EP2635815A2 - Regelbare kühlmittelpumpe - Google Patents

Regelbare kühlmittelpumpe

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EP2635815A2
EP2635815A2 EP11815673.6A EP11815673A EP2635815A2 EP 2635815 A2 EP2635815 A2 EP 2635815A2 EP 11815673 A EP11815673 A EP 11815673A EP 2635815 A2 EP2635815 A2 EP 2635815A2
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EP
European Patent Office
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slide
coolant pump
valve
pump housing
contact surface
Prior art date
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Granted
Application number
EP11815673.6A
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English (en)
French (fr)
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EP2635815B1 (de
Inventor
Andreas Schmidt
Stephan Steinke
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Nidec GPM GmbH
Original Assignee
Geraete und Pumpenbau GmbH Dr Eugen Schmidt
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Filing date
Publication date
Application filed by Geraete und Pumpenbau GmbH Dr Eugen Schmidt filed Critical Geraete und Pumpenbau GmbH Dr Eugen Schmidt
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Application granted granted Critical
Publication of EP2635815B1 publication Critical patent/EP2635815B1/de
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    • 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
    • F04D15/0027—Varying behaviour or the very pump
    • F04D15/0038—Varying behaviour or the very pump by varying the effective cross-sectional area of flow through the rotor
    • 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
    • F01P5/00—Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/10—Pumping liquid coolant; Arrangements of coolant pumps
    • F01P5/12—Pump-driving arrangements
    • 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
    • F04D29/588—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for liquid pumps cooling or heating the machine

Definitions

  • the invention relates to a mechanical of a pulley, a gear, a stub shaft o.ä. driven, controllable by a valve spool coolant pump for internal combustion engines.
  • a cylinder-shaped valve slide which is displaceably mounted in the direction of the shaft axis of the pump shaft, is arranged in the pump housing, which valve can be displaced linearly along the impeller outlet and thereby be able to cover the outlet of the impeller variably.
  • auxiliary electric pumps are often used, which take over the supply of such components with a low power of about 10 liters / minute at a pressure of about 0.1 bar.
  • the bypass port opens into the space behind the valve spool, which is surrounded by the coolant at all times and always subject to approximately the same pressure conditions as that space in front of the valve spool.
  • the invention is therefore based on the object, a mechanically from a pulley, a gear, a stub shaft o.ä. driven, controllable by means of a valve spool coolant pump, which eliminates the aforementioned disadvantages of the prior art, thereby ensuring by "zero leakage" optimum heating of the engine and after the heating of the engine, the engine temperature in continuous operation can influence so accurately that Both the pollutant emissions and the friction losses and fuel consumption can be significantly reduced in the entire working range of the engine, and the production and assembly technology easy to produce, inexpensive, with minimal effort, without the use of additional electric auxiliary pumps, as well as without the installation of additional actuators and even without oversizing the coolant pump, ie with lower drive power, the cooling of special components, such as the exhaust gas recirculation, the exhaust manifold, the heater, etc.
  • FIG 1 the controllable coolant pump according to the invention in partial section at cold start, i. shown with standing cooling water in the crankcase with fully covered by the valve spool impeller outlet 8.
  • Figure 2 shows a weather possible design of the controllable coolant pump according to the invention with a mounted by means of bolts in the pump housing 1 special annular valve slide whose slide rear wall 7 itself is formed as a pressure washer 12, in partial section at cold start, i. with the cooling water in the crankcase with impeller outlet 8 completely covered by the valve spool.
  • FIG. 3 shows a somewhat modified design of the controllable coolant pump according to the invention according to FIG. 2 with vane wheel outlet 8 completely released from the valve spool.
  • a pressure washer 12 is arranged, or the slide rear wall 7 in special designs, as shown in Figures 2 and 3, itself formed as a pressure washer 12, and that this Thrust washer 12 pulley side opposite to the pump housing 1 an associated contact surface 13 is arranged, being arranged in the pump housings 1 within these contact surfaces 13, enclosed by the contact surfaces 13 outlet openings 14, which open into the bypass port 11.
  • a sealing element 15 is arranged on the pressure ring plate 12 made of rubber, which with completely free from the valve spool impeller outlet 8 sealingly against the contact surface 13 of the pump housing 1 is pressed.
  • a sealing element 15 made of rubber or plastic is arranged on the contact surface 13 of the pump housing 1, to which the pressure ring disk 12 is pressed in a sealing manner when the impeller outlet 8 is completely released from the outer cylinder 9 of the valve slide.
  • valve spool an optimal heating of the engine is ensured by "zero leakage", after engine warming the engine temperature in continuous operation according to the invention can be influenced so accurately that in the entire working range of the engine both the pollutant emission as well Friction losses and fuel consumption can be significantly reduced.
  • valve slide is used according to the invention as an actuator at the same time, the installation of additional actuators as well as their integration into the engine management is unnecessary in the inventive solution in a very simple and cost-effective manner.
  • the cooling of special components e.g. the exhaust gas recirculation, the exhaust manifold, the heating u.a.m. be ensured with stagnant cooling water in the cylinder crankcase and in the cylinder head.
  • the arrangement according to the invention is very robust and ensures high operational reliability and reliability with high efficiency.
  • the solution according to the invention which integrates the function of a 3/2-way valve in the valve slide of the coolant pump, enables a simple and cost-effective integration into engine management.
  • valve spool as a circular ring outstanding sealing piece 16 is arranged, which moves during the displacement of the valve spool contactless in a arranged in the outer shell of the valve working chamber 6 cylinder chamber 17 with a rempligelrad document arranged on this sealing web 18, wherein the Sealing lip 16 at fully covered by the valve spool impeller outlet 8, ie in the front end position of the valve spool, in which the outer cylinder 9 of the valve spool sealingly abuts the front side axially annular to the crankcase 19, axially sealingly abuts the sealing land 18 of the cylinder chamber 17 and so at the same time Tolerance compensation guaranteed.
  • This operating principle of the double axial seal of the valve spool avoids leakage losses and at the same time ensures an optimum volume flow in the bypass pipe 11.
  • sealing lip 16 is monolithically connected to a sealing element 15 arranged on the valve slide, as shown in FIG.
  • FIG. 4 shows the block diagram for a possible use of the controllable coolant pump according to the invention in the cooling circuit of a motor vehicle.
  • the inventively controllable bypass pipe 11 opens into a coolant bypass 21 of the cooling of individual components, such as the exhaust gas recirculation 22, the exhaust manifold 23, the heater 24 and so on even when the cooling water in the crankcase 19.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine mechanisch von einer Riemenscheibe, einem Zahnrad, einer Steckwelle o.ä. angetriebene, mittels eines Ventilschiebers regelbare Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mechanisch angetriebene regelbare Kühlmittelpumpe zu entwickeln, welche im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die Schadstoffemission wie auch die Reibungsverluste und den Kraftstoffverbrauch deutlich reduziert, und die zudem fertigungs- und montagetechnisch einfach herstellbar, kostengünstig, mit minimalem Aufwand, ohne den Einsatz zusätzlicher elektrischer Hilfspumpen, wie auch ohne den Einbau von zusätzlichen Aktuatoren und auch ohne eine Überdimensionierung der Kühlmittelpumpe, d.h. mit geringerer Antriebsleistung, die Kühlung spezieller Komponenten, wie z.B. der Abgasrückführung u.a.m. bei stehendem Kühlwasser im Zylinderkurbelgehäuse und im Zylinderkopf mit hoher Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit bei hohem Wirkungsgrad gewährleistet, und dabei aber gleichzeitig eine einfache und kostengünstige Einbindung ins Motormanagement ermöglicht. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine regelbare Kühlmittelpumpe mit einem im Pumpengehäuse (1) verschiebbar gelagerten, mit Durchflussöffnungen (10) versehenen Ventilschieber und einem in die Schieberarbeitskammer (6) mündenden zusätzlichen Bypassstutzen (11) gelöst, welche sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass an der Schieberrückwand (7) des Ventilschiebers eine Druckringscheibe (12) angeordnet ist, oder die Schieberrückwand (7) selbst als Druckringscheibe ausgebildet (12) ist, und dass dieser Druckringscheibe (12) riemenscheibenseitig gegenüberliegend am Pumpengehäuse (1) eine/mehrere Anlagefläche/n (13), angeordnet ist/sind, wobei im Pumpengehäuse (1) eine/mehrere von dieser/diesen Anlagefläche/n (13) umschlossene Auslassöffnung/en (14) angeordnet ist/sind, welche in den Bypassstutzen (11) mündet/münden, und dass bei vollständig vom Außenzylinder (9) des Ventilschiebers frei gegebenen Flügelradaustritt (8) die Druckringscheibe (12) mit der/den Anlagefläche/n (13) am Pumpengehäuse (1) unmittelbar oder mittelbar in Wirkverbindung tritt und dadurch die Auslassöffnung/en (14) verschließt.

Description

Regelbare Kühlmittelpumpe
Die Erfindung betrifft eine mechanisch von einer Riemenscheibe, einem Zahnrad, einer Steckwelle o.ä. angetriebene, mittels eines Ventilschiebers regelbare Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore.
Im Zuge der stetigen Optimierung von Verbrennungsmotoren im Hinblick auf Emission und Kraftstoffverbrauch ist es wichtig den Motor nach dem Kaltstart möglichst schnell auf die Betriebstemperatur zu bringen.
Dadurch werden sowohl die Reibungsverluste minimiert (mit zunehmender Öltemperatur sinkt Viskosität des Motoröls und damit die Reibung an allen ölgeschmierten Bauteilen), zugleich die Emissionswerte reduziert (da erst nach der sogenannten „Anspringtemperatur" die Katalysatoren wirksam werden, beeinflusst der Zeitraum bis zum Erreichen dieser Temperatur wesentlich die Abgasemission) und auch der Kraftstoffverbrauch deutlich verringert.
Versuchsreihen in der Motorentwicklung haben gezeigt, dass eine sehr wirksame Maßnahme zur Motorerwärmung das„stehende Wasser" oder die „Null-Leckage" während der Kaltstartphase ist. Dabei sollte, um die Abgastemperatur so schnell wie möglich auf das gewünschte Niveau zu bringen, während der Kaltstartphase der Zylinderkopf keinesfalls von Kühlmittel durchströmt werden.
Von Fahrzeugherstellern werden in diesem Zusammenhang Leckageströme von weniger als 0,5 l/h {„Null-Leckage") gewünscht.
Die Untersuchungen zum Kraftstoffverbrauch von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen haben zudem gezeigt, dass durch ein konsequentes Thermomanagement (also jene Maßnahmen, welche zu einem energetisch und thermomechanisch optimalen Betrieb eines Verbrennungsmotors führen) etwa 3% bis 5% Kraftstoff eingespart werden können.
Im Stand der Technik wurde daher, von der Anmelderin unter anderen in der DE 10 2004 054 637 B4, der DE 10 2005 004 315 B4 wie auch in der DE 10 2005 062 200 B3 zwischenzeitlich bewährte Lösungen vorgestellt, welche eine aktive Steuerung der Kühlmittelfördermenge ermöglichen, um einerseits durch „Null-Leckage" eine optimale Erwärmung des Motors zu gewährleisten und um andererseits nach der Erwärmung des Motors (d.h. im „Dauerbetrieb") die Motortemperatur so zu beeinflussen, dass im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die Schadstoffemission wie auch die Reibungsverluste und zudem gleichzeitig auch der Kraftstoffverbrauch deutlich reduziert werden können.
Bei diesen Lösungen ist im Pumpengehäuse ein jeweils in Richtung der Wellenachse der Pumpenwelle verschiebbar gelagerter, zylinderförmig ausgebildeter Ventilschieber angeordnet, welcher entlang des Flügelradaustrittes linear verschoben werden kann und dabei den Austritt des Flügelrades variabel zu überdecken vermag.
Diese Anordnung eines geführten, linear verschiebbaren, den Austritt des Flügelrades variabel überdeckenden Ventilschiebers ist eine sehr kompakte, einfache und robuste Lösung, welche eine hohe Betriebssicherheit und eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet. Beim Kaltstart, oder auch bei stehendem Kühlwasser im Kurbelgehäuse ist die Kühlung einzelner Komponenten, wie z.B. der Abgasrückführung (AGR), des Abgaskrümmers, der Heizung u.a.m. dennoch zwingend erforderlich.
Hierfür werden oftmals zusätzliche elektrische Hilfspumpen eingesetzt, welche mit einer geringen Leistung von etwa 10 Liter/Minute bei einem Druck von ca. 0,1 bar die Versorgung derartiger Komponenten übernehmen.
Um nun den Einsatz derartiger zusätzlicher Hilfspumpen zu vermeiden, wurde in einer speziellen Ausführungsform der DE 10 2004 054 637 B4 (der Lösung nach den Figuren 3 und 4 in der DE 10 2004 054 637 B4) eine Kühlmittelpumpe mit einer zusätzlichen Kühlmittelaustrittsöffnung zur Versorgung der vorgenannten Komponenten über einen Kühlmittelbypass vorgestellt.
Der Bypassstutzen mündet hierbei in den Raum hinter dem Ventilschieber, welcher zu jeder Zeit vom Kühlmittel umgeben ist und stets den annähernd gleichen Druckverhältnissen wie jener Raum vor dem Ventilschieber unterliegt. Diese Lösung bewirkt, dass bei laufendem Motor in jeder Stellung des Ventilschiebers, d.h. sowohl bei vollständig vom Ventilschieber frei gegebenen Austritt des Flügelrades wie auch bei vollständig vom Ventilschieber überdeckenden Austritt des Flügelrades, stets ein, wenn auch unterschiedlicher Kühlmittelvolumenstrom über den Kühlmittelbypass generiert wird.
Der Nachteil dieser Lösung besteht jedoch darin, dass insbesondere im Bereich des maximal geförderten Durchsatzes, d.h. bei vollständig vom Ventilschieber frei gegebenen Flügelradaustritt, d.h. bei hohem Kü h Im ittelvolumen ström durch das Zylinderkurbelgehäuse und den Zylinderkopf hindurch, von diesen Kühlmittelpumpen mit Kühlmittelbypass eine nicht unerhebliche, zusätzliche Förderleistung aufgebracht werden muss, um eine durch den Kurzschluss über den Kühlmittelbypass auftretende Parallelströmung, d.h. den aus dieser Parallelströmung resultierenden Druckverlust, wieder auszugleichen.
Daher ist aus den vorgenannten Gründen in Verbindung mit dem Einbau einer der o.g. Kühlmittelpumpen mit Kühlmittelbypass entweder eine Überdimensionierung der Kühlmittelpumpe, oder der Einbau zusätzlicher Aktuatoren erforderlich, die zudem vom Motormanagement zusätzlich angesteuert werden müssen.
Sowohl der Einbau, wie auch die Ansteuerung von Aktuatoren ist mit zusätzlichem Aufwand verbunden und zudem gleichzeitig eine mögliche Quelle von Störungen und den dann daraus resultierenden Instandsetzungsarbeiten. Doch auch die Alternative hierzu, d.h. eine Überdimensionierung der Kühlmittelpumpe bewirkt zwangsläufig, dass in allen Betriebszuständen konträr zu den ursprünglichen Zielen der Kraftstoffverbrauchs- und Emissionsreduzierung, diese nur mit Abstrichen erreicht werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine mechanisch von einer Riemenscheibe, einem Zahnrad, einer Steckwelle o.ä. angetriebene, mittels eines Ventilschiebers regelbare Kühlmittelpumpe zu entwickeln, welche die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt, dabei durch„Null- Leckage" eine optimale Erwärmung des Motors gewährleistet und nach der Erwärmung des Motors die Motortemperatur im Dauerbetrieb so exakt zu beeinflussen vermag, dass im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die Schadstoffemission wie auch die Reibungsverluste und der Kraftstoffverbrauch deutlich reduziert werden können, und die fertigungs- und montagetechnisch einfach herstellbar, kostengünstig, mit minimalem Aufwand, ohne den Einsatz zusätzlicher elektrischer Hilfspumpen, wie auch ohne den Einbau von zusätzlichen Aktuatoren und auch ohne eine Überdimensionierung der Kühlmittelpumpe, d.h. mit geringerer Antriebsleistung, die Kühlung spezieller Komponenten, wie z.B. der Abgasrückführung, des Abgaskrümmers, der Heizung u.a.m. bei stehendem Kühlwasser im Zylinderkurbelgehäuse und im Zylinderkopf mit hoher Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit bei hohem Wirkungsgrad gewährleistet, und dabei aber gleichzeitig eine einfache und kostengünstige Einbindung ins Motormanagement ermöglicht. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine regelbare Kühlmittelpumpe nach den Merkmalen des unabhängigen Anspruches der Erfindung gelöst.
Vorteilhafte Ausführungen, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zeichnerischen Darstellungen zur erfindungsgemäßen Lösung.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit vier Figuren näher erläutert.
In der Figur 1 ist die erfindungsgemäße regelbare Kühlmittelpumpe im Teilschnitt beim Kaltstart, d.h. bei stehendem Kühlwasser im Kurbelgehäuse mit vollständig vom Ventilschieber überdeckten Flügelradaustritt 8 dargestellt. Die Figur 2 zeigt eine wettere mögliche Bauform der erfindungsgemäßen regelbaren Kühimittelpumpe mit einem mittels Bolzen im Pumpengehäuse 1 gelagerten speziellen ringförmigen Ventilschieber dessen Schieberrückwand 7 selbst als Druckringscheibe 12 ausgebildet ist, im Teilschnitt beim Kaltstart, d.h. bei stehendem Kühlwasser im Kurbelgehäuse mit vollständig vom Ventilschieber überdeckten Flügelradaustritt 8.
In der Figur 3 ist eine etwas modifizierte Bauform der erfindungsgemäßen regelbare Kühlmittelpumpe nach Figur 2 mit vollständig vom Ventilschieber frei gegebenen Flügelradaustritt 8 dargestellt.
All diese speziellen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe mit einem Pumpengehäuse 1 , einer im Pumpengehäuse 1 in einem Pumpenlager 2 gelagerten, von einer Riemenscheibe 3 angetriebenen Pumpenwelle 4, einem auf einem freien, strömungsseitigen Ende dieser Pumpenwelle 4 drehfest angeordneten Flügelrad 5, einem in einer Schieberarbeitskammer 6 angeordneten mit einer Schieberrückwand 7 und einem den Ftügelradaustritt 8 variabel überdeckenden Außenzylinder 9 versehenen, im Pumpengehäuse 1 verschiebbar gelagerten Ventilschieber, mit Durchflussöffnungen 10 und einem in die Schieberarbeitskammer 6 mündenden zusätzlichen Bypassstutzen 11 , zeichnen sich dadurch aus, dass an der Schieberrückwand 7 des Ventilschiebers eine Druckringscheibe 12 angeordnet ist, oder die Schieberrückwand 7 in speziellen Bauformen, wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt, selbst als Druckringscheibe 12 ausgebildet ist, und dass dieser Druckringscheibe 12 riemenscheibenseitig gegenüberliegend am Pumpengehäuse 1 eine zugeordnete Anlagefläche 13 angeordnet ist, wobei in den Pumpengehäusen 1 innerhalb dieser Anlageflächen 13, von den Anlageflächen 13 umschlossene Auslassöffnungen 14 angeordnet sind, welche in den Bypassstutzen 11 münden.
Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, unterbindet der Ventilschieber bei Anlage am Kurbelgehäuse 19 den Eintritt von Kühlmittel in die Spirale der Kühlmittelpumpe im Kurbelgehäuse 19, und damit den Eintritt von Kühlmittel in den in den Hauptkühlkreislauf.
Kennzeichnend ist dabei, dass einerseits zwischen dem Flügelradaustritt 8 und dem Außenzylinder 9 des Ventilschiebers ein Ringspalt angeordnet ist, und dass andererseits erfindungsgemäß bei am Kurbelgehäuse 19 anliegenden Außenzylinder 9 des Ventilschiebers gleichzeitig zwischen dem Flügelrad und der Schieberrückwand 7 ein kreisscheibenförmiger Strömungsspalt verbleibt, so dass bei am Kurbelgehäuse 19 anliegenden Außenzylinder 9 des Ventilschiebers stets ein Volumenstrom, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, aus dem Flügelradaustritt 8 über die Schieberarbeitskammer 6 in den Bypassstutzen 11 gewährleistet ist.
Erfindungswesentlich ist weiterhin, dass bei vollständig vom Ventilschieber frei gegebenen Flügelradaustritt 8 die Druckringscheibe 12 mit der zugeordneten Anlagefläche 13 am Pumpengehäuse 1 unmittelbar oder mittelbar in Wirkverbindung tritt und dadurch die Auslassöffnung/en 14 verschließt.
In den Figuren 1 und 2 ist eine mittelbare Wirkverbindung der vorgenannten Baugruppen dargestellt, d.h. in der Ausführungsform gemäß Figur 1 ist an der Druckringscheibe 12 ein Dichtelement 15 aus Gummi angeordnet, welches bei vollständig vom Ventilschieber frei gegebenen Flügelradaustritt 8 abdichtend an die Anlagefläche 13 des Pumpengehäuses 1 angepresst wird. In der Figur 2 ist hingegen an der Anlagefläche 13 des Pumpengehäuses 1 ein Dichtelement 15 aus Gummi oder Kunststoff angeordnet, an das bei vollständig vom Außenzylinder 9 des Ventilschiebers frei gegebenen Flügelradaustritt 8 die Druckringscheibe 12 abdichtend angepresst wird.
Demgegenüber tritt in der Darstellung gemäß Figur 3, bei vollständig vom Ventilschieber frei gegebenen Flügelradaustritt 8, die Druckringscheibe 12 mit der zugeordneten Anlagefläche 13 am Pumpengehäuse 1 unmittelbar in Wirkverbindung, und verschließt dabei auf Grund der dort fertigungstechnisch vorgesehenen, qualitativ entsprechend hochwertig ausgeführten Paarung der Kontaktflächen, der Anlagefläche 13 und der Druckringscheibe 12, als „Dichtsitz", die Auslassöffnung 14.
Erfindungsgemäß ist in diesem Zusammenhang aber auch, dass bei vollständig vom Außenzylinder 9 des Ventilschiebers frei gegebenen Flügelradaustritt 8 die unmittelbar oder mittelbar an der Anlagefläche 13 am Pumpengehäuse 1 anliegende Druckringscheibe 12 so vom sich in der Schieberarbeitskammer 6 aufbauenden Pumpendruck gegen die Anlagefläche 13 am Pumpengehäuse 1 gepresst wird, dass dadurch die jeweilige Auslassöffnung 14 zusätzlich optimal abgedichtet wird.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung eines Ventilschiebers, wird durch „Null-Leckage" eine optimale Erwärmung des Motors gewährleistet, wobei nach der Erwärmung des Motors die Motortemperatur im Dauerbetrieb erfindungsgemäß so exakt beeinflusst werden kann, dass im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die Schadstoffemission wie auch die Reibungsverluste und der Kraftstoffverbrauch deutlich reduziert werden.
Durch die Anordnung eines By passstutze ns 11 an der Kühlmittelpumpe und dessen Einbindung in einen Kühlmittelbypass wird der Einsatz zusätzlicher elektrischer Hilfspumpen eingespart.
Diese mit einem regelbaren Bypassstutzen 11 versehene erfindungsgemäße Bauform, welche bewirkt, dass der Zufluss aus der Kühlmittelpumpe in den Bypassstutzen 11 , vom Ventilschieber selbst, bei vollständig vom Außenzylinder 9 des Ventilschiebers frei gegebenen Flügelradaustritt 8 verschlossen wird, ist fertigungs- und montagetechnisch sehr einfach und sehr kostengünstig und auch mit minimalem Aufwand herzustellen.
Da der Ventilschieber erfindungsgemäß gleichzeitig als Stellglied genutzt wird, erübrigt sich bei der erfindungsgemäßen Lösung auf sehr einfache und kostengünstige Weise der Einbau von zusätzlichen Aktuatoren wie auch deren Einbindung ins Motormanagement.
Auch wird eine bisher zwingend erforderliche Überdimensionierung der Kühlmittelpumpen mit einem Bypassstutzen 11 zur Speisung eines Kühlmittelbypasses, bei Verzicht auf einen Einbau von zusätzlichen Aktuatoren, nicht mehr erforderlich.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann somit mit geringer Antriebsleistung, die Kühlung spezieller Komponenten, wie z.B. der Abgasrückführung, des Abgaskrümmers, der Heizung u.a.m., bei stehendem Kühlwasser im Zylinderkurbelgehäuse und im Zylinderkopf gewährleistet werden.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist sehr robust und gewährleistet bei hohem Wirkungsgrad eine hoher Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit.
Gleichzeitig ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung, welche die Funktion eines 3/2-Wegeventiles in den Ventilschieber der Kühlmittelpumpe integriert, eine einfache und kostengünstige Einbindung ins Motormanagement.
Kennzeichnend ist auch, dass am Außenumfang des Ventilschiebers eine den Ventilschieber als Kreisring überragende Dichtüppe 16 angeordnet ist, die während der Verschiebung des Ventilschiebers berührungsfrei in einer im Außenmantel der Schieberarbeitskammer 6 angeordneten Zylinderkammer 17 mit einem flügelradseitig an dieser angeordneten Dichtsteg 18 verfährt, wobei sich die Dichtlippe 16 bei vollständig vom Ventilschieber überdeckten Flügelradaustritt 8, d.h. in der vorderen Endlage des Ventilschiebers, in der sich der Außenzylinder 9 des Ventilschiebers abdichtend stirnseitig axial ringförmig an das Kurbelgehäuse 19 anlegt, axial abdichtend an den Dichtsteg 18 der Zylinderkammer 17 anliegt und so gleichzeitig einen Toleranzausgleich gewährleistet. Dieses Wirkprinzip der doppelten axialen Abdichtung des Ventilschiebers vermeidet Leckageverluste und gewährleistet gleichzeitig einen optimalen Volumenstrom im Bypassstutzen 11.
Erfindungsgemäß ist dabei auch, dass die Dichtlippe 16 mit einem am Ventilschieber angeordneten Dichtelement 15, wie in der Figur 1 dargestellt, monolithisch verbunden ist.
Dadurch können zusätzlich Fertigungs- und Montagekosten eingespart werden. Die Figur 4 zeigt das Blockschaltbild für einen möglichen Einsatz der erfindungsgemäßen regelbaren Kühlmittelpumpe im Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeuges.
Vorteilhafterweise mündet der erfindungsgemäß regelbare Bypassstutzen 11 in einen Kühlmittelbypass 21 der auch bei stehendem Kühlwasser im Kurbelgehäuse 19 die Kühlung einzelner Komponenten, wie z.B. der Abgasrückführung 22, des Abgaskrümmers 23, der Heizung 24 u.a.m. gewährleistet.
Bezugszeichenzusammenstellung
1 Pumpengehäuse
2 Pumpenlager
3 Riemenscheibe
4 Pumpenwelle
5 Flügelrad
6 Schieberarbeitskammer
7 Schieberrückwand
8 Flügelradaustritt
9 Außenzylinder
10 Durchflussöffnung
11 Bypassstutzen
12 Druckringscheibe
13 Anlagefläche
14 Auslassöffnung
15 Dichtelement
16 Dichtlippe
17 Zylinderkammer
18 Dichtsteg
19 Kurbelgehäuse
20 Kühlmittelpumpe
21 Kühlmittelbypass
22 Abgasrückführung
23 Abgaskrümmer
24 Heizung
25 Kühler
26 Ölkühler
27 Thermostat
28 Ausgleichsbehälter

Claims

Patentansprüche
1. Regelbare Kühlmittelpumpe mit einem Pumpengehäuse (1), einer im/am Pumpengehäuse (1) in einem Pumpenlager (2) gelagerten, mechanisch von einer Riemenscheibe (3), einem Zahnrad, einer Steckwelle o.ä. angetriebenen Pumpenwelle (4), einem auf einem freien, strömungsseitigen Ende dieser Pumpenwelle (4) drehfest angeordneten Flügelrad (5), einem in einer Schieberarbeitskammer (6) angeordneten mit einer Schieberrückwand (7) und einem den Flügelradaustritt (8) variabel überdeckenden Außenzylinder (9) versehenen, im Pumpengehäuse (1) verschiebbar gelagerten Ventilschieber, mit Durchflussöffnungen (10) und einem in die Schieberarbeitskammer (6) mündenden zusätzlichen Bypassstutzen (11), dadurch gekennzeichnet,
- dass an der Schieberrückwand (7) des Ventilschiebers eine Druckringscheibe (12) angeordnet ist, oder die Schieberrückwand (7) selbst als Druckringscheibe (12) ausgebildet ist, und
- dass dieser Druckringscheibe (12) riemenscheibenseitig gegenüberliegend am Pumpengehäuse (1) eine/mehrere Anlagefläche/n (13), angeordnet ist/sind, und
- dass im Pumpengehäuse (1) eine/mehrere von dieser/diesen Anlagefläche/n (13) umschlossene Auslassöffnung/en (14) angeordnet ist/sind, welche in den Bypassstutzen (11) mündet/münden, und
- dass bei vollständig vom Außenzylinder (9) des Ventilschiebers frei gegebenen Flügelradaustritt (8) die Druckringscheibe (12) mit der/den Anlagefläche/n (13) am Pumpengehäuse (1 ) unmittelbar oder mittelbar in Wirkverbindung tritt und dadurch die Auslassöffnung/en (14) verschließt.
2. Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang des Außenzylinders (9) im Bereich der Schieberrückwand (7) des Ventilschiebers eine den Ventilschieber als Kreisring überragende Dichtlippe (16) angeordnet ist, die während der Verschiebung des Ventilschiebers berührungsfrei in einer im Außenmantel der Schieberarbeitskammer (6) angeordneten Zylinderkammer (17) mit einem flügelradseitig an dieser angeordneten Dichtsteg (18) verfährt, wobei sich die Dichtlippe (16) bei vollständig vom Außenzylinder (9) des Ventilschiebers überdeckten Flügelradaustritt (8), d.h. in der vorderen Endlage des Ventilschiebers in der die Vorderkante des Außenzylinders (9) stirnseitig axial am Kurbelgehäuse (19) anliegt, axial abdichtend an den Dichtsteg (18) der Zylinderkammer (17) anlegt.
3. Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei mittelbar mit der Druckringscheibe (12) in Wirkverbindung tretender/tretenden Anlagefläche/n (13) ein/mehrere Dichtelement/e (15) im Bereich der Anlagefläche/n (13) an der Druckringscheibe (12) des Ventilschiebers und/oder an den Anlagefläche/n (13) des Pumpengehäuses (1) angeordnet ist/sind.
4. Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das/die Dichtelement/e (15) aus einem Kunststoff oder aus Gummi besteht/bestehen.
5. Regelbare Kühlmittelpumpe nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, das die Dichtlippe (16) mit einem am Ventilschieber angeordneten Dichtelement (15) monolithisch verbunden ist.
6. Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren, im Pumpengehäuse (1) angeordneten Auslassöffnungen (14) diese über einen/mehrere Verbindungskanäle mit dem Bypassstutzen (1 1 ) verbunden sind.
7. Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bypassstutzen (1 1) in einen Kühlmittelbypass (21 ) mündet, der auch bei stehendem Kühlwasser im Kurbelgehäuse (19) die Kühlung einzelner Komponenten, wie z.B. der Abgasrückführung (22), des Abgaskrümmers (23), der Heizung (24) u.a.m. gewährleistet.
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