CN108350889B - 用于内燃机的冷却剂泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的冷却剂泵，所述冷却剂泵带有：驱动轴(18)；冷却剂泵叶轮(20)，所述冷却剂泵叶轮至少抗扭转地布置在驱动轴(18)上且通过所述冷却剂泵叶轮可输送冷却剂；可调节的调控滑块(58)，通过所述调控滑块可调控冷却剂泵叶轮(20)的出口(64)和周围的输送通道(12)之间的环形间隙(62)的流通横截面；带有调控泵叶轮(22)的调控泵(32)，所述调控泵叶轮至少抗扭转地布置在所述驱动轴(18)上；调控泵(32)的流动通道(24)，在所述流动通道内可通过所述调控泵叶轮(22)的旋转产生压力；压力通道(92)，通过所述压力通道可将流动通道(24)的出口(30)与形成在调控滑块(58)的背对冷却剂泵叶轮(20)的轴向侧上的调控滑块的第一压力室(80)流体连通；和阀(84)，通过所述阀可关闭和打开所述压力通道(92)的流通横截面(90)。为确保能在不使用复位弹簧的情况下以冷却剂循环的最大冷却剂供给进行紧急运行，建议流动通道(24)通过连接通道(94)与调控滑块(58)的第二压力室(82)流体连通，所述第二压力室形成在所述调控滑块(58)的朝向冷却剂泵叶轮(20)的轴向侧上。

Description

用于内燃机的冷却剂泵

技术领域

本发明涉及用于内燃机的冷却剂泵，所述冷却剂泵带有：驱动轴；冷却剂泵叶轮，所述冷却剂泵叶轮至少抗扭转地布置在驱动轴上且通过所述冷却剂泵叶轮可输送冷却剂；可调节的调控滑块，通过所述调控滑块可调控冷却剂泵叶轮的出口和周围的输送通道之间的环形间隙的流通横截面；带有调控泵叶轮的调控泵，所述调控泵叶轮至少抗扭转地布置在驱动轴上；调控泵的流动通道，在所述流动通道内可通过调控泵叶轮的旋转产生压力；压力通道，通过所述压力通道可将流动通道的出口与形成在调控滑块的背对冷却剂泵叶轮的轴向侧上的调控滑块的第一压力室流体连通；和阀，通过所述阀可关闭和打开压力通道的流通横截面。

背景技术

此类冷却剂泵使用在内燃机内以用于调控被输送的冷却剂的量，以防止内燃机的过热。此泵的驱动通常通过带传动或链条传动进行，使得冷却剂泵轮以曲轴转速被驱动或与曲轴转速以固定的比例被驱动。

在现代内燃机中，被输送的冷却剂量应与内燃机或汽车的冷却需求匹配。为避免升高的有害物排放且降低燃料消耗，应特别地缩短发动机的冷运行阶段。这通过在此阶段期间节流或完全切断冷却剂流动等来实现。

为调控冷却剂量已知不同的泵构造。除电驱动的冷却剂泵外，已知如下泵，所述泵可通过联接器特别是液压联接器连接到泵的驱动器上或从所述驱动器分离。用于调控被输送的冷却剂流动的特别成本有利且构造简单的可能性是使用可轴向移动的调控滑块，所述调控滑块被移动经过冷却剂泵叶轮，使得为降低冷却剂流动泵不输送到周围的输送通道内而是向着关闭的滑块输送。

此调控滑块的调控也以不同的方式进行。除纯粹的电调节外，特别地被证明合适的是滑块的液压调节。所述液压调节主要通过环形的活塞室进行，所述活塞室以液压流体填充，且所述活塞室的活塞与滑块连接，使得在活塞室填充时将滑块移动经过冷却剂泵叶轮。滑块的复位通过将活塞室向出口打开实现，这主要通过电磁阀以及弹簧的作用进行，所述弹簧提供了用于滑块复位的力。

为了不必通过如附加的活塞/缸单元的附加的输送单元来提供移动调控滑块所需的冷却剂量或不必为运行而压缩另外的液压流体，已知如下的可机械地调控的冷却剂泵，在所述冷却剂泵的驱动轴上布置第二输送轮，通过所述输送轮提供用于调控滑块的压力。此泵例如构造为侧通道泵或伺服泵。

带有作为次级泵工作的侧通道泵的此类冷却剂装置从DE 10 2012 207 387 A1中已知。在此泵的情况中，通过3/2路阀在第一位置关闭调控泵的压力侧且将泵的抽吸侧与冷却循环和滑块连接，且在第二位置将压力侧与滑块连接且将抽吸侧与冷却循环连接。使用弹簧将调控滑块复位，通过由出现在抽吸连接部上的负压实现泵的复位也可实际上省去所述弹簧。未公开调控设备的详细的通道和流动引导。示意性地阐述的流动引导在现代内燃机中技术上必须以提高的成本和结构空间需求方可实现。此外，值得怀疑的是，通过滑块上的负压起作用的力是否大到足以克服在调节时作用的摩擦力。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是完成用于内燃机的冷却剂泵，其中，能够在不使用压力弹簧的情况下保证在正常运行中泵调控时以及在紧急运行中在电子器件故障时且因此电磁阀故障时使滑块复位到其保证冷却剂泵最大输送量的位置。此外，本发明所要解决的技术问题是提供冷却剂泵，所述冷却剂泵的通道引导和冷却剂引导在现代内燃机中可供使用的位置情况下能够实现。特别地，泵应作为插接泵可布置在曲轴箱内的相应的空隙内。

此技术问题通过带有主权利要求1的特征的冷却剂泵解决。

通过使得流动通道通过连接通道与调控滑块的第二压力室流体连通，所述第二压力室形成在调控滑块的朝向冷却剂泵叶轮的轴向侧上，在阀故障且因此通向调控滑块的相对的侧上的第一压力室的连接关闭时建立了压力，通过所述压力将调控滑块可靠地移动到其打开了冷却剂泵叶轮的位置而不必使用复位弹簧。因此，在供电故障时保证了调控滑块的紧急运行位置，其中实现通向内燃机的最大冷却剂输送且因此避免内燃机过热。

优选地，阀是可简单控制且具有低位置需求的3/2路电磁阀，因此可集成到冷却剂泵的壳体内。可通过对于阀的调控将阀移动到中间位置中，这根据被打开的横截面也导致对调控滑块的完全的位置调控。

在优选的实施形式中，调控泵叶轮与冷却剂泵叶轮形成为一体件。相应地，两个叶轮可在一个制造步骤中制造且安装。此外，降低了所需的轴向结构空间。

在本发明的有利的实施中，调控泵的流动通道布置在固定的第一壳体部分内，在所述第一壳体部分的与流动通道在轴向上对置的侧上形成了第二压力室。此壳体部分相应地同时用作第二压力室的轴向边界和调控泵的流动壳体。此外，此壳体部分也可用作滑动面，且因此用作调控滑块的引导部。

在进一步优选的实施形式中，连接通道形成在具有流动通道的固定的壳体部分内。这可通过形成简单的孔来实现，使得在流动通道和第二压力室之间不必安装附加的流道。冷却剂泵的制造和安装相应地简化，且冷却剂泵的位置需求相应地降低。

如果连接通道从调控泵的入口的区域延伸到第二压力室内，则形成了滑块调控时的可靠的功能。通过此设计，即便在泵的输送压力由于出口的关闭而也出现在入口处时，也仅在阀关闭时在第二压力室内建立压力。否则，在第二压力室内在调控泵的入口的区域内总是仅存在较低的压力。

优选地，调控泵叶轮在冷却剂泵叶轮的背侧在轴向上布置在第二压力室和冷却剂泵叶轮之间。除通过此设计实现的轴向上短的结构形式外，以此也得到短的流动路径以用于将压力室与输送通道或调控泵的叶轮连接。

在本发明的进一步优选的实施中，调控泵是侧通道泵，使得输送通道也可与叶轮在轴向上对置地布置。这以特别的方式适合于以小体积流量产生高输送压力。

有利地，压力通道从调控泵的出口通过第一壳体部分和第二壳体部分延伸到第一压力室内，其中在第二壳体部分内形成由阀控制的流通横截面。通过此结构形式得到很紧凑的冷却剂泵而无附加的连接流道。

在另外的有利的实施中，在第一壳体部分内在调控滑块径向内部形成压力通道，且第一壳体部分限定了两个压力室在径向上向内的边界。第一壳体部分可因此同时用作调控滑块的内引导部。通道可形成为很短，以此降低了调控的反应时间。

因此完成了用于内燃机的冷却剂泵，其中调控滑块在正常运行以及在紧急运行情况下都纯液压地运行，使得不需要例如弹簧等的附加的部件来提供充足的冷却剂的输送以防止内燃机的过热。此外，此泵仅需要很低的结构空间。根据本发明的冷却剂泵此外可简单且成本有利地制造和安装。

附图说明

根据本发明的用于内燃机的冷却剂泵的实施例在附图中图示且在下文中描述。

图1以剖面图示出了根据本发明的冷却剂泵的侧视图。

图2以剖面图示出了根据本发明的冷却剂泵的相对于图1旋转的侧视图。

具体实施方式

根据本发明的冷却剂泵包括外壳体10，在所述外壳体10内形成了螺旋形输送通道12，在所述输送通道内通过也形成在外壳体10内的轴向泵入口14吸入冷却剂，所述冷却剂通过输送通道12被输送到形成在外壳体10内的切向的泵出口16内且被输送到内燃机的冷却循环内。

为此，在输送通道12径向内部在驱动轴18上固定了冷却剂泵叶轮20，所述冷却剂泵叶轮形成为径向泵轮，通过所述径向泵轮的旋转实现冷却剂在输送通道12内的输送。在冷却剂泵叶轮20的与泵入口14相对的轴向侧上形成调控泵叶轮22，所述调控泵叶轮相应地随同冷却剂泵叶轮20旋转。此调控泵叶轮22具有叶片23，所述叶片与形成为侧通道的流动通道24在轴向上对置地布置，所述流动通道形成在第一内部壳体部分26内。在此第一内部壳体部分26内形成入口和出口30，使得调控泵叶轮22与流动通道24形成调控泵32，通过所述调控泵升高从入口到出口30的冷却剂的压力。

冷却剂泵叶轮20和调控泵叶轮22的驱动通过接合在带轮36内的传动带34实现，所述带轮固定在驱动轴18的与冷却剂泵叶轮20相对置的轴向端部上。带轮36通过双排球轴承38支承，所述球轴承的外圈40压在带轮36上且其内圈42压在内部的第二壳体部分44上。第二壳体部分44具有内部轴向通口46，第一壳体部分26的环形突出部48伸入到所述通口内，通过所述突出部48将第一壳体部分26固定在第二壳体部分44上。第二壳体部分44通过中间放置密封部50固定在外部壳体10上。为此，外部壳体10在其与泵入口14相对置的轴向端部上具有接收开口52，第二壳体部分44的环形的突出部54伸入到所述接收开口内，在所述第二壳体部分的周壁上形成槽56，密封部50布置在所述槽内。

突出部54同时用作用于调控滑块58的背面止动部，所述调控滑块58的圆柱形周壁60可被推动经过冷却剂泵叶轮20，因此调节冷却剂泵叶轮20的出口64和输送通道12之间的环形间隙62的流通横截面。根据此调控滑块58的位置因此调控了通过冷却剂循环输送的冷却剂流动。

调控滑块58除周壁60外具有带有内部开口68的底板66，周壁60从所述底板的外周部起在轴向连接的环形间隙62的方向上轴向延伸通过第一壳体部分26和外部壳体10之间的环形间隙70。在底板66的内周部和外周部上分别形成各一个径向槽72、74，在各径向槽内布置活塞环76、78，通过所述活塞环在第一壳体部分26的径向内部区域内且在外部壳体10的接收开口52内的径向外部区域内滑动地支承调控滑块58。

根据本发明，在调控滑块58的背对冷却剂泵叶轮20的侧上具有第一压力室80，所述第一压力室轴向地通过第二壳体部分44和调控滑块58的底板66且径向向外通过外壳体10或第二壳体部分44的环形的突出部54且径向向内通过第一壳体部分26限定边界。在底板66的背对冷却剂泵叶轮20的侧上形成第二压力室82，所述第二压力室82在轴向上由底板66和第一壳体部分26、径向向外由调控滑块58的周壁60且径向向内由第一壳体部分26限定边界。根据在两个压力室80、82内施加在调控滑块58的底板66上的压力差，将调控滑块58的周壁60相应地推动到环形间隙62内或从环形间隙62推出。

为此所需的压力差通过调控泵32产生，且通过形成为3/2路电磁阀的阀84供给到各压力室80、82。为此，在第二壳体部分44内形成用于阀84的接收开口86，通过所述阀根据其关闭体88的位置调控压力通道92的流通横截面90。此压力通道92从调控泵32的流动通道24的出口30首先延伸到第一壳体部分26的径向内部区域内，且从此处轴向延伸到第二壳体部分44内，在所述第二壳体部分内形成了压力通道92的可调控的流通横截面90，所述流通横截面可通过电磁阀84的关闭体88关闭和打开。压力通道92从此可调控的流体横截面90进一步延伸直至第一压力室80内。第二压力室82通过形成在第一壳体部分26内的连接通道94与流动通道24连接，其中此连接通道94通过孔形成，所述孔从入口的区域从流动通道24直接延伸到第二压力室内。调控阀的未示出的第三流动连接部通向冷却剂泵的抽吸侧。

如果冷却剂泵在运行中要输送最大冷却剂量，则冷却剂泵叶轮20的出口64处的环形间隙62被完全打开，这通过电磁阀84不通电实现，以此关闭体88由于弹簧力被推到所述关闭体88的关闭了压力通道92的流体横截面90的位置中。这导致在第一压力室80内不通过冷却剂建立压力，相反，存在于压力室80内的冷却剂可通过电磁阀84的在此状态中被打开的另外的未示出的流动连接部流出到冷却剂泵的泵入口14。替代地，在此状态中调控泵32向着关闭的流体横截面90输送，以此在整个流动通道24内建立升高的压力，所述压力也作用在调控泵的入口的区域内，且相应地通过连接通道94也建立在第二压力室82内。第二压力室82内的这个升高的压力导致在调控滑块58的底板66上出现压力差，所述压力差导致调控滑块58被推动到其打开环形间隙62的位置，且因此保证了冷却剂泵的最大输送。在电磁阀84供电故障时，调控滑块58相应地处于相同的位置，使得即使在此紧急运行状态中也保证冷却剂泵的最大输送，而为此无需复位弹簧或另外的非液压的力。通过经由第一壳体部分26和周壁60之间的间隙70的泄漏等避免了第二压力室82内的压力过强的升高，使得附加地通过调控泵32输送的冷却剂也用于冷却循环内的输送。来自第一压力室的冷却剂可通过未图示的返回通道流出，所述返回通道从电磁阀84穿过第二壳体部分44且然后沿驱动轴18在第一壳体部分26的内部内延伸，且通过冷却剂泵叶轮20内的孔通向冷却剂泵的泵入口14。

如果从发动机控制要求降低的冷却剂流动，例如在内燃机冷启动之后的暖机运行期间的情况，则又将电磁阀84通电，以此关闭体88打开压力通道92的流体横截面90。相应地，出现在调控泵32的出口30上的压力也在压力通道92内且在第一压力室80内产生，而同时第二压力室82内的压力降低，因为在入口区域内通过抽吸冷却剂出现了降低的压力。在此首先也抽吸存在于第二压力室82内的冷却剂。在此状态中，相应地压力差又施加在调控滑块58的底板66上，这导致调控滑块58被移动到环形间隙62内且因此中断了冷却循环内的冷却剂流动。在第一压力室80内建立了升高的压力时，短时间后流动通道24和第二压力室82内的压力也升高，但这不导致复位，因为从第二压力室82的泄漏大于从第一压力室80的泄漏，且为进行调节可能要附加地克服摩擦力。相应地，调控滑块58保持在希望的位置中，而不出现过强的压力升高。

如果使用可调控的电磁阀84，也可将所述电磁阀84移动到中间位置中，从而可对于调控滑块58的每个位置实现力平衡，使得实现了对于环形间隙62的流通横截面的完全的调控。

所述的冷却剂泵特别紧凑地构建，但所述冷却剂泵可简单且成本有利地制造和安装。可省去用于调控泵与调控滑块的压力室的液压连接的附加的流道，因为所述连接在很短的距离上可形成为两个内部壳体部分内的简单的孔。调控滑块的调节仅通过在两个压力室内存在的液压力实现，使得可省去例如复位弹簧的附加的部件。但保证了可靠的紧急运行功能，因为在通电故障时总是在调控滑块上出现压力差，所述压力差在此情况中将所述调控滑块移动到其打开环形间隙的位置。此外，将调控滑块调节到关闭环形间隙的位置所需的力通过取消复位弹簧而降低，使得可以更小的横截面实现更快的调节。

应显见的是主权利要求的保护范围不限制于所述实施例。特别地，可构思另外的壳体部分或另外的阀的使用或另外地构造的调控泵。通道引导或压力室的限定也可改变，而不偏离主权利要求的保护范围。此外，例如可构思两个泵叶轮的两件式设计方案。

Claims (10)

1.一种用于内燃机的冷却剂泵，所述冷却剂泵带有：

驱动轴(18)；

冷却剂泵叶轮(20)，所述冷却剂泵叶轮至少抗扭转地布置在所述驱动轴(18)上且能够通过所述冷却剂泵叶轮输送冷却剂；

可调节的调控滑块(58)，通过所述调控滑块能够调控所述冷却剂泵叶轮(20)的出口(64)和周围的输送通道(12)之间的环形间隙(62)的流通横截面；

带有调控泵叶轮(22)的调控泵(32)，所述调控泵叶轮至少抗扭转地布置在所述驱动轴(18)上；

所述调控泵(32)的流动通道(24)，在所述流动通道内能够通过所述调控泵叶轮(22)的旋转产生压力；

压力通道(92)，通过所述压力通道可将流动通道(24)的出口(30)与形成在所述调控滑块(58)的背对所述冷却剂泵叶轮(20)的轴向侧上的所述调控滑块(58)的第一压力室(80)流体连通；

阀(84)，通过所述阀可关闭和打开所述压力通道(92)的流通横截面(90)，

其特征在于，

所述流动通道(24)通过连接通道(94)与所述调控滑块(58)的第二压力室(82)流体连通，所述第二压力室形成在所述调控滑块(58)的朝向所述冷却剂泵叶轮(20)的轴向侧上。

2.根据权利要求1所述的用于内燃机的冷却剂泵，其特征在于，所述阀(84)是3/2路电磁阀。

3.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的冷却剂泵，其特征在于，所述调控泵叶轮(22)与所述冷却剂泵叶轮(20)形成为一体件。

4.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的冷却剂泵，其特征在于，所述调控泵(32)的流动通道(24)形成在固定的第一壳体部分(26)内，在所述第一壳体部分的与所述流动通道(24)在轴向上对置的侧上形成第二压力室(82)。

5.根据权利要求4所述的用于内燃机的冷却剂泵，其特征在于，所述连接通道(94)形成在具有所述流动通道(24)的固定的第一壳体部分(26)内。

6.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的冷却剂泵，其特征在于，所述连接通道(94)从所述调控泵(32)的入口的区域延伸到所述第二压力室(82)内。

7.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的冷却剂泵，其特征在于，所述调控泵叶轮(22)在所述冷却剂泵叶轮(20)的背侧在轴向上布置在所述第二压力室(82)和所述冷却剂泵叶轮(20)之间。

8.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的冷却剂泵，其特征在于，所述调控泵(32)是侧通道泵。

9.根据权利要求4所述的用于内燃机的冷却剂泵，其特征在于，所述压力通道(92)从所述调控泵(32)的出口(30)穿过所述第一壳体部分(26)和第二壳体部分(44)延伸到所述第一压力室(80)内，其中，在所述第二壳体部分(44)内形成由所述阀(84)控制的流通横截面(90)。

10.根据权利要求9所述的用于内燃机的冷却剂泵，其特征在于，在所述第一壳体部分(26)内在所述调控滑块(58)径向内部形成所述压力通道(92)，且所述第一壳体部分(26)限定了所述两个压力室(80、82)在径向上向内的边界。

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