WO2015067256A1 - Mehrstufig schaltbare sperrvorrichtung mit einer aktuatorik und drehschiebern - Google Patents

Mehrstufig schaltbare sperrvorrichtung mit einer aktuatorik und drehschiebern Download PDF

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Sebastian Hurst
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • F16K5/08—Details
    • F16K5/10—Means for additional adjustment of the rate of flow

Definitions

  • the invention relates to a multi-stage switchable locking device for a cooling system or a lubrication system of an internal combustion engine according to the features of the preamble of claim 1.
  • Switchable locking devices can be used in cooling systems or oil circuits of internal combustion engines for cars and trucks, which lock a volume flow pumped by a pump as needed.
  • the working medium in particular a coolant
  • the working medium is pumped by means of a coolant pump in a preferably closed circuit through cooling channels in the region of the cylinder and the cylinder head for cooling the internal combustion engine.
  • a re-cooling of the heated medium takes place in particular in an air-water heat exchanger by means of a fan.
  • To drive the coolant pump is usually provided a direct drive connection to the crankshaft of the internal combustion engine, which causes a dependence of the pump speed of the rotational speed of the internal combustion engine.
  • DE 10 2005 004 315 A1 discloses a controllable coolant pump whose impeller is positioned on a pump shaft mounted in a pump housing.
  • the impeller is assigned to influence the delivery volume of the coolant pump, a sliding element, via an electromagnet and against a spring axially to the impeller is displaceable and thereby overlaps an outer region of the impeller.
  • cooling systems which include a thermal management module consisting of a coolant pump, an actuator and a rotary valve.
  • the rotary valve rotatably inserted in a housing regulates a coolant flow by changing a flow cross-section as a function of the rotational angular position of the rotary valve.
  • a rotary valve for a cooling system of an internal combustion engine is known, which can be selectively brought into a blocking position or in an open position.
  • the object of the present invention is to provide for a cooling system or lubrication system of an internal combustion engine, a space-optimized Sperrvorrich- device with which a split volume flow can be shut off safely in intermediate stages.
  • a multi-stage switchable locking device with which a volumetric flow can be divided, wherein each partial flow is associated with a rotary valve concept or a rotary slide technology as well as an actuator system enclosing a gear element.
  • the bidirectional solenoid in conjunction with separate gear elements the rotary valve shafts pulsed separately actuated or controls.
  • the lifting magnet of the central actuator which has bi-directional properties according to the invention, makes it possible for the magnet to actively actuate both to one side and to the other side.
  • the two separate working pistons are driven in a pulsating manner by the bidirectional lifting magnet.
  • the one or the other side or both sides are actuated in rapid change to switch the rotary valve in a desired manner or functionality in connection with a transmission elements including actuator elements.
  • the incoming volume flow is passed over the at least two rotary valves and reunited at the housing outlet.
  • the locking device according to the invention which can be switched by means of intermediate stages and contains a plurality of rotary valves, can advantageously be integrated compactly in a housing. This makes it advisable to use this locking device in cooling or lubrication systems of internal combustion engines of vehicles, especially cars and trucks. It serves, for example, for demand-dependent blocking or adjustment of the volume flow delivered by the coolant pump on the pump outlet side via in each case at least two intermediate stages. Regardless of whether the blocking device is used for the stepped blocking of a complete circuit after the coolant pump or partial blocking of volume flows, the volume flow entering the blocking device is divided into two separate paths, each of which passes through a rotary valve to return to the output side of the blocking device to be united. With the invention, a locking device can be realized with a plurality of adjustable rotary valves, with which intermediate stages of the blocking effect defined without a displacement sensor can be achieved.
  • the central actuator comprises a bi-directionally operating lifting magnet which encloses a magnet armature on both sides, each of which activates a pulsating pump piston via an end stop.
  • the two also known as axial piston pump piston can be controlled by the solenoid so that in conjunction with downstream transmission elements, the rotary valves are adjustable in stages.
  • the rotary valves intended for different partial flows can, for example, coincide in one fully open position or a flow restricting closed position to be adjusted.
  • a central position or partial closure of the rotary valve is adjustable to realize, for example, partial volume flows.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the rotary valves of the multi-stage switchable locking device have different nominal flow diameters.
  • the differently designed or dimensioned rotary valves are rotatably received independently of each other in a common housing via separate rotary valve shafts.
  • the actual throttle ratio is determined by the choice of the flow ratios of the individual rotary valves to each other.
  • a flow ratio deviating therefrom can be determined according to the invention.
  • the locking device according to the invention may include rotary valves with a matching flow ratio.
  • the bidirectional solenoid In an actuation by the bidirectional solenoid is sucked from the pump piston via a suction valve, a fluid as the working fluid from the flow. Subsequently, the working medium is compressed in a compression space and, after exceeding an opening pressure, a working piston is acted upon by an overflow valve.
  • the adjusting or lifting movements of the working piston are each transmitted from a rotary-translational gear element in rotational movements of the rotatably mounted in the housing of the locking device rotary valve shaft of the separate rotary valve.
  • the gear element preferably comprises a rack, which engages positively in a toothed segment of the rotary valve shaft.
  • the pump piston in an operative connection to a piston return spring, which acts on the pump piston in the direction of a housing-side end stop.
  • a piston return spring acts on the pump piston in the direction of a housing-side end stop.
  • the structure of the piston actuator further comprises a working piston, a fail-safe device, a suction valve, a suction check valve, a push-over check valve and a compression volume.
  • the intake valve is preferred
  • An outlet opening of the working piston preferably opens in an area downstream of the rotary valve or alternatively in front of the rotary valve.
  • a spring element designed as a compression spring is preferably provided, which independently after actuation has a return element.
  • the rotary valves are sealed via at least one radially arranged seal pack, which is placed behind or in front of the respective rotary valve seen in the flow direction.
  • the multiple switchable locking device according to the invention can advantageously be used as a separate unit in the cooling system or the lubricating system of the internal combustion engine or directly to a component of the cooling or lubricating system.
  • Systems are assigned. To realize a controllable embodiment, it makes sense to combine with a position sensor extended locking device according to the invention with an electronic control unit, an ECU (electronic control unit), the internal combustion engine.
  • ECU electronic control unit
  • FIG. 1 shows a multi-stage switchable locking device according to the invention in a sectional view through a rotary slide plane; and FIG. 2 shows a further sectional view of the multi-stage switchable blocking device through an actuation plane.
  • FIG. 1 shows a multi-shiftable locking device 1, which is assigned to a cooling system or a lubrication system of an internal combustion engine (not shown).
  • the sectional view illustrates a divided by the blocking device 1 volume flow V, which is divided into two partial streams Ti, T 2 in the input E, wherein the partial flow T-, is designed for 2/3 and the partial flow T 2 for 1/3 of the nominal flow , Via the output A, the volume flow leaves the locking device.
  • Each partial flow T ; T 2 is a rotary valve 2a, 2b and a transmission element 3a, 3b associated Kolbenaktuatorik 4a, 4b assigned.
  • a central actuator 5 shown in Fig. 2 is provided.
  • All components of the locking device 1 are integrated in a housing 6.
  • the rotary valves 2a, 2b which are designed in different sizes, are adapted to the partial flows Ti, T 2 or their throughflow cross sections.
  • Each rotary slide 2a, 2b is rotatably supported on both sides via separate rotary slide shafts 7a, 7b in shaft bearings 8a, 8b, 9a, 9b of the housing 6.
  • For effective sealing tion are the rotary valve 2a, 2b on the input side sealing packages 10a, 10b sealed relative to the housing 6, wherein each spring 1 1 a, 1 1 b a positive engagement of the seal packages 10a, 10b to the rotary valve 2a, 2b ensure.
  • the piston actuators 4a, 4b used for adjusting the rotary valves 2a, 2b in a double design, only partially shown in FIG. 1, comprise the following components.
  • a working piston from the volume flow V acted upon working piston 12a, 12b, the adjusting movement via transmission elements 3a, 3b referred to components of an end formed as a rack 13a, 13b piston rod of the working piston 12a, 12b on a gear designed as a toothed segment 14a, 14b of Rotary valve shaft 7a, 7b is transmitted.
  • a translational movement of the working piston 12a, 12b is converted into a rotation of the rotary valve 2a, 2b.
  • FIG. 2 shows the structure of the central actuator 5, which comprises a bidirectional solenoid 15, which encloses a magnet armature 16a, 16b on both sides.
  • Each magnet armature 16a, 16b is in each case in operative connection with a piston actuator 4a, 4b.
  • the solenoid 15 of the Primaaktuatorik 5 in conjunction with the Kolbenaktuatorik 4a, 4b the rotary valve shafts 7a, 7b of the rotary valve 2a, 2b independently actuated.
  • a fluid is drawn in as a working medium from the volume flow V via a suction valve 18a, 18b and compressed in a compression space 19a, 19b.
  • a override valve 20a, 20b of the working piston 12a, 12b is applied, the adjusting movement, as already explained in the description of Fig. 1, by the transmission element 3a, 3b in a rotation of the rotary valve shaft 7a, 7b is converted.
  • a failsafe device includes the Kolbenaktuatorik 4a, 4b a the working piston 12a, 12b associated failsafe spring 24a, 24b, which makes an adjustment of the working piston 12a, 12b after actuation, whereby simultaneously the rotary valve 2a, 2b is moved to a starting position .
  • the failsafe device also causes, for example, example, in an interruption of the power supply, the provision of the rotary valve 2a, 2b.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine mehrstufig schaltbare Sperrvorrichtung (1) für einen Volumenstrom (V) eines Kühl- oder Schmiersystems einer Brennkraftmaschine. Die Sperrvorrichtung (6) teilt den Volumenstrom (V) auf, wobei jedem Teilstrom (T1; T2) ein Drehschieber (2a, 2b) sowie eine ein Getriebeelement (3a, 3b) einschließende Kolbenaktuatorik (4a, 4b) zugeordnet ist. Über eine einen bidirektionalen Hubmagnet (15) einschließende Zentralaktuatorik (5) sind die getrennten Drehschieber (2a, 2b) unabhängig voneinander in Verbindung mit der Kolbenaktuatorik (4a,4 b) aktuierbar.

Description

Mehrstufig schaltbare Sperrvorrichtung mit einer Aktuatorik und Drehschiebern Die Erfindung betrifft eine mehrstufig schaltbare Sperrvorrichtung für ein Kühlsystem oder ein Schmiersystem einer Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 .
Schaltbare Sperrvorrichtungen sind in Kühlsystemen oder Ölkreisläufen von Brennkraftmaschinen für Pkw und Lkw einsetzbar, die einen von einer Pumpe geförderten Volumenstrom bedarfsabhängig sperren. Bei flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschinen wird das Arbeitsmedium, insbesondere ein Kühlmittel, mit Hilfe einer Kühlmittelpumpe in einem bevorzugt geschlossenen Kreislauf durch Kühlkanäle im Bereich der Zylinder und des Zylinderkopfes zum Kühlen der Brennkraftmaschine gepumpt. Eine Rückkühlung des erwärmten Mediums erfolgt insbesondere in einem Luft-Wasser-Wärmetauscher mittels eines Ventilators. Zum Antrieb der Kühlmittelpumpe ist üblicherweise eine direkte Antriebsverbindung zur Kurbelwelle der Brennkraftmaschine vorgesehen, die eine Abhängigkeit der Pumpendrehzahl von der Drehzahl der Brennkraftmaschine bewirkt. Dies hat zur Folge, dass im hohen Drehzahlbereich des Motors ein entsprechend großer Volumenstrom der Pumpe zur Verfügung steht, der in diesem Ausmaß nicht zur Kühlung der Brennkraftmaschine benötigt wird. Beim Kaltstart des Motors tritt dagegen das Problem auf, dass das bereits durch die Kühlkanäle zirkulierende Kühlmittel die Erwärmung der Brennräume verzögert und sich somit die Zeit bis zum Erreichen einer optimalen Betriebstemperatur verlängert.
Zur Vermeidung dieser Problematik ist es bekannt, regelbare Kühlmittelpumpen für Brennkraftmaschinen einzusetzen, deren geförderter Volumenstrom entsprechend dem Bedarf geregelt werden kann. Dazu offenbart die DE 10 2005 004 315 A1 eine regelbare Kühlmittelpumpe, deren Flügelrad auf einer in einem Pumpengehäuse gelagerten Pumpenwelle positioniert ist. Dem Flügelrad ist zur Beeinflussung des Fördervolumens der Kühlmittelpumpe ein Schiebeelement zugeordnet, das über einen Elektromagneten und entgegen einer Feder axial zu dem Flügelrad verschiebbar ist und dabei einen Außenbereich des Flügelrades übergreift.
Weiterhin sind Kühlsysteme bekannt, die ein Thermomanagementmodul einschließen, bestehend aus einer Kühlmittelpumpe, einem Stellantrieb sowie einem Drehschieber. Der drehbar in einem Gehäuse eingesetzte Drehschieber regelt einen Kühlmittelstrom, indem ein Durchflussquerschnitt in Abhängigkeit der Drehwinkelposition des Drehschiebers verändert wird. Aus der DE 198 49 492 A1 ist ein Drehschieber für ein Kühlsystem einer Brennkraftmaschine bekannt, der wahlweise in eine Sperrstellung oder in eine geöffnete Stellung gebracht werden kann. Darüber hinaus ist es möglich, einen Misch betrieb herzustellen, um gleichzeitig unterschiedliche Kühlerkreise des Kühlsystems mit Kühlmittel zu beaufschlagen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, für ein Kühlsystem oder Schmiersystem einer Brennkraftmaschine eine bauraumoptimierte Sperrvorrich- tung zu schaffen, mit der ein aufgeteilter Volumenstrom in Zwischenstufen sicher abgesperrt werden kann.
Diese Problemstellung wird durch eine mehrfach schaltbare Sperrvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfin- dung sind in den Unteransprüchen angeführt, die auf den Anspruch 1 rückbezogen sind.
Gemäß der Erfindung ist eine mehrstufig schaltbare Sperrvorrichtung vorgesehen, mit der ein Volumenstrom aufgeteilt werden kann, wobei jedem Teilstrom ein Dreh- schieberkonzept oder eine Drehschiebertechnologie sowie eine ein Getriebeelement einschließende Aktuatorik zugeordnet ist. Zur Erreichung einer getrennten Ansteuerung aller Drehschieber ist eine Zentralaktuatorik vorgesehen, deren bidirektionaler Hubmagnet in Verbindung mit getrennten Getriebeelementen die Drehschieberwellen getrennt voneinander pulsierend aktuiert bzw. ansteuert. Der erfin- dungsgemäße, bidirektionale Eigenschaften aufweisende Hubmagnet der Zentralaktuatorik ermöglicht, dass der Magnet sowohl zur einen als auch zur anderen Seite aktiv aktuieren kann. Die beiden getrennten Arbeitskolben werden hierbei von dem bidirektionalen Hubmagnet pulsierend angesteuert. Somit kann die eine oder die andere Seite oder beide Seiten im schnellen Wechsel betätigt werden, um in Verbindung mit einer Getriebeelemente einschließenden Aktuatorik die Drehschieber in einer gewünschten Weise oder Funktionalität zu schalten. Zur gestuften Drosselung eines Volumenstroms wird der eingehende Volumenstrom über die wenigstens zwei Drehschieber geführt und am Gehäuseausgang wieder vereint. Mit der Erfindung kann ein Sperrsystem realisiert werden, mit dem ohne eine Wegsensorik gewünschte Zwischenstufen der Sperrwirkung erreichbar sind. Damit bietet die Erfindung ein für viele Anwendungen einsetzbares System an, mit dem Zwischenstufen zwischen den Endpositionen genau definierbar sind.
Die erfindungsgemäße, über Zwischenstufen schaltbare, mehrere Drehschieber beinhaltende Sperrvorrichtung kann vorteilhaft kompakt in einem Gehäuse integriert werden. Dadurch bietet es sich an, diese Sperrvorrichtung in Kühl- oder Schmiersystemen von Brennkraftmaschinen von Fahrzeugen, insbesondere Pkw und Lkw, einzusetzen. Sie dient beispielsweise zum bedarfsabhängigen Sperren oder Einstellen des von der Kühlmittelpumpe geförderten Volumenstroms auf der Pumpenausgangsseite über jeweils zumindest zwei Zwischenstufen. Unabhängig davon, ob die Sperrvorrichtung zur gestuften Sperrung eines Gesamtkreises nach der Kühlmittelpumpe oder Teilsperrung von Volumenströmen eingesetzt wird, er- folgt eine Aufteilung des in die Sperrvorrichtung eintretenden Volumenstroms in zwei separate Pfade, welche jeweils einen Drehschieber passieren, um auf der Ausgangsseite der Sperrvorrichtung wieder vereint zu werden. Mit der Erfindung kann eine Sperrvorrichtung mit mehreren verstellbaren Drehschiebern realisiert werden, mit der ohne eine Wegsensorik definierte Zwischenstufen der Sperrwir- kung erreichbar sind.
Erfindungsgemäß umfasst die Zentralaktuatorik einen bidirektional arbeitenden Hubmagneten, der beidseitig einen Magnetanker einschließt, die jeweils pulsierend einen Pumpkolben über einen Endanschlag ansteuern. Die beiden auch als Axialkolben zu bezeichnenden Pumpkolben können von dem Hubmagneten so angesteuert werden, dass in Verbindung mit nachgeschalteten Übertragungselementen die Drehschieber in Stufen einstellbar sind. Die für unterschiedliche Teilströme bestimmten Drehschieber können beispielsweise übereinstimmend in eine vollständig geöffnete Position oder eine den Volumenstrom sperrende Schließstellung verstellt werden. Außerdem ist eine Mittellage oder Teilschließung der Drehschieber einstellbar, um beispielsweise Teilvolumenströme zu realisieren. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Drehschieber der mehrstufig schaltbaren Sperrvorrichtung voneinander abweichende Nennflussdurchmesser aufweisen. Die unterschiedlich ausgelegten bzw. dimensionierten Drehschieber sind über getrennte Drehschieberwellen unabhängig voneinander in einem gemeinsamen Gehäuse drehbar aufgenommen. Bei einer vorteilhaften Aus- legung besteht zwischen den Drehschiebern ein Durchflussverhältnis von 1 :2, dementsprechend gekoppelt ist das Durchmesserverhältnis. Durch ein Schließen des kleineren der beiden Drehschieber reduziert sich der Volumenstrom auf 2/3 des Nominaldurchflusses, bei Schließen des größeren der beiden Drehschieber wird eine Reduktion auf 1/3 erreicht, bei gleichzeitiger Aktuierung beider Drehschieber- achsen kann der nominale Volumenstrom komplett abgesperrt werden. Das gerade Drosselverhältnis wird durch die Wahl der Durchflussverhältnisse der einzelnen Drehschieber zueinander bestimmt. Alternativ zu einem Durchflussverhältnis von 1 :2 kann erfindungsgemäß ein davon abweichendes Durchflussverhältnis bestimmt werden. Außerdem kann die Sperrvorrichtung gemäß der Erfindung Dreh- Schieber mit einem übereinstimmenden Durchflussverhältnis einschließen.
Bei einer Aktuierung durch den bidirektionalen Hubmagnet wird von dem Pumpkolben über ein Ansaugventil ein Fluid als Arbeitsmedium aus dem Volumenstrom angesaugt. Anschließend wird das Arbeitsmedium in einem Kompressionsraum komprimiert und nach Überschreiten eines Öffnungsdrucks von einem Überschie- beventil ein Arbeitskolben beaufschlagt. Dabei werden die Stell- oder Hubbewegungen des Arbeitskolbens jeweils von einem Rotativ-Translativ-Getriebeelement in Drehbewegungen der in dem Gehäuse der Sperrvorrichtung drehbar gelagerten Drehschieberwelle der getrennten Drehschieber übertragen. Das Getriebeelement umfasst bevorzugt eine Zahnstange, die formschlüssig in ein Verzahnungssegment der Drehschieberwelle eingreift.
Als Maßnahme zur Erzielung einer hohen Funktionalität stehen die Pumpkolben in einer Wirkverbindung zu einer Kolbenrückholfeder, die den Pumpkolben in Richtung eines gehäuseseitigen Endanschlags beaufschlagt. Damit ist sichergestellt, dass sich der Magnetanker des Hubmagneten in die jeweils andere Richtung eines Pumpkolbens entfernen kann, ohne eine Stellbewegung des gegenüberliegenden 5 Pumpkolbens auszulösen. Die Stirnflächen von Magnetanker und Pumpkolben stehen demnach in einer losen Kontaktverbindung. Der Magnet besitzt hierbei bidirektionale Eigenschaften, das heißt, dass man ihn sowohl zur einen als auch zur anderen Seite aktiv aktuieren kann. Somit können die Pumpkolben im schnellen Wechsel von dem Hubmagneten betätigt werden, um die schaltbare Funktional e, lität darzustellen.
Der Aufbau der Kolbenaktuatorik umfasst weiterhin einen Arbeitskolben, eine Fail- safe-Einrichtung, ein Ansaugventil, ein Ansaugrückschlagventil, ein Überschiebe- Rückschlagventil sowie ein Kompressionsvolumen. Das Ansaugventil ist bevorzugt
15 einer dem Drehschieber vorgelagerten Vorderseite oder auf einer Rückseite des Drehschiebers zugeordnet. Eine Austrittsöffnung des Arbeitskolbens mündet vorzugsweise in einem Bereich nach dem Drehschieber oder alternativ vor dem Drehschieber. Als Failsafe-Einrichtung ist vorzugsweise ein als Druckfeder ausgeführtes Federelement vorgesehen, das nach einer Aktuierung eigenständig eine Rück-
20 Stellung des Arbeitskolbens vornimmt, wodurch gleichzeitig der Drehschieber in eine Ausgangsstellung verstellt wird.
Ferner ist gemäß der Erfindung zur Darstellung einer bauraumoptimierten Lösung der Sperrvorrichtung vorgesehen, die Pumpkolben rechtwinkelig zu den Arbeits- 25 kolben innerhalb des Gehäuses anzuordnen. Als Maßnahme, mit der die Funktion der Sperrvorrichtung wirksam unterstützt werden kann, ist vorgesehen, dass die Drehschieber über zumindest ein radial angeordnetes Dichtungspaket abgedichtet sind, das in Strömungsrichtung gesehen hinter oder vor dem jeweiligen Drehschieber platziert ist.
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Die erfindungsgemäße, mehrfach schaltbare Sperrvorrichtung kann vorteilhaft als eine separate Einheit in dem Kühlsystem oder dem Schmiersystem der Brennkraftmaschine eingesetzt oder unmittelbar einem Bauteil des Kühl- oder Schmier- Systems zugeordnet werden. Zur Realisierung einer regelbaren Ausführung bietet es sich an, die mit einer Positionssensorik erweiterte erfindungsgemäße Sperrvorrichtung mit einer elektronischen Steuerung, einer ECU (electronic control unit), der Brennkraftmaschine zu kombinieren.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Die dargestellte Ausführungsform zeigt ein Beispiel von einer erfindungsgemäßen Lösung, die jedoch keine abschließende Begrenzung der Erfindung darstellt. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße, mehrstufig schaltbare Sperrvorrichtung in einer Schnittansicht durch eine Drehschieberebene; und Fig. 2 eine weitere Schnittansicht der mehrstufig schaltbaren Sperrvorrichtung durch eine Aktuierungsebene.
Die Fig. 1 zeigt eine mehrfach schaltbare Sperrvorrichtung 1 , die einem Kühlsystem oder einem Schmiersystem einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) zugeord- net ist. Dabei verdeutlicht die Schnittansicht einen von der Sperrvorrichtung 1 aufgeteilten Volumenstrom V, der im Eingang E in zwei Teilströme T-i;T2 aufgeteilt wird, wobei der Teilstrom T-, für 2/3 und der Teilstrom T2 für 1/3 des Nominaldurchflusses ausgelegt ist. Über den Ausgang A verlässt der Volumenstrom die Sperrvorrichtung 1 . Jedem Teilstrom T ;T2 ist ein Drehschieber 2a,2b sowie eine ein Getriebeelement 3a,3b einschließende Kolbenaktuatorik 4a,4b zugeordnet. Zur Erreichung einer getrennten Ansteuerung beider Drehschieber 2a,2b ist eine in Fig. 2 abgebildete Zentralaktuatorik 5 vorgesehen.
Alle Komponenten der Sperrvorrichtung 1 sind in einem Gehäuse 6 integriert. Die in unterschiedlichen Größen ausgelegten Drehschieber 2a,2b sind an die Teilströme T-i;T2 bzw. deren Durchströmquerschnitte angepasst. Jeder Drehschieber 2a,2b ist jeweils beidseitig über getrennte Drehschieberwellen 7a,7b in Wellenlagerungen 8a,8b;9a,9b des Gehäuses 6 drehbar gelagert. Zur wirksamen Abdich- tung sind die Drehschieber 2a,2b eingangsseitig über Dichtungspakete 10a, 10b gegenüber dem Gehäuse 6 abgedichtet, wobei jeweils Federn 1 1 a,1 1 b eine kraftschlüssige Anlage der Dichtungspakete 10a, 10b an den Drehschieber 2a,2b sicherstellen. Die zur Verstellung der Drehschieber 2a,2b in doppelter Ausführung eingesetzte, in Fig. 1 nur teilweise dargestellte Kolbenaktuatorik 4a,4b umfasst folgende Komponenten. Einen mit dem Arbeitsmedium aus dem Volumenstrom V beaufschlagten Arbeitskolben 12a, 12b, dessen Stellbewegung über als Getriebeelement 3a,3b bezeichnete Bauteile von einer endseitig als Zahnstange 13a, 13b ausgebildeten Kolbenstange des Arbeitskolben 12a, 12b auf ein beispielsweise als Zahnrad ausgeführtes Verzahnungssegment 14a, 14b der Drehschieberwelle 7a,7b übertragen wird. Dabei wird eine translatorische Bewegung des Arbeitskolbens 12a, 12b in eine Rotation der Drehschieber 2a,2b umgesetzt.
In der Fig. 2 ist der Aufbau der Zentralaktuatorik 5 gezeigt, die einen bidirektiona- len Hubmagnet 15 umfasst, der beidseitig einen Magnetanker 16a, 16b einschließt. Jeder Magnetanker 16a, 16b steht jeweils mit einer Kolbenaktuatorik 4a,4b in Wirkverbindung. Über den Hubmagnet 15 der Zentralaktuatorik 5 in Verbindung mit der Kolbenaktuatorik 4a,4b sind die Drehschieberwellen 7a,7b der Drehschieber 2a,2b unabhängig voneinander aktuierbar. Bei einer von dem Hubmagnet 15 ausgehen- den, auf einen Pumpkolben 17a, 17b übertragenden Pulsierung wird über ein Ansaugventil 18a, 18b ein Fluid als Arbeitsmedium aus dem Volumenstrom V angesaugt und in einem Kompressionsraum 19a, 19b verdichtet. Nach Überschreiten eines Öffnungsdrucks eines Überschiebeventils 20a,20b wird der Arbeitskolben 12a, 12b beaufschlagt, dessen Stell beweg ung, wie bereits in der Beschreibung der Fig. 1 erläutert, durch das Getriebeelement 3a,3b in eine Verdrehung der Drehschieberwelle 7a,7b umgewandelt wird. Zur Erreichung einer stets kraftschlüssigen Abstützung wird der Pumpkolben 17a, 17b von einer Rückholfeder 23a,23b beaufschlagt, so dass die Kolbenstange 21 a,21 b über einen Endanschlag 22a,22b an dem Magnetanker 16a, 16b abgestützt ist. Als Failsafe-Einrichtung schließt die Kolbenaktuatorik 4a,4b eine dem Arbeitskolben 12a, 12b zugeordnete Failsafe- Feder 24a,24b ein, die nach einer Aktuierung eine Rückstellung des Arbeitskolbens 12a, 12b vornimmt, wodurch gleichzeitig der Drehschieber 2a,2b in eine Ausgangsstellung verstellt wird. Die Failsafe-Einrichtung bewirkt außerdem beispiels- weise bei einer Unterbrechung der Stromversorgung eigenständig die Rückstellung des Drehschiebers 2a,2b.
Bezugszeichenliste
1 Sperrvorrichtung
2a,2b Drehschieber
3a,3b Getriebeelement
4a,4b Kolbenaktuatorik
5 Zentralaktuatorik
6 Gehäuse
7a,7b Drehschieberwelle
8a,8b Wellenlagerung
9a,9b Wellenlagerung
10a,10b Dichtungspaket
1 1 a,1 1 b Feder
12a,12b Arbeitskolben
13a,13b Zahnstange
14a,14b Verzahnungssegment
15 Hubmagnet
16a,16b Magnetanker
17a,17b Pumpkolben
18a,18b Ansaugventil
19a, 19b Kompressionsraum
20a,20b Überschiebeventil
21 a,21 b Kolbenstange
22a,22b Endanschlag
23a,23b Rückholfeder
24a,24b Failesafe-Feder
A Ausgang
E Eingang
Ti Teilstrom
T2 Teilstrom
V Volumenstrom

Claims

Patentansprüche
Mehrstufig schaltbare Sperrvorrichtung (1 ) für einen Volumenstrom (V) eines Kühl- oder Schmiersystems einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Gehäuse (6), in dem ein mit einem Eingang (E) und einem Ausgang (A) der Sperrvorrichtung (6) verbundener Drehschieber mittels einer Ak- tuatorik verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrvorrichtung (6) den Volumenstrom (V) aufteilt und jedem Teilstrom (T ;T2) ein Drehschieber (2a, 2b) sowie eine ein Getriebeelement (3a, 3b) einschließende Kolbenaktuatorik (4a,4b) zugeordnet ist, wobei eine einen bidirektionalen Hubmagnet (15) einschließende Zentralaktuatorik (5) die getrennten Drehschieber (2a, 2b) unabhängig voneinander in Verbindung mit der Kolbenaktuatorik (4a,4b) aktuiert.
Sperrvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der in zwei Richtungen wirkende bidirektionale Hubmagnet (15) gegenüberliegende, jeweils mit einem Endanschlag (22a, 22b) eines Pumpkolbens (17a, 17b) der Kolbenaktuatorik (4a,4b) zusammenwirkende Magnetanker (16a, 16b) umfasst.
Sperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die übereinstimmend oder abweichend voneinander ausgelegten bzw. dimensionierten Drehschieber (2a, 2b) getrennt zwischen zwei Endstellungen gestuft einstellbar sind.
Sperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aktuierung der Pumpkolben (17a, 17b) über ein Ansaugventil (18a, 18b) ein Fluid als Arbeitsmedium aus dem Volumenstrom (V) angesaugt wird, in einem Kompressionsraum (19a, 19b) komprimiert und nach Überschreiten eines Öffnungsdrucks eines Über- schiebeventils (20a, 20b) einen Arbeitskolben (12a, 12b) beaufschlagt, dessen Stellbewegung über ein Getriebeelement (3a, 3b) auf eine Drehschieberwelle (7a, 7b) übertragbar ist.
5. Sperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Arbeitskolben (12a, 12b) eine Failsafe-Feder (24a, 24b) als Failsafe-Einrichtung zugeordnet ist, die nach einer Aktuie- rung eigenständig eine Rückstellung des Arbeitskolbens (12a, 12b) und des Drehschiebers (2a, 2b) vornimmt.
6. Sperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansaugventil (18a, 18b) der Kolbenaktuatorik (4a,4b) einer Vorderseite oder einer Rückseite des Drehschiebers
(2a, 2b) zugeordnet ist.
7. Sperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpkolben (17a, 17b) übereistimmend rechtwin- kelig zu den Arbeitskolben (12a, 12b) in dem Gehäuse (6) angeordnet sind.
8. Sperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehschieber (2a, 2b) über zumindest ein radial angeordnetes Dichtungspaket (10a, 10b) abgedichtet sind, das in Strö- mungsrichtung gesehen hinter oder vor dem jeweiligen Drehschieber
(2a,2b) platziert ist.
9. Sperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrvorrichtung (1 ) als separate Einheit in dem Kühlsystem oder dem Schmiersystem der Brennkraftmaschine eingesetzt oder unmittelbar einem Bauteil des Kühl- oder Schmiersystems zugeordnet ist.
10. Sperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Sperrvorrichtung (1 ) mit einer Posi- tionssensorik erweitert ist und mit einer elektronischen Steuerung, einer ECU, der Brennkraftmaschine kombiniert ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0916853A2 (de) * 1997-11-18 1999-05-19 Worcester Controls Licensco Elektrohydraulisches Betätigungsglied
DE19849492A1 (de) 1998-10-27 2000-05-11 Daimler Chrysler Ag Steuervorrichtung für einen Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine
DE102005004315A1 (de) 2005-01-31 2006-08-10 Geräte- und Pumpenbau GmbH Dr. Eugen Schmidt Regelbare Kühlmittelpumpe
US20070074768A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-05 Walter Tuymer One-way fluid valve

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0916853A2 (de) * 1997-11-18 1999-05-19 Worcester Controls Licensco Elektrohydraulisches Betätigungsglied
DE19849492A1 (de) 1998-10-27 2000-05-11 Daimler Chrysler Ag Steuervorrichtung für einen Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine
DE102005004315A1 (de) 2005-01-31 2006-08-10 Geräte- und Pumpenbau GmbH Dr. Eugen Schmidt Regelbare Kühlmittelpumpe
US20070074768A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-05 Walter Tuymer One-way fluid valve

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