DE4223544A1 - Pumpe, insbesondere Wasserpumpe, für Kraftfahrzeuge - Google Patents
Pumpe, insbesondere Wasserpumpe, für KraftfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine
Wasserpumpe, für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
Bei solchen Pumpen sind in der Gehäusewand Bohrungen
vorgesehen, durch die während des Betriebes durch die
über die untere Dichtung nach oben steigende Flüssigkeit
austritt. Die Leckageflüssigkeit verursacht hierbei an
der Gehäusewand sichtbare Spuren. Sie veranlassen den
Benutzer, die Pumpe auszutauschen, obwohl funktionell
ein Austausch nicht notwendig wäre.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungs
gemäße Pumpe so auszubilden, daß ein frühzeitiger Aus
tausch der Pumpe auch bei auftretender Leckage nicht mehr
durchgeführt wird.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Pumpe erfin
dungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspru
ches 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Pumpe steigt bei einer evtl.
Leckage die Leckageflüssigkeit zwischen der Pumpenwelle
und der unteren Dichtung nach oben und gelangt dort
in den mit Schmiermittel gefüllten Raum. Dort wird
die Leckageflüssigkeit im Schmiermittel aufgefangen.
Auslaßbohrungen für die Leckageflüssigkeit sind daher
bei der erfindungsgemäßen Pumpe nicht mehr erforderlich.
Beim Auftreten von Leckage sind somit auch keine sichtbaren
Spuren an der Gehäuseaußenseite zu sehen. Dadurch wird
verhindert, daß die Pumpe vorzeitig, also wenn sie noch
funktionell voll funktionsfähig ist, ausgetauscht wird.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den wei
teren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung darge
stellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt im Axialschnitt eine erfindungsgemäße
Pumpe, die an einem teilweise dargestellten Motorblock
befestigt ist.
Die Pumpe ist bevorzugt eine Wasserpumpe, die in einem
Kraftfahrzeug eingebaut ist. Die Pumpe hat ein Lagerge
häuse 1, das vorzugsweise kreisförmigen Querschnitt hat
und in dem eine Pumpenwelle 2 drehbar gelagert ist. Auf
dem axial über das Lagergehäuse 1 ragenden Ende 3 eines
Wellenteiles 2a der Pumpenwelle 2 sitzt drehfest ein An
triebsteil 4, das im dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Flansch zur Befestigung einer Riemenscheibe ist,
über die ein Antriebsriemen geführt wird. Das Antriebsteil
4 hat an dem dem Lagergehäuse 1 zugewandten Ende einen
radial abstehenden Flansch 5, der mit geringem Abstand der
Stirnseite 6 des Lagergehäuses 1 gegenüberliegt. Der
Außendurchmesser des Flansches 5 entspricht dem Außen
durchmesser des Lagergehäuses 1.
Innerhalb des Lagergehäuses 1 ist der Wellenteil 2a mit
einer zentralen Vertiefung 7 versehen, in die ein Wellen
teil 8 eingesetzt ist, dessen aus dem Lagergehäuse 1 ra
gendes Ende 9 ein Laufrad 10 drehfest trägt. Der Wellen
teil 8 besteht aus keramischem Material und wird mit ra
dialem Abstand vom Lagergehäuse 1 umgeben. Der aus metal
lischem Material bestehende Wellenteil 2a ist auf den
Wellenteil 8 aufgeschrumpft, so daß eine einwandfreie
feste Verbindung zwischen beiden Wellenteilen hergestellt
ist. Im Bereich unterhalb des Wellenteiles 2a ist das
Lagergehäuse 1 im Innendurchmesser erweitert, so daß in
diesem Bereich ein Aufnahmeraum 37 für Dichtungen 11 und
12 geschaffen wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
sind in diesem Aufnahmeraum zwischen dem Laufrad 10 und
dem ihm zugewandten Ende des Wellenteiles 2a vier Dich
tungen untergebracht, von denen die Dichtung 12 gegen
Öl abdichtet, während die darunterliegenden drei Dich
tungen 11 den Zutritt von Wasser, darin enthaltenen
Schmutzteilchen und dgl. verhindern. Die Dichtungen 11,
12 sind in bekannter Weise in das Lagergehäuse 1 einge
preßt und liegen dichtend am Wellenteil 8 an. Bevorzugt
sind die Dichtungen 11 und 12 Radialwellendichtringe, die
mit mindestens einer Dichtkante einer Dichtlippe am Wel
lenteil 8 anliegen. Anstelle solcher Radialwellendicht
ringe können auch Gleitringdichtungen eingesetzt werden.
Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel reicht es
aus, wenn nur eine Dichtung 11 vorhanden ist, die den Zu
tritt von Wasser und darin enthaltenen Schmutzteilchen und
abrasiven Teilchen verhindert.
Da der Wellenteil 8 aus keramischem Material besteht,
hat er eine sehr lange Lebensdauer, weil das keramische
Material äußerst verschleißfest ist. Dadurch treten
beim Einsatz der Pumpe keine Laufspuren im Wellenteil 8
auf, die bei anderen Materialien durch die Dichtungen
erzeugt werden. Während der Lebensdauer der Pumpe ist
dadurch eine einwandfreie Abdichtung am Wellenteil 8
sichergestellt. Dadurch wird zuverlässig verhindert, daß
das zu pumpende Medium an der Welle 2 bis zu hinter
der Dichtung 11, 12 befindlichen Lagern 20, 26 hoch
steigt. Somit wird vermieden, daß beispielsweise im
zu pumpenden Medium befindliche abrasive Teilchen zu den
Lagern 20, 26 gelangen, selbst wenn die Pumpe schon
längere Zeit im Einsatz ist.
Das Lagergehäuse 1 ist am vom Laufrad 10 abgewandten
Ende innenseitig zur Bildung eines Aufnahmeraumes 13 für
eine weitere Dichtung 14 erweitert. Sie ist in den Auf
nahmeraum 13 eingepreßt und liegt dichtend an einer
Spannhülse 15 an, die drehfest auf dem Wellenteil 2a
sitzt. Die Spannhülse 15 ist gegenüber dem Wellenteil
2a durch zwei Dichtringe 16 und 17 abgedichtet, die in
Ringnuten in der Mantelfläche des Wellenteiles 2a unter
gebracht sind.
Der Wellenteil 2a weist nahe seinem den Dichtungen 11
und 12 zugewandten Ende eine Laufbahn 18 für Wälzkörper
19 eines Wälzlagers 20 auf. Die Wälzkörper 19 sind
vorzugsweise Kugeln, die in der Laufbahn 18 des Wellen
teiles 2a und in einer Laufbahn 21 des Lagergehäuses 1
laufen. Zur Bildung der Laufbahn 18 ist der Wellenteil
2a an seinem dem Laufrad 10 zugewandten Ende 22 verdickt
ausgebildet. Die beim Einsatz der Pumpe durch die Wälz
körper 19 ausgeübten Kräfte können dadurch zuverlässig
vom Wellenteil 2a aufgenommen werden.
Die Laufbahn 21 ist in der Innenwandung des Lagergehäuses
1 am Übergang vom Aufnahmeraum für die Dichtungen 11, 12
zu dem den Wellenteil 2a mit Abstand umgebenden Lager
gehäuseteil vorgesehen. Die Laufbahn 21 liegt dadurch eben
falls in einem verdickten Wandbereich des Lagergehäuses 1,
so daß die Belastungen, die durch das Wälzlager 20 im Ein
satz der Pumpe hervorgerufen werden, auch vom Lagergehäuse
sicher aufgenommen werden können.
Der verdickte Lagergehäuseteil 23 ist am Übergang zum
Aufnahmeraum 13 für die Dichtung 14 mit einer weiteren
Laufbahn 24 für Wälzkörper 25, vorzugsweise Kugeln,
eines weiteren Wälzlagers 26 versehen. Die Spannhülse
15 ist nahe ihrem vom Antriebsteil 4 abgewandten Ende
mit einem radial nach außen gerichteten Flansch 27 ver
sehen, dessen vom Antriebsteil 4 abgewandte Unterseite
als Laufbahn 28 für die Wälzkörper 25 ausgebildet ist.
Das Wälzlager 26 befindet sich mit geringem Abstand
unterhalb der Dichtung 14.
Die Wälzkörper 19, 25 der beiden Wälzlager 20, 26 werden
in die zugehörigen Laufbahnen gedrückt, wodurch eine ab
solute Spielfreiheit der Wälzkörper 19, 25 gewährleistet
ist. Dies hat zur Folge, daß die Wälzkörper 19, 25
und/oder die zugehörigen Laufbahnen 18, 21, 24, 28 nahezu
keinem Verschleiß unterliegen. Insbesondere wird dadurch
verhindert, daß die Wälzkörper 19, 25 unrund werden.
Die Spannhülse 15 steht unter der Kraft wenigstens einer
Druckfeder 29, die vorzugsweise durch wenigstens eine
Tellerfeder gebildet wird. Es ist auch möglich, ein
Tellerfederpaket vorzusehen. Die Druckfeder 29 liegt in
einer stirnseitigen Vertiefung 30 des Antriebsteiles 4
und liegt auf der Spannhülse 15 auf. Über die Druckfeder
29 wird die Spannhülse 15 mit ihrem Flansch 27 fest gegen
die Wälzkörper 25 gedrückt, die dadurch in die Laufbahn
24 des Lagergehäuses 1 spielfrei gepreßt werden. Beim Auf
schrauben des Antriebsteiles 4 auf das Wellenende 3 wird
die Pumpenwelle 2 über die Druckfeder 29 in der Zeichnung
aufwärts gezogen, wodurch der verdickte Endbereich 22
des Wellenteiles 2a die Wälzkörper 19 fest in die Lauf
bahnen 18, 21 preßt.
Die Zwischenschaltung der Druckfeder 29 zwischen den
Antriebsteil 4 und die Spannhülse 15 hat den Vorteil,
daß Längenänderungen der Spannhülse und/oder des Lager
gehäuses 1 infolge Wärmedehnungen aufgefangen werden
können, so daß die Wälzkörper 19, 25 nicht überlastet
werden können. Beim Auftreten solcher Wärmedehnungen
kann sich die Spannhülse 15 gegen die Kraft der Druckfeder
29 relativ zum Wellenteil 2a und damit auch zum Lagergehäuse
1 verschieben.
Sind derartige Wärmedehnungen nicht zu befürchten, kann
die Spannhülse 15 auch einstückig mit dem Wellenteil
2a ausgebildet sein. In diesem Falle wird die Anpreß
kraft zur spielfreien Führung und Lagerung der Wälzkörper
19, 25 durch Aufschrauben oder Aufpressen des Antriebs
teiles 4 auf das Wellenende 3 erreicht.
Die Pumpe wird mit ihrem Lagergehäuse 1 an einen Motor
block 31 angesetzt, der mit einer Anbauöffnung 32 für
die Pumpe versehen ist. Ihr Durchmesser ist so groß, daß
das Laufrad 10 durch die Anbauöffnung 32 hindurch in den
Motorblock 31 gesteckt werden kann. In der Einbaulage
der Pumpe liegt somit das Laufrad 10 innerhalb des
Motorblockes 31.
Das Lagergehäuse 1 hat am laufradseitigen Ende einen
radial nach außen gerichteten Flansch 33, mit dem die
Pumpe in die Anbauöffnung 32 eingesetzt wird. Der Flansch
33 hat eine Kegelfläche 34 als Mantelfläche. In gleicher
Weise hat die An- bzw. Einbauöffnung 32 einen kegelför
migen Rand 35. Beide Kegelflächen 34 und 35 haben den
gleichen Kegelwinkel, der vorzugsweise größer als der
Winkel der Selbsthemmung ist. Dadurch kann die Pumpe im
Bedarfsfall einfach vom Motorblock 31 abgenommen werden.
Die Kegelflächen 34, 35 haben den Vorteil, daß die Ein
bauöffnung 32 und die Kegelfläche 34 nicht mit engen
Toleranzen hergestellt werden müssen und daß dennoch ein
sicherer Sitz des Flansches 33 im Motorblock 31 gewähr
leistet ist. In der Kegelfläche 34 und/oder im kegelför
migen Rand 35 der Einbauöffnung 32 ist ein Dichtring
36 gelagert, so daß die Einbauöffnung einwandfrei abge
dichtet ist.
In der Einbaulage wird die Pumpe dann in geeigneter Weise
fest mit dem Motorblock 31 verbunden.
Anstelle des bevorzugten Kegelsitzes kann der Motorblock
31 auch eine zylindrische Einbauöffnung aufweisen. Dann
ist allerdings eine sehr genaue Passung erforderlich, um
einen einwandfreien Sitz der Pumpe in der Einbauöffnung 32
zu gewährleisten. Außerdem ist dann zum Abziehen der
Pumpe vom Motorblock 31 ein Abziehwerkzeug oder eine
Abziehvorrichtung erforderlich, die bei der bevorzugten
Ausführung mit Kegelsitz nicht notwendig sind. Dort kann
die Pumpe ohne derartige Werkzeuge oder Vorrichtungen
im Bedarfsfall vom Motorblock 31 abgenommen werden.
Schließlich ist es auch möglich, die Einbauöffnung 32 mit
Innengewinde zu versehen, so daß das Lagergehäuse 1 in
diese Einbauöffnung 32 geschraubt werden kann. In diesem
Falle müssen die Gewinde in geeigneter Weise abgedichtet
werden.
Die beiden Wellenteile 2a und 8 können auch einstückig
miteinander ausgebildet sein und dann durchgehend aus
keramischem Material bestehen. In diesem Falle ist der
Aufschrumpfvorgang zur Verbindung der beiden Wellenteile
nicht erforderlich.
Bei einer anderen (nicht dargestellten) Ausführungsform
können die beiden Wellenteile 2a und 8 sowie das Laufrad
10 einstückig miteinander aus keramischem Material her
gestellt sein. In diesem Falle muß das Laufrad 10 nicht
in einem zusätzlichen Arbeitsgang auf den Wellenteil 8
gesteckt werden.
Die Pumpe läßt sich kostengünstig fertigen und hat eine
lange Lebensdauer. Da der Wellenteil 8 aus keramischem
Material besteht, ist er sehr verschleißfest, so daß die
an ihm anliegenden Dichtungen 11 und 12 nicht zu einem
frühzeitigen Verschleiß des Wellenteiles 8 und damit zu
einem frühzeitigen Ausfall der Pumpe führen. Da die
Wälzkörper 19, 25 in die Laufbahnen 18, 21, 24, 28 gepreßt
werden, haben die Wälzlager 20, 26 kein Spiel, so daß
sie ebenfalls nur einem sehr geringen Verschleiß beim
Einsatz der Pumpe unterliegen. Zudem läßt sich die
Pumpe äußerst einfach vom Motorblock 31 abnehmen. Dann
können beispielsweise bequem Dichtungen ausgetauscht
werden, die evtl. beschädigt sind.
Oberhalb der unteren, gegen Öl abdichtenden Dichtung 12
oder auch oberhalb der obersten Dichtung 11′ der unteren,
gegen Wasser abdichtenden Dichtungen 11 befindet sich
ein Ringraum 37 zwischen dem Lagergehäuseteil 23 und der
Pumpenwelle 2. Er ist als Schmiermittelraum ausgebildet,
der mit einem Schmiermittel gefüllt ist. Vorzugsweise
erstreckt sich der Schmiermittelraum 37 bis zum Aufnahme
raum 13. Mit dem Schmiermittel werden die Lager 20, 26 ge
schmiert, die in diesem Raum liegen. Nach oben ist der
Schmiermittelraum 37 durch die obere Dichtung 14 abge
dichtet. Steigt während des Betriebes der Pumpe 2 Leckage
flüssigkeit zwischen der Pumpenwelle und der unteren
Dichtung 12 nach oben, dann gelangt sie in das Schmier
medium und wird darin aufgefangen. Die bei den bekannten
Pumpen in deren Gehäusewandung vorhandenen Bohrungen
sind nicht vorgesehen. Daher gelangt auch keine Leckage
flüssigkeit nach außen. An der Gehäuseaußenwand treten
darum auch keine Spuren von austretender Leckageflüssig
keit auf. Die Pumpe wird aus diesem Grunde auch nicht
zu früh ausgewechselt. Dadurch können erhebliche Kosten
eingespart werden. Die Dichtungen 12 und 14 können
beispielsweise auch als Gleitringdichtungen ausgebildet
sein.
Claims (22)
1. Pumpe, insbesondere Wasserpumpe, für Kraftfahrzeuge,
mit einem Gehäuse, in dem eine Pumpenwelle drehbar
gelagert ist, die am freien Ende ein Laufrad trägt
und die im unteren, an das Laufrad anschließenden
Bereich mindestens eine Dichtung hat, dadurch gekenn
zeichnet, daß im Bereich oberhalb der unteren Dichtung
(12) zwischen der Pumpenwelle (2) und dem Gehäuse
(1) ein mit Schmiermittel gefüllter Raum (37) vorge
sehen ist.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schmiermittelraum (37) von der unteren Dich
tung (12) bis zu einer oberen Dichtung (14) reicht,
und daß im Schmiermittelraum Lager (20, 26) für die
Pumpenwelle (2) liegen.
3. Pumpe, deren Pumpenwelle mit Wälzlagern drehbar
abgestützt ist, insbesondere nach Anspruch 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (19,
25) der Wälzlager (20, 26) spielfrei in ihre Lauf
bahnen (18, 21, 24, 28) gepreßt sind.
4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahnen (18, 21;
24, 28) an der Pumpenwelle (2) und am Gehäuse (1)
vorgesehen sind.
5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenwelle (2) einen
verdickten Endbereich (22) aufweist, an dem eine der
Laufbahnen (18) vorgesehen ist.
6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß auf der Pumpenwelle (2)
eine Spannhülse (15) sitzt, die eine der Laufbahnen
(28) aufweist.
7. Pumpe nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (15) einen
radial abstehenden Flansch (27) aufweist, an dem die
eine Laufbahn (28) vorgesehen ist.
8. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse (1)
einen verdickten Wandabschnitt (23) aufweist, an
dessen beiden Enden jeweils eine der Laufbahnen (21,
24) vorgesehen ist.
9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die gehäuseseitigen Lauf
bahnen (21, 24) einen kleineren axialen Abstand
voneinander haben als die pumpenseitigen Laufbahnen
(18, 28).
10. Pumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (15) axial
verschiebbar auf der Pumpenwelle (2) sitzt.
11. Pumpe nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (15) gegen
eine Gegenkraft axial verschiebbar ist.
12. Pumpe nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (15) gegen
die Kraft wenigstens einer Druckfeder (29), vorzugs
weise einer Tellerfeder, verschiebbar ist.
13. Pumpe nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnete daß sich die Druckfeder (29)
an einem auf der Pumpenwelle (2) drehfest sitzenden
Antriebsteil (4) abstützt.
14. Pumpe nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsteil (4)
eine Vertiefung (30) aufweist, in der die Druckfeder
(29) liegt.
15. Pumpe, insbesondere Wasserpumpe, für Kraftfahrzeuge,
mit einem Gehäuse, in dem eine Pumpenwelle drehbar
gelagert ist, die am freien Ende ein Laufrad trägt
und mit mindestens einer Dichtung gegenüber dem
Gehäuse abgedichtet ist,
insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenwelle (2)
zumindest im Bereich der Dichtung (11, 12) aus
keramischem Material besteht.
16. Pumpe nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenwelle (2)
aus zwei Wellenteilen (2a, 8) besteht, von denen
der eine Wellenteil (8) aus keramischem Material
besteht.
17. Pumpe nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß der andere Wellenteil
(2a) auf den aus keramischem Material bestehenden
Wellenteil (8) aufgeschrumpft ist.
18. Pumpe nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenwelle (2)
insgesamt aus keramischem Material besteht.
19. Pumpe nach Anspruch 15 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenwelle (2)
und das Laufrad (10) einstückig aus keramischem
Material bestehen.
20. Pumpe nach einem der Ansprüche 15 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß der aus keramischem
Werkstoff bestehende Wellenteil (8) und das Laufrad
(10) einstückig aus Keramikmaterial hergestellt
sind.
21. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (11,
12, 14) Radialwellendichtungen sind.
22. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (11,
12, 14) Gleitringdichtungen sind.
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Publication number | Publication date |
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US5362201A (en) | 1994-11-08 |
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8131 | Rejection |