JP4031858B2 - 自動車用のポンプ、特に制御可能な冷媒ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ベルトプリーを介して内燃機関により直接駆動される自動車のポンプ、特に制御可能な冷媒ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
水冷内燃機関では、一般に回転ポンプとして形成された冷媒ポンプが使用され、このポンプの支持回転軸は、例えばタイミングベルトを用いてエンジンのクランク軸により直接駆動される。従来の技術で周知のこれ等の多くの冷媒ポンプでは、流れスペースが内燃機関のシリンダクランクケース内に形成され、自由端に回転ポンプの羽根車のある支持回転軸の軸受ケースが内燃機関のケースに脱着可能に連結している。支持回転軸には、一方でベルトプリーが、また他方で回転ポンプの羽根車が配置されているので、ベルトプリーの回転数は必ず冷媒ポンプの羽根車の回転数に一致し、その時のエンジンの回転数に比例する。
【０００３】
流れスペースを軸受ケースに対して気密にするため、支持回転軸に波付きパッキングを配置する必要がある。
従来の技術では、冷媒ポンプに対して種々のパキング装置が知られている。例えば、ドイツ特許第 38 19 180号明細書、ドイツ特許第 44 09 537号明細書およびドイツ特許第 44 36 879号明細書には、このようなパッキング装置の種々の構造形状が開示されている。そこに開示されている全ての構造形状に対して一般的なことは、軸受ケースを流れスペースに対して気密にするため支持回転軸を取り巻く摺動リングパッキングを有するパッキングユニットを使用する点にある。この摺動リングパッキングの気密性を保証するため、摺動リングは少なくとも一つの圧縮バネの力の下で相手のリングに接触しなければならない。それ故、従来の技術で開示されているパッキングユニットは異なった多数の機能構造群で構成され、これ等の機能構成群は高い組立経費や製造経費を必要とし、更に必ず故障しやすい。
【０００４】
駆動部と流れスペースを駆動部側に対して気密封止する他の故障し難い可能性は、例えば東独特許第 66 334 号明細書、米国特許第 3,354,833号明細書、米国特許第 4,674,960号明細書およびドイツ特許第 41 21 344号明細書に開示されている。これ等の構造形状では、永久磁石の前方回転クラッチが使用されている。特に最後に述べた二つの特許明細書には、多極でセクター状に軸方向に磁化された二つの丸形磁石が互いに対向している。これ等の永久磁石の前方回転クラッチは同期継手であるので、その本質的な難点は、伝達可能な最大モーメントを越えると、クラッチが磨耗し、駆動部を止めた後に初めてこのクラッチを入れることができる点にある。それ故、自動車の冷媒ポンプを直接駆動するために永久磁石の前方回転クラッチは不適切であると考えられ、このような直接駆動部としても実際に今まで実施されていない。
【０００５】
しかし、ドイツ特許第 41 21 344号明細書から読み取れるように、また米国特許第 3,354,833号明細書の図面からも理解できるように、このような前方回転クラッチを駆動するには、主として例えば電子制御部を伴う電動モータが使用され、これ等の電動モータはゆっくりとした動きを可能にする。ドイツ特許第 36 43 565号明細書に開示された磁気クラッチと水冷ポンプの車の直接駆動部とを有する自動車の水冷ポンプの解決策には、この明細書の図１に示す実施例に関して、伝達可能な最大トルクが非常に少ないことの外に、伝達可能な最大モーメントを越えた時にクラッチに「磨耗」があると言う上で既に述べた難点がある。この明細書の図２に示す実施例は大きなトルクを伝達できるが、そこに開示されているポンプ車の軸受のため、分離壁を弾性的に変形させ、運転状況に必ず乱れを与える。
【０００６】
それ故、特に自動車の水冷循環ポンプを駆動するため、例えばドイツ特許第 41 10 488号明細書に開示されている永久磁石の中心回転クラッチが提案されている。この構造形状では、ポンプ車がポット状のケースの内部に支承されているリング磁石で駆動される。この駆動されるリング磁石はポット状のケースの周りを回る。周囲に配置されている永久磁石のために伝達可能な最大トルクにもかかわらず、この中心回転クラッチでも既に説明した全ての難点を持つ同期継手であることに問題かがある。自動車の冷媒ポンプを駆動するためこの種のクラッチを使用する場合、このクラッチの意図しない「磨耗」を防止するため、これ等のカッリングにも付加的な電子駆動部が装備されている。当然、組込の固有な駆動部を備えたそのような冷媒ポンプは非常に良好に制御できるが、所要スペースが大きくなり、製造経費がかなり大きくなる。
【０００７】
可変できる供給特性を持つ冷媒ポンプの幾分コストの低い他の例は、ドイツ特許第 43 25 627号明細書およびドイツ特許第 43 35 340号明細書に開示されている。このポンプはクランク軸で直接駆動される供給特性の低減した冷媒ポンプである。冷媒ポンプの羽根車は、エンジン回転数に依存するベルト駆動部により直接駆動されるのでなく、中間接続された周知の液体摩擦継手で駆動される。このカンプリングは、一定の高い回転数で制御できる。この場合、全容積流を制限するこの低減された供給特性は冷却循環の空洞形成特性を改善する。その発明の他の構成によれば、この液体摩擦継手は冷媒温度に応じて水冷側で制御される。羽根車の駆動には、これは、エンジンが冷えている時、羽根車が一定のアイドリング回転数でのみ駆動され、一定の冷媒温度に達すると、エンジン回転数に応じて供給特性を低減させて動作することを意味する。
【０００８】
内燃機関による直接駆動部を伴う、液体摩擦継手を備えた自動車用の上記の制御可能な冷媒ポンプの重大な難点は、潜在的に故障し易い点にある。この系、つまり「液体クラッチ制御される」冷媒ポンプが潜在的に故障し易いことは、冷却液体と共に流れスペースに対して、例えばシリコーンでクラッチスペースの必ず必要となる気密封止により生じる。運転中にこのパッキングに欠陥が生じると、冷却液体がクラッチスペースに流入し、冷媒ポンプ全体が故障するので、必ずエンジン全体の故障となる。
【０００９】
クランク軸により直接駆動される従来の技術で周知の他の全ての冷媒ポンプは、暖気期間中に直ぐ作動し、この時点で既にエンジン中に発生し、暖気期間中にそこで必ず必要な熱を排出することを始める。
この直ぐに使用する強制冷却のために、エンジンの暖気期間の時間間隔が必ず長くなる。
【００１０】
しかし、同時に、暖気期間中に直ぐ使用するこの強制冷却は、排ガス放出を大きくする以外に、燃料消費も必ず大きくする。
更に、これは冷却に必ずしも必要でない冷媒ポンプの駆動出力は、この運転状態に必要でない燃料消費を必ず「高める」結果にもなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
それ故、この発明の課題は、上に述べた難点がなく、例えばベルト駆動により内燃機関のクランク軸で特に直接駆動され、駆動プリーの軸受ケースに対して流れスペースを気密封止する波付きパッキングを必要としなく、高い運転信頼性と安全性、および最小の作製経費と組立経費で優れていて、エンジンの全動作範囲内で排ガス放出や特に燃料消費も著しく低減できる、自動車のポンプ、特に冷媒ポンプを開発することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、この発明により、ベルトプリーを介して内燃機関で直接駆動される自動車用のポンプ、特に制御可能な冷媒ポンプにあって、二つのクラッチ軸の一方の上に一つまたは多数の多極でセクター状に磁化された磁石を配置し、付属する他方のクラッチ軸の上で「クラッチ二分割品」から間隔を置き、非磁性の分離壁により、例えば蓋の形にしてこの蓋から液体封止した状態で離して付属する「第二のクラッチ二分割品」があり、第一クラッチ二分割品の磁石に対向するクラッチの表面上にヒステリシス材料が配置してあり、前記二つのクラッチ二分割品の間に配置された「空隙」の隙間間隔が内燃機関のその時の動作状態に応じて可変できることによって解決されている。
【００１３】
この発明による他の有利な構成は、特許請求の範囲の従属請求項に記載されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
ここに開示する解決策により、被動側で小さい相対回転数で始まるトルクが全回転数範囲で一定に維持されている最大トルクまで羽根車に伝達される。この発明によるクラッチは冷媒ポンプの空洞形成特性を著しく改善するトルク伝達を与える。この発明による配置は、例えば空隙を一定に維持している場合、小さな相対回転数で既に始まり、比較的高いトルク、および相対回転数の増大と共に未だ上昇するトルクを羽根車に伝達する。羽根車にこの発明によるクラッチで伝達されるトルクは、最初回転数と共に直線的に増加する。しかし、相対回転数が大きくなると、クラッチディスクの熱が増加するので、伝達できるトルクの上昇は低下する。
【００１５】
例えば屋根の形の非磁性分離壁により軸受ケーススペースをこの発明により分離しているので、波付きパッキングを使用しなくても、同時に、最小の作製コストと組立コストで水ポンプの被動側に対して流れスペースを最適に、丈夫に、しかも確実に封止できる。この発明によるクラッチのクラッチ二分割品を直接駆動するので、エンジン回転数に比例した駆動回転数を保証できる。両方のクラッチ二分割品の間の空隙をこの発明により可変して、ポンプのその時の回転数とその供給能力を、クランク軸の回転数に応じて、しかも適当な制御技術によりその時の内燃機関の運転状態に応じて連続的に可変できる。
【００１６】
請求項２〜１２から、それぞれ前記発明の構想の有利で、ありきたりでない発展を読み取ることができる。
請求項２の冷媒ポンプの羽根車は、「第二のクラッチ二分割品」のヒステリシス材料に対して片側あるいは両側に隣接する銅材料を配置したこの発明による特別な永久磁石クラッチでも駆動される。磁石リングの回転したセグメントは、渦電流により電圧を銅材料に発生させる。この発明により銅材料の後、前あるいは中間に配置されたヒステリシスリング（Ａl Ｎi Ｃo ）は、磁気帰還路として働き、銅円板中の渦電流で生じる磁場を増強する。相対回転数の増加と共に渦電流の強度と伝達可能なトルクの大きさはクラッチ構造群の温度が一定である場合、ほぼ直線状に増加する。
【００１７】
駆動軸に連結するクラッチ二分割品の領域では、請求項３によれば、駆動軸に同じように連結する通風円板が配設され、この通風円板が軸受ケースに配置された通風スリットと共に、熱の排出と伝達可能な最大トルクの上昇のために働く。更に、請求項４により、間隔を設け互いに対向する永久磁石クラッチの二つの有効クラッチ面は、それぞれ互いに対称であるが、クラッチの可能な異なった構造形状で任意の回転対称体、例えばパラボロイド、円錐覆い、円筒覆い、あるいは円板の形や前記表面形状の組み合わせとしても形成できる。
【００１８】
特別な幾何学構造形状を狙い通し選択することにより、その時に必要な伝達出力に応じてクラッチの大きさをこのクラッチの軸方向や半径方向の力を効果的に伝達するために最適化される。
請求項５に記載するこの発明の実施例によれば、両方のクラッチ二分割品の間に配置されている空隙の間隔はエンジンのその時の運転状態に応じて可変される。その場合に大切なことは、冷媒ポンプのケース内に、冷媒ポンプの駆動回転軸が回転可能に支承されている軸受がある。この軸受の一方の側には、駆動回転軸に冷媒ポンプの駆動円板が固定配置されている。この軸受の他方の側には、駆動軸のクラッチ軸の他の領域に軸方向に移動する軸・ハブ結合部により、永久磁石のクラッチの二つのクラッチ二分割品の一方が、例えばスプライン軸あるいは歯付き軸として形成されたクラッチ軸に配置されている。従って、二つのクラッチ二分割品の間に配置されている空隙の隙間間隔をエンジンのその時の動作運転状態に応じて可変できる。
【００１９】
軸方向に移動するクラッチ二分割品には、請求項５により、例えば転がり軸受された調節リングが配置され、このリングには調節ユニットに突出し、冷媒ポンプのケース内で傾斜可能に支承された操作レバーが嵌まる。
冷媒ポンプケース内に旋回可能に支承された上記操作レバーにより、例えばスプライン軸あるいは歯付き軸、調整バネ結合部として、あるいは連行面（「二つの面」）を持つ軸として形成されたクラッチ軸上で位置を可変できるクラッチディスクの位置を、調整ユニット中に配設されたサーボモータにより、あるいはそこに配置されている昇降磁石により連続的に可変できる。
として、
簡単で低コストの技術手段を伴うこの発明による解決策により、冷媒ポンプのどんな任意の駆動回転数でも、例えば、エンジン管理側で、両方のクラッチ二分割品の間に配置される空隙を連続的に変えることにより、供給能力に一定の影響を与えることができ、それ故にエンジンに必要な瞬時冷媒供給量をこの発明による冷媒ポンプで常時目的通りに用意することが可能になる。
【００２０】
こうして、例えばエンジンの暖気期間に水ポンプの供給量が最小になり、同時にエンジンの暖気期間の時間間隔を著しく短縮できる。これは、一方で暖気期間の排ガス放出を著しく低減し、他方で同時にこれに結び付く燃料消費の著しい低減を与える。
この発明による解決策によりクランク軸の全回転数範囲で冷媒ポンプの供給を可変できるので、ポンプの供給能力をエンジンのその時の運転状態に常時合わせることができる。
【００２１】
冷媒ポンプにより全系から取り出される駆動出力が著しく低減するので、燃料消費が強制的にもう一度著しく低下する。
この発明の他の構成は、請求項７により、クラッチ軸上で、例えば水ポンプの軸受の装置結合部と転がり軸受された調整リングに連結する軸方向に移動可能なクラッチ二分割品の間に付勢された圧縮バネを配置する点にある。付勢されたこの圧縮バネは調整の各期間で転がり軸受された調整リングの上または中の操作レバーを正確な位置決めを保証するので、クラッチ軸で位置の変わるクラッチディスクを正確に位置決めを保証する。これは、結局移動の各期間で一定の回転数調整を保証する。
【００２２】
更に、この発明によるポンプは、請求項８により、非磁性分離壁、つまり蓋が特に駆動出力が大きい場合、ラジアル軸受により駆動軸に対して支持されることで優れている。これにより、例えば管理されていない隙間変化により生じる機能の乱れを排除できる。同時に、これにより、出力の伝達が最高の場合でも、ポンプの信頼性が常時完全に保証される。
【００２３】
非磁性の分離壁、つまり蓋の中または上では、請求項９のこの発明の解決策の特別な実施例では、ストップカラーのある軸首の支えが配置され、この支えにスライド軸受ブッシュにより回転可能に支承されたクラッチ構造群を持つ羽根車は、軸首の支えの自由端の領域に安全リングがあり、この安全リングと例えば羽根車のスライド軸受ブッシュの間にスタートディスクを配置するように、軸方向の移動に対して保護されている。この発明による解決策の上記の特別な構造形状により、例えばエンジンが動作している時に羽根車が止まることになり得る二つのクラッチ二分割品の間の間隔が非常に大きくなっても、空隙の意図しないそれ以上の拡大を防止できるので、何時でも一定の「再クラッチ」が保証される。
【００２４】
更に、請求項１０で特徴とするところは、非磁性の分離壁である蓋の中に、スライド軸受ブッシュも配置され、このブッシュの中に羽根車と付属するクラッチ構造群を持つスラスト軸受が軸方向と半径方向に支承されている点にある。このスライド軸受ブッシュは蓋の中央に形成された軸受収納ブッシュに入れてあると有利である。羽根車の片側をスライド軸受ブッシュの中に支承することは、この発明により軸受を永久磁石クラッチの力の作用領域に特別に配置して可能である。
【００２５】
この発明による配置のため、この発明で使用するクラッチの磁力は同時に必要とする「軸受保持力」を発生させため、従って、羽根車をこの上に配置されている全ての構造群と共にスライド軸受ブッシュの中に確実に入れるために利用できる。この解決策により、特別な使用例の場合、特に小さな駆動出力の例の場合、スライド軸受の動作状態に必要な軸受保持力を発生させるため経費の掛かる付加的な構造を排除できる。同時に、この発明により蓋に成形された軸受収納ブッシュがそこにあるスライド軸受ブッシュと共に、蓋の肉厚が最小の場合でも全体の蓋の幾何学形状を安定化する働きをする。更に、スライド軸受ブッシュのこの発明による配置は軸受に加わる負荷を軸受ケースに確実に伝達することを保証する。
【００２６】
更に、そのようにこの発明により軸受位置をシリンダクランクケースの流れスペースに形成するので、スライド軸受の周りに冷却液体の流れを保証する。従って、軸受が冷却され、同時に軸受の摩擦係数が低下し、磨耗が最小になり、全軸受構造群の信頼性が著しく向上する。
相対回転数が高くなると伝達されるトルクの上昇が磁石の昇温が増加すると共に低下するので、この発明によるクラッチでは、スラスト軸受と羽根車の間の永久磁石を冷媒中に配置することを提唱している。この利点は、相対回転数が上昇しても、磁石の増加する昇温が磁石の周りを流れる冷媒のために最小になる点にある。
【００２７】
磁石のそのようなこの発明による常時冷却により、伝達可能なトルクは相対回転数が高くなってもほぼ一定に保持され、伝達可能な最大トルクや冷媒ポンプの最大供給量も著しく改善できる。
この発明の他の構成は、ポンプの流れスペースに対向する羽根車ブッシュ（インサートブッシュ）の自由端に、特に純粋なヒステリシスクラッチの場合、ヒステリシス材料で射出成形された羽根車を配置することもできる。
【００２８】
更に、請求項１１によれば、この発明の解決策の特別な構造形状の場合、羽根車に配置されている付属するクラッチ構造群を持つ回転可能に支承された羽根車の非磁性分離壁の近くに、駆動側のクラッチ軸に対向する軸方向磁石が配置されている。駆動軸に対向して配置されたこの中心の軸方向磁石は、上に説明したスライド軸受ブッシュを使用すると、エンジンが動作している時に羽根車を場合によっては停止させることになる二つのクラッチ二分割品の間隔が非常に大きくなっても、軸方向磁石のこの発明による配置により、意図しない空隙の更なる拡大を防止できるので、何時でも一定の「再クラッチ」が保証されることを与える。
【００２９】
更に、この発明で重要なことは、請求項１２により軸受ケースに羽根車のその時の回転数を検出するセンサと、クラッチ二分割品の間にある空隙を可変する調整ユニットが配置されている。このセンサは、例えばホールセンサであり、好ましくは軸受ケースの「空気側」に配置する。当然、このセンサを「水側」にも組み込むことができる。しかし、センサを「空気側」に配置する利点は、センサおよび／またはその導入導線を気密封止することが必要でなく、それ故一般的に「非気密性」を防止できる点にある。センサで羽根車の回転数を検出して、調整ユニットにより与えられるこの発明の冷媒ポンプの調整可能性と関連して内燃機関のエンジン電子回路により、クラッチ二分割品を駆動軸の方に移動させて空隙を一定に変えることができる。これにより、クラッチの伝達モーメントの可変と、同時に羽根車の回転数を可変でき、それにより必要に応じて体積流を調整することができる。
【００３０】
この発明の解決策により、例えばエンジン回転数が恒久的に変わると、冷媒の一定に維持された体積流が実現される。
必要な場合、この発明の解決策の特別な構成により、例えばエンジンの暖気期間でも、可能な最大間隙を設定して羽根車の停止を実現することも可能である。この発明の解決策の他の利点は、特に回転数の低い範囲に対して、羽根車の回転数のこの発明による制御可能性のために、羽根車を意識して「過度に設計」している点にある。何故なら、運転でこの過度な設計から生じる負の効果を危惧する必要がないからである。
【００３１】
更に、既に説明したように、この発明の冷媒ポンプは相当な出力の節約と、この出力節約から生じる燃料の節約をもたらす。
この発明による作用は、取り分け、この発明による解決策によりエンジン管理側で可能な必要に合わせた冷媒ポンプの制御に基づいている。
このことは、この発明による冷媒ポンプには、何時も冷却に必要な冷媒の循環を発生さるためにのみ実際にも必要とするような程度の量の出力が導入されることを意味する。
【００３２】
【実施例】
以下、１０の図面に結び付けて多数の実施例に基づきこの発明の解決策をより詳しく説明する。
図１には、この発明による制御可能な冷媒ポンプの可能な構造形状の一つが示してある。
【００３３】
この場合、軸受ケース１の中には水ポンプ軸受２が配設されていて、この軸受の中には冷媒ポンプの駆動軸３が軸方向および半径方向に支承されている。軸受ケース１が突出する駆動軸３の自由端にはプリー４が配設されている。駆動軸３の他方の自由端にはクラッチ軸５がスプラインシャフトとして形成されている。このクラッチ軸５には約 10 mmまで軸方向に移動可能な収納片６が配設されていて、その中には中心に楔外形を付けた一つのブッシュがある。収納片６の上に配置された結合部には、摩擦で駆動されるように収納片６を設けた転がり支承された調節リング７があり、このリングの中に溝８が付けてある。この溝８には冷媒ポンプケースに固定されたボルトにより傾斜可能に支承された操作レバー９が嵌まる。この操作レバー９は冷媒ポンプケース内にある開口を通して調節ユニット１０に突出している。この操作レバー９により、収納片６の位置を調節ユニット１０にあるサーボモータにより、あるいはそこに配置されている昇降磁石でも連続的に可変できる。
【００３４】
ポンプの流れスペースに対向する収納片６の側には、ヒステリシスディスク１８とこれに固定されている銅ディスク１９から成るディスク結合体が配置されている。
このディスク結合体は、例えば鋳造プラスチックにより収納片６に摩擦で連結している。クラッチ軸５の中心には、この軸と蓋１３の間にラジアル軸受２１（例えば加圧リング）が配置されている。
【００３５】
軸受ケース内に配置されているこれ等の構造群は蓋１３により軸受ケース１の中にある気密リング１４により流れスペースから液体に対して気密にして分離されている。蓋１３の中心には軸受収納ブッシュが形成されていて、このブッシュはディスク結合体の円形状の内部自由空間に突出し、クランク軸に配置されているアキシャル軸受１２に接触している。蓋自体は、厚さが約 0.5〜 1mmの例えばアルミニウム、フェノール樹脂、あるいは類似物（特にニロスタ； Nirosta (Ｃr Ｎi)）のような非磁性材料で構成されている。収納片６が流れスペースの方向に最大に軸方向に移動すると、ディスク状のヒステリシスディスク１８の端面が隣の円形リング状の蓋面から少なくとも 0.5〜 1 mm 離れている。軸受収納ブッシュの中には、流れスペースに対向する側にシリコン炭化物のスライド軸受ブッシュ１５が導入されている。
【００３６】
このスライド軸受ブッシュ１５にはインサートブッシュ１６上に配置されたスライドリング１７が支承されている。このスライドリング１７の装置結合部の他方の側に多極のセクター状に磁化された磁石ディスク１１が接触している。磁石ディスク１１の端面は隣接する円形リング状の蓋面から少なくとも 0.5 mm 離れている。スライドリング１７の装置結合部は、軸方向および半径方向の軸受値粗を伝達することの外に、同時に磁石ディスク１１と蓋１３の壁の間の空隙を約 0.5 mm から約 1 mm に正確に設定するために使用される。
【００３７】
磁石ディスク１１の蓋とは反対側では、直接、インサートブッシュ１６の上に軟鉄ディスク２０が配置されている。これには、再びインサートブッシュ１６に同じように配置されている、例えばプラスチック材料の羽根車２１が隣接している。
ポンプの動作状態で相対的に回転する磁石ディスク１１のセグメントは銅ディスク１９内に渦電流による電圧を発生する。銅ディスク１９の前に配置されているヒステリシスディスク１８（Ａl Ｎi Ｃo ）は磁気帰還のためにあり、この渦電流で銅ディスク１９内に生じる磁場を強める。相対回転数が増大すると共に渦電流の強度も増大し、伝達可能なトルクの値も上昇する。冷媒中にディスク状の磁石リングをこの発明により配置したため、相対回転数の上昇で増加する冷媒の昇温が磁石リングの周りを流れる冷媒により最小にされる。
【００３８】
ディスク状の磁石リングを常時冷却することにより、ほぼ誘導負荷に無関係なトルクの伝達、つまり誘導負荷が大きくても均一な供給量が実現され、それ故に比較的大きな最大の伝達可能なトルクと、それによる冷媒ポンプの最適な供給量が保証される。
エンジンが休止した後、磁場が得られ、エンジンが止まった時に空隙が「最小」に設定されるので、この状態でも必ずこの発明による解決策によりインサートブッシュ１６の上に配置されている構造群と共にインサートブッシュ１６の位置を保持できる。
【００３９】
蓋１３とクラッチ軸５の間に配置されているアキシアル軸受１２は監視されていない隙間の変化をなくし、同時に監視されていない回転数の変化あるいは蓋１３の上のヒステリシス円板１８の作動を防止する。それ故、この発明による解決策で、出力の伝達が大きい場合でも、ポンプの信頼性が常時保証される。
当然、図１に示す永久磁石のクラッチ、つまり一方の磁石ディスク１１と軟鉄ディスク２０から成るディスク結合部と、他方のヒステリシスディスク１８と銅ディスク１９から成るディスク結合部の二つの二分割品は、蓋１３の両側に対向配置されているポンプの構造部材に付いて互いに入れ換えて配置できる。
【００４０】
更に、軸受ケース１の上には、羽根車２１のその時に回転数を検出するセンサ２２が配置されている。羽根車２１の回転数をこのように検出しているので、内燃機関のエンジン電子回路により、この発明による冷媒ポンプの制御可能性に関連して、調節ユニット１０を用いて、軸方向に移動可能な収納片６は、変化する空隙がクラッチの伝達モーメントの変化、従って、羽根車の回転数の変化を与えるように、収納片の位置と両方のクラッチ二分割品の間の空隙を連続的に可変できる。
【００４１】
こうして、ポンプの供給能力をその時のエンジン側の要請に合わせることができる。この発明による解決策のため、例えばエンジン電子回路によりエンジン回転数が恒久的に変わった時、冷媒の一定に維持された体積流がプリーにより直接駆動される冷媒ポンプにより実現される。
それ故、この発明による解決策のために、例えばベルト駆動で、内燃機関のクランク軸により直接駆動され、エンジンの暖気期間に燃焼消費と排ガス放出を著しく低減する自動車に対する制御可能な冷媒ポンプを用意できる。しかし、この発明による冷媒ポンプの制御可能性により、駆動系からエンジンの全動作範囲内で全系を冷却するのに必要なほど冷媒ポンプ駆動部に多くの出力を常時取り出せるので、エンジンの暖気期間だけでなく著しく燃料を必ず節約できる。
【００４２】
図２には、円筒カバー状のクラッチ二分割品を持つ他の構造形状のこの発明による制御可能な冷媒ポンプが図示されている。この発明による解決策のこの実施例では、収納片６の周囲に円筒状の磁石リング２４がある。この磁石リングには、対向するクラッチ二分割品としてヒステリシス収納部２５を介して羽根車２１に回転止めされた連結するヒステリシスリング２７が配置されている。最初駆動側でのみ回転する磁石リング２４の磁極はヒステリシス材料内で再磁化を与え、その結果、外周力を発生する。この力は回転点から間隔を保つので、図１で既に提示した解決策に比べて、伝達できるトルクが大きい。この大きな伝達可能なトルクは相対回転数が上昇した場合にほぼ一定になり、冷媒ポンプの空洞特性を著しく改善する。回転数制御は、この実施例の場合、既に説明したように収納片６をクラッチ軸５で移動させることにより、互いに対向する二つのクラッチ構造群の表面を可変して行われる。この構造形状により、既に説明したこの発明による効果はポンプ出力を高く要請した場合でも得られる。
【００４３】
図３には、円錐状のクラッチ二分割品と、駆動部、あるいはクラッチ軸５に配設された送風車２８とを備えたこの発明による制御可能な冷媒ポンプが図示されている。この発明による解決策の上記構造形状は、図１と図２で既に示した二つの実施例の利点と一致する。更に、駆動軸に連結する送風車２８のこの発明による配置のために、軸受ケース内に配置されている送風スリットとに関連して最適な熱排出が得られるので、軸受ケースの内部空間を過熱することを防止できる。
【００４４】
この発明による制御可能な冷媒ポンプの他の可能な構造形状は図４に示してある。再び円錐状のクラッチ二分割品を持つこの構造形状では、軸方向磁石２６が回転可能に支承された羽根車２１の中心の非磁性分離壁、つまり蓋１３の直ぐ近くに、前記羽根車の上にある付属するクラッチ構造群と共に配置されている。
駆動軸３に対向して中心に配置されている軸方向磁石２６は、二つのクラッチ二分割品の間の間隔が非常に大きい場合、これはエンジンが動作している時に羽根車２１の停止にもなり得るが、軸方向磁石２６のこの発明による配置により、空隙の意図しないこれ以上の拡大は防止される。従って、例えばエンジンの暖気期間で可能な最大の間隔幅を設定して、エンジンが動作している時、羽根車を完全に止めることができる。軸方向磁石のこの発明による配置のため、負多雨のクラッチ二分割品の間の空隙の監視されない拡大が防止され、それ故、何時も一定の「再結合」が保証される。
【００４５】
更に、図４に示すこの発明による解決策の構造形状は、先に説明した解決策に比べて改善された移動可能なクラッチ二分割品の調整機構の点で優れている。調整ユニット１０の中に突出する操作レバー９のボール軸受３２への横方向の力介入の外に、ここではクラッチ軸５の非常に低コストの構造形状が使用される。クラッチ軸から収納片６へのトルクの伝達は、連行軸３１（二面）として形成されたクラッチ軸の部分片により実現され、この軸には収納片６に固定連結する連行体３０が軸方向に移動可能に配置されている。更に、収納片６自体はスライド軸受２９によりクラッチ軸上で軸方向に移動可能に支承されている。軸方向に移動可能な収納片６に配置されているクラッチ構造群が蓋１３の上で始動するのを防止するため、この構造形状では連行軸３１の上に安全リング３３が配置されている。このリングは連行軸３１の上で連行体３０が蓋１３の方に移動することを制限する。
【００４６】
図５には、円錐状のクラッチ二分割品を持つが、軸首３４に配置されている羽根車２１を持つこの発明による制御可能な冷媒ポンプの他の可能な構造形状が示してある。
非磁性分離壁、つまり蓋１３の中に固定されている軸首には、装置結合部が配置されている。この装置結合部は、一方で動作状態で軸方向の軸受力を蓋１３に伝達するために、同時にヒステリシスリング２７の円錐状のカバーと蓋１３の外部壁の間の約 0.5 mm 〜 約 1 mm の一定の空隙を正確に設定するために使用される。
【００４７】
更に、軸首３４の軸は羽根車２１の半径方向の案内に使用される。スライド軸受ブッシュで回転可能に軸首３４に支承されているこの羽根車２１はこの羽根車に配置されているクラッチ構造群を有しているが、流れスペースの方向の軸方向のずれに対して、軸首３４の自由端の領域に安全リングがあるように保護されている。この安全リングと羽根車のスライド軸受ブッシュの間には、スタートディスク３５が配置されている。この発明による解決策の上記構造形状によっても、エンジンが動作している時に羽根車の停止となる両方のクラッチ二分割品の間隔が非常に大きくなった時でも、空隙の意図しないそれ以上の拡大が防止される。これにより、何時でも一定の「再結合」を保証できる。
【００４８】
図６には、円筒カバー状のクラッチ二分割品、スライドリング１７および中心に配置された軸方向磁石２６を持つ他の構造形状のこの発明による制御可能な冷媒ポンプが示してある。この構造形状によっても、既に説明したこの発明による効果が得られる。
図７は、円錐状のクラッチ二分割品、スライドリング１７および中心に配置された軸方向磁石２６を持つこの発明による制御可能な冷媒ポンプの他の実施例を示す。
【００４９】
図８には、この発明による制御可能な冷媒ポンプの他の構造形状が示してある。この実施例では、放物線状に形成されたクラッチ二分割品が磁石リング２４やヒステリシスリング２７として使用される。クラッチ軸５と蓋１３の間には、再びラジアル軸受１２が配置されている。
図９は再び蓋１３とクラッチ軸５の間に配置されたラジアル軸受１２を持つ円筒カバー状でディスク状のクラッチ二分割品から成る組み合わせのこの発明による制御可能な冷媒ポンプを示す。
【００５０】
既に説明したこの発明による制御可能な冷媒ポンプのこれ等の可能な構造形状の外に、例えば図１０に示す円錐状とディスク状のクラッチ二分割品の組み合わせも特別に望まれるこの発明の効果を得るのに非常に良好に適している。
一般に、自動車メカーにより与えられる最大の構造長やその時の伝達すべき最大のポンプ能力に応じて説明した構造形状の一つが決定される。その場合、この発明による解決策の全ての構造形状はベルト駆動部を介して内燃機関のクランク軸により直接駆動される。駆動プリーの軸受ケースに対する流れスペースを気密にするための波付きパッキングが必要でなく、運転の信頼性と安全性、および作製経費と組立経費が最小である点で必ず優れていて、特にエンジンの前動作範囲内で排ガスの放出や燃料消費も著しく低減できる。
【００５１】
【発明の効果】
上に説明したように、この発明による自動車のポンプ、特に冷媒ポンプを用いると、従来技術の難点がなく、例えばベルト駆動により内燃機関のクランク軸で特に直接駆動され、駆動プリーの軸受ケースに対して流れスペースを気密封止する波付きパッキングを必要としなく、高い運転信頼性と安全性、および最小の作製経費と組立経費で優れていて、エンジンの全動作範囲内で排ガス放出や特に燃料消費も著しく低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ディスク状のクラッチ二分割品を有するこの発明による制御可能な冷媒ポンプ、
【図２】 円筒カバー状のクラッチ二分割品を有するこの発明による制御可能な冷媒ポンプ、
【図３】 円錐状のクラッチ二分割品と送風円板を有するこの発明による制御可能な冷媒ポンプ、
【図４】 円錐状のクラッチ二分割品と中心に配置された軸方向磁石を有するこの発明による制御可能な冷媒ポンプ、
【図５】 円錐状のクラッチ二分割品と軸首の支えに配置された羽根円板を有するこの発明による制御可能な冷媒ポンプ、
【図６】 円筒カバー状のクラッチ二分割品と中心に配置されている軸方向磁石を有するこの発明による制御可能な冷媒ポンプ、
【図７】 円錐状のクラッチ二分割品と中心に配置されている軸方向磁石を有するこの発明による制御可能な冷媒ポンプ、
【図８】 放物線状のクラッチ二分割品を有するこの発明による制御可能な冷媒ポンプ、
【図９】 円筒カバー状とディスク状のクラッチ二分割品を組み合わせたこの発明による制御可能な冷媒ポンプ、
【図１０】 円錐状とディスク状のクラッチ二分割品を組み合わせたこの発明による制御可能な冷媒ポンプ。
【符号の説明】
１ 軸受ケース
２ 水ポンプ軸受
３ 駆動軸
４ プリー
５ クラッチ軸
６ 収納片
７ 転がり支持された調節リング
８ 溝
９ 操作レバー
１０ 調節ユニット
１１ 磁石ディスク
１２ 軸方向磁石
１３ 蓋
１４ 気密リング
１５ スライド軸受ブッシュ
１６ インサートブッシュ
１７ スライドリング
１８ ヒステリシスディスク
１９ 銅ディスク
２０ 軟鉄ディスク
２１ 羽根車
２２ センサ
２３ 保持リング
２４ 磁石リング
２５ ヒステリシス収納部
２６ 軸方向磁石
２７ ヒステリシスリング
２８ 送付車
２９ スライド軸受
３０ 連行体
３１ 連行軸
３２ ボール軸受
３３ 安全リング
３４ 軸首
３５ スタートディスク

Claims (12)

1. ベルトプリーを介して内燃機関で直接駆動される自動車用のポンプ、特に制御可能な冷媒ポンプにおいて、二つのクラッチ軸の一方の上に一つまたは多数の多極でセクター状に磁化された磁石を配置し、付属する他方のクラッチ軸の上で「クラッチ二分割品」から間隔を置き、非磁性の分離壁により、例えば蓋の形にしてこの蓋から液体封止した状態で離して付属する「第二のクラッチ二分割品」があり、第一クラッチ二分割品の磁石に対向するクラッチの表面上にヒステリシス材料が配置してあり、前記二つのクラッチ二分割品の間に配置された「空隙」の隙間間隔が内燃機関のその時の動作状態に応じて可変できることを特徴とする自動車用のポンプ、特に制御可能な冷媒ポンプ。
2. 「第二クラッチ二分割品」のヒステリシス材料には、片側あるいは両側に隣接配置された銅材料が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用のポンプ、特に制御可能な冷媒ポンプ。
3. 駆動軸に連結するクラッチ二分割品の領域には、駆動軸に同じように連結する送風機の円板があることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用のポンプ、特に制御可能な冷媒ポンプ。
4. 互いに対向し、互いに間隔を設けて配置された永久磁石のクラッチの二つのクラッチの有効表面が表面形状で互いに対称であるが、クラッチの異なった可能の構造形状で任意の回転対称の物体、例えばパラボロイド、円錐カバー、円筒カバーとして、あるいは円板の形状にして、上記可能な表面形状の組み合わせとしても形成できることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の自動車用のポンプ、特に制御可能な冷媒ポンプ。
5. 冷媒ポンプのケース内に軸受があり、この軸受の中では冷媒ポンプの駆動軸が回転可能に支承され、駆動軸上の軸受の一方の側には冷媒ポンプの駆動ディスクが、また駆動軸上の軸受の他方の側には軸方向に移動可能な軸・ハブ結合部により永久磁石のクラッチの二つのクラッチ二分割品の一方が軸方向に移動可能に配置され、二つのクラッチ二分割品の間に配置された空隙の間隔がその時のエンジンの動作状態に応じて可変できることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の自動車用のポンプ、特に制御可能な冷媒ポンプ。
6. 軸方向に移動可能なクラッチ二分割品の上には、例えば転がり支承されている調整リングが配置され、この調整リングには調整ユニットの中に突出し、冷媒ポンプのケース内に旋回可能に支承された操作レバーが嵌まっていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の自動車用のポンプ、特に制御可能な冷媒ポンプ。
7. クラッチ軸上には、例えば水ポンプ軸受用の装置結合部と転がり支承された調整リングに連結する軸方向に移動可能なクラッチ二分割品との間に予め付勢された圧縮バネが配置されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の自動車用のポンプ、特に制御可能な冷媒ポンプ。
8. 非磁性の分離壁である蓋がアキシアル軸受により駆動軸に対して支持されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の自動車用のポンプ、特に制御可能な冷媒ポンプ。
9. 非磁性の分離壁である蓋の中あるいは上に、ストップカラーを持つ軸首が配置され、この上にスライド軸受ブッシュで回転可能に支承された羽根車が付属するクラッチ構造群と共に軸方向の移動に対して保護され、軸首の自由端の領域に安全リングが配置され、この安全リングと羽根車の間にスタートディスクがあることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の自動車用のポンプ、特に制御可能な冷媒ポンプ。
10. 非磁性の分離壁である蓋にはスライド軸受ブッシュが配置され、この中で相手側の軸受が羽根車と付属するクラッチ構造群と共に軸方向および半径方向に支承されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の自動車用のポンプ、特に制御可能な冷媒ポンプ。
11. 羽根車に付属するクラッチ構造群を持つ回転可能に支承された羽根車の上の非磁性の分離壁の近くには、駆動側のクラッチ軸に対向する軸方向磁石が配置されていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の自動車用のポンプ、特に制御可能な冷媒ポンプ。
12. 軸受ケースの上には、羽根車のその時の回転数を検知するセンサが配置されていることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の自動車用のポンプ、特に制御可能な冷媒ポンプ。

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