DE102013212487A1

DE102013212487A1 - Buchse für Pumpenflügelräder, Pumpenflügelradbausatz und Kühlmittel-pumpe

Info

Publication number: DE102013212487A1
Application number: DE102013212487.2A
Authority: DE
Inventors: Rainer Schenk; Elmar Mause
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2014-12-31
Also published as: WO2014206405A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Buchse (1) für eine Kühlmittelpumpe einer Verbrennungskraftmaschine, zur Übertragung einer Antriebskraft von einer Welle auf ein Pumpenflügelrad, mit einem im Wesentlichen zylindrischen Grundkörper (2), der ein sich in seiner Längsrichtung (3) erstreckendes Loch (4), in das die Welle einsteckbar ist, und einen zur Aufnahme einer Drehmoment-/Kraftübertragungskontur an einer Innenumfangsfläche des Flügelrades ausgestalteten Außenumfang (6) aufweist, wobei an dem Außenumfang (6) zumindest ein Rändelbereich (9) mit einer Gegenkontur, die zum in Kontakt gelangen mit der Drehmoment-/Kraftübertragungskontur in einem Betriebszustand ausgebildet ist, wobei axial benachbart zur Gegenkontur zumindest ein glatter Mantelflächenbereich (7, 8) vorhanden ist, wobei der Rändelbereich (9) zumindest einen Vorsprung (10) aufweist, der sich zumindest in einem Querschnittsbereich der Buchse (1) in radialer Richtung über den Außendurchmesser des zumindest einen Mantelflächenbereiches (7, 8) hinaus erstreckt; einen Flügelradbausatz mit einem Flügelrad sowie einer solchen Buchse (1), wobei die Buchse (1) in einem Loch des Flügelrades eingesteckt ist und das Flügelrad zumindest eine Aussparung aufweist, in der der zumindest eine Vorsprung (10) des Rändelbereiches (9) der Buchse (1) formschlüssig gehalten ist, sodass die Buchse (1) verdrehfest mit dem Flügelrad verbunden ist; sowie eine Kühlmittelpumpe mit einem solchen Flügelradbausatz.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Buchse für eine Kühlmittelpumpe einer Verbrennungskraftmaschine, zur Übertragung einer Antriebskraft von einer Welle auf ein Pumpenflügelrad, mit einem im Wesentlichen zylindrischen Grundkörper, der ein sich in seiner Längsrichtung erstreckendes Loch, in das die Welle einsteckbar ist, und einen zur Aufnahme einer Drehmoment-/Kraftübertragungskontur an einer Innenumfangsfläche des Flügelrades ausgestalteten Außenumfang aufweist, wobei an dem Außenumfang zumindest ein Rändelbereich mit einer Gegenkontur, die zum in Kontakt gelangen mit der Drehmoment-/Kraftübertragungskontur in einem Betriebszustand ausgebildet ist, wobei axial benachbart zur Gegenkontur zumindest ein glatter Mantelflächenbereich vorhanden ist; einen Flügelradbausatz mit einem Flügelrad sowie einer solchen Buchse, wobei die Buchse in einem Loch des Flügelrades eingesteckt oder eingespritzt ist und das Flügelrad zumindest eine Aussparung aufweist, in der der zumindest eine Vorsprung des Rändelbereiches der Buchse formschlüssig gehalten ist, sodass die Buchse verdrehfest mit dem Flügelrad verbunden ist, sowie eine Kühlmittelpumpe wie eine Wasserpumpe mit einem solchen Flügelradbausatz. Solche Buchsen können auch in Wärmepumpen, Umwälzpumpen in Heizanlagen oder ähnlichen Einrichtungen eingesetzt werden.
Buchsen, die ein Drehmoment von einer Welle/einer Antriebswelle an ein Flügelrad übertragen, sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbart die DE 10 2005 031 589 A1 ein Flügelrad aus Kunststoff, insbesondere bestimmt für eine Kühlmittelpumpe einer Brennkraftmaschine, gestaltet als ein Spritzgussteil mit einer Nabe, zum Aufsetzen auf einer Welle und einer Umlenkschaufel aufweisenden Rückwand, wobei die Umlenkschaufeln stirnseitig von einer Formscheibe abgedeckt sind, wobei das Flügelrad einen mehrteiligen Aufbau aufweist, wobei deren separat hergestellte Bauteile, zumindest die Rückwand und die Formscheibe, stoffschlüssig zusammengefügt sind und als Werkstoff syndiotaktisches Polystyrol, ein thermoplastischer Kunststoff, vorgesehen ist. Eine separate Buchse ist in einer zentrischen Bohrung der Nabe durch eine Klebung lagefixiert. Auch ist aus diesem Stand der Technik bekannt, dass die Buchse außenseitig eine Rändelung aufweisen kann, wodurch sich zusätzlich eine formschlüssige, verdrehgesicherte Befestigung einstellt.
Bei diesen u. a. bei der Anmelderin bereits in Serie eingesetzten Buchsen ist diese Rändelung zur Momentenübertragung in radialer Richtung und zur axialen Verliersicherung des Flügelrades am Außendurchmesser verwendet. Da die Rändelung jedoch in die Wandung/Außenwandung der Buchse eingearbeitet ist, wird der Pressverband bisher durch die Rändelung geschwächt. Dies wird insbesondere dadurch bewirkt, dass die Riefen/Täler der Rändelungen bisher von einem Mantelflächenbereich der Buchse aus radial nach innen hinein ragen und in die Außenumfangsfläche der Buchse eingeformt werden. Durch diese Ausgestaltung wird, in anderen Worten ausgedrückt, zwar eine kompakte Bauweise erzielt, jedoch die Festigkeit/die Stabilität der Buchse so stark geschwächt, dass die von der Welle auf das Flügelrad zu übertragenden Kräfte nicht gesichert über eine lange Lebensdauer der Kühlmittelpumpe hinweg weitergeleitet werden können. Denn in bestimmten Betriebszuständen kann es vorkommen, da die durch die Rändelung in die Außenwandung der Buchse eingearbeiteten Täler als hohe Kerbspannungen bewirken, dass die Buchse durch die Rändelstruktur überdurchschnittlich stark geschwächt wird. Dadurch kann es schließlich zu einer Beschädigung der Buchse kommen. Zudem, da sich die Wandstärke der Buchse durch die Rändelung reduziert, verschlechtert sich auch der Presssitz zwischen Buchse und Pumpenflügelrad. Deswegen müssen immer wieder die Spannungen derartig dahingehend vermindert werden, dass sich die Spannung im Kunststoff durch den Pressverband Welle/Kunststoffflügelrad ebenfalls reduziert. Außerdem sind durch den Stand der Technik insbesondere Rändelungen mit einer Rauhigkeit größer R_a 1,0 nur sehr schwer umsetzbar, da bei eingeformten Rändelungen/Rauhigkeiten hohe Umformkräfte erforderlich sind, die aufgrund des geschwächten Rändelungsbereichs nicht durchgeführt werden können. Zudem ist der Teilkreis der Zähne der Rändelungen zwar grundsätzlich auf einem größeren Wirkdurchmesser umsetzbar, dadurch würde jedoch das übertragbare Moment erhöht werden, wodurch sich wiederum eine Schwächung des Rändelbereichs ergeben würde.
Zusammengefasst kann es durch die Buchse, die aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist, in manchen Betriebszuständen dazu kommen, dass die Flügelräder abwandern oder auf der Buchse mit drehen, wodurch die Kühlung des Motors letztendlich nicht mehr gegeben ist. Dies kann wiederum teilweise zu Motorschäden/Motorausfällen führen.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und die in Kühlmittelpumpen eingesetzten Buchsen dahingehend zu optimieren, dass durch die Buchsengeometrie ein Festsitz des Kunststoffflügelrads auf der Buchse und auf der Weile, über den gesamten Temperatureinsatzbereich hinweg, sichergestellt ist, wobei die erforderlichen Momente auch insbesondere bei hohen Temperaturbereichen sicher übertragen werden sollen.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Rändelbereich zumindest einen Vorsprung aufweist, der sich zumindest in einem Querschnittsbereich der Buchse in radialer Richtung über den Außendurchmesser des zumindest einen Mantelflächenbereiches hinaus erstreckt.
Dadurch wird der Rändelbereich deutlich in seiner Festigkeit gestärkt. Die Vorsprünge der Rändelungen können nun als Materialaufstockung auf die Buchse aufgebracht werden, ohne die Buchse schwächende Kerben/Täler in die Außenumfangsfläche, unter Reduzierung des Durchmessers der Außenumfangsfläche der Buchse, in die Buchse einzubringen. Somit ist in den vorzugsweise umgesetzten Ausführungen nicht mehr der bearbeitete Rändelbereich für die Festigkeit der Buchse ausschlaggebend, sondern vielmehr der Mantelbereich, der auf einfache Weise durch Ausgestaltung der Buchsendicke, d. h. dem Verhältnis zwischen Durchmesser des Innenlochs und dem Durchmesser der Außenumfangsfläche, ausgestaltet und auf die speziellen Kraftübertragungsanforderungen abgestimmt werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist beidseitig zu dem Rändelbereich, axial benachbart zur Gegenkontur, je einer des zumindest einen glatten Mantelflächenbereichs vorhanden ist, wobei die beiden Mantelflächenbereiche sich vorzugsweise gleich lang in axialer Richtung erstrecken oder die axiale Länge eines ersten Mantelflächenbereiches kleiner oder gleich 7,25% von der axialen Länge des anderen, zweiten Mantelflächenbereiches abweicht. Dadurch ist eine optimaler Presssitz zwischen Buchse und Flügelrad erzielbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform von Vorteil, wenn der zumindest eine Vorsprung in Form eines Zahnes ausgebildet ist, und/oder der zumindest eine Vorsprung sich zumindest in einem Querschnittsbereich der Buchse von einem radial innen liegenden Basisbereich in radialer Richtung nach außen zu seiner Spitze hin gleichmäßig, progressiv oder degressiv verjüngt. Dadurch kann zum einen der Vorsprung auf einfache Weise in Form eines Zahnes, bspw. eines Zahnes einer Verzahnung oder eines Zahnrades ausgestaltet werden, welcher Zahn dann eine für den Formschluss optimierte Steifigkeit/Festigkeit aufweist. Verjüngt sich der Vorsprung wie beschrieben, so ist der Vorsprung seitens seiner radialen Innenseite, d. h. seines Basisbereiches möglichst stabil an der Buchse, vorzugsweise integral an dieser, anformbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es auch von Vorteil, wenn der zumindest eine Vorsprung auf der Hälfte seiner radialen Höhe, wobei die radiale Höhe der radiale Abstand zwischen der Spitze und dem Basisbereich ist, von einer gedachten, in einer Umfangsrichtung um die Längsachse der Buchse herum verlaufenden Teilkreislinie geschnitten ist, wobei die Teilkreislinie einen Durchmesser aufweist, der größer als der Durchmesser des zumindest einen Mantelbereiches ist. Durch dieses geometrische Konstruktionsdetail des Vorsprungs kann der Rändelungsbereich besonders stabil ausgestaltet sein und hohe Kräfte übertragen. Darüber hinaus kann auch der übrige Bereich der Buchse weiter verdickt werden.
Von Vorteil ist es auch, wenn der zumindest eine Vorsprung zumindest in einer axialen Richtung einen Absatz aufweist, der die radiale Höhe des zumindest einen Vorsprungs reduziert und/oder wobei der zumindest eine Absatz auf einer dem zumindest einen Vorsprung abgewandten Seite in den Mantelbereich übergeht, wobei der Absah eine axiale Anschlagsfläche ausbildet. Somit ist auf einfache Weise ein axialer Anschlag an der Buchse ausgestaltbar. Dieses Design ermöglicht in anderen Worten somit zumindest eine, vorzugsweise zwei axiale Fixierungsflächen, durch die die Spannungen im Kunststoffkörper bei Temperaturschwankungen auf ein Minimum reduziert sind.
Zweckmäßig ist es in diesem Zusammenhang auch, wenn der Rändelbereich sich um den gesamten Außenumfang der Buchse herum erstreckt. Wenn der Rändelbereich sich komplett über den gesamten Außendurchmesser der Buchse hinweg erstreckt, kann die durch den Formschluss zwischen dem zumindest einen Vorsprung übertragene Antriebskraft über den gesamten Umfang der Buchse hinweg verteilt werden. Dadurch werden auftretende Spannungsspitzen weiter reduziert.
Vorteilhaft ist es auch, wenn der Rändelbereich eine Vielzahl des zumindest einen Vorsprungs umfasst, wobei die Vorsprünge in Umfangsrichtung der Buchse nebeneinander angeordnet sind und/oder wobei die Vorsprünge parallel zueinander verlaufen. Somit werden über den gesamten Umfang des Rändelbereiches/der Rändelung die Vorsprünge verteilt und die Buchse über den gesamten Umfang hinweg verstärkt.
Gemäß einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die Vorsprünge so um den Umfang der Buchse herum verteilt angeordnet sind, dass die Vorsprünge allesamt auf der Hälfte ihrer radialen Hohe durch dieselbe Teilkreislinie geschnitten sind. Dadurch ist eine kreisrunde Anordnung der Vorsprünge nebeneinander, um einen kreisförmigen Teilkreis der Buchse herum, möglich. Dadurch können die Vorsprünge allesamt auf die gleiche Weise hergestellt werden, wodurch sich der Herstellaufwand weiter reduziert. Auch können die Vorsprünge als Verzahnung/Zähne eines Zahnrades ausgestaltet werden, was wiederum durch gängige Herstellverfahren kostengünstig herstellbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, wenn die Buchse aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist. So kann auf vorteilhafte Weise eine kostengünstige Buchse hergestellt werden, die einfach, durch gängige Herstell-/Bearbeitungsverfahren bearbeitbar ist. Dies lässt insbesondere den Herstellaufwand des die Vorsprünge aufweisenden Rändelbereiches senken. In diesem Zusammenhang ist es auch von Vorteil, wenn die Rändelung zusätzlich mittels Fließpressen, Stoßen oder Drehen hergestellt ist. Dadurch können gängige Herstellverfahren angewendet werden, um die Vorsprünge in den Buchsengrundkörper einzuarbeiten/herzustellen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sieht die Erfindung auch einen Flügelradbausatz mit einem mit einem Flügelrad sowie einer Buchse nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf, wobei die Buchse in ein Loch des Flügelrades eingesteckt ist und das Flügelrad zumindest eine Aussparung aufweist, in der der zumindest eine Vorsprung des Rändelbereiches der Buchse formschlüssig gehalten ist, sodass die Buchse verdrehfest mit dem Flügelrad verbunden ist. So kann ein Flügelradbausatz effizient zur Verfügung gestellt werden.
Auch kann eine Kühlmittelpumpe, wie eine Wasserpumpe, vorteilhafterweise mit einem solchen Flügelradbausatz versehen werden, wodurch dann auch eine Kühlmittelpumpe effizient herstellbar ist.
In anderen Worten ist erfindungsgemäß eine Buchse als Einlegeteil für Pumpenflügelräder, insbesondere für Wasserpumpenflügelräder vorgesehen, die für die Leistungsübertragung von der Welle zum Flügelrad in einer effizienten Art und Weise sorgt. Eine Buchse kann nun verwendet/umgesetzt werden, bei der die Rändelung auf einem größeren Teilkreis als der Gesamtdurchmesser der eigentlichen Buchse ausgelegt ist (Rändelung sitzt komplett über dem gesamten Durchmesser der Buchse). Zudem ermöglicht das Design zwei axiale Fixierungsflächen, durch die die Spannungen im Kunststoffkörper bei Temperaturschwankungen auf ein Minimum reduziert sind. Desweiteren können durch dieses Design Buchsen mit unterschiedlichsten Rändelungen/Verzahnungen (Zahnwinkel, Zahngeometrie, Zahnanzahl) durch Fließpressen/Stoßen oder Drehen hergestellt werden. Die Buchse, bei der die Rändelung/die Verzahnung auf einem Teilkreis liegt, weist nun einen Teilkreis auf, der größer als der eigentliche Buchsendurchmesser ist. Dadurch ist eine Buchse zur Verfügung gestellt, bei der zwei axiale Anschlagsflächen den Kunststoffkörper nicht einschließen, sondern bei Ausdehnung durch Temperaturschwankungen den Kunststoff frei „atmen” lassen. Die Verdrehsicherung selbst kann durch unterschiedlichste formschlüssige Geometrien in unterschiedlichsten Winkeln ausgeführt werden.
Die Erfindung wird nun nachfolgend mit Hilfe von Figuren näher erläutert, in Verbindung mit welchen Figuren unterschiedliche Ausführungsformen dargestellt und beschrieben sind.
Es zeigen:
1 eine isometrische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Buchse, wobei im Wesentlichen die Außenseite/Außenumfangsfläche der Buchse dargestellt ist,
2 eine Detailansicht einer Stirnseite der Buchse nach 1 in einer Ebene, auf die die Längsachse der Buchse senkrecht steht, wobei nur ein Teilumfang der Buchse dargestellt ist, und
3 eine Schnittansicht der in 1 dargestellten Buchse, wobei nur eine Hälfte der Buchse von der Längsachse der Buchse ausgehend und in radialer Richtung verlaufend in einem Längsschnitt dargestellt ist, während die andere Hälfte der Buchse nicht geschnitten ist, von der Seite, d. h. einer Ebene außerhalb der Buchse, die parallel zur Längsachse verläuft, dargestellt ist.
4 eine Schnittansicht des Flügelradbausatzes
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In den 1 bis 4 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Buchse 1 dargestellt. Diese Buchse ist auf bekannte Weise, wie bspw. die in der DE 10 2005 031 589 A1 offenbarte Buchse, in einer Kühlmittelpumpe, wie einer Hydraulik-, vorzugsweise einer Wasserpumpe einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt.
Die Buchse 1 dient zur Übertragung einer Antriebskraft/eines Antriebsmomentes von einer Welle/einer Antriebswelle 100 auf ein Flügelrad bzw. einem Pumpenflügelrad 200, wobei in den 1 bis 3 der Übersichtlichkeit halber auf die Darstellung der Welle und des Pumpenflügelrades verzichtet ist.
Die Buchse 1 weist einen zylindrischen Grundkörper 2 auf, der ein in seiner Längsrichtung, d. h. entlang seiner Längsachse 3 (axiale Richtung der Buchse) erstreckendes Loch 4 aufweist. Dieses Loch 4, das vorzugsweise als Durchgangsloch, als Bohrung oder als Durchgangsbohrung ausgestaltet ist, ist konzentrisch zur Längsachse 3 in den Grundkörper 2 eingebracht. Die Innenumfangsfläche 5 dieses Lochs 4 verläuft somit in axialer Richtung der Buchse 1 und ist vorzugsweise in seinem Querschnitt kreisrund ausgestaltet. In dieses kreisrunde Loch ist die hier nicht weiter dargestellte Welle/Antriebswelle einsteckbar ist. In einem eingesteckten Zustand der Welle in der Buchse 1 ist diese Innenumfangsfläche 5 über ihren gesamten Umfang hinweg flächig an der Außenumfangsfläche der Welle anliegend.
Wie weiterhin besonders gut in 3 zu erkennen ist, weist die Buchse 1 zudem einen zur Aufnahme einer Innenumfangsfläche eines hier nicht weiter dargestellten Flügelrades ausgestalteten Außenumfang 6 auf. Dieser Außenumfang 6 ist im Wesentlichen durch die Außenumfangsfläche 6 des Grundkörpers 2 ausgebildet. An dem Außenumfang 6 ist/sind zumindest ein, hier zwei sich in axialer Richtung der Buchse 1 erstreckende Mantelflächenbereiche 7 und 8 anschließend/ausgebildet. Ein erster Mantelflächenbereich 7 verläuft von einem ersten Ende der Buchse 1 in axialer Richtung weg, ein zweiter Mantelflächenbereich 8 von einem zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende in axialer Richtung weg. An diese beiden Mantelflächenbereichen 7 und 8, nachfolgend auch als erster Mantelbereich 7 und zweiter Mantelbereich 8 bezeichnet, grenzt ein sich ebenfalls in axialer Richtung der Buchse 1, d. h. entlang der Längsachse 3 der Buchse 1 ersteckender Rändelbereich 9 an. Die beiden Mantelbereiche 7 und 8 sind, im Querschnitt betrachtet, kreisrund ausgebildet. In anderen Worten, bildet der erste Mantelbereich 7 somit unmittelbar eine einen kreisrunden Querschnitt aufweisende Teilaußenumfangsfläche des Grundkörpers 2 aus und erstreckt sich im Wesentlichen in axialer Richtung, d. h. in Längsrichtung der Buchse 1. Auch der zweite Mantelbereich 8 bildet unmittelbar eine einen kreisrunden Querschnitt aufweisende Teilaußenumfangsfläche des Grundkörpers 2 aus und erstreckt sich im Wesentlichen in axialer Richtung, d. h. in Längsrichtung der Buchse 1. Der erste Mantelbereich 7 und der zweite Mantelbereich 8 weisen die gleiche axiale Länge auf.
Die beiden Mantelbereiche 7 und 8 sind durch den Rändelbereich zumindest geometrisch getrennt. Der erste Mantelbereich 7 erstreckt sich in axialer Richtung so wett, bis er an den Rändelbereich 9 angrenzt/in diesen wie nachfolgend beschrieben über je einen Absatz 13 und 14) übergeht.
Der Rändelbereich 9 weist zumindest einen Vorsprung 10, im vorliegenden Ausführungsbeispiel gar eine Vielzahl von Vorsprüngen 10 auf. Die Vorsprünge 10 können auch als Zähne einer auf den Grundkörper 2 angebrachten Außenverzahnung bezeichnet sein. Jeder Vorsprung 10 kann auch als Erhebung, Zahn oder Erhöhung ausgeführt sein. Jeder der Vorsprünge 10 erstreckt sich mit seiner Längsrichtung in axialer Richtung der Buchse 1, vorzugsweise gar parallel zur Längsachse 3 der Buchse 1. Wie besonders anschaulich in den 2 und 1 dargestellt, sind die Vielzahl von Vorsprüngen 10 zueinander benachbart angrenzend, um den Umfang der Buchse 1 herum verlaufend verteilt. Wie in 2 zu erkennen ist, weist jeder der Vorsprünge 10, im Querschnitt der Buchse 1 im Bereich des Rändelbereiches 9 betrachtet, einen breiteren Basisbereich 11 auf, der mit seiner radialen Innenseite unmittelbar integral/einteilig mit dem Grundkörper 2 ausgeführt ist. Dieser Basisbereich 11 verjüngt sich in radialer Richtung der Buchse 1 nach außen bis zu einer Spitze 12 des Vorsprungs 10 hin. Im Querschnitt betrachtet weißt jeder der Vorsprünge somit einen im Wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt auf, wobei der Basisbereich 11, also jene Seite des Vorsprungs, die der Längsachse 3 der Buchse 1 zugewandt ist, eine konkave Form (im Querschnitt betrachtet) aufweist, die an die Buchse 1 angebunden ist. Benachbart zu einem ersten Vorsprung 10, sowohl in einer Richtung des Umfangs der Buchse 1 im Uhrzeigersinn, als auch in einer Richtung des Umfangs gegen den Uhrzeigersinn grenzt an seinen Basisbereich 11 unmittelbar der Basisbereich 11 eines weiteren Vorsprungs 10 an. Im Uhrzeigersinn der Buchse 1 betrachtet grenzt an den ersten Vorsprung 10 ein zweiter Vorsprung 10 an, wobei die Basisbereich 11 in Umfangsrichtung unmittelbar aneinander angrenzen/sich berühren. Gegen den Uhrzeigersinn der Buchse 1, von der gleichen Seite der Buchse 1 betrachtet, grenzt an den ersten Vorsprung 10 ein anderer, dritter Vorsprung 10 an, wobei die Basisbereich 11 beider Vorsprünge 10 in Umfangsrichtung unmittelbar aneinander angrenzen/sich berühren. Die weiteren Vorsprünge 10 sind allesamt nach diesem Muster zueinander benachbart und aneinander anliegend angeordnet. Alle Vorsprünge 10 weisen vorzugsweise den gleichen Querschnitt sowie dieselbe axiale Länge auf. Jeder der Vorsprünge 10 weist über seine axiale Länge hinweg einen konstanten, gleichbleibenden Querschnitt auf.
Seitens des ersten Mantelbereiches 7 endet jeder der Vorsprünge 10 in einem in Umfangsrichtung der Buchse 1 verlaufenden ersten Absatz 13, an dem die radiale Erstreckung der Vorsprünge 10 stufenartig endet und die Außenkontur der Buchse in axialer Richtung über eine einzige Stufe in die kreisrunde Umfangsfläche des ersten Mantelbereiches 7 übergeht. Auch, in axialer Richtung der Vorsprünge 10 betrachtet, an einer Stirnseite der Vorsprünge 10, die dem ersten Mantelbereich 7 abgewandt ist, enden die Vorsprünge in einem Absatz, nämlich einem zweiten Absatz 14. Auch dieser zweite Absatz 14 ist stufenartig ausgestaltet und reduziert die radiale Höhe der Vorsprünge 10 auf den kreisrunden Außendurchmesser des zweiten Mantelbereiches 8 in einer senkrecht, d. h. in radialer Richtung verlaufenden Stufe.
Wie besonders gut in der 3 zu erkennen ist, ist sowohl der Mantelbereich 7 als auch der zweite Mantelbereich 8 mit dem gleichen Außendurchmesser ausgestaltet. Jeder der Vorsprünge 10 erstreckt sich über seine gesamte axiale Länge hinweg in radialer Richtung der Buchse 1 über diesen Außendurchmesser der beiden Mantelbereiche 7 und 8.
Die Erstreckung jedes der Vorsprünge 10 in radialer Richtung verhält sich konkret wie folgt: Grundsätzlich ist die radiale Höhe jedes Vorsprungs 10 der Abstand in radialer Richtung zwischen der Spitze 12 und dem Basisbereich 11. Jeder der Vorsprünge 10 liegt auf halber Höhe, d. h. auf der Hälfte seiner Hohe in radialer Richtung auf einer Teilkreislinie. Eine gedachte Teilkreislinie 15 schneidet daher jeden der Vorsprünge 10 im Bereich seiner halben Höhe. Die Teilkreislinie 15 (die kreisrund verlaufende Teilkreislinie 15) weist einen Durchmesser auf, der größer als der Außendurchmesser des jeweiligen Mantelbereiches 7 und 8 ist. Alle Vorsprünge 10, die der Rändelbereich 9 umfasst, liegen auf derselben Teilkreislinie 15, d. h. auf demselben Teilkreis mit demselben Radius. Somit ist eine Stirnverzahnung/eine Außenverzahnung durch die Vorsprünge 10 des Rändelbereiches 9 ausgeformt.
Jeder der Vorsprünge 10 ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass er in einen Flügelrad-Bausatz 400, umfassend zumindest die erfindungsgemäße Buchse 1 und ein Pumpenflügelrad 200, in eine an einer Innenumfangsfläche angeordnete Aussparung 300 des Pumpenflügelrades 200 einsteckbar ist, um die Buchse 1 drehfest über einen in Verdrehrichtung einer Welle 100 wirkenden Formschluss zu verbinden. Vorzugsweise ist jeder der Vorsprünge 10 in einer eigenen/separaten Ausnehmung/Aussparung an der Innenumfangsfläche des Pumpenflügelrades derartig formschlüssig gehalten. Die Buchse 1 ist dann in diesem eingesteckten Zustand verdrehfest mit dem Flügelrad 200 verbunden. Dadurch ist es möglich den Rändelbereich 9 als eine zu einer Drehmoment-/Kraftübertragungskontur, die an einer Innenumfangsfläche des Flügelrades 200 angeordnet ist, passende Gegenkontur auszugestalten.
Insbesondere wird die Buchse 1 in Flügelradbausätzen 400 eingesetzt, die in Kühlmittelpumpen, vorzugsweise Wasserpumpen für Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere für Otto- oder Dieselmotoren für Pkws oder Lkws einsetzbar sind.
Bezugszeichenliste

1: Buchse
2: Grundkörper
3: Längsachse
4: Loch
5: Innenumfangsfläche
6: Außenumfang
7: erster Mantelbereich/erster Mantelflächenbereich
8: zweiter Mantelbereich/zweiter Mantelflächenbereich
9: Rändelbereich
10: Vorsprung
11: Basisbereich
12: Spitze
13: erster Absatz
14: zweiter Absatz
15: Teilkreislinie
100: Welle
200: Flügelrad
300: Loch
400: Flügelradbausatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005031589 A1 [0002, 0027]

Claims

Buchse (1) für eine Kühlmittelpumpe einer Verbrennungskraftmaschine, zur Übertragung einer Antriebskraft von einer Welle (100) auf ein Pumpenflügelrad (200), mit einem im Wesentlichen zylindrischen Grundkörper (2), der ein sich in seiner Längsrichtung (3) erstreckendes Loch (4), in das die Welle einsteckbar ist, und einen zur Aufnahme einer Drehmoment-/Kraftübertragungskontur an einer Innenumfangsfläche des Flügelrades ausgestalteten Außenumfang (6) aufweist, wobei an dem Außenumfang (6) zumindest ein Rändelbereich (9) mit einer Gegenkontur, die zum in Kontakt gelangen mit der Drehmoment-/Kraftübertragungskontur in einem Betriebszustand ausgebildet ist, wobei axial benachbart zur Gegenkontur zumindest ein glatter Mantelflächenbereich (7, 8) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rändelbereich (9) zumindest einen Vorsprung (10) aufweist, der sich zumindest in einem Querschnittsbereich der Buchse (1) in radialer Richtung über den Außendurchmesser des zumindest einen Mantelflächenbereiches (7, 8) hinaus erstreckt.
Buchse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig zu dem Rändelbereich (9), axial benachbart zur Gegenkontur, je ein glatter Mantelflächenbereich (7, 8) vorhanden ist, wobei die beiden Mantelflächenbereiche (7, 8) sich vorzugsweise gleich lang in axialer Richtung erstrecken oder die axiale Länge eines ersten Mantelflächenbereiches (7) kleiner oder gleich 7,25% von der axialen Länge des anderen, zweiten Mantelflächenbereiches (8) abweicht.
Buchse (1) nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Vorsprung (10) in Form eines Zahnes ausgebildet ist, und/oder der zumindest eine Vorsprung (10) sich zumindest in einem Querschnittsbereich der Buchse (1) von einem radial innen liegenden Basisbereich (11) in radialer Richtung nach außen zu seiner Spitze (12) hin gleichmäßig, progressiv oder degressiv verjüngt.
Buchse (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Vorsprung (10) auf der Hälfte seiner radialen Höhe, wobei die radiale Höhe der radiale Abstand zwischen der Spitze (12) und dem Basisbereich (11) ist, von einer gedachten, in einer Umfangsrichtung um die Längsachse (3) der Buchse (1) herum verlaufenden Teilkreislinie (15) geschnitten ist, wobei die Teilkreislinie (15) einen Durchmesser aufweist, der größer als ein Durchmesser des zumindest einen Mantelflächenbereiches (7, 8) ist.
Buchse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Vorsprung (10) zumindest in einer axialen Richtung einen Absatz (13, 14) aufweist, der die radiale Höhe des zumindest einen Vorsprungs (10) reduziert und/oder wobei der zumindest eine Absatz (13, 14) auf einer dem zumindest einen Vorsprung (10) abgewandten Seite in den Mantelflächenbereich (7, 8) übergeht, wobei der Absatz (13, 14) eine axiale Anschlagsfläche ausbildet.
Buchse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rändelbereich (9) sich um den gesamten Außenumfang (6) der Buchse (1) herum erstreckt.
Buchse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rändelbereich (9) eine Vielzahl des zumindest einen Vorsprungs (10) umfasst, wobei die Vorsprünge (10) in Umfangsrichtung der Buchse (1) nebeneinander angeordnet sind und/oder wobei die Vorsprünge (10) parallel zueinander verlaufen, und/oder die Vorsprünge (10) so um den Umfang der Buchse (1) herum verteilt angeordnet sind, dass die Vorsprünge (10) allesamt auf der Hälfte ihrer radialen Höhe durch dieselbe Teilkreislinie (15) geschnitten sind.
Buchse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (1) aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, und/oder dass der Rändelbereich (9) mittels Fließpressen, Stoßen oder Drehen hergestellt ist.
Flügelradbausatz mit einem Flügelrad (200) sowie einer Buchse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Buchse (1) in einem Loch (300) des Flügelrades (200) eingesteckt ist und das Flügelrad (200) zumindest eine Aussparung aufweist, in der der zumindest eine Vorsprung (10) des Rändelbereiches (9) der Buchse (1) formschlüssig gehalten ist, sodass die Buchse (1) verdrehfest mit dem Flügelrad (200) verbunden ist.
Kühlmittelpumpe mit einem Flügelradbausatz (400) nach Anspruch 9.