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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Förderpumpe in einem Kraftfahrzeug
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Aus
der
DE 199 32 359
A1 ist eine Kühlmittelpumpe
für den
Kühlmittelkreislauf
einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug bekannt, bestehend
aus einer antreibbaren Riemenscheibe und einem über eine Flüssigkeitsreibungskupplung angetriebenen
Kühlmittelpumpenrad.
Das Kühlmittelpumpenrad
sitzt auf einer Welle auf, auf der die Riemenscheibe ohne Drehkopplung
gelagert ist, wobei die Riemenscheibe über einen Riementrieb vom Verbrennungsmotor
des Kraftfahrzeuges angetrieben wird. In die Riemenscheibe ist die
Flüssigkeitsreibungskupplung
integriert, die einen mit der Welle verbundenen Rotor umfasst, welcher über Scherkräfte, die über eine
viskose Flüssigkeit übertragen
werden, von der Riemenscheibe angetrieben wird, so dass über den
Kraftfluss, der über
die viskose Flüssigkeit zwischen
der Riemenscheibe und dem Rotor hergestellt wird, auch das Kühlmittelpumpenrad
angetrieben wird. Dieses ist der Riemenscheibe axial vorgelagert,
wodurch die gesamte Vorrichtung verhältnismäßig groß baut.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakt bauende Förderpumpe
in einem Kraftfahrzeug anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die Unteransprüche
geben zweckmäßige Weiterbildungen
an.
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Die
motorisch angetriebene Einheit der Förderpumpe ist in einem Hohlraum
eines Bauteiles aufgenommen, der radial von einem rotierenden Funktionsrad
eingeschlossen ist, welches einem Aggregat des Kraftfahrzeuges zugeordnet
und beispielsweise als Riemenscheibe oder dergleichen ausgebildet
ist, die unmittelbar von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine
angetrieben wird. Aufgrund der Integration der Fördereinheit in den von dem
Funktionsrad übergriffenen
Hohlraum wird insbesondere in Achsrichtung eine sehr kompakte Ausführung erreicht,
da im Vergleich zu Ausführungen
aus dem Stand der Technik der in Achsrichtung erforderliche Bauraum
nicht oder nur geringfügig
größer ist
als der Bauraum für die
Fördereinheit
ohne das Funktionsrad. Eine Beeinträchtigung der Funktionsweisen
sowohl der Förderpumpe
als auch des Funktionsrades ist durch die Integration der Fördereinheit
in den Hohlraum nicht zu erwarten, da grundsätzlich die Funktionen beider Baueinheiten
unabhängig
voneinander ausführbar sind.
Gemäß einer
vorteilhaften Ausführung
kann es aber zweckmäßig sein,
ein Antriebsrad der Förderpumpe,
das in dem Hohlraum aufgenommen ist, mit dem Funktionsrad direkt
oder indirekt zu koppeln, so dass ein zusätzlicher Antriebsmotor für die Förderpumpe
obsolet ist.
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Zweckmäßig ist
das Bauteil, in welchem die Fördereinheit
aufgenommen ist, ein Lagerzapfen, auf dem das Funktionsrad drehbar
gelagert ist. Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführung
ist vorgesehen, dass das Pumpengehäuse, in dem die Fördereinheit
der Förderpumpe
aufgenommen ist, zugleich den Lagerzapfen bildet. Die Aufnahme im
Lagerzapfen weist den Vorteil einer ortsfesten Halterung für die Fördereinheit
auf, kombiniert mit der Aufnahme innerhalb eines radial von dem
Funktionsrad eingeschlossenen Hohlraumes.
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Des
Weiteren kann es zweckmäßig sein,
ein Übertragungsglied
zwischen dem Funktionsrad und dem Antriebsrad der Fördereinheit
vorzusehen, wodurch die Drehkopplung zwischen dem Antriebsrad und
dem Funktionsrad hergestellt wird. Dieses Übertragungsglied ist insbesondere
als Welle zwischen dem Antriebsrad und dem Funktionsrad ausgebildet, wobei
gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführung diese
Welle zugleich die Rotationsachse sowohl des Antriebsrades als auch
des Funktionsrades bildet. Diese Ausführung zeichnet sich durch eine
einfache Konstruktion aus, da es genügt, die Welle des Antriebsrades
durch eine Wandung des Lagerzapfens hindurchzuführen und mit einer die Stirnseite
des Lagerzapfens übergreifenden
Wandung des Funktionsrades zu koppeln.
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Gemäß einer
zweiten, alternativen Ausführung
kann es aber auch vorteilhaft sein, dass die Rotationsachsen von
Antriebsrad der Fördereinheit
und Funktionsrad nicht zusammenfallen, sondern parallel und auf
Abstand zueinander liegen. In dieser Ausführung erfolgt die Drehkopplung
zwischen dem Antriebsrad und dem Funktionsrad mittelbar über ein zwischengeschaltetes
Zwischenrad, wodurch Drehzahlüber- oder -untersetzungen
realisiert werden können.
Insbesondere ist es möglich,
ein Drehzahlübersetzungsverhältnis größer eins
umzusetzen, so dass die Förderpumpe
eine größere Drehzahl
als das Funktionsrad aufweist. Um trotz des zusätzlichen Zwischenrades eine
kompakte Bauform einzuhalten, ist das Funktionsrad vorteilhaft als
Hohlrad mit Innenverzahnung ausgebildet, in welchem das Zwischenrad
als Innenrad angeordnet ist und mit der Innenverzahnung des Hohlrades
kämmt.
Aufgrund der Verzahnung zwischen Funktionsrad und Zwischenrad handelt
es sich hierbei um eine formschlüssige
Kraftübertragung;
in Frage kommen grundsätzlich
aber auch kraftschlüssige
Kopplungen zwischen dem Zwischenrad und dem Funktionsrad.
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Ist
ein Zwischenrad vorgesehen, bildet dessen Welle vorteilhaft zugleich
die Welle des Antriebsrades der Fördereinheit, wodurch eine weitere
konstruktive Vereinfachung erreicht wird.
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Die
Förderpumpe
ist beispielsweise als Zahnradpumpe ausgebildet, insbesondere als
Außenzahnradpumpe,
bei der über
zwei miteinander kämmende
Zahnräder
das zu fördernde
Medium in den Räumen
jeweils zwischen den außen
liegenden Zähnen
der Zahnräder
und der Gehäuseinnenwandung
transportiert wird. von den beiden Zahnrädern ist eines als Antriebsrad
ausgeführt,
welches über
die Welle mittelbar oder unmittelbar von dem Funktionsrad angetrieben
wird.
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Gemäß einer
weiteren Ausführung
kann es aber auch zweckmäßig sein,
den Antrieb der Förderpumpe
von dem Funktionsrad zu entkoppeln und separat hiervon auszuführen. In
diesem Fall ist eine Drehkopplung zwischen dem Antriebsrad der Förderpumpe
und dem Funktionsrad nicht erforderlich.
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Weitere
Vorteile und zweckmäßige Ausführungen
sind den weiteren Ansprüchen,
der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Förderpumpe,
die in einem Hohl- bzw. Innenraum eines topfförmigen Funktionsrades angeordnet
ist, wobei das Funktionsrad an einem weiteren Bauteil des Kraftfahrzeuges
gehalten und die offene Seite des Funktionsrades diesem weiteren
Bauteil zugewandt ist,
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2 eine 1 entsprechende
Darstellung mit topfförmigem
Funktionsrad und darin aufgenommener Förderpumpe, wobei die offene
Seite des Funktionsrades dem tragenden Bauteil abgewandt ist,
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3 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
mit einem topfförmigen
Funktionsrad, welches drehbar auf einem als Hohlkörper ausgeführten Lagerzapfen gelagert
ist, der sich an einem Bauteil des Kraftfahrzeuges erstreckt, wobei
in den Hohlraum des Lagerzapfens eine Förderpumpe integriert ist, deren Antriebsrad über ein
Wellenstück
mit dem Funktionsrad drehgekoppelt ist,
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4 eine
weitere Ausführung
mit einer im Hohlraum eines Lagerzapfens für das Funktionsrad angeordneten
Förderpumpe,
deren Antriebsrad jedoch über
ein Wellenstück
mit einem Zwischenrad drehgekoppelt ist, welches als Innenrad mit
der Innenverzahnung des als Hohlrad ausgebildeten Funktionsrades
kämmt,
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5 die
Ausführung
nach 4 in stirnseitiger Ansicht,
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6 die
stirnseitige Ansicht auf ein den 4 und 5 entsprechendes
Ausführungsbeispiel,
bei dem das als Hohlrad ausgeführte
Funktionsrad zusätzlich
zur Innenverzahnung, die mit dem Zwischenrad kämmt, eine Außenverzahnung
aufweist,
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7 einen
Schnitt durch die Anordnung nach 6 gemäß Schnittlinie
VII-VII,
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8 eine
Ansicht der Rückseite
der Ausführungen
nach den 6 und 7 mit einer
Darstellung der als Außenzahnradpumpe
ausgeführten Förderpumpe.
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In
den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Bei
dem in 1 dargestellten Bauteil 1 handelt es
sich um ein Kraftfahrzeugbauteil, beispielsweise um ein Kurbelgehäuse eines
Verbrennungsmotors, insbesondere um den Abschlussdeckel am Kurbelgehäuse, an
dem die Kurbelwelle aus dem Kurbelgehäuse herausragt und diverse
Scheiben und Räder
zum Antrieb der Nebenaggregate des Verbrennungsmotors antreibt.
An dem Bauteil 1 ist drehbar ein Funktionsrad 2 gelagert,
bei dem es sich beispielhaft um eine Riemenscheibe oder dergleichen handelt.
Dieses Funktionsrad ist als Hohlkörper ausgeführt und weist insbesondere
Topfform auf, wodurch im Funktionsrad 2 ein Innen- bzw.
Hohlraum 4 gebildet ist. In diesem Hohlraum 4 ist
eine allgemein mit Bezugszeichen 3 bezeichnete Förderpumpe
aufgenommen, bei der es sich beispielsweise um eine Ölförderpumpe
oder um eine Kühlmittelförderpumpe handelt.
Die Fördereinheit
der Förderpumpe 3 ist zweckmäßig als
Zahnradpumpe, insbesondere als Außenzahnradpumpe ausgeführt, wobei
aber auch andere Ausführungen
wie zum Beispiel Flügelzellenpumpen
in Betracht kommen. Über
die Förderpumpe 3 wird
die zu fördernde
Flüssigkeit
saugseitig herangeführt
und druckseitig abgeleitet.
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Die
offene Seite des topfförmig
ausgebildeten Funktionsrades 2, welches drehbar am Bauteil 1 gelagert
ist, ist einer Seitenwandung des Bauteiles 1 zugewandt.
Der Antrieb der Förderpumpe 3 erfolgt entweder
mittels einer kinematischen Kopplung über das Funktionsrad 2 oder
aber, gemäß einer
alternativen Ausführung,
unabhängig
vom Funktionsrad 2 über
einen separaten Antriebsmotor. Die Förderpumpe 3 ist vollständig im
Hohlraum 4 des Funktionsrades 2 aufgenommen.
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Das
Ausführungsbeispiel
nach 2 unterscheidet sich von demjenigen nach 1 insoweit, als
das topfförmig
ausgebildete Funktionsrad 2 mit seiner offenen Seite dem
Bauteil 1 abgewandt ist. Der Antrieb des Funktionsrades 2 erfolgt über eine Antriebswelle 5,
die in das Bauteil 1 einragt. Die Antriebswelle 5 bildet
zugleich die Drehlagerung des Funktionsrades 2. Im Innen-
bzw. Hohlraum 4 des Funktionsrades 2 ist die Förderpumpe 3 aufgenommen.
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Bei
dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Funktionsrad 2 ebenfalls
topfförmig ausgebildet,
wobei die offene Seite des Funktionsrades dem Bauteil 1 zugewandt
ist. Das Funktionsrad 2 ist auf einem Lagerzapfen 6,
welcher fest mit dem Bauteil 1 verbunden ist, drehbar gelagert.
Der Lagerzapfen 6 ragt in den Hohlraum des Funktionsrades 2 ein
und weist ebenfalls einen Hohlraum 4 auf, in welchem die
Förderpumpe 3 vollständig aufgenommen
ist. Ein Antriebsrad der Fördereinheit
der Förderpumpe 3 ist über eine
Welle 7 mit dem Funktionsrad 2 drehgekoppelt.
Die Welle 7 liegt in der Rotationsachse 9 des
Funktionsrades 2, die zugleich die Rotationsachse des Antriebsrades
der Fördereinheit der
Förderpumpe
bildet. Die Welle 7 durchragt die Stirnwandung des stationären Lagerzapfens 6 und schafft
eine Drehkopplung zwischen der Stirnwandung des Funktionsrades 2 und
dem Antriebsrad der Förderpumpe 3.
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Im
Ausführungsbeispiel
nach 4 ist das Antriebsrad der Förderpumpe 3 exzentrisch
zum Funktionsrad 2 gelagert. Demzufolge liegen die Rotationsachse 9 des
Funktionsrades 2 und die Rotationsachse 10 des
Antriebsrades der Förderpumpe 3 parallel
und auf Abstand zueinander. Die Förderpumpe 3 ist wiederum
vollständig
im Hohlraum 4 des Lagerzapfens 6 aufgenommen,
jedoch ist im Übertragungsweg
zwischen dem Antriebsrad der Förderpumpe 3 und
dem Funktionsrad 2 ein Zwischenrad 8 zwischengeschaltet,
das die gleiche Rotationsachse 10 wie das Antriebsrad der
Förderpumpe 3 aufweist und
somit in Bezug auf das Funktionsrad 2 exzentrisch gelagert
ist. Das Zwischenrad 8 ist, wie insbesondere der stirnseitigen
Ansicht nach 5 zu entnehmen, als stationär gelagertes,
drehbares Innenrad ausgebildet, welches mit der Innenverzahnung des
als Hohlrad ausgeführten
Funktionsrades 2 kämmt.
Die Welle 7 des Zwischenrades 8 ist mit dem Antriebsrad
der Förderpumpe 3 drehgekoppelt.
Auf diese weise wird eine Drehbewegung des Funktionsrades 2 zunächst auf
das Zwischenrad 8 und von diesem weiter auf das Antriebsrad
der Förderpumpe 3 übertragen. Über die
Größenverhältnisse
von Funktionsrad 2 und Zwischenrad 8 ist eine
Drehzahlübersetzung
mit einem Übersetzungsverhältnis ungleich eins
zwischen dem Funktionsrad 2 und dem Antriebsrad der Förderpumpe 3 möglich. Es
können
insbesondere Drehzahlübersetzungsverhältnisse
größer eins
realisiert werden, was zu einer höheren Drehzahl der Förderpumpe
gegenüber
dem Funktionsrad 2 führt.
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In
den 6 bis 8 ist die Förderpumpe 3 und der
Antrieb der Förderpumpe über das
Funktionsrad 3 und das hiermit kämmende Zwischenrad 8 dargestellt.
Das Funktionsrad 2 ist, wie 6 in Verbindung
mit 7 zu entnehmen, als Hohlrad mit einer Außenverzahnung
und einer Innenverzahnung ausgeführt,
wobei die Außenverzahnung
mit einem weiteren, nicht dargestellten Bauteil kämmt, beispielsweise
einem Zahnriemen, und die Innenverzahnung mit dem exzentrisch zum
Funktionsrad 2 gelagerten Zwischenrad 8 kämmt. Die
Welle 7 des Zwischenrades 8 ist zugleich die Welle
des Antriebsrades 11 der Förderpumpe 3, wie 7 zu
entnehmen ist. Die Förderpumpe 3 ist
als Außenzahnradpumpe
mit insgesamt zwei Förderrädern ausgeführt, von
denen eines das Antriebsrad 11 bildet, das mit dem zweiten
Förderrad 12 kämmt. Beide
Räder 11 und 12 weisen
eine Evolventenverzahnung auf, bei denen das zu fördernde
Medium, wie den in 8 eingetragenen Pfeilen zu entnehmen,
bei einer gegenläufigen
Drehung von Antriebsrad 11 und Förderrad 12 zwischen
der Verzahnung und der Innenwandung des aufnehmenden Gehäuses transportiert wird,
bei der es sich im Ausführungsbeispiel
um die Innenwandung des die Räder 11 und 12 aufnehmenden
Lagerzapfens 6 handelt. Zu erkennen ist in den 6 bis 8 auch
die Welle 13 des mit dem Antriebsrad 11 kämmenden
Förderrades 12.
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Die
beiden Räder 11 und 12 der
Förderpumpe 3 sind
im Hohlraum 4 des Lagerzapfens 6 aufgenommen,
wobei die dem Funktionsrad 2 abgewandten Wellenstummel
der Wellen 7 und 13 der Räder 11 bzw. 12 axial
aus dem Hohlraum 4 im Lagerzapfen 6 herausragen.
Diese Wellenstummel 7 und 13 können in einem angrenzenden,
nicht dargestellten Bauteil gelagert sein.
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- 1
- Bauteil
- 2
- Funktionsrad
- 3
- Förderpumpe
- 4
- Hohlraum
- 5
- Antriebswelle
- 6
- Lagerzapfen
- 7
- Welle
- 8
- Zwischenrad
- 9
- Rotationsachse
- 10
- Rotationsachse
- 11
- Antriebsrad
- 12
- Förderrad
- 13
- Welle