DE102011076138A1

DE102011076138A1 - Aktuatorik zur Verstellung einer regelbaren Kühlmittelpumpe

Info

Publication number: DE102011076138A1
Application number: DE102011076138A
Authority: DE
Inventors: Markus POPP; Sebastian Hurst
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2012-11-22
Also published as: US20120291724A1; US8671893B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine regelbare Kühlmittelpumpe (1), die in einem Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden kann und die ein Pumpengehäuse (2) umfasst, in dem eine als Hohlwelle ausgebildete Pumpenwelle (3) mit zugehörigem Flügelrad (4) drehbar gelagert ist. Eine Rotation des Flügelrades (4) bewirkt, dass ein Kühlmittel über einen Sauganschluss (5) in einen Spiralkanal (7) der Kühlmittelpumpe (1) gefördert wird. Zur Einflussnahme auf das Fördervolumen der Kühlmittelpumpe (1) ist eine axial verschiebbare, mit einer Aktuatorik (11) zusammenwirkende, dem Flügelrad (4) zugeordnete Leitscheibe (9) vorgesehen. Dazu ist die Leitscheibe (9) drehstarr mit einer in der Pumpenwelle (3) geführten, zwischen zwei von einer Rückwand (12) und einem Pumpendeckel (8) des Flügelrades (4) definierten Endstellungen verschiebbaren Schubstange (10) verbunden. Die Aktuatorik (11) schließt weiterhin eine in der Kühlmittelpumpe (1) integrierte Verdrängerpumpe (13) ein, wobei ein Kühlmittelstrom der Verdrängerpumpe (13) zur stufenlosen Einstellung der Leitscheibe (9) über ein Schaltventil (29) einem Aktuator (28) zugeführt wird, der einen in der Pumpenwelle (3) eingebrachten Druckraum (28) einschließt, in dem ein mit der Schubstange (10) der Leitscheibe (9) verbundener Kolben (27) geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine regelbare Kühlmittelpumpe, die insbesondere für einen Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine bestimmt ist. Der Aufbau der Kreiselpumpe umfasst ein Pumpengehäuse, in dem eine als Hohlwelle ausgebildete Pumpenwelle mit zugehörigem Flügelrad drehbar gelagert ist. Im Betriebszustand bei einer Rotation des Flügelrades wird ein Kühlmittel über einen Sauganschluss in einen Spiralkanal der Kühlmittelpumpe gefördert. Zur Einflussnahme auf das Fördervolumen ist eine axial verschiebbare, mit einer Aktuatorik bzw. Aktorik oder Verstelleinheit zusammenwirkende, dem Flügelrad zugeordnete Leitscheibe vorgesehen, die drehstarr mit einer in der Hohlwelle geführten, zwischen zwei Endstellungen einer Rückwand und einem Pumpendeckel des Flügelrades verschiebbaren Schubstange verbunden ist.
In Fahrzeugen haben sich vorzugsweise wassergekühlte Brennkraftmaschinen durchgesetzt. Dabei wird zum Kühlen der Brennkraftmaschine ein Kühlmittel, insbesondere Kühlwasser mit Hilfe einer Kühlmittelpumpe in einem geschlossenen Kreislauf durch Kühlkanäle des Kurbelgehäuses und des Zylinderkopfes gepumpt und anschließend zu einem Luft-Wasser-Wärmetauscher bzw. Kühler geleitet, wo das erwärmte Kühlmittel durch den Fahrtwind oder bei stehendem Fahrzeug mittels eines Ventilators zurückgekühlt wird. Die ein Zirkulieren des Kühlmittels unterstützende Kühlmittelpumpe wird üblicherweise über einen Zugmitteltrieb, insbesondere einen Riementrieb direkt angetrieben, wobei ein Zugmittel die Riemenscheiben der Kurbelwelle und der Kühlmittelpumpe verbindet.
Dieser Antrieb zwischen Kühlmittelpumpe und Kurbelwelle bewirkt eine Abhängigkeit der Drehzahl der Pumpe von der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Dies hat zur Folge, dass beim Kaltstart der Brennkraftmaschine bereits Kühlmittel zirkuliert, was die Erwärmung der Brennkraftmaschine behindert und somit ein möglichst schnelles Erreichen einer optimalen Betriebstemperatur verzögert wird. Aufgrund dieser Tatsache werden regelbare Kühlmittelpumpen eingesetzt, deren geförderter Volumenstrom entsprechend einem Kühlungsbedarf der Brennkraftmaschine abgestimmt werden kann. Dadurch können Reibungsverluste minimiert werden, da sich mit zunehmender Öltemperatur die Viskosität des Schmieröls und folglich die Reibung reduziert, was sich vorteilhaft auf den Kraftstoffverbrauch auswirkt. Gleichzeitig wird eine verbesserte Abgasemission erzielt, da die Wirksamkeit des Katalysators eine Mindest-Abgastemperatur erfordert und ein reduzierter Zeitraum bis zum Erreichen dieser Temperatur sich unmittelbar positiv auf die Abgasemission auswirkt. Fahrzeughersteller wünschen in der Kaltlaufphase der Brennkraftmaschine einen auch als „Null-Leckagestrom“ bezeichneten Kühlmittelstrom der Kühlmittelpumpe von ≤ 0,5 l/h. Unter Versuchsbedingungen konnte bei der Entwicklung von Brennkraftmaschinen zur Erzielung eines energetisch und thermomechanisch verbesserten Betriebs in Verbindung mit einem optimalen Thermomanagement ein Kraftstoffersparnis von ≥ 2,5 % realisiert werden.
Aus der DE 199 01 123 A1 ist als Maßnahme zur Beeinflussung des Fördervolumens einer Kühlmittelpumpe bekannt, dem offenen Flügelrad einen die Flügel des Flügelrades übergreifenden, die wirksame Flügelbreite beeinflussenden Schieber zuzuordnen, der in axialer Richtung stufenlos axial beweglich und beliebig einstellbar ist. Die Verstellung des Schiebers zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung erfolgt dabei durch das Verdrehen einer gewindeartigen Führung. Gemäß der DE 100 57 098 A1 umfasst eine regelbare Kühlmittelpumpe eine Magnetspule, welche mit einer Ankerscheibe zusammenwirkt, die drehfixiert, jedoch federbelastet verschiebbar auf der Antriebswelle angeordnet ist. Bedingt durch Reibbeläge, über die das Flügelrad mit der Ankerscheibe verbunden ist, erfolgt bei stromlosem Magnet ein Antrieb des Flügelrades.
Die DE 10 2005 004 315 A1 sowie die DE 10 2005 062 200 A1 zeigen Kühlmittelpumpen, bei denen zur Einflussnahme auf die Fördermenge im Pumpengehäuse jeweils ein in Richtung der Wellenachse der Pumpenwelle verschiebbar gelagerter, ringförmig ausgebildeter Ventilschieber eingebracht ist, der einen den Ausströmbereich des Flügelrades variabel überdeckenden Außenzylinder einschließt. Gemäß der DE 10 2005 004 315 A1 wird der auch als Leitscheibe zu bezeichnende Ventilschieber elektromagnetisch mit einer im Pumpengehäuse angeordneten Magnetspule verstellt. Alternativ dazu schließt die DE 10 2005 062 200 A1 zur Verstellung des Ventilschiebers einen pneumatisch oder hydraulisch betätigten Aktuator ein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine regelbare Kühlmittelpumpe zu realisieren, die eine bauraum- und kostenoptimierte, in dem Pumpengehäuse integrierte Aktuatorik und Faile-safe-Einrichtung einschließt, zur zuverlässigen Betätigung der Leitscheibe oder des Ventilschiebers.
Diese Problemstellung wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der Erfindung umfasst die auch als Aktorik zu bezeichnende Aktuatorik eine Verdrängerpumpe, einen regulierend in ein Regelungssystem eingreifenden Aktuator, Aktor oder Wandler sowie ein Schaltventil. Die in dem Pumpengehäuse der Kühlmittelpumpe integrierte Verdrängerpumpe in Verbindung mit einem Schaltventil und dem Aktuator ermöglichen eine stufenlose Einstellung der Leitscheibe in unterschiedlichen Positionen. Ein Kühlmittelstrom der Verdrängerpumpe kann dazu mittels des Schaltventils dem jeweiligen Bedarfsfall angepasst, exakt zugemessen, dem als eine Kolben-Zylindereinheit ausgeführten Aktuator zugeführt werden. Der Aktuator bildet einen in der Pumpenwelle eingebrachten Druckraum, in dem ein mit der Schubstange verbundener Kolben geführt ist, der an dem von der Leitscheibe abgewandten Ende der Schubstange positioniert ist.
Im Gegensatz zu bisherigen Lösungen umfasst die Erfindung eine auf einen Hydraulikdruck basierte Aktuierung, wobei zur Erzeugung des Hydraulikdrucks die in der Kühlmittelpumpe integrierte Verdrängerpumpe das Kühlmedium komprimiert. Im Unterschied zu einer bekannten Lösung, bei der eine Ölhydraulik der Brennkraftmaschine die Leitscheibe verstellt, bewirkt das erfindungsgemäß zur Aktuierung genutzte Kühlmittel einen autark erzeugten Hydraulikdruck. Diese weniger kritische Aktuierungsenergie erfordert keine zusätzlichen Hydraulikanschlüsse, beispielsweise zwischen der Brennkraftmaschine und dem Pumpengehäuse sowie keinen erhöhten Dichtungsaufwand, um einen Öleintritt in das Kühlmedium der Brennkraftmaschine wirksam zu unterbinden. Vorteilhaft realisiert die erfindungsgemäße Maßnahme dauerhaft eine exakte Einstellung der Leitscheibe, um beispielsweise nach einem Kaltstart kurzfristig eine Erwärmung der Brennkraftmaschine zu erreichen. Im Dauerbetrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht die Aktuatorik eine bedarfsgerechte, gezielte Beeinflussung der Fördermenge der Kühlmittelpumpe, mit der eine exakte Einstellung der Motortemperatur erreichbar ist. Damit verbunden stellt sich im gesamten Arbeitsbereich der Brennkraftmaschine eine Reduzierung der Schadstoffemission, der Reibungsverluste und des Kraftstoffverbrauchs ein.
Zur Einstellung des Kühlmittel- oder des Volumenstroms der Kühlmittelpumpe wird die Leitscheibe oder das Leitblech axial gegenüber dem Flügelrad durch den Aktuator verschoben. Als Aktuator ist ein zylindrischer Druckraum in der Pumpenwelle vorgesehen, in dem der an einem Ende der Schubstange fixierte Kolben der Schubstange linear verschiebbar und abgedichtet geführt ist. Dazu ist die Pumpenwelle flügelradseitig sacklochartig hohlgebohrt und bildet eine Aufnahme, die gemeinsam mit dem Kolben den Druckraum begrenzt. An dem weiteren Ende der Schubstange ist die Leitscheibe oder das Leitblech beispielsweise über einen Pressverband befestigt. Vorteilhaft ist die zur Verstellung der Leitscheibe vorgesehene Aktuatorik in axialer Richtung weitestgehend bauraumneutral in der Kühlmittelpumpe einsetzbar, die somit keine Anpassung an die Umgebungskonstruktion, beispielsweise den Antrieb der Kühlmittelpumpe erfordert. Die Aktuatorik gemäß der Erfindung ist weiterhin innerhalb der axialen Packaging-Grenzen von herkömmlich aufgebauten Kühlmittelpumpen, bestehend aus Riemenscheibe, Lagerung, Gleitringdichtung und Flügelrad integrierbar. Außerdem ermöglicht das erfindungsgemäße Aktuatorik-Konzept einen integrativen Zusammenbau aller Komponenten, verbunden mit einer kompakten, fertigungs- und montagetechnisch einfachen und robusten Bauform, die kostengünstig standardisierbar für unterschiedliche Baugrößen von Kühlmittelpumpen ausgelegt werden kann.
Die für eine aktive Steuerung der Kühlmittelfördermenge bestimmte Aktuatorik zeichnet sich außerdem aus durch eine hohe Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit sowie einen hohen volumetrischen Wirkungsgrad. Die erfindungsgemäße Aktuatorik ist vorteilhaft mit einem geringen Fertigungs- und Montageaufwand kostengünstig darstellbar. Außerdem kann eine herkömmliche Kühlmittelpumpe unmittelbar durch eine Kühlmittelpumpe mit erfindungsgemäßer Aktuatorik ausgetauscht werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und der zugehörigen Figurenbeschreibung.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, als Verdrängerpumpe eine Zahnradpumpe einzusetzen, deren treibendes Rad vorteilhaft drehstarr mit der Pumpenwelle verbunden ist und deren angetriebenes Rad unmittelbar oder mittels eines separaten, zur Aufnahme der Verdrängerpumpe bestimmten Gehäuses, mittelbar in dem Pumpengehäuse drehbar gelagert ist. Die zwei in gegensätzlicher Richtung umlaufenden Zahnräder der einen Ansaug- und einen Druckanschluss einschließenden, als Zahnradpumpe ausgeführten Verdrängerpumpe greifen an der Ansaugseite der Pumpe ineinander, wobei das Hydraulikfluid in freie bzw. offene Zahnlücken der Zahnräder eintritt und durch die Rotation jeweils über den vom Pumpengehäuse umschlossenen Bereich in den Druckanschluss gefördert wird. Aufgrund des dort einsetzenden Zahneingriffs beider Zahnräder wird das Hydraulikfluid aus den Zahnlücken in den Druckanschluss der Pumpe gedrückt. Anstelle einer Zahnradpumpe sind auch weitere Verdränger- oder Förderpumpen einsetzbar, die in der Kühlmittelpumpe zur Verstellung der Leitscheibe integrierbar sind. Als Maßnahme zur Vereinfachung der Montage schließt die Erfindung eine Verdrängerpumpe ein, die als eine vormontierte Baueinheit axial in das Pumpengehäuse der Kühlmittelpumpe eingesetzt werden kann. Vorteilhaft kann die alle Komponenten beinhaltende, vorgefertigte, insbesondere als Zahnradpumpe ausgeführte Verdrängerpumpe kostenoptimiert automatisiert montiert werden.
Ferner umfasst die erfindungsgemäße Aktuatorik ein Schaltventil, das einer Druckleitung zugeordnet ist, die eine Druckseite der Verdrängerpumpe mit dem Druckraum der Pumpenwelle verbindet. Als Druckleitung eignet sich beispielsweise eine Bohrung in einer Wandung des Pumpengehäuses oder alternativ eine separate Hydraulikleitung.
Zur Druckbeaufschlagung des Druckraums, um eine Stellbewegung des Kolbens und des damit verbundenen Leitblechs zu gewährleisten, umfasst ein bevorzugter Aufbau eine Verdrängerpumpe mit einem stirnseitigen Deckel, der eine die Pumpenwelle umschließende Aufnahme bildet, in der innenseitig eine Ringnut eingebracht ist. Die Ringnut ist über die Druckleitung mit der Verdrängerpumpe und weiterhin mittels radialer Öffnungen, insbesondere Bohrungen in der Pumpenwelle mit dem Druckraum verbunden. Damit kann der in der Verdrängerpumpe erzeugte Druck bzw. der Kühlmittelstrom über die Druckleitung in die Ringnut der Aufnahme und anschließend über radiale Öffnungen der Pumpenwelle direkt dem Druckraum der Pumpenwelle zugeführt werden.
Ferner kann das unmittelbar mit der Druckleitung in Verbindung stehende Schaltventil als eine Baueinheit in der Kühlmittelpumpe integriert oder außerhalb der Kühlmittelpumpe positioniert werden, über das ein Kühlmittelstrom bzw. dessen Druckpotential je nach Stellbedarf an den Aktuator und damit an den Kolben der Schubstange weitergeleitet wird. Unabhängig von der Einbaulage sind elektrisch, magnetisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbare Schaltventile einsetzbar, mit denen der hydraulisch wirkende Aktuator aktivierbar ist. Im Betriebszustand wird das Schaltventil bevorzugt von einer Steuerung bzw. einem Motormanagement der Brennkraftmaschine angesteuert.
Zwecks Erzielung einer dauerhaften Aktuatorfunktion ist die dem Leitblech und dem Kolben zugehörige Schubstange in dem Druckraum der Pumpenwelle geführt. Dazu eignet sich beispielsweise ein im flügelradseitigen Endbereich des Druckraums ortsfest eingesetztes Führungselement, das bevorzugt gleichzeitig eine Dichtfunktion ausübt.
Als Maßnahme, um bei einem Ausfall der Aktuatorik ein Weiterfunktionieren der Kühlmittelpumpe und damit der Kühlung der Brennkraftmaschine zu gewährleisten, schließt die Aktuatorik eine Failsafe-Einrichtung bzw. eine Failsafe-Kupplung ein. Diese umfasst eine in dem Aktuator integrierte Einrichtung, die vorzugsweise ein die Schubstange bereichsweise umschließendes, zwischen dem verschiebbaren Kolben und einem ortsfesten Bauteil der Pumpenwelle oder des Führungselements abgestütztes Federmittel. Bei einem Ausfall oder einem Druckabfall der Verdrängerpumpe bewirkt das Federmittel eine selbsttätige Verstellung des Kolbens und damit der Leitscheibe in eine Position, die einer maximalen Öffnung des Flügelrades entspricht, in der sich die größte Fördermenge der Kühlmittelpumpe einstellt.
Die zuvor erläuterten Merkmale sind nicht nur in der beschriebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.
In den Figuren zeigen:
1 in einem Längschnitt eine erfindungsgemäße regelbare Kühlmittelpumpe;
2 einen Ausschnitt der Kühlmittelpumpe gemäß 1;
3 einen schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Aktuatorik der geregelten Kühl-mittelpumpe.
Die 1 zeigt eine regelbare Kühlmittelpumpe 1 in einem Längsschnitt, die ein Pumpengehäuse 2 umfasst, in dem eine als Hohlwelle ausgebildete Pumpenwelle 3 gelagert ist, die drehstarr mit einem Flügelrad 4 verbunden ist. Bei rotierendem Flügelrad 4 im Betriebszustand der Kühlmittelpumpe 1 strömt ein Kühlmittel, insbesondere Kühlwasser axial über einen Sauganschluss 5 zu dem Flügelrad 4 und wird radial über Flügel 6 in einen Spiralkanal 7 geleitet. Dabei bildet ein mit dem Flügelrad 4 verbundener Pumpendeckel 8 einen Übergang zu dem Sauganschluss 5. Zur Einflussnahme auf das Fördervolumen der Kühlmittelpumpe 1 ist eine einen Ausströmbereich des Flügelrades 4 variabel überdeckende, axial verschiebbare Leitscheibe 9 vorgesehen, die an einer gegenüber der Pumpenwelle 3 verschiebbaren Schubstange 10 drehfixiert ist. Mittels einer auch als Verstelleinheit zu bezeichnenden Aktuatorik 11 oder Aktorik kann die Leitscheibe 9 stufenlos zwischen zwei durch den Pumpendeckel 8 und einer Rückwand 12 definierten Endlagen positioniert werden. Gemäß 1 ist die Leitscheibe 9 an dem Pumpendeckel 8 abgestützt, wodurch sich ein geschlossenes Flügelrad 4 und damit eine Nullförderung der Kühlmittelpumpe 1 einstellt. Die Aktuatorik 11 umfasst eine innerhalb der Kühlmittelpumpe 1 integrierte, als Zahnradpumpe ausgeführte Verdrängerpumpe 13, deren treibendes Rad 14 drehfest mit der Pumpenwelle 3 verbunden ist und das mit einem angetriebenen Rad 15 in Eingriff steht, welches radial versetzt mittelbar im Pumpengehäuse 2 drehbar gelagert ist. Die Räder 14, 15 der Verdrängerpumpe 13 sowie ein zugehöriges Gehäuse 16 und ein stirnseitiger Deckel 17 bilden gemeinsam eine vormontierbare Verdrängerpumpe 13, die Baueinheit 18, die axial in eine korrespondierende Ausnehmung 19 des Pumpengehäuses 2 eingesetzt werden kann.
Im Betriebszustand der Kühlmittelpumpe 1 strömt Kühlmittel über eine in 2 gezeigte Saugseite 20 in die Verdrängerpumpe 13 und wird von einer Druckseite 21 in eine Druckleitung 22 (1) oder 32 (2) des Deckels 17 geleitet, die in eine Ringnut 23 einer die Pumpenwelle 3 umschließenden Aufnahme 24 des Deckels 17 mündet. Die Ringnut 23 steht mittels radial ausgerichteter Öffnungen 25, insbesondere Bohrungen, mit einem Druckraum 26 der Pumpenwelle 2 in Verbindung. Der Druckraum 26 gemeinsam mit einem darin geführten Kolben 27, der über die Schubstange 10 mit der Leitscheibe 9 verbunden ist, bilden einen Aktuator 28 der Aktuatorik 11. Über ein der Druckleitung 22 zugeordnetes Schaltventil 29 kann bedarfsabhängig der Druckraum 26 mit dem Kühlmittel beaufschlagt werden, um den Kolben 27 Kühlmittel beaufschlagt werden, um den Kolben 27 einschließlich der Leitscheibe 9 in Pfeilrichtung zu verstellen. Das beispielsweise elektronisch angesteuerte Schaltventil 29 steht bevorzugt mit einer Steuerung einer in 1 nicht abgebildeten Brennkraftmaschine in Verbindung, wodurch unmittelbar in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine oder unter Berücksichtigung weiterer Parameter der jeweils benötigte Kühlmittelstrom über die entsprechend eingestellte Leitscheibe 9 realisierbar ist. Die Schubstange 10 ist innerhalb des Druckraums 26 in einem Führungselement 30 geführt. Um bei einem Ausfall der Aktuatorik 11 die Funktion der Kühlmittelpumpe 1 zu gewährleisten, ist eine Failsafe-Einrichtung 31 vorgesehen. Dazu ist ein Federmittel, insbesondere eine zwischen dem Führungselement 30 und dem Kolben 27 eingesetzte Druckfeder vorgesehen, die bei einem Druckabfall innerhalb des Druckraums 26 den Kolben 27 selbsttätig in eine Gegenpfeilrichtung bis zu einer Anlage der Leitscheibe 9 an der Rückwand 12 verschiebt, wodurch sich eine maximale Öffnung des Flügelrades 4 einstellt.
2 zeigt insbesondere die Einbaulage der Verdrängerpumpe 13 innerhalb der Kühlmittelpumpe 1. Das Kühlmittel strömt über die Saugseite 20 und damit den Sauganschluss in die Verdrängerpumpe 13 ein. Alternativ zu 1 ist als Druckleitung 32 eine als separates Bauteil ausgeführte Verbindung zwischen der Druckseite 21 der Verdrängerpumpe 13 und der Aufnahme 24 in dem Deckel 17 vorgesehen. Die bevorzugt als eine Rohrleitung gestaltete Druckleitung 32 steht mit dem Schaltventil 29 in Verbindung.
3 verdeutlicht den Aufbau der erfindungsgemäßen Aktuatorik 11 durch eine schematische Darstellung, wobei alle Komponenten von der Kühlmittelpumpe 1 getrennt abgebildet sind. Eine Teilmenge des über den Sauganschluss 5 in die Kühlmittelpumpe 1 einströmenden Kühlmittels tritt über die Saugseite 20 in die Verdrängerpumpe 13 ein und wird druckseitig in die Druckleitung 22 oder 32 zu dem Schaltventil 29 und anschließend zu dem Druckraum 26 des Aktuators 28 geleitet. Dabei erfolgt eine Druckbeaufschlagung des Kolbens 27, wobei sich dessen Stellbewegung auf die Leitscheibe 9 überträgt, die das Fördervolumen der Kühlmittelpumpe 1 direkt beeinflusst.
Bezugszeichenliste

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

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19901123 A1 [0004]
DE 10057098 A1 [0004]
DE 102005004315 A1 [0005, 0005]
DE 102005062200 A1 [0005, 0005]

Claims

Regelbare Kühlmittelpumpe (1), die in einem Kühlkreislauf einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden kann, umfassend ein Pumpengehäuse (2), in dem eine als Hohlwelle ausgebildete Pumpenwelle (3) mit zugehörigem Flügelrad (4) drehbar gelagert ist, wobei eine Rotation des Flügelrades (4) ein Kühlmittel über einen Sauganschluss (5) in einen Spiralkanal (7) der Kühlmittelpumpe (1) fördert und zur Einflussnahme auf das Fördervolumen eine axial verschiebbare, mit einer Aktuatorik (11) zusammenwirkende, dem Flügelrad (4) zugeordnete Leitscheibe (9) vorgesehen ist, die drehstarr mit einer in der Pumpenwelle (3) geführten, zwischen zwei von einer Rückwand (12) und einem Pumpendeckel (8) des Flügelrades (4) definierten Endstellungen verschiebbaren Schubstange (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorik (11) eine in der Kühlmittelpumpe (1) integrierte Verdrängerpumpe (13) umfasst, wobei ein Kühlmittelstrom der Verdrängerpumpe (13) zur stufenlosen Einstellung der Leitscheibe (9) über ein Schaltventil (29) einem Aktuator (28) zugeführt wird, der einen in der Pumpenwelle (3) eingebrachten Druckraum (28) einschließt, in dem ein mit der Schubstange (10) verbundener Kolben (27) verschiebbar geführt ist.
Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Verdrängerpumpe (13) eine Zahnradpumpe vorgesehen ist, deren treibendes Rad (14) drehstarr mit der Pumpenwelle (3) verbunden ist und deren angetriebenes Rad (15) zumindest mittelbar in dem Pumpengehäuse (2) drehbar gelagert ist.
Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängerpumpe (13) als eine vormontierte Baueinheit (18) in dem Pumpengehäuse (2) eingesetzt ist.
Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (29) einer Druckleitung (22, 32) zugeordnet ist, die eine Druckseite (21) der Verdrängerpumpe (13) mit dem Druckraum (26) der Pumpenwelle (3) verbindet.
Regelbare Kühlmittelpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckleitung (22, 32) eine im Pumpengehäuse (2) eingebrachte Bohrung oder eine separate Leitung vorgesehen ist, die sich zwischen der Druckseite (21) der Verdrängerpumpe (13) und dem Druckraum (26) der Pumpenwelle (3) erstreckt.
Regelbare Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein stirnseitiger Deckel (17) der Verdrängerpumpe (13) eine die Pumpenwelle (3) umschließende Aufnahme (24) bildet mit einer innenseitigen Ringnut (23), die über radiale Öffnungen (25) der Pumpenwelle (3) mit dem Druckraum (26) sowie über die Druckleitung (22, 32) mit der Verdrängerpumpe (13) verbunden ist.
Regelbare Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulisch wirkende Aktuator (28) über ein elektrisch, magnetisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbares Schaltventil (29) aktiviert werden kann.
Regelbare Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (29) als eine Baueinheit in der Kühlmittelpumpe (1) integriert oder außerhalb der Kühlmittelpumpe (1) positioniert ist und mit einer Steuerung der Brennkraftmaschine in Verbindung steht.
Regelbare Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die einstückig mit der Leitscheibe (9) des Flügelrades (4) verbundene Schubstange (10) über ein ortsfest in dem Druckraum (26) der Pumpenwelle (3) eingesetztes Führungselement (30) geführt ist.
Regelbare Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorik (11) als Failsafe-Einrichtung (31) ein in dem Aktuator (28) integriertes Federelement einschließt.