EP0349702A2 - Kühlwasserpumpe mit Riemenantrieb - Google Patents

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EP0349702A2
EP0349702A2 EP89102743A EP89102743A EP0349702A2 EP 0349702 A2 EP0349702 A2 EP 0349702A2 EP 89102743 A EP89102743 A EP 89102743A EP 89102743 A EP89102743 A EP 89102743A EP 0349702 A2 EP0349702 A2 EP 0349702A2
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EP
European Patent Office
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cooling water
water pump
pump shaft
pulley
pump according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP89102743A
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English (en)
French (fr)
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EP0349702A3 (de
Inventor
Herbert Dr. Börger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Freudenberg KG
Original Assignee
Carl Freudenberg KG
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Publication date
Application filed by Carl Freudenberg KG filed Critical Carl Freudenberg KG
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Publication of EP0349702A3 publication Critical patent/EP0349702A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046—Bearings
    • F04D29/049—Roller bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
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    • F04D29/046—Bearings
    • F04D29/0465—Ceramic bearing designs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/10—Shaft sealings
    • F04D29/12—Shaft sealings using sealing-rings
    • F04D29/126—Shaft sealings using sealing-rings especially adapted for liquid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/20—Mounting rotors on shafts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T403/00—Joints and connections
    • Y10T403/60—Biased catch or latch
    • Y10T403/606—Leaf spring

Definitions

  • the invention relates to a cooling water pump according to the preamble of claim 1.
  • Such a cooling water pump is known. It consists of a large number of detachably interconnected, metallic individual parts, which requires a considerable amount of production and gives the cooling water pump great weight. The durability of this known cooling water pump is also unsatisfactory.
  • the invention has for its object to show a cooling water pump, which differs from the known design with reduced weight and reduced manufacturing costs by a significantly improved service life.
  • the pump shaft and the pulley are formed in one piece. In addition to cost-reduced producibility, unbalance phenomena are thereby reliably avoided, which already noticeably increases the service life of the cooling water pump according to the invention.
  • the pump shaft and the pulley consist of polymer material and are produced in one piece.
  • the mechanical resistance is nevertheless sufficient for all loads occurring during practical use. If necessary, it can be increased further by using a polymeric material which is reinforced by fibers evenly distributed therein.
  • the pump shaft can be rotatably mounted in the housing cover by means of a roller bearing and at the same time can be secured against axial relative displacements.
  • the pump shaft is fixed on the inner ring and the housing cover on the outer ring of the rolling bearing.
  • the pump shaft can be provided with a blind bore penetrating the pulley coaxially, the blind bore extending into the region of the end of the inner ring axially opposite the pulley.
  • a particularly good longevity of the cooling water pump according to the invention can be achieved if the assignment of the inner and outer ring of the rolling bearing to the housing cover and to the pump shaft takes place in the reverse manner.
  • the resulting heat dissipation via the pulley and the V-belt rotating with the same is considerable.
  • the housing cover can consist of polymeric material, which opens up the possibility of connecting the polymeric material used for its manufacture to the outer and inner ring of the rolling bearing by direct molding. A subsequent assembly of the rolling bearing can be omitted and there is the further advantage of a particularly precise assignment of the same to the molded parts.
  • the connection in this regard is also characterized by good durability.
  • the pump shaft can be sealed off from the housing cover by a lip seal, it having proven to be advantageous if the lip seal has a circumferential holding section pointing outward in the radial direction and if the holding section is connected to the same by direct molding of the housing cover made of polymeric material is.
  • a version can be used as the lip seal, which consists of a ring-shaped disk made of PTFE due to the manufacturing process, which is bulged radially in the direction of the pump impeller in the direction of the pump impeller and rests under elastic prestress on the outer circumference of the pump shaft to be sealed.
  • the pump shaft can be provided in the area of the contact zone of the lip seal with a reinforcement surrounding its outer circumference. This causes a reduction in local wear and, in addition to the plasma polymerization of the surface of the shaft, a direct ceramic coating has proven to be excellent. It is also possible to attach a protective sleeve made of metal. This can also be connected to the pump shaft during its formation and solidification. This results in advantages with regard to a further reduction in manufacturing costs.
  • the pump shaft can be provided at least at one point with at least one recess extending in the radial direction and the pump impeller with at least one holding claw which is adapted to the recess and can be snapped into the recess.
  • the pump shaft bearing is arranged in an axial projection of the pump cover, the pulley enclosing the axial projection and thus the pump shaft bearing on the outside with the raceway of the belt pulley.
  • the axial centers of the raceway of the belt pulley and the pump shaft bearing should expediently be arranged in the same radial plane of the pump shaft in order to avoid the occurrence of tilting moments in the pump shaft bearing.
  • the mechanical load on the pump shaft bearing and the housing cover is given a certain static relief.
  • the cooling water pump according to the invention is easy to manufacture and has a significantly reduced weight and has a service life which roughly corresponds to that of conventional internal combustion engines. An early exchange is therefore unnecessary in most cases.
  • the cooling water pump shown in FIG. 1 is made in one piece with the pump shaft 1, which is injection-molded from the polymer pulley 6 and is axially immovable on a roller bearing 3, but is rotatably mounted in the housing cover 2. Within the axial region of the roller bearing 3, the pump shaft 1 is provided with a blind bore 7 penetrating from the side of the pulley 6 and extending into the axially opposite region of the roller bearing 3.
  • the outer ring 3.1 of the rolling bearing 3 is provided in the central region of its axial extent with a circumferential recess into which the polymeric material forming the housing cover 2 can penetrate during its shaping and solidification. Subsequently, a relative displacement of both parts in the axial direction is not possible, which ensures that ultimately the pump shaft 1 and thus the pump impeller 5 is always assigned to the housing cover 2 in a constant and precisely defined manner both in the radial and in the axial direction.
  • the roller bearing 3 is arranged in the embodiment shown in an axial projection 13 of the housing cover 2 and this is in turn enclosed by the raceway 14 of the pulley 6.
  • the axial center of the rolling bearing 3 and the axial center of the raceway 14 of the pulley are arranged in the same radial plane of the pump shaft 1. In this way, possible tilting moments in the area of the roller bearings are avoided and a great mechanical resistance of the cooling water pump is achieved with the most economical use of materials. At the same time, the axial length is reduced to a minimum.
  • the seal 4 between the housing cover 2 and the pump shaft 1 consists of a stuffing box packing. If necessary, it can be replaced by a mechanical seal or by another seal of a conventional type.
  • Fig. 2 is formed in one piece with the pulley pump shaft acc.
  • Fig. 1 clearly drawn out, the impeller 5 being fastened to the pump shaft by means of a snap-in connection. This precludes an axial displacement or relative rotation of the impeller 5 on the pump shaft 1.
  • the axial stop surface 8 can be seen radially inside the pulley 6, which axially contacts the inner ring of the roller bearing 3 in the usable cooling water pump. This precisely defines the axial assignment between the two parts.
  • the cooling water pump shown in Fig. 3 is structurally similar to the above.
  • the impeller 5 is, however, mounted the other way round with regard to special circumstances of the application, which makes it necessary to move a larger part of the pump housing into the pump cover 2. This contains a relatively enlarged annulus.
  • the pump cover 2 is sealed off from the pump shaft 1 by a lip seal 9.
  • the lip seal 9 consists of a ring-shaped disc made of PTFE due to the manufacturing process, which is bulged like a trumpet in the direction of the sealed space in the area of its inner circumference and rests on the outer circumference of the pump shaft 1 under a radial bias.
  • the protective sleeve 11 made of metallic material.
  • the protective sleeve 11 is fixed by being pressed onto the pump shaft 1 under an elastic pretension and is non-rotatably connected to the same.
  • the lip ring 9 In the area of its outer circumference, the lip ring 9 has a holding section 10 that is also flat during the intended use. This is clamped in the axial direction between an inwardly facing annular projection 16 of the pump cover 2 and the clamping ring 15 which is screwed into an internal thread of the pump cover 2. The lip ring 9 is thereby fixed liquid-tight and non-rotatably in the housing cover 2 during its intended use. Further details are illustrated in FIG. 4.
  • the housing cover 2 is made of polymer material and is molded directly onto the holding section of the lip seal 9.
  • the holding section of the lip ring made of PTFE was previously etched, preferably using a solution of sodium in liquid ammonia.
  • the compound obtained can then be called insoluble. In addition to being easy to manufacture, it is particularly durable.
  • the rolling bearing 3 is also arranged in an axial projection 13 of the housing cover 2 in this embodiment. It has an outer ring projection 1 which touches the lip seal on the back. The axial projection 13 is thereby braced, as a result of which it is better able to withstand high belt forces.
  • the pump impeller is provided with a holding claw 18 in the area of its bore. In the form shown, which can be used, it is snapped into a correspondingly designed circumferential recess of the pump shaft 1. Both parts then form a non-rotatable unit in which the axial mutual assignment is defined in a precise manner. Mutual gluing between the two parts is also possible or in addition.
  • FIG. 6 shows a section of a cooling water pump similar to the embodiment shown in FIG. 5, the housing cover consisting of polymeric material being molded directly onto the holding section 10 of the lip seal and the outer ring 3.1 of the roller bearing.
  • the inner ring 3.2 of the roller bearing is axially extended into the area of the lip seal and at the same time forms a protective sleeve for the pump shaft, which is not to be inserted subsequently in FIG. 6.
  • this can be made of plastic, so that only three individual parts need to be assembled during the final assembly.
  • Such a design of a cooling water pump can be produced particularly economically and ensures an extremely long service life with low weight. It is resistant to aggressive liquids and is therefore particularly suitable for critical applications.
  • the pump shaft 1 is supported by the pulley 6 on the outer ring 3.1 of the rolling bearing.
  • the inner ring of the roller bearing lies on the outer circumference of the axial projection 13 of the housing cover, which is penetrated by the pump shaft 1 in the axial direction.
  • Fig. 8 the rolling bearing of the cooling water pump according to Fig. 7 is shown in a partial enlargement. It can be seen that the outer ring is connected by direct molding to the pulley, which is made of a polymer material, and thus to the pump shaft 1. The mutual assignment between the individual parts can therefore not change during the intended use.
  • the inner ring of the rolling bearing is pressed onto the axial projection 13 of the housing cover, which is made of a polymeric material, under a prestress and is therefore immovably assigned to it. Even during long-term use, the mutual assignment undergoes no change insofar as the metallic material of the inner ring of the rolling bearing under the permanent action of the resulting bracing does not allow any disruptive deformation any more than the polymeric material forming the axial projection 13.
  • the utility value of such a cooling water pump is therefore particularly high.

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Abstract

Eine Kühlwasserpumpe mit Riemenantrieb, insbesondere zur Verwendung an dem Pumpengehäuse eines Verbrennungsmotors, umfassend einen von der Pumpenwelle (1) durchdrungenen Gehäusedeckel (2, ein Pumpenwellenlager (3) und eine Pumpenwellendichtung (4), ein Pumpenlaufrad (5) sowie eine Riemenscheibe (6). Die Pumpenwelle (1) und die Riemenschei­be (6) sind einstückig ausgebildet und bestehen bevorzugt aus Kunststoff.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kühlwasserpumpe nach Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Eine solche Kühlwasserpumpe ist bekannt. Sie besteht aus einer Vielzahl lösbar miteinander verbundener, metalli­scher Einzelteile, was einen erheblichen Herstellaufwand bedingt und der Kühlwasserpumpe ein großes Gewicht verleiht. Auch ist die Dauerhaltbarkeit dieser vorbekannten Kühlwasser­pumpe wenig befriedigend.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlwasser­pumpe zu zeigen, die sich bei vermindertem Gewicht und verminderten Herstellkosten durch eine wesentlich verbesser­te Gebrauchsdauer von der vorbekannten Ausführung unterschei­det.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestal­tungen nehmen die Unteransprüche Bezug.
  • Bei der erfindungsgemäßen Kühlwasserpumpe sind die Pumpenwel­le und die Riemenscheibe einstückig ausgebildet. Neben einer kostenreduzierten Herstellbarkeit werden dadurch Unwuchter­scheinungen zuverlässig vermieden, was die Gebrauchsdauer der erfindungsgemäßen Kühlwasserpumpe bereits merklich erhöht.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß die Pumpenwelle und die Riemenscheibe aus polymerem Werkstoff bestehen und einstückig erzeugt sind. Hinsichtlich des Gesamtgewichtes der Kühlwasserpumpe ergibt sich hier­durch eine deutliche Verminderung, was von großem Vorteil ist. Die mechanische Widerstandsfähigkeit genügt dennoch allen während der praktischen Benutzung vorkommenden Bela­stungen. Sie läßt sich bei Bedarf weiter erhöhen durch Verwendung eines polymeren Werkstoffes, der durch gleich­mäßig darin verteilte Fasern verstärkt ist.
  • Bei der erfindungemäßen Kühlwasserpumpe kann die Pumpenwelle mittels eines Wälzlagers relativ verdrehbar in dem Gehäuse­deckel gelagert und zugleich gegen axiale Relativverschie­bungen gesichert sein. Im allgemeinen gelangt dabei eine Ausführung zur Anwendung, bei der die Pumpenwelle an dem Innenring und der Gehäusedeckel an dem Außenring des Wälz­lagers festgelegt ist. Die Pumpenwelle kann in diesem Falle mit einer die Riemenscheibe koaxial durchdringenden Sackboh­rung versehen sein, wobei die Sackbohrung sich bis in den Bereich des der Riemenscheibe axial gegenüberliegenden Endes des Innenringes erstreckt. Neben einer Gewichtsersparnis ergibt sich hierdurch die Möglichkeit, trotz Verwendung eines polymeren Werkstoffes für die Erzeugung der Welle dauerhaft eine rückwärts gerichtete Relativverlagerung derselben innerhalb des Innenringes zu verhindern, obwohl die Festlegung auf einer einfachen Einpressung der Pumpen­welle beruht. Um dabei zusätzlich auch in der anderen Richtung eine undefinierte Zuordnung des Wälzlagers zu der Pumpenwelle auszuschließen, kann an der Riemenscheibe ein Axialanschlag für den Innenring des Wälzlagers vorgesehen sein. Für die Montage genügt in diesem Falle das einfache Einpressen der Pumpenwelle in den Innenring des Wälzlagers. Jede nachträgliche Justierung beider Teile in bezug zueinan­der kann dadurch unterbleiben.
  • Um bei sparsamstem Werkstoffeinsatz eine möglichst große mechanische Widerstandsfähigkeit der Pumpenwelle zu erzielen, hat es sich als vorteilhaft bewährt, wenn diese im axialen Bereich der Sackbohrung einen abgestuft vergrößer­ten Außendurchmesser aufweist. Die Wandstärke kann in dem fraglichen Bereich relativ gering bemessen sein, weil eine axiale Relativverlagerung des Innenringes des Wälzlagers durch das Vorhandensein der vorstehend beschriebenen Merk­male auch bei Verwendung eines polymeren Werkstoffes für die Herstellung der Pumpenwelle weitestgehend ausgeschlossen ist.
  • Eine besonders gute Langlebigkeit der erfindungsgemäßen Kühlwasserpumpe läßt sich erzielen, wenn die Zuordnung des Innen- und des Außenringes des Wälzlagers zu dem Gehäuse­deckel und zu der Pumpenwelle in umgekehrter Weise erfolgt. Hierzu ist es beispielsweise möglich, die Pumpenwelle durch die Riemenscheibe auf den Außenring des Wälzlagers und das Wälzlager durch seinen Innenring auf dem Gehäusedeckel abzustützen. Die sich ergebende Wärmeabführung über die Riemenscheibe und den mit derselben umlaufenden Keilriemen ist beträchtlich.
  • Unabhängig von der im Einzelfalle gewählten Ausführung kann der Gehäusedeckel jeweils aus polymerem Werkstoff bestehen, was die Möglichkeit eröffnet, den zu seiner Herstellung verwendeten, polymeren Werkstoff durch unmittelbares Anfor­men mit dem Außen- und dem Innenring des Wälzlagers zu verbinden. Eine nachträgliche Montage des Wälzlagers kann hierdurch entfallen und es ergibt sich der weitere Vorteil einer besonders präzisen Zuordnung desselben zu den angeform­ten Teilen. Die diesbezügliche Verbindung zeichnet sich auch durch eine gute Dauerhaftigkeit aus.
  • Die Pumpenwelle kann durch eine Lippendichtung gegenüber dem Gehäusedeckel abgedichtet sein, wobei es sich als vorteil­haft erwiesen hat, wenn die Lippendichtung einen in radialer Richtung nach außen weisenden, umlaufenden Halteabschnitt aufweist und wenn der Halteabschnitt durch unmittelbares Anformen des aus polymerem Werkstoff bestehenden Gehäusedek­kels mit demselben verbunden ist. Die Verwendung einer als selbständige Einheit erzeugten Dichtung, welche der nachträg­lichen, selbständigen Montage bedarf, ist hierdurch entbehr­lich.
  • Als Lippendichtung kann eine Ausführung zur Anwendung gelangen, die aus einer herstellungsbedingt kreisringförmig gestalteten Scheibe aus PTFE besteht, die radial innerhalb des Halteabschnittes in Richtung des Pumpenlaufrades trompeten­ähnlich vorgewölbt ist und unter einer elastischen Vorspan­nung am Außenumfang der abzudichtenden Pumpenwelle anliegt. Die Pumpenwelle kann dabei im Bereich der Berührungszone der Lippendichtung durch mit einer ihren Außenumfang umschließen­den Armierung versehen sein. Diese bewirkt eine Reduzierung des lokalen Verschleiß reduzieren und neben der Plasmapoly­merisation der Oberfläche der Welle hat sich eine direkte Keramikbeschichtung ausgezeichnet bewährt. Die Anbringung einer Schonhülse aus Metall ist ebenfalls möglich. Diese kann auch mit der Pumpenwelle während deren Formung und Verfestigung verbunden ist. Hinsichtlich einer weiteren Reduzierung der Herstellkosten ergeben sich hierdurch Vorteile.
  • Die Pumpenwelle kann an wenigstens einer Stelle mit wenigstens einer sich in radialer Richtung erstreckenden Eintiefung versehen sein und das Pumpenlaufrad mit wenigstens einer an die Eintiefung angepaßten Haltekralle, welche in die Eintie­fung einschnappbar ist. Sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung ergibt sich hierdurch nach dem Aufstecken des Pumpenlaufrades auf die Pumpenwelle eine unverrückbare, gegenseitige Zuordnung. Diese ist von großer Dauerhaftigkeit und so beschaffen, daß Unwuchterscheinungen weitestgehend ausgeschlossen sind. Drehzahlen bis 7.500 Umdrehungen/min lassen sich daher problemlos erreichen, insbesondere aber in Fällen, in denen das Pumpenlaufrad ebenfalls aus einem polymeren Werkstoff besteht und durch Spritzgießen erzeugt ist. Neben einer hervorragenden Formtreue läßt sich hier­durch eine hochgradige Oberflächengüte problemlos erhalten. Beides ist wichtig im Hinblick auf die Vermeidung von Kavitationserscheinungen, deren Auftreten den Bereich der zulässigen Drehzahlen einer Kreiselpumpe nach oben begrenzt.
  • In Hinblick auf eine Reduzierung der Baulänge hat es sich als vorteilhaft bewährt, wenn wenigstens das Pumpenwellen­lager in einem Axialvorsprung des Pumpendeckels angeordnet ist, wobei die Riemenscheibe bei topfartiger Ausbildung den Axialvorsprung und damit das Pumpenwellenlager außenseitig mit der Laufbahn der Riemenscheibe umschließt. Die axialen Mitten der Laufbahn der Riemenscheibe und des Pumpenwellen­lagers sollen dabei zweckmäßig in derselben Radialebene der Pumpenwelle angeordnet sein, um das Auftreten von Kippmomen­ten in dem Pumpenwellenlager zu vermeiden. Die mechanische Belastung des Pumpenwellenlagers und des Gehäusedeckels erfahren hierdurch eine gewisse statische Entlastung.
  • Die erfindungsgemäße Kühlwasserpumpe zeichnet sich bei einfacher Herstellbarkeit und deutlich vermindertem Gewicht durch eine Gebrauchsdauer aus, die in etwa mit derjenigen gebräuchlicher Verbrennungsmotoren übereinstimmt. Ein vorzeitiger Austausch ist daher in den meisten Fällen entbehrlich.
  • Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung weiter erläutert. Es zeigen:
    • Fig 1: Eine Kühlwasserpumpe der erfindungsgemäßen Art längsgeschnittener Darstellung.
    • Fig 2: Die einstückig mit der Riemenscheibe ausgebildete Pumpenwelle der Kühlwasserpumpe nach Fig. 1 einschließlich des bereits aufgesteckten Pumpenlaufrades.
    • Fig 3: Eine Ausführung einer Kühlwasserpumpe ähnlich Fig. 1, bei der eine Lippendichtung für die Abdichtung des Gehäusedeckels gegenüber der Pumpenwelle vorgesehen ist.
    • Fig 4: Die Kühlwasserpumpe nach Fig. 3 in einer ausschnittsweise vergrößerten Darstellung, wobei der Bereich der Festlegung der Lippendichtung gezeigt ist.
    • Fig 5: Eine Kühlwasserpumpe ähnlich der in Fig. 3 gezeigten Ausführung, wobei der Gehäusedeckel aus polymerem Werkstoff besteht und unmittelbar an den Halteabschnitt des Lippenringes angeformt ist.
    • Fig. 6: Einen Ausschnitt aus einer Kühlwasserpumpe ähnlich der in Fig. 3 gezeigten Ausführung, wobei jedoch der aus polymerem Werkstoff bestehende Gehäusedeckel unmittelbar an den Außenring des Wälzlagers angeformt und verfestigt ist.
    • Fig. 7: Eine Ausführung, bei der die Pumpenwelle über die Riemenscheibe auf dem Außenring des Wälzlagers abgestützt ist.
    • Fig. 8: Eine ausschnittsweise Vergrößerung der Darstellung nach Fig. 7.
  • Die in Fig. 1 gezeigte Kühlwasserpumpe besteht einstückig mit der Riemenscheibe 6 aus polymerem Werkstoff gespritzten Pumpenwelle 1, die auf einer Wälzlagerung 3 axial unverrück­bar, jedoch relativ verdrehbar in dem Gehäusedeckel 2 gelagert ist. Innerhalb des axialen Bereiches der Wälzlage­rung 3 ist die Pumpenwelle 1 mit einer von der Seite der Riemenscheibe 6 aus eindringenden Sackbohrung 7 versehen, die sich bis in den axial gegenüberliegenden Bereich der Wälzlagerung 3 erstreckt.
  • In diesem Bereich ist dadurch eine vergleichsweise höhere Vorspannung wirksam als im Bereich des axial gegenüberlie­genden Endes. Im Anschluß an das axiale Einpressen der Pumpenwelle 1 in den Innenring der Wälzlagerung 3 ist hierdurch eine rückwärts gerichtete Relativverlagerung normalerweise so gut wie ausgeschlossen. In entgegenge­setzter Richtung wird eine Relativverlagerung durch den Axialanschlag 15 der Riemenscheibe 6 verhindert.
  • Der Außenring 3.1 der Wälzlagerung 3 ist im mittleren Bereich seiner axialen Erstreckung mit einer umlaufenden Eintiefung versehen, in welchen der den Gehäusedeckel 2 bildende, polymere Werkstoff während seiner Formgebung und Verfestigung einzudringen vermag. Anschließend ist eine Relativverlagerung beider Teile in axialer Richtung nicht möglich, wodurch sichergestellt ist, daß letztlich die Pumpenwelle 1 und damit das Pumpenlaufrad 5 dem Gehäusedek­kel 2 stets in einer gleichbleibenden und sowohl in radialer als auch in axialer Richtung präzise definierten Weise zugeordnet ist.
  • Die Wälzlagerung 3 ist bei der gezeigten Ausführung in einem Axialvorsprung 13 des Gehäusedeckels 2 angeordnet und dieser wird seinerseits von der Laufbahn 14 der Riemenscheibe 6 umschlossen. Die axiale Mitte der Wälzlagerung 3 und die axiale Mitte der Laufbahn 14 der Riemenscheibe sind dabei in derselben Radialebene der Pumpenwelle 1 angeordnet. Hier­durch werden eventuelle Kippmomente im Bereich der Wälzlage­rung vermieden und bei sparsamsten Materialaufwand eine große mechanische Widerstandsfähigkeit der Kühlwasserpumpe erzielt. Zugleich ist die axiale Baulänge auf ein Minimum verkürzt.
  • Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführung besteht die Dichtung 4 zwischen dem Gehäusedeckel 2 und der Pumpenwelle 1 aus einer Stopfbuchsenpackung. Sie kann bei Bedarf durch eine Gleitringdichtung oder durch eine andere Dichtung üblicher Bauart ersetzt sein.
  • In Fig. 2 ist die einstückig mit der Riemenscheibe ausge­bildete Pumpenwelle gem. Fig. 1 verdeutlichend heraus­gezeichnet, wobei auf der Pumpenwelle das Laufrad 5 mittels einer Einschnappverbindung befestigt ist. Eine axiale Verschiebung oder Relativverdrehung des Laufrades 5 auf der Pumpenbwelle 1 ist hierdurch ausgeschlossen.
  • Des weiteren ist radial innerhalb der Riemenscheibe 6 die axiale Anschlagfläche 8 zu ersehen, welche den Innenring der Wälzlagerung 3 in der verwendungsfähigen Kühlwasser pumpe axial berührt. Die axiale Zuordnung zwischen beiden Teilen ist hierdurch präzise definiert.
  • Die in Fig. 3 gezeigte Kühlwasserpumpe ist der vorstehenden in konstruktiver Hinsicht ähnlich. Das Laufrad 5 ist indes­sen im Hinblick auf besondere Gegebenheiten des Anwendungs­falles umgekehrt montiert, was es erforderlich macht, einen größeren Teil des Pumpengehäuses in den Pumpendeckel 2 zu verlagern. Dieser enthält dadurch einen relativ vergrößerten Ringraum.
  • Der Pumpendeckel 2 ist durch eine Lippendichtung 9 gegenüber der Pumpenwelle 1 abgedichtet. Die Lippendichtung 9 besteht dabei aus einer herstellungsbedingt kreisringförmig gestal­teten Scheibe auf PTFE, welche während des Einbaus im Bereich ihres Innenaumfanges trompetenartig in Richtung des abgedichteten Raumes vorgewölbt ist und unter einer radial gerichteten Vorspannung auf dem Außenumfang der Pumpenwelle 1 aufliegt.
  • Dieser ist durch die Schonhülse 11 aus metallischem Werkstoff vor aggressiven Einwirkungen der Lippendichtung 9 geschützt Die Schonhülse 11 ist durch Aufpressen unter einer elastischen Vorspannung auf der Pumpenwelle 1 festgelegt und unverdrehbar mit derselben verbunden.
  • Der Lippenring 9 weist im Bereich seines Außenumfanges einen auch während der bestimmungsgemäßen Verwendung planliegenden Halteabschnitt 10 auf. Dieser ist in axialer Richtung verspannt zwischen einem nach innen weisenden Ringvorsprung 16 des Pumpendeckels 2 und dem Spannring 15 welcher im ein Innengewinde des Pumpendeckels 2 eingeschraubt ist. Der Lippenring 9 ist hierdurch während seiner bestimmungsgemäßen Verwendung flüssigkeitsdicht und unverdrehbar in dem Gehäuse­deckel 2 festgelegt. Weitere Details werden in Fig. 4 verdeutlicht. Es ist zu ersehen, daß sowohl im Bereich der den Halteabschnitt 10 axial berührenden Begrenzungsfläche des Spannringes 15 als auch des Ringvorsprunges 16 konzen­trisch umlaufende Vorsprünge vorgesehen sind, die unter der Wirkung der Vorspannkräfte in den Werkstoffkörper des Halteabschnittes einzudringen vermögen und auf diese Weise eine gute statische Festlegung und Abdichtung gegenüber dem Gehäusedeckel 2 zu gewährleisten vermögen.
  • Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführung besteht der Gehäuse­deckel 2 aus polymerem Werkstoff und ist unmittelbar an den Halteabschnitt der Lippendichtung 9 angeformt. Um dabei eine gute gegenseitige Abdichtung und Festlegung zu erhalten, wurde der Halteabschnitt des aus PTFE bestehenden Lippen­ringes vorausgehend angeätzt, vorzugsweise unter Verwendung einer Lösung aus Natrium in flüssigem Amoniak.
  • Die erhaltene Verbindung kann anschliesend als unlösbar bezeichnet werden. Sie zeichnet sich neben einer einfachen Herstellbarkeit durch eine besonders große Dauerhaftigkeit aus.
  • Die Wälzlagerung 3 ist auch bei dieser Ausführung in einem Axialvorsprung 13 des Gehäusedeckels 2 angeordnet. Sie weist einen äußeren Ringvorsprung 1 auf, der die Lippendichtung rückseitig berührt. Der Axialvorsprung 13 erfährt hierdurch eine Aussteifung, wodurch er hohen Riemenkräften in besserer Weise zu widerstehen vermag. Das Pumpenlaufrad ist im Bereich seiner Bohrung mit einer Haltekralle 18 versehen. Diese ist in der dargestellten, verwendungsfähigen Form in einer entsprechend gestalteten Umfangsausnehmung der Pumpen­welle 1 eingerastet. Beide Teile bilden anschließend eine unverdrehbare Einheit, in welcher die axiale gegenseitige Zuordnung in präziser Weise festgelegt ist. Eine gegensei­tige Verklebung zwischen beiden Teilen ist ebenfalls oder auch ergänzend möglich.
  • In Fig. 6 ist ein Ausschnitt aus einer Kühlwasserpumpe ähnlich der in Fig. 5 gezeigten Ausführung wiedergegeben, wobei der aus polymerem Werkstoff bestehende Gehäusedeckel unmittelbar an den Halteabschnitt 10 der Lippendichtung sowie den Außenring 3.1 der Wälzlagerung angeformt ist. Der Innenring 3.2 der Wälzlagerung ist dabei axial bis in den Bereich der Lippendichtung verlängert und bildet zugleich eine Schonhülse für die nachträglich einzuschiebende in Fig. 6 nicht dargestellte Pumpenwelle. Diese kann ähnlich wie das zugehörige Pumpenlaufrad im Sinne der vorstehenden Darstel­lungen aus Kunststoff gestaltet sein, wodurch es während der Endmontage nur der Zusammenfügung von 3 Einzelteilen bedarf.
  • Eine solche Ausführung einer Kühlwasserpumpe läßt dadurch besonders wirtschaftlich erzeugen und gewährleistet bei geringem Gewicht eine äußerst große Gebrauchsdauer. Sie ist gegen aggressive Flüssigkeiten beständig und dadurch gerade für kritische Anwendungsfälle geeignet.
  • Bei der in Fig. 7 gezeigten Kühlwasserpumpe ist die Pumpen­welle 1 durch die Riemenscheibe 6 auf dem Außenring 3.1 des Wälzlagers abgestützt. Der Innenring des Wälzlagers liegt demgegenüber auf dem Außenumfang des Axialvorsprungs 13 des Gehäusedeckelsauf, welcher in axialer Richtung von der Pumpenwelle 1 durchdrungen ist. Die Möglichkeiten der Wärmeabführung sind hierdurch sehr verbessert. Sie ergeben sich einerseits durch den unmittelbaren Berührungskontakt zwischen der Keilriemenscheibe 6 und dem Außenring 3.1 des Wälzlagers, jedoch des weiteren auch durch den unmittelbaren Berührungskontakt des während der bestmmungsgemäßen Verwen­dung mit der Keilriemenscheibe 6 in Eingriff stehenden, umlaufenden Keilriemens. Die thermische Belastung des in dem Wälzlager enthaltenen Fett ist dementsprechend deutlich reduziert, die Gebrauchsdauer wesentlich verbessert.
  • In Fig. 8 ist der Wälzlagerung der Kühlwasserpumpe nach Fig. 7 in einer ausschnittsweisen Vergrößerung wiederge­geben. Es ist zu ersehen, daß der Außenring durch unmittel­bares Anformen mit der aus einem polymeren Werkstoff bestehen­den Riemenscheibe und damit der Pumpenwelle 1 verbunden ist. Die gegenseitige Zuordnung zwischen den einzelnen Teilen kann dadurch während der bestimmungsgemäßen Verwendung keinerlei Veränderung erfahren.
  • Der Innenring der Wälzlagerung ist auf den Axialvorsprung 13 des aus einem polymeren Werkstoff bestehenden Gehäusedeckels unter einer Vorspannung aufgepresst und dadurch demselben unverrückbar zugeordnet. Auch während eines langfristigen Gebrauches erfährt die gegenseitige Zuordnung keinerlei Veränderung insofern, als der metallische Werkstoff des Innenringes der Wälzlagerung unter der dauerhaften Einwir­kung der sich ergebenden Verspannung ebenso wenig eine störende Verformung zuläßt wie der den Axialvorsprung 13 bildende, polymere Werkstoff. Der Gebrauchswert einer solchen Kühlwasserpumpe ist daher ganz besonders hoch.

Claims (17)

1. Kühlwasserpumpe mit Riemenantrieb, insbesondere zur Verwendung an dem Pumpengehäuse eines Verbrennungs­motors, umfassend einen von der Pumpenwelle durchdrunge­nen Gehäusedeckel, ein Pumpenwellenlager, eine Pumpenwellen­dichtung, ein Pumpenlaufrad sowie eine Riemenscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenwelle (1) und die Riemenscheibe (6) einstückig ineinander übergehend ausgebildet sind.
2. Kühlwasserpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß die Pumpenwelle (1) und die Riemenscheibe (6) aus einem polymeren Werkstoff bestehen.
3. Kühlwasserpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­net, daß der polymere Werkstoff durch gleichmäßig darin verteilte Fasern verstärkt ist.
4. Kühlwasserpumpe nach Anspruch 2 - 3, bei der die Pumpenwelle in einem Wälzlager gelagert und durch das Wälzlager auf einer Innenfläche des Gehäusedeckels abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenwelle (1) mit einer die Riemenscheibe (6) koaxial durchdringenden Sackbohrung (7) versehen ist und daß sich die Sackbohrung (7) bis in den Bereich des der Riemenscheibe (6) axial gegenüberliegenden Endes des Innenringes des Wälzlagers erstreckt.
5. Kühlwasserpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­net, daß die Riemenscheibe (6) mit einem Axialanschlag (8) für den Innenring des Wälzlagers versehen ist.
6. Kühlwasserpumpe nach Anspruch 4 - 5, dadurch gekennzeich­net, daß die Pumpenwelle (1) im Bereich der axialen Erstreckung der Sackbohrung (7) einen abgestuft vergrößerten Außendurchmesser aufweist.
7. Kühlwasserpumpe nach Anspruch 2-3, bei der die Pumpen­welle in einem Wälzlager gelagert und durch das Wälzlager auf einer Außenfläche des Gehäusedeckels abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenwelle (1) durch die Riemenscheibe (6) auf den Außenring (3.1) des Wälzlagers und das Wälzlager durch seinen Innenring auf der Außenfläche abgestützt ist.
8. Kühlwasserpumpe nach Anspruch 4-6, dadurch gekennzeich­net, daß der Gehäusedeckel (2) aus polymerem Werkstoff besteht.
9. Kühlwasserpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusedeckel durch unmit­telbares Anformen des ihn bildenden, polymeren Werk­stoffes mit dem Außenring oder dem Innenring des Wälzlagers verbunden ist.
10. Kühlwasserpumpe nach Anspruch 8-9, dadurch gekennzeich­net, daß der Gehäusedeckel (2) durch eine Lippendichtung (9) gegenüber der Pumpenwelle abgedichtet ist, daß die Lippendichtung (9) einen in radialer Richtung nach außen weisenden, umlaufenden Halteabschnitt (10) aufweist und daß der Halteabschnitt (10) durch unmittelbares Anformen des Gehäusedeckels (2) mit demselben verbunden ist.
11. Kühlwasserpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­net, daß die Lippendichtung (9) aus einer herstellungs­bedingt kreisringförmigen Scheibe aus PTFE besteht, die radial innerhalb des Halteabschnittes in Richtung des Pumpenlaufrades (5) vorgewölbt ist.
12. Kühlwasserpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­net, daß die Pumpenwelle (1) im Bereich der Lippendich­tung (9) mit einer ihren Außenumfang umschließenden Armierung versehen ist.
13. Kühlwasserpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­net, daß die Armierung aus einer Schonhülse (11) besteht.
14. Kühlwasserpunpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­net, daß die Schonhülse (11) aus Metall besteht und daß die Pumpenwelle (1) während ihrer Formgebung und Verfestigung mit der Schonhülse (11) verbunden ist.
15. Kühlwasserpumpe nach Anspruch 1-14 dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenwelle (1) an wenigstens einer Stelle ihres Umfanges mit einer in radialer Richtung nach außen offenen Eintiefung (12) und das Pumpenlaufrad (5) mit wenigstens einer an die Eintiefung (12) angepaßten Haltekralle (13) versehen ist und daß die Haltekralle (13) in die Ausnehmung (12) einschnapp­bar ist.
16. Kühlwasserpumpe nach Anspruch 1 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenwellenlager (3) in oder auf einem Axialvorsprung (13) des Pumpendeckels angeordnet ist und daß die Riemenscheibe (6) topfartig ausgebildet ist und den Axialvorsprung (13) mit seiner Riemenlaufbahn (14) umschließt.
17. Kühlwasserpumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­net, daß das Pumpenwellenlager (3) und die Riemenlauf­bahn (14) axiale Erstreckungen haben, deren Mitten in derselben Radialebene der Pumpenwelle (1) angeordnet sind.
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