专利名称：带有整合式压力空间的可调整的冷却介质泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的可调整的冷却介质泵，带有泵壳体，在该泵壳体中可转动地 支承有带有所属的叶轮的泵轴。叶轮经由吸入接口输送冷却介质到冷却介质泵的压力通道 中，其中，冷却介质泵的体积流量可以借助导向板来影响。为此，导向板至少区域式地在外 侧环绕叶轮并且可以呈扭转刚性地(drehstarr)在两个端部姿态之间借助压力介质液压式 地移动。
背景技术：
车辆主要通过经水冷却的内燃机来驱动。在此，冷却介质凭借冷却介质泵的帮助 在穿过曲轴壳体的和内燃机气缸头的冷却通道的闭合的回路中被泵吸并且经加热的冷却 介质接下来在空气-水-热交换器中回流冷却。为了支持冷却介质的循环，使用特别是经 由皮带传动装置直接驱动的冷却介质泵。通过在冷却介质泵和曲轴之间的直接的联接出现 泵转数对内燃机的转数的依赖。由此得出，在内燃机冷启动的情况下冷却介质循环，由此延 迟内燃机的希望的、快速的加热。为了优化内燃机的运行，如下是必要的，即在冷启动后尽 可能快地达到运行温度。由此降低摩擦损耗和燃料消耗进而同时降低排放值。为了取得这 个效果，使用可调整的冷却介质泵，该冷却介质泵输送的体积流量可以根据内燃机的冷却 需求来协调。在接下来依赖于出现的温度水平的、确定用于冷却内燃机的体积流量连续地 升高前，首先力求在冷启动后冷却介质泵的零输送。通过用于优化内燃机的燃料消耗的系 列试验可以借助热管理系统的规则的措施此外结合受调整的冷却介质泵取得> 3%的燃料 的消耗下降。
由DE 199 01 123A1公知受调整的冷却介质泵，在该冷却介质泵中，作为影响体 积流量的措施，给叶轮配属有在外的、搭接的移动元件。用无级地通过呈螺纹状的引导装置 的扭转而能轴向调节的移动元件可以改变叶轮的起作用的叶片宽度。
DE 10 2008 046 424A1公开了针对内燃机的冷却回路的可调整的冷却介质泵，该 冷却介质泵经由牵引机构传动装置来驱动。为了影响输送量，给叶轮配属有轴向可移动的 导向盘，该导向盘能够借助放置在作为叶轮的空心轴的内部的推动杆结合调节机构轴向移 动。该调节机构包括与推动杆牢固连接的衔铁，该衔铁能够经由比例磁铁有目的地轴向移 动。为此，电气式地可操纵的调节机构或者说致动器在端侧前置于皮带盘并且影响冷却介 质泵的轴向结构长度。
依据DE 10 2005 062 200A1的受调整的冷却介质泵示出在泵壳体中支承的、带 有所属的叶轮和气动式地或者液压式地可调节的阀门推动件的经驱动的轴，该阀门推动件 可变地覆盖叶轮的排出区域。在该阀门推动件上布置有多个在周边上分布的活塞杆，所述 活塞杆在泵壳体中平行于泵轴地分布并且引导到环状槽或者说孔中并且借助杆密封件在 泵壳体中密封。活塞杆在环状槽侧与在压力空间中插入的环状活塞处于作用连接中。由压 力弹簧加载的环状活塞的移动和与该环状活塞连接的阀门推动件的移动经由压力空间的 压力加载进行，该压力空间为此具有压力接口孔。发明内容
本发明的任务在于，在可调整的冷却介质泵的内部实现导向板的简化的和构件优 化的液压式调节。
这个任务由权利要求1的前序部分出发结合它的特征部分的特征来解决。接着的 从属权利要求描述本发明的各有利的改进方案。
本发明根据一般的想法，即为了液压式地调节将导向板直接由压力介质来加载。 为此，导向板与泵轴的端侧和叶轮共同界限出压力空间。为此备选地，由泵轴和叶轮所确定 的压力空间界限可以包围构造为中间元件的插入部件，该插入部件在端部侧压装在泵轴上 并且在外侧地由叶轮环绕。导向板用构造为圆柱套的套状部(Buchse)形状锁合地嵌接到 插入部件的或者叶轮的在一侧敞开的环状槽中。为了避免压力流失和/或压力介质流失， 在环状槽中密封地插入套状部。导向板的优选的构成设置如下，即使用具有相对大的直径 的插入部件，由此基于尺寸上的依赖性，出现用于操纵导向板的大的压力面。为了无阻碍的 调节运动的目的，环状槽深度超过套状部的长度。本发明相对于公知的解决方案具有如下 优点，即凭借简单的器件、小的结构大小、减小的构件规模和大的运行安全性，不仅体积流 量的减小，而且冷却介质泵的希望的零输送在导向板的闭合状态中也是可实现的。在此，用 于实现依据本发明的措施的结构上的消耗有利地很少，因为在泵驱动装置上的和在泵壳体 上的特殊的措施都不是必需的。此外，基于导向板的简化的安装出现成本优势。
依据本发明的优选的设计方案，叶轮包括单部件式地或者多部件式地构建的插入 部件。为了转动固定，泵轴的轴端部优选地、力锁合地挤压到插入部件的中心的容纳处或者 说孔中。起中间元件功能的插入部件可以由不同的材料、优选地由合成材料、金属或者钢材 料来制造。叶轮优选地、材料锁合地例如通过合成材料包封与插入部件连接，在此，其用作 插入部件。备选于此地适合的是将插入部件压入叶轮中。
此外，为了压力空间的密封和为了导向板的引导，设置有在位置固定的插入部件 的环状槽或者叶轮的环状槽中位置固定地定位的密封元件，该密封元件密封地在内侧支撑 在导向板的套状部上。O形环或者由高弹性的和耐磨损的合成材料制造的密封元件适合作 为密封元件，该密封元件的密封唇口力锁合地在套状部上引导。弹性的密封元件有利地补 偿相对彼此支撑的构件的加工造成的或者由热膨胀出现的公差。备选于单部件的构建，经 加固的密封元件是合适的，在该经加固的密封元件的情况下例如在环状槽中挤压有加固部 并且密封材料是经硫化的。密封元件优选整个地或者部分地由热塑性的合成材料、优选由 聚偏氟乙烯(PVDF)或者聚四氟乙烯(PTFE)制造。基于PTFE的低的摩擦系数、好的耐磨性 和相对在冷却介质中应用的水-乙二醇-混合物的高的稳定性，PTFE适合作为材料。
此外，依据本发明的构建如下设置，即为了轴向调节导向板，压力介质经由在泵 轴内部的纵向孔流入压力空间中。因此，例如压力介质源的经由控制单元或者调整单元引 导出来的压力介质可以直接加载导向板。
作为避免在压力空间的内部的不允许的、高的压力水平或者说降低压力的措施， 在套状部中引入有至少一个径向的穿透部。为此设置该开口的如下位置，其在相应于冷却 介质泵的零输送的导向板端部位置中使冷却介质的部分量由压力空间到无压力的区域中 或者说到冷却介质泵的吸取区中的流出成为可能。
此外，依据本发明的导向板用在外的、呈直角地取向的栏板具有游隙地包围叶轮 后壁的外轮廓。在此形成的环状间隙的密封借助如下密封件进行，该密封件插入在叶轮后 壁的外轮廓的径向取向的槽中，该槽使密封件力锁合地、在内侧贴靠在导向板的栏板上。这 种构建支持了所述措施，以便在导向板的端部姿态中实现冷却介质泵的零输送量。
作为在致动器或者用于调节导向板的压力介质供给装置故障的情况下保证内燃 机的冷却的措施，依据本发明设置有故障安全装置。该故障安全装置通过布置在插入部件 的环状槽中的弹簧元件形成，该弹簧元件反向于压力介质的力方向加载导向板的套状部。 在损坏情况下，该弹簧元件将导向板自动地移动到如下定位中，该定位相应于叶轮的最大 的开口进而相应于冷却介质泵的最大的输送量。
本发明的其它特征由接下来的对图的描述得出，在这些图中示出优选的实施例。 其中
图1在剖面图中示出带有依据本发明的导向板的、受调整的冷却介质泵的构建；
图2在放大的图中示出依据图1的冷却介质泵的截段，该截段阐明导向板的构建。
具体实施方式
在图1中，可调整的冷却介质泵I在纵剖面图中画出，该冷却介质泵包括泵壳体2， 在该泵壳体2中可转动地支承有泵轴3并且给该泵轴在端部侧配属叶轮4。在此，在泵轴 3的轴头上压装有插入部件5，该插入部件由叶轮4的后壁6在外侧环绕。叶轮4的、弯曲 的、呈铲形地成形的、从后壁6出发的叶片7延伸直至在端侧的泵盖8，该泵盖8的开口横 截面限定吸入接口 9,经由该吸入接口 9,冷却介质轴向地进入冷却介质泵I中并且冷却介 质径向地排出到在图1中未画出的压力通道或者螺旋通道中。冷却介质泵I的输送流量或 者体积流量可用轴向可移动的导向板10来影响,用该导向板10可以可变地覆盖叶轮4的 排放区域。该导向板10的调节在与调节单元的连接中液压式地进行，该调节单元也可以称 为传动机构或者致动器并且该调节单元包括压力介质源、液压泵以及控制单元或者调整单 元。例如电子操控的控制单元或者调整单元优选地与内燃机的马达管理系统连接，由此，直 接地依赖冷却介质温度或运行温度，或者在考虑其它的参数下，内燃机的各所需的冷却介 质流经由导向板10的相应的调整流入。图1局限于调节单元的压力介质输入装置11的示 出，该压力介质输入装置11实施为在泵轴3内部的纵向孔并且该压力介质输入装置直至压 力空间12地引导，该压力空间由导向板10以及泵轴3和插入部件5界限。
为了在由泵盖8和叶轮4的后壁6限定的两个端部位置之间、无级地调节导向板 10，将该导向板10直接由压力介质加载。在后壁侧，导向板10—体式地与柱体式地构成 的、相对于冷却介质泵I的纵向轴线同中心地取向的套状部13连接，该套状部13具有游隙 地装入到环状槽14中。为了压力空间12的密封，在内侧在套状部13上支撑有在插入部件 5的环绕槽16中定位的密封元件15，该密封元件15避免压力介质流失进而避免压力流失。 在图1中，导向板10支撑在后壁6上，由此出现叶轮4的最大的开口，在该最大的开口中冷 却介质泵I输送最大的体积流量。相对于压力空间12径向错开地，相应于叶片7的型廓地， 在导向板10中引入有适配的开口 21，该开口使相对叶轮4的导向板10的轴向调节成为可能。在外侧，导向板10形成呈直角地向泵壳体2方向取向的栏板17，该栏板17间隔地包围叶轮后壁6的在外的轮廓并且在此具有超过后壁6的宽度的长度。在此出现的环状间隙18 借助密封件19来密封，该密封件19插入后壁6的槽20中并且在内侧贴靠在栏板17上。
图2示出叶轮4的个别部分和阐明导向板10的其它细节，特别是它的构成和布置。在插入部件5内部如下地设计环状槽14的深度，从而使导向板10和与该导向板连接的套状部13的调节运动不受妨碍。为了在导向板10贴靠在泵盖8上的情况下避免在压力空间12的内部的不允许的、高的压力上升，液压流体的部分量可以被控制排出。对此，在套状部13的端部区域中引入有针对液压流体排出的穿透部22。在导向板10的前面描述的端部位置上，穿透部前置于密封元件15，由此出现与在压力空间12内部的压力水平下降联系的液压流体的排出。与依据图2的示出偏离地，在叶轮4的后壁6的容纳处27中装入的插入部件5还可以多部件式地，特别是两部件式地构建。为此，呈管形的内部件可以与围绕环状槽14的外部件组合。为了在致动器和用于操纵导向板10的压力介质供给装置故障的情况下保证冷却介质泵I的功能，设置有故障安全装置23。为此，在套状部13的在端部侧的凸缘24和插入部件5的止挡件25之间、在环状槽14的内部插入有弹簧器件26，特别是压力弹簧，该压力弹簧向后壁6方向进而反向于压力介质流力加载导向板10。故障安全装置 23如下述方式地起作用，S卩在压力空间12内部的压力降低的情况下，导向板10自动地向箭头方向移动，直至贴靠在后壁6上，由此出现叶轮4的最大的开口。
附图标记列表
1冷却介质泵
2泵壳体
3泵轴
4叶轮
5插入部件
6后壁
7叶片
8泵盖
9吸入接口
10导向板
11压力介质输入装置
12压力空间
13套状部
14环状槽
15密封元件
16环绕槽
17栏板
18环状间隙
19密封件
20槽
21开口
22穿透部
23故障安全装置
24凸缘
25止挡件
26弹簧器件
27容纳处
权利要求
1.内燃机的能调整的冷却介质泵(1)，带有泵壳体(2)，在所述泵壳体(2)中能转动地支承有带有所属的叶轮(4)的泵轴(3)，所述叶轮(4)经由吸入接口(9)输送冷却介质到所述冷却介质泵(I)的压力通道或者螺旋通道中，其中，所述冷却介质泵(I)的体积流量能够借助至少区域式地在外侧环绕所述叶轮(4)的和能液压式调节的导向板(10)来影响，其中，所述导向板(10)能够呈扭转刚性地与所述叶轮(4)连接地在两个端部姿态之间无级地轴向移动，其特征在于，所述导向板(10)用柱体式的套状部(13)以两侧均具有游隙的方式、密封地弓I导到所述叶轮(4)的环状槽或者由所述叶轮(4)环绕的插入部件(5)的环状槽(14)中并且所述导向板(10)与所述泵轴(3)和所述插入部件(5)共同界限出为了调节所述导向板(10)而由压力介质加载的压力空间(12)。
2.根据权利要求1所述的冷却介质泵，其特征在于，所述压力空间依赖于所述导向板(10)的姿态，由所述导向板(10)与所述泵轴(3)、所述插入部件(5)和所述叶轮(4)共同界限。
3.根据权利要求1所述的冷却介质泵，其特征在于，单件式地或者多件式地构建的由合成材料、金属或者钢材料制成的插入部件(5)材料锁合地和/或力锁合地插入在所述叶轮(4)的容纳处(27)中。
4.根据权利要求1所述的冷却介质泵，其特征在于，为了所述压力空间(12)的密封，设置有在位置固定的所述插入部件(5)的环状槽或者所述叶轮(4)的环状槽(14)中位置固定的密封元件(15)，所述密封元件(15)力锁合地、在内侧支撑在所述导向板(10)的所述套状部(13)上。
5.根据权利要求1至4之一所述的冷却介质泵，其特征在于，为了轴向调节所述导向板(10)，所述压力介质经由实施为所述泵轴(3)的纵向孔的压力介质输入装置(11)流入到所述压力空间(12)中。
6.根据权利要求1至5之一所述的冷却介质泵，其特征在于，在所述导向板(10)的一个端部位置中，经由在所述套状部(13)中的至少一个径向的穿透部(22)能够减少在所述压力空间(12)内部的压力水平。
7.根据权利要求1至6之一所述的冷却介质泵，其特征在于，所述导向板(10)的在外的、经弯折的栏板(17)在保持环状间隙(18)的情况下、具有游隙地包围所述叶轮(4)的后壁(6)的外轮廓。
8.根据权利要求7所述的冷却介质泵，其特征在于，在所述导向板(10)的所述栏板(17)上力锁合地支撑有插入在所述叶轮后壁(6)的外轮廓的径向取向的槽(20)中的密封件(19)。
9.根据权利要求1至8之一所述的冷却介质泵，其特征在于，作为故障防护，所述导向板(10)的所述套状部(13)与构造为弹簧器件(26)的、插入在所述插入部件(5)的环状槽或者所述叶轮(4)的环状槽(14)中的故障安全装置协作。
全文摘要
带有整合式压力空间的可调整的冷却介质泵。内燃机的可调整的冷却介质泵(1)带有泵壳体(2)，在其中可转动地支承有带有所属的叶轮(4)的泵轴(3)。叶轮经由吸入接口(9)输送冷却介质到冷却介质泵(1)的压力通道中，其中，冷却介质泵的体积流量可以借助至少区域式地在外侧环绕叶轮的和借助压力介质可调节的导向板(10)来影响。为此，导向板呈扭转刚性地与叶轮连接并且能够在两个端部姿态之间无级地轴向移动并且用柱体式的套状部(13)以两侧均具有游隙的方式在叶轮的环状槽或者由叶轮环绕的插入部件(5)的环状槽(14)中密封地引导。导向板与泵轴和插入部件和/或叶轮共同界限出为了调节导向板而由压力介质加载的压力空间(12)。
文档编号F04D15/00GK103032341SQ201210377498
公开日2013年4月10日 申请日期2012年10月8日 优先权日2011年9月30日
发明者米夏埃尔·玮斯, 克劳斯·哈恩 申请人:谢夫勒科技股份两合公司