DE102014211637A1

DE102014211637A1 - Pumpenwelle für eine Wasserpumpe einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102014211637A1
Application number: DE102014211637.6A
Authority: DE
Inventors: Daniel dos Anjos Sayao; Lucas Cleto Evangelista; Cesar Almeida; Marcos Bernhard Pinto
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2015-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpenwelle (1) einer Kühlmittelpumpe, die einer Brennkraftmaschine zugeordnet ist, bestehend aus einem Rohrkörper (2), wobei ein erster Endabschnitt (3) mit einem Flügelrad (4) und ein zweiter Endabschnitt (7) mit einem Antriebselement (8) in Verbindung steht. Einem Zwischenabschnitt (9) ist ein Wälzlager (10) zugeordnet, dessen Wälzkörper (13) in zwei axial beabstandeten Laufbahnen (14, 15) des Zwischenabschnitts (9) des als ein Blechumformteil ausgebildeten Rohrkörpers (2) durch ein spanloses Umformverfahren eingebracht sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpenwelle einer Wasserpumpe, die für eine Brennkraftmaschine bestimmt ist, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Pumpenwellen für Wasserpumpen von Brennkraftmaschinen werden üblicherweise aus einstückigen massiven Stahlwellen hergestellt, die beispielsweise als Schmiede- oder Frästeil ausgebildet sind. Derartige Wellen besitzen ein relativ hohes Gewicht wobei deren Herstellung zeit- und kostenintensiv ist. Aus der DE 20 08 385 A1 ist eine derartige Pumpenwelle bekannt, die über als Kugellager ausgeführte Radiallager gelagert ist, wobei deren Wälzkörper in getrennten Kugelreihen im Abstand voneinander unmittelbar auf der Welle geführt sind. Außenseitig werden die Wälzkörper von einem gemeinsamen Käfig umschlossen. Die DE 10 2006 021 446 A1 zeigt eine aus zwei Teilen bestehende Pumpenwelle, deren Wellenkörper teleskopartig ineinander zusammengefügt sind. Einen ersten Pumpenwellenabschnitt bildet ein Achsstumpf aus Kunststoff mit einem endseitigen Pumpen- oder Flügelrad der Wasserpumpe. In den Achsstumpf ist in eine Hohlwelle aus Stahl drehfixiert eingepasst, auf der die Wälzkörper der Pumpenwellenlagerung geführt sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gewichtsoptimierte und kostengünstig herstellbare Pumpenwelle für eine Wasserpumpe zu schaffen, die weiterhin einen bauteiloptimierten Aufbau vorsieht.
Diese zuvor genannte Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen, auf den Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüchen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die der Erfindung zugrundeliegende Problemstellung durch eine Pumpenwelle gelöst, die aus einem einstückigen, als Hohlwelle ausgeführten Blechumformteil hergestellt ist. Dabei sind axial beabstandete Laufbahnen und zugehörige Schultern für Wälzkörper von zwei Wälzkörperreihen des Wälzlagers in dem Zwischenabschnitt der Pumpenwelle durch ein Umformverfahren spanlos eingeformt. Die Pumpenwelle umfasst drei Abschnitte, wobei ein erster Endabschnitt mit einem Antriebselement und ein zweiter Endabschnitt mit einem Flügelrad der Wasserpumpe in Verbindung stehen. Im Bereich eines weiteren zwischen den beiden Endabschnitten angeordneten Zwischenabschnitts sind die axial beabstandeten Laufbahnen für die Wälzköper beider Wälzkörperreihen eingeformt. Die innenseitig unmittelbar in Laufbahnen auf der Pumpenwelle geführten Wälzkörper sind außenseitig in Laufbahnen eines Lageraußenrings geführt, der die Wälzkörper umschließt. Durch die als Rohrkörper aufgebaute Pumpenwelle in Verbindung mit der spanlosen Einformung der Wälzkörperlaufbahnen kann vorteilhaft eine aufgabengerechte, gewichtsoptimierte sowie bauteiloptimierte Pumpenwelle für eine Wasserpumpe realisiert werden.
Gemäß einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Ausgestaltung erfolgt die Einformung der Laufbahnen und der Schultern in den Rohrkörper für die Wälzkörper des Wälzlagers mittels einer Drückwalzvorrichtung. Dazu weist ein Werkzeug dieser Vorrichtung ein Profil auf, das komplementär zu einem Außenprofil ausgebildet ist, welches dem zu fertigenden Pumpenwellenprofil für die Wälzkörperlaufbahnen entspricht. Das Einformen oder das Eindrücken der Laufbahnen einschließlich der zugehörigen Schultern für die Wälzkörper erfolgt durch eine kraftschlüssige Anlage des Werkzeugs der Drückwalzvorrichtung an dem Rohrkörper, wobei beide Bauteile gleichzeitig rotieren.
Ferner ist vorgesehen, dass ein Wälzlager eingesetzt ist, welches als Kugeln und Zylinderrollen ausgebildete Wälzkörper einschließt. Entsprechend sind in dem Zwischenabschnitt zwei unterschiedliche Laufbahnen eingeformt, eine erste Laufbahn ist für Wälzkörperrollen und eine weitere Laufbahn für als Kugeln ausgeführte Wälzkörper bestimmt.
Besonders vorteilhaft ist schließlich eine Ausgestaltung der Erfindung, die sich dadurch auszeichnet, dass der Aufbau der erfindungsgemäßen Pumpenwelle ein auf dem ersten Endabschnitt der als Rohrkörper ausgebildeten Pumpenwelle ein aus Kunststoff hergestelltes Flügelrad aufgepresst ist. Bevorzugt ist das auch als Pumpenrad zu bezeichnende Flügelrad über eine metallische Lagerbuchse auf dem ersten Endabschnitt der Pumpenwelle kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig befestigt. Um den Rohrkörper endseitig zu verschließen bietet es sich an, dessen zentrale Öffnung mittels eines Deckels zu verschließen. Der Stirndeckel kann beispielsweise einstückig mit dem Flügelrad verbunden oder als separates Bauteil stoffschlüssig an dem Rohrkörper oder dem Flügelrad befestigt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen einer erfindungsgemäß aufgebauten Pumpenwelle in zwei Zeichnungen dargestellt. Dabei zeigt:
1 eine erfindungsgemäß aufgebaute Pumpenwelle, die über ein als zweireihiges Kugellager aufgebautes Wälzlager gelagert ist; und
2 eine erfindungsgemäß aufgebaute Pumpenwelle, die über ein zweireihiges, von einem Kugellager und einem Zylinderrollenlager gebildeten Wälzlager drehbar gelagert ist.
In 1 ist eine Pumpenwelle 1 einer nicht näher dargestellten Kühlmittelpumpe oder Wasserpumpe einer ebenfalls nicht gezeigten Brennkraftmaschine abgebildet. Die drei Abschnitte aufweisende Pumpenwelle 1 umfasst einen als ein Blechumformteil ausgebildeten Rohrkörper 2. Einem ersten freien Endabschnitt 3 ist ein bevorzugt aus Kunststoff hergestelltes Flügelrad 4, das auch als Flügelrad zu bezeichnen ist, zugeordnet. Das Flügelrad 4 ist über eine Lagerbuchse 5 auf dem Rohrkörper 2 drehfixiert positioniert. Weiterhin schließt das Flügelrad 4 einen die Öffnung des Rohrkörpers 2 stirnseitig abdeckenden Deckel 6 ein, der beispielsweise stoffschlüssig abdichtend an dem Flügelrad 4 fixiert ist. Dem zweiten Endabschnitt 7 des Rohrkörpers 2 ist ein insbesondere als Riemenscheibe ausgebildetes Antriebselement 8 zugeordnet, über das in Verbindung mit einem Zugmittel, ein Riemen oder eine Kette, der Antrieb der Pumpenwelle 1 und folglich der Kühlmittelpumpe erfolgt. Zur Lagerung der Pumpenwelle 1 in einem nicht gezeigten Gehäuse der Kühlmittelpumpe ist in einem Zwischenabschnitt 9 der Pumpenwelle 1 ein Wälzlager 10 vorgesehen. Das zweireihige, als Rillenkugellager aufgebaute Wälzlager 10 schließt zwei axial beabstandete Wälzkörperreihen 11, 12 ein, deren als Kugeln ausgeführte Wälzkörper 13 innenseitig in Laufbahnen 14, 15 geführt sind, die spanlos in den des Rohrkörpers 2 eingeformt sind. Eine axiale Führung der Wälzkörper 13 erfolgt beidseitig an Schultern der komplementär zur Außenkontur der Wälzkörper 13 eingeformten Laufbahnen 14, 15. Außenseitig sind die Wälzkörper 13 in Laufbahnen 17, 18 eines Lagerrings 16 geführt.
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pumpenwelle 21 dargestellt, die weitgehend der in 1 dargestellten und beschriebenen Pumpenwelle 1 entspricht. In Abweichung von dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Wälzlager 20 von einem Rillenkugellager und einem Zylinderrollenlager gebildet. Die zwei axial beabstandeten Wälzkörperreihen 11, 22 werden von Kugeln 13 sowie von Zylinderrollen 23 gebildet, die innenseitig in Laufbahnen 14, 24 geführt sind. Außenseitig sind die Wälzkörper 13, 23 in Laufbahnen 17, 25 des Lagerrings 16 geführt.
Bezugszeichenliste

1: Pumpenwelle
2: Rohrkörper
3: Endabschnitt
4: Flügelrad
5: Lagerbuchse
6: Deckel
7: Endabschnitt
8: Antriebselement
9: Zwischenabschnitt
10: Wälzlager
11: Wälzlagerreihe
12: Wälzlagerreihe
13: Wälzkörper
14: Laufbahn
15: Laufbahn
16: Lagerring
17: Laufbahn
18: Laufbahn
19: Lagerring
20: Wälzlager
21: Pumpenwelle
22: Wälzkörperreihe
23: Wälzkörper
24: Laufbahn
25: Laufbahn

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2008385 A1 [0002]
DE 102006021446 A1 [0002]

Claims

Pumpenwelle einer Kühlmittelpumpe, die einer Brennkraftmaschine zugeordnet ist, bestehend aus einem Rohrkörper (2), wobei ein erster Endabschnitt (3) mit einem Flügelrad (4) und ein zweiter Endabschnitt (7) mit einem Antriebselement (8) in Verbindung steht und ein Zwischenabschnitt (9) einem Wälzlager (10) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenabschnitt (9) des einstückigen, als ein Blechumformteil ausgebildeten Rohrkörpers (2) zwei axial beabstandete Laufbahnen (14, 15; 14, 25) für Wälzkörper (13; 23) des Wälzlagers (10, 20) durch ein spanloses Umformverfahren eingebracht sind.
Pumpenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einformung der Laufbahnen (14, 15; 14, 25) für die Wälzkörper (13, 23) des Wälzlagers (10, 20) in den Rohrkörper (2) eine Drückwalzvorrichtung vorgesehen ist.
Pumpenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenabschnitt (9) eine erste Laufbahn (14) für als Kugeln ausgeführte Wälzkörper (13) bestimmt und eine weitere Laufbahn (25) für als Zylinderrollen ausgeführte Wälzkörper (23) bestimmt ist.
Pumpenwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem ersten Endabschnitt (3) des Rohrkörpers (2) ein aus Kunststoff hergestelltes Flügelrad (4) aufgepresst ist.
Pumpenwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelrad (4) über eine Lagerbuchse (5) auf den ersten Endabschnitt (3) des Rohrkörpers (2) kraftschlüssig oder stoffschlüssig befestigt ist.
Pumpenwelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Deckel (6) eine Öffnung des Rohrkörpers (2) verschließt.