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Die
Erfindung betrifft eine über
eine Riemenscheibe angetriebene Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore
von größeren Kraftfahrzeugen,
wie beispielsweise Lastkraftwagen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Bei
größeren Kraftfahrzeugen,
beispielsweise bei Lastkraftwagen, ist ein völliges Abschalten des Kühlmittelkreislaufes
bei laufendem Motor nicht zulässig,
da hierdurch Wärmenester
im Kühlmittelkreislauf
entstehen können.
Auch die zur Reduzierung der Stickoxide eingesetzten Kühler zur
Kühlung
des rückgeführten Abgases
müssen
ständig
von Kühlmittel
durchströmt
werden. Eine auch nur kurzzeitige Überhitzung dieses Wärmetauschers
führt zwangsläufig zu
irreparablen Schäden.
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Für einen
effektiven Wärmetransport
ist es daher erforderlich, dass das Kühlmittel im Kühlmittelkreislauf
ständig
in Bewegung gehalten wird.
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Hierzu
wird das Flügelrad
der Kühlmittelpumpe
im allgemeinen direkt mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors
gekoppelt.
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Diese
direkte Kopplung der Kühlmittelpumpe mit
der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors hat zur Folge, dass der von
der Kühlmittelpumpe
geförderte Kühlmittelvolumenstrom
stets von der Drehzahl des Motors bestimmt wird.
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Für die Auslegung
des Flügelrades
der Kühlmittelpumpe
ist daher der für
die jeweilige Motordrehzahl extremste Bedarfsfall maßgebend,
d. h. die Kühlmittelpumpe
ist stets so ausgelegt, dass selbst bei niedriger Drehzahl und hoher
Motorbelastung eine ausreichende Kühlleistung erzielt werden kann. Im
täglichen
Fahrbetrieb werden jedoch nur während bis
zu maximal 50% der Betriebszeit des Verbrennungsmotors diese hohen
Kühlleistungen
benötigt.
In den kälteren
Jahreszeiten ist dieser Prozentsatz sogar noch deutlich geringer.
Während
der verbleibenden Betriebszeit wäre
somit für
eine ausreichende Kühlleistung
eine wesentlich geringere Flügelraddrehzahl
völlig
ausreichend, um beispielsweise mit 50% der maximalen Fördermenge
im Teilastbetrieb die AGR-Kühlung
zu gewährleisten.
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Dieser
Umstand führt
nun dazu, dass alle nicht regelbaren Kühlmittelpumpen im durchschnittlichen
Fahrbetrieb in einem sehr wirkungsgradungünstigen Betriebspunkt arbeiten
und dadurch „unnötig” Kraftstoff
zum Antrieb des Flügelrades,
d. h. zur Umwälzung
des Kühlmittelvolumenstromes
verbrauchen. Um nun die Nachteile der direkt von der Kurbelwelle
angetriebenen Kühlmittelpumpe
zu reduzieren, werden im Stand der Technik auch für größere Verbrennungsmotore über eine
Riemenscheibe von der Kurbelwelle angetriebene, regelbare Kühlmittelpumpen
(beispielsweise für
Lastkraftwagen) vorbeschrieben.
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Bei
diesen Bauformen wird die von der Kurbelwelle über eine Riemenscheibe auf
eine Pumpenwelle übertragene
Drehzahl mit unterschiedlichen technischen Mitteln reduziert und
als Antriebsdrehzahl auf das Flügelrad übertragen.
So beschreibt beispielsweise die
DE 101 58 732 A1 ein Antriebsorgan für das Flügelrad einer
Kühlmittelpumpe
zur Übertragung
des Antriebsdrehmomentes von einer über eine Riemenscheibe direkt
von der Kurbelwelle angetriebenen Welle auf das Flügelrad mittels
einer zweistufig arbeitenden Kupplung.
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In
der ersten Stufe arbeitet bei dieser Bauform eine Wirbelstromkupplung
zunächst
bis zu einer Grenzdrehzahl, welche dann „abreißt” und im Schlupfbetrieb mit
konstanter Drehzahl weiter arbeitet.
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In
der zweiten Stufe kann dann eine elektromagnetisch betätigte Reibkupplung
in Eingriff gebracht werden mit deren Hilfe dann eine riemenscheibensynchrone „Maximal”-Drehzahl
realisiert werden kann.
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Die
wesentlichen Nachteile dieser Bauform liegen neben dem sehr komplexen
Aufbau und der zwangsläufig
daraus resultierenden großen,
und einen hohen Platzbedarf erfordernden, fertigungs- und montagekostenintensiven
sowie schweren Bauform, auch in den hohen Verlustleistungen einerseits
durch die Wirbelströme
und andererseits durch die Reibverluste, wie aber auch in einer
bei dieser Bauform fehlenden „fail-safe” Funktion,
d. h. ist diese Bauform stromlos so kann zwangsläufig nur eine verminderte Pumpenleistung
erbracht werden.
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Eine
andere regelbare Bauform wird in der
EP 1 326 028 B1 vorbeschrieben. Bei dieser
Bauform wird das Antriebsdrehmoment der Kühlmittelpumpe von einer Riemenscheibe über eine
regelbare, elektronisch gesteuerte Viskokupplung auf das Flügelrad übertragen.
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Auch
diese Bauform weist wiederum einen sehr komplexen Aufbau auf, ist
groß und
schwer, erfordert zudem einen hohen Platzbedarf sowie hohe Fertigungs- und Montagekosten.
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Darüber hinaus
erfordert diese Bauform zudem zwingend stets einen Drehzahlsensor
zur „Rückmeldung” der jeweiligen
Kühlmittelpumpendrehzahl.
Dabei kann das Potential dieser teuren Bauform für niedrige Drehzahlen beim
Antrieb der Kühlmittelpumpen
gar nicht ausgeschöpft
werden, da, wie bereits erläuterte,
Kühlmittelpumpen
stets 50% der jeweils maximalen Fördermenge für die AGR-Kühlung bereit stellen müssen.
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Von
der Anmelderin wurde daher in der
DE 10 2007 019 263 B3 ,
eine im Praxiseinsatz ebenfalls bereits bewährte, pneumatisch betätigte Bauform
einer 2-stufigen Kühlmittelpumpe
für größere Kraftfahrzeuge
wie beispielsweise Lastkraftwagen vorgestellt.
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Bei
dieser Bauform wurde ein 2-stufiges Flügelrad eingesetzt, bei dem
eine der beiden Stufen des Flügelrades
mittels eines pneumatisch betätigten Ventilschiebers
vollständig
verschlossen werden kann, so dass durch das Zu- bzw. Abschalten der zweiten Stufe des
Flügelrades
zwei Betriebszustände,
d. h. einerseits der Betriebszustand der Volllast und andererseits
der Betriebszustand der Teillast realisiert werden können. Von
der Anmelderin wurden zudem in den vergangenen Jahren auch andere,
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ebenfalls
im Betriebseinsatz bei Personenkraftwagen sehr gut bewährte, regelbare
Kühlmittelpumpen
entwickelt.
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Diese
im Praxiseinsatz bewährten
Bauformen wurden von der Anmelderin beispielsweise in der
DE 2005 062 200 B3 oder
auch in der
DE
10 2007 042 866 A1 vorgestellt. Diese, bis zu einer Schließstellung
die selbst kleinste Leckagen unterbindet („Nullförderung”) hinab, regelbaren Kühlmittelpumpen
sind mit über
die gesamte Austrittsbreite des Flügelrades verfahrbaren Ventilschiebern
ausgerüstet und
zeichnen sich durch eine hohe Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit
aus und gewährleisten
eine aktive Steuerung der Kühlmittelfördermenge,
so dass einerseits eine allmähliche
optimale Erwärmung
des Motors gewährleistet
ist, und gleichzeitig nach der Erwärmung des Motors die Motortemperatur
im Dauerbetrieb so beeinflusst werden kann, dass im gesamten Arbeitsbereich
des Motors sowohl die Schadstoffemission wie auch die Reibungsverluste
und der Kraftstoffverbrauch deutlich reduziert werden können.
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Alle
vg. Bauformen von regelbaren Kühlmittelpumpen
verfügen
dabei über
pneumatisch und/oder hydraulisch betätigte Ventilschieber.
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Die
Nachteile dieser mit hydraulisch und/oder pneumatisch betätigten Ventilschiebern ausgestatteten
Kühlmittelpumpen
sind einerseits die energetischen Verluste infolge der permanenten
Reibung im axialen Gleitlager, ein am axialen Gleitlager stattfindender
Langzeitverschleiß;
ein unzureichendes Kraftniveau der Schieberverstellung bei höheren Drehzahlen,
eine mit der Einleitung der Axialkraft auf den Schieber in Verbindung
stehende Durchbiegung des Schiebers mit den daraus resultierenden
Reibungs- und Leckageverlusten, Schließstörungen infolge von Schmutzansammlungen
am Schieber, Langzeitleckagen an dynamischen Kolbendichtungen sowie
ein leckagebedingter Überdruck
im Kühlsystem,
wie auch der Langzeitverschleiß an
den Kolben und den zugehörigen
Führungen,
zudem die Leckagegefahr als Folge einer Vielzahl von statischen und
dynamischen Gummidichtungen, wie auch eine fehlende Prozesssicherheit
bei der Montage der dynamischen Kolbendichtungen.
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Andererseits
wurde von der Anmelderin in der
DE 10 2005 004 315 B4 auch eine im Praxiseinsatz
bewährte
Bauform einer regelbaren Kühlmittelpumpe
mit einem über
die gesamte Austrittsbreite des Flügelrades verfahrbaren Ventilschieber
vorgestellt, welcher elektromagnetisch bis zur Schließstellung
(„Nullförderung”) verfahren
werden kann.
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Bei
dieser Bauform einer über
eine Riemenscheibe angetriebene regelbare Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore
mit einer im Pumpengehäuse angeordneten
Magnetspule und einem auf einer antimagnetischen Pumpenwelle verschiebbar
angeordneten Magnetanker ist am Magnetanker ein antimagnetischer,
federbelasteter mit dem Flügelrad
rotierender Ventilschieber mit einem den Ausströmbereich des Flügelrades
geringfügig überragenden,
entlang des Ausströmbereiches
des Flügelrades
verfahrbaren Außenzylinder
angeordnet.
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Diese
Anordnung bewirkt, dass der Hub des Ventilschiebers durch Pulsweitenmodulation
der an der Magnetspule anliegenden Spannung definiert verfahren
werden kann, wobei der Ventilschieber in einer Endlagenstellung
den Zufluss vom Flügelrad
in die Pumpenspirale frei gibt, und in der anderen Endlagenstellung
des Ventilschiebers der Zufluss vom Flügelrad in die Pumpenspirale
versperrt.
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Ein
wesentlicher Nachteile dieser Bauform mit elektromagnetisch betätigtem Ventilschieber
besteht, unter anderem in dem für
eine sicher Betätigung
des Ventilschiebers erforderlichen großen magnetischen Bauraum und
den daraus resultierenden Kosten und Einschränkungen im Hinblick auf die Pumpenbaugröße bei Einsatz
einer solchen Betätigung
des Ventilschiebers, beispielsweise in Verbindung mit Verbrennungsmotoren
von größeren Kraftfahrzeugen,
wie beispielsweise Lastkraftwagen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Kühlmittelpumpe
für Verbrennungsmotore
von größeren Kraftfahrzeugen,
beispielsweise Lastkraftwagen, mit einem Ventilschieber zu entwickeln,
die die vorgenannten Nachteile einer hydraulischen oder pneumatischen
Betätigung
vermeidet, dabei gegenüber
einem elektromagnetisch betätigtem
Ventilschieber einen wesentlich reduzierten Bauraum mit minimiertem
Eigengewicht erfordert, kostengünstig
herstellbar ist, zudem unter allen Einsatzbedingungen stets robust,
zuverlässig
und störunanfällig arbeitet,
dabei über
eine „fail-safe” Funktion
verfügt
und gleichzeitig einen hohem Gesamtwirkungsgrad gewährleistet.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Kühlmittelpumpe
für Kraftfahrzeuge
mit den Merkmalen des Hauptanspruches der Erfindung gelöst. Vorteilhafte
Ausführungen,
Einzelheiten wie auch weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen
sowie der nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles
in Verbindung mit den Zeichnungen zur erfindungsgemäßen Lösung.
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Nachfolgend
soll nun die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung
mit einer Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore
von größeren Kraftfahrzeugen,
wie beispielsweise Lastkraftwagen näher erläutert werden.
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Die
Schnittdarstellung zeigt die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe in der Seitenansicht
im Schnitt, wobei im oberen Teil der Schnittdarstellung der Betriebszustand
der „Volllast”; und im
unteren Teil der Schnittdarstellung der Betriebszustand der „Teillast” dargestellt
ist.
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Diese
im Schnitt in den beiden Betriebszuständen dargestellte erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe,
mit einem Pumpengehäuse 1,
einer im Pumpengehäuse 1 in
einem Eisenrückschlussgehäuse 2 angeordneten
Magnetspule 3, einer Wellendichtung 4, einer in
einem Lager 5 in/am Pumpengehäuse 1 drehbar gelagerten, über eine
Riemenscheibe 6 angetriebenen Welle 7, einem drehfest
auf einem freien, strömungsseitigen
Enden dieser Welle 7 angeordneten Flügelrad 8 mit einem
Boden 9, Schaufeln 10, einer Deckscheibe 11,
und einer am Flügelrad 8 zwischen
dem Boden 9 und der Deckscheibe 11 angeordneten
Trennscheibe 12, mit einem am Außenradius der Trennscheibe 12 angeordneten
Dichtbund 13, einem entlang der Achsrichtung der Welle 7 verschiebbar
angeordneten Ventilschieber 14 mit einer Rückwand 15 und
einem den benachbarten Ausströmbereich
des Flügelrades 8 variabel überdeckenden
Außenzylinder 16 mit
einer zwischen dem Boden 9 des Flügelrades 8 und der
Rückwand 15 des Ventilschiebers 14 angeordneten
Druckfeder 17, einer flügelradseitig
in der Welle 7 bereichsweise angeordneten Achsbohrung 18 und
einer radial in der Welle 7 angeordneten, in diese Achsbohrung 18 mündenden
Radialbohrung 19, zeichnet sich insbesondere dadurch aus,
dass drehfest auf der Welle 7 eine Ventilbuchse 20 mit
einem Lagersitz 21, einem Zuströmführungszylinder 22 mit
einem Ankerhülsenanschlag 24 und
mehreren Durchlassbohrungen 23, derart angeordnet ist,
dass die radial in der Welle 7 angeordnete Radialbohrung 19 in
den Zuströmführungszylinder 22 mündet.
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Wesentlich
ist, dass das Pumpengehäuse 1, die
Welle 7, das Flügelrad 8,
der Ventilschieber 14 und die Ventilbuchse 20 aus
einem unmagnetischen Werkstoff bestehen.
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Erfindungsgemäß ist in
der Ventilbuchse 20 eine mit Durchströmbohrungen 25 versehene
Ankerhülse 26 am
Innenmantel des Zuströmführungszylinders 22 längsverschiebbar
gleitend so gelagert, dass nur zwischen der Ankerhülse 26 und
dem Außenmantel
der Welle 7 ein Einströmraum 27 verbleibt, wobei
in der vorderen Endlage der Ankerhülse 26, d. h. beim
Anliegen der Ankerhülse 26 am
Ankerhülsenanschlag 24 die
in der Ankerhülse 26 angeordneten Durchströmbohrungen 25 in
die Durchlassbohrungen 23 der Ventilbuchse 20 münden.
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Kennzeichnend
ist, dass die verschiebbar in der Ventilbuchse 20 angeordnete
Ankerhülse 26 von einer
Arbeitsfeder 28 in die vordere Endlage an den Ankerhülsenanschlag 24 gepresst
wird und gegen diese Arbeitsfeder mittels des Magnetfeldes der Magnetspule 3 zurückgefahren
werden kann.
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Erfindungswesentlich
ist in diesem Zusammenhang, dass am Außenrand der Rückwand 15 des Ventilschiebers 14 Ausnehmungen 29 angeordnet sind
in die am Boden 9 des Flügelrades 8 angeordnete
Mitnahmestege 30 eingreifen und entlang derer der Ventilschieber 14 bis
in seine beiden Endlagen verschoben werden kann, wobei zwischen
den Ausnehmungen 29 und den in diesen angeordneten Mitnahmestegen 30 Drosselspalte 31 angeordnet
sind.
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Wesentlich
ist dabei, dass der Ventilschieber 14 entlang des Außenmantels
der Ventilbuchse 20 in Achsrichtung der Welle 7 aus
einer hinteren Endlage, der Anlage der Rückwand 15 des Ventilschiebers 14, an
einer auf der Ventilbuchse 20 angeordneten Endlagenbegrenzung 32 bis
hin zu einer vorderen Endlage verschoben werden kann, in der die
Stirnseite des Außenzylinders 16 des
Ventilschiebers 14 am Dichtbund 13 der Trennscheibe 12 anliegt,
wobei an der Rückwand 15 des
Ventilschiebers 14 im Bereich zum benachbarten Außenmantel
der Ventilbuchse 20 ein Dichtring 33 und am Außenumfang
des Bodens 9 am Flügelrad 8 im
Bereich zum benachbarten Außenzylinder 16 des
Ventilschiebers 14 abdichtend ein Ringkolben 34 angeordnet
ist.
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Erfindungsgemäß ist an
der Innenrückwand des
Pumpengehäuses 1 dem
Eisenrückschlussgehäuse 2 der
Magnetspule 3 direkt benachbart eine Eisenrückschlussplatte 35 mit
einer mittig angeordneten Innenbohrung 36 angeordnet, durch
die die Ankerhülse 26 auch
in ihrer vorderen Endlage noch hindurch ragt.
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Kennzeichnend
ist dabei, dass um die Innenbohrung 36 der Eisenrückschlussplatte 35 herum Austauschbohrungen 37 angeordnet
sind, und dass zwischen der Rückwand 15 des
Ventilschiebers 14 und den Austauschbohrungen 37 ein/mehrere
Filterblech/e 38 angeordnet ist/sind, wobei auch im Eisenrückschlussgehäuse 2 der
Magnetspule 3 Längsnuten 39 eingearbeitet
sind.
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Diese
erfindungsgemäße Anordnung
ermöglicht
das definierte Verschieben der Ankerhülse 26 mittels Stromfluss
durch die Magnetspule 3.
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Beim
Anlassen des Motors befindet sich zunächst die Ankerhülse 26 in
der vorderen Endlage und wird mit Hilfe der an den (in diesem Ausführungsbeispiel
von der Ankerhülse 26 abgekanteten)
Stützstegen 40 anliegenden
Arbeitsfeder 28 in dieser Stellung, d. h. in den im oberen
Teil der Schnittdarstellung dargestellten Betriebszustand der „Volllast” gehalten, bzw.
bei Ausfall der „Magnetsteuerung” in diese „fail-safe” Stellung
verfahren.
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Soll
nun der Kühlmittelvolumenstrom
aus dem Bereich der „Volllast” abgeregelt
werden, wird die Magnetspule 3 von Strom durchflossen.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
bewirkt dabei, dass die Ankerhülse 26 bereits
mit einer sehr geringen Magnetkraft zurück gezogen werden kann, so
dass auch der zum Verfahren der Ankerhülse 26 erforderliche
magnetische Bauraum bei der hier vorliegenden Anordnung wesentlich
geringer gegenüber dem
magnetischen Bauraum ist, der bei den herkömmlichen Lösungen zum Verschieben des
Ventilschiebers erforderlich wäre.
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Das
Zurückziehen
der Ankerhülse 26 bewirkt nun,
dass die Durchlassbohrungen 23 im Zuströmführungszylinder 22 der
Ventilbuchse 20 verschlossen werden. Die am Boden 9 des
Flügelrades 8 angeordneten
Mitnahmestege 30, welche in die am Außenrand der Rückwand 15 des Ventilschiebers 14 angeordneten
Ausnehmungen 29 eingreifen, bewirken, dass der Ventilschieber 14 mit
der Drehzahl des Flügelrades 8 rotiert.
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Die
rotierende Rückwand 15 des
Ventilschiebers 14 fungiert dabei als Scheibe einer Scheibenpumpe
und wirkt auf das im Bereich der Rückwand 15 des Ventilschiebers 14 befindliche
Kühlmedium als
Förderelement
ein.
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In
Verbindung mit den am Außendurchmesser
der Rückwand 15 angeordneten
Drosselspalten 31, welche zwischen den Ausnehmungen 29 und
den in diesen angeordneten Mitnahmestegen 30 gebildet werden,
arbeitet die Rückwand 15 des
Ventilschiebers 14 nun als Scheibenpumpe und fördert, in
dieser Arbeitsstellung der Ankerhülse 26, da kein Kühlmedium
mehr in den Arbeitsraum 41 zwischen dem Boden 9 und
dem Ventilschieber 14 einströmen kann (selbstverständlich in
Verbindung mit einer hierfür funktionsgerecht
bemessenen Druckfeder 17), das Kühlmedium aus dem Arbeitsraum 41 über die
Drosselspalte 31 in die Gehäusekammer 42.
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Da
das Integral des Druckes über
die Rückwand 15 des
Ventilschiebers 14 auf der Seite des Arbeitsraumes 41 dadurch
niedriger ist als auf der Seite der Gehäusekammer 42 (in die
stets Kühlmittel
einströmen
kann) verfährt
(selbstverständlich
bei entsprechend bemessener der Druckfeder 17) der Ventilschieber 14 (da
auch kein Kühlmedium
mehr in den Arbeitsraum 41 einströmen kann) nun in seine vordere
Endlage, d. h. so weit bis die freie Stirnseite des Außenzylinders 16 am
Dichtbund 13 der Trennscheibe 12 anliegt und dabei
eine Stufe der beiden Stufen des 2-stufigen Flügelrades vollständig verschließt.
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Dieser
Betriebszustand der „Teillast” ist im unteren
Teil der Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt.
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Soll
nun aus diesem Betriebszustand der „Teillast” wieder in den Betriebszustand
der „Volllast” umgeschaltet
werden, so wird der die Magnetspule 3 durchfließende Stromfluss
wieder abgeschaltet.
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Die
Ankerhülse 26 wird
in diesem Fall (bei „abgeschalteter” Magnetspule 3)
von der Federkraft der Arbeitsfeder 28 in die vordere Endlage
verschoben, d. h. bis an den Ankerhülsenanschlag 24 verfahren,
so dass wieder die in der Ankerhülse 26 angeordneten
Durchströmbohrungen 25 in
die Durchlassbohrungen 23 der Ventilbuchse 20 münden.
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In
den unter Unterdruck stehenden Arbeitsraum 41 strömt nun über die
Durchströmbohrungen 25 in
die Durchlassbohrungen 23 der Ventilbuchse 20 Kühlmedium
aus dem Einströmraum 27 ein,
welches teilweise über
die Achsbohrung 18, zu einem wesentlich größeren Teil
jedoch aus der Gehäusekammer 42 über die
Austauschbohrungen 37 der Eisenrückschlussplatte 35 und über die
im Eisenrückschlussgehäuse 2 der
Magnetspule 3 eingearbeiteten Längsnuten 39 in den
Einströmraum 27 einströmt.
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Dabei
baut sich in der Gehäusekammer 42, d.
h. vor dem Schieber ein Unterdruck auf und zieht diesen in seine
hintere Endlage wobei das strömende Kühlmittel
zugleich die Wellendichtung 4 kühlt.
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Zeitgleich
drückt
auch die Druckfeder 17 den Ventilschieber 14 in
die hintere Endlage, so dass der Außenzylinder 16 des
Ventilschiebers 14 bis zum Boden 9 des Flügelrades 8 zurück gefahren
wird und so den gesamte Ausströmbereich
des Flügelrades 8 für den Betriebszustand „Volllast” frei gibt.
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Mit
steigender Drehzahl des Flügelrades 8 steigt
bei der erfindungsgemäßen Anordnung
der Druck und damit auch die Betätigungskraft
beim Verfahren des Ventilschiebers 14 (sowohl beim „Schließen” wie auch
beim „Öffnen”).
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Vorteilhaft
ist, wenn zwischen der Rückwand 15 des
Ventilschiebers 14 und den Austauschbohrungen 37 ein
Filterblech 38 angeordnet ist, welches die vom Kühlmittel
mitgeführte
Feststoffpartikel zurückhält.
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Bei „stehendem” (ruhendem)
Ventilschieber 14 stellt sich zur Kühlung der Wellendichtung 4 ein kleiner
Kühlmittelumlauf
ein, welcher aus dem Pumpenraum über
die Achsbohrung 18, die Radialbohrung/en 19, den Einströmraum 27 zur
Wellendichtung 4 und von dort über die Längsnuten 39, die Austauschbohrungen 37 und
die Gehäusekammer 42 wieder
zurück
in den Pumpenraum fließt.
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Durch
Pulsweitenmodulation der an der Magnetspule 3 anliegenden
Spannung kann zudem der Hub der Ankerhülse 26 im Verschiebeweg,
wie auch in der Öffnungszeit
stufenlos gesteuert werden, so dass in Abhängigkeit von der jeweiligen
Kühlmitteltemperatur
durch das teilweises Verschließen
der Durchlassbohrung 23 in der Ventilbuchse 20 mittels der
Ankerhülse 26 die
vorbeschriebenen Zu- bzw. Ausströmverhältnisse
im Arbeitsraum 41 so überlagert
werden können,
dass der zwischen dem Boden 9 und der Trennscheibe 12 angeordnete
Ausströmbereich
des Flügelrades 8 zeitweise
nur teilweise vom Außenzylinder 16 des
Ventilschiebers 14 verschlossen wird, so dass mittels der
vorliegenden erfindungsgemäßen Anordnung
die Durchflussmenge, der Förderstrom,
kontinuierlich in Abhängigkeit
vom jeweiligen aktuellen Bedarf derart geregelt werden kann, dass
stets eine sehr gute Regelung der Kühlmitteltemperatur gewährleistet
ist.
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Vorteilhaft
ist auch, wenn im Arbeitsraum 41 an der Rückwand 15 des
Ventilschiebers 14 im Bereich der Ventilbuchse 20 eine
Winkelhülse 43 angeordnet,
und zwischen dieser Winkelhülse 43 und
der Rückwand 15 der
Dichtring 33 befestigt ist, wobei an der Winkelhülse 43 zugleich
auch die Druckfeder 17 anliegt. Diese Anordnung gewährleistet
eine einfache Herstellung und Montage wie auch einen sichere und
zuverlässige
Abdichtung der Rückwand 15 des Ventilschiebers 14 im
Bereich der Ventilbuchse 20 im Dauerbetrieb.
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Vorteilhaft
ist weiterhin, dass am Außenumfang
des Bodens 9 des Flügelrades 8 ein
Winkelring 44 mit Mitnahmestegen 30 angeordnet
ist, wobei zwischen dem Boden 9 des Flügelrades 8 und dem
Winkelring 44 der Ringkolben 34 angeordnet ist.
Diese Anordnung gewährleistet
wiederum neben einer einfachen Herstellung und Montage gleichzeitig
eine sichere und zuverlässige
Abdichtung des Bodens 9 des Flügelrades 8 gegenüber dem
Außenzylinder 16 des
Ventilschiebers im Dauerbetrieb, sowie eine einfache und Anordnung
der Mitnahmestege 30 am Boden 9 des Flügelrades 8 und
eine sichere und zuverlässige
Mitnahme des Ventilschiebers 14.
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Mit
der erfindungsgemäßen Lösung ist
es gelungen eine Kühlmittelpumpe
für Verbrennungsmotore
von größeren Kraftfahrzeugen,
beispielsweise Lastkraftwagen, mit einem Ventilschieber bereit zu stellen,
die die Nachteile einer hydraulischen oder pneumatischen Betätigung vermeidet,
und zugleich gegenüber
einem elektromagnetisch betätigtem
Ventilschieber einen wesentlich reduzierten Bauraum mit minimiertem
Eigengewicht benötigt,
kostengünstig herstellbar
ist, zudem unter allen Einsatzbedingungen stets robust, zuverlässig und
störunanfällig arbeitet,
dabei über
eine „fail-safe” Funktion
verfügt
und gleichzeitig stets einen hohem Gesamtwirkungsgrad gewährleistet.
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- 1
- Pumpengehäuse
- 2
- Eisenrückschlussgehäuse
- 3
- Magnetspule
- 4
- Wellendichtung
- 5
- Lager
- 6
- Riemenscheibe
- 7
- Welle
- 8
- Flügelrad
- 9
- Boden
- 10
- Schaufeln
- 11
- Deckscheibe
- 12
- Trennscheibe
- 13
- Dichtbund
- 14
- Ventilschieber
- 15
- Rückwand
- 16
- Außenzylinder
- 17
- Druckfeder
- 18
- Achsbohrung
- 19
- Radialbohrung
- 20
- Ventilbuchse
- 21
- Lagersitz
- 22
- Zuströmführungszylinder
- 23
- Durchlassbohrung
- 24
- Ankerhülsenanschlag
- 25
- Durchströmbohrung
- 26
- Ankerhülse
- 27
- Einströmraum
- 28
- Arbeitsfeder
- 29
- Ausnehmungen
- 30
- Mitnahmesteg
- 31
- Drosselspalt
- 32
- Endlagenbegrenzung
- 33
- Dichtring
- 34
- Ringkolben
- 35
- Eisenrückschlussplatte
- 36
- Innenbohrung
- 37
- Austauschbohrung
- 38
- Filterblech
- 39
- Längsnuten
- 40
- Stützsteg
- 41
- Arbeitsraum
- 42
- Gehäusekammer
- 43
- Winkelhülse
- 44
- Winkelring
- 45
- Kabel
- 46
- Stecker