[发明专利]可无级调节的冷却介质泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的冷却回路的具有泵壳体的冷却介质泵。在泵壳体内支承有可驱动的轴，在轴的端部固定有叶轮，叶轮具有朝吸入腔内突入的叶片并与盖盘连接。由于盖盘和具有叶片的叶轮的旋转，使得流体经过泵壳体的吸入管接头被吸入到吸入腔内并经过叶片进一步被输送到泵壳体内。在叶轮和盖盘之间布置着可通过调整单元轴向位移的导向盘。导向盘具有与叶轮对应的轮廓以及朝向叶轮的悬伸部。

背景技术

为了实现内燃机的快速加热并且有针对性地调整发动机温度，冷却介质泵应是可通断的且在最佳情况下是可调节的。这通过调整排量来有针对性地实现。为了设定输送流或者体积流，在叶轮内部的导向盘轴向地在泵内位移。这必须经过促动器发生，该促动器尽可能地结构空间中等地、优选在轴向方向上构建。根据上述类型的冷却介质泵由文献DE102008046424A1被公开。

试验表明，作用到导向盘施加的液压合力根据转速、伺服定位（Stellposition）和泵实施可以认为超过150N。这种力需求必须由促动器施加，该促动器在所有的转速、温度和重复频度的情况下必须保证导向盘的校正。这种情况取决于有关促动机构的一定的大小或者一定的基本原理。由于该原因，通常应用具有高的结构空间需求的较昂贵的促动器。

发明内容

本发明基于以下任务，即，提供一种可通断的或者可调节的冷却介质泵，它的促动器不需要额外的成本或者结构空间来施加用于调节导向盘的力。

根据本发明，该任务是这样解决的，即，导向盘具有至少一个开口。通过存在的开口，减少了在导向盘前侧与导向盘后侧之间的有效压力差，这又减少了为使导向盘位移所需要的轴向力。减轻了在导向盘前侧与导向盘后侧之间的流体交换在导向盘后面径向被输送的流体具有叶轮典型的离心压力。与在通过孔进入后在轴向碰到叶轮后壁上出现的一定的淤塞部分（Stauanteil）一起，在导向盘后面产生一个平均压力。处于压力下的流体因此具有一个分力，该分力在“关闭导向盘”方向上被导向。“关闭导向盘”方向描绘了导向盘在盖盘方向上的轴向位移。这导致在“打开导向盘”方向上的合力减少。“打开导向盘”方向描绘了导向盘在叶轮方向上的轴向位移。由此，促动器在其移动功能中，针对要施加的力被去负载。

证明是有利的是，在导向盘内开设一个以上的开口。在该情况下，这些开口具有不同的形状，例如为了充分利用流动效果的流动优化的形状以及径向的或者位于圆周方向上的在导向盘上延伸的开口，或者为了更有利地制造的生产优化的形状。不依赖于实施方式地，开口的作用最充分的布置是在靠近导向盘转动轴线的范围内。

此外，在图4的图示中示出，流体力依赖于导向盘的开度。在理想情况下，流体力为零，由此，促动器可以无附加的力消耗地轴向移动导向盘。对于没有开口的导向盘，从图中得知，不能实现零的流体力。开口数目越高，力水平下降得就越快。不过该图也示出，力水平从导向盘的一定的开度以及一定的开口数目起具有负号。负的力水平或者负的流体力意味着，导向盘在盖盘的方向上移动并因此将流体流抑制在水泵之内。这是要避免的。因此，促动器可以被施加足够的力来克服负的流体力，促动器必须更强大或者尺寸更大，这又将引起附加的成本。

为了阻止这一点，调整单元可以可选地具有弹簧。弹簧在此使得导向盘间接地经过轴在“打开导向盘”方向上被施加压力。该实施方式是一种失效保险解决方案。当促动器失效并且导向盘由于一个负流体力在“关闭导向盘”方向上被牵引时，这导致冷却介质流的减少，弹簧产生一个反压力，以便防止导向盘关闭。不过在该实施方式中，必须将总的力曲线提高弹簧的预张紧那么多。由此，部分地又抵消了先前获得的力减少。

为了可以应用常用的且低成本的促动器，相应地调谐导向盘的开度以及导向盘内的开口数目，被证明是有利的。由此，假设设定一个作用于导向盘的20N－50N的流体力，该流体力在叶轮方向上按压导向盘并因此打开冷却介质泵。由此，应阻止负的流体力，这又使故障安全弹簧的应用多余。因此在本发明的具体化中提出，叶轮具有附加的关闭轮廓，该关闭轮廓朝导向盘的方向指向，并且关闭轮廓可与导向盘的至少一个开口接合并部分或全部关闭该开口。

此外设置为，关闭轮廓具有一个以上的关闭元件。各个关闭元件可以在它们的尺寸（长度、曲率、斜率、直径）上彼此不同。

关闭元件可以呈锥形地实施，即，关闭元件在向着叶轮朝盖盘的方向上逐渐变细。