DE102004054637B4 - Adjustable coolant pump - Google Patents

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Abstract

Regelbare Kühlmittelpumpe mit einem Pumpengehäuse (1) und einem in einem Pumpeninnenraum angeordneten, von einer Druckfeder (28) beaufschlagten, den Ausströmbereich des Flügelrades (6) der Kühlmittelpumpe regelnden, elektromagnetisch betätigten Ventilschieber (21), mit einem in einem Lagersitz (2) des Pumpengehäuses (1) angeordneten Kugellager (3), in dem eine Pumpenwelle (4) frei drehbar gelagert ist, auf deren freien Enden einerseits eine Riemenscheibe (5) und gegenüberliegend das Flügelrad (6) drehfest angeordnet sind, wobei auf der Pumpenwelle (4), dem Kugellager (3) flügelradseitig benachbart, ein in einem Dichtungssitz (7) des Pumpengehäuses (1) befestigter Radial-Wellendichtring (8) angeordnet ist, gekennzeichnet durchfolgende Merkmale:
a. daß im Bereich eines Saugmundes (35) im Flügelrad (6) eine oder mehrere Ausgleichsbohrungen (36) angeordnet sind,
b. daß im Pumpengehäuse (1) der den Lagersitz (2) und den Dichtungssitz (7) umgebende, von einem Innenmantel (9), einem Außenmantel (12) und einer Rückwand (13) begrenzte separate Pumpeninnenraum angeordnet ist, auf dessen Innenmantel (9) eine Federhülse (10) mit einem...Controllable coolant pump with a pump housing (1) and an electromagnetically actuated valve slide (21) arranged in a pump interior and acted upon by a compression spring (28) controlling the outflow region of the impeller (6) of the coolant pump, with one in a bearing seat (2) of the Pump housing (1) arranged ball bearing (3) in which a pump shaft (4) is freely rotatably mounted, on the free ends on the one hand a pulley (5) and opposite the impeller (6) are arranged rotationally fixed, wherein on the pump shaft (4) , the ball bearing (3) adjacent the impeller side, a in a seal seat (7) of the pump housing (1) mounted radial shaft seal (8) is arranged, characterized by the following features:
a. in that one or more compensation bores (36) are arranged in the area of a suction mouth (35) in the impeller (6),
b. in the pump housing (1) of the bearing seat (2) and the seal seat (7) surrounding, by an inner shell (9), an outer shell (12) and a rear wall (13) limited separate pump interior is arranged on the inner shell (9) a spring sleeve (10) with a ...

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Description

Die Erfindung betrifft eine über eine Riemenscheibe angetriebene regelbare Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The Invention relates to a a pulley driven variable coolant pump for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.

Im Stand der Technik sind einerseits Kühlmittelpumpen für Verbrennungsmotore vorbeschrieben, die über eine Riemenscheibe von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angetrieben werden und bei denen das Flügelrad schaltbar in Verbindung mit einer Reibpaarung von der Pumpenwelle angetrieben wird.in the The state of the art, on the one hand, is coolant pumps for internal combustion engines prescribed above a pulley driven by the crankshaft of the internal combustion engine be and where the impeller switchable in conjunction with a friction pairing of the pump shaft is driven.

Mit der mit solchen Kühlmittelpumpen realisierbaren Zweipunktregelung kann die Kühlleistung wie auch die Antriebsleistung der Kühlmittelpumpe variiert werden.With the with such coolant pumps realizable two-step control can be the cooling capacity as well as the drive power the coolant pump varies become.

Diese Regelung von Kühlmittelpumpen für Kraftfahrzeuge ermöglicht, dass eine sofort beim Starten des Motors einsetzende Zwangskühlung vermieden werden kann, wodurch die Warmlaufphase des Motors mit all den in dieser Phase auftretenden Nachteilen, wie beispielsweise erhöhte Reibungsverluste, erhöhte Emissionswerte und einem erhöhten Kraftstoffverbrauch, deutlich reduziert werden kann.These Control of coolant pumps for motor vehicles allows that avoids forced cooling immediately when starting the engine which allows the warm-up phase of the engine with all the in this phase, such as increased friction losses, increased Emission levels and increased fuel consumption, can be significantly reduced.

Andererseits werden in der DE 199 01123 A1 , wie auch der US 48 28 455 Lösungen vorbeschrieben, bei denen mittels einer geschlitzten, axial beweglichen Scheibe die wirksame Flügelbreite des Flügelrades verändert werden kann.On the other hand, in the DE 199 01123 A1 as well as the US 48 28 455 Described above solutions in which by means of a slotted, axially movable disc, the effective blade width of the impeller can be changed.

Zudem wurde von der Anmelderin in der DE 103 14 526 A1 ein elektromagnetisch betätigter, im Saugbereich einer Kühlmittelpumpe arbeitender Ventilschiebers vorgestellt.In addition, by the applicant in the DE 103 14 526 A1 an electromagnetically operated, operating in the suction region of a coolant pump valve spool presented.

Aus der DE 199 53 936 A1 ist weiterhin eine Volumenstromregelung mittels eines pulsweitenmodulierten 2/2 Wegeventils für den Einsatz im Bereich der Ölhydraulik bekannt.From the DE 199 53 936 A1 Furthermore, a volume flow control by means of a pulse width modulated 2/2 way valve for use in the field of oil hydraulics is known.

Darüber hinaus wurde von der Anmelderin in der DE 100 57 098 C1 eine bewährte regelbare Kühlmittelpumpe vorgestellt, bei der stationär im Pumpengehäuse eine Magnetspule angeordnet ist, welche mit einer drehfest, jedoch federbelastet verschiebbar auf der Antriebswelle angeordneten, flügelradseitig mit einem Reibbelag versehenen Ankerscheibe derart in Wirkverbindung treten kann, dass bei ausgeschaltetem Magnetfeld infolge der Federanpresskraft das drehbar auf der Antriebswelle angeordnete Flügelrad von der Ankerscheibe mitgenommen wird.In addition, by the applicant in the DE 100 57 098 C1 a proven controllable coolant pump presented in the stationary in the pump housing, a solenoid is arranged, which arranged with a rotatably, but spring loaded slidably disposed on the drive shaft, the impeller side with a friction lining provided armature disc in operative connection, that when the magnetic field due to the spring pressure the rotatable arranged on the drive shaft impeller is taken from the armature disk.

Da bei dieser Bauform das Mitnahmereibmoment durch den zur Verfügung stehenden magnetischen Bauraum stark begrenzt wird, wurde diese Lösung konsequent weiterentwickelt.There in this design, the driving torque through the available magnetic space is severely limited, this solution became consistent further developed.

Die auf dieser Lösung aufbauende DE 102 35 721 A1 beschreibt eine bauraumoptimierte regelbare Kühlmittelpumpe, mit einem von der Reibscheibe der Magnetkupplung auf das Flügelrad übertragbaren, deutlich erhöhten Antriebsdrehmoment.The building on this solution DE 102 35 721 A1 describes a space-optimized controllable coolant pump, with one of the friction disc of the magnetic coupling to the impeller transmissible, significantly increased drive torque.

Dieses erhöhte Antriebsdrehmoment wird durch eine Erhöhung der Anpreßkraft bewirkt, welche daraus resultiert, dass zwischen der Reibscheibe und dem Flügelrad durch einen Zuströmring und einen Ausströmring für das Kühlmedium ein die Anpresskraft unterstützender Unterdruck aufgebaut, und gleichzeitig die Reibscheibe während des Betriebes mittels Überströmöffnungen kupplungsseitig mit dem Druck des Kühlmediums beaufschlagt wird.This increased Drive torque is caused by an increase in the contact pressure, which results from the fact that between the friction disc and the impeller through an influx ring and an exhaust ring for the cooling medium a supportive force Negative pressure built up, and at the same time the friction disk during the Operation by means of overflow openings clutch side is acted upon by the pressure of the cooling medium.

Um eine kurzfristige Motorerwärmung mit all den daraus resultierenden Vorteilen zu gewährleisten, werden die vorgenannten Bauformen von Kühlmittelpumpen beim Kaltstart des Motors ausgeschaltet.Around a short-term engine warming with all the resulting benefits to ensure be the aforementioned types of coolant pumps during cold start of the engine switched off.

Hat nun der Motor seine Betriebstemperatur erreicht, wird die jeweilige Reibkupplung, mit ihren dieser Kupplungsbauform eigenen, funktionsbedingten Verschleißproblemen, aktiviert und die Kühlmittelpumpe angeschaltet.Has now the engine reaches its operating temperature, the respective Friction clutch, with its own this clutch design, functional Wear problems, activated and the coolant pump turned on.

Dadurch wird eine solch große Menge kalten Kühlmittels in den auf die Betriebstemperatur erwärmten Motor gepumpt, dass sich dieser sofort stark abgekühlt.Thereby will be such a big one Amount of cold coolant pumped into the engine heated to the operating temperature that this cooled down immediately.

Dabei werden die erwünschten Vorzüge einer schnellen Erwärmung des Motors jedoch teilweise schon wieder kompensiert.there become the desired Benefits a rapid warming However, the engine partially compensated again.

Beim Wiedereinschalten von größeren Kühlmittelpumpen sind infolge der erforderlichen Massenbeschleunigung zudem sehr hohe Drehmomente zu überwinden, welche zwangsläufig eine hohe Bauteilbelastung zur Folge haben. Untersuchungen zum Kraftstoffverbrauch von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen haben gezeigt, dass durch ein konsequentes Thermomanagement, also jene Maßnahmen welche zu einem energetisch und thermomechanisch optimalen Betrieb eines Verbrennungsmotors führen, etwa 3 bis 5% Kraftstoff eingespart werden können.At the Restart of larger coolant pumps are also very high due to the required mass acceleration overcome high torques, which inevitably a high component load result. Studies on fuel consumption of internal combustion engines in motor vehicles have shown that through a consistent thermal management, ie those measures which are energetic and thermo-mechanically optimal operation of an internal combustion engine to lead, about 3 to 5% fuel can be saved.

Daher wird eine immer präzisere Regelung des Kühlmitteldurchsatzes in Abhängigkeit von der Temperatur des durchgesetzten Kühlmittels erforderlich.Therefore becomes more and more precise Control of coolant flow rate dependent on required by the temperature of the enforced coolant.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine über eine Riemenscheibe angetriebene, regelbare Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore zu entwickeln, welche die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet, sich durch einen hohen Wirkungsgrad, eine hohe Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit sowie einen minimalen Fertigungs- und Montageaufwand auszeichnet, eine aktive Steuerung der Kühlmittelfördermenge ermöglicht um einerseits eine allmähliche optimale Erwärmung des Motors zu gewährleisten und gleichzeitig nach der Erwärmung des Motors die Motortemperatur im Dauerbetrieb so zu beeinflussen, dass im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die Schadstoffemission wie auch die Reibungsverluste und der Kraftstoffverbrauch deutlich reduziert werden können, wobei die erfindungsgemäße Lösung selbst bei gegenwärtig bereits gefertigten Motoren gegen bisher eingesetzten Kühlmittelpumpen ausgetauscht werden soll.Of the Invention is therefore based on the object, one over a Pulley driven, variable coolant pump for combustion engines too which avoids the aforementioned disadvantages of the prior art, through high efficiency, high reliability and reliability and a minimum of manufacturing and assembly costs, an active control of the coolant flow allows around on the one hand a gradual one optimal heating of the To ensure engines and at the same time after heating of the engine to influence the engine temperature in continuous operation so that in the entire working range of the engine both the pollutant emission as well as the friction losses and fuel consumption significantly can be reduced wherein the solution according to the invention itself at present already manufactured engines against previously used coolant pumps to be replaced.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine regelbare Kühlmittelpumpe mit den Merkmalen des Hauptanspruches der Erfindung gelöst.According to the invention this Task by a controllable coolant pump solved with the features of the main claim of the invention.

Diese regelbare Kühlmittelpumpe mit einem im Pumpengehäuse angeordneten Lagersitz in welchem ein Kugellager angeordnet ist in dem frei drehbar eine Pumpenwelle gelagert ist, wobei auf einem freien Ende der Pumpenwelle drehfest eine Riemenscheibe und auf dem gegenüberliegenden freien Ende der Pumpenwelle drehfest ein Flügelrad angeordnet ist, und flügelradseitig auf der Pumpenwelle, dem Kugellager benachbart, ein Radial-Wellendichtring angeordnet welcher im Pumpengehäuse in einem Dichtungssitz befestigt ist, zeichnet sich dadurch aus, dass im Pumpengehäuse ein den Dichtungssitz und ein den Lagersitz kreisringförmig umgebender Pumpeninnenraum angeordnet ist auf dessen Innenmantel eine Federhülse mit einem flügelradseitigen Anschlag aufgepresst ist, wobei im Bereich des Außenmantels und im oberen Bereich der Rückwand des Pumpeninnenraumes des Pumpengehäuse ein Magnetgehäuse mit einer zylinderförmigen Eisenrückschlussplatte angeordnet ist in dem eine mit einem Kabel versehene Magnetspule angeordnet ist, wobei im Ringspalt zwischen der Federhülse und der Magnetspule bzw. den der Magnetspule zuzuordnenden Baugruppen, wie dem Magnetgehäuse mit Eisenrückschlussplatte, der Innenzylinder eines Ventilschiebers angeordnet ist, welcher neben dem Innenzylinder und einem mit seinem Innendurchmesser den Außendurchmesser des Flügelrades geringfügig überragenden Außenzylinder weiterhin aus einer diese beiden Zylinder miteinander verbindende Kreisscheibe besteht, wobei am freien Ende des Innenzylinders ein Aufnahmering mit einem Druckfederanlagesteg zur Aufnahme eines Magnetankers angeordnet ist, welcher entlang einer am Innenring der Eisenrückschlussplatte und dem hinteren Bereich der Magnetspule befindlichen Lauffläche verschiebbar derart angeordnet ist, dass der Außenzylinder des Ventilschiebers entlang der äußeren Breite des Flügelrades verschoben werden kann, wobei der Magnetanker mit einer Anschlagsfläche versehen ist, welche mit einer am Magnetgehäuse angeordneten Anlage in Wirkverbindung treten kann, wobei zwischen dem Anschlag und dem Druckfederanlagesteg des Innenzylinders eine Druckfeder angeordnet ist.These adjustable coolant pump with one in the pump housing arranged bearing seat in which a ball bearing is arranged in which a pump shaft is freely rotatably mounted, wherein on a free At the end of the pump shaft turn one pulley and on the opposite side free end of the pump shaft rotationally fixed an impeller is arranged, and impeller side on the pump shaft, adjacent to the ball bearing, a radial shaft seal which is arranged in the pump housing fastened in a seal seat, characterized by that in the pump housing a sealing seat and a bearing seat surrounding annular Pump interior is arranged on the inner shell with a spring sleeve a wing-wheel side Stopper is pressed, wherein in the region of the outer jacket and in the upper part of the back wall the pump interior of the pump housing a magnetic housing with a cylindrical Iron yoke plate is arranged in which a provided with a cable solenoid is arranged, wherein in the annular gap between the spring sleeve and the magnetic coil or the components to be assigned to the magnetic coil, like the magnet housing with iron back plate, the inner cylinder of a valve spool is arranged, which next to the inner cylinder and one with its inner diameter the outer diameter the impeller slightly towering outer cylinder continuing from one of these two cylinders connecting together Circular disk is made, wherein at the free end of the inner cylinder Retaining ring with a pressure spring attachment for receiving a magnet armature which is arranged along one of the inner ring of the iron back plate and the tread located at the rear of the magnetic coil is arranged such that the outer cylinder of the valve spool along the outer width the impeller can be moved, the armature provided with a stop surface is, which with a arranged on the magnet housing plant in Active connection can occur, wherein between the stop and the Druckfederanlagesteg the inner cylinder arranged a compression spring is.

Diese Druckfeder bewirkt, dass bei stromloser Magnetspule der Ventilschieber in seine Ausgangslage zurückgestellt wird.These Compression spring causes, when the solenoid is de-energized, the valve spool returned to its original position becomes.

Erfindungsgemäß sind in der Kreisscheibe des Ventilschiebers Durchflussöffnungen angeordnet.According to the invention are in the circular disc of the valve spool flow openings arranged.

Diese Durchflussöffnungen gewährleisten, das beidseitig der Kreisscheibe des Ventilschieber die selben Druckverhältnisse vorliegen, so dass ein Verschieben des Ventilschiebers durch den an diesem angeordneten Magnetanker bei Stromzufuhr zur Magnetspule möglich ist.These Flow openings ensure that on both sides of the circular disc of the valve spool the same pressure conditions be present, so that a displacement of the valve spool by the arranged on this magnet armature with power to the solenoid possible is.

Kennzeichnend ist auch, dass sich am Außenrand der Kreisscheibe des Ventilschiebers, im Übergangsbereich zum Außenzylinder eine Ringaufnahmenut befindet, in der ein Kolbenring angeordnet ist, welcher in der Innenwandung des Pumpengehäuses entlang einer zylindrischen Gleitfläche (32) zwischen dem flügelradseitigen Endbereich des Magnetgehäuses und der im Pumpengehäuse angeordneten Pumpenspirale verschiebbar ist.It is also characteristic that on the outer edge of the circular disk of the valve slide, in the transition region to the outer cylinder is a Ringaufnahmenut in which a piston ring is arranged, which in the inner wall of the pump housing along a cylindrical sliding surface ( 32 ) is displaceable between the impeller-side end portion of the magnet housing and arranged in the pump housing pump coil.

Diese erfindungsgemäße Anordnung gewährleistet einerseits eine exakte Führung des Ventilschiebers im Pumpengehäuse und dient gleichzeitig der Abdichtung zwischen dem Schieberraum (dem Raum hinter dem Flügelrad) und der Pumpenspirale um Leckagen zu vermeiden.These inventive arrangement guaranteed on the one hand an exact guidance of the valve spool in the pump housing and at the same time serves to seal between the pusher space (the Space behind the impeller) and the pump spiral to prevent leaks.

Im Arbeitsweg wird der maximale Hub des Ventilschiebers durch den Arbeitsweg des Magnetankers begrenzt. Aus der rückwandseitigen, durch die Einwirkung der Druckfeder erzwungenen Endlage des Magnetankers, kann dieser bei Stromzufuhr zur Magnetspule entlang seiner Lauffläche im Hub so weit linear verfahren werden bis die Anschlagsfläche des Magnetankers an der Anlage des Magnetgehäuses zu liegen kommt.in the Working distance is the maximum stroke of the valve spool through the working path of the armature limited. From the back wall side, by the action the compression spring forced end position of the armature, this can when power is supplied to the solenoid coil along its tread in the stroke be moved as far as the stop surface of the Magnetic armature comes to rest on the system of the magnet housing.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht somit, dass mittels der Variation der Stromzufuhr zur Magnetspule der Ventilschieber vom Magnetanker verschoben wird, und dabei der linear entlang des Außenrandes des Flügelrades verfahrbare Außenzylinder des Ventilschiebers den Öffnungsquerschnitt der Zuströmöffnung vom Flügelrad in die Pumpenspirale variiert, bzw. versperrt.The arrangement according to the invention thus enables the valve slide to be displaced from the magnet armature by means of the variation of the current supply to the magnet coil, while the outer cell movable linearly along the outer edge of the impeller Linder the valve spool varies the opening cross-section of the inflow opening from the impeller into the pump spiral, or blocked.

Erfindungswesentlich ist auch, dass am freien Ende des an der Kreisscheibe angeordneten Außenzylinders eine Dichtkante angeordnet ist.essential to the invention is also that at the free end of the arranged on the circular disk outer cylinder a sealing edge is arranged.

Diese zur „Abdichtung der Pumpenspirale" dienende Dichtkante reduziert dabei gleichzeitig auch die zum Abregeln, bzw. Absperren des Förderstromes erforderliche, am Ventilschieber angreifende Magnetkraft.These for "sealing the pump spiral "serving At the same time sealing edge also reduces the Shut off the flow required, acting on the valve spool magnetic force.

Kennzeichnend ist auch, dass sich im Bereich des Saugmundes im Flügelrad eine/mehrere Ausgleichsbohrungen angeordnet ist/sind. Diese Ausgleichsbohrungen ermöglicht den zur Kühlung des Radial-Wellendichtringes zwingend erforderlichen Kühlmittelvolumenstrom hinter dem Flügelrad über den Ringsspalt zwischen dem Außenrand des Flügelrades und dem Außenzylinder des Ventilschiebers hin zu der/den Ausgleichsbohrung/en.characteristic is also that in the area of the suction in the impeller one / more compensation holes is / are arranged. These compensation holes allow the for cooling the Radial shaft seal imperative required coolant flow behind the impeller over the Ring gap between the outer edge the impeller and the outer cylinder of the valve spool towards the balancing bore (s).

Erfindungswesentlich ist auch, dass am Umfang des Innenzylinders Stege angeordnet sind. Diese Stege ermöglichen eine linienförmige Führung des Ventilschiebers am Innenumfang des Magnetgehäuses. Diese linienförmige Führung minimiert einerseits die Gleitreibung zwischen dem Innenzylinder des Ventilschiebers und dessen Führungsfläche vermindert und gleichzeitig bewirkt, dass Partikelverschmutzungen des Kühlmittels die Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit des Ventilschiebers nicht beeinträchtigen.essential to the invention is also that webs are arranged on the circumference of the inner cylinder. These bars allow a line-shaped Leadership of Valve slide on the inner circumference of the magnet housing. This linear guide minimizes on the one hand, the sliding friction between the inner cylinder of the valve spool and reduced its guide surface and at the same time causes particle contamination of the coolant the operational safety and reliability of the valve spool do not interfere.

Durch Pulsweitenmodulation der an der Magnetspule anliegenden Spannung kann mittels der erfindungsgemäßen Lösung der Hub des Ventilschiebers sowohl im Verschiebeweg, wie auch in der Öffnungszeit derart variiert werden, dass mittels der erfindungsgemäßen Lösung die Durchflußmenge, der Förderstrom, kontinuierlich in Abhängigkeit vom jeweiligen aktuellen Bedarf geregelt werden kann.By Pulse width modulation of the voltage applied to the solenoid can by means of the inventive solution of Stroke of the valve spool both in the displacement as well as in the opening time be varied so that by means of the inventive solution the flow rate the flow rate, continuously dependent can be regulated by the respective current need.

Die erfindungsgemäße Lösung bewirkt einen hohen Pumpenwirkungsgrad, gewährleistet eine hohe Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit bei minimiertem Fertigungs- und Montageaufwand und ermöglicht durch eine aktive Steuerung der Kühlmittelfördermenge eine allmähliche optimale Erwärmung des Motors. Mit der hier vorgestellten erfindungsgemäßen Lösung ist es zudem auch nach erfolgter Erwärmung des Motors möglich die Motortemperatur im Dauerbetrieb so zu beeinflussen, dass im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die Schadstoffemission, die Reibungsverluste und auch der Kraftstoffverbrauch deutlich reduziert werden können.The inventive solution causes a high pump efficiency, ensures high reliability and reliability with minimized production and assembly costs and enabled by an active control of the coolant flow a gradual optimal heating of the Engine. With the solution according to the invention presented here, it is also also after warming up of the engine possible to influence the engine temperature in continuous operation so that in entire working range of the engine both the pollutant emission, significantly reduces friction losses and fuel consumption can be.

Darüber hinaus ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung, dass selbst bei gegenwärtig bereits gefertigten Motoren die hier vorgestellte erfindungsgemäße, regelbare Kühlmittelpumpe gegen bisher eingesetzte Kühlmittelpumpen ausgetauscht werden kann.Furthermore allows the inventive solution that even at present already manufactured engines here presented according to the invention, controllable Coolant pump against previously used coolant pumps can be exchanged.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen zur erfindungsgemäßen Lösung.Further Details and features of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description of the embodiments according to the invention in conjunction with the drawings for the solution according to the invention.

Nachfolgend soll daher die Erfindung an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit sechs Figuren näher erläutert werden.following Therefore, the invention with reference to several embodiments in conjunction with six figures closer explained become.

Es zeigen dabei:It show:

1: die erfindungsgemäße, regelbare Kühlmittelpumpe im Schnitt in der Seitenansicht mit der Darstellung der beiden möglichen Endlagen des Ventilschiebers 21 (oben: vordere Endlage des Ventilschiebers, unten: hintere Endlage des Ventilschiebers); 1 : The inventive variable coolant pump in section in the side view with the representation of the two possible end positions of the valve spool 21 (top: front end position of the valve spool, bottom: rear end position of the valve spool);

2: den Ventilschieber 21 in einer räumlichen Darstellung; 2 : the valve spool 21 in a spatial representation;

3: die erfindungsgemäße, regelbare Kühlmittelpumpe im Schnitt mit einer weiteren Kühlmittelaustrittsöffnung 37 in der Seitenansicht, wiederum mit der Darstellung der beiden möglichen Endlagen des Ventilschiebers 21 (oben: vordere Endlage des Ventilschiebers, unten: hintere Endlage des Ventilschiebers); 3 : the inventive, controllable coolant pump in section with a further coolant outlet opening 37 in the side view, again with the representation of the two possible end positions of the valve spool 21 (top: front end position of the valve spool, bottom: rear end position of the valve spool);

4: die erfindungsgemäße, regelbare Kühlmittelpumpe im Schnitt mit einer weiteren Kühlmittelaustrittsöffnung 37 und Ventilklappen 38 in der Seitenansicht ebenfalls mit der Darstellung der beiden möglichen Endlagen des Ventilschiebers 21, oben: vordere Endlage des Ventilschiebers; unten: hintere Endlage des Ventilschiebers; 4 : the inventive, controllable coolant pump in section with a further coolant outlet opening 37 and butterfly valves 38 in the side view also with the representation of the two possible end positions of the valve spool 21 , top: front end position of the valve spool; bottom: rear end position of the valve spool;

5: eine Kennlinie des Ventilschieberhubes bei Förderstromregelung durch Pulsweitenmodulation; 5 a characteristic curve of the valve spool stroke in the case of flow control by pulse width modulation;

6: eine Gegenüberstellung der Leistungsaufnahme in Abhängigkeit von der Drehzahl des Flügelrades bei unterschiedlichen Wasserpumpenbauformen; 6 a comparison of the power consumption as a function of the speed of the impeller in different water pump types;

In der 1 ist die erfindungsgemäße, regelbare Kühlmittelpumpe im Schnitt in der Seitenansicht mit den beiden möglichen Endlagen des Ventilschiebers 21 dargestellt.In the 1 is the inventive variable coolant pump in section in the side view with the two possible end positions of the valve spool 21 shown.

Im Lagersitz 2 des Pumpengehäuses 1 ist ein Kugellager 3 angeordnet. In diesem Kugellager 3 ist die Pumpenwelle 4 frei drehbar gelagert. Auf einem der beiden freien Enden der Pumpenwelle 4 ist außerhalb des Pumpengehäuses drehfest eine Riemenscheibe 5 angeordnet. Auf dem gegenüberliegenden freien Ende der Pumpenwelle 4 ist innerhalb des Pumpengehäuses das Flügelrad 6 aufgepresst. Somit wird von der Drehzahl der Riemenscheibe 5 die Drehzahl des Flügelrades 6 vorgegeben.In the camp seat 2 of the pump housing 1 is a ball bearing 3 arranged. In this ball bearing 3 is the pump shaft 4 freely rotatably mounted. On one of the two free ends of the pump shaft 4 is outside the pump housing non-rotatably a pulley 5 arranged. On the opposite free end of the pump shaft 4 inside the pump housing is the impeller 6 pressed. Thus, the speed of the pulley 5 the speed of the impeller 6 specified.

Flügelradseitig ist auf der Pumpenwelle 4, dem Kugellager 3 benachbart, ein Radial-Wellendichtring 8 angeordnet. Diese ist in einem Dichtungssitz 7 des Pumpengehäuses angeordnet.Impeller side is on the pump shaft 4 , the ball bearing 3 adjacent, a radial shaft seal 8th arranged. This is in a seal seat 7 arranged the pump housing.

Durch den Einsatz eines Radial-Wellendichtringes 8 werden die Fertigungskosten gesenkt und gleichzeitig Dampfleckagen vermieden.By using a radial shaft seal 8th The production costs are reduced while avoiding steam leaks.

Im Pumpengehäuse 1 ist ein den Dichtungssitz 7 und den Lagersitz 2 kreisringförmig umgebender Pumpeninnenraum angeordnet. Auf dessen Innenmantel 9 ist eine Federhülse 10 mit einem flügelradseitig angeordneten ringförmigen Anschlag 11 aufgepresst.In the pump housing 1 is a seal seat 7 and the camp seat 2 arranged annular surrounding pump interior. On the inner jacket 9 is a spring sleeve 10 with an airfoil arranged annular stop 11 pressed.

Im Bereich des Außenmantels 12 des Pumpeninnenraumes wie auch im oberen Bereich der Rückwand 13 ist im Pumpengehäuse 1 ein Magnetgehäuse 14 mit einer zylinderförmigen Eisenrückschlussplatte 17 angeordnet, in dem eine mit einem der Stromversorgung dienenden Kabel 15 versehene Magnetspule 16 angeordnet ist. Im Ringspalt zwischen der Federhülse 10 und dem Magnetgehäuse 14 mit der Eisenrückschlussplatte 17 bzw. der Magnetspule 16 ist verschiebbar der Innenzylinder 18 eines Ventilschiebers 21 angeordnet. Dieser Ventilschieber besteht neben dem Innenzylinder 18 und einem mit seinem Innendurchmesser den Außendurchmesser des Flügelrades 6 geringfügig überragenden Außenzylinder 20 aus einer diese beiden zylinderförmigen Baugruppen miteinander verbindende Kreisscheibe 19.In the area of the outer jacket 12 the pump interior as well as in the upper area of the rear wall 13 is in the pump housing 1 a magnet housing 14 with a cylindrical iron back plate 17 arranged in which a serving with a power cable 15 provided magnetic coil 16 is arranged. In the annular gap between the spring sleeve 10 and the magnet housing 14 with the iron back plate 17 or the magnetic coil 16 is displaceable inner cylinder 18 a valve spool 21 arranged. This valve spool is next to the inner cylinder 18 and one with its inner diameter the outer diameter of the impeller 6 slightly protruding outer cylinder 20 from one of these two cylindrical assemblies interconnecting circular disk 19 ,

Am freien Ende des Innenzylinders 18 ist ein Aufnahmering 22, zur Aufnahme eines Magnetankers 24, mit einem Druckfederanlagesteg 23 angeordnet. Dieser im Aufnahmering 22 angeordnete Magnetanker 24 ist entlang einer am Innenmantel der Eisenrückschlussplatte 17 und dem keilriemenseitigen Bereich der Magnetspule 16 befindlichen Lauffläche 25 verschiebbar angeordnet.At the free end of the inner cylinder 18 is a recording ring 22 , for holding a magnet armature 24 , with a compression spring web 23 arranged. This in the recording ring 22 arranged armature 24 is along one of the inner jacket of the iron backing plate 17 and the V-belt side portion of the solenoid 16 located tread 25 slidably arranged.

Der Magnetanker 24 ist mit einer Anschlagsfläche 26 versehen, welche mit einer am Magnetgehäuse 14 angeordneten Anlage 27 in Wirkverbindung treten kann. Zwischen dem Anschlag 11 und dem Druckfederanlagesteg 23 des Innenzylinders 18 ist eine Druckfeder 28 angeordnet.The magnet armature 24 is with a stop surface 26 provided with one on the magnet housing 14 arranged plant 27 can come into operative connection. Between the stop 11 and the compression spring web 23 of the inner cylinder 18 is a compression spring 28 arranged.

Bei stromloser Magnetspule 16 gewährleistet die Druckfeder 2, dass der Ventilschieber 21 in seine Ausgangslage zurückgestellt wird.With de-energized solenoid 16 ensures the compression spring 2 that the valve spool 21 is returned to its original position.

In der Kreisscheibe 19 des Ventilschiebers 21 sind Durchflussöffnungen 29 angeordnet.In the circular disk 19 of the valve spool 21 are flow openings 29 arranged.

Diese Durchflussöffnungen 29 gewährleisten, dass beidseitig der Kreisscheibe 19 des Ventilschieber 21 die selben Druckverhältnisse vorliegen, so dass ein Verschieben des Ventilschiebers mittels des Magnetankers 24 bei Stromzufuhr zur Magnetspule 16 möglich ist.These flow openings 29 Ensure that the circular disc is on both sides 19 the valve spool 21 the same pressure conditions exist, so that a displacement of the valve spool by means of the armature 24 with power supply to the solenoid 16 is possible.

Am Außenrand der Kreisscheibe 19 des Ventilschiebers 21, im Übergangsbereich zum Außenzylinder 20 ist eine Ringaufnahmenut 30 angeordnet. In dieser ist ein Kolbenring 31 angeordnet welcher in der Innenwandung des Pumpengehäuses 1 entlang einer zylindrischen Gleitfläche 32 zwischen dem flügelradseitigen Endbereich des Magnetgehäuses 14 und dem im Pumpengehäuse 1 angeordneten Übergangsbereich zur Pumpenspirale 33 verschiebbar ist.At the outer edge of the disc 19 of the valve spool 21 , in the transition area to the outer cylinder 20 is a ring recording groove 30 arranged. In this is a piston ring 31 which is arranged in the inner wall of the pump housing 1 along a cylindrical sliding surface 32 between the impeller-side end portion of the magnet housing 14 and in the pump housing 1 arranged transition region to the pump spiral 33 is displaceable.

Mittels dieser erfindungsgemäßen Anordnung des Kolbenringes 31 wird die Abdichtung zwischen dem Schieberraum und der Pumpenspirale 33 gewährleistet, dadurch werden Leckagen vermieden und zudem wird gleichzeitig eine exakte Führung des Ventilschiebers 21 im Pumpengehäuse 1 bewirkt.By means of this inventive arrangement of the piston ring 31 becomes the seal between the pusher space and the pump spiral 33 ensures that leaks are avoided and also at the same time an exact guidance of the valve spool 21 in the pump housing 1 causes.

Der maximale Hub des Ventilschiebers 21 wird durch den Arbeitsweg des Magnetankers 24 begrenzt. Dieser kann bei Stromzufuhr zur Magnetspule 16 entlang seiner Lauffläche 25 im Hub aus der rückwandseitigen, durch die Einwirkung der Druckfeder 28 erzwungenen Endlage des Magnetankers 24, linear so weit verfahren werden, dass die Anschlagsfläche 26 des Magnetankers 24 an der Anlage 27 des Magnetgehäuses 14 zu liegen kommt. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es somit, dass mittels der Variation der Stromzufuhr zur Magnetspule 16 der Ventilschieber 21 vom Magnetanker 24 verschoben wird, so dass der linear entlang des Außenrandes des Flügelrades 6 verfahrbare Außenzylinder 20 des Ventilschiebers 21 den Öffnungsquerschnitt der Zuströmöffnung vom Flügelrad 6 in die Pumpenspirale 33 versperrt.The maximum stroke of the valve spool 21 becomes due to the working travel of the magnet armature 24 limited. This can when power to the solenoid 16 along its tread 25 in the hub from the back wall side, by the action of the compression spring 28 forced end position of the magnet armature 24 , Be moved linearly so far that the stop surface 26 of the magnet armature 24 at the plant 27 of the magnet housing 14 to come to rest. The arrangement according to the invention thus makes it possible, by means of the variation of the current supply to the magnet coil 16 the valve spool 21 from the magnet armature 24 is moved so that the linear along the outer edge of the impeller 6 movable outer cylinder 20 of the valve spool 21 the opening cross-section of the inflow opening of the impeller 6 in the pump spiral 33 blocked.

Am freien Ende des an der Kreischeibe 19 angeordneten Außenzylinders 20 ist eine Dichtkante 34 angeordnet.At the free end of the at the Kreischeibe 19 arranged outer cylinder 20 is a sealing edge 34 arranged.

Diese Dichtkante 34 ermöglicht ein Abregeln sowie ein völliges Absperren des Förderstromes bei minimierter am Ventilschieber 21 angreifender Magnetkraft. Im Bereich des Saugmundes 35 befinden sich im Flügelrad 6 drei Ausgleichsbohrungen 36. Diese Ausgleichsbohrungen 36 ermöglichen den zur Kühlung des Radial-Wellendichtringes zwingend erforderlichen Kühlmittelvolumenstrom 40 hinter dem Flügelrad 6 über den Ringsspalt zwischen dem Außenrand des Flügelrades 6 und dem Außenzylinder 20 des Ventilschiebers 21 hin zu den im Bereich des Saugmundes 35 angeordneten Ausgleichsbohrungen 36.This sealing edge 34 allows a Abregeln as well as a complete shut-off of the flow with minimized at the valve spool 21 attacking magnetic force. In the area of the suction mouth 35 are in the impeller 6 three equalization holes 36 , These compensation holes 36 allow him to cool the radial shaft seal mandatory he required coolant volume flow 40 behind the impeller 6 over the annular gap between the outer edge of the impeller 6 and the outer cylinder 20 of the valve spool 21 towards the suction mouth 35 arranged compensation holes 36 ,

Die obere Hälfte der Schnittdarstellung zeigt die vordere Endlagenstellung des Ventilschiebers. In dieser Endlagenstellung wird der Zufluss von Kühlmittel in die Pumpenspirale unterbunden, und die Fördermenge der Kühlmittelpumpe ist bei dieser Stellung des Ventilschiebers 21, bis auf Spaltströmungen, nahezu „0". Das im Flügelrad 6 befindliche Kühlmittel rotiert lediglich als „träge Masse" mit der Drehzahl des Flügelrades.The upper half of the sectional view shows the front end position of the valve spool. In this end position of the inflow of coolant is prevented in the pump coil, and the flow rate of the coolant pump is in this position of the valve spool 21 , except for fissures, almost "0" 6 located coolant rotates only as "inertial mass" with the speed of the impeller.

Wird beispielsweise der Magnetstrom abgeschaltet, so drückt die Federkraft der Druckfeder 28 den Ventilschieber 21 in die, in der unteren Hälfte der 1 dargestellte, hintere Endlagenstellung.If, for example, the magnetic current is switched off, then the spring force of the pressure spring presses 28 the valve spool 21 in the, in the lower half of 1 illustrated, rear end position.

In dieser Stellung ist der Zufluß vom Flügelrad 6 in die Pumpenspirale 33 vollständig geöffnet. Dieser Betriebszustand wird auch durch die erfindungsgemäße Lösung stets dann eingestellt, wenn beispielsweise Störungen bei der Stromversorgung der Magnetspule 16 eintreten.In this position, the inflow from the impeller 6 in the pump spiral 33 fully open. This operating state is always set by the solution according to the invention then, for example, when disturbances in the power supply of the solenoid 16 enter.

Durch Pulsweitenmodulation der an der Magnetspule 16 anliegenden Spannung kann mittels der erfindungsgemäßen Lösung der Hub des Ventilschiebers sowohl im Verschiebeweg, wie auch in der Öffnungszeit derart variiert werden, dass die Durchflußmenge, der Förderstrom, kontinuierlich in Abhängigkeit vom jeweiligen aktuellen Bedarf geregelt werden kann.By pulse width modulation of the magnet coil 16 applied voltage can be varied by means of the solution according to the invention, the stroke of the valve spool both in the displacement, as well as in the opening time such that the flow rate, the flow rate, can be controlled continuously depending on the current needs.

Auf das an sich bekannte Verfahren der Pulsweitenmodulation wird nachfolgend in Verbindung mit 6 näher eingegangen.On the known method of pulse width modulation is hereinafter in conjunction with 6 discussed in more detail.

Die 2 zeigt den Ventilschieber 21 mit seinem Innenzylinder 18 den Außenzylinder 20 und der diese beiden Bauteile miteinander verbindenden Kreisscheibe 19 mit den in dieser angeordneten Durchflussöffnungen 29 in einer räumlichen Darstellung. Am freien Ende des Außenzylinders 20 ist die Dichtkante 34 angeordnet. Im Bereich der Kreisscheibe 19 ist am Außenzylinder 20 die Ringaufnahmenut 30 angeordnet.The 2 shows the valve spool 21 with his inner cylinder 18 the outer cylinder 20 and the circular disc connecting these two components 19 with the arranged in this flow openings 29 in a spatial representation. At the free end of the outer cylinder 20 is the sealing edge 34 arranged. In the area of the circular disk 19 is on the outer cylinder 20 the ring recording groove 30 arranged.

Am freien Ende des Innenzylinders 18 ist außen der Aufnahmesteg 22 angeordnet. Im Innern des Innenzylinder 18 befindet sich der Druckfederanlagesteg 23.At the free end of the inner cylinder 18 is outside the receiving bridge 22 arranged. Inside the inner cylinder 18 is the compression spring web 23 ,

Die 2 zeigt nun den Ventilschieber 21 in einer räumlichen Darstellung.The 2 now shows the valve slide 21 in a spatial representation.

Am Innenzylinder 18 ist mittels einer Kreisscheibe 19 der Außenzylinder 20 angeordnet.On the inner cylinder 18 is by means of a circular disk 19 the outer cylinder 20 arranged.

Am freien Ende des Innenzylinders 18 ist ein Aufnahmering 22 zur Aufnahme eines Magnetankers und ein Druckfederanlagesteg 23.At the free end of the inner cylinder 18 is a recording ring 22 for holding a magnet armature and a pressure spring contact bar 23 ,

In der Kreisscheibe 19 des Ventilschiebers 21 sind Durchflussöffnungen 29 angeordnet. Am Außenrand der Kreisscheibe 19 befindet sich im Außenzylinder 20 eine Ringaufnahmenut 30 zur Anordnung eines Kolbenringes Am freien Ende des Außenzylinders 20 ist eine Dichtkante 34 angeordnet. Der Umfang des Innenzylinders ist mit Stegen 39 versehen. Diese Stege 39 dienen einer linienförmige Führung des Ventilschiebers 21 am Innenumfang des Magnetgehäuses um einerseits die Gleitreibung zwischen dem Innenzylinder 18 des Ventilschiebers 21 an dessen Führungsfläche zu minimieren und um gleichzeitig die Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit des Ventilschiebers 21 dadurch zu erhöhen, dass Partikelverschmutzungen des Kühlmittels die Verschiebung des Ventilschieber 21 nicht beeinträchtigen können.In the circular disk 19 of the valve spool 21 are flow openings 29 arranged. At the outer edge of the disc 19 is located in the outer cylinder 20 a ring recording groove 30 for the arrangement of a piston ring At the free end of the outer cylinder 20 is a sealing edge 34 arranged. The circumference of the inner cylinder is with bars 39 Mistake. These bridges 39 serve a linear guide of the valve spool 21 on the inner circumference of the magnet housing on the one hand, the sliding friction between the inner cylinder 18 of the valve spool 21 minimize on the guide surface and at the same time the reliability and reliability of the valve spool 21 to increase that particle contamination of the coolant, the displacement of the valve spool 21 can not affect.

In der 3 ist eine weitere Bauform der erfindungsgemäßen, regelbaren Kühlmittelpumpe mit einer Riemenscheibe 5 im Schnitt in der Seitenansicht dargestellt. In dieser Ausführungsform ist im Pumpengehäuse 1 zusätzlich eine weitere Kühlmittelaustrittsöffnung 37 angeordnet.In the 3 is another design of the variable coolant pump according to the invention with a pulley 5 shown in section in the side view. In this embodiment is in the pump housing 1 additionally a further coolant outlet opening 37 arranged.

Ebenso wie in der 1 sind auch in dieser 3 die beiden möglichen Endlagen des Ventilschiebers 21 derart berücksichtigt, dass in der oberen Hälfte die vordere Endlage des Ventilschiebers 21 mit „abgeschieberter" Pumpenspirale 33 und in der unteren Hälfte die hintere Endlage des Ventilschiebers 21 mit vollständig geöffneter Pumpenspirale 33 dargestellt ist. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht nun, dass in jeder Stellung des Ventilschiebers 21 die Spaltsströmung des Kühlwasservolumenstromes 40 zwischen dem Außenrand des Flügelrades 6 und dem Außenzylinder 20 des Ventilschiebers 21 und der am Außenzylinder 20 angeordneten Dichtkante 34 nicht nur, wie bereits in der 1 erläutert, in Verbindung mit dem in der Nähe des Saugmundes 35 angeordneten Ausgleichsbohrungen 36 der Kühlung des Radial-Wellendichtringes 8 dienen kann, sondern dass gleichzeitig ein Teil dieser vg. Spaltsströmung durch die im Ventilschieber 21 angeordneten Durchflussöffnungen 29 hindurch über die Kühlmittelaustrittöffnung 37 bei laufendem Motor zur Versorgung weiterer Verbraucher genutzt werden kann. Somit kann mittels dieser in der 3 vorgestellten erfindungsgemäßen Lösung beispielsweise der Einsatz von zusätzlichen elektrischen Hilfspumpen im Kühlkreislauf entfallen, welche mit einer geringen Leistung von etwa 10 Liter/Minute und einem Druck von ca. 0,1 bar beispielsweise die Versorgung des Heizungskreislaufes übernehmen können.Just like in the 1 are also in this 3 the two possible end positions of the valve spool 21 considered such that in the upper half of the front end position of the valve spool 21 with "deported" pump spiral 33 and in the lower half of the rear end position of the valve spool 21 with fully opened pump spiral 33 is shown. The solution according to the invention now allows that in every position of the valve spool 21 the gap flow of the cooling water volume flow 40 between the outer edge of the impeller 6 and the outer cylinder 20 of the valve spool 21 and the on the outer cylinder 20 arranged sealing edge 34 not only, as already in the 1 explained, in conjunction with the near the suction mouth 35 arranged compensation holes 36 the cooling of the radial shaft seal 8th can serve, but that at the same time a part of this vg. Slit flow through the valve spool 21 arranged flow openings 29 through the coolant outlet opening 37 can be used to supply additional consumers with the engine running. Thus, by means of this in the 3 presented solution according to the invention, for example, the use of additional electric auxiliary pumps in the cooling circuit accounts, which with a low power of about 10 liters / minute and a pressure of about 0.1 bar, for example, the Ver supply of the heating circuit can take over.

In der 4 ist eine Weiterentwicklung der Bauform der erfindungsgemäßen, regelbaren Kühlmittelpumpe mit einer Riemenscheibe 5 aus der 3 in der Seitenansicht im Schnitt dargestellt. Auch in dieser Ausführungsform ist im Pumpengehäuse 1 eine zusätzliche Kühlmittelaustrittsöffnung 37 angeordnet.In the 4 is a further development of the design of the variable coolant pump according to the invention with a pulley 5 from the 3 shown in section in the side view. Also in this embodiment is in the pump housing 1 an additional coolant outlet 37 arranged.

Ebenso wie in der 3 sind auch in dieser Darstellung die beiden möglichen Endlagen des Ventilschiebers 21 derart berücksichtigt, dass in der oberen Hälfte der zeichnereischen Darstellung die vordere Endlage des Ventilschiebers 21 mit „abgeschieberter" Pumpenspirale 33 und in der unteren Hälfte der zeichnerischen Darstellung die hintere Endlage des Ventilschiebers 21 mit vollständig geöffneter Pumpenspirale 33 dargestellt sind.Just like in the 3 are in this illustration, the two possible end positions of the valve spool 21 considered such that in the upper half of the graphic representation of the front end position of the valve spool 21 with "deported" pump spiral 33 and in the lower half of the drawing the rear end position of the valve spool 21 with fully opened pump spiral 33 are shown.

Die erfindungsgemäße Lösung mit den an den Durchflussöffnungen 29 der Kreisscheibe 19 wie auch am Zufluss zur Kühlmittelaustrittsöffnung 37 angeordneten Ventilklappen 38 ermöglicht nun, dass wie bereits in Verbindung mit 1 erläutert, in jeder Stellung des Ventilschiebers 21 die Spaltsströmung des Kühlwasservolumenstromes 40, zwischen dem Außenrand des Flügelrades 6 und dem Außenzylinder 20 des Ventilschieber 21 und den in der Nähe des Saugmundes 35 angeordneten Ausgleichsbohrungen 36, zur Kühlung des Radial-Wellendichtringes 8 genutzt werden kann.The inventive solution with the at the flow openings 29 the circular disk 19 as well as at the inlet to the coolant outlet opening 37 arranged valve flaps 38 now allows that, as already in connection with 1 explained, in each position of the valve spool 21 the gap flow of the cooling water volume flow 40 , between the outer edge of the impeller 6 and the outer cylinder 20 the valve spool 21 and near the suction mouth 35 arranged compensation holes 36 , for cooling the radial shaft seal 8th can be used.

Gleichzeitig ermöglicht diese Lösung, gemäß der 4, ebenso wie bereits in Verbindung mit 3 erläutert, dass ein Teil dieser vg. Spaltsströmung durch die im Ventilschieber 21 angeordneten Durchflussöffnungen 29 hindurch über die Kühlmittelaustrittöffnung 37 bei laufendem Motor zur Versorgung weiterer Verbraucher verwendet werden kann.At the same time, this solution allows, according to the 4 , as well as already in connection with 3 explains that part of this vg. Slit flow through the valve spool 21 arranged flow openings 29 through the coolant outlet opening 37 can be used with the engine running to supply additional consumers.

Infolge der erfindungsgemäßen Anordnung der an den Durchflussöffnungen 29 der Kreisscheibe 19 wie auch am Zufluss zur Kühlmittelaustrittsöffnung 37 angeordneten Ventilklappen 38 ermöglicht nun diese in der 4 vorgestellte Lösung, dass selbst bei Motorstillstand mittels Hubbewegungen des Ventilschiebers 21, in Verbindung mit dem dabei zwangsläufig auftretenden Ventilspiel, ein wie in der 4 dargestellter Kühlmittelvolumenstrom 40 erzeugt werden kann, welcher selbst bei Motorstillstand etwa 10 Liter/Minute bei einem Druck von ca. 0,1 bar zu Fördern vermag, und beispielsweise an Stelle von elektrischen Hilfspumpen auch zur Beseitigung der Nachhitze des Motors eingesetzt werden kann.As a result of the arrangement according to the invention at the flow openings 29 the circular disk 19 as well as at the inlet to the coolant outlet opening 37 arranged valve flaps 38 now allows this in the 4 presented solution that even with engine standstill by means of strokes of the valve spool 21 , in conjunction with the inevitable occurring valve clearance, as in the 4 illustrated coolant volume flow 40 can be generated, which is able to convey even at engine standstill about 10 liters / minute at a pressure of about 0.1 bar, and for example, instead of electric auxiliary pumps can also be used to eliminate the afterheat of the engine.

Die erfindungsgemäßen, in den 1, 3 und 4 vorgestellten Bauformen zeichnen sich zudem durch einen minimalen Fertigungs- und Montageaufwand aus und ermöglichten auf Grund ihres geringen Bauvolumens selbst bei gegenwärtig bereits gefertigten Motoren den Austausch gegen bisher eingesetzte beispielsweise nicht regelbare Kühlmittelpumpen.The invention, in the 1 . 3 and 4 featured designs are also characterized by a minimal manufacturing and assembly costs and made possible due to their low volume even with currently already manufactured engines replacement with previously used, for example, non-adjustable coolant pumps.

Die 5 zeigt die Kennlinie des Ventilschieberhubes bei Förderstromregelung durch Pulsweitenmodulation. Die Spannung wird zum Zeitpunkt I ein- und zum Zeitpunkt II ausgeschaltet.The 5 shows the characteristic of the valve spool stroke with flow control by pulse width modulation. The voltage is switched on at time I and switched off at time II.

Nach dem Einschalten der Spannung beginnt nach einer Todzeit „A" der Ventilschieber seinen Verfahrweg.To When the voltage is switched on, the valve slide starts after a dead time "A" his travel path.

Auch nach dem Ausschalten der Spannung bedarf es einer Verharrzeit B bis der Ventilschieber infolge der auf diesen einwirkenden Kraft der Druckfeder wieder zurückfährt.Also after the voltage has been switched off, a holding time B is required until the valve spool as a result of acting on this force the compression spring moves back again.

Somit können bei konstanter Pulsfrequenz durch die Variation der Pulsbreite die Schieberhübe und die Schieberöffnungszeiten derart variiert werden, dass eine aktive stufenlose Steuerung der Kühlmittelfördermenge möglich ist, so dass der Kühlmittelförderstrom, kontinuierlich in Abhängigkeit vom jeweiligen aktuellen Bedarf geregelt werden kann, um einerseits eine allmähliche optimale Erwärmung des Motors zu gewährleisten und gleichzeitig nach der Erwärmung des Motors die Motortemperatur im Dauerbetrieb so zu beeinflussen, dass im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die Schadstoffemission wie auch die Reibungsverluste und der Kraftstoffverbrauch deutlich reduziert werden können.Consequently can at a constant pulse rate by the variation of the pulse width the Slide strokes and the slide opening times be varied so that an active stepless control of Coolant flow possible is, so that the coolant flow, continuously dependent can be regulated by the respective current need, on the one hand a gradual optimal warming to ensure the engine and at the same time after heating of the engine to influence the engine temperature in continuous operation so that in the entire working range of the engine both the pollutant emission as well as the friction losses and fuel consumption significantly can be reduced.

In der 6 ist die Leistungsaufnahme unterschiedlich geregelter Kühlmittelpumpen in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl im Vergleich zu einer Pumpe nach der erfindungsgemäßen Lösung dargestellt.In the 6 shows the power consumption of different controlled coolant pumps as a function of the pump speed in comparison to a pump according to the inventive solution.

Die Kurve 1 zeigt die Leistungsaufnahme einer nicht geregelten Kühlmittelpumpe.The Curve 1 shows the power consumption of a non-regulated coolant pump.

In der Kurve 2 ist die Leistungsaufnahme einer nicht geregelten Kühlmittelpumpe bei geschlossenem externen Ventil.In Curve 2 is the power consumption of a non-regulated coolant pump when the external valve is closed.

Die Kurve 3 zeigt die Leistungsaufnahme der erfindungsgemäßen, regelbaren Kühlmittelpumpe mit integriertem Ventilschieber.The Curve 3 shows the power consumption of the controllable invention Coolant pump with integrated valve slide.

In der Kurve 4 ist die Leistungsaufnahme einer ON/OFF-Kühlmittelpumpe mit entkoppelten Flügelrad dargestellt.In Curve 4 is the power consumption of an ON / OFF coolant pump with decoupled impeller shown.

Die der Gegenüberstellung der einzelnen Verläufe der Antriebsleistung in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl zeigt deutlich, dass mittels der erfindungsgemäßen Lösung eine wesentliche Reduzierung der Antriebsleistung und damit eine deutliche Steigerung des Pumpenwirkungsgrades erreicht werden kann.The comparison of the individual courses of the drive power as a function of the pump speed clearly shows that by means of the solution according to the invention a substantial reduction tion of the drive power and thus a significant increase in the pump efficiency can be achieved.

Claims (5)

Regelbare Kühlmittelpumpe mit einem Pumpengehäuse (1) und einem in einem Pumpeninnenraum angeordneten, von einer Druckfeder (28) beaufschlagten, den Ausströmbereich des Flügelrades (6) der Kühlmittelpumpe regelnden, elektromagnetisch betätigten Ventilschieber (21), mit einem in einem Lagersitz (2) des Pumpengehäuses (1) angeordneten Kugellager (3), in dem eine Pumpenwelle (4) frei drehbar gelagert ist, auf deren freien Enden einerseits eine Riemenscheibe (5) und gegenüberliegend das Flügelrad (6) drehfest angeordnet sind, wobei auf der Pumpenwelle (4), dem Kugellager (3) flügelradseitig benachbart, ein in einem Dichtungssitz (7) des Pumpengehäuses (1) befestigter Radial-Wellendichtring (8) angeordnet ist, gekennzeichnet durchfolgende Merkmale: a. daß im Bereich eines Saugmundes (35) im Flügelrad (6) eine oder mehrere Ausgleichsbohrungen (36) angeordnet sind, b. daß im Pumpengehäuse (1) der den Lagersitz (2) und den Dichtungssitz (7) umgebende, von einem Innenmantel (9), einem Außenmantel (12) und einer Rückwand (13) begrenzte separate Pumpeninnenraum angeordnet ist, auf dessen Innenmantel (9) eine Federhülse (10) mit einem flügelradseitigen Anschlag (11), und im Bereich des Außenmantels (12) und der oberen Rückwand (13) ein Elektromagnet angeordnet sind, c. daß in einem von der Federhülse (10) und dem Elektromagneten gebildeten Ringspalt ein Innenzylinder (18) des Ventilschiebers (21) angeordnet ist, an dessen riemenscheibenseitigen Ende ein Aufnahmering (22) mit einem Druckfederanlagesteg (23) zur Aufnahme eines vom Elektromagneten beaufschlagten Magnetankers (24) angeordnet ist, wobei der Ventilschieber (21) einen den Ausströmbereich des Flügelrades (6) überdeckenden Außenzylinder (20) mit einer an dessen freien Ende angeordneten Dichtkante (34) und eine den Innenzylinder (18) und den Außenzylinder (20) fest miteinander verbindende, mit Durchflussöffnungen (29) versehene Kreisscheibe (19) aufweist, d. daß eine Druckfeder (28) zwischen dem Anschlag (11) an der Federhülse (10) und dem Druckfederanlagesteg (23) des Innenzylinders (18) angeordnet ist, und e. daß sich am Außenrand der Kreisscheibe (19) eine Ringaufnahmenut (30) befindet, in welcher ein Kolbenring (31) angeordnet ist, der entlang einer zylindrischen Gleitfläche (32) der Innenwandung des Pumpengehäuses (1) zwischen dem flügelradseitigen Endbereich eines Magnetgehäuses (14) und einer im Pumpengehäuse (1) angeordneten Pumpenspirale (33) verschiebbar angeordnet ist.Controllable coolant pump with a pump housing ( 1 ) and arranged in a pump interior, by a compression spring ( 28 ), the outflow area of the impeller ( 6 ) of the coolant pump regulating, electromagnetically actuated valve spool ( 21 ), with one in a bearing seat ( 2 ) of the pump housing ( 1 ) arranged ball bearings ( 3 ), in which a pump shaft ( 4 ) is freely rotatably mounted on the free ends on the one hand a pulley ( 5 ) and opposite the impeller ( 6 ) are arranged rotationally fixed, wherein on the pump shaft ( 4 ), the ball bearing ( 3 ) adjacent the impeller, one in a seal seat ( 7 ) of the pump housing ( 1 ) fixed radial shaft seal ( 8th ), characterized by the following features: a. that in the region of a suction mouth ( 35 ) in the impeller ( 6 ) one or more counterbores ( 36 ), b. that in the pump housing ( 1 ) of the bearing seat ( 2 ) and the seal seat ( 7 ) surrounding, by an inner shell ( 9 ), an outer jacket ( 12 ) and a back wall ( 13 ) is arranged separate pump inner space, on the inner shell ( 9 ) a spring sleeve ( 10 ) with a wing-wheel-side stop ( 11 ), and in the area of the outer mantle ( 12 ) and the upper back wall ( 13 ) an electromagnet are arranged, c. that in one of the spring sleeve ( 10 ) and the electromagnet formed annular gap an inner cylinder ( 18 ) of the valve spool ( 21 ) is arranged, at the pulley-side end of a receiving ring ( 22 ) with a pressure spring abutment web ( 23 ) for receiving a solenoid armature acted upon by the electromagnet ( 24 ), wherein the valve slide ( 21 ) one the outflow area of the impeller ( 6 ) overlapping outer cylinder ( 20 ) with a sealing edge arranged at its free end ( 34 ) and one the inner cylinder ( 18 ) and the outer cylinder ( 20 ) firmly interconnecting, with flow openings ( 29 ) provided circular disc ( 19 ), d. that a compression spring ( 28 ) between the stop ( 11 ) on the spring sleeve ( 10 ) and the compression spring web ( 23 ) of the inner cylinder ( 18 ), and e. that at the outer edge of the circular disc ( 19 ) a ring receiving groove ( 30 ), in which a piston ring ( 31 ) arranged along a cylindrical sliding surface ( 32 ) of the inner wall of the pump housing ( 1 ) between the impeller-side end portion of a magnet housing ( 14 ) and one in the pump housing ( 1 ) arranged pump spiral ( 33 ) is arranged displaceably. Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des Innenzylinders (18) des Ventilschiebers (21) Stege (39) für eine linienförmige Führung des Ventilschiebers (21) am Innenumfang des Magnetgehäuses (14) angeordnet sind.Controllable coolant pump according to claim 1, characterized in that on the outer circumference of the inner cylinder ( 18 ) of the valve spool ( 21 ) Webs ( 39 ) for a linear guide of the valve spool ( 21 ) on the inner circumference of the magnet housing ( 14 ) are arranged. Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Ventilschiebers (21) durch Pulsweitenmodulation der an der Magnetspule (16) anliegenden Spannung gesteuert wird.Controllable coolant pump according to claim 1, characterized in that the stroke of the valve spool ( 21 ) by pulse width modulation of the magnetic coil ( 16 ) voltage is controlled. Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Pumpengehäuse (1) elektromagnetseitig neben der Gleitfläche (32) eine zusätzliche Kühlmittelaustrittsöffnung (37) angeordnet ist.Controllable coolant pump according to claim 1, characterized in that in the pump housing ( 1 ) on the electromagnetic side next to the sliding surface ( 32 ) an additional coolant outlet opening ( 37 ) is arranged. Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Durchflussöffnungen (29) der Kreisscheibe (19) wie auch am Zufluß zur Kühlmittelaustrittsöffnung (37) Ventilklappen (38) angeordnet sind.Controllable coolant pump according to claim 4, characterized in that at the flow openings ( 29 ) of the circular disk ( 19 ) as well as at the inlet to the coolant outlet opening ( 37 ) Valve flaps ( 38 ) are arranged.
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