DE19639928A1 - Wasserpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wasserpumpe, die in einem wassergekühlten System eines Verbrennungsmotors für automobile Fahrzeuge verwendet wird.

Ein Beispiel aus dem Stand der Technik, zu dem die vorliegende Erfindung gehört, ist in der Japanischen Gebrauchmsmuster-Offenlegungsschrift Nr. Sho 63-57394 (1988) offengelegt. Eine in diesem Beispiel des Stands der Technik offengelegte Wasserpumpe hat ein Wasserpumpengehäuse, eine Welle, die mittels Lager frei drehbar im Gehäuse gelagert ist und ein an einem Ende der Welle befestigtes Flügelrad, das sich innerhalb der Pumpenkammer dreht. Eine mechanische Dichtung ist zwischen dem Flügelrad und den Lagern eingesetzt, die die Welle halten, wodurch eine Drehbewegung zwischen der Welle und dem die Pumpenkammer bildenden Wasserpumpenkammergehäuse ermöglicht wird, während eine flüssigkeitsdichte Abdichtung aufrecht erhalten wird, die sicherstellt, daß das innerhalb der Pumpenkammer befindliche Fluid nicht aus der Kammer leckt.

Bei dieser konventionellen Anordnung sind jedoch die Kosten für die mechanische Dichtung hoch und die mechanische Dichtung ist in ihrem Aufbau komplex, womit es schwierig ist, die Größe und das Gewicht der Wasserpumpe zu verringern. Bezüglich des Aufbaus der mechanischen Dichtung ist eine Feder vorgesehen, um den gleitenden Abschnitt der Dichtung vorzuspannen. Wenn die Kraft dieser Feder zu groß ist, wird ein unnormaler Lärm erzeugt, wenn die Pumpe in Betrieb ist. Wenn die Vorspannkraft zu klein ist, wird jedoch die Wasserdichtigkeit des gleitenden Abschnitts beeinträchtigt und das Fluid kann aus der Pumpenkammer lecken. Es ist schwierig, eine Federkraft einzustellen, die es ermöglicht, sowohl Wasserdichtigkeit des gleitenden Abschnitts und das Verhindern von unnormalem Lärm zu erreichen. Weiterhin ist es ganz wahrscheinlich, daß Probleme bezüglich der Haltbarkeit auftreten.

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Wasserpumpe zur Verfügung zu stellen, die keine mechanische Dichtung verwendet, um Kosten zu verringern, das Gewicht zu reduzieren, unnormalen Lärm zu vermeiden und das Lecken von Fluid zu vermeiden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die vorstehende Aufgabe gelöst, indem eine Wasserpumpe zur Verfügung gestellt wird mit: einem eine Pumpenkammer ausbildenden Wasserpumpengehäuse, einer Welle mit einem Ende, das mit einer Drehkraftübertragungseinrichtung versehen ist und mit einem anderen Ende, an dem ein Flügelrad befestigt ist, wobei die Welle im Wasserpumpengehäuse mittels eines Gleitlagers frei drehbar gelagert ist, einem ringförmigen Dorn, der am äußeren Umfang der Welle zwischen einem durch das Gleitlager gelagerten Welleabschnitt und der Drehkraftübertragungs­ einrichtung angebracht ist, wobei der Dorn ein äußeres bzw. distales Ende hat, das in eine ringförmige Nut, die im gegenüberliegenden Wasserpumpengehäuse ausgebildet ist, eingesetzt ist, und einer ringförmige Lippendichtung mit vergleichsweise großem Durchmesser, die am äußeren Ende des ringförmigen Dorns befestigt ist, wobei die Lippendichtung eine Breite aufweist, die im wesentlichen genauso breit ist, wie die ringförmige Nut.

Die mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau versehene Wasserpumpe ist derart, daß die Welle mittels des Gleitlagers, das im Wasserpumpengehäuse auf der Seite seiner Pumpenkammer angeordnet ist, frei drehbar gelagert ist. Weiterhin kann das Gleitlager mittels des in der Pumpenkammer befindlichen Fluids geschmiert werden. Die Lippendichtung mit großem Durchmesser, die an dem einstückig mit der Welle ausgebildeten ringförmigen Dorn befestigt ist, ist in die ringförmigen Nut eingepaßt, die im Wasserpumpengehäuse zwischen dem Abschnitt, an dem die Welle durch das Gleitlager gelagert ist und der Drehkraftübertragungseinrichtung (die der Pumpenkammer gegenüberliegende Seite) vorgesehen ist. Dadurch ist es möglich Leckage von Fluid aus der Pumpenkammer zu verhindern. Die Lippendichtung dient weiterhin als ein Axiallager, das die freie Bewegung der Welle in axialer Richtung begrenzt.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind ringförmige Lippendichtungen mit vergleichsweise kleinem Durchmesser zum Dichten zwischen der Welle und dem Wasserpumpengehäuse in axialer Richtung der Welle auf beiden Seiten des ringförmigen Dorns angeordnet, wobei Schmierfett zwischen den ringförmigen Lippendichtungen mit kleinem Durchmesser eingeschlossen ist.

Indem zwischen den ringförmigen Lippendichtungen mit kleinem Durchmesser Schmierfett eingeschlossen ist, ist es möglich sowohl die gleitenden Abschnitte zwischen der Lippendichtung mit großem Durchmesser, die sich zusammen mit der Welle dreht und der Seitenwand der ringförmigen Nut, die im Wasserpumpengehäuse vorgesehen ist, als auch die gleitenden Abschnitte zwischen der Lippendichtung mit kleinem Durchmesser und der Welle zu schmieren.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachstehende Beschreibung in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei in den Figuren ähnliche Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Teile bezeichnen.

Fig. 1 ist eine teilweise Schnittansicht, die eine Wasserpumpe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 2 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der Wasserpumpe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht der Wasserpumpe 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Wasserpumpe 1 hat ein Wasserpumpengehäuse 2, das aus einem Metall, wie Aluminium besteht, und eine Ansaugabdeckung 4 mit einer Einlaßöffnung 3. Das Wasserpumpengehäuse 2 und die Ansaugabdeckung 4 sind über eine Dichtung 5 verbunden, um das Gehäuse der Wasserpumpe 1 auszubilden. Ein wassergeschmiertes Gleitlager 6 ist mittels einer Preßpassung im inneren Umfangsabschnitt des Wasserpumpengehäuses 2 eingepaßt und hält eine Welle 7 auffrei drehbare Weise. Das Gleitlager wird hergestellt, indem Bronze mittels Sintern auf die Oberfläche eines SPCC- Materials geformt wird, wobei die äußere Oberfläche mit einem eine Bleimischung oder ähnliches enthaltenden Kunststoff beschichtet wird. Die Welle 7 wird mittels einer durch eine Antriebseinheit (nicht dargestellt) zur Verfügung gestellten Antriebskraft über einen Riemen (nicht dargestellt) gedreht, der um den äußeren Umfang einer an einer Riemenscheibenkonsole 8 befestigten Riemenscheibe (nicht dargestellt) gespannt ist. Ein Flügelrad 9, das mit dem rechten Ende der Welle 7 fest verbunden ist, rotiert zusammen mit der Welle.

Eine Pumpenkammer 10 ist zwischen dem Wasserpumpengehäuse 2 und der Ansaugabdeckung 4 ausgebildet. Das Flügelrad 9 dreht sich innerhalb der Pumpenkammer 10 und treibt das innerhalb der Kammer befindliche Fluid an. Ein ringförmiger Dorn 11, der im allgemeinen einen L-förmigen Querschnitt hat, ist an einem Punkt zwischen dem Gleitlager 6 und der Riemenscheibenkonsole 8 auf dem äußeren Umfang der Welle 7 sicher befestigt. Eine ringförmige Lippendichtung (eine Lippendichtung mit großem Durchmesser) 12, die im allgemeinen einen rautenförmigen bzw. rhombischen Querschnitt hat, ist am äußeren bzw. distalen Ende des ringförmigen Dorns 11 befestigt. Die ringförmige Lippendichtung 12, die aus einem vergleichsweise harten Polytetrafluorethylen- Kunststoff besteht, ist in einer ringförmigen Nut 14 eingeschlossen, die durch einen Stufenabschnitt 2a des Wasserpumpengehäuses 2 und einem Deckelbauteil 13, das an der Endseite des Wasserpumpengehäuses 2 angebracht ist, abgegrenzt wird, wie dies in der vergrößerten Ansicht gemäß Fig. 2 dargestellt ist. Spitzen 12a, 12b und 12c des rautenförmigen Querschnitts der ringförmigen Lippendichtung 12 kontaktieren mit den Seitenwänden und der Grundwand, die die ringförmige Nut 14 ausbildet.

Die Bewegungsfreiheit der Welle 7 in axialer Richtung ist begrenzt, beruhend auf der Tatsache, daß die Spitzen 12a, 12c des rautenförmigen Querschnitts der ringförmigen Lippendichtung 12 in Kontakt mit den Seitenwänden der ringförmigen Nut 14 sind. Ringförmige Lippendichtungen (Lippendichtungen mit kleinem Durchmesser) 15, 16 die aus einem Gummimaterial wie N-NBR oder EPDM, etc. bestehen, sind in axialer Richtung der Welle 7 auf den jeweiligen Seiten des ringförmigen Dorns 11 vorgesehen und sind am Wasserpumpengehäuse 2 befestigt, um eine Dichtung zwischen der Welle 7 und dem Wasserpumpengehäuse 2 zu bewirken. Ringförmige Schraubenfedern 17, 18 sind jeweils innerhalb der ringförmigen Lippendichtungen 15, 16 angeordnet, die gleitende Abschnitte 15a, 16a haben, welche auf der Welle 7 gleiten. Die ringförmigen Schraubenfedern 17, 18 drücken diese gleitende Abschnitte 15a, 16a jeweils gegen die äußere Oberfläche der Welle 7, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, wodurch die Dichtung zwischen dem Wasserpumpengehäuse 2 und der Welle 7 erhöht wird. Metallkernbauteile 19, 20 sind jeweils in die ringförmigen Dichtungen 15, 16 eingebettet, um dieselbigen zu verstärken. Die ringförmige Dichtung 15 hat einen Vorsprung 15b, der in Stoßkontakt mit dem ringförmigen Dorn 11 ist. Der Raum zwischen den ringförmigen Lippendichtungen 15 und 16 ist mit Schmierfett gefüllt. Die Spitzen 12a, 12b, 12c der ringförmigen Lippendichtung 12 werden durch das Schmierfett geschmiert, wenn sie in der ringförmigen Nut 14 gleiten. Das Schmierfett schmiert sowohl die gleitenden Abschnitte 15a, 15b der ringförmigen Lippendichtung 15, als auch den gleitenden Abschnitt 16a der ringförmigen Lippendichtung 16.

Beim Betrieb der Wasserpumpe 1 wird das durch die Einlaßöffnung 3 der Ansaugabdeckung 4 angesaugte Fluid in der Pumpenkammer 10, beruhend auf der Drehbewegung des Flügelrads 9 angetrieben, das wiederum mittels der drehenden Welle 7 innerhalb der Kammer 10 gedreht wird. Das angetriebene Fluid wird aus einem Auslaßloch (nicht dargestellt) ausgefördert, das im Wasserpumpengehäuse 2 oder in der Ansaugabdeckung 4 vorgesehen ist und sich bezüglich der Drehbewegung des Flügelrads 9 tangential erstreckt. Ein Teil des in der Pumpenkammer 10 befindlichen Fluids strömt in den Raum zwischen dem Gleitlager 6 und der Welle 7 des Wasserpumpengehäuses 2, wodurch das Lager 6 und die Welle 7 geschmiert werden. Das das Lager 6 und die Welle 7 schmierende Fluid wird durch den gleitenden Abschnitt 15a der ringförmigen Lippendichtung 15 davon abgehalten nach links in Fig. 1 und 2 zu strömen. Auch wenn es sich ereignet, daß das Fluid den gleitenden Abschnitt 15a der ringförmigen Lippendichtung 15 passiert, kann das in der Pumpenkammer 10 befindliche Fluid durch den auf der ringförmigen Lippendichtung 15 vorgesehen Vorsprung 15b, der den ringförmigen Dorn 11 kontaktiert und die auf den rautenförmigen Querschnitt der ringförmigen Lippendichtung 12 ausgebildeten Spitzen 12a, 12b, 12c, die die ringförmige Nut 14 kontaktieren, daran gehindert werden, nach außen zu lecken.

Somit ist gemäß der Wasserpumpe nach der vorliegenden Erfindung die Welle 7 des Wasserpumpengehäuses 2 durch das Gleitlager 6 gelagert; der ringförmige Dorn 11, an dem die Lippendichtung 15 befestigt ist, ist einstückig mit der Welle 7 ausgebildet; der ringförmige Dorn 11 ist in die im Wasserpumpengehäuse 2 vorgesehene Nut 14 eingesetzt, wobei die freie Beweglichkeit der Welle 7 in axialer Richtung begrenzt ist. Infolge dessen sind mechanische Dichtungen und Kugellager nicht erforderlich. Dadurch ist es möglich, eine leichtgewichtige, billige und im Aufbau einfache Wasserpumpe zur Verfügung zu stellen, die einfach zu montieren ist.

Weiterhin sind gemäß der vorliegenden Erfindung die Lippendichtungen 15, 16 auf beiden Seiten des ringförmigen Dorns 11 in axialer Richtung der Welle vorgesehen, wobei der Raum zwischen diesen Lippendichtungen mit Schmierfett gefüllt ist. Dies verringert den Gleitwiderstand zwischen der ringförmigen Nut 14 und der am ringförmigen Dorn 11 befestigten Lippendichtung 12, wobei es möglich ist, das Fluid davon abzuhalten, aus der Pumpenkammer 10 zu lecken. Eine Wasserpumpe hat eine Welle, an dem ein Flügelrad befestigt ist, und ein Wasserpumpengehäuse, in dem die Welle durch ein Gleitlager frei drehbar gelagert ist.

Ein ringförmiger Dorn mit einer Lippendichtung, die sicher an seinem äußeren Ende befestigt ist, ist in eine ringförmige Nut eingesetzt, die im Pumpengehäuse vorgesehen ist, wodurch die axiale Beweglichkeit der Welle begrenzt ist.

Da offensichtlich sehr verschiedene unterschiedliche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gemacht werden können, ohne ihren Geist und Bereich zu verlassen, ist es klar, daß die Erfindung nicht auf ihre spezifischen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, mit der Ausnahme, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist.

Claims (6)

1. Wasserpumpe mit:
einem eine Pumpenkammer abgrenzenden Wasserpumpengehäuse;
einer Welle mit einem Ende, das mit einer Drehkraftübertragungseinrichtung versehen ist und mit einem anderen Ende, an dem ein Flügelrad befestigt ist, wobei die Welle im Wasserpumpengehäuse mittels eines Gleitlagers frei drehbar gelagert ist;
einem ringförmigen Dorn, der am äußeren Umfang der Welle zwischen einem durch das Gleitlager gelagerten Abschnitt der Welle und der Drehkraftübertragungseinrichtung befestigt ist, wobei der Dorn ein äußeres Ende hat, das in eine ringförmige Nut, die im Wasserpumpengehäuse an einem Abschnitt ausgebildet ist, der der Seitenfläche des Wasserpumpengehäuses gegenüberliegt; und
einer ersten ringförmigen Lippendichtung, die am äußeren Ende des ringförmigen Dorns befestigt ist, wobei die erste ringförmige Lippendichtung Abschnitte aufweist, die mit den Wände kontaktieren, die die ringförmige Nut bilden.

2. Wasserpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zweite ringförmige Lippendichtungen zum Bereitstellen einer Dichtung zwischen der Welle und dem Wasserpumpengehäuse an beiden Seiten des ringförmigen Dorns in axialer Richtung der Welle angeordnet sind, wobei ein Raum zwischen den zweiten ringförmigen Lippendichtungen mit Schmierfett gefüllt ist.

3. Wasserpumpe gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste ringförmige Lippendichtung einen Durchmesser hat, der größer als die Durchmesser der zweiten ringförmigen Lippendichtungen ist.

4. Wasserpumpe gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der zweiten ringförmigen Lippendichtungen versehen ist mit:
einem eingebetteten Bauteil zum Verstärken der zweiten ringförmigen Lippendichtung; und
einer Einrichtung zum Drücken der zweiten ringförmigen Lippendichtung gegen den äußeren Umfang der Welle.

5. Wasserpumpe gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Lippendichtung im allgemeinen einen rautenförmigen Querschnitt hat, von dem Spitzen in dichtendem Kontakt mit den die ringförmige Nut ausbildenden Wänden gebracht sind.

6. Wasserpumpe gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Deckelbauteil zum Abgrenzen der ringförmigen Nut am Wasserpumpengehäuse befestigt ist, wobei eine der zweiten ringförmigen Lippendichtungen am Deckelbauteil befestigt ist.