WO2016116090A1

WO2016116090A1 - Coolant pump comprising a slide actuated by a shape memory element

Info

Publication number: WO2016116090A1
Application number: PCT/DE2016/000013
Authority: WO
Inventors: Toni Steiner
Original assignee: Nidec GPM GmbH
Current assignee: Nidec GPM GmbH
Priority date: 2015-01-22
Filing date: 2016-01-09
Publication date: 2016-07-28
Anticipated expiration: 2017-07-22
Also published as: DE102015000805B3; CN107110166A

Abstract

The invention relates to a regulatable coolant pump used in association with internal combustion engines as the primary water pump in a primary coolant stream, comprising an electrical supplementary water pump arranged in parallel with the primary coolant flow. The problem addressed by the invention is to develop a regulatable coolant pump which is characterised in that additional energy sources, additional sensors or control valves or other additional control technology are avoided, production costs and installation effort are significantly reduced, and there is a minimum weight and a minimum overall size. The regulatable coolant pump according to the invention, comprising an electrical supplementary water pump arranged in parallel with the primary coolant flow and an outer cylinder (13) of a control slide (11), which outer cylinder is arranged for lowering in a slide space (9) of the pump housing (2) and covers the outflow region (12) of the impeller (8) in a variable manner, is characterised in that a guiding cylinder (19) is arranged rigidly on the outer cylinder (13) of the control slide (11), which guiding cylinder (19) extends into a control chamber (14) in an axially displaceable manner, wherein a bypass inflow opening (22) is arranged in the region of the floor area (17) of the control chamber (14) and a bypass outflow opening (23) is arranged in the slide space (9) connected to the control chamber (14), and on one side a pressure spring (26) and on the other side a shape memory element arranged in the control chamber (14), are simultaneously arranged between the pump housing (2) or one of the components rigidly connected to the pump housing (2) and one of the components of the control slide (11).

Description

KÜHLMITTELPUMPE MIT VON EINEM FORMGEDÄCHTNISELEMENT BETÄTIGTEN SCHIEBER COOLANT PUMP WITH SLIDER ACTUATED BY A FORM MEMORY ELEMENT

Die Erfindung betrifft eine in Verbindung mit Verbrennungsmotoren im Hauptkühlmittelstrom als Hauptwasserpumpe eingesetzte regelbare Kühlmittelpumpe mit einer parallel zum Hauptkühlmittelstrom angeordneten elektrischen Zusatzwasserpumpe. The invention relates to a controllable coolant pump used in conjunction with internal combustion engines in the main coolant flow as the main water pump with an electric auxiliary water pump arranged parallel to the main coolant flow.

Im Rahmen der stetigen Optimierung der Verbrennungsmotoren im Hinblick aufIn the context of continuous optimization of internal combustion engines with regard to

Emission und Kraftstoffverbrauch ist eine aktive Steuerung der Wärmeströme und damit der Temperaturverteilung im Motor erforderlich, um den Motor nach dem Kaltstart möglichst schnell auf die Betriebstemperatur zu bringen, und dadurch die Reibungsverluste zu minimieren, die Emissionswerte zu reduzieren und nicht zuletzt den Kraftstoffverbrauch deutlich zu verringern. Emission and fuel consumption require active control of the heat flows and therefore the temperature distribution in the engine to bring the engine up to operating temperature as quickly as possible after cold start, thereby minimizing friction losses, reducing emissions and, last but not least, significantly reducing fuel consumption ,

Daher wurden in den vergangenen Jahren anstelle der herkömmlichen, starr an die Motorendrehzahl gekoppelten Kühlmittelpumpen verstärkt Therefore, in recent years, instead of the conventional, rigidly coupled to the engine speed coolant pumps have been amplified

Kühlmittelpumpen eingesetzt deren Förderleistung regelbar ist. Used coolant pump whose capacity is adjustable.

Zur Beeinflussung der Volumenströme werden die unterschiedlichsten For influencing the volume flows are the most diverse

Aktuatoren eingesetzt. Actuators used.

Aus der DE 10 2006 048 482 A1 ist eine Kopplungsvorrichtung für eine Kühlmittelpumpe bekannt, bei der das Pumpenrad axial verschiebbar auf der Antriebswelle angeordnet ist, und mittels eines Bimetallelementes so verschoben werden kann, dass das Pumpenrad in einer ersten Endlage, einem ersten Zustand der Vollförderung, drehfest von der Antriebswelle mitgenommen wird, und in einer zweiten Endlage, dem zweiten Zustand der Nullförderung, drehbar mit der Antriebswelle verbunden ist, d.h. frei drehbar auf dieser umläuft. From DE 10 2006 048 482 A1, a coupling device for a coolant pump is known, in which the impeller is arranged axially displaceably on the drive shaft, and by means of a bimetallic element so can be shifted, that the impeller in a first end position, a first state of full promotion, rotatably entrained by the drive shaft, and in a second end position, the second state of zero promotion, is rotatably connected to the drive shaft, that rotates freely rotatable on this ,

In der DE 10 2011 076 137 B4 wird eine Aktuatorik zur Regelung einer Kühlmittelpumpe vorbeschrieben. Bei dieser Lösung ist das Flügelrad auf einer Hohlwelle angeordnet. Auf dem Flügelrad ist eine Leitscheibe mit Schubstange angeordnet, welche vom Flügelrad mitgenommen wird. Die Schubstange ist dabei in der Hohlwelle als "Kolben-Zylinder-Einheit" derart verfahrbar angeordnet, dass diese Kolben-Zylinder-Einheit mit Hilfe einer in der Flügelradpumpe angeordneten Zahnradpumpe bedarfsabhängig betätigt werden kann. In DE 10 2011 076 137 B4, an actuator for regulating a coolant pump is described above. In this solution, the impeller is arranged on a hollow shaft. On the impeller a guide disc with push rod is arranged, which is taken away by the impeller. The push rod is arranged so movable in the hollow shaft as a "piston-cylinder unit" that this piston-cylinder unit can be operated as required by means of a gear pump arranged in the impeller pump.

Eine andere Möglichkeit der Regelung der Förderleistung bei einer starr an die Motorendrehzahl gekoppelten Flügelraddrehzahl wird in der DE 10 2010 062 752 A1 vorbeschrieben. Aus diesem Dokument ist eine Pumpe bekannt, bei der das Pumpenrad zur Steuerung der Förderleistung axial verschiebbar ausgeführt ist, wobei gemäß dieser Lösung eine temperaturabhängige Verschiebung des Pumpenrades insbesondere mittels eines Wachsdehnelementes erfolgt. Another possibility of regulating the delivery rate with a vane wheel speed rigidly coupled to the engine speed is described in DE 10 2010 062 752 A1. From this document, a pump is known in which the impeller is designed to be axially displaceable for controlling the delivery, wherein according to this solution, a temperature-dependent displacement of the impeller is effected in particular by means of a Wachsdehnelementes.

Aus der DE 60 2005 005 890 T2 ist eine weitere Pumpe mit starr an die Motorendrehzahl gekoppelter Flügelraddrehzahl und regelbarer Liefermenge bekannt. Bei dieser Lösung fährt ein federbelastetes, wärmeempfindliches, bolzenförmiges Bauteil in den Einströmkanal oder den Ausströmquerschnitt des Spiralkanals ein und beeinflusst so temperaturabhängig den Fördervolumenstrom der Pumpe. From DE 60 2005 005 890 T2 another pump with rigidly coupled to the engine speed impeller speed and controllable delivery quantity is known. In this solution, a spring-loaded, heat-sensitive, bolt-shaped component moves into the inflow channel or the outflow cross section of the spiral channel and thus influences the delivery volume flow of the pump depending on the temperature.

Eine weitere Vorrichtung zum Steuern der Kühlmitteltemperatur eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeuges mit starr an die Motorendrehzahl gekoppelter Flügelraddrehzahl ist aus der DE 198 23 603 A1 bekannt. Bei dieser Lösung kann der Einlassquerschnitt des Flügelrades oder der Auslass des Spiralkanals mittels eines elektrisch beheizbaren, mit einer Dehnstofffüllung versehenen Dehnstoffelementes verschlossen werden. Another device for controlling the coolant temperature of an internal combustion engine of a vehicle with rigidly coupled to the engine speed impeller speed is known from DE 198 23 603 A1. In this solution, the inlet cross-section of the impeller or the outlet the spiral channel are closed by means of an electrically heatable, provided with a Dehnstofffüllung expansion element.

Daneben ist aus der DE 103 59 293 B4 eine Ventilanordnung, insbesondere zur Einstellung der Heizmittel-/Kühlmittelströmung in einem Kraftfahrzeug bekannt, bei der ein Formgedächtniselement, in der Bauform einer Schraubenfeder, die möglichen Durchflüsse begrenzt. In addition, from DE 103 59 293 B4 a valve arrangement, in particular for adjusting the Heizmittel- / coolant flow in a motor vehicle, in which a shape memory element, in the design of a helical spring, limits the possible flow rates.

Aus der DE 10 2011 120 798 A1 ist ein separat, außerhalb der Kühlmittelpumpe anzuordnendes Thermostatventil in Drehschieberbauform bekannt, bei dem der, den Durchfluss des Thermostatventils regelnde Drehschieber mittels eines Dehnstoffelements betätigt wird. From DE 10 2011 120 798 A1 a separate, to be arranged outside the coolant pump thermostatic valve in rotary valve design is known in which the, the flow of the thermostatic valve regulating rotary valve is actuated by means of an expansion element.

Das Dehnstoffelement umfasst eine Dehnstofffüllung aus/mit Wachs, welche in einem Zylinder angeordnet ist und bei Temperaturzunahme eine Volumenvergrößerung erfährt. Im Zylinder ist ein Arbeitskolben mit einer Kolbenstange angeordnet, welche den Zylinder endseitig überragt, so dass eine Volumenvergrößerung der Dehnstofffüllung eine translatorische Bewegung der Kolbenstange bewirkt, die dann den Drehschieber betätigt. The expansion element comprises a Dehnstofffüllung from / with wax, which is arranged in a cylinder and undergoes an increase in volume when the temperature increases. In the cylinder, a working piston is arranged with a piston rod, which projects beyond the cylinder end, so that an increase in volume of Dehnstofffüllung causes a translational movement of the piston rod, which then actuates the rotary valve.

Am Dehnstoffelement ist zudem ein entgegen der Ausdehnungsrichtung der Dehnstofffüllung wirkendes Federelement angeordnet. At the expansion element also acting opposite to the direction of expansion of Dehnstofffüllung spring element is arranged.

Das vorbeschriebene Dehnstoffelement hat neben einem kostenintensiven, komplexen Aufbau mit relativ hohem Platzbedarf insbesondere die Nachteile einer hohen Ansprechzeit, einem hohen Setzverhalten, einem mit der Lebensdauer zunehmenden Wachsverlust bzw. Strukturänderungen in der Wachsmischung, welche beide zwingend Veränderung in der Temperatur- Dehnungskennlinie zur Folge haben, und nicht zuletzt erfordern diese Dehnstoffelemente zudem einen hohen Recyclingaufwand. The above-mentioned expansion element has in addition to a costly, complex structure with relatively high space requirements in particular the disadvantages of a high response time, a high setting behavior, increasing life with wax loss or structural changes in the wax mixture, both of which necessarily change in the temperature-strain curve result , And last but not least, these expansion elements also require a high recycling costs.

Um die Ansprechzeit des vorbeschriebenen Dehnstoffelementes zu reduzieren wird in der vorgenannten Ausführungsform vorgeschlagen, am oder im Dehnstoffelement ein Heizelement anzuordnen, mittels dem thermische Energie in die Dehnstofffüllung einleitbar ist. Ein solches Heizelement kann beispielsweise bevorzugt als elektrisch beheizbare Kolbenstange ausgebildet sein, um dadurch kennfeldabhängig eine Öffnung des Thermostatventils zu ermöglichen. An der Kolbenstange wäre dann endseitig ein entsprechender Anschlussstecker anzuordnen, der mit einer Steuereinheit der Verbrennungskraftmaschine elektrisch gekoppelt ist. In order to reduce the response time of the above-described expansion element is proposed in the aforementioned embodiment, to arrange a heating element on or in the expansion element, by means of which thermal energy in the Dehnstofffüllung can be introduced. Such a heating element may for example be preferably designed as an electrically heatable piston rod to thereby map field dependent on an opening of the thermostatic valve enable. On the piston rod then a corresponding connector would be arranged end, which is electrically coupled to a control unit of the internal combustion engine.

Derartige, außerhalb der Kühlmittelpumpe angeordnete Thermostatventile erfordern zwingend einen zusätzlichen Bauraum im Motorraum, wie auch zusätzliche Montagearbeiten. Such, outside the coolant pump arranged thermostatic valves necessarily require additional space in the engine compartment, as well as additional installation work.

Um dies zu vermeiden sind im Stand der Technik Lösungen vorbeschrieben, bei denen das Dehnstoffelement in den jeweiligen Kühlmittelpumpen integriert wurde. In order to avoid this, solutions are described in the prior art, in which the expansion element was integrated in the respective coolant pump.

Auch von der Anmelderin wurde beispielsweise in der DE 103 14 526 B4 eine strömungsgekühlte elektrische Kühlmittelpumpe mit integriertem Wegeventil vorgestellt, bei der das Wegeventil bzw. dessen Ventilschieber von einem Dehnstoffelelement betätigt werden kann. Doch auch diese in der Kühlmittelpumpe integrierte Lösung erfordert immer noch einen relativ hohen Platzbedarf und hat ebenso die Nachteile einer hohen Ansprechzeit, einem hohen Setzverhalten, einem mit der Lebensdauer zunehmenden Wachsverlust, bzw. Strukturänderungen in der Wachsmischung, welche beide zwingend Veränderung in der Temperatur-Dehnungskennlinie zur Folge haben, und nicht zuletzt erfordern diese Dehnstoffelemente zudem einen hohen Recyclingaufwand. Auch bei dieser Lösung kann das Dehnstoffelement zur Reduzierung der Ansprechzeit elektrisch beheizt werden. The applicant has also proposed, for example, in DE 103 14 526 B4 a flow-cooled electric coolant pump with integrated directional control valve, in which the directional control valve or its valve slide can be actuated by an expansion element. However, this solution integrated in the coolant pump still requires a relatively large amount of space and also has the disadvantages of a high response time, a high settling behavior, a loss of life increasing wax loss, or structural changes in the wax mixture, both imperative change in the temperature Strain characteristic have the consequence, and last but not least, these expansion elements also require a high recycling costs. Also in this solution, the expansion element can be electrically heated to reduce the response time.

Um diese Nachteile zu beseitigen wurden von der Anmelderin bereits in der DE 10 2005 004 315 B4 wie auch in der DE 10 2005 062 200 B3 zwei zwischenzeitlich bewährte Lösungen vorgestellt, welche eine aktive Steuerung der Kühlmittelfördermenge ermöglichen, um einerseits durch „Null-Leckage" eine optimale Erwärmung des Motors zu gewährleisten und um andererseits nach der Erwärmung des Motors (d.h. im„Dauerbetrieb") die Motortemperatur so zu beeinflussen, dass im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die Schadstoffemission wie auch die Reibungsverluste und zudem gleichzeitig auch der Kraftstoffverbrauch deutlich reduziert werden können. Bei diesen Lösungen ist im Pumpengehäuse ein jeweils in Richtung der Wellenachse der Pumpenwelle verschiebbar gelagerter, ringförmig ausgebildeter Ventilschieber mit einem den Ausströmbereich des Flügelrades variabel überdeckenden Außenzylinder angeordnet, welcher entgegen der Federkraft von Rückholfedern, entweder wie in der Lösung nach der DE 10 2005 004 315 B4 vorgeschlagen, elektromagnetisch, d.h. mit Hilfe einer im Pumpengehäuse angeordneten Magnetspule, welche auf einen mit dem Ventilschieber starr verbundenen Magnetanker einwirkt, oder wie in der DE 10 2005 062 200 B3 vorgeschlagen, mittels eines pneumatisch oder hydraulisch betätigten Aktuators (welcher hydraulisch auf am Ventilschieber starr angeordnete, im Pumpengehäuse geführte Kolbenstangen einwirkt) linear verschoben werden kann. In order to overcome these disadvantages, two previously proven solutions have been presented by the applicant in DE 10 2005 004 315 B4 as well as in DE 10 2005 062 200 B3, which allow active control of the coolant delivery rate, on the one hand by "zero leakage". To ensure optimum warming of the engine and on the other hand after the engine warming (ie in "continuous operation") to influence the engine temperature so that both the pollutant emission and the friction losses and also fuel consumption are significantly reduced in the entire working range of the engine can. In these solutions, a ring-shaped valve slide which is displaceably mounted in the pump housing in the direction of the shaft axis of the pump shaft is arranged with an outer cylinder which variably covers the outflow region of the impeller, which counter to the spring force of return springs, either as in the solution according to DE 10 2005 004 315 B4 proposed electromagnetically, ie with the aid of a solenoid arranged in the pump housing, which acts on a rigidly connected to the valve slide armature, or as proposed in DE 10 2005 062 200 B3, by means of a pneumatically or hydraulically actuated actuator (which hydraulically on the valve spool rigidly arranged, guided in the pump housing piston rods acts) can be moved linearly.

Die Rückholung des Ventilschiebers in Richtung der Ausgangslage, d.h. entgegen dem pneumatischen oder hydraulischen Steuerdruck, erfolgt mittels gleichmäßig über den Umfang in Federkammern angeordneten Druckfedern. Diese Anordnung eines vom Arbeitsdruck abhängig, linear verschiebbaren, den Ausströmbereich des Flügelrades dabei variabel überdeckenden, Ventilschiebers ist eine sehr kompakte und einfache Lösung. The return of the valve spool in the direction of the initial position, i. contrary to the pneumatic or hydraulic control pressure, by means of pressure springs arranged uniformly over the circumference in spring chambers. This arrangement of a dependent on the working pressure, linearly displaceable, the outflow of the impeller while variably covering, valve spool is a very compact and simple solution.

Bei zunehmender Pumpenleistung, d.h. mit zunehmenden Stellkräften, erfordern sowohl die hydraulischen, wie auch die pneumatischen Aktuatoren und deren Anschlussleitungen einen immer größer werdenden Bauraum, wobei der pneumatischen Lösung mit zunehmenden Stellkräften, auch auf Grund einer zwingend erforderlichen leckagefreien Abdichtung der Pneumatikräume gegenüber dem Kühlmittel, technische und wirtschaftliche Grenzen gesetzt sind. As the pump power increases, i. with increasing restoring forces, both the hydraulic, as well as the pneumatic actuators and their connecting lines require ever-increasing space, the pneumatic solution with increasing restoring forces, also due to a mandatory leak-free sealing of the pneumatic chambers compared to the coolant, set technical and economic limits are.

Von der Anmelderin wurde in der WO 2009/143832 A2 eine weitere Kühlmittelpumpe mit einem Ventilschieber vorgestellt, bei der der Ventilschieber wiederum von einem, um die Pumpenwelle herum angeordneten zentralen Arbeitskolben verstellt wird. A further coolant pump with a valve slide was presented by the applicant in WO 2009/143832 A2, in which the valve slide is in turn adjusted by a central working piston arranged around the pump shaft.

Der Arbeitsdruck zur Betätigung des zentralen um die Pumpenwelle herum angeordneten Arbeitskolbens, wird bei dieser Lösung von einer im Pumpengehäuse angeordneten Axialkolbenpumpe mit einem, an einer Schrägscheibe, die am Umfang des Laufrades angeordnet und mit einer Saugnut versehen ist, gleitenden Laufschuh erzeugt, und mittels eines am Pumpengehäuse angeordneten Regelventils bedarfsabhängig geregelt. The working pressure for actuation of the central around the pump shaft arranged around the working piston, is in this solution of a in the Pump housing arranged axial piston pump with a, on a swash plate, which is arranged on the circumference of the impeller and provided with a suction groove, produces sliding running shoe, and regulated as required by means of a control valve arranged on the pump housing.

Neben dieser für den Einsatz in PKW-Motoren konzipierten, regelbaren Kühlmittelpumpe nach der WO 2009/143832 A2, wurde von der Anmelderin mit der DE 10 2013 01 1 209 B3 eine regelbare Kühlmittelpumpen insbesondere für LKW-Motore mit drei im Pumpengehäuse gleichmäßig über den Umfang des Laufrades verteilt angeordneten Axialkolbenpumpen angemeldet, wobei die Axialkolbenpumpe wiederum an einer Schrägscheibe am Laufrade anliegen. All die vorgenannten Bauformen von regelbaren Kühlmittelpumpen erfordern zur schnellen, hysteresearmen Betätigung der Volumenstromregelung eine zusätzliche Leistungsaufnahme, und erfordern zudem stets einen relativ großen Fertigungs- und Montageaufwand, bei hoher Bauteilanzahl, hohem Gewicht und hohem mechanischen, elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Regelungsaufwand, und hoher Schmutzempfindlichkeit. In addition to this, designed for use in car engines, controllable coolant pump according to WO 2009/143832 A2, the Applicant with the DE 10 2013 01 1 209 B3 a controllable coolant pump, especially for truck engines with three in the pump housing evenly over the circumference the impeller distributed arranged axial piston pumps logged, the axial piston pump in turn abut a swash plate on the impeller. All of the aforementioned designs of controllable coolant pumps require an additional power consumption for fast, low-hysteresis actuation of the volume flow control, and furthermore always require a relatively large production and assembly effort, with high number of components, high weight and high mechanical, electrical, hydraulic and / or pneumatic control effort, and high dirt sensitivity.

Im Rahmen weiterer Kraftstoffeinsparungen bei gleichzeitiger stetiger auf den Hubraum bezogener Leistungssteigerung ist es bei den gegenwärtig neuen Motorgenerationen zwingend erforderlich, dass selbst nach dem Abstellen des Motors das Kühlmittel in Bewegung gehalten wird um dadurch einen Hitzestau zu verhindern. In diesen Motoren werden elektrische Zusatzwasserpumpen eingesetzt, die parallel zum Hauptstrom angeordnet sind, und selbst nach dem Abschalten des Motors noch eine zuverlässige Kühlung des Motors und der Nebenaggregate wie Abgasturbolader, Abgasrückführung und Getriebe gewährleisten. Zudem haben derartige elektrische Zusatzwasserpumpen, in der Kaltstartphase, d.h. bei im Kaltstart abgeschalteter Hauptwasserpumpe, die Aufgabe die in Reihe zur Hauptwasserpumpe geschalteten vg. Nebenaggregate zu kühlen bis die Hauptwasserpumpe "öffnet" und "regelt". Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine in Verbindung mit Verbrennungsmotoren im Hauptkühlmittelstrom als Hauptwasserpumpe eingesetzte regelbare Kühlmittelpumpe zu entwickeln, bei welcher parallel zum Hauptkühlmittelstrom eine elektrische Zusatzwasserpumpe angeordnet ist, und die all die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist, dabei eine optimale Erwärmung des Motors durch„Null-Leckage" gewährleistet und auch nach der Erwärmung des Motors die Motortemperatur im Dauerbetrieb stufenlos, dabei hoch dynamisch, und sehr zuverlässig über sehr lange Einsatzzeiten so exakt zu beeinflussen vermag, dass im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die Schadstoffemission wie auch die Reibungsverluste und der Kraftstoffverbrauch deutlich reduziert werden, wobei eine sehr hohe Dynamik in der Verstellung, selbst unter hohen Stellkräften gewährleisten soll, und die sich zudem durch eine hohe Schmutzunempfindlichkeit, geringe Schaltzeiten, die Vermeidung von zusätzlichen Energiequellen, von zusätzlichen Sensoren oder Steuerventile, oder sonstiger zusätzlicher Regelungstechnik, bei einer deutlichen Reduzierung der Bauteilanzahl, und gleichzeitiger deutlicher Reduzierung des Fertigungsund Montageaufwandes, bei minimierter Leistungsaufnahme, minimiertem Gewicht und minimierter Baugröße auszeichnen soll, wobei die zu entwickelnde Kühlmittelpumpe zudem noch fertigungs- und montagetechnisch einfach, und kostengünstig herstellbar, und zudem auch einfach und kostengünstig ins Motormanagement einbindbar sein soll, und dabei über die gesamte Lebensdauer stets bei hoher Betriebssicherheit und hoher Zuverlässigkeit einen hohen volumetrischen Wirkungsgrad gewährleisten soll. In the context of further fuel savings coupled with a steady increase in capacity, it is imperative for the current generation of new engines to keep the coolant moving even after stopping the engine to prevent heat build-up. In these motors electric auxiliary water pumps are used, which are arranged parallel to the main flow, and even after switching off the engine still provide reliable cooling of the engine and the ancillaries such as exhaust gas turbocharger, exhaust gas recirculation and transmission. In addition, such electric auxiliary water pumps, in the cold start phase, ie when switched off in cold start main water pump, the task in vogue to the main water pump vg. To cool ancillary units until the main water pump "opens" and "regulates". The invention is therefore based on the object to develop a used in conjunction with internal combustion engines in the main coolant flow as the main water pump controllable coolant pump, in which parallel to the main coolant flow, an electric auxiliary water pump is arranged, and does not have all the aforementioned disadvantages of the prior art, while an optimal heating Ensures the engine by "zero leakage" and even after the heating of the engine, the engine temperature in continuous operation continuously, while highly dynamic, and so very reliable over very long periods of use can affect that in the entire working range of the engine both the pollutant emission as well the friction losses and fuel consumption are significantly reduced, with a very high dynamics in the adjustment, even under high restoring forces to ensure, and also by a high dirt resistance, low switching times, avoidance of additional energy sources, additional sensors or control valves, or other additional control technology, with a significant reduction in the number of components, while significantly reducing the manufacturing and assembly costs, with minimized power consumption, minimized weight and minimized size should be characterized with the coolant pump to be developed also manufacturing - And mounting technology is simple, and inexpensive to produce, and also easy and inexpensive to be integrated into the engine management, while ensuring a high volumetric efficiency over the entire life always with high reliability and high reliability.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine angetriebene regelbare Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore nach den Merkmalen des unabhängigen Anspruches der Erfindung gelöst. According to the invention this object is achieved by a driven controllable coolant pump for internal combustion engines according to the features of the independent claim of the invention.

Bei der erfindungsgemäßen regelbaren Kühlmittelpumpe die in einem Hauptkühlmittelstrom 3 eines Verbrennungsmotors 4 als Hauptwasserpumpe 1 eingesetzt ist, wobei parallel zum Hauptkühlmittelstrom 3, zur bedarfsabhängigen, zeitweisen zusätzlichen Kühlung von Nebenaggregaten 5, eine elektrische Zusatzwasserpumpe 6 angeordnet ist, handelt es sich um eine regelbare Kühlmittelpumpe mit einem Pumpengehäuse 2, wobei im/am Pumpengehäuse 2, eine angetriebene Pumpenwelle 7 drehbar gelagert ist, auf deren freien, dem Pumpenantrieb gegenüberliegenden strömungsseitigen Ende drehfest ein Flügelrad 8 angeordnet ist, mit einem neben dem Flügelrad 8 zwischen dem Pumpengehäuse 2 und der Pumpenwelle 7 angeordneten Schieberraum 9, welcher antriebsseitig von einer zwischen dem Pumpengehäuse 2 und der Pumpenwelle 7 angeordneten Wellendichtung 10 begrenzt wird, mit einem axial verschiebbaren Regelschieber 1 1 , mit einem im Schieberraum 9 des Pumpengehäuses 2 versenkbaren, den Ausströmbereich 12 des Flügelrades 8 variabel überdeckenden Außenzylinder 13. In the controllable coolant pump according to the invention, the main coolant flow 3 of an internal combustion engine 4 as the main water pump 1 is used, wherein parallel to the main coolant flow 3, for demand-dependent, temporary additional cooling of ancillaries 5, an electric auxiliary water pump 6 is arranged, it is a controllable coolant pump with a pump housing 2, wherein in / on the pump housing 2, a driven pump shaft 7 rotatable is mounted on the free, the pump drive opposite the flow side end a rotor 8 is arranged rotatably, with a arranged next to the impeller 8 between the pump housing 2 and the pump shaft 7 slide chamber 9, which arranged on the drive side of a between the pump housing 2 and the pump shaft 7 Shaft seal 10 is limited, with an axially displaceable control slide 1 1, with a retractable in the slide chamber 9 of the pump housing 2, the discharge area 12 of the impeller 8 variable overlapping outer cylinder thirteenth

Diese erfindungsgemäße regelbare Kühlmittelpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass im Pumpengehäuse 2 eine die, im Pumpengehäuse 2 von der Wellendichtung 10 abgedichtet angeordnete, Pumpenwelle 7 umgebende ringzylindrische Steuerkammer 14, mit einem pumpenwellenseitigen Steuerkammerinnenzylinder 15 und einem gegenüberliegenden Steuerkammeraußenzylinder 16 angeordnet ist, und dass die ringzylindrische Steuerkammer 14 an Ihrem antriebsseitigen Ende mit einer Bodenfläche 17 dicht verschlossen, und flügelradseitig gegenüberliegend mit einer ringförmigen Kammeröffnung 18 in den Schieberraum 9 mündet. This controllable coolant pump according to the invention is characterized in that in the pump housing 2 a arranged in the pump housing 2 of the shaft seal 10, arranged pump shaft 7 surrounding annular cylindrical control chamber 14, with a pump shaft side control chamber inner cylinder 15 and an opposite control chamber outer cylinder 16, and that the annular cylindrical Control chamber 14 at its drive-side end with a bottom surface 17 is sealed, and opens on the impeller side opposite with an annular chamber opening 18 into the valve chamber 9.

Kennzeichnend ist, dass starr am Regelschieber 11 ein in der Steuerkammer 14 axial verschiebbar geführter Führungszylinder 19 angeordnet ist, an dem ein mit dem Führungszylinder 19 starr verbundener Betätigungssteg 20 angeordnet ist, und erfindungsgemäß im Bereich der Kammeröffnung 18, pumpenwellenseitig, d.h. zwischen den Pumpengehäuse 2 und dem Führungszylinder 19 des Regelschiebers 1 1 , ein Anlagedichtsteg 21 , welcher am Pumpengehäuse 2 lagesicher, d.h. fest, positioniert ist, angeordnet ist. It is characteristic that rigidly mounted on the control slide 11 in the control chamber 14 axially displaceably guided guide cylinder 19 is arranged on which a rigidly connected to the guide cylinder 19 actuating web 20, and according to the invention in the region of the chamber opening 18, pump shaft side, i. between the pump housing 2 and the guide cylinder 19 of the control slide 1 1, a plant sealing web 21, which is fixed on the pump housing 2, i. fixed, positioned, is arranged.

Erfindungsgemäß ist im Bereich der Bodenfläche 17 der Steuerkammer 14 im Pumpengehäuse 2 eine Bypasseinströmöffnung 22 und im Bereich des Schieberraumes 9 im Pumpengehäuse 2 eine Bypassausströmöffnung 23 angeordnet. According to the invention, in the region of the bottom surface 17 of the control chamber 14 in the pump housing 2, a Bypasseinströmöffnung 22 and in the region of Spool space 9 in the pump housing 2 a bypass outlet 23 is arranged.

Wesentlich ist dabei auch, dass zwischen dem Pumpengehäuse 2 bzw. einem mit dem Pumpengehäuse 2 starr verbundenen Bauteil und einer der Bauteile des Regelschiebers 1 1 , wie dem Außenzylinder 13, dem Führungszylinder 19, einem den Außenzylinder 13 mit dem Führungszylinder 19 starr verbindenden Übergangssteg 30 oder dem Betätigungssteg 20 einerseits eine Druckfeder 26 und zwischen dem Pumpengehäuse 2 bzw. einem mit dem Pumpengehäuse 2 starr verbundenen Bauteil und einem der vg. Bauteile des Regelschiebers 1 , auch andererseits ein aus einer Formgedächtnislegierung bestehendes Formgedächtniselement 27 angeordnet ist. It is also essential that between the pump housing 2 and a rigidly connected to the pump housing 2 component and one of the components of the control slide 1 1, such as the outer cylinder 13, the guide cylinder 19, an outer cylinder 13 rigidly connected to the guide cylinder 19 transition bar 30th or the actuating bar 20 on the one hand, a compression spring 26 and between the pump housing 2 and a rigidly connected to the pump housing 2 and a component of the vg. Components of the control slide 1, on the other hand, a shape memory element consisting of a shape memory alloy 27 is arranged.

Diese erfindungsgemäße Anordnung bewirkt, beispielsweise während der Kaltstartphase, bei mittels des Außenzylinders 13 des Regelschiebers 1 1 abgeregeltem Ausströmbereich 12 der regelbaren Kühlmittelpumpe, d.h. der Hauptwasserpumpe 1 , eine optimale Umströmung des erfindungsgemäß am Regelschieber 1 1 anliegenden, aus einer Formgedächtnislegierung bestehenden Formgedächtniselementes 27, mittels des von der elektrischen Zusatzwasserpumpe 6 geförderten Bypassvolumenstromes. This arrangement according to the invention causes, for example during the cold start phase, in the case of the outflow region 12 of the controllable coolant pump which is regulated by means of the outer cylinder 13 of the control slide 11. the main water pump 1, an optimum flow around the inventively present on the control slide 1 1, consisting of a shape memory alloy shape memory element 27, by means of the funded by the electric auxiliary water pump 6 bypass volume flow.

Da der Bypassvolumenstrom in der Kaltstartphase des Motors der Kühlung der Nebenaggregate 5 wie Abgasturbolader 31 , Getriebeölkühler 32, Abgasrückführung 33 dient, erhitzt sich der Bypassvolumenstrom während der Durchströmung dieser Nebenaggregate 5. Dabei erwärmt der Bypassvolumenstrom zwangsläufig das vom Bypassvolumenstrom umströmte, aus einer Formgedächtnislegierung bestehenden Formgedächtniselement 27, wodurch sich dieses während der Kaltstartphase verformt, d.h. entsprechend der jeweiligen Auslegung sich ausdehnt, oder sich zusammenzieht. Infolge des erfindungsgemäßen Zusammenwirkens des Formgedächtniselementes 27 mit vorzugsweise einer Druckfeder 26 wird so der Regelschieber , nach Abschluss der Kaltstartphase, so weit verfahren, dass der Außenzylinders 13 des Regelschiebers 1 1 den Ausströmbereich 12 der erfindungsgemäßen, als Hauptwasserpumpe 1 eingesetzten, regelbaren Kühlmittelpumpe frei gibt. Mittels von in den Darstellungen zur Erfindung nicht dargestellten Sensoren, kann bei durch den Regelschieber 1 1 "geöffnetem" Ausström bereich 12 die elektrische Zusatzwasserpumpe 6 abgeschaltet, und bei durch den Regelschieber 1 "vollständig geschlossenem" Ausströmbereich 12 die elektrische Zusatzwasserpumpe 6 wieder zugeschaltet werden. Since the bypass volumetric flow in the cold start phase of the engine is used to cool the ancillaries 5, such as the exhaust gas turbocharger 31, transmission oil cooler 32, exhaust gas recirculation 33, the bypass volumetric flow heats up during the flow through these ancillaries 5. The bypass volumetric flow inevitably heats the shape memory element surrounding the bypass volumetric flow and consisting of a shape memory alloy 27, whereby this deformed during the cold start phase, ie according to the respective interpretation expands, or contracts. As a result of the interaction of the shape memory element 27 according to the invention with preferably a compression spring 26 so the control slide, after completion of the cold start phase, so far moved that the outer cylinder 13 of the control slide 1 1 the discharge area 12 of the invention, used as the main water pump 1, controllable coolant pump is free. By means of not shown in the representations of the invention, the electric auxiliary water pump 6 can be switched off at 12 by the control slide 1 "outflow" Ausström area 12 and at the by the control slide 1 "completely closed" outflow 12, the electric auxiliary water pump 6 are switched on again.

Während des Dauerbetriebes wird so gleichzeitig der Volumenstrom entsprechend des temperaturabhängig variierenden Verformungszustandes des aus einer Formgedächtnislegierung bestehenden Formgedächtniselementes 27 variiert. During continuous operation, the volume flow is thus simultaneously varied in accordance with the temperature-dependent varying state of deformation of the shape memory element 27 consisting of a shape memory alloy.

Mittels der erfindungsgemäßen Lösung ist es somit gelungen, eine in Verbindung mit Verbrennungsmotoren im Hauptkühlmittelstrom als Hauptwasserpumpe eingesetzte regelbare Kühlmittelpumpe zu entwickeln, bei welcher parallel zum Hauptkühlmittelstrom eine elektrische Zusatzwasserpumpe angeordnet ist, wobei die erfindungsgemäße Hauptwasserpumpe eine optimale Erwärmung des Motors durch„Null-Leckage" gewährleistet und auch nach der Erwärmung des Motors die Motortemperatur im Dauerbetrieb stufenlos, hoch dynamisch und sehr zuverlässig über sehr lange Einsatzzeiten so exakt zu beeinflussen vermag, dass im gesamten Arbeitsbereich des Motors sowohl die Schadstoffemission wie auch die Reibungsverluste und der Kraftstoffverbrauch deutlich reduziert werden, wobei eine sehr hohe Dynamik in der Verstellung, selbst unter hohen Stellkräften gewährleistet wird, und die sich zudem durch eine hohe Schmutzunempfindlichkeit, geringe Schaltzeiten, die Vermeidung von zusätzlichen Energiequellen, von zusätzlichen Sensoren oder Steuerventile, oder sonstiger zusätzlicher Regelungstechnik, bei einer deutlichen Reduzierung der Bauteilanzahl, und gleichzeitiger deutlicher Reduzierung des Fertigungsund Montageaufwandes, bei minimierter Leistungsaufnahme, minimiertem Gewicht und minimierter Baugröße auszeichnet, wobei die zu entwickelnde Kühlmittelpumpe zudem noch fertigungs- und montagetechnisch einfach, und kostengünstig herstellbar, und zudem auch einfach und kostengünstig ins Motormanagement einbindbar ist, und dabei über die gesamte Lebensdauer stets bei hoher Betriebssicherheit und hoher Zuverlässigkeit einen hohen volumetrischen Wirkungsgrad gewährleistet. By means of the solution according to the invention, it is thus possible to develop a controllable coolant pump used in conjunction with internal combustion engines in the main coolant flow as the main water pump, in which an electric auxiliary water pump is arranged parallel to the main coolant flow, the main water pump according to the invention optimizing the engine by "zero leakage". guaranteed and even after the heating of the engine, the engine temperature in continuous operation stepless, highly dynamic and very reliable over very long periods of use can affect so accurately that in the entire working range of the engine, both the pollutant emission as well as the friction losses and fuel consumption are significantly reduced a very high dynamics in the adjustment, even under high restoring forces is ensured, and also by a high dirt resistance, low switching times, the avoidance of additional energy source en, of additional sensors or control valves, or other additional control technology, with a significant reduction in the number of components, while significantly reducing the manufacturing and assembly costs, minimized power consumption, minimized weight and minimized size, with the coolant pump to be developed also manufacturing and assembly technology simple, and inexpensive to produce, and also easy and inexpensive to the engine management einbindbar is, and over the entire life always with high reliability and high reliability ensures a high volumetric efficiency.

Vorteilhafte Ausführungen, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung der erfindungsgemäßen Lösung in Verbindung mit sechs Darstellungen zur erfindungsgemäßen Lösung. Advantageous embodiments, details and features of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description of the solution according to the invention in conjunction with six representations of the inventive solution.

Es zeigen die: It show the:

Figur 1 : das Schaltbild eines Kühlkreislaufes eines Verbrennungsmotors 4 mit einer als Hauptwasserpumpe 1 eingesetzten erfindungsgemäßen regelbare Kühlmittelpumpe, mit einer parallel zur Hauptwasserpumpe 1 bedarfsabhängigen geschalteten elektrische Zusatzwasserpumpe 6, in der Kaltstartphase, d.h. bei "geschlossenem" Regelschieber 11 ; Figure 1: the circuit diagram of a cooling circuit of an internal combustion engine 4 with a main water pump 1 used according to the invention controllable coolant pump, with a parallel to the main water pump 1 demand-dependent switched electric auxiliary water pump 6, in the cold start phase, i. at "closed" control slide 11;

Figur 2 : das Schaltbild eines Kühlkreislaufes eines Verbrennungsmotors 4 mit einer als Hauptwasserpumpe 1 eingesetzten erfindungsgemäßen regelbare Kühlmittelpumpe, mit einer parallel zur Hauptwasserpumpe 1 bedarfsabhängigen geschalteten elektrische Zusatzwasserpumpe 6, nach der Kaltstartphase, d.h. bei "geöffnetem" Regelschieber 11 ; 2 shows the circuit diagram of a cooling circuit of an internal combustion engine 4 with a controllable coolant pump according to the invention used as the main water pump 1, with a switched parallel to the main water pump 1 on demand electrical auxiliary water pump 6, after the cold start phase, i. at "open" control slide 11;

Figur 3 : die erfindungsgemäße als Hauptwasserpumpe 1 eingesetzte regelbare Kühlmittelpumpe mit einem sich bei Temperaturerhöhung "ausdehnenden" Formgedächtniselement 27, in der Kaltstartphase, d.h. bei "geschlossenem" Regelschieber 11 , in der Seitenansicht im Schnitt; FIG. 3 shows the controllable coolant pump according to the invention used as the main water pump 1 with a shape memory element 27 "expanding" when the temperature increases, in the cold start phase, ie. at "closed" control slide 11, in the side view in section;

Figur 4: die erfindungsgemäße als Hauptwasserpumpe 1 eingesetzte regelbare Kühlmittelpumpe mit einem sich bei Temperaturerhöhung "ausdehnenden" Formgedächtniselement 27, nach der Kaltstartphase, d.h. bei "geöffneten" Regelschieber 11 , in der Seitenansicht im Schnitt; FIG. 4 shows the controllable coolant pump according to the invention, which is used as the main water pump 1 and has a shape-memory element 27 which "expands" when the temperature increases, after the cold-start phase, ie in "open" control slide 11, in the side view in section;

Figur 5 : die erfindungsgemäße als Hauptwasserpumpe 1 eingesetzte regelbare Kühlmittelpumpe mit einem sich bei Temperaturerhöhung "zusammenziehenden" Formgedächtniselement 27, in der Kaltstartphase, d.h. bei "geschlossenem" Regelschieber 11 , in der Seitenansicht im Schnitt; FIG. 5 shows the controllable coolant pump according to the invention, which is used as the main water pump 1 and has a shape memory element 27 "contracting" when the temperature increases, in the cold start phase, ie. at "closed" control slide 11, in the side view in section;

Figur 6 : die erfindungsgemäße als Hauptwasserpumpe 1 eingesetzte regelbare Kühlmittelpumpe mit einem sich bei Temperaturerhöhung "zusammenziehenden" Formgedächtniselement 27, nach der Kaltstartphase, d.h. bei "geöffneten" Regelschieber 11 , in der Seitenansicht im Schnitt; FIG. 6 shows the controllable coolant pump according to the invention, used as the main water pump 1, with a shape memory element 27 "contracting" when the temperature increases, after the cold start phase, ie. at "open" control slide 11, in the side view in section;

Die erfindungsgemäße, regelbaren Kühlmittelpumpe ist, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, in einem Hauptkühlmittelstrom 3 eines Verbrennungsmotors 4 als Hauptwasserpumpe 1 eingesetzt, wobei zur bedarfsabhängigen, zeitweisen, zusätzlichen Kühlung von Nebenaggregaten 5, zudem, parallel zum Hauptkühlmittelstrom 3, eine elektrische Zusatzwasserpumpe 6, angeordnet ist. Bei der erfindungsgemäßen Hauptwasserpumpe 1 mit einem Pumpeneinlass 34 und einen nach dem Ausströmbereich 12 angeordneten Pumpenauslass 35 handelt es sich, wie insbesondere in den Figuren 3 bis 6 dargestellt, um eine regelbare Kühlmittelpumpe mit einem Pumpengehäuse 2, wobei im/am Pumpengehäuse 2, eine angetriebene Pumpenwelle 7 drehbar gelagert ist, auf deren freien, dem Pumpenantrieb gegenüberliegenden strömungsseitigen Ende drehfest ein Flügelrad 8 angeordnet ist, mit einem neben dem Flügelrad 8 zwischen dem Pumpengehäuse 2 und der Pumpenwelle 7 angeordneten Schieberraum 9, welcher antriebsseitig von einer zwischen dem Pumpengehäuse 2 und der Pumpenwelle 7 angeordneten Wellendichtung 10 begrenzt wird, mit einem axial verschiebbaren Regelschieber 1 1 , mit einem im Schieberraum 9 des Pumpengehäuses 2 versenkbaren, den Ausströmbereich 12 des Flügelrades 8 variabel überdeckenden Außenzylinder 13. The controllable coolant pump according to the invention is, as shown in Figures 1 and 2, used in a main coolant flow 3 of an internal combustion engine 4 as the main water pump 1, wherein for demand-dependent, temporary, additional cooling of ancillaries 5, also, parallel to the main coolant flow 3, an additional electric water pump 6, is arranged. The main water pump 1 according to the invention with a pump inlet 34 and a pump outlet 35 arranged downstream of the discharge area 12 are, as shown particularly in FIGS. 3 to 6, a controllable coolant pump with a pump housing 2, wherein in / on the pump housing 2, a driven Pump shaft 7 is rotatably mounted on the free, the pump drive opposite flow side end rotatably an impeller 8 is arranged with a arranged next to the impeller 8 between the pump housing 2 and the pump shaft 7 slide chamber 9, which on the drive side of a between the pump housing 2 and the Pump shaft 7 arranged shaft seal 10th is limited, with an axially displaceable control slide 1 1, with a retractable in the slide chamber 9 of the pump housing 2, the discharge area 12 of the impeller 8 variably overlapping outer cylinder thirteenth

Diese in den Figuren 3 bis 6 dargestellte, erfindungsgemäße regelbare Kühlmittelpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass im Pumpengehäuse 2 eine die, im Pumpengehäuse 2 von der Wellendichtung 10 abgedichtet angeordnete, Pumpenwelle 7 umgebende ringzylindrische Steuerkammer 14, mit einem pumpenwellenseitigen Steuerkammerinnenzylinder 15 und einem gegenüberliegenden Steuerkammeraußenzylinder 16 angeordnet ist, wobei die ringzylindrische Steuerkammer 14 an ihrem antriebsseitigen Ende mit einer Bodenfläche 17 dicht verschlossen, und flügelradseitig gegenüberliegend mit einer ringförmigen Kammeröffnung 18 in den Schieberraum 9 mündet. This illustrated in Figures 3 to 6, controllable coolant pump according to the invention is characterized in that in the pump housing 2 a, in the pump housing 2 sealed by the shaft seal 10 arranged pump shaft 7 surrounding annular cylindrical control chamber 14, with a pump shaft side control chamber inner cylinder 15 and an opposite control chamber outer cylinder 16 is arranged, wherein the annular cylindrical control chamber 14 at its drive-side end with a bottom surface 17 tightly closed, and the impeller side opposite opens with an annular chamber opening 18 in the valve chamber 9.

Kennzeichnend ist dabei auch, dass starr am Regelschieber 11 ein in der Steuerkammer 14 axial verschiebbar geführter Führungszylinder 19 angeordnet ist, an dem ein mit dem Führungszylinder 19 starr verbundener Betätigungssteg 20 angeordnet ist, und erfindungsgemäß im Bereich der Kammeröffnung 18, pumpenwellenseitig, d.h. zwischen dem Pumpengehäuse 2 und dem Führungszylinder 19 des Regelschiebers 1 1 ein Anlagedichtsteg 21 angeordnet ist. It is also characteristic that rigidly on the control slide 11 in the control chamber 14 an axially displaceable guided guide cylinder 19 is arranged on which a rigidly connected to the guide cylinder 19 actuating web 20 is arranged, and according to the invention in the region of the chamber opening 18, pump shaft side, i. between the pump housing 2 and the guide cylinder 19 of the control slide 1 1 a plant light barrier 21 is arranged.

Erfindungsgemäß ist weiterhin, dass im Bereich der Bodenfläche 17 der Steuerkammer 14 im Pumpengehäuse 2 eine Bypasseinströmöffnung 22, und im Bereich des Schieberraumes 9 im Pumpengehäuse 2 eine Bypassausströmöffnung 23 angeordnet ist. According to the invention, furthermore, that in the area of the bottom surface 17 of the control chamber 14 in the pump housing 2 a bypass inlet opening 22 and in the area of the slide chamber 9 in the pump housing 2 a bypass outlet opening 23 is arranged.

Die Figuren 3 und 4 zeigen dabei eine erste mögliche Bauform der erfindungsgemäßen als Hauptwasserpumpe 1 eingesetzte regelbare Kühlmittelpumpe, und die Figuren 5 und 6 zeigen eine zweite mögliche Bauform der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe. FIGS. 3 and 4 show a first possible design of the controllable coolant pump according to the invention used as the main water pump 1, and FIGS. 5 and 6 show a second possible design of the coolant pump according to the invention.

Wesentlich ist dabei, dass, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, zwischen der Bodenfläche 17 und dem Betätigungssteg 20 eine Druckfeder 26, und zwischen dem Betätigungssteg 20 und dem Anlagedichtsteg 21 ein aus einer Formgedächtnislegierung bestehendes Formgedächtniselement 27 angeordnet ist, welches sich bei Temperaturerhöhung "ausdehnt". It is essential that, as shown in Figures 3 and 4, between the bottom surface 17 and the actuating bar 20, a compression spring 26, and between the actuating bar 20 and the plant light barrier 21 a from a Shape memory alloy existing shape memory element 27 is arranged, which "expands" when the temperature increases.

Erfindungswesentlich ist dabei auch, dass im Betätigungssteg 20 und/oder im Führungszylinder 19 Durchlassöffnungen 24 angeordnet sind, die eine Umströmung des Formgedächtniselementes 27 ermöglichen. Essential to the invention is also that in the actuating bar 20 and / or in the guide cylinder 19 passage openings 24 are arranged, which allow a flow around the shape memory element 27.

Kennzeichnend ist aber auch, dass wie in den Figuren 5 und 6 dargestellt, zwischen dem Betätigungssteg 20 und dem Anlagedichtsteg 21 eine Druckfeder 26, und zwischen der Bodenfläche 17 und dem Betätigungssteg 20 ein aus einer Formgedächtnislegierung bestehendes Formgedächtniselement 27 angeordnet ist, welches sich bei Temperaturerhöhung "zusammenzieht". Erfindungswesentlich ist auch, dass zwischen dem Außenmantel des Führungszylinders 19 und dem Steuerkammeraußenzylinder 16, wie auch zwischen dem Außenmantel des Regelschiebers 11 und dem Innenmantel des Schieberraumes 9 Ringspalte 25 angeordnet sind, die eine optimale Durchströmung der erfindungsgemäßen regelbaren Kühlmittelpumpe mit dem Bypassvolumenstrom gewährleisten. However, it is also characteristic that, as shown in FIGS. 5 and 6, a compression spring 26 is arranged between the actuation web 20 and the plant light web 21, and a shape memory element 27 consisting of a shape memory alloy is arranged between the bottom surface 17 and the actuation web 20, which pressure increases when the temperature increases "contracts". It is also essential to the invention that 9 annular gaps 25 are arranged between the outer jacket of the guide cylinder 19 and the control chamber outer cylinder 16, as well as between the outer jacket of the control slide 11 and the inner jacket of the slide chamber, which ensure optimum flow through the adjustable coolant pump according to the invention with the bypass volume flow.

Kennzeichnend ist weiterhin dass in der Bodenfläche 17, und/oder dem Betätigungssteg 20, und/oder dem Anlagedichtsteg 21 Durchlassöffnungen 24 in Form von radialen Nuten angeordnet sind, und/oder dass in dem an den vorgenannten Flächen oder Stegen anliegenden, aus einer Formgedächtnislegierung bestehenden Formgedächtniselement 27 Durchlassöffnungen 24 angeordnet sind, welche eine optimale Umströmung des Formgedächtniselementes 27 mit dem Bypassvolumenstrom gewährleisten. It is also characteristic that passages 24 are arranged in the form of radial grooves in the bottom surface 17, and / or the actuating web 20, and / or the system sealing web 21, and / or that in the region of the aforementioned surfaces or webs, consisting of a shape memory alloy Shape memory element 27 through openings 24 are arranged, which ensure optimum flow around the shape memory element 27 with the bypass volume flow.

Wesentlich ist, wie in den Figuren 5 und 6 dargestellt, dass im Steuerkammeraußenzylinder 15, parallel zur Mittenachse der Pumpenwelle 7 verlaufende Außenzylindernuten 38 angeordnet sind, die eine optimale Durchströmung des Ringspaltes 25 gewährleisten. It is essential, as shown in Figures 5 and 6, that in the control chamber outer cylinder 15, parallel to the center axis of the pump shaft 7 extending Außenenzylindernuten 38 are arranged, which ensure optimum flow through the annular gap 25.

Vorteilhaft ist auch, wenn am Außenzylinder 13 des Regelschiebers 1 1 ein Dichtsteg 28 angeordnet ist, der bei vom Außenzylinder 13 überdeckten Ausströmbereich 12 des Flügelrades 8 dichtend an eine am Pumpengehäuse 2 angeordnete Ringdichtfläche 29 angepresst wird, so dass bei "geschlossenem" Regelschieber, d.h. vom Außenzylinder 13 überdeckten Ausströmbereich 12 des Flügelrades 8, Leckagevolumenströme vermieden werden. It is also advantageous if a sealing ridge 28 is arranged on the outer cylinder 13 of the control slide 1 1, the sealing at 12 covered by the outer cylinder 13 outflow region 12 of the impeller sealingly against a on the pump housing. 2 arranged annular sealing surface 29 is pressed, so that in "closed" control slide, ie from the outer cylinder 13 covered discharge area 12 of the impeller 8, leakage volume flows can be avoided.

Diese, in den Figuren 1 bis 6 dargestellten, erfindungsgemäßen Anordnungen bewirken, während der Kaltstartphase, d.h. bei mittels des Außenzylinders 13 des Regelschiebers 1 abgeregeltem Ausströmbereich 12 der Hauptwasserpumpe 1 , der erfindungsgemäßen regelbaren Kühlmittelpumpe, eine optimale Umströmung des erfindungsgemäß am Regelschieber 11 anliegenden, aus einer Formgedächtnislegierung bestehenden Formgedächtniselementes 27, mittels des von der elektrischen Zusatzwasserpumpe 6 geförderten Bypassvolumenstromes. These arrangements according to the invention, illustrated in FIGS. 1 to 6, during the cold start phase, i. in the means of the outer cylinder 13 of the control slide 1 abgestgeltem discharge area 12 of the main water pump 1, the controllable coolant pump according to the invention, an optimum flow around the present invention on the control slide 11, consisting of a shape memory alloy shape memory element 27, by means of the funded by the electric auxiliary water pump 6 bypass volume flow.

Da der Bypassvolumenstrom in der Kaltstartphase des Motors der Kühlung der Nebenaggregate wie Abgasturbolader 31 , Getriebeölkühler 32, Abgasrückführung 33 dient, erhitzt sich der Bypassvolumenstrom während der Durchströmung dieser Nebenaggregate 5. Dabei erwärmt der Bypassvolumenstrom zwangsläufig das vom Bypassvolumenstrom umströmte, aus einer Formgedächtnislegierung bestehende Formgedächtniselement 27, wodurch sich dieses während der Kaltstartphase verformt, d.h. entsprechend der jeweiligen Auslegung sich ausdehnt, oder sich zusammenzieht. Infolge des erfindungsgemäßen Zusammenwirkens des Formgedächtniselementes 27 mit vorzugsweise einer Druckfeder 26 wird so der Regelschieber 1 1 , nach Abschluss der Kaltstartphase, so weit verfahren, dass der Außenzylinders 13 des Regelschiebers 11 den Ausströmbereich 12 der erfindungsgemäßen, als Hauptwasserpumpe 1 eingesetzten, regelbaren Kühlmittelpumpe frei gibt. Since the bypass volumetric flow in the cold start phase of the engine is used to cool the ancillary components such as the exhaust gas turbocharger 31, transmission oil cooler 32, exhaust gas recirculation 33, the bypass volumetric flow heats up during the flow through these ancillaries 5. The bypass volumetric flow inevitably heats the shape memory element 27, which flows around the bypass volumetric flow and consists of a shape memory alloy , whereby this deforms during the cold start phase, ie according to the respective interpretation expands, or contracts. As a result of the interaction of the shape memory element 27 according to the invention with preferably a compression spring 26 so the control slide 1 1, after completion of the cold start phase, so far moved that the outer cylinder 13 of the control slide 11, the outflow 12 of the invention, used as the main water pump 1, controllable coolant pump is free ,

Das Thermostatventil 36 regelt, wie bei Verbrennungsmotoren 4 üblich, die Durchströmung des Kühlers 37. The thermostatic valve 36 controls, as usual in internal combustion engines 4, the flow through the radiator 37th

Mittels von in den Darstellungen zur Erfindung nicht dargestellten Sensoren, kann bei durch den Regelschieber 1 1 "geöffnetem" Ausströmbereich 12 die elektrische Zusatzwasserpumpe 6 abgeschaltet, und bei durch den Regelschieber 1 1 "vollständig geschlossenen" Ausströmbereich 12 die elektrische Zusatzwasserpumpe 6 wieder zugeschaltet werden. Während des Dauerbetriebes wird so gleichzeitig der Volumenstrom entsprechend des temperaturabhängig variierenden Verformungszustand des aus einer Formgedächtnislegierung bestehenden Formgedächtniselementes 27 variiert. By means of not shown in the representations of the invention sensors, the electric auxiliary water pump 6 can be switched off at 12 by the control slide 1 "outflow" 12, and at the by the control slide 1 1 "completely closed" outflow 12, the electric auxiliary water pump 6 are switched on again. During continuous operation, the volume flow is thus simultaneously varied in accordance with the temperature-dependent varying state of deformation of the shape memory element 27 consisting of a shape memory alloy.

Bezugszeichenzusammenstellung REFERENCE SYMBOL

1 Hauptwasserpumpe 1 main water pump

2 Pumpengehäuse 2 pump housings

3 Hauptkühlmittelstrom 3 main coolant flow

4 Verbrennungsmotor 4 internal combustion engine

5 Nebenaggregat 5 accessory

6 Zusatzwasserpumpe 6 additional water pump

7 Pumpenwelle 7 pump shaft

8 Flügelrad 8 impeller

9 Schieberraum 9 slide space

10 Wellendichtung 10 shaft seal

1 1 Regelschieber 1 1 control slide

12 Ausströmbereich 12 outflow area

13 Außenzylinder 13 outer cylinders

14 Steuerkammer 14 control chamber

15 Steuerkammerinnenzylinder 15 control chamber inner cylinder

16 Steuerkammeraußenzylinder 16 control chamber outer cylinder

17 Bodenfläche 17 floor area

18 Kammeröffnung Führungszylinder Betätigungssteg 18 chamber opening Guide cylinder actuating bar

Anlagedichtsteg Conditioning sealing land

Bypasseinströmöffnung Bypassausströmöffnung Durchlassöffnung Ringspalt Bypass inlet opening Bypass outlet opening Passage opening Ring gap

Druckfeder compression spring

Formgedächtniselement Dichtsteg Shape memory element sealing bar

Ringdichtfläche Ring sealing surface

Übergangssteg Interface web

Abgasturbolader Getriebeölkühler Abgasrückführung Pumpeneinlass Exhaust gas turbocharger Transmission oil cooler Exhaust gas recirculation Pump inlet

Pumpenauslass pump outlet

Thermostatventil Kühler Thermostatic valve radiator

Außenzylindernut Außenzylindernut

Claims

claims

1. Controllable coolant pump, with a pump housing (2) in a main coolant flow (3) of an internal combustion engine (4) is used as the main water pump (1), wherein parallel to the main coolant flow (3) for demand-dependent, temporary additional cooling of ancillaries (5) electric auxiliary water pump (6) is arranged, wherein in the / on the pump housing (2), a driven pump shaft (7) is rotatably mounted on the free, the pump drive opposite the flow-side end rotationally fixed an impeller (8) is arranged, with a next to the impeller (8) between the pump housing (2) and the pump shaft (7) arranged slide chamber (9), which on the drive side of a between the pump housing (2) and the pump shaft (7) arranged shaft seal (10) is limited, with an axially displaceable control slide (1 1), with a in the slide chamber (9) of the pump housing (2) retractable, the outflow region (12) of the impeller (8) variable berdeckenden outer cylinder (13), characterized in that

- That in the pump housing (2) arranged in the pump housing (2) of the shaft seal (10) arranged pump shaft (7) surrounding annular cylindrical control chamber (14), arranged with a pump shaft side control chamber inner cylinder (15) and an opposite control chamber outer cylinder (16) is, and that the annular cylindrical control chamber (14) at its drive end with a bottom surface (17) tightly closed, and Flügelradseitig opposite with an annular chamber opening (18) opens into the slide chamber (9), and

- That at the control slide (1 1) in the control chamber (14) axially displaceably guided guide cylinder (19) is arranged on which a with the guide cylinder (19) rigidly connected actuating web (20) is arranged, and

- That in the region of the chamber opening (18), pump shaft side, i. between the pump housing (2) and the guide cylinder (19) of the control slide (11), a plant sealing web (21), which on the pump housing (2) positionally secure, i. fixed, positioned, arranged, and

- That in the area of the bottom surface (17) of the control chamber (14) in the pump housing (2) Bypasseinströmöffnung (22) and in the region of the slide chamber (9) in the pump housing (2) is arranged a Bypassausströmöffnung (23), and

- That between the pump housing (2) or one of the pump housing (2) rigidly connected components and one of the components of the control slide (1 1), on the one hand a compression spring (26) and on the other hand in the control chamber (14) arranged, off a shape memory alloy existing shape memory element (27) is arranged, and

- That in the actuating web (20) and / or guide cylinder (19) passage openings (24) are arranged, and / or in / on the surfaces and / or the webs against which the shape memory element (27), such as the bottom surface (17) and / or the actuating web (20) and / or the plant sealing web (21), further passage openings (24) are arranged in the form of radial grooves, so

- That the shape memory element (27), which flows through the Bypassinströmöffnung (22) in the control chamber (14) flowing through the passage openings (24) and the annular gap (25) and flowing through the Bypassauströmöffnung (23) bypass flow of the additional water pump (6) flows around, moves together with the compression spring (26) the control slide (1 1).

2. Controllable coolant pump according to claim 1, characterized in that between the bottom surface (17) and the actuating web (20) a compression spring (26) and between the actuating web (20) and the plant sealing web (21) consisting of a shape memory alloy shape memory element (27 ) is arranged.

3. Controllable coolant pump according to claim 1, characterized in that between the bottom surface (17) and the actuating web (20) consisting of a shape memory alloy shape memory element (27) and between the actuating web (20) and the plant sealing web (21) a compression spring (26 ) is arranged.

4. Controllable coolant pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the outer jacket of the guide cylinder (19) and the control chamber outer cylinder (16), as well as between the outer jacket of the control slide (1 1) and the inner jacket of the slide chamber (9) Annular gaps (25) are arranged.

5. Controllable coolant pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that arranged in the shape memory of a shape memory alloy shape memory element (27) passage openings (24).

6. Controllable coolant pump according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the control chamber outer cylinder (15), parallel to the center axis of the pump shaft (7) extending Außenenzylindernuten (38) are arranged.

7. Controllable coolant pump according to one of claims 1 to 6, characterized in that on the outer cylinder (13) of the control slide (1 1) a sealing web (28) is arranged, which in the outer cylinder (13) covered outflow region (12) of the impeller ( 8) is sealingly pressed against an annular sealing surface (29) arranged on the pump housing (2).

8. Controllable coolant pump according to one of claims 1 to 7, characterized in that on the outer cylinder (13) with the guide cylinder (19) rigidly connected transition web (30) is arranged.