JP2004116486A - Water pump - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、エンジンの冷却水供給等に用いられるウォーターポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のウォーターポンプは、ポンプハウジング内に収容されたインペラが回転駆動されてポンプ作用を為し、そのインペラはポンプハウジングを貫通する回転軸を介してプーリ等の入力回転体に連結されている。そして、回転軸は、ポンプハウジングに軸受を介して支持されると共に、メカニカルシール等の軸シールによって軸回りからの冷却水の漏出を防止されている。
【0003】
このようなウォーターポンプは、通常、回転軸回りに軸シールと軸受が直列に配置されているため、軸シールから漏れ出た水蒸気が直接軸受内に入り込み、その水蒸気が軸受に錆を発生させる原因となり易い。
【0004】
そこで、従来、これに対処し得るウォーターポンプが案出されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
このウォータポンプは、回転軸に同軸に連結される入力回転体を略円筒状に形成する一方で、ポンプハウジング側に回転軸の外周側を囲繞する円筒壁を設け、その円筒壁の外周面と入力回転体の内周面の間に軸受を介装すると共に、前記円筒壁の内周面と回転軸の間に軸シールを介装し、さらに、回転軸の端部と入力回転体を連結するフランジ壁に、外部に導通する開口部を設けた構造となっている。
【0006】
このウォータポンプの場合、軸受と軸シールが円筒壁を挟んで外周側と内周側に並列に配置されるため、軸シールから漏れ出た水蒸気は直接軸受に入り込まず、フランジ壁に達したところで開口部を通してポンプ外部に排出される。したがって、水蒸気の浸入による軸受部分の錆発生はこの構造によって防止される。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−89486号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
この従来のウォーターポンプの場合、入力回転体が直接軸受に支持される構造となっているため、回転軸や軸シールの外径、円筒壁の肉厚等によって軸受のサイズが決まり、その軸受の外径に応じて入力回転体の外径その他のサイズを決定しなければならない。しかし、入力回転体の外径を大きくするために入力回転体の肉厚を極端に厚くすると、入力回転体の質量が大きくなり、ポンプ作動に際して慣性力による悪影響を受け易くなるうえ、動力源に必要外の負荷をかける原因ともなる。
【0009】
したがって、従来においては、これらのことが入力回転体の外径の大型化を躊躇させる原因となり、入力回転体の外径を充分に大きくできないというのが実情である。このため、従来においては、入力回転体の外径を充分に大きくできないことから、回転軸の回転速度が速くなり、そのことが軸受や軸シールの耐久面に悪影響を及ぼしていた。
【0010】
そこでこの出願の発明は、入力回転体の大幅な質量増加を招くことなく、入力回転体の外径を充分に大きくできるようして、軸受や軸シールにかかる耐久面での負荷を軽減することのできるウォーターポンプを提供しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、この出願の発明は、入力回転体のうちの、動力が直接入力される動力入力部と、軸受に固定される軸受固定部とを夫々大径円筒壁と小径円筒壁によって構成し、その大径円筒壁と小径円筒壁を、径方向に延出する端部壁によって連結するようにした。
【0012】
この発明の場合、入力回転体の動力入力部と軸受固定部を夫々大径円筒壁と小径円筒壁によって構成して、両円筒壁を端部壁で連結したため、入力回転体全体の肉厚を増大させることなく、入力回転体の動力入力部の外径を充分に大きく設定することができる。したがって、この発明によれば、回転軸の回転速度が必要以上に速くなることがないため、軸受や軸シールにかかる耐久面での負担が小さくなり、その結果、軸受や軸シールの耐久性が向上する。また、入力回転体の大きな質量の増大を来すことがないため、ポンプ作動の際に慣性力による悪影響が及ぶことがないうえ、動力源の負荷をも軽減することができる。さらに、動力入力部を成す大径円筒壁が片持ち構造となることから、この片持ち構造を利用して入力振動を吸収することも可能となる。
【0013】
前記回転軸は、ポンプ室内に臨む側が閉塞されている有底円筒状に形成し、その回転軸の開口縁部を、径方向外側に延出するフランジ壁によって前記小径円筒壁に連結すると共に、前記端部壁を、小径円筒壁の前記フランジ壁と逆側の端部側に配置することが好ましい。この場合、回転軸から入力回転体の大径円筒壁にかけてがほぼ一定肉厚の連続形状となるため、回転軸と入力回転体全体を一枚の板材からプレス成形によって容易に形成することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
【0015】
最初に、図1〜図3に示す第1の実施形態について説明する。この実施形態のウォーターポンプはエンジンブロック1の前面に配置され、図外のクランクシャフトの回転力を動力源として冷却水をエンジンブロック1内に循環させるものである。
【0016】
ウォーターポンプは、図1に示すように、エンジンブロック1の前面の凹部2と、その凹部2の前面に取り付けられるカバープレート3によってポンプハウジングが構成され、凹部2とカバープレート3の間にポンプ室4が形成されている。ポンプ室4内には、回転軸5に連結されたポンプインペラ6が配置され、ウォーターポンプは、このポンプインペラ6の回転によってポンプ作用を成すようになっている。尚、ポンプインペラ6は金属製の板材からプレス成形によって形成され、その中心部が回転軸5の先端部に圧入固定されている。
【0017】
カバープレート3は、その外周縁部がエンジンブロック1にボルト結合される一方で、中心部側にエンジンブロック1の外部に向かって突出する円筒壁7が形成され、その円筒壁7内に前記回転軸5がカバープレート3の外部側から挿入されている。円筒壁7は段差状に形成され、付根部側の大径部7aの内周面と回転軸5の間には、冷却水の漏れを防止する軸シールとしての周知のメカニカルシール8が介装されている。円筒壁7の先端側の小径部7bについては後に詳述する。
【0018】
回転軸5は入力回転体であるプーリ9と同軸に、かつ、一体に設けられており、そのプーリ9は、ポンプハウジングの外部において図外のベルトを介してクランクシャフトに連係されている。プーリ9は、具体的には、金属製(例えば、SP120やSPCC等)の板材から回転軸5と共にプレス成形によって一体に形成され、そのプーリ9の本体部は、動力入力部となる大径円筒壁10と、軸受固定部となる小径円筒壁11と、これらの円筒壁10,11の端部相互を連結する端部壁12とによって構成されている。大径円筒壁10は小径円筒壁11の外周側に同軸に配置され、プーリ9の本体部を軸方向に沿って切った半断面が略コ字状を成すようになっている。
【0019】
また、回転軸5は、ポンプ室4内に臨む側が閉塞されている有底円筒状に形成され、その基部側の開口縁部に、径方向外側に延出するフランジ壁13が形成されている。このフランジ壁13の外周縁部は、プーリ9の本体部の小径円筒壁11の端部壁12と逆側の端部に連結されている。したがって、回転軸5とプーリ9の本体部を合わせた半断面形状はほぼS字状を成し、しかも、全体がほぼ一定肉厚に形成されている。
【0020】
ここで、前記大径円筒壁10はその外周面に動力伝達用のベルトが掛けられが、小径円筒壁11の内周面と、カバープレート側円筒壁7の小径部7bの間には軸受14が介装されている。この軸受14は、アウタレースとインナレースの間にシール構造を備えた周知のシール付きの玉軸受によって構成されており、小径円筒壁11とカバープレート側円筒壁7に対して圧入によって固定されている。尚、軸受14のインナレースは円筒壁7の小径部7bと大径部7aの段差部分に突き当てられ、それによってカバープレート3側に位置決めされている。
【0021】
また、回転軸5と小径円筒壁11を連結するフランジ壁13には円周方向に沿って水蒸気排出用の複数の開口部15が形成されている。
【0022】
このウォータポンプは以上のような構成であるため、クランクシャフトの動力がプーリ9の大径円筒壁10に入力されると、その動力は回転軸5を介してポンプインペラ6に伝達され、このときポンプインペラ6が回転することによって冷却水をエンジンブロック1内に循環させることとなる。また、このとき、回転軸5とプーリ9は軸受14を介して円筒壁7の外周面に回転自在に支持され、回転軸5回りからの冷却水の漏出は円筒壁7の内周側のメカニカルシール8によって阻止される。そして、メカニカルシール8を通り抜けた冷却水の水蒸気はフランジ壁13の開口部15を通ってポンプ外部に排出される。したがって、円筒壁7の外周側に配置されている軸受14の内部に水蒸気が直接入り込むことがなく、水蒸気の浸入による軸受14での錆発生は防止される。
【0023】
このウォーターポンプの場合、入力回転体であるプーリ9が、軸受固定部である小径円筒壁11の外周側に動力入力部である大径円筒壁10を配置して、その両円筒壁11,10を端部壁12によって連結した構造とされているため、設計時に端部壁12の径を延ばすことによって、プーリ9全体の肉厚増加を招くことなく動力入力部の外径を充分に大きくすることができる。したがって、プーリ9の質量増加による慣性力の増大や動力負荷の増加を招くことなく、通常運転時における回転軸5の回転速度を、軸受14やメカニカルシール8の耐久面で有利な速度範囲に設定することができる。
【0024】
さらに、このウォータポンプの場合、プーリ9の大径円筒壁10が軸方向の一端側で端部壁12を介して小径円筒壁11に連結されているため、ベルトを介して大径円筒壁10に入力された荷重は片持ち構造部を通して軸受14に支持される。このため、ベルトを通してプーリ9に入力される振動を前記の片持ち構造部によって吸収し、その振動が軸受14に悪影響を及ぼす不具合を無くすことができる。
【0025】
また、この実施形態のウォータポンプのように、回転軸5を有底円筒状に形成し、その回転軸5の開口縁部をフランジ壁13によってプーリ9の小径円筒壁11に連結して、回転軸5からプーリ9にかけての半断面がほぼ一定厚みのS字形状を成すようにした場合には、プーリ9から回転軸5にかけてをプレス成形によって一枚板から容易に形成することができる。したがって、プーリ9から回転軸5にかけてが一体化された部品を効率良く生産することができ、ポンプの製造コストを確実に低減することができる。
【0026】
つづいて、図4〜図6に示す第2の実施形態について説明する。尚、この実施形態は、基本的な構成は第1の実施形態とほぼ同様であるため、第1の実施形態と同一部分に同一符号を付し、以下では、第1の実施形態と異なる部分を中心にして説明するものとする。
【0027】
この実施形態のウォータポンプは、動力入力部であるプーリ109から回転軸105にかけてをPPS等の樹脂によって一体に形成したものであり、回転軸105は中実に形成され、大径円筒壁10と小径円筒壁11を連結する端部壁112は、回転軸105と小径円筒壁11を連結するフランジ壁13と同側に連続して形成されている。
【0028】
この実施形態の場合も、軸受14は、プーリ109の小径円筒壁11の内周面とカバープレート3側の円筒壁7の間に介装され、軸シールであるメカニカルシール8は、円筒壁7の内周面と回転軸105の間に介装されており、フランジ壁13には水蒸気を逃がすための開口部15が設けられている。
【0029】
したがって、この実施形態の場合にも、軸受14への水蒸気の浸入を防止する基本効果を奏しつつ、質量増加を招くことなくプーリ109の外径を充分に大きく設定することができる。ただし、この実施形態のようにプーリ109から回転軸105にかけてを樹脂によって形成するようにした場合、設計の自由度が大幅に高まるうえ、量産化するうえでコスト的に有利となる。
【0030】
尚、この出願の発明の実施形態は以上で説明したものに限るものでなく、例えば、プーリと回転軸を金属によって形成する場合にプレス成形ではなく射出成形等によって形成するようにしても良く、また、入力回転体はベルトが掛けられるプーリに限らず、チェーンが係合されるスプロケット等であっても良い。
【0031】
次に、上記の各実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
【0032】
(イ)回転軸とプーリをプレス成形によって一体に形成したことを特徴とする請求項2に記載のウォーターポンプ。
【0033】
この場合、プーリから回転軸にかけてを容易に一体成形することが可能となる。
【0034】
(ロ)回転軸と小径円筒壁を連結する壁に、軸シールから漏れ出た水蒸気を外部に逃がすための開口部を設けたことを特徴とする請求項1,2、前記(イ)のいずれかに記載のウォーターポンプ。
【0035】
この場合、軸シールから漏れ出た水蒸気が軸受側に回り込み、その水蒸気によって軸受に錆が発生する不具合を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この出願の発明の第1の実施形態を示す図2のA−A線に沿う断面図。
【図2】同実施形態を示す正面図。
【図3】同実施形態を示す斜視図。
【図4】この出願の発明の第2の実施形態を示す図5のB−B線に沿う断面図。
【図5】同実施形態を示す正面図。
【図6】同実施形態を示す斜視図。
【符号の説明】
2…凹部(ポンプハウジング)
3…カバープレート(ポンプハウジング)
4…ポンプ室
5,105…回転軸
6…ポンプインペラ
7…円筒壁
8…メカニカルシール(軸シール)
9,109…プーリ(入力回転体)
10…大径円筒壁
11…小径円筒壁
12,112…端部壁
13…フランジ壁
14…軸受[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The invention of this application relates to a water pump used for supplying cooling water for an engine or the like.
[0002]
[Prior art]
In this type of water pump, an impeller housed in a pump housing is driven to rotate to perform a pumping operation, and the impeller is connected to an input rotating body such as a pulley via a rotating shaft passing through the pump housing. . The rotating shaft is supported by the pump housing via a bearing, and leakage of cooling water from around the shaft is prevented by a shaft seal such as a mechanical seal.
[0003]
In such a water pump, usually, a shaft seal and a bearing are arranged in series around a rotating shaft, so that water vapor leaked from the shaft seal directly enters the bearing, and the water vapor causes rust on the bearing. Easily.
[0004]
Therefore, conventionally, a water pump that can cope with this has been devised (for example, see Patent Document 1).
[0005]
In this water pump, while an input rotary body coaxially connected to a rotary shaft is formed in a substantially cylindrical shape, a cylindrical wall surrounding the outer circumferential side of the rotary shaft is provided on the pump housing side, and the outer circumferential surface of the cylindrical wall is provided. A bearing is interposed between the inner peripheral surface of the input rotating body and a shaft seal is interposed between the inner peripheral surface of the cylindrical wall and the rotating shaft, and further, the end of the rotating shaft is connected to the input rotating body. The structure has a structure in which an opening is provided on the flange wall to communicate with the outside.
[0006]
In the case of this water pump, since the bearing and the shaft seal are arranged in parallel on the outer peripheral side and the inner peripheral side with the cylindrical wall interposed therebetween, water vapor leaking from the shaft seal does not directly enter the bearing, but reaches the flange wall. It is discharged to the outside of the pump through the opening. Therefore, rust generation of the bearing portion due to infiltration of water vapor is prevented by this structure.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-89486
[Problems to be solved by the invention]
In the case of this conventional water pump, since the input rotary body is directly supported by the bearing, the size of the bearing is determined by the outer diameter of the rotating shaft and the shaft seal, the wall thickness of the cylindrical wall, and the like. The outer diameter and other sizes of the input rotating body must be determined according to the outer diameter. However, if the thickness of the input rotating body is made extremely thick in order to increase the outer diameter of the input rotating body, the mass of the input rotating body becomes large, which is likely to be adversely affected by inertia when the pump is operated, and the power source is It may cause unnecessary load.
[0009]
Therefore, in the related art, these facts cause hesitation to increase the outer diameter of the input rotating body, and the actual situation is that the outer diameter of the input rotating body cannot be sufficiently increased. For this reason, in the related art, since the outer diameter of the input rotating body cannot be made sufficiently large, the rotating speed of the rotating shaft increases, which adversely affects the durability of the bearing and the shaft seal.
[0010]
Therefore, the invention of this application is to reduce the load on the bearing and the shaft seal from the viewpoint of durability by enabling the outer diameter of the input rotating body to be sufficiently increased without causing a large increase in the mass of the input rotating body. The purpose of the present invention is to provide a water pump that can be used.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving the above-mentioned problems, the invention of this application provides a power input portion to which power is directly input and a bearing fixing portion fixed to a bearing of the input rotary body, each having a large-diameter cylindrical wall. And a small-diameter cylindrical wall, and the large-diameter cylindrical wall and the small-diameter cylindrical wall are connected by an end wall extending in the radial direction.
[0012]
In the case of the present invention, the power input portion and the bearing fixing portion of the input rotary body are constituted by a large-diameter cylindrical wall and a small-diameter cylindrical wall, respectively, and the two cylindrical walls are connected by end walls. Without increasing, the outer diameter of the power input portion of the input rotating body can be set to be sufficiently large. Therefore, according to the present invention, since the rotation speed of the rotating shaft does not become faster than necessary, the load on the bearing and the shaft seal on the durable surface is reduced, and as a result, the durability of the bearing and the shaft seal is reduced. improves. In addition, since the mass of the input rotating body does not increase significantly, the operation of the pump is not adversely affected by the inertial force, and the load on the power source can be reduced. Further, since the large-diameter cylindrical wall constituting the power input portion has a cantilever structure, it is possible to absorb input vibrations by using this cantilever structure.
[0013]
The rotating shaft is formed in a closed-end cylindrical shape whose side facing the pump chamber is closed, and the opening edge of the rotating shaft is connected to the small-diameter cylindrical wall by a flange wall extending radially outward, It is preferable that the end wall is disposed on an end of the small-diameter cylindrical wall opposite to the flange wall. In this case, the rotary shaft and the entire input rotary body can be easily formed by pressing from a single plate because the rotary shaft and the input rotary body have a continuous shape with a substantially constant thickness from the large-diameter cylindrical wall of the input rotary body. .
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the invention of this application will be described with reference to the drawings.
[0015]
First, a first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 will be described. The water pump according to this embodiment is disposed on the front of the
[0016]
In the water pump, as shown in FIG. 1, a pump housing is constituted by a
[0017]
The outer peripheral edge of the
[0018]
The
[0019]
Further, the
[0020]
Here, a belt for power transmission is hung on the outer peripheral surface of the large-diameter
[0021]
A plurality of
[0022]
Since the water pump is configured as described above, when the power of the crankshaft is input to the large-diameter
[0023]
In the case of this water pump, a
[0024]
Further, in the case of this water pump, since the large-diameter
[0025]
Further, as in the water pump of this embodiment, the
[0026]
Subsequently, a second embodiment shown in FIGS. 4 to 6 will be described. Since the basic configuration of this embodiment is almost the same as that of the first embodiment, the same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the following description will be made of the parts different from the first embodiment. Will be mainly described.
[0027]
In the water pump of this embodiment, the portion from the
[0028]
Also in the case of this embodiment, the
[0029]
Therefore, also in the case of this embodiment, the outer diameter of the
[0030]
The embodiment of the invention of this application is not limited to those described above.For example, when the pulley and the rotating shaft are formed of metal, they may be formed by injection molding instead of press molding, Further, the input rotary body is not limited to the pulley on which the belt is hung, but may be a sprocket or the like with which a chain is engaged.
[0031]
Next, inventions other than those described in the claims that can be understood from the above embodiments will be described below together with their operational effects.
[0032]
3. The water pump according to
[0033]
In this case, it is possible to easily integrally form the portion from the pulley to the rotating shaft.
[0034]
(B) The wall connecting the rotary shaft and the small-diameter cylindrical wall is provided with an opening for allowing water vapor leaked from the shaft seal to escape to the outside. The water pump described in Crab.
[0035]
In this case, it is possible to eliminate the problem that the steam leaking from the shaft seal goes around the bearing and the steam generates rust on the bearing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 2 showing a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a front view showing the same embodiment.
FIG. 3 is a perspective view showing the same embodiment.
FIG. 4 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 5 showing a second embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a front view showing the same embodiment.
FIG. 6 is a perspective view showing the same embodiment.
[Explanation of symbols]
2 ... recess (pump housing)
3 ... Cover plate (pump housing)
4 pump
9,109 ... pulley (input rotating body)
10 large-diameter
Claims (2)
前記入力回転体のうちの、動力が直接入力される動力入力部と、前記軸受に固定される軸受固定部とを夫々大径円筒壁と小径円筒壁によって構成し、その大径円筒壁と小径円筒壁を、径方向に延出する端部壁によって連結したことを特徴とするウォーターポンプ。A pump housing forming a pump chamber, a pump impeller housed in the pump housing to perform a pumping operation, and a substantially cylindrical input rotator disposed outside the pump housing and rotated by receiving power from a drive source A rotary shaft that is provided integrally and coaxially with the input rotary body and transmits rotation of the input rotary body to the impeller; and a cylinder that is provided integrally with the pump housing and surrounds an outer peripheral side of the rotary shaft. A wall, a bearing interposed between the outer peripheral surface of the cylindrical wall and the inner peripheral surface of the input rotating body, and rotatably supporting the input rotating body on the cylindrical wall; and a bearing for rotating the inner peripheral surface of the cylindrical wall. A shaft seal interposed between the shafts and preventing leakage of cooling water from around the rotation shaft;
Of the input rotary body, a power input portion to which power is directly input, and a bearing fixing portion fixed to the bearing are respectively constituted by a large-diameter cylindrical wall and a small-diameter cylindrical wall, and the large-diameter cylindrical wall and the small-diameter cylindrical wall are respectively provided. A water pump in which cylindrical walls are connected by end walls extending in a radial direction.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007032280A (en) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Nsk Ltd | Water pump |
WO2014185308A1 (en) * | 2013-05-16 | 2014-11-20 | Ntn株式会社 | Water pump pulley unit |
US9810240B2 (en) | 2013-12-27 | 2017-11-07 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Water pump and method for producing water pump |
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