[发明专利]具有可调节输出容积的冷却剂泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种输出容积可被调节的冷却剂泵，还涉及该冷却剂泵用于冷却内燃机的使用，内燃机优选为机动车辆的驱动马达。

背景技术

对用于机动车辆的内燃机的研发集中于减少废气排放和燃料消耗。一种用于减少燃料消耗与排放的方案是使还包括冷却剂泵的各种辅助单元的操作更精确地适应发动机的需求。这些努力的目的是在冷启动之后更快速地加热发动机，并减少冷却剂泵所需的操作输出，特别是在发动机的高旋转速度下。比如为电驱动冷却剂泵和可切换摩擦滚柱驱动器的批量制造设计使得关于成本和可靠性考虑其他可替代方案似乎是值得的。开口环滑动器代表已经被已知数十年的方案，用于影响蜗轮机以及具有径向设计的泵和压缩机的输送特性，其中，在外周上包围泵的供给轮的环形滑动器轴向地移位，形成环形间隙，供给轮的外周上的流动截面因此而改变。环形滑动器用作供给轮的流出区域中的闸门。用于致动开口环滑动器的不同方案是已知的。

例如，CH 133892B描述了通过直接利用由泵自身形成的压力差来致动开口环滑动器。该文献不仅描述了轴向地可调节的开口环滑动器，还描述了旋转地可调节的开口环滑动器。但是，泵不适用于车辆的驱动马达的冷却需要。

US 1,813,747B描述了一种多级泵系统，该多级泵系统包括用于第一级的开口环滑动器，该开口环滑动器经由轴和外部带齿的正齿轮由外齿轮马达旋转地驱动。环形滑动器也处于轴向运动叠加在环形滑动器的旋转运动上的螺纹啮合中。外齿轮马达是蒸汽驱动式。然而，以此方式致动环形滑动器不适于调节机动车辆中的冷却剂泵的输出容积。

从DE 2007 019 263 B3已知一种通过加压空气致动的环形滑动器。这种气动设计要求连接到加压空气源，而这在很多安装情况中是有问题的。

在例如从WO 2009/138058A1中已知的一种冷却剂泵中，开口环滑动器通过以电磁方式操作的轴向活塞伺服泵而液压地调节。以电磁方式产生往复活塞运动需要大量的能量，伺服泵的设计是复杂的并且电磁活塞驱动器是温度敏感的。

WO 2009/143832A2公开了一种用于机动车辆的可调节冷却剂泵，该可调节冷却剂泵经由发动机的辅助单元带驱动装置而被驱动。为了能够在高环境温度向以及在有限的安装空间中采用泵，并以简单且可标准化并因此有成本效益的方式制造泵，其中，泵也应该仅需要小的驱动输出并且不应需要在工厂被真空地填充，并且应当具有良好的失效保护特性，因此提出经由设置在冷却剂泵的壳体中的轴向活塞泵通过冷却剂以液压方式致动开口环滑动器。通过附连在供给轮的后侧上的斜板而将往复轴向运动施加在轴向活塞泵上，其中，往复轴向运动的往复频率随着冷却剂泵的驱动旋转速度而增大。由此产生的液压工作压力经由在没有电流时打开的磁阀，被引导到环形滑动器在轴向上固定地连接其上的环形活塞上。复位弹簧反作用于液压工作压力。冷却剂泵包括需要以高精度水平制造和组装的相对较大数量的单独部件。冷却剂泵还具有大的轴向设计长度，这限制了用于在可利用安装空间中设置冷却剂泵的设计范围。大概为了这个目的，供给轮的驱动轴通过距泵的供给轮有较大空间距离的滚动支承单元旋转地安装。这在滚动支承单元产生了由径向力引起的高扭矩。由于磨损随着冷却剂泵的使用寿命而增大的滚动支承处的支承间隙也限制了供给轮可以被准确地导向的范围，使得供给轮摩擦环形滑动器的危险或冷却剂泵的壳体的吸入供给随着泵的使用寿命而增大。这个作用必须通过相当大的周向间隙来克服，而该周向间隙影响了冷却剂泵的效能。最后，斜板与轴向活塞之间的滑动接触也使得对用于斜板和轴向活塞的材料的耐磨性有很高的要求。斜板还对往复轴向活塞施加横向力。

除了在外周上包围转子轮的开口环滑动器外，用于为了调节输出容积而改变流动截面或流动型面的几何特性的其他设计也是已知的。根据几何结构的变化特性，开口环滑动器在这些设计中由另一个设定结构替代。

DE 10 2005 056 200 A1例如提出一种可调节的流入套筒，使用该可调节的流入套筒，可以调节通向用于供给轮的流入区域内的入口截面。该入口截面通过蜡式恒温器调节。取决于冷却剂温度的蜡材料的材料膨胀被转换成用作流入区域中的截面改变流入闸门的流入套筒的轴向调节运动。然而，在使用蜡式恒温器时，控制输出容积的能力是受限制的。流入区域中的流量也被中断，并且切换速度相对较低。