WO2016107618A1

WO2016107618A1 - Kühlmittelpumpe

Info

Publication number: WO2016107618A1
Application number: PCT/DE2015/000602
Authority: WO
Inventors: Stephan Steinke; Jens Oberänder; Franz Pawellek
Original assignee: Nidec Gpm Gmbh
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2015-12-22
Publication date: 2016-07-07
Also published as: DE102014019609A1; DE102014019609B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlmittelpumpe zu entwickeln, die sich durch einen hohen mechanischen Wirkungsgrad auszeichnet, die Herstellungskosten der Kühlmittelpumpen wesentlich reduziert und eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet. Die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe mit einem in einem Lagergehäuse (2) angeordneten Gleitlager (3), und einer in diesem drehbar gelagerten Pumpenwelle (4), mit einem auf einem freien Ende der Pumpenwelle (4) drehfest angeordneten Flügelrad (5), mit einer Stützscheibe (6) und einer Deckscheibe (7), dem einerseits ein Saugkanal (10) und andererseits ein Spiralkanal (12) benachbart angeordnet ist, zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen der Stützscheibe (6) des Flügelrades (5) und dem Lagergehäuse (2) eine Labyrinthdichtung (15) angeordnet ist, und das Gleitlager (3) unmittelbar neben der Labyrinthdichtung (15) im Lagergehäuse (2) so angeordnet ist, dass dem Gleitlager (3) antriebsradseitig benachbart eine Spülkammer (16), und dieser antriebsradseitig benachbart, ein Wellendichtring (17) angeordnet ist, wobei die Spülkammer (16) einerseits mit dem Saugkanal (10), über im Bereich des Saugkanals (10) in der Stützscheibe (6) angeordneten Durchlassbohrungen (19), welche in eine den Durchlassbohrungen (19) benachbarte, stirnseitig im Lagergehäuse (2) angeordnete Rücklaufringnut (20) münden, die mit der Spülkammer (16) über Rücklaufbohrungen (21 ) verbunden ist, und die Spülkammer (16) anderseits über im Lagergehäuse (2) angeordnete Zulaufbohrungen (22) gleichzeitig direkt mit dem Spiralkanal (12) verbunden ist.

Description

Kühlmittelpumpe

Die Erfindung betrifft eine Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore in Kraftfahrzeugen, wie Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen mit einer Pumpenwelle und einem drehfest auf dem freien, strömungsseitigen Ende dieser Pumpenwelle angeordneten Flügelrad.

Im Stand der Technik sind neben Hochdruckkreiselpumpen zur Abgabe einer im wesentlichen konstanten Strömung bei sich ändernden Gegendruckverhältnissen, wie in der DE 30 02 503 A1 beschrieben, auch unterschiedliche Bauformen von Kühlmittelpumpen vorbeschrieben, wie beispielsweise Kühlmittelpumpen die am Motorgehäuse separat derart angeordnet sind, dass deren, dem Flügelrad gegenüberliegende Ende der Pumpenwelle das Motorgehäuse überragt.

An diesem das Motorgehäuse überragenden freien Ende sind Riemenscheiben angeordnet, über die das Flügelrad der Kühlmittelpumpe mittels Keil-, Poly-V- oder Zahnriemen mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden ist. Aus der US 4 828 455 A ist eine die wirksame Flügelradbreite variierende Bauform einer Wasserpumpe mit einer, in einem beidseitig abgedichteten mit einer Lebensdauerfettfüllung versehenen, mehrreihigen Wälzlager gelagerten Antriebswelle bekannt, bei der der Volumenstrom durch die Verschiebung eines mit dem Laufrad mitdrehenden, zur Verschiebung mit Flügelführungsschlitzen versehenen Schiebertopfes verändert wird, welcher mittels einer thermischen Versteileinrichtung, in der Bauform eines in der Antriebswelle angeordneten, von einem druckfederbeaufschlagten Thermostat / Wachselement axial verschiebbaren Kolbens betätigt wird.

Aus der AT 51 3770 A1 ist eine andere regelbare Radialpumpe, mit einer wiederum in einem Pumpenlager gelagerten Antriebswelle und einem den Ausströmbereich des Flügelrades variierend überdeckenden hebelbetätigten Ventilschieber bekannt.

In der DE 692 12 1 18 T2 (EP 0 543 601 B1 ) wird zudem eine Pumpenbaugruppe für einen Verbrennungsmotor mit einem mehrteiligen Antriebsrotor vorgestellt, der mehrere Pumpenbauformen, wie beispielsweise eine Radialpumpe und eine Verdrängerpumpe, miteinander verbindet.

Zudem ist aus der DE 1 488 041 A eine, auf einem Wellenende einer hohl ausgeführten Läuferwelle einer elektrischen Maschine angeordnete Kühlmittelpumpe zur Kühlung der Wicklungen der elektrischen Maschine bekannt, bei der die Läuferwelle eine Zwischenwand aufweist und sowohl das angesaugte, wie auch das zurückgeführte Kühlmittel innerhalb der mit Rückführkanälen versehenen Hohlwelle transportiert. Zwischen dem Außenmantel der Läuferwelle und dem Kühlmittelpumpengehäuse ist eine doppelte Flüssigkeitsringdichtung angeordnet, deren Innenseite, wie auch deren Außenseiten von zwei unterschiedlichen Kühlmittelkreisläufen mit unterschiedlichen Arbeitsdrücken umspült wird.

Von der Anmelderin wurde in der DE 100 57 099 C2 eine Kühlmittelpumpe mit einer Riemenscheibe vorgestellt, bei der die Pumpenwelle im Bereich der Riemenscheibe in einem Wälzlager und im Bereich des Flügelrades in einem Gleitlager gelagert ist. Riemenscheibenseitig ist dem Gleitlager ein Wellendichtring benachbart, wobei zwischen dem Wellendichtring und dem Gleitlager eine Dichtungskammer angeordnet ist, die mittels einer Überströmbohrung mit dem Strömungsraum hinter dem Flügelrad verbunden ist. Diese Überströmbohrung soll durch das Gleitlager hindurch einen "kleinen Kühlmittelkreislauf' bewirken, der sowohl der Kühlung des Gleitlagers wie auch der Kühlung des Radialwellendichtringes dienen soll.

Die zwischen dem Wellendichtring und dem Gleitlager angeordnete Überströmkammer, welche mittels der Überströmbohrung mit dem Strömungsraum hinter dem Flügelrad verbunden ist bewirkt jedoch, da vor dem Gleitlager, d.h. am Eintritt in die Überströmbohrung, als auch am Ende des Gleitlagers die selben Druckverhältnisse / Arbeitsdrücke anliegen, dass diese Lösung sehr störanfällig auf Überhitzung, Partikelablagerungen und Lufteinschlüsse reagiert.

Aus der DE 10 2009 012 923 B3 wie auch DE 10 2010 053 510 B4 sind von der Anmelderin vorbeschriebene Lösungen von Kühlmittelpumpen bekannt, bei der das Schaufelrad mechanisch, von einer Riemenscheibe, einem Zahnrad, einer Steckwelle o.ä. angetrieben wird.

In diesen Bauformen von Kühlmittelpumpen mit einem Halbaxialschaufelrad ist der Wellendichtring, neben dem Wälzlager der Riemenscheibe, saugseitig im Strömungsschatten angeordnet.

Aufgrund der saugseitigen Anordnung des Wellendichtringes im Strömungsschatten, kommt es nach längeren Betriebszeiten der Kühlmittelpumpe, zu einem verschleißbedingten Eintrag von Luft in das Kühlsystem.

Die Aufgabe der Erfindung ist es eine neuartig aufgebaute Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, zu entwickeln, die die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist, sich insbesondere durch einen sehr hohen mechanischen Wirkungsgrad auszeichnet, das Gewicht der Kühlmittelpumpen, wie auch die Herstellungskosten der Kühlmittelpumpen wesentlich reduziert, und gleichzeitig bei hoher Lebensdauer und geringer Schmutzanfälligkeit eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet, dabei einfach und robust aufgebaut ist, fertigungstechnisch einfach herstellbar und einfach montierbar ist, und bei minimaler Pumpenantriebsleistung und niedrigen Motordrehzahlen eine hohe Kühlleistung gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore nach den Merkmalen des Hauptanspruches der Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausführungen Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den zeichnerischen Darstellungen von drei Bauformen der erfindungsgemäßen Lösung.

Diese Darstellungen zeigen in

Figur 1 : die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe in einer Basisvariante mit einem Wälzlager 26 in der Ausführungsart mit einer Lebensdauerfettfüllung und mit beidseitig, angeordneten seitlichen Dichtscheiben (mit Wälzlagerfettschmierung);

Figur 2 : die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe, im wesentlichen analog zu Figur 1 , jedoch in einer anderen Ausführungsform, und zwar mit einem Wälzlagers 26 in der Ausführungsart ohne Lebensdauerfettfüllung und mit nur einer, und zwar flügelradseitig angeordneten, seitlichen Dichtscheibe (mit einfacher Wälzlagerölschmierung);

Figur 3 die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe aus Figur 1 in einer abgewandelten Bauform und mit einem Wälzlagers 26 in der Ausführungsart ohne Lebensdauerfettfüllung und ohne flügelradseitig angeordnete, seitliche Dichtscheiben (mit optimierter Wälzlagerölschmierung).

Die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore mit einem in einem Kurbelgehäuse 1 des Verbrennungsmotors angeordneten Lagergehäuse

2 mit einer im Lagergehäuse 2 in einem Gleitlager 3 drehbar gelagerten Pumpenwelle 4, und einem auf einem freien Ende der Pumpenwelle 4 drehfest angeordneten Flügelrad 5, mit einer Stützscheibe 6, einer Deckscheibe 7 und zwischen der Stützscheibe 6 und der Deckscheibe 7 angeordneten Flügeln 8, wobei am Flügelrad 5 einerseits eine Saugöffnung 9 angeordnet ist, die in einen der Saugöffnung 9 benachbarten Saugkanal 10 mündet, und andererseits ein Ausströmbereich 1 1 angeordnet ist, der in einen dem Ausströmbereich 1 1 benachbarten Spiralkanal 12 mündet, wobei auf dem dem Flügelrad 5 gegenüberliegenden freien Ende der Pumpenwelle 4 drehfest ein Antriebsrad 14 angeordnet ist, wobei das Antriebsrad 14 am Kurbelgehäuse 1 im Ölbereich 13 des Motors angeordnet, und nicht als Riemenscheibe ausgebildet ist, zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen der Stützscheibe 6 des Flügelrades 5 und dem Lagergehäuse 2 eine Labyrinthdichtung 15 angeordnet ist, und das Gleitlager 3 unmittelbar neben der Labyrinthdichtung 15 im Lagergehäuse 2 so angeordnet ist, dass antriebsradseitig dem Gleitlager

3 benachbart eine Spülkammer 16, und dieser ebenfalls wiederum antriebsradseitig benachbart ein Wellendichtring 17 angeordnet ist, wobei diese Spülkammer 16 einerseits sowohl mit dem Saugkanal 10, über auf einem Teilkreis 18 im Bereich des Saugkanals 10 in der Stützscheibe 6 angeordnete Durchlassbohrungen 19, welche in eine den Durchlassbohrungen 19 benachbarte, stirnseitig im Lagergehäuse 2 angeordnete Rücklaufringnut 20 münden, wobei diese Rücklaufringnut 20 über im Lagergehäuse 2 angeordnete Rücklaufbohrungen 21 mit der Spülkammer 16 verbunden ist, und diese Spülkammer 16 zudem andererseits gleichzeitig auch direkt mit dem Spiralkanal 12, über im Lagergehäuse 2 angeordnete Zulaufbohrungen 22, verbunden ist.

In allen Ausführungsbeispielen wird die Labyrinthdichtung 15 von einem sehr engen Spalt hinter dem Flügelrad 5 und einem umlaufenden Kragen am Außenrand des Flügelrades 5 gegenüber dem Lagergehäuse 2 gebildet.

Diese Labyrinthdichtung 15 minimiert die rückseitige, d.h. die hinter dem Flügelrad 5 zwischen dem Ausströmbereich 1 und der Rücklaufringnut 20 stattfindende, Kurzschlussströmung.

Auf Grund der erfindungsgemäßen Verbindung der Spülkammer 16 einerseits mit dem Saugkanal 10 wie andererseits auch gleichzeitig mit dem Spiralkanal 12, bewirkt diese erfindungsgemäß angeordnete Labyrinthdichtung 15, dass in der Spülkammer 16 ein Druckgradient erzeugt wird, der sehr ähnlich dem zwischen der Saugöffnung 9 und dem Ausströmbereich 1 1 ist.

Durch eine definierte Auslegung der Rücklaufbohrungen 21 und der Zulaufbohrungen 22, in Verbindung mit der Dimensionierung des Arbeitsdichtspaltes zwischen der Stützscheibe 6 und der flügelradseitigen Stirnseite der Gleitlagerpaarung, des Gleitlagers 3, lässt sich infolge der erfindungsgemäßen Anordnung, konstruktiv in Verbindung mit der jeweiligen Pumpenauslegung und im Zusammenhang mit der jeweiligen Wellen- und Gleitlagerdimensionierung eine sehr genau definierte Durchspülung des Gleitlagers 3 bei optimaler Kühlung des Wellendichtringes 17 einstellen, wobei eine optimale Wasserführung, eine sichere Entlüftung, ein zuverlässiger Partikelabtransport und eine optimale Kühlung aller Baugruppen gewährleistet ist, und die gleichzeitig der Reduzierung der Reibungsverluste des Gleitlagers sowohl bei hohen wie auch bei niedrigen Drehzahlen dient, wodurch das Gleitlager robuster und langlebiger wird, und so neben einem optimalen Wirkungsgrad eine lange Lebensdauer bei hoher Zuverlässigkeit gewährleistet. Erfindungswesentlich ist auch, dass im Lagergehäuse 2, zwischen dem Lagergehäuse 2 und der Pumpenwelle 4, dem Wellendichtring 17 antriebsradseitig benachbart eine Wasserleckagekammer 23 angeordnet ist, die über Wasserleckagebohrungen 24 mit einem zwischen dem Lagergehäuse 2 und dem Kurbelgehäuse 1 angeordneten Leckagebehälter 25 verbunden ist. Wesentlich ist weiterhin, dass die Pumpenwelle 4 der erfindungsgemäßen Kühlmittelumpe von einem im Ölbereich am Kurbelgehäuse 1 des Motors angeordneten Antriebsrad 14, in den vorliegenden Ausführungsbeispielen in der Bauform des Zahnrades eines Zahnradtriebes angetrieben wird, wodurch die aus dem Einsatz eines Riemenantriebes zum Antrieb der Kühlmittelpumpe resultieren Nachteile, wie die im Wellendurchmesser groß zu dimensionierenden Pumpenwellen 4, mit den ebenfalls dementsprechend groß zu dimensionierenden Lagern, einschließlich den zwangsläufig damit verbundenen großen Gehäuseabmessungen beseitigt, und zudem gleichzeitig die Walkarbeitsverluste mit den daraus resultierenden Wirkungsgradverlusten deutlich reduziert werden können.

Diese erfindungsgemäße Anordnung eines Wälzlager 26, wie hier in allen Ausführungsbeispielen dargestellt, in der Bauform eines einreihigen Kugellagers neben dem erfindungsgemäß nicht als Riemenscheibe ausgebildeten Antriebsrad 14 im Lagergehäuse 2 bewirkt eine optimale Übertragung der Axialkräfte aus dem Antrieb und dem Flügelrad 5 in das Lagergehäuse 2, so dass infolge dieser erfindungsgemäßen Lagerung der Pumpenwelle 4, flügelradseitig in einem Gleitlager 3 und antriebsseitig in einem Wälzlager 26, die Pumpenwelle 4 auch in ihrem Wellendurchmesser wesentlich reduziert, beispielsweise an Stelle von bisher für die jeweilige Antriebsleistung erforderlichen 12 mm Wellendurchmesser auf einen nun erforderlichen Wellendurchmesser von 8 mm reduziert, werden kann.

Infolge dieser durch die erfindungsgemäße Anordnung möglichen Reduzierung des Wellendurchmessers erfolgt gleichzeitig auch eine Reduzierung der Reibungsverluste an den dynamischen Dichtstellen.

Wesentlich ist auch, dass im Lagergehäuse 2, zwischen dem Lagergehäuse 2 und der Pumpenwelle 4, dem Wälzlager 26 flügelradseitig benachbart eine Ölleckagekammer 30 angeordnet ist, die über Ölleckagebohrungen 31 mit einem zwischen dem Lagergehäuse 2 und dem Kurbelgehäuse 1 angeordneten Leckagebehälter 25 verbunden ist, so dass die zumeist aus dem Ölnebel im Ölbereich 13 resultiernden, und durch die jeweilige Ausführungsform des Wälzlager 26 hindurchtretenden Ölleckagen in der Ölleckagekammer 30 aufgefangen und über die Ölleckagebohrungen 31 in den Leckagebehälter 25 eingeleitet werden.

Dadurch wird gewährleistet, dass eventuell auftretende Leckagen zuverlässig abgeleitet und "aufgefangen" werden, unabhängig davon in welcher Drehlage die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe montiert oder betrieben wird.

Erfindungswesentlich ist in diesem Zusammenhang auch, dass im Lagergehäuse 2, zwischen der Wasserleckagekammer 23 und der Ölleckagekammer 30 ein von der Pumpenwelle 4 um einen Dichtspalt 32 beabstandeter Dichtkragen 33 angeordnet ist.

Dieser umlaufende Dichtkragen 33 hat insbesondere die Aufgabe den Kontakt von Ölleckagen mit dem wasserseitigen Wellendichtring 17 zu vermeiden . Vorteilhaft ist auch, wenn am Leckagebehälter 25 Überlaufbohrungen 38 und Belüftungsbohrungen 34 angeordnet sind.

Die Überlaufbohrungen 38 sind dabei so am Leckagebehälter 25 angeordnet, das selbst bei betriebsunüblicher Schwallleckage der Leckagepegel unterhalb der Lager bleibt, um zusätzliche Beeinträchtigungen durch die auftretenden Leckagen zu vermeiden.

Die Belüftungsbohrungen 34 sind so am Leckagebehälter 35 angeordnet, dass eine gute Belüftung/Hinterlüftung des gesamten Leckagesystems gewährleistet ist, so dass jegliche Feuchtigkeiten und Dampfleckagen zuverlässig aus dem Leckagebehälter 25 entweichen können.

Kennzeichnend ist auch, dass zwischen dem Kurbelgehäuse 1 und dem Lagergehäuse 2 mehrere Dichtungen 37 in Form von in Dichtnuten angeordneten Dichtringen angeordnet sind, die Leckageströmungen zwischen den einzelnen Funktionsbaugruppen vermeiden.

In der Figur 1 ist die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe in einer möglichen Basisvariante dargestellt, mit einem Wälzlager 26 in der Ausführungsart (nach DIN 625) mit einer Lebensdauerfettfüllung und mit beidseitig, angeordneten seitlichen Dichtscheiben (mit Wälzlagerfettschmierung).

Durch die Anordnung des Wälzlagers 26 der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe im Ölbereich 13, unmittelbar neben dem Antriebsrad 14, d.h. im Ölnebel, ist eine kontinuierliche Beaufschlagung des beidseitig abgedichteten und mit Fett befüllten, in Figur 1 als Rillenkugellager dargestellten Wälzlagers 26 gegeben.

Da keine dynamische Dichtung zu hundert Prozent "dicht" ist, können minimale funktionsbedingte Olleckagen selbst an einem neu eingebauten, gegen Fett abgedichteten Rillenkugellager auftreten.

Mit zunehmender Lebensdauer ist jedoch mit erhöhten Leckagen durch verschlissene Dichtlippen zu rechnen, wobei das Fett aus dem Wälzlager 26 und oder das Öl/ Motorenöl aus den Ölbereich 13 durch das Lager hindurch tritt.

Um eine Beschädigung des Wellendichtrings 17 durch den direkten Kontakt des Wellendichtrings 17 mit Motoröl bzw. austretenden Lagerfett zu verhindern, ist dem Wälzlager 26 benachbart die Ölleckagekammer 30 angeordnet, welche durch den umlaufende Dichtkragen 33, einer "räumlich" angeordnete Barriere gegen das Vermischen von Leckagen im Inneren der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe, begrenzt wird.

Die so in der Ölleckagekammer 30 "aufgefangen" Fett- und Ölleckagen werden über die Ölleckagebohrungen 31 in den Leckagebehälter 25 eingeleitet.

Die Figur 2 zeigt eine zweite Bauform der erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe, deren Grundaufbau im wesentlichen analog zu der in der Figur 1 dargestellten Anordnung ist.

Die in der Figur 2 dargestellte Ausführungsform, ist jedoch mit einem Wälzlager 26 in der Ausführungsart (nach DIN 625) ohne Lebensdauerfettfüllung und mit nur einer, und zwar flügelradseitig angeordneten, seitlichen Dichtscheibe versehen.

In dieser zweiten Bauform erfolgt die Schmierung des Rillenkugellagers mit dem Öl/Motoröl aus dem Ölbereich 13. Die vorgelagerte "Zahnradstufe" zum Antrieb des Antriebsrades 14 läuft / walkt bei dieser Bauform (ebenso wie nach Figur 1 ) im Öl und sorgt so für einen stetigen Ölnebel.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Wälzlagers 26 im Ölnebel, d.h. unmittelbar neben dem Antriebsrad 14, wird ein kontinuierlicher Eintrag von Öl/Motorenöl in das Wälzlager 26 gewährleistet, und damit eine zuverlässige Ölschmierung des Wälzlagers 26 abgesichert.

Die einseitige, flügelradseitige Abdichtung des Wälzlagers 26, d.h. die flügelradseitig am Wälzlager angeordnete Dichtscheibe, bewirkt dabei einerseits, dass die in die Olleckagekammer 30 eingeleitete Ölmenge begrenzt bleibt, gleichzeitig aber bewirkt der Verzicht auf die antriebsseitige Dichtscheibe jedoch auch, dass dadurch die von einer derartigen dynamischen Dichtstelle, wie der Dichtscheibe, verursachten Reibungsverluste vermieden werden.

Somit bewirkt die in der Figur 2 dargestellte Bauform der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe, dass allein durch den Einsatz der vg. (kostengünstigeren) Ausführungsart des Wälzlagers 26 die Lagerreibung reduziert, und damit der Wirkungsgrad der in der Figur 2 dargestellten erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe gegenüber der in der Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Lösung verbessert/erhöht werden konnte.

Auch bei dieser Lösung werden die dabei in die Ölleckagekammer 30 eingeleiteten Ölleckagen über die Ölleckagebohrungen 31 in den Leckagebehälter 25 eingeleitet.

Eine weitere besonders optimale, und daher bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist in der Figur 3 dargestellt.

Die Figur 3 zeigt die die erfindungsgemäße Kühlmittelpumpe der Figuren 1 und 2 in einer abgewandelten Bauform und mit einem Wälzlager 26 in der Ausführungsart (nach DIN 625) ohne Lebensdauerfettfüllung und ohne flügelradseitig angeordnete, seitliche Dichtscheiben.

Erfindungsgemäß ist in dieser, in der Figur 3 dargestellten Bauform, dass das Wälzlager 26 keine Lebensdauerfettfüllung und keine seitlichen Dichtscheiben aufweist, und dass die Ölleckagekammer 30 so geteilt ist, dass flügelradseitig neben dem Wälzlager 26 zwischen dem Lagergehäuse 2 und der Pumpenwelle 4 ein in der Olleckagekammer 30 separat abgetrennter Ölraum 27 angeordnet ist, und dass flügelradseitig neben dem Ölraum 27, zwischen dem Lagergehäuse 2 und der Pumpenwelle 4, eine Wellendichtung 29 angeordnet ist, die den Ölraum 27 begrenzt, so dass in dieser Bauform die restliche Olleckagekammer 30 antriebsradseitig von der Wellendichtung 29 begrenzt wird.

Der umlaufende Dichtkragen 33 hat bei dieser in der Figur 3 dargestellten Bauform, neben der in Verbindung mit den Figuren 1 und 2 bereits erläuterten Aufgabe, den Kontakt von Ölleckagen mit dem wasserseitigen Wellendichtring 7 zu vermeiden, hier ebenso die Aufgabe den Kontakt von Kühlmittelleckagen mit der ölseitigen Wellendichtung 29 zu vermeiden.

Erfindungsgemäß münden in den Ölraum 27 dieser, in der Figur 3 dargestellten Ausführungsform eine/mehrere im Lagergehäuse 2 angeordnete Öldruckzulaufbohrung/en 28, welche an die Ölgalerie, die Druckölversorgung, durch die Hauptölpumpe des Motors angeschlossen, und dabei so bemessen ist/sind, dass die zur Schmierung des Wälzlagers 26 und des Wellendichtringes 29 erforderliche Ölmenge stets optimal bereit gestellt wird.

Die in der, in der Figur 3 dargestellte, bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dabei auch dadurch aus, dass die Öldruckzulaufbohrung/en 28 in eine am Lagergehäuse 2 angeordnete Ölringnut 35 mündet/münden, welche eine im Kurbelgehäuse 1 angeordnete Ölversorgungsbohrung 36 zugeordnet gegenüberliegt, so dass eine drehlagenunabhängige Montage des Lagergehäuses 2 erfolgen kann und drehlagenunabhängig immer eine optimale Verbindung zwischen der Ölversorgungsbohrung 36 und der/den Öldruckzulaufbohrung/en 28 ohne jegliche Einschränkungen jederzeit gewährleistet ist.

Die erfindungsgemäße an die Ölgalerie, die Druckölversorgung durch die Hauptölpumpe, des Motors angeschlossene Anordnung bewirkt nun gleichzeitig, dass das Wälzlager 26 kontinuierlich von Öl durchspült wird, und nicht wie bei Wälzlagern allgemein üblich mit einer "Lebensdauerfettfüllung" gefüllt und diese Fettfüllung abgedichtet werden muss.

Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsart des Wälzlager 26 (nach DIN 625) handelt es sich um eine Wälzlager 26 in der normalen Ausführung, d.h. ohne Deck- oder Dichtscheibe/n.

Der Verzicht auch auf die flügelradseitige Dichtscheibe bewirkt, dass die von einer derartigen dynamischen Dichtstelle, wie einer Dichtscheibe, verursachten Reibungsverluste vermieden werden.

Somit bewirkt die in der Figur 3 dargestellte Bauform der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe, dass allein durch den Einsatz der vg. Ausführungsart des Wälzlagers 26 der Wirkungsgrad der in der Figur 3 dargestellten erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpe gegenüber der in der Figur 2 dargestellten erfindungsgemäßen Lösung nochmals verbessert/erhöht werden konnte.

Die in der Figur 3 vorgestellte Lösung unterscheidet sich somit gegenüber den in den Figuren 1 und 2 vorgestellten Lösungen deutlich. Die Schmierung des Wälzlagers 26 erfolgt bei dieser Lösung nach Figur 3 über einen Anschluss der Pumpe an die Ölgalerie des Motors.

Damit ist stets eine 100%ige Schmierung des beidseitig offenen Wälzlagers 26 (ohne Dichtscheiben) garantiert, so dass kontinuierlich frischer Schmierstoff, d.h. frisches Öl durch das Wälzlager 26 transportiert wird.

Dabei können mittels dieser Lösung sowohl die Wärme wie auch eventuelle Verschleißpartikel aus dem Lager transportiert werden.

Die Abdichtung des Ölraumes 27 gegenüber der Ölleckagekammer 30 erfolgt mittels einer separaten Wellendichtung 29, eines Öldichtrings.

Auch bei dieser Lösung werden die durch den Wellendichtring 29 hindurchtretenden, in die Ölleckagekammer 30 eingeleiteten Ölleckagen über

Ölleckagebohrungen 31 in den Leckagebehälter 25 eingeleitet.

Vorteilhaft ist bei dieser Lösung, dass die Schmierung des Wälzlagers 26 auch ohne einen Anschluß an die Ölversorgung des Motors, d.h. auch bei deren

Ausfall gewährleistet ist. Ähnlich zu der in Figur 2 dargestellten Lösung wird dann das Wälzlager 26 durch den Ölnebel aus dem Ölbereich 13, dem Ölraum geschmiert.

Der Wellendichtring 29 begrenzt dann die in die Ölleckagekammer 30 eingeleiteten Leckagen.

Mittels der erfindungsgemäßen Lösung ist es gelungen, eine neuartig aufgebaute, und speziell angeordnete Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore von Kraftfahrzeugen zu entwickeln, die sich durch einen sehr hohen mechanischen Wirkungsgrad auszeichnet, das Gewicht der erfindungsgemäßen Kühlmittelpumpen, wie auch deren Herstellungskosten wesentlich reduziert, und gleichzeitig den Durchmesser der Pumpenwelle infolge der erfindungsgemäßen optimalen Lagerung nochmals deutlich minimiert, dabei eine hohe Zuverlässigkeit, bei hoher Lebensdauer und geringer Schmutzanfälligkeit gewährleistet, zudem einfach und robust aufgebaut ist, gleichzeitig fertigungstechnisch einfach herstellbar, und auch einfach montierbar ist, so dass bei minimaler Pumpenantriebsleistung und niedrigen Motordrehzahlen stets eine hohe Kühlleistung gewährleistet ist.

Bezugszeichenzusammenstellung

1 Kurbelgehäuse

2 Lagergehäuse

3 Gleitlager

4 Pumpenwelle

5 Flügelrad

6 Stützscheibe

7 Deckscheibe Flügel

Saugöffnung

Saugkanal

Ausströmbereich Spiralkanal

Ölbereich

Antriebsrad

Labyrinthdichtung Spülkammer

Wellendichtring

Teilkreis

Durchlassbohrung Rücklaufringnut Rücklaufbohrung Zulaufbohrung

Wasserleckagekammer Wasserleckagebohrung Leckagebehälter Wälzlager

Ölraum

Öldruckzulaufbohrung Wellendichtung

Ölleckagekammer Ölleckagebohrung Dichtspalt

Dichtkragen

Belüftungsbohrung Ölringnut

Ölversorgungsbohrung Dichtung

Überlaufbohrung

Claims

Patentansprüche

1. Kühlmittelpumpe für Verbrennungsmotore mit einem in einem Kurbelgehäuse (1 ) des Verbrennungsmotors angeordneten Lagergehäuse (2) mit einer im Lagergehäuse (2) in einem Gleitlager (3) drehbar gelagerten Pumpenwelle (4), und einem auf einem freien Ende der Pumpenwelle (4) drehfest angeordneten Flügelrad (5), mit einer Stützscheibe (6), einer Deckscheibe (7) und zwischen der Stützscheibe (6) und der Deckscheibe (7) angeordneten Flügeln (8), wobei am Flügelrad (5) einerseits eine Saugöffnung

(9) angeordnet ist, die in einen der Saugöffnung (9) benachbarten Saugkanal

(10) mündet, und andererseits ein Ausströmbereich (1 1) angeordnet ist, der in einen dem Ausströmbereich (1 1 ) benachbarten Spiralkanal (12) mündet, wobei auf dem dem Flügelrad (5) gegenüberliegenden freien Ende der Pumpenwelle (4) ein Antriebsrad (14) drehfest angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,

dass zwischen der Stützscheibe (6) des Flügelrades (5) und dem Lagergehäuse (2) eine Labyrinthdichtung (15) angeordnet ist, und das Gleitlager (3) unmittelbar neben der Labyrinthdichtung (15) im Lagergehäuse (2) so angeordnet ist, dass antriebsradseitig dem Gleitlager (3) benachbart eine Spülkammer (16), und dieser ebenfalls wiederum antriebsradseitig benachbart ein Wellendichtring (17) angeordnet ist, und dass diese Spülkammer (16) einerseits mit dem Saugkanal (10), über auf einem Teilkreis (18) im Bereich des Saugkanals (10) in der Stützscheibe (6) angeordneten Durchlassbohrungen (19), welche in eine den Durchlassbohrungen (19) benachbarte, stirnseitig im Lagergehäuse (2) angeordnete Rücklaufringnut (20) münden, die mit der Spülkammer (16) über im Lagergehäuse (2) angeordnete Rücklaufbohrungen (21) verbunden ist, wobei die Spülkammer (16) gleichzeitig andererseits auch über im Lagergehäuse (2) angeordnete Zulaufbohrungen (22) direkt mit dem Spiralkanal (12) verbunden ist, und dass im Lagergehäuse (2), zwischen dem Lagergehäuse (2) und der Pumpenwelle (4), dem Wellendichtring (17) antriebsradseitig benachbart eine Wasserleckagekammer (23) angeordnet ist, die über Wasserleckagebohrungen (24) mit einem zwischen dem Lagergehäuse (2) und dem Kurbelgehäuse (1) angeordneten Leckagebehälter (25) verbunden ist, und

dass flügelradseitig neben dem Antriebsrad (14) im Lagergehäuse (2) ein Wälzlager (26) angeordnet ist, und

dass im Lagergehäuse (2), zwischen dem Lagergehäuse (2) und der Pumpenwelle (4), dem Wälzlager (26) flügelradseitig benachbart eine Ölleckagekammer (30) angeordnet ist, die über Ölleckagebohrungen (31 ) mit einem zwischen dem Lagergehäuse (2) und dem Kurbelgehäuse (1 ) angeordneten Leckagebehälter (25) verbunden ist, und

dass im Lagergehäuse (2), zwischen der Wasserleckagekammer (23) und der Ölleckagekammer (30) ein von der Pumpenwelle (4) um einen Dichtspalt (32) beabstandeter Dichtkragen (33) angeordnet ist.

2. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (26) mit einer Lebensdauerfettfüllung versehen ist, und dass beidseitig jeweils eine seitliche Dichtscheibe angeordnet ist.

3. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (26) mit keiner Lebensdauerfettfüllung versehen ist, und dass nur flügelradseitig eine seitliche Dichtscheibe angeordnet ist.

4. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,

dass das Wälzlager (26) keine Lebensdauerfettfüllung und keine seitlichen Dichtscheiben aufweist, und

dass die Ölleckagekammer (30) so geteilt ist, dass flügelradseitig neben dem Wälzlager (26) zwischen dem Lagergehäuse (2) und der Pumpenwelle (4) ein in der Ölleckagekammer (30) separat abgetrennter Ölraum (27) angeordnet ist, und

dass flügelradseitig neben dem Ölraum (27), zwischen dem Lagergehäuse (2) und der Pumpenwelle (4), eine Wellendichtung (29) angeordnet ist, die den Ölraum (27) begrenzt, so dass in dieser Bauform die restliche Ölleckagekammer (30) antriebsradseitig von der Wellendichtung (29) begrenzt wird.

5. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Ölraum (27) eine/mehrere im Lagergehäuse (2) angeordnete Öldruckzulaufbohrung/en (28) mündet/münden, wobei die Öldruckzulaufbohrung/en (28) im Kurbelgehäuse (1 ) an die Ölgalerie, die Druckölversorgung, durch die Hauptölpumpe des Motors angeschlossen und dabei so bemessen ist/sind, das die zur Schmierung des Wälzlagers (26) und des Wellendichtringes (29) erforderliche optimale Ölmenge bereit gestellt wird.

6. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Öldruckzulaufbohrung/en (28) in eine am Lagergehäuse (2) angeordnete Ölringnut (35) mündet/münden, der eine im Kurbelgehäuse (1 ) angeordnete Ölversorgungsbohrung (36) zugeordnet gegenüberliegt.

7. Kühlmittelpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Leckagebehälter (25) Überlaufbohrungen (38) und/oder Belüftungsbohrungen (34) angeordnet sind.

8. Kühlmittelpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kurbelgehäuse (1) und dem Lagergehäuse (2) mehrere Dichtungen (37) in Form von in Dichtnuten angeordneten Dichtringen angeordnet sind.