专利名称：可调节的冷却剂泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机的经带轮驱动可调节的冷却剂泵。
背景技术：
鉴于排放和燃油消耗在内燃机持续优化的过程中这是非常重要的，使发动机在低 温起动之后尽可能迅速地达到工作温度。由此不仅摩擦损失降到最低程度(随着油温的增加发动机油的粘度下降，并且因 此在所有用油润滑的部件上的摩擦下降)，同时排放值降低(因为直到所谓的“起动温度” 之后催化净化器才起作用，直到达到该温度的时间显著地影响废气排放)，并且燃油消耗也 显著减少。在发动机开发中的一系列试验表明，在低温起动期期间“水不流动”或者“零泄漏” 对于发动机升温是一非常有效的措施。其中为了使废气温度尽可能快地达到要求的水平，在低温起动期间气缸头在任何 情况下都不能流过冷却剂。在该相互关系下汽车制造商要求泄漏量小于0. 5升/小时(“零泄漏”)。此外对于汽车用内燃机燃油消耗的试验表明，通过一前后一致的热管理(即导致 内燃机的能量的和热机械的最佳运行的措施)大约可节省3% -5%的燃油。因此在现有技术中也描述了由内燃机的曲轴经带轮驱动可调节的冷却剂泵，在该 冷却剂泵中叶轮可控制地(例如经一摩擦副)由泵轴驱动。用这样的冷却剂泵可实现一简单的双点调节，借助于该双点调节可改变冷却剂泵 的冷却功率。首先为了可实现发动机的短时间升温，借助于该结构形式在发动机低温起动时可 脱开冷却剂泵的驱动装置。
那么当发动机达到它的工作温度时，各自的摩擦离合器激活(具有该离合器结构 形式特有的、由功能引起的磨损问题)，即接通冷却剂泵的驱动装置。因此大量的还很冷的冷却剂马上泵入升温到工作温度的发动机中，以使该发动机 马上又强制地剧烈冷却。由此已经重又部分地抵消了发动机迅速升温的预期的优点。此外在重新接通时、尤其是在较大的冷却剂泵时由于要求的质量加速要克服非常 高的转动惯量，该转动惯量必然地导致一高的部件负荷。因此不仅在DE102005004315B4中而且在DE102005062200B3中申请人提出了两个在此期间经受住考验的解决方案，该解决方案可实现冷却剂输送流量的主动控制，以便一 方面通过“零泄漏”保证发动机的最佳的温升，并且另一方面在发动机升温之后(即在“持 续运行”中)这样影响发动机的温度，以使在发动机的整个工作区域中不仅可显著降低有害 物质排放而且可显著降低摩擦损失，并且此外可同时显著降低燃油消耗。在该解决方案中一分别沿着泵轴的轴线方向可移动地支承的、构成环形的、带4有一可变化地遮盖叶轮的流出区域的外套筒的阀芯布置在泵壳体中，该阀芯逆着复位弹 簧的弹簧力要么根据如在DE102005004315B4中提出的解决方案，电磁地、即借助于一布 置在泵壳体中的电磁线圈，该电磁线圈对一与阀芯刚性连接的衔铁产生影响，或者如在 DE102005062200B3中提出的，借助于一气动地或者液压地操纵的驱动件可线性地移动(该 驱动件液压地对刚性地布置在阀芯上、在泵壳体中引导的活塞杆产生影响)。该有引导的、可线性地移动的、可变化地遮盖叶轮的流出区域的阀芯的布置是一 非常紧凑、简单和坚固的解决方案，该解决方案保证了一高的运行安全性和一高的可靠性。然而缺点是，因为上述的解决方案的绝大多数的功能部件不可能标准化，所以在 DE102005004315B4中以及在DE102005062200B3中提出的结构形式的加工和装配成本还是 非常高的，因为对于每个泵的结构尺寸绝大多数的功能部件必须单独地制作。此外液压操纵的驱动件对温度也很敏感，因为在液体温度处在0°C以下时它的动 力学性能明显地受到损害。此外在安装电磁操纵的冷却剂泵时、例如在蜗轮增压器的附近电磁线圈要求强制 性的冷却(并且因此需要一相对大的“结构空间”)，因为否则在120°C以上的温度时电磁线 圈已经被毁坏了。由对于如在DE102005004315B4中布置在泵壳体中的电磁线圈、或者对于 液压的或者气动的驱动件和它的连接管路强制性要求的、相对大的“结构空间”引起了其它 的缺点。在发动机室中可提供的、常常受到非常严格限制的可调节剂泵的安装空间跟一经 带轮驱动的可调节的冷却剂泵所“要求的”相对大的“结构空间”正好对立。
发明内容
因此本发明以该任务为根据，提出一种经带轮驱动的可调节的冷却剂泵(带有阀 芯)，该冷却剂泵排除了前面背景技术中所提到的缺点，其中一方面通过“零泄漏”保证了发 动机的最佳温升，并且此外另一方面在发动机升温之后可这样精确地影响在持续运行中的 发动机的温度，以使在发动机的整个工作区域中不仅显著降低有害物质排放而且显著降低 摩擦损失和燃油消耗，甚至在不利的热的外界条件时、例如在蜗轮增压器的附近和在发动 机室中冷却剂泵的安装空间受到严格限制时可用一非常小的驱动功率实现阀芯的可靠的 操纵，并且甚至在调节失效时可保证冷却剂泵继续工作(自动防故障装置)，而且以加工和 装配技术非常简单、费用低廉、对于不同的泵结构尺寸“可标准化”、最佳地充分利用在发动 机室中现有的结构空间的结构形式为特征，其中在高的容积效率时始终保证一高的运行安 全性和可靠性，不需要工厂方面的无空气的注满水，并且此外可以简单和费用低廉地内连 到发动机管理中。根据本发明该任务通过一根据本发明的独立权利要求所述特征的、经一带轮驱动 的内燃机的可调节的冷却剂泵获得解决。
本发明的有利的结构、细节和特征与对于根据本发明的解决方案的两个结构形式 的十个附图相联系由从属的权利要求以及下面根据本发明的解决方案的两个结构形式的 说明获得。
其中图1以侧剖视图的形式表示了在第一种结构形式下带有一根据本发明的缝隙式 过滤器的根据本发明的可调节的冷却剂泵；图2作为单独的部件以后视图的形式表示了根据本发明的、带有一根据本发明的 缝隙式过滤器的、可调节的冷却剂泵的叶轮5 ；图3根据图2所示的A-A剖面以部分剖视图的形式表示了根据本发明的、可调节 的冷却剂泵的叶轮5 ；图4表示了带有与第一种结构形式相联系使用的轴向柱塞泵61的圆筒形套筒37 的单独表示的部件的俯视图；图5以侧剖视图的形式表示了根据图4所示的、带有集成在圆筒形套筒37中的、 在该结构形式下使用的轴向柱塞泵61 (作为标准部件)的部件的圆筒形套筒37 ；图6以一立体图示的形式表示了在第二种结构形式下带有一根据本发明的离心 分离器的根据本发明的可调节的冷却剂泵；图7根据图6所示的A-A剖面以侧视图的形式表示了在第二种结构形式下带有一 根据本发明的离心分离器的根据本发明的可调节的冷却剂泵；图8根据图6所示的B-B剖面以侧视图的形式表示了在第二种结构形式下带有一 根据本发明的离心分离器的根据本发明的可调节的冷却剂泵；图9以侧剖视图的形式表示了(根据图7所示的)带有集成在圆筒形套筒37中 的、在第二种结构形式下使用的轴向柱塞泵61 (作为标准部件)的部件的圆筒形套筒37 ；图10根据图7所示的C-C剖面表示了在第二种结构形式下带有离心分离器的根 据本发明的可调节的冷却剂泵。
具体实施例方式图1中以侧剖视图的形式表示了在第一种结构形式下带有一缝隙式过滤器的根 据本发明的可调节的冷却剂泵，其中阀芯的位置处在它的后终端位置(即在“打开”的工作 位置中)。在该结构形式中在一泵壳体1上一由带轮3驱动的、带有一在泵轴4的自由流动 侧的端部上抗扭地布置的叶轮5的泵轴4布置在一泵轴承2中。此外一压力操纵的、带有一后壁7和一变化地遮盖叶轮5的流出区域的外套筒9 的、通过一复位弹簧6弹簧加载的阀芯布置在泵内腔8中。在泵壳体1中在叶轮5和泵轴承2之间一轴密封环11布置在一密封支座10中。根据本发明一工作壳体12布置在泵壳体1上，一带有入口 14的电磁阀13布置在 该工作壳体中。泵轴侧与该入口 14相邻地一压力腔15布置在工作壳体12中，一出口流道 16通到该压力腔，该出口流道将压力腔15与环形流道17相连接。环形流道17根据本发明在泵壳体1中相对于轴4的回转轴线旋转对称地布置在 一叶轮侧与密封支座10面对面布置的套筒支座18中。在该相互关系下如果泵壳体1和工作壳体12整体加工，这是有利的。这对本发明同样很重要，一带有一密封片20和一底部21的环形活塞工作套筒19 的外套筒22布置在套筒支座18中，泵轴4在它的内套筒M之内自由地旋转。
靠近底部21通到环形流道17的通孔23布置在环形活塞工作套筒19的外套筒22 中。在环形活塞工作套筒19的叶轮侧的端部上一带有一刚性地布置在止动套筒25上 的薄壁圆盘沈的止动套筒25传力连接地固定在明显伸出环形活塞工作套筒19的外套筒 22的环形活塞工作套筒19的内套筒M上。其特征在于，从环形活塞工作套筒19的底部21，大约保持通孔23的直径的间距， 一异形密封27可移动地布置在环形活塞工作套筒19中。该异形密封叶轮侧形状配合地与 一装备有片式定位观的环形活塞四相连接。在它的叶轮侧的端部区域中阀芯后壁7形状 配合地布置在环形活塞四上。在该相互关系下如果异形密封27卡牢在一附属的、并且布置在环形活塞四上的 同步槽中，这是有利的。但是如果在密封片20和泵壳体1之间布置一密封，这同样是有利的。根据本发明复位弹簧6布置在薄壁圆盘沈和紧贴在环形活塞四上的、阀芯的后 壁7之间。在该相互关系下如果一凸缘30布置在环形活塞四的叶轮侧的端部上，这是有利 的，该凸缘将阀芯的后壁7在它的工作行程期间固定在该位置中。此外其特征在于，在薄壁圆盘沈的外边缘上布置一旁路密封31，该旁路密封在阀 芯“关闭”时防止在薄壁圆盘沈和阀芯的后壁7之间形成压力。根据本发明该圆筒形的、在一环形活塞工作套筒19中引导的弹簧加载的环形活 塞四的布置通过一异形密封27的确定的加压可实现阀芯外套筒9的可靠的位移准确的移 动，并且同时表示了一结构空间优化的、紧凑的、制造和装配技术简单的、以及费用低廉的、 并且非常坚固的解决方案，该解决方案始终保证一高的运行安全性和可靠性。对本发明同样很重要的是，在叶轮5上泵壳体侧刚性地布置一斜盘32，在它的“下 降区”中引入一吸入槽33，其中在“上升区”中的过渡区以及斜盘32的整个“上升区”构成 平坦的表面。叶轮5在图2中作为单独的部件以后视图的形式表示。图3根据图2所示的A-A剖面以部分剖视图的形式表示了根据本发明的、可调节 的冷却剂泵的叶轮5。此外其特征在于，在薄壁圆盘沈中相对于在斜盘32中布置的吸入槽33居中地布 置一插入孔34，并且相对于插入孔的轴线排成一条直线一方面在阀芯的后壁7中布置一插 入孔35，并且另一方面在泵壳体1中布置一通到出口流道16的插入孔36。本发明很重要的一点是，一带有一集成在该圆筒形套筒37中的轴向柱塞泵61的 圆筒形套筒37传力连接地布置在泵壳体1的插入孔36中。在本实施例中一深拉的精密圆筒形套筒压入泵壳体1的插入孔36中。在该相互关系下如果为了圆筒形套筒37的密封一密封垫圈52布置在插入薄壁圆 盘沈的插入孔34中，乃是有利的，该密封垫圈防止旁路泄漏。其特征也在于，布置在阀芯后壁7中的插入孔35的壁不接触圆筒形套筒37的外 壳，因此阀芯沿着圆筒形套筒37可自由地移动。图4表示了一根据图5所示从A向观察的、集成在圆筒形套筒37中的轴向柱塞泵61的俯视图。在附图5中以侧剖视图的形式表示了带有集成在该圆筒形套筒中的轴向柱塞泵 61的部件的圆筒形套筒37 (根据图4所示)。其中其特征在于，一排出口 39布置在圆筒形套筒37的圆筒形套筒底部38的区域 中。其中重要的是，在圆筒形套筒底部38的区域中，一带有一阀门弹簧41和一由该阀 门弹簧41在排出口 39的区域中相对于圆筒形套筒底部38压紧的阀盘42的阀门外壳40 在外面布置在圆筒形套筒37上，并且多个通流口 43位于阀门外壳40中。这对本发明也非常重要，一工作弹簧44布置在圆筒形套筒37中，一带有一通孔46 的工作活塞45叶轮侧紧贴在该工作弹簧上。在该相互关系下如果一环形槽53布置在工作活塞45的外圆柱面上，这是有利的， 一活塞环M布置在该环形槽中，该活塞环在最小的摩擦损失下起到最佳的密封效果。根据本发明一带有一插入附属的吸入槽33的区域中、与工作活塞45的通孔46相 邻的通孔48的滑座47布置在弹簧加载的工作活塞45和叶轮5的斜盘32之间。根据本发明在滑座47和工作活塞45之间的接触区域55构成球面副的形式，因此 滑座47始终以“平坦”的表面紧贴在分配给斜盘的定位面上。其中如果滑座47借助于一配备有定位钩56的夹紧套筒57固定在工作活塞45上， 这是有利的，其中一套筒通孔58布置在夹紧套筒中。因此除了制造成本之外装配费用也达到最佳程度。那么当在图1中所示的根据本发明的布置中在泵轴上抗扭地布置的叶轮5经带轮 3驱动时，那么用滑座47紧贴在斜盘32上的工作活塞45在圆筒形套筒37的活塞室59中 处于往复直线运动。在本实施例中每转的活塞行程在最大时为一毫米，因为由于根据本发明的布置非 常小的输送量就可满足对于阀芯的精确的操纵/移动。根据本发明的布置，在该布置中滑座47、如在图1中所示，在吸入槽33两侧紧贴 在斜盘32上，那么导致在叶轮5回转时，根据本发明压紧在斜盘上的滑座47在“吸气冲程” 期间沿着斜盘32的“下降区”移动。其中穿过布置在滑座47中的通孔46、或者布置在通孔46中的夹紧套筒57的套筒 通孔58经吸入槽33实现根据本发明确定的冷却剂流入圆筒形套筒37的活塞室59中。布置在斜盘32中的吸入槽33根据本发明与滑座47相联系充当缝隙式过滤器，因 此在流入过程期间同时进行冷却剂的过滤。因此根据本发明的布置可阻止由冷却剂夹带的颗粒(例如切屑或者沙粒)。在本实施例中在斜盘32中布置的吸入槽33为0. Imm深。当经工作活塞45借助于构成压力弹簧的工作弹簧44压紧在斜盘32上的滑座47 在它沿着斜盘32移动期间离开配备有吸入槽33的区域时，那么流入过程结束。在它紧接着沿着斜盘32的“上升区”移动期间那么滑座47将工作活塞45压入圆 筒形套筒37的活塞室59中。其中事先在活塞室59中过滤吸入的冷却剂经布置在圆筒形套筒37的圆筒形套筒 底部38的排出口 39压出。
其中通过阀门弹簧41加载的阀盘42抬起，并且同时吸入的冷却剂经布置在阀盘 42的边缘上的孔60穿过布置在阀门外壳40中的通流口 43压入出口流道16。根据本发明，与布置在电磁阀13上的排出口 49相邻地在工作壳体12中布置一排 出槽50。本发明重要的是，流出槽50经过一从工作壳体12通到泵壳体1的回流孔51与泵 内腔8相连接。电磁阀13失电处在打开位置。柱塞泵的工作活塞45在“打开的”电磁阀13时将冷却液无压地经电磁阀13的排 出口 49重新输送回泵内腔中。在需要时借助于电磁阀13在出口流道16中、在环形流道17中、并且在与环形流 道17相连接的环形活塞工作套筒19的腔中的压力无级地提高。其中由柱塞泵输送的冷却液到达环形流道17，并且从那经通孔23压入环形活塞 工作套筒19。在那里这样压入的冷却液产生一确定的经电磁阀13可调节的异形密封27的加 压，并且因此导致弹簧加载的环形活塞四的加压，该环形活塞因此可以精确地移动。因此基于根据本发明的布置产生一确定的阀芯外套筒9的移动，并且实现一输送 的冷却剂体积流量的精确调节。根据发动机的温升阶段(具有关闭的阀芯)那么借助于电磁阀在出口流道中的压 力可精确地调节，并且因此可实现阀芯沿着叶轮的外边缘的确定的移动，因此重又可精确 地影响在持续运行中的发动机温度，因此在发动机的整个工作区域中不仅可显著降低有害 物质排放而且可显著降低摩擦损失和燃油消耗。甚至在不利的热的外界条件时、例如在蜗轮增压器的附近和在发动机室中冷却剂 泵的安装空间受到严格限制时，由于集成在冷却剂泵壳体中并且同时在冷却剂泵壳体中被 冷却剂冷却的电磁阀的布置，根据本发明的解决方案保证了在最小的结构体积时最佳的冷却。此外根据本发明的解决方案可用一非常小的驱动功率实现阀芯的可靠的操纵。甚至在调节失效时通过根据本发明的解决方案可保证冷却剂泵继续工作(自动 防故障装置)，因为在失电状态中电磁阀处在打开位置，因此在出口流道16中和在环形流 道17中的压力下降，并且在该情况下复位弹簧6将阀芯移动到(后部的)工作位置“打开”。在环形活塞四弹簧加载返回到“自动防故障位置”时由工作活塞泵出的冷却剂从 出口流道16经打开的电磁阀13导入回流孔51，并且从那里回流到根据本发明的冷却剂泵 的泵内腔8中。在图6至图10中表示了根据本发明的可调节的冷却剂泵的另一结构形式。图6以一立体图示的形式表示了装备有一专门的根据本发明的离心分离器的第 二种结构形式。其中一带有一电磁阀13的工作壳体12重又布置在泵壳体1上。图7根据图6所示的A-A剖面以侧视图的形式表示了根据本发明的可调节的冷却剂泵。同样根据本发明的可调节的冷却剂泵的第二种结构形式重又装备有一泵壳体1、一在泵壳体1中/上支承在一泵轴承2中被一带轮3驱动的泵轴4、一在一该泵轴4的自由 流动侧的端部上抗扭地布置的叶轮5、一压力操纵的、通过一复位弹簧6弹簧加载的、装备 有一后壁7和一可变化地遮盖叶轮5的流出区域的外套筒9、布置在泵内腔8中的阀芯以及 一在泵壳体1中在叶轮5和泵轴承2之间布置在一密封支座10中的轴密封垫圈11。根据本发明该结构形式同样以此为特征，在布置在泵壳体1上的工作壳体12中布 置一带有一入口 14的电磁阀13，其中同样在泵轴侧在工作壳体12中与入口 14相邻地布置 一压力腔15，出口流道16通到该压力腔，该出口流道将压力腔15与环形流道17相连接， 该环形流道17相对于泵轴4的回转轴线旋转对称地布置在一在泵壳体1中叶轮侧与密封 支座10面对面布置的套筒支座18中。根据本发明一带有一密封片20和一底部21的环形 活塞工作套筒19重又布置在套筒支座18中，泵轴4在该环形活塞工作套筒中自由地旋转， 并且靠近底部21通到环形流道17的通孔23布置在它的外套筒22中，其中在叶轮侧的端 部上一带有一刚性地布置在止动套筒上的薄壁圆盘沈的止动套筒25传力连接地布置在明 显伸出外套筒22的环形活塞工作套筒19的内套筒M上，并且从环形活塞工作套筒19的 底部21，大约保持通孔23的直径的间距，一异形密封27可移动地布置在环形活塞工作套 筒19中，该异形密封叶轮侧形状配合地与一装备有定位片观的环形活塞四相连接，阀芯 的后壁7形状配合和/或者传力连接地布置在它的叶轮侧的端面壁上，其中复位弹簧6布 置在薄壁圆盘沈和环形活塞四之间或者布置在薄壁圆盘沈和紧贴在/布置在环形活塞 四上的阀芯的后壁7之间。一具有全部与前面所提到的结构形式相联系(在图1至图5中表示的)已经说明 的根据本发明作用的、根据本发明的圆筒形的、在环形活塞工作套筒19中引导的、弹簧加 载的环形活塞四的布置那么经一异形密封27的确定的加压可实现一阀芯外套筒9的可靠 的、位移准确的移动，并且同时表示了一结构空间优化的、紧凑的、加工和装配技术简单的、 以及费用低廉的、并且非常坚固的解决方案，该解决方案始终保证一高的运行安全性和可 靠性。在该相互关系下其特征也在于，在该结构形式中一旁路密封31这样布置在薄壁 圆盘沈的外边缘上，以使该旁路密封在阀芯的每一位置中防止在薄壁圆盘沈和阀芯的后 壁之间建立压力，并且因此相对于在图1至图5中所示的解决方案可使阀芯的移动还要更 精确(更灵敏)。本发明很重要的一点是，同样在该结构形式中在叶轮5上泵壳体侧刚性地布置一 斜盘32，在它的“下降区”中引入一吸入槽33，其中在“上升区”中的过渡区以及斜盘32的 整个“上升区”构成平坦的表面。同样在该相互关系下其特征在于，多个沿着叶轮5的方向伸出泵壳体1的凸台、一 泵凸台63、一个或者多个薄壁圆盘固定凸台64以及一回流凸台65布置在泵壳体1上，并且 在该凸台的区域中附属的插入孔35布置在后壁7中，该插入孔保证阀芯的“自由”可移动 性。此外其特征在于，薄壁圆盘沈借助于固定元件71牢固地布置在泵壳体1的薄壁 圆盘固定凸台64上，一方面一插入孔34相对于布置在斜盘32中的吸入槽33居中地、并且 一通到出口流道16的插入孔36相对于插入孔的轴线在泵壳体1的泵凸台63中排成一条 直线地布置在经薄壁圆盘固定凸台64牢固地与泵壳体1相连接的薄壁圆盘沈中，并且另一方面一薄壁圆盘通孔73布置在经薄壁圆盘固定凸台64牢固地与泵壳体1相连接的薄壁 圆盘沈中，该薄壁圆盘通孔相对于一布置在回流凸台65中的回流孔51的孔轴线居中地布置。如果在泵凸台63上、如在图7中所示，在泵凸台63的插入口 36和布置在薄壁圆 盘沈中的插入孔34之间布置一泵凸台密封70，乃是有利的，该泵凸台密封避免在那里的相 邻部件之间的泄漏。此外如果在回流凸台65上、如在图8中所示，在回流孔51的出口区域中，在回流 孔51和布置在薄壁圆盘6中的薄壁圆盘通孔73之间同样布置一回流凸台密封74，乃是有 利的，该回流凸台密封避免在那里的相邻部件之间的泄漏。根据本发明一带有一集成在该圆筒形套筒37中的轴向柱塞泵61的圆筒形套筒37 形状配合和传力连接地布置在泵壳体1的泵凸台63的插入孔36中。在图9中以侧剖视图的形式表示了根据图7所示的带有集成在圆筒形套筒37中 的、在该结构形式下使用的轴向柱塞泵61的部件的圆筒形套筒37。其中根据本发明，一排出口 39布置在圆筒形套筒37的圆筒形套筒底部38的区域 中，并且在圆筒形套筒底部38的区域中，一带有一阀门弹簧41和一由该阀门弹簧41在排 出口 39的区域中相对于圆筒形套筒底部38压紧的阀盘42的阀门外壳40从外面布置在圆 筒形套筒37上，其中一个/多个通流口 43位于阀门外壳40中，并且一工作弹簧44作为轴 向柱塞泵61的另外的部件布置在圆筒形套筒37中，叶轮侧附属的配备有通孔46的工作活 塞45紧贴在该工作弹簧上。本发明重要的一点是，一带有一插入吸入槽33所属的区域中与工作活塞45的通 孔46相邻的通孔48的滑座47布置在弹簧加载的轴向柱塞泵61的工作活塞45和叶轮5 的斜盘32之间(图7)。当在图7中所示的根据本发明的布置中在泵轴4上抗扭地布置的叶轮5经带轮3 驱动时，那么用滑座47紧贴在斜盘32上的工作活塞45在圆筒形套筒37的活塞室59中处 于往复直线运动。在本实施例中每转的活塞行程在最大时为两毫米，因为由于根据本发明的布置非 常小的输送量就可满足对于阀芯的精确的操纵/移动。图10表示了带有在C-C剖面中根据本发明的离心分离器的根据图7所示的根据 本发明的可调节的冷却剂泵。根据本发明在该结构形式中一大约0. 6毫米深布置在斜盘32中的吸入槽33借助 于一布置在斜盘32和滑座47之间遮盖吸入槽33的离心分离器62盖住。该泵壳体侧盖住在叶轮5上的斜盘32的离心分离器62根据本发明借助于卡槽66 形状配合地、并且借助于一锁紧环67传力连接地与在叶轮5上的斜盘32相连接。其特征在于，离心分离器62由一布置在吸入槽33的区域中的薄壁圆盘构成，在该 圆盘中、如在图10中所示，在吸入槽33的区域中布置有大量的激光孔68。在本实施例的离心分离器62中在吸入槽33的区域中布置有大约4000个激光孔。通过离心分离器62在叶轮5的斜盘32上的传力连接的和形状配合的布置甚至在 离心分离器62非常脏时仍可保证在轴向柱塞泵61的工作行程期间在斜盘32的吸入槽33 的区域中配备有激光孔的区域的可靠的位置定位。
在本实施例中根据本发明的离心分离器的62的圆盘的厚度为0. 3毫米，并且在该 实施例中使用的激光孔68具有一圆锥形的横截面。该圆锥形激光孔68的最小直径为0. 1 毫米，并且根据本发明布置在离心分离器62的朝向滑座47的一侧上。在本实施例中所属的并且朝着吸入槽33的圆锥形激光孔68的最大直径为0. 15毫米。根据本发明在图7至图10中所示的、带有布置在斜盘32上的根据本发明的离心 分离器62和紧贴在离心分离器62上的轴向柱塞泵61的滑座47的布置那么在叶轮5旋转 时导致，根据本发明压紧在离心分离器62上的滑座47在“吸入冲程”期间沿着带有布置在 斜盘32的“下降区域”中的吸入槽33的斜盘32的“下降区域”移动。在该结构形式中布置在斜盘32和轴向柱塞泵61的滑座47之间的离心分离器62 在吸入槽33的区域中配备有激光孔68。在“吸入冲程”期间那么从吸入槽33出来、穿过激光孔68、通过布置在滑座47中 的通孔46 (或者布置在通孔46中的夹紧套筒57的套筒通孔58)、一根据本发明确定的冷却 剂经吸入槽33流入圆筒形套筒37的活塞室59中。根据本发明布置在斜盘32和轴向柱塞泵61的滑座47之间的离心分离器62相对 于在第一种实施例中介绍的、带有缝隙式过滤器的结构形式可实现一更深地布置在斜盘32 中的、带有全部由此产生流动技术优点的吸入槽33。其中根据本发明的离心分离器62首先一方面作为“离心分离器”进行对流入吸入 槽33的冷却剂的过滤，因为在激光孔68的区域中由叶轮5的圆周速度(离心分离器62以 该圆周速度回转)对不受欢迎的、由冷却剂夹带的杂质(例如切屑、沙粒、等等)产生影响 的离心力显著大于由流入到激光孔68中的速度对杂质产生影响的吸力。同时离心分离器62起到“反射分离器”的作用，因为所有未精确地击中激光孔68 的杂质被布置在激光孔68之间的离心分离器62的“基材”反射，并且然后另外通过离心效 应转向。由于根据本发明的激光孔68的圆锥形结构该激光孔可充作一乱反射器，并且因 此在吸入阶段中使压力损失达到最小程度。此外在每一转中驶过配备有激光孔68的离心分离器62的区域的轴向柱塞泵61 的滑座47具有一 “刮板作用”，并且因此导致一附加的自动清洗效应。此外由于每个激光孔68在叶轮5的每一转中被两次流过(一次流入吸入槽33，并 且然后经滑座47重又从吸入槽33中流出)，所以又促进了自动清洗效应，并且与此同时附 加地被自由清洗。甚至在汽车的较长的停车时间时，在该停车时间中由于结晶效应激光孔68可能 被膏状物或者颗粒“堵塞”，根据本发明的布置产生一非常接近超声波清洗的清洗效应(在 例如3000转/分钟的发动机转速时，在该发动机转速时具有所有上面所提到的效应和由于 封闭的激光孔非常高的吸入压力的离心分离器62的激光孔区域每秒被驶过50次)，因此根 据本发明的离心分离器62在极端的条件下也可以自动清洗，并且已经形成的晶体也可重 新溶解。根据本发明的布置相对于在第一种实施例中提出的结构形式可达到一明显更高 的“流入体积流量”，此外可阻止由冷却剂夹带的颗粒，并且保证一在最高的可靠性时非常高的耐用度。在图6至图10中提出的结构形式的作用原理类似于与图1至图5相联系已经说 明的结构形式。当(经工作活塞45)借助于构成压力弹簧的工作弹簧44压紧在斜盘32上的滑座 47在它沿着布置在斜盘32上的离心分离器62移动期间离开借助于激光孔68遮盖的吸入 槽33的区域时，那么流入过程结束。在它紧接着沿着斜盘32的“上升区”移动期间那么滑座47将工作活塞45压入圆 筒形套筒37的活塞室59中。其中前面在活塞室59中过滤吸入的冷却剂经布置在圆筒形套筒37的圆筒形套筒 底部38的排出口 39压出。其中通过阀门弹簧41加载的阀盘42抬起，并且同时吸入的冷却剂经布置在阀盘 42的边缘上的孔60穿过布置在阀门外壳40中的通流口 43压入出口流道16(图7)。在图8中根据图6所示的B-B剖面以侧视图的形式表示了根据本发明的可调节的 冷却剂泵。根据图8所示的剖面图表示，一排出口 49布置在电磁阀13上，该排出口与从工作 壳体12通到泵壳体1的回流孔51相邻地布置在工作壳体12中，该回流孔将排出口 49与 泵内腔8相连接。电磁阀13失电处于打开位置。柱塞泵的工作活塞45在“打开的”电磁阀13时将冷却液无压地经电磁阀13的排 出孔49重新输送回泵内腔8中。在需要时借助于电磁阀13在出口流道16中、在环形流道17中、并且在与环形流 道17相连接的环形活塞工作套筒19的腔中的压力无级地提高。其中由轴向柱塞泵61输送的冷却液到达环形流道17，并且从那经通孔23压入环 形活塞工作套筒19。在那里这样压入的冷却液产生一确定的经电磁阀13可调节的异形密封27的加 压，并且因此导致弹簧加载的环形活塞四的加压，该环形活塞因此可以精确地移动。因此基于根据本发明的布置产生一确定的阀芯外套筒9的移动，并且实现一输送 的冷却剂体积流量的精确调节。根据发动机的温升阶段(具有关闭的阀芯)那么借助于电磁阀在出口流道中的压 力可精确地调节，并且因此可实现阀芯沿着叶轮的外边缘的确定的移动，因此重又可精确 地影响在持续运行中的发动机温度，因此在发动机的整个工作区域中不仅可显著降低有害 物质排放而且可显著降低摩擦损失和燃油消耗。甚至在不利的热的外界条件时、例如在蜗轮增压器的附近和在发动机室中冷却剂 泵的安装空间受到严格限制时，由于集成在冷却剂泵壳体中并且同时在冷却剂泵壳体中被 冷却剂冷却的电磁阀的布置，根据本发明的解决方案保证了在最小的结构体积时最佳的冷却。此外根据本发明的解决方案可用一非常小的驱动功率实现阀芯的可靠的操纵。甚至在调节失效时通过根据本发明的解决方案可保证冷却剂泵继续工作(自动 防故障装置)，因为在失电状态中电磁阀处在打开位置，因此在出口流道16中和在环形流 道17中的压力下降，并且在该情况下复位弹簧6将阀芯移动到(后部的)工作位置“打开”。
在环形活塞四弹簧加载返回到“自动防故障位置”时由工作活塞泵出的冷却剂从 出口流道16经打开的电磁阀13导入回流孔51，并且从那里回流到根据本发明的冷却剂泵 的泵内腔8中。两个在实施例中提出的根据本发明的解决方案的结构形式分别以加工和装配技 术非常简单、费用低廉、对于不同的泵结构尺寸“可标准化”、最佳地充分利用在发动机室中 现有的结构空间的结构形式为特征，并且不需要工厂方面无空气的注满水。此外两个在实施例中提出的根据本发明的解决方案的结构形式以高的运行安全 性和可靠性为特征，并且根据各自的使用情况保证一高的容积效率。此外这里提出的解决方案始终可以简单和费用低廉地内连到发动机管理中。附图标记一览表1泵壳体2泵轴承3 带轮4 泵轴5 叶轮6复位弹簧7 后壁8泵内腔9外套筒10密封支座11轴密封垫圈12工作壳体13电磁阀14 入口15压力腔16出口流道17环形流道18套筒支座19环形活塞工作套筒20密封翻边21 底部22外套筒23 通孔M内套筒25止动套筒沈薄壁圆盘27异形密封观翻边定位四环形活塞0183]30凸缘0184]31旁路密封0185]32斜盘0186]33吸入槽0187]34插入孔0188]；35插入口0189]36插入口0190]37圆筒形套筒0191]38圆筒形套筒底部0192]39排出口0193]40阀门外壳0194]41阀门弹簧0195]42阀盘0196]43通流口0197]44工作弹簧0198]45工作活塞0199]46通孔0200]47滑座0201]48通孔0202]49排出口0203]50流出槽0204]51回流孔0205]52密封垫圈0206]53环形槽0207]54活塞环0208]55接触区域0209]56定位钩0210]57夹紧套筒0211]58套筒通孔0212]59活塞室0213]60孔0214]61轴向柱塞泵0215]62离心分离器0216]63泵凸台0217]64薄壁圆盘固定凸台0218]65回流凸台0219]66卡槽0220]67锁紧环0221]68激光孔
69固定板70泵凸台密封71固定元件72活塞密封73薄壁圆盘通孔74回流凸台密封
权利要求
1.可调节的冷却剂泵，带有一泵壳体(1)、一在泵壳体(1)中支承在一泵轴承O)中、 被一带轮C3)驱动的泵轴G)、一在一泵轴的自由流动侧的端部上抗扭地布置的叶轮 (5)、一压力操纵的、通过一复位弹簧(6)弹簧加载的、装备有一后壁(7)和一可变化地遮盖 叶轮(5)的流出区域的外套筒(9)、布置在泵内腔⑶中的阀芯以及一在泵壳体⑴中在叶 轮( 和泵轴承( 之间布置在一密封支座(10)中的轴密封垫圈(11)，其特征在于，-在泵壳体(1)上布置一工作壳体(12)，在该工作壳体中布置一带有一入口(14)的电 磁阀(13)，与入口(14)相邻地在泵轴侧在工作壳体(12)中布置一压力腔(15)，出口流道 (16)通到该压力腔，该出口流道将压力腔(1 与环形流道(17)相连接，该环形流道相对于 泵轴的回转轴线旋转对称地布置在一在泵壳体(1)中叶轮侧与密封支座(10)面对面 布置的套筒支座(18)中，-一带有一密封片00)和一底部的环形活塞工作套筒(19)布置在套筒支座(18) 中，泵轴(4)在该环形活塞工作套筒中自由地旋转，并且靠近底部通到环形流道(17) 的通孔布置在它的外套筒0 中，其中在叶轮侧的端部上一带有一刚性地布置在止 动套筒上的薄壁圆盘06)的止动套筒0 形状配合和/或者传力连接地布置在明显伸出 外套筒0 的环形活塞工作套筒(19)的内套筒04)上，-从环形活塞工作套筒(19)的底部(21)，大约保持通孔的直径的间距，一异形密 封(XT)可移动地布置在环形活塞工作套筒(19)中，该异形密封在叶轮侧形状配合地与一 装备有片式定位08)的环形活塞09)相连接，阀芯的后壁(7)形状配合和/或者传力连 接地布置在它的叶轮侧的端面壁上，-复位弹簧(6)布置在薄壁圆盘06)和环形活塞09)之间或者布置在薄壁圆盘06) 和布置在环形活塞09)上的阀芯的后壁(7)之间，-一旁路密封(31)布置在薄壁圆盘06)的外边缘上，-在叶轮( 上在泵壳体侧刚性地布置一斜盘(32)，在它的“下降区”中引入一吸入槽(33)，其中在“上升区”中的过渡区以及斜盘(32)的整个“上升区”构成平坦的表面， -在薄壁圆盘06)中相对于在斜盘(32)中布置的吸入槽(33)居中地布置一插入孔(34)，并且相对于插入孔的轴线排成一条直线一方面在泵壳体(1)中布置一通到出口流道 (16)的插入孔(36)，以及另一方面在阀芯的后壁(7)中根据泵壳体(1)的结构形式布置一 个或多个附属的插入孔(35)，-一带有与其集成一体的轴向柱塞泵(61)的圆筒形套筒(37)形状配合和/或者传力 连接地布置在泵壳体(1)的插入孔(36)中，-一个/多个排出口(39)布置在圆筒形套筒(37)的圆筒形套筒底部(38)的区域中， -在圆筒形套筒底部(38)的区域中，一带有一阀门弹簧Gl)和一由该阀门弹簧Gl) 在排出口(39)的区域中相对于圆筒形套筒底部(38)压紧的阀盘02)的阀门外壳00)在 外面布置在圆筒形套筒(37)上，-一个/多个通流口 G3)位于阀门外壳GO)中，-一工作弹簧G4)作为轴向柱塞泵(61)的另一部件布置在圆筒形套筒(37)中，附属 的带有一通孔G6)的工作活塞0 在叶轮侧紧贴在该工作弹簧上，-一带有一在附属的吸入槽(33)的区域中插入的、与工作活塞G5)的通孔06)相邻 的通孔G8)的滑座07)布置在弹簧加载的、轴向柱塞泵(61)的工作活塞0 和叶轮(5)的斜盘(3 之间，-一排出口 G9)布置在电磁阀(13)上，与该排出口直接相邻或者经一排出槽(50)间 接相邻地有一个/多个从工作壳体(1 通到泵壳体(1)的回流孔(51)布置在工作壳体 (12)中，所述回流孔(51)将排出口 (49)与泵内腔(8)相连接。
2.根据权利要求1所述的可调节的冷却剂泵，其特征在于，一排出口G9)布置在电磁 阀(13)上，该排出口通到布置在工作壳体(12)中和泵壳体⑴中的回流孔(51)，该回流孔 通到泵内腔(S)0
3.根据权利要求1所述的可调节的冷却剂泵，其特征在于，滑座G7)这样确定尺寸，以 使该滑座在吸入槽(33)的两侧紧贴在斜盘(32)上，并且在斜盘(32)中布置的吸入槽(33) 为0. 03mm至0. Imm深，并且与滑座07)相联系充当缝隙式过滤器。
4.根据权利要求1所述的可调节的冷却剂泵，其特征在于，在斜盘(32)中布置的吸入 槽(33)为0.03mm至5. OOmm深，并且一遮盖吸入槽(33)的离心分离器(62)布置在斜盘 (32)和滑座(47)之间。
5.根据权利要求1所述的可调节的冷却剂泵，其特征在于，多个沿着叶轮(5)的方向伸 出泵壳体(1)的凸台、一泵凸台(63)、一个或者多个薄壁圆盘固定凸台(64)以及一回流凸 台(65)布置在泵壳体(1)上，并且在所述凸台的区域中为了阀芯的“自由”可移动性附属 的插入孔(3 布置在后壁(7)中。
6.根据权利要求4所述的可调节的冷却剂泵，其特征在于，在泵壳体侧盖住在叶轮(5) 上的斜盘(32)的离心分离器(62)借助于卡槽(66)形状配合地、并且借助于一锁紧环(67) 传力连接地与在叶轮( 上的斜盘(3 相连接。
7.根据权利要求4所述的可调节的冷却剂泵，其特征在于，离心分离器(62)由一布置 在吸入槽(33)的区域中的薄壁圆盘构成，至少在吸入槽(33)的区域中大量的具有0.03mm 至0. 2mm孔径的激光孔(68)布置在该圆盘中。
8.根据权利要求4所述的可调节的冷却剂泵，其特征在于，离心分离器的(62)的圆盘 具有0. 05mm至1. Omm的厚度。
9.根据权利要求4所述的可调节的冷却剂泵，其特征在于，激光孔(68)具有一圆锥形 的横截面，其中圆锥形激光孔(68)的最小直径布置在离心分离器(6 朝向滑座07)的一 侧上。
全文摘要
本发明涉及可调节的冷却剂泵。本发明的任务是提出一种经一带轮驱动可调节的冷却剂泵(带有阀芯)，该冷却剂泵可实现在发动机的整个工作区域中不仅显著降低有害物质排放而且显著降低摩擦损失和燃油消耗，并且甚至在不利的热的外界条件时、例如在蜗轮增压器的附近、并且在安装空间受到严格限制时可用一非常小的驱动功率实现阀芯的可靠的操纵，甚至在调节失效时可保证冷却剂泵继续工作(自动防故障装置)，而且以加工和装配技术非常简单、费用低廉、对于不同的泵结构尺寸“可标准化”的结构形式为特征，其中在高的容积效率时始终保证一高的运行安全性和可靠性，不需要工厂方面的无空气的注满水，并且此外可以简单和费用低廉地内连到发动机管理中。根据本发明的、装备有阀芯的、经一带轮(3)驱动可调节的冷却剂泵具有一液压操纵的、与一环形活塞(29)相连接的阀芯，其特征在于，借助于一背面布置在叶轮(5)上、配备有一吸入槽(33)的斜盘(32)驱动和“操纵”一布置泵壳体(1)上的轴向柱塞泵(61)，它“泵出的体积流量”借助于一电磁阀(13)这样确定地控制，以保证液压操纵的阀芯的精确的移动。
文档编号F04D15/00GK102046982SQ200980119727
公开日2011年5月4日 申请日期2009年5月27日 优先权日2008年5月30日
发明者D·哈根, E·施米特, E·盖塞尔, F·帕韦莱克, M·雷克斯豪泽 申请人:欧根·施密特博士仪器和泵制造有限责任公司