DE4335340A1 - Antriebsvorrichtung für eine Wasserpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Antrieb einer Wasserpumpe, insbesondere für den Kühlmittelkreislauf einer Brenn­ kraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einer Antriebs­ welle, aus einem Antriebsrad und einem Wasserpumpengehäuse.

Ein derartiger Antrieb für eine Wasserpumpe wurde beispielsweise durch die US-A-4,727,969 bekannt. Die Wasserpumpe weist hierbei ein eigenes Gehäuse auf, welches speziell an das Wasserpumpenrad ange­ paßt ist, und einen Gehäuseansatz für die Lagerung der Wasserpumpen­ welle, die aus diesem Gehäuseansatz herausgeführt ist und eine Rie­ menscheibe trägt, die von dem Riementrieb motorseitig angetrieben wird. Auf der anderen Seite der Riemenscheibe ist eine Flüssigkeits­ reibungskupplung angeordnet, die den Lüfter zur Kühlung der Brenn­ kraftmaschine antreibt und sowohl luft- wie auch wasserseitig gere­ gelt ist, wobei die wasserseitige Regelung durch einen in der An­ triebswelle angeordneten Stößel mit endseitig im Wasserpumpengehäuse angeordnetem Thermostat erfolgt. Ein derartiger Antrieb ist starr, d. h. die Drehzahl der Wasserpumpe entspricht jeweils der Motordreh­ zahl. Dies entspricht nicht immer den Anforderungen an die Wasser­ pumpe bzw. dem aus thermischen Gründen geforderten Kühlmitteldurch­ satz, so daß die Wasserpumpe bei hohen Motordrehzahlen zu schnell dreht, wobei die Gefahr der Kavitation auftritt und unnötige Lei­ stung verbraucht wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wasserpumpenantrieb vorzusehen, der bei hohen Motordrehzahlen abregelt und damit die Ge­ fahr von Kavitation und Leistungsverlusten vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa­ tentanspruches 1 gelöst. Die Wasserpumpe wird somit nicht mehr di­ rekt über den Riementrieb, der von der Motordrehzahl abhängig ist, angetrieben, sondern unter Zwischenschaltung einer an sich bekannten Flüssigkeitsreibungskupplung. Diese Kupplung ist in der Lage, bei einer bestimmten hohen Drehzahl abzuregeln, wobei sich dann eine konstante Abtriebsdrehzahl auf der Wasserpumpenseite einstellt. Ge­ mäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist diese Flüssig­ keitsreibungskupplung direkt mit dem Wasserpumpenrad zu einem Bau­ teil integriert und somit im Wasserpumpengehäuse, d. h. im Strömungs­ bereich des Kühlmittels, untergebracht. Damit ergibt sich neben ei­ ner einfachen kompakten Bauweise auch der Vorteil, daß die Flüssig­ keitsreibungskupplung direkt durch das Kühlmittel gekühlt ist und somit die Gefahr einer Überhitzung vermieden wird.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Flüssigkeitsreibungskupplung wasserseitig geregelt, d. h. in Ab­ hängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels, die durch ein außen an der Kupplung angebrachtes Dehnstoffelement erfaßt und auf den Ventilhebel der Kupplung übertragen wird.

Schließlich ist nach einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, daß die Kupplung mittels eines Nabenansatzes, einer sogenannten Hohlnabe, einerseits außen in einem Lagersitz des Wasserpumpengehäu­ ses gelagert ist und andererseits im Inneren die Antriebswelle auf­ nimmt, die nach außen zum Riementrieb geführt ist. Dadurch ergibt sich eine in axialer Richtung außerordentlich kompakt gestaltete Bauweise. Das Wasserpumpengehäuse kann aufgrund dieser Ausbildung an beliebiger Stelle im Fahrzeug, d. h. am Motor oder auch am Fahrge­ stell befestigt werden - es muß lediglich im Bereich des motorseiti­ gen Riementriebes zum Antrieb der Nebenaggregate liegen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge­ stellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 den Wasserpumpenantrieb mit einer Flüssigkeitsrei­ bungskupplung, selbstregelnd und

Fig. 2 den Wasserpumpenantrieb mit wasserseitiger Tempera­ tursteuerung.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Gehäuse 1, welches in sich eine Flüssigkeitsreibungskupplung 3, verbunden mit einem Was­ serpumpenrad 2, einem sogenannten Impeller, aufnimmt, wobei die Flüssigkeitsreibungskupplung über eine Antriebswelle 7, die aus dem Gehäuse 1 herausragt, mittels einer Riemenscheibe 12 angetrieben wird. Die Übertragung des Drehmomentes auf das Gehäuse 3 der Flüs­ sigkeitsreibungskupplung erfolgt über eine mit der Antriebswelle 7 befestigte Antriebsscheibe 6, die in einer Arbeitskammer 13, welche mit einem viskosen Medium gefüllt ist, umläuft. Durch die Scher­ kräfte des viskosen Mediums wird das Drehmoment in an sich bekannter Weise auf das Gehäuse übertragen, welches auf seiner Rückseite 5 den Impeller 2 der Wasserpumpe trägt. Der Impeller ist also mit dem Kupplungsgehäuse 3 zu einem Bauteil integriert. Der Impeller 2 saugt das Kühlmittel des nicht näher dargestellten Kühlmittelkreislaufes der Brennkraftmaschine über den Eintrittsstutzen 14 an und fördert dies über den Austrittsstutzen 15 in den Kreislauf, wobei die Kupp­ lung im Nebenstrom durch einen Strömungsspalt 18 umströmt und damit gekühlt wird. Die Kupplung 3 mit dem Impeller 2 ist über einen Na­ benansatz, eine sogenannte Hohlnabe 10 über ein Kugellager 9 in ei­ nem Lagersitz 11 des vorderen Gehäuseteiles 17 gelagert. Im Inneren nimmt die Hohlnabe 10 ein weiteres Lager 8 auf, durch welches die Antriebswelle 7 geführt und gelagert wird. Nicht dargestellt sind entsprechende Abdichtungen einerseits des inneren Lagers 8 gegen das Austreten von Silikonöl und andererseits des äußeren Lagers 9 gegen Austreten von Kühlmittel. Das Wasserpumpengehäuse ist stationär ge­ lagert, d. h. beispielsweise umfangseitig am schraffiert dargestell­ ten Motorblock 19 oder auch am Fahrgestell befestigt.

Fig. 2 zeigt eine weitere Variante, wobei lediglich die Flüssig­ keitsreibungskupplung 23 als wasserseitig geregelte temperaturge­ steuerte Kupplung ausgebildet ist. Ansonsten ist die Bauweise, d. h. die Lagerung, der Antrieb, der Abtrieb der gleiche wie im Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß Fig. 1. Das Gehäuse 23 der Flüssigkeitsrei­ bungskupplung weist also einen Arbeitsraum 30 auf, in dem eine An­ triebsscheibe 33, verbunden mit der Antriebswelle 24 rotiert. Ferner ist eine Vorratskammer 31 vorgesehen, die durch eine Trennwand 32 von der Arbeitskammer 30 abgeteilt ist und eine Ventilöffnung 34 und eine Rücklauföffnung 40 mit einem nicht dargestellten Staukörper aufweist. Die Ventilöffnung 34 wird durch einen Ventilhebel 35 kon­ trolliert, der seinerseits über ein auf der Außenseite der Kupplung angeordnetes Dehnstoffelement 36 mittels seines Arbeitskolbens 37 beaufschlagt wird. Das Dehnstoffelement 36 befindet sich im Antröm­ bereich durch das Kühlmittel und fühlt somit dessen Temperatur. Da­ mit regelt die Flüssigkeitsreibungskupplung direkt in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur, wodurch die Förderung des Impellers 22 direkt und verzögerungsfrei an den Kühlbedarf der Brennkraftmaschine angepaßt wird.

Das Gehäuse 20, welches die Flüssigkeitsreibungskupplung 23 und das Wasserpumpenrad 22 aufnimmt, weist einen axial gerichteten Ein­ trittsstutzen 38 und einen radial gerichteten Austrittsstutzen 39 auf und ist umfangsseitig an einem fahrzeugseitigen Halter 29 (schraffiert dargestellt) befestigt. Die Lagerung von Kupplungswelle 24 und Kupplung 23 erfolgt in gleicher Weise wie beim Ausführungs­ beispiel gemäß Fig. 1, hier über eine Hohlnabe 28 über die Lager 24 und 25, d. h. in koaxialer Bauweise, wobei die Lager 24 gegen Austre­ ten von Silikonöl und 25 gegen Austreten von Kühlmittel separat ab­ gedichtet werden können.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Antrieb einer Wasserpumpe, insbesondere für den Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine eines Kraft­ fahrzeuges, bestehend aus einer Antriebswelle (7, 24), aus ei­ nem Antriebsrad (12, 21) und einem in einem Wasserpumpenge­ häuse (1, 20) umlaufenden Wasserpumpenrad (2, 22), dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Wasserpumpenrad (2, 22) über eine Flüs­ sigkeitsreibungskupplung (3, 23) angetrieben wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsreibungskupplung (3, 23) innerhalb des Wasserpum­ pengehäuses (1, 20) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsreibungskupplung (3, 23) mit dem Wasserpumpenrad (2, 22) zu einem Bauteil integriert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsreibungskupplung (3) aus einem Kupplungsgehäuse (3, 4, 5) mit einer Arbeitskammer (13) besteht, in der eine Antriebsscheibe (6) in einem viskosen Medium umläuft, die auf der Antriebswelle (7) befestigt ist, auf welcher das Kupp­ lungsgehäuse (3, 10) gelagert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsreibungskupplung (23) zusätzlich eine durch eine Trennwand (32) abgeteilte Vorratskammer (31) aufweist, die über ein Ventil (34, 35) und eine Rücklaufbohrung (40) mit der Arbeitskammer (30) in Verbindung steht und eine temperaturab­ hängige Steuerung des Ventils (34, 35) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsteuerung aus einem auf der Rückseite des Kupplungsge­ häuses (23) angeordneten Dehnstoffelement (36) besteht, dessen Arbeitskolben (37) auf den Ventilhebel (35) wirkt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserpumpenrad (2, 22) auf der Rückseite der Flüssigkeitsreibungskupplung (3, 23) ange­ ordnet und die Antriebswelle (7, 24) auf der Vorderseite des Kupplungsgehäuses herausgeführt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Wasserpumpengehäuse (1, 20) an die Form und die Abmessungen der Flüssigkeitsreibungskupplung (3, 23) ange­ paßt ist und mit dieser einen Strömungsspalt (18) bildet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsspalt (18) im Nebenstrom zum Hauptförderstrom der Wasserpumpe (2, 22) durchströmt wird.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsgehäuse (3, 23) eine Hohlnabe (10, 28) aufweist, die außen mittels eines Lagers (9, 25) im Wasserpumpengehäuse (11, 1; 26, 20) gelagert und abge­ dichtet ist und im Inneren die Lagerung (8, 27) und Abdichtung für die Antriebswelle (7, 24) aufnimmt.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserpumpengehäuse (1, 20) am Motor (19, 29) oder Fahrzeug befestigt ist.