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Die
Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer einen Kühlmittelstrom
führenden Kühleinrichtung, die mindestens eine
Kühlmittelpumpe und mindestens ein Kühlmittelsteuerventil
besitzt, wobei die Kühlmittelpumpe mindestens einen eine Ansaugöffnung
ausbildenden Ansaugmund und das Kühlmittelsteuerventil
mindestens einen Drehschieber aufweist, der in einem Ende eine zu
seiner Drehachse axiale Kühlmittelöffnung eines
Kühlmittelkanals besitzt.
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Es
ist bekannt innerhalb einer Brennkraftmaschine, in einer Kühleinrichtung,
der eine Kühlmittelpumpe aufweist, einen Drehschieber strömungstechnisch
vor der Kühlmittelpumpe einzusetzen. Der Drehschieber regelt
dabei einen Kühlmittelstrom anhand seiner Drehwinkelposition,
indem ein Durchflussquerschitt in Abhängigkeit der Drehwinkelposition
verändert wird. Typischerweise ist vorgesehen, dass in
dem Drehschieber mehrere Kühlmittelströme zusammengeführt
werden, wobei die verschiedenen Kühlmittelströme
anhand der Drehwinkelposition des Drehschiebers geregelt werden.
Ferner ist bekannt, den Drehschieber innerhalb eines Gehäuses
zu installieren, zu dem der Drehschieber seine Drehwinkelposition
einnehmen kann. Dabei wird der Drehschieber von allen Seiten im
Gehäuse abgestützt und es sind im Gehäuse
Gehäuseöffnungen vorgesehen, welche dem Drehschieber
Teilkühlmittelströme zuführen. Die Kühlmittelpumpe
kann zum Zwecke der Kühlmittelstromerzeugung an dem Gehäuse
angeordnet sein.
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Um
ein Abstützen des Drehschiebers von allen Seiten zu ermöglichen,
ergibt sich eine aufwändige Gehäuseinnenstruktur,
die zu hohem Aufwand bei der Herstellung des Gehäuses führt.
Insbesondere bei Spritzguss- oder Gussteilen erschwert sich aufgrund
der Gehäuseinnenstruktur eine Entformbarkeit aus einer
Gussform nach dem Gießvorgang.
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Die
DE 198 49 492 beschreibt
eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art, wobei vorgesehen
ist, dass ein Stellventil in die Kühlmittelpumpe, insbesondere
in deren Saugbereich, integriert ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Herstellung des Gehäuses und
gleichzeitig eine Montage des Drehschiebers und der Kühlmittelpumpe
zu vereinfachen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass der Endbereich des Drehschiebers drehbar von dem Ansaugmund
aufgenommen ist, sodass die Kühlmittelöffnung
in der Ansaugöffnung liegt und/oder dass der Endbereich
des Drehschiebers drehbar den Ansaugmund übergreift, sodass
die Ansaugöffnung in der Kühlmittelöffnung
liegt. Somit ergibt sich, dass der Drehschieber einseitig von der Kühlmittelpumpe
abgestützt ist. Bisher notwendige, abstützende
Elemente seitens des Gehäuses werden auf diese Weise nicht
mehr benötigt und können zur Vereinfachung einer
Gehäuseinnenkonstruktion und damit zu einer Vereinfachung
der Herstellung entfallen. Gleichzeitig ergeben sich daraus Vorteile bei
einer Montage des Drehschiebers. Dieser kann zum Zwecke der Montage
in das Gehäuse eingeschoben werden kann, ohne dass die
bislang notwendigen abstützenden Elemente dies verhindern. Das
Fehlen dieser abstützenden Elemente führt ferner
zu Materialeinsparungen, flexibleren Einsatz des Gehäuses,
Kosteneinsparung bei Herstellung der Produktionswerkzeuge und vereinfachten
Wartungsmöglichkeiten nach einer Herstellung. Der Drehschieber
ist axialer gelagert, was bedeutet, dass sich der Drehschieber um
eine axiale Drehachse herum verdrehen lässt. Diese Drehachse
fluchtet vorzugsweise mit einer Drehachse eines Laufrads der Kühlmittelpumpe.
Indem der Drehschieber den Ansaugmund übergreift, wird
ermöglicht, einen maximalen Durchflussquerschnitt, also
den gesamten Durchmesser der Ansaugöffnung, der Kühlmittelpumpe
zu verwenden. Wird der Endbereich des Drehschiebers drehbar von
dem Ansaugmund aufgenommen, so befindet sich der Endbereich des
Drehschiebers innerhalb des Ansaugmunds, wodurch eine sehr einfache
Herstellung des Drehschiebers erreicht wird. Ferner ist eine Kombination
der beiden Möglichkeiten denkbar, wobei der Ansaugmund
dann sowohl vom Drehschieber übergriffen wird und gleichzeitig
der Drehschieber in den Ansaugmund aufgenommen wird. Auf diese Weise
ergibt sich ein besonders sicherer Sitz des Drehschiebers an der
Kühlmittelpumpe, bei gleichzeitig optimalem Strömungskanal.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass Drehschieber
und Ansaugmund aneinander drehbar geführt sind. Dadurch
wird erreicht, dass der Drehschieber nicht nur drehbar ist, sondern
auch insbesondere axial und/oder radial geführt ist. Es
ergibt sich eine Passform zwischen Drehschieber und Kühlmittelpumpe,
die eine Führung des Drehschiebers im Bereich des Ansaugmunds übernimmt.
Aufgrund der Passform ist es möglich, den Drehschieber
auf sehr exakte Weise in Drehrichtung zu verdrehen und zu positionieren,
also in seiner Drehwinkelposition zu verändern.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ansaugöffnung
und/oder die Kühlmittelöffnung kreisförmig
ausgebildet ist/sind. Diese vorteilhafte Aus gestaltung ermöglicht
eine besonders einfache Herstellung beider Öffnungen. Gleichzeitig
kann die Ansaugöffnung als Aufnahme für den Drehschieber
dienen oder die Kühlmittelöffnung als Aufnahme
für den Ansaugmund dienen. Die Kreisförmigkeit
vereinfacht insbesondere den Drehschieber und Ansaugmund aneinander
drehbar zu führen.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kühlmittelkanal
den Drehschieber zumindest teilweise axial durchsetzt. Somit erstreckt
sich der Kühlmittelkanal ausgehend von der Kühlmittelöffnung
in den Drehschieber hinein. Dabei ist der Kühlmittelkanal
im Inneren des Drehschiebers vorzugsweise kreiszylinderförmig
entlang der Längsachse des Drehschiebers ausgebildet.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Drehschieber
im Wesentlichen als Kreisrohr oder als Kreisrohrtopf ausgebildet
ist. Daraus ergibt sich ein Querschnitt des Drehschiebers mit einer äußeren
Kreisform, aufgrund der sich der Drehschieber sehr gut von außen
drehbar lagern lässt. Ferner besitzten sowohl das Kreisrohr
als auch der Kreisrohrtopf in ihrem Innern jeweils einen Kühlmittelkanal,
der kreiszylinderförmig ausgebildet ist. Beim Kreisrohrtopf
ist der Kühlmittelkanal durch einen Topfboden entlang seiner
Längserstreckung begrenzt.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ansaugmund
einen kreisförmigen Außenquerschnitt aufweist.
Der kreisförmige Außenquerschnitt ermöglicht
eine besonders einfache Aufnahme durch den Drehschieber, der den
Ansaugmund übergreift. Vorzugsweise ist der Drehschieber im
Inneren seines Endbereichs, der den Ansaugmund übergreift,
kreisförmig ausgestaltet, wodurch sich auf sehr einfache
Weise eine drehbare und geführte Lagerung bildet.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Drehschieber
eine Querschnittsstufung derart aufweist, dass der mit dem Ansaugmund
zusammenwirkende Endbereich einen größeren Innendurchmesser
aufweist als ein sich daran anschließender, durchmesserkleinerer
Bereich des Kühlmittelkanals. Diese Ausbildung ist besonders
vorteilhaft, wenn der Ansaugmund von dem Drehschieber übergriffen
wird. Dann liegt der Ansaugmund Innerhalb des Drehschiebers. Um
zu verhindern, dass eine Stirnfläche des Ansaugmunds einen
strömungstechnischen Widerstand innerhalb des Kühlmittelkanals
des Drehschiebers bildet, ermöglicht die Weiterbildung,
dass die Stirnfläche des Ansaugmunds außerhalb
der Strömung liegt
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Nach
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
dass der Ansaugmund in die Querschnittstufung des Drehschiebers
derart axial eingreift, dass der Durchmesser der Ansaugöffnung
ebenso groß ist wie der Innendurchmesser des durchmesserkleineren
Bereichs des Kühlmittelkanals des Drehschiebers. Es ergibt
sich somit ein strömungstechnisch optimaler Übergang
vom Drehschieber zur Kühlmittelpumpe.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Querschnittsstufung
eine rechtwinklig zur Längserstreckung des Drehschiebers
verlaufende Ringfläche aufweist, gegen die eine Stirnfläche
des Ansaugmunds als Axialsicherung treten kann. Auf diese Weise
wird der Drehschieber gleichmäßig über
seinen gesamten Umfang in axialer Richtung gesichert. Durch die
Verwendung der Ring- und Stirnfläche wird ermöglicht,
dass eine axiale Sicherung mit geringem Herstellungsaufwand über
einen sehr großen Bereich gleichmäßig
verteilt ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Ring- und Stirnfläche zu
diesem Zweck als planare Flächen vorzusehen.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen
Drehschieber und Ansaugmund eine Dichtung angeordnet ist. Durch
die Verwendung der Dichtung wird verhindert, dass der Kühlmittelstrom
zwischen dem Drehschieber und der Kühlmittelpumpe austritt.
Insbesondere wird dadurch ermöglicht, dass Fertigungstoleranzen
des Drehschiebers in seinem Endbereich und der Ansaugpumpe im Bereich
ihres Ansaugmunds ausgeglichen werden können. Dabei handelt
es sich bei der Dichtung vorzugsweise um eine Radialdichtung, die
innerhalb des Endbereichs des Drehschiebers angeordnet ist, oder
um eine Axialdichtung, die zwischen Ringfläche und Stirnfläche
des Ansaugmunds angeordnet ist.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Drehschieber
an seiner Mantelfläche mindestens eine weitere, zweite
Kühlmittelöffnung eines in den Kühlmittelkanal
mündenden Kühlmittelquerkanals aufweist. Die Anordnung
der zweiten Kühlmittelöffnung an der Mantelfläche
ermöglicht, die gesamte zweite Kühlmittelöffnung
durch ein Verdrehen des Drehschiebers in Umfangsrichtung zu verlagern.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der zweiten Kühlmittelöffnung
weist eine dreieckartige Formgebung auf, bei der sich eine Höhe
des Dreiecks in Umfangsrichtung erstreckt.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Drehschieber
an seinem der Kühlmittelpumpe gegenüberliegendem
Ende eine dritte Kühlmittelöffnung aufweist. Dabei
ist denkbar, dass die dritte Kühlmittelöffnung
der ersten Kühlmittelöffnung gleicht, was insbesondere
bei der Ausgestaltung des Drehschiebers als Kreisrundrohr der Fall sein
kann. Ferner ist denkbar, dass die dritte Kühlmittelöffnung
als Durchbruch innerhalb des Topfbodens ausgebildet ist, sofern
der Drehschieber als Kreisrohrtopf ausgebildet ist. Auf diese Weise
kann der Topfboden als Blende mit einer konzentrischen Öffnung
ausgestaltet sein. Auch ist eine Ausgestaltung denkbar, in der eine
zur Drehachse des Drehschiebers exzentrische Kühlmittelöffnung
im Topfboden vorgesehen ist, welche sich bei Verdrehen des Drehschiebers
auf einer Kreisbahn um die Drehachse verlagert.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Drehschieber
in einem Gehäuse und die Kühlmittelpumpe an oder
zumindest teilweise in dem Gehäuse angeordnet sind. In
dieser bevorzugten Ausgestaltungform weist das Gehäuse mindestens
eine Gehäuseöffnung für eine Kühlmittelzufuhr
auf, welche von der zweiten und/oder der dritten Kühlmittelöffnung
verschlossen oder teilweise und/oder vollständig geöffnet
wird/werden. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass die Kühlmittelpumpe von
außen an das Gehäuse angebracht ist. Dabei können
sich die gesamte Kühlmittelpumpe und/oder Bereiche der
Kühlmittelpumpe in das Gehäuse hinein erstrecken.
Ferner ist es denkbar, dass das Gehäuse Kühlmittelleitungen
aufweist, welche Kühlmittel zur Kühlmittelpumpe
und von der Kühlmittelpumpe weg führen.
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Die
Zeichnung veranschaulicht die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels,
und zwar zeigt die Figur eine Schnittansicht eines Gehäuses,
in dem ein Drehschieber drehbar an einer Kühlmittelpumpe angeordnet
ist.
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Die
Figur zeigt einen Ausschnitt einer Kühleinrichtung 1 einer
nicht dargestellten Brennkraftmaschine. Die Kühleinrichtung 1 weist
eine Kühlmittelpumpe 2 auf, die eine Ansaugöffnung 3 besitzt.
Die Ansaugöffnung 3 wird von einem Ansaugmund 4 kreisförmig
gebildet. Ferner weist die Kühlmittelpumpe 2 ein
Pumpengehäuse 5 und ein Pumpenlaufrad 6 auf.
Das Pumpenlaufrad 6 ist über eine Welle 7 in einem
Kugellager 8 drehbar gelagert. Das Kugellager 8 ist
innerhalb des Pumpengehäuses 5 drehfest angebracht.
Die Kühlmittelpumpe 2 ist an einem Gehäuse 9 angebracht,
welches einen Drehschieber 10 aufweist. Der Drehschieber 10 erstreckt
sich kreiszylinderförmig entlang einer Drehachse 11,
welche mit einer Drehachse 12 der Welle 7 fluchtet.
Der Drehschieber 10 ist innerhalb des Gehäuses 9 um
die Drehachse 11 drehbar gelagert, wobei das Gehäuse 9 gemeinsam
mit dem Drehschieber 10 ein Kühlmittelsteuerventil 13 darstellt.
Der Drehschieber 10 besitzt einen Endbereich 14,
der eine Kühlmittelöffnung 15 aufweist.
Die Kühlmittelöffnung 15 schließt
einen Kühlmittelkanal 16 innerhalb des Drehschiebers 10 ab.
Der Drehschieber 10 ist im Wesentlichen als Kreisrohr 18 ausgeführt,
woraus sich ergibt, dass die Kühlmittelöffnung 15 kreisförmig
ausgebildet ist. Der Kühlmittelkanal 16 durchsetzt
dabei das Kreisrohr 18 in einer axialen Richtung 19 entlang
der Drehachse 11. Das Kreisrohr 18 weist außen
eine Mantelfläche 20 auf. In der Mantelfläche 20 ist
eine zusätzliche, zweite Kühlmittelöffnung 21 vorgesehen,
welche in einer Umfangsrichtung um die Drehachse 11 einen dreieckförmigen
Verlauf besitzt. An die zweite Kühlmittelöffnung 21 schließt
sich ein Kühlmittelquerkanal 22 an, welcher sich
von der zweiten Kühlmittelöffnung 21 bis
zu dem Kühlmittelkanal 16 erstreckt. Ferner weist
der Drehschieber 10 eine dritte Kühlmittelöffnung 23 auf,
welcher an einem gegenüberliegenden Ende 24 des
Kreisrohrs 18 bezüglich dem Endbereich 14 liegt.
Der zweiten Kühlmittelöffnung 21 ist eine
Gehäuseöffnung 25 zugeordnet. Innerhalb
des Drehschiebers 10 ist eine Blende 26 vorgesehen, welche
einen Innendurchmesser des Kühlmittelkanals 16 bereichsweise
verkleinert. Im Endbereich 14 ist der Ansaugmund 4 mit
einem kreisförmigen Außenquerschnitt 27 versehen,
welcher vom Drehschieber 10 übergriffen wird.
Dabei umschließt der Endbereich 14 den Ansaugmund 4.
Aufgrund der Querschnittsstufung 17 ergibt sich im Endbereich 14 ein
größerer Innendurchmesser als in einem dem Endbereich 14 nachfolgenden,
durchmesserkleineren Bereich 28. Der Innendurchmesser der
Ansaugöffnung 3 entspricht dabei dem Innendurchmesser des
Kühlmittelkanals 16 im Bereich 28. Aufgrund
dieser Ausgestaltung ergibt sich in der Querschnittsstufung 17 eine
rechtwinklig zur Längserstreckung des Drehschiebers 10 verlaufende
Ringfläche 29. Diese tritt gegen eine Stirnfläche 30 des
Ansaugmunds 4, wodurch sie eine axiale Sicherung 31 bildet.
Innerhalb des Kühlmittelkanals 16 strömt
ein Kühlmittelstrom 32, welcher sich aus einem
ersten Teilstrom 33 und einem zweiten Teilstrom 34 zusammensetzt.
Der erste Teilstrom 33 durchströmt dabei den Kühlmittelquerkanal 22,
wohingegen der zweite Teilstrom 34 die Blende 26 durchströmt.
Die Kühlmittelpumpe 2 ist als Ansaugpumpe 35 ausgebildet,
wodurch der Kühlmittelstrom 32 zur Ansaugpumpe 35 führt
und dort in Abströme 36 aufgeteilt wird.
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Der
Drehschieber dient zur Regelung des Kühlmittelstroms 32,
wobei auch der erste Teilstrom 33 aufgrund einer Drehwinkelposition
des Drehschiebers 10 um die Drehachse 11 geregelt
wird. Eine Vorrichtung zur Drehwinkelverlagerung des Drehschiebers 10 ist
nicht dargestellt. Um eine Veränderung der Drehwinkelposition
des Drehschiebers 10 ermöglichen zu können,
ist der Drehschieber 10 in seinem Endbereich 14 an
dem Ansaugmund 4 der Kühlmittelpumpe 2 drehbar
gelagert. Dabei übergreift der Drehschieber 10 in
seinem Endbereich 14 den Ansaugmund 4, wodurch
eine Drehverlagerung des Drehschiebers 10 durch den Ansaugmund 4 geführt wird.
Eine unerwünschte Verlagerung des Drehschiebers 10 in
axialer Richtung wird dadurch verhindert, dass pumpenseitig die
Stirnfläche 30 gegen die Ringfläche 29 liegt.
Das gegenüberliegende Ende 24 des Drehschiebers 10 wird
durch eine entsprechende Gehäuseausprägung in
axialer Richtung fixiert. Es ist denkbar, um ein Austreten des Kühlmittelstroms 32 zu
verhindern, im Endbereich 14 eine Dichtung vorzusehen,
welche hier nicht dargestellt ist. Diese Dichtung kann beispielsweise
in radialer Richtung um den Ansaugmund 3 angeordnet sein
und somit eine radiale Dichtung zwischen dem Endbereich 14 des
Drehschiebers 10 und dem Ansaugmund 4 bilden.
Durch das Übergreifen des Drehschiebers 10 liegt
die Ansaugöffnung 3 innerhalb der Kühlmittelöffnung 15. Die
Verwendung der Querschnittsstufung 17 ergibt einen besonders
guten Strömungsverlauf der Kühlmittelströmung 32 im
Külmittelkanal 16, da entlang des Kühlmittelkanals 16 keine
Strömungswiderstände auftauchen, sondern der gesamte
Kühlmittelkanal 16 nach der Blende 26 bis
zum Pumpenlaufrad 6 einen im Wesentlichen einheitlichen
Verlauf aufweist. Eine Regulierung des Kühlmittelstroms 32 erfolgt durch
die Veränderung der Drehwinkelposition des Drehschiebers 32,
wodurch der Kühlmittelquerkanal 22 gemeinsam mit
der Gehäuseöffnung 25 den ersten Teilstrom 33 regelt.
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Eine
Montage des Drehschiebers 10 wird dadurch vereinfacht,
dass der Drehschieber 10 von außen in das Gehäuse 9 entgegen
der Richtung des Kühlmittelstroms 32 eingesetzt
werden kann, ohne dass das Gehäuse 9 zerteilt
werden muss. Im Anschluss daran kann die Kühlmittelpumpe 2 auf
das Gehäuse 9 aufgesetzt werden, wodurch der Ansaugmund 4 in
den Endbereich 14 des Drehschiebers 10 eingesteckt
wird. Somit wird bei Befestigung der Kühlmittelpumpe 2 auch
der Drehschieber 10 montiert. Aufgrund dieser Konstruktion
ergibt sich der Vorteil, dass das Gehäuse 9 eine
vereinfachte Innenstruktur aufweist, welche ein Entformen nach der Herstellung
aus einer Gussform vereinfacht. Ferner ist eine Wartung möglich,
ohne das Gehäuse im Gesamten zerteilen zu müssen.
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- 1
- Kühleinrichtung
- 2
- Kühlmittelpumpe
- 3
- Ansaugöffnung
- 4
- Ansaugmund
- 5
- Pumpengehäuse
- 6
- Pumpenlaufrad
- 7
- Welle
- 8
- Kugellager
- 9
- Gehäuse
- 10
- Drehschieber
- 11
- Drehachse
des Drehschiebers
- 12
- Drehachse
der Welle
- 13
- Kühlmittelsteuerventil
- 14
- Endbereich
- 15
- Kühlmittelöffnung
- 16
- Kühlmittelkanal
- 17
- Querschnittstufung
- 18
- Kreisrohr
- 19
- axiale
Richtung
- 20
- Mantelfläche 21
- 21
- zweite
Kühlmittelöffnung
- 22
- Kühlmittelquerkanal
- 23
- dritte
Kühlmittelöffnung
- 24
- Ende
- 25
- Gehäuseöffnung
- 26
- Blende
- 27
- kreisförmiger
Außenquerschnitt
- 28
- durchmesserkleinerer
Bereich
- 29
- Ringfläche
- 30
- Stirnfläche
- 31
- Axialsicherung
- 32
- Kühlmittelstrom
- 33
- erster
Teilstrom
- 34
- zweiter
Teilstrom
- 35
- Ansaugpumpe
- 36
- Abstrom
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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