DE102011010480B4

DE102011010480B4 - Wasserpumpenanordnung mit integriertem Ölkühler

Info

Publication number: DE102011010480B4
Application number: DE102011010480.1A
Authority: DE
Inventors: Gregory L. Cockerill; Paul A. Stade; David A. Gorajek; Chris Springer
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-05-17
Filing date: 2011-02-07
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2031-02-08
Also published as: KR101275048B1; CN102287258A; US8601997B2; CN102287258B; US20110277707A1; DE102011010480A1; KR20110126522A; BRPI1101817A2

Abstract

Wasserpumpenanordnung (10), welche umfasst: eine Wasserpumpe (14); einen Ölkühler (16); und wobei die Wasserpumpe (14) ein hinteres Gehäuse (18) umfasst, das vollständig einen ersten und einen zweiten Wasserdurchgang definiert, welche die Wasserpumpe (14) fluidtechnisch mit dem Ölkühler (16) verbinden, wobei der Ölkühler (16) an einer durch das hintere Gehäuse (18) der Wasserpumpe (14) definierten Montagefläche (28) montiert ist, wobei der erste Wasserdurchgang (30) fluidtechnisch mit einer Hochdruckkammer (40) der Wasserpumpenanordnung (10) verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wasserdurchgang (32) fluidtechnisch mit einer Niederdruckkammer (48) der Wasserpumpenanordnung (10) verbunden ist, wobei durch das hintere Gehäuse (18) ein Wasserauslass (46) und an der Montagefläche (28), an der der Ölkühler (16) montiert ist, ein Wassereinlass (44) definiert sind, durch den Wasser aus dem Ölkühler (16) in den zweiten Wasserdurchgang (32) strömt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Wasserpumpenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für einen Motor, wie aus der DE 20 2004 011 114 U1 bekannt.
Bezüglich des weitergehenden Standes der Technik sei auf die Druckschriften DE 10 2004 024 516 A1 und DE 610 27 643 T2 verwiesen. So ist es aus der DE 10 2004 024 516 A1 beispielsweise bekannt, einen Öl-Wasserwärmetauscher direkt von einer Wasserpumpe durch einen Bypass zu versorgen, wobei der Rücklauf von dem Wärmetauscher direkt mit der Wasserpumpe verbunden ist und nicht durch den Motor verläuft. Ferner ist es aus der DE 610 27 643 T2 bekannt, Bohrungen, die in als Gussteil ausgebildeten Wasserpumpenanordnungen ausgebildet sind, bei Bedarf mit Stopfen zu schließen.
Hintergrund
Ein Fahrzeugmotor verwendet typischerweise Wasser, um verschiedene Motorkomponenten und jegliche zugehörige Fluide zu kühlen. Eine Wasserpumpe wird verwendet, um das Wasser durch das Kühlsystem hindurch zu bewegen. Es kann auch ein Ölkühler zum Kühlen des Motoröls eingesetzt werden, das verwendet wird, um den Motor zu schmieren und zu kühlen. Der Ölkühler ist ein Wärmetauscher, der häufig das Wasser aus dem Kühlsystem verwendet, um das Öl zu kühlen.
Der Wassereinlass und -auslass für den Ölkühler müssen korrekt innerhalb des Kühlsystems angeordnet sein, um eine ausreichende Druckdifferenz zum Bewegen des Wassers bei einer ausreichenden Rate zum Kühlen des Öls durch den Ölkühler hindurch aufrechtzuerhalten. Ebenso müssen der Öleinlass und -auslass für den Ölkühler korrekt innerhalb des Ölschmier- und -kühlsystems angeordnet sein, um eine ausreichende Druckdifferenz zum Bewegen des Öls bei einer ausreichenden Rate durch den Ölkühler hindurch aufrechtzuerhalten. Der Ölkühler kann typischerweise in der Nähe des Motors und der Wasserpumpe angeordnet sein, und es werden typischerweise Fluidleitungen verwendet, um den Ölkühler mit dem Kühlsystem und/oder dem Ölsystem an den passenden Stellen zu verbinden.
Ausgehend von der DE 20 2004 011 114 U1 liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine noch kompaktere Wasserpumpenanordnung zu schaffen.
Zusammenfassung
Diese Aufgabe wird mit einer Wasserpumpenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die oben stehenden Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten, die Erfindung auszuführen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ohne weiteres verständlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische perspektivische Darstellung einer Wasserpumpen- und Ölkühleranordnung für einen Motor;
2 ist eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung der Wasserpumpen- und Ölkühleranordnung von 1;
3 ist eine schematische perspektivische Vorderansicht der Wasserpumpenanordnung der 1–2;
4 ist eine schematische perspektivische Hinteransicht der Wasserpumpenanordnung der 1–3;
5 ist eine schematische hintere Seitenansicht der Wasserpumpenanordnung der 1–4; und
6 ist eine schematische perspektivische Draufsicht der Wasserpumpenanordnung der 1–5.
Detaillierte Beschreibung
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche Komponenten bezeichnen, veranschaulichen die 1 und 2 eine Wasserpumpen- und Ölkühleranordnung 10 zur Montage an einem Motorblock 12 für einen Motor 11. Die Wasserpumpen- und Ölkühleranordnung 10 umfasst zumindest teilweise eine Wasserpumpe 14 und einen daran montierten Ölkühler 16. Die Wasserpumpe 14 umfasst ein hinteres Gehäuse 18, das druckgegossen ist, um mindestens einen Abschnitt der Wasserpumpenanordnung 10 zu bilden.
Es wird eine Vielzahl von Befestigungselementen 20 verwendet, um die Wasserpumpen- und Ölkühleranordnung 10 an dem Motorblock 12 zu befestigen. Der Motorblock 12 kann eine daran gebildete Motormontagefläche 22 aufweisen, um die Wasserpumpen- und Ölkühleranordnung 10 an dem Motorblock 12 zu befestigen. Die Motormontagefläche 22 kann eine allgemein flache Fläche bereitstellen, um die Befestigung und Abdichtung der Wasserpumpen- und Ölkühleranordnung 10 an dem Motorblock 12 zu unterstützen. Eine Vielzahl von Befestigungselementlöchern 24 kann durch die Motormontagefläche 22 definiert sein, um die Vielzahl der Befestigungselemente 20 aufzunehmen.
Eine erste Montagefläche 26 kann durch das hintere Gehäuse 18 definiert sein, um die Wasserpumpen- und Ölkühleranordnung 10 an der Motormontagefläche 22 des Motorblocks 12 zu montieren. Es ist eine zweite Montagefläche 28 durch das hintere Gehäuse 18 definiert, um den Ölkühler 16 an der Wasserpumpe 14 zu montieren. Die erste Montagefläche 26 und die zweite Montagefläche 28 sind allgemein flache Flächen, um das Abdichten der Wasserpumpe 14 zu dem Ölkühler 16 und dem Motorblock 12 zu unterstützen. In der Ausführungsform, die in den 1 und 2 gezeigt ist, sind die erste und die zweite Montagefläche 26 und 28 an gegenüberliegenden Seiten des hinteren Gehäuses 18 voneinander angeordnet.
Unter Bezugnahme auf die 3–6 sind ein erster Wasserdurchgang 30, ein zweiter Wasserdurchgang 32, ein erster Öldurchgang 34 und ein zweiter Öldurchgang 36 durch das hintere Gehäuse 18 definiert. Der erste Wasserdurchgang 30 ist ein Hochdruck-Wasserdurchgang. Ein erster Wassereinlass 38 für den ersten Wasserdurchgang 30 ist mit einer Hochdruckkammer 40 der Wasserpumpe 14 verbunden. Ein erster Wasserauslass 42 ist an der zweiten Montagefläche 28 gebildet, die durch das hintere Gehäuse 18 definiert ist. Wasser aus der Hochdruckkammer 40 tritt durch den ersten Wassereinlass 38 hindurch in den ersten Wasserdurchgang 30 ein und strömt aus dem ersten Wasserdurchgang 30 heraus und durch den ersten Wasserauslass 42 hindurch in den Ölkühler 16 hinein. Der zweite Wasserdurchgang 32 ist ein Niederdruck-Wasserdurchgang. Ein zweiter Wassereinlass 44 ist an der zweiten Montagefläche 28 des hinteren Gehäuses 18 gebildet und ein zweiter Wasserauslass 46 ist durch das Pumpengehäuse 16 definiert. Der zweite Wasserauslass 46 ist mit einer Niederdruckkammer 48 der Wasserpumpe 14 verbunden. Wasser aus dem Ölkühler 16 (in den 1 und 2 gezeigt) strömt durch den zweiten Wassereinlass 44 hindurch in den zweiten Wasserdurchgang 32 hinein und tritt in die Niederdruckkammer 50 der Wasserpumpe 14 ein. Die Druckdifferenz zwischen dem ersten Wasserdurchgang 30 und dem zweiten Wasserdurchgang 32 erzeugt eine ausreichende Wasserströmung durch den Ölkühler 16 hindurch, um das Öl für den Motor 11 zu kühlen.
Der erste Öldurchgang 34 ist ein Hochdruck-Öldurchgang. Ein erster Öleinlass 52 des ersten Öldurchganges 34 ist mit einem Hochdruck-Öl-durchgang 54 aus dem Motorblock 12 verbunden, der in der Motormontagefläche 22 gebildet ist. Der erste Öleinlass 52 ist an der ersten Montagefläche 26 des hinteren Gehäuses 18 definiert und ein erster Ölauslass 56 ist an der zweiten Montagefläche 28 des hinteren Gehäuses 16 gebildet. Öl aus dem Motorblock 12 tritt durch den ersten Öleinlass 52 hindurch in den ersten Öldurchgang 34 ein und strömt von dem ersten Ölauslass 56 in den Ölkühler 16 hinein. Der zweite Öldurchgang 36 ist ein Niederdruck-Öldurchgang. Ein zweiter Öleinlass 58 ist an der zweiten Montagefläche 28 des hinteren Gehäuses 16 gebildet und ein zweiter Ölauslass 60 ist an der ersten Montagefläche 26 des hinteren Gehäuses 18 definiert. Der zweite Ölauslass 60 ist mit einem Niederdruck-Öldurchgang 62 verbunden, der an der Motormontagefläche 22 definiert ist und zu einer Motorölwanne (nicht gezeigt) führt. Öl aus dem Ölkühler 14 (in den 1 und 2 gezeigt) strömt durch den zweiten Öleinlass 58 in den zweiten Öldurchgang 36 hinein und strömt durch den zweiten Ölauslass 60 hindurch hinaus, um durch den Niederdruck-Einlassdurchgang 62 hindurch in den Motorblock 12 zu gelangen. Die Druckdifferenz zwischen dem ersten Öldurchgang 34 und dem zweiten Öldurchgang 36 erzeugt eine ausreichende Ölströmung durch den Ölkühler 16 hindurch, um das Öl für den Motor 11 zu kühlen.
Das hintere Gehäuse 18 ist ein Druckgussgehäuse. Der erste Wasserdurchgang 30, der zweite Wasserdurchgang 32, der erste Öldurchgang 34 und der zweite Öldurchgang 36 können daher zumindest teilweise durch Bohren der Durchgänge in das hintere Gehäuse 18 gebildet sein. Der erste Wasserdurchgang 30 ist ein im Wesentlichen U-förmiger Durchgang. Ein erstes Mittelteilstück 64 ist durch Bohren in einer allgemeinen Abwärtsrichtung in den 3–6 gebildet, um die beiden äußeren Abschnitte des ersten Wasserdurchganges 30 zu verbinden. Unter Bezugnahme auf 3 gelangt der Bohrer während des Bohrvorganges durch eine Thermostatkammer 66 für die Wasserpumpe 14 hindurch. Dies erzeugt eine Öffnung 80 in der Wasserpumpe 14, die für den ersten Wasserdurchgang 30 nicht erforderlich ist. Ein Verbindungsstück 68 ist an der Öffnung 80 in dem hinteren Gehäuse 18 angeordnet, die durch das Bohren des ersten Mittelteilstücks 64 geschaffen wurde. Das Verbindungsstück 68 definiert eine Durchbrechung und kann verwendet werden, um eine weitere Motorkomponente (nicht gezeigt) fluidtechnisch mit der Wasserpumpe 14 zu verbinden.
Alternativ kann ein Stopfen anstelle des Verbindungsstücks 68 verwendet werden, um die Hochdruck-Thermostatkammer 66 und den ersten Wasserdurchgang 30 abzudichten. Ähnlich wie der erste Wasserdurchgang 30 ist auch der zweite Wasserdurchgang 32 ein allgemein U-förmiger Durchgang. Ein zweites Mittelteilstück 70, das in 3 gezeigt ist, ist durch Bohren des hinteren Gehäuses 18 gebildet, um die beiden Endabschnitte des zweiten Wasserdurchganges 32 zu verbinden. Ein Stopfen 72 ist an der Öffnung 80 in dem hinteren Gehäuse 18 angeordnet, die durch das Bohren des zweiten Mittelteilstücks 70 geschaffen wurde. Der Stopfen kann verwendet werden, um den zweiten Wasserdurchgang 32 abzudichten.
In der gezeigten Ausführungsform sind der erste Öldurchgang 34 und der zweite Öldurchgang 36 allgemein gerade Durchgänge. Der erste und der zweite Öldurchgang 34 und 36 können jedoch auch andere Formen annehmen, die erforderlich sind, um das Öl von der Hochdruck-Ölkammer 54 und der Niederdruck-Ölkammer 62 des Motorblocks 12 zu den gewünschten Einlass- und Auslassstellen für den Ölkühler 16 zu leiten. Wenn möglich, sollten der erste Wasserdurchgang 30, der zweite Wasserdurchgang 32, der erste Öldurchgang 34 und der zweite Öldurchgang 35 von einer bereits an dem hinteren Gehäuse 18 gebildeten Öffnung oder von einer Stelle, an der eine Öffnung erwünscht sein wird, gebohrt werden. Je nach Bedarf können jedoch auch beliebige Teilstücke in dem ersten Wasserdurchgang 30, dem zweiten Wasserdurchgang 32, dem ersten Öldurchgang 34 und dem zweiten Öldurchgang 35 auf eine ähnliche Weise wie der erste und der zweite Wasserdurchgang 30 und 32 gebildet werden, indem ein Abschnitt des Durchganges in das hintere Gehäuse 18 gebohrt und je nach Wunsch ein Verbindungsstück 68 oder ein Stopfen 72 an der resultierenden Öffnung 80 des hinteren Gehäuses 18 angeordnet wird.
In der gezeigten Ausführungsform sind der erste Wasserdurchgang 30, der zweite Wasserdurchgang 32, der erste Öldurchgang 34 und der zweite Öldurchgang 36 jeweils vollständig durch das hintere Gehäuse 18 definiert. Das hintere Gehäuse 18 kann jedoch auch verwendet werden, um zumindest einen Abschnitt mindestens eines der Durchgänge zu bilden, um die Komplexität zur fluidtechnischen Verbindung des Motorblocks 12 und der Wasserpumpe 14 mit dem Ölkühler 16 zu reduzieren. Daher können der Ölkühler 16 und die Wasserpumpe 14 zusammen integriert und an dem Motorblock 12 montiert sein, während jegliche äußeren Fluidkanäle zwischen der Wasserpumpe 14, dem Ölkühler 16 und dem Motorblock 12 minimiert oder eliminiert sind.
Die erste Montagefläche 26 ist eine allgemein flache Fläche. Der erste Wasserdurchgang 30, der zweite Wasserdurchgang 32, der erste Öldurchgang 34 und der zweite Öldurchgang 36 können jedoch von der ersten Montagefläche 26 vorstehen. Vertiefungen 74, die in der Motormontagefläche 22 geformt sind, können jegliche Vorsprünge von der Wasserpumpen- und Ölkühleranordnung 10 aufnehmen, während dennoch eine allgemein flache Fläche zum Montieren und Abdichten der Wasserpumpen- und Ölkühleranordnung 10 an dem Motorblock 12 bereitgestellt ist. In der gezeigten Ausführungsform ist eine Flachdichtung 76 (in 2 bezeichnet) zwischen der ersten Montagefläche 26 und der Motormontagefläche 22 angeordnet, um das Abdichten des ersten und zweiten Öldurchganges 34 und 36 zu dem Motorblock 12 zu unterstützen. Ebenso kann eine zweite Flachdichtung 78 (in 2 bezeichnet) zwischen der Wasserpumpe 14 und dem Ölkühler 16 angeordnet sein, um die Abdichtung des ersten Wasserdurchganges 30, des zweiten Wasserdurchganges 32, des ersten Öldurchganges 34 und des zweiten Öldurchganges 36 zu dem Ölkühler 16 zu unterstützen.
Die oben angeführten Ausführungsformen offenbaren somit eine Anordnung mit einer Wasserpumpe 14 und einem Ölkühler 16, der an der Wasserpumpe 14 montiert ist. Ein hinteres Gehäuse 18 der Wasserpumpe 14 weist mindestens einen Wasserdurchgang 30, 32 auf, der zumindest teilweise durch das hintere Gehäuse 18 definiert ist, um die Wasserpumpe 14 fluidtechnisch mit dem Ölkühler 16 zu verbinden.

Claims

Wasserpumpenanordnung (10), welche umfasst: eine Wasserpumpe (14); einen Ölkühler (16); und wobei die Wasserpumpe (14) ein hinteres Gehäuse (18) umfasst, das vollständig einen ersten und einen zweiten Wasserdurchgang definiert, welche die Wasserpumpe (14) fluidtechnisch mit dem Ölkühler (16) verbinden, wobei der Ölkühler (16) an einer durch das hintere Gehäuse (18) der Wasserpumpe (14) definierten Montagefläche (28) montiert ist, wobei der erste Wasserdurchgang (30) fluidtechnisch mit einer Hochdruckkammer (40) der Wasserpumpenanordnung (10) verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wasserdurchgang (32) fluidtechnisch mit einer Niederdruckkammer (48) der Wasserpumpenanordnung (10) verbunden ist, wobei durch das hintere Gehäuse (18) ein Wasserauslass (46) und an der Montagefläche (28), an der der Ölkühler (16) montiert ist, ein Wassereinlass (44) definiert sind, durch den Wasser aus dem Ölkühler (16) in den zweiten Wasserdurchgang (32) strömt.
Wasserpumpenanordnung nach Anspruch 1, wobei das hintere Gehäuse (18) ein Druckgussgehäuse ist.
Wasserpumpenanordnung nach Anspruch 1, wobei das hintere Gehäuse (18) ferner mindestens einen Öldurchgang (34, 36) definiert, welcher eingerichtet ist, um den Ölkühler (16) fluidtechnisch mit einem Motorblock zu verbinden.
Wasserpumpenanordnung nach Anspruch 1, wobei das hintere Gehäuse (18) eine Öffnung (80) definiert, die durch Bohren zumindest eines Abschnitts des mindestens einen Wasserdurchganges gebildet wird.
Wasserpumpenanordnung nach Anspruch 4, wobei ein Stopfen (72) oder ein Verbindungsstück (68) an dem hinteren Gehäuse (18) an der Öffnung montiert ist.
Wasserpumpenanordnung nach Anspruch 5, wobei das Verbindungsstück (68) eine Durchbrechung definiert, sodass eine Leitung mit dem Verbindungsstück (68) fluidtechnisch mit der Wasserpumpe (14) verbunden werden kann.
Wasserpumpenanordnung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Fläche (26), die durch das hintere Gehäuse (18) definiert ist, sodass der Ölkühler (16) und die Wasserpumpe (14) mit einer einzigen Dichtung (76) fluidtechnisch zu einem Motorblock (12) abgedichtet sind.
Motoranordnung (11), welche umfasst: eine Wasserpumpenanordnung (10) gemäß Anspruch 1 und einen Motorblock (12); wobei das hintere Gehäuse (18) der Wasserpumpenanordnung (10) mindestens einen Öldurchgang (34, 36) definiert, welcher eingerichtet ist, um den Ölkühler (16) fluidtechnisch mit dem Motorblock (12) zu verbinden; und wobei das hintere Gehäuse (18) eine Fläche (26) definiert, die einer Dichtfläche an dem Motorblock (12) entspricht, sodass der Ölkühler (16) fluidtechnisch zu dem Motorblock (12) abgedichtet ist.
Motoranordnung nach Anspruch 8, wobei der Ölkühler (16) an einer ersten Seite (28) des hinteren Gehäuses (18) angeordnet ist und der Motorblock (12) an einer zweiten Seite (26) des hinteren Gehäuses (18) angeordnet ist, und wobei der mindestens eine Öldurchgang (34, 36) ein Durchgangsloch ist, welches durch das hintere Gehäuse (18) definiert ist.