DE4040200C2 - Kühlmittelpumpe zur Montage an dem Pumpengehäuse einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlmittelpumpe zur Montage an dem Pumpengehäuse einer Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine Kühlmittelpumpe der vorstehend genannten Art ist aus US 3 632 220 bekannt. Zum einen bereitet bei dieser Konstruktion die Überdeckung des Flügelrads durch das Pumpengehäuse Schwierigkei­ ten, da die dem Pumpengehäuse zugewandt liegende Zone des Flügelrads offen ist, und daher die tatsächlich erzielbare Förderleistung in hohem Maße von der fertigungstechnisch bedingten Präzision des dort gebildeten Spalts zwischen dem Flügelrad und dem Pumpengehäuse abhängig ist. Auch ist die Größe des Spalts temperaturabhängig Veränderungen unterworfen. Ferner besteht die Gefahr eines Kontakts zwischen dem Flügelrad und dem Pumpengehäuse, wenn sich beanspruchungsbedingt radiale Ver­ lagerungen der Pumpenwelle ergeben oder die Lager für die Pumpenwelle verschleißbedingt zu Verschiebungen der Lagerstelle der Pumpenwelle führen. Wenn derartige Berührungskontakte auftreten, wird hierdurch nicht nur die Förderleistung der Kühlmittelpumpe beeinflußt, sondern auch ihre Standzeit her­ abgesetzt.

Aus US 4 655 684 ist eine Zentrifugalpumpe bekannt, bei der die Gestalt der Flügel des Flügelrads derart gewählt wird, daß sich Berührungskontakte zwischen einem feststehenden Pumpengehäuse und dem Laufrad möglichst vermeiden lassen, wenn Verschiebungen bzw. Verlagerungen der Flügelradantriebswelle sich ergeben. Allerdings ergibt sich auch dort die Schwierigkeit der präzisen Einstellung des Spalts, da dieser zwischen der dem Pumpengehäuse zugewandten Fläche des Flügelrads und dem Pumpengehäuse vorgesehen ist, und daher toleranzbedingte und montagebedingte Abweichungen unver­ meidbar sind. Eine präzise vorherbestimmbare Förderleistung läßt sich daher hierbei ebenfalls nicht erzielen.

Bei der aus US 2 922 374 bekannten Pumpe schließlich wird der Spalt ebenfalls in Verbindung mit dem Pumpengehäuse und der dieser zugewandten Fläche des Flügelrads gebildet, welcher fertigungstechnisch und montagetechnisch Schwankungen und Veränderungen unterworfen ist. Auch erhält man bei dieser Pumpe eine gegenüber der Kühlmittelpumpe nach dem Oberbegriff ab­ weichenden Durchströmung, da insbesondere ein radial ausgerichte­ ter. Einlaßbereich vorhanden ist. Auch hierbei kann es zu Berührungen zwischen dem Flügelrad und dem Lagerdeckel wie bei den anderen, zuvor abgehandelten Ausführungsformen von Pumpen kommen.

Demgegenüber liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kühlwasserpumpe der gattungsgemäßen Art derart weiterzuentwickeln, daß sich eine präzise vorherbestimmbare Förderleistung ergibt und Berührungen zwischen dem Flügelrad und dem Lagerdeckel vermieden werden.

Nach der Erfindung zeichnet sich hierzu eine Kühlmittelpumpe zur Montage an dem Pumpengehäuse einer Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 umrissenen Art durch die Merkmale seines Kennzeichens aus.

Bei der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe wird der Spalt zwischen dem vom Pumpengehäuse abgewandt liegenden Bereich und dem Lagerdeckel gebildet, und dieser läßt sich genau vorherbestimmbar und auf relativ kleine Wert in Verbindung mit der Lageranordnung der Pumpenwelle einstellen, so daß sich die Förderleistung präzise vorherbestimmen läßt. Die montagetechnisch und ferti­ gungstechnisch kritische Zone zwischen der dem Pumpengehäuse zugewandten Flügelradseite und dem Pumpengehäuse wird mit Hilfe der ersten Abdeckung abgedeckt, so daß keine Beeinträchtigungen der vorherbestimmten Förderleistung hierdurch verursacht werden können. Um ferner Berührungen zwischen dem Flügelrad und dem Lagerdeckel beispielsweise bei Verlagerungen der Pumpenwelle weitgehend zu vermeiden, endet das Flügelrad im Bereich der offenen Zone axial in einer Fläche, die den Mittelpunkt des Lagers in allen Teilbereichen in einem gleich großen Abstand umschließt. Daher führen Kippbewegungen der das Flügelrad tragenden Pumpenwelle, die sich infolge eines verschleißbedingten Auslaufens des Lagers oder aus der Bauart des Lagers ergeben können, nicht zu einem unmittelbaren Berührungskontakt zwischen dem Flügelrad und dem Lagerdeckel, sondern die einander beider­ seits gegenüberliegenden Flächen können sich unter derartigen Bedingungen verschieben. Da ferner die Einlauföffnung in allen Teilbereichen von festliegenden Teilen des Flügelrads umschlossen ist, läßt sich auch der Eintrittsquerschnitt auf präzise Weise vorbestimmen. Durch die hierbei erhaltene genau definierbare Förderleistung lassen sich die Teile des Kühlsystems in optimale­ rer Weise aufeinander abstimmen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 7 wiedergegeben.

Zweckmäßigerweise hat die Fläche in allen Teilbereichen einen gleichen Abstand von der Gegenfläche des Lagerdeckels, um hierdurch einen definierten und vorbestimmbaren Spalt zu bilden.

Vorzugsweise ist das Flügelrad radial innerhalb der offenen Zone des von dem Pumpengehäuse abgewandten, axialen Endes durch eine in axialer Richtung flüssigkeitsundurchlässige, konzentrisch ausgebildete, zweite Abdeckung überdeckt. Bei möglichst geringem Werkstoffeinsatz erhält man hierbei eine möglichst große Steifigkeit der Anordnung. Sie läßt sich besonders kostengünstig im Spritzgießverfahren oder durch Pressen unter Einsatz eines nur zweiteiligen Werkzeuges herstellen.

Vorzugsweise sind die beiden Abdeckungen auf den einander zuge­ wandten Seiten durch gleichsinnig gewölbte Oberflächen begrenzt, so daß man eine stetige Profilierung der zusammenwirkenden Flä­ chen im Hinblick auf eine gute Förderleistung erhält. Hierdurch lassen sich nämlich Strömungswiderstände so weit wie möglich herabsetzen. Ferner läßt sich hierdurch der Wirkungsgrad steigern.

Vorzugsweise kann die zweite Abdeckung einen Außendurchmesser aufweisen, welcher maximal ebenso groß ist wie der Innendurch­ messer der ersten Abdeckung. Die Flügel des Flügelrades sind bei einer derartigen Ausgestaltung in jedem beliebigen Abstand von der Drehachse mit einer Abdeckung verbunden, wodurch die mecha­ nische Widerstandsfähigkeit verbessert wird. Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn das Flügelrad und die Abdeckungen einstückig ineinander übergehend ausgebildet sind. Sie können wahlweise aus Metall oder Kunststoff bestehen, und bei der Herstellung für das Spritzgieß- oder Preßverfahren eingesetzt werden.

Eine besonders präzise relative Zuordnung der Kühlwasserpumpe zu dem Pumpengehäuse läßt sich erreichen, wenn der Lagerdeckel durch eine O-Ringdichtung gegenüber dem Pumpengehäuse abgedichtet ist.

Eine beispielhafte Ausführung einer Kühlmittelpumpe ist in der in der Anlage beigefügten Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert.

Die gezeigte Kühlmittelpumpe ist zur Montage an dem Pumpengehäuse 1 einer Brennkraftmaschine bestimmt. Sie umfaßt einen am Pumpengehäuse 1 fest­ legbaren Lagerdeckel 3, in dem eine Pumpenwelle 4 gelagert ist. Das Pumpengehäuse hat eine Bohrung 2. Die Pumpenwelle 4 kann beispielsweise einstückig mit einer Riemenscheibe 6 aus einem metallischen Werkstoff hergestellt sein. Die Verwendung eines Kunststoffes ist eben­ falls möglich. Die Pumpenwelle 4 trägt auf ihrem axial in Richtung des Pumpengehäuses 1 vorstehenden Ende ein unver­ drehbar festgelegtes Flügelrad 5 und ist mittels eines Wälzlagers 16 über die Riemenscheibe 6 auf einem vor­ springenden Ansatz des Lagerdeckels 3 relativ verdrehbar gelagert. Der Ansatz umschließt zugleich eine Gleitring­ dichtung 17, welche das Flügelrad 5 auf der von dem Pumpen­ gehäuse 1 in axialer Richtung abgewandten Seite relativ verdrehbar und dichtend berührt.

Der Lagerdeckel 3 ist mit einer umlaufenden Flanschfläche 14 versehen, welche durch eine in Richtung des Pumpenge­ häuses 1 offene, umlaufende Nut 15 unterbrochen ist. In der Nut 15 ist eine O-Ringdichtung 13 angeordnet, welche aus gummielastischem Werkstoff besteht und welche nach dem Anbringen des Lagerdeckels 3 an dem Pumpengehäuse 1 die Kontaktflächen zueinander abdichtet.

Das Flügelrad 5 ist an dem dem Pumpengehäuse 1 zugewandten axialen Ende mit einer kreisringförmig begrenzten, kon­ zentrischen Einlauföffnung 7 versehen, wobei das Flügelrad 5 in der radial außerhalb der Einlaßöffnung 7 liegenden Zone durch eine in axialer Richtung flüssigkeitsundurchlässige, konzentrisch ausgebildete, erste Abdeckung 8 überdeckt ist und wobei das Flügelrad 5 in der der ersten Abdeckung axial gegenüberliegenden Zone 9 des anderen Endes in axialer Richtung offen ist. Das Flügelrad 5 ist radial innerhalb der offenen Zone 9 des von dem Pumpengehäuse 1 abgewandten, axialen Endes durch eine in axialer Richtung flüssigkeits­ undurchlässige, konzentrisch ausgebildete, zweite Abdeckung 10 überdeckt, wobei die erste und die zweite Abdeckung 8, 10 auf den einander zugewandten Seiten durch gleichsinnig gewölbte Oberflächen 11 begrenzt sind. Die Oberflächen 11 können einander aber auch auf andere Weise zugeordnet sein. Sie haben vorliegend ein Profil, das in den verschiedenen Teilbereichen an die Strömungsrichtung 12 des durchgehenden Kühlmittels angepaßt ist. Des weiteren ist es vorgesehen, daß die zweite Abdeckung 10 einen Außendurchmesser aufweist, der maximal ebenso groß ist, wie der Innendurchmesser der ersten Ab­ deckung 8. Das Flügelrad 5 läßt sich hierdurch problemlos einstückig aus Metall oder Kunststoff im Preß-, Spritz- oder Spritzgießverfahren herstellen unter Verwendung eines Formwerkzeuges, welches nur zwei Formhälften aufweist. Es zeichnet sich neben einer großen Formtreue durch eine besonders große mechanische Widerstandsfähigkeit aus sowie durch glatte Oberflächen. Dem Auftreten von Kavitations­ erscheinungen im Betrieb der Kühlmittelpumpe wird hierdurch wirksam begegnet.

In Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß das Flügelrad 5 im Bereich der offenen Zone 9 axial in Flächen endet, die den Mittelpunkt 18 des Lagers 16 in allen Teilbereichen mit gleichgroßem Abstand R umschließen. Die Flächen haben in allen Teilbereichen einen gleichen Abstand D von der rotationssymmetrisch aus­ gebildeten Gegenfläche des Lagerdeckels 3. Hierdurch wird erreicht, daß eine durch Verschleiß des Lagers 16 verur­ sachte oder bedingte Verkantung der Pumpenwelle 4 und des Flügelrades 5 nicht unmittelbar zu einer Berührung zwischen den im Bereich der Zone 9 einander gegenüber­ liegenden Flächen führt. Die Flächen erfahren lediglich eine Verschiebung in Bezug aufeinander. Eine Veränderung der Förderleistung der Kühlmittelpumpe wird mit Sicherheit vermieden.

Claims (7)

1. Kühlmittelpumpe zur Montage an dem Pumpengehäuse einer Brennkraftmaschine mit einem am Pumpengehäuse festlegbaren Lagerdeckel, in dem eine Pumpenwelle in einem Lager drehbar gelagert ist, mit einem Flügelrad und einer Riemenscheibe, welche an der Pumpenwelle befestigt sind, wobei das Flügel­ rad an dem dem Pumpengehäuse zugewandten, axialen Ende mit einer kreisförmig begrenzten, konzentrischen Einlauföffnung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Flügelrad (5) in der radial außerhalb der Einlauföffnung (7) liegenden Zone durch eine in axialer Richtung flüssigkeitsundurch­ lässige, konzentrisch ausgebildete, erste Abdeckung (8) überdeckt ist, und in der der ersten Abdeckung (8) axial gegenüberliegenden Zone (9) offen ist, daß das Flügelrad (5) im Bereich der offenen Zone (9) axial in einer Fläche endet, die den Mittelpunkt (18) des Lagers (16) in allen Teilberei­ chen in einem gleich großen Abstand (R) umschließt, und die mit der Gegenfläche des Lagerdeckels (3) zusammenwirkt.

2. Kühlwasserpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche in allen Teilbereichen einen gleichen Abstand (D) von der Gegenfläche des Lagerdeckels (3) hat.

3. Kühlwasserpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Flügelrad (5) radial innerhalb der offenen Zone (9) des von dem Pumpengehäuse (1) abgewandten, axialen Endes durch eine in axialer Richtung flüssigkeitsundurch­ lässige, konzentrisch ausgebildete, zweite Abdeckung (10) überdeckt ist.

4. Kühlwasserpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Abdeckung (8, 10) auf den einander zugewandten Seiten durch gleichsinnig gewölbte Oberflächen begrenzt sind.

5. Kühlwasserpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Abdeckung (10) einen Außendurch­ messer aufweist, der max. ebenso groß ist wie der Innen­ durchmesser der ersten Abdeckung (8).

6. Kühlwasserpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Flügelrad (5) und die Abdeckungen (8, 10) einstückig ineinander übergehend ausgebildet sind.

7. Kühlwasserpumpe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lagerdeckel (3) durch eine O-Ringdichtung (13) gegenüber dem Pumpengehäuse (1) abgedichtet ist.