DE3918820A1 - Riemenscheibe zum antreiben der welle einer wasserpumpe und verfahren zur herstellung der riemenscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Riemenscheibe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Scheibe.

Für das Kühlsystem von Verbrennungsmotoren vorgesehene Wasserpumpen werden üblicherweise von einem Riemen angetrieben. Die Wasserpumpe weist hierbei eine Welle auf, die an ihrem einen, in einem Pumpenraum befindlichen Ende mit einem Pumpenrad und an ihrem anderen, aus der Wasserpumpe austretenden Ende mit einer Riemenscheibe versehen ist. Aus dem DE-GM 86 32 771 ist es beispielsweise bekannt, eine mit einer Bohrung für die Welle versehene, für einen Keilriemen oder Zahnriemen ausgestaltete Riemenscheibe auf dem Wellenende anzuordnen, wobei die axiale und verdrehsichere Befestigung durch Preßsitz erfolgt.

Bedingt durch über den Riemen eingeleitete stoßweise Belastungen während des Betriebes sowie Dauervibrationen des Riemens, die wegen des ungünstigen Verhältnisses der Radien von Riemenlaufmantel und Befestigungsbohrung der Riemenscheibe zueinander zu einer verstärkten Drehmomentbelastung der Welle- Riemenscheibe-Verbindung führen, besteht die Gefahr, daß sich die Verbindung löst, wobei unter ungünstigen Umständen auch Materialbrüche im Nabenbereich der Riemenscheibe auftreten. Dieses Versagen kann zu erheblichen Folgeschäden führen, wenn z. B. die Kühlung des Verbrennungsmotors unbemerkt ausfällt oder die gelöste Riemenscheibe bzw. Bruchstücke davon durch den Motorraum geschleudert werden oder in andere laufende Teile geraten.

Diese Gefahr wird durch die aus der FR-PS 22 30 225 bekannte Ausführung beseitigt. Hier ist eine topfförmige, einen Riemenlaufmantel und einen Scheibenkörper aufweisende Riemenscheibe einstückig mit der Welle der Wasserpumpe ausgebildet, wobei zur Vermeidung einer Bruchgefahr im Übergangsbereich von der Welle zum Scheibenkörper eine Ausrundung vorgesehen ist. Die Lagerung der Welle im Pumpengehäuse oder in einem das Pumpengehäuse verschließenden Pumpendeckel sollte jedoch unterhalb des Riemenlaufmantels angeordnet sein, um ein durch den Riemen hervorgerufenes Kippmoment möglichst gering zu halten. D. h. aber, daß unterhalb des Riemenlaufmantels auf der Welle oder, wie in der FR-PS 22 30 225 gezeigt, in dessen Innenseite die Sitzfläche für ein Wälzlager oder Laufbahnen für Wälzkörper eingearbeitet werden müssen. Diese Arbeit wird durch die die Welle überdeckende Topfform erheblich erschwert, so daß im Ergebnis ein teures Produkt entsteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Riemenscheibe eingangs genannter Art zum Antreiben einer Wasserpumpe zu schaffen, die kostengünstig herstellbar ist und bei der dennoch ein Bruch der Riemenscheibe oder deren Loslösen von der Welle infolge der Antriebsbelastungen zuverlässig vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Die Vorteile bestehen insbesondere darin, daß über den Riemen eingeleitete Stoß- und Vibrationsbelastungen nicht mit schädlicher Verstärkung auf die Verbindungsstelle übertragen werden, weil der Unterschied zwischen den Hebelarmen, die vom Radius des Riemenlaufmantels bzw. vom Radius des den hülsenförmigen Riemenlaufmantel tragenden Scheibenkörpers gebildet werden, sehr gering ist.

Die Herstellung ist dennoch ohne große Schwierigkeiten möglich, weil vor der Montage des hülsenförmigen Riemenlaufmantels sowohl die Welle als auch die Bohrung des Riemenlaufmantels ungehindert zugänglich sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform liegt der Riemenlaufmantel mit einem radial nach innen gerichteten Flansch an der äußeren Stirnseite des Scheibenkörpers an und ist auf dessen beiden Stirnseiten mit dem Scheibenkörper verstemmt. Besonders gute Ergebnisse werden hierbei erzielt, wenn bei der Herstellung in einem Arbeitsgang gleichzeitig sowohl auf der inneren als auch auf der äußeren Stirnseite des Scheibenkörpers die Verstemmung durchgeführt wird. Da bei dieser Art des Verstemmens keine Federungseffekte auftreten, ist der Riemenlaufmantel außerordentlich fest mit dem Scheibenkörper verbunden.

Andere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus den nachfolgend anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel im Halbschnitt,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel und

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In den Fig. 1, 2 und 3 ist lediglich der für das Verständnis der Erfindung wesentliche Teil einer Wasserpumpe für das Kühlsystem eines Verbrennungsmotors dargestellt, wobei die Wellen in an sich bekannter Weise mittels eines nicht gezeigten Riemens antreibbar sind.

In Fig. 1 ist die Welle 1 in einem Pumpendeckel 2 gelagert, der dazu dient, einen in einem Pumpengehäuse oder Motorblock befindlichen Pumpenraum zu verschließen. Der Pumpendeckel 2 weist einen rohrförmigen Abschnitt 3 auf, in den die Außenlaufbahnen 4, 5 für eine zweireihige Schrägkugellagerung eingearbeitet sind. Die Innenlaufbahnen 6, 7 der beiden durch einen Käfig 10 geführten Kugelreihen 8, 9 sind in die Welle 1 eingearbeitet. Der Ringraum zwischen der Welle 1 und dem rohrförmigen Abschnitt 3 ist durch Dichtungsringe 11, 12 beidseitig abgedichtet.

Die Welle 1 ist an ihrem aus der Wasserpumpe austretenden Ende einstückig mit einem Scheibenkörper 13 ausgebildet, der an seinem Umfang axial verbreitert und mit einer Sitzfläche 14 für die Aufnahme eines hülsenförmigen Riemenlaufmantels 15 versehen ist. Die Bohrung des Riemenlaufmantels 15 weist zwei Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers auf, die durch eine Stufe 17 abgesetzt sind. Die Stirnfläche der Stufe 17 kann z. B. durch einen Stauch- oder Quetschvorgang, wie in der Figur angedeutet, verbreitert sein.

Der Riemenlaufmantel 15 wird bei der Montage mit seinem Bohrungsabschnitt größeren Durchmessers axial auf die Sitzfläche 14 des Scheibenkörpers 13 bis zur Anlage an der Stufe 17 aufgeschoben, und der über die Außenseite des Scheibenkörpers 13 überstehende Rand 16 des Riemenlaufmantels 15 wird umgebördelt. Zur zuverlässigen Befestigung ist konzentrisch zur Sitzfläche 14 auf der Außenseite des Scheibenkörpers 13 ein Hinterschnitt 18 angeordnet, in den der umgebördelte Rand 16 hineingeprägt ist.

Fig. 2 zeigt einen ähnlichen Aufbau, bei dem auf einer Welle 19 anstelle der Innenlaufbahnen der Fig. 1 für die beiden Kugelreihen eine Sitzfläche 20 für einen Kugellager-Innenring 21 vorgesehen ist. An die Welle 19 ist ein Scheibenkörper 22 angeformt, der an mindestens einer Stelle seines Umfangs auf seiner äußeren Stirnseite eine Ausnehmung 23 aufweist.

Auch hier wird ein bis zu einer als Axialanschlag dienenden Stufe 24 auf den Scheibenkörper 22 aufgeschobener oder aufgepreßter Riemenlaufmantel 25 auf der äußeren Stirnseite des Scheibenkörpers 22 umgebördelt, wobei jedoch der umgebördelte Rand 26 in die mindestens eine Ausnehmung 23 hineingedrückt wird, um auf diese Weise gegen Verdrehen gesichert zu sein. Der Riemenlaufmantel 25 ist zur Erhöhung seiner Formbeständigkeit an seinem der Wasserpumpe zugewandten Rand radial nach innen gebördelt, wodurch eine ringförmige Verstärkungsrippe 27 gebildet wird.

Der mit der Welle 28 einstückig ausgebildete Scheibenkörper 29 des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels ist an seinem Außenumfang 30 wiederum axial verbreitert. Der Riemenlaufmantel 31 ist bis zum Anschlag an der Stufen 32 seiner Bohrung auf den Scheibenkörper 29 aufgepreßt.

Der Scheibenkörper 29 weist mindestens eine schräge Ausnehmung 33 am Übergang der äußeren Stirnfläche 34 zur Umfangsfläche 30 auf, in die ein aus dem Riemenlaufmantel 31 herausgebogener Lappen 35 eingeformt ist. Der Riemenlaufmantel 31 wird durch diese Lappen 35 gegen Verdrehung auf dem Scheibenkörper 29 und zusätzlich in axialer Richtung gesichert. Auch dieser Riemenlaufmantel 31 ist durch eine Verstärkungsrippe 36, die von dem radial nach innen gebogenen inneren Rand des Riemenlaufmantels 31 gebildet wird, versteift, weshalb der Riemenlaufmantel 31 relativ dünnwandig ausgeführt sein kann.

Der Scheibenkörper 39 des in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiels weist am Umfang seiner äußeren Stirnseite 41 eine ringförmige Ausnehmung 44 auf. Ein radial nach innen gerichteter Flansch 40 des Riemenlaufmantels 37 liegt nach dem Aufschieben des Riemenlaufmantels 37 auf den Außenumfang 38 des Scheibenkörpers 39 in der Ausnehmung 44. Die Befestigung des Riemenlaufmantels 37 auf dem Scheibenkörper 39 erfolgt hier durch ein Verfahren, bei dem ein gleichzeitiges Verstemmen sowohl auf der äußeren als auch auf der inneren Stirnseite des Scheibenkörpers erfolgt. Wie Fig. 4 entnommen werden kann, wird dabei Material des Scheibenkörpers 39 in eine ringförmige Ausnehmung 45 entlang der Bohrung des Flansches 40 gepreßt, während auf der anderen Seite des Scheibenkörpers 39 Material des Riemenlaufmantels 37 gegen die innere Stirnseite 43 des Scheibenkörpers 39 geschoben wird. Hierbei ist es möglich, die außenseitige und innenseitige Verstemmung ringförmig entlang des gesamten Umfangs oder auch nur örtlich an mehreren Stellen entlang des Umfangs vorzunehmen.

Obwohl nicht ausdrücklich dargestellt, braucht der Scheibenkörper der erfindungsgemäßen Riemenscheibe nicht unbedingt als vollflächige Kreisscheibe ausgeführt zu sein, sondern kann selbstverständlich auch z. B. sternförmig gestaltet sein oder Durchbrüche aufweisen.

Claims (12)

1. Riemenscheibe zum Antreiben der Welle einer Wasserpumpe, insbesondere für das Kühlsystem eines Verbrennungsmotors, die einstückig mit einem den Riemenlaufmantel der Riemenscheibe aufweisenden Scheibenkörper ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemenlaufmantel (15, 25, 31, 37) hülsenförmig gestaltet und auf dem Scheibenkörper (13, 22, 29, 39) form- und/oder kraftschlüssig befestigt ist.

2. Riemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemenlaufmantel (15, 25, 31) den Außenumfang des Scheibenkörpers (13, 22, 29) übergreifend und mit einem in seiner Bohrung vorgesehenen Axialanschlag an einer Stirnseite des Scheibenkörpers (13, 22, 29) anliegend angeordnet ist.

3. Riemenscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemenlaufmantel (15, 25, 31, 37) auf der anderen Stirnseite des Scheibenkörpers (13, 22, 29, 39) durch Verformung axial gesichert ist.

4. Riemenscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemenlaufmantel (15, 25) auf der der Wasserpumpe abgewandten, äußeren Stirnseite des Scheibenkörpers (13, 22) umgebördelt ist.

5. Riemenscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemenanlaufmantel (25, 31) mit mindestens einer in eine Ausnehmung (23, 33) des Scheibenkörpers (22, 29) eingreifenden Verformung (26, 35) versehen ist.

6. Riemenscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenkörper (13, 29, 39) am Außenumfang eine axiale Verbreiterung zur Aufnahme des Riemenlaufmantels (15, 31, 37) aufweist.

7. Riemenscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemenlaufmantel (25, 31) in seiner Bohrung mindestens eine radial nach innen gerichtete ringförmige Verstärkungsrippe (27, 36) aufweist.

8. Riemenscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemenlaufmantel (37) den Außenumfang des Scheibenkörpers (39) übergreifend und mit einem radial nach innen gerichteten Flansch (40) an der äußeren Stirnseite (41) des Scheibenkörpers (39) anliegend angeordnet ist und in seiner Bohrung (42) mit dem Scheibenkörper (39) an dessen innerer Stirnseite (43) verstemmt ist.

9. Riemenscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheibenkörper (39) am Umfang seiner äußeren Stirnseite (41) eine ringförmige Ausnehmung (44) aufweist, in der der Flansch (40) des Riemenlaufmantels (37) angeordnet ist.

10. Riemenscheibe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (40) des Riemenlaufmantels (37) mit dem Scheibenkörper (39) auf dessen äußerer Stirnseite (41) verstemmt ist.

11. Riemenscheibe nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (40) des Riemenlaufmantels (37) auf seiner äußeren Stirnseite (41) entlang seiner Bohrung eine ringförmige Ausnehmung (45) aufweist, in die das durch das Verstemmen verformte Material eingreift.

12. Verfahren zur Herstellung einer Riemenscheibe nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemenlaufmantel (37) sowohl auf der inneren Stirnseite (43) des Scheibenkörpers (39) als auch auf dessen äußerer Stirnseite (41) in einem Arbeitsgang gleichzeitig verstemmt wird.