DE2433468C3 - An ein Brennkraftmaschinengehäuse anbaubare Kühlwasserpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine an ein Brennkraftmaschinengehäuse anbaubare Kühlwasserpumpe, deren Pumpenkammer durch eine Aussparung im Brennkraftmaschinengehäuse gebildet ist und deren Antriebswelle an beiden Seiten aus dem Pumpengehäuse herausgeführt ist, wobei das eine Ende ein Pumpenrad und das andere Ende einen Anschlußflansch zur Befestigung eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Antriebsgliedes trägt, und in dem Gehäuse durch Wälzlager abgestützt ist. wobei am pumpenradseitigen Ende des Gehäuses Dichtungen mit radialen Dichtflächen vorgesehen sind

Die Lager bei der bekannten Pumpe sind unininstigen Betriebsbedingungen ausgesetzt, da die bekannte Anordnung keine einwandfreie Abdichtung gegen den Durchtritt von Wasser bewirkt. In das Schmiermittel eintretendes Wasser verringert jedoch wesentlich die Lebenszeit der Lager und führt zurr: frühzeitigen Verschleiß Die Abschirmung der Lager gegen Wasser ist daher seit langem eine besondere Aufmerksamkeit erfordernde Angelegenhell Man hat zur Abhilfe Einbauten zwischen den Dichtungen und den Lagern vorgesehen, die das Wasser von den Lagern ableiten sollen, wie man auch versucht hat, das Problem durch Verwendung mehrerer Lippenringdichtungen im Bereich der Lager zu lösen.

Alle diese Versuche haben jedoch keinen vollen Erfolg gezeitigt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Kühlwasserpumpe der eingangs erwähnten Art so

S weiter auszugestalten, daß mit einfachen Mitteln die Lagerung der Antriebswelle gegen den Zutritt von Leckwasser besser geschützt ist

Diese Aufgabe wird durch die in dem Kennzeichen des Anspruchs 1 angeführten Merkmale gelöst

ίο Durch die verbesserte Abdichtung wird die Lebenszeit der Lager beträchtlich erhöht und ferner im Stillstand eine selbsttätige Entfernung von Schmutz und Wasser erleichtert Durch die vorgesehenen mehrmaligen Sperren in Verbindung mit Ablaßmöglichkeiten für durch die Sperren hindurchgetretenes Wasser ist der Zutritt des Wassers zu deir die Lagerung umschließenden Kammer verhindert so daß das in dieser befindliche Schmiermittel nicht verdorben werden kann, wie dies beispielsweise bei Abdichtung selbst mittels mehrerer Lippenringdichtungen der Fall ist

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 einen axialen Schnitt durch eine Kühlwasserpumpe nach der Erfindung,

ij F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in F i g. 1 und

F i g. 3 einen Schnii? durch eine ringförmige Platte in ihrem spannungsfreien Zustand vor dem Einbau.

Die Kühlwasserpumpe hat ein aus gestanztem Metallblech bestehendes Gehäuse 10, in dem drehbar eine hohle Antriebswelle 12 gelagert ist Das Gehäuse 10 hat an der einen Stirnseite einen nach außen gerichteten Anschlußflansch 14 zum Anschluß des Gehäuses 10 an ein nicht dargestelltes Brennkraftmaschinengehäuse, so daß ein am rechten Ende der Antriebswelle 12 befestigtes Pumpenrad 16 in einer Pumpenkammer liegt, die in dem Brennkraftmaschinengehäuse gebildet ist und mit dem Kühlsystem der Brennkraftmaschine in Verbindung steht Am linken Ende der Antriebswelle 12 ist ein Bund 18 vorgesehen, mit dem eine nicht dargestellte Antriebsscheibe verbindbar ist, die über einen Riemen von der Brennkraftmaschine angetrieben wird.

Die hohle Antriebswelle 12 ist in zwei axialen Abstand voneinander aufweisenden Kugellagern 20 und 22 gelagert, die in einer abgedichteten Kammer 24 liegen. Das Gehäuse 10 hat einen zylindrischen Teil 28 kleinen Durchmessers, an den sich eine Einschnürung 29 anschließt die eine äußere Laufbahn 31 für das Kugellager 20 bildet und die zur Achse der Antriebswel-Ie geneigt gerichtet ist. Die Einschnürung 29 geht in einen konischen Teil 30 über, der unter Zwischenschaltung einer kurzen radialen Wand 34 in einen zylindrischen Teil 32 größeren Durchmessers übergeht, an dessen Ende der erwähnte Anschlußflansch 14 abgebogen ist.

Eine ringförmige Platte 26 aus gestanztem Metallblech hat eine im wesentlichen radiale Wand 37 an deren Innenrand ein axialer Flansch 38 und an deren Außenrand ein in entgegengesetzter Richtung liegender

so axialer Flansch 40 gebildet sird. Der äußere Flansch 40 liegt gegen die Innenwandung 32 des Gehäuseteils größeren Durchmessers an und die radiale Wand setzt sich an der radialen Wand 34 des Gehäuses ab. Das freie Ende des inneren Flansches 38 ist radial einwärts abgebogen und bildet eine Laufbahn 39 für das andere Kugellager 22. Auch diese Laufbahn ist zur Achse der Antriebswelle 12 geneigt. Gewünschtenfalls können die Laufbahnen durch abriebfesten Werkstoff verstärkt

werden. Die Kugeln der Kugellager 20 und 22 sind durch Käfige voneinander getrennt, die in axialer Richtung einsetzbar sind.

Bei eingebauter ringförmiger Platte 36 ist deren radiale Wand 37 in Richtung auf den Gehäuseteil 28 kleineren Durchmessers etwas federnd verformt, so daß die ringförmige Platte 36 als Feder wirkt, die die äußeren Laufbahnen 3t und 39 der Kugellager voneinander fort vorbelastet. Die Kugellager 20 und 22 sind daher durch einander entgegengesetzte Druckkräfte beansprucht, so daß Spiel zwischen der Antriebswelle 12 und dem Gehäuse 10 ausgedrückt wird. Die Reaktionskräfte werden von dem radialen Wandteil 34 des Gehäuses 10 aufgenommen, in deren Bereich durch diese Kräfte eine gute Dichtung bewirkt wird.

Falls gewünscht, kann die Federrate der ringförmigen Platte 36 eingestellt werden, beispielsweise durch Schlitzen der radialen Wand 37, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist Die ringförmige Platte 36 hat dann mehrere radiale Schlitze Si, die sich zu kreisförmigen Löchern 53 erstrecken, die radialen Abs-.and vom inneren Flansch 38 haben. Zweckmäßig werden die Schlitze 51 und 53 aus einer ebenen Platte ausgestanzt die dann in die napfförmige Form umgeprägt wird. Hierdurch wird das Bilden der Flansche 38 und 40 erleichtert, insbesondere dann, wenn die Schütze 51 sich durch den äußeren Flansch 40 bis zum freien Rand erstrecken.

Wie bereits erwähnt, befinden sich die Kugellager 20 und 22 in einer abgedichteten Kammer 24, die links der radialen Wand 37 der ringförmigen Platte 36 liegt und ein dünnes Rohr 26 enthält, dessen linkes Ende im Durchmesser abgesetzt gegen die innere Fläche des konischen Gehäuseteils 30 und der Einschnürung 29 mit Preßsitz anliegt Das rechte Ende des Ronres 26 liegt gegen die äußere Räche des inneren Flansches 38 der ringförmigen Platte 36 mil Gteitsitz an. Wird die ringförmige Platte 36 nicht mit Schlitzen und Löchern versehen, se kann das Rohr 26 in Fortfall kommen, so daß die die Kugellager enthaltende Kammer durch den konischen Gehäuseteil 30 begrenzt wird.

Auf der linken Seite ist eine die Antriebswelle 12 umgebende Lippenringdichtung aus elastomerem Werkstoff vorgesehen und in gleicher Weise eine Lippenring Jichtung im Bereich der r.ngförrnigen Platte 36. Hierdurch ist die die Kugellager enthaltende Kammer 24 abgedichtet.

Eine Stirnplatte 44 aus gestanztem Metallblech ist mit einem äußeren Flansti; 46 mit Preflsitz in die Gehäusewandung 32 größeren Durchmessers eingesetzt und liegt mit seiner Stirnfläche gegen die Stirnfläche des äußeren Flansches 40 der nngförmigen Platte 36 an. Die Stirnplatte 44 hat einen inneren büchsenartigen Tei/ 48, der auf die ringförmige Platte 36 gerichtet ist und mit seinem erweiterten Ende 50 ein mit schrägen Flächen versehener keramischer Dichtungsring 52 umfaßt, der zwischen konischen Scheiben 54 aus weichem verformbaren Werkstoff, beispielsweise Kupfer oder Aluminium, liegt Das erweiterte freie Ende 50 übt eine Druckkraft in Umfangsrichtung au>. durch die die Scheiben 54 zur Herstellung einer guten Abdichtung verformt werden. Der Hals 56 zwischen dem erweiterten freien Ende 50 und der radialen Wand 58 der Stirnplatte 44 dient einem noch zu erläuternden Zweck.

Eine Dichtungseinneit 60 besteht aus einem mit einer Ringnut versehenen Rir,- 62 aus elastomerem Werk stoff, der abgedichtet auf der Antriebswelle 112 sitzt. Ein L-förmiger Halter 64 nimmt eine in der Ringnut des Ringes 62 liegende gewellte Feder 66 auf. Ein Dichtungsring 68 aus Kohlenstoff hat eine ringförmige Dichtleiste 70 und ist in einer Hülse 71 verschieblich, die mit dem Ring 62 aus elastomerem Werkstoff verbunden ist Einpressungen 72 in der Hülse 71 arbeiten mit Vorsprüngen am Umfang des Kohledichtringes zusammen, um eine Relativdrehung zu verhindern. Die gewellte Feder 66 drückt die ringförmige Dichtleiste 70 gegen den keramischen Dichtring 52, der von der Stirnplatte 44 getragen ist

Die ringförmige Platte 36 und die Stirnplatte 44 begrenzen zusammen mit dem Gehäuse 10 einen Raum 73, in dem ein ringförmiges Prallblech 75 aus gestanztem Blech vorgesehen ist, das im wesentlichen S-förmige Gestalt hat, wobei axiale Teile 74, 76 und 78 gebildet sind. Der innere axiale Teil 74 sitzt mit Preßsitz auf der Antriebswelle 12, so daß das Prallblech mit der Antriebswelle umläuft Der mittlere axiale Teil 76 hat eine innere Umfangsfläche 80, #* mit geringem Abstand von einer äußeren Umtangsfläche 82 der Büchse 48 der Stirnplatte 44 liegt, so daß sich eine gedrosselte Verbindung ergibt, die den Durchtritt von Wasser erschwert und den Durchtritt von Schmuiz und anderen Fremdkörpern verhindert In gleicher Weise ist die äußere Umfangsfläche 84 des äußeren axialen Teils 78 in geringem Abstand von dem äußeren Flansch 40 der ringförmigen Platte 36, so daß sich eine gedrosselte Verbindung ergibt, die den Durchtritt von Flüssigkeit drosselt und den Durchtritt von Schmutz und anderen Fremdkörper verhindert. Wenn es auch aus Abdichtungsgründen vorteilhaft ist, einen durchgehenden äußeren Flansch 40 zu haben, so kann zur Erleichterung der Herstellung auch ein durch Schlitze unterbrochener äußeren Flansch 40 vorgesehen sein, ohne die beabsichtigte Wirkung zu beeinträchtigen. Durch das Prallblech 75 wird der Raum 73 in drei Kammern 86,88 und 90 unterteilt Das Abteil 90 steht mit dem Gehäuseteil innerhalb des konischen Gehäuseteils 30 über die Schlitze 51 und die Löcher 53 in Verbindung; jedoch ist die die Kugellager umschließende Kammer 24 durch das Rohr 26 getrennt von dieser Kammer.

Die Antriebswelle 12 hat mindestens einsn radialen Kanal 92, der sich im Bereich des keramischen Dichtungsringes 52 und des Dichtungsringes Ö8 aus Kohle befindet so daß die Kammer 86 unmittelbar mit der axialen Bohrung 94 der Antriebswelle 12 in Verbindung steht. Die axiale Bohrung 94 ist am linken Ende der Antriebswelle 12 offen, jedoch am anderen in der Pumpenkammer liegenden Ende durch das aus Metallblech hergestellte Pumpenrad 16 verschlossen, das mit Preßsitz auf das rechte Ende der Antriebswelle mit einer napfförmigen Nabe aufgepreßt ist. Es besteht somit ein Kanal aus der Kammer 86 ins Freie. In der Mantelfläche der Gehäusewandung 32 größeren Durchmessers und in dem Flansch 46 der Stirnplatte 44 sind miteinander fluchtende Schlitze 96 bzw. 98 vorgesehen, durch die ein Auslaß aus der Kammer 88 geschaffen ist. Der radiale Teil 9? des Prallblechs 75 zwischen dessen axialen Teilen 76 und 78 ist zweckmäßig kegelstumpfformig gegen die ringförmige Platte 36 geneigt ausgebildet, wobei der Außenrand axial ausgerichtet zu den Schlitzen 96 und 98 liegt. Hierdurch wird die Entleerung der Kammer 88 erleichtert.

Die erfindungsgen.ä3e Abdichtung arbeitet in folgen-

t>5 der Weise: Bei angebauter Kühlwasserpumpe liegt das Pumpenrad 16 in der mit Wasser gefüllten Pumpenkammer im Brennkraftrnaschinengehäuse, so daß auf der rechten Stirnseite der Stirnplatte 44 und des ortsfesten

keramischen Dichtungsringes 52 sich Wasser befindet. Die Abdichtung des Inneren des Gehäuse?, tO gegen Wasser erfolgt zunächst durch die Dichtleiste 70 des Dichtringes 68 aus Kohle, die gegen den keramischen Dichtungsring 52 durch die gewellte Feder 66 in abdichtender Anlage gehalten ist. ßei normalen Betriebsbedingungen ist es jedoch praktisch unmöglich, den Durchtritt von Leckwasser durch diese Dichtung zu verhindern. Unter dynamischen Bedingungen ist eine geringfügige Leckage sogar zweckmäßig, um die reibenden Flächen zu schmieren. Jedoch muß verhindert werden, daß dieses Leckwasser die Kugellager 20 und 22 erreicht. Dies wird in folgender Weise ermöglicht: Zwischen den Dichtungsringen 52 und 68 durchtretendes Leckwasser gelangt in die Kammer 86 und kann aus ι; dieser durch die radiale Bohrung 92 und die axiale Bohrung 94 in der Antriebswelle 12 ins Freie abfließen. Da dieser Kanal verhältnismäßig große Querschnitte im verhajims l\i ücm'i Spie! ^wischen dein axialen !es! 7u des Prallblechs 75 und der Büchse 48 der Stirnplatte 44 jo hat, fließt das Wasser willig über diesen Weg ab, Ha der Übertritt zur Kammer 88 durch den bedeutend größeren Strömungswiderstand weitgehend verhindert wird. Die radiale Bohrung 92 und die axiale Bohrung 94 in der Antriebswelle 12 stellen weiterhin einen Überlauf dar, der übermäßige Mengen von Leckwasser von den Dichtungsflächen ableitet. Sollte etwas Leckwasser in die Kammer 88 gelangen, so wird es aus dieser durch die zueinander ausgerichteten Schlitze 96 und 98 nach außen abgeleitet. Dieses Ableiten wird durch die Formgebung des Prallblechs 75 und der Stirnplatte 44 erleichtert. Wasser, das sich in der oberen Hälfte der Kammer 88 ansammelt oder längs der oberen Hälfte der Büchse 48 fließt, wird in den Trog 56 gelenkt und damit auf die Schütze 96 und 98 zur Ableitung gelenkt. Der kegelstumpfförmige Teil 99 des Prallblechs 75 fördert Wasser in der oberen Hälfte der Kammer 88 in Richtung auf den Trog 56 und Wasser in der unteren Hälfte in Richtung auf die Schlitze 96 und 98.

Eine weitere Sperre gegen den Durchstrom von Wasser oder Wasserdampf in Richtung auf die Lager wird durch die drosselnde Verbindung im Bereich des äußeren axialen Teils 78 des Prallblechs 75 und des Flansches 40 der ringförmigen Platte 36 bewirkt. Sollte trotzdem Wasser durch diese beiden Sperren gelangen, so sind die Lager noch durch den inneren Flansch 38 der ringförmigen Platte 36 und das Rohr 26 gegen den Zutritt geschützt

Diese beiden hochwertigen Sperren gestatten das Vorsehen eines weit größeren Entwässerungsschlitzes im Gehäuse 10 <Js dies bisher zulässig war. Unter statischen Bedingungen und noch mehr unter dynamischen, wenn das Pumpenrad 16 umläuft, verhindern die Sperren den Zutritt von Schmutz und anderen Fremdkörpern zur Kammer 90 wie auch zur Kammer 86. so daß die Dichtungsflächen der Dichtungsringe 52 und 68 vor Verunreinigungen bewahrt sind.

Unter dynamischen Bedingungen wirkt das Prallblech 75 wie ein Pumpenrad, das einen Luftstrom in Richtung der Pfeile 100 bewirkt, wodurch der angesaugte Luftstrom Wasser und Schmutz, die sich m der Bohrung 94 der Antriebswelle 12 angesammelt haben können, mitnimmt und über die Schlitze 96 und 98 ins Freie befördert wobei auch Ablagerungen in den Kammern 86 und 88 mitgenommen werden.

Der Zusammenbau der einzelnen Teile, um die Kugellager 20 und 22 vorzuspannen, geschieht in folgender Weise : Es werden zunächst die Antriebswelle 12 und das Gehäuse 10 und das Kugellager 20 in der endgültigen Zuordnung zusammengebaut.

Wesentlich ist daß das Kugellager 20 in seine endgültige Lage zum Gehäuse 10 und zur Antriebswelle 12 gebracht wird, bevor das Kugellager 22 montiert wird. Die ringförmige Platte 36 wird von rechts in das Gehäuse eingesetzt und stützt sich gegen die radiale Wand 34 des Gehäuses ab. Im spannungsfreien Zustand vor dem Einsetzen ist die radiale Wand 37 der ringförmigen Platte leicht kegelstumpfförmig ausgebildet und ist radial einwärts auf das freie Ende des äußeren Flansches 40 gerichtet. Die Neigung ist sehr klein und beträgt nur wenige Grade. Vorzugsweise ist auch der äußere Flansch 40 nach außen um einige Grade

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Rand, der den Innendurchmesser der Gehäusewandung 32 größeren Durchmesser um einige zehntausendstel Millimeter übersteigt, so daß nach dem Einsetzen die ringförmige Platte 36 in dem Gehäuse 10 zentriert ist, aber eine geringe radiale Einstellung durch die Vorspannung des äußeren Flansches 40 möglich ist.

Nach dem Einsetzen der ringförmigen Platte 36 ist der innere Rand der radialen Wand 37 der ringförmigen Platte 3€ federnd abgelenkt, und zwar in Richtung auf den Gehäuseteil 28 kleineren Durchmessers. Während die radiale Wand 37 in der ausgebogenen Lage gehalten wird, wird die Antriebswelle 12 u"i das Kugellager 20 geschwenkt, um die innere Laufbahn 39 von der Achse des Gehäuses 10 zu entfernen, so daß ein sichelförmiger Raum zwischen der Antriebswelle 12 und dem inneren Flansch 38 der ringförmigen Platte 36 entsteht. Eine vorgegebene Zahl von Kugeln für das Kugellager 22 wird nun in die Ringnut 43 eingeführt Die Kugeln werden dann durch einen in axialer Richtung eingeführten Käfig auf Abstand voneinander gebracht wodurch die Antriebswelle 12 ihre zweite Zentrierung erhält. Nachdem das Kugellager 22 eingebracht ist wird der innere Rand der radialen Wand 37 der ringförmigen Platte 36 freigegeben, wobei ihre Rückverformung in die ursprüngliche Form durch die Kugellager 20 und 22 verhindert ist wodurch eine Federwirkung eintritt durch die die Laufbahn 39 von der Laufbahn 31 abgedrückt wird, wodurch eine Vorspannung der Kugellager 20 und 22 bewirkt ist

Bei der federnden Verformung der ringförmigen Platte 36 nimmt die radiale Wand 37 ebene Gestalt am äußeren Rand an, so daß eine breite ebene Anlage^Sche im Bereich der radialen Wand 34 des Gehäuses 10 entsteht Wird eine geschlitzte ringförmige Platte 36 verwendet so muß das Rohr 26 verwendet werden. Dieses Rohr 26 wäre dann in das Gehäuse gegen den kegelförmigen Gehäuseteil 30 anliegend einzusetzen, bevor die ringförmige Platte 36 eingesetzt wird. Wie bereits erwähnt paßt das Rohr 26 mit Gleitsitz auf den inneren Flansch 38 der ringförmigen Platte 36. Hierdurch ist die notwendige Verformung des Innenrandes der radialen Wand 37 in Richtung auf den Gehäuseteil 28 kleineren Durchmessers möglich, während das Kugellager 22 eingebaut wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. /in ein Brennkraftmaschinengehäuse anbaubare Kühlwasserpumpe, deren Pumpenkammer durch eine Aussparung im Brennkraftmaschinengehäuse gebildet ist und deren Antriebswelle an beiden Seiten aus dem Pumpengehäuse herausgeführt ist, wobei das eine Ende ein Pumpenrad und das andere Ende einen Anschlußflansch zur Befestigung eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Antriebsgüedes trägt, und in dem Gehäuse durch Wälzlager abgestützt ist, wobei am pumpenradseitigen Ende des Gehäuses Dichtungen mit radialen Dichtflächen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Pumpenrad (16) abgewandten Seite der eine radiale Dichtfläche aufweisenden Dichtung (52, 68) und auf der dem Pumpenrad £ugewandten Seite der Lager (22) auf der Antriebswelle (12) ein ringförmiges Prallblech (75) drehfest sitzt, das mit Wandungen (32, 44) des Gehäuses (10) bzw. den Dichtungen drei ringförmige Kammern (86, 88, 90) begrenzt, die hintereinander geschaltet durch je eine drosselnde Verbindung (82, 92) miteinander verbunden sind, und die erste Kammer durch einen radialen Kanal (92) geringerer Drosselung als die erste drosselnde Verbindung mit einem axialen, ins Freie führenden Kanal (94) in der Antriebswelle (12) verbunden ist, und die zweite Kammer (88) 'm unteren Bereich Auslaßöffnungen (98, 96) geringerer Drosselung als die zweite drosselnde Verbindung enthält

2. Kühlwasserpumpe nach Ansomch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Prallbi^oh (75) einen im wesentlichen S-förmigen Querschnitt hat und das Gehäuse (10) aus Blech gebildet ist und daß die drosselnden Verbindungen (82, 92) durch axial gerichtete Teile des Prallblechs und der Gehäusewandung gebildet sind.