JP2003222099A - 流体ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弾性シール材を使うことによりコスト削減及
びポンプ全体の小型化を図ることができる流体ポンプを
得る。 【解決手段】 ウォータポンプ１０のインペラ４０に
は、振切り部５２Ａ及び延出部５２Ｂから成る鋳砂侵入
防止部５２が一体に形成されている。これにより、イン
ペラ４０には、径方向外側が開放された隙間５４が形成
されている。また、モータハウジング１６側には、延出
部５２Ｂが挿入されるラビリンス構造の溜込み部５６が
形成されている。従って、鋳砂５０がポンプ室３６内に
流入してきても、遠心力によって隙間５４から鋳砂５０
を振切ることができる。また、鋳砂５０の量が多く完全
に振切ることができない場合には溜込み部５６に溜め込
むことができる。このような多重防護を成立させた結
果、ゴム製のオイルシール４８の使用が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータが作動する
ことにより回転翼が回転して流体を圧送する流体ポンプ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体ポンプは、所定の流路に沿って流体
を送給するための駆動源として種々の流体送給システム
に利用されている。例えば、自動車のエンジン冷却シス
テムでは、エンジン冷却水（ＬＬＣ）を所定の流路に沿
って循環させるためにウォータポンプが使用されてい
る。以下、ウォータポンプを例にして、従来の技術を説
明する。

【０００３】エンジンが新しい時などには鋳造部品から
鋳砂が発生し、鋳砂はエンジン冷却水に乗ってウォータ
ポンプにまで運ばれてくる。従って、仮にウォータポン
プのシールに弾性材料によって構成されたオイルシール
を使うと、運ばれてきた鋳砂によってオイルシールが損
傷を受けることが予想される。このため、従来のウォー
タポンプでは、オイルシール構造は採用せずに、キャン
構造やマグネットカップリング、メカニカルシール等の
シール構造を採用してきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のシール構造は、いずれもコストが高く、ウォータポン
プの体格も大きくなってしまうという欠点がある。

【０００５】本発明は上記事実を考慮し、弾性シール材
を使うことによりコスト削減及びポンプ全体の小型化を
図ることができる流体ポンプを得ることが目的である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明に
係る流体ポンプは、モータを収容するモータ室と、この
モータ室と一部において連通されかつ当該連通部位を通
るモータの出力軸に軸心が一致するように固定された回
転翼を収容するポンプ室と、を備えた流体ポンプであっ
て、弾性材料によって構成されると共に前記出力軸に嵌
着されて前記ポンプ室と前記モータ室との連通部位をシ
ールするシール部と、このシール部のポンプ室側に配置
されると共に前記回転翼と一体に回転し、かつ当該回転
翼の底面との間に径方向外側に開放する隙間を形成する
板状の振切り部と、を有することを特徴としている。

【０００７】請求項１記載の本発明によれば、流体ポン
プのモータ室内に収容されたモータが作動すると、ポン
プ室内に収容された回転翼がモータの出力軸と一体に回
転する。これにより、ポンプ室内へ流入した流体がポン
プ室外へ送給される。

【０００８】ところで、本発明の流体ポンプを例えば自
動車のエンジン冷却システムに使用した場合、従来技術
の欄で説明したように、エンジンが新しい時などに鋳砂
がエンジン冷却水に乗って流体ポンプのポンプ室内にま
で運ばれてくる。

【０００９】しかし、本発明に係る流体ポンプでは、回
転翼と一体に回転する板状の振切り部を設けると共に、
この振切り部と回転翼の底面との間に径方向外側に開放
する隙間を形成したので、回転翼が回転すると、遠心力
によって当該隙間内の流体が径方向外側へ押出される。
従って、ポンプ室内に流入した鋳砂も回転翼の径方向外
側へ振切られ、ポンプ室とモータ室との連通部位をシー
ルするシール部側へ鋳砂が侵入するのを防止又は抑制す
ることができる。このため、鋳砂によってシール部が損
傷を受けるのを防止又は抑制することができる。よっ
て、シール部として弾性材料によって構成されたものを
使用することが可能となる。その結果、キャン構造やマ
グネットカップリング、メカニカルシール等のシール構
造を採用した場合に比べて、コスト削減を図ることがで
きると共にコンパクト化を図ることができる。

【００１０】以上により、本発明に係る流体ポンプによ
れば、弾性シール材を使うことによりコスト削減及びポ
ンプ全体の小型化を図ることができる。

【００１１】請求項２記載の本発明に係る流体ポンプ
は、請求項１記載の発明において、前記振切り部には、
その周縁部から前記モータ室側へ延出する延出部が一体
に形成されており、前記モータ室には、前記延出部が回
転可能に収容される溝として構成されかつ溝幅が当該延
出部の板厚よりも厚い幅とされた溜込み部が形成されて
いる、ことを特徴としている。

【００１２】請求項２記載の本発明によれば、振切り部
の周縁部からモータ室側へ延出する延出部を一体に形成
すると共に、モータ室に当該延出部が回転可能に収容さ
れる溝として構成されかつ溝幅が当該延出部の板厚より
も厚い幅とされた溜込み部を形成したので、溜込み部に
は溝幅から延出部の板厚を差し引いた寸法の隙間が形成
されることになる。従って、鋳砂の量が比較的多く、前
述した振切り部で振切っても、尚も鋳砂が残ってしまう
ような場合（即ち、前述した振切り部だけではすべての
鋳砂を完全に振切ることができなかった場合）には、こ
の隙間を通って鋳砂が溜込み部に溜め込まれる。これに
より、シール部への鋳砂の侵入を多重的に防止又は抑制
することができる。その結果、本発明によれば、シール
部への鋳砂の侵入防止（又は抑制）効果を高めることが
できる。

【００１３】請求項３記載の本発明に係る流体ポンプ
は、請求項２記載の発明において、前記溜込み部の溝深
さは、前記延出部の延出長さよりも長い深さとされてお
り、当該溜込み部内に当該延出部が収容された状態で
は、当該溜込み部の入口側よりも当該溜込み部の突き当
たり側の方が溝幅が広くなっている、ことを特徴として
いる。

【００１４】請求項３記載の本発明によれば、溜込み部
の溝深さは延出部の延出長さよりも長い深さとされてお
り、当該溜込み部内に当該延出部が収容された状態で
は、溜込み部の入口側よりも突き当たり側の方が溝幅が
広くなっているため、溜込み部の構造が一種のラビリン
ス構造となる。よって、一旦、溜込み部内に入り込んだ
鋳砂が同じ経路を辿って（即ち、逆戻りして）、入口側
から出てしまうのを効果的に防止することができる。そ
の結果、本発明によれば、シール部への鋳砂の侵入防止
（又は抑制）効果をより一層高めることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図４を用いて、本
発明の一実施形態に係る「流体ポンプ」としてのウォー
タポンプ１０について説明する。なお、このウォータポ
ンプ１０は、自動車のエンジン冷却システムに使用され
るものである。

【００１６】図２には本実施形態に係るウォータポンプ
１０の縦断面図が示されており、又図１には当該ウォー
タポンプ１０の要部を拡大した縦断面図が示されてい
る。まず、これらの図を用いて、ウォータポンプ１０の
全体構造について概説する。

【００１７】これらの図に示されるように、ウォータポ
ンプ１０は、モータ部１２とポンプ部１４とによって構
成されている。モータ部１２は、側面視で略Ｌ字形に屈
曲されたモータハウジング１６（図３にも図示）を備え
ている。モータハウジング１６は、有底略円筒形状を成
すモータ室１８と、このモータ室１８に隣接して一体に
形成されかつ略Ｌ字形状を成す流路２０と、を備えてい
る。なお、流路２０の両端部は開放されている。

【００１８】上記モータ室１８内には、駆動源となるモ
ータ２２が収容されている。モータ室１８を構成するモ
ータハウジング１６の底壁部１６Ａの軸心部には、モー
タ２２の出力軸２４を挿通させるための出力軸挿通孔２
６が形成されている。さらに、モータ室１８の開放側の
端部には、モータ２２を固定的に保持するためのエンド
プレート２８が装着されている。

【００１９】一方、ポンプ部１４は、モータハウジング
１６の底壁部１６Ａ側の開放端部１６Ｂ（出力軸２４の
先端側の端部）に嵌合可能なポンプハウジング３０を備
えている。ポンプハウジング３０は、概ね円筒形状を成
している。形状をより具体的に説明すれば、ポンプハウ
ジング３０は、エンジン冷却水（ＬＬＣ）が流入する小
径円筒状の流入部３０Ａと、この流入部３０Ａから拡径
されて扁平な有底円筒形状を成す大径の本体部３０Ｂ
と、この本体部３０Ｂから更に拡径されてモータハウジ
ング１６の開放端部１６Ｂに嵌合される円筒状の組付部
３０Ｃと、によって構成されている。

【００２０】ポンプハウジング３０の組付部３０Ｃがモ
ータハウジング１６の開放端部１６Ｂに組付けられた状
態では、モータハウジング１６の開放端部１６Ｂの外周
面に嵌着されたＯリング３２によって、当該開放端部１
６Ｂの外周面とポンプハウジング３０の組付部３０Ｃの
内周面との間がシールされている。また、ポンプハウジ
ング３０の本体部３０Ｂの底壁部には、モータ室１８を
構成するモータハウジング１６の周壁部１６Ｃと連接す
る隔壁３４が形成されている。かかる隔壁３４によっ
て、本体部３０Ｂの内部空間は、流入部３０Ａの内部空
間と連通されたポンプ室３６と、当該ポンプ室３６と前
述した流路２０の入口側とを相互に連通する接続路３８
と、に隔成されている。

【００２１】上述したポンプ室３６内には、インペラ
（回転翼）４０が回転可能に収容されている。図４
（Ａ）〜図４（Ｃ）に示されるように、インペラ４０
は、軸心部４０Ａと、当該軸心部４０Ａの基端側に一体
に形成された円板状の底部４０Ｂと、軸心部４０Ａ及び
底部４０Ｂの双方に跨って形成されかつ放射状に配置さ
れた複数枚の翼部４０Ｃと、を備えている。インペラ４
０の軸心部４０Ａには出力軸挿入孔４２が形成されてお
り、かかる出力軸挿入孔４２内にモータ２２の出力軸２
４の先端異形部が圧入されている。従って、モータ２２
が作動して出力軸２４がその軸線回りに回転すると、イ
ンペラ４０も同軸的に一体に回転する構成である。

【００２２】ここで、図１及び図２に示されるように、
上述したモータ室１８とポンプ室３６との間には、両者
を接続する接続室４４が形成されている。より具体的に
は、接続室４４はモータハウジング１６の開放端部１６
Ｂ側に形成されており、底壁部１６Ａと周壁部１６Ｄと
で隔成された空間として構成されている。従って、接続
室４４とポンプ室３６とは軸方向に相互に連通されてお
り、見方を変えれば、接続室４４はポンプ室３６の一部
（延長された部分）でもある。

【００２３】上記接続室４４を構成するモータハウジン
グ１６の底壁部１６Ａには、比較的短い円筒状のシール
保持部４６が一体に形成されている。このシール保持部
４６は、底壁部１６Ａの出力軸挿通孔２６と周壁部１６
Ｄとの中間に形成されている。そして、このシール保持
部４６に、弾性材料（ゴム等）によって構成された「シ
ール部」としてのオイルシール４８の基部４８Ａが嵌着
されている。オイルシール４８の基部４８Ａの外周部は
シール保持部４６の内周面に圧接されており、又基部４
８Ａの内周部は出力軸２４の外周面に圧接されている。
さらに、オイルシール４８の基部４８Ａの外周端部から
は、すり鉢状のリップ部４８Ｂが延出されている。

【００２４】一方、このオイルシール４８に対応して、
インペラ４０の軸心部４０Ａの底部４０Ｂ側には、鋳砂
５０（図１参照）のオイルシール４８側への侵入を防止
するための鋳砂（異物）侵入防止部５２が一体に形成さ
れている。この鋳砂侵入防止部５２は、インペラ４０の
底部４０Ｂと略同一径寸法に設定されかつ当該底部４０
Ｂに対して軸方向に所定の距離だけ離間して配置された
円板状の振切り部５２Ａと、この振切り部５２Ａの外周
縁からモータ室１８側へ環状に延出された延出部５２Ｂ
と、によって構成されている。この振切り部５２Ａが形
成されたことにより、振切り部５２Ａとインペラ４０の
底部４０Ｂとの間には、径方向外側が開放された隙間５
４が形成されている。

【００２５】さらに、延出部５２Ｂの板厚は周壁部１６
Ｄの内周面とシール保持部４６の外周面との間に形成さ
れた溝の溝幅よりも小さく設定されており、又延出部５
２Ｂの延出長さは周壁部１６Ｄの軸方向寸法よりも短く
設定されている。これにより、延出部５２Ｂは、シール
保持部４６の外周面側に一部オーバーラップするかたち
で挿入され、オイルシール４８のリップ部４８Ｂを覆っ
ている。その結果、周壁部１６Ｄの内周面と延出部５２
Ｂの外周面並びにシール保持部４６の外周面との間に
は、環状の溝でかつ断面形状がＬ字形状（鉤状）とされ
た（即ち、図１に図示したように、「入口側の溝幅Ｂ１
＜突き当たり側の溝幅Ｂ２」の関係が成り立つように各
部の寸法が設定された）溜込み部５６が形成されてい
る。

【００２６】以上が本実施形態に係るウォータポンプ１
０の要部であるが、周辺構成について補足すると、上述
したポンプハウジング３０の流入部３０Ａ並びに流路２
０の出口側は、エンジン冷却水（ＬＬＣ）を循環させる
ための循環経路と接続されている。

【００２７】次に、本実施形態の作用並びに効果につい
て説明する。

【００２８】ウォータポンプ１０のモータ２２が作動す
ると、出力軸２４がその軸線回りに回転し、これに伴っ
てインペラ４０も同一方向へ一体に回転する。これによ
り、流入部３０Ａからエンジン冷却水が流入され、ポン
プ室３６及び接続路３８を通って、流路２０の出口側か
ら吐出される。その結果、エンジン冷却システムの循環
経路内をエンジン冷却水が循環し、エンジンを冷却す
る。

【００２９】ところで、エンジンが新しい時などに、鋳
砂５０（図１参照）がエンジン冷却水に乗ってウォータ
ポンプ１０のポンプ室３６内にまで運ばれてくることが
ある。

【００３０】しかし、本実施形態に係るウォータポンプ
１０では、インペラ４０と一体に回転する円板状の振切
り部５２Ａを設け、この振切り部５２Ａとインペラ４０
の底部４０Ｂとの間に径方向外側に開放する隙間５４を
形成したので、インペラ４０が回転すると、遠心力によ
って当該隙間５４内のエンジン冷却水が径方向外側へ押
出される。従って、ポンプ室３６内に流入した鋳砂５０
もインペラ４０の径方向外側へ振切られ、図示しない元
の循環経路へ戻される。このため、ポンプ室３６とモー
タ室１８との連通部位をシールするオイルシール４８側
へ鋳砂５０が侵入するのを防止又は抑制することができ
る。よって、鋳砂５０によってオイルシール４８が損傷
を受けるのを防止又は抑制することができるため、シー
ル部として弾性材料によって構成されたオイルシール４
８を使用することが可能となる。その結果、キャン構造
やマグネットカップリング、メカニカルシール等のシー
ル構造を採用した場合に比べて、コスト削減を図ること
ができると共にコンパクト化を図ることができる。すな
わち、本実施形態に係るウォータポンプ１０によれば、
オイルシール４８を使うことによりコスト削減及びポン
プ全体の小型化を図ることができる。

【００３１】また、本実施形態に係るウォータポンプ１
０では、振切り部５２Ａの周縁部からモータ室１８側へ
延出する延出部５２Ｂを一体に形成すると共に、モータ
室１８側に当該延出部５２Ｂが回転可能に収容される溝
として構成されかつ溝幅が当該延出部５２Ｂの板厚より
も厚い幅とされた溜込み部５６を形成したので、溜込み
部５６には溝幅から延出部５２Ｂの板厚を差し引いた寸
法の隙間が形成されることになる。従って、鋳砂５０の
量が比較的多く、前述した振切り部５２Ａで振切って
も、尚も鋳砂５０が残ってしまうような場合（即ち、前
述した振切り部５２Ａだけではすべての鋳砂５０を完全
に振切ることができなかった場合）には、この隙間を通
って鋳砂５０が溜込み部５６に溜め込まれる。これによ
り、オイルシール４８への鋳砂５０の侵入を多重的に防
止又は抑制することができる。その結果、本実施形態に
よれば、オイルシール４８への鋳砂５０の侵入防止（又
は抑制）効果を高めることができる。なお、溜込み部５
６内に溜め込まれた鋳砂５０は、図示しない循環経路に
戻されるようになっている。

【００３２】さらに、本実施形態に係るウォータポンプ
１０では、溜込み部５６の溝深さが延出部５２Ｂの延出
長さよりも長い深さとされており、当該溜込み部５６に
延出部５２Ｂが収容された状態では、溜込み部５６の入
口側よりも突き当たり側の方が溝幅が広く設定されてい
るため、溜込み部５６の構造が一種のラビリンス構造と
なる。よって、一旦、溜込み部５６内に入り込んだ鋳砂
５０が同じ経路を辿って（即ち、逆戻りして）、入口側
から出てしまうのを効果的に防止することができる。そ
の結果、本実施形態によれば、オイルシール４８への鋳
砂５０の侵入防止（又は抑制）効果をより一層高めるこ
とができる。

【００３３】なお、本実施形態に係るウォータポンプ１
０では、溜込み部５６をラビリンス形状にしたが、請求
項１、請求項２に係る本発明には、ラビリンス形状等に
はなっておらず、ストレート形状等になっている溜込み
部も含まれる。

【００３４】また、本実施形態に係るウォータポンプ１
０では、振切り部５２Ａの他に延出部５２Ｂが形成され
た構成を採用したが、請求項１に係る本発明には、振切
り部５２Ａだけが形成されており、延出部５２Ｂが形成
されていない構成も含まれる。なお、この場合には、溜
込み部５６に鋳砂５０を溜め込む（ひいては、溜め込ん
だ鋳砂５０を元の循環経路に戻す）ことによる鋳砂５０
の侵入防止という効果は得られないが、遠心力による鋳
砂５０の振切り効果は得られるので、一定の効果は期待
できる。

【００３５】さらに、本実施形態では、本発明に係る流
体ポンプをエンジン冷却システムのウォータポンプに適
用したが、これに限らず、本発明の流体ポンプは種々の
用途に適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係るウォータポンプの要部構成を
拡大して示す断面図である。

【図２】本実施形態に係るウォータポンプの全体構成を
示す縦断面図である。

【図３】図２に示されるモータハウジングの単品形状を
示す縦断面図である。

【図４】（Ａ）はインペラの平面図、（Ｂ）はインペラ
の縦断面図、（Ｃ）はインペラの底面図である。

【符号の説明】

１０ ウォータポンプ（流体ポンプ） １８ モータ室 ２２ モータ ２４ 出力軸 ３６ ポンプ室 ４０ インペラ（回転翼） ４８ オイルシール（シール部） ５０ 鋳砂 ５２Ａ 振切り部 ５２Ｂ 延出部 ５４ 隙間 ５６ 溜込み部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 克彦 静岡県湖西市梅田390番地 アスモ株式会 社内 (72)発明者 宮田 喜夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 越智 育雄 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3H033 AA03 AA15 BB01 BB06 BB11 BB16 CC01 CC03 DD01 DD06 DD30 EE04 3H034 AA03 AA15 BB01 BB06 BB11 BB16 CC01 CC03 DD01 DD30 EE04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータを収容するモータ室と、このモー
   タ室と一部において連通されかつ当該連通部位を通るモ
   ータの出力軸に軸心が一致するように固定された回転翼
   を収容するポンプ室と、を備えた流体ポンプであって、 弾性材料によって構成されると共に前記出力軸に嵌着さ
   れて前記ポンプ室と前記モータ室との連通部位をシール
   するシール部と、 このシール部のポンプ室側に配置されると共に前記回転
   翼と一体に回転し、かつ当該回転翼の底面との間に径方
   向外側に開放する隙間を形成する板状の振切り部と、 を有することを特徴とする流体ポンプ。
2. 【請求項２】 前記振切り部には、その周縁部から前記
   モータ室側へ延出する延出部が一体に形成されており、 前記モータ室には、前記延出部が回転可能に収容される
   溝として構成されかつ溝幅が当該延出部の板厚よりも厚
   い幅とされた溜込み部が形成されている、 ことを特徴とする請求項１記載の流体ポンプ。
3. 【請求項３】 前記溜込み部の溝深さは、前記延出部の
   延出長さよりも長い深さとされており、 当該溜込み部内に当該延出部が収容された状態では、当
   該溜込み部の入口側よりも当該溜込み部の突き当たり側
   の方が溝幅が広くなっている、 ことを特徴とする請求項２記載の流体ポンプ。