KÜHLMITTELPUMPE FÜR EINE VERBRENNUNGSKRAFTMASCHINE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Antriebswelle, einem Kühlmittelpumpenlaufrad, welches zumindest drehfest auf der Antriebswelle angeordnet ist und über welches Kühlmittel förderbar ist, einem verstellbaren Regelschieber, über den ein freier Querschnitt eines Ringspalts zwischen einem Austritt des Kühlmittelpumpenlaufrades und dem umgebenden Förderkanal regelbar ist, einer Regelpumpe mit einem Regelpumpenlaufrad, welches auf der Antriebswelle zumindest drehfest angeordnet ist, einem Strömungskanal der Regelpumpe, in dem durch Drehung des Regelpumpenlaufrades ein Druck erzeugbar ist, einem Druckkanal, über welchen ein Auslass des Strömungskanals mit einem ersten Druckraum des Regelschiebers fluidisch verbindbar ist, der an der vom Kühlmittelpumpenlaufrad abgewandten axialen Seite des Regelschiebers ausgebildet ist, und einem Ventil, über welches ein Strömungsquerschnitt des Druckkanals verschließbar und freiggebbar ist.

[0002] Derartige Kühlmittelpumpen dienen in Verbrennungsmotoren zur Mengenregelung des geförderten Kühlmittels, um ein Überhitzen des Verbrennungsmotors zu verhindern. Der Antrieb dieser Pumpen erfolgt zumeist über einen Riemen- oder Kettentrieb, so dass das Kühlmittelpumpenrad mit der Drehzahl der Kurbelwelle oder einem festen Verhältnis zur Drehzahl der Kurbelwelle angetrieben wird.

[0003] In modernen Verbrennungsmotoren ist die geförderte Kühlmittelmenge an den Kühlmittelbedarf des Verbrennungsmotors oder des Kraftfahrzeugs anzupassen. Zur Vermeidung erhöhter Schadstoffemissionen und Minderung des Kraftstoffverbrauchs sollte insbesondere die Kaltlaufphase des Motors verkürzt werden. Dies erfolgt unter anderem dadurch, dass der Kühlmittelstrom während dieser Phase gedrosselt oder vollkommen abgeschaltet wird.

[0004] Zur Regelung der Kühlmittelmenge sind verschiedene Pumpenausführungen bekannt geworden. Neben elektrisch angetriebenen Kühlmittelpumpen sind Pumpen bekannt, die über Kupplungen, insbesondere hydrodynamische Kupplungen an ihren Antrieb angekoppelt oder von diesem getrennt werden können. Eine besonders kostengünstige und einfach aufgebaute Möglichkeit zur Regelung des geförderten Kühlmittelstroms ist die Verwendung eines axial verschiebbaren Regelschiebers, der über das Kühlmittelpumpenlaufrad geschoben wird, so dass zur Reduzierung des Kühlmittelstroms die Pumpe nicht in den umliegenden Förderkanal sondern gegen den geschlossenen Schieber fördert.

[0005] Die Regelung dieser Schieber erfolgt ebenfalls in unterschiedlicher Weise. Neben einer rein elektrischen Verstellung hat sich vor allem eine hydraulische Verstellung der Schieber bewährt. Diese erfolgt zumeist über einen ringförmigen Kolbenraum, der mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt wird, und dessen Kolben mit dem Schieber verbunden ist, so dass bei Füllung des Raumes der Schieber über das Laufrad verschoben wird. Eine Rückstellung des Schiebers erfolgt durch Öffnen des Kolbenraums zu einem Auslass, was zumeist über ein Magnetventil erfolgt sowie unter Einwirkung einer Feder, die die Kraft zur Rückstellung des Schiebers zur Verfügung stellt.

[0006] Um die zum Verfahren des Schiebers benötigte Kühlmittelmenge nicht über zusätzliche Fördereinheiten, wie zusätzliche Kolben/Zylindereinheiten zur Verfügung stellen zu müssen oder andere Hydraulikflüssigkeiten zur Betätigung verdichten zu müssen, sind mechanisch regelbare Kühlmittelpumpen bekannt geworden, auf deren Antriebswelle ein zweites Förderrad angeordnet ist, über welches der Druck zur Verstellung des Schiebers zur Verfügung gestellt wird. Diese Pumpen werden beispielsweise als Seitenkanalpumpen oder Servopumpen ausgeführt.

[0007] Eine derartige Kühlmitteleinrichtung mit einer als Sekundärpumpe wirkenden Seitenkanalpumpe ist aus der DE 10 2012 207 387 A1 bekannt. Bei dieser Pumpe wird über ein 3/2-Wegeventil in einer ersten Stellung eine Druckseite der Sekundärpumpe verschlossen und eine Saugseite der Pumpe mit dem Kühlkreislauf und dem Schieber verbunden und in einer zweiten Stellung die Druckseite mit dem Schieber und die Saugseite mit dem Kühlkreislauf verbunden. Zur Rückstellung des Schiebers dient eine Feder, auf die eventuell verzichtet werden können soll, indem durch den am Sauganschluss entstehenden Unterdruck eine Rückstellung der Pumpe erfolgen soll. Eine detaillierte Kanal- und Strömungsführung wird nicht offenbart. Die schematisch dargestellten Strömungsführungen sind in modernen Verbrennungsmotoren technisch nur mit erhöhtem Aufwand und Bauraumbedarf realisierbar. Zusätzlich ist es zweifelhaft, ob die durch den Unterdruck auf den Schieber wirkende Kraft ausreichend groß ist, um die bei der Verstellung wirkenden Reibungskräfte zu überwinden.

[0008] Des Weiteren ist aus der US 2015/0098804 A1 eine Kühlmittelpumpe bekannt, bei der ein hydraulischer Aktor mehrere in Umfangsrichtung voneinander getrennte Druckräume aufweist, durch die eine Drehung erzeugt wird. Der Druckring, der durch diese Druckräume betätigt wird, ist über ein Getriebe mit dem Regelschieber der Kühlmittelpumpe verbunden, welches die rotatorische Bewegung des Druckrings in eine translatorische Bewegung des Regelschiebers umwandelt.

[0009] Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, bei der eine Rückstellung des Schiebers in seine eine Maximalfördermenge der Kühlmittelpumpe sichernde Position sowohl bei der Regelung der Pumpe im Normalbetrieb als auch im Notlaufbetrieb bei Ausfall der Elektrik und damit des Magnetventils ohne Verwendung einer Druckfeder sichergestellt werden kann. Ferner ist es Aufgabe, eine Kühlmittelpumpe zur Verfügung zu stellen, deren Kanal- und Kühlmittelführung bei den zur Verfügung stehenden Platzverhältnissen in modernen Verbrennungsmotoren realisierbar ist. Insbesondere soll die Pumpe als Steckpumpe innerhalb einer entsprechenden Ausnehmung im Kurbelgehäuse angeordnet werden können.

[0010] Diese Aufgabe wird durch eine Kühlmittelpumpe mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.

[0011] Dadurch, dass der Strömungskanal über einen Verbindungskanal mit einem zweiten Druckraum des Regelschiebers fluidisch verbunden ist, der an der zum Kühlmittelpumpenlaufrad weisenden axialen Seite des Regelschiebers ausgebildet ist, wird bei Ausfall des Ventils und somit geschlossener Verbindung zum ersten Druckraum an der entgegengesetzten Seite des Regelschiebers ein Druck aufgebaut, durch den der Regelschieber, ohne eine Rückstellfeder verwenden zu müssen, zuverlässig in seine das Kühlmittelpumpenlaufrad freigebende Stellung geschoben wird. Somit wird bei Ausfall der elektrischen Versorgung eine Notlaufposition des Regelschiebers sichergestellt, in der eine maximale Kühlmittelförderung zum Verbrennungsmotor erfolgt und somit eine Überhitzung des Verbrennungsmotors vermieden wird.

[0012] Vorzugsweise ist das Ventil ein 3/2-Wege-Magnetventil, welches einfach ansteuerbar ist und einen geringen Platzbedarf aufweist, so dass eine Integration in das Gehäuse der Kühlmittelpumpe möglich wird. Durch eine Regelung des Ventils kann dieses in Zwischenpositionen gefahren werden, welche entsprechend des freigegebenen Querschnitts auch zu einer vollständigen Stellungsregelung des Regelschiebers führen.

[0013] In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Regelpumpenlaufrad einstückig mit dem Kühlmittelpumpenlaufrad ausgebildet. Entsprechend können beide Laufräder in einem Herstellungsschritt hergestellt und montiert werden. Zusätzlich wird der benötigte axiale Bauraum reduziert.

[0014] In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist der Strömungskanal der Regelpumpe in einem ersten festen Gehäuseteil angeordnet, an dessen zum Strömungskanal axial gegenüberliegenden Seite der zweite Druckraum ausgebildet ist. Dieses Gehäuseteil dient entsprechend gleichzeitig als axiale Begrenzung des zweiten Druckraums und Strömungsgehäuse der Regelpumpe. Zusätzlich kann dieses Gehäuseteil als Gleitfläche und somit Führung für den Regelschieber dienen.

[0015] In einer hierzu weiterführenden bevorzugten Ausführungsform ist der Verbindungskanal im festen, den Strömungskanal aufweisenden Gehäuseteil ausgebildet. Dies kann durch Ausbildung einer einfachen Bohrung erfolgen, so dass keine zusätzlichen Leitungen zwischen dem Strömungskanal und dem zweiten Druckraum montiert werden müssen. Die Herstellung und die Montage der Kühlmittelpumpe sowie deren Platzbedarf werden entsprechend reduziert.

[0016] Eine sichere Funktion bei der Regelung des Schiebers ergibt sich, wenn sich der Verbindungskanal von einem Bereich eines Einlasses der Regelpumpe in den zweiten Druckraum erstreckt. Durch diese Anordnung wird ein Druck im zweiten Druckraum nur bei geschlossenem Ventil aufgebaut, also wenn ein Förderdruck der Pumpe durch den Verschluss des Auslasses auch am Einlass entsteht. Andernfalls besteht im zweiten Druckraum immer nur der geringere Druck im Bereich des Einlasses der Regelpumpe.

[0017] Vorzugsweise ist das Regelpumpenlaufrad an der Rückseite des Kühlmittelpumpenlaufrades axial zwischen dem zweiten Druckraum und dem Kühlmittelpumpenlaufrad angeordnet. Neben der axial kurzen Bauweise, die durch diese Anordnung ermöglicht wird, werden hierdurch auch kurze Strömungswege zur Verbindung der Druckräume mit dem Förderkanal beziehungsweise dem Laufrad der Regelpumpe geschaffen.

[0018] In einer weiterführenden bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist die Regelpumpe eine Seitenkanalpumpe, so dass auch der Förderkanal axial gegenüberliegend zum Laufrad angeordnet werden kann. Diese eignet sich in besonderem Maße zur Erzeugung hoher Förderdrücke bei kleinen Volumenströmen.

[0019] Vorteilhafterweise erstreckt sich der Druckkanal vom Auslass der Regelpumpe durch das erste Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil zum ersten Druckraum, wobei im zweiten Gehäuseteil der vom Ventil beherrschte Durchströmungsquerschnitt ausgebildet ist. Durch diese Bauweise wird eine sehr kompakte Kühlmittelpumpe ohne zusätzliche Verbindungsleitungen geschaffen.

[0020] In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der Druckkanal im ersten Gehäuseteil radial innerhalb des Regelschiebers ausgebildet und das erste Gehäuseteil begrenzt die beiden Druckräume nach radial innen. Das erste Gehäuseteil kann somit gleichzeitig als innere Führung des Regelschiebers dienen. Die Kanäle können sehr kurz ausgebildet werden, wodurch die Reaktionszeit der Regelung verringert wird.

[0021] Es wird somit eine Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine geschaffen, bei der der Regelschieber sowohl im Normalbetrieb als auch im Fall des Notlaufbetriebs rein hydraulisch erfolgt, so dass keine zusätzlichen Bauteile, wie Federn und dergleichen erforderlich sind, um eine ausreichende Förderung von Kühlmittel zur Verhinderung einer Überhitzung des Verbrennungsmotors zur Verfügung zu stellen. Des Weiteren wird für diese Pumpe nur ein sehr geringer Bauraum benötigt. Die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe ist außerdem einfach und kostengünstig herstellbar und montierbar.

[0022] Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe für einen Verbrennungsmotor ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben,

Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe in geschnittener Darstellung.

Figur 2 zeigt eine zu Figur 1 gedrehte Seitenansicht des erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe in geschnittener Darstellung.

[0023] Die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe besteht aus einem Außengehäuse 10, in dem ein spiralförmiger Förderkanal 12 ausgebildet ist, in den über einen ebenfalls im Außengehäuse 10 ausgebildeten axialen Pumpeneinlass 14 ein Kühlmittel angesaugt wird, welcher über den Förderkanal 12 zu einem im Außengehäuse 10 ausgebildeten tangentialen Pumpenauslass 16 und in einen Kühlkreislauf der Verbrennungskraftmaschine gefördert wird.

[0024] Hierzu ist radial innerhalb des Förderkanals 12 auf einer Antriebswelle 18 ein Kühlmittelpumpenlaufrad 20 befestigt, welches als Radialpumpenrad ausgebildet ist, durch dessen Drehung die Förderung des Kühlmittels im Förderkanal 12 erfolgt. An der zum Pumpeneinlass 14 entgegengesetzten axialen Seite des Kühlmittelpumpenlaufrades 20 ist ein Regelpumpenlaufrad 22 ausgebildet, welches entsprechend mit dem Kühlmittelpumpenlaufrad 20 gedreht wird. Dieses Regelpumpenlaufrad 22 weist Schaufeln 23 auf, die axial gegenüberliegend zu einem als Seitenkanal ausgebildeten Strömungskanal 24 angeordnet sind, der in einem ersten inneren Gehäuseteil 26 ausgebildet ist. In diesem ersten Gehäuseteil 26 sind ein Einlass und ein Auslass 30 ausgebildet, so dass das Regelpumpenlaufrad 22 mit dem Strömungskanal 24 eine Regelpumpe 32 bildet, über welche der Druck des Kühlmittels vom Einlass zum Auslass 30 erhöht wird.

[0025] Der Antrieb des Kühlmittelpumpenlaufrades 20 und des Regelpumpenlaufrades 22 erfolgt über einen Riemen 34, der in ein Riemenrad 36 greift, welches am zum Kühlmittelpumpenlaufrad 20 entgegengesetzten axialen Ende der Antriebswelle 18 befestigt ist. Das Riemenrad 36 ist über ein zweireihiges Kugellager 38 gelagert, dessen Außenring 40 am Riemenrad 36 und dessen Innenring 42 auf einem zweiten inneren Gehäuseteil 44 aufgepresst ist. Das zweite Gehäuseteil 44 weist eine innere axiale Durchgangsöffnung 46 auf, in die ein ringförmiger Vorsprung 48 des ersten Gehäuseteils 26 ragt, über den das erste Gehäuseteil 26 am zweiten Gehäuseteil 44 befestigt ist. Das zweite Gehäuseteil 44 ist unter Zwischenlage einer Dichtung 50 am Außengehäuse 10 befestigt. Hierzu weist das Außengehäuse 10 an seinem zum Pumpeneinlass 14 entgegengesetzten axialen Ende eine Aufnahmeöffnung 52 auf, in die ein ringförmiger Vorsprung 54 des zweiten Gehäuseteils 44 ragt, an dessen Umfangswand eine Nut 56 ausgebildet ist, in der die Dichtung 50 angeordnet ist.

[0026] Dieser Vorsprung 54 dient gleichzeitig als rückwärtiger Anschlag für einen Regelschieber 58, dessen zylindrische Umfangswand 60 derart über das Kühlmittelpumpenlaufrad 20 geschoben werden kann, dass ein freier Querschnitt eines Ringspalts 62 zwischen einem Austritt 64 des Kühlmittelpumpenlaufrades 20 und dem Förderkanal 12 geregelt wird. Entsprechend der Stellung dieses Regelschiebers 58 wird somit der durch den Kühlmittelkreislauf geförderte Kühlmittelstrom geregelt.

[0027] Der Regelschieber 58 weist neben der Umfangswand 60 eine Bodenplatte 66 mit einer inneren Öffnung 68 auf, von deren Außenumfang aus sich die Umfangswand 60 axial durch einen ringförmigen Spalt 70 zwischen dem ersten Gehäuseteil 26 und dem Außengehäuse 10 in Richtung des sich axial anschließenden Ringspaltes 62 erstreckt. Am inneren Umfang und am äußeren Umfang der Bodenplatte 66 ist jeweils eine Radialnut 72, 74 ausgebildet, in der jeweils ein Kolbenring 76, 78 angeordnet ist, über die der Regelschieber 58 im radial inneren Bereich auf dem ersten Gehäuseteil 26 und im radial äußeren Bereich in der Aufnahmeöffnung 52 des Außengehäuses 10 gleitend gelagert ist.

[0028] Erfindungsgemäß befindet sich an der vom Kühlmittelpumpenlaufrad 20 abgewandten Seite des Regelschiebers 58 ein erster Druckraum 80, der axial durch das zweite Gehäuseteil 44 und die Bodenplatte 66 des Regelschiebers 58 und radial nach außen durch das Außengehäuse 10 beziehungsweise den ringförmigen Vorsprung 54 des zweiten Gehäuseteils 44 und nach radial innen durch das erste Gehäuseteil 26 begrenzt wird. An der zum Kühlmittelpumpenlaufrad 20 gewandten Seite der Bodenplatte 66 wird ein zweiter Druckraum 82 gebildet, der axial durch die Bodenplatte 66 und das erste Gehäuseteil 26, nach radial außen durch die Umfangswand 60 des Regelschiebers 58 und nach radial innen durch das erste Gehäuseteil 26 begrenzt wird. Je nach an der Bodenplatte 66 des Regelschiebers 58 in den beiden Druckräumen 80, 82 anliegender Druckdifferenz wird die Umfangswand 60 des Regelschiebers 58 entsprechend in den Ringspalt 62 hinein- oder aus dem Ringspalt 62 herausgeschoben.

[0029] Die hierzu notwendige Druckdifferenz wird durch die Regelpumpe 32 erzeugt und mittels eines Ventils 84, welches als 3/2-Wege-Magnetventil ausgebildet ist, dem jeweiligen Druckraum 80, 82 zugeführt. Hierzu ist im zweiten Gehäuseteil 44 eine Aufnahmeöffnung 86 für das Ventil 84 ausgebildet, über welches je nach Position seines Schließkörpers 88 ein Durchströmungsquerschnitt 90 eines Druckkanals 92 geregelt wird. Dieser Druckkanal 92 erstreckt sich vom Auslass 30 des Strömungskanals 24 der Regelpumpe 32 zunächst in einen radial inneren Bereich des ersten Gehäuseteils 26 und von dort axial in das zweite Gehäuseteil 44, in dem der regelbare Durchströmungsquerschnitt 90 des Druckkanals 92 ausgebildet ist, der durch den Schließkörper 88 des Magnetventils 84 verschließbar und freigebbar ist. Von diesem regelbaren Durchströmungsquerschnitt 90 erstreckt sich der Druckkanal 92 weiter bis in den ersten Druckraum 80. Der zweite Druckraum 82 ist über einen Verbindungskanal 94, welcher im ersten Gehäuseteil 26 ausgebildet ist, mit dem Strömungskanal 24 verbunden, wobei dieser Verbindungskanal 94 durch eine Bohrung gebildet ist, die sich von einem Bereich des Einlasses aus dem Strömungskanal 24 direkt in den zweiten Druckraum erstreckt. Ein dritter, nicht dargestellter Strömungsanschluss des Regelventils führt zur Saugseite der Kühlmittelpumpe.

[0030] Soll die Kühlmittelpumpe im Betrieb eine maximale Kühlmittelmenge fördern, wird der Ringspalt 62 am Austritt 64 des Kühlmittelpumpenlaufrades 20 vollständig freigegeben, indem das Magnetventil 84 nicht bestromt wird, wodurch der Schließkörper 88 aufgrund einer Federkraft in seine den Durchströmungsquerschnitt 90 des Druckkanals 92 verschließende Stellung verschoben wird. Dies hat zur Folge, dass im ersten Druckraum 80 kein Druck durch das Kühlmittel aufgebaut wird, sondern das im Druckraum 80 vorhandene Kühlmittel über den nicht dargestellten anderen Strömungsanschluss des Magnetventils 84, der in diesem Zustand freigegeben ist, zum Pumpeneinlass 14 der Kühlmittelpumpe abströmen kann. Stattdessen fördert in diesem Zustand die Regelpumpe 32 gegen den geschlossenen Durchströmungsquerschnitt 90, wodurch sich im gesamten Strömungskanal 24 ein erhöhter Druck aufbaut, der auch im Bereich des Einlasses der Regelpumpe wirkt und sich entsprechend über den Verbindungskanal 94 auch im zweiten Druckraum 82 aufbaut. Dieser erhöhte Druck im zweiten Druckraum 82 hat zur Folge, dass an der Bodenplatte 66 des Regelschiebers 58 eine Druckdifferenz entsteht, die dazu führt, dass der Regelschieber 58 in seine den Ringspalt 62 freigebende Position verschoben wird und somit eine Maximalförderung der Kühlmittelpumpe sichergestellt wird. Bei einem Ausfall der elektrischen Versorgung des Magnetventils 84 nimmt der Regelschieber 58 entsprechend die gleiche Position ein, so dass auch in diesem Notlaufbetriebszustand eine Maximalförderung der Kühlmittelpumpe sichergestellt wird, ohne dass hierzu eine Rückstellfeder oder eine andere, nicht hydraulische Kraft notwendig wäre. Eine zu starke Erhöhung des Drucks im zweiten Druckraum 82 wird unter anderem durch eine Leckage über den Spalt 70 zwischen dem ersten Gehäuseteil 26 und der Umfangswand 60 vermieden, so dass das zusätzlich durch die Regelpumpe 32 geförderte Kühlmittel ebenfalls zur Förderung in den Kühlkreislauf genutzt wird. Das Kühlmittel aus dem ersten Druckraum kann über einen nicht dargestellten Rückführkanal abfließen, der sich vom Magnetventil 84 durch das zweite Gehäuseteil 44 und anschließend entlang der Antriebswelle 18 im Innern des ersten Gehäuseteils 26 erstreckt und über eine Bohrung im Kühlmittelpumpenlaufrad 20 zum Pumpeneinlass 14 der Kühlmittelpumpe führt.

[0031] Wird ein reduzierter Kühlmittelstrom zum Kühlkreislauf von der Motorsteuerung gefordert, wie dies beispielsweise während des Warmlaufs des Verbrennungsmotors nach dem Kaltstart der Fall ist, wird das Magnetventil 84 bestromt, wodurch der Schließkörper 88 den Durchströmungsquerschnitt 90 des Druckkanals 92 freigibt. Entsprechend wird der am Auslass 30 der Regelpumpe 32 entstehende Druck auch im Druckkanal 92 und im ersten Druckraum 80 erzeugt, während gleichzeitig der Druck im zweiten Druckraum 82 sinkt, da im Bereich des Einlasses durch das Ansaugen des Kühlmittels ein verringerter Druck entsteht. Dabei wird zunächst auch das im zweiten Druckraum 82 vorhandene Kühlmittel abgesaugt. In diesem Zustand liegt entsprechend erneut eine Druckdifferenz an der Bodenplatte 66 des Regelschiebers 58 an, die dazu führt, dass der Regelschieber 58 in den Ringspalt 62 verschoben wird und somit der Kühlmittelstrom im Kühlkreislauf unterbrochen wird. Bei erhöhtem Druckaufbau im ersten Druckraum 80 steigt nach einiger Zeit auch der Druck im Strömungskanal 24 und im zweiten Druckraum 82, was jedoch nicht zu einer Rückstellung führt, da die Leckage aus dem zweiten Druckraum 82 größer ist als aus dem ersten Druckraum 80 und zur Verstellung zusätzlich eine Reibungskraft zu überwinden wäre. Entsprechend verbleibt der Regelschieber 58 in der gewünschten Position, ohne dass eine zu starke Druckerhöhung entsteht.

[0032] Wird ein regelbares Magnetventil 84 verwendet, ist es auch möglich, das Ventil 84 in Zwischenstellungen zu fahren, wodurch für jede Position des Regelschiebers 58 ein Kräftegleichgewicht erzielbar ist, so dass eine vollständige Regelung des Durchströmungsquerschnitts des Ringspaltes 62 ermöglicht wird.

[0033] Die beschriebene Kühlmittelpumpe ist äußerst kompakt aufgebaut, jedoch einfach und kostengünstig herstellbar und montierbar. Auf zusätzliche Leitungen zur hydraulischen Verbindung der Regelpumpe mit den Druckräumen des Regelschiebers kann verzichtet werden, da diese über sehr kurze Wege als einfache Bohrungen in den beiden inneren Gehäuseteilen ausgebildet werden können. Eine Verstellung des Regelschiebers erfolgt ausschließlich über die in den beiden Druckräumen herrschenden hydraulischen Kräfte!, so dass auf zusätzliche Bauteile, wie Rückstellfedern verzichtet werden kann. Dennoch wird eine zuverlässige Notlauffunktion sichergestellt, da bei Ausfall der Bestromung immer eine Druckdifferenz über den Regelschieber entsteht, der diesen in seine den Ringspalt freigebende Stellung verschiebt. Zusätzlich wird der zur Verstellung in die den Ringspalt verschließende Position des Regelschiebers Kraftbedarf durch den Wegfall der Rückstellfeder reduziert, so dass eine schnellere Verstellung mit kleineren Querschnitten möglich ist.

[0034] Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich des Hauptanspruchs nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt ist. Insbesondere sind andere Gehäuseteilungen oder die Verwendung eines anderen Ventils oder einer anders ausgeführten Regelpumpe denkbar. Auch die Kanalführungen oder die Begrenzungen der Druckräume können geändert werden, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen. Zusätzlich ist beispielsweise eine zweistückige Ausbildung der beiden Pumpenlaufräder denkbar.

Ansprüche

1. Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Antriebswelle (18),
einem Kühlmittelpumpenlaufrad (20), welches zumindest drehfest auf der Antriebswelle (18) angeordnet ist und über welches Kühlmittel förderbar ist,
einem verstellbaren Regelschieber (58), über den ein Durchströmungsquerschnitt eines Ringspalts (62) zwischen einem Austritt (64) des Kühlmittelpumpenlaufrades (20) und dem umgebenden Förderkanal (12) regelbar ist,
einer Regelpumpe (32) mit einem Regelpumpenlaufrad (22), welches auf der Antriebswelle (18) zumindest drehfest angeordnet ist,
einem Strömungskanal (24) der Regelpumpe (32), in dem durch Drehung des Regelpumpenlaufrades (22) ein Druck erzeugbar ist, einem Druckkanal (92), über welchen ein Auslass (30) des Strömungskanals (24) mit einem ersten Druckraum (80) des Regelschiebers (58) fluidisch verbindbar ist, der an der vom Kühlmittelpumpenlaufrad (20) abgewandten axialen Seite des Regelschiebers (58) ausgebildet ist,
einem Ventil (84), über welches ein Durchströmungsquerschnitt (90) des Druckkanals (92) verschließbar und freiggebbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Strömungskanal (24) über einen Verbindungskanal (94) mit einem zweiten Druckraum (82) des Regelschiebers (58) fluidisch verbunden ist, der an der zum Kühlmittelpumpenlaufrad (20) weisenden axialen Seite des Regelschiebers (58) ausgebildet ist.

2. Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Ventil (84) ein 3/2-Wege-Magnetventil ist.

3. Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Regelpumpenlaufrad (22) einstückig mit dem Kühlmittelpumpenlaufrad (20) ausgebildet ist.

4. Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Strömungskanal (24) der Regelpumpe (32) in einem ersten, festen Gehäuseteil (26) ausgebildet ist, an dessen zum Strömungskanal (24) axial gegenüberliegenden Seite der zweite Druckraum (82) angeordnet ist.

5. Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verbindungskanal (94) im festen, den Strömungskanal (24) aufweisenden Gehäuseteil (26) ausgebildet ist.

6. Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich der Verbindungskanal (94) von einem Bereich eines Einlasses der Regelpumpe (32) in den zweiten Druckraum (82) erstreckt.

7. Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Regelpumpenlaufrad (22) an der Rückseite des Kühlmittelpumpenlaufrades (20) axial zwischen dem zweiten Druckraum (82) und dem Kühlmittelpumpenlaufrad (20) angeordnet ist.

8. Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Regelpumpe (32) eine Seitenkanalpumpe ist.

9. Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich der Druckkanal (92) vom Auslass (30) der Regelpumpe (32) durch das erste Gehäuseteil (26) und ein zweites Gehäuseteil (44) in den ersten Druckraum (80) erstreckt, wobei im zweiten Gehäuseteil (44) der vom Ventil (84) beherrschte Durchströmungsquerschnitt (90) ausgebildet ist.

10. Kühlmittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Druckkanal (92) im ersten Gehäuseteil (26) radial innerhalb des Regelschiebers (58) ausgebildet ist und das erste Gehäuseteil (26) die beiden Druckräume (80, 82) nach radial innen begrenzt.

Claims

1. A coolant pump for an internal combustion engine, having
a drive shaft (18),
a coolant pump impeller (20) which is arranged at said drive shaft (18) at least in a rotationally fixed manner and by means of which a coolant is adapted to be delivered,
an adjustable control slide (58) by means of which a throughflow cross-section of an annular gap (62) between an outlet (64) of said coolant pump impeller (20) and the surrounding delivery duct (12) is adapted to be controlled,
a control pump (32) having a control pump impeller (22) which is arranged at said drive shaft (18) at least in a rotationally fixed manner,
a flow duct (24) of said control pump (32) in which a pressure is adapted to be generated by rotation of said control pump impeller (22),
a pressure duct (92) via which an outlet (30) of said flow duct (24) is adapted to be fluidically connected to a first pressure chamber (80) of said control slide (58), which is formed on the axial side of said control slide (58) facing away from said coolant pump impeller (20),
a valve (84) via which a throughflow cross-section (90) of said pressure duct (92) is adapted to be closed and opened,
characterized in that
said flow duct (24) is fluidically connected via a connecting duct (94) to a second pressure chamber (82) of said control slide (58), which is formed on the axial side of said control slide (58) facing said coolant pump impeller (20).

2. The coolant pump for an internal combustion engine according to claim 1,
characterized in that
the valve (84) is a 3/2-way magnetic valve.

3. The coolant pump for an internal combustion engine according to any one of claims 1 or 2,
characterized in that
the control pump impeller (22) is integrally formed with the coolant pump impeller (20).

4. The coolant pump for an internal combustion engine according to any one of the preceding claims,
characterized in that
the flow duct (24) of the control pump (32) is formed in a first fixed housing part (26) on whose side axially opposite to said flow duct (24) the second pressure chamber (82) is formed.

5. The coolant pump for an internal combustion engine according to claim 4,
characterized in that
the connecting duct (94) is formed in the fixed housing part (26) comprising the flow duct (24).

6. The coolant pump for an internal combustion engine according to any one of the preceding claims,
characterized in that
the connecting duct (94) extends from an area of an inlet of the control pump (32) into the second pressure chamber (82).

7. The coolant pump for an internal combustion engine according to any one of the preceding claims,
characterized in that
the control pump impeller (22) is arranged on the rear side of the coolant pump impeller (20) axially between the second pressure chamber (82) and the coolant pump impeller (20).

8. The coolant pump for an internal combustion engine according to any one of the preceding claims,
characterized in that
the control pump (32) is a side channel pump.

9. The coolant pump for an internal combustion engine according to any one of the preceding claims,
characterized in that
the pressure duct (92) extends from the outlet (30) of the control pump (32) through the first housing part (26) and a second housing part (44) into the first pressure chamber (80), wherein in said second housing part (44) the throughflow cross-section (90) governed by the valve (84) is formed.

10. The coolant pump for an internal combustion engine according to claim 9,
characterized in that
the pressure duct (92) in the first housing part (26) is formed radially inside the control slide (58) and said first housing part (26) delimits the two pressure chambers (80, 82) radially inwards.

Revendications

1. Pompe à liquide de refroidissement pour moteur à combustion interne, comprenant
un arbre d'entrainement (18),
une roue (20) de la pompe à liquide de refroidissement qui est disposée sur l'arbre d'entrainement (18) au moins d'une manière solidaire en rotation et par laquelle de liquide de refroidissement peut être refoulé,
une tirette de réglage (58) ajustable par laquelle une section d'écoulement d'une fente annulaire (30) entre une sortie (32) de la roue (20) de la pompe à liquide de refroidissement et le canal de refoulement (12) entourant peut être réglée,
une pompe à débit variable (32) avec une roue (22) de la pompe à débit variable, disposée sur l'arbre d'entrainement (18) au moins d'une manière solidaire en rotation,
un canal d'écoulement (24) de la pompe à débit variable (32) dans lequel une pression peut être générée par rotation de la roue (22) de la pompe à débit variable,
un canal de pression (92) par lequel une sortie (30) du canal d'écoulement (24) peut être raccordée fluidiquement à une première chambre de pression (80) de la tirette de réglage (58), la chambre étant formée sur la côté axiale de la tirette de réglage (58) détournée de la roue (20) de la pompe à liquide de refroidissement,
une soupape (84) par laquelle une section d'écoulement (90) du canal de pression (92) peut être fermée et libérée,
caractérisée en ce que
le canal d'écoulement (24) est en liaison fluidique avec une deuxième chambre de pression (82) de la tirette de réglage (58) à travers un canal de liaison (94), ladite chambre étant formée sur la côté axiale de la tirette de réglage (58) tournée vers la roue (20) de la pompe à liquide de refroidissement.

2. Pompe à liquide de refroidissement pour moteur à combustion interne selon la revendication 1, caractérisée en ce que la soupape (84) est une soupape magnétique à 3/2 voies.

3. Pompe à liquide de refroidissement pour moteur à combustion interne selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la roue (22) de la pompe à débit variable est formée d'un seul tenant avec la roue (20) de la pompe à liquide de refroidissement.

4. Pompe à liquide de refroidissement pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le canal d'écoulement (24) de la pompe à débit variable (32) est formé dans une première partie de carter (26) fixe, la deuxième chambre de pression (82) étant disposée sur la côté de ladite partie de carter axialement opposée au canal d'écoulement (24).

5. Pompe à liquide de refroidissement pour moteur à combustion interne selon la revendication 4, caractérisée en ce que le canal de liaison (94) est formé dans la partie de carter (26) fixe présentant le canal d'écoulement (24).

6. Pompe à liquide de refroidissement pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le canal de liaison (94) s'étend depuis une région d'une entrée de la pompe à débit variable (32) dans la deuxième chambre de pression (82).

7. Pompe à liquide de refroidissement pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la roue (22) de la pompe à débit variable est disposée sur l'arrière de la roue (20) de la pompe à liquide de refroidissement axialement entre la deuxième chambre de pression (82) et la roue (20) de la pompe à liquide de refroidissement.

8. Pompe à liquide de refroidissement pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pompe à débit variable (32) est une pompe à canal latéral.

9. Pompe à liquide de refroidissement pour moteur à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le canal de pression (92) s'étend depuis la sortie )30) de la pompe à débit variable (32) à travers la première partie du carter (26) et une deuxième partie de carter (44) dans ladite première chambre de pression (80), la section d'écoulement (90) commandée par la soupape (84) étant formée dans la deuxième partie de carter (44).

10. Pompe à liquide de refroidissement pour moteur à combustion interne selon la revendication 9, caractérisée en ce que le canal de pression (92) est formé dans la première partie de carter (26) radialement à l'intérieur de la tirette de réglage (58), et la première parte de carter (26) délimite les deux chambres de pression (80, 82) radialement vers l'intérieur.

Zeichnung