FR2752015A1

FR2752015A1 - DRIVE UNIT FOR A REFRIGERANT PUMP OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: FR2752015A1
Application number: FR9709481A
Authority: FR
Inventors: Hans Martin; Ralf Mauser
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1996-07-30
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 1998-02-06
Anticipated expiration: 2017-07-25
Also published as: DE19630661A1; FR2752015B1

Abstract

L'invention concerne une unité d'entraînement pour une pompe à réfrigérant d'un moteur à combustion interne. On rencontre des difficultés pour assurer l'étanchéité de rotors de pompes à réfrigérant qui sont installés directement dans un volume récepteur du bloc-moteur. Il est proposé selon l'invention que le dispositif d'étanchéité 21, installé entre la cloche de palier et l'arbre d'entraînement, se compose d'un joint d'étanchéité à anneau glissant prémonté et intrinsèquement fermé ("Unitizer- Dichtung"), dont la partie tournante 21 est maintenue sur un collet périphérique 19 de la pompe et dont la partie fixe 22 est maintenue sur un bord 26 de la virole dont l'autre bord 28 peut être fixé de façon étanche entre la cloche de palier 13 et le bloc-moteur 2.The invention relates to a drive unit for a refrigerant pump of an internal combustion engine. Difficulties are encountered in sealing the rotors of refrigerant pumps which are installed directly in a receiving volume of the engine block. It is proposed according to the invention that the sealing device 21, installed between the bearing housing and the drive shaft, consists of a pre-assembled and intrinsically closed sliding ring seal ("Unitizer-Dichtung "), the rotating part 21 of which is held on a peripheral collar 19 of the pump and the fixed part 22 of which is held on one edge 26 of the shell, the other edge 28 of which can be fixed in a sealed manner between the bearing housing 13 and engine block 2.

Description

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La présente invention concerne une unité d'entraînement pour une pompe d'alimentation en réfrigérant d'un moteur à combustion interne, se composant d'une cloche de roulement, pouvant être montée sur le bloc-moteur, pour l'arbre d'entraînement de la pompe, ainsi que d'un dispositif d'étanchéité, installé entre la cloche de palier et l'arbre d'entraînement. Une unité d'entraînement de ce type est connue d'après le brevet européen EP 0 641 947 A2. Selon ce document, la roue de la pompe est fixée sur le carter d'un embrayage à frottement visqueux, qui est lui-même monté de façon tournante sur l'arbre d'entraînement, fixé au disque d'entraînement de l'embrayage à frottement visqueux. Ce disque d'entraînement pénètre d'une manière connue dans une chambre de travail située à l'intérieur du carter, monté de façon tournante et qui est rempli par exemple d'une huile de silicone. Sous l'action d'un mouvement d'entraînement de l'arbre d'entraînement, produit d'une manière classique par le moteur et par l'intermédiaire d'une courroie trapézoïdale, le carter d'embrayage est entraîné sous l'effet de forces de cisaillement et il produit un entraînement de la roue de la pompe. Dans ce mode de construction, également le carter d'embrayage relié solidement à la roue de pompe, est disposé dans l'écoulement d'eau de refroidissement, et il faut par conséquent prévoir une étanchéité efficace et sure de l'arbre tournant d'entraînement par rapport à la cloche de palier installée en position fixe sur le bloc-moteur. On a tenté d'établir cette étanchéité au moyen de deux bagues d'étanchéité dont l'une est montée de façon tournante sur le carter d'embrayage tandis que l'autre est emmanchée en position fixe dans un évidement de la cloche de palier. Il s'est avéré que de tels joints d'étanchéité en deux parties, qui sont à monter séparément, ne permettent pas de remplir en toute sécurité la condition d'établissement d'une étanchéité The present invention relates to a drive unit for a refrigerant supply pump of an internal combustion engine, consisting of a rolling bell, which can be mounted on the engine block, for the drive shaft of the pump, as well as a sealing device, installed between the bearing bell and the drive shaft. A drive unit of this type is known from the European patent EP 0 641 947 A2. According to this document, the impeller of the pump is fixed on the housing of a viscous friction clutch, which is itself rotatably mounted on the drive shaft, fixed to the drive disk of the clutch. viscous friction. This drive disc penetrates in a known manner into a working chamber located inside the housing, rotatably mounted and which is filled for example with a silicone oil. Under the action of a driving movement of the drive shaft, produced in a conventional manner by the motor and via a V-belt, the clutch housing is driven under the effect of shear forces and it produces a drive of the pump wheel. In this mode of construction, also the clutch housing firmly connected to the pump wheel, is arranged in the cooling water flow, and it is therefore necessary to provide an effective and safe sealing of the rotating shaft of drive relative to the bearing housing installed in a fixed position on the engine block. Attempts to establish this seal by means of two sealing rings, one of which is rotatably mounted on the clutch housing while the other is fitted in a fixed position in a recess of the bearing bell. It has been found that such two-piece seals, which are to be mounted separately, do not make it possible to safely fulfill the condition of establishing a seal

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durable. Egalement, le montage de tels joints d'étanchéité sustainable. Also, the mounting of such seals

est compliqué à cause de l'ajustement serré nécessaire. is complicated because of the tight fit needed.

Lorqu'on doit utiliser des joints d'étanchéité à anneaux glissants d'une seule pièce et de types connus, comme ceux qui sont connus par exemple sous la désignation "Unitizer-Dichtung", qui devraient satisfaire à l'impératif d'établissement d'une étanchéité permanente, on rencontre alors, dans les modes de construction connus, des difficultés importantes au montage lorsque la bague extérieure When using one-piece sliding-ring seals of known types, such as those known for example under the designation "Unitizer-Dichtung", which should satisfy the requirement of a permanent seal, there is then encountered, in the known methods of construction, significant difficulties in mounting when the outer ring

d'étanchéité doit être emmanchée dans la cloche de roulement. seal must be fitted into the bearing bell.

L'évidement prévu dans la cloche de roulement n'est notamment plus accessible quand l'embrayage associé à la roue à ailettes de la pompe est emmanché sur l'arbre d'entraînement et relié d'une autre manière. Une réalisation en deux parties de la cloche de roulement, qui pourrait alors remédier à cette The recess provided in the rolling bell is particularly not accessible when the clutch associated with the impeller of the pump is fitted on the drive shaft and connected in another way. A two-part realization of the rolling bell, which could then remedy this

difficulté, est trop compliquée.difficulty, is too complicated.

L'invention a en conséquence pour but d'agencer une unité d'entraînement du type défini ci-dessus, de telle sorte qu'il soit possible d'utiliser un des joints d'étanchéité à anneaux glissants, d'une seule pièce, de types connus, sans The purpose of the invention is therefore to provide a drive unit of the type defined above, so that it is possible to use one of the sliding ring seals, in one piece, of known types without

rencontrer cependant des difficultés au montage. however, encounter difficulties in mounting.

Dans une unité d'entraînement du type défini ci- In a training unit of the type defined above

dessus, l'invention consiste en ce que le dispositif d'étanchéité se compose d'un joint d'étanchéité à anneau glissant de type connu ("Unitizer-Dichtung), prémonté, intrinsèquement fermé et dont la partie tournante est maintenue sur un collet périphérique de la pompe tandis que la partie fixe est maintenue sur un bord de la virole d'un anneau porteur dont l'autre bord peut être fixé de façon étanche entre la cloche de roulement et le bloc-moteur. Avec cet agencement, il n'est plus nécessaire d'emmancher le joint d'étanchéité dans un évidement de la cloche de roulement. La zone de fixation de la bague extérieure du joint d'étanchéité est décalée par l'anneau porteur en un endroit facilement accessible, notamment dans la zone de fixation de la cloche de above, the invention consists in that the sealing device consists of a slip ring seal known type ("Unitizer-Dichtung), preassembled, intrinsically closed and whose rotating part is held on a collar device while the fixed part is held on one edge of the ring of a carrier ring whose other edge can be sealed between the rolling bell and the engine block. It is no longer necessary to press the seal into a recess in the bearing bell.The fastening zone of the outer ring of the seal is offset by the carrier ring in an easily accessible place, especially in the fixing area of the bell

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roulement sur le bloc-moteur. Avec cet agencement, on peut être assuré de la sécurité du joint d'étanchéité sans qu'il se pose des problèmes de montage. La pompe à eau, avec ou sans embrayage à frottement visqueux, peut être prémontée de cette manière, également en association avec son joint d'étanchéité, sous forme d'un composant, qui est alors reliée à l'arbre d'entraînement, et simultanément également, on obtient un bearing on the engine block. With this arrangement, it can be ensured the safety of the seal without mounting problems. The water pump, with or without a viscous friction clutch, can be pre-assembled in this way, also in combination with its seal, in the form of a component, which is then connected to the drive shaft, and simultaneously also, we get a

montage non tournant du joint d'étanchéité à anneau glissant. non-rotating mounting of the sliding ring seal.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le collet de la pompe, sur lequel est fixée la partie tournante du joint d'étanchéité à anneau glissant, est constitué par un carter, relié de façon non tournante à la roue de pompe, d'un embrayage à frottement visqueux disposé avant la pompe. Cette forme de réalisation permet un maintien particulièrement According to another characteristic of the invention, the neck of the pump, on which is fixed the rotating part of the sliding ring seal, is constituted by a housing, non-rotatably connected to the pump wheel, a viscous friction clutch arranged before the pump. This embodiment allows a particular retention

simple de la partie tournante du joint d'étanchéité. simple of the rotating part of the seal.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'anneau porteur peut être agencé sous forme d'un entonnoir, dont la partie la plus étroite reçoit la partie fixe du joint d'étanchéité à anneau glissant, cette partie la plus étroite pouvant être pourvue d'un profil cylindrique comportant un bord recourbé afin que, de cette manière, elle puisse entourer la partie de forme annulaire du joint d'étanchéité à anneau glissant. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la partie la plus large de l'anneau porteur se prolonge par une collerette dirigée vers l'extérieur et qui peut être fixée, en étant pourvue d'une bague d'étanchéité, entre le bloc-moteur et la cloche de roulement. Cet anneau porteur en forme d'entonnoir peut, en association avec le joint d'étanchéité à anneau glissant, avec l'embrayage à frottement visqueux et avec l'anneau de pompe, être préassemblé sous According to yet another characteristic of the invention, the carrier ring can be arranged in the form of a funnel, the narrowest part of which receives the fixed part of the sliding ring seal, this narrowest part being able to be provided with a cylindrical profile having a curved edge so that, in this way, it can surround the annular portion of the sliding ring seal. According to yet another characteristic of the invention, the widest part of the carrier ring is extended by an outwardly directed flange which can be fixed, provided with a sealing ring, between the block. -motor and rolling bell. This funnel-shaped carrier ring may, in combination with the slip-ring seal, the viscous-friction clutch and the pump ring, be preassembled under

forme d'un ensemble unitaire.form of a unitary set.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la collerette de l'anneau porteur peut s'accrocher sur un collet de la cloche de palier et être fixée sur celui-ci de According to yet another characteristic of the invention, the collar of the carrier ring can catch on a collar of the bearing bell and be fixed thereon.

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telle sorte que, lors du montage, le centrage du joint d'étanchéité et de la roue de pompe puisse être réalisé de manière simple. Le collet de la cloche de roulement peut former, sur son pourtour extérieur, la paroi intérieure d'une rainure périphérique, qui peut servir à recevoir le bord extérieur recourbé de la collerette de l'anneau porteur, ainsi so that, during assembly, the centering of the seal and the pump wheel can be achieved in a simple manner. The collar of the rolling bell can form, on its outer periphery, the inner wall of a peripheral groove, which can be used to receive the curved outer edge of the collar of the carrier ring, and

qu'une bague d'étanchéité.than a sealing ring.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention Other features and advantages of the invention

seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée will be highlighted in the following description, given

à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une unité d'entraînement conforme à l'invention pour la pompe à eau d'un moteur à combustion interne, dans un état d'installation sur le moteur, et - la figure 2 représente l'unité d'entraînement de la figure 1, avec le joint d'étanchéité et son anneau porteur prémontés. Sur la figure -1 est représentée une unité d'entraînement 1 conforme à l'invention, pour assurer l'entraînement de la pompe d'alimentation en réfrigérant d'un moteur à combustion interne, dont le bloc-moteur 2 est pourvu de canaux, non représentés en détail, assurant la circulation d'un réfrigérant et dont un canal 3 débouche avant la zone d'admission 4 d'une roue de pompe 5, dont les ailettes 6 sont incurvées et orientées radialement vers l'extérieur, d'une manière connue, et se terminent en avant d'une chambre de refoulement 7 à partir de laquelle le réfrigérant est à nouveau mis en circulation dans les canaux de refroidissement du bloc-moteur 2. Dans l'exemple de réalisation considéré, le rotor 5 de la pompe est relié solidement au carter 8 de l'embrayage à frottement visqueux, dont le disque d'entraînement 9 tourne dans une chambre de travail formée à l'intérieur du carter 8. Le disque d'entraînement 9 est réalisé d'une seule pièce avec un moyeu 10, qui est emmanché by way of nonlimiting example, with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a longitudinal sectional view of a drive unit according to the invention for the water pump of an internal combustion engine in a state of installation on the engine, and - Figure 2 shows the drive unit of Figure 1, with the seal and its carrier ring premounted. In Figure -1 is shown a drive unit 1 according to the invention for the drive of the refrigerant supply pump of an internal combustion engine, the engine block 2 is provided with channels , not shown in detail, ensuring the circulation of a refrigerant and a channel 3 opens before the intake zone 4 of a pump wheel 5, whose fins 6 are curved and oriented radially outwards, d ' in a known manner, and terminate in front of a discharge chamber 7 from which the refrigerant is again circulated in the cooling channels of the engine block 2. In the embodiment considered, the rotor 5 of the pump is firmly connected to the housing 8 of the viscous friction clutch, the drive disk 9 rotates in a working chamber formed inside the housing 8. The drive disc 9 is made of a single piece with a hub 10, which is pushed

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sur un arbre d'entraînement 11. Cet arbre d'entraînement 11 est lui- même engage, avec un roulement 12, dans une cloche 13, on a drive shaft 11. This drive shaft 11 is itself engaged, with a bearing 12, in a bell 13,

qui est fixée à l'aide d'une bride 14 sur une paroi du bloc- which is fixed by means of a flange 14 to a wall of the block

moteur 2. L'arbre d'entraînement 11 est pourvu, sur sa partie sortant du roulement 12, d'une poulie 15 qui peut être entraînée, d'une manière non représentée en détail, par une courroie trapézoidale, elle-même entraînée par l'arbre du moteur. Le carter 8 de l'embrayage à frottement visqueux est monté avec possibilité de rotation et par l'intermédiaire du roulement 16 sur le moyeu 10, dont l'étanchéité par rapport au roulement 16 est assurée par l'intermédiaire du joint d'étanchéité 17 et qui est pourvu d'un couvercle de fermeture 18, sur lequel est montée la roue de pompe 5; ce couvercle est situé, dans sa zone centrale, en regard d'une extrémité frontale fermée 10a du moyeu 10 et il est pourvu dans cette zone d'une aptitude de déformation élastique. Le carter 8 de l'embrayage à frottement visqueux forme, sur le côté opposé au joint d'étanchéité 17 et en arrière du roulement 16, un collet cylindrique 19 sur lequel est emmanchée la partie tournante 20 d'un joint d'étanchéité à anneau glissant 21 intrinsèquement fermé. La partie fixe du joint d'étanchéité 21, qui se compose d'un anneau glissant 24, déplaçable élastiquement en direction axiale et soumis à la force d'un ressort 23, est emmanchée par sa coque extérieure 25 dans le collet cylindrique 26 d'un anneau porteur 27, qui a la forme d'une enveloppe en forme d'entonnoir, s'élargissant du collet 26 vers l'extérieur. L'anneau porteur 27 est prolongé extérieurement par un rebord 28, qui s'accroche sur un collet 29 de la cloche de roulement 13 et qui peut être fixé sur celle-ci. Ce collet 29 forme par son pourtour extérieur la paroi intérieure d'une rainure périphérique 30, qui sert à recevoir la partie extérieure recourbée 31 du rebord 28 et également à recevoir une bague d'étanchéité 32. L'anneau porteur 27, qui peut être centré de cette manière par 2. The drive shaft 11 is provided, on its portion leaving the bearing 12, with a pulley 15 which can be driven, in a manner not shown in detail, by a trapezoidal belt, itself driven by the motor shaft. The casing 8 of the viscous friction clutch is mounted with the possibility of rotation and through the bearing 16 on the hub 10, whose sealing with respect to the bearing 16 is ensured by means of the seal 17 and which is provided with a closure cover 18, on which is mounted the pump wheel 5; this cover is located, in its central zone, facing a closed end end 10a of the hub 10 and is provided in this zone with an elastic deformability. The casing 8 of the viscous friction clutch forms, on the opposite side to the seal 17 and behind the bearing 16, a cylindrical collar 19 on which is fitted the rotating part 20 of a ring seal. sliding 21 intrinsically closed. The fixed part of the seal 21, which consists of a sliding ring 24, displaceable elastically in the axial direction and subjected to the force of a spring 23, is fitted by its outer shell 25 into the cylindrical collar 26 of a carrier ring 27, which has the shape of a funnel-shaped envelope, widening of the collar 26 to the outside. The carrier ring 27 is extended externally by a flange 28, which clings to a collar 29 of the bearing bell 13 and which can be fixed thereto. This collar 29 forms by its outer periphery the inner wall of a peripheral groove 30, which serves to receive the curved outer portion 31 of the flange 28 and also to receive a sealing ring 32. The bearing ring 27, which can be centered in this way by

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l'intermédiaire de sa collerette 28 sur la cloche de roulement 13, sert d'élément de fixation pour la partie fixe 22 du joint d'étanchéité fermé 21, qui est disponible commercialement dans through its flange 28 on the rolling bell 13, serves as a fixing element for the fixed portion 22 of the closed seal 21, which is commercially available in

la forme présentée sous la désignation "Unitizer-Dichtung". the form presented under the designation "Unitizer-Dichtung".

Comme on peut le voir sur la figure 2, ce joint d'étanchéité "UnitizerDichtung" 21 peut être engagé sur le collet 19 avant la mise en place de la roue de pompe 5 dans le bloc-moteur 2 et auparavant la bague extérieure du joint d'étanchéité 21 a été emmanchée dans le collet 26 de l'anneau porteur 27. L'ensemble unitaire ainsi préassemblé et se composant du carter d'embrayage 8, du rotor de pompe 5, du joint d'étanchéité 21 et de l'anneau porteur 27, est ensuite soumis, après que l'anneau porteur 27 a été centré à l'aide de son rebord 28 de la cloche de roulement 13, à un emmanchement sur l'arbre 11 au moyen d'une pression exercée dans la directioh de la flèche 33, cet arbre 11 ayant été auparavant engagé par son roulement 12, et dans une direction opposée à la flèche 33, dans l'évidement correspondant 34 de la cloche de roulement 13. Dans cette opération de montage, on peut faire en sorte que le rotor de pompe 5 occupe la position souhaitée ultérieurement à l'intérieur de la chambre de pompage 7 sans avoir à tenir compte de tolérances se manifestant lors du positionnement du joint d'étanchéité à anneau glissant 21 par rapport à la cloche de palier 13. Dans sa position de prémontage, le joint d'étanchéité 21 est maintenue par l'intermédiaire de l'anneau porteur 27, dont la bague d'étanchéité 32 vient s'appliquer, après le montage de As can be seen in Figure 2, this seal "UnitizerDichtung" 21 can be engaged on the collar 19 before the introduction of the pump wheel 5 in the engine block 2 and before the outer ring of the seal sealing member 21 has been fitted into the collar 26 of the carrier ring 27. The unitary assembly thus preassembled and consisting of the clutch housing 8, the pump rotor 5, the seal 21 and the bearing ring 27, is then subjected, after the carrier ring 27 has been centered by means of its flange 28 of the rolling bell 13, to a fitting on the shaft 11 by means of a pressure exerted in the directioh arrow 33, this shaft 11 having previously been engaged by its bearing 12, and in a direction opposite to the arrow 33, in the corresponding recess 34 of the bearing bell 13. In this mounting operation, it can be done in such a way that the pump rotor 5 occupies the desired position inside the pumping chamber 7 without having to take into account the tolerances manifested during the positioning of the sliding ring seal 21 relative to the bearing bell 13. In its pre-assembly position, the seal sealing 21 is maintained via the carrier ring 27, the sealing ring 32 is applied, after mounting of

la collerette 14, dans l'évidement correspondant du bloc- the flange 14, in the corresponding recess of the block

moteur 2 et établit l'étanchéité nécessaire. Cet agencement permet d'obtenir une étanchéité sure et permanente de la chambre de pompage 7 par rapport à la cloche de roulement 13, sans avoir à rencontrer des difficultés lors du montage du motor 2 and establishes the necessary sealing. This arrangement makes it possible to obtain a permanent and safe seal of the pumping chamber 7 with respect to the rolling bell 13, without having to encounter any difficulties during assembly of the

rotor de pompe 5.pump rotor 5.

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Claims

1 - Drive unit for a pump for supplying refrigerant to an internal combustion engine, comprising a bearing bell (13) which can be mounted on the engine block (2), for drive shaft (11) of the pump as well as a seal (21) installed between the bearing bell and the drive shaft, characterized in that the seal (21) is consists of a preassembled intrinsically closed sliding ring seal ("UnitizerDichtung"), whose rotating part (21) is held on a peripheral collar (19) of the pump and whose fixed part (22) is held on an edge (26) of the ferrule whose other edge (28) can be sealed between the bell of

bearing (13) and the engine block (2).

2 - Drive unit according to claim 1, characterized in that the collar (19) of the pump is constituted by a housing (8) ', non-rotatably connected to the pump rotor (5), a clutch with viscous friction

arranged before the water pump.

3 - Drive unit according to claim 1, characterized in that the carrier ring (27) is arranged in the form of a funnel whose narrowest part receives the

fixed portion (22) of the sliding ring seal.

4 - Drive unit according to claim 3, characterized in that the narrowest portion of the carrier ring (27) is arranged in the form of a cylindrical collar (26) having a curved edge and surrounds the portion) ring-shaped fixture (25) of the sliding ring seal. - Drive unit according to claim 3, characterized in that the widest part of the carrier ring (27) is extended by a flange (28) directed outwards and can be fixed, being provided with a seal

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seal (32), between the engine block (2) and the bell

bearing (13).

6 - Drive unit according to claim 5, characterized in that the flange (28) is hooked on a collar (29 of the bearing bell (13) and can be fixed thereto. Drive according to Claim 6, characterized in that the flange (29) of the bearing flange (13) forms on its outer periphery the inner wall of a circumferential groove (30) which serves to receive the curved outer part of the flange. (28) of the carrier ring (27)

and the sealing ring (32).