RU2160387C2

RU2160387C2 - Centrifugal water pump of internal combustion engine cooling system

Info

Publication number: RU2160387C2
Application number: RU97121897/06A
Authority: RU
Inventors: А.И. Чемерис
Original assignee: Акционерное общество открытого типа - Холдинговая компания "Барнаултрансмаш"
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 2000-12-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; cooling systems of internal combustion engines. SUBSTANCE: proposed centrifugal water pump has scroll, housing accommodating driven shaft installed on antifriction bearings and provided with cantilever-mounted impeller, sealing unit arranged between impeller and driven shaft bearing, and hollow drive gear coupled with pump driven shaft and installed on its antifriction bearings in engine space. Water pump housing with bearing unit is located in inner space of gear. Bushing with two outer splines is secured on end face of driven shaft at side opposite to impeller. Splines get into slots of gear end face. EFFECT: compact simplified design of centrifugal water pump and its drive, provision of operation of unit after wear of contacting parts of water pump and drive gear. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться в водяных насосах различного назначения, в частности в водяных насосах системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания. The invention relates to mechanical engineering and can be used in water pumps for various purposes, in particular in water pumps for cooling internal combustion engines.

Известен центробежный водяной насос системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, состоящий из улитки, корпуса, внутри которого установлен на подшипниках качения ведомый вал с консольно закрепленной на нем крыльчаткой, уплотнительного узла, размещенного между крыльчаткой и подшипниками ведомого вала, приводного шкива, закрепленного консольно на противоположном от крыльчатки конце вала (1). Known is a centrifugal water pump of the cooling system of an internal combustion engine, consisting of a cochlea, a housing, inside which a driven shaft is mounted on rolling bearings with an impeller cantilevered thereon, a sealing assembly located between the impeller and bearings of the driven shaft, a drive pulley mounted cantilevered on the opposite side impeller shaft end (1).

Конструкция этого центробежного водяного насоса имеет следующие недостатки. Водяной насос имеет большие габариты по длине. При установке на двигателе насос требует увеличения габаритов моторного отсека. Ременный привод водяного насоса дополнительно нагружают подшипники водяного насоса. Подшипники быстрее изнашиваются. Повышенный радиальный зазор в частично изношенных, но еще работоспособных подшипниках не всегда обеспечивает надежную работу уплотнительного узла, а это приводит к вытеканию охлаждающей жидкости из двигателя. The design of this centrifugal water pump has the following disadvantages. The water pump is large in length. When installed on the engine, the pump requires an increase in the size of the engine compartment. The belt drive of the water pump additionally loads the bearings of the water pump. Bearings wear out faster. The increased radial clearance in partially worn, but still functional bearings does not always ensure reliable operation of the sealing assembly, and this leads to leakage of coolant from the engine.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой конструкции водяного насоса является выбранный в качестве прототипа циркуляционный водяной насос системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащий улитку, корпус, внутри которого установлен на подшипниках качения ведомый вал с консольно закрепленной на нем крыльчаткой, уплотнительный узел, размещенный между крыльчаткой и подшипниками ведомого вала. На торце вала, со стороны, противоположной крыльчатке, закреплена шлицевая втулка. Приводная шестерня насоса установлена внутри картера двигателя на подшипниках скольжения. На шестерне выполнены внутренние шлицы. Передача вращения от шестерни к водяному насосу осуществляется рессорным валиком, который своими шлицами входит в зацепление со шлицами шестерни и шлицевой втулки водяного насоса. По сравнению с предыдущей конструкцией на подшипники водяного насоса не действуют радиальные силы, воздействующие на приводную шестерню. Однако конструкция имеет следующие недостатки. Конструкция обладает повышенными габаритами. Это вызывает трудности при обеспечении компактности моторной установки. При износе шлицевого соединения требуется замена изношенных деталей. Конструкция имеет дополнительную деталь - рессорный валик, который отсутствует в предлагаемой конструкции. Closest to the technical nature of the claimed design of the water pump is a circulating water pump of the cooling system of the internal combustion engine selected as a prototype, comprising a scroll, a housing inside which a driven shaft with an impeller cantileverly mounted on it, a sealing assembly located between the impeller is mounted on rolling bearings and bearings of a conducted shaft. On the shaft end, from the side opposite to the impeller, a spline sleeve is fixed. The drive gear of the pump is installed inside the crankcase on the bearings. Internal gear slots are made on the gear. The transmission of rotation from the gear to the water pump is carried out by a spring roller, which with its slots engages with the splines of the gear and the splined sleeve of the water pump. Compared with the previous design, the radial forces acting on the drive gear do not act on the bearings of the water pump. However, the design has the following disadvantages. The design has increased dimensions. This causes difficulties in ensuring the compactness of the motor unit. When splined joint is worn out, worn parts must be replaced. The design has an additional detail - spring roller, which is absent in the proposed design.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в обеспечении компактности водяного насоса и его привода, упрощении конструкции и обеспечении работы узла после износа контактирующих между собой деталей водяного насоса и приводной шестерни. The problem to which the invention is directed, is to ensure the compactness of the water pump and its drive, simplifying the design and ensuring the operation of the unit after wear of the parts of the water pump and the drive gear in contact with each other.

Решение задачи достигается за счет того, что в центробежном водяном насосе системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания с фланцевым креплением с двигателем, состоящим из улитки, корпуса, внутри которого установлен на подшипниках качения ведомый вал с консольно закрепленной на нем крыльчаткой, уплотнительного узла, размещенного между крыльчаткой и подшипниками ведомого вала, а также приводной шестерни, связанной с ведомым валом насоса, согласно изобретению приводная шестерня выполнена полой и установленной в полости двигателя на своих подшипниках качения, корпус водяного насоса с подшипниковым узлом полностью расположен внутри полой шестерни. На торце ведомого вала насоса, со стороны, противоположной крыльчатке, закреплена втулка с двумя наружными прямобочными шлицами, входящими в прямобочные пазы, выполненные на торце шестерни. Длина шлицев втулки выполнена большей в два раза, чем длина пазов в шестерне. Выступание шлицев за торцы пазов выполнено только в одну сторону. Количество пазов в шестерне больше, чем количество шлицев втулки и кратно двум. Втулка на ведомом валу может устанавливаться относительно насоса и противоположным торцом. The solution to the problem is achieved due to the fact that in a centrifugal water pump of the cooling system of an internal combustion engine with a flange mount with an engine consisting of a cochlea, a housing with a driven shaft with an impeller cantileverly mounted on it, a sealing unit located between the impeller and bearings of the driven shaft, as well as the drive gear associated with the driven shaft of the pump, according to the invention, the drive gear is hollow and installed in the engine cavity on its rolling bearings, the water pump housing with the bearing assembly is completely located inside the hollow gear. At the end of the driven shaft of the pump, on the side opposite to the impeller, a sleeve is fixed with two external straight-line splines that enter into straight-line grooves made at the end of the gear. The length of the splines of the sleeve is made twice as long as the length of the grooves in the gear. The protrusion of the slots at the ends of the grooves is made only in one direction. The number of grooves in the gear is greater than the number of splines of the sleeve and is a multiple of two. The sleeve on the driven shaft can be installed relative to the pump and the opposite end.

Наличие новых существенных признаков в предлагаемом центробежном водяном насосе системы водяного охлаждения двигателя позволяет обеспечить компактность водяного насоса и его привода, упростить конструкцию и обеспечить более длительную работу контактирующих между собой деталей водяного насоса и приводной шестерни. The presence of new significant features in the proposed centrifugal water pump of the engine water cooling system allows for the compactness of the water pump and its drive, simplify the design and provide longer operation of the parts of the water pump in contact with each other and the drive gear.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан продольный разрез водяного насоса с приводной шестерней. На фиг. 2 показан разрез А-А фиг. 1. The essence of the invention is illustrated by the drawing, where in FIG. 1 shows a longitudinal section through a water pump with a drive gear. In FIG. 2 shows a section AA of FIG. 1.

Центробежный водяной насос содержит улитку 1, выполненную заодно с корпусом 2. К двигателю насос крепится фланцем, выполненным на улитке 1. Внутри корпуса 2 установлен на подшипниках качения ведомый вал 3 с консольно закрепленной на нем крыльчаткой 4. Между крыльчаткой 4 и подшипником ведомого вала 3 расположен уплотнительный узел 5, препятствующий проникновению воды в полость корпуса 2 и масла из корпуса 2 в улитку 1. Приводная шестерня 6 выполнена в виде полого стакана, во внутренней полости "а" которого расположен корпус 2 водяного насоса. Шестерня 6 установлена в полости двигателя на подшипниках качения 7 с опорой на расточки в полости двигателя. На торце ведомого вала 3, со стороны, противоположной крыльчатке 4, закреплена втулка 8 с двумя наружными прямобочными шлицами 9. На торце 10 шестерни 6 выполнено сквозное отверстие 11 с четырьмя равномерно расположенными внутренними пазами 12. Шлицы 9 втулки 8 входят в зацепление с двумя пазами 12 шестерни 6. Длина шлицев 9 втулки 8 выполнена в два раза большей, чем длина пазов 12 шестерни 6. Шлицы 9 наполовину выходят из пазов 12, а наполовину находятся в зацеплении с пазами 12. Зубчатым венцом 13 приводная шестерня 6 через ряд паразитных шестерен связана (не показано) с коленчатым валом двигателя. The centrifugal water pump contains a scroll 1 made integral with the housing 2. A pump is mounted to the engine with a flange made on the scroll 1. Inside the housing 2, the driven shaft 3 with the impeller cantileverly mounted on it 4. Mounted between the impeller 4 and the bearing of the driven shaft 3 a sealing assembly 5 is located that prevents the penetration of water into the cavity of the housing 2 and oil from the housing 2 into the cochlea 1. The drive gear 6 is made in the form of a hollow cup in the inner cavity "a" of which the housing 2 of the water pump is located. Gear 6 is installed in the engine cavity on rolling bearings 7 with support on bores in the engine cavity. At the end of the driven shaft 3, on the side opposite to the impeller 4, a sleeve 8 is fixed with two external straight-line slots 9. At the end 10 of the gear 6, a through hole 11 is made with four evenly spaced internal grooves 12. The splines 9 of the sleeve 8 are engaged with two grooves 12 gears 6. The length of the splines 9 of the sleeve 8 is made twice as long as the length of the grooves 12 of the gear 6. The splines 9 are half out of the grooves 12 and half engaged with the grooves 12. The gear ring 6 is connected through a series of spurious gears through a series of spurious gears ( not shown) with engine crankshaft.

Водяной насос работает следующим образом. The water pump operates as follows.

Вращение от коленчатого вала через зубчатый венец 13 передается шестерне 6. Через пазы 12 и шлицы 9 вращение передается втулке 8, ведомому валу 3 и крыльчатке 4. Когда износ контактирующих друг с другом боковых поверхностей пазов 12 и шлицев 9 достигает определенного критического значения, водяной насос снимается с двигателя, втулка 8 переворачивается на 180^o и устанавливается навстречу крыльчатке противоположным торцом. При установке на двигатель шлицы 9 втулки 8 совмещаются с двумя пазами 12 шестерни 6, ранее не контактировавшими со шлицами 9. Таким образом, в зацеплении оказываются два неизношенных паза 12 и неизношенная половина шлицев 9, ранее выступающая за торец шестерни 6. Если же количество пазов 12 в шестерне 6 будет равным шести или восьми, то при достижении критического износа достаточно заменить втулку 8, а шестерню менять не нужно, шлицы 9 втулки 8 совмещаются с пазами 12, ранее не контактировавшими со шлицами 9.The rotation from the crankshaft through the ring gear 13 is transmitted to the gear 6. Through the grooves 12 and the splines 9, the rotation is transmitted to the sleeve 8, the driven shaft 3 and the impeller 4. When the wear of the side surfaces of the grooves 12 and the splines 9 in contact reaches a certain critical value, the water pump removed from the engine, the sleeve 8 is turned 180 ^o and is installed towards the impeller with the opposite end. When installed on the engine, the splines 9 of the sleeve 8 are combined with two grooves 12 of the gear 6, which had not previously been in contact with the splines 9. Thus, two unworn grooves 12 and an unworn half of the splines 9, previously protruding beyond the end face of the gear 6, are engaged. If the number of grooves 12 in the gear 6 will be equal to six or eight, then when critical wear is reached, it is enough to replace the sleeve 8, and the gear does not need to be changed, the slots 9 of the sleeve 8 are combined with the grooves 12 that have not previously been in contact with the slots 9.

Данная конструкция обеспечивает компактную установку водяного насоса на двигателе. За торец двигателя выступает лишь улитка насоса. Срок службы, из условий износа по контакту друг с другом, приводной шестерни и втулки ведомого вала насоса увеличивается минимум в два раза. This design provides a compact installation of a water pump on the engine. Only the snail of the pump is behind the end of the engine. The service life, from the conditions of wear at the contact with each other, the drive gear and the sleeve of the output shaft of the pump increases at least twice.

Источники информации
1. Автомобильные двигатели. Под ред. М.С. ХОВАХА. М.: Машиностроение, 1977, с. 544, рис. 314.Sources of information
1. Car engines. Ed. M.S. HOWHA. M .: Mechanical Engineering, 1977, p. 544, fig. 314.

2. Дизель УД6. Руководство по эксплуатации. М.: Машгиз, 1957, с. 40-41, рис. 39, с. 84 - 85, рис. 74. 2. Diesel UD6. Manual. M .: Mashgiz, 1957, p. 40-41, fig. 39, p. 84 - 85, Fig. 74.

Claims

1. A centrifugal water pump for the cooling system of an internal combustion engine with a flange mount, consisting of a cochlea, a housing, inside which a driven shaft with an impeller cantileverly mounted on it, an impeller located between the impeller and bearings of the driven shaft, and a drive gear associated with the driven shaft of the pump and installed in the engine cavity, characterized in that the drive gear is hollow and installed in the engine cavity on its bearings I, the water pump housing to the bearing assembly located within the cavity gear, and the driven end of the pump shaft, on the side opposite the impeller, the sleeve is fixed to the two outer slots belonging to the grooves formed on the end gear.

2. The centrifugal water pump according to claim 1, characterized in that the length of the splines of the sleeve is twice as long as the length of the grooves in the gear, the protrusion of the splines beyond the ends of the grooves of the gear is made only in one direction, the number of grooves in the gear is more than the number of splines bushings and a multiple of two, and the sleeve on the driven shaft can be installed relative to the pump and the opposite end.