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DE102006039680A1 - Coolant pump for cooling circuit of internal combustion engine, has adjustable clutch arranged at opposite front end of pump shaft, between pump shaft and pump impeller - Google Patents

Coolant pump for cooling circuit of internal combustion engine, has adjustable clutch arranged at opposite front end of pump shaft, between pump shaft and pump impeller Download PDF

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Publication number
DE102006039680A1
DE102006039680A1 DE200610039680 DE102006039680A DE102006039680A1 DE 102006039680 A1 DE102006039680 A1 DE 102006039680A1 DE 200610039680 DE200610039680 DE 200610039680 DE 102006039680 A DE102006039680 A DE 102006039680A DE 102006039680 A1 DE102006039680 A1 DE 102006039680A1
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DE
Germany
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coolant pump
pump according
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pump shaft
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Withdrawn
Application number
DE200610039680
Other languages
German (de)
Inventor
Markus STÖRMER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
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Abstract

The coolant pump (1) has a housing (2), a pump shaft (3) supported in the housing in a pivoted manner, where front end (4,5) of the pump shaft projects from the housing and is connected over a looping impulse with a drive shaft of the internal combustion engine. A pump impeller is arranged within the housing at the opposite front end of the pump shaft. An adjustable friction clutch (6) is arranged at the opposite front end of the pump shaft, between the pump shaft and the pump impeller.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlmittelpumpe für einen Kühlkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a coolant pump for a Cooling circuit an internal combustion engine according to the preamble of the claim 1.

Kühlmittelpumpen für Kühlkreisläufe von Kraftfahrzeug-Verbrennungskraftmaschinen werden in der Regel von der Verbrennungskraftmaschine selbst angetrieben und bestehen zumeist aus einer kleinen, als Radialpumpe ausgebildeten Kreiselpumpe, in deren Gehäuse ein Pumpenrad und eine das Pumpenrad treibende Pumpenwelle drehbar gelagert sind. Die Pumpenwelle ist gewöhnlich über einen Umschlingungstrieb in Form eines Zahnriementriebs mit der Kurbelweile, einer Ausgleichswelle oder einer anderen Treibwelle der Verbrennungskraftmaschine verbunden und kann in diesem Fall auf ihrem freien, aus dem Gehäuse überstehenden Stirnende ein Zahnriemenrad oder eine Keilriemenscheibe tragen, wobei diese ebenso wie das Pumpenrad drehfest mit der Pumpenwelle verbunden sind. Bei diesen Kühlmittelpumpen dreht sich daher das Pumpenrad immer mit einem festen Übersetzungsverhältnis zur Drehzahl der Kurbelwelle.Coolant pumps for cooling circuits of motor vehicle internal combustion engines are usually driven by the internal combustion engine itself and consist mostly of a small, designed as a radial pump Centrifugal pump, in its housing a pump and a pump shaft driving the impeller rotatable are stored. The pump shaft is usually via a belt drive in the form of a toothed belt drive with the Kurbelweile, a balance shaft or another drive shaft of the internal combustion engine and can in this case on their free, protruding from the housing Front end wear a toothed belt pulley or V-belt pulley, wherein this as well as the pump rotatably connected to the pump shaft are. For these coolant pumps Therefore, the impeller always turns with a fixed ratio to the speed the crankshaft.

Zur Verbesserung des Thermomanagements des Kühlkreislaufs einer Kraftfahrzeug-Verbrennungskraftmaschine wäre allerdings die Möglichkeit einer Abschaltung der Kühlmittelpumpe von Vorteil, da es auf diese Weise möglich wäre, bei einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine den Durchfluss des Kühlmittels durch dieselbe vorübergehend zu unterbrechen, um die Warmlaufphase zur Verbesserung der Abgasemissionen zu verkürzen und dadurch strengere Abgasnormen zu erfüllen. Außerdem wäre grundsätzlich in vielen Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine durch kurzzeitige Abschaltung der Kühlmittelpumpe ohne Gefahr einer Überhitzung der Verbrennungskraftmaschine eine Reduzierung der von der Kühlmittelpumpe aufgenommenen Leistung und damit eine Kraftstoffersparnis möglich.to Improvement of the thermal management of the cooling circuit of a motor vehicle internal combustion engine would be though the possibility a shutdown of the coolant pump advantageous, since it would be possible in this way, during a cold start of Internal combustion engine, the flow of coolant through it temporarily to interrupt the warm-up phase to improve exhaust emissions to shorten and thereby to meet stricter emission standards. In addition, in principle would be in many operating conditions of Internal combustion engine by short-term shutdown of the coolant pump without risk of overheating the internal combustion engine, a reduction of the coolant pump recorded power and thus a fuel economy possible.

Daher ist es in Kühlkreisläufen von Kraftfahrzeug-Verbrennungskraftmaschinen bisher üblich, den Durchfluss des Kühlmittels durch die Verbrennungskraftmaschine mit Hilfe eines Ventils zu steuern, das in die Kühlmittelpumpe integriert oder getrennt von dieser im Kühlkreislauf angeordnet wird. Jedoch wird die Konstruktion einer Kühlmittelpumpe mit integriertem Ventil komplizierter und damit störanfälliger, während ein Ventil als ge trenntes Bauteil nicht nur einen zusätzlichen Aufwand bei der Lagerhaltung verursacht, sondern in der Regel auch wertvollen Einbauraum in der Nähe der Verbrennungskraftmaschine oder als Anbauteil derselben benötigt.Therefore is it in cooling circuits of Automotive internal combustion engines previously common, the flow of the coolant through the internal combustion engine with the help of a valve, that into the coolant pump integrated or separated from this is arranged in the cooling circuit. however is the construction of a coolant pump with integrated valve more complicated and thus more prone to failure, while a valve as ge seperated Component not just an extra Costs caused during storage, but usually too valuable installation space in the vicinity the internal combustion engine or as an attachment of the same required.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kühlmittelpumpe der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine Unterbrechung der Durchflussmenge des Kühlmittels durch die Verbrennungskraftmaschine allein mit Hilfe der Kühlmittelpumpe vorgenommen werden kann.outgoing This is the object of the invention, a coolant pump of the type mentioned above to improve that a Interruption of the flow rate of the coolant through the internal combustion engine solely with the help of the coolant pump can be made.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine zwischen der Pumpenwelle und dem Pumpenrad angeordnete schaltbare Kupplung gelöst, mit deren Hilfe die Pumpenwelle und das Pumpenrad bei Bedarf entkoppelt werden können, was eine Unterbrechung des Kühlmittelstroms durch die Verbrennungskraftmaschine zur Folge hat.These The object is achieved by a switchable arranged between the pump shaft and the impeller Clutch solved, with the aid of which the pump shaft and the impeller are decoupled if necessary can be which is an interruption of the coolant flow through the internal combustion engine result.

Eine derartige schaltbare Kupplung lässt sich mit verhältnismäßig geringen Kosten realisieren, wobei weitestgehend bereits vorhandene Teile gebräuchlicher Kühlmittelpumpen genutzt werden können und an benachbarten Bauteilen nur geringfügige Änderungen erforderlich sind.A Such switchable coupling can be with relatively little Realize costs, while largely existing parts common Coolant pumps can be used and on adjacent components only minor changes are required.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Kupplung als Reibkupplung ausgebildet ist und vorzugsweise mindestens einen Reibkegel umfasst, der zum Schließen der Kupplung reib- bzw. kraftschlüssig gegen einen komplementären Reibkonus anpressbar ist und sich zum Öffnen der Kupplung aus dem Reibeingriff mit dem Reibkonus ausrücken lässt. Zum Anpressen des Reibkegels gegen den Reibkonus dient vorzugsweise ein Stellglied der Kupplung, das mittels eines Stellorgans in axialer Richtung der Pumpenwelle verschiebbar ist. Die Verwendung eines Reibkegels bzw. Reibkonus gestattet es, mit verhältnismäßig kleinen Steilkräften beim Schließen der Kupplung sehr große Andruckkräfte zwischen den gegeneinander anliegenden Reibflächen zu erzielen.A preferred embodiment of the invention provides that the coupling is designed as a friction clutch and preferably at least one friction cone includes, closing the clutch frictionally or non-positively against a complementary friction cone is pressable and to open the Disconnect the clutch from the friction engagement with the Reibkonus. To the Pressing the friction cone against the friction cone is preferably used an actuator of the clutch, by means of an actuator in the axial Direction of the pump shaft is displaced. The use of a Reibkegels or Reibkonus allows it with relatively small steep forces Shut down the clutch is very big pressure forces to achieve between the abutting friction surfaces.

Da das Pumpenrad einen größeren Durchmesser als die Pumpenwelle besitzt, ist der mindestens eine Reibkonus vorzugsweise im Pumpenrad ausgespart, während sich der mindestens eine Reibkegel bevorzugt zusammen mit der Pumpenwelle dreht und an dieser und/oder am Stellglied angebracht sein kann.There the impeller has a larger diameter as the pump shaft has, the at least one friction cone is preferably recessed in the impeller while the at least one friction cone preferably rotates together with the pump shaft and may be attached to this and / or the actuator.

Um bei geschlossener Kupplung für eine gute Kraftübertragung und eine gleichzeitige Zentrierung des Pumpenrades zu sorgen, sind vorzugsweise zwei Reibkegel vorgesehen, die zum Kuppeln der Pumpenwelle und des Pumpenrades von entgegengesetzten Seiten her gegen einen jeweiligen im Pumpenrad ausgesparten Reibkonus angepresst werden, wobei die Relativbewegung der beiden Reibkegel gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung dadurch bewirkt wird, das einer der Reibkegel starr mit der Pumpenwelle und der andere Reibkegel starr mit dem in Bezug zur Pumpenwelle verschiebbaren Stellglied verbunden ist, das vorzugsweise koaxial zur Pumpenwelle ausgebildet ist und von der Außenseite der Pumpe her betätigbar ist, um die beiden Reibkegel axial aneinander anzunähern bzw. zum Öffnen der Kupplung auseinander zu bewegen.In order to ensure a good power transmission and simultaneous centering of the pump wheel with closed clutch, two friction cone are preferably provided which are pressed for coupling the pump shaft and the impeller from opposite sides against a respective recessed in the impeller friction cone, wherein the relative movement of the two Cone is effected according to a further preferred embodiment of the invention characterized in that one of the friction cone is rigidly connected to the pump shaft and the other friction cone rigidly connected to the displaceable relative to the pump shaft actuator, which is preferably coaxial with the pump shaft and operable from the outside of the pump to axially approximate the two friction cones or to move apart to open the coupling.

Zu diesem Zweck besteht das Stellglied vorteilhaft aus einer Kupplungsstange, die eine axiale Bohrung der Pumpenwelle durchsetzt, in Längsrichtung der Bohrung verschiebbar ist und an ihrem zum Pumpenrad benachbarten Stirnende einen der beiden Reibkegel trägt, während der andere Reibkegel von einem radial überstehenden Teil der Pumpenwelle gebildet wird. Um das Verschieben der Kupplungsstange zu erleichtern, steht deren entgegengesetztes Stirnende zweckmäßig außerhalb des Gehäuses über die Pumpenwelle über.To For this purpose, the actuator advantageously consists of a coupling rod, which passes through an axial bore of the pump shaft, in the longitudinal direction the bore is displaceable and adjacent to its to the impeller Front end carries one of the two friction cone, while the other friction cone of a radially projecting Part of the pump shaft is formed. To move the coupling rod To facilitate, their opposite front end is expedient outside of the housing over the Pump shaft over.

Um zu gewährleisten, dass das Pumpenrad beim Öffnen der Kupplung bzw. beim Ausrücken der Reibkegel aus dem jeweiligen Reibkonus seine radiale Lage beibehält, weist das Pumpenrad vorzugsweise angrenzend an den Reibkonus eine zylindrische Gleit- oder Führungsfläche auf, die bei geöffneter Kupplung auf einer komplementären zylindrischen Umfangsfläche der rotierende Pumpenwelle gleitet.Around to ensure, that the pump wheel when opening the clutch or when disengaging the friction cone from the respective Reibkonus maintains its radial position, points the impeller preferably adjacent to the Reibkonus a cylindrical Sliding or guiding surface on, when open Coupling on a complementary cylindrical peripheral surface the rotating pump shaft slides.

Um zu vermeiden, dass es bei geöffneter Kupplung aufgrund der hohen Relativgeschwindigkeiten zwischen der rotierenden Pumpenwelle und dem stehenden Pumpenrad an der zylindrischen Gleit- oder Führungsfläche und/oder der Umfangsfläche der Pumpenwelle zu Verschleißerscheinungen kommt, sind diese Flächen vorzugsweise gehärtet und/oder gesintert, um eine ausreichende Schmierung durch das als Schmiermittel dienende Kühlmittel sicherzustellen. Entsprechendes gilt auch für die gepaarten kegelförmigen bzw. konischen Reibflächen der Reibkegel und der Reibkonen, die sich bei geöffneter Kupplung ebenfalls mit hoher Geschwindigkeit in Bezug zu einander bewegen und beim Schließen der Kupplung während der Beschleunigung des Pumpenrades aneinander reiben.Around to avoid having it with the clutch open due to the high relative speeds between the rotating Pump shaft and the stationary impeller on the cylindrical sliding or guide surface and / or the peripheral surface the pump shaft comes to wear, are these areas preferably cured and / or Sintered to provide adequate lubrication by acting as a lubricant ensure serving coolant. The same applies to the paired conical ones or conical friction surfaces of Cone and Reibkonen, which also with the clutch open move at high speed in relation to each other and when Close the Clutch during the acceleration of the impeller rub against each other.

Das Öffnen der Kupplung durch Ausrücken des Reibkegels oder der Reibkegel aus dem Reibeingriff mit dem Reibkonus oder den Reibkonen erfolgt bevorzugt dadurch, dass das Stellglied mit Hilfe eines außerhalb des Pumpengehäuses angeordneten, auf das Stellglied einwirkenden, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Stellorgans in einer axialen Richtung der Pumpenwelle verlagert wird, während das Schließen der Kupplung zweckmäßig mit Hilfe einer in entgegengesetzter Richtung auf das Stellglied einwirkenden Rückstellfeder erfolgt.Opening the Clutch by disengaging the Reibkegels or the friction cone from the frictional engagement with the Reibkonus or the Reibkonen preferably takes place in that the actuator with the help of an outside of the pump housing arranged, acting on the actuator, electrically, hydraulically or pneumatically actuated Actuator displaced in an axial direction of the pump shaft will, while the closing the coupling with appropriate Help a in the opposite direction acting on the actuator Return spring he follows.

Das Stellorgan kann zweckmäßig ein elektrischer Stellmotor oder ein pneumatisch oder hydraulisch wirkender Zylinder sein, der getaktet betätigbar sein kann, um die Kupplung abwechselnd kurzzeitig zu öffnen und zu schließen, womit sich durch Wahl einer geeigneten Taktfrequenz ein gewünschter Kühlmittelstrom durch die Verbrennungskraftmaschine einstellen lässt.The Actuator may be appropriate electric servomotor or a pneumatic or hydraulic acting Cylinder be clocked actuated can, in order to open the clutch alternately briefly and close, which by selecting a suitable clock frequency a desired Coolant flow can be adjusted by the internal combustion engine.

Wenn das Stellglied als Kupplungsstange ausgebildet und in einer axialen Bohrung der Pumpenwelle verschiebbar ist, wobei sein vom Pumpenrad abgewandtes Stirnende über die Pumpenwelle übersteht, ist die Rückstellfeder zweckmäßig als Schraubendruckfeder um die Kupplungsstange herum angeordnet und wirkt auf eine Ringschulter der Kupplungsstange ein, während das Stellorgan vorzugsweise auf die von der Ringschulter abgewandte Stirnfläche der Kupplungsstange einwirkt, die zur Verminderung der Reibung zwischen der rotierenden Kupplungsstange und dem ortsfesten Stellorgan vorzugsweise konvex gerundet ist.If the actuator is designed as a coupling rod and in an axial Hole of the pump shaft is displaceable, being from the impeller opposite end over the pump shaft protrudes, is the return spring suitable as a helical compression spring arranged around the coupling rod and acts on an annular shoulder the coupling rod while the actuator preferably on the side facing away from the annular shoulder face of the Coupling rod acts to reduce the friction between the rotating coupling rod and the stationary actuator preferably convex is rounded.

Wenn das Stellorgan der Kühlmittelpumpe ausfällt, zum Beispiel im Falle eines elektrischen Stellmotors durch einen Kabelbruch oder im Falle eines Druckzylinders durch einen Druckverlust, werden gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung Notlaufeigenschaften der Kühlmittelpumpe dadurch sichergestellt, dass die Kupplungsstange von der Rückstellfeder verschoben wird, bis die Kupplung geschlossen ist.If the actuator of the coolant pump fails, for Example in the case of an electric servomotor by a cable break or in the case of a printing cylinder by a pressure loss according to a further advantageous embodiment of the invention emergency running properties the coolant pump This ensures that the coupling rod from the return spring is shifted until the clutch is closed.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:in the The following is the invention with reference to an illustrated in the drawing embodiment explained in more detail. It demonstrate:

1: eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Kraftfahrzeug-Verbrennungskraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe; 1 a perspective view of a part of a motor vehicle internal combustion engine with a coolant pump according to the invention;

2: einen Längsschnitt durch die Kühlmittelpumpe. 2 : a longitudinal section through the coolant pump.

Die in der Zeichnung dargestellte Kühlmittelpumpe 1 für einen Kühlkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine besteht im Wesentlichen aus einem Pumpengehäuse 2, einer drehbar im Gehäuse 2 gelagerten Pumpenwelle 3, deren eines Stirnende 4 außerhalb des Gehäuses 2 über einen Zahnriementrieb (nicht dargestellt) von einer Ausgleichswelle der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird und deren anderes Stirnende 5 innerhalb des Pumpengehäuses 2 über eine schaltbare Reibkupplung 6 mit einem Pumpenrad 7 der Kühlmittelpumpe 1 verbunden ist, sowie einem Stellorgan 8 zum Öffnen und Schließen der Kupplung 6. Die schaltbare Reibkupplung 6 zwischen dem Stirnende 5 der Pumpenwelle 3 und dem Pumpenrad 7 ermöglicht es, das Pumpenrad 7 bei Bedarf von der Pumpenwelle 3 abzukuppeln, um die Drehung des Pumpenrades 7 bei rotierender, von der Verbrennungskraftmaschine angetriebener Pumpenwelle 3 anzuhalten, zum Beispiel um unmittelbar nach einem Kaltstart für eine Unterbrechung des Kühlmittelstroms durch die Verbrennungskraftmaschine zu sorgen, wodurch die Warmlaufphase verkürzt und damit die Abgasemission verringert werden kann.The coolant pump shown in the drawing 1 for a cooling circuit of an internal combustion engine consists essentially of a pump housing 2 , one rotatable in the housing 2 stored pump shaft 3 whose one front end 4 outside the case 2 is driven by a toothed belt drive (not shown) of a balance shaft of the internal combustion engine and the other front end 5 inside the pump housing 2 via a switchable friction clutch 6 with a pump wheel 7 the coolant pump 1 is connected, and an actuator 8th for opening and closing the clutch 6 , The switchable friction clutch 6 between the front end 5 the pump shaft 3 and the impeller 7 allows the impeller 7 if necessary from the pump shaft 3 Disconnect the rotation of the impeller 7 with rotating, driven by the internal combustion engine pump shaft 3 to stop, for example, immediately after a cold start for an interruption of the Coolant flow to provide through the internal combustion engine, whereby the warm-up phase can be shortened and thus the exhaust emission can be reduced.

Wie am besten in 1 und 2 dargestellt, besteht das seitlich am Verbrennungsmotor angeflanschte Gehäuse 2 aus einem zur Lagerung und Abdichtung der Pumpenwelle 3 dienenden Lagerteil 9 und einem am Lagerteil 9 festgeschraubten, das Pumpenrad 5 umgebenden Gehäusedeckel 10 (in 2 nicht dargestellt).How best in 1 and 2 shown, there is the flanged laterally on the engine housing 2 from a for storage and sealing of the pump shaft 3 serving storage part 9 and one on the bearing part 9 screwed down, the impeller 5 surrounding housing cover 10 (in 2 not shown).

Wie am besten in 2 dargestellt, weist der Lagerteil 9 eine Durchtrittsöffnung 11 für die beiderseits über den Lagerteil 9 überstehende Pumpenwelle 3 auf und besteht im Wesentlichen aus einem flachen scheibenförmigen Grundkörper 12, der eine zum Pumpenrad 7 hin erweiterte axiale Stufenbohrung 13 zur Aufnahme der Pumpenwelle 3 sowie einer die Pumpenwelle 3 umgebenden und gegen deren Umfangsfläche anliegenden elastisch verformbaren Kühlmitteldichtung 14 begrenzt, sowie einem antriebsseitig über den Grundkörper 12 überstehenden hohlen zylindrischen Lagerzapfen 15 zur Aufnahme eines zur Lagerung der Pumpenwelle 3 dienenden Wälzlagers 16. Das Wälzlager 16 umfasst zwei im axialen Abstand angeordnete Reihen von Kugeln 17, die in einem Käfig 18 angeordnet sind und sich bei drehender Pumpenwelle 3 in eingeformten Laufbahnen am äußeren Umfang der Pumpenwelle 3 bzw. am inneren Umfang eines in den Lagerzapfen 15 eingepressten Lageraußenrings 19 abwälzen, sowie zwei stirnseitige Lagerdeckel 20.How best in 2 shown, the bearing part 9 a passage opening 11 for both sides over the bearing part 9 projecting pump shaft 3 consists essentially of a flat disc-shaped body 12 , one to the impeller 7 extended axial stepped bore 13 for receiving the pump shaft 3 and one the pump shaft 3 surrounding and against their peripheral surface adjacent elastically deformable coolant seal 14 limited, as well as a drive side over the body 12 protruding hollow cylindrical journals 15 for receiving a bearing for the pump shaft 3 serving rolling bearing 16 , The rolling bearing 16 comprises two axially spaced rows of balls 17 in a cage 18 are arranged and rotating with the pump shaft 3 in molded raceways on the outer circumference of the pump shaft 3 or on the inner circumference of one in the bearing journal 15 pressed-in bearing outer ring 19 roll off, as well as two end bearing caps 20 ,

Der Gehäusedeckel 10 umschließt in bekannter Weise eine mit Kühlmittel gefüllte Pumpenkammer, die aus einer stirnseitig vom Pumpenrad 7 angeordneten Saugkammer und einer gegenüber der Saugkammer abgedichteten, den Umfang des Pumpenrades 7 umgebenden ringförmigen Druckkammer besteht und nach der Montage der Kühlmittelpumpe 1 durch eine Ansaugöffnung der Saugkammer bzw. eine Ausströmöffnung der Druckkammer mit dem Kühlkreislauf der Verbrennungskraftmaschine kommuniziert.The housing cover 10 encloses in a known manner a filled with coolant pump chamber, which consists of a front side of the impeller 7 arranged suction chamber and a sealed relative to the suction chamber, the circumference of the impeller 7 surrounding annular pressure chamber and after the installation of the coolant pump 1 communicates with the cooling circuit of the internal combustion engine through an intake opening of the suction chamber or an outflow opening of the pressure chamber.

Das über den Lagerzapfen 15 überstehende Stirnende 4 der Pumpenwelle 3 trägt ein hohles napfförmiges Zahnriemenrad 21, das drehfest auf die Welle 3 aufgesetzt ist und an seinem äußeren Umfang mit einer Verzahnung 22 für den Eingriff des Zahnriemens versehen ist. An seiner vom Gehäuse 2 abgewandten Stirnseite ist das Zahnriemenrad 21 mit einem aufgesetzten Lüfterring 23 versehen, dessen rotierende Lüfterschaufeln 24 im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine für eine Umströmung des Gehäuses 2 mit Kühlluft sorgen.That over the journal 15 protruding front end 4 the pump shaft 3 carries a hollow cup-shaped toothed belt wheel 21 , the rotation on the shaft 3 is attached and at its outer periphery with a toothing 22 is provided for the engagement of the toothed belt. At his from the housing 2 facing away from the pulley 21 with an attached fan ring 23 provided, whose rotating fan blades 24 during operation of the internal combustion engine for a flow around the housing 2 provide with cooling air.

Die Reibkupplung 6 umfasst drei in Bezug zueinander bewegliche Kupplungsteile, nämlich die Pumpenwelle 3 bzw. deren in die Pumpenkammer ragendes Stirnende 5, das an seinem äußeren Umfang mit einem radial überstehenden ersten Reibkegel 25 versehen ist, einer in einer Durchgangsbohrung 26 der Pumpenwelle 3 axial verschiebbaren Kupplungsstange 27, deren über die Pumpenwelle 3 überstehendes erweitertes Stirnende mit einem zweiten Reibkegel 28 versehen ist, sowie dem Pumpenrad 7, dessen Mittelteil mit einer zur Drehachse der Pumpenwelle 3 koaxialen Bohrung versehen ist, die zwei zur Aufnahme der Reibkegel 25 und 28 dienende und zu diesen komplementäre Reibkonen 29 und 30 aufweist.The friction clutch 6 comprises three mutually movable coupling parts, namely the pump shaft 3 or their projecting into the pump chamber front end 5 , which at its outer periphery with a radially protruding first Reibkegel 25 is provided, one in a through hole 26 the pump shaft 3 axially displaceable coupling rod 27 whose over the pump shaft 3 protruding extended front end with a second friction cone 28 is provided, as well as the impeller 7 , whose middle part with a to the axis of rotation of the pump shaft 3 Coaxial bore is provided, the two for receiving the friction cone 25 and 28 serving and complementary to these Reibkonen 29 and 30 having.

Durch eine Axialbewegung der Kupplungsstange 27 nach rechts in Richtung des Doppelpfeils in 2 können die kegelförmigen Oberflächen der Reibkegel 25 bzw. 28 der Pumpenwelle 3 und der Kupplungsstange 27 gegen die benachbarten konischen Oberflächen der Reibkonen 29 bzw. 30 des Pumpenrades 7 angepresst und dadurch das Pumpenrad 7 kraft- bzw. reibschlüssig mit der Pumpenwelle 3 und der zusammen mit dieser rotierenden Kupplungsstange 27 verbunden und somit die Kupplung geschlossen werden. Die Anordnung der Reibkegel 25 und 28 und der Reibkonen 29 und 30 ist so gewählt, dass bei geschlossener Kupplung zwischen der Stirnfläche der Pumpenwelle 3 und der benachbarten Stirnfläche des Reibkegels 28 ein kleiner Spalt 31 frei bleibt.By an axial movement of the coupling rod 27 turn right in the direction of the double arrow in 2 can be the conical surfaces of the friction cone 25 or 28 of the pump shaft 3 and the coupling rod 27 against the adjacent conical surfaces of Reibkonen 29 respectively. 30 of the impeller 7 pressed and thereby the impeller 7 frictionally engaged with the pump shaft 3 and that together with this rotating coupling rod 27 connected and thus the clutch can be closed. The arrangement of the friction cone 25 and 28 and the friction cone 29 and 30 is chosen so that when the clutch is closed between the end face of the pump shaft 3 and the adjacent end face of the friction cone 28 a small gap 31 remains free.

Die für die axiale Schließbewegung der Kupplungsstange 27 benötigte Kraft wird von einer Schraubendruckfeder 32 aufgebracht, die in eine die Kupplungsstange 27 umgebende ringförmige Aussparung im Stirnende der Pumpenwelle 3 eingesetzt ist, wobei sie sich mit ihrem pumpenradseitigen Stirnende gegen die Pumpenwelle 3 und mit ihrem antriebsseitigen Stirnende gegen einen auf der Kupplungsstange 27 angebrachten Sicherungsring 33 abstützt. Die Schraubendruckfeder 32 verleiht der Kühlmittelpumpe 1 Notlaufeigenschaften, indem sie im Falle eines Ausfalls des Stellorgans 8 die Kupplungsstange 27 in Richtung des Doppelpfeils in 2 nach rechts bewegt und dadurch die Kupplung 6 schließt, so dass der maximale Kühlmittelstrom durch die Verbrennungskraftmaschine gefördert wird.The for the axial closing movement of the coupling rod 27 required force is from a helical compression spring 32 Applied in a the coupling rod 27 surrounding annular recess in the front end of the pump shaft 3 is used, whereby they are with their pumpenradseitigen front end against the pump shaft 3 and with its drive-side front end against one on the coupling rod 27 attached circlip 33 supported. The helical compression spring 32 gives the coolant pump 1 Emergency running properties, in case of failure of the actuator 8th the coupling rod 27 in the direction of the double arrow in 2 moved to the right and thereby the clutch 6 closes, so that the maximum flow of coolant is conveyed by the internal combustion engine.

Umgekehrt wird die Kupplung 6 geöffnet und die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Pumpenrad 7 und der rotierenden Pumpenwelle 3 getrennt, wenn die Kupplungsstange 27 in Richtung des Doppelpfeils in 2 nach links bewegt wird. Die für diese Bewegung erforderliche Kraft wird von dem Stellorgan 8 aufgebracht, das vor dem äußeren Stirnende der Pumpenwelle 3 an der Verbrennungskraftmaschine angebracht ist und die Kupplungsstange 27 bei Bedarf entgegen der Kraft der Schraubendruckfeder 32 nach links verschiebt. Das Stellorgan 8 kann zum Beispiel von einem kleinen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder gebildet werden, dessen Kolbenstange gegen einen schwenkbar an der Verbrennungskraftmaschine angebrachten Stellhebel 34 drückt. Der Stellhebel 34 weit eine auf die Stirnfläche der Kupplungsstange 27 einwirkende gerundete Nase 35 auf, um der Schwenkbewegung des Hebels 34 und der Rotation der Kupplungsstange 27 um die Längsachse der Pumpenwelle 3 Rechnung zu tragen.Conversely, the clutch 6 opened and the frictional connection between the impeller 7 and the rotating pump shaft 3 disconnected when the coupling rod 27 in the direction of the double arrow in 2 is moved to the left. The force required for this movement is provided by the actuator 8th applied, in front of the outer front end of the pump shaft 3 attached to the internal combustion engine and the coupling rod 27 if necessary against the force of the helical compression spring 32 moves to the left. The actuator 8th can be formed for example by a small hydraulic or pneumatic cylinder, the piston rod against a pivotally mounted on the engine control lever 34 suppressed. The lever 34 far one on the face of the coupling rod 27 acting rounded nose 35 on, to the pivotal movement of the lever 34 and the rotation of the coupling rod 27 around the longitudinal axis of the pump shaft 3 Take into account.

Zwischen den beiden Reibkonen 29 und 30 weist das Pumpenrad 7 einen mittleren zylindrischen Bohrungsteil 36 auf, dessen Durchmesser geringfügig größer als der Außendurchmesser des Stirnendes 5 der Pumpenwelle 3 ist, so dass sich die rotierende Pumpenwelle 3 bei geöffneter Kupplung 6 innerhalb des Bohrungsteils 36 in Bezug zum Pumpenrad 7 drehen kann, wenn das letztere durch den Reibungswiderstand des Kühlmittels in der Pumpenkammer und die Gleitreibung auf der Pumpenwelle 3 bis zum Stillstand abgebremst wird. Der Bohrungsteil 36 bildet zudem zusammen mit der Umfangs fläche des Stirnendes 5 der Pumpenwelle 3 eine Führung für das Pumpenrad 7, um dieses bei geöffneter Kupplung 6 koaxial zur Drehachse der Pumpenwelle 3 zu halten.Between the two Reibkonen 29 and 30 points the impeller 7 a central cylindrical bore part 36 on, whose diameter is slightly larger than the outer diameter of the front end 5 the pump shaft 3 is, so that the rotating pump shaft 3 with the clutch open 6 within the bore part 36 in relation to the impeller 7 can rotate when the latter due to the frictional resistance of the coolant in the pump chamber and the sliding friction on the pump shaft 3 is braked to a standstill. The hole part 36 also forms together with the peripheral surface of the front end 5 the pump shaft 3 a guide for the impeller 7 to this with the clutch open 6 coaxial with the axis of rotation of the pump shaft 3 to keep.

Sowohl die Pumpenwelle 3 und die Kupplungsstange 27 als auch das Pumpenrad 7 weisen im Bereich ihrer kegelförmigen bzw. konischen Reibflächen und entlang des mittleren Bohrungsteils 36 gesinterte und/oder gehärtete Oberflächen auf, um an den gegeneinander anliegenden und in Bezug zueinander rotierenden Flächen für eine bessere Schmierung durch das in der Pumpenkammer befindliche Kühlmittel und dadurch für eine Verschleißminderung zu sorgen.Both the pump shaft 3 and the coupling rod 27 as well as the impeller 7 have in the region of their conical or conical friction surfaces and along the central bore part 36 sintered and / or hardened surfaces to provide on the mutually abutting and with respect to each other rotating surfaces for better lubrication by the coolant contained in the pump chamber and thereby for a reduction in wear.

11
KühlmittelpumpeCoolant pump
22
Pumpengehäusepump housing
33
Pumpenwellepump shaft
44
Stirnende Pumpenwellefront end pump shaft
55
Stirnende Pumpenwellefront end pump shaft
66
Reibkupplungfriction clutch
77
Pumpenradimpeller
88th
Stellorganactuator
99
Lagerteilbearing part
1010
Gehäusedeckelhousing cover
1111
DurchtrittsöffnungThrough opening
1212
Grundkörperbody
1313
Stufenbohrungstepped bore
1414
KühlmitteldichtungCoolant seal
1515
Lagerzapfenpivot
1616
Wälzlagerroller bearing
1717
Kugelnroll
1818
Haltekäfigholding cage
1919
LageraußenringBearing outer ring
2020
Stirndeckel Lagerfront cover camp
2121
Zahnriemenradtoothed belt
2222
Verzahnung Zahnriemenradgearing toothed belt
2323
Lüfterringfan ring
2424
Lüfterflügelfan blades
2525
Reibkegel Pumpenwellefriction cone pump shaft
2626
Durchgangsbohrung PumpenwelleThrough Hole pump shaft
2727
Kupplungsstangecoupling rod
2828
Reibkegel Kupplungsstangefriction cone coupling rod
2929
Reibkonus Pumpenradfriction cone impeller
3030
Reibkonus Pumpenradfriction cone impeller
3131
Spaltgap
3232
SchraubendruckfederHelical compression spring
3333
Sicherungsringcirclip
3434
Stellhebellever
3535
Nasenose
3636
zylindrischer Bohrungsteilcylindrical bore portion

Claims (23)

Kühlmittelpumpe für einen Kühlkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Gehäuse, einer drehbar im Gehäuse gelagerten Pumpenwelle, deren eines Stirnende aus dem Gehäuse übersteht und über einen Umschlingungstrieb mit einer Treibwelle der Verbrennungskraftmaschine verbindbar ist, sowie einem innerhalb des Gehäuses am entgegengesetzten Stirnende der Pumpenwelle angeordneten Pumpenrad, gekennzeichnet durch eine zwischen der Pumpenwelle (3) und dem Pumpenrad (7) angeordnete schaltbare Kupplung (6).Coolant pump for a cooling circuit of an internal combustion engine, comprising a housing, a rotatably mounted in the housing pump shaft whose one end protrudes from the housing and is connectable via a belt drive with a drive shaft of the internal combustion engine, and arranged within the housing at the opposite end of the pump shaft impeller, characterized by a between the pump shaft ( 3 ) and the impeller ( 7 ) arranged switchable coupling ( 6 ). Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung eine Reibkupplung (6) ist.Coolant pump according to claim 1, characterized in that the coupling is a friction clutch ( 6 ). Kühlmittelpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibkupplung (6) mindestens einen Reibkegel (25, 28) umfasst, der reibschlüssig gegen einen komplementären Reibkonus (29, 30) anpressbar ist.Coolant pump according to claim 2, characterized in that the friction clutch ( 6 ) at least one friction cone ( 25 . 28 ), which frictionally against a complementary friction cone ( 29 . 30 ) can be pressed. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibkegel (25, 28) und/oder der Reibkonus (29, 30) gehärtete und/oder gesinterte Reibflächen aufweisen.Coolant pump according to claim 3, characterized in that the friction cone ( 25 . 28 ) and / or the friction cone ( 29 . 30 ) have hardened and / or sintered friction surfaces. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibkonus (29, 30) im Pumpenrad (7) ausgespart ist.Coolant pump according to claim 3 or 4, characterized in that the friction cone ( 29 . 30 ) in the impeller ( 7 ) is omitted. Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibkupplung (3) zwei Reibkegel (25, 28) umfasst, die von entgegengesetzten Seiten reibschlüssig gegen komplementäre Reibkonen (29, 30) anpressbar sind.Coolant pump according to one of claims 3 to 5, characterized in that the friction clutch ( 3 ) two friction cones ( 25 . 28 ) which frictionally engage against opposing friction cones from opposite sides ( 29 . 30 ) are pressed. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Pumpenrad zwei Reibkonen (29, 30) ausgespart sind, die sich nach entgegengesetzten Seiten öffnen.Coolant pump according to claim 6, characterized in that in the impeller two Reibkonen ( 29 . 30 ) are omitted, which after entge open on the opposite side. Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenrad (7) angrenzend an den Reibkonus (29, 30) bzw. zwischen den Reibkonen (29, 30) eine zylindrische Gleitfläche (36) aufweist, die bei ausgerückter Kupplung (6) auf einer zylindrischen Umfangsfläche der Pumpenwelle (3) gleitet.Coolant pump according to one of claims 3 to 7, characterized in that the impeller ( 7 ) adjacent to the friction cone ( 29 . 30 ) or between the friction cones ( 29 . 30 ) a cylindrical sliding surface ( 36 ), which with disengaged clutch ( 6 ) on a cylindrical peripheral surface of the pump shaft ( 3 ) slides. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche (36) und/oder die Umfangsfläche gehärtet und/oder gesintert sind.Coolant pump according to claim 8, characterized in that the sliding surface ( 36 ) and / or the peripheral surface are hardened and / or sintered. Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder der Reibkegel (25) an einem zum Pumpenrad (7) benachbarten Stirnende (5) der Pumpenwelle (3) angebracht ist.Coolant pump according to one of claims 3 to 9, characterized in that one or the friction cone ( 25 ) on one to the impeller ( 7 ) adjacent front end ( 5 ) of the pump shaft ( 3 ) is attached. Kühlmittelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein in axialer Richtung der Pumpenwelle (3) bewegliches Stellglied (27).Coolant pump according to one of the preceding claims, characterized by an axial direction of the pump shaft ( 3 ) movable actuator ( 27 ). Kühlmittelpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder der Reibkegel (28) an einem zum Pumpenrad (7) benachbarten Stirnende des Stellgliedes (27) angebracht ist.Coolant pump according to claim 11, characterized in that one or the friction cone ( 28 ) on one to the impeller ( 7 ) adjacent front end of the actuator ( 27 ) is attached. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass an den benachbarten Stirnenden der Pumpenwelle (3) und des Stellgliedes (27) jeweils ein Reibkegel (25, 28) angebracht ist, und dass die beiden Reibkegel (25, 28) von entgegengesetzten Seiten her gegen jeweils einen im Pumpenrad (7) ausgesparten Reibkonus (29, 30) anpressbar sind.Coolant pump according to claim 11 or 12, characterized in that at the adjacent ends of the pump shaft ( 3 ) and the actuator ( 27 ) in each case a friction cone ( 25 . 28 ), and that the two friction cones ( 25 . 28 ) from opposite sides against one in the impeller ( 7 ) recessed friction cone ( 29 . 30 ) are pressed. Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (27) in einer Durchgangsbohrung (26) der Pumpenwelle (3) verschiebbar ist.Coolant pump according to one of claims 11 to 13, characterized in that the actuator ( 27 ) in a through-bore ( 26 ) of the pump shaft ( 3 ) is displaceable. Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Stellglied (27) zusammen mit der Pumpenwelle (3) dreht.Coolant pump according to one of claims 11 to 14, characterized in that the actuator ( 27 ) together with the pump shaft ( 3 ) turns. Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 11 bis 15, gekennzeichnet durch ein in einer Richtung auf das Stellglied (27) einwirkendes elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbares Stellorgan (8).Coolant pump according to one of claims 11 to 15, characterized by a in one direction on the actuator ( 27 ) acting electrically, hydraulically or pneumatically actuatable actuator ( 8th ). Kühlmittelpumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan (8) getaktet betätigbar ist.Coolant pump according to claim 16, characterized in that the actuator ( 8th ) is clocked actuated. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan (8) zum Öffnen der Kupplung (6) dient.Coolant pump according to claim 16 or 17, characterized in that the actuator ( 8th ) for opening the clutch ( 6 ) serves. Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan (8) direkt oder indirekt auf eine Stirnfläche des Stellgliedes (27) drückt.Coolant pump according to one of claims 16 to 18, characterized in that the actuator ( 8th ) directly or indirectly on an end face of the actuator ( 27 ) presses. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan (8) und/oder das Stellglied (27) eine konvex gerundete Andruckfläche aufweisen.Coolant pump according to claim 19, characterized in that the actuator ( 8th ) and / or the actuator ( 27 ) have a convexly rounded contact surface. Kühlmittelpumpe nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, gekennzeichnet durch eine in entgegengesetzter Richtung auf das Stellglied (27) einwirkende Rückstellfeder (32).Coolant pump according to one of Claims 16 to 20, characterized by a counterclockwise direction of the actuator ( 27 ) acting return spring ( 32 ). Kühlmittelpumpe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder zum Schließen der Kupplung (6) dient.Coolant pump according to claim 21, characterized in that the return spring for closing the clutch ( 6 ) serves. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (32) das Stellglied (27) umgibt und auf eine Ringschulter (33) des Stellgliedes (27) drückt.Coolant pump according to claim 21 or 22, characterized in that the return spring ( 32 ) the actuator ( 27 ) and on an annular shoulder ( 33 ) of the actuator ( 27 ) presses.
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