DE3828351A1 - Antriebsvorrichtung fuer pumpen oder dgl. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Pumpen oder dgl. gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine Antriebsvorrichtung der genannten Art ist vorgeschlagen worden, bei welcher der Innenring des radial und axial tragenden äußeren Lagers auf einem zylindrischen Mantelflächenabschnitt des Ansatzes des Pumpendeckels sitzt und mit seiner zum Pumpenraum weisenden Stirnfläche auf einer ringförmig umlaufenden Schulterfläche des Ansatzes abgestützt ist (DE-PA 37 16 098.2). Zur Herstellung dieser am Umfang geschlossenen Schulterfläche muß der Pumpendeckel entweder dickwandig ausgebildet sein oder es muß sein Ansatz an der Stelle der Schulterfläche im Längsschnitt Z-förmig ausgebildet werden. Die Fertigung des Pumpendeckels dieser vorgeschlagenen Antriebsvorrichtung kann teuer sein, wenn dementsprechend viel Werkstoff durch spanabhebende Bearbeitung des Ansatzes entfernt werden muß oder wenn der Ansatz an der Stelle des Übergangs von im Durchmesser größeren Abschnitt zum im Durchmesser kleinen Abschnitt Z-förmig eingezogen werden muß.

Der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung für Pumpen oder dgl. der genannten Gattung zu schaffen, welche trotz kompakter Bauweise besonders wirtschaftlich herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.

Mit der Ausgestaltung der Antriebsvorrichtung nach der Erfindung wird erreicht, daß der Pumpendeckel ausgehend von einem dünnwandigen Rohr oder einem dünnwandigen Bandwerkstoff durch Pressen, Tiefziehen oder Abstrecken in großen Stückzahlen wirtschaftlich hergestellt werden kann. Die Ausbeulungen lassen sich mit verhältnismäßig kleinen Kräften in den dünnwandigen Ansatz des Pumpendeckels einformen. Das Einformen der Ausbeulungen kann z. B. durch Formstempel erfolgen, der axial in die Gehäusebohrung des Ansatzes hineingepreßt wird. Wegen der geringen Wanddicke des Ansatzes hat die Antriebsvorrichtung ein vorteilhaftes kleines Gewicht.

Die Ausbeulungen am Umfang des Ansatzes bewirken auch, daß der Lagerinnenring des äußeren axial und radial tragenden Lagers zum Pumpenraum hin lediglich von den Schulterflächenabschnitten der Ausbeulungen abgestützt wird. Trotz der geringen Wandstärke des Ansatzes hat der Ansatz eine hohe Biegesteifigkeit, denn die axial sich erstreckenden Ausbeulungen haben eine versteifende Wirkung. Der Ansatz kann somit hohe Radialkräfte, die z. B. vom Riemenzug des Triebrades herkommen, ohne Schaden aufnehmen. Aus diesem Grund ist die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung besonders für hoch beanspruchte Kühlwasserpumpen in Kraftfahrzeugen geeignet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Weiterbildung nach Anspruch 2 bewirkt, daß der Lagerinnenring des äußeren Wälzlagers auf dem Schulterflächenabschnitt rotationssymmetrisch, d. h. ohne Schiefstellungskräfte, abgestützt wird.

Die Weiterbildung nach Anspruch 4 hat zur Folge, daß der Lagerinnenring des äußeren Wälzlagers zumindest zum Teil radial über der Mantelfläche des Lageraußenringes des inneren Wälzlagers liegend angeordnet ist.

Anspruch 5 weist auf die Möglichkeit hin, die Ausbeulungen in den Ansatz des Pumpendeckels mit einem Preßwerkzeug einzuformen, welches von der Bohrungserweiterung des Pumpendeckels her in die Gehäusebohrung des Ansatzes axial hineingedrückt werden kann.

Mit der Weiterbildung nach Anspruch 6 ist eine Anordnung geschaffen, bei der die Ausbeulung(en) des unteren Bereiches des Ansatzes als Sammelstelle für etwaige Leckflüssigkeit der gleitenden Ringdichung dient bzw. dienen. Durch die Leckageöffnung kann dann die Leckflüssigkeit nach außen entweichen. Auf diese Weise wird verhindert, daß durchsickernde Pumpenflüssigkeit in das innere Lager eindringt und dort Schaden anrichtet.

Weitere zweckmäßige, jedoch nicht selbstverständliche Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 7 bis 9 gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung für Pumpen oder dgl. wird in der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Antriebseinheit,

Fig. 2 einen teilweisen Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1 durch den Ansatz des Pumpendeckels und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine abgeänderte Antriebseinheit.

In Fig. 1 ist eine Antriebsvorrichtung für eine Wasserpumpe zur Kühlung einer Verbrennungskraftmaschine dargestellt. Die an einem Motorblock (nicht gezeigt) anflanschbare Antriebsvorrichtung besitzt ein Pumpenrad 1, welches in einen Pumpenraum 2 des Motorblockes hineinragt. Eine zylindrische Welle 3 aus Stahl ist an ihrem inneren Ende mit dem Pumpenrad 1 und an ihrem äußeren Ende über ein Kupplungsglied mit einem zylindrischen Triebrad 4 drehfest verbunden.

Die Antriebsvorrichtung hat einen aus dünnwandigem Stahlblech geformten Pumpendeckel 5, welcher den Pumpenraum 2 abdeckt. Der Pumpendeckel 5 besitzt einen Flanschabschnitt 6 mit Befestigungslöchern 7 an seinem Umfang und einen in Richtung der Achse der Welle 3 nach außen vorragenden, rohrförmigen Ansatz 8 mit einer vom Pumpenraum 2 nach außen durchgehenden zylindrischen Gehäusebohrung 9. Durch die Gehäusebohrung 9 ist die Welle 3 der Wasserpumpe hindurchgeführt.

Die Gehäusebohrung 9 des Ansatzes 8 mündet an ihrem zum Pumpenraum 2 weisenden Ende in eine zylindrisch ausgebildete, radiale Bohrungserweiterung 10. Zwischen der Gehäusebohrung 9 und der Gehäuseerweiterung 10 ist eine niedrige Ringschulter 11 im Ansatz 8 angeformt.

Die Welle 3 ist im Inneren des Ansatzes 8 in einem inneren Lager 12 gelagert, welches als ein herkömmliches, radiale und axiale Kräfte aufnehmendes Rillenkugellager ausgebildet ist. Das Lager 12 hat einen Lageraußenring 13, der in der Gehäusebohrung 9 festgesetzt ist. Durch Verstemmungen 14 auf der Ringschulter 11, welche über die Gehäusebohrung 9 radial nach innen vorragen, ist der Lageraußenring 13 auf seiner zum Pumpenraum 2 weisenden Stirnfläche axial festgehalten.

Das Lager 12 hat einen auf der Welle 3 festgesetzten Lagerinnenring 15. Auf seiner vom Pumpenraum 2 wegweisenden Seite ist der Lagerinnnenring 15 durch einen im Querschnitt kreisförmig runden Sprengring 16 aus Stahldraht axial festgehalten, der in eine Ringnut in der Welle eingeschnappt ist und über die Mantelfläche der Welle 3 vorragt.

Auf seiner zum Pumpenraum 2 weisenden Seite ist der Lagerinnenring 15 durch einen, auf der Mantelfläche der Welle 3 festgesetzten Schleuderring 17 aus Stahlblech festgehalten.

Das Triebrad 4 ist in einem äußeren Lager 18 gelagert, welches ebenfalls als ein radiale und axiale Kräfte aufnehmendes Rillenkugellager ausgebildet ist. Das Lager 18 hat einen in einer Bohrung 19 des Triebrades 4 festgesetzten Lageraußenring 20 und einen auf einem zylindrischen Abschnitt 21 seiner Mantelfläche festgesetzten Lagerinnenring 22. Durch mehrere radial nach innen umgebogene Zungen oder axiale Anstemmungen 23 ist der Lageraußenring 20 in der Bohrung 19 auf seiner zum Pumpenraum 2 weisenden Seite in der Bohrung des Triebrades 4 festgehalten. Auf der dieser gegenüberliegenden Seite ist eine Ringschulter 23 A in der Bohrung des Triebrades 4 axial angestemmt.

Eine Deckscheibe 24, welche das äußere Lager 18 und den Ansatz 8 seitlich von außen abdeckt, hat einen radial äußeren Rand, der mit dem Triebrad 4 einstückig verbunden ist. Außerdem besitzt die Deckscheibe 24 einen nabenförmigen Mittenabschnitt 25 mit einer zentrischen Nabenbohrung. Ein äußeres Ende der Welle 3, welches an seinem Umfang 4 ebene Anflachungen 26 aufweist, greift in die entsprechend ausgebildete Nabenbohrung verdrehsicher ein. Zwischen den Anflachungen 26 sind stehengebliebene zylindrische Abschnitte am Umfang der Welle 3 vorhanden, auf denen der Mittenabschnitt 25 der Deckscheibe 24 zentrisch gehalten und geführt ist.

Die Deckscheibe 24 ist somit über ihren Mittenabschnitt 25 mit der Welle 3 drehfest und axial verschieblich verbunden, sie dient als Kupplungsglied zwischen dem Triebrad 4 und der Welle 3.

Zur selbsttätigen spielfreien Einstellung des äußeren Lagers 18 und inneren Lagers 12 trägt der Mittenabschnitt 25 auf seiner Mantelfläche eine auf Druck belastete Schraubenfeder 27. Diese Schraubenfeder 27 wirkt zwischen einem auf der Welle 3 festgesetzten Stützring 28 und einer Ringschulter 29 des Mittenabschnitts 25.

Die Schraubenfeder 27 dient als Stellmittel, welches die Deckscheibe 23 relativ zum Pumpendeckel 5 nach außen, also vom Pumpenraum 2 weg, federnd anstellt.

Der Ansatz 8 des Pumpendeckels 5 besitzt auf seiner Mantelfläche 3, am Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete, axial sich ersteckende Ausbeulungen 30. Diese Ausbeulungen 30 haben ungefähr dieselbe Wanddicke wie die zylindrisch ausgebildeten Abschnitte des Ansatzes 8 (siehe Fig. 2).

Durch axiales Einpressen eines Formwerkzeuges (nicht gezeigt) können die Ausbeulungen 30 in den Ansatz 8 spanlos eingeformt werden.

Jede Ausbeulung 30 steht über dem zylindrischen Mantelflächenabschnitt 21 radial vor und hat an ihrem, vom Pumpenraum 2 wegweisenden Ende einen ebenen Schulterflächenabschnitt 31. Jeder Schulterflächenabschnitt 31 schließt am Mantelflächenabschnitt 21 des Ansatzes 8 unmittelbar an. Zwischen einer zum Pumpenraum 2 weisenden Stirnfläche des Lagerinnenringes 15 und den drei Schulterflächenabschnitten 31 ist eine dünne Deckscheibe 32 aus Stahlblech angeordnet und auf dem Mantelflächenabschnitt 21 festgesetzt. Sowohl die Schulterflächenabschnitte 31 als auch die dieser gegenüberstehende Stirnfläche des Lagerinnenringes 15 sind jeweils in einer senkrecht auf der Drehachse der Welle 3 stehenden Radialebene angeordnet.

Im vorliegenden Fall ist jede Ausbeulung 30 einer zylindrischen Außenfläche 33 des Lageraußenringes 13 radial gegenüberstehend angeordnet, so daß dazwischen ein Hohlraum 34 gebildet ist. Der Hohlraum 34 endet vor dem, vom Pumpenraum 2 wegweisenden Ende der Außenfläche 33 des Lageraußenringes 13, so daß dieser axial nach außen geschlossen ist.

An seinem zum Pumpenraum 2 weisenden Ende mündet der Hohlraum 34 in die Bohrungserweiterung 10 des Pumpendeckels 5.

Die Welle 3 ist horizontal gelagert und am Block der Verbrennungskraftmaschine derart angeflanscht, daß die eine der drei Ausbeulungen 31 im untersten Bereich des Umfanges des Ansatzes 8 zum liegen kommt. Die Wandung dieser untersten Ausbeulung 30 hat eine vom Hohlraum 34 radial nach außen durchgehende Leckageöffnung 35 für eine in der Bohrungserweiterung 10 festsitzende, zwischen dem inneren Lager 12 und dem Pumpenraum 2 angeordnete Ringdichtung 36. Die Ringdichtung 36 besitzt in an sich bekannter Weise einen federnd angestellten Keramikring, der auf der Stirnfläche einer Versteifungsscheibe 37 des rotierenden Pumpenrades 1 abdichtend gleitet.

Der Ansatz 8 hat an seinem vom Pumpenraum 2 wegweisenden Ende mehrere, am Umfang verteilt angeordnete Vorsprünge 38, die durch plastisches Nach-Außen-Biegen von Umfangsabschnitten des Endes des Ansatzes 8 hergestellt sind. Diese Vorsprünge 38 stehen über dem Mantelflächenabschnitt 21 radial vor und sind gegen eine vom Pumpenraum 2 wegweisende Stirnfläche des Lagerinnenringes 22 fest angedrückt. Der Lagerinnenring 22 ist durch die Vorsprünge 38 gegenüber Abziehen vom Mantelflächenabschnitt 21 gesichert.

Das innere und das äußere Lager 12 bzw. 8 sind durch je eine im Lageraußenring 13 bzw. 20 festgesetzte Dichtscheibe auf ihren beiden Seiten abgedichtet. Das äußere Lager 18 hat dabei auf seiner zum Pumpenraum 2 weisenden Seite eine Dichtscheibe 39 mit zwei Dichtlippen. Die eine der beiden Dichtlippen gleitet auf dem Lagerinnenring 22 und die andere auf der Deckscheibe 32.

In Fig. 3 ist eine abgeänderte Antriebsvorrichtung für eine Flüssigkeitspumpe dargestellt, die ähnlich wie die vorhergehend beschriebene Antriebsvorrichtung gestaltet ist. Diese abgeänderte Vorrichtung hat jedoch einen Befestigungsring 40 aus Stahlblech, in dem die Ringdichtung 36 eingebaut ist. Die Ringdichtung 36 hat einen vom Pumpenraum 2 wegweisenden Vorsprung 41. Dieser Vorsprung 41 greift in eine Ausbeulung 30 des Ansatzes 8 des Pumpendeckels 5 axial hinein. Auf diese Weise ist der Befestigung 40 gegenüber Verdrehen im Pumpendeckel 5 gesichert.

Die Schulterflächenabschnitte 31 der Ausbeulungen 30 und die diesem gegenüberstehenden Stirnfläche des Lagerinnenringes 22 sind in einer gemeinsamen, senkrecht auf der Drehachse der Welle 3 stehenden Radialebene angeordnet.

Der Mantelflächenabschnitt 21 des Ansatzes 8 zeigt auf seiner vom Pumpenraum 2 wegweisenden Seite einen Bordring 42, der durch verstemmte Vorsprünge 43 des freien Endes der Ansatzes 8 seitlich festgehalten ist. Der Lagerinnenring 22 ist somit zusammen mit dem Bordring 42 gegenüber Abziehen vom Mantelflächenabschnitt 21 gesichert. Als Kupplungsglied besitzt die abgeänderte Antriebsvorrichtung eine Deckscheibe 44, die an ihrem äußeren Rand mehrere radial vorragende, zum Pumpenraum 2 hin umgebogene Haltenasen 45 aufweist. Die Deckscheibe 44 ist mittels der Haltenasen 45, die in jeweils einer Haltevertiefung 46 in der Bohrung eines Triebrades 47 aus elastischem Kunststoff eingeschnappt sind, zentrisch und drehfest verbunden.

Radial nach innen vorragende Haltenasen 48 eines Mittenabschnitts der Deckscheibe 44 greifen in Nuten 49 einer Zwischenbüchse 50 mit Axialspiel ein, so daß die Deckscheibe 44 lediglich in Umfangsrichtung, jedoch nicht in axialer Richtung, von der Zwischenbüchse 50 festgehalten wird. Die Zwischenbüchse 50 ist ihrerseits auf der Welle 3 spielfrei und verdrehsicher festgesetzt.

Zur spielfreien Einstellung des inneren Lagers 12 und des äußeren Lagers 18 ist wiederum eine Schraubenfeder 27 zwischen dem Mittenabschnitt der Deckscheibe 44 und der Zwischenbüchse 50 eingebaut, welche die Deckscheibe 44 vom Pumpendeckel 5 axial nach außen weggedrückt.

Claims (9)

1. Antriebsvorrichtung für Pumpen oder dgl., bestehend aus einem in einem Pumpenraum angeordneten Pumpenrad, einem den Pumpenraum abdeckenden Pumpendeckel mit einem vorragenden, eine vom Pumpenraum nach außen durchgehende Gehäusebohrung aufweisenden Ansatz und einer durch diese Gehäusebohrung hindurchgeführten, an ihrem inneren Ende mit dem Pumpenrad und ihrem äußeren Ende über ein Kupplungsglied mit einem Triebrad drehfest verbundenen Welle, wobei die Welle in einem, in der Gehäusebohrung sitzenden, inneren Lager und das Triebrad auf einem auf einer Mantelfläche des Ansatzes sitzenden äußeren Lager gelagert ist, das Kupplungsglied durch eine das äußere Lager und den Ansatz des Pumpendeckels seitlich von außen abdeckende, einen mit dem Triebrad fest verbundenen äußeren Rand und einen mit der Welle drehfest verbundenen Mittenabschnitt aufweisende Deckscheibe gebildet ist und zur selbsttätigen spielfreien Einstellung des radial und axial tragenden äußeren und inneren Lagers die Deckscheibe relativ zum Pumpendeckel entweder nach innen zum Pumpenraum hin oder nach außem vom Pumpenraum weg federnd anstellende Stellmittel eingebaut sind, nach DE-Patentanmeldung P 37 16 098.2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (8) des Pumpendeckels (5) dünnwandig ausgebildet und ein Lagerinnenring (22) des äußeren Lagers (18) auf einem zylindrischen Abschnitt (21) der Mantelfläche des Ansatzes (8) festgesetzt ist und daß dieser Ansatz (8) radial über den Mantelflächenabschnitt (21) vorstehende, spanlos eingeformte, axial sich erstreckende Ausbeulungen (30) besitzt, wobei jede Ausbeulung (30) zur in Umfangsrichtung begrenzten Abstützung einer gegenüberstehenden Stirnfläche des Lagerinnenringes (22) an ihrem vom Pumpenraum (2) wegweisenden Ende einen Schulterflächenabschnitt (31) aufweist.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulterflächenabschnitte (31) der Ausbeulungen (30) des Ansatzes (8) des Pumpendeckels (5) in einer senkrecht auf der Drehachse der Welle (3) stehenden Radialebene angeordnet sind.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbeulungen (30) des Ansatzes (8) des Pumpendeckels (5) gleichmäßig am Umfang des Ansatzes (8) angeordnet sind.

4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ausbeulung (30) des Ansatzes (8) des Pumpendeckels (5) radial über einer in der Gehäusebohrung (9) des Ansatzes (8) festsitzenden Außenfläche (33) eines Lageraußenringes (13) des inneren Lagers (12) angeordnet ist.

5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusebohrung (9) des Ansatzes (8) des Pumpendeckels (5) an ihrem zum Pumpenraum (2) weisenden Ende in eine radiale Bohrungserweitung (10) des Pumpendeckels (5) mündet.

6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (3) horizontal gelagert ist, daß zumindest eine der Ausbeulungen (30) im unteren Bereich des Umfanges des Ansatzes (8) angeordnet ist und daß in einer Wandung des bzw. der unteren Ausbeulung(en) (30) mindestens eine radial nach außen durchgehende Leckageöffnung (35) für eine in der Bohrungserweiterung (10) sitzende, zwischen dem Pumpenraum (2) und dem inneren Lager (12) angeordnete Ringdichtung (36) eingearbeitet ist.

7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtung (36) in einem Befestigungsring (40) eingebaut ist, welcher an seinem vom Pumpenraum (2) wegweisenden Ende einen, in mindestens eine der Ausbeulungen (30) des Ansatzes (8) des Pumpendeckels (5) axial eingreifenden Vorsprung (41) aufweist.

8. Antriebsvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder Ausbeulung (30) des Ansatzes (8) des Pumpendeckels (5) und der dieser gegenüberstehenden Außenfläche (33) des Lageraußenringes (13) des inneren Lagers (12) ein vor einem vom Pumpenraum (2) wegweisenden Ende der Außenfläche (33) endender Hohlraum (34) gebildet ist.

9. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (8) des Pumpendeckels (5) an seinem vom Pumpenraum (2) weg­ weisenden Ende mindestens einen, über seinem Mantelfächenabschnitt (21) radial vorstehenden, den Lagerinnenring (22) des äußeren Lagers (18) gegenüber Abziehen vom Mantelflächenabschnitt (21) sichernden, durch plastische Verformung dieses Endes hergestellten Vorsprung (38, 43) aufweist.