Sctiait are Sperryomcbtung, die eine Äktuatorlk sowie einen Drehschieb elrssehli St Die Erfindung betrifft eine schaiibare Spenvor lohtung für ein Köhlsystem oder ein SoNmiersystem eher Brennkraft aschine b s ehe d aus einem Gehdiise _< in dem ein oszillierender Magnet einen Rumpkolbep aktuiert _; der ein über ein Aß- augvenfi) angesaugtes Arheitsmedium in einem Druekraum komprimiert und nach Überschreiten eines Öffnungsdrucks von einem Rückschlagventil das Ar- heitsrnedium einen Arhei skolben beaufschlagt, dessen Nubbewegung von eh nem Gefhebeeiement In eine Drehbewegung eines in dem Gehäuse drehbar gelagerten Drehschiebers umgesetzt wird, der mit zumindest zwei vo Arbeits- medium durohstrCmharen Anschlüssen, einem Eingang und: einem Ausgang, der Sperrvonichinng verbunden ist.:

Schaltbare Sperrvorrichtungen sind In Kollisystemen ode Ölkreislaofen von Brennkraftmaschinen för Pkw und Lkw einsetzbar, die einen von einer Pompe geförderten Voiumensirom bedarfsabhängig sperren. Bei iüssigkeitsgekuhlten 8? ? nkmftmaschinen wird das .Arheitsmedium, Insbesonder ein Kühlmittel, mit Hil e einer Kühimitielpumpe in einem bevorzugt geschlossenen Kreislauf durch Kühikanäle Im Bereich der Zylinder und des Zylinderkopfes zürn Köhlen der Brennkratfmaschlne gepumpt. Eine Rüekkuhlung des erwärmten Mediums erfolgt insbesondere In einem LuftA^a^er- ärmetayscher mittels eines Ventilators, Zum: Antrieb der Köblmlfielpumpe ist eine direkte Antnehverblndung zur Kurhek welle der Srennkrattmaschlne üblicherweise vorgesehen, die eine Abhängigkeit der Pumpendrehzahl von der Drehzahl der Brennkraftmaschine bewirkt. Dies hat u Folge, dass Im hohen Drehiahlbereich des Motors ein entsprechend großer Vetumenstrem: der Pumpe zur V rlegung steht der in diesem Ausmaß nicht zur Kühlung der Srennkraftmaschine benötigt ird, Seim Kaltstart des Motors- tritt dagegen das Problem auf, dass das bereits durch die Kühikanäle zirkulierende Kühlmittel die Erwärmung der Brennriume verzögert und sich somit die Zei bis zum: Erreiche einer optimalen Betriebstemperatur verl ngert. Zur yemreidung dieser Froölernaffc; ist es eka nt, regelbare Kühl itteipurnpen für Brennkrallmaschinen einzusetzen, der n geförderter Volumenstrom entsprechend dem Bedarf geregelt werden kann. Dazu offenbart die DE 10 2005 004 315 A1 mm regelbare Kühimsftetpumpe, deren Flügelrad auf einer in einem Pumpengehäuse gelagerten Pumpenweile positioniert Ist: Dem Flügelrad ist zur Beeinflussung des Fördervotumens der Kühlmiifelpumpe ei Sehiebealement: zug ordnet, das über einen Elektromagneten und entgegen einer Feder axial dem Flügelrad verschiebbar ist und dabei einen Aussenbereich des Flügelrades ü ergre ft.

Weiterhin sind Köhlsysteme beirannt, di ein Thermomanagementmodui einschließen, besiebend aus einer Küblniitteipumpe, einem Stellantrieb sowie einem Drehschieber, Der drehbar in einem Gehäuse eingesetzte Drehschieber regelt einen Kyhimtttelstrom _* indem ein Durchflassquerschnift in Abhängigkei der Drehwinkeiposition des Drebschfebers verändert rd. Aus der DE 198 49 492 AI ist ein örehsehieber lör ein Kü ls stem einer Brennkraftn asehlne bekannt, der wahlweise in eine Sperrsteifung öder in eine geöffnete Stellung gebracht werden kann. Darüber hinaus ist es möglich, einen Mischbetrieb herzustellen, um gleichzeitig unterschiedliche hlerkreise des Köhlsystems mit Kühlmittel ,m _: beauf- sehlagen.

Die Aufgabe der verlegenden Erfindung besieht darin., eine Sperryorrlohtung für ein Köhlsystem, oder Schmiersystem einer Brennkraftmasehine anzugehen, die in einer hochintegrierten Art und eise baufaumoptlmsert aufgebaut kostengünstig realisierbar ist

Diese .Problemstellung wird durch eine schattbare Sperrvorrlchlung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unleransprüchen angeführt.

Genial der Eriindung Ist eine sehaltöare Sperrvorhchlung vorgesehen, die zum Sperren oder Steuern eines von einer Pumpe erzeugten Volumenstrems bestimmt ist der als Arbeitsmedium ein Kühl- oder Schmiersystem einer Brenn- kraftrnasehine beaufschlagt. Dazu ist die Sperrvorrichtuno; mit Integrierter Dreh« sehleherteehuik und in Kombination mit einer hydraulischen, krelslauflntemen Akluierung evorzugt dem Pumpenaesgang zugeordnet. Die Sperrvorrlcbtung umfasst ein Gehäuse, ^' dern mittels einer Aktuatorik ein Stallorgan einen Vo u- menstrom von einem Arbeifsmedium heeinflusst. Dazu w rd am Pumpkoloen von einem oszillierenden Magnet aidyler!:. Da über ein Ansaugvenfl In einen Pruek- rsum eintretende Ärbeitsmediurn, insbesondere e|n Kühlmittel, wird von dem Pumpkol eri komprimiert, bis ein dffnungsdryck von einem Obersehiebe- Rückschlagventi erreicht Ist, Das anschließend aus dem Oreokraum austretende Äm itsniedlu?« beaufschlagt einen Ärbeitskolben, dessen Hybbe egung von einem Getrlebeeiernen In e ne Drehbewegung des in dem Gehäuse drehbar gelagerten, als Drehschieber ausgebildeten Stellorgans umg setzt wird. Der ins besondere als ein Kugeldrehsehleher ausgeführte Drehschieber, der als Sperr- drehsohieber eingesetzt Ist, weist zumindest zwei vom Arbeitsmedium durch- strömbare, mit der Spenvorrlchtung verbundene Anschl sse auf, einen Eingang und einen Ausgang.

De erflndungsgemäie Konzept kombiniert somit eine magnetgetriebene Kolben- insbesondere Axialkoihenpurnpe ml einem Drehsohlebar. Der Pumpkolben der Pum e saugt ein flüssiges Arbeitsrnedium direkt aus dem geschlossenen Kreislauf an, verdichtet e In einem Druokraum und überschiebt das Medium nach Erreichen eines definierten Drucks zur Beaufschlagung eines Arbeltskok bans. Eine sich daraus ergehende Steilbewegung des Arbeitskolbens wird über ein Getriebeelement In e ne Drehvereteilung des Drehsohiebers urngesetzt Die Erfindung gliedert sich somit in zwei frundiegende: Subsysteme, eine Aktuatorik b . Kolbenaktuatorik, sowie ein Drehsohieberkonzept, Bis zum Erreichen eines mechanischen Endansehiags des Drehschiebers sowie zum U m einer aktiven Sperrposition ist ein andauernder Betheb des oszillierenden Pampkolbens der autreihenden Pumpe m des antreibenden agneten nötig:,

Vorteilhaft kann mit der Erfindung kostengünstig und auf einfache und hochinteg- nerte Art und Welse eine schaitbare Sperrvorriohtung In Form eines schaliharen Elements zu Verfügung: gesteil werden, weiches In beliebig aufgebauten Köhl ^» mittel- oder Öikrelsläufen von Kühl ^» oder Sehrniersystarf en einsefz ar ist _. Gemäß» eher evorzugten Anordnung Ist die erfindungsgemä&e Sperrvomehlung arn Ausgang der jeweiligen Pumpe angeordnet, wodurch der Vo!umenstrom. be Bedarf dicht abgesperrt werden kann. Hierbei spielt die Größ des Radialspiels zwischen dem Äu^endurthniesser des Arbeifskoihen und dem Innendurohmes- sei des Gehäuses sowie die sich daran ansc eßende Äusthttsöifnyng eine entscheidende Rolle in Bezug auf die Röcksteilgeschwindlgkeii Das Leistungsvermögen des Magneten und der Offne ngsdruek des als Rückschlagventil a fgeführtem Ö erschiebeventils detinferen zusammen mit der wirksame Fläche des PumpkoUsen» das Axiaikraftniveau, welches übe ein Geirieheeiemen! in ein Drehmoment am Orehschleher umgav^andeit wird.

OemiE einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung urnfasst da auch als Stelleiement zu bezeichnende Getriebeelement eine mittelbar oder unmittelbar mit dem Ärbelfs olben verbundene Zahnstange, die mit einem Zahneieruent des Drehschieber iormschlüssig in Eieg/if! steht. Bevorzugt ist der Drehschieberkörper Ober ein mittige Achse verdrehbar gelagert, wobei gleichzeitig das auch als Zahnkranz zu bezeichnende Zahnalernent zu der Drehachs zentrier angeordnet ist. Über das Getriebeelement kann der von einer Pumpe geförden te, da Kö l- oder das Sehmiersysten beaufschlagende Vuiernenstrom mitteis einer Verstellung des als Kagelkörper mit zumindest einem Steuerquerschniti ausgeführten Drehschiebers zwischen zwei Erstellungen, einer maximal geöffneten und einer gesehiosseoen Position, stufenios eingestellt werden, Nach einer Weiterbildung der Erfindung besteht die Möglichkeit, das Äusaegven- Iii bzw. das ÄnsaugrQckschlagventii der Akfua orik auf einer Staudruckseile, d.h. in einem dem Drehschieber vorgelagerten Raum oder auf einer Gegenseite, einem in Strömungsnchtung dem Prebse ileber nachgeordneten Raum einzubringen. Bei vollaktuiertem Sperrdrehschieber nimmt die Einhaiiiage des Ansaugven- Iiis unmittelbar Elnfluss auf das Druckniveau bzw.. Staudruckniveau irn Aiisaug- bereich und kann somit für die Aktylerungshydrauiik fcnktionsentsoheidend sein,. Außerdem kann die Austrittsöfmung der Aktualorik unterschied lieb angeordnet werden. Funktionsentscheidend kann es sein. In welchem Druckbereich die Aus- triftsofmuog nach Arbeltskol en zum selbsttätigen Entspannen des Systems mundet Auch hier M die prinzi ieile Möglichkeit, di s n Übergang in den Bereich .vor dem Drehschieber auf der Staudruckselte oder in den Bereich nach dem Drehsohiebec. der Gegenseite ζ platzieren. Durch die Anordnung der Aus- thttsoffrtung kann die Akfuleryngsfunktion und Röckstellfunktion beeinffusst werden, da sich die Ornoknivesus wischen den Drehschieberseiten speziell im volle feierten Betrieb unterscheiden.

Ferner uoifass die Erfindung eine Failsafe>€inriehiung, Dazu weist der Arbeits- kütbeti ein Federelenient mi mit dem sich dieser nach einer aktiven Sperrakty- mun eigenständig und passiv wWer auf eine Ausfaliposition stellt die eine vollständig geöffneten Stellung des Drehschiebers entspricht, Als bevorzugtes Federelement Ist zwischen dem Arheltskoihen und dem Gehäuse der Sperrvorrichtung eine Druckfede eingesetzt, Alternativ d u kann zur Failsafe- Rückstellung eine Torsionsfeder vorgesehen werden, welche zwischen dem Drehschieber und dem Gehäuse der Speiworrlchtung abgestützt ist Ein Rück- teilen des Systems nach Aktuierungsende erfolgt somit eigenständig und passiv Ober die Faiisafe- Federkraft _: welche den Arbeitskolben wieder in seinen nicht akfyierten Anschlag treibt

Das konstruktive Konzept der Sperrvonlobtung gemäS der Erfindung schließt vorteilhaft eine hydraulische Aktuierang ein _s die nicht einer drehenden Weile oder einer fixen Achse zugeordnet Ist Vielmehr kann die Lage der Ansaugung bzw. die Lag des Ansaugr ekachlagventlls frei ausgewählt werden. Außerdem erfer- der der erfindungsgemiSe Aufbau keine übereinstimmende Lage von dem Ansaug- und Oberschlebe^R okschiagventii, beispielsweise In einer Welle oder Achse, sondern ermöglicht diese Bauteile ohne eine konkrete Vorgabe zu platzieren, Weiterhin kann der die Rückschlagventile verbindende und zur Aufnahme des Pumpkolbens bestimmte Druokraum sowohl von der Lage, der Gestaltung wie auch vo der GroSe weitestgehend frei gestattet werden. Auch die Lage von dem mit dem Pumpkolben zusammenwirkenden Magneten. Ist relativ variabel, da dieser nicht an die Achse eines der beiden Rückschlagventile gebunden ist Erforderlich Ist lediglich, dass der fvtagnetanker und der Pumpkolben in eine .über- eins immender* Acftsa ausgerichtet sind, um eine schwellende Bewegung von eiern Magneianker direkt auf den Pumpkolben ühedragen zu können. Dagegen ist keine Drehenfkop lyng z isc e diesen beiden Elementen edorderfch, da das System komplett in einem ruhenden Gehäuse untergebracht wird,

Gemäß einer weiteren Ausgest ltung der Erfindung ist der Drehsehleher Innen halb des abgedichteten Geh uses der Sperrvorhohtyng eingesetzt, wobei dessen Innenmum zumindest mit dem Ärheitsmediuni dem Kühlmittel, gefüllt ist. Der Drehsohieher sowie das zugehörige da Getheheeiement inschli ßende System sind somit, von dem Ärbellsrnedlum umsebiossem die folglich um di Drebschleberachse keinerlei dynamische Dichtungen benötige , üwch diesen Aufbau wird die Fehlerrnöglic keit aufgrund einer äußeren Leckage vermieden. Außerdem reduziert sieb das Innere Reibniveau des Systems zur Verstellung des Drehsehlebers, was sich vorteilhaft auf die Anforderungen an die Aktuie- fungselnbeit auswirkt

Ferner schlefM die Erfindung zur Abdichtung des Drehschiehers zumindest eine Hauptdichtung ein. Die insbesondere als ein radial angeordnetes Dichtpaket ausgeführte Dichtung kann in S ro ungshehfung gesehen vor oder hinter dem Drehschleber eingesetzt werden. Dabei Ist eine Auslegung vorgesehen,. die unabhängig von der Pichtungslage sicherstellt, dass in der vellakfuieden Position des Drehschiebers eine durch den Staudruck hervorgerufene Druekun- tersiützung an der Dichtung erfolgt, um damit die Oichtwirkung auf den Drehschieber zu gewährleisten, Die edindungsgemaße Sperrvornehfung kann vodeilhaft als eine separate Einheit in ein Kollisystem ode Schmlersystern de Brennkraftmaschin Integriert werden, um beispielsweise einzelne Teilkreise des Gesamtsystems oedarfsah- hängig zu sperren oder um gezielt einzelne Köhl- oder Sehmlermrheikreisiäirie zu beaufschlagen. Da bietet es sich an, die Sperrvorrichtung im„plug-rpiay- Style auszubilden, d.h. als eine direkt einbaufähige Einheit, mit der ein bestehendes System I einfacher Weise ergänzt oder eine vorhandene Sperr orrlch ^» fung vereinfacht ausgetauscht werden kann. Zur funktionalen ufwe tung ®me$ vorhandenen Systems kann die erfi ^' nclungs» gemäße S erfvomchtung au&efdem über Schteuchanschlüsse nach einer Pumpe in ein Köhlsystem oder Sehmiersystem eingebrac t werden. Alternativ dazu schließt die Erfcdyyg ein die Sperrvor e yng mit einem Bauteil bevor- zugt mit einem Purri ngehäu^, des Kühl ^» öder Schmlersysterrss der Brehn- kraftmasehine zu kombinieren.

Weitere Merkmale de Erfindung ergebe sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen-, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Die dargestellte Ausföhrungsform zeigt ein Beispiel von einer erfindyn sgemäSen Lösung, sie stellt jedoch keine abschließende Begrenzung der Erfindung dar. Dabei -zeigt eine erflndungsgemaSe Sperrvorriehtung in einem Längsschnitt, der insbesondere den Aufbau der Äktoatehk verdeutlicht; i einer weiteren Schnitte ns loht die Sperrvorriehtung gemäS Rg, 1 « die eine Abdichtung eines Drehsohlebers zeigt die in Stre* mungsriehtung gesehen hinter dem Drehsehieber platter! ist: und die Schnittansicht der Sperrvorriehtung gemäß Fig. 2, wobei die Abdichtung des Drehschiehers In Strömungsrichtung gesehen vor dem Drehschieber angeordnet ist.

Die Fig. 1 zeigt ein eperrvorhohtung 1 die einem iKühlsystem oder einem Schmlersyetem {nich gezeigt) einer Brennkraftmasehine ygeordnet werden kann. Dabei verdeutlicht die Schnittansich insbesondere den Aufhau einer AN- tuatorlk 2, die gemeinsam mit einem als Drehschieber ausgebildeten Steiler- gan in einem Gehayse 4 integriert sind. Die Aktuatorik 2 un fasst einen ortsfest in einer Aufnahme 5 des Gehiyses 4 eingesetzten: im Betriebssysteme! der Sperrvorrichtung 1 oszillierenden Magnet 6, der einen Pumpkoihen 7 aktylert. Der mittels einer Dichtung 8 abgedichtete und mit einer Rückholfeder 9 zusammenwirkende Pumpkolben 7 begrenzt In der Aufnahme 5 gemeinsam- mit einem Anmaugventll 10 und einem Öhersehleeevenill 1 1 einen Dreckraum 12, Aufgrund des oszillierenden Pumpkclbeus 7 wird ein rbetorneblyrn, beispielsweise ein ühlml : aus einem Irnienraurn 13 des Gehäuses 4 ober das als Rückschlagventil ausgebildete Ansaugventll 10 in den Druckrauni 12 angesaugt Anschließend wird da angesaugte Ärbeitsmedlum irr* Druckraum 12 kcmprimiert und nach Überschreiten eines Öffnungsdrueks vo dem ebenfalls als Rückschlagventil ausgebildeten Öbe ehiebeveutll 11 einem Arbeitskolben 14 zugeleitet. Eine Verschiebung in Pfelrichtung des rechtwinkelig zu dem Pumpkolben 7 in dem Gehäuse 4 geführter? und abgedichteten Ärbeitskolbens 14 aus der in Fig. 1 gezeigten Ausgängsstellung erfolgt nach

ner Kraft des Federelements 16. Eine einstüeklg mit dem Arbeitskolben 14 verbundene Zahnstange 15 sieht formschlüssig mit inem: Zäbneie ent 17 des Prehsohlebers 3 In Esngrif . Eine Hubbewegung des Arbel skoihens 1 wird somit von einem aus der Zahnstange 16 und dem Zahneiement 1? gebildeten öetriefoeeiemer 18 in eine Drehbewegung des um eine Drehachse 1.9 sieh drehenden Drehschiehers S umgesetzt. Das als Druekfeder ausgelegte, mit dem Arbeitskolben 14 zusammenwirkende Federelement 16 bildet gleichzeitig eine Fallsafe-Elnriehtung 20. Diese stellt beispielsweise bei einer Störung der Akteatobk 2 sieher., dass der Arbeifsk iben 14 und gleichzeitig der über das Getriebeelement 18 mit dem Arbeitskolben 14 verbundene: Drehschieber 3 In eine einen maximalen Durcbfluss sicherstellende Ausgangsstellung verstellt wird. Die S errvorrichtung 1 omfasst gemäS der Fig. 1 einen Eingang 21 sowie einen Ausgang 22, die jeweils als Sehlauehansehiuss ausgebildet sind, über di das Arbeltsmedium in das Gehäuse 4 der SperrvOrhchtung 1 ein- und ausströmen kann, Diese Kühimedlumansehlüsse: vereinfachen den Einbau der Sperr« Vorrichtung 1 als eine separate Einheit in ein Kühl- oder Scbmiersystem einer Brennkraftmasoiiine-

Die Flg. 2 und Fig. 3 veranschaulichen in einer zu der Fig.. 1 abweichenden Schnittdarstellung durch die Sperrvorrichtung 1 Insbesondere die Abdichtung des Orehschieber 3 In dem Gehäuse 4, Ähnliche cder gleich Bauteile sind In den Flg. 2 und Flg, 3 mit ybereinstimmenden ßezugszeiehen zu Fig. 1 versehen. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich daher weitestgehend auf Ausgestaltungen, die sich von der Fig. 1 ..unterscheiden. Die Fig. 2 zeigt den 0 weitestgehend als uge lcörper ausgebildeten Drehschieber 3, der auf der um Ausgang 22 gerichteten Seite zur Abdichtung ein Dichtpaket 23 einschließt Oer Aufbay des Dichtp tets 23 ymfasst ein elastische Dichtung 24, die von einer Dlehtnngefeder 25 beaufschlagt, kraftschlössig an eine AnSenkentu des Drehschiebers 3 abgestutzt is und dabei einen Steuergyersehnitt 27 des Dreh- schiebers gegenüber dem Innenraum: 13 ab lichtet. In der Abbildung gemäß der Fig. 3 Ist dem Drehschieber 3 staydr ekseitig, d,h. auf der zum Eingang 21 gerichteten Seite, da Dichtpaket 23 zugeordnet.

Sperrvorrichtimg

2 Äkiuaiemk

Drehsohfeher

4 Gehäuse

5 Aufnahme

6 fvlagnef

7 Pympkoihsn

8 Dichtung

9 Rdekhbffeder

10 nsaugventl!

Ί1. Öbarsc ebev ntäl

12 Druckraum

13 Inrienraum

14 ÄFbetekofhtn

15 Zahnstange

16 Federelement T Zahnetemeni

18 öetrieheeernent

19 Drehachse

20 Fafeaie-EnHchtyi

21 Eingang

22 Ausg ng

23 Dfchtpsket

24 Dichtung

25 Oiohtyngsfeder

Sl uerquerschoitt