WO2012152238A1 - Regelbare kühlmittelpumpe - Google Patents
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- WO2012152238A1 WO2012152238A1 PCT/DE2012/000178 DE2012000178W WO2012152238A1 WO 2012152238 A1 WO2012152238 A1 WO 2012152238A1 DE 2012000178 W DE2012000178 W DE 2012000178W WO 2012152238 A1 WO2012152238 A1 WO 2012152238A1
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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
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/60—Control system actuates means
- F05D2270/64—Hydraulic actuators
Definitions
- the invention relates to a controllable ku lkarpumpe for internal combustion engines, such as trucks.
- the combustion engines of motor vehicles usually have a coolant circuit in order to always ensure an optimum operating temperature of the engine.
- the impeller of the coolant pump is generally coupled directly to the crankshaft of the internal combustion engine.
- the coolant pump is always designed so that even at low speed and high engine load sufficient cooling performance can be achieved.
- these high cooling capacities are needed only during a maximum of 50% of the operating time of the internal combustion engine. In the colder seasons, this percentage is even lower.
- the transmitted from the crankshaft via a pulley to a pump shaft speed is reduced by different technical means and then transmitted as drive speed to the impeller.
- the delivery volume flows, as described for example in the case of the type described by the Applicant in DE 10 2005 062 200 B3, proven in practice by means of displaceable over the outlet cross section of the impeller, i. the outlet cross-section of the impeller variably overlapping, rotatably arranged in the pump housing cylindrical control slide varies.
- DE 21 10 776 A1 describes such a pump with adjustable impeller cross section.
- co-rotating adjusting spindle is arranged, which can be longitudinally displaced by means of a pump arranged outside the housing, provided with a regulator piston drive in the working shaft.
- This solution has the disadvantages that it requires a very large amount of space, is material and cost-intensive, is also very susceptible to interference, does not automatically switch to maximum power in case of failure of the scheme, and also carries a high risk from the point of view of occupational safety ,
- a magnet armature is rigidly arranged on the adjusting element, a guide disc, opposite end of the adjusting device in the magnetic field of a pump housing integrated magnetic coil by means of which the slidably guided in the drive shaft adjustment can be moved linearly under the influence of the electromagnetic field of the magnetic coil.
- the invention is therefore based on the object to develop a controllable coolant pump for motor vehicles with a co-rotating with the impeller control slide, which avoids the aforementioned disadvantages, and which can also be used in particular in larger internal combustion engines, such as those of trucks, on the one hand on low friction losses and has a high overall efficiency, but it requires only a minimal space with low weight, is also robust, has relatively few components, is easily monbargeable and inexpensive to produce, always reliable and trouble-free operation under all operating conditions and also a " Fail-Safe "feature features.
- FIG. 1 shows the controllable coolant pump according to the invention for motor vehicles in an embodiment for trucks with an impeller 1 and a co-rotating with the impeller 1 control slide 2 in the operating state "full load” in the side view in section, with a pump housing.
- a pump bearing 4 is arranged.
- a mechanical seal is used as a seal 5.
- a pulley 7 enclosing the bearing seat and the pump bearing 4 is arranged on the end side on the bearing seat of the pump hollow shaft 6.
- control slide 2 is arranged, on the outer periphery of a rigidly arranged on the control slide 2, the bottom 8 of the impeller 1 enclosing cylinder ring 11 is arranged.
- an adjusting spindle 14 is non-rotatably mounted longitudinally displaceably in a Verstellspindel Entry 12 of the pump hollow shaft 6, and sealed by means of a shaft seal 13, for example in the form of an O-ring in the Verstelispindel arrangement 12.
- a working chamber 15 is arranged in the direction of the pulley 7 in the direction of the belt pulley 7, the Verstelispindel arrangement 12 adjacent the Verstelispindel Adjust 12 adjacent end face of the working chamber 15 is formed as a spring system 16, and projecting from the Verstelispindel Adjust 12 in the working chamber 15 Verstellspindel 14th a spring guide bar 17 and this adjacent a spring collar 18, and between the spring system 16 and the spring collar 18 in the spring guide web 17, a compression spring 19 is arranged.
- the inventive arrangement of the compression spring 19 ensures a production and assembly technology simple, cost-effective and reliable provision of the control slide 2 for reliably ensuring a "fail-safe" function of the coolant pump according to the invention.
- a cylinder bore 24 is arranged in a aligned with the adjusting spindle 14
- rejoin 25 is slidably mounted with a axial bearing side thrust bearing system 21.
- a thrust bearing 26 is arranged according to the invention. Due to the arrangement of the thrust bearing 26 allows the invention
- Cylinder bore 24 opening pressure line 27 is arranged, which has a
- Control valve 28 is connected to a pressure generator 29.
- a piston ring 33 is arranged on the working piston 25.
- the solution according to the invention is also distinguished by the fact that, in addition to the compact design, it also has relatively few components which can be produced very inexpensively and are also easy to monimize.
- a on the outer edge of the bottom 8 of the impeller 1 between the bottom 8 and the cylinder ring 11 a crizschieberabdichtring 31 is arranged, the flow-friendly, reliable "closing” and an optimal seal between the bottom 8 and the cylinder ring 11th ensures, and thereby "leakage currents" and the associated efficiency losses avoids.
- a cylinder collar 32 is arranged, which simultaneously represents an end position limit for the working cylinder 23.
- the compressed air applied to trucks "on board” can be used to actuate the control slide 2 according to the invention.
- a displacement sensor 30 is arranged in the actuator housing 22, which determines the position of the working piston 25 exactly, so that a reliable, störunangnae, very accurate control of the coolant flow rate is ensured by means of the present solution in conjunction with the crizschieberverstellvoroplasty invention under all conditions.
- the inventive arrangement presented here is characterized by a significantly reduced / minimized space with minimal dead weight, is very robust and built störunan stricture and at the same time easy and inexpensive to produce.
- the very simple and cost-effective production and assembly ensures the present solution in addition to a high reliability, a very low wear and due to the minimized friction and flow losses also a high overall efficiency.
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Abstract
Bei der Erfindung handelt es sich um eine regelbare Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotor, beispielsweise von Lastkraftwagen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine regelbare Kühlmittelpumpe für Kraftfahrzeuge mit einem mit dem Flügelrad mitdrehenden Regelschieber zu entwickeln, welche auch insbesondere bei größeren Verbrennungsmotoren, beispielsweise denen von Lastkraftwagen, eingesetzt werden kann, die einerseits über geringe Reibungsverluste und über einen hohen Gesamtwirkungsgrad verfügt, dabei aber nur einen minimierten Bauraum bei geringem Eigengewicht erfordert, zudem robust aufgebaut ist, über relativ wenige Bauteile verfügt, einfach monierbar und kostengünstig herstellbar ist, unter allen Einsatzbedingungen stets zuverlässig und störunanfällig arbeitet und zudem gleichzeitig über eine "Fail-Safe" Funktion verfügt. Diese Aufgabe wird mittels einer regelbaren Kühlmittelpumpe gelöst, die sich dadurch auszeichnet, dass erfindungsgemäß in einer Pumpenhohlwelle (6) in Richtung der Riemenscheibe (7), einer Verstellspindelführung (12) benachbart, eine Arbeitskammer (15) angeordnet ist, wobei die der Verstellspindelführung (12) benachbarte Stirnseite der Arbeitskammer (15) als Federanlage (16) ausgebildet ist, und die aus der Verstellspindelführung (12) in die Arbeitskammer (15) hineinragende Verstellspindel (14) einen Federführungssteg (17) und diesem benachbart einen Federanlagebund (18) aufweist, und zwischen der Federanlage (16) und dem Federanlagebund (18) im Bereich des Federführungssteges (17) eine Druckfeder (19) angeordnet ist, wobei am freien, dem Regelschieber (2) gegenüberliegenden Ende der Verstellspindel (14) stirnseitig eine Axiallageraufnahme (20) bzw. eine Axiallageranlage (21) angeordnet ist, und am Pumpengehäuse (3) ein Aktuatorgehäuse (22) mit einem in die Arbeitskammer (15) der Pumpenhohlwelle (6) mit radialem Freilaufspiel hineinragenden Arbeitszylinder (23) mit einer Zylinderbohrung (24) in der ein mit der Verstellspindel (14) fluchtender Arbeitskolben (25) mit einer axiallagerseitigen Axiallageranlage (21) bzw. Axiallageraufnahme (20) verschiebbar gelagert ist, wobei zwischen der Axiallageraufnahme (20) und der Axiallageranlage (21), d.h. zwischen der Verstellspindel (14) und dem Arbeitszylinder (23) ein Axiallager (26) angeordnet ist, und dass im Aktuatorgehäuse (22) eine in die Zylinderbohrung (24) mündende Druckleitung (27) angeordnet ist, die über ein Steuerventil (28) mit einem Druckerzeuger (29) verbunden ist, und im Aktuatorgehäuse (22) ein Wegsensor (30) angeordnet ist.
Description
Regelbare Kühlmittelpumpe
Die Erfindung betrifft eine regelbare Kü lmittelpumpe für Verbrennungsmotore, beispielsweise von Lastkraftwagen.
Die Verbrennungsmotore der Kraftfahrzeuge weisen zumeist einen Kühlmittelkreislauf auf, um stets eine optimale Betriebstemperatur des Motors zu gewährleisten.
Für einen effektiven Wärmetransport ist es daher erforderlich, dass das Kühlmittel im Kühlmittelkreislauf ständig in Bewegung gehalten wird.
Hierzu wird das Flügelrad der Kühlmittelpumpe im Allgemeinen direkt mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gekoppelt.
Diese direkte Kopplung der Kühlmittelpumpe mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors hat zur Folge, dass der von der Kühlmittelpumpe geförderte Kühlmittelvolumenstrom stets von der Drehzahl des Motors bestimmt wird.
Für die Auslegung des Flügelrades der Kühlmittelpumpe ist daher der für die jeweilige Motordrehzahl extremste Bedarfsfall maßgebend, d.h. die Kühlmittelpumpe ist stets so ausgelegt, dass selbst bei niedriger Drehzahl und hoher Motorbelastung eine ausreichende Kühlleistung erzielt werden kann.
Im täglichen Fahrbetrieb werden jedoch nur während maximal 50 % der Betriebszeit des Verbrennungsmotors diese hohen Kühlleistungen benötigt. In den kälteren Jahreszeiten ist dieser Prozentsatz noch deutlich geringer.
Während der verbleibenden Betriebszeit wäre somit für eine ausreichende Kühlleistung eine wesentlich geringere Flügelraddrehzahl völlig ausreichend, um beispielsweise mit 50 % der maximalen Fördermenge im Teilastbetrieb die AGR-Kühlung zu gewährleisten.
Dieser Umstand führt nun dazu, dass alle nicht regelbaren Kühlmittelpumpen im durchschnittlichen Fahrbetrieb in einem sehr wirkungsgradungünstigen Betriebspunkt arbeiten und dadurch „unnötig" Kraftstoff zum Antrieb des Flügelrades, d.h. zur Umwälzung des Kühlmittelvolumenstromes verbrauchen. Um nun die Nachteile der direkt von der Kurbelwelle angetriebenen Kühlmittelpumpe zu reduzieren, werden im Stand der Technik auch für größere Verbrennungsmotore über eine Riemenscheibe von der Kurbelwelle angetriebene, regelbare Kühlmittelpumpen (beispielsweise für Lastkraftwagen) vorbeschrieben.
Einerseits wird die von der Kurbelwelle über eine Riemenscheibe auf eine Pumpenwelle übertragene Drehzahl mit unterschiedlichen technischen Mitteln reduziert und dann als Antriebsdrehzahl auf das Flügelrad übertragen.
Andererseits werden die Fördervolumenströme, wie beispielsweise auch bei der von der Anmelderin in der DE 10 2005 062 200 B3 vorbeschrieben, in der Praxis bewährten Bauform, mittels über den Austrittsquerschnitt des Flügelrades verschiebbarer, d.h. den Austrittsquerschnitt des Flügelrades variabel überdeckender, drehfest im Pumpengehäuse angeordneter zylindrischer Regelschieber variiert.
In anderen Bauformen werden diese über den Austrittsquerschnitt des Flügelrades verschiebbaren Regelzylinder, wie von der Anmelderin in der DE 10 2007 019 263 B3 vorbeschrieben, und ebenfalls bereits in der Praxis bewährt, in Verbindung mit mehrstufigen Schaufelrädern eingesetzt, bei denen dann der Fördervolumenstrom einer der Stufen des jeweiligen Flügelrades variiert werden kann.
Andere Bauformen des Standes der Technik zur Regelung der Volumenströme bei Pumpen, beschreiben Lösungen mit vom Flügelrad mitgenommenen, d.h. mit der Antriebswelle mitdrehenden Regelschiebern, welche in Verbindung mit einer definierten Längsverschiebung des jeweiligen Regelschiebers entlang der Schaufelbreite den Laufradquerschnitt definiert variieren und so den Volumenstrom regeln.
Beispielsweise beschreibt die DE 21 10 776 A1 eine derartige Pumpe mit regelbaren Laufradquerschnitt. Zur definierten Verschiebung der mit dem Flügelrad mitdrehenden Regelschieber ist bei dieser Lösung in der Antriebswelle eine über das Flügelrad angetriebene, mitdrehende Verstellspindel angeordnet, welche mittels eines außerhalb des Pumpengehäuses angeordneten, mit einem Regler versehenen Kolbenantriebs in der Arbeitswelle längs verschoben werden kann.
Diese Lösung hat die Nachteile, dass sie einen sehr großen Bauraum erfordert, material- und kostenintensiv ist, zudem sehr störanfällig aufgebaut ist, bei Ausfall der Regelung nicht automatisch auf maximale Leistung umschaltet, und unter dem Gesichtspunkt der Arbeitssicherheit zudem ein hohes Risiko in sich birgt.
In anderen Bauformen, mit (mit dem Flügelrad) mitdrehenden Regelschiebern sind die Verstellvorrichtung und die Arbeitsspindel nicht, wie soeben beschrieben in Achsrichtung ineinander, sondern auch gegenüberliegend fluchtend angeordnet.
Eine derartige Bauform wird in der DE 37 32 038 C2 vorbeschrieben. In dieser Bauform wird der zum Laufrad korrespondierende Regelschieber wiederum über das Flügelrad von der Antriebswelle mitgenommen. Über ein am Pumpengehäuse einer Riemenscheibe, dem Antriebsmittel der Antriebswelle, gegenüberliegend angeordnetes separates Betätigungselement, kann der Regelschieber bei dieser Lösung mittels Unterdruck definiert verschoben werden.
Ein Ausfall der Regelung bewirkt bei dieser Lösung, dass mittels einer Rückstellfeder automatisch auf die maximale Pumpenleistung umgeschaltet wird.
Doch auch diese Bauform erfordert infolge der gegenüberliegend fluchtenden Anordnung einen sehr großen Bauraum und ist zudem material- und kostenintensiv.
In anderen Lösungen wurden mit wesentlich geringerem Aufwand und kleinerem Bauvolumen in der Antriebswelle axial verschiebbare Kolben in Verbindung mit druckfederbeaufschlagten Thermostaten / Wachselementen integriert.
Derartige Lösungen wurden beispielsweise in der US-PS 4,828,455 A oder auch in der DE 199 01 123 A1 vorbeschrieben.
Der wesentliche Nachteil dieser Lösungen besteht jedoch darin, dass sie für eine aktive Regelung der Kühlmittelfördermenge zu träge reagieren und keinesfalls nach der Erwärmung des Motors (d.h. im „Dauerbetrieb") die Motortemperatur so zu beeinflussen vermögen, dass im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die Schadstoffemission, wie auch die Reibungsverluste und auch der Kraftstoffverbrauch deutlich reduziert werden könnten.
Daher wurde beispielsweise in der DE 10 2008 046 424 A1 vorgeschlagen den in der Antriebswelle angeordneten axial verschiebbare Kolben zur definierten Axialverschiebung des mit dem Laufrad korrespondierenden Regelschiebers elektromagnetisch zu betätigen, d.h. drehende Bauteile mit Hilfe einer im Pumpengehäuse angeordneten Magnetspule zu verschieben.
Bei dieser Lösung ist an der dem Verstellelement, einer Leitscheibe, gegenüberliegenden Ende der Versteilvorrichtung im Magnetfeld einer im Pumpengehäuse integrierten Magnetspule ein Magnetanker starr angeordnet, mittels der die verschiebbar in der Antriebswelle geführte Verstellvorrichtung unter Einwirkung des elektromagnetischen Feldes der Magnetspule linear verschoben werden kann.
Der Einbau derartiger elektromagnetisch betätigter Verstellelemente, beispielsweise in der Nähe des Turboladers, erfordert zwingend eine Kühlung der Magnetspule (und damit ein relativ großen„Bauraum"), da ansonsten bei Temperaturen ab etwa 120°C die Magnetspule zerstört würde.
Dieser wiederum zwingend erforderliche, relativ große„Bauraum", auch für die gemäß der DE 10 2008 046 424 A1 , in einem Pumpengehäuse angeordnete Magnetspule, steht dem im Motorraum zur Verfügung stehenden, sehr stark begrenzten„Einbauraum" diametral entgegen.
Nachteilig bei dieser Lösung ist zudem auch, dass diese über keine„Fail-Safe" Funktion verfügt und zudem die Fertigung und Montage dieser Lösung sehr kostenintensiv ist, da die Funktionsbaugruppen nicht für mehrere Baugrößen einheitlich herstellbar, d.h. standardisierbar sind, und daher für jede Pumpenbaugröße separat angefertigt werden müssen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine regelbare Kühlmittelpumpe für Kraftfahrzeuge mit einem mit dem Flügelrad mitdrehenden Regelschieber zu entwickeln, welche die vorgenannten Nachteile vermeidet, und die auch insbesondere bei größeren Verbrennungsmotoren, beispielsweise denen von Lastkraftwagen, eingesetzt werden kann, die einerseits über geringe Reibungsverluste und über einen hohen Gesamtwirkungsgrad verfügt, dabei aber nur einen minimierten Bauraum bei geringem Eigengewicht erfordert, zudem robust aufgebaut ist, über relativ wenige Bauteile verfügt, einfach monierbar und kostengünstig herstellbar ist, unter allen Einsatzbedingungen stets zuverlässig und störunanfällig arbeitet und zudem gleichzeitig über eine „Fail-Safe" Funktion verfügt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine regelbare Kühlmittelpumpe für Kraftfahrzeuge mit einem Flügelrad (1) und einen mit dem Flügelrad (1)
mitdrehenden Regelschieber (2), nach den Merkmalen des Hauptanspruches der Erfindung gelöst.
Vorteilhafte Ausführungen, Einzelheiten wie auch weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles in Verbindung mit einer Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Lösung.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit einer Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Lösung näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße, regelbare Kühlmittelpumpe für Kraftfahrzeuge in einer Ausführungsform für Lastkraftwagen mit einem Flügelrad 1 und einem mit dem Flügelrad 1 mitdrehenden Regelschieber 2 im Betriebszustand „Volllast", in der Seitenansicht im Schnitt, mit einem Pumpengehäuse 3.
An diesem Pumpengehäuse 3 ist ein Pumpenlager 4 angeordnet.
Am Pumpenlager 4 ist eine gegenüber dem Pumpengehäuse 3 mittels einer
Dichtung 5 abgedichtete Pumpenhohlwelle 6 drehbar gelagert,
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist als Dichtung 5 eine Gleitringdichtung eingesetzt.
Erfindungsgemäß ist endseitig am Lagersitz der Pumpenhohlwelle 6 eine den Lagersitz und das Pumpenlager 4 einschließende Riemenscheibe 7 angeordnet.
Auf dem ström ungsseitig gegenüberliegenden, freien Ende der Pumpenhohlwelle 6 ist drehfest das Flügelrad 1 mit einem Boden 8 und Schaufeln 9 angeordnet.
Innerhalb des Flügelrades 1 ist axial verschiebbar der mit dem Flügelrad 1 mitdrehende, mit Schaufelschlitzen 10 versehene Regelschieber 2 angeordnet,
an dessen Außenumfang ein starr am Regelschieber 2 angeordneter, den Boden 8 des Flügelrades 1 umschließender Zylinderring 11 angeordnet ist. Zentrisch/Mittig am Regelschieber 2 ist drehfest eine Verstellspindel 14 angeordnet, die in Achslängsrichtung in einer Verstellspindelführung 12 der Pumpenhohlwelle 6 längsverschiebar gelagert, und mittels einer Wellendichtung 13, beispielsweise in Form eines O-Ringes, in der Verstelispindelführung 12 abgedichtet ist.
Erfindungsgemäß ist in der Pumpenhohlweile 6 in Richtung der Riemenscheibe 7, der Verstelispindelführung 12 benachbart eine Arbeitskammer 15 angeordnet, wobei die der Verstelispindelführung 12 benachbarte Stirnseite der Arbeitskammer 15 als Federanlage 16 ausgebildet ist, und die aus der Verstelispindelführung 12 in die Arbeitskammer 15 hineinragende Verstellspindel 14 einen Federführungssteg 17 und diesem benachbart einen Federanlagebund 18 aufweist, und zwischen der Federanlage 16 und dem Federanlagebund 18 im Bereich des Federführungssteges 17 eine Druckfeder 19 angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Anordnung der Druckfeder 19 gewährleistet eine fertigungs- und montagtechnisch einfache, kostengünstige und zuverlässige Rückstellung des Regelschiebers 2 zur zuverlässigen Gewährleistung einer „Fail-Safe" Funktion der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe.
Kennzeichnend ist auch, dass am freien, dem Regelschieber 2 gegenüberliegenden Ende der Verstellspindel 14 stirnseitig, eine Axiallageraufnahme 20 und am Pumpengehäuse 3 ein Aktuatorgehäuse 22 mit einem in die Arbeitskammer 15 der Pumpenhohlwelle 6 mit radialem Freilaufspiel hineinragenden Arbeitszylinder 23 angeordnet ist.
Im Arbeitszylinder 23 ist eine Zylinderbohrung 24 angeordnet in der ein mit der Verstellspindel 14 fluchtender Arbeitskoiben 25 mit einer axiallagerseitigen Axiallageranlage 21 verschiebbar gelagert ist.
Zwischen der Axiallageraufnahme 20 und der Axiallageranlage 21 , d.h. zwischen der Verstellspindel 14 und dem Arbeitszylinder 23 ist erfindungsgemäß ein Axiallager 26 angeordnet.
Durch die Anordnung des Axiallagers 26 ermöglicht die erfindungsgemäße
Lösung, bei sehr geringen, im Praxiseinsatz zu vernachlässigenden
Reibungsverlusten, eine zuverlässige Betätigung der sich drehenden
Verstellspindel 14 durch den nicht rotierenden Arbeitskolben 25.
Erfindungswesentlich ist auch, dass im Aktuatorgehäuse 22 eine in die
Zylinderbohrung 24 mündende Druckleitung 27 angeordnet ist, die über ein
Steuerventil 28 mit einem Druckerzeuger 29 verbunden ist.
Durch eine Variation des Druckes in der Druckleitung 27 wird der in der
Zylinderbohrung 24 angeordnete Arbeitskolben 25 verfahren.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist am Arbeitskolben 25 ein Kolbenring 33 angeordnet.
In Abhängigkeit vom jeweiligen Hub des Arbeitskolbens 25 bewirkt die erfindungsgemäße Anordnung der Druckfeder 19 gleichzeitig eine fertigungs- und montagtechnisch einfache, kostengünstige und zuverlässige, definierte, spielfreie Rückstellung des Arbeitskolbens 25 und in der Gesamtheit der erfindungsgemäßen Wirkungen ein sehr exaktes, robustes und störunanfälliges Verfahren der sich drehenden Verstellspindel 14 und des an der Verstellspindel 14 drehfest angeordneten Regelschiebers 2.
Zugleich bewirkt die erfindungsgemäße Integration nahezu aller den Regelschieber 2 betätigenden Funktionsbaugruppen in den Bereich der Riemenscheibe 7 eine sehr kompakte und bauraumminimierte Pumpenbauform.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich aber auch dadurch aus, dass sie neben dem kompakten Aufbau auch über relativ wenige Bauteile verfügt, die sehr kostengünstig herstellbar und zudem einfach monierbar sind.
Erfindungsgemäß ist in diesem Zusammenhang auch, dass am Außenrand des Bodens 8 des Flügelrades 1 zwischen dem Boden 8 und dem Zylinderring 11 ein Regelschieberabdichtring 31 angeordnet ist, der ein strömungsgünstiges, zuverlässiges„Schließen" und eine optimale Abdichtung zwischen dem Boden 8 und dem Zylinderring 11 gewährleistet, und dadurch „Leckageströme" und die damit verbundenen Wirkungsgradverluste vermeidet.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist axiallagerseitig am Arbeitszylinder 23 ein Zylinderanlagebund 32 angeordnet, der gleichzeitig eine Endlagenbegrenzung für den Arbeitszylinder 23 darstellt.
Kennzeichnend ist, dass sich in der Druckleitung 27, der in diesem Ausführungsbeispiel vorgestellten Kühlmittelpumpe für Lastkraftwagen, ein gasförmiges Medium, Druckluft befindet.
So kann die bei Lastkraftwagen „an Bord" anliegende Druckluft zur erfindungsgemäßen Betätigung des Regelschiebers 2 genutzt werden.
Erfindungsgemäß ist im Aktuatorgehäuse 22 ein Wegsensor 30 angeordnet, der die Lage des Arbeitskolbens 25 exakt bestimmt, so dass in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Regelschieberverstellvorrichtung eine unter allen Einsatzbedingungen stets zuverlässige, störunanfällige, sehr exakte Regelung des Kühlmittelvolumenstromes mittels der hier vorliegenden Lösung gewährleistet ist.
Gegenüber herkömmlichen Lösungen zeichnet sich die hier vorgestellte erfindungsgemäße Anordnung durch einen deutlich reduzierten/minimierten Bauraum bei minimiertem Eigengewicht aus, ist dabei sehr robust und störunanfällig aufgebaut und gleichzeitig einfach und kostengünstig herstellbar. Neben der sehr einfachen und kostengünstigen Herstellung und Montage gewährleistet die hier vorliegende Lösung neben einer hohen Zuverlässigkeit, einen sehr geringen Verschleiß und auf Grund der minimierten Reibungs- und Strömungsverluste zudem einen hohen Gesamtwirkungsgrad.
Bezugszeichenzusammenstellung
1 Flügelrad
2 Regelschieber
3 Pumpengehäuse
4 Pumpenlager
5 Dichtung
Pumpenhohlwelle
Riemenscheibe
Boden
Schaufel
Schaufelschlitz
Zylinderring
Verstellspindelführung Wellendichtung
Verstellspindel
Arbeitskammer
Federanlage
Federführungssteg Federanlagebund Druckfeder
Axiallageraufnahme Axiallageranlage
Aktuatorgehäuse
Arbeitszylinder
Zylinderbohrung
Arbeitskolben
Axiallager
Druckleitung
Steuerventil
Druckerzeuger
Wegsensor
Regelschieberabdichtring Zylinderanlagebund Kolbenring
Claims
1. Regelbare Kühlmittelpumpe für Kraftfahrzeuge mit einem Flügelrad (1) und einem mit dem Flügelrad (1) mitdrehenden Regelschieber (2), einem Pumpengehäuse (3), einem im/am Pumpengehäuse (3) angeordneten Pumpenlager (4), einer im/am Pumpenlager (4) drehbar gelagerten und gegenüber dem Pumpengehäuse (3) mittels einer Dichtung (5) abgedichteten Pumpenhohlwelle (6), einer endseitig auf der Pumpenhohlwelle (6) angeordneten Riemenscheibe (7) und dem auf dem gegenüberliegenden freien Ende der Pumpenhohlwelle (6) drehfest angeordneten Flügelrad (1 ) mit einem Boden (8), Schaufeln (9) und dem innerhalb des Flügelrades (1) axial verschiebbar angeordneten, mit Schaufelschlitzen (10) versehenen, mitdrehenden Regelschieber (2) an dessen Außenumfang ein starr am Regelschieber (2) angeordneter, den Boden (8) des Flügelrades (1) umschließender Zylinderring (11) angeordnet ist, wobei drehfest, zentrisch am Regelschieber (2) eine in einer Verstellspindelführung (12) in Achslängsrichtung in der Pumpenhohlwelle (6) verschiebbar angeordnete, in der Verstellspindelführung (12) mittels einer Wellendichtung (13) abgedichtete Verstellspindel (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
- dass in der Pumpenhohlwelle (6) in Richtung Riemenscheibe (7), der Verstellspindelführung (12) benachbart, eine Arbeitskammer (15) angeordnet ist, wobei die der Verstellspindelführung (12) benachbarte Stirnseite der Arbeitskammer (15) als Federanlage (16) ausgebildet ist, und die aus der Verstellspindelführung (12) in die Arbeitskammer (15) hineinragende Verstellspindel (14) einen Federführungssteg (17) und diesem benachbart einen Federanlagebund (18) aufweist, und zwischen der Federanlage (16) und dem Federanlagebund (18) im Bereich des Federführungssteges (17) eine Druckfeder (19) angeordnet ist, und - dass am freien, dem Regelschieber (2) gegenüberliegenden Ende der Verstellspindel (14) stirnseitig eine Axiallageraufnahme (20) bzw. eine Axiallageranlage (21 ) angeordnet ist, und am Pumpengehäuse (3) ein Aktuatorgehäuse (22) mit einem in die Arbeitskammer (15) der Pumpenhohlwelle (6) mit radialem Freilaufspiel hineinragenden Arbeitszylinder (23) mit einer Zylinderbohrung (24) in der ein mit der Verstellspindel (14) fluchtender Arbeitskolben (25) mit einer axiallagerseitigen Axiallageranlage (21 ) bzw. Axiallageraufnahme (20) verschiebbar gelagert ist, wobei zwischen der Axiallageraufnahme (20) und der Axiallageranlage (21), d.h. zwischen der Verstellspindel (14) und dem Arbeitszylinder (23), ein Axiallager (26) angeordnet ist, und
- dass im Aktuatorgehäuse (22) eine in die Zylinderbohrung (24) mündende Druckleitung (27) angeordnet ist, die über ein Steuerventil (28) mit einem Druckerzeuger (29) verbunden ist, und
- dass im Aktuatorgehäuse (22) ein Wegsensor (30) angeordnet ist.
2. Regelbare Kühlmittelpumpe, nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass am Außenrand des Boden (8) des Flügelrades (1) zwischen dem Boden (8) und dem Zylinderring (11) ein Regelschieberabdichtring (31) angeordnet ist.
3. Regelbare Kühlmittelpumpe, nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass axiallagerseitig am Arbeitszylinder (23) ein Zylinderanlagebund (32) angeordnet ist.
4. Regelbare Kühlmittelpumpe, nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Dichtung (5) eine Gleit ngdichtung eingesetzt wird.
5. Regelbare Kühlmittelpumpe, nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Wellendichtung (13) ein O-Ring eingesetzt wird.
6. Regelbare Kühlmittelpumpe, nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass am Arbeitskolben (25) ein Kolbenring (33) angeordnet ist.
7. Regelbare Kühlmittelpumpe, nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Druckleitung (27) flüssiges oder gasförmiges Medium befindet.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP12715575.2A EP2707602A1 (de) | 2011-05-12 | 2012-02-23 | Regelbare kühlmittelpumpe |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102011101275A DE102011101275B3 (de) | 2011-05-12 | 2011-05-12 | "Regelbare Kühlmittelpumpe" |
| DE102011101275.7 | 2011-05-12 |
Publications (1)
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