JP2002089486A

JP2002089486A - ウォータポンプ

Info

Publication number: JP2002089486A
Application number: JP2000284017A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Ozawa; 保夫小澤
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2000-09-19
Filing date: 2000-09-19
Publication date: 2002-03-27
Anticipated expiration: 2020-09-19
Also published as: CN1702332A; JP3675321B2; CN1702331A; CN100378339C

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で軸シール部材から漏れた冷媒の
ベアリングへの侵入を防止することができるウォータポ
ンプを提供すること。【解決手段】ベアリング４０の外輪４０ｂはプーリ１
０の内周面１０ａに取り付けられているウォータポンプ
１において、ベアリング４０の内輪４０ａはハウジング
６０の円筒部６３の外周面６３ｂに取り付け、軸シール
部材５０は円筒部６３の内周面６３ａに取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の冷媒を循
環させるウォータポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平４−２６２０９６号公報にはポン
プケースに回転軸を囲繞する円筒状の支持部が設けら
れ、該支持部から外方に突出した回転軸の外端には支持
部を囲繞する円筒状に形成されたプーリが一体的に結合
され、プーリの内面及び支持部の外面間にはベアリング
が介設され、支持部の内面及び回転軸間にはベアリング
と同心状に配置されるシール部材のみが介設されるウォ
ータポンプが開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のウォ
ータポンプにおいては、軸シール部材（メカニカルシー
ル）から漏れた冷媒がベアリングに侵入すると、ベアリ
ングに腐食が生じて、その摺動抵抗が増大したり、ベア
リングが破壊されたりする不具合を生じる。

【０００４】このため、従来のウォータポンプにおいて
は、軸シール部材から漏れた冷媒がベアリングへの侵入
するのを防止するために、ハウジングの支持部内面と回
転軸との間に軸シール部材とは別に複数のシール部材を
介設している。しかしながら、このような構成ではベア
リングへの冷媒の侵入を防止することは可能であるが、
ハウジングへの取付部品が増大して、その形状や加工が
複雑になると共に、軸シール部材と、シール部材の双方
が必要となるため部品コストが増大するという問題が生
じる。

【０００５】それゆえ、本発明は、小型、軽量かつ簡単
な構成で軸シール部材から漏れた冷媒のベアリングへの
侵入を防止することができるウォータポンプを提供する
ことを、その課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために請求項１の発明にて講じた技術的手段は、プーリ
と、該プーリと一体的に回転するシャフト部と、該シャ
フト部と一体的に回転するインペラと、該インペラが配
設される水室を形成するボデーと、前記プーリを回転自
在に前記ボデーに支承するベアリングと、該ベアリング
を前記水室に対してシールする軸シール部材と、前記ベ
アリングと前記軸シール部材を固定する、前記ボデーか
ら円筒状に突出して設けられる円筒部とを備えてなり、
前記ベアリングの外輪は前記プーリの内周面に取り付け
られるウォータポンプにおいて、前記ベアリングの内輪
は前記円筒部の外周面に取り付けられ、前記軸シール部
材は前記円筒部の内周面に取り付けられていることであ
る。

【０００７】上記した手段によれば、前記ベアリングの
内輪は前記円筒部の外周面に取り付けられ、前記軸シー
ル部材は前記円筒部の内周面に取り付けられていること
によって、従来、シャフト部の軸方向に延在して設けら
れていた軸シール部材とベアリングとを軸方向の同一の
位置に同心状に配置することが可能となる。このため、
ウォータポンプのシャフト部の軸方向長さを短縮するこ
とができ、エンジンへの搭載性を向上させることができ
る。

【０００８】また、上記した課題を解決するために請求
項２の発明にて講じた技術的手段は、請求項１に記載の
発明に加えて、前記インペラの取付部が袋状に構成され
ると共に、前記シャフト部の前記インペラに固定される
側の端面に貫通孔が設けられていることである。

【０００９】上記した手段によれば、シャフト部のイン
ペラに固定される側の端面に貫通孔が設けられているこ
とによって、シャフト部とプーリを板状部材で一体成形
する際の加工性を向上させることができる。また、シャ
フト部とインペラとを組み付ける際の取り付け位置精度
を向上できる。

【００１０】また、上記した課題を解決するために請求
項３の発明にて講じた技術的手段は、請求項１、または
２に記載の発明に加えて、前記円筒部に前記軸シール部
材の外径よりも小径となる部位が一体で設けられている
ことである。

【００１１】上記した手段によれば、軸シール部材から
冷媒が漏出しても、ボデーの円筒部に設けられた軸シー
ル部材よりも小径となる部位に漏出した冷媒が溜り、ベ
アリングへの漏出した冷媒の侵入を防止でき、ベアリン
グの腐食を防止し、その耐久性を向上させることができ
る。

【００１２】また、上記した課題を解決するために請求
項４の発明にて講じた技術的手段は、請求項１または２
に記載の発明に加えて、前記円筒部に前記ベアリングの
内径よりも大径となる部位が一体で設けられていること
である。

【００１３】上記した手段によって、ベアリングよりも
大径となる部位と、プーリとの間にラビリンス（迷路状
の）形状を構成することができる。このため、軸シール
部材から漏出した冷媒は容易にベアリングに侵入するこ
とがなく、ベアリングの腐食が防止され、ベアリングの
耐久性を向上させることができる。

【００１４】また、上記した課題を解決するために請求
項５の発明にて講じた技術的手段は、請求項１乃至４の
いずれか１つに記載の発明に加えて、前記円筒部に大径
部と小径部を設け、前記ベアリングは前記小径部の外周
面に取り付け、前記軸シール部材は、前記大径部の内周
面に取り付けたことである。

【００１５】上記した手段によって、ベアリングを軸シ
ール部材の外径および内径に関係なく選択することがで
きるので、ベアリングをより小型のものにすることがで
き、プーリの小型化ができ、その径方向の大きさを低減
してウォータポンプの搭載性を向上できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明に従った実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１７】図１は、本発明の第１実施形態を示すウォ
ータポンプの断面図である。

【００１８】図１において、ウォータポンプ１は、プー
リ１０、インペラ３０、ベアリング４０、軸シール部材
５０、ハウジング（ボデー）６０、シール部材８０から
構成されている。

【００１９】プーリ１０は、円筒カップ形状を呈してお
り、その底面の中心には、底面から遠ざかる方向に向か
って筒状に突出するシャフト部２０をが形成されてい
る。このシャフト部２０とプーリ１０の外周面は同心に
配置されている。このプーリ１０は、耐食処理された鋼
板などの板状部材をプレス工法などにより成形されてい
る。

【００２０】インペラ３０は、円盤状の基部３０ｂと、
そこから突出した数葉の羽根３０ｃをもつ、所謂オープ
ンタイプの羽根車である。インペラ３０の基部３０ｂの
中心にはシャフト部２０を取り付けるための凹部３０ａ
が形成されている。この凹部３０ａと、シャフト部２０
とは、本実施形態においては圧入によって相対回転不能
に取り付けられている。

【００２１】ハウジング６０は、図示しない吸込口、吐
出口、及び凹部６１を有する主ボデー部６２と、主ボデ
ー部６２の端面に取り付けられるボデー底部６４とから
構成されている。主ボデー部６２は、例えば、アルミニ
ウムダイカスト鋳物等で形成されていてもよいし、エン
ジンのシリンダブロックや、タイミングベルトケース等
と一体的に構成されていてもよい。

【００２２】ボデー底部６４は、略円盤形状を呈してお
り、その中心付近には主ボデー部６２の外径よりも小径
の円筒部６３が、主ボデー部６２から離れる方向に突出
して形成されている。このボデー底部６４は、耐食処理
された鋼板等の板状部材から、プレス工法等によって成
形されている。主ボデー部６２と、ボデー底部６４と
は、シール部材８０を介して図示しないボルト等によっ
て結合されている。これにより、主ボデー部６２の凹部
と、ボデー底部６４との間には水密が保たれた空間が形
成される。

【００２３】この空間が水室７０を構成し、インペラ３
０は、この水室７０内に配置されている。

【００２４】ボデー底部６４の円筒部６３の内周面６３
ａには軸シール部材５０の外周面５０ｂが圧入などによ
って相対回転不能に取り付けられている。また、シャフ
ト部２０の外周面にも同様に圧入などによって軸シール
部材５０の内周面５０ａが相対回転不能に取り付けられ
ている。ここで、軸シール部材５０の内外周面５０ａ、
５０ｂは、図示しないが相対回転可能とされている。シ
ャフト部２０は、軸シール部材５０によって、ハウジン
グ６０に対し回転可能に支承される。ここで、軸シール
部材５０は、公知のメカニカルシールである。

【００２５】また、ボデー底部６４の円筒部６３の外周
面６３ｂにはベアリング４０の内輪４０ａが圧入などに
よって相対回転不能に取り付けられている。一方、プー
リ１０の内周面にはベアリング４０の外輪４０ｂが、圧
入などによって相対回転不能に取り付けられている。こ
こでベアリング４０は公知のころがり軸受である。

【００２６】これにより、プーリ１０は、ベアリング４
０によって、ハウジング６０に対して相対回転可能に支
承されている。

【００２７】軸シール部材５０とベアリング４０の位置
は、軸方向において、各々の少なくとも一部が重なり合
って配置されている。

【００２８】次に本第１実施形態の作動について説明す
る。

【００２９】プーリ１０の外周面に張設された図示しな
いベルトを介して、図示しないエンジンの出力軸から伝
達される回転力によりプーリ１０が回転する。プーリ１
０の回転に伴って、プーリ１０と一体成形されたシャフ
ト部２０も同一方向に回転する。そして、シャフト部２
０と一体となったインペラ３０が、ハウジング６０内の
水室７０内で回転する。

【００３０】いま、水室７０内には冷媒が満たされてい
るので、インペラ３０の回転による遠心力によって、イ
ンペラ３０は、水室７０の中心付近にある冷媒を、イン
ペラ３０の外周方向へと運ぶ。このように、インペラ３
０の中心から外側に向かって、遠心力によるポンプ作用
が発生する。これにより、水室７０内におけるインペラ
３０の回転中心付近とその外周側との間には圧力差が生
じ、冷媒がインペラ３０の回転中心付近に設けられる図
示しない吸込ポートからウォータポンプ１内へと吸い込
まれる。そして、インペラ３０のポンプ作用により外周
側へ圧送され、外周側に設けられた図示しない吐出口か
らエンジンの被冷却各部へと供給される。

【００３１】水室７０内には冷媒が満たされているが、
一方のプーリ１０は大気開放されている。しかしなが
ら、主ボデー部６２と、ボデー底部６４の間はシール部
材８０によって、シャフト部２０は軸シール部材５０が
配置されていることによって、密閉されている。

【００３２】上記したように、第１実施形態において
は、ベアリング４０と、軸シール部材５０が同一の部
材、即ち、ボデー底部６４の円筒部６３の外周面６３ｂ
と内周面６３ａとに取り付けられている。これによっ
て、従来では軸方向に並べて配置していたベアリング４
０と軸シール部材５０を、少なくとも部分的に同一の軸
方向位置、つまり両者を軸方向に重なり合わせて配置す
ることが可能になる。このため、ウォータポンプ１の軸
方向長さを短縮することが可能となり、ウォータポンプ
１のエンジンへの搭載性を向上させることができる。

【００３３】図２は、本発明の第２実施形態を示すウォ
ータポンプ１０１の断面図である。図２は、シャフト部
１２０及びボデー底部１６４の形状の一部が異なるだけ
で、その他の構成は第１実施形態と同じであることか
ら、図１の番号符号に対して１００を付した番号符号を
用い、第１実施形態と重複する構成についての説明は省
略する。

【００３４】図２において、シャフト部１２０の端面１
２０ａには貫通孔１２０ｂが設けられている。この貫通
孔１２０ｂはインペラ１３０をシャフト部１２０に圧入
などによって相対回転不能に取り付ける際に、その軸方
向の位置決めのために使用される。インペラ１３０の羽
根１３０ｃと、ハウジング１６０との間のクリアランス
が大きいと、インペラ１３０のポンプ能力は低下し、ク
リアランスが小さいとインペラ１３０がハウジング１６
０に衝突する可能性がある。このため、インペラ１３０
とシャフト部１２０の軸方向の取り付け位置には高い精
度が必要である。

【００３５】しかしながら、シャフト部１２０の端面１
２０ａに貫通孔１２０ｂを設けることによって、治具を
挿入してインペラ１３０とシャフト部１２０との位置を
測定しながら取り付けることができるので、インペラ１
３０の軸方向位置を精度よく取り付けることができるよ
うになる。

【００３６】一方、プーリ１１０とインペラ１３０の軸
方向の距離は、両者を接続するシャフト部１２０の長さ
によって決まる。このため、シャフト部１２０にはある
程度の長さが必要となるが、プレスなどの工法によって
板状部材から細長い中空形状を成形する際には、細長い
中空形状の底（シャフト部１２０の端面１２０ａに相
当）となる部分に、しわが寄ったり、亀裂が生じたりす
る場合がある。このため、シャフト部１２０の端面１２
０ａに貫通孔１２０ｂを設けることでしわや亀裂の発生
を防止でき、プーリ１１０の成形時の加工性を向上させ
ることができる。

【００３７】また、ボデー底部１６４の円筒部１６３の
プーリ１１０側端面には、軸シール部材１５０の外周面
１５０ｂよりも縮径する方向に向かって折り曲げて一体
で形成される鍔部１６５が円筒部の全周に渡って設けら
れている。この鍔部１６５と、軸シール部材１５０と、
円筒部１６３の内周面１６３ａとによって溝状の空間１
６６が形成される。この溝状の空間１６６は次のように
作用する。軸シール部材１５０は、その特性として、微
少な冷媒漏れが生じることがある。しかしながら、軸シ
ール部１５０と、円筒部１６３の内周面１６３ａ、鍔部
１６５とで形成される溝状の空間１６６によって、軸シ
ール部材１５０から漏出した冷媒は、この溝状の空間１
６６にひとまず溜まる。軸シール部材１５０から漏出す
る冷媒はごく微量であるため、この溝状の空間１６６か
らあふれてベアリング１４０の近傍に到達することは殆
ど無い。しかも、この溝状の空間１６６に溜まった漏出
した冷媒は、ベアリング１４０の回転によって生じる摩
擦熱などによって蒸発して、プーリ１１０に形成される
孔１１０ａから外部に放出され、漏出した冷媒はベアリ
ング１４０の近辺まで到達することがない。

【００３８】上記したように、第２実施形態において
は、シャフト部１２０の端面１２０ａに貫通孔１２０ｂ
が設けられていることによって、シャフト部１２０にイ
ンペラ１３０を取り付ける際の軸方向の取り付け位置の
精度を向上させることができると共に、シャフト部１２
０、プーリ１１０の加工性を向上させることができる。

【００３９】また、円筒部１６３のプーリ１１０側端面
を軸シール部材１５０の外周面１５０ｂよりも縮径する
方向に向かって折り曲げて形成する鍔部１６５を円筒部
１６３の全周に設けることによって、軸シール部材１５
０から漏出した冷媒を一時的に溜めることができる溝状
の空間１６６を設けることができ、漏出した冷媒がベア
リング１４０の近傍に侵入することを防止することがで
きる。

【００４０】図３は、本発明の第３実施形態を示すウォ
ータポンプ２０１の要部断面図である。図３は、ボデー
底部２６４の形状が一部異なるだけでその他の構成は第
１実施形態と同じであることから、図１の番号符号に対
して２００を付した番号符号を用い、第１実施形態と重
複する構成についての説明は省略する。

【００４１】図３において、ボデー底部２６４の円筒部
２６３のプーリ２１０側端面には、ベアリング２４０の
内輪２４０ａよりも拡径する方向に向かって折り曲げて
一体で形成された鍔部２６５が設けられている。この鍔
部２６５とベアリング２４０との軸方向の隙間は微少な
ものに形成されている。これによって、ベアリング２４
０のプーリ２１０側端面と、鍔部２６５のハウジング２
６０側端面との間には、微少な隙間を有するラビリンス
形状２６６を形成することができる。このラビリンス形
状２６６によって、軸シール部材２５０から生じる漏出
した冷媒はベアリング２４０の端面まで侵入しにくくな
る。

【００４２】上記したように、第３実施形態において
は、ボデー底部２６４の円筒部２６３のプーリ２１０側
端面をベアリング２４０の内輪２４０ａよりも拡径する
方向に向かって折り曲げて一体的に形成された鍔部２６
５によって、ベアリング２４０のプーリ２１０側端面に
ラビリンス形状２６６を形成することができる。これに
よって、軸シール部材２５０から生じる漏出した冷媒
が、ベアリング２４０の端面からベアリング２４０内部
に侵入することを防止することができる。

【００４３】図４は本発明の第４実施形態を示すウォー
タポンプの断面図である。

【００４４】図４は、図１と比較してボデー底部３６４
の形状が一部異なるだけで、その他の構成は第１実施形
態と同じであることから、図１の番号符号に対して３０
０を付した番号符号を用い、第１実施形態と重複する構
成についての説明は省略する。

【００４５】ボデー底部３６４には、主ボデー部３６２
側に向かって、ベアリング３４０の内輪が取り付けられ
る小径の円筒部３６７が設けられている。また、それよ
りも主ボデー３６２側に向かって、軸シール部材３５０
の外周面が取り付けられる大径の円筒部３６８が設けら
れている。これらの円筒部３６７、３６８は、ボデー底
部３６４と同一の部材で構成されている。小径の円筒部
３６７と、大径の円筒部３６８は段状に形成されてい
る。

【００４６】これによって、軸シール部材３５０と、ベ
アリング３４０とがその径方向で重なり合って配置する
ことが可能になるため、プーリ３１０の径方向の大きさ
を低減することができる。これによって、ウォータポン
プのエンジンへの搭載性を向上させることができる。

【００４７】また、ベアリングの内径が、軸シール部材
の外径よりも小さくてもよいので、ベアリングを小型化
することができ、質量やコストを低減することができ
る。

【００４８】

【発明の効果】以上の如く、上記した請求項１の発明に
て講じた技術的手段によれば、ベアリングの内輪がボデ
ーに形成された円筒部の外周面に取り付けられ、軸シー
ル部材は円筒部の内周面に取り付けられているので、従
来、シャフト部の軸方向に延在する位置に配設されてい
た軸シール部材とベアリングを軸方向少なくともその一
部が重なり合うように配設することが可能となり、ウォ
ータポンプのシャフト部の軸方向長さを短縮することが
できる。これによって、ウォータポンプが小型化されて
その搭載性を向上させることができる。

【００４９】また、上記した請求項２の発明にて講じた
技術的手段によれば、インペラにシャフト部の取付部が
袋状に構成されると共に、シャフト部のインペラに固定
される側の端面に貫通孔が設けられていることによっ
て、シャフト部とプーリを板状部材で一体成形する際に
加工性を向上させることができる。これによって、シャ
フト部とプーリの生産性を向上させることができる。

【００５０】また、上記した請求項３の発明にて講じた
技術的手段によれば、前記円筒部に前記軸シール部材の
外径よりも小径となる部位が一体で設けられていること
によって、軸シール部材から冷媒が漏出した際に、ハウ
ジングの円筒部に設けられた軸シール部材よりも小径と
なる部位に漏出した冷媒を溜めることができる。これに
よって、通常、軸シール部材から発生する程度の冷媒の
漏出ではベアリングの内部にまで冷媒が侵入することは
なく、ベアリングの腐食を防止してその寿命を向上させ
ることができる。

【００５１】また、上記した請求項４の発明にて講じた
技術的手段によれば、円筒部にベアリングの内径よりも
大径となる部位が一体で設けられていることによって、
ベアリングよりも大径となる部位と、プーリとの間のラ
ビリンス形状を構成することができる。これによって、
軸シール部材から漏出した冷媒はラビリンス形状によっ
て容易にベアリングの端面には侵入することができな
い。このため、漏出した冷媒がベアリング内部に侵入し
て、ベアリングが腐食することを防止でき、ベアリング
の寿命を向上させることができる。

【００５２】また、上記した請求項５の発明にて講じた
技術的手段よれば、軸シール部材と、ベアリングとをそ
の径方向に重なり合わせて配置することが可能になるた
め、プーリの径方向の大きさを低減することができる。
これによって、ウォータポンプのエンジンへの搭載性を
向上させることができる。また、ベアリングの内径が、
軸シール部材の外径よりも小さくてもよいので、ベアリ
ングを小型化することができ、質量やコストを低減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１実施形態を示すウォータポ
ンプの断面図である。

【図２】図２は本発明の第２実施形態を示すウォータポ
ンプの断面図である。

【図３】図３は本発明の第３実施形態を示すウォータポ
ンプの要部断面図である。

【図４】図４は本発明の第４実施形態を示すウォータポ
ンプの要部断面図である。

【符号の説明】

１、１０１、２０１、３０１…ウォータポンプ１０、１１０、２１０、３１０…プーリ１０ａ、１１０ａ、２１０ａ、３１０ａ…プーリの内周
面２０、１２０、２２０、３２０…シャフト部２０ａ、１２０ａ、２２０ａ、３２０ａ…端部２２０ｂ…貫通孔３０、１３０、２３０、３３０…インペラ３０ａ、１３０ａ、２３０ａ、３３０ａ…凹部４０、１４０、２４０、３４０…ベアリング４０ａ、１４０ａ、２４０ａ、３４０ａ…ベアリングの
内輪４０ｂ、１４０ｂ、２４０ｂ、３４０ｂ…ベアリングの
外輪５０、１５０、２５０、３５０…軸シール部材５０ａ、１５０ａ、２５０ａ、３５０ａ…内周面５０ｂ、１５０ｂ、２５０ｂ、３５０ｂ…外周面６０、１６０、２６０、３６０…ハウジング６２、１６２、２６２、３６２…主ボデー部６３、１６３、２６３…円筒部６４、１６４、２６４、３６４…ボデー底部（ハウジン
グの一部）６４ａ、１６４ａ、２６４ａ…円筒部の内周面６４ｂ、１６４ｂ、２６４ｂ…円筒部の外周面６７、１６７、２６７、３６７…水室１６５…小径部（軸シール部材の外周面より小径となる
部位）１６６…溝状の空間２６５…大径部（ベアリングの内輪より大径となる部
位）２６６…ラビリンス形状３６７…小径の円筒部３６８…大径の円筒部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｊ 15/54 Ｆ１６Ｊ 15/54

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プーリと、該プーリと一体的に回転する
シャフト部と、該シャフト部と一体的に回転するインペ
ラと、該インペラが配設される水室を形成するボデー
と、前記プーリを回転自在に前記ボデーに支承するベア
リングと、該ベアリングを前記水室に対してシールする
軸シール部材と、前記ベアリングと前記軸シール部材を
固定する、前記ボデーから円筒状に突出して設けられる
円筒部とを備えてなり、前記ベアリングの外輪は前記プ
ーリの内周面に取り付けられるウォータポンプにおい
て、前記ベアリングの内輪は前記円筒部の外周面に取り
付けられ、前記軸シール部材は前記円筒部の内周面に取
り付けられていることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項２】前記インペラの取付部が袋状に構成され
ると共に、前記シャフト部の前記インペラに固定される
側の端面に貫通孔が設けられていることを特徴とする請
求項１に記載のウォータポンプ。
【請求項３】前記円筒部に前記軸シール部材の外径よ
りも小径となる部位が一体で設けられていることを特徴
とする請求項１または２に記載のウォータポンプ。
【請求項４】前記円筒部に前記ベアリングの内径より
も大径となる部位が一体で設けられていることを特徴と
する請求項１または２に記載のウォータポンプ。
【請求項５】前記円筒部に大径部と小径部を設け、前
記ベアリングは前記小径部の外周面に取り付け、前記軸
シール部材は、前記大径部の内周面に取り付けたことを
特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載のウォ
ータポンプ。