DE112017008238T5

DE112017008238T5 - Switchable mechanical coolant pump

Info

Publication number: DE112017008238T5
Application number: DE112017008238.2T
Authority: DE
Inventors: Arnaud Fournier; Elie Bertrand; Laurent Finidori; Gilles Rybicki; Gilles Simon; Florent Randoulet; Maxime Lefert
Original assignee: Pierburg Pump Technology GmbH
Current assignee: Pierburg Pump Technology GmbH
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2020-08-20
Anticipated expiration: 2037-11-29
Also published as: WO2019105531A1; DE112017008238B4

Abstract

Schaltbare mechanische Kühlmittelpumpe (100, 200) mit einer Antriebsrotoreinheit (110, 210), die eine Antriebsrotorwelle (122, 222) aufweist und eine Riemenscheibe (108, 208) aufweist, welche drehfest an der Antriebsrotorwelle (122, 222) befestigt ist, einer Abtriebsrotoreinheit (114, 214), die ein Pumpenrad (124, 224) aufweist, einer elektromagnetisch betätigten Nass-Reibkupplung (116, 216), die eine erste Reibscheibe (126, 226), welche drehfest an dem Pumpenrad (124, 224) befestigt ist, eine zweite Reibscheibe (128, 228), welche ein ferromagnetisches Mittel (128, 228) aufweist, wobei die zweite Reibscheibe (128, 228) drehfest an der Antriebsrotorwelle (122, 222) befestigt ist und relativ zu der ersten Reibscheibe (126, 226) axial verschiebbar ist, und eine statische elektromagnetische Spule (130, 230) aufweist, wobei die Nass-Reibkupplung (116, 216) die Antriebsrotoreinheit (110, 210) wahlweise mit der Abtriebsrotoreinheit (114, 214) verbindet, einem zylindrischen Steuerschieberring (118, 218), der relativ zu dem Pumpenrad (124, 224) in axialer Richtung zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position verschiebbar ist, wodurch er das Pumpenrad (124, 224) wahlweise umgibt, und einem Hilfs-Hydrauliksystem (120, 220) mit einer Hilfs-Hydraulikpumpe (144, 244), die das Hilfs-Hydrauliksystem (120, 220) mit Druck beaufschlagt und von der Antriebsrotoreinheit (110, 210) mechanisch angetrieben wird, wobei das Hilfs-Hydrauliksystem (120, 220) den Steuerschieberring (118, 218) hydraulisch betätigt.Switchable mechanical coolant pump (100, 200) with a drive rotor unit (110, 210) which has a drive rotor shaft (122, 222) and a belt pulley (108, 208) which is non-rotatably attached to the drive rotor shaft (122, 222), a Output rotor unit (114, 214), which has an impeller (124, 224), an electromagnetically actuated wet friction clutch (116, 216), which has a first friction disc (126, 226) which is fixedly attached to the impeller (124, 224) in a rotationally fixed manner is, a second friction disk (128, 228) which has a ferromagnetic means (128, 228), wherein the second friction disk (128, 228) is non-rotatably attached to the drive rotor shaft (122, 222) and relative to the first friction disk (126 , 226) is axially displaceable, and has a static electromagnetic coil (130, 230), the wet friction clutch (116, 216) optionally connecting the drive rotor unit (110, 210) to the output rotor unit (114, 214), a cylindrical control slide ring(118, 218), which is displaceable relative to the impeller (124, 224) in the axial direction between an open and a closed position, whereby it optionally surrounds the impeller (124, 224), and an auxiliary hydraulic system (120, 220 ) with an auxiliary hydraulic pump (144, 244) which pressurizes the auxiliary hydraulic system (120, 220) and is mechanically driven by the drive rotor unit (110, 210), the auxiliary hydraulic system (120, 220) having the control slide ring (118, 218) hydraulically operated.

Description

Die Erfindung betrifft eine schaltbare mechanische Kühlmittelpumpe, insbesondere zum Bereitstellen eines flüssigen Kühlmittels für einen Fahrzeugmotor.The invention relates to a switchable mechanical coolant pump, in particular for providing a liquid coolant for a vehicle engine.

Eine mechanische Fahrzeugkühlmittelpumpe wird von einem Fahrzeug-Verbrennungsmotor mechanisch angetrieben, so dass sich die Kühlmittelpumpe generell mit einer Drehzahl dreht, die proportional zur Drehzahl des Motors ist. In einigen Situationen, und insbesondere nach dem Starten eines kalten Motors, wird kein Kühlmittelstrom benötigt. Die Kühlmittel-Ausgabemenge kann mittels einer schaltbaren mechanischen Kühlmittelpumpe an das Kühlerfordernis des Motors angepasst werden.A mechanical vehicle coolant pump is mechanically driven by a vehicle internal combustion engine, so that the coolant pump generally rotates at a speed that is proportional to the speed of the engine. In some situations, and especially after starting a cold engine, no coolant flow is required. The coolant output can be adapted to the engine's cooling requirements by means of a switchable mechanical coolant pump.

WO 2013/079103 A1 beschreibt eine schaltbare mechanische Kühlmittelpumpe, die mit einer elektromagnetisch betätigten Nass-Reibkupplung versehen ist, so dass die Drehverbindung zwischen der Riemenscheibe der Pumpe und dem Pumpenrad wahlweise wie erforderlich hergestellt und gelöst werden kann. Die Reibscheiben, die drehfest an der angetriebenen Riemenscheibe befestigt sind, drehen sich im ausgekuppelten Kupplungszustand jedoch immer noch in dem Kühlmittel, wodurch ein hydrodynamisches Schleppmoment erzeugt wird, das auf das Pumpenrad wirkt. Folglich stellt die Pumpe eine beträchtliche Kühlmittel-Abgabemenge bereit, selbst wenn keine Kühlmittelabgabe benötigt wird. WO 2013/079103 A1 describes a switchable mechanical coolant pump which is provided with an electromagnetically actuated wet friction clutch so that the rotary connection between the pulley of the pump and the pump wheel can be made and released as required. The friction disks, which are fastened in a rotationally fixed manner to the driven belt pulley, however, still rotate in the coolant when the clutch is disengaged, whereby a hydrodynamic drag torque is generated which acts on the pump wheel. As a result, the pump provides a substantial amount of coolant delivery even when no coolant delivery is required.

WO 2009/143832 A2 beschreibt eine schaltbare mechanischen Kühlmittelpumpe, die mit einem zylindrischen Steuerschieberring versehen ist, der relativ zu dem Pumpenrad axial verschiebbar ist. Der zylindrische Steuerschieberring kann wahlweise über das Pumpenrad geschoben werden, um die Kühlmittelabgabe zu unterbrechen. Es wird jedoch Energie zum Antreiben des Pumpenrads selbst dann verbraucht, wenn keine Kühlmittelausgabe benötigt wird, so dass sich die Pumpeneffizienz verringert. WO 2009/143832 A2 describes a switchable mechanical coolant pump which is provided with a cylindrical control slide ring which is axially displaceable relative to the pump wheel. The cylindrical control slide ring can optionally be pushed over the pump wheel to interrupt the coolant delivery. However, energy is consumed to drive the impeller even when a coolant discharge is not required, so that the pump efficiency is reduced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schaltbare mechanische Kühlmittelpumpe bereitzustellen, die ein effizientes Unterbrechen der Kühlmittelausgabe durch die Pumpe ermöglicht.The invention is based on the object of providing a switchable mechanical coolant pump which enables the coolant discharge by the pump to be interrupted efficiently.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer schaltbaren mechanischen Kühlmittelpumpe mit den Merkmalen von Anspruch 1.The object is achieved with a switchable mechanical coolant pump with the features of claim 1.

Die erfindungsgemäße schaltbare mechanische Kühlmittelpumpe ist mit einer Antriebsrotoreinheit versehen, die eine Antriebsrotorwelle und eine Riemenscheibe aufweist, welche um eine gemeinsame Drehachse drehbar sind. Die Riemenscheibe ist drehfest an der Antriebsrotorwelle befestigt und geeignet, zum Beispiel von einem Verbrennungsmotor mechanisch angetrieben zu werden. Generell kann die Riemenscheibe und folglich auch die Antriebsrotorwelle von jeder Art mechanischer Übertragungseinrichtung angetrieben werden, zum Beispiel von einem Übertragungsriemen, einem Getrieberad, einem Reibrad etc. Vorzugsweise wird die Riemenscheibe über einen Übertragungsriemen von dem Motor angetrieben.The switchable mechanical coolant pump according to the invention is provided with a drive rotor unit which has a drive rotor shaft and a belt pulley, which are rotatable about a common axis of rotation. The belt pulley is attached to the drive rotor shaft in a rotationally fixed manner and is suitable for being mechanically driven, for example, by an internal combustion engine. In general, the pulley and consequently also the drive rotor shaft can be driven by any type of mechanical transmission device, for example a transmission belt, a gear wheel, a friction wheel, etc. The pulley is preferably driven by the motor via a transmission belt.

Die erfindungsgemäße schaltbare mechanische Kühlmittelpumpe ist ferner mit einer Abtriebsrotoreinheit versehen, die ein drehbares Pumpenrad aufweist. Das Pumpenrad ist drehbar angeordnet und kann sich unabhängig von der sich drehenden Antriebsrotorwelle drehen. Vorzugsweise sind das Pumpenrad, die Antriebsrotorwelle und die Riemenscheibe um eine gemeinsame Drehachse drehbar angeordnet.The switchable mechanical coolant pump according to the invention is furthermore provided with an output rotor unit which has a rotatable pump wheel. The impeller is rotatably arranged and can rotate independently of the rotating drive rotor shaft. The pump wheel, the drive rotor shaft and the belt pulley are preferably arranged to be rotatable about a common axis of rotation.

Die erfindungsgemäße schaltbare mechanische Kühlmittelpumpe ist ferner mit einer elektromagnetisch betätigten Nass-Reibkupplung versehen. Die Nass-Reibkupplung weist eine erste Reibscheibe auf, die drehfest an dem Pumpenrad befestigt ist. Die Nass-Reibkupplung weist ferner eine zweite Reibscheibe auf, die drehfest an der Antriebsrotorwelle befestigt ist und über die Riemenscheibe von dem Motor angetrieben wird. Die zweite Reibscheibe ist relativ zu der ersten Reibscheibe axial verschiebbar und weist ein ferromagnetisches Mittel auf. Beide Reibscheiben befinden sich in einer Nasszone der Pumpe, wobei die Nasszone mit dem Kühlmittel versehen ist. Im eingekuppelten Zustand stehen beide Reibscheiben in vollem Reibkontakt miteinander, so dass sich beide Reibscheiben mit einer gemeinsamen Drehzahl drehen. Folglich ist im eingekuppelten Kupplungszustand das Pumpenrad drehfest mit der angetriebenen Riemenscheibe verbunden.The switchable mechanical coolant pump according to the invention is furthermore provided with an electromagnetically actuated wet friction clutch. The wet friction clutch has a first friction disk which is fastened in a rotationally fixed manner to the pump wheel. The wet friction clutch also has a second friction disk which is fastened in a rotationally fixed manner to the drive rotor shaft and which is driven by the motor via the belt pulley. The second friction disk is axially displaceable relative to the first friction disk and has a ferromagnetic means. Both friction disks are located in a wet zone of the pump, the wet zone being provided with the coolant. In the coupled state, both friction disks are in full frictional contact with one another, so that both friction disks rotate at a common speed. Consequently, when the clutch is engaged, the pump wheel is connected to the driven belt pulley in a rotationally fixed manner.

Die Nass-Reibkupplung weist ferner eine statische elektromagnetische Spule auf, die in einer Trockenzone der Pumpe angeordnet ist, so dass die elektromagnetische Spule und die Antriebselektronik der elektromagnetischen Spule nicht mit dem Kühlmittel in Kontakt sind. Die elektromagnetische Spule ist axial auf der von dem Pumpenrad entfernten Seite der zweiten Reibscheibe positioniert. Wenn die elektromagnetische Spule mit elektrischer Energie versorgt wird, wird das ferromagnetisches Mittel der zweiten Reibscheibe von der elektromagnetischen Spule in einer axialen Richtung angezogen, wodurch sich die zweite Reibscheibe von der ersten Reibscheibe trennt. Folglich wird der Reibkontakt gelöst, wodurch die Mitdreh-Verbindung des Pumpenrads und der Riemenscheibe unterbrochen wird.The wet friction clutch also has a static electromagnetic coil, which is arranged in a dry zone of the pump so that the electromagnetic coil and the drive electronics of the electromagnetic coil are not in contact with the coolant. The electromagnetic coil is positioned axially on the side of the second friction disk remote from the impeller. When the electromagnetic coil is supplied with electrical energy, the ferromagnetic agent of the second friction plate is attracted to the electromagnetic coil in an axial direction, whereby the second friction plate separates from the first friction plate. As a result, the frictional contact is released, whereby the co-rotating connection of the pump wheel and the pulley is interrupted.

Die elektromagnetisch betätigte Nass-Reibkupplung ermöglicht ein wahlweises Verbinden/Lösen der Antriebsrotoreinheit mit/von der Abtriebsrotoreinheit durch Versorgen der elektromagnetischen Spule mit elektrischer Energie, wie erforderlich, und ermöglicht folglich das Steuern der Kühlmittelausgabe der Pumpe zum Beispiel entsprechend dem Bedarf des Motors.The electromagnetically actuated wet friction clutch enables the drive rotor unit to be connected / disconnected with / from the Output rotor unit by supplying the electromagnetic coil with electric power as required and thus enables the coolant output of the pump to be controlled, for example, according to the needs of the motor.

Die erfindungsgemäße schaltbare mechanische Kühlmittelpumpe ist ferner mit einem zylindrischen Steuerschieberring versehen, der relativ zu dem Pumpenrad zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position axial verschiebbar ist. In der geschlossenen Position umgibt der Steuerschieberring das Pumpenrad axial und deckt dieses vollständig ab. Dies ermöglicht eine beträchtliche Unterbrechung der Kühlmittelausgabe der Pumpe unabhängig von der Drehzahl des Pumpenrads.The switchable mechanical coolant pump according to the invention is also provided with a cylindrical control slide ring which is axially displaceable relative to the pump wheel between an open and a closed position. In the closed position, the control slide ring surrounds the pump impeller axially and completely covers it. This allows a significant interruption in the coolant output of the pump regardless of the speed of the impeller.

Die erfindungsgemäße schaltbare mechanische Kühlmittelpumpe ist ferner mit einem Hilfs-Hydrauliksystem versehen. Das Hilfs-Hydrauliksystem weist eine Hilfs-Hydraulikpumpe auf, die das Hilfs-Hydrauliksystem mit Druck beaufschlagt. Die Hilfs-Hydraulikpumpe wird über die Antriebsrotoreinheit von dem Motor mechanisch angetrieben. Das Hilfs-Hydrauliksystem betätigt den Steuerschieberring hydraulisch. Insbesondere ermöglicht das Hilfs-Hydrauliksystem eine Druckbeaufschlagung eines von dem Pumpenrad entfernt vorgesehenen axialen Endes des Steuerschieberrings, wodurch der Steuerschieberring in axialer Richtung über das Pumpenrad verschoben wird. In dieser Position umgibt der Steuerschieberring das Pumpenrad radial, so dass der Kühlmitteldurchsatz im Wesentlichen blockiert ist. Das Hilfs-Hydrauliksystem ermöglicht ein einfaches Steuern der Position des Steuerschieberrings über den Druck des Hilfs-Hydrauliksystems zum Beispiel mittels eines hydraulischen Steuerventils.The switchable mechanical coolant pump according to the invention is also provided with an auxiliary hydraulic system. The auxiliary hydraulic system has an auxiliary hydraulic pump which pressurizes the auxiliary hydraulic system. The auxiliary hydraulic pump is mechanically driven by the engine via the drive rotor unit. The auxiliary hydraulic system operates the control slide ring hydraulically. In particular, the auxiliary hydraulic system enables pressure to be applied to an axial end of the control slide ring provided remote from the pump wheel, as a result of which the control slide ring is displaced in the axial direction over the pump wheel. In this position, the control slide ring surrounds the pump wheel radially so that the coolant throughput is essentially blocked. The auxiliary hydraulic system enables the position of the control slide ring to be easily controlled via the pressure of the auxiliary hydraulic system, for example by means of a hydraulic control valve.

Die Kombination der elektromagnetisch betätigten Nass-Reibkupplung und des hydraulisch betätigten Steuerschieberrings ermöglicht, dass die erfindungsgemäße schaltbare mechanische Kühlmittelpumpe erforderlichenfalls die Kühlmittelausgabeenergie effizient unterbricht, und bewirkt eine echte Nullströmung.The combination of the electromagnetically actuated wet friction clutch and the hydraulically actuated control slide ring enables the switchable mechanical coolant pump according to the invention to efficiently interrupt the coolant output energy if necessary, and brings about a true zero flow.

Vorzugsweise steht die hydraulische Betätigung des Steuerschieberrings in Wirkverbindung mit der elektromagnetischen Betätigung der Pumpen-Nass-Reibkupplung, so dass die Bewegung des Steuerschieberrings zwischen der offenen und der geschlossenen Position mit dem Einkuppeln/Auskuppeln der Kupplung verbunden ist. Der Steuerschieberring wird in die offene Position bewegt, wenn die Kupplung eingekuppelt ist, und der Steuerschiebering wird axial über das Pumpenrad in die geschlossene Position bewegt, wenn die Kupplung ausgekuppelt ist. Wenn keine Kühlmittelausgabe benötigt wird, wird die Kupplung ausgekuppelt, um den Antrieb des Pumpenrads zu unterbrechen, und umgibt der Steuerschieberring das Pumpenrad zum Unterbrechen der von der verbleibenden Pumpenraddrehung bewirkten Kühlmittelausgabe.The hydraulic actuation of the control slide ring is preferably in operative connection with the electromagnetic actuation of the wet pump friction clutch, so that the movement of the control slide ring between the open and the closed position is connected to the engagement / disengagement of the clutch. The spool ring is moved to the open position when the clutch is engaged, and the spool ring is moved axially via the impeller to the closed position when the clutch is disengaged. When coolant delivery is not required, the clutch is disengaged to cut off drive to the impeller and the spool ring surrounds the impeller to interrupt the coolant delivery caused by the remaining impeller rotation.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Hilfs-Hydraulikpumpe eine volumetrische Pumpe. Dies ermöglicht ein einfaches Implementieren der Hilfspumpe zum Beispiel als nockenbetriebene Kolbenpumpe. Das Hilfs-Hydrauliksystem ist mit einem hydraulischen Ausgleichskanal versehen, die mit einem niedrigen Druck zum Beispiel eines Schmiermitteltanks verbunden ist, um einen Überdruck in dem Hilfs-Hydrauliksystem zu vermeiden und folglich ein Blockieren des beweglichen Teils der volumetrischen Pumpe zu vermeiden. Der Maximaldruck des Hilfs-Hydrauliksystems kann auf einfache Weise über den Hydraulik-Querschnitt des hydraulischen Ausgleichskanals definiert werden.In a preferred embodiment of the invention, the auxiliary hydraulic pump is a volumetric pump. This enables the auxiliary pump to be easily implemented, for example as a cam-operated piston pump. The auxiliary hydraulic system is provided with a hydraulic equalizing channel which is connected to a low pressure, e.g. The maximum pressure of the auxiliary hydraulic system can be easily defined using the hydraulic cross-section of the hydraulic compensation channel.

Vorzugsweise ist die Hilfs-Hydraulikpumpe des Hilfs-Hydrauliksystems als Radialkolbenpumpe vorgesehen, die von einer an der Antriebsrotorwelle der Antriebsrotoreinheit vorgesehenen Nockenstruktur angetrieben wird. Dies ermöglicht eine sehr einfache, kompakte und zuverlässige Implementierung der Hilfs-Hydraulikpumpe.The auxiliary hydraulic pump of the auxiliary hydraulic system is preferably provided as a radial piston pump which is driven by a cam structure provided on the drive rotor shaft of the drive rotor unit. This enables a very simple, compact and reliable implementation of the auxiliary hydraulic pump.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Steuerschieberring über eine Vorspannfeder in der von dem Pumpenrad weg weisenden axialen Richtung vorgespannt, so dass der Steuerschieberring in die offene Position vorgespannt ist. Folglich wird im Fall einer Fehlfunktion des hydraulischen Steuerschieberring-Betätigungssystems der Steuerschieberring von dem Pumpenrad weg in die offene Position verschoben, so dass die Kühlmittelausgabe nicht unterbrochen wird. Dies ermöglicht einen ausfallsicheren Betrieb der Kühlmittelpumpe.In a preferred embodiment of the invention, the control slide ring is prestressed in the axial direction facing away from the pump wheel via a prestressing spring, so that the control slide ring is prestressed into the open position. As a result, in the event of a malfunction of the hydraulic spool ring actuation system, the spool ring is shifted away from the impeller to the open position so that the coolant discharge is not interrupted. This enables fail-safe operation of the coolant pump.

Vorzugsweise wird das Hilfs-Hydrauliksystem durch die Hilfs-Hydraulikpumpe kontinuierlich mit Druck beaufschlagt, so dass kein komplexer Steuermechanismus für die Hilfs-Hydraulikpumpe benötigt wird. Das Hilfs-Hydrauliksystem ist mit einem hydraulischen Steuerventil versehen, um ein Steuern des Drucks des Hilfs-Hydrauliksystems zu ermöglichen und folglich ein Steuern der Bewegung des Steuerschieberrings zu ermöglichen. Das hydraulische Steuerventil steht in Wirkverbindung mit dem elektromagnetischen Nasskupplungs-Betätigungssystem, so dass die Bewegung des Steuerschieberrings und das Einkuppeln/Auskuppeln der Pumpenkupplung koordiniert werden können. Dies ermöglicht eine sehr effiziente Steuerung der Pumpen-Kühlmittelausgabe.The auxiliary hydraulic system is preferably continuously pressurized by the auxiliary hydraulic pump, so that no complex control mechanism is required for the auxiliary hydraulic pump. The auxiliary hydraulic system is provided with a hydraulic control valve to enable the pressure of the auxiliary hydraulic system to be controlled and consequently to enable the movement of the spool ring to be controlled. The hydraulic control valve is in operative communication with the wet clutch electromagnetic actuation system so that the movement of the spool ring and the engagement / disengagement of the pump clutch can be coordinated. This enables very efficient control of the pump coolant dispensing.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das hydraulische Steuerventil als Magnetventil vorgesehen, das mit der elektromagnetischen Spule der Nasskupplung elektrisch gekoppelt ist. Dies ermöglicht eine kostengünstige Implementierung des hydraulischen Steuerventils und eine einfache elektrische Kopplung des hydraulischen Steuerschieberring-Betätigungssystems und des elektromagnetischen Kupplungsbetätigungssystems.In a preferred embodiment of the invention, the hydraulic control valve is provided as a solenoid valve which is electrically coupled to the electromagnetic coil of the wet clutch is. This enables an inexpensive implementation of the hydraulic control valve and a simple electrical coupling of the hydraulic control slide ring actuation system and the electromagnetic clutch actuation system.

Alternativ weist das hydraulische Steuerventil einee Hilfs-Hydrauliksystem-Auslassöffnung und ein Auslasssteuermittel auf. Das Auslasssteuermittel ist mitbewegbar an der axial verschiebbaren Reibscheibe angebracht und schließt wahlweise den Auslass des Hilfs-Hydrauliksystems. Das Auslasssteuermittel kann zum Beispiel einfach als eine axiale Fläche der Reibscheibe vorgesehen sein. Wenn die Reibscheibe während der Auskupplung der Reibkupplung axial bewegt wird, schließt das Auslasssteuermittel, die mitbewegbar an der Reibscheibe angebracht ist, die Hilfs-Hydrauliksystem-Auslassöffnung. Folglich steigt der Druck des Hilfs-Hydrauliksystems, so dass der Steuerschieberring in die geschlossene Position bewegt wird. Die Betätigung des Steuerschieberrings ist daher mechanisch mit der axialen Reibscheibenposition verbunden und ist folglich mit der Einkupplung/Auskupplung der Pumpenkupplung verbunden. Die ermöglicht eine einfache und zuverlässige mechanische Verbindung der Bewegung des Steuerschieberrings und des Pumpenkupplungszustands, und es ist keine zusätzliche elektrische Steuereinrichtung für die Betätigung des Steuerschieberrings erforderlich.Alternatively, the hydraulic control valve has an auxiliary hydraulic system outlet port and outlet control means. The outlet control means is attached to the axially displaceable friction disc so that it can move with it and optionally closes the outlet of the auxiliary hydraulic system. For example, the outlet control means can simply be provided as an axial surface of the friction disk. If the friction disk is moved axially during the disengagement of the friction clutch, the outlet control means, which is attached to the friction disk so as to be movable, closes the auxiliary hydraulic system outlet opening. As a result, the pressure of the auxiliary hydraulic system increases, so that the spool ring is moved to the closed position. The actuation of the control slide ring is therefore mechanically connected to the axial friction disk position and is consequently connected to the coupling / uncoupling of the pump clutch. This enables a simple and reliable mechanical connection between the movement of the control slide ring and the pump coupling state, and no additional electrical control device is required for actuating the control slide ring.

Zwei Ausführungsformen der Erfindung werden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 einen schematischen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen schaltbaren mechanischen Kühlmittelpumpe, und
2 einen schematischen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen schaltbaren mechanischen Kühlmittelpumpe.

Two embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 a schematic longitudinal section of a first embodiment of a switchable mechanical coolant pump according to the invention, and
2 a schematic longitudinal section of a second embodiment of a switchable mechanical coolant pump according to the invention.

1 zeigt eine schaltbare mechanische Kühlmittelpumpe 100 zum Bereitstellen eines flüssigen Kühlmittels für einen Verbrennungsmotor 102. Die Kühlmittelpumpe 100 wird über einen Übertragungsriemen 106 von einem drehenden Mittel 104 des Motors 102 mechanisch angetrieben. Der Übertragungsriemen 106 treibt eine Riemenscheibe 108 einer Pumpen-Antriebsrotoreinheit 110 an. 1 shows a switchable mechanical coolant pump 100 for providing a liquid coolant for an internal combustion engine 102 . The coolant pump 100 is via a transmission belt 106 from a rotating agent 104 of the motor 102 mechanically driven. The transmission belt 106 drives a pulley 108 a pump drive rotor unit 110 on.

Die Kühlmittelpumpe 100 weist einen statische Pumpenfassung 112, die Antriebsrotoreinheit 110, eine Abtriebsrotoreinheit 114, eine elektromagnetisch betätigte Nass-Reibkupplung 116, einen zylindrischen Steuerschieberring 118 und ein Hilfs-Hydrauliksystem 120 auf.The coolant pump 100 has a static pump socket 112 , the drive rotor unit 110 , an output rotor unit 114 , an electromagnetically operated wet friction clutch 116 , a cylindrical spool ring 118 and an auxiliary hydraulic system 120 on.

Die Antriebsrotoreinheit 110 weist die mechanisch angetriebene Riemenscheibe 108 und eine drehbare Antriebsrotorwelle 122 auf, die von einem Antriebsrotorwellenlager 123 in und an der statischen Pumpenfassung 112 drehbar gehalten wird. Die Riemenscheibe 108 ist drehfest an der drehbaren Antriebsrotorwelle 122 angebracht.The drive rotor unit 110 has the mechanically driven pulley 108 and a rotatable drive rotor shaft 122 on that of a drive rotor shaft bearing 123 in and on the static pump socket 112 is held rotatable. The pulley 108 is fixed against rotation on the rotating drive rotor shaft 122 appropriate.

Die Abtriebsrotoreinheit 114 weist ein drehbares Pumpenrad 124 auf, das relativ zu der Antriebsrotorwelle 122 drehbar ist. Das Pumpenrad 124, die Antriebsrotorwelle 122 und die Riemenscheibe 108 sind um eine gemeinsame Drehachse A1 drehbar angeordnet.The output rotor unit 114 has a rotatable impeller 124 on, relative to the drive rotor shaft 122 is rotatable. The impeller 124 , the drive rotor shaft 122 and the pulley 108 are around a common axis of rotation A1 rotatably arranged.

Die elektromagnetisch betätigte Nass-Reibkupplung 116 weist zwei Reibscheiben 126, 128 auf. Die erste Reibscheibe 126 ist drehfest an einer axialen Rückseite des Pumpenrads 124 angebracht. Die Rückseite ist der zweiten Reibscheibe 128 zugewandt. Die zweite ferromagnetische Reibscheibe 128 ist drehfest an der Antriebsrotorwelle 122 befestigt und ist relativ zu der ersten Reibscheibe 126 axial verschiebbar. Die zweite Reibscheibe 128 wird von einer Reibscheiben-Vorspannfeder 132 in Richtung der ersten Reibscheibe 126 axial vorgespannt. Folglich sind die Reibscheiben 126, 128 in Reibkontakt, solange keine andere Axialkraft relativ zu der zweiten Reibscheibe 128 wirksam ist. In dem gezeigten Einkupplungszustand der Kupplung drehen sich die Reibscheiben 126, 128 mit der gleichen Drehzahl, so dass das Pumpenrad 124 und die angetriebene Riemenscheibe 108 drehfest verbunden sind.The electromagnetically actuated wet friction clutch 116 has two friction discs 126 , 128 on. The first friction disc 126 is non-rotatably on an axial rear side of the impeller 124 appropriate. The back is the second friction disc 128 facing. The second ferromagnetic friction disc 128 is rotationally fixed on the drive rotor shaft 122 attached and is relative to the first friction disc 126 axially displaceable. The second friction disc 128 is powered by a friction disc preload spring 132 in the direction of the first friction disc 126 axially preloaded. Hence the friction disks 126 , 128 in frictional contact as long as there is no other axial force relative to the second friction disc 128 is effective. In the shown coupling state of the clutch, the friction disks rotate 126 , 128 at the same speed so that the impeller 124 and the driven pulley 108 are rotatably connected.

Die elektromagnetisch betätigte Nass-Reibkupplung 116 ist mit einer statischen elektromagnetischen Spule 130 versehen, die von einem statischen Spulenkörper 134 in der statischen Pumpenfassung 112 gehalten wird. Die elektromagnetische Spule 130 wird von einer Motorsteuereinheit 136 mit elektrischer Energie versorgt, um erforderlichenfalls die Nass-Reibkupplung 116 auszukuppeln und folglich den Antrieb des Pumpenrads 124 zu unterbrechen.The electromagnetically actuated wet friction clutch 116 is with a static electromagnetic coil 130 provided by a static bobbin 134 in the static pump socket 112 is held. The electromagnetic coil 130 is controlled by an engine control unit 136 supplied with electrical energy to the wet friction clutch if necessary 116 disengage and consequently the drive of the impeller 124 to interrupt.

Wenn die elektromagnetische Spule 130 von der Motorsteuereinheit 136 mit elektrischer Energie versorgt wird, wird die ferromagnetische zweite Reibscheibe 128 von der elektromagnetischen Spule 130 axial angezogen, so dass die zweite Reibscheibe 128 axial gegen die Reibscheiben-Vorspannfeder 132 und von der ersten Reibscheibe 126 weg bewegt wird. Folglich wird der Reibkontakt zwischen den Reibscheiben 126, 128 unterbrochen, so dass das Pumpenrad 124 nicht länger über einen direkten Reibkontakt von dem Motor 102 angetrieben wird.When the electromagnetic coil 130 from the engine control unit 136 is supplied with electrical energy, the ferromagnetic second friction disc 128 from the electromagnetic coil 130 axially tightened so that the second friction disc 128 axially against the friction disc preload spring 132 and from the first friction disc 126 is moved away. Consequently, the frictional contact between the friction discs 126 , 128 interrupted so that the impeller 124 no longer via direct frictional contact from the engine 102 is driven.

Der zylindrische Steuerschieberring 118 ist in der statischen Pumpenfassung 112 positioniert, so dass die Zylinderachse C1 des zylindrischen Steuerschieberrings 118 der Drehachse A1 entspricht. Der zylindrische Steuerschieberring hat einen Innenradius, der größer ist als der Außenradius des Pumpenrads 124. Der Steuerschieberring 118 ist relativ zu dem Pumpenrad 124 in axialer Richtung zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position verschiebbar. Der Steuerschieberring 118 umgibt in der geschlossenen Position das Pumpenrad 124 vollständig, wodurch die Kühlmittelausgabe der Kühlmittelpumpe 100 unabhängig von der Drehzahl des Pumpenrads 124 blockiert wird. Der Steuerschieberring 118 umgibt in der offenen Position das Pumpenrad 124 nicht und beeinträchtigt folglich in der offenen Position nicht die Kühlmittelausgabe der Kühlmittelpumpe 100. Der Steuerschieberring 118 ermöglicht erforderlichenfalls ein wahlweises Unterbrechen der Kühlmittelausgabe der Kühlmittelpumpe 100.The cylindrical spool ring 118 is in the static pump socket 112 positioned so that the cylinder axis C1 of the cylindrical Spool ring 118 the axis of rotation A1 corresponds. The cylindrical control slide ring has an inner radius that is larger than the outer radius of the pump wheel 124 . The spool ring 118 is relative to the impeller 124 slidable in the axial direction between an open and a closed position. The spool ring 118 surrounds the impeller in the closed position 124 completely, reducing the coolant output of the coolant pump 100 regardless of the speed of the impeller 124 is blocked. The spool ring 118 surrounds the impeller in the open position 124 does not and consequently does not affect the coolant output of the coolant pump in the open position 100 . The spool ring 118 enables the coolant output of the coolant pump to be optionally interrupted if necessary 100 .

Der Steuerschieberring 118 wird von einer Steuerschieberring-Vorspannfeder 138 axial in die offene Position vorgespannt. Folglich wird die Kühlmittelausgabe der Kühlmittelpumpe 100 nicht unterbrochen, wenn keine Axialkraft relativ zu dem verschiebbaren Steuerschieberring 118 wirksam ist. Dies ermöglicht einen ausfallsicheren Betrieb der Kühlmittelpumpe 100.The spool ring 118 is controlled by a control spool ring preload spring 138 axially biased to the open position. Consequently, the coolant output of the coolant pump becomes 100 not interrupted when there is no axial force relative to the sliding control slide ring 118 is effective. This enables fail-safe operation of the coolant pump 100 .

Der Steuerschieberring 118 wird von dem Hilfs-Hydrauliksystem 120, insbesondere von dem Hydraulikdruck einer Steuerkammer 140 des Hilfs-Hydrauliksystems 120, hydraulisch betätigt. Die Steuerkammer 140 ist in der axialen Richtung teilweise von einem axialen Ende 142 des Steuerschieberrings begrenzt. Folglich wird der Steuerschieberring 118 durch den Druck der Steuerkammer 140 in der axialen Richtung gegen die Vorspannfeder 138 in die geschlossenen Position gedrückt. The spool ring 118 is from the auxiliary hydraulic system 120 , in particular the hydraulic pressure of a control chamber 140 of the auxiliary hydraulic system 120 , hydraulically operated. The control chamber 140 is partially from one axial end in the axial direction 142 of the control slide ring. Consequently, the spool ring 118 by the pressure of the control chamber 140 in the axial direction against the bias spring 138 pushed to the closed position.

Die Steuerkammer 140 wird von einer Hilfs-Radialkolbenpumpe 114, die mit einer Einlasskammer 146 verbunden ist, mittels des Kühlmittels mit Druck beaufschlagt. Die Einlasskammer 146 wird über einen axialen Hydraulikkanal 148, der sich in der Mitte der Antriebsrotorwelle 122 befindet, mit Atmosphärendruck aufweisendem Kühlmittel beliefert. Die Hilfs-Radialkolbenpumpe 144 wird von einer Nockenstruktur 150, die an der Antriebsrotorwelle 122 vorgesehen ist und radial von dieser vorsteht, mechanisch angetrieben. Folglich wird die Steuerkammer 140 kontinuierlich mit Druck beaufschlagt, solange der Motor 102 die Riemenscheibe 108 antreibt.The control chamber 140 is operated by an auxiliary radial piston pump 114 that have an inlet chamber 146 is connected, pressurized by means of the coolant. The inlet chamber 146 is via an axial hydraulic channel 148 which is in the middle of the drive rotor shaft 122 is supplied with coolant having atmospheric pressure. The auxiliary radial piston pump 144 is made by a cam structure 150 attached to the drive rotor shaft 122 is provided and protrudes radially from this, mechanically driven. Consequently, the control chamber 140 continuously pressurized as long as the engine is running 102 the pulley 108 drives.

Das Hilfs-Hydrauliksystem 120 ist mit einem Magnetsteuerventil 152 versehen. Das Steuerventil 152 verbindet über einen hydraulischen Ausgleichskanal 154 die druckbeaufschlagte Steuerkammer 140 hydraulisch mit der Atmosphärendruck aufweisenden Einlasskammer 146. Das Steuerventil 152 kann den Kühlmitteldurchsatz des hydraulischen Ausgleichskanals 154 zwischen einem Mindestdurchsatz und einem Maximaldurchsatz verändern. Das Steuerventil 152 ermöglicht immer einen Mindestdurchsatz des Ausgleichskanals, um einen Überdruck in der Steuerkammer 140 zu vermeiden und insbesondere ein Blockieren der Kolbenpumpe 144 zu vermeiden.The auxiliary hydraulic system 120 is with a solenoid control valve 152 Mistake. The control valve 152 connects via a hydraulic compensation channel 154 the pressurized control chamber 140 hydraulic to the inlet chamber at atmospheric pressure 146 . The control valve 152 can reduce the coolant throughput of the hydraulic compensation duct 154 change between a minimum throughput and a maximum throughput. The control valve 152 always enables a minimum throughput of the equalizing duct to avoid excess pressure in the control chamber 140 to avoid and especially a blockage of the piston pump 144 to avoid.

Im Mindestdurchsatz-Zustand des Steuerventils 152 wird die Steuerkammer 140 mit einem hohen Druck beaufschlagt, so dass der Steuerschieberring 118 in die geschlossene Position gedrückt wird. In dieser Position umgibt der Steuerschieberring 118 das Pumpenrad 124 und unterbricht dadurch die Kühlmittelausgabe der Kühlmittelpumpe 100.In the minimum flow state of the control valve 152 becomes the control chamber 140 subjected to high pressure, so that the control spool ring 118 is pushed to the closed position. In this position the control slide ring surrounds 118 the impeller 124 and thereby interrupts the coolant output of the coolant pump 100 .

Im Maximaldurchsatz-Zustand des Steuerventils 152 wird die Steuerkammer 140 über den Ausgleichskanal 154 mit Atmosphärendruck versorgt. Folglich wird der Steuerschieberring 118 von der Steuerschieberring-Vorspannfeder 138 in die offene Position gedrückt.In the maximum throughput state of the control valve 152 becomes the control chamber 140 via the compensation channel 154 supplied with atmospheric pressure. Consequently, the spool ring 118 from the control spool ring preload spring 138 pushed to the open position.

Der Zustand des Steuerventils 152 wird von der Motorsteuereinheit 136 elektrisch gesteuert, die auch die elektromagnetische Nasskupplung 116 elektrisch steuert. Dadurch wird es der Motorsteuereinheit 136 ermöglicht, einfach den Steuerschieberring 118 und die Nasskupplung 116 gemeinsam zu betätigen.The state of the control valve 152 is from the engine control unit 136 electrically controlled, which also includes the electromagnetic wet clutch 116 electrically controls. This will make it the engine control unit 136 allows simply the control slide ring 118 and the wet clutch 116 to operate together.

Wenn keine Kühlmittelausgabe der Kühlmittelpumpe 100 benötigt wird, versorgt die Motorsteuereinheit 136 die elektromagnetische Spule 130 mit elektrischer Energie, um die Nasskupplung 116 auszukuppeln und dadurch den Antrieb des Pumpenrads 124 zu stoppen. Die Drehung der zweiten Reibscheibe 128 in direkter Nähe des Pumpenrads 124 kann jedoch ein hydrodynamisches Schleppmoment hervorrufen, durch das das Pumpenrad 124 hydraulisch angetrieben wird und dadurch eine beträchtliche Kühlmittelausgabe bewirkt wird.If there is no coolant output from the coolant pump 100 is required, supplies the engine control unit 136 the electromagnetic coil 130 with electrical energy to the wet clutch 116 disengage and thereby drive the pump wheel 124 to stop. The rotation of the second friction disc 128 in the immediate vicinity of the impeller 124 can, however, cause a hydrodynamic drag torque through which the pump wheel 124 is hydraulically driven and thereby causes a considerable discharge of coolant.

Zum Blockieren der verbleibenden Kühlmittelausgabe der Kühlmittelpumpe 100 kann die Motorsteuereinheit 136 gleichzeitig das Steuerventil 152 in den Mindestdurchsatz-Zustand schalten, so dass der Steuerschieberring 118 in die geschlossene Position bewegt wird, in der der Steuerschieberring 118 das Pumpenrad 124 vollständig umgibt. Das gemeinsame Betätigen der Nasskupplung 116 und des Steuerschieberrings 118 ermöglicht erforderlichenfalls ein sehr effizientes Unterbrechen der Pumpen-Kühlmittelausgabe.To block the remaining coolant output from the coolant pump 100 can the engine control unit 136 at the same time the control valve 152 switch to the minimum throughput state so that the control spool ring 118 is moved to the closed position in which the spool ring 118 the impeller 124 completely surrounds. The joint actuation of the wet clutch 116 and the spool ring 118 enables a very efficient interruption of the pump coolant delivery if necessary.

2 zeigt eine alternative schaltbare mechanische Kühlmittelpumpe 200 gemäß der Erfindung. Die Merkmale der Kühlmittelpumpe 200 von 2, die den Merkmalen der Kühlmittepumpe 100 von 1 entsprechen, haben ein um 100 erhöhtes Bezugszeichen. 2 shows an alternative switchable mechanical coolant pump 200 according to the invention. The features of the coolant pump 200 from 2 that match the characteristics of the coolant pump 100 from 1 have a reference number increased by 100.

Das Hilfs-Hydrauliksystem 220 der Kühlmittelpumpe 200 ist mit einem hydraulischen Ausgleichskanal 254 versehen, der die Steuerkammer 240 des Hilfs-Hydrauliksystems mit dem niedrigen Druck einer Hydraulikkupplungskammer 256 verbindet. Der hydraulische Ausgleichskanal 254 weist eine axiale Öffnung 258 auf, die einer axialen Fläche 260 der ersten Reibscheibe 226 zugewandt ist. The auxiliary hydraulic system 220 the coolant pump 200 is with a hydraulic compensation channel 254 provided that the control chamber 240 of the auxiliary hydraulic system with the low pressure of a hydraulic coupling chamber 256 connects. The hydraulic compensation channel 254 has an axial opening 258 on that of an axial surface 260 the first friction disc 226 is facing.

Die elektromagnetisch betätigte Nass-Reibkupplung 216 der Kühlmittelpumpe 200 weist zwei ferromagnetische Reibscheiben 226, 228 auf. Die erste Reibscheibe 226 ist drehfest und mitbewegbar an der axialen Rückseite des Pumpenrads 224 angebracht, die der zweiten Reibscheibe 228 zugewandt ist. Die zweite Reibscheibe 228 ist drehfest an der Antriebsrotorwelle 222 befestigt. Beide Reibscheiben 226, 228 sind relativ zu der elektromagnetischen Spule 230 axial verschiebbar.The electromagnetically actuated wet friction clutch 216 the coolant pump 200 has two ferromagnetic friction discs 226 , 228 on. The first friction disc 226 is non-rotatable and can also be moved on the axial rear side of the pump wheel 224 attached to the second friction disc 228 is facing. The second friction disc 228 is rotationally fixed on the drive rotor shaft 222 attached. Both friction disks 226 , 228 are relative to the electromagnetic coil 230 axially displaceable.

Die elektromagnetische Spule 230 wird von der Motorsteuereinheit 236 entweder mit niedrigenergetischer elektrischer Energie oder mit hochenergetischer elektrischer Energie versorgt oder wird gar nicht mit elektrischer Energie versorgt. Wenn die elektromagnetische Spule 230 nicht mit elektrischer Energie versorgt wird, wird die zweite Reibscheibe 228 von der Reibscheiben-Vorspannfeder 232 in Richtung der ersten Reibscheibe 226 axial vorgespannt. Folglich sind die Reibscheiben 226, 228 in Reibkontakt, wodurch das Pumpenrad 224 drehfest mit der angetriebenen Riemenscheibe 208 verbunden ist.The electromagnetic coil 230 is from the engine control unit 236 either supplied with low-energy electrical energy or with high-energy electrical energy, or is not supplied with electrical energy at all. When the electromagnetic coil 230 is not supplied with electrical energy, the second friction disc 228 from the friction disc preload spring 232 in the direction of the first friction disc 226 axially preloaded. Hence the friction disks 226 , 228 in frictional contact, causing the impeller 224 non-rotatably with the driven pulley 208 connected is.

Wenn die elektromagnetische Spule 230 mit der niedrigenergetischen elektrischen Energie versorgt wird, wird nur die zweite Reibscheibe 228 von der elektromagnetischen Spule 230 axial angezogen, so dass die zweite Reibscheibe 228 axial gegen die Vorspannfeder 232 und von der ersten Reibscheibe 226 weg bewegt wird. Folglich wird der Reibkontakt zwischen den Reibscheiben 226, 228 unterbrochen, wodurch die Mitdreh-Verbindung zwischen dem Pumpenrad 224 und der Riemenscheibe 208 unterbrochen wird, so dass das Pumpenrad 224 nicht länger über einen direkten Reibkontakt von dem Motor 202 angetrieben wird.When the electromagnetic coil 230 is supplied with the low-energy electrical energy, only the second friction disc 228 from the electromagnetic coil 230 axially tightened so that the second friction disc 228 axially against the preload spring 232 and from the first friction disc 226 is moved away. Consequently, the frictional contact between the friction discs 226 , 228 interrupted, whereby the co-rotating connection between the pump wheel 224 and the pulley 208 is interrupted so that the impeller 224 no longer via direct frictional contact from the engine 202 is driven.

Wenn die elektromagnetische Spule 230 mit der hochenergetischen elektrischen Energie versorgt wird, wird auch die erste Reibscheibe 226 von der elektromagnetischen Spule 230 axial angezogen. Folglich wird die erste Reibscheibe 226 axial in Richtung der elektromagnetischen Spule 230 bewegt, so dass die axiale Reibscheibenfläche 260 die axiale Öffnung 258 des hydraulischen Ausgleichskanals bedeckt. Die axiale Reibscheibenfläche 260 bildet zusammen mit der axialen Öffnung 258 des hydraulischen Ausgleichskanals ein hydraulisches Steuerventil 252, das den Durchsatz des hydraulischen Ausgleichskanals 254 steuert.When the electromagnetic coil 230 is supplied with the high-energy electrical energy, the first friction disk is also 226 from the electromagnetic coil 230 axially tightened. Consequently, the first friction disc 226 axially in the direction of the electromagnetic coil 230 moved so that the axial friction disk surface 260 the axial opening 258 of the hydraulic compensation channel covered. The axial friction disk surface 260 forms together with the axial opening 258 of the hydraulic compensation channel a hydraulic control valve 252 that the throughput of the hydraulic compensation channel 254 controls.

Wenn die axiale Reibscheibenfläche 260 die axiale Öffnung 258 des hydraulischen Ausgleichskanals bedeckt, wird der Durchsatz des hydraulischen Ausgleichskanals 254 beträchtlich verringert, so dass die Steuerkammer 240 des Hilfs-Hydrauliksystems durch die Hilfs-Radialkolbenpumpe 244 mit einem hohen Druck beaufschlagt ist. Der hohe Steuerkammerdruck beaufschlagt das axiale Ende 142 des Steuerschieberrings axial derart, dass der Steuerschieberring 218 axial in die geschlossene Position gedrückt wird. Der Durchsatz des Ausgleichskanals wird nicht vollständig unterbrochen, um einen Überdruck des Hilfssystems 220 und insbesondere der Steuerkammer 240 zu vermeiden.When the axial friction disc surface 260 the axial opening 258 of the hydraulic compensation channel covered, the throughput of the hydraulic compensation channel 254 considerably reduced so that the control chamber 240 of the auxiliary hydraulic system by the auxiliary radial piston pump 244 is applied with a high pressure. The high control chamber pressure acts on the axial end 142 of the control slide ring axially such that the control slide ring 218 is pushed axially to the closed position. The throughput of the equalization channel is not completely interrupted to prevent overpressure in the auxiliary system 220 and in particular the control chamber 240 to avoid.

Sowohl der Zustand der Kupplung 216 als auch die Position des Steuerschieberrings 218 werden von der Motorsteuereinheit 236 gesteuert, die die elektromagnetische Spule mit elektrischer Energie versorgt. Die Wirkverbindung der Betätigung der Reibkupplung 216 und der Betätigung des Steuerschieberrings 218 ermöglicht das Bereitstellen von drei Zuständen mit unterschiedlichen Kühlmittelausgabedrücken. Der Pumpenzustand kann auf einfache Weise über die elektrische Energie, die der elektromagnetischen Spule 230 zugeführt wird, gesteuert werden.Both the condition of the clutch 216 as well as the position of the spool ring 218 are from the engine control unit 236 controlled, which supplies the electromagnetic coil with electrical energy. The operative connection of the actuation of the friction clutch 216 and the actuation of the spool ring 218 allows three states to be provided with different coolant dispensing pressures. The condition of the pump can easily be determined by the electrical energy generated by the electromagnetic coil 230 is fed, can be controlled.

Wenn die elektromagnetische Spule 230 nicht mit elektrischer Energie versorgt wird, wird die Nass-Reibkupplung 216 eingekuppelt und ist der Steuerschieberring 218 in der offenen Position. Folglich wird das Pumpenrad 224 von dem Motor 202 angetrieben und stellt die Kühlmittelpumpe 200 den maximalen Kühlmittelausgabedruck bereit.When the electromagnetic coil 230 is not supplied with electrical energy, the wet friction clutch 216 engaged and is the control slide ring 218 in the open position. Consequently, the impeller 224 from the engine 202 driven and sets the coolant pump 200 the maximum coolant dispensing pressure ready.

Wenn die elektromagnetische Spule 230 mit der niedrigenergetischen elektrischen Energie versorgt wird, wird die Nass-Reibkupplung 216 ausgekuppelt, während der Steuerschieberring 218 in der offenen Position bleibt. Die zweite Reibscheibe 228, die sich in der Hydraulikkupplungskammer 256 dreht, erzeugt ein hydrodynamisches Schleppmoment, das relativ zu dem Pumpenrad 224 wirksam ist. Folglich dreht sich das Pumpenrad 224 mit einer verringerten Drehzahl, so dass die Kühlmittelpumpe 200 einen verringerten Kühlmittelausgabedruck bereitstellt.When the electromagnetic coil 230 is supplied with the low-energy electrical energy, the wet friction clutch 216 disengaged while the spool ring 218 remains in the open position. The second friction disc 228 located in the hydraulic clutch chamber 256 rotates, generates a hydrodynamic drag torque relative to the pump wheel 224 is effective. As a result, the impeller rotates 224 at a reduced speed so that the coolant pump 200 provides a reduced coolant discharge pressure.

Wenn die elektromagnetische Spule 230 mit der hochenergetischen elektrischen Energie versorgt wird, bleibt die Nass-Reibkupplung 216 ausgekuppelt, während der Steuerschieberring 218 in die geschlossene Position bewegt wird. Folglich bedeckt der Steuerschieberring 218 das Pumpenrad 224, so dass die Kühlmittelausgabe der Kühlmittelpumpe 200 auf effiziente Weise unterbrochen wird.When the electromagnetic coil 230 is supplied with the high-energy electrical energy, the wet friction clutch remains 216 disengaged while the spool ring 218 is moved to the closed position. Consequently, the spool ring covers 218 the impeller 224 so that the coolant output of the coolant pump 200 interrupted in an efficient manner.

Bezugszeichenliste List of reference symbols

100100: schaltbare mechanische Kühlmittelpumpeswitchable mechanical coolant pump
102102: VerbrennungsmotorInternal combustion engine
104104: drehendes Mittelrotating means
106106: ÜbertragungsriemenTransmission belt
108108: RiemenscheibePulley
110110: AntriebsrotoreinheitDrive rotor unit
112112: statische Pumpenfassungstatic pump mount
114114: AbtriebsrotoreinheitOutput rotor unit
116116: elektromagnetisch betätigte Nass-ReibkupplungElectromagnetically operated wet friction clutch
118118: zylindrischer Steuerschieberringcylindrical spool ring
120120: Hilfs-HydrauliksystemAuxiliary hydraulic system
122122: drehbare Antriebsrotorwellerotatable drive rotor shaft
123123: AntriebsrotorwellenlagerDrive rotor shaft bearings
124124: PumpenradImpeller
126126: erste Reibscheibefirst friction disc
128128: zweite Reibscheibesecond friction disc
130130: elektromagnetische Spuleelectromagnetic coil
132132: Reibscheiben-VorspannfederFriction disc preload spring
134134: SpulenkörperBobbin
136136: MotorsteuereinheitEngine control unit
138138: Steuerschieberring-VorspannfederControl slide ring preload spring
140140: Hilfs-Hydrauliksystem-SteuerkammerAuxiliary hydraulic system control chamber
142142: axiales Steuerschieberring-Endeaxial spool ring end
144144: Hilfs-RadialkolbenpumpeAuxiliary radial piston pump
146146: Hilfs-Hydrauliksystem-EinlasskammerAuxiliary hydraulic system inlet chamber
148148: axialer Hydraulikkanalaxial hydraulic channel
150150: NockenstrukturCam structure
152152: MagnetsteuerventilSolenoid control valve
154154: hydraulischer Ausgleichskanalhydraulic compensation channel
200200: schaltbare mechanische Kühlmittelpumpeswitchable mechanical coolant pump
202202: VerbrennungsmotorInternal combustion engine
204204: drehendes Mittelrotating means
206206: ÜbertragungsriemenTransmission belt
208208: RiemenscheibePulley
210210: AntriebsrotoreinheitDrive rotor unit
212212: statische Pumpenfassungstatic pump mount
214214: AbtriebsrotoreinheitOutput rotor unit
216216: elektromagnetisch betätigte Nass-ReibkupplungElectromagnetically operated wet friction clutch
218218: zylindrischer Steuerschieberringcylindrical spool ring
220220: Hilfs-HydrauliksystemAuxiliary hydraulic system
222222: drehbare Antriebsrotorwellerotatable drive rotor shaft
223223: AntriebsrotorwellenlagerDrive rotor shaft bearings
224224: PumpenradImpeller
226226: erste Reibscheibefirst friction disc
228228: zweite Reibscheibesecond friction disc
230230: elektromagnetische Spuleelectromagnetic coil
232232: Reibscheiben-VorspannfederFriction disc preload spring
234234: SpulenkörperBobbin
236236: MotorsteuereinheitEngine control unit
238238: Steuerschieberring-VorspannfederControl slide ring preload spring
240240: Hilfs-Hydrauliksystem-SteuerkammerAuxiliary hydraulic system control chamber
242242: axiales Steuerschieberring-Endeaxial spool ring end
244244: Hilfs-RadialkolbenpumpeAuxiliary radial piston pump
246246: Hilfs-Hydrauliksystem-EinlasskammerAuxiliary hydraulic system inlet chamber
248248: axialer Hydraulikkanalaxial hydraulic channel
250250: NockenstrukturCam structure
252252: Hydraulisches SteuerventilHydraulic control valve
254254: hydraulischer Ausgleichskanalhydraulic compensation channel
256256: HydraulikkupplungskammerHydraulic clutch chamber
258258: axiale Öffnung des hydraulischen Ausgleichskanalsaxial opening of the hydraulic compensation channel
260260: axiale Fläche der ersten Reibscheibeaxial surface of the first friction disk
A1, A2A1, A2: DrehachsenAxes of rotation
C1, C2C1, C2: ZylinderachsenCylinder axes

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 2013/079103 A1 [0003]
WO 2009/143832 A2 [0004]

Claims

Switchable mechanical coolant pump (100, 200) with a drive rotor unit (110, 210) which has a drive rotor shaft (122, 222) and a belt pulley (108, 208) which is fastened in a rotationally fixed manner to the drive rotor shaft (122, 222), and an output rotor unit (114, 214) comprising an impeller (124, 224), an electromagnetically operated wet friction clutch (116, 216) which comprises a first friction disk (126, 226) which is non-rotatably attached to the pump wheel (124, 224), a second friction washer (128, 228) having a ferromagnetic means (128, 228), the second friction washer (128, 228) being non-rotatably attached to the drive rotor shaft (122, 222) and relative to the first friction washer (126, 226) ) is axially displaceable, and a static electromagnetic coil (130, 230), wherein the wet friction clutch (116, 216) optionally connects the drive rotor unit (110, 210) with the output rotor unit (114, 214), a cylindrical spool ring (118, 218) which is axially displaceable relative to the impeller (124, 224) between an open and a closed position, thereby selectively surrounding the impeller (124, 224), and an auxiliary hydraulic system (120, 220) with an auxiliary hydraulic pump (144, 244) which is mechanically driven by the drive rotor unit (110, 210) and pressurizes the auxiliary hydraulic system (120, 220), the auxiliary Hydraulic system (120, 220) hydraulically actuates the control slide ring (118, 218).

Switchable mechanical coolant pump (100, 200) according to Claim 1 , wherein the hydraulic actuation of the control slide ring (118, 218) is in operative connection with the electromagnetic actuation of the wet pump friction clutch (116, 216).

Switchable mechanical coolant pump (100, 200) according to one of the preceding claims, wherein the auxiliary hydraulic pump (144, 244) is a volumetric pump and wherein the auxiliary hydraulic system (120, 220) has a hydraulic equalizing channel (154, 254) which the auxiliary hydraulic system (120, 220) connects to a low pressure.

Switchable mechanical coolant pump (100, 200) according to one of the preceding claims, wherein the auxiliary hydraulic pump (144, 244) is designed as a radial piston pump and wherein the drive rotor shaft (122, 222) has a cam structure (150, 250) for driving the radial piston pump (144 , 244).

Switchable mechanical coolant pump (100, 200) according to one of the preceding claims, wherein the control slide ring (118, 218) is prestressed via a prestressing spring (138, 238) in the axial direction facing away from the pump wheel (124, 224), so that the Spool ring (118, 218) is biased to the open position.

Switchable mechanical coolant pump (100, 200) according to one of the preceding claims, wherein the auxiliary hydraulic system (120, 220) is continuously pressurized by the auxiliary hydraulic pump (144, 244) and wherein the auxiliary hydraulic system (120, 220) a switchable hydraulic control valve (152, 252) which controls the pressure of the auxiliary hydraulic system (120, 220) and is in operative connection with the pump wet clutch (116, 216).

Switchable mechanical coolant pump (100) according to Claim 6 , wherein the hydraulic control valve (152) is designed as a solenoid valve which is electrically connected to the electromagnetic coil (130) of the wet clutch.

Switchable mechanical coolant pump (200) according to Claim 7 , wherein the first friction disk (226) is arranged axially displaceably and has a second ferromagnetic means (226), and wherein the hydraulic control valve (252) has an axial opening of the hydraulic compensation channel (258) and has an outlet control means (260) which can be moved along with it is attached to the axially displaceable friction disc (226) and selectively closes the auxiliary hydraulic system outlet opening (258).