel führenden Pumpenraum gegenüber dem druckdifferenzgetriebenen Aktuator abdichtet, wobei die Dichtungseinrichtung zwei voneinander beabstandete Dichtelemente aufweist, die auf jeweils einem Ende der Führungsbuchse angeordnet sind und die jeweils einen die Führungsbuchse umfangseitig umgebenden statischen Dichtbereich und einen sich an den statischen Dichtbereich angrenzenden dynamischen Dichtbereich aufweisen, wobei ein erstes Dichtelement einen Druckraum des druckdifferenzgetriebenen Aktuators am flügelradfernen Ende der Führungsbuchse abdichtet und ein zweites Dichtelement den Kühlmittel führenden Pumpenraum am flügelradnahen Ende der Führungsbuchse abdichtet. Der dynamische Dichtbereich des ersten Dichtelements erstreckt sich in das Innere der Führungsbuchse von der Stirnseite am flügelradfernen Ende her und ist in Axialrichtung nach Innen in die Führungsbuchse konisch zulaufend ausgebildet. Der dynamische Dichtbereich stellt somit eine sichere Abdichtung des Druckraums dar. Für den Fall, dass Kühlmittel in den Zwischenraum zwischen den Dichtelementen eintritt, kann durch das Design gewährleistet werden, dass sich das erste Dichtelement nicht von der Kolbenstange abhebt, sondern dicht an dieser liegen bleibt und somit stets eine sichere Abdichtung bereitstellt.Accordingly, a controllable coolant pump for internal combustion engines has a pump housing, a drivable pump shaft rotatably mounted in the pump housing, an impeller arranged non-rotatably on a free end of the pump shaft, and an actuator driven by a pressure differential that drives at least one piston rod guided in a piston rod bore of the pump housing, which drives a Has the impeller-side end of the piston rod held control slide is provided. The control slide is set up to variably cover an outflow area of the impeller, the piston rod being guided in the piston rod bore by means of a guide bushing which is part of a sealing device which seals a pump chamber carrying the coolant from the pressure differential driven actuator, the sealing device two spaced apart Has sealing elements which are arranged on one end of the guide bush and each have a static sealing area surrounding the guide bush circumferentially and a dynamic sealing area adjoining the static sealing area, a first sealing element sealing a pressure chamber of the pressure differential driven actuator at the end of the guide bushing remote from the impeller a second sealing element seals the pump chamber carrying the coolant at the end of the guide bushing near the impeller. The dynamic sealing area of the first sealing element extends into the interior of the guide bushing from the face at the end remote from the impeller and is designed to taper conically in the axial direction inward into the guide bushing. The dynamic sealing area thus provides a reliable seal for the pressure chamber. In the event that coolant enters the space between the sealing elements, the design can ensure that the first sealing element does not lift off the piston rod, but remains close to it and thus always provides a secure seal.

Vorzugsweise ist der dynamische Dichtbereich des ersten Dichtelements im unbelasteten Zustand zur Innenseite der Führungsbuchse beabstandet.The dynamic sealing area of the first sealing element is preferably spaced apart from the inside of the guide bushing in the unloaded state.

Bei einem Verkippen der Kolbenstange in der Bohrung, folgt der dynamische Bereich des ersten Dichtelements der Bewegung ohne den radial umlaufenden Kontakt, insbesondere Linienkontakt zur Kolbenstange zu verlieren. Durch das Design des ersten Dichtelements kann sichergestellt werden, dass auch bei einem Verkippen der Kolbenstange eine sichere Abdichtung gewährleistet ist. Vorzugsweise liegt die Außenseite des statischen Dichtbereichs des ersten Dichtelements an der Innenseite der Kolbenstangenbohrung dichtend an.When the piston rod tilts in the bore, the dynamic range of the first sealing element follows the movement without losing the radially circumferential contact, in particular line contact with the piston rod. The design of the first sealing element can ensure that reliable sealing is ensured even if the piston rod tilts. The outside of the static sealing area of the first sealing element preferably lies against the inside of the piston rod bore in a sealing manner.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der statische Dichtbereich des ersten Dichtelements im Bereich der Stirnseite der Dichtungseinrichtung eine ringförmige Erhebung auf, die beim Verbau verpresst wird.In a preferred embodiment, the static sealing area of the first sealing element has an annular elevation in the area of the end face of the sealing device, which is compressed during installation.

Vorzugsweise erstreckt sich der dynamische Dichtbereich des zweiten Dichtelements von der flügelradnahen Stirnseite der Führungsbuchse in den Pumpenraum und liegt außerhalb der Führungsbuchse.The dynamic sealing area of the second sealing element preferably extends from the end face of the guide bushing close to the impeller into the pump chamber and lies outside the guide bushing.

Es ist vorteilhaft, wenn der dynamische Dichtbereich des zweiten Dichtelements auf der Innenseite im eingebauten Zustand sicher an der Kolbenstange anliegt.It is advantageous if the dynamic sealing area of the second sealing element on the inside rests securely on the piston rod when it is installed.

Dabei ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Außenseite des statischen Dichtbereichs des zweiten Dichtelements an der Innenseite der Kolbenstangenbohrung dichtend anliegt und dass der an den statischen Dichtbereich anschließende dynamische Dichtbereich an seinem flügelradseitigem Ende an seiner Außenseite von der Führungsbuchse weggehend konisch zulaufend ausgebildet ist, damit sichergestellt werden kann, dass das zweite Dichtelement stets an der Kolbenstange radial umlaufend anliegt, insbesondere mit Linienkontakt.It is preferably provided that the outside of the static sealing area of the second sealing element rests sealingly on the inside of the piston rod bore and that the dynamic sealing area adjoining the static sealing area is tapered on its outside at its end on the impeller side away from the guide bushing, thus ensuring can be that the second sealing element always rests radially around the piston rod, in particular with line contact.

Vorzugsweise weist der dynamische Dichtbereich des zweiten Dichtelements eine auf der Innenseite angeordnete Dichtlippe auf, wobei zwischen dem konischen Bereich des zweiten Dichtelements und der Dichtlippe stirnseitig eine zur unbelasteten Kolbenstange konzentrisch angeordnete Ringnut angeordnet ist, die eine Bewegung in Radialrichtung der Dichtlippe des zweiten Dichtelements und des konischen Bereichs des zweiten Dichtelements unabhängig voneinander ermöglicht.The dynamic sealing area of the second sealing element preferably has a sealing lip arranged on the inside, with an annular groove arranged concentrically to the unloaded piston rod between the conical area of the second sealing element and the sealing lip allows conical area of the second sealing element independently of one another.

Es ist vorteilhaft, wenn das zweite Dichtelement auf die Führungsbuchse aufgeschoben ist und in eine Ringnut der Führungsbuchse zur Fixierung der Lage greift. Die beiden Dichtelemente sind bevorzugt rotationssymmetrisch ausgebildet.It is advantageous if the second sealing element is pushed onto the guide bush and engages in an annular groove in the guide bush to fix the position. The two sealing elements are preferably designed to be rotationally symmetrical.

Vorzugsweise ist zwischen den beiden Dichtelementen in der Führungsbuchse eine Drainageableitung angeordnet.A drainage line is preferably arranged between the two sealing elements in the guide bushing.

Die dynamischen Dichtbereiche sind bevorzugt als Dichtlippen ausgebildet.The dynamic sealing areas are preferably designed as sealing lips.

Die Dichtelemente umgreifen vorzugsweise die Führungsbuchse zumindest teilweise stirnseitig.The sealing elements preferably encompass the guide bush at least partially on the front side.

Vorzugsweise ist die Führungsbuchse aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt. Die Dichtungseinrichtung weist bevorzugt Elastomerdichtungen auf.The guide bushing is preferably made from a thermoplastic material. The sealing device preferably has elastomer seals.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Kolbenstange parallel zur Pumpenwelle mittels des druckdifferenzgetriebenen Aktuator bewegbar ist. Der druckdifferenzbetriebene Aktuator kann ein pneumatischer oder hydraulischer Antrieb sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der druckdifferenzgetriebene Aktuator ein pneumatischer Antrieb. Der Unterdruckraum wird bevorzugt u.a. durch eine Rollmembran abgedicht. Wird der Unterdruckraum evakuiert, rollt sich die Membran aufgrund der Druckdifferenz zwischen Atmosphärendruck und Unterdruckbereich aus und bewegt einen Kolbenschieber, in dem die Kolbenstangen eingehängt sind.Furthermore, it is advantageous if the piston rod can be moved parallel to the pump shaft by means of the pressure difference-driven actuator. The actuator operated by a pressure difference can be a pneumatic or hydraulic drive. In a preferred embodiment, the actuator driven by a pressure difference is a pneumatic drive. The vacuum space is preferably sealed by a rolling membrane, among other things. If the vacuum chamber is evacuated, the membrane rolls out due to the pressure difference between the atmospheric pressure and the vacuum area and moves a piston slide in which the piston rods are suspended.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Gleichartige oder gleichwirkende Bauteile werden in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigen:

1: einen Längsschnitt durch eine regelbare Kühlmittelpumpe mit Dichtungseinrichtung, sowie
2: eine Detailansicht einer Dichtungseinrichtung im Längsschnitt,
3: eine vergrößerte Ansicht einer Führungsbuchse der Dichtungseinrichtung der 2 im Längsschnitt und in räumlicher Darstellung,
4: eine vergrößerte Ansicht eines ersten Dichtelements der Dichtungseinrichtung der 2 im Längsschnitt, sowie
5: eine vergrößerte Ansicht eines zweiten Dichtelements der Dichtungseinrichtung der 2 im Längsschnitt.

A preferred embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Components of the same type or having the same effect are denoted by the same reference symbols in the figures. Show it:

1 : a longitudinal section through a controllable coolant pump with sealing device, and
2 : a detailed view of a sealing device in longitudinal section,
3 : an enlarged view of a guide bushing of the sealing device of FIG 2 in longitudinal section and in spatial representation,
4th : an enlarged view of a first sealing element of the sealing device of FIG 2 in longitudinal section, as well
5 : an enlarged view of a second sealing element of the sealing device of FIG 2 in longitudinal section.

In der 1 ist eine regelbare Kühlmittelpumpe 1 mit einem Pumpengehäuse 2 dargestellt. In dem Pumpengehäuse 2 ist in einem Pumpenlager 3 die von einem nicht dargestellten Antriebsrad angetriebene Pumpenwelle 4 drehbar gelagert. Auf dem freien, strömungsseitigen Ende der Pumpenwelle 4 sitzt drehfest ein Flügelrad 5. Die Pumpenwelle 4 ist zwischen dem Pumpenlager 3 und dem Flügelrad 5 von einer Gleitringdichtung 6 umgeben. Ein druckbetätigter Regelschieber 7 ist im Pumpeninnenraum angeordnet. Der Regelschieber 7 ist topfförmig mit einer zentralen Öffnung 8 ausgebildet. Er umgibt die Pumpenwelle 4 konzentrisch. Er weist einen ringförmigen Boden 9 und eine den Boden 9 umfangsseitig umgebende Mantelfläche 10 auf. Die Mantelfläche 10 überdeckt je nach Stellung des Regelschiebers 7 den Ausströmbereich 11 des Flügelrades 5. Der Regelschieber 7 ist im Bereich des Bodens 9 mit bevorzugt drei Führungsstangen 12 fest verbunden. Die Führungsstangen 12 erstrecken sich parallel zur Pumpenwelle 4 und sind gleichmäßig über ihren Umfang verteilt angeordnet. Die Führungsstangen 12 sind Kolbenstangen, die in im Pumpengehäuse 2 in Kolbenstangenbohrungen 13 axial geführt sind.In the 1 is an adjustable coolant pump 1 with a pump housing 2 shown. In the pump housing 2 is in a pump warehouse 3 the pump shaft driven by a drive wheel, not shown 4th rotatably mounted. On the free, flow-side end of the pump shaft 4th an impeller sits non-rotatably 5 . The pump shaft 4th is between the pump bearing 3 and the impeller 5 from a mechanical seal 6th surround. A pressure operated control slide 7th is arranged inside the pump. The control slide 7th is cup-shaped with a central opening 8th educated. It surrounds the pump shaft 4th concentric. It has an annular bottom 9 and one the floor 9 circumferentially surrounding lateral surface 10 on. The outer surface 10 covered depending on the position of the control slide 7th the outflow area 11 of the impeller 5 . The control slide 7th is in the area of the ground 9 with preferably three guide rods 12 firmly connected. The guide bars 12 extend parallel to the pump shaft 4th and are arranged evenly distributed over their circumference. The guide bars 12 are piston rods that go into the pump housing 2 in piston rod bores 13 are axially guided.

Die Kolbenstangen 12 werden mittels eines druckdifferenzgetriebenen Aktuators, in diesem Fall eines pneumatischen Antriebs, der mit Unterdruck arbeitet, angetrieben. Die Kolbenstange 12 ist regelschieberseitig in einer Führungsbuchse 14 in der Kolbenstangenbohrung 13 geführt. Die Führungsbuchse 14 ist Teil einer Dichtungseinrichtung 15 mit jeweils zwei Dichtelementen 16. Die beiden Dichtelemente 16 sind jeweils an einem Ende der Führungsbuchse 14 angeordnet. Sie liegen räumlich getrennt voneinander und beeinflussen sich nicht gegenseitig. Das flügelradferne Dichtelement dichtet den Unterdruckraum des pneumatischen Antriebs und das flügelradnahe Dichtelement den Kühlmittel führenden Pumpenraum ab.The piston rods 12 are driven by means of an actuator driven by a pressure difference, in this case a pneumatic drive that works with negative pressure. The piston rod 12 is on the control slide side in a guide bush 14th in the piston rod bore 13 guided. The guide bush 14th is part of a sealing device 15th with two sealing elements each 16 . The two sealing elements 16 are each at one end of the guide bush 14th arranged. They are spatially separated from one another and do not influence one another. The sealing element remote from the impeller seals the vacuum chamber of the pneumatic drive and the sealing element close to the impeller seals the pump chamber carrying coolant.

Eine zwischen den beiden Dichtelementen 16 angeordnete Drainageableitung 17 kann ein in den Zwischenraum zwischen den beiden Dichtelementen 16 eingedrungenes Kühlmittel abführen.One between the two sealing elements 16 arranged drainage 17th can be in the space between the two sealing elements 16 Remove any coolant that has penetrated.

Die Kolbenstange 12 ist unterdruckseitig in einem Kolbenschieber 18 gehalten. Der Kolbenschieber 18 ist in einem gegenüber der Kolbenstangenbohrung 13 im Innendurchmesser erweiterten Unterdruckraum 19 in einer Kolbenschieberaufnahme in einer Rollmenbran angeordnet. Die Aufnahmen der Kolbenschieber 19 sind somit über die durchgehende Rollmembran miteinander verbunden. Der Unterdruckraum wird durch die Rollmembran abgedichtet, die ebenfalls den Kolbenschieber aufnimmt. Der Unterdruckbereich wird durch eine axiale Verpressung der Rollmembran im Gehäuse sowie der Dichtung 16 in Kontakt mit der Kolbenstange abgedichtet. Dieser Bereich ist mit einer im Gehäuse eingepressten Schlauchtülle an die Unterdruckversorgung des Fahrzeugs angeschlossen. Wird der Unterdruckraum evakuiert, rollt sich die Membran aufgrund der Druckdifferenz zwischen Atmosphärendruck und Unterdruckbereich aus und bewegt so den Kolbenschieber, in dem die Kolbenstangen eingehängt sind.The piston rod 12 is on the vacuum side in a piston valve 18th held. The piston valve 18th is in one opposite the piston rod bore 13 enlarged vacuum space in the inner diameter 19th arranged in a piston slide mount in a roller diaphragm. The recordings of the piston valve 19th are thus connected to one another via the continuous rolling membrane. The vacuum space is sealed by the rolling diaphragm, which also accommodates the piston valve. The vacuum area is created by axially compressing the rolling diaphragm in the housing and the seal 16 sealed in contact with the piston rod. This area is connected to the vacuum supply of the vehicle with a hose nozzle pressed into the housing. If the vacuum chamber is evacuated, the membrane rolls out due to the pressure difference between the atmospheric pressure and the vacuum area and thus moves the piston slide in which the piston rods are suspended.

Mittels des pneumatischen Antriebs kann der Regelschieber 7 zwischen einer geöffneten Stellung und einer geschlossenen Stellung bewegt werden. In der in 1 dargestellten, geöffneten Stellung ist der Ausströmbereich 11 des Flügelrades 5 frei und nicht vom Regelschieber 7 überdeckt. In der geschlossenen Stellung hingegen überdeckt der Regelschieber den Ausströmbereich vollständig.By means of the pneumatic drive, the control slide can 7th moved between an open position and a closed position. In the in 1 The open position shown is the outflow area 11 of the impeller 5 free and not from the control slide 7th covered. In the closed position, however, the control slide completely covers the outflow area.

Um ein Verkippen der Kolbenstange 12 im Pumpengehäuse 2 und eine Belastung der Dichtungseinrichtung 15 zu reduzieren, ist eine zweite Führung 20 der Kolbenstange 12 im Pumpengehäuse 2 vorgesehen. Die zweite Führungsstelle 20 wird durch ein Durchgangsloch 21 zwischen Kolbenschieberaufnahme 19 und Kolbenstangenbohrung 13 gebildet. Das Durchgangsloch 21 weist eine lichte Weite auf, die kleiner als die lichte Weite der Kolbenschieberaufnahme 19 und Kolbenstangenbohrung 13 ist. Die lichte Weite des Durchgangslochs 21 ist mit etwas Spiel auf den Außendurchmesser der Kolbenstange 12 abgestimmt. Der zylindrische Anteil des Durchgangslochs 21 ist möglichst klein auszulegen, sodass das Risiko des Verklemmens der Führungsstange 12 im Durchgangsloch 21 minimiert wird. Die Kolbenstange 12 wird somit lediglich auf der Unterdruck-Seite am Pumpengehäuse 2 und im Bereich der Dichtungseinrichtung 15 mittels einer Führungsbuchse 15 im Pumpengehäuse 2 geführt. Durch die „Zweipunktführung“ ist auch bei Krafteinwirkung auf die Kolbenstange 12 ein Verkippen der Kolbenstange 12 nur begrenzt möglich. Die Dichtungseinrichtung 15 wird über die Pumpenlebenszeit altern, was ihr Ausgleichsvermögen bei einer Kolbenstangenauslenkung verringert. Die Zweipunktführung reduziert die radiale Auslenkung der Kolbenstange, sodass das Ausgleichsvermögen der Dichtungseinrichtugn 15 nicht so hoch sein muss.To tilt the piston rod 12 in the pump housing 2 and a load on the sealing device 15th to reduce is a second lead 20th the piston rod 12 in the pump housing 2 intended. The second leadership position 20th is through a through hole 21st between piston valve seat 19th and piston rod bore 13 educated. The through hole 21st has a clear width that is smaller than the clear width of the piston valve holder 19th and piston rod bore 13 is. The clear width of the through hole 21st is with a little play on the outer diameter of the piston rod 12 Voted. The cylindrical portion of the through hole 21st must be designed as small as possible, so that there is a risk of the guide rod jamming 12 in the through hole 21st is minimized. The piston rod 12 is therefore only on the negative pressure side on the pump housing 2 and in the area of the sealing device 15th by means of a guide bush 15th in the pump housing 2 guided. Thanks to the "two-point guide", there is also force acting on the piston rod 12 tilting of the piston rod 12 only possible to a limited extent. The sealing device 15th will age over the life of the pump, which reduces its ability to compensate for a piston rod deflection. The two-point guide reduces the radial deflection of the piston rod, so that the compensating capacity of the sealing device 15th doesn't have to be that high.

Die 2 bis 5 zeigen im Detail eine bevorzugte Dichtungseinrichtung 15. Die Führungsbuchse 14 weist eine durchsetzende Öffnung 22 auf, die einen sich kontinuierlich erweiternden Innendurchmesser hat. Die Öffnung 22 ist im montierten Zustand von der Kolbenstange 12 durchsetzt. Im Bereich des kleinsten Innendurchmessers ist die Kolbenstange 12 in der Führungsbuchse 14 geführt. Die Führungsbuchse 14 ist bevorzugt aus einem Thermoplast im Spritzguss gefertigt. Zur Entformung des fertigen Kunststoffteils aus der Spritzgießform ist vorzugsweise eine Entformungsschräge (auch Aushebeschräge genannt) im Innendurchmesser vorgesehen, die dazu führt, dass die Kolbenstange 12 nur am kleinsten Durchmesser der Führungsbuchse 14 geführt ist.The 2 to 5 show in detail a preferred sealing device 15th . The guide bush 14th has a penetrating opening 22nd which has a continuously expanding inner diameter. The opening 22nd is from the piston rod in the assembled state 12 interspersed. The piston rod is in the area of the smallest inner diameter 12 in the guide bush 14th guided. The guide bush 14th is preferably made of a thermoplastic by injection molding. To remove the finished plastic part from the injection mold, a draft bevel (also called a draft bevel) is preferably provided in the inside diameter, which causes the piston rod to move 12 only on the smallest diameter of the guide bush 14th is led.

Die Führungsbuchse 14 weist zwei Abschnitte 23,24, die jeweils zur Aufnahme eines Dichtelements 16 ausgebildet sind. Die beiden Abschnitte 23,24 sind durch einen mittleren Bereich 25 miteinander verbunden, der von wenigstens einer Radialöffnung 26 durchsetzt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei fluchtend zueinander liegende Radialöffnungen 26 vorgesehen. Der Außendurchmesser der Führungsbuchse 14 ist in diesem mittleren Bereich 25 deutlich kleiner als der Innendurchmesser der Kolbenstangenbohrung 13, so dass sich auf der Außenseite der Führungsbuchse 14 eine umfangseitige Vertiefung 27 ausbildet. Die Radialöffnungen 26 bilden eine innere und die umlaufende Vertiefung 27 eine äußere Drainageableitung aus. Ein in die Führungsbuchse 14 gelangtes Kühlmittel kann durch die Radialöffnungen 26 radial nach außen in die Vertiefung 27 abgeleitet werden und durch die Drainageableitung nach außen abgeführt werden. Aufgrund der umlaufenden Vertiefung 27 muss auf eine lagegenaue Einbauposition der Dichtungseinrichtung 15 nicht geachtet werden. In Axialrichtung muss jedoch auf eine genaue Positionierung geachtet werden, um mit der umlaufenden Vertiefung 27 der Führungsbuchse 14 und den Leckageabfuhrbohrungen im Pumpengehäuse 2 das Leckagesystem zu bilden, andernfalls verschließen die Bereiche 23 und 24 das Leckagesystem der Pumpe.
Der flügelradnahe Abschnitt 23 der Führungsbuchse 14 weist eine umlaufende Nut 241 auf, die jeweils von zwei ringförmigen Stegen 242,243 in Axialrichtung begrenzt ist. Der innenliegende Steg 243 weist einen Außendurchmesser auf, der durch eine Überdeckung zur Kolbenstangenbohrung 13 den Presssitz im Gehäuse herstellt.The guide bush 14th has two sections 23 , 24 , each for receiving a sealing element 16 are trained. The two sections 23 , 24 are through a middle area 25th interconnected by at least one radial opening 26th is interspersed. In the illustrated embodiment, there are two radial openings that are aligned with one another 26th intended. The outside diameter of the guide bush 14th is in this middle area 25th significantly smaller than the inner diameter of the piston rod bore 13 so that it is on the outside of the guide bushing 14th a circumferential depression 27 trains. The radial openings 26th form an inner and the surrounding recess 27 an external drainage line. One in the guide bush 14th Any coolant that has entered can pass through the radial openings 26th radially outwards into the recess 27 and are discharged to the outside through the drainage line. Because of the surrounding recess 27 must be in a precise installation position of the sealing device 15th are not respected. In the axial direction, however, attention must be paid to precise positioning in order to match the circumferential depression 27 the guide bush 14th and the leakage drainage holes in the pump housing 2 to form the leakage system, otherwise seal the areas 23 and 24 the leakage system of the pump.
The section close to the impeller 23 the guide bush 14th has a circumferential groove 241 which is bounded in the axial direction by two annular webs 242,243. The internal bridge 243 has an outer diameter that is overlapped with the piston rod bore 13 establishes the press fit in the housing.

Am axialen Ende 231 des flügelradfernen Abschnitts 23 ist ein Pneumatikdichtelement 234 zur Abdichtung gegenüber dem druckdifferenzgesteuerten Aktuator bzw. dem Unterdruckraum aufgenommen. Das in 4 im Detail dargestellte Dichtelement 234 weist einen statischen Dichtbereich 235 auf, der die Führungsbuchse 14 umfangseitig mit der Innenseite umgibt und der auf der Außenseite der Führungsbuchse am Ende 231 sitzt. Die Außenseite dieses statischen Dichtbereichs 235 liegt an der Innenseite der Kolbenstangenbohrung 13 an. Der statische Dichtbereich 235 umgreift die flügelradferne Stirnseite des Endes 231 der Führungsbuchse 14 und deckt diese damit vollständig ab. Die in der Einbaulage der Dichtungseinrichtung mittels des Pneumatikdichtelements 234 ausgebildete Stirnseite liegt im montierten Zustand in Anlage mit einem Absatz 28 der Kolbenstangenbohrung 13, der durch die Verengung zur Ausbildung des Durchgangslochs 21 ausgebildet ist. Durch die radiale Überdeckung des Außendurchmessers des Pneumatikdichtelements 234 mit der Kolbenstangenbohrung wird eine statische Abdichtung sichergestellt. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Pneumatikdichtelement 234 auf der Strinseite eine nicht dargestellte umlaufende Wulst aufweist, die beim Verbau axial verpresst wird.At the axial end 231 of the section remote from the impeller 23 is a pneumatic sealing element 234 to Sealing against the pressure difference-controlled actuator or the vacuum chamber added. This in 4th sealing element shown in detail 234 has a static sealing area 235 on who the guide bush 14th on the circumference with the inside and that on the outside of the guide bushing at the end 231 sits. The outside of this static sealing area 235 lies on the inside of the piston rod bore 13 at. The static sealing area 235 encompasses the end face of the end remote from the impeller 231 the guide bush 14th and thus completely covers them. The in the installation position of the sealing device by means of the pneumatic sealing element 234 trained face is in the assembled state in contact with a shoulder 28 the piston rod bore 13 through the constriction to form the through hole 21st is trained. Due to the radial overlap of the outer diameter of the pneumatic sealing element 234 a static seal is ensured with the piston rod bore. It can also be provided that the pneumatic sealing element 234 has a circumferential bead, not shown, on the strand side, which is pressed axially during installation.

Der statische Dichtabschnitt 235 des Pneumatikdichtelements 234 geht in einen dynamischen Dichtabschnitt 237 über, der als Dichtlippe ausgebildet ist. Die Dichtlippe 237 erstreckt sich in Axialrichtung nach innen in die Führungsbuchse 14. Sie steht in Radialrichtung nach innen von der Innenseite der Führungsbuchse 14 ab und ist im Inneren der Führungsbuchse 14 konisch in Richtung des Pumpenraums, bei gleichbleibender Wandstärke, zulaufend ausgebildet. In anderen Worten, die Konizität liegt auf der Innenseite und der Außenseite der Dichtlippe 237 vor. Der dynamische Dichtabschnitt 237 liegt bei montierter Kolbenstange 12 unter radialer Vorspannung dichtend an der Außenseite der Kolbenstange 12 an. Der dynamische Dichtabschnitt 237 ist dabei so dimensioniert, dass wenigstens ein Drittel, insbesondere mehr als 40% der in Axialrichtung definierten Höhe des von der Leckagenut 25 ausgehenden flügelradfernen Abschnitts 23 der Führungsbuchse 14 im Inneren überdeckt ist.The static sealing section 235 of the pneumatic sealing element 234 goes into a dynamic sealing section 237 over, which is designed as a sealing lip. The sealing lip 237 extends in the axial direction inward into the guide bush 14th . It stands in the radial direction inwards from the inside of the guide bush 14th and is inside the guide bush 14th conical in the direction of the pump chamber, with constant wall thickness, tapering. In other words, the conicity lies on the inside and the outside of the sealing lip 237 in front. The dynamic sealing section 237 lies with the piston rod mounted 12 Sealing under radial prestress on the outside of the piston rod 12 at. The dynamic sealing section 237 is dimensioned so that at least a third, in particular more than 40% of the height defined in the axial direction of the leakage groove 25th outgoing impeller-remote section 23 the guide bush 14th is covered inside.

Auf der dem Aktuator zugewandten Seite der Dichtungseinrichtung 15 herrscht im Pumpengehäuse 2 Unterdruck. Zwischen den Dichtelementen 23,24 herrscht hingegen Atmosphärendruck. Durch die Druckdifferenz schmiegt sich die Dichtlippe 237 auf ihrer Innenseite an die Kolbenstange 12 an. Für den Fall, dass Kühlflüssigkeit in den Zwischenraum zwischen den Dichtungselementen 23,24 eintritt und sich der Druck auf den dynamischen Dichtabschnitt 237 von Innen her erhöht, wird der dynamische Dichtabschnitt 237 an die Kolbenstange 12 gedrückt und die Dichtheit erhöht. Es kann so verhindert werden, dass das Pneumatikdichtelement 234 durch Belastung undicht wird.On the side of the sealing device facing the actuator 15th prevails in the pump housing 2 Negative pressure. Between the sealing elements 23 , 24 however, atmospheric pressure prevails. The sealing lip nestles itself through the pressure difference 237 on the inside of the piston rod 12 at. In the event that cooling liquid enters the space between the sealing elements 23 , 24 occurs and the pressure on the dynamic sealing section 237 increased from the inside, the dynamic sealing section is 237 to the piston rod 12 pressed and the tightness increased. It can thus be prevented that the pneumatic sealing element 234 leaks from exposure.

In der Nut 241 des flügelradnahen Abschnitts 24 der Dichtungseinrichtung 15 ist ein Hydraulikdichtelement 244 zur Abdichtung gegenüber dem Pumpenraum aufgenommen. Das in 5 im Detail dargestellte Dichtelement 244 weist einen statischen Dichtbereich 245 auf, der die Führungsbuchse 14 umfangseitig umgibt und der in die Ringnut 241 eingreift. Die Außenseite des statischen Dichtbereichs 245 liegt an der Innenseite der Kolbenstangenbohrung 13 an. Der statische Dichtbereich 245 umgreift die flügelradnahe Stirnseite der Führungsbuchse zumindest teilweise und geht in einen dynamischen Dichtbereich 246 über, der in Axialrichtung nach außen über die Führungsbuchse 245 übersteht. Der dynamische Dichtbereich 246 erstreckt sich in Radialrichtung nach innen und ist als Dichtlippe ausgebildet ist. Die Dichtlippe 247 erstreckt sich von der flügelradnahen Stirnseite der Führungsbuchse 14 in den Pumpenraum. Sie liegt somit außerhalb der Führungsbuchse 14. Die Dichtlippe 247 ist konisch, von der Führungsbuchse 14 weg zulaufend ausgebildet. Sie schmiegt sich daher mit ihrem flügelradnahen Ende dichtend an die Kolbenstange 12 an. Der Innendurchmesser der Dichtlippe 247 in diesem Bereich ist so gewählt, dass das Hydraulikdichtelement 244 sicher an der Kolbenstange 12 anliegt. Durch den Fördermitteldruck auf das Hydraulikdichtelement 244 wird die Dichtlippe 247 gegen die Kolbenstange 12 gedrückt.In the groove 241 the section close to the impeller 24 the sealing device 15th is a hydraulic sealing element 244 added for sealing against the pump chamber. This in 5 sealing element shown in detail 244 has a static sealing area 245 on who the guide bush 14th Surrounds the circumference and that in the annular groove 241 intervenes. The outside of the static sealing area 245 lies on the inside of the piston rod bore 13 at. The static sealing area 245 at least partially encompasses the end face of the guide bush near the impeller and enters a dynamic sealing area 246 over, which in the axial direction outwards over the guide bush 245 survives. The dynamic sealing area 246 extends inward in the radial direction and is designed as a sealing lip. The sealing lip 247 extends from the end face of the guide bush near the impeller 14th in the pump room. It is therefore outside the guide bush 14th . The sealing lip 247 is conical, from the guide bush 14th formed tapering away. It therefore hugs the piston rod with its end close to the impeller 12 at. The inside diameter of the sealing lip 247 in this area is chosen so that the hydraulic sealing element 244 securely on the piston rod 12 is applied. By the pressure of the conveying medium on the hydraulic sealing element 244 becomes the sealing lip 247 against the piston rod 12 pressed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102005062200 B3 [0002]
EP 2722567 A1 [0002]

Claims

Adjustable coolant pump (1) for internal combustion engines having a pump housing (2), a drivable pump shaft (4) rotatably mounted in the pump housing (2), an impeller (5) arranged in a rotationally fixed manner on a free end of the pump shaft (4) and an actuator driven by a pressure difference, which drives at least one piston rod (12) which is guided in a piston rod bore (13) of the pump housing (2) and which has a control slide (7) held on the impeller-side end of the piston rod (12), the control slide (7) being designed to provide an outflow area (11) of the impeller (5) to be variably covered, and wherein the piston rod (12) is guided in the piston rod bore (13) by means of a guide bush (14) which is part of a sealing device (15) opposite a pump chamber that carries the coolant the pressure differential-driven actuator, the sealing device (15) having two spaced apart sealing elements (234, 244) which each because one end of the guide bushing (14) is arranged and each has a static sealing area (235,245) surrounding the guide bushing (14) on the circumference and a dynamic sealing area (237,246,248) adjoining the static sealing area (235,245), a first sealing element (234 ) seals a pressure chamber of the actuator driven by a pressure difference at the end of the guide bushing (14) remote from the impeller and a second sealing element (244) seals the coolant-carrying pump chamber at the end of the guide bushing (14) near the impeller, characterized in that the dynamic sealing area (237) of the first sealing element ( 234) extends into the interior of the guide bushing (14) from the end face at the end remote from the impeller, the dynamic sealing area (237) tapering axially inward into the guide bushing (14).

Adjustable coolant pump according to Claim 1 , characterized in that the dynamic sealing area (237) of the first sealing element (234) is spaced apart from the inside of the guide bushing (14) in the unloaded state.

Adjustable coolant pump according to Claim 1 or 2 , characterized in that the outside of the static sealing area (235) of the first sealing element (234) rests sealingly on the inside of the piston rod bore (13).

Controllable coolant pump according to one of the preceding claims, characterized in that the static sealing area (235) of the first sealing element (234) has an annular elevation (236) in the area of the end face of the sealing device (15).

Controllable coolant pump according to one of the preceding claims, characterized in that the dynamic sealing area (246, 247) of the second sealing element (244) extends from the end face of the guide bushing (14) close to the impeller into the pump chamber and lies outside the guide bushing (14).

Controllable coolant pump according to one of the preceding claims, characterized in that the outside of the static sealing area (245) of the second sealing element (244) rests sealingly on the inside of the piston rod bore (13) and that the dynamic sealing area (246) of the second sealing element (244) at its end on the impeller side, on its outer side, it is formed tapering away from the guide bushing (14) in a conical region (246).

Controllable coolant pump according to one of the preceding claims, characterized in that the second sealing element (244) is pushed onto the guide bushing (14) and engages in at least one annular groove (241) of the guide bushing (14) to fix the position.

Controllable coolant pump according to one of the preceding claims, characterized in that a drainage line is arranged between the two sealing elements (234, 244) in the guide bushing (14).

Controllable coolant pump according to one of the preceding claims, characterized in that the dynamic sealing areas (237, 246) are designed as sealing lips.

Controllable coolant pump according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing elements (234, 244) at least partially encompass the guide bushing (14) on the front side.