EP2425138A1 - Schaltbare kühlmittelpumpe - Google Patents

Schaltbare kühlmittelpumpe

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Publication number
EP2425138A1
EP2425138A1 EP09775868A EP09775868A EP2425138A1 EP 2425138 A1 EP2425138 A1 EP 2425138A1 EP 09775868 A EP09775868 A EP 09775868A EP 09775868 A EP09775868 A EP 09775868A EP 2425138 A1 EP2425138 A1 EP 2425138A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
pulley
working
piston
annular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09775868A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eugen Schmidt
Franz Pawellek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nidec GPM GmbH
Original Assignee
Geraete und Pumpenbau GmbH Dr Eugen Schmidt
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Geraete und Pumpenbau GmbH Dr Eugen Schmidt filed Critical Geraete und Pumpenbau GmbH Dr Eugen Schmidt
Publication of EP2425138A1 publication Critical patent/EP2425138A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/021—Units comprising pumps and their driving means containing a coupling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/02—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions
    • F04D15/0209—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions responsive to a condition of the working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/586—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for liquid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/14—Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/162—Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control by cutting in and out of pumps

Definitions

  • the invention relates to a driven via a pulley switchable coolant pump for internal combustion engines, in which the impeller can be driven by means of a Reibparung switchable from the pulley.
  • the prior art describes coolant pumps for internal combustion engines whose pulleys are driven by the crankshaft of the internal combustion engine and in which the impeller can be connected to the pump shaft in a switchable manner by means of a frictional pairing.
  • Pressing force causes, which results from the fact that between the friction disc and the impeller by an inflow ring and a Ausströmring for the
  • Cooling medium built up a pressure supporting the negative pressure, and at the same time the friction disc during operation by means of
  • Friction clutch activated and turned on the coolant pump.
  • DE 101 28 059 C1 describes a coolant pump disclosed by the applicant in which a shaft rigidly connected to the belt pulley is mounted twice. On this shaft of the pulley opposite a sleeve is arranged by means of a backstop. On this sleeve rotatably the impeller is arranged.
  • a rotor rigidly connected to the sleeve of an electric motor arranged in the pump housing By means of a rotor rigidly connected to the sleeve of an electric motor arranged in the pump housing, the sleeve and thus the impeller rigidly connected to the sleeve can be additionally driven, so that, for example, even with congestion on wintry highways despite low speed of the pump shaft optimal heating of the passenger compartment can be guaranteed.
  • the invention is therefore based on the object of developing a cost-effective and easily manufacturable, driven by a pulley, switchable coolant pump for internal combustion engines in which the impeller can be driven in conjunction with a friction pair switchable, characterized by a high efficiency, a very compact , simple, robust design, minimal manufacturing and assembly costs as well as high reliability and reliability characterized and, in particular for small coolant pumps (ie coolant pumps in which the distance between the pulley and the impeller is less than 15 mm and whose pulley diameter is smaller than 50 mm) is suitable, while allowing the high pressure forces of the newly developed design To realize a virtually wear-free ON / OFF operation, thereby reliably reducing the warm-up phase of the engine and to reduce both pollutant emissions as well as the friction losses and fuel consumption, the newly developed switchable coolant pump even be retrofitted in already operating engine families should.
  • small coolant pumps ie coolant pumps in which the distance between the pulley and the impeller is less than 15 mm and
  • Pulley bearing 2 a pulley 3 and on the other hand in the same Pump housing 1 in a pump bearing 4 (independent of the pulley 3) a pump shaft 5 stored.
  • an impeller 6 is rotatably disposed on the free, flow-side end of the pump shaft 5, an impeller 6 is rotatably disposed.
  • a shaft seal 8 is arranged in the pump housing 1 in a seal holder 7.
  • connection flange 9 for connecting a pressure booster 10 is arranged on the pump housing 1.
  • actuating cylinder 11 At this pressure booster 10 is an actuating cylinder 11, with a arranged on this actuating cylinder 11 pressure port 12 to which a negative pressure is applied.
  • an actuating piston 13 is arranged, which is rigidly connected to a arranged in a working cylinder 15 working piston 14.
  • a sleeve receptacle 17 is arranged in the pump housing 1, the bearing seat 16 of the pump bearing 4 adjacent the pulley receptacle 17 centrally projects into the pulley side free end of the pump shaft 5, and in the annular base 18, an annular channel 19 is arranged.
  • annular piston working sleeve 21 is inserted into whose bottom flow openings 22 are arranged relative to the annular channel 19.
  • Ring seal 34 is arranged.
  • an annular piston 24 provided with a ring piston seal 23 is displaceably arranged in the annular piston working sleeve 20, adjacent to the through-flow openings 22 to the annular channel 19.
  • the annular piston seal 23 is according to the invention in an associated on the annular piston 24 arranged driving groove.
  • an axial bearing 25 in the design of an axial needle bearing between the annular piston 24 and a working cone 26 arranged axially displaceably on the pump shaft 5 is arranged adjacent to the annular piston 24 on the pulley side.
  • the return spring 28, as shown in the figure 1, a plate spring which is clamped on the front side of the pump shaft 5 by means of a fastening screw 32 against the working cone 26.
  • Essential to the invention is that centrally in the end face 29 of the rotatably mounted on the pump housing 1 pulley 3 a driving cone 30 is arranged, which causes when applying a negative pressure to the pressure port 12, that the working piston 14 located on the working cylinder 15 in the working medium, i.
  • the cooling liquid which is composed mainly of a water / glycol mixture, so that the arranged on the pump shaft 5 working cone 26 enters into operative connection with the arranged in the pulley 3 driving cone 30, and thereby the pump shaft 5 with the rigid with this Pump shaft 5 connected impeller 6 is taken from the pulley.
  • the present solution causes due to the arrangement of the invention very high contact forces which then enable a slip and thus wear-free ON / OFF operation.
  • the present solution is characterized by a very compact, simple and robust design, especially for very small coolant pumps (ie coolant pumps in which the distance between the pulley and the impeller is less than 15 mm and whose pulley diameter is smaller than 50 mm) very well suited.
  • a very high reliability and reliability can be ensured by means of the inventive solution with minimal manufacturing and assembly costs.
  • a refill valve 31 may be arranged, which ensures the balance of leakage losses problem-free and cost-effective
  • a further advantage is that the end face of the pulley 3, a cap 33 is arranged which covers the area of the driving cone 30 and the working cone 26 coming into operative connection with this and its return spring 28 and its attachment to the pump shaft 5, and so a high functional, Operational and occupational safety guaranteed. It is also advantageous that in the pump housing 1, near the shaft sealing ring 8 a leakage line 35 is arranged, which keeps the pump bearing 4 "dry” and which is closed to "outside” by a leakage sponge 36.
  • the present solution allows for a simple and very compact design by a defined control of the coolant flow rate optimal
  • Heating of the engine possible to influence the engine temperature in continuous operation so that in the entire working range of the engine both the
  • the solution according to the invention also makes it possible to retrofit the inventive, here presented, switchable coolant pump, even in the case of motor families already produced at present.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine über eine Riemenscheibe angetriebene schaltbare Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore, bei welcher das Flügelrad mittels einer Reibpaarung schaltbar von der Riemenscheibe angetrieben werden kann. Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine fertigungstechnisch einfach herstellbare, über eine Riemenscheibe angetriebene, schaltbare Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore der vorgenannten Bauart zu entwickeln, welche insbesondere für kleine Kühlmittelpumpen (d.h. Kühlmittelpumpen bei denen der Abstand zwischen der Riemenscheibe und dem Flügelrad kleiner als 15 mm ist und deren Riemenscheibendurchmesser kleiner als 50 mm ist) geeignet ist. Die erfindungsgemäße schaltbare Kühlmittelpumpe mit einem am Pumpengehäuse (1) angeordneten Anschlussflansch (9) für einen Druckübersetzer (10) und einem in einem Arbeitszylinder (15) angeordneten Arbeitskolben (14) zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass am/im Pumpengehäuse (1) sowohl einerseits die Riemenscheibe (3) in einem Riemenscheibenlager (2) wie andererseits auch die Pumpenwelle (5) in einem Pumpenlager (4) separat gelagert sind, und dass im Pumpengehäuse (1) eine Hülsenaufnahme (17) angeordnet ist, wobei in deren Ringboden (18) sich ein Ringkanal (19) befindet, und dass in der Hülsenaufnahme (17) im Pumpengehäuse (1) eine Ringkolbenarbeitshülse (21) eingesetzt ist, und dass in der Ringkolbenarbeitshülse (21) verschiebbar ein mit einer Ringkolbendichtung (23) versehener Ringkolben (24) angeordnet ist, und dass dem Ringkolben (24) riemenscheibenseitig benachbart, zwischen dem Ringkolben (24) und einem Arbeitskegel (26), ein Axiallager (25) angeordnet ist, und dass an der Pumpenwelle (5) eine Endlagenbegrenzung (27) für den Arbeitskegel (26), sowie eine/mehrere Rückstellfeder/n (28) angeordnet ist/sind, und dass zentrisch in der Stirnseite (29) der Riemenscheibe (3) ein Mitnahmekegel (30) angeordnet ist, der beim Anlegen eines Unterdruckes, bzw. Überdruckes an den Druckanschlussstutzen (12) mit dem auf der Pumpenwelle (5) angeordneten Arbeitskegel (26) in Wirkverbindung tritt.

Description

Schaltbare Kühlmittelpumpe
Die Erfindung betrifft eine über eine Riemenscheibe angetriebene schaltbare Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore, bei welcher das Flügelrad mittels einer Reibpaarung schaltbar von der Riemenscheibe angetrieben werden kann.
Im Stand der Technik sind Kühlmittelpumpen für Verbrennungsmotore vorbeschrieben, deren Riemenscheiben von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angetrieben werden und bei denen das Flügelrad schaltbar mittels einer Reibpaarung mit der Pumpenwelle verbunden werden kann.
Mit der mit diesen Kühlmittelpumpen realisierbaren Zweipunktregelung kann die Kühlleistung wie auch die Antriebsleistung der Kühlmittelpumpe variiert werden. Die Zweipunktregelung dieser Kühlmittelpumpen für Kraftfahrzeuge ermöglicht, dass eine sofort beim Starten des Motors einsetzende Zwangskühlung vermieden werden kann, wodurch die Warmlaufphase des Motors mit all den in dieser Phase auftretenden Nachteilen wie beispielsweise erhöhte Reibungsverluste, erhöhte Emissionswerte und ein erhöhter Kraftstoffverbrauch deutlich reduziert wird.
Von der Anmelderin wurde im Patent DE 100 57 098 C1 eine bewährte schaltbare Kühlmittelpumpe vorgestellt, bei der stationär im Pumpengehäuse eine Magnetspule angeordnet ist, welche mit einer drehfest, jedoch federbelastet verschiebbar auf der Antriebswelle angeordneten, flügelradseitig mit einem Reibbelag versehenen Ankerscheibe derart in Wirkverbindung treten kann, dass bei ausgeschaltetem Magnetfeld infolge der Federanpresskraft das drehbar auf der Antriebswelle angeordnete Flügelrad von der Ankerscheibe mitgenommen wird.
Da durch den zur Verfügung stehenden magnetischen Bauraum das
Mitnahmereibmoment bei dieser Bauform begrenzt ist, wurde diese Lösung konsequent weiterentwickelt.
Die auf der vorgenannten Lösung aufbauende Patent DE 102 35 721 B4 beschreibt eine bauraumoptimierte schaltbare Kühlmittelpumpe, mit einem von der Reibscheibe der Magnetkupplung auf das Flügelrad übertragbaren, deutlich erhöhten Antriebsdrehmoment.
Dieses erhöhte Antriebsdrehmoment wird durch eine Erhöhung der
Anpresskraft bewirkt, welche daraus resultiert, dass zwischen der Reibscheibe und dem Flügelrad durch einen Zuströmring und einen Ausströmring für das
Kühlmedium ein die Anpresskraft unterstützender Unterdruck aufgebaut, und gleichzeitig die Reibscheibe während des Betriebes mittels
Überströmöffnungen kupplungsseitig mit dem Druck des Kühlmediums beaufschlagt wird.
Diese vorgenannten Bauformen von Kühlmittelpumpen werden beim Kaltstart des Motors ausgeschaltet, um eine kurzfristige Motorerwärmung mit all den daraus resultierenden Vorteilen zu gewährleisten.
Hat dann der Motor seine Betriebstemperatur erreicht, wird die jeweilige
Reibkupplung aktiviert und die Kühlmittelpumpe angeschaltet.
Um jedoch den Verschleiß an den Drehmomentenübertragungsflächen zu minimieren sind sehr hohe Anpresskräfte erforderlich, wobei zwangsläufig stets ein Kompromiss zwischen einem gerade noch zulässigen Schlupf (d.h. dem
Verschleiß) und der erforderlichen Baugröße mit dem zugehörigen technischen
Aufwand gefunden werden muss. In manchen Einsatzfällen sind jedoch den zulässigen Baugrößen derart enge Grenzen gesetzt, dass selbst die bauraumoptimierten Bauformen des Standes der Technik noch zu groß bauen.
Ein Vertreter solcher sehr kleinen Kühlmittelpumpen, bei denen der Abstand zwischen der Riemenscheibe und dem Flügelrad kleiner als 15 mm ist und der Durchmesser der Riemenscheibe kleiner als 50 mm ist, ist in der US 2002/0176773 A1 dargestellt.
Weiterhin wird in der DE 101 28 059 C1 eine von der Anmelderin offenbarte Kühlmittelpumpe vorbeschrieben bei der eine starr mit der Riemenscheibe verbundene Welle zweifach gelagert ist. Auf dieser Welle ist der Riemenscheibe gegenüberliegend mittels einer Rücklaufsperre eine Hülse angeordnet. Auf dieser Hülse ist drehfest das Flügelrad angeordnet. Mittels eines starr mit der Hülse verbundenen Rotors eines im Pumpengehäuse angeordneten Elektromotors kann im Bedarfsfall die Hülse und damit das starr mit der Hülse verbundene Flügelrad zusätzlich angetrieben werden, so dass beispielsweise auch bei Staus auf winterlichen Autobahnen trotz niedriger Drehzahl der Pumpenwelle eine optimale Beheizung der Fahrgastzelle gewährleistet werden kann.
Darüber hinaus wurde von der Anmelderin in der DE 10 2005 062 200 B3 zudem eine Kühlmittelpumpe vorgestellt, bei der Druckleitungen mit einem Ringkanal verbunden sind und bei der ein mit einem Rollfaltbelag versehener Ringkolben angeordnet wurde.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige und fertigungstechnisch einfache herstellbare, über eine Riemenscheibe angetriebene, schaltbare Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore zu entwickeln bei der das Flügelrad in Verbindung mit einer Reibpaarung schaltbar angetrieben werden kann, die sich durch einen hohen Wirkungsgrad, eine sehr kompakte, einfache, robuste Bauform, einen minimalen Fertigungs- und Montageaufwand sowie eine hohe Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit auszeichnet, und welche insbesondere für kleine Kühlmittelpumpen (d.h. Kühlmittelpumpen bei denen der Abstand zwischen der Riemenscheibe und dem Flügelrad kleiner als 15 mm ist und deren Riemenscheibendurchmesser kleiner als 50 mm ist) geeignet ist, wobei es die hohen Anpresskräfte der neu zu entwickelnden Bauform ermöglichen sollen einen nahezu verschleißfreien ON / OFF Betrieb zu realisieren, um dadurch die Warmlaufphase des Motors zuverlässig zu reduzieren und sowohl die Schadstoffemission wie auch die Reibungsverluste und den Kraftstoffverbrauch zu senken, wobei die neu zu entwickelnde schaltbare Kühlmittelpumpe auch selbst bei bereits in Betrieb befindlichen Motorfamilien nachrüstbar sein soll.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine schaltbare Kühlmittelpumpe nach den Merkmalen des Hauptanspruches der Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausführungen, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung der erfindungsgemäßen Lösung in Verbindung mit der Zeichnung zu einem Ausführungsbeispiel der hier vorliegenden erfindungsgemäßen Lösung.
In der Figur 1 ist eine der möglichen Bauformen der erfindungsgemäßen, schaltbaren Kühlmittelpumpe in der Seitenansicht im Schnitt, in der
Arbeitsstellung „Aus" (d.h. keine Mitnahme des Flügelrades) dargestellt.
Diese in der Figur 1 dargestellte Bauform wird in Verbindung mit einer
Unterdruckregelung eingesetzt.
Nachfolgend soll die vorliegende erfindungsgemäße schaltbare
Kühlmittelpumpe an Hand des in der Figur 1 dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
Erfindungsgemäß sind separat am/im Pumpengehäuse 1 einerseits in einem
Riemenscheibenlager 2 eine Riemenscheibe 3 und andererseits im selben Pumpengehäuse 1 in einem Pumpenlager 4 (von der Riemenscheibe 3 unabhängig) eine Pumpenwelle 5 gelagert.
Auf dem freien, strömungsseitigen Ende der Pumpenwelle 5 ist drehfest ein Flügelrad 6 angeordnet.
Zwischen dem Flügelrad 6 und dem Pumpenlager 4 ist im Pumpengehäuse 1 in einer Dichtungsaufnahme 7 ein Wellendichtring 8 angeordnet.
Zudem ist am Pumpengehäuse 1 ein Anschlussflansch 9 zum Anschluss eines Druckübersetzers 10 angeordnet. An diesem Druckübersetzer 10 ist ein Betätigungszylinder 11 , mit einem an diesem Betätigungszylinder 11 angeordneten Druckanschlussstutzen 12 an dem ein Unterdruck angelegt wird angeordnet.
Im Betätigungszylinder 11 ist ein Betätigungskolben 13 angeordnet, der starr mit einem in einem Arbeitszylinder 15 angeordneten Arbeitskolben 14 verbunden ist.
Erfindungsgemäß ist im Pumpengehäuse 1 , dem Lagersitz 16 des Pumpenlagers 4 riemenscheibenseitig benachbart, eine Hülsenaufnahme 17 angeordnet in die zentrisch das riemenscheibenseitige freie Ende der Pumpenwelle 5 hineinragt, und in deren Ringboden 18 ein Ringkanal 19 angeordnet ist.
Kennzeichnend ist, dass der Arbeitszylinder 15 über mehrere im
Pumpengehäuse 1 angeordnete und miteinander verbundene Druckleitungen
20 mit dem Ringkanal 19 verbunden ist.
Erfindungswesentlich ist weiterhin, dass in der im Pumpengehäuse 1 angeordneten Hülsenaufnahme 17, eine Ringkolbenarbeitshülse 21 eingesetzt ist in deren Boden Durchströmöffnungen 22 zum Ringkanal 19 angeordnet sind.
Erfindungswesentlich ist auch, dass zwischen der Ringkolbenarbeitshülse 21 und dem Ringkanal 19 eine mit Durchströmöffnungen 22 versehene
Ringdichtung 34 angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist auch, dass in der Ringkolbenarbeitshülse 20, den Durchströmöffnungen 22 zum Ringkanal 19 benachbart, verschiebbar ein mit einer Ringkolbendichtung 23 versehener Ringkolben 24 angeordnet ist. Die Ringkolbendichtung 23 ist erfindungsgemäß in eine zugeordnete am Ringkolben 24 angeordnete Mitnahmenut eingeknüpft.
Erfindungswesentlich ist auch, dass dem Ringkolben 24 riemenscheibenseitig benachbart ein Axiallager 25 in der Bauform eines Axialnadellagers zwischen dem Ringkolben 24 und einem auf der Pumpenwelle 5 axial verschiebbar angeordneten Arbeitskegel 26 angeordnet ist.
Kennzeichnend ist auch, dass an der Pumpenwelle 5 eine Endlagenbegrenzung 27 für den Arbeitskegel 26, sowie zwischen dem Arbeitskegel 26 und der Pumpenwelle 5 eine Rückstellfeder 28 angeordnet sind.
Vorteilhaft ist, wenn die Rückstellfeder 28, wie in der Figur 1 dargestellt, eine Tellerfeder ist, die stirnseitig an der Pumpenwelle 5 mittels einer Befestigungsschraube 32 gegen den Arbeitskegel 26 verspannt ist. Erfindungswesentlich ist dabei, dass zentrisch in der Stirnseite 29 der drehbar am Pumpengehäuse 1 gelagerten Riemenscheibe 3 ein Mitnahmekegel 30 angeordnet ist, der beim Anlegen eines Unterdruckes an den Druckanschlussstutzen 12 bewirkt, dass der Arbeitskolben 14 auf das im Arbeitszylinder 15 befindliche Arbeitsmedium, d.h. im Ausführungsbeispiel auf die Kühlflüssigkeit einwirkt, welche vorwiegend aus einer Wasser/Glykolmischung zusammengesetzt ist, so dass der auf der Pumpenwelle 5 angeordnete Arbeitskegel 26 mit dem in der Riemenscheibe 3 angeordneten Mitnahmekegel 30 in Wirkverbindung tritt, und dadurch die Pumpenwelle 5 mit dem starr mit dieser Pumpenwelle 5 verbundenen Flügelrad 6 von der Riemenscheibe mitgenommen wird.
Die vorliegende Lösung bewirkt infolge der erfindungsgemäßen Anordnung sehr hohe Anpresskräfte welche dann einen schlupf- und somit verschleißfreien ON / OFF Betrieb ermöglichen. Somit wird es mittels der vorgestellten erfindungsgemäßen Anordnung möglich die Warmlaufphase des Motors zuverlässig und deutlich zu reduzieren um sowohl die Schadstoffemission wie auch die Reibungsverluste und den Kraftstoffverbrauch in der Warmlaufphase des Motors zu senken. Die vorliegende Lösung zeichnet sich dabei durch eine sehr kompakte, einfache und robuste Bauform aus, die insbesondere für sehr kleine Kühlmittelpumpen (d.h. Kühlmittelpumpen bei denen der Abstand zwischen der Riemenscheibe und dem Flügelrad kleiner als 15 mm ist und deren Riemenscheibendurchmesser kleiner als 50 mm ist) sehr gut geeignet ist. Zudem kann mittels der erfindungsgemäßen Lösung bei minimalem Fertigungsund Montageaufwand eine sehr hohe Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit gewährleistet werden.
Auf Grund ihrer bauraumoptimierten Bauform ist die vorliegende erfindungsgemäße Lösung einer schaltbaren Kühlmittelpumpe auch bei bereits in Betrieb befindlichen Motorfamilien nachrüstbar.
Auf Grund der Tatsache, dass das sowohl im Arbeitszylinder 15, in der/den Druckleitung/en 20, im Ringkanal 19 wie auch im Ringkolbenarbeitsraum befindliche Arbeitsmedium die Kühlflüssigkeit ist, kann wie erfindungsgemäß in der Figur 1 dargestellt, zwischen der Druckleitung 20 und dem Pumpenraum ein Nachfüllventil 31 angeordnet sein, welches sehr zuverlässig und auch kostengünstig den Ausgleich von Leckageverluste unproblematisch gewährleistet
Vorteilhaft ist weiterhin, dass stirnseitig an der Riemenscheibe 3 eine Abdeckkappe 33 angeordnet ist die den Bereich des Mitnahmekegels 30 und den mit diesem in Wirkverbindung tretenden Arbeitskegel 26 sowie dessen Rückstellfeder 28 und deren Befestigung an der Pumpenwelle 5 überdeckt, und so eine hohe Funktions-, Betriebs- und Arbeitssicherheit gewährleistet. Vorteilhaft ist auch, dass im Pumpengehäuse 1, nahe dem Wellend ichtring 8 eine Leckageleitung 35 angeordnet ist, die das Pumpenlager 4 „trocken hält" und welche nach „außen" durch einen Leckageschwamm 36 verschlossen ist. Die vorliegende Lösung ermöglicht bei einfacher und sehr kompakter Bauform durch eine definierte Steuerung der Kühlmittelfördermenge eine optimale
Erwärmung des Motors bei hoher Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit mit minimalem Fertigungs- und Montageaufwand.
Mit der hier vorgestellten erfindungsgemäßen Lösung ist es nach der
Erwärmung des Motors möglich die Motortemperatur im Dauerbetrieb so zu beeinflussen, daß im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die
Schadstoffemission, die Reibungsverluste und auch der Kraftstoffverbrauch deutlich reduziert werden können.
Dabei ermöglicht es die erfindungsgemäße Lösung auch, dass selbst bei bereits gegenwärtig gefertigten Motorfamilien die erfindungsgemäße, hier vorgestellte, schaltbare Kühlmittelpumpe nachgerüstet werden kann.
Bezugszeichenzusammenstellung
1 Pumpengehäuse
2 Riemenscheibenlager
3 Riemenscheibe
4 Pumpenlager
5 Pumpenwelle
6 Flügelrad
7 Dichtungsaufnahme
8 Wellendichtring
9 Anschlussflansch
10 Druckübersetzer
11 Betätigungszylinder
12 Druckanschlussstutzen
13 Betätig u ngskolben Arbeitskolben
Arbeitszylinder
Lagersitz
Hülsenaufnahme
Ringboden
Ringkanal
Druckleitung
Ringkolbenarbeitshülse
Durchströmöffnung
Ringkolbendichtung
Ringkolben
Axiallager
Arbeitskegel
Endlagenbegrenzung
Rückstellfeder
Stirnseite
Mitnahmekegel
Nachfüllventil
Befestigungsschraube
Abdeckkappe
Ringdichtung
Leckageleitung
Leckageschwamm

Claims

Patentansprüche
1. Schaltbare Kühlmittelpumpe mit einem Pumpengehäuse (1), einer am Pumpengehäuse (1) in einem Riemenscheibenlager (2) gelagerten Riemenscheibe (3), einer Pumpenwelle (5), einem auf einem freien, strömungsseitigen Ende dieser Pumpenwelle (5) drehfest angeordneten Flügelrad (6), einem im Pumpengehäuse (1) zwischen dem Flügelrad (6) und einem Pumpenlager (4) in einer Dichtungsaufnahme (7) angeordneten Wellendichtring (8), einem am Pumpengehäuse (1) angeordneten Anschlussflansch (9) für einen Druckübersetzer (10) mit einem Betätigungszylinder (11) und an diesem Betätigungszylinder (11) angeordneten Druckanschlussstutzen (12), einem Betätigungskolben (13), einem mit dem Betätigungskolben (13) starr verbundenen Arbeitskolben (14) und einem Arbeitszylinder (15), wobei der Arbeitszylinder (15) über eine/mehrere im Pumpengehäuse (1) angeordnete miteinander verbundene Druckleitung/en (20) mit einem Ringkanal (19) verbunden ist und der Arbeitskolben (14) auf ein im Arbeitszylinder (15) wie auch in der/den Druckleitung/en (20) und im Ringkanal (19) befindliches Arbeitsmedium einwirkt, dadurch gekennzeichnet,
- dass am/im Pumpengehäuse (1) sowohl einerseits die Riemenscheibe (3) in einem Riemenscheibenlager (2) wie andererseits auch die Pumpenwelle (5) in einem Pumpenlager (4) separat gelagert sind, und
- dass im Pumpengehäuse (1), dem Lagersitz (16) das Pumpenlagers (4) riemenscheibenseitig benachbart, eine Hülsenaufnahme (17) angeordnet ist in die zentrisch das riemenscheibenseitige freie Ende der Pumpenwelle (5) hineinragt und in deren Ringboden (18) ein Ringkanal (19) angeordnet ist, und
- dass in der Hülsenaufnahme (17), im Pumpengehäuse (1) eine Ringkolbenarbeitshülse (21) eingesetzt ist in deren Boden Durchströmöffnungen (22) zum Ringkanal (19) angeordnet sind, und
- dass in der Ringkolbenarbeitshülse (21), den Durchströmöffnungen (22) zum Ringkanal (19) benachbart, verschiebbar ein mit einer Ringkolbendichtung (23) versehener Ringkolben (24) angeordnet ist, und
- dass dem Ringkolben (24) riemenscheibenseitig benachbart ein Axiallager (25) zwischen dem Ringkolben (24) und einem auf der Pumpenwelle (5) axial verschiebbar angeordneten Arbeitskegel (26) angeordnet ist, und
- dass an der Pumpenwelle (5) eine Endlagenbegrenzung (27) für den Arbeitskegel (26), sowie zwischen dem Arbeitskegel (26) und der Pumpenwelle (5) eine /mehrere Rückstellfeder/n (28) angeordnet ist/sind, und
- dass zentrisch in der Stirnseite (29) der drehbar am Pumpengehäuse (1) gelagerten Riemenscheibe (3) ein Mitnahmekegel (30) angeordnet ist, der beim Anlegen eines Unterdruckes, bzw. Überdruckes an den Druckanschlussstutzen (12) mit dem auf der Pumpenwelle (5) angeordneten Arbeitskegel (26) in Wirkverbindung tritt.
2. Schaltbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkolbendichtung (23) in eine zugeordnete am Ringkolben (24) angeordnete Mitnahmenut eingeknüpft ist.
3. Schaltbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dass zwischen der Ringkolbenarbeitshülse (21) und dem Ringkanal (19) eine mit Durchströmöffnungen (22) versehene Ringdichtung (34) angeordnet ist.
4. Schaltbare Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (25) ein Axialnadellager ist.
5. Schaltbare Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (28) eine Tellerfeder ist, die stirnseitig in der Pumpenwelle (5) mittels einer Befestigungsschraube (32) angeordnet gegen den Arbeitskegel (26) verspannt ist.
6. Schaltbare Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass stirnseitig an der Riemenscheibe (3) eine Abdeckkappe (33) angeordnet ist, die den Bereich des Mitnahmekegels (30) und den mit diesen in Wirkverbindung tretenden Arbeitskegels (26) incl. dessen Rückstellfeder (28) und deren Befestigung an der Pumpenwelle (5) überdeckt.
7. Schaltbare Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den Druckanschlussstutzen (12) des Druckübersetzers (10) ein Unterdruck anliegt.
8. Schaltbare Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den Druckanschlussstutzen (12) des Druckübersetzers (10) ein Überdruck (beispielsweise der Motoröldruck) anliegt.
9. Schaltbare Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Pumpengehäuse (1), nahe dem Wellendichtring (8) eine Leckageleitung (35) angeordnet ist, die nach außen durch einen Leckageschwamm (36) verschlossen ist.
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