DE19639928C2 - 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 Gebrauchsmuster-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 ungewöhnlich starker 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 ungewöhnlich starkem Lärm zu erreichen. Weiterhin ist es ganz wahrscheinlich, daß Probleme bezüglich der Haltbarkeit auftreten.

Aus der Druckschrift DE 23 30 671 A1 ist eine Wasserpumpe bekannt, die eine Welle mittels eines Gleitlagers frei drehbar gelagert hat, deren eines Ende mit einer Drehkraftübertragungseinrichtung versehen ist und deren anderes Ende ein Flügelrad trägt. Das aus dem Pumpengehäuse herausragende Ende der Welle ist mit einer Riemenscheibe versehen. Zwischen der Riemenscheibe und dem Gleitlager ist als Wellendichtung ein O-Ring im Pumpengehäuse angeordnet.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wasserpumpe zu schaffen, die eine einfache Dichtung verwendet, um Kosten zu verringern, das Gewicht zu reduzieren, ungewöhnlich starken Lärm und das Lecken von Fluid zu vermeiden, wobei die Dichtung zugleich die axiale Beweglichkeit der Welle begrenzt.

Die Aufgabe wird mit einer Wasserpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau versehene Wasserpumpe ist derart, daß die Welle durch das Gleitlager, 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 Ringelement 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 (auf der gegenüberliegenden Seite der Pumpenkammer) vorgesehen ist. Dadurch ist es möglich, einen Fluidaustritt 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 radiale Gleitringdichtungen mit vergleichsweise kleinem Durchmesser zum Dichten zwischen der Welle und dem Wasserpumpengehäuse in axialer Richtung der Welle auf beiden Seiten des Ringelements angeordnet, wobei Schmierfett zwischen den radialen Gleitringdichtungen eingeschlossen ist.

Dadurch, daß zwischen den radialen Gleitringdichtungen 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 radialen Gleitringdichtung 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 Teilschnittansicht, 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 beiliegende Zeichnung detailliert beschrieben.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht der Wasserpumpe 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Wasserpumpe 1 hat ein Wasserpumpengehäuse 2, das aus Metall, beispielsweise 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 auf frei 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 Ringelement 11, das 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 Ringelements 11 befestigt. Die ringförmige Lippendichtung 12, die aus einem vergleichsweise harten Polytetrafluorethylene-Kunststoff besteht, ist in einer ringförmigen Nut 14 eingeschlossen, die durch einen Stufenabschnitt 2a des Wasserpumpengehäuses 2 und ein Deckelbauteil 13, das an der Endseite des Wasserpumpengehäuses 2 angebracht ist, abgegrenzt wird, wie dies in der vergrößerten Ansicht gemäß Fig. 2 dargestellt ist. Ringförmige Dichtlippen 12a, 12b und 12c des rautenförmigen Querschnitts der ringförmigen Lippendichtung 12 liegen an den Seitenwänden und der Grundwand an, die die ringförmige Nut 14 ausbilden.

Die Bewegungsfreiheit der Welle 7 in axialer Richtung ist begrenzt, beruhend auf der Tatsache, daß die ringförmigen Dichtlippen 12a, 12c des rautenförmigen Querschnitts der ringförmigen Lippendichtung 12 in Kontakt mit den Seitenwänden der ringförmigen Nut 14 sind. Radiale Gleitringdichtungen (Dichtungen 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 Ringelements 11 vorgesehen und sind am Wasserpumpengehäuse 2 befestigt, um eine Dichtung zwischen der Welle 7 und dem Wasserpumpengehäuse 2 zu bewirken. Ringförmige Einrichtungen bzw. Schraubenfedern 17, 18 sind jeweils innerhalb der radialen Gleitringdichtung 15, 16 angeordnet, die gleitende Abschnitte 15a, 16a haben, welche auf der Welle 7 gleiten. Die ringförmigen Schraubenfedern 17, 18 drücken diese gleitenden 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. Eingebettete Bauteile 19, 20 sind jeweils in die radialen Gleitringdichtungen 15, 16 eingebettet, um dieselben zu verstärken. Die radiale Gleitringdichtung 15 hat eine ringförmige Lippendichtung 15b, die in Stoßkontakt mit dem Ringelement 11 ist. Der Raum zwischen den radialen Gleitringdichtungen 15 und 16 ist mit Schmierfett gefüllt. Die ringförmigen Dichtlippen 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 radialen Gleitringdichtung 15, als auch den gleitenden Abschnitt 16a der radialen Gleitringdichtung 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 radialen Gleitringdichtung 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 radialen Gleitringdichtung 15 passiert, kann das in der Pumpenkammer 10 befindliche Fluid durch die auf der radialen Gleitringdichtung 15 vorgesehene ringförmige Dichtlippe 15b, die an dem Ringelement 11 anliegt und die auf den rautenförmigen Querschnitt der ringförmigen Lippendichtung 12 ausgebildeten ringförmigen Dichtlippen 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; das Ringelement 11, an dem die radiale Gleitringdichtung 15 befestigt ist, ist einstückig mit der Welle 7 ausgebildet; das Ringelement 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 zu schaffen, die einfach zu montieren ist.

Weiterhin sind gemäß der vorliegenden Erfindung die radialen Gleitringdichtungen 15, 16 auf beiden Seiten des Ringelements 11 in axialer Richtung der Welle vorgesehen, wobei der Raum zwischen diesen radialen Gleitringdichtungen mit Schmierfett gefüllt ist. Dies verringert den Gleitwiderstand zwischen der ringförmigen Nut 14 und der am Ringelement 11 befestigten Lippendichtung 12, wobei es möglich ist, das Fluid davon abzuhalten, aus der Pumpenkammer 10 zu lecken.

Claims (5)

1. Wasserpumpe (1) mit einem eine Pumpenkammer (10) abgrenzenden Wasserpumpengehäuse (2), das eine Welle (7) mittels eines Gleitlagers (6) frei drehbar lagert, deren eines Ende mit einer Drehkraftübertragungseinrichtung versehen ist und deren anderes Ende ein Flügelrad (9) trägt, wobei in dem Wasserpumpengehäuse (2) am Umfang der Welle (7) zwischen dem Gleitlager (6) und der Drehkraftübertragungseinrichtung eine Dichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung ein am Umfang der Welle (7) befestigtes Ringelement (11) umfaßt, das in einer ringförmigen Nut (14) des Wasserpumpengehäuses (2) angeordnet ist und am Umfang eine ringförmige Lippendichtung (12) mit ringförmigen Dichtlippen (12a, 12b, 12c) aufweist, die mit den Wänden der ringförmigen Nut (14) in Berührung stehen.

2. Wasserpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch radiale Gleitringdichtungen (15, 16), die unmittelbar an der Welle (7) anliegen und an beiden Seiten des Ringelements (11) angeordnet sind, wobei die auf der Seite des Gleitlagers (6) angeordnete Gleitringdichtung (15) zusätzlich eine axial an dem Ringelement (11) anliegende ringförmige Dichtlippe (15b) aufweist.

3. Wasserpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der radialen Gleitringdichtungen (15, 16) ein eingebettetes Bauteil (19, 20) zum Verstärken und eine Einrichtung (17, 18) zum Drücken der radialen Gleitringdichtungen (15, 16) gegen den äußeren Umfang der Welle (7) hat.

4. Wasserpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippendichtung (12) einen rautenförmigen Querschnitt hat.

5. Wasserpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Deckelbauteil (13) zum Abgrenzen der ringförmigen Nut (14) am Wasserpumpengehäuse (2) befestigt ist, wobei eine der radialen Gleitringdichtungen (16) am Deckelbauteil (13) befestigt ist.