DE102011076137B4

DE102011076137B4 - Aktuatorik für eine geregelte Kühlmittelpumpe

Info

Publication number: DE102011076137B4
Application number: DE102011076137.3A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Hurst; Markus POPP
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2014-07-17
Anticipated expiration: 2031-05-20
Also published as: US8459215B2; DE102011076137A1; US20120291723A1

Abstract

Kühlmittelpumpe mit einem regelbaren Kühlmittelstrom, die in einem Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine einsetzbar ist und die ein Pumpengehäuse (2) aufweist, in dem eine als Hohlwelle ausgebildete Pumpenwelle (3) mit zugehörigem Flügelrad (4) drehbar gelagert ist und eine Rotation des Flügelrades (4) ein Kühlmittel über einen Sauganschluss (5) in einen Spiralkanal (7) der Kühlmittelpumpe (1) fördert, wobei ein Fördervolumen der Kühlmittelpumpe (1) mittels einer axial verschiebbaren, dem Flügelrad (4) zugeordneten Leitscheibe (9) in Verbindung mit einer Aktuatorik (11) beeinflusst werden kann, wobei die Leitscheibe (9) drehstarr mit einer in der Pumpenwelle (3) geführten, zwischen zwei Endstellungen einer Rückwand (12) und einem Pumpendeckel (8) des Flügelrades (4) verschiebbaren Schubstange (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorik (11) eine in der Kühlmittelpumpe (1) integrierte Verdrängerpumpe (13) einschließt sowie einen als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildeten Aktuator (25), der einen mit einem Außenbereich der Leitscheibe (9) übereinstimmend positionierten Druckraum (23) innerhalb des Pumpengehäuses (2) umfasst, in dem ein mit der Leitscheibe (9) zusammenwirkender Kolben (24) geführt ist und ein den Druckraum (23) beaufschlagender Kühlmittelstrom der Verdrängerpumpe (13) mit einem Schaltventil (26) zur Verstellung des Kolbens (24) beeinflussbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlmittelpumpe mit einem regelbaren Kühlmittelstrom, die bevorzugt für einen Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist. In dem Pumpengehäuse der Kühlmittelpumpe ist eine als Hohlwelle ausgebildete Pumpenwelle mit zugehörigem Flügelrad drehbar gelagert. Eine Rotation des Flügelrades fördert ein Kühlmittel über einen Sauganschluss in einen Spiralkanal der Kühlmittelpumpe, wobei ein Fördervolumen der Kühlmittelpumpe mittels einer axial verschiebbaren, mit einer Aktuatorik bzw. Aktorik zusammenwirkenden, dem Flügelrad zugeordneten Leitscheibe beeinflusst werden kann. Dazu ist die Leitscheibe drehstarr mit einer in der Hohlwelle des Flügelrades geführten Schubstange verbunden und zwischen zwei Endstellungen, einer Rückwand und einem Pumpendeckel des Flügelrades verschiebbar.
Bei flüssigkeitsgekühlten, insbesondere wassergekühlten Brennkraftmaschinen, wird das Kühlwasser mit Hilfe einer Kühlmittelpumpe in einem geschlossenen Kreislauf durch Kühlkanäle des Kurbelgehäuses und des Zylinderkopfes gepumpt und das erwärmte Kühlmittel anschließend in einen Luft-Wasser-Wärmetauscher bzw. Kühler geleitet, wo durch den Fahrtwind oder bei stehendem Fahrzeug mittels eines Ventilators das Wasser zurückgekühlt wird. Die ein Zirkulieren des Kühlmittels unterstützende Kühlmittelpumpe wird üblicherweise über einen Zugmitteltrieb, insbesondere einen Riementrieb, direkt angetrieben, wobei ein Zugmittel die Riemenscheiben der Kurbelwelle und der Kühlmittelpumpe verbindet. Eine unmittelbare Koppelung zwischen der Kühlmittelpumpe und der Kurbelwelle bewirkt eine Abhängigkeit der Drehzahl der Pumpe von der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Daraus folgt, dass bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine das Kühlmittel zirkuliert, wodurch sich eine gewünschte schnelle Erwärmung der Brennkraftmaschine und eine damit verbundene optimale Betriebstemperatur verzögert.
Um diesen Effekt zu vermeiden, werden regelbare Kühlmittelpumpen eingesetzt, deren geförderter Volumenstrom entsprechend einem Kühlungsbedarf der Brennkraftmaschine abgestimmt werden kann. Mittels geregelter Kühlmittelpumpen können Reibungsverluste minimiert werden, da sich mit zunehmender Öltemperatur die Viskosität des Schmieröls und folglich die Reibung reduziert, was sich vorteilhaft auf den Kraftstoffverbrauch auswirkt. Gleichzeitig wird eine verbesserte Abgasemission erzielt, da die Wirksamkeit des Katalysators eine Mindest-Abgastemperatur erfordert und ein reduzierter Zeitraum bis zum Erreichen dieser Temperatur sich unmittelbar positiv auf die Abgasemission auswirkt. Fahrzeughersteller wünschen in der Kaltlaufphase der Brennkraftmaschine einen auch als „Null-Leckagestrom” bezeichneten Kühlmittelstrom von ≤0,5 l/h. Im Rahmen einer Neuentwicklung von Brennkraftmaschinen zur Erzielung eines energetisch und thermomechanisch verbesserten Betriebs konnte unter Versuchsbedingungen in Verbindung mit einem optimalen Thermomanagement eine Kraftstoffersparnis von ≥2,5% realisiert werden.
Als Maßnahme, um das Fördervolumen einer Kühlmittelpumpe zu beeinflussen, ist aus der DE 199 01 123 A1 bekannt, dem offenen Flügelrad einen die Flügel des Flügelrades übergreifenden, die wirksame Flügelbreite verändernden Schieber zuzuordnen, der in axialer Richtung stufenlos axial beweglich und beliebig einstellbar ist. Die Verstellung des Schiebers zwischen einer Öffnungsstellung und Schließstellung erfolgt dabei durch das Verdrehen einer gewindeartigen Führung. Die aus der DE 100 57 098 C1 bekannte regelbare Kühlmittelpumpe um- fasst eine Magnetspule, die mit einer Ankerscheibe zusammenwirkt und die drehfixiert federbelastet verschiebbar auf der Antriebswelle angeordnet ist. Bedingt durch Reibbeläge, über die das Flügelrad mit der Ankerscheibe verbunden ist, erfolgt bei stromlosem Magnet ein Antrieb des Flügelrades.
Die DE 10 2005 004 315 A1 sowie die DE 10 2005 062 200 B3 zeigen weitere regelbare Kühlmittelpumpen, bei denen zur Einflussnahme auf die Fördermenge im Pumpengehäuse jeweils ein in Richtung der Wellenachse der Pumpenwelle verschiebbar gelagerter Ventilschieber eingebracht ist. Der ringförmig ausgebildete Ventilschieber bildet einen den Ausströmbereich des Flügelrades variabel überdeckenden Außenzylinder. Gemäß der DE 10 2005 004 315 A1 wird der auch als Leitscheibe zu bezeichnende Ventilschieber elektromagnetisch mit einer im Pumpengehäuse angeordneten Magnetspule verstellt. Alternativ dazu ist zur Verstellung des Ventilschiebers nach der DE 10 2005 062 200 B3 ein pneumatisch oder hydraulisch betätigter Aktuator vorgesehen.
Im Weiteren zeigt die DE 10 2008 022 354 A1 eine regelbare Kühlmittelpumpe, an deren Pumpengehäuse ein Arbeitsgehäuse und an diesem Gehäuse ein elektromagnetischer Aktor angeordnet ist, wobei durch Variation der Stromstärke und/oder der Zeitdauer die am Magnetanker des Aktors einwirkende Kraft variiert wird, so dass in Verbindung mit der Einwirkung einer Druckfeder auf den Magnetanker die Frequenz eines Arbeitskolbens definiert variiert wird. Aus der US 5,800,120 A ist eine Pumpe bekannt, mit einem Laufrad, welches über eine Komponente verschoben werden kann, die, wenn sie bewegt wird, die Pumpwirkung variiert. Die Pumpe weist eine Rotor- und eine Stator-Hülsen mit komplementären konischen Flächen auf, in welchen eine Nut eingebracht ist, um Sperrflüssigkeit in Richtung des Laufrades zu transportieren. Eine Kolben-Zylinder-Einheit empfängt die transportiert Flüssigkeit. Der auf den Kolben mittels der Flüssigkeit ausgeführte Druck wird durch einen Druckregler gesteuert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine regelbare Kühlmittelpumpe zu schaffen, deren Aktuatorik innerhalb axialer Packaging-Grenzen herkömmlicher Pumpen eingebracht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung umfasst eine auch als Aktorik zu bezeichnende Aktuatorik, die eine innerhalb der Kühlmittelpumpe integrierte Verdrängerpumpe, einen Aktor oder Aktuator sowie ein Schaltventil beinhaltet. Die gesamte Aktuatorik ist dabei innerhalb der geregelten Kühlmittelpumpe integriert. Der als Kolben-Zylindereinheit ausgebildete Aktuator umfasst einen kreisringförmig gestalteten, mit einem Außenbereich der Leitscheibe übereinstimmenden, in dem Pumpengehäuse positionierten Druckraum, der zur Aufnahme eines mit der Leitscheibe zusammenwirkenden, axial verschiebbaren Kolbens bestimmt ist. Über ein Schaltventil kann der den Druckraum beaufschlagende Kühlmittelstrom der Verdrängerpumpe beeinflusst werden und damit unmittelbar die Position der Leitscheibe. Mit dieser erfindungsgemäßen Aktuatorik kann über den Aktuator eine exakte Einstellung der Leitscheibe erfolgen, zur Darstellung eines an den jeweiligen Kühlungsbedarf der Brennkraftmaschine angepassten Volumenstroms. Insbesondere nach einem Kaltstart ist damit kurzfristig eine Erwärmung der Brennkraftmaschine realisierbar, verbunden mit einer Reduzierung der Reibungsverluste und des Kraftstoffverbrauchs und folglich der Schadstoffemission. Weiterhin kann im Dauerbetrieb mittels eines exakten Fördervolumens der Kühlmittelpumpe eine Einstellung der Motortemperatur an den aktuellen Belastungszustand der Brennkraftmaschine erreicht werden.
Zur gezielten Einstellung des Kühlmittel- bzw. des Volumenstroms wird die Leitscheibe oder das Leitblech axial gegenüber dem Flügelrad vorteilhaft mittels einer in axialer Richtung weitestgehend bauraumneutralen Aktuatorik verschoben, die somit keine Anpassung an die Umgebungskonstruktion, beispielsweise den Antrieb der Kühlmittelpumpe erfordert. Die Aktuatorik gemäß der Erfindung ist somit innerhalb der axialen Packaging-Grenzen von herkömmlich aufgebauten Kühlmittelpumpen, bestehend aus Riemenscheibe, Lagerung, Gleitringdichtung und Flügelrad, integrierbar. Das erfindungsgemäße Aktuatorik-Konzept ermöglicht außerdem einen integrativen Zusammenbau aller Komponenten, verbunden mit einer kompakten, fertigungs- und montagetechnisch einfachen und robusten Bauform, die kostengünstig standardisierbar für unterschiedliche Baugrößen von Kühlmittelpumpen ausgelegt werden kann. Die integrierte Verdrängerpumpe kann aufgrund der bevorzugt eine Baueinheit bildenden Druckkolben-Leitscheibe kleiner dimensioniert werden, da dieses konstruktive Konzept eine relativ große Kolbenfläche einschließt. Weiterhin zeichnet sich die weitestgehend in den vorhandenen Bauraum der Kühlmittelpumpe integrierbare Aktuatorik zur aktiven Beeinflussung der Kühlmittelfördermenge durch eine hohe Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit sowie einen hohen volumetrischen Wirkungsgrad aus. Die Aktuatorik ist vorteilhaft mit einem geringen Fertigungs- und Montageaufwand kostengünstig darstellbar. Außerdem kann eine herkömmliche Kühlmittelpumpe unmittelbar durch eine Kühlmittelpumpe mit erfindungsgemäßer Aktuatorik ausgetauscht werden. Im Gegensatz zu bisherigen Lösungen, die eine elektromagnetische oder elektromechanische Aktuierung der Leitscheibe vorsehen, umfasst die Erfindung eine auf einem Hydraulikdruck basierte Aktuierung, wobei zur Erzeugung des Hydraulikdrucks die in der Kühlmittelpumpe integrierte Verdrängerpumpe das Kühlmedium komprimiert. Im Unterschied zu einer bekannten Lösung, bei der eine Ölhydraulik der Brennkraftmaschine die Leitscheibe verstellt, bewirkt das erfindungsgemäß zur Aktuierung genutzte Kühlmittel einen autark erzeugten Hydraulikdruck. Diese weniger kritische Aktuierungsenergie erfordert keine zusätzlichen Hydraulikanschlüsse, beispielsweise zwischen der Brennkraftmaschine und dem Pumpengehäuse sowie keinen erhöhten Dichtungsaufwand, um einen Öleintritt in das Kühlmedium der Brennkraftmaschine wirksam zu unterbinden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und der zugehörigen Figurenbeschreibung.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, als Verdrängerpumpe eine Zahnradpumpe einzusetzen, deren treibendes Rad vorteilhaft drehstarr mit der Pumpenwelle verbunden und deren angetriebenes Rad zumindest mittelbar in dem Pumpengehäuse drehbar gelagert ist. Die zwei in gegensätzlicher Richtung umlaufenden Zahnräder der einen Ansaug- und einen Druckanschluss einschließenden, als Zahnradpumpe ausgeführten Verdrängerpumpe greifen an der Ansaugseite der Pumpe ineinander. Dabei tritt das Hydraulikfluid in freie bzw. offene Zahnlücken der Zahnräder ein, wobei durch die Rotation das Hydraulikfluid jeweils über den vom Pumpengehäuse umschlossenen Bereich in den Druckanschluss gefördert wird. Aufgrund des dort einsetzenden Zahneingriffs beider Zahnräder wird das Hydraulikfluid aus den Zahnlücken in den Druckanschluss der Pumpe gedrückt. Anstelle einer Zahnradpumpe sind auch weitere Verdränger- oder Förderpumpen einsetzbar, die in der Kühlmittelpumpe zur Verstellung der Leitscheibe integrierbar sind. Als Maßnahme zur Vereinfachung der Montage schließt die Erfindung eine Verdrängerpumpe ein, die als eine vormontierte Baueinheit axial in das Pumpengehäuse der Kühlmittelpumpe eingesetzt werden kann. Vorteilhaft kann die alle Komponenten beinhaltende, vorgefertigte, insbesondere als Zahnradpumpe ausgeführte Verdrängerpumpe kostenoptimiert automatisiert montiert werden.
Ein bevorzugter Aktuatoraufbau schließt einen kreisringartig gestalteten, insbesondere spanlos hergestellten, ein Blechumformteil bildenden Druckraum mit einem U-förmigen Querschnittprofil ein, der in einen Nassbereich des Pumpengehäuses eingepresst wird. Alternativ kann gemäß der Erfindung ein aus geeignetem Kunststoff hergestellter Druckraum eingesetzt werden. Der in eine entsprechende Aussparung des Pumpengehäuses eingesetzte Druckraum ist über zumindest einen Hydraulik- oder Druckanschluss mit dem Schaltventil und/oder der Verdrängerpumpe verbunden. In dem endseitig offenen Druckraum ist ein mit der Außenkontur der Leitscheibe zusammenwirkender Kolben linear verschiebbar und abgedichtet eingesetzt. Dabei bietet es sich an, dass die Leitscheibe einstückig mit dem Kolben verbunden ist, wobei diese Baueinheit vorzugsweise spanlos hergestellt ist. Der in dem Druckraum geführte Kolben bildet bevorzugt eine endseitige 180°-Bördelung mit einem U-förmigen Querschnittprofil. Diese Kolbengestaltung schließt sich unmittelbar an den zylindrischen Teil, den Außendurchmesser der Leitscheibe an, wodurch sich eine optimale Druckbeaufschlagung der Kolbenfläche und damit des Aktuators zur Einstellung der Leitscheibe ergibt. Abhängig von der Fördergüte der Verdrängerpumpe ist eine Abdichtung zwischen dem beweglichen Kolben und dem ortsfesten Druckraum vorgesehen. Ein ausreichender Förderdruck erlaubt eine Leckage des Kühlmediums in dem Druckraum. Falls eine Leckage unterbunden werden soll, bietet es sich an, die Druckenergie der Verdrängerpumpe voll auszunutzen und mittels geeigneter Dichtungen die Leckage zu minimieren.
Ferner ist das Schaltventil einer Druckleitung zugeordnet, die eine Druckseite der Verdrängerpumpe mit dem Druckraum in dem Pumpengehäuse verbindet. Als Druckleitung bzw. Druckmittelverbindung kann eine innerhalb der Kühlmittelpumpe im Pumpengehäuse eingebrachte Bohrung oder eine separate Leitung vorgesehen werden. Bevorzugt ist das mit dem Aktuator zusammenwirkende Schaltventil als eine Baueinheit innerhalb der Kühlmittelpumpe positioniert, über das ein Kühlmittelstrom bzw. dessen Druckpotential je nach Stellbedarf an den Aktuator und damit an den Kolben der Leitscheibe weitergeleitet wird. Alternativ schließt die Erfindung ein außerhalb oder separat von der Kühlmittelpumpe angeordnetes Schaltventil ein. Unabhängig von der Einbaulage sind elektrisch, magnetisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbare Schaltventile einsetzbar, über die der hydraulisch wirkende Aktuator aktiviert werden kann. Im Betriebszustand wird das Schaltventil bevorzugt von einer Steuerung bzw. einem Motormanagement der Brennkraftmaschine angesteuert.
Als Maßnahme, um auch bei einem Ausfall der Aktuatorik eine Kühlung der Brennkraftmaschine zu gewährleisten, schließt der Aktuator eine Failsafe-Einrichtung bzw. eine Failsafe-Kupplung ein. Diese umfasst eine mit dem Aktuator verbundene, vorzugsweise ein Federmittel einschließende Einrichtung. Bei einem Ausfall oder einem Druckabfall der Verdrängerpumpe bewirkt das Federmittel, dass der Kolben einschließlich zugehöriger Leitscheibe selbsttätig in eine Position verstellt wird, die einer maximalen Öffnung des Flügelrades und damit der größten Fördermenge der Kühlmittelpumpe entspricht. Ein bevorzugtes Konzept sieht vor, das Federmittel in dem Druckraum des Aktuators zwischen einem ortsfesten Fixpunkt und dem Kolben anzuordnen. Alternativ dazu kann das Federmittel zwischen der Schubstange und dem Pumpengehäuse eingesetzt werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu Zeichnungen, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt ist.
In den Figuren zeigen:
1 eine erfindungsgemäße regelbare Kühlmittelpumpe in einem Längsschnitt;
2 einen Ausschnitt der Kühlmittelpumpe gemäß 1;
3 in einer schematischen Darstellung den Aufbau der erfindungsgemäßen Aktuatorik für eine geregelte Kühlmittelpumpe.
1 zeigt eine regelbare Kühlmittelpumpe 1 in einem Längsschnitt, die ein Pumpengehäuse 2 umfasst, in dem eine als Hohlwelle ausgebildete Pumpenwelle 3 gelagert ist, die drehstarr mit einem Flügelrad 4 verbunden ist. Bei rotierendem Flügelrad 4 im Betriebszustand der Kühlmittelpumpe 1 strömt ein Kühlmittel, insbesondere Kühlwasser, axial über einen Sauganschluss 5 zu dem Flügelrad 4 und wird radial über Flügel 6 in einen Spiralkanal 7 geleitet. Dabei bildet ein mit dem Flügelrad 4 verbundener Pumpendeckel 8 einen Übergang zu dem Sauganschluss 5. Zur Einflussnahme auf das Fördervolumen der Kühlmittelpumpe 1 ist eine einen Ausströmbereich des Flügelrades 4 variabel überdeckende, axial verschiebbare Leitscheibe 9 vorgesehen, die an einer gegenüber der Pumpenwelle 3 verschiebbaren Schubstange 10 drehfixiert ist. Mittels einer auch als Verstelleinheit zu bezeichnenden Aktuatorik 11 oder Aktorik kann die Leitscheibe 9 stufenlos zwischen zwei durch den Pumpendeckel 8 und eine Rückwand 12 definierten Endlagen positioniert werden. Gemäß 1 ist die Leitscheibe 9 an dem Pumpendeckel 8 abgestützt, wodurch sich ein geschlossenes Flügelrad 4 und damit eine Nullförderung der Kühlmittelpumpe 1 einstellt. Die Aktuatorik 11 umfasst eine innerhalb der Kühlmittelpumpe 1 integrierte, als Zahnradpumpe ausgeführte Verdrängerpumpe 13, deren treibendes Rad 14 drehfest mit der Pumpenwelle 3 verbunden ist und mit einem angetriebenen Rad 15 in Eingriff steht, welches radial versetzt mittelbar im Pumpengehäuse 2 drehbar gelagert ist. Die Räder 14, 15 der Verdrängerpumpe 13, ein zugehöriges Gehäuse 16 sowie ein stirnseitiger Deckel 17 bilden gemeinsam eine vormontierbare Baueinheit 18, die axial in eine korrespondierende Ausnehmung 19 des Pumpengehäuses 2 eingesetzt werden kann. Im Betriebszustand der Kühlmittelpumpe 1 strömt Kühlmittel über eine in 2 gezeigte Saugseite 20 in die Verdrängerpumpe 13 und wird von einer Druckseite 21 in eine Druckleitung 22 (1) bzw. Druckleitung 27 (2) geleitet, die in einen Druckraum 23 mündet, der als eine kreisringförmig in das Pumpengehäuse 2 eingebrachte Aussparung 28 gestaltet ist. Gemeinsam mit einem Kolben 24 bildet der Druckraum 23 eine Kalben-Zylinder-Einheit, den Aktuator 25 der Aktuatorik 11. Der sich an einen äußeren zylindrisch ausgerichteten Abschnitt der Leitscheibe 9 anschließende Kolben 24 bildet ein mittels einer 180°-Bördelung hergestelltes U-förmiges Querschnittprofil, das weitestgehend abgedichtet, formschlüssig in dem Druckraum 23 geführt ist. Die Leitscheibe 9 einschließlich des Kolbens 24 ist vorzugsweise aus einem Stahlblech mittels eines spanlosen Umformverfahrens hergestellt. Über ein der Druckleitung 22 zugeordnetes Schaltventil 26 kann bedarfsabhängig der Druckraum 23 mit dem Kühlmittel beaufschlagt werden, um den Kolben 24 einschließlich zugehöriger Leitscheibe 9 in Pfeilrichtung zu verstellen. Das beispielsweise elektronisch angesteuerte Schaltventil 26 steht bevorzugt mit einer Steuerung einer in 1 nicht abgebildeten Brennkraftmaschine in Verbindung, wodurch unmittelbar in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine oder unter Berücksichtigung weiterer Parameter der jeweils benötigte Kühlmittelstrom über die entsprechend eingestellte Leitscheibe 9 zugeführt werden kann. Um bei einem Ausfall der Aktuatorik 11 die Funktion der Kühlmittelpumpe 1 zu gewährleisten, schließt die Aktuatorik 11 eine Failsafe-Einrichtung 29 ein. Dazu ist ein Federmittel, insbesondere eine Druckfeder vorgesehen, die zwischen dem Kolben 24 und einem ortsfesten Anlenkpunkt innerhalb des Spiralkanals 7 eingesetzt ist. Die Failsafe-Einrichtung 29 bewirkt bei einem Druckabfall innerhalb des Druckraums 23 eine selbsttätige Rückstellung des Kolbens 24, um eine Anlage der Leitscheibe 9 an der Rückwand 12 zu erreichen.
2 zeigt insbesondere die in der Kühlmittelpumpe 1 integrierte Verdrängerpumpe 13. Über die Saugseite 20 und damit den Sauganschluss tritt das Kühlmittel in die Verdrängerpumpe 13 ein. Alternativ zu 1 zu einer integrierten Druckleitung 22 gemäß 1 verläuft die Druckleitung 27 als separate Leitung außerhalb des Pumpengehäuses 2 und verbindet die Druckseite 21 der Verdrängerpumpe 13 mit dem Druckraum 23. Dabei ist die als eine Rohrleitung gestaltete Druckleitung 27 gleichzeitig mit dem Schaltventil 26 verbunden.
3 verdeutlicht durch eine schematische Darstellung den Aufbau der erfindungsgemäßen Aktuatorik 11, wobei alle Komponenten von der Kühlmittelpumpe 1 getrennt abgebildet sind. Eine Teilmenge des über den Sauganschluss 5 in die Kühlmittelpumpe 1 eintretenden Kühlmittels tritt über die Saugseite 20 in die Verdrängerpumpe 13 ein und wird über die Druckseite 21 in die Druckleitung 22 oder 27 zu dem Schaltventil 26 und anschließend zu dem Druckraum 23 des Aktuators 25 geleitet. Dabei erfolgt eine Druckbeaufschlagung des Kolbens 24, wobei sich dessen Stellbewegung über die Schubstange 10 auf die Leitscheibe 9 überträgt, mit der das Fördervolumen der Kühlmittelpumpe 1 direkt beeinflussbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Kühlmittelpumpe
2: Pumpengehäuse
3: Pumpenwelle
4: Flügelrad
5: Sauganschluss
6: Flügel
7: Spiralkanal
8: Pumpendeckel
9: Leitscheibe
10: Schubstange
11: Aktuatorik
12: Rückwand
13: Verdrängerpumpe
14: Rad (treibend)
15: Rad (angetrieben)
16: Gehäuse
17: Deckel
18: Baueinheit
19: Ausnehmung
20: Saugseite
21: Druckseite
22: Druckleitung
23: Druckraum
24: Kolben
25: Aktuator
26: Schaltventil
27: Druckleitung
28: Aussparung
29: Failsafe-Einrichtung

Claims

Kühlmittelpumpe mit einem regelbaren Kühlmittelstrom, die in einem Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine einsetzbar ist und die ein Pumpengehäuse (2) aufweist, in dem eine als Hohlwelle ausgebildete Pumpenwelle (3) mit zugehörigem Flügelrad (4) drehbar gelagert ist und eine Rotation des Flügelrades (4) ein Kühlmittel über einen Sauganschluss (5) in einen Spiralkanal (7) der Kühlmittelpumpe (1) fördert, wobei ein Fördervolumen der Kühlmittelpumpe (1) mittels einer axial verschiebbaren, dem Flügelrad (4) zugeordneten Leitscheibe (9) in Verbindung mit einer Aktuatorik (11) beeinflusst werden kann, wobei die Leitscheibe (9) drehstarr mit einer in der Pumpenwelle (3) geführten, zwischen zwei Endstellungen einer Rückwand (12) und einem Pumpendeckel (8) des Flügelrades (4) verschiebbaren Schubstange (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorik (11) eine in der Kühlmittelpumpe (1) integrierte Verdrängerpumpe (13) einschließt sowie einen als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildeten Aktuator (25), der einen mit einem Außenbereich der Leitscheibe (9) übereinstimmend positionierten Druckraum (23) innerhalb des Pumpengehäuses (2) umfasst, in dem ein mit der Leitscheibe (9) zusammenwirkender Kolben (24) geführt ist und ein den Druckraum (23) beaufschlagender Kühlmittelstrom der Verdrängerpumpe (13) mit einem Schaltventil (26) zur Verstellung des Kolbens (24) beeinflussbar ist.
Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Verdrängerpumpe (13) eine Zahnradpumpe vorgesehen ist, deren treibendes Rad (14) drehstarr mit der Pumpenwelle (3) verbunden und deren angetriebenes Rad (15) zumindest mittelbar drehbar in dem Pumpengehäuse (2) gelagert ist.
Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der als ein Blechumformteil mit einem U-förmigen Querschnittprofil gestaltete Druckraum (23) in eine Aussparung (28) des Pumpengehäuses (2) eingesetzt ist und eine Druckleitung (22, 27) den Druckraum (23) mit der Verdrängerpumpe (13) verbindet.
Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitscheibe (9) einstückig mit einem das Flügelrad (4) außenseitig umschließenden, in dem Druckraum (23) geführten Kolben (24) verbunden ist.
Kühlmittelpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die spanlos hergestellte Leitscheibe (9) in einem Außenbereich ein den Kolben (24) bildendes U-förmiges Profil einschließt.
Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckseite (21) der Verdrängerpumpe (13) mit dem Druckraum (23) mittels einer im Pumpengehäuse (2) eingebrachten Druckleitung (22) oder mittels einer als separate Leitung ausgeführten Druckleitung (27) verbunden ist.
Kühlmittelpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (26) der Aktuatorik (11) mit der Druckleitung (22, 27) in Verbindung steht.
Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (26) als eine Baueinheit in der Kühlmittelpumpe (1) integriert oder außerhalb der Kühlmittelpumpe (1) positioniert ist.
Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulisch wirkende Aktuator (25) über ein elektrisch, magnetisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbares Schaltventil (26) aktivierbar ist,
Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (25) eine Failsafe-Einrichtung (29) umfasst, über die bei einem Ausfall der Aktuatorik (11) die Leitscheibe (9) in Richtung eines maximalen Fördervolumens der Kühlmittelpumpe (1) verstellt werden kann.