可变机械汽车冷却剂泵的制作方法

本发明涉及一种可变机械汽车冷却剂泵。

背景技术：

1、冷却剂泵用于提供和调节冷却内燃机的冷却剂流，从而防止发动机部件过热。冷却剂泵与内燃机的曲轴机械联接，例如通过皮带驱动。由于恒定的传动比，冷却剂泵转子的转速总是与曲轴的转速成比例，而不是与内燃机的冷却性能要求成比例。因此，可变机械汽车冷却剂泵变得越来越普遍。

2、一种类型的可变机械汽车冷却剂泵设置有可切换离合器，以在不需要冷却剂循环时，将泵的驱动轴与由内燃机曲轴驱动的皮带驱动装置分离。

3、在wo 2019/042530 a1中，公开了一种可变机械汽车冷却剂泵的替代泵类型，其具有限定阀的轴向可滑动控制套筒。为了降低泵的流量，可轴向滑动的控制套筒可以关闭泵内叶轮的径向排放区域，该叶轮由内燃机的曲轴通过皮带驱动装置机械驱动。根据所需的冷却剂流量，可以将中空圆筒形控制套筒推到叶轮上，覆盖叶轮的径向排放区域。使用这种控制套筒，叶轮的径向排放区域也可以完全关闭，以便在发动机冷起动阶段完全液压阻断冷却剂泵。

4、控制套筒由液压致动系统致动，该液压致动系统被提供有来自泵送室的加压冷却剂。控制套筒的外圆筒表面和引导圆筒的内圆筒表面之间的泄漏必须非常低，以确保液压控制室内的恒定压力水平。因此，接触面之间的小液压间隙是必要的。因此，关于控制套筒和引导圆筒的制造精度的要求很高，导致部件的高成本生产。

5、由于高精度要求，控制套筒由金属材料制成。泵壳内的引导圆筒也由金属材料制成，因此机加工的金属接触面之间的磨损很大。控制套筒的不准确引导会导致控制套筒在引导圆筒中倾斜，从而会额外地增加磨损。控制套筒的倾斜可能由例如压力波动、冷却剂内的污染颗粒或部件接触表面的不精确制造过程引起。

6、为了减少磨损，引导圆筒的内圆筒表面和控制套筒的外筒表面设有耐磨涂层。

7、高精度要求和额外的耐磨涂层导致冷却剂泵的生产过程成本高。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供一种节省成本且可靠的汽车冷却剂泵。

2、该目的通过具有权利要求1的特征的可变机械汽车冷却剂泵来实现。

3、根据本发明的可变机械汽车冷却剂泵设置有可旋转的叶轮，该叶轮与可旋转的转子轴可共同旋转地连接，该转子轴例如由内燃机的皮带驱动装置机械驱动。

4、根据本发明的可变机械汽车冷却剂泵还设置有不可旋转且可轴向滑动的控制套筒，该控制套筒具有由静态引导圆筒引导并位于静态引导圆筒内的中空圆筒形控制套筒主体，该静态引导圆筒例如加工并限定在铸造的静态泵壳体内。

5、根据本发明，可变机械汽车冷却剂泵设有单独的引导器件(means)，该引导器件在静态引导圆筒的内圆筒表面内引导可滑动的控制套筒。引导器件基本上在整个圆周上围绕控制套筒的外圆筒表面，使得控制套筒的外圆筒表面不与静态引导圆筒的内圆筒表面直接接触。

6、优选地，控制套筒的外圆筒表面和静态引导圆筒的内圆筒表面之间的大致圆筒形间隙的径向延伸至少为0.5毫米

7、通过应用单独的引导器件，静态引导圆筒的滑动表面和引导器件之间的摩擦配对是可自由选择的，从而控制套筒和引导器件都可以根据它们各自的功能设置有最佳的材料。例如，提供低摩擦力和高密封特性的塑料引导器件可以与高强度和高形状稳定性的金属控制套筒结合。

8、在本发明的优选实施例中，调节叶轮排放流速的控制套筒的轴向位置是连续可适应的。

9、控制套筒的致动可以通过不同类型的致动系统来实现，并且优选地设置有液压致动系统。液压致动系统设置有液压控制室，该液压控制室对控制套筒的轴向端面是流体有效的。液压力轴向推动叶轮上的控制套筒，从而关闭叶轮的径向排放区域。用于液压致动控制套筒的高液压优选地由位于叶轮后侧的附加侧通道泵转子装置提供。由于这种高液压，液压控制室的控制质量基本上取决于单独的引导器件的密封质量，因此引导器件的液压质量对于控制滑块的精确液压致动是至关重要的。

10、控制套筒的返回机构可以通过弹簧支撑的返回机构或者通过提供第二液压控制室来实现，该第二液压控制室例如由内部静态支撑器件和控制套筒的第一轴向端面的相对侧上的轴向端面来限定。因此，泵可以纯液压驱动，从而不需要额外的电动机来提供高驱动力。

11、在本发明的优选实施例中，引导器件由非封闭的环形引导器件主体限定，该环形引导器件主体设有补偿狭缝。该补偿狭缝允许环形引导器件主体的总周长适应滑动表面的几何不准确性。为了平衡与公差相关的不平等，引导器件主体的形状和尺寸可以适应内部引导圆筒表面的形状和尺寸。补偿狭缝还允许适应由控制套筒和静态引导圆筒之间的热膨胀差异导致的几何变化。

12、在本发明的优选实施例中，引导器件的轴向延伸小于控制套筒的总轴向延伸的25％，使得控制套筒不在整个外圆筒表面上被引导。这导致滑动接触表面的减少，从而引导器件和静态引导圆筒之间的摩擦相对较低。低摩擦力允许相对低的液压致动力，使得冷却剂泵的致动系统的功率消耗降低，导致泵的效率增加。此外，较低的液压致动力导致液压控制室中较低的液压压力，这增加了引导器件的密封效率并减少了引导器件上的泄漏。

13、在本发明的一优选实施例中，控制套筒由两个单独的引导器件引导，并且优选地正好由两个引导器件引导，用于提供在滑动方向上具有一个自由度的静态确定的系统。引导器件优选地布置成在两个引导器件之间彼此相距至少一个引导器件的轴向延伸的距离。两个远离的引导器件的应用避免了控制套筒在静态引导圆筒内的相关倾斜。

14、优选地，引导器件主体设有迷宫式补偿狭缝。该迷宫式补偿狭缝包括两个轴向取向的狭缝部分，每个狭缝部分从引导器件主体的两个轴向端面延伸，以及连接两个轴向取向的狭缝部分的周向取向的狭缝部分。周向取向的狭缝部分的狭缝宽度非常小，以避免冷却剂在引导器件上的相关泄漏。周向取向的狭缝部分的狭缝宽度也可以基本为零。轴向取向的狭缝部分的狭缝宽度大于周向取向的狭缝部分的狭缝宽度，以允许环形引导器件主体适应控制套筒和静态引导圆筒之间的制造不准确性和热膨胀差异。

15、在本发明的一个优选实施例中，引导器件嵌入控制套筒主体中。为了固定引导器件，控制套筒主体优选地在控制套筒主体的外圆筒表面上设有环形凹槽。引导器件主体径向延伸控制套筒的外圆筒表面至少20％的引导器件主体径向厚度，使得引导器件不完全嵌入控制套筒中。引导器件由此防止控制套筒接触静态引导圆筒。凹槽底表面径向支撑引导器件，凹槽的侧壁防止引导器件沿着控制套筒的外圆筒表面轴向滑动。凹槽侧壁还通过在轴向方向上在引导器件和凹槽表面之间提供额外的迷宫式间隙来提高密封效率。由于引导器件与引导圆筒的内圆筒表面相适应，即使引导器件没有完全接触凹槽底表面，密封效率也由凹槽的侧壁来保证。

16、在本发明的优选实施例中，引导器件由塑料材料制成。许多塑料材料的特征在于良好的滑动特性和与金属材料结合的低摩擦系数，这降低了滑动摩擦和部件的滑动接触表面的磨损。塑料引导器件的良好滑动特性也导致低的液压致动力，使得液压控制室中的液压压力降低。

17、许多塑料材料具有高弹性变形能力，因此塑料引导器件容易适应静态引导圆筒的内圆筒表面的形状和尺寸，从而提高引导质量和密封效率。结果，可以降低静态引导圆筒的制造精度，从而节省冷却剂泵的生产成本。

18、应用塑料引导器件代替高成本的耐磨涂层，结合较低的制造精度要求，使得冷却剂泵制造过程的成本效率显著提高。

19、在本发明的优选实施例中，可滑动控制套管由铝基材料制成。铝基材料的特点是密度低，从而导致重量轻，这减轻了冷却剂泵的重量。铝基材料还具有高强度和高形状稳定性。