DE102004004050A1

DE102004004050A1 - Kühlmittelpumpenanordnung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102004004050A1
Application number: DE102004004050A
Authority: DE
Inventors: Georg Emmersberger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2005-08-11
Also published as: ES2372937T3; JP4747105B2; US7343883B2; JP2007519850A; US20060254539A1; ATE530748T1; EP1709307B1; WO2005071237A1; EP1709307A1

Abstract

Kühlmittelpumpenanordnung für eine Motorwellen umfassende Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem Pumpengehäuse und einer Pumpenwelle mit einem endseitig angeordneten Pumpenlaufrad mit einer im wesentlichen fliegenden Lagerung der Pumpenwelle mittels eines innerhalb der Brennkraftmaschine angeordneten Lagers.

Description

Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine Kühlmittelpumpenanordnung für eine Motorwellen umfassende Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem Pumpengehäuse und einer Pumpenwelle mit einem endseitig angeordneten Pumpenlaufrad.

Üblicherweise erfolgt die notwendige Kühlung von Kraftfahrzeugbrennkraftmaschinen mittels eines in einem Kühlkreislauf zirkulierenden Kühlmittels, wie Wasser, welches in zu kühlenden Bereichen Wärme aufnimmt und diese über Wärmetauscher an anderer Stelle wieder abgibt; zur Umwälzung des Kühlmittels sind Pumpen vorgesehen.

Eine derartige Wasserpumpenanordnung zeigt und beschreibt beispielsweise die DE 199 41 891 A1 , derzufolge die Wasserpumpe ein aus einem Pumpenkörper und einer Pumpenabdeckung gebildetes Pumpengehäuse aufweist, welches mit dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine verbunden ist. Im Pumpengehäuse ist die Pumpenwelle aufgenommen und in einem Wellenstützabschnitt drehbar gelagert. Der Wellenstützanschnitt weist dabei eine dem Dreifachen des Pumpenwellendurchmessers entsprechende Länge auf und ist zur Schmierung ölbeaufschlagt, wobei das Schmieröl mittels einer Ölzuführöffnung aus dem Kurbelgehäuse zugeführt wird. Zur Abdichtung des Pumpenraumes ist axial an den Wellenstützabschnitt anschließend eine Dichtung vorgesehen.

Diese Wasserpumpenanordnung baut aufgrund der Pumpenwellenlagerung und zusätzlich bedingt durch die an diese axial anschließende Dichtung sehr lang, was insbesondere bei einem Einsatz der Brennkraftmaschine in einem Kraftrad je nach Einbaulage nachteilig sein kann. Zudem sind zum Anschluss der Wasserpumpe lange Kühlmittelschläuche erforderlich.

Ein Brennkraftmaschine mit einer Motorwelle, welche möglicht viele für die Funktion des Motors relevante Bauteile aufnehmen soll, ist in der DE 199 45 948 A1 gezeigt und beschrieben. Diese Motorwelle nimmt neben Massenausgleichgewichten endseitig ein Pumpenrad zur Kühlmittelumwälzung auf, wobei das Wasserpumpengehäuse abhängig von der Anordnung der Motorwelle im Kurbelgehäuse oder im Zylinderkopf integriert ist.

Eine derartige Integration der Wasserpumpenanordnung in das Kurbelgehäuse oder den Zylinderkopf bedingt eine sehr aufwändige Konstruktion beispielsweise mit T-Stoß am Zylinderkopft, Spezialdichtung und/oder Zusatzlager, eine besondere Zylinderkopfbearbeitung ist erforderlich, zudem ist eine Entkoppelung der Pumpenanordnung nicht möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Kühlmittelpumpenanordnung in Hinblick auf eine kompakte, kurz bauende Brennkraftmaschine, insbesondere zur Verwendung in einem Kraftrad, bei gleichzeitig einfachem und wartungsfreundlichem Aufbau, weiterzubilden.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei der zugrundeliegende Gedanke die im wesentlichen fliegende Lagerung der Pumpenwelle mittels eines innerhalb der Brennkraftmaschine angeordneten Lagers umfasst. Erfindungsgemäß ist das Lager innerhalb der Brennkraftmaschine im Zylinderkopf oder im Kurbelgehäuse angeordnet.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Pumpenwelle drehfest und koaxial mit einer sie antreibenden Motorwelle, insbesondere mit einer Nockenwelle, verbunden. Die Wasserpumpendrehzahl und somit auch die Pumpenleistung sind so unmittelbar abhängig von der Brennkraftmaschinendrehzahl, wobei die Pumpenwelle einem anderen Ausführungsbeispiel zufolge auch mittel- oder unmittelbar von einer anderen Motorwelle antreibbar sein kann.

Zweckmäßigerweise erfolgt eine Lagerung der Pumpenwelle mittels des der Pumpenanordnung benachbart angeordneten letzten Motorwellenlagers. Falls die Pumpenwelle mit einer Nockenwelle verbunden ist, ist das letzte Nockenwellenlager zugleich Lagerelement für die das Pumpenlaufrad tragende Pumpenwelle.

Sehr bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher zwischen Pumpengehäuse und Pumpenwelle eine Dichtung, insbesondere eine Gleitringdichtung, angeordnet ist, mittels welcher zugleich eine Zentrierung erfolgt. Die Gleitringdichtung ist rohrabschnittsartig ausgestaltet und dichtet mit ihrer radial inneren Fläche gegen die Pumpenwelle. Mit ihrer radial äußeren Fläche stützt sich die Dichtung am Innenradius einer Aufnahme am Pumpengehäuse einerseits und zentrierend am Innenradius einer Aufnahme am Kurbelgehäuse andererseits ab.

Als sehr zweckmäßig wird es angesehen, wenn zur Festlegung von Pumpenlaufrad und Pumpenwelle an der Motorwelle mittels einer Schraubverbindung die Pumpenwelle hohl ausgebildet ist und die Motorwelle endseitig ein Gewinde aufweist. Die Pumpenwelle zentriert sich dabei an der Motorwelle innen oder außen.

Nachfolgend ist unter Bezugnahme auf Figuren, ein besonders zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert dabei zeigen schematisch und beispielhaft
1 eine Kühlmittelpumpenanordnung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs sowie
2 eine Detailansicht einer Kühlmittelpumpenanordnung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs im Schnitt.
1 zeigt eine Kühlmittelpumpenanordnung 100 für eine hier nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, vorliegend einen Vierzylinder-Reihenmotor für ein Motorrad. Die Kühlmittelpumpenanordnung 100 ist stirnseitig mit dem Zylinderkopf 102 der Brennkraftmaschine verbunden, wobei die Brennkraftmaschine quer zur Fahrtrichtung eingebaut ist, so dass die einzelnen Zylinder nebeneinander, mit dem Kopf schräg nach vorne geneigt liegen. In Fahrtrichtung ist die Kühlmittelpumpenanordnung 100 demgemäss links angeordnet. Die Befüllung der Zylinder erfolgt durch Einlassstutzen 150, 152, 154, 156 von oben, während die Verbrennungsabgase schräg nach unten/vorne abgeführt werden; Entsprechend liegt die Einlassnockenwelle zur Betätigung der Einlassventile 158, 160, 162, 164 oben.
Die Kühlmittelpumpenanordnung 100 umfasst einen Saugstutzen 168, durch welchen Kühlmittel, beispielsweise Kühlwasser, über das Thermostat 166 des Kühlers 170 angesaut wird. Im Bereich 172 wird das Kühlmittel dem Wassermantel zugeführt, wobei eine Aufteilung des Kühlmittelstromes in einen Hauptstrom zur Kühlung des Zylinderkopfes 102 und ein Teilstrom zur Kühlung des Kurbelgehäuses erfolgt. Falls eine Kühlung der Brennkraftmaschine, beispielsweise während der Warmlaufphase, (noch) nicht erforderlich ist, strömt das Kühlmittel entsprechend einer Vorlaufregelung aufgrund der Thermostatstellung unter Umgehung des Kühlers 170 direkt über den Kurzschlussstutzen 174 wieder zum Saugstutzen 168. Erst bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur regelt das Thermostat 166 den Kurzschlussstrom ab, so dass der Saugstutzen 168 unter Einbeziehung des Kühlers 170 über die Leitung 176 beaufschlagt wird.
Eine Detailansicht einer Kühlmittelpumpenanordnung 200 für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ist mit 2 im Schnitt dargestellt. Die Kühlmittelpumpenanordnung 200 ist stirnseitig mit dem Zylinderkopf 202 der Brennkraftmaschine verbunden und saugt durch einen Saugstutzen 222 Kühlmittel an, die Druckseite der Radialpumpe ist mit 226 bezeichnet. Zur Lagerung der Nockenwellen umfasst der Zylinderkopf 202 schalenartige Lagerstellen, welche die Nockenwellen aufnehmen. Die Lager werden geschlossen mittels hier nicht dargestellten Lagerbrücken. In der Figur ist das endseitig letzte, dem Nocken 224 benachbarte Lager 220 der Einlassnockenwelle 204 gezeigt.
Mit der Nockenwelle 204 ist koaxial die Kühlmittelpumpenwelle 206 verbunden. Eine Schraube durch die hohle Kühlmittelpumpenwelle 206 in einem Gewinde 228 am Nockenwellenende sorgt dabei für einen Kraftschluss zwischen Pumpenlaufrad 218, Pumpenwelle 206 und Nockenwelle 204. Eine Zentrierung der Pumpenwelle 206 erfolgt wie vorliegend an der Nockenwelle innen oder alternativ außen. Das Kühlmittelpumpengehäuse 214 ist mit einer eingepressten Standard-Gleitringdichtung 212 versehen und mit dem Zylinderkopf 202 verschraubt, wobei das Gehäuse der Gleitringdichtung 212 zur Zentrierung zur Nockenwellenlagerachse im Zylinderkopf 202 dient. Mit dem Kühlmittelpumpengehäuse 214 ist der Kühlmittelpumpendeckel 216 verbunden. Die zylinderkopfseitige Öldichtigkeit wird mittels eines zwischen Kühlmittelpumpenlagerdeckel 210 und Zylinderkopf 202 eingepressten Wellendichtrings 208 erreicht.
Das endseitig letzte, dem Nocken 224 benachbarte Lager 220 der Einlassnockenwelle 204 ist gleichzeitig Lagerelement für die fliegend gelagerte Pumpenwelle 206, welche das Pumpenlaufrad 218 trägt. Eine gesonderte Lagerung der Pumpenwelle 206 erübrigt sich somit, so dass die Baulänge der Brennkraftmaschine erheblich verringert werden kann. Insbesondere bei einem quer in ein Motorrad eingebauten Reihen-Vierzylinder stellt dies eine wesentliche Verbesserung dar. Aufgrund der kompakten Abmessung und der damit einhergehenden geringen Projektionsfläche in Fahrtrichtung ergeben sich besondere Vorteile hinsichtlich Aerodynamik, Verbrauch, Beschleunigung und Endgeschwindigkeit. Ferner werden erforderlicher Bauraum, Gewicht und Kosten verringert. Insbesondere aufgrund der Einbaulage quer und schräg nach vorne geneigt kann eine Verbindung zwischen Kühler und unmittelbar dahinter angeordnetem Zylinderkopf 202 bzw. Kühlmittelpumpe mittels sehr kurzer Schläuche erfolgen. Neben den genannten Vorteilen ergeben sich auch Vorteile in Bezug auf das Design.

Claims

Kühlmittelpumpenanordnung für eine Motorwellen umfassende Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem Pumpengehäuse und einer Pumpenwelle mit einem endseitig angeordneten Pumpenlaufrad, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen fliegende Lagerung der Pumpenwelle (206) mittels eines innerhalb der Brennkraftmaschine angeordneten Lagers (220).
Kühlmittelpumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenwelle (206) koaxial mit einer Motorwelle, insbesondere mit einer Nockenwelle (204), verbunden ist.
Kühlmittelpumpenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lagerung (220) der Pumpenwelle (206) mittels des der Pumpenanordnung (200) benachbart angeordneten letzten Motorwellenlagers (220) erfolgt.
Kühlmittelpumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Pumpengehäuse (214) und Pumpenwelle (206) eine Dichtung (212) angeordnet ist, mittels welcher zugleich eine Zentrierung erfolgt.
Kühlmittelpumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Festlegung von Pumpenlaufrad (218) und Pumpenwelle (206) an der Motorwelle (204) mittels einer Schraubverbindung die Pumpenwelle (206) hohl ausgebildet ist und die Motorwelle (204) endseitig ein Gewinde (228) aufweist.