專利名稱：帶有整合式壓力空間的可調(diào)整的冷卻介質(zhì)泵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機的可調(diào)整的冷卻介質(zhì)泵，帶有泵殼體，在該泵殼體中可轉(zhuǎn)動地 支承有帶有所屬的葉輪的泵軸。葉輪經(jīng)由吸入接口輸送冷卻介質(zhì)到冷卻介質(zhì)泵的壓力通道 中，其中，冷卻介質(zhì)泵的體積流量可以借助導向板來影響。為此，導向板至少區(qū)域式地在外 側(cè)環(huán)繞葉輪并且可以呈扭轉(zhuǎn)剛性地(drehstarr)在兩個端部姿態(tài)之間借助壓力介質(zhì)液壓式 地移動。
背景技術：
車輛主要通過經(jīng)水冷卻的內(nèi)燃機來驅(qū)動。在此，冷卻介質(zhì)憑借冷卻介質(zhì)泵的幫助 在穿過曲軸殼體的和內(nèi)燃機氣缸頭的冷卻通道的閉合的回路中被泵吸并且經(jīng)加熱的冷卻 介質(zhì)接下來在空氣-水-熱交換器中回流冷卻。為了支持冷卻介質(zhì)的循環(huán)，使用特別是經(jīng) 由皮帶傳動裝置直接驅(qū)動的冷卻介質(zhì)泵。通過在冷卻介質(zhì)泵和曲軸之間的直接的聯(lián)接出現(xiàn) 泵轉(zhuǎn)數(shù)對內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)的依賴。由此得出，在內(nèi)燃機冷啟動的情況下冷卻介質(zhì)循環(huán)，由此延 遲內(nèi)燃機的希望的、快速的加熱。為了優(yōu)化內(nèi)燃機的運行，如下是必要的，即在冷啟動后盡 可能快地達到運行溫度。由此降低摩擦損耗和燃料消耗進而同時降低排放值。為了取得這 個效果，使用可調(diào)整的冷卻介質(zhì)泵，該冷卻介質(zhì)泵輸送的體積流量可以根據(jù)內(nèi)燃機的冷卻 需求來協(xié)調(diào)。在接下來依賴于出現(xiàn)的溫度水平的、確定用于冷卻內(nèi)燃機的體積流量連續(xù)地 升高前，首先力求在冷啟動后冷卻介質(zhì)泵的零輸送。通過用于優(yōu)化內(nèi)燃機的燃料消耗的系 列試驗可以借助熱管理系統(tǒng)的規(guī)則的措施此外結(jié)合受調(diào)整的冷卻介質(zhì)泵取得> 3%的燃料 的消耗下降。
由DE 199 01 123A1公知受調(diào)整的冷卻介質(zhì)泵，在該冷卻介質(zhì)泵中，作為影響體 積流量的措施，給葉輪配屬有在外的、搭接的移動元件。用無級地通過呈螺紋狀的引導裝置 的扭轉(zhuǎn)而能軸向調(diào)節(jié)的移動元件可以改變?nèi)~輪的起作用的葉片寬度。
DE 10 2008 046 424A1公開了針對內(nèi)燃機的冷卻回路的可調(diào)整的冷卻介質(zhì)泵，該 冷卻介質(zhì)泵經(jīng)由牽引機構(gòu)傳動裝置來驅(qū)動。為了影響輸送量，給葉輪配屬有軸向可移動的 導向盤，該導向盤能夠借助放置在作為葉輪的空心軸的內(nèi)部的推動桿結(jié)合調(diào)節(jié)機構(gòu)軸向移 動。該調(diào)節(jié)機構(gòu)包括與推動桿牢固連接的銜鐵，該銜鐵能夠經(jīng)由比例磁鐵有目的地軸向移 動。為此，電氣式地可操縱的調(diào)節(jié)機構(gòu)或者說致動器在端側(cè)前置于皮帶盤并且影響冷卻介 質(zhì)泵的軸向結(jié)構(gòu)長度。
依據(jù)DE 10 2005 062 200A1的受調(diào)整的冷卻介質(zhì)泵示出在泵殼體中支承的、帶 有所屬的葉輪和氣動式地或者液壓式地可調(diào)節(jié)的閥門推動件的經(jīng)驅(qū)動的軸，該閥門推動件 可變地覆蓋葉輪的排出區(qū)域。在該閥門推動件上布置有多個在周邊上分布的活塞桿，所述 活塞桿在泵殼體中平行于泵軸地分布并且引導到環(huán)狀槽或者說孔中并且借助桿密封件在 泵殼體中密封。活塞桿在環(huán)狀槽側(cè)與在壓力空間中插入的環(huán)狀活塞處于作用連接中。由壓 力彈簧加載的環(huán)狀活塞的移動和與該環(huán)狀活塞連接的閥門推動件的移動經(jīng)由壓力空間的 壓力加載進行，該壓力空間為此具有壓力接口孔。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務在于，在可調(diào)整的冷卻介質(zhì)泵的內(nèi)部實現(xiàn)導向板的簡化的和構(gòu)件優(yōu) 化的液壓式調(diào)節(jié)。
這個任務由權(quán)利要求1的前序部分出發(fā)結(jié)合它的特征部分的特征來解決。接著的 從屬權(quán)利要求描述本發(fā)明的各有利的改進方案。
本發(fā)明根據(jù)一般的想法，即為了液壓式地調(diào)節(jié)將導向板直接由壓力介質(zhì)來加載。 為此，導向板與泵軸的端側(cè)和葉輪共同界限出壓力空間。為此備選地，由泵軸和葉輪所確定 的壓力空間界限可以包圍構(gòu)造為中間元件的插入部件，該插入部件在端部側(cè)壓裝在泵軸上 并且在外側(cè)地由葉輪環(huán)繞。導向板用構(gòu)造為圓柱套的套狀部(Buchse)形狀鎖合地嵌接到 插入部件的或者葉輪的在一側(cè)敞開的環(huán)狀槽中。為了避免壓力流失和/或壓力介質(zhì)流失， 在環(huán)狀槽中密封地插入套狀部。導向板的優(yōu)選的構(gòu)成設置如下，即使用具有相對大的直徑 的插入部件，由此基于尺寸上的依賴性，出現(xiàn)用于操縱導向板的大的壓力面。為了無阻礙的 調(diào)節(jié)運動的目的，環(huán)狀槽深度超過套狀部的長度。本發(fā)明相對于公知的解決方案具有如下 優(yōu)點，即憑借簡單的器件、小的結(jié)構(gòu)大小、減小的構(gòu)件規(guī)模和大的運行安全性，不僅體積流 量的減小，而且冷卻介質(zhì)泵的希望的零輸送在導向板的閉合狀態(tài)中也是可實現(xiàn)的。在此，用 于實現(xiàn)依據(jù)本發(fā)明的措施的結(jié)構(gòu)上的消耗有利地很少，因為在泵驅(qū)動裝置上的和在泵殼體 上的特殊的措施都不是必需的。此外，基于導向板的簡化的安裝出現(xiàn)成本優(yōu)勢。
依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的設計方案，葉輪包括單部件式地或者多部件式地構(gòu)建的插入 部件。為了轉(zhuǎn)動固定，泵軸的軸端部優(yōu)選地、力鎖合地擠壓到插入部件的中心的容納處或者 說孔中。起中間元件功能的插入部件可以由不同的材料、優(yōu)選地由合成材料、金屬或者鋼材 料來制造。葉輪優(yōu)選地、材料鎖合地例如通過合成材料包封與插入部件連接，在此，其用作 插入部件。備選于此地適合的是將插入部件壓入葉輪中。
此外，為了壓力空間的密封和為了導向板的引導，設置有在位置固定的插入部件 的環(huán)狀槽或者葉輪的環(huán)狀槽中位置固定地定位的密封元件，該密封元件密封地在內(nèi)側(cè)支撐 在導向板的套狀部上。O形環(huán)或者由高彈性的和耐磨損的合成材料制造的密封元件適合作 為密封元件，該密封元件的密封唇口力鎖合地在套狀部上引導。彈性的密封元件有利地補 償相對彼此支撐的構(gòu)件的加工造成的或者由熱膨脹出現(xiàn)的公差。備選于單部件的構(gòu)建，經(jīng) 加固的密封元件是合適的，在該經(jīng)加固的密封元件的情況下例如在環(huán)狀槽中擠壓有加固部 并且密封材料是經(jīng)硫化的。密封元件優(yōu)選整個地或者部分地由熱塑性的合成材料、優(yōu)選由 聚偏氟乙烯(PVDF)或者聚四氟乙烯(PTFE)制造?；赑TFE的低的摩擦系數(shù)、好的耐磨性 和相對在冷卻介質(zhì)中應用的水-乙二醇-混合物的高的穩(wěn)定性，PTFE適合作為材料。
此外，依據(jù)本發(fā)明的構(gòu)建如下設置，即為了軸向調(diào)節(jié)導向板，壓力介質(zhì)經(jīng)由在泵 軸內(nèi)部的縱向孔流入壓力空間中。因此，例如壓力介質(zhì)源的經(jīng)由控制單元或者調(diào)整單元引 導出來的壓力介質(zhì)可以直接加載導向板。
作為避免在壓力空間的內(nèi)部的不允許的、高的壓力水平或者說降低壓力的措施， 在套狀部中引入有至少一個徑向的穿透部。為此設置該開口的如下位置，其在相應于冷卻 介質(zhì)泵的零輸送的導向板端部位置中使冷卻介質(zhì)的部分量由壓力空間到無壓力的區(qū)域中 或者說到冷卻介質(zhì)泵的吸取區(qū)中的流出成為可能。
此外，依據(jù)本發(fā)明的導向板用在外的、呈直角地取向的欄板具有游隙地包圍葉輪 后壁的外輪廓。在此形成的環(huán)狀間隙的密封借助如下密封件進行，該密封件插入在葉輪后 壁的外輪廓的徑向取向的槽中，該槽使密封件力鎖合地、在內(nèi)側(cè)貼靠在導向板的欄板上。這 種構(gòu)建支持了所述措施，以便在導向板的端部姿態(tài)中實現(xiàn)冷卻介質(zhì)泵的零輸送量。
作為在致動器或者用于調(diào)節(jié)導向板的壓力介質(zhì)供給裝置故障的情況下保證內(nèi)燃 機的冷卻的措施，依據(jù)本發(fā)明設置有故障安全裝置。該故障安全裝置通過布置在插入部件 的環(huán)狀槽中的彈簧元件形成，該彈簧元件反向于壓力介質(zhì)的力方向加載導向板的套狀部。 在損壞情況下，該彈簧元件將導向板自動地移動到如下定位中，該定位相應于葉輪的最大 的開口進而相應于冷卻介質(zhì)泵的最大的輸送量。
本發(fā)明的其它特征由接下來的對圖的描述得出，在這些圖中示出優(yōu)選的實施例。 其中
圖1在剖面圖中示出帶有依據(jù)本發(fā)明的導向板的、受調(diào)整的冷卻介質(zhì)泵的構(gòu)建；
圖2在放大的圖中示出依據(jù)圖1的冷卻介質(zhì)泵的截段，該截段闡明導向板的構(gòu)建。
具體實施方式
在圖1中，可調(diào)整的冷卻介質(zhì)泵I在縱剖面圖中畫出，該冷卻介質(zhì)泵包括泵殼體2， 在該泵殼體2中可轉(zhuǎn)動地支承有泵軸3并且給該泵軸在端部側(cè)配屬葉輪4。在此，在泵軸 3的軸頭上壓裝有插入部件5，該插入部件由葉輪4的后壁6在外側(cè)環(huán)繞。葉輪4的、彎曲 的、呈鏟形地成形的、從后壁6出發(fā)的葉片7延伸直至在端側(cè)的泵蓋8，該泵蓋8的開口橫 截面限定吸入接口 9,經(jīng)由該吸入接口 9,冷卻介質(zhì)軸向地進入冷卻介質(zhì)泵I中并且冷卻介 質(zhì)徑向地排出到在圖1中未畫出的壓力通道或者螺旋通道中。冷卻介質(zhì)泵I的輸送流量或 者體積流量可用軸向可移動的導向板10來影響,用該導向板10可以可變地覆蓋葉輪4的 排放區(qū)域。該導向板10的調(diào)節(jié)在與調(diào)節(jié)單元的連接中液壓式地進行，該調(diào)節(jié)單元也可以稱 為傳動機構(gòu)或者致動器并且該調(diào)節(jié)單元包括壓力介質(zhì)源、液壓泵以及控制單元或者調(diào)整單 元。例如電子操控的控制單元或者調(diào)整單元優(yōu)選地與內(nèi)燃機的馬達管理系統(tǒng)連接，由此，直 接地依賴冷卻介質(zhì)溫度或運行溫度，或者在考慮其它的參數(shù)下，內(nèi)燃機的各所需的冷卻介 質(zhì)流經(jīng)由導向板10的相應的調(diào)整流入。圖1局限于調(diào)節(jié)單元的壓力介質(zhì)輸入裝置11的示 出，該壓力介質(zhì)輸入裝置11實施為在泵軸3內(nèi)部的縱向孔并且該壓力介質(zhì)輸入裝置直至壓 力空間12地引導，該壓力空間由導向板10以及泵軸3和插入部件5界限。
為了在由泵蓋8和葉輪4的后壁6限定的兩個端部位置之間、無級地調(diào)節(jié)導向板 10，將該導向板10直接由壓力介質(zhì)加載。在后壁側(cè)，導向板10—體式地與柱體式地構(gòu)成 的、相對于冷卻介質(zhì)泵I的縱向軸線同中心地取向的套狀部13連接，該套狀部13具有游隙 地裝入到環(huán)狀槽14中。為了壓力空間12的密封，在內(nèi)側(cè)在套狀部13上支撐有在插入部件 5的環(huán)繞槽16中定位的密封元件15，該密封元件15避免壓力介質(zhì)流失進而避免壓力流失。 在圖1中，導向板10支撐在后壁6上，由此出現(xiàn)葉輪4的最大的開口，在該最大的開口中冷 卻介質(zhì)泵I輸送最大的體積流量。相對于壓力空間12徑向錯開地，相應于葉片7的型廓地， 在導向板10中引入有適配的開口 21，該開口使相對葉輪4的導向板10的軸向調(diào)節(jié)成為可能。在外側(cè)，導向板10形成呈直角地向泵殼體2方向取向的欄板17，該欄板17間隔地包圍葉輪后壁6的在外的輪廓并且在此具有超過后壁6的寬度的長度。在此出現(xiàn)的環(huán)狀間隙18 借助密封件19來密封，該密封件19插入后壁6的槽20中并且在內(nèi)側(cè)貼靠在欄板17上。
圖2示出葉輪4的個別部分和闡明導向板10的其它細節(jié)，特別是它的構(gòu)成和布置。在插入部件5內(nèi)部如下地設計環(huán)狀槽14的深度，從而使導向板10和與該導向板連接的套狀部13的調(diào)節(jié)運動不受妨礙。為了在導向板10貼靠在泵蓋8上的情況下避免在壓力空間12的內(nèi)部的不允許的、高的壓力上升，液壓流體的部分量可以被控制排出。對此，在套狀部13的端部區(qū)域中引入有針對液壓流體排出的穿透部22。在導向板10的前面描述的端部位置上，穿透部前置于密封元件15，由此出現(xiàn)與在壓力空間12內(nèi)部的壓力水平下降聯(lián)系的液壓流體的排出。與依據(jù)圖2的示出偏離地，在葉輪4的后壁6的容納處27中裝入的插入部件5還可以多部件式地，特別是兩部件式地構(gòu)建。為此，呈管形的內(nèi)部件可以與圍繞環(huán)狀槽14的外部件組合。為了在致動器和用于操縱導向板10的壓力介質(zhì)供給裝置故障的情況下保證冷卻介質(zhì)泵I的功能，設置有故障安全裝置23。為此，在套狀部13的在端部側(cè)的凸緣24和插入部件5的止擋件25之間、在環(huán)狀槽14的內(nèi)部插入有彈簧器件26，特別是壓力彈簧，該壓力彈簧向后壁6方向進而反向于壓力介質(zhì)流力加載導向板10。故障安全裝置 23如下述方式地起作用，S卩在壓力空間12內(nèi)部的壓力降低的情況下，導向板10自動地向箭頭方向移動，直至貼靠在后壁6上，由此出現(xiàn)葉輪4的最大的開口。
附圖標記列表
1冷卻介質(zhì)泵
2泵殼體
3泵軸
4葉輪
5插入部件
6后壁
7葉片
8泵蓋
9吸入接口
10導向板
11壓力介質(zhì)輸入裝置
12壓力空間
13套狀部
14環(huán)狀槽
15密封元件
16環(huán)繞槽
17欄板
18環(huán)狀間隙
19密封件
20槽
21開口
22穿透部
23故障安全裝置
24凸緣
25止擋件
26彈簧器件
27容納處
權(quán)利要求
1.內(nèi)燃機的能調(diào)整的冷卻介質(zhì)泵(1)，帶有泵殼體(2)，在所述泵殼體(2)中能轉(zhuǎn)動地支承有帶有所屬的葉輪(4)的泵軸(3)，所述葉輪(4)經(jīng)由吸入接口(9)輸送冷卻介質(zhì)到所述冷卻介質(zhì)泵(I)的壓力通道或者螺旋通道中，其中，所述冷卻介質(zhì)泵(I)的體積流量能夠借助至少區(qū)域式地在外側(cè)環(huán)繞所述葉輪(4)的和能液壓式調(diào)節(jié)的導向板(10)來影響，其中，所述導向板(10)能夠呈扭轉(zhuǎn)剛性地與所述葉輪(4)連接地在兩個端部姿態(tài)之間無級地軸向移動，其特征在于，所述導向板(10)用柱體式的套狀部(13)以兩側(cè)均具有游隙的方式、密封地弓I導到所述葉輪(4)的環(huán)狀槽或者由所述葉輪(4)環(huán)繞的插入部件(5)的環(huán)狀槽(14)中并且所述導向板(10)與所述泵軸(3)和所述插入部件(5)共同界限出為了調(diào)節(jié)所述導向板(10)而由壓力介質(zhì)加載的壓力空間(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻介質(zhì)泵，其特征在于，所述壓力空間依賴于所述導向板(10)的姿態(tài)，由所述導向板(10)與所述泵軸(3)、所述插入部件(5)和所述葉輪(4)共同界限。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻介質(zhì)泵，其特征在于，單件式地或者多件式地構(gòu)建的由合成材料、金屬或者鋼材料制成的插入部件(5)材料鎖合地和/或力鎖合地插入在所述葉輪(4)的容納處(27)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻介質(zhì)泵，其特征在于，為了所述壓力空間(12)的密封，設置有在位置固定的所述插入部件(5)的環(huán)狀槽或者所述葉輪(4)的環(huán)狀槽(14)中位置固定的密封元件(15)，所述密封元件(15)力鎖合地、在內(nèi)側(cè)支撐在所述導向板(10)的所述套狀部(13)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的冷卻介質(zhì)泵，其特征在于，為了軸向調(diào)節(jié)所述導向板(10)，所述壓力介質(zhì)經(jīng)由實施為所述泵軸(3)的縱向孔的壓力介質(zhì)輸入裝置(11)流入到所述壓力空間(12)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的冷卻介質(zhì)泵，其特征在于，在所述導向板(10)的一個端部位置中，經(jīng)由在所述套狀部(13)中的至少一個徑向的穿透部(22)能夠減少在所述壓力空間(12)內(nèi)部的壓力水平。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的冷卻介質(zhì)泵，其特征在于，所述導向板(10)的在外的、經(jīng)彎折的欄板(17)在保持環(huán)狀間隙(18)的情況下、具有游隙地包圍所述葉輪(4)的后壁(6)的外輪廓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的冷卻介質(zhì)泵，其特征在于，在所述導向板(10)的所述欄板(17)上力鎖合地支撐有插入在所述葉輪后壁(6)的外輪廓的徑向取向的槽(20)中的密封件(19)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的冷卻介質(zhì)泵，其特征在于，作為故障防護，所述導向板(10)的所述套狀部(13)與構(gòu)造為彈簧器件(26)的、插入在所述插入部件(5)的環(huán)狀槽或者所述葉輪(4)的環(huán)狀槽(14)中的故障安全裝置協(xié)作。
全文摘要
帶有整合式壓力空間的可調(diào)整的冷卻介質(zhì)泵。內(nèi)燃機的可調(diào)整的冷卻介質(zhì)泵(1)帶有泵殼體(2)，在其中可轉(zhuǎn)動地支承有帶有所屬的葉輪(4)的泵軸(3)。葉輪經(jīng)由吸入接口(9)輸送冷卻介質(zhì)到冷卻介質(zhì)泵(1)的壓力通道中，其中，冷卻介質(zhì)泵的體積流量可以借助至少區(qū)域式地在外側(cè)環(huán)繞葉輪的和借助壓力介質(zhì)可調(diào)節(jié)的導向板(10)來影響。為此，導向板呈扭轉(zhuǎn)剛性地與葉輪連接并且能夠在兩個端部姿態(tài)之間無級地軸向移動并且用柱體式的套狀部(13)以兩側(cè)均具有游隙的方式在葉輪的環(huán)狀槽或者由葉輪環(huán)繞的插入部件(5)的環(huán)狀槽(14)中密封地引導。導向板與泵軸和插入部件和/或葉輪共同界限出為了調(diào)節(jié)導向板而由壓力介質(zhì)加載的壓力空間(12)。
文檔編號F04D15/00GK103032341SQ201210377498
公開日2013年4月10日 申請日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者米夏埃爾·瑋斯, 克勞斯·哈恩 申請人:謝夫勒科技股份兩合公司