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(11) | EP 1 319 843 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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| (54) |
Kühlmittelpumpe Coolant pump Pompe à liquide de refroidissement |
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf eine Kühlmittelpumpe für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine, insbesondere auf Fahrzeugen, umfassend ein Gehäuse mit einer Ausnehmung zur Aufnahme eines Lagers einer Welle, die einerseits ein Flügelrad zur Kühlmittelförderung und andererseits eine außerhalb des Gehäuses angeordnete Antriebsscheibe trägt, wobei ferner in der Ausnehmung zwischen dem Lager und einer flügelradseitig angeordneten Gleitringdichtung eine Auffangkammer für eine mit der Gleitringdichtung gegebene Kühlmittel-Leckage vorgesehen ist, die mittels eines Ablaufkanals in eine im/am Gehäuse angeordnete Sammelkammer abgeführt ist, die über einen Entlüftungskanal mit der freien Umgebung in Verbindung steht und wobei der Entlüftungskanal in die Sammelkammer in einem solchen Kammerabschnitt mündet, der bei einer Geschwindigkeitsänderung (Verzögerung, Beschleunigung) der als Teil eines bewegbaren Antriebsaggregates dienenden Brennkraftmaschine frei von verlagertem Kühlmittel ist.
[0002] Eine derartige Kühlmittelpumpe ist beispielsweise aus dem deutschen Patent DE 39 31 938 C2 bekannt, wobei die Kühlmittelpumpe einer auf einem Fahrzeug als Antriebsaggregat dienenden Brennkraftmaschine mit einer in Fahrtrichtung des Fahrzeuges ausgerichteten Flügelrad-Welle ausgerüstet ist und ferner die Sammelkammer parallel zu dieser Welle im/am Gehäuse angeordnet ist. Diese Sammelkammer endet in einer topfförmigen Antriebsscheibe mit einem in die Antriebsscheibe in Fahrtrichtung ausgerichteten Entlüftungskanal.
[0003] Nachteil bei dieser bekannten Anordnung ist, dass in der Sammelkammer durch Leckage an der Gleitringdichtung vorhandenes Kühlmittel bei einer Verzögerung des Fahrzeuges über den Entlüftungskanal in die Antriebsscheibe ausgeworfen wird und dadurch sichtbare Spuren hinterlässt, die vermeintlich auf eine schadhafte Kühlmittelpumpe verweisen.
[0004] Weiter ist aus dem deutschen Patent DE-PS 28 46 950 eine weitere Kühlmittelpumpe für flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschinen bekannt mit einer in Fahrtrichtung ausgerichteten Flügelrad-Welle, wobei das Gehäuse dieser Kühlmittelpumpe mit einer quer zu dieser Welle ausgerichtet angeordneten Sammelkammer ausgebildet ist. Diese an einem Ende durch einen Deckel verschließbare Sammelkammer steht über einen im Deckel angeordneten Entlüftungskanal ebenfalls mit der freien Umgebung in Verbindung.
[0005] Auch bei dieser quer zur Fahrtrichtung angeordneten Sammelkammer mit quer zur Fahrtrichtung angeordnetem Entlüftungskanal kann bei starker Fahrzeug-Verzögerung oder Kurvenfahrt und zufällig hohem Leckage-Niveau Kühlmittel über den Entlüftungskanal austreten und in der der Kühlmittelpumpe benachbarten Umgebung Spuren hinterlassen, die vermeintlich auf eine schadhafte Kühlmittelpumpe verweisen.
[0006] Eine Kühlmittelpumpe mit einem in eine Sammelkammer in einem solchen Kammerabschnitt, der bei einer Geschwindigkeitsänderung (Verzögerung, Beschleunigung) der als Teil eines bewegbaren Antriebsaggregates dienenden Brennkraftmaschine frei von verlagertem Kühlmittel ist, mündenden Entlüftungskanal geht aus der US-A-5 490 762 hervor. Allerdings ist nicht angegeben, wie der Entlüftungskanal bezüglich der Bewegungsrichtung der Brennkraftmaschine gerichtet ist.
[0007] Da die derzeitigen Gleitringdichtungen zur Schmierung und Kühlung der miteinander reibenden Dichtungspartner mit einem Leckage-Minimum an Kühlmittel auskommen und somit im Regelfall in der Sammelkammer ein relativ geringes Leckage-Niveau vorhanden ist, ist es Aufgabe der Erfindung, eine Kühlmittelpumpe mit den Gattungsmerkmalen derart weiterzubilden, dass bei einer Geschwindigkeitsänderung des Fahrzeuges ein Kühlmittelauswurf aus der Sammelkammer über den Entlüftungskanal sicher vermieden ist zur Vermeidung von Fehlinterpretationen über den Zustand der Gleitringdichtung der Kühlmittelpumpe.
[0008] Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass der an den Kammerabschnitt der Sammelkammer angeschlossene Entlüftungskanal zumindest abschnittsweise zur Bewegungsrichtung der Brennkraftmaschine im wesentlichen quer aufwärts bzw. nach oben gerichtet angeordnet ist.
[0009] Eine derartige Ausgestaltung kann beispielsweise alleine durch Gießen oder durch zusätzliche mechanische Bearbeitung vorteilhaft erreicht sein. Mit dem Fortfall eines Entlüftungskanals der Sammelkammer in einem z.B. bei Verzögerung der Brennkraftmaschine vom Leckage-Mittel überspülten Bereich ist in vorteilhafter Weise ein Spuren verursachender Kühlmittelauswurf vermieden und damit verbunden auch eine Fehlbeurteilung über den Zustand der Kühlmittelpumpe.
[0010] Eine besonders einfache Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Entlüftungskanals ist ferner dadurch erreicht, dass eine im/am Gehäuse im wesentlichen parallel zur Welle langgestreckt ausgebildete Sammelkammer in Einbaulage der Kühlmittelpumpe an der Brennkraftmaschine in einem maschinenabgewandten Seitenbereich des Gehäuses derart seitlich unterhalb der Welle angeordnet ist, dass als Entlüftungskanal eine Durchbrechung in einem oberhalb eines Leckage-Spiegels sich erstreckenden Wandabschnitt der Sammelkammer dient.
[0011] Für eine Sammelkammer von relativ kleinem Querschnitt wird zur sicheren Umsetzung der Erfindung des weiteren vorgeschlagen, dass die Sammelkammer in einem einer der Antriebsscheibe zugewandten, gesonderten Endbegrenzung benachbarten Endbereich eine in Richtung der Welle ausgeformte Erweiterung aufweist, in die der Ablaufkanal der Auffangkammer mündet und dass die Durchbrechung im Längsmittenbereich der Sammelkammer im Wandabschnitt angeordnet ist.
[0012] Mit dieser erfindungsgemäßen Erweiterung ist im verzögerungsseitigen Endbereich der Sammelkammer ein zusätzlicher Stauraum für das durch die Verzögerung verlagerte Kühlmittel geschaffen, so dass eine im Wandabschnitt der Sammelkammer vorgesehene Durchbrechung etwa im Bereich der halben Länge der Sammelkammer vorteilhaft angeordnet werden kann, und somit eine selten auftretende starke Beschleunigung ebenfalls zu keinem Auswurf an Kühlmittel mit verräterischen Spuren führt.
[0013] Mit dem erfindungsgemäßen Entlüftungskanal verbindet sich ein besonderer Vorteil dadurch, dass die Durchbrechung als eine Bohrung von solchem Durchmesser gestaltet ist, dass eine optische Kontrolle der Höhe des Leckage-Spiegels in der Sammelkammer erzielt ist. Häufige optische Kontrollen ermöglichen somit in vorteilhafter Weise eine sichere Aussage über die Gleitringdichtung und damit auch eine sichere Entscheidung über eine vorzeitige Reparatur der Kühlmittelpumpe.
[0014] Weiter eröffnet der erfindungsgemäße Entlüftungskanal aber auch die Möglichkeit, dass die Durchbrechung als eine Bohrung von solchem Durchmesser gestaltet ist, dass ein Auftriebskörper einer Schwimmeranzeigeeinreichung über die Bohrung in die Sammelkammer einführbar ist und eine mit dem Auftriebskörper verbundene, die Bohrung durchsetzende Anzeigestange mit in der Sammelkammer elastisch abstehenden Spreizarmen versehen ist zur Sicherung der Schwimmeranzeigeeinrichtung. Vorzugsweise ist weiter die Anzeigestange mit einer ein unzulässiges Niveau des Leckage-Spiegels anzeigenden Markierung ausgerüstet. Schließlich kann diese Markierung mit einer optischen und/oder einer akustischen Femanzeige verbunden sein.
[0015] Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt
- Figur 1
- eine Kühlmittelpumpe im Längsschnitt,
- Figur 2
- diese Kühlmittelpumpe in Stimansicht mit teilweise geschnitten dargestellter Sammelkammer,
- Figur 3
- eine Variation der Stimansicht nach Figur 2 mit einer Schwimmeranzeigeeinrichtung.
[0016] Eine in den Figuren 1 und 2 gezeigte Kühlmittelpumpe 1 für eine nicht dargestellte, flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine insbesondere als Teil eines Antriebsaggregates eines Fahrzeuges, umfasst ein Gehäuse 2 mit einer Ausnehmung 3 zur Aufnahme eines Lagers 4 einer Welle 5, die einerseits ein Flügelrad 6 zur Kühlmittelförderung und andererseits eine außerhalb des Gehäuses 2 angeordnete Antriebsscheibe 7 trägt. Weiter ist in der Ausnehmung 3 zwischen dem Lager 4 und einer flügelradseitig angeordneten Gleitringdichtung 8 eine Auffangkammer 9 für eine mit der Gleitringdichtung 8 gegebene Kühlmittel-Leckage vorgesehen, die mittels eines Ablaufkanals 10 in eine im/am Gehäuse 2 angeordnete Sammelkammer 11 abgeführt ist, die über einen Entlüftungskanal 12 mit der freien Umgebung in Verbindung steht.
[0017] Um bei einer Fahrzeugverzögerung einen Kühlmittelsauswurf aus der Sammelkammer 11 über einen Entlüftungskanal 12 sicher zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Entlüftungskanal 12 in die Sammelkammer 11 in einen solchen Kammerabschnitt mündet, der bei einer Geschwindigkeitsänderung der als Teil eines bewegbaren Antriebsaggregates dienenden Brennkraftmaschine frei von gesammelten Kühlmittel ist.
[0018] Unabhängig von der Anordnung der Sammelkammer 11 im/am Gehäuse 2 ist der an den Kammerabschnitt der Sammelkammer 11 angeschlossene, erfindungsgemäße Entlüftungskanal zumindest abschnittsweise zur Bewegungsrichtung der Brennkraftmaschine im wesentlichen quer aufwärts bzw. nach oben gerichtet angeordnet.
[0019] Eine bevorzugte Anordnung der Sammelkammer 11 ist aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich, wobei eine im/am Gehäuse 2 im wesentlichen parallel zur Welle 5 langgestreckt ausgebildete Sammelkammer 11 in Einbaulage der Kühlmittelpumpe 1 an der nicht gezeigten Brennkraftmaschine in einem maschinenabgewandten Seitenbereich des Gehäuses 2 derart seitlich unterhalb der Welle 5 angeordnet ist, dass als Entlüftungskanal 12 eine Durchbrechung 13 in einem oberhalb eines Leckage-Spiegels 14 sich erstreckenden Wandabschnitt 15 der Sammelkammer 11 dient.
[0020] Wie insbesondere aus Figur 1 ersichtlich, weist die Sammelkammer 11 in einem einer der Antriebsscheibe 7 zugewandten, gesonderten Endbegrenzung 16 benachbarten Endbereich eine in Richtung zur Welle 5 ausgeformte Erweiterung 17 auf, in die der Ablaufkanal 10 der Auffangkammer 9 mündet. Diese Erweiterung 17 dient als Stauraum für durch eine Fahrzeugverzögerung verdrängtes Kühlmittel in der Sammelkammer 11. Diese Anordnung schafft ferner die Möglichkeit, die Durchbrechung 13 im Längsmittenbereich der Sammelkammer 11 im Wandabschnitt 15 anzuordnen. Mit der auf halber Länge der Sammelkammer 11 anordbaren Durchbrechung 13 ist sowohl bei einer Fahrzeugverzögerung als auch bei einer Fahrzeugbeschleunigung ein Kühlmittelauswurf über die Durchbrechung 13 vermieden.
[0021] Vorzugsweise ist die Durchbrechung 13 für eine einfache Herstellung als eine Bohrung gestaltet und zwar von einem solchen Durchmesser, dass diese Bohrung 13 zur optischen Kontrolle der Höhe des Leckage-Spiegels 14 in der Sammelkammer 11 dienen kann.
[0022] Gemäß der Figur 3 kann die als eine Bohrung gestaltete Durchbrechung 13 ferner von einem solchen Durchmesser sein, dass ein Auftriebskörper 18 einer Schwimmeranzeigeeinrichtung 19 über die Bohrung 13 in die Sammelkammer 11 einführbar ist und eine mit dem Auftriebskörper 18 verbundene, die Bohrung 13 durchsetzende Anzeigestange 20 mit in der Sammelkammer 11 elastisch abstehenden Spreizarmen 21 versehen ist zur Sicherung der Schwimmeranzeigeeinrichtung 19.
- umfassend ein Gehäuse (2) mit einer Ausnehmung (3) zur Aufnahme eines Lagers (4) einer Welle (5), die
- einerseits ein Flügelrad (6) zur Kühlmittelförderung und andererseits eine außerhalb des Gehäuses (2) angeordnete Antriebsscheibe (7) trägt, wobei
- ferner in der Ausnehmung (3) zwischen dem Lager (4) und einer flügelradseitig angeordneten Gleitringdichtung (8) eine Auffangkammer (9) für eine mit der Gleitringdichtung (8) gegebene Kühlmittel-Leckage vorgesehen ist, die
- mittels eines Ablaufkanals (10) in eine im/am Gehäuse (2) angeordnete Sammelkammer (11) abgeführt ist, die
- über einen Entlüftungskanal (12) mit der freien Umgebung in Verbindung steht und wobei
- der Entlüftungskanal (12) in die Sammelkammer (11) in einem solchen Kammerabschnitt mündet, der
- bei einer Geschwindigkeitsänderung (Verzögerung, Beschleunigung) der als Teil eines bewegbaren Antriebsaggregates dienenden Brennkraftmaschine frei von verlagertem Kühlmittel ist
dadurch gekennzeichnet,
dass der an den Kammerabschnitt der Sammelkammer (11) angeschlossene Entlüftungskanal (12) zumindest abschnittsweise zur Bewegungsrichtung der Brennkraftmaschine im wesentlichen quer aufwärts bzw. nach oben gerichtet angeordnet ist.
- dass eine im/am Gehäuse (2) im wesentlichen parallel zur Welle (5) langgestreckt ausgebildete Sammelkammer (11) in Einbaulage der Kühlmittelpumpe (1) an der Brennkraftmaschine in einem maschinenabgewandten Seitenbereich des Gehäuses (2) derart seitlich unterhalb der Welle (5) angeordnet ist, dass
- als Entlüftungskanal (12) eine Durchbrechung (13) in einem oberhalb eines Leckage-Spiegels (14) sich erstreckenden Wandabschnitt (15) der Sammelkammer (11) dient.
- dass die Sammelkammer (11) in einem einer der Antriebsscheibe (7) zugewandten, gesonderten Endbegrenzung (16) benachbarten Endbereich eine in Richtung zur Welle (5) ausgeformte Erweiterung (17) aufweist, in die
- der Ablaufkanal (10) der Auffangkammer (9) mündet, und
- dass die Durchbrechung (13) im Längsmittenbereich der Sammelkammer (11) im Wandabschnitt (15) angeordnet ist.
- dass die Durchbrechung (13) als eine Bohrung von solchem Durchmesser gestaltet ist, dass
- eine optische Kontrolle der Höhe des Leckage-Spiegels (14) in der Sammelkammer (11) erzielt ist.
- dass die Durchbrechung (13) als eine Bohrung von solchem Durchmesser gestaltet ist, dass
- ein Auftriebskörper (18) einer Schwimmeranzeigeeinrichtung (19) über die Bohrung (13) in die Sammelkammer (11) einführbar ist, und
- eine mit dem Auftriebskörper (18) verbundene, die Bohrung (13) durchsetzende Anzeigestange (20) mit in der Sammelkammer (11) elastisch abstehend angeordneten Spreizarmen (21) versehen ist zur Sicherung der Schwimmeranzeigeeinrichtung (19).
- comprising a housing (2) with a recess (3) for receiving a bearing (4) of a shaft (5), which
- on the one hand carries an impeller (6) for conveying coolant and, on the other hand, a drive disc (7) arranged outside the housing (2), wherein
- furthermore, provided in the recess (3) between the bearing (4) and a mechanical seal (8) arranged on the impeller side is a drip chamber (9) for a coolant leakage associated with the mechanical seal (8), which
- is removed by means of a discharge channel (10) into a collecting chamber (11) arranged in/on the housing (2), which
- is connected via a venting channel (12) with the open environment and wherein
- the venting channel (12) opens into the collecting chamber (11) in a chamber section such that
- upon a speed change (deceleration, acceleration) of the internal-combustion engine being used as a part of the movable drive unit, the chamber section is free of displaced coolant,
characterised in that
the venting channel (12) connected to the chamber section of the collecting chamber (11) is arranged substantially transversely upwardly or directed upwardly at least in sections with respect to the movement direction of the internal-combustion engine.
- a collecting chamber (11) configured so as to be stretched out in/on the housing (2) substantially parallel to the shaft (5) is arranged in the installation position of the coolant pump (1) on the internal-combustion engine in a side region of the housing (2) remote from the engine below the shaft (5) in such a way that
- an opening (13) in a wall section (15) of the collecting chamber (11) extending above a leakage level (14) is used as a venting channel (12).
- the collecting chamber (11) in an end region adjacent to a separate end limitation (16) facing the drive disc (7) has an extension (17) formed in the direction of the shaft (5), into which extension
- the discharge channel (10) of the drip chamber (9) opens, and
- in that the opening (13) is arranged in the longitudinal central region of the collecting chamber (11) in the wall section (15).
- the opening (13) is formed as a hole with a diameter such that
- a visual check of the height of the leakage level (14) in the collecting chamber (11) is achieved.
- the opening (13) is formed as a hole with a diameter such that
- a float (18) of a float display device (19) can be introduced into the collecting chamber (11) via the hole (13), and
- a display rod (20) connected to the float (18) and penetrating the hole (13) is provided with expanding arms (21) arranged to elastically protrude in the collecting chamber (11) to secure the float display device (19).
- comprenant un boîtier (2) doté d'un évidement (3) pour le logement d'un palier (4) d'un arbre (5), qui porte
- d'un côté une turbine (6) pour l'acheminement du liquide de refroidissement et de l'autre côté une poulie d'entraînement (7) disposé à l'extérieur du boîtier (2),
- une chambre de réception (9) étant en outre prévue dans l'évidement (3) entre le palier (4) et un joint d'étanchéité rotatif (8) disposé côté turbine, pour une fuite de liquide de refroidissement donnée avec le joint d'étanchéité rotatif (8), et évacuée
- au moyen d'un canal d'évacuation (10) dans une chambre collectrice (11) disposée dans le/au niveau du boîtier (2),
- reliée avec l'extérieur par l'intermédiaire d'un canal de purge (12) et
- le canal de purge (12) débouchant dans la chambre collectrice (11) dans une section de chambre qui,
- lors d'une modification de la vitesse (ralentissement, accélération) du moteur à combustion interne faisant partie d'un module d'entraînement mobile, est exempte de liquide de refroidissement déplacé,
caractérisé en ce que
le canal de purge (12) raccordé à la section de chambre de la chambre collectrice (11) est orienté au moins sur certaines zones pour l'essentiel transversalement vers le haut par rapport à la direction de mouvement du moteur à combustion interne.
caractérisée en ce que
- une chambre collectrice (11) configurée dans le/au niveau du boîtier (2) avec une extension longitudinale pour l'essentielle parallèle à l'arbre (5), dans la position de montage de la pompe à liquide de refroidissement (1) au niveau du moteur à combustion interne, est disposée latéralement en dessous de l'arbre (5) dans une zone latérale du boîtier (2) opposée au moteur, de telle sorte qu'
- un passage (13) dans une section de paroi (15) de la chambre collectrice (11) s'étendant au-dessus d'un niveau de fuite (14) sert de canal de purge (12).
caractérisée en ce que
- la chambre collectrice (11) présente, dans une zone d'extrémité voisine d'une délimitation d'extrémité (16) séparée tournée vers la poulie d'entraînement (7), un élargissement (17) formé en direction de l'arbre (5), dans lequel
- débouche le canal d'évacuation (10) de la chambre de réception (9) et
- le passage (13) est disposé dans la zone médiane longitudinale de la chambre collectrice (11), dans la section de paroi (15).
caractérisée en ce que
- le passage (13) a la forme d'un perçage ayant un diamètre tel qu'
- un contrôle optique du niveau de fuite (14) dans la chambre collectrice (11) est possible.
caractérisée en ce que
- le passage (13) a la forme d'un perçage ayant un diamètre tel qu'
- un élément de flottaison (18) d'un dispositif d'indication à flotteur (19) peut être inséré dans la chambre collectrice (11) via le perçage (13), et
- une barre indicatrice (20) reliée à l'élément de flottaison (18) et traversant le perçage (13) est pourvue de bras de déploiement (21) dépassant élastiquement dans la chambre collectrice (11) afin de fixer le dispositif d'indication à flotteur (19).
caractérisée en ce que
la barre indicatrice (20) est équipée d'un marquage indiquant un niveau de fuite non autorisé (14).
caractérisée en ce que
le marquage est en liaison active avec un dispositif d'affichage à distance optique et/ou acoustique.