WO2019042530A1 - Coolant pump for an internal combustion engine - Google Patents

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WO2019042530A1
WO2019042530A1 PCT/EP2017/071628 EP2017071628W WO2019042530A1 WO 2019042530 A1 WO2019042530 A1 WO 2019042530A1 EP 2017071628 W EP2017071628 W EP 2017071628W WO 2019042530 A1 WO2019042530 A1 WO 2019042530A1
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WO
WIPO (PCT)
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wall surface
control slide
pump
coating
coolant
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/071628
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan Rothgang
Michael-Thomas Benra
Andreas Burger
Stephan Zielberg
Original Assignee
Pierburg Pump Technology Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Pierburg Pump Technology Gmbh filed Critical Pierburg Pump Technology Gmbh
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Priority to PCT/EP2017/071628 priority patent/WO2019042530A1/en
Priority to CN201780094327.1A priority patent/CN111108271B/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0027Varying behaviour or the very pump
    • F04D15/0038Varying behaviour or the very pump by varying the effective cross-sectional area of flow through the rotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02Selection of particular materials
    • F04D29/026Selection of particular materials especially adapted for liquid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08Sealings
    • F04D29/086Sealings especially adapted for liquid pumps

Definitions

  • the invention relates to a coolant pump for an internal combustion engine having a drive shaft, a coolant pump impeller which is at least rotationally fixed on the drive shaft and via which coolant is conveyed, a pump housing, an adjustable control slide, via which a flow cross-section of an annular gap between an outlet of the coolant pump impeller and the surrounding conveyor channel is controllable, wherein the control slide with a wall surface axially along a radially immediately opposite wall surface of the pump housing is displaceable.
  • Such coolant pumps are used in internal combustion engines to control the amount of coolant necessary for cooling in order to prevent overheating of the internal combustion engine.
  • the drive of these pumps is usually via a belt or chain drive, so that thedeffenpumpenrad is driven by the speed of the crankshaft or a fixed ratio to the speed of the crankshaft.
  • the pumped coolant quantity is to be adapted to the coolant requirement of the internal combustion engine or of the motor vehicle.
  • Pump designs have become known.
  • electrically driven pumps pumps are known, which can be coupled via couplings, in particular hydrodynamic couplings to their drive or separated from this.
  • a particularly cost-effective and simply constructed possibility for controlling the conveyed coolant flow is the use of an axially displaceable hollow cylindrical control slide, which is pushed over the coolant pump impeller, so that to reduce the coolant flow of the flow cross-section of the annular gap through which the pump impeller, the coolant in the surrounding conveyor channel pumped, reduced or completely closed.
  • a pressure chamber which is filled with a pressurized hydraulic fluid to produce a pressure difference across the slide, which leads to a displacement of the control slide.
  • a provision of the slide is carried out either by acting on a second, opposite pressure chamber with liquid under pressure or by means of spring elements and releasing the pressure from the first pressure chamber.
  • the hydraulic pressure can be generated for example by a secondary pump arranged on the drive shaft, so that the coolant is also used for adjusting the control slide.
  • Such a coolant pump is described for example in DE 10 2015 119 093 AI.
  • the sealing of these two pressure chambers to each other via arranged on the wall surfaces between the control slide and the pump housing piston rings.
  • the immediately opposite wall surfaces of the control slide and the pump housing are each provided with a coating, wherein the coating of the wall surface of the pump housing is harder than the coating of the wall surface of the control slide, the surface strengths of the two wall surfaces are improved and reduces the roughness, which a significantly lower wear also leads to tilting of the sliding sleeve to the pump housing. It has been shown that it is cheaper to provide the moving and tilting partner with the less hard surface, as this damage to the housing are kept significantly lower. By reducing the roughness and a better frictionless sliding is guaranteed and also largely prevented the formation of small grooves.
  • the coating of the wall surface of the pump housing is a chemical coating.
  • a coating is applied particularly uniformly, so that tolerances can be maintained.
  • These coatings are also suitable for complex shaped components and for coating aluminum alloys.
  • the coating of the wall surface of the pump housing is a chemical nickel coating.
  • This is also known by the term chemical hard nickel plating.
  • Such a coating has a high surface strength and hardness and provides excellent corrosion protection, as required in the field of use of liquid coolants.
  • the coating of the wall surface of the pump housing has a layer thickness of 5 to 15 ⁇ , so that the the lifetime can already be increased considerably.
  • the coating of the wall surface of the control slide is an oxide coating on the control slide made of aluminum, which is applied by electrolytic oxidation, so that an aluminum oxide layer is formed.
  • This method has become known by the term eloxal method.
  • an oxide of aluminum is formed in the upper metal layer. This surface has a significantly increased degree of hardness and very good corrosion protection and is insensitive to scratches.
  • the coating of the wall surface of the control slide preferably has a layer thickness of 10 to 25 ⁇ on.
  • a thin layer can be applied with high dimensional accuracy, so that the necessary tolerances can be maintained to the pump housing.
  • the control slide advantageously has a bottom which separates two spaces from one another and from which a hollow cylindrical peripheral wall extends axially in the direction of the coolant pump impeller.
  • a floor separates either two pressure chambers from each other or a pressure chamber and a space in which a spring element is effective for adjustment.
  • Such a control slide is simple and accurate to run, so that the pump can be designed with small gaps.
  • the pump housing has a first housing part with a radially outer wall surface, along which a radially inner wall surface of the hollow cylindrical peripheral wall of the control slide is displaceable. Accordingly, the control slide with this tilting can be largely avoided.
  • the pump housing has a second housing part with an axially extending to the coolant pump impeller annular projection on the inner wall surface along a radially outer wall surface of the hollow cylindrical peripheral wall of the control slide is displaceable. This is in particular formed at the other axial end of the peripheral wall, so that a guide over both axial ends of the peripheral wall takes place, which also prevents tilting.
  • Another guide is preferably produced by the bottom has a central opening through which a radially inner wall surface is formed, which is displaceable upon movement of the control slide along a radially opposite second radially outer wall surface of the first housing part of the pump housing, so that on the first Housing part a two-sided leadership is achieved. So you can work with tighter tolerances.
  • a delivery channel is formed in the first housing part, which cooperates with a Regelpumpenlaufrad to build up pressure, wherein the Cannabispumpenlaufrad is integrally formed with theméffenpumpenlaufrad and wherein the bottom of the control slide two pressure chambers axially separated from each other.
  • a pump can reliably promote the required amount of coolant without additional spring or additional impeller.
  • a coolant pump for an internal combustion engine is created in which wear and scoring on the control slide is largely avoided and with narrow gaps to increase the tightness in the design of the coolant pump is avoided as far as possible and the surfaces, if there is a tilting, are designed so that only minimal damage to the slide or the leading housing parts arise.
  • This is achieved by a corrosion-free and durable coating, which simultaneously has a high strength and acts as a sliding partner to each other.
  • a consistent function of the coolant pump can be ensured.
  • an exact guidance of the control slide is achieved, so that all columns can be minimized.
  • the figure shows a side view of a coolant pump according to the invention in a sectional view.
  • the coolant pump according to the invention consists of a pump housing 10 with an outer housing part 11 in which a spiral conveying channel 12 is formed, in which a coolant is sucked in via an axial housing 14 also formed in the outer housing part 11, which is formed via the conveying channel 12 to a formed in the outer housing part 11 tangential pump outlet 16 and is conveyed into a cooling circuit of the internal combustion engine.
  • This outer housing part 11 may for example be formed integrally with the crankcase or the cylinder head of an internal combustion engine.
  • a coolant pump impeller 20 is mounted radially inside the conveying channel 12 on a drive shaft 18, which is designed as Radialpumpenrad, by the rotation of the promotion of the coolant in the Axial side of the coolant pump impeller 20 is a Regelpumpenlaufrad 22 is formed, which is rotated in accordance with the coolant pump impeller 20.
  • This control pump impeller 22 has blades 23, which are arranged axially opposite to a flow channel designed as a side channel 24, which is formed in a first inner housing part 26 of the pump housing 10.
  • control pump impeller 22 forms a control pump 28 with the flow channel 24, via which the pressure of the coolant from the inlet of the control pump 28 is increased to the outlet.
  • the pulley 30 is mounted on a double-row ball bearing 32, the outer ring 34 is pressed on the pulley 30 and the inner ring 36 on a second stationary housing part 38 of the pump housing 10.
  • the second housing part 38 has an inner axial passage opening 40, through which the drive shaft 18 projects with the interposition of a shaft seal 42 and into which an inner annular projection 44 of the first housing part 26 projects, via which the first housing part 26 is centered to the second housing part 38.
  • the first housing part 26 is fastened to the second housing part 38 via screws 46, which axially penetrate the first housing part 26.
  • the second housing part 38 is secured to the outer housing part 11 with the interposition of a seal 48.
  • the outer housing part 11 at its pump inlet 14 opposite axial end a receiving opening 50 constant Housing part 38 projects, on whose limiting flange-shaped wall 54, which rests axially against the outer housing part 11, a groove 56 is formed, in which the seal 48 is arranged.
  • This projection 52 also serves as a rear stop for a control slide 58, the radially outer hollow cylindrical peripheral wall 60 can be pushed over the coolant pump impeller 20 that a free cross section of an annular gap 62 between an outlet 64 of the coolant pump impeller 20 and the delivery channel 12 is controlled. In accordance with the position of this control slide 58, the coolant flow conveyed through the coolant circuit is thus regulated.
  • This peripheral wall 60 has correspondingly a shoulder 66, from which the peripheral wall 60 with an enlarged diameter extends further axially in the direction of the annular gap 62.
  • this portion 68 corresponds approximately to the outer diameter of the annular projection 52, so that the annular projection 52 and this portion 68 of the peripheral wall 60 are formed directly opposite to an inner wall 70 of the receiving opening 50 of the outer housing part 11, whereby gaps in this area are minimized ,
  • a radial groove 74 is formed on a radially outer wall surface 73 of the control slide 58, in which a sealing ring 76 is arranged.
  • the sealing ring 76 is arranged such that it rests in any position of the control slide 58 on a radially inner wall surface 78 of the annular projection 52 of the second housing part 38.
  • the control slide 58 has, in addition to the peripheral wall 60 has a bottom 80 with an inner opening 82, from the outer periphery of which the peripheral wall 60 extends axially and from the inner circumference of a Coolant pump impeller 20 extends.
  • a radial groove 86 is formed, in which also a sealing ring 88 is arranged.
  • the radially inner wall surface 85 of the peripheral wall 84 slides on a radially outer wall surface 89 of an axially extending cylindrical portion 90 of the first housing part 26, which is formed between the annular projection 44 and the flow channel 24 forming portion of the first housing part 26.
  • the section 90 serves to support the control slide 58.
  • the three wall surfaces 73, 85, 92 of the control slide 58 made of aluminum or an aluminum alloy to ensure a low-friction guidance and low wear an oxide coating of about 25 ⁇ layer thickness.
  • This is applied by electrolytic oxidation, so that an aluminum oxide layer is formed.
  • This method is known by the term anodizing.
  • a hartanodische oxidation can be used, in which a layer is formed, as offered for example under the name Hart-Coat ® or HC-GL, the HC-GL coating additionally has improved sliding properties.
  • Such a coating has an average roughness of only about 0, 1 to 0.2 ⁇ at a hardness of about 500 HV.
  • Pump housing 10 are also provided with a coating which is harder than the coating of the wall surfaces 73, 85, 92 of the control slide 58.
  • a coating which is harder than the coating of the wall surfaces 73, 85, 92 of the control slide 58.
  • chemical nickel coatings are provided with a layer thickness of about 15 ⁇ .
  • a suitable coating is known, for example, the term Durni- Coat ® DNC 520th This coating has a hardness of 550 to 1000HV, depending on the heat treatment carried out. The abrasion resistance is correspondingly high. Also, as with the coating of the control slide 58, a very high corrosion resistance.
  • a first pressure chamber 96 is formed axially through the second housing part 38 and the bottom 80 of the control slide 58 and radially outwardly through the annular projection 52 of the second housing part 38 and is bounded radially inwardly by the first housing part 26 and on the side facing thedeffenpumpenankrad 20 of the bottom 80
  • a second pressure chamber 98 is formed axially through the bottom plate 80 and the first housing part 26, radially outwardly through the peripheral wall 60 of the control slide 58th and is bounded radially inwardly by the portion 90 of the first housing part 26.
  • the necessary to adjust the control slide 58 pressure difference is generated by the control pump 28 by means of two pressure chambers 96, 98 with different pressure levels.
  • the pressurized space 98 is supplied with pressurized coolant from a first outlet of the control pump 28, which leads from behind the inlet from the flow channel 24 of the control pump 28, while the pressure chamber 96 is supplied under still higher pressure coolant, which from a in the direction of Regelpumpenlaufrades 22 further away from the inlet remote second outlet of the control pump 28 and is supplied via a solenoid valve 100 either the pressure chamber 96 or discharged therefrom.
  • the pressure difference of the pressure chambers 96, 98 of the control slide 58 is pushed to reduce the amount of coolant delivered in the annular gap 62 or pushed out to maximize the funded in the cooling circuit coolant amount from this.
  • the coolant pump described has a very precise inner guide, so that only small actuating forces are required despite small gaps, which is further enhanced by the good sliding properties of the sealing rings and the opposite wall surfaces.
  • the coatings used which can be applied with high accuracy with respect to their layer thickness, the pressure chambers are reliably sealed against each other, so that an adjustment of the control slide with low actuating forces is possible and a Above all, this is maintained over a long period of time, since the choice of coatings grooves and other roughness, which could occur in particular on the housing parts by tilting the movable control slide reliably avoided because the coatings of the wall surfaces of the pump housing particularly hard and are wear-resistant. Both the coatings of the pump housing and the control slide have a low roughness, so that the sliding properties are maintained over a long period of time.

Abstract

Coolant pumps for internal combustion engines having a drive shaft (18), a coolant pump impeller (20), which is arranged at least for conjoint rotation on the drive shaft (18) and via which coolant can be conveyed, a pump housing (10) and an adjustable control slide (58), via which a flow cross-section of an annular gap (62) between an outlet (64) of the coolant pump impeller (20) and the surrounding feed channel (12) can be regulated, wherein the control slide (58) can be moved by means of a wall surface (73; 85; 92) axially along a radially directly opposite wall surface (78; 89; 94) of the pump housing (10), are known. In order to reduce wear during adjustment of the control slide (58), according to the invention, directly opposite wall surfaces (73, 78; 85, 89; 92 , 94) of the control slide (58) and of the pump housing (10) are each provided with a coating, wherein the coating of the wall surface (78; 89; 94) of the pump housing (10) is harder than the coating of the opposite wall surface (73; 85; 92) of the control slide (58).

Description

B E S C H R E I B U N G  DESCRIPTION
Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine Coolant pump for an internal combustion engine
Die Erfindung betrifft eine Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Antriebswelle, einem Kühlmittelpumpenlaufrad, welches zumindest drehfest auf der Antriebswelle angeordnet ist und über welches Kühlmittel förderbar ist, einem Pumpengehäuse, einem verstellbaren Regelschieber, über den ein Durchströmungsquerschnitt eines Ringspalts zwischen einem Austritt des Kühlmittelpumpenlaufrades und dem umgebenden Förderkanal regelbar ist, wobei der Regelschieber mit einer Wandfläche axial entlang einer radial unmittelbar gegenüberliegenden Wandfläche des Pumpengehäuses verschiebbar ist. The invention relates to a coolant pump for an internal combustion engine having a drive shaft, a coolant pump impeller which is at least rotationally fixed on the drive shaft and via which coolant is conveyed, a pump housing, an adjustable control slide, via which a flow cross-section of an annular gap between an outlet of the coolant pump impeller and the surrounding conveyor channel is controllable, wherein the control slide with a wall surface axially along a radially immediately opposite wall surface of the pump housing is displaceable.
Derartige Kühlmittelpumpen dienen in Verbrennungsmotoren zur Mengenregelung des zur Kühlung notwendigen Kühlmittelstroms, um ein Überhitzen des Verbrennungsmotors zu verhindern. Der Antrieb dieser Pumpen erfolgt zumeist über einen Riemen- oder Kettentrieb, so dass das Kühlmittelpumpenrad mit der Drehzahl der Kurbelwelle oder einem festen Verhältnis zur Drehzahl der Kurbelwelle angetrieben wird. Such coolant pumps are used in internal combustion engines to control the amount of coolant necessary for cooling in order to prevent overheating of the internal combustion engine. The drive of these pumps is usually via a belt or chain drive, so that the Kühlmittelpumpenrad is driven by the speed of the crankshaft or a fixed ratio to the speed of the crankshaft.
In modernen Verbrennungsmotoren ist die geförderte Kühlmittelmenge an den Kühlmittelbedarf des Verbrennungsmotors oder des Kraftfahrzeugs anzupassen. Zur Vermeidung erhöhter Schadstoffemissionen und zur Minderung des Kraftstoffverbrauchs ist es insbesondere wünschenswert, die Kaltlaufphase des Motors verkürzen zu können. Dies erfolgt unter anderem dadurch, dass der Kühlmittelstrom während dieser Phase gedrosselt oder vollkommen abgeschaltet wird. Pumpenausführungen bekannt geworden. Neben elektrisch angetriebenen Pumpen sind Pumpen bekannt, die über Kupplungen, insbesondere hydrodynamische Kupplungen an ihren Antrieb gekoppelt oder von diesem getrennt werden können. Eine besonders kostengünstige und einfach aufgebaute Möglichkeit zur Regelung des geförderten Kühlmittelstroms ist jedoch die Verwendung eines axial verschiebbaren hohlzylindrischen Regelschiebers, der über das Kühlmittelpumpenlaufrad geschoben wird, so dass zur Reduzierung des Kühlmittelstroms der Durchströmungsquerschnitt des Ringspaltes, über den das Pumpenlaufrad das Kühlmittel in den umliegenden Förderkanal pumpt, verringert oder vollständig geschlossen wird. In modern internal combustion engines, the pumped coolant quantity is to be adapted to the coolant requirement of the internal combustion engine or of the motor vehicle. To avoid increased pollutant emissions and to reduce fuel consumption, it is particularly desirable to be able to shorten the cold-running phase of the engine. This is done, inter alia, by throttling or completely shutting off the coolant flow during this phase. Pump designs have become known. In addition to electrically driven pumps pumps are known, which can be coupled via couplings, in particular hydrodynamic couplings to their drive or separated from this. However, a particularly cost-effective and simply constructed possibility for controlling the conveyed coolant flow is the use of an axially displaceable hollow cylindrical control slide, which is pushed over the coolant pump impeller, so that to reduce the coolant flow of the flow cross-section of the annular gap through which the pump impeller, the coolant in the surrounding conveyor channel pumped, reduced or completely closed.
Die Regelung dieser Schieber erfolgt ebenfalls in unterschiedlicher Weise. Neben einer rein elektrischen Verstellung hat sich vor allem eine hydraulische Verstellung der Schieber bewährt. Hierzu befindet sich an der zum Pumpenlaufrad abgewandten Seite des Schiebers ein Druckraum, der mit einer unter Druck stehenden hydraulischen Flüssigkeit gefüllt wird, um eine Druckdifferenz über den Schieber zu erzeugen, die zu einer Verschiebung des Regelschiebers führt. Eine Rückstellung des Schiebers erfolgt entweder über Beaufschlagung eines zweiten, gegenüberliegenden Druckraums mit unter Druck stehender Flüssigkeit oder mittels Federelementen und Ablassen des Drucks aus dem ersten Druckraum. Der hydraulische Druck kann beispielsweise durch eine auf der Antriebswelle angeordnete Sekundärpumpe erzeugt werden, so dass das Kühlmittel auch zur Verstellung des Regelschiebers genutzt wird. The regulation of these slides also takes place in different ways. In addition to a purely electrical adjustment, especially a hydraulic adjustment of the slide has proven. For this purpose, located on the side facing away from the pump impeller of the slide, a pressure chamber which is filled with a pressurized hydraulic fluid to produce a pressure difference across the slide, which leads to a displacement of the control slide. A provision of the slide is carried out either by acting on a second, opposite pressure chamber with liquid under pressure or by means of spring elements and releasing the pressure from the first pressure chamber. The hydraulic pressure can be generated for example by a secondary pump arranged on the drive shaft, so that the coolant is also used for adjusting the control slide.
Eine solche Kühlmittelpumpe wird beispielsweise in der DE 10 2015 119 093 AI beschrieben. Ein einstückig mit dem Kühlmittelpumpenlaufrad ausgeführtes Regelpumpenlaufrad erzeugt in einem Förderkanal, der in einem ersten Pumpengehäuseteil ausgebildet ist, einen Druck, der wahlweise den durch den Regelschieber voneinander getrennten entsprechend über das Kühlmittelpumpenlaufrad geschoben wird oder dessen Auslassquerschnitt freigibt. Die Abdichtung dieser beiden Druckräume zueinander erfolgt über an den Wandflächen zwischen dem Regelschieber und dem Pumpengehäuse angeordnete Kolbenringe. Such a coolant pump is described for example in DE 10 2015 119 093 AI. An integral with the Kühlmittelpumpenlaufrad Regelpumpenlaufrad generated in a delivery channel, which is formed in a first pump housing part, a pressure which selectively separated by the control slide is pushed over the coolant pump impeller or releases its outlet cross section accordingly. The sealing of these two pressure chambers to each other via arranged on the wall surfaces between the control slide and the pump housing piston rings.
Problematisch bei diesen Kühlmittelpumpen mit Regelschieber ist es, dass zwischen den Pumpengehäuseteilen und dem Regelschieber Berührflächen vorhanden sind, über die der Regelschieber an den Pumpengehäuseteilen entlang gleitet. Einerseits müssen diese einander unmittelbar gegenüberliegenden Wandflächen gegeneinander eine möglichst hohe Dichtheit aufweisen, um einen Übergang von Kühlmittel von einem Raum in den anderen möglichst zuverlässig zu verhindern, andererseits müssen die Stellkräfte des Regelschiebers möglichst gering gehalten werden. Auch ist es schwierig eine exakt lineare Führung des Regelschiebers zu erhalten, da Druckschwankungen und Ungenauigkeiten in der Fertigung zu einem leichten Verkippen des Regelschiebers führen können. All dies führt zu einer erhöhten Abnutzung an den sich gegenüberliegenden Wandflächen, was schließlich zu einem Klemmen führen kann und so die Funktionalität der Pumpe gefährdet. A problem with these coolant pumps with control slide is that there are contact surfaces between the pump housing parts and the control slide over which slides the control slide on the pump housing parts along. On the one hand, these wall surfaces, which are directly opposite one another, must have as tight a tightness as possible in order to reliably prevent a transfer of coolant from one space to the other; on the other hand, the actuating forces of the control slide must be kept as low as possible. It is also difficult to obtain an exactly linear guidance of the control slide, since pressure fluctuations and inaccuracies in the production can lead to a slight tilting of the control slide. All this leads to increased wear on the opposite wall surfaces, which can eventually lead to jamming and thus endanger the functionality of the pump.
Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, bei der ein Leckagestrom zwischen dem Regelschieber und dem Pumpengehäuse über eine möglichst lange Lebensdauer möglichst gering gehalten werden kann. Hierzu soll der Verschleiß am Pumpengehäuse und am Regelschieber möglichst minimiert werden und so ein Klemmen verhindert werden. Somit soll eine möglichst exakte und reibungsarme Verstellung des Regelschiebers in alle Positionen gewährleistet werden, bei der lediglich geringe Stellkräfte benötigt werden. Hauptanspruchs 1 gelöst. It is therefore an object to provide a coolant pump for an internal combustion engine, in which a leakage current between the control slide and the pump housing over the longest possible life can be minimized. For this purpose, the wear on the pump housing and the control slide should be minimized as possible and so a terminal can be prevented. Thus, the most accurate and low-friction adjustment of the control slide is to be guaranteed in all positions, in which only small actuating forces are required. Main claim 1 solved.
Dadurch, dass die unmittelbar gegenüberliegenden Wandflächen des Regelschiebers und des Pumpengehäuses jeweils mit einer Beschichtung versehen sind, wobei die Beschichtung der Wandfläche des Pumpengehäuses härter ist als die Beschichtung der Wandfläche des Regelschiebers, werden die Oberflächenfestigkeiten der beiden Wandflächen verbessert und die Rauhigkeit verringert, was zu einer deutlich geringeren Abnutzung auch beim Verkippen der Schieberhülse zum Pumpengehäuse führt. Es hat sich dabei gezeigt, dass es günstiger ist, den sich bewegenden und kippenden Partner mit der weniger harten Oberfläche zu versehen, da hierdurch die Schäden am Gehäuse deutlich geringer gehalten werden. Durch die Verringerung der Rauhigkeit wird auch ein besseres reibungsfreies Gleiten gewährleistet und ebenfalls die Ausbildung kleiner Riefen weitestgehend verhindert. Characterized in that the immediately opposite wall surfaces of the control slide and the pump housing are each provided with a coating, wherein the coating of the wall surface of the pump housing is harder than the coating of the wall surface of the control slide, the surface strengths of the two wall surfaces are improved and reduces the roughness, which a significantly lower wear also leads to tilting of the sliding sleeve to the pump housing. It has been shown that it is cheaper to provide the moving and tilting partner with the less hard surface, as this damage to the housing are kept significantly lower. By reducing the roughness and a better frictionless sliding is guaranteed and also largely prevented the formation of small grooves.
Vorzugsweise ist die Beschichtung der Wandfläche des Pumpengehäuses eine chemische Beschichtung. Eine solche Beschichtung ist besonders gleichmäßig aufzutragen, so dass Toleranzen eingehalten werden können. Auch eignen sich diese Beschichtungen für komplex geformte Bauteile und zum Beschichten von Aluminiumlegierungen. Preferably, the coating of the wall surface of the pump housing is a chemical coating. Such a coating is applied particularly uniformly, so that tolerances can be maintained. These coatings are also suitable for complex shaped components and for coating aluminum alloys.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Beschichtung der Wandfläche des Pumpengehäuses eine chemische Nickelbeschichtung ist. Diese ist auch unter dem Begriff chemische Hartvernickelung bekannt. Eine derartige Beschichtung weist eine hohe Oberflächenfestigkeit und Härte auf und bietet einen ausgezeichneten Korrosionsschutz, wie er im Einsatzbereich von flüssigen Kühlmitteln erforderlich ist. In particular, it is advantageous if the coating of the wall surface of the pump housing is a chemical nickel coating. This is also known by the term chemical hard nickel plating. Such a coating has a high surface strength and hardness and provides excellent corrosion protection, as required in the field of use of liquid coolants.
Vorzugsweise weist die Beschichtung der Wandfläche des Pumpengehäuses eine Schichtdicke von 5 bis 15 μιτι, so dass die kann die Lebensdauer bereits beträchtlich erhöht werden. Preferably, the coating of the wall surface of the pump housing has a layer thickness of 5 to 15 μιτι, so that the the lifetime can already be increased considerably.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Beschichtung der Wandfläche des Regelschiebers eine oxidische Beschichtung auf dem Regelschieber aus Aluminium, welche durch elektrolytische Oxidation aufgebracht ist, so dass eine Aluminiumoxidschicht entsteht. Dieses Verfahren ist unter dem Begriff Eloxal -Verfahren bekannt geworden. Dabei wird in der oberen Metallschicht ein Oxid des Aluminiums gebildet. Diese Oberfläche weist einen deutlich erhöhten Härtegrad und sehr guten Korrosionsschutz auf und ist unempfindlich gegen Kratzer. In a further advantageous embodiment of the invention, the coating of the wall surface of the control slide is an oxide coating on the control slide made of aluminum, which is applied by electrolytic oxidation, so that an aluminum oxide layer is formed. This method has become known by the term eloxal method. In this case, an oxide of aluminum is formed in the upper metal layer. This surface has a significantly increased degree of hardness and very good corrosion protection and is insensitive to scratches.
Dabei weist die Beschichtung der Wandfläche des Regelschiebers vorzugsweise eine Schichtdicke von 10 bis 25 μιτι auf. Eine derartig dünne Schicht ist mit hoher Maßhaltigkeit aufbringbar, so dass die notwendigen Toleranzen zum Pumpengehäuse eingehalten werden können. In this case, the coating of the wall surface of the control slide preferably has a layer thickness of 10 to 25 μιτι on. Such a thin layer can be applied with high dimensional accuracy, so that the necessary tolerances can be maintained to the pump housing.
Der Regelschieber weist vorteilhafterweise einen Boden auf, der zwei Räume voneinander trennt und von dem aus sich eine hohlzylindrische Umfangswand axial in Richtung zum Kühlmittelpumpenlaufrad erstreckt. Ein derartiger Boden trennt entweder zwei Druckräume voneinander oder einen Druckraum und einen Raum, in dem ein Federelement zur Verstellung wirksam ist. Ein derartiger Regelschieber ist einfach und genau zu führen, so dass die Pumpe mit geringen Spalten ausgelegt werden kann. The control slide advantageously has a bottom which separates two spaces from one another and from which a hollow cylindrical peripheral wall extends axially in the direction of the coolant pump impeller. Such a floor separates either two pressure chambers from each other or a pressure chamber and a space in which a spring element is effective for adjustment. Such a control slide is simple and accurate to run, so that the pump can be designed with small gaps.
Vorzugsweise weist das Pumpengehäuse ein erstes Gehäuseteil mit einer radial äußeren Wandfläche auf, an der entlang eine radial innere Wandfläche der hohlzylindrischen Umfangswand des Regelschiebers verschiebbar ist. Entsprechend kann der Regelschieber mit dieser ein Kippen weitestgehend vermieden werden kann. Preferably, the pump housing has a first housing part with a radially outer wall surface, along which a radially inner wall surface of the hollow cylindrical peripheral wall of the control slide is displaceable. Accordingly, the control slide with this tilting can be largely avoided.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Pumpengehäuse ein zweites Gehäuseteil mit einem sich axial zum Kühlmittelpumpenlaufrad erstreckenden ringförmigen Vorsprung aufweist, an dessen inneren Wandfläche entlang eine radial äußere Wandfläche der hohlzylindrischen Umfangswand des Regelschiebers verschiebbar ist. Diese ist insbesondere am anderen axialen Ende der Umfangswand ausgebildet, so dass eine Führung über beide axiale Enden der Umfangswand erfolgt, was ebenfalls ein Verkanten verhindert. Furthermore, it is advantageous if the pump housing has a second housing part with an axially extending to the coolant pump impeller annular projection on the inner wall surface along a radially outer wall surface of the hollow cylindrical peripheral wall of the control slide is displaceable. This is in particular formed at the other axial end of the peripheral wall, so that a guide over both axial ends of the peripheral wall takes place, which also prevents tilting.
Eine weitere Führung ist vorzugsweise herstellbar, indem der Boden eine zentrale Öffnung aufweist, durch die eine radial innere Wandfläche gebildet ist, welche bei Bewegung des Regelschiebers entlang einer radial gegenüberliegenden zweiten radial äußeren Wandfläche des ersten Gehäuseteils des Pumpengehäuses verschiebbar ist, so dass über das erste Gehäuseteil eine zweiseitige Führung erreicht wird. So kann mit engeren Toleranzen gearbeitet werden. Another guide is preferably produced by the bottom has a central opening through which a radially inner wall surface is formed, which is displaceable upon movement of the control slide along a radially opposite second radially outer wall surface of the first housing part of the pump housing, so that on the first Housing part a two-sided leadership is achieved. So you can work with tighter tolerances.
Vorzugsweise ist im ersten Gehäuseteil ein Förderkanal ausgebildet, der mit einem Regelpumpenlaufrad zum Druckaufbau zusammenwirkt, wobei das Regelpumpenlaufrad einstückig mit dem Kühlmittelpumpenlaufrad ausgebildet ist und wobei der Boden des Regelschiebers zwei Druckräume voneinander axial trennt. Eine derartige Pumpe kann ohne zusätzliche Feder oder zusätzliches Laufrad zuverlässig die benötigte Kühlmittelmenge fördern. Preferably, a delivery channel is formed in the first housing part, which cooperates with a Regelpumpenlaufrad to build up pressure, wherein the Regelpumpenlaufrad is integrally formed with the Kühlmittelpumpenlaufrad and wherein the bottom of the control slide two pressure chambers axially separated from each other. Such a pump can reliably promote the required amount of coolant without additional spring or additional impeller.
Es wird somit eine Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine geschaffen, bei der ein Verschleiß und eine Riefenbildung am Regelschieber weitestgehend vermieden wird und mit engen Spalten zur Erhöhung der Dichtigkeit bei der Auslegung der Kühlmittelpumpe weitestgehend vermieden wird und die Oberflächen, falls doch ein Verkippen entsteht, so ausgelegt sind, dass lediglich geringste Schäden am Schieber beziehungsweise den führenden Gehäuseteilen entstehen. Dies wird durch eine korrosionsfreie und langlebige Beschichtung erzielt, die gleichzeitig eine hohe Festigkeit aufweist und als Gleitpartner zueinander wirkt. So kann über eine lange Lebensdauer eine gleichbleibende Funktion der Kühlmittelpumpe sichergestellt werden. Gleichzeitig wird eine exakte Führung des Regelschiebers erreicht, so dass alle Spalten minimiert werden können. Thus, a coolant pump for an internal combustion engine is created in which wear and scoring on the control slide is largely avoided and with narrow gaps to increase the tightness in the design of the coolant pump is avoided as far as possible and the surfaces, if there is a tilting, are designed so that only minimal damage to the slide or the leading housing parts arise. This is achieved by a corrosion-free and durable coating, which simultaneously has a high strength and acts as a sliding partner to each other. Thus, over a long life a consistent function of the coolant pump can be ensured. At the same time an exact guidance of the control slide is achieved, so that all columns can be minimized.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe für einen Verbrennungsmotor ist in der Figur dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. An embodiment of a coolant pump according to the invention for an internal combustion engine is shown in the figure and will be described below.
Die Figur zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe in geschnittener Darstellung. The figure shows a side view of a coolant pump according to the invention in a sectional view.
Die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe besteht aus einem Pumpengehäuse 10 mit einem Außengehäuseteil 11, in dem ein spiralförmiger Förderkanal 12 ausgebildet ist, in dem über einen ebenfalls im Außengehäuseteil 11 ausgebildeten axialen Pumpeneinlass 14 ein Kühlmittel angesaugt wird, welches über den Förderkanal 12 zu einem im Außengehäuseteil 11 ausgebildeten tangentialen Pumpenauslass 16 und in einen Kühlkreislauf der Verbrennungskraftmaschine gefördert wird. Dieses Außengehäuseteil 11 kann beispielsweise einstückig mit dem Kurbelgehäuse oder dem Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine ausgebildet sein. The coolant pump according to the invention consists of a pump housing 10 with an outer housing part 11 in which a spiral conveying channel 12 is formed, in which a coolant is sucked in via an axial housing 14 also formed in the outer housing part 11, which is formed via the conveying channel 12 to a formed in the outer housing part 11 tangential pump outlet 16 and is conveyed into a cooling circuit of the internal combustion engine. This outer housing part 11 may for example be formed integrally with the crankcase or the cylinder head of an internal combustion engine.
Hierzu ist radial innerhalb des Förderkanals 12 auf einer Antriebswelle 18 ein Kühlmittelpumpenlaufrad 20 befestigt, welches als Radialpumpenrad ausgebildet ist, durch dessen Drehung die Förderung des Kühlmittels im axialen Seite des Kühlmittelpumpenlaufrades 20 ist ein Regelpumpenlaufrad 22 ausgebildet, welches entsprechend mit dem Kühlmittelpumpenlaufrad 20 gedreht wird. Dieses Regelpumpenlaufrad 22 weist Schaufeln 23 auf, die axial gegenüberliegend zu einem als Seitenkanal ausgebildeten Strömungskanal 24 angeordnet sind, der in einem ersten inneren Gehäuseteil 26 des Pumpengehäuses 10 ausgebildet ist. In diesem ersten Gehäuseteil 26 sind ein nicht dargestellter Einlass und ein ebenfalls nicht dargestellter Auslass ausgebildet, so dass das Regelpumpenlaufrad 22 mit dem Strömungskanal 24 eine Regelpumpe 28 bildet, über welche der Druck des Kühlmittels vom Einlass der Regelpumpe 28 zum Auslass erhöht wird. For this purpose, a coolant pump impeller 20 is mounted radially inside the conveying channel 12 on a drive shaft 18, which is designed as Radialpumpenrad, by the rotation of the promotion of the coolant in the Axial side of the coolant pump impeller 20 is a Regelpumpenlaufrad 22 is formed, which is rotated in accordance with the coolant pump impeller 20. This control pump impeller 22 has blades 23, which are arranged axially opposite to a flow channel designed as a side channel 24, which is formed in a first inner housing part 26 of the pump housing 10. In this first housing part 26, an unillustrated inlet and a likewise not shown outlet are formed, so that the control pump impeller 22 forms a control pump 28 with the flow channel 24, via which the pressure of the coolant from the inlet of the control pump 28 is increased to the outlet.
Der Antrieb des Kühlmittelpumpenlaufrades 20 und des Regelpumpenlaufrades 22 erfolgt über einen Riemen, der in ein Riemenrad 30 greift, welches am zum Kühlmittelpumpenlaufrad 20 entgegengesetzten axialen Ende der Antriebswelle 18 befestigt ist. Das Riemenrad 30 ist über ein zweireihiges Kugellager 32 gelagert, dessen Außenring 34 am Riemenrad 30 und dessen Innenring 36 auf einem zweiten feststehenden Gehäuseteil 38 des Pumpengehäuses 10 aufgepresst ist. The drive of the coolant pump impeller 20 and the control pump impeller 22 via a belt which engages in a pulley 30 which is secured to the coolant pump impeller 20 opposite axial end of the drive shaft 18. The pulley 30 is mounted on a double-row ball bearing 32, the outer ring 34 is pressed on the pulley 30 and the inner ring 36 on a second stationary housing part 38 of the pump housing 10.
Das zweite Gehäuseteil 38 weist eine innere axiale Durchgangsöffnung 40 auf, durch die die Antriebswelle 18 unter Zwischenlage einer Wellendichtung 42 ragt und in die ein innerer ringförmiger Vorsprung 44 des ersten Gehäuseteils 26 ragt, über den das erste Gehäuseteil 26 zum zweiten Gehäuseteil 38 zentriert ist. Das erste Gehäuseteil 26 wird über Schrauben 46, welche das erste Gehäuseteil 26 axial durchdringen am zweiten Gehäuseteil 38 befestigt. Das zweite Gehäuseteil 38 ist unter Zwischenlage einer Dichtung 48 am Außengehäuseteil 11 befestigt. Hierzu weist das Außengehäuseteil 11 an seinem zum Pumpeneinlass 14 entgegengesetzten axialen Ende eine Aufnahmeöffnung 50 konstanten Gehäuseteils 38 ragt, an dessen begrenzender flanschförmiger Wand 54, die axial gegen das Außengehäuseteil 11 anliegt, eine Nut 56 ausgebildet ist, in der die Dichtung 48 angeordnet ist. The second housing part 38 has an inner axial passage opening 40, through which the drive shaft 18 projects with the interposition of a shaft seal 42 and into which an inner annular projection 44 of the first housing part 26 projects, via which the first housing part 26 is centered to the second housing part 38. The first housing part 26 is fastened to the second housing part 38 via screws 46, which axially penetrate the first housing part 26. The second housing part 38 is secured to the outer housing part 11 with the interposition of a seal 48. For this purpose, the outer housing part 11 at its pump inlet 14 opposite axial end a receiving opening 50 constant Housing part 38 projects, on whose limiting flange-shaped wall 54, which rests axially against the outer housing part 11, a groove 56 is formed, in which the seal 48 is arranged.
Dieser Vorsprung 52 dient gleichzeitig als rückwärtiger Anschlag für einen Regelschieber 58, dessen radial äußere hohlzylindrische Umfangswand 60 derart über das Kühlmittelpumpenlaufrad 20 geschoben werden kann, dass ein freier Querschnitt eines Ringspalts 62 zwischen einem Austritt 64 des Kühlmittelpumpenlaufrades 20 und dem Förderkanal 12 geregelt wird. Entsprechend der Stellung dieses Regelschiebers 58 wird somit der durch den Kühlmittelkreislauf geförderte Kühlmittelstrom geregelt. Diese Umfangswand 60 weist entsprechend einen Absatz 66 auf, von dem aus sich die Umfangswand 60 mit einem vergrößerten Durchmesser weiter axial in Richtung des Ringspaltes 62 erstreckt. Der Außendurchmesser dieses Abschnitts 68 entspricht dabei etwa dem Außendurchmesser des ringförmigen Vorsprungs 52, so dass der ringförmige Vorsprung 52 und dieser Abschnitt 68 der Umfangswand 60 unmittelbar gegenüberliegend zu einer Innenwand 70 der Aufnahmeöffnung 50 des Außengehäuseteils 11 ausgebildet sind, wodurch Spalten in diesem Bereich minimiert werden. This projection 52 also serves as a rear stop for a control slide 58, the radially outer hollow cylindrical peripheral wall 60 can be pushed over the coolant pump impeller 20 that a free cross section of an annular gap 62 between an outlet 64 of the coolant pump impeller 20 and the delivery channel 12 is controlled. In accordance with the position of this control slide 58, the coolant flow conveyed through the coolant circuit is thus regulated. This peripheral wall 60 has correspondingly a shoulder 66, from which the peripheral wall 60 with an enlarged diameter extends further axially in the direction of the annular gap 62. The outer diameter of this portion 68 corresponds approximately to the outer diameter of the annular projection 52, so that the annular projection 52 and this portion 68 of the peripheral wall 60 are formed directly opposite to an inner wall 70 of the receiving opening 50 of the outer housing part 11, whereby gaps in this area are minimized ,
Am sich vom Absatz 66 in entgegengesetzter Richtung zum Kühlmittelpumpenlaufrad 20 erstreckenden Abschnitt 72 der äußeren Umfangswand 60 ist an einer radial äußeren Wandfläche 73 des Regelschiebers 58 eine Radialnut 74 ausgebildet, in der ein Dichtring 76 angeordnet ist. Der Dichtring 76 ist derart angeordnet, dass er in jeder Position des Regelschiebers 58 an einer radial inneren Wandfläche 78 des ringförmigen Vorsprungs 52 des zweiten Gehäuseteils 38 anliegt. At the section 72 of the outer peripheral wall 60 extending from the shoulder 66 in the opposite direction to the coolant pump impeller 20, a radial groove 74 is formed on a radially outer wall surface 73 of the control slide 58, in which a sealing ring 76 is arranged. The sealing ring 76 is arranged such that it rests in any position of the control slide 58 on a radially inner wall surface 78 of the annular projection 52 of the second housing part 38.
Der Regelschieber 58 weist neben der Umfangswand 60 einen Boden 80 mit einer inneren Öffnung 82 auf, von dessen Außenumfang aus sich die Umfangswand 60 axial erstreckt und von dessen inneren Umfang sich eine Kühlmittelpumpenlaufrad 20 erstreckt. An einer radial inneren Wandfläche 85 dieser Umfangswand 84 ist eine Radialnut 86 ausgebildet, in der ebenfalls ein Dichtring 88 angeordnet ist. Die radial innere Wandfläche 85 der Umfangswand 84 gleitet auf einer radial äußeren Wandfläche 89 eines sich axial erstreckenden zylindrischen Abschnitts 90 des ersten Gehäuseteils 26, der zwischen dem ringförmigen Vorsprung 44 und dem den Strömungskanal 24 bildenden Abschnitt des ersten Gehäuseteils 26 ausgebildet ist. Der Abschnitt 90 dient zur Lagerung des Regelschiebers 58. The control slide 58 has, in addition to the peripheral wall 60 has a bottom 80 with an inner opening 82, from the outer periphery of which the peripheral wall 60 extends axially and from the inner circumference of a Coolant pump impeller 20 extends. On a radially inner wall surface 85 of this peripheral wall 84, a radial groove 86 is formed, in which also a sealing ring 88 is arranged. The radially inner wall surface 85 of the peripheral wall 84 slides on a radially outer wall surface 89 of an axially extending cylindrical portion 90 of the first housing part 26, which is formed between the annular projection 44 and the flow channel 24 forming portion of the first housing part 26. The section 90 serves to support the control slide 58.
Des Weiteren besteht lediglich ein geringer Spalt zwischen einer radial inneren Wandfläche 92 eines zum Kühlmittelpumpenlaufrad 20 ragenden Bereichs der Umfangswand 60 des Regelschiebers 58 und einer gegenüberliegenden radial äußeren Wandfläche 94 des ersten Gehäuseteils 26 des Pumpengehäuses 10. Furthermore, there is only a slight gap between a radially inner wall surface 92 of a region of the circumferential wall 60 of the control slide 58 projecting toward the coolant pump impeller 20 and an opposing radially outer wall surface 94 of the first housing part 26 of the pump housing 10.
Erfindungsgemäß weisen die drei Wandflächen 73, 85, 92 des aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellten Regelschiebers 58 zur Sicherstellung einer reibungsarmen Führung sowie eines geringen Verschleißes eine oxidische Beschichtung von ca. 25 μιτι Schichtdicke auf. Diese wird durch elektrolytische Oxidation aufgebracht, so dass eine Aluminiumoxidschicht entsteht. Dieses Verfahren ist bekannt unter dem Begriff Eloxieren. Insbesondere kann eine hartanodische Oxidation verwendet werden, bei der eine Schicht entsteht, wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung Hart-Coat® oder auch HC-GL angeboten wird, wobei die HC-GL Beschichtung noch zusätzlich verbesserte Gleiteigenschaften aufweist. Eine derartige Beschichtung weist eine mittlere Rauheit von lediglich etwa 0, 1 bis 0,2 μιτι bei einer Härte von ca. 500 HV auf. Pumpengehäuses 10 sind ebenfalls mit einer Beschichtung versehen, die jedoch härter ist als die Beschichtung der Wandflächen 73, 85, 92 des Regelschiebers 58. Insbesondere werden hier chemische Nickelbeschichtungen mit einer Schichtdicke von etwa 15 μιτι vorgesehen. Eine geeignete Beschichtung ist beispielsweise unter dem Begriff Durni- Coat® DNC 520 bekannt geworden. Diese Beschichtung weist eine Härte von 550 bis 1000HV auf, je nach durchgeführter Wärmebehandlung. Entsprechend hoch ist die Abriebfestigkeit. Auch besteht ebenso wie bei der Beschichtung des Regelschiebers 58 eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit. According to the invention, the three wall surfaces 73, 85, 92 of the control slide 58 made of aluminum or an aluminum alloy to ensure a low-friction guidance and low wear an oxide coating of about 25 μιτι layer thickness. This is applied by electrolytic oxidation, so that an aluminum oxide layer is formed. This method is known by the term anodizing. In particular, a hartanodische oxidation can be used, in which a layer is formed, as offered for example under the name Hart-Coat ® or HC-GL, the HC-GL coating additionally has improved sliding properties. Such a coating has an average roughness of only about 0, 1 to 0.2 μιτι at a hardness of about 500 HV. Pump housing 10 are also provided with a coating which is harder than the coating of the wall surfaces 73, 85, 92 of the control slide 58. In particular, here chemical nickel coatings are provided with a layer thickness of about 15 μιτι. A suitable coating is known, for example, the term Durni- Coat ® DNC 520th This coating has a hardness of 550 to 1000HV, depending on the heat treatment carried out. The abrasion resistance is correspondingly high. Also, as with the coating of the control slide 58, a very high corrosion resistance.
Diese Gleitkombinationen haben zur Folge, dass bei Bewegung des Regelschiebers 58 lediglich geringe Stellkräfte erforderlich sind und eine hohe Dichtigkeit zwischen der Vorderseite und der Rückseite des Regelschiebers 58 erreicht wird. Des Weiteren bleiben diese durch die hohe Verschleißfestigkeit über einen langen Zeitraum bestehen. As a result of these sliding combinations, only slight actuating forces are required when the control slide 58 moves, and a high degree of tightness is achieved between the front side and the rear side of the control slide 58. Furthermore, these remain due to the high wear resistance over a long period of time.
Dies ist wichtig, da an der vom Kühlmittelpumpenlaufrad 20 abgewandten Seite des Regelschiebers 58 ein erster Druckraum 96 ausgebildet ist, der axial durch das zweite Gehäuseteil 38 und den Boden 80 des Regelschiebers 58 und radial nach außen durch den ringförmigen Vorsprung 52 des zweiten Gehäuseteils 38 und nach radial innen durch das erste Gehäuseteil 26 begrenzt wird und an der zum Kühlmittelpumpenlaufrad 20 gewandten Seite des Bodens 80 ein zweiter Druckraum 98 ausgebildet ist, der axial durch die Bodenplatte 80 und das erste Gehäuseteil 26, nach radial außen durch die Umfangswand 60 des Regelschiebers 58 und nach radial innen durch den Abschnitt 90 des ersten Gehäuseteils 26 begrenzt wird. Je nach am Boden 80 des Regelschiebers 58 in den beiden Druckräumen 96, 98 anliegender Druckdifferenz wird die äußere Umfangswand 60 des Regelschiebers 58 entsprechend in den Ringspalt 62 hinein- oder aus dem Ringspalt 62 zwischen den beiden Druckräumen 96, 98 eine hohe Dichtigkeit der Druckräume 96, 98 zueinander erforderlich ist, welche durch die Dichtringe 76, 88 und die herstellbaren geringen Toleranzen der gewählten Beschichtungen der gegenüberliegenden Wandflächen 73, 78, 85, 89, 92, 94 und deren guten Gleiteigenschaften erreicht wird. This is important because on the side facing away from the coolant pump impeller 20 side of the control slide 58, a first pressure chamber 96 is formed axially through the second housing part 38 and the bottom 80 of the control slide 58 and radially outwardly through the annular projection 52 of the second housing part 38 and is bounded radially inwardly by the first housing part 26 and on the side facing the Kühlmittelpumpenlaufrad 20 of the bottom 80, a second pressure chamber 98 is formed axially through the bottom plate 80 and the first housing part 26, radially outwardly through the peripheral wall 60 of the control slide 58th and is bounded radially inwardly by the portion 90 of the first housing part 26. Depending on the bottom 80 of the control slide 58 in the two pressure chambers 96, 98 adjacent pressure difference, the outer peripheral wall 60 of the control slide 58 in accordance with the annular gap 62 in or out of the annular gap 62nd between the two pressure chambers 96, 98, a high tightness of the pressure chambers 96, 98 to each other is required, which by the sealing rings 76, 88 and the manufacturable small tolerances of the selected coatings of the opposite wall surfaces 73, 78, 85, 89, 92, 94 and their good sliding properties is achieved.
Die zur Verstellung des Regelschiebers 58 notwendige Druckdifferenz wird durch die Regelpumpe 28 mittels zweier Druckräume 96, 98 mit unterschiedlichen Druckniveaus erzeugt. Hierzu sind in den beiden Gehäuseteilen 26, 38 entsprechend angeordnete und in den Figuren nicht sichtbare Kanäle ausgebildet. Dem Druckraum 98 wird unter Druck stehendes Kühlmittel aus einem ersten Auslass der Regelpumpe 28 zugeführt, welcher nahe hinter dem Einlass aus dem Strömungskanal 24 der Regelpumpe 28 führt, während dem Druckraum 96 unter noch höherem Druck stehendes Kühlmittel zuführbar ist, welches aus einem in Laufrichtung des Regelpumpenlaufrades 22 weiter vom Einlass entfernten zweiten Auslass der Regelpumpe 28 stammt und über ein Magnetventil 100 entweder dem Druckraum 96 zugeführt oder aus diesem abgeführt wird. Als Folge der Druckdifferenz der Druckräume 96, 98 wird der Regelschieber 58 zur Reduzierung der geförderten Kühlmittelmenge in den Ringspalt 62 geschoben oder zur Maximierung der in den Kühlkreislauf geförderten Kühlmittelmenge aus diesem herausgeschoben. The necessary to adjust the control slide 58 pressure difference is generated by the control pump 28 by means of two pressure chambers 96, 98 with different pressure levels. For this purpose, correspondingly arranged and not visible in the figures channels are formed in the two housing parts 26, 38. The pressurized space 98 is supplied with pressurized coolant from a first outlet of the control pump 28, which leads from behind the inlet from the flow channel 24 of the control pump 28, while the pressure chamber 96 is supplied under still higher pressure coolant, which from a in the direction of Regelpumpenlaufrades 22 further away from the inlet remote second outlet of the control pump 28 and is supplied via a solenoid valve 100 either the pressure chamber 96 or discharged therefrom. As a result of the pressure difference of the pressure chambers 96, 98 of the control slide 58 is pushed to reduce the amount of coolant delivered in the annular gap 62 or pushed out to maximize the funded in the cooling circuit coolant amount from this.
Die beschriebene Kühlmittelpumpe weist eine sehr exakte innere Führung auf, so dass trotz geringer Spalte lediglich kleine Stellkräfte erforderlich sind, was durch die guten Gleiteigenschaften der Dichtringe sowie der gegenüberliegenden Wandflächen noch verstärkt wird. Durch die verwendeten Beschichtungen, die bezüglich ihrer Schichtdicke mit hoher Genauigkeit aufgebracht werden können, werden die Druckräume zuverlässig gegeneinander abgedichtet, so dass eine Verstellung des Regelschiebers mit geringen Stellkräften möglich ist und dabei ein Vor allem wird dies über einen langen Zeitraum aufrecht erhalten, da durch die Wahl der Beschichtungen Riefen und andere Rauigkeiten, die insbesondere an den Gehäuseteilen durch ein Verkippen des bewegbaren Regelschiebers auftreten könnten, zuverlässig vermieden werden, da die Beschichtungen der Wandflächen des Pumpengehäuses besonders hart und verschleißfest sind. Sowohl die Beschichtungen des Pumpengehäuses als auch des Regelschiebers weisen dabei eine geringe Rauigkeit auf, so dass auch die Gleiteigenschaften über einen langen Zeitraum erhalten bleiben. The coolant pump described has a very precise inner guide, so that only small actuating forces are required despite small gaps, which is further enhanced by the good sliding properties of the sealing rings and the opposite wall surfaces. By the coatings used, which can be applied with high accuracy with respect to their layer thickness, the pressure chambers are reliably sealed against each other, so that an adjustment of the control slide with low actuating forces is possible and a Above all, this is maintained over a long period of time, since the choice of coatings grooves and other roughness, which could occur in particular on the housing parts by tilting the movable control slide reliably avoided because the coatings of the wall surfaces of the pump housing particularly hard and are wear-resistant. Both the coatings of the pump housing and the control slide have a low roughness, so that the sliding properties are maintained over a long period of time.
Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich des Hauptanspruchs nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt ist. Insbesondere sind andere Gehäuseteilungen oder eine andere Art der Aktuierung des Regelschiebers denkbar. Neben einer rein hydraulischen Verstellung sind auch elektrische Verstellungen oder eine Vorspannung mittels Druckfedern denkbar. Die Beschichtungen können sowohl auf einzelnen gegenüberliegenden Wandflächen aufgebracht werden als auch auf allen aneinander gleitenden Wandflächen. Ebenso ist es denkbar, den gesamten Regelschieber oder das gesamte zum Regelschieber weisende Pumpengehäuse zu beschichten. Auch sind andere Beschichtungen wählbar, welche jedoch sowohl zur Anwendung im Kühlmittelbereich geeignet sein müssen als auch bezüglich ihrer Härten entsprechend des Hauptanspruchs aufeinander abzustimmen sind. It should be clear that the scope of the main claim is not limited to the embodiment described. In particular, other housing divisions or another type of actuation of the control slide are conceivable. In addition to a purely hydraulic adjustment and electrical adjustments or a bias by means of compression springs are conceivable. The coatings can be applied to individual opposing wall surfaces as well as on all sliding wall surfaces. It is also conceivable to coat the entire control slide or the entire to the control slide facing pump housing. Also, other coatings are selectable, which, however, must be suitable both for use in the coolant sector as well as their hardness according to the main claim match each other.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E P A T E N T A N S P R E C H E
Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine mit Coolant pump for an internal combustion engine with
einer Antriebswelle (18), a drive shaft (18),
einem Kühlmittelpumpenlaufrad (20), welches zumindest drehfest auf der Antriebswelle (18) angeordnet ist und über welches Kühlmittel förderbar ist, a coolant pump impeller (20) which is arranged at least rotationally fixed on the drive shaft (18) and via which coolant can be conveyed,
einem Pumpengehäuse (10), a pump housing (10),
einem verstellbaren Regelschieber (58), über den ein Durchströmungsquerschnitt eines Ringspalts (62) zwischen einem Austritt (64) des Kühlmittelpumpenlaufrades (20) und dem umgebenden Förderkanal (12) regelbar ist, an adjustable control slide (58), via which a flow cross-section of an annular gap (62) between an outlet (64) of the coolant pump impeller (20) and the surrounding conveyor channel (12) is adjustable,
wobei der Regelschieber (58) mit einer Wandfläche (73; 85; 92) axial entlang einer radial unmittelbar gegenüberliegenden Wandfläche (78; 89; 94) des Pumpengehäuses (10) verschiebbar ist, wherein the control slide (58) with a wall surface (73; 85; 92) axially along a radially immediately opposite wall surface (78; 89; 94) of the pump housing (10) is displaceable,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
unmittelbar gegenüberliegende Wandflächen (73, 78; 85, 89; 92, 94) des Regelschiebers (58) und des Pumpengehäuses (10) jeweils mit einer Beschichtung versehen sind, wobei die Beschichtung der Wandfläche (78; 89; 94) des Pumpengehäuses (10) härter ist als die Beschichtung der gegenüberliegenden Wandfläche (73; 85; 92) des Regelschiebers (58). 92, 94) of the control slide (58) and the pump housing (10) are each provided with a coating, the coating of the wall surface (78; 89; 94) of the pump housing (10 ) is harder than the coating of the opposite wall surface (73; 85; 92) of the control slide (58).
Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, Coolant pump for an internal combustion engine according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Beschichtung der Wandfläche (78; 89; 94) des Pumpengehäuses (10) eine chemische Beschichtung ist. der Anspruch 2, the coating of the wall surface (78; 89; 94) of the pump housing (10) is a chemical coating. claim 2,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Beschichtung der Wandfläche (78; 89; 94) des Pumpengehäuses (10) eine chemische Nickelbeschichtung ist. the coating of the wall surface (78; 89; 94) of the pump housing (10) is a chemical nickel coating.
Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 3, Coolant pump for an internal combustion engine according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Beschichtung der Wandfläche (78; 89; 94) des Pumpengehäuses (10) eine Schichtdicke von 5 bis 15 μιτι aufweist. the coating of the wall surface (78; 89; 94) of the pump housing (10) has a layer thickness of 5 to 15 μm.
Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Coolant pump for an internal combustion engine according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Beschichtung der Wandfläche (73; 85; 92) des Regelschiebers (58) eine oxidische Beschichtung auf dem Regelschieber (58) aus Aluminium ist, welche durch elektrolytische Oxidation aufgebracht ist, so dass eine Aluminiumoxidschicht entsteht. the coating of the wall surface (73; 85; 92) of the control slide (58) is an oxidic coating on the aluminum control slide (58) which is applied by electrolytic oxidation to form an aluminum oxide layer.
Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 5, Coolant pump for an internal combustion engine according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Beschichtung der Wandfläche (73; 85; 92) des Regelschiebers (58) eine Schichtdicke von 10 bis 25 μιτι aufweist. the coating of the wall surface (73; 85; 92) of the control slide (58) has a layer thickness of 10 to 25 μιτι.
Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Coolant pump for an internal combustion engine according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Regelschieber (58) einen Boden (80) aufweist, der zwei Räume (96, 98) voneinander trennt und von dem aus sich eine Kühlmittelpumpenlaufrad (20) erstreckt. the control slide (58) has a bottom (80) which separates two spaces (96, 98) from each other and from which a Coolant pump impeller (20) extends.
8. Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 7, 8. coolant pump for an internal combustion engine according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Pumpengehäuse (10) ein erstes Gehäuseteil (26) mit einer radial äußeren Wandfläche (94) aufweist, an der entlang eine innere Wandfläche (92) der hohlzylindrischen Umfangswand (60) des Regelschiebers (58) verschiebbar ist.  the pump housing (10) has a first housing part (26) with a radially outer wall surface (94) along which an inner wall surface (92) of the hollow cylindrical peripheral wall (60) of the control slide (58) is displaceable.
9. Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 7 oder 8, 9. Coolant pump for an internal combustion engine according to claim 7 or 8,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Pumpengehäuse (10) ein zweites Gehäuseteil (38) mit einem ringförmigen Vorsprung (52) aufweist, an dessen inneren Wandfläche (78) entlang eine radial äußere Wandfläche (73) der hohlzylindrischen Umfangswand (60) des Regelschiebers (58) verschiebbar ist.  the pump housing (10) has a second housing part (38) with an annular projection (52) on the inner wall surface (78) along a radially outer wall surface (73) of the hollow cylindrical peripheral wall (60) of the control slide (58) is displaceable.
10. Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, 10. A coolant pump for an internal combustion engine according to any one of claims 7 to 9,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Boden (80) eine zentrale Öffnung (82) aufweist, durch die eine radial innere Wandfläche (85) gebildet ist, welche bei Bewegung des Regelschiebers (58) entlang einer radial gegenüberliegenden zweiten radial äußeren Wandfläche (89) des ersten Gehäuseteils (26) des Pumpengehäuses (10) verschiebbar ist.  the bottom (80) has a central opening (82) through which a radially inner wall surface (85) is formed which, when the control slide (58) moves along a radially opposite second radially outer wall surface (89) of the first housing part (26). of the pump housing (10) is displaceable.
11. Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, 11. Coolant pump for an internal combustion engine according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Regelpumpenlaufrad (22) zum Druckaufbau zusammenwirkt, wobei das Regelpumpenlaufrad (22) einstückig mit dem Kühlmittelpumpenlaufrad (20) ausgebildet ist und wobei der Boden (80) des Regelschiebers (58) zwei Druckräume (96, 98) voneinander axial trennt. characterized in that cooperates with a control pump impeller (22) for pressure build-up, wherein the control pump impeller (22) is formed integrally with the Kühlmittelpumpenlaufrad (20) and wherein the bottom (80) of the control slide (58) two pressure chambers (96, 98) axially separated from each other.
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