WO2013056855A1 - Adjustable coolant pump - Google Patents
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- WO2013056855A1 WO2013056855A1 PCT/EP2012/054512 EP2012054512W WO2013056855A1 WO 2013056855 A1 WO2013056855 A1 WO 2013056855A1 EP 2012054512 W EP2012054512 W EP 2012054512W WO 2013056855 A1 WO2013056855 A1 WO 2013056855A1
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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
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- 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
- F05D2270/62—Electrical actuators
Definitions
- the invention relates to a controllable coolant pump for a cooling circuit of an internal combustion engine, having a hollow bearing shaft received in a bearing sleeve, which carries a drive wheel at one end and is connected at its opposite end to an impeller having an abutment face at the end, wherein the space between stop surface and vane wheel is designed as a conveying cross section for a cooling medium and in the hollow bearing shaft a piston axially displaceable by an adjusting unit is arranged, which has at its outer end a guide plate, which has a projection for complete or partial closing of the conveyor cross section has depending on the position of the piston.
- cooling water is pumped by means of a coolant pump in a closed circuit through cooling channels in the region of the cylinder for cooling the brake motor and then conveyed to an air-water cooler, where the heated water is cooled down again by means of the airstream.
- the necessary for circulating the cooling water pump is usually connected via a belt with a pulley of the crankshaft of the internal combustion engine.
- a generic controllable coolant pump is known.
- a guide disk with a contour corresponding to the impeller is arranged between impeller and a stop surface, which is guided over the impeller and the stop surface connecting axial webs and axially displaceable by means of a piston placed within the hollow shaft by an actuator.
- the guide disc has at its outer edge on a projection with which it covers a ring channel of a pump housing in dependence on the position between the impeller and stop surface.
- the annular channel can be completely or partially covered, so that no cooling liquid is pumped through cooling channels.
- the axial positioning of the piston takes place by means of a magnet.
- the invention is therefore based on the object of specifying a controllable coolant pump whose controllability is improved, in particular during a cold start.
- the invention provides, in the case of a controllable coolant pump of the type mentioned in the introduction, that the actuating unit has a release lever, which can be pivoted about an axis of rotation by means of an electromechanical actuating element, by means of which the piston can be axially positioned.
- the controllability of the coolant pump can be substantially improved by providing a release lever which is coupled or connected or connectable on the one hand to the electromechanical actuator as drive and on the other hand to the piston.
- the release lever may have a first lever arm and a second lever arm and is pivotable about an axis of rotation.
- an operation ie an adjustment of the piston and thus a control of the delivery rate in a simple manner by the fact that the actuator acts on a lever arm of the release lever, whereby the release lever is pivoted about the axis of rotation.
- the other lever arm adjusts the piston during pivoting, whereby the delivery cross section for the cooling medium is adjusted or changed.
- the lever may have a single lever arm and be pivotable about a lever end.
- the release lever is pivotally mounted on the bearing sleeve.
- the release lever may preferably be arranged fixedly on the bearing sleeve, so that it is pivotable about its attachment point.
- the attachment point is preferably designed as a bearing point.
- the disengagement lever can either be fastened to the bearing sleeve in the vicinity of the actuating unit; alternatively, the disengagement lever can be fastened to a position of the bearing sleeve remote from the actuating unit at the opposite end of the bearing sleeve.
- a thrust bearing is arranged.
- the thrust bearing serves to decouple the rotational speed of the release lever and the piston.
- the thrust bearing comprises two discs between which rolling elements are arranged.
- the rolling elements can be replaced by another disc or the like.
- a disc of the thrust bearing touches the second lever arm of the release lever, the other disc of the rolling bearing touches the piston, which may have a transverse pin or the like. If the piston rotates, the rotational movement is absorbed by the disc of the thrust bearing connected to the piston, as this disc is also rotated.
- the second lever arm of the release lever has two spaced-apart end portions, which abut against the thrust bearing, in particular on a disc of the thrust bearing. It can be provided that the second lever arm of the release lever is fork-shaped and has an enlarged area between end portions of the fork, wherein the drive shaft and the piston are arranged in the interior of the bearing shaft.
- the electromechanical actuator has an axially displaceable spindle acting on the release lever.
- a spindle By means of a spindle, a particularly precise adjustment of the piston is possible, so that the delivery cross section for the cooling medium can be precisely controlled or regulated.
- the spindle is coupled to a driven by an electric motor spindle nut.
- the electric motor and the spindle nut are arranged stationary, upon rotation of the output shaft of the electric motor, the spindle nut is rotated, whereby the spindle is axially displaced.
- the electric motor of the coolant pump according to the invention may have a meshing with the spindle nut pinion, in this way, a translation of the rotational speeds of the electric motor and the spindle can be realized.
- a particularly failsafe variant of the controllable coolant pump results when it comprises a second, independent of the first electromechanical actuator electromechanical actuator for pivoting the release lever.
- the second electromechanical actuating element can be actuated either as an alternative to the first electromechanical actuating element, on the other hand it can be used when the first electromechanical actuating element has a defect.
- the coolant pump according to the invention may comprise a sensor for detecting the axial position of the piston.
- the sensor is designed for contactless detection of the position.
- FIG. 1 shows a conventional controllable coolant pump in a sectional view
- Figure 2 shows a first embodiment of a coolant pump according to the invention in a sectional view
- FIG. 3 shows the coolant pump shown in FIG. 2 with the piston deflected
- Figure 4 is a cross-sectional view of the coolant pump shown in Figures 2 and 3;
- FIG. 5 shows a second embodiment of a coolant pump according to the invention
- FIG. 6 shows the coolant pump shown in FIG. 5 in the deflected state
- Figure 7 is a cross-sectional view of the coolant pump shown in Figures 5 and 6;
- Figure 8 shows a third embodiment of a coolant pump in a sectional view
- FIG. 9 shows the coolant pump shown in FIG. 8 in the deflected state
- FIG. 10 shows a further operating state of the coolant pump shown in FIGS. 8 and 9.
- FIG. 1 shows a sectional view of a conventional coolant pump 1 with a bearing shaft 3 mounted in a pump housing 2, which carries a drive wheel 4 at one end and is firmly connected at its other end to an impeller (impeller) 5.
- the front side, the impeller 5 has a stop surface 6, the space between the stop surface 6 and impeller 5 is designed as a conveyor cross-section for a cooling medium, in particular cooling water.
- axially displaceable piston 7 is arranged, which has at its outer end a guide plate 8, which has a projection 9 for complete or partial closing of the conveyor cross section in dependence of the position of the piston. 7 having.
- FIG. 2 shows a coolant pump 1 1 in a sectional view.
- a hollow bearing shaft 12 receives an axially displaceable piston 13.
- the bearing shaft 12 is mounted by means of rolling bearings 14 in a bearing sleeve 15.
- the coolant pump 1 1 comprises a release lever 16, which is pivotable about a rotation axis 17.
- a first lever arm 18 of the release lever 16 is pivotable by means of an electromechanical actuator.
- the electromechanical actuating element comprises an electric motor 19 whose output shaft 20 comprises a pinion 21 which meshes with a spindle nut 22.
- a spindle 23 is axially displaced, one end of the spindle 23 acts on the first lever arm 18 of the release lever 16, whereby the release lever 16 is pivoted about its axis of rotation 17.
- a second lever arm 24 of the release lever 16 acts on a thrust bearing 25 a.
- the second lever arm 24 and the thrust bearing 25 are located within the bearing sleeve 15 in contrast to the first lever arm 18 of the release lever 16, which is located outside of the bearing sleeve 15. In the region of the axis of rotation 17, the bearing sleeve 15 has a recess which is penetrated by the release lever 16.
- the thrust bearing 25 comprises a first disc 26, rolling elements 27 and a second disc 28, which is connected to a transverse pin 29, which passes through the piston 13 in the transverse direction.
- the rolling elements 27 may be replaced by a disc in the simplest case.
- FIG. 2 shows the coolant pump with the delivery cross section open and released, so that the coolant is pumped into cooling channels.
- the electromechanical actuator is actuated.
- the output shaft 20 of the electric motor 19 rotates the pinion 21, whereby the spindle nut 22 is rotated. Accordingly, the spindle 23 is displaced axially, in the view shown in Figure 2 to the left.
- the release lever 16 is pivoted from the position shown in Figure 2 in the position shown in Figure 3.
- the release lever 16 pivots about the axis of rotation 17.
- the second lever arm 24 of the release lever 16 abuts against the disc 26 of the thrust bearing and pushes it in the view shown in Figure 3 to the right.
- FIG. 4 shows a cross-sectional view of the coolant pump 11. It can be seen that the schematically illustrated second lever arm 24 of the release lever 16 is fork-shaped and touches the disc 26.
- Figure 5 shows a second embodiment of a coolant pump in a sectional view. The structure and function of the coolant pump 30 shown in Figure 5 basically corresponds to that of the first embodiment, matching components and their operation will therefore not be explained again at this point.
- the axis of rotation 31 of the release lever 32 is located at a position remote from the actuator position of the bearing sleeve 15.
- the release lever 32 is articulated to a point opposite the actuator.
- Figure 7 shows a cross-sectional view of the coolant pump 30, in which it is shown that the release lever 32 is fork-shaped and has a central region of increased diameter, wherein the bearing shaft 12 and the piston 13 are enclosed by the release lever 32.
- the electric motor 19 is actuated. Accordingly, the spindle 23 is displaced to the right in the view shown in FIG.
- the spindle 23 acts on the release lever 32 and pivots it about its axis of rotation 31 in a clockwise direction.
- a central, to the thrust bearing 25 convexly curved portion 33 of the release lever 32 touches the thrust bearing 25 and moves it in the view shown in Figure 5 to the right. Because of the coupling of the thrust bearing 25 with the piston 13, this is pushed out of the bearing shaft 12 axially.
- Figure 6 shows the coolant pump 30 after actuation by the actuator.
- De release lever 32 has been deflected by the spindle 23 maximum, the thrust bearing 25 has been moved axially within the bearing sleeve 15 to the right. However, a further shift is prevented by the transverse pin 29. In this position of the piston 13, the conveyor cross section is closed, so that no coolant is conveyed.
- FIGS. 8, 9 and 10 show a third exemplary embodiment of a coolant pump.
- the coolant pump 34 is similar in its basic structure to the embodiment illustrated in FIGS. 5-7, which is why matching components will not be described again in detail.
- the release lever 35 is pivotable about an axis of rotation 36, which is located outside of the bearing sleeve 15, at the end of the spindle 37.
- FIG. 8 shows the coolant pump 34 in a basic position.
- the adjustment of the piston 13 is analogous to the preceding embodiment by means of the electric motor 19 and the spindle 23.
- the disengagement lever 35 moves the piston 3 via the thrust bearing 25 in the axial direction, in the view shown in Figure 8 right, whereby the conveyor cross section is reduced and optionally closed.
- Figure 9 shows the coolant pump 34 at full deflection, the spindle 23, the release lever 35 and the piston 13 are displaced or deflected maximum. Since no coolant can be delivered in this state, a failure of the actuator, comprising the electric motor, the pinion, the spindle nut and the spindle 23, potentially dangerous for the internal combustion engine, since then there is a risk of overheating.
- a second actuator is provided, which is constructed identically to the first actuator. Accordingly, the second actuator comprises an electric motor 38 which drives the spindle 37 via a pinion and a spindle nut.
- a possible failure of the first actuator can be detected for example via a resistance measurement.
- the position of a spindle can be detected by means of a position sensor.
- a position sensor assigned to the piston 13 may also be provided.
- a return in the initial state can take place by means of the second setting unit.
- This condition is shown in FIG.
- the spindle 37 was displaced axially by the electric motor 38, in the view shown in Figure 10 to the left.
- the axis of rotation 36 forming the end of the release lever 35 has been moved to the left.
- the second actuator with the electric motor 38 and the spindle 37 can take over the control of the coolant pump when the first actuator has failed.
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Abstract
Disclosed is an adjustable coolant pump for a cooling circuit in an internal combustion engine, comprising a hollow bearing shaft which is accommodated in a bearing sleeve, supports a drive gear at one end, and is permanently connected to an impeller at the opposite end thereof, the impeller having a stop surface on the face thereof. The space between the stop surface and the impeller forms the pumping cross-section for a cooling medium. A piston that can be axially displaced by an adjusting unit is arranged in the hollow bearing shaft. At its outer end, the piston has a guide disk that includes a projection which points in the direction of the impeller and which is used to entirely or partially close the pumping cross-section in accordance with the position of the piston. The adjusting unit has a disengagement lever (16, 32, 35) which can pivot about a fulcrum (17, 31, 36) by means of an electromechanical adjusting element and which, when pivoted, allows the piston (13) to be positioned in the axial direction.
Description
Bezeichnung der Erfindung Name of the invention
Regelbare Kühlmittelpumpe Beschreibung Adjustable coolant pump Description
Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine regelbare Kühlmittelpumpe für einen Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine, mit einer hohlen, in einer Lagerhülse aufgenommenen Lagerwelle, die an einem Ende ein Antriebsrad trägt und an ihrem gegenüberliegenden Ende fest mit einem Flügelrad verbunden ist, das stirnseitig eine Anschlagfläche aufweist, wobei der Raum zwischen Anschlagfläche und Flügel- rad als Förderquerschnitt für ein Kühlmedium ausgebildet ist und in der hohlen Lagerwelle ein von einer Stelleinheit axial verschiebbarer Kolben angeordnet ist, der an seinem äußeren Ende eine Leitscheibe aufweist, die eine Auskragung zum vollständigen oder teilweisen Verschließen des Förderquerschnitts in Abhängigkeit der Stellung des Kolbens aufweist. FIELD OF THE INVENTION The invention relates to a controllable coolant pump for a cooling circuit of an internal combustion engine, having a hollow bearing shaft received in a bearing sleeve, which carries a drive wheel at one end and is connected at its opposite end to an impeller having an abutment face at the end, wherein the space between stop surface and vane wheel is designed as a conveying cross section for a cooling medium and in the hollow bearing shaft a piston axially displaceable by an adjusting unit is arranged, which has at its outer end a guide plate, which has a projection for complete or partial closing of the conveyor cross section has depending on the position of the piston.
Hintergrund der Erfindung Background of the invention
Im Bereich der Brennkraftmaschinen haben sich überwiegend wassergekühlte Motoren durchgesetzt. Dabei wird Kühlwasser mit Hilfe einer Kühlmittelpumpe in einem geschlossenen Kreislauf durch Kühlkanäle im Bereich der Zylinder zum Kühlen der Bremskraftmaschine gepumpt und anschließend zu einem Luft- Wasser-Kühler gefördert, wo das erwärmte Wasser mittels des Fahrtwindes wieder herabgekühlt wird. Die zum Zirkulieren des Kühlwassers nötige Pumpe ist üblicherweise über einen Riemen mit einer Riemenscheibe der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden. In the field of internal combustion engines predominantly water-cooled engines have prevailed. In this case, cooling water is pumped by means of a coolant pump in a closed circuit through cooling channels in the region of the cylinder for cooling the brake motor and then conveyed to an air-water cooler, where the heated water is cooled down again by means of the airstream. The necessary for circulating the cooling water pump is usually connected via a belt with a pulley of the crankshaft of the internal combustion engine.
Diese direkte Kopplung der Kühlmittelpumpe und der Kurbelwelle bewirkt, dass die Drehzahl der Pumpe von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängig
ist. Dies hat zur Folge, dass im hohen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine ein entsprechend großer Volumenstrom durch die Pumpe zur Verfügung gestellt wird, welcher in diesem Ausmaß nicht zur Kühlung benötigt wird. Beim Kaltstart der Brennkraftmaschine tritt hingegen das Problem auf, dass sofort Kühlmittel durch die Kühlkanäle zirkuliert, wodurch die Erwärmung der Brennräume behindert und somit das Erreichen einer optimalen Betriebstemperatur verzögert wird. This direct coupling of the coolant pump and the crankshaft causes the speed of the pump depending on the speed of the internal combustion engine is. This has the consequence that in the high speed range of the internal combustion engine, a correspondingly large volume flow is provided by the pump, which is not needed to this extent for cooling. When cold starting the engine, however, the problem occurs that immediately coolant circulates through the cooling channels, whereby the heating of the combustion chambers obstructed and thus the achievement of an optimal operating temperature is delayed.
Aus der DE 10 2008 046 424 A1 ist eine gattungsgemäße regelbare Kühlmittel- pumpe bekannt. Bei dieser Kühlmittelpumpe ist zwischen Flügelrad und einer Anschlagfläche eine Leitscheibe mit einer zum Flügelrad korrespondierenden Kontur angeordnet, welche über das Flügelrad und die Anschlagfläche verbindende Axialstege geführt und mittels eines innerhalb der Hohlwelle platzierten Kolbens durch eine Stelleinheit axial verschiebbar ist. From DE 10 2008 046 424 A1 a generic controllable coolant pump is known. In this coolant pump, a guide disk with a contour corresponding to the impeller is arranged between impeller and a stop surface, which is guided over the impeller and the stop surface connecting axial webs and axially displaceable by means of a piston placed within the hollow shaft by an actuator.
Die Leitscheibe weist an ihrem Außenrand eine Auskragung auf, mit der sie in Abhängigkeit der Stellung zwischen Flügelrad und Anschlagfläche einen Ringkanal eines Pumpengehäuses verdeckt. Somit kann der Ringkanal ganz oder teilweise verdeckt werden, so dass keine Kühlflüssigkeit durch Kühlkanäle ge- pumpt wird. Die axiale Positionierung des Kolbens erfolgt mittels eines Magnets. Obwohl sich diese herkömmliche Kühlmittelpumpe grundsätzlich bewährt hat, wird eine Kühlmittelpumpe benötigt, deren Regelbarkeit verbessert ist. The guide disc has at its outer edge on a projection with which it covers a ring channel of a pump housing in dependence on the position between the impeller and stop surface. Thus, the annular channel can be completely or partially covered, so that no cooling liquid is pumped through cooling channels. The axial positioning of the piston takes place by means of a magnet. Although this conventional coolant pump has basically proven itself, a coolant pump is required whose controllability is improved.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine regelbare Kühlmittelpum- pe anzugeben, deren Regelbarkeit verbessert ist, insbesondere beim Kaltstart. The invention is therefore based on the object of specifying a controllable coolant pump whose controllability is improved, in particular during a cold start.
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer regelbaren Kühlmittelpumpe der ein- gangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Stelleinheit einen mittels eines elektromechanischen Stellelements um eine Drehachse schwenkbaren Ausrückhebel aufweist, durch dessen Verschwenkung der Kolben axial positionierbar ist.
Erfindungsgemäß kann die Regelbarkeit der Kühlmittelpumpe wesentlich verbessert werden, indem ein Ausrückhebel vorgesehen wird, der einerseits mit dem elektromechanischen Stellelement als Antrieb und andererseits mit dem Kolben gekoppelt oder verbunden beziehungsweise verbindbar ist. Der Ausrückhebel kann einen ersten Hebelarm und einen zweiten Hebelarm aufweisen und ist um eine Drehachse schwenkbar. Somit kann eine Betätigung, also eine Verstellung des Kolbens und damit eine Regelung der Förderleistung auf einfache Weise dadurch erfolgen, dass das Stellelement auf einen Hebelarm des Ausrückhebels einwirkt, wodurch der Ausrückhebel um die Drehachse geschwenkt wird. Der andere Hebelarm verstellt beim Verschwenken den Kolben, wodurch der Förderquerschnitt für das Kühlmedium eingestellt oder verändert wird. Alternativ kann der Hebel einen einzigen Hebelarm aufweisen und um ein Hebelende schwenkbar sein. To achieve this object, the invention provides, in the case of a controllable coolant pump of the type mentioned in the introduction, that the actuating unit has a release lever, which can be pivoted about an axis of rotation by means of an electromechanical actuating element, by means of which the piston can be axially positioned. According to the invention, the controllability of the coolant pump can be substantially improved by providing a release lever which is coupled or connected or connectable on the one hand to the electromechanical actuator as drive and on the other hand to the piston. The release lever may have a first lever arm and a second lever arm and is pivotable about an axis of rotation. Thus, an operation, ie an adjustment of the piston and thus a control of the delivery rate in a simple manner by the fact that the actuator acts on a lever arm of the release lever, whereby the release lever is pivoted about the axis of rotation. The other lever arm adjusts the piston during pivoting, whereby the delivery cross section for the cooling medium is adjusted or changed. Alternatively, the lever may have a single lever arm and be pivotable about a lever end.
Bei der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe wird es bevorzugt, dass der Ausrückhebel schwenkbar an der Lagerhülse angeordnet ist. Der Ausrückhebel kann vorzugsweise ortsfest an der Lagerhülse angeordnet sein, so dass er um seinen Befestigungspunkt schwenkbar ist. Der Befestigungspunkt ist vorzugs- weise als Lagerstelle ausgebildet. Hinsichtlich der Befestigung des Ausrückhebels kommen grundsätzlich zwei Positionen an der Lagerhülse in Frage. Der Ausrückhebel kann entweder in der Nähe der Stelleinheit an der Lagerhülse befestigt sein, alternativ kann der Ausrückhebel an einer von der Stelleinheit entfernten Position der Lagerhülse, am entgegengesetzten Ende der Lagerhül- se, befestigt sein. In the coolant pump according to the invention, it is preferred that the release lever is pivotally mounted on the bearing sleeve. The release lever may preferably be arranged fixedly on the bearing sleeve, so that it is pivotable about its attachment point. The attachment point is preferably designed as a bearing point. With regard to the attachment of the release lever are basically two positions on the bearing sleeve in question. The disengagement lever can either be fastened to the bearing sleeve in the vicinity of the actuating unit; alternatively, the disengagement lever can be fastened to a position of the bearing sleeve remote from the actuating unit at the opposite end of the bearing sleeve.
Eine besonders zuverlässige Funktion ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe, wenn zwischen dem zweiten Hebelarm des Ausrückhebels und dem Kolben ein Axiallager angeordnet ist. Das Axiallager dient zur Dreh- zahlentkopplung von Ausrückhebel und Kolben. Vorzugsweise umfasst das Axiallager zwei Scheiben, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind. Im einfachsten Fall können die Wälzkörper durch eine weitere Scheibe oder dergleichen ersetzt sein. Eine Scheibe des Axiallagers berührt den zweiten Hebel-
arm des Ausrückhebels, die andere Scheibe des Wälzlagers berührt den Kolben, der einen Querstift oder dergleichen aufweisen kann. Sofern sich der Kolben dreht, wird die Drehbewegung von der mit dem Kolben verbundenen Scheibe des Axiallagers aufgenommen, indem diese Scheibe ebenfalls in Dre- hung versetzt wird. Dabei werden die Wälzkörper zwischen den beiden Scheiben des Axiallagers in Drehung versetzt, die dem Ausrückhebel zugeordnete Scheibe des Axiallagers wird jedoch nicht in Drehung versetzt, wodurch die gewünschte Drehzahlentkopplung realisiert wird. Im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der zweite Hebelarm des Ausrückhebels zwei voneinander beabstandete Endabschnitte aufweist, die an dem Axiallager, insbesondere an einer Scheibe des Axiallagers, anliegen. Dabei kann es vorgesehen sein, dass der zweite Hebelarm des Ausrückhebels gabelförmig ausgebildet ist und einen vergrößerten Bereich zwischen Endabschnitten der Gabel aufweist, wobei die Antriebswelle und der Kolben im Inneren der Lagerwelle angeordnet sind. A particularly reliable function results in the coolant pump according to the invention, when between the second lever arm of the release lever and the piston, a thrust bearing is arranged. The thrust bearing serves to decouple the rotational speed of the release lever and the piston. Preferably, the thrust bearing comprises two discs between which rolling elements are arranged. In the simplest case, the rolling elements can be replaced by another disc or the like. A disc of the thrust bearing touches the second lever arm of the release lever, the other disc of the rolling bearing touches the piston, which may have a transverse pin or the like. If the piston rotates, the rotational movement is absorbed by the disc of the thrust bearing connected to the piston, as this disc is also rotated. The rolling elements between the two discs of the thrust bearing are rotated, but the disc associated with the release lever disc of the thrust bearing is not set in rotation, whereby the desired speed decoupling is realized. As part of a development of the invention, it may be provided that the second lever arm of the release lever has two spaced-apart end portions, which abut against the thrust bearing, in particular on a disc of the thrust bearing. It can be provided that the second lever arm of the release lever is fork-shaped and has an enlarged area between end portions of the fork, wherein the drive shaft and the piston are arranged in the interior of the bearing shaft.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass das elektromechanische Stellelement eine auf den Ausrückhebel einwirkende axial verschiebbare Spindel aufweist. Mittels einer Spindel ist eine besonders präzise Verstellung des Kolbens möglich, so dass der Förderquerschnitt für das Kühlmedium exakt gesteuert oder geregelt werden kann. It is also within the scope of the invention that the electromechanical actuator has an axially displaceable spindle acting on the release lever. By means of a spindle, a particularly precise adjustment of the piston is possible, so that the delivery cross section for the cooling medium can be precisely controlled or regulated.
Es wird besonders bevorzugt, dass die Spindel mit einer von einem Elektromo- tor angetriebenen Spindelmutter gekoppelt ist. Der Elektromotor und die Spindelmutter sind ortsfest angeordnet, bei einer Drehung der Abtriebswelle des Elektromotors wird die Spindelmutter gedreht, wodurch die Spindel axial verschoben wird. Der Elektromotor der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe kann ein mit der Spindelmutter kämmendes Ritzel aufweisen, auf diese Weise kann eine Übersetzung der Drehzahlen des Elektromotors und der Spindel realisiert werden.
Eine besonders ausfallsichere Variante der regelbaren Kühlmittelpumpe ergibt sich, wenn sie ein zweites, von dem ersten elektromechanischen Stellelement unabhängiges elektromechanisches Stellelement zum Verschwenken des Ausrückhebels umfasst. Das zweite elektromechanische Stellelement kann entwe- der alternativ zu dem ersten elektromechanischen Stellelement betätigt werden, andererseits kann es dann zum Einsatz kommen, wenn das erste elektromechanische Stellelement einen Defekt aufweist. It is particularly preferred that the spindle is coupled to a driven by an electric motor spindle nut. The electric motor and the spindle nut are arranged stationary, upon rotation of the output shaft of the electric motor, the spindle nut is rotated, whereby the spindle is axially displaced. The electric motor of the coolant pump according to the invention may have a meshing with the spindle nut pinion, in this way, a translation of the rotational speeds of the electric motor and the spindle can be realized. A particularly failsafe variant of the controllable coolant pump results when it comprises a second, independent of the first electromechanical actuator electromechanical actuator for pivoting the release lever. The second electromechanical actuating element can be actuated either as an alternative to the first electromechanical actuating element, on the other hand it can be used when the first electromechanical actuating element has a defect.
Um eine hochgenaue axiale Positionierung des Kolbens und damit eine genaue Einstellung des Förderquerschnitts zu ermöglichen, kann die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe einen Sensor zum Erfassen der axialen Position des Kolbens umfassen. Vorzugsweise ist der Sensor zum berührungslosen Erfassen der Position ausgebildet. Kurze Beschreibung der Zeichnung In order to enable a highly accurate axial positioning of the piston and thus an accurate adjustment of the delivery cross section, the coolant pump according to the invention may comprise a sensor for detecting the axial position of the piston. Preferably, the sensor is designed for contactless detection of the position. Short description of the drawing
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt: Figur 1 eine herkömmliche regelbare Kühlmittelpumpe in einer geschnittenen Ansicht; Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail below. FIG. 1 shows a conventional controllable coolant pump in a sectional view;
Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe in einer geschnittenen Ansicht; Figure 2 shows a first embodiment of a coolant pump according to the invention in a sectional view;
Figur 3 die in Figur 2 gezeigte Kühlmittelpumpe bei ausgelenktem Kolben; FIG. 3 shows the coolant pump shown in FIG. 2 with the piston deflected;
Figur 4 eine in Querrichtung geschnittene Ansicht der in den Figuren 2 und 3 gezeigten Kühlmittelpumpe; Figure 4 is a cross-sectional view of the coolant pump shown in Figures 2 and 3;
Figur 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe;
Figur 6 die in Figur 5 gezeigte Kühlmittelpumpe in ausgelenktem Zustand; Figure 5 shows a second embodiment of a coolant pump according to the invention; FIG. 6 shows the coolant pump shown in FIG. 5 in the deflected state;
Figur 7 eine in Querrichtung geschnittene Ansicht der in den Figuren 5 und 6 gezeigten Kühlmittelpumpe; Figure 7 is a cross-sectional view of the coolant pump shown in Figures 5 and 6;
Figur 8 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Kühlmittelpumpe in einer geschnittenen Ansicht; Figure 8 shows a third embodiment of a coolant pump in a sectional view;
Figur 9 die in Figur 8 gezeigte Kühlmittelpumpe in ausgelenktem Zustand; FIG. 9 shows the coolant pump shown in FIG. 8 in the deflected state;
und and
Figur 10 einen weiteren Betriebszustand der in den Figuren 8 und 9 ge- zeigten Kühlmittelpumpe. FIG. 10 shows a further operating state of the coolant pump shown in FIGS. 8 and 9.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung Detailed description of the drawing
Der Aufbau und die Wirkungsweise einer regelbaren Kühlmittelpumpe wird anhand von Figur 1 erläutert. Figur 1 zeigt eine geschnittene Ansicht einer herkömmlichen Kühlmittelpumpe 1 mit einer in einem Pumpengehäuse 2 gelager- ten Lagerwelle 3, die an einem Ende ein Antriebsrad 4 trägt und an ihrem anderen Ende fest mit einem Flügelrad (Laufrad) 5 verbunden ist. Stirnseitig weist das Flügelrad 5 eine Anschlagfläche 6 auf, der Raum zwischen Anschlagfläche 6 und Flügelrad 5 ist als Förderquerschnitt für ein Kühlmedium, insbesondere Kühlwasser, ausgebildet. In der hohlen Lagerwelle 3 ist ein von einer Stellein- heit (nicht gezeigt) axial verschiebbarer Kolben 7 angeordnet, der an seinem äußeren Ende eine Leitscheibe 8 aufweist, die eine Auskragung 9 zum vollständigen oder teilweisen Verschließen des Förderquerschnitts in Abhängigkeit der Stellung des Kolbens 7 aufweist. The structure and mode of action of a controllable coolant pump will be explained with reference to FIG. FIG. 1 shows a sectional view of a conventional coolant pump 1 with a bearing shaft 3 mounted in a pump housing 2, which carries a drive wheel 4 at one end and is firmly connected at its other end to an impeller (impeller) 5. The front side, the impeller 5 has a stop surface 6, the space between the stop surface 6 and impeller 5 is designed as a conveyor cross-section for a cooling medium, in particular cooling water. In the hollow bearing shaft 3 (not shown) by an actuator unit axially displaceable piston 7 is arranged, which has at its outer end a guide plate 8, which has a projection 9 for complete or partial closing of the conveyor cross section in dependence of the position of the piston. 7 having.
In der in Figur 1 gezeigten Stellung des Kolbens 7 ist der Förderquerschnitt zwischen den Pfeilen 10 freigegeben. Wenn der Kolben 7 durch ein elektrome- chanisches Stellelement in Richtung der Anschlagfläche 6 verschoben wird, wird der Förderquerschnitt verringert oder ganz geschlossen. Auf diese Weise
kann der Kühlmittelstrom, der in Kühlkanäle einer Brennkraftmaschine gepumpt wird, gesteuert oder geregelt werden. In the position of the piston 7 shown in FIG. 1, the delivery cross section between the arrows 10 is released. When the piston 7 is displaced by an electromechanical actuating element in the direction of the abutment surface 6, the conveying cross section is reduced or completely closed. In this way For example, the coolant flow that is pumped into cooling passages of an internal combustion engine can be controlled or regulated.
Nach dem Start der Brennkraftmaschine wird das über einen Riemen mit der Kurbelwelle gekoppelte Antriebsrad 4 in Drehung versetzt. Dementsprechend dreht die Lagerwelle 3 das Flügelrad 5, so dass Kühlmittel gefördert wird. Beim Kaltstart ist eine Förderung des Kühlmittels jedoch zunächst unerwünscht, so dass der Kolben 7 in Richtung des Flügelrads 5 verschoben wird, wodurch der Förderquerschnitt geschlossen wird. In diesem Zustand wird kein Kühlmittel gefördert, wodurch die Erwärmung des Motors beschleunigt wird. Während des normalen Betriebs ist der Förderquerschnitt teilweise oder ganz freigegeben, so dass das Kühlmittel durch Kühlkanäle der Brennkraftmaschine gepumpt wird und den Motor kühlt. Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele von Kühlmittelpumpen sind grundsätzlich wie die in Figur 1 gezeigte Kühlmittelpumpe aufgebaut, einzelne Bestandteile, die für das Verständnis der Erfindung keine Rolle spielen, sind jedoch in den zugehörigen Zeichnungen aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Insbesondere sind das Antriebsrad, das Flügelrad sowie die Leitscheibe aus Vereinfachungsgründen weggelassen worden. After the start of the internal combustion engine coupled via a belt with the crankshaft drive wheel 4 is rotated. Accordingly, the bearing shaft 3 rotates the impeller 5, so that coolant is conveyed. At cold start, a promotion of the coolant, however, initially undesirable, so that the piston 7 is displaced in the direction of the impeller 5, whereby the delivery cross section is closed. In this state, no coolant is conveyed, whereby the heating of the engine is accelerated. During normal operation, the delivery section is partially or fully released, so that the coolant is pumped through engine cooling channels and cools the engine. The following embodiments of coolant pumps are basically constructed like the coolant pump shown in Figure 1, individual components that play no part in the understanding of the invention, however, are not shown in the accompanying drawings for reasons of clarity. In particular, the drive wheel, the impeller and the guide plate have been omitted for reasons of simplification.
Figur 2 zeigt eine Kühlmittelpumpe 1 1 in einer geschnittenen Ansicht. Eine hohle Lagerwelle 12 nimmt einen axial verschiebbaren Kolben 13 auf. Die Lagerwelle 12 ist mittels Wälzlagern 14 in einer Lagerhülse 15 gelagert. Figure 2 shows a coolant pump 1 1 in a sectional view. A hollow bearing shaft 12 receives an axially displaceable piston 13. The bearing shaft 12 is mounted by means of rolling bearings 14 in a bearing sleeve 15.
Die Kühlmittelpumpe 1 1 umfasst einen Ausrückhebel 16, der um eine Drehachse 17 schwenkbar ist. Ein erster Hebelarm 18 des Ausrückhebels 16 ist mittels eines elektromechanischen Stellelements verschwenkbar. Das elektromechani- sche Stellelement umfasst einen Elektromotor 19, dessen Abtriebswelle 20 ein Ritzel 21 umfasst, das mit einer Spindelmutter 22 kämmt. Bei einer Drehung der Spindelmutter 22 wird eine Spindel 23 axial verschoben, ein Ende der Spindel 23 beaufschlagt den ersten Hebelarm 18 des Ausrückhebels 16, wodurch der Ausrückhebel 16 um seine Drehachse 17 geschwenkt wird.
Ein zweiter Hebelarm 24 des Ausrückhebels 16 wirkt auf ein Axiallager 25 ein. Der zweite Hebelarm 24 und das Axiallager 25 befinden sich innerhalb der Lagerhülse 15 im Gegensatz zu dem ersten Hebelarm 18 des Ausrückhebels 16, der sich außerhalb der Lagerhülse 15 befindet. Im Bereich der Drehachse 17 weist die Lagerhülse 15 eine Ausnehmung auf, die von dem Ausrückhebel 16 durchsetzt wird. The coolant pump 1 1 comprises a release lever 16, which is pivotable about a rotation axis 17. A first lever arm 18 of the release lever 16 is pivotable by means of an electromechanical actuator. The electromechanical actuating element comprises an electric motor 19 whose output shaft 20 comprises a pinion 21 which meshes with a spindle nut 22. Upon rotation of the spindle nut 22, a spindle 23 is axially displaced, one end of the spindle 23 acts on the first lever arm 18 of the release lever 16, whereby the release lever 16 is pivoted about its axis of rotation 17. A second lever arm 24 of the release lever 16 acts on a thrust bearing 25 a. The second lever arm 24 and the thrust bearing 25 are located within the bearing sleeve 15 in contrast to the first lever arm 18 of the release lever 16, which is located outside of the bearing sleeve 15. In the region of the axis of rotation 17, the bearing sleeve 15 has a recess which is penetrated by the release lever 16.
Das Axiallager 25 umfasst eine erste Scheibe 26, Wälzkörper 27 und eine zwei- te Scheibe 28, die mit einem Querstift 29 verbunden ist, der den Kolben 13 in Querrichtung durchsetzt. Auf diese Weise ist die erste Scheibe 26 des Axiallagers 25 mit dem Ausrückhebel 16 in Kontakt, die zweite Scheibe 28 des Axiallagers 25 ist mit dem Querstift 29 und damit mit dem Kolben 13 in Kontakt. Die Wälzkörper 27 können im einfachsten Fall durch eine Scheibe ersetzt sein. The thrust bearing 25 comprises a first disc 26, rolling elements 27 and a second disc 28, which is connected to a transverse pin 29, which passes through the piston 13 in the transverse direction. In this way, the first disc 26 of the thrust bearing 25 with the release lever 16 in contact, the second disc 28 of the thrust bearing 25 is connected to the transverse pin 29 and thus with the piston 13 in contact. The rolling elements 27 may be replaced by a disc in the simplest case.
Figur 2 zeigt die Kühlmittelpumpe bei geöffnetem und freigegebenem Förderquerschnitt, so dass das Kühlmittel in Kühlkanäle gepumpt wird. Wenn der Förderquerschnitt verkleinert oder geschlossen werden soll, wird das elektro- mechanische Stellelement betätigt. Die Abtriebswelle 20 des Elektromotors 19 dreht das Ritzel 21 , wodurch die Spindelmutter 22 gedreht wird. Dementsprechend wird die Spindel 23 axial verschoben, in der in Figur 2 gezeigten Ansicht nach links. Dadurch wird der Ausrückhebel 16 aus der in Figur 2 gezeigten Stellung in die in Figur 3 gezeigte Stellung verschwenkt. Der Ausrückhebel 16 schwenkt um die Drehachse 17. Der zweite Hebelarm 24 des Ausrückhebels 16 liegt an der Scheibe 26 des Axiallagers an und drückt dieses in der in Figur 3 gezeigten Ansicht nach rechts. Da die zweite Scheibe 28 des Axiallagers 25 mittels des Querstifts 29 mit dem Kolben 13 gekoppelt ist, wird der Kolben 13 axial verschoben, in der in Figur 3 gezeigten Ansicht nach rechts. Da sich am Ende des Kolbens eine Leitscheibe (nicht gezeigt) befindet, wird der Förder- querschnitt verkleinert oder geschlossen.
Figur 4 zeigt eine in Querrichtung geschnittene Ansicht der Kühlmittelpumpe 1 1 . Man erkennt, dass der schematisch dargestellte zweite Hebelarm 24 des Ausrückhebels 16 gabelförmig ausgebildet ist und die Scheibe 26 berührt. Figur 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kühlmittelpumpe in einer geschnittenen Ansicht. Der Aufbau und die Funktion der in Figur 5 gezeigten Kühlmittelpumpe 30 entspricht grundsätzlich derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels, übereinstimmende Bauteile und deren Wirkungsweise werden daher an dieser Stelle nicht nochmals erläutert. FIG. 2 shows the coolant pump with the delivery cross section open and released, so that the coolant is pumped into cooling channels. If the conveyor cross-section is to be reduced or closed, the electromechanical actuator is actuated. The output shaft 20 of the electric motor 19 rotates the pinion 21, whereby the spindle nut 22 is rotated. Accordingly, the spindle 23 is displaced axially, in the view shown in Figure 2 to the left. As a result, the release lever 16 is pivoted from the position shown in Figure 2 in the position shown in Figure 3. The release lever 16 pivots about the axis of rotation 17. The second lever arm 24 of the release lever 16 abuts against the disc 26 of the thrust bearing and pushes it in the view shown in Figure 3 to the right. Since the second disc 28 of the thrust bearing 25 is coupled by means of the transverse pin 29 with the piston 13, the piston 13 is displaced axially, in the view shown in Figure 3 to the right. Since a guide disk (not shown) is located at the end of the piston, the conveying cross-section is reduced or closed. FIG. 4 shows a cross-sectional view of the coolant pump 11. It can be seen that the schematically illustrated second lever arm 24 of the release lever 16 is fork-shaped and touches the disc 26. Figure 5 shows a second embodiment of a coolant pump in a sectional view. The structure and function of the coolant pump 30 shown in Figure 5 basically corresponds to that of the first embodiment, matching components and their operation will therefore not be explained again at this point.
Im Unterschied zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel befindet sich die Drehachse 31 des Ausrückhebels 32 an einer von dem Stellelement entfernten Position der Lagerhülse 15. Der Ausrückhebel 32 ist an einem dem Stellelement gegenüberliegenden Punkt gelenkig gelagert. In contrast to the preceding embodiment, the axis of rotation 31 of the release lever 32 is located at a position remote from the actuator position of the bearing sleeve 15. The release lever 32 is articulated to a point opposite the actuator.
Figur 7 zeigt eine in Querrichtung geschnittene Ansicht der Kühlmittelpumpe 30, in der gezeigt ist, dass der Ausrückhebel 32 gabelförmig ausgebildet ist und einen mittleren Bereich mit vergrößertem Durchmesser aufweist, wobei die Lagerwelle 12 und der Kolben 13 von dem Ausrückhebel 32 umschlossen werden. Figure 7 shows a cross-sectional view of the coolant pump 30, in which it is shown that the release lever 32 is fork-shaped and has a central region of increased diameter, wherein the bearing shaft 12 and the piston 13 are enclosed by the release lever 32.
Um den Förderquerschnitt einzustellen, wird der Elektromotor 19 betätigt. Dementsprechend wird die Spindel 23 verschoben, in der in Figur 5 gezeigten Ansicht nach rechts. Die Spindel 23 wirkt auf den Ausrückhebel 32 und schwenkt diesen um seine Drehachse 31 im Uhrzeigersinn. Ein mittlerer, zum Axiallager 25 konvex gewölbter Abschnitt 33 des Ausrückhebels 32 berührt das Axiallager 25 und verschiebt dieses in der in Figur 5 gezeigten Ansicht nach rechts. Wegen der Kopplung des Axiallagers 25 mit dem Kolben 13 wird dieser axial aus der Lagerwelle 12 herausgeschoben. Figur 6 zeigt die Kühlmittelpumpe 30 nach der Betätigung durch die Stelleinheit. De Ausrückhebel 32 ist durch die Spindel 23 maximal ausgelenkt worden, das Axiallager 25 wurde innerhalb der Lagerhülse 15 axial nach rechts verschoben. Eine weitere Verschiebung wird jedoch durch den Querstift 29 verhindert. In
dieser Position des Kolbens 13 ist der Förderquerschnitt geschlossen, so dass kein Kühlmittel gefördert wird. In order to set the delivery cross section, the electric motor 19 is actuated. Accordingly, the spindle 23 is displaced to the right in the view shown in FIG. The spindle 23 acts on the release lever 32 and pivots it about its axis of rotation 31 in a clockwise direction. A central, to the thrust bearing 25 convexly curved portion 33 of the release lever 32 touches the thrust bearing 25 and moves it in the view shown in Figure 5 to the right. Because of the coupling of the thrust bearing 25 with the piston 13, this is pushed out of the bearing shaft 12 axially. Figure 6 shows the coolant pump 30 after actuation by the actuator. De release lever 32 has been deflected by the spindle 23 maximum, the thrust bearing 25 has been moved axially within the bearing sleeve 15 to the right. However, a further shift is prevented by the transverse pin 29. In this position of the piston 13, the conveyor cross section is closed, so that no coolant is conveyed.
Die Figuren 8, 9 und 10 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel einer Kühlmittel- pumpe. Die Kühlmittelpumpe 34 gleicht in ihrem grundsätzlichen Aufbau dem in den Figuren 5 - 7 dargestellten Ausführungsbeispiel, weshalb übereinstimmende Komponenten nicht nochmals im Detail beschrieben werden. FIGS. 8, 9 and 10 show a third exemplary embodiment of a coolant pump. The coolant pump 34 is similar in its basic structure to the embodiment illustrated in FIGS. 5-7, which is why matching components will not be described again in detail.
Der Ausrückhebel 35 ist um eine Drehachse 36 schwenkbar, die sich außerhalb der Lagerhülse 15, am Ende der Spindel 37 befindet. The release lever 35 is pivotable about an axis of rotation 36, which is located outside of the bearing sleeve 15, at the end of the spindle 37.
Figur 8 zeigt die Kühlmittelpumpe 34 in einer Grundstellung. Die Verstellung des Kolbens 13 erfolgt analog zu dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel mittels des Elektromotors 19 und der Spindel 23. Wenn die Spindel 23 axial bewegt wird, verschiebt der Ausrückhebel 35 über das Axiallager 25 den Kolben 3 in Axialrichtung, in der in Figur 8 gezeigten Ansicht nach rechts, wodurch der Förderquerschnitt verringert und gegebenenfalls geschlossen wird. FIG. 8 shows the coolant pump 34 in a basic position. The adjustment of the piston 13 is analogous to the preceding embodiment by means of the electric motor 19 and the spindle 23. When the spindle 23 is moved axially, the disengagement lever 35 moves the piston 3 via the thrust bearing 25 in the axial direction, in the view shown in Figure 8 right, whereby the conveyor cross section is reduced and optionally closed.
Figur 9 zeigt die Kühlmittelpumpe 34 bei voller Auslenkung, die Spindel 23, der Ausrückhebel 35 und der Kolben 13 sind maximal verschoben beziehungsweise ausgelenkt. Da in diesem Zustand kein Kühlmittel gefördert werden kann, wäre ein Ausfall der Stelleinheit, umfassend den Elektromotor, das Ritzel, die Spindelmutter und die Spindel 23, potentiell gefährlich für die Brennkraftmaschine, da dann die Gefahr einer Überhitzung besteht. Um die Ausfallsicherheit zu er- höhen ist daher eine zweite Stelleinheit vorgesehen, die identisch zu der ersten Stelleinheit aufgebaut ist. Dementsprechend umfasst die zweite Stelleinheit einen Elektromotor 38, der über ein Ritzel und eine Spindelmutter die Spindel 37 antreibt. Ein eventueller Ausfall der ersten Stelleinheit kann beispielsweise über eine Widerstandsmessung erfasst werden. Die Position einer Spindel kann mittels eines Positionssensors erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein dem Kolben 13 zugeordneter Positionssensor vorgesehen sein.
Bei einem erkannten Ausfall der ersten Stelleinheit kann eine Rückstellung in dem Ausgangszustand mittels der zweiten Stelleinheit erfolgen. Dieser Zustand ist in Figur 10 dargestellt. Dort erkennt man, dass die Position der Spindel 23 der ersten Stelleinheit im Vergleich zu dem in Figur 9 dargestellten Zustand unverändert ist. Die Spindel 37 wurde hingegen durch den Elektromotor 38 axial, in der in Figur 10 gezeigten Ansicht nach links, verschoben. Dadurch wurde das die Drehachse 36 bildende Ende des Ausrückhebels 35 nach links verschoben. Daraus resultiert eine Verschiebung des Axiallagers 25 und des Kol- bens 13 nach links, so dass der Förderquerschnitt wieder freigegeben wird. Die zweite Stelleinheit mit dem Elektromotor 38 und der Spindel 37 kann die Regelung der Kühlmittelpumpe übernehmen, wenn die erste Stelleinheit ausgefallen ist.
Figure 9 shows the coolant pump 34 at full deflection, the spindle 23, the release lever 35 and the piston 13 are displaced or deflected maximum. Since no coolant can be delivered in this state, a failure of the actuator, comprising the electric motor, the pinion, the spindle nut and the spindle 23, potentially dangerous for the internal combustion engine, since then there is a risk of overheating. In order to increase the reliability, therefore, a second actuator is provided, which is constructed identically to the first actuator. Accordingly, the second actuator comprises an electric motor 38 which drives the spindle 37 via a pinion and a spindle nut. A possible failure of the first actuator can be detected for example via a resistance measurement. The position of a spindle can be detected by means of a position sensor. Alternatively or additionally, a position sensor assigned to the piston 13 may also be provided. In the event of a detected failure of the first setting unit, a return in the initial state can take place by means of the second setting unit. This condition is shown in FIG. There it can be seen that the position of the spindle 23 of the first actuator is unchanged compared to the state shown in FIG. The spindle 37, however, was displaced axially by the electric motor 38, in the view shown in Figure 10 to the left. As a result, the axis of rotation 36 forming the end of the release lever 35 has been moved to the left. This results in a displacement of the axial bearing 25 and the piston 13 to the left, so that the conveyor cross section is released again. The second actuator with the electric motor 38 and the spindle 37 can take over the control of the coolant pump when the first actuator has failed.
Bezugszahlenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Kühlmittelpumpe 1 coolant pump
2 Pumpengehäuse 2 pump housings
3 Lagerwelle 3 bearing shaft
4 Antriebsrad 4 drive wheel
5 Flügelrad 5 impeller
6 Anschlagfläche 6 stop surface
7 Kolben 7 pistons
8 Leitscheibe 8 guide disc
9 Auskragung 9 cantilever
10 Pfeil 10 arrow
1 1 Kühlmittelpumpe 1 1 coolant pump
12 Lagerwelle 12 bearing shaft
13 Kolben 13 pistons
14 Wälzlager 14 rolling bearings
15 Lagerhülse 15 bearing sleeve
16 Ausrückhebel 16 release lever
17 Drehachse 17 axis of rotation
18 erster Hebelarm 18 first lever arm
19 Elektromotor 19 electric motor
20 Abtriebswelle 20 output shaft
21 Ritzel 21 pinions
22 Spindelmutter 22 spindle nut
23 Spindel 23 spindle
24 zweiter Hebelarm 24 second lever arm
25 Axiallager 25 thrust bearings
26 Scheibe 26 disc
27 Wälzkörper 27 rolling elements
28 Scheibe 28 disc
29 Querstift 29 cross pin
30 Kühlmittelpumpe 30 coolant pump
31 Drehachse
Ausrückhebel konvexer Abschnitt Kühlmittelpumpe Ausrückhebel Drehachse 31 axis of rotation Release lever Convex section Coolant pump Release lever Rotary axis
Spindel spindle
Elektromotor
electric motor
Claims
Patentansprüche claims
Regelbare Kühlmittelpumpe für einen Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine, mit einer hohlen, in einer Lagerhülse aufgenommenen Lagerwelle, die an einem Ende ein Antriebsrad trägt und an ihrem gegenüberliegenden Ende fest mit einem Flügelrad verbunden ist, das stirnseitig eine Anschlagfläche aufweist, wobei der Raum zwischen Anschlagfläche und Flügelrad als Förderquerschnitt für ein Kühlmedium ausgebildet ist und in der hohlen Lagerwelle ein von einer Stelleinheit axial verschiebbarer Kolben angeordnet ist, der an seinem äußeren Ende eine Leitscheibe aufweist, die eine zum Flügelrad weisende Auskragung zum vollständigen oder teilweisen Verschließen des Förderquerschnitts in Abhängigkeit der Stellung des Kolbens aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit einen mittels eines elektromechanischen Stellelements um eine Drehachse (17, 31 , 36) schwenkbaren Ausrückhebel (16, 32, 35) aufweist, durch dessen Verschwenkung der Kolben (13) axial positionierbar ist. A controllable coolant pump for a cooling circuit of an internal combustion engine, having a hollow, received in a bearing sleeve bearing shaft which carries at one end a drive wheel and is connected at its opposite end fixed to an impeller having an end face a stop surface, wherein the space between the stop surface and impeller is designed as a conveyor cross-section for a cooling medium and in the hollow bearing shaft a piston axially displaceable by an actuator piston is arranged, which has at its outer end a guide disc, the impeller pointing to the projection for complete or partial closing of the conveyor cross section as a function of the position of the piston characterized in that the actuating unit has a by means of an electromechanical actuating element about an axis of rotation (17, 31, 36) pivotable release lever (16, 32, 35), by the pivoting of the piston (13) is axially positionable ,
Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ausrückhebel (16, 32) schwenkbar an der Lagerhülse (15) angeordnet ist, vorzugsweise an einer bezogen auf die Stelleinheit nahen Position oder an einer bezogen auf die Stelleinheit entfernten Position. Controllable coolant pump according to claim 1, characterized in that the release lever (16, 32) is pivotally mounted on the bearing sleeve (15), preferably at a position close to the actuator or at a position remote from the actuator.
Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausrückhebel (16) einen ersten Hebelarm (18) und einen zweiten Hebelarm (24) aufweist, wobei zwischen dem zweiten Hebelarm (24) des Ausrückhebels (16) und dem Kolben (13) ein Axiallager (25) angeordnet ist. Controllable coolant pump according to claim 1 or 2, characterized in that the release lever (16) has a first lever arm (18) and a second lever arm (24), wherein between the second lever arm (24) of the release lever (16) and the piston (13 ) An axial bearing (25) is arranged.
Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (25) zwei Scheiben (26, 28) umfasst, zwischen denen Wälzkörper (27) aufgenommenen sind.
Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hebelarm (24) des Ausrückhebels (16) zwei voneinander beabstandete Endabschnitte aufweist, die an dem Axiallager (25), insbesondere an einer Scheibe (26) des Axiallagers (25), anliegen. Controllable coolant pump according to claim 3, characterized in that the axial bearing (25) comprises two discs (26, 28) between which rolling elements (27) are accommodated. Controllable coolant pump according to claim 3 or 4, characterized in that the second lever arm (24) of the release lever (16) has two spaced-apart end portions which on the thrust bearing (25), in particular on a disc (26) of the thrust bearing (25), issue.
Regelbare Kühlmittelpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektromechanische Stellelement eine auf den Ausrückhebel (16, 32, 35) einwirkende axial verschiebbare Spindel (23, 37) aufweist. Controllable coolant pump according to one of the preceding claims, characterized in that the electromechanical actuating element has an on the release lever (16, 32, 35) acting axially displaceable spindle (23, 37).
Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (23, 37) mit einer von einem Elektromotor (19) angetriebenen Spindelmutter (22) gekoppelt ist. Controllable coolant pump according to claim 5, characterized in that the spindle (23, 37) with one of an electric motor (19) driven spindle nut (22) is coupled.
Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (19) ein mit der Spindelmutter (22) kämmendes Ritzel (21 ) aufweist. Controllable coolant pump according to claim 7, characterized in that the electric motor (19) has a with the spindle nut (22) meshing pinion (21).
Regelbare Kühlmittelpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein zweites, von dem ersten elekt- romechanischen Stellelement unabhängiges elektromechanisches Stellelement zum Verschwenken des Ausrückhebels (35) umfasst. Controllable coolant pump according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a second, independent of the first electro-mechanical actuator independent electromechanical actuator for pivoting the release lever (35).
Regelbare Kühlmittelpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Sensor zum Erfassen der axialen Position des Kolbens (13) umfasst.
Controllable coolant pump according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a sensor for detecting the axial position of the piston (13).
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