JP2004162598A

JP2004162598A - ウォーターポンプ

Info

Publication number: JP2004162598A
Application number: JP2002329058A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Yamada; 和則山田
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2002-11-13
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2004-06-10
Anticipated expiration: 2022-11-13
Also published as: JP4233309B2

Abstract

【課題】製造コストを増大させずに吐出圧の低下を低減し、省電力化を図ることのできるウォータポンプを提供する。
【解決手段】液体を吐出圧を加えて吐出するウォータポンプ１０に、吐出圧が高くなるインペラ１７の延設部１７ｃ、１７ｃ・・・の上端に被せるように傘リング状の整流板１７ｅを設け、切頭円錐状面（内壁面）１３ｄと延設部１７ｃ、１７ｃ・・・との間を冷却水が通過できないようにして延設部１７ｃ、１７ｃ・・・上端近傍での吐出圧の低下を防止した。更に、整流板１７ｅを切頭円錐状面１３ｄに周設した溝凹部１７ｈ内に位置させ、切頭円錐状面１３ｄと整流板１７ｅとで形成する段差を少なくした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウォーターポンプに関するものであり、主に自動車等に設けられて冷却水を循環させる電動ブラシレスウォーターポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９に示すように、一般にこの種のウォーターポンプ１は、有底筒状のハウジング２と、ハウジング２の開口部２ａに取り付けられるケースロア３と、ケースロア３の開口周縁鍔部３ａに合わされてインペラ室Ｒ１を形成するケースアッパ４と、を有している。
【０００３】
更に、ウォーターポンプ１は、ケースロア３とケースアッパ４との間に配設された円柱状のロータ５と、ロータ５の上底に一体に設けられてインペラ室Ｒ１内に位置したインペラ６と、を有している。
【０００４】
図１０、図１１に示すように、このインペラ６は、従来、開口周縁鍔部３ａの平面部３ｂと対向する円盤部６ａと、円盤部６ａの上底に一体に設けられた複数の羽根部６ｂ、６ｂ・・・と、を有していた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
このようなインペラ６を有するウォーターポンプ１では、羽根部６ｂ、６ｂ・・・が外周方向に向けて高さが漸減しているため、羽根部６ｂ、６ｂ・・・の上端６ｃ、６ｃ・・・における冷却水の圧力が、特に高くなる。
【０００６】
このため、上端６ｃ、６ｃ・・・をアッパケース４の内壁面４ａに沿うように近接させて、上端６ｃ、６ｃ・・・と内壁面４ａとの間の冷却水の通過を低減させて、冷却水の吐出圧の低下を抑えるようにしていた。
【０００７】
しかしながら、このようなウォーターポンプ１では、回転駆動するインペラ６の上端６ｃ、６ｃ・・・と内壁面４ａとを密着させることはできず、上端６ｃ、６ｃ・・・と内壁面４ａとの隙間を通過する冷却水を完全に無くすことはできなかった。
【０００８】
このため、冷却水に加えられた吐出圧の低下の防止には一定の限界があり、ウォーターポンプ１へ供給する電力を増加して、前記低下した吐出圧を回復させていた。
【０００９】
そこで、羽根部６ｂに、上端６ｃ、６ｃ・・・の全部分を覆うように第二の円盤部材を設け、上端６ｃ、６ｃ・・・と第二の円盤部材との間の冷却水の通過を完全に無くして吐出圧の低下を防いでいるものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−２１７６９９号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献２】
特開平７−２４１８５７号公報（第３頁、図４、図５）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２に記載のウォーターポンプでは、羽根部の下端に円盤部材が設けられると共に上端に第二の円盤部材が設けられているため、一体成形する場合には外周方向にのみ金型をスライドする必要がある。
【００１２】
このため、羽根部の数に応じた複数のスライド型が必要になると共に製造工程が複雑化し、製造コストが増大するという問題があった。
【００１３】
また、円盤部材の一方を別体で成形して接着剤等により羽根部に接着する製造方法もあるが、部品点数の増加、接着工程の増加を招くと共に、充分な強度が確保されない虞があるといった問題があった。
【００１４】
本発明は、従来のこのような課題に着目してなされたものであり、簡易な製造方法で製造コスト増大させずに、吐出圧の損失の低減を図ることができるウォーターポンプを提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、円筒状のロータ収納部を備えたケースロアと、該ケースロアに合わされて、インペラ室を形成するケースアッパと、前記ロータ収納部内に配設され、回転駆動される円柱状のロータと、該ロータの一底に設けられて前記インペラ室内に位置し、前記ロータの回転によって液体に吐出圧を加えるインペラと、を有し、前記インペラは、前記ロータの前記一底に一体に設けられた円盤部と、該円盤部に立設する羽根部と、を有するウォーターポンプであって、前記羽根部は、外周方向に延設されて前記円盤部から外周方向に突出すると共に外周方向に向けて高さが漸減する延設部を有し、前記延設部は、該延設部の上端に被せるように一体に設けられた傘リング状の整流板を有することを特徴としている。
【００１６】
このように構成された請求項１記載のものでは、前記延設部の上端近傍で特に吐出圧が高くなるが、前記延設部の上端に前記整流板が設けられているため、前該延設部と該整流板との間を前記液体が通過することがない。
【００１７】
このため、前記延設部の上端近傍における前記吐出圧の低下を低減することができ、前記延設部の上端近傍で生じていた吐出圧の低下を回復するために必要であった供給電力を低減することができる。
【００１８】
しかも、前記整流板は、前記円盤部から突出した延設部の上端に被せるように設けられているため、前記突出部は、下方へ引き抜くスライド型で成形でき、該突出部以外の前記羽根部の部分は、上方へ引き抜くスライド型で成形できる。
【００１９】
従って、前記インペラであれば、上下方向のスライド型のみで成形でき、製造工程の簡略化、製造コストの低減を図ることができる。
【００２０】
また、請求項２に記載のものは、前記整流板を、前記ケースアッパの内壁に周設された溝凹部内に位置させたことを特徴としている。
【００２１】
このように構成された請求項２記載のものでは、前記整流板の下面と前記ケースアッパの内壁面とで形成される段差が小さくなり、該段差による前記液体の流れへの妨害が低減するため、該段差で生じる前記吐出圧の低下を低減することができ、前記ロータを回転駆動させるための供給電力を、更に、低減することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００２３】
図２に示すように、本発明のウォーターポンプ１０は、有底円筒状のアッパアセンブリ１１と、アッパアセンブリ１１の下底開口部に取り付けられたロアアセンブリ１２とを有している。
【００２４】
このロアアセンブリ１２は、図１に示すように、コア２２ａ、インシュレータ２２ｂ及び巻き線２２ｃを備えたステータアセンブリ２２と、このステータアセンブリ２２への印加電流を制御するサーキットアセンブリ２３と、ステータアセンブリ２２及びサーキットアセンブリ２３を収納するハウジング２１と、ハウジング２１の下面に取り付けられてハウジング２１の下底壁を形成するエンドカバー２４と、を有している。
【００２５】
また、アッパアセンブリ１１は、断面逆ハット状のケースロア１４と、このケースロア１４に合わされて、インペラ室Ｒを形成するケースアッパ１３と、を有している。
【００２６】
図３に示すように、ケースアッパ１３は周壁１３ｂを有し、この周壁１３ｂは下底に開口部１３ａを備えた断面Ｕ字状となっている。
【００２７】
そして、ケースアッパ１３は、上底に小径の流入孔１３ｃを備えており、周壁１３ｂは、その内側面に、流入孔１３ｃから開口部１３ａに向けて拡開する切頭円錐状面１３ｄと、切頭円錐状面１３ｄの下縁から開口部１３ａに到るまで筒状に形成された筒状面１３ｅとを有している。
【００２８】
更に、ケースアッパ１３の周壁１３ｂの切頭円錐状面（内壁面）１３ｄには、溝凹部１３ｈが設けられている。
【００２９】
この溝凹部１３ｈは、流入孔１３ｃを中心とする傘リング状となっており、切頭円錐状面１３ｄに連続して周設されている。
【００３０】
また、ケースアッパ１３は、図２に示したように、周壁１３ｂから外方に向けて突設されたアウトレットパイプ１３ｆと、開口部１３ａの周縁から外周方向に延設されたリング状のフランジ１３ｇとを有している。
【００３１】
そして、ケースアッパ１３の上底にはインレットパイプ１５が取り付けられ、吸引孔１３ｃを介して冷却水（液体）をインペラ室Ｒ内に吸引できるようになっている。
【００３２】
また、図４に示すように、ケースロア１４は、上底（一底）に開口１４ｂを有する円筒状のロータ収納部１４ａと開口１４ｂ周縁から外周方向に延びる開口周縁鍔部１４ｃとを備えている。
【００３３】
そして、この開口周縁鍔部１４ｃの外周部１４ｄは、ネジ部材１９によりケースアッパ１３のフランジ１３ｇに水密を保持して取り付けられている。
【００３４】
更に、開口周縁鍔部１４ｃは、ロータ収納部１４ａの上端と外周部１４ｄとの間にリング状の平面部１４ｅを有しており、この開口周縁鍔部１４ｃの平面部１４ｅは、インペラ室Ｒ内に臨まされるようになっている。
【００３５】
また、ウォーターポンプ１０は、図１に示したように、ロータ収納部１４ａ内に配設された円柱状のロータ１６を有している。
【００３６】
このロータ１６は、ヨーク１６ａと、永久磁石１６ｂと、シャフト１６ｃとを有し、ステータアセンブリ２２が発生する磁界によって回転駆動されるようになっている。
【００３７】
そして、ロータ１６の上底（一底）には、図５に示すように、インペラ１７が一体に設けられており、このインペラ１７はインペラ室Ｒ内に位置するようになっている。
【００３８】
また、インペラ１７は、ロータ１６の上底に回動不能に一体に設けられた円盤部１７ａと、円盤部１７ａの上底面（ロータ１６反対側の底面）に立設された５つの羽根部１７ｂ、１７ｂ・・・とを有している。
【００３９】
図６に示すように、この羽根部１７ｂ、１７ｂ・・・は、外周方向に向けて延設されており、円盤部１７ａから外周方向に突出する延設部１７ｃ、１７ｃ・・・を有している。
【００４０】
そして、羽根部１７ｂ、１７ｂ・・・の円盤部１７ａからの高さは、円盤部１７ａ中心部から羽根部１７ｂ、１７ｂ・・・の羽根外周縁１７ｄ、１７ｄ・・・に到るまで、外周方向に向けて漸減するように形成されている。
【００４１】
このため、延設部１７ｃ、１７ｃ・・・の高さも外周方向へ向けて漸減するように形成されている。
【００４２】
また、羽根部１７ｂ、１７ｂ・・・の上端（接頭円錐状面１３ｄ側面端）は、切頭円錐状面１３ｄと近接するようになっている。
【００４３】
更に、羽根部１７ｂ、１７ｂ・・・の羽根外周縁１７ｄ、１７ｄ・・・は、より高い吐出圧を冷却水に加えることができるように、筒状壁１３ｅの近傍まで延設されている。
【００４４】
また、羽根部１７ｂ、１７ｂ・・・は、円盤部１７ａの中心部から外周方向に向かって円盤部１７ａの接線方向へ漸次湾曲するような渦巻き形状を呈している。
【００４５】
そして、延設部１７ｃ、１７ｃ・・・の下端面（開口周縁鍔部１４ｃ側の端面）は、円盤部１７ａの下底面（ロータ１６側の底面）と同一平面上に位置し、開口周縁鍔部１４ｃの平面部１４ｅと近接されている。
【００４６】
更に、延設部１７ｃ、１７ｃ・・・は、延設部１７ｃ、１７ｃ・・・の上端面（切頭円錐上面１３ｄ側の端面）に設けられた傘リング状の整流板１７ｅを有している。
【００４７】
この整流板１７ｅは、延設部１７ｃの上端の全部分を覆うように、延設部１７ｃの上方から被せるように延設部１７ｃに一体に設けられている。
【００４８】
そして、整流板１７ｅは、回動可能に溝凹部１３ｈ内に位置しており、整流板１７ｅの下面と切頭円錐状面１３ｄとで形成される段差を減少させるようになっている。
【００４９】
なお、ウォーターポンプ１０には、ハーネス１８ａを有するハーネスアセンブリ１８が設けられており、このハーネス１８ａがエンドカバー２４に取り付けられたグロメット１８ｂを介してサーキットアセンブリ２３に電気的に接続されている。
【００５０】
次に、このように構成されたウォータポンプ１０の作用について説明する。
【００５１】
サーキットアセンブリ２３がステータアセンブリ２２に制御した電流を印加すると、ステータアセンブリ２２に磁界が発生し、この磁界によってロータ１６はロータ収納部１４ａ内で回転駆動される。
【００５２】
そして、インペラ１７は、ロータ１６と同期して回転し、インレットパイプ１５側の冷却水に負圧を作用させてインレットパイプ１５内の冷却水をインペラ室Ｒ内に吸引すると共に、インペラ室Ｒ内の冷却水に吐出圧を加えて該冷却水をアウトレットパイプ１３ｆ内に向けて吐出する。
【００５３】
ここで、インペラ室Ｒ内の冷却水に加えられる吐出圧は、回転するインペラ１７の遠心力によって中心部分から外周方向に向けて漸増する。
【００５４】
このため、冷却水は、延設部１７ｃ、１７ｃ・・・の上端近傍外周縁１７ｄ、１７ｄ・・・に近づくほど圧力が増加して羽根部１７ｂ、１７ｂ・・・と切頭円錐状面１３ｄとの間を通過し易くなる。
【００５５】
しかしながら、本実施形態のウォータポンプ１０では、羽根部１７ｂ、１７ｂ・・・が、延設部１７ｃ、１７ｃ・・・の上端に被せるように一体に設けられた整流板１７ｅを有しているため、延設部１７ｃ、１７ｃ・・・と整流板１７ｅとの間を冷却水が通過することがなく、前記吐出圧の低下を防止することができる。
【００５６】
しかも、整流板１７ｅは、溝凹部１３ｈ内に位置し、整流板１７ｅの下面（延設部１７ｃ、１７ｃ・・・側の面）と切頭円錐状面１３ｄとで形成される段差が小さくなっている。
【００５７】
このため、冷却水の流れの障害となる前記段差を小さくすることができ、前記吐出圧の低下を低減することができる。
【００５８】
したがって、ウォータポンプ１０であれば、冷却水の吐出圧が高くなる外周縁１７ｄ、１７ｄ・・・近傍での吐出圧の低下を有効に低減することができ、吐出圧の低下を回復するための供給電力を低減することができる。
【００５９】
しかも、整流板１７ｅは、円盤部１７ａから外周方向に突出した延設部１７ｃ１７ｃ・・・の上端に被せるように設けられているため、延設部１７ｃ、１７ｃ・・・は、下方へ引き抜くスライド型で成形でき、延設部１７ｃ、１７ｃ・・・以外のインペラ１７の部分は、上方へ引き抜くスライド型で成形できる。
【００６０】
従って、前記インペラであれば、上下方向のスライド型のみで成形でき、製造工程の簡略化、製造コストの低減を図ることができる。
【００６１】
以上、本発明の実施の形態について図を参照してきたが、具体的な構成はこの実施例に限らず、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更があってもこの発明に含まれる。
【００６２】
例えば、円盤部１７ａの外周縁を更に外周方向に拡大させてもよい。
【００６３】
このような場合にも、円盤部１７ａから外周方向に突出した延設部１７ｃ、１７ｃ・・・の上端に整流板１７ｈが設けられていれば、延設部１７ｃ、１７ｃ・・・の上端と整流板１７ｈとの間の冷却水の通過を防止できて省電力化を図ることができ、また、上下方向のみのスライド型で成形できるため、製造コストを低減することができる。
【００６４】
また、羽根部１７ｂ、１７ｂ・・・の数量は特に限定されず、また、羽根部１７ｂ、１７ｂ・・・の形状は渦巻形状を呈していなくてもよく、適宜変更が可能である。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明は、円筒状のロータ収納部を備えたケースロアと、該ケースロアに合わされて、インペラ室を形成するケースアッパと、前記ロータ収納部内に配設され、回転駆動される円柱状のロータと、該ロータの一底に設けられて前記インペラ室内に位置し、前記ロータの回転によって液体に吐出圧を加えるインペラと、を有し、前記インペラは、前記ロータの前記一底に一体に設けられた円盤部と、該円盤部に立設する羽根部と、を有するウォーターポンプであって、前記羽根部は、外周方向に延設されて前記円盤部から外周方向に突出すると共に外周方向に向けて高さが漸減する延設部を有し、前記延設部は、該延設部の上端に被せるように一体に設けられた傘リング状の整流板を有することを特徴としている。
【００６６】
このように構成された請求項１記載のものでは、前記延設部の上端近傍で特に吐出圧が高くなるが、前記延設部の上端に前記整流板が設けられているため、前該延設部と該整流板との間を前記液体が通過することがない。
【００６７】
このため、前記延設部の上端近傍における前記吐出圧の低下を低減することができ、該吐出圧の低下を回復するために必要であった供給電力を低減することができる。
【００６８】
しかも、前記整流板は、前記円盤部から突出した延設部の上端に被せるように設けられているため、前記突出部は、下方へ引き抜くスライド型で成形でき、該突出部以外の前記羽根部の部分は、上方へ引き抜くスライド型で成形できる。
【００６９】
従って、前記インペラであれば、上下方向のスライド型のみで成形でき、製造工程の簡略化、製造コストの低減を図ることができる。
【００７０】
また、請求項２に記載のものは、前記整流板を、前記ケースアッパの内壁に周設された溝凹部内に位置させたことを特徴としている。
【００７１】
このように構成された請求項２記載のものでは、前記整流板の下面と前記ケースアッパの内壁面とで形成される段差が小さくなり、該段差による前記液体の流れへの妨害が低減するため、該段差で生じる前記吐出圧の低下を低減することができ、前記ロータを回転駆動させるための供給電力を、更に、低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウォータポンプの図２におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図２】本発明のウォータポンプの斜視図である。
【図３】本発明のウォータポンプが有するケースアッパの図２におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】本発明のウォータポンプが有するケースロアの図２におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】本発明のウォータポンプが有するロータ及びインペラの側面図である。
【図６】本発明のウォータポンプが有するインペラの平面図である。
【図７】従来のウォータポンプの断面図である。
【図８】従来のウォータポンプが有するインペラの平面図である。
【図９】従来のウォータポンプが有するロータ及びインペラの側面図である。
【符号の説明】
１０ウォータポンプ
１３ケースアッパ
１３ｈ溝凹部
１４ケースロア
１４ａロータ収納部
１６ロータ
１７インペラ
１７ａ円盤部
１７ｂ羽根部
１７ｃ延設部
１７ｅ整流板
Ｒインペラ室

Claims

円筒状のロータ収納部を備えたケースロアと、
該ケースロアに合わされて、インペラ室を形成するケースアッパと、
前記ロータ収納部内に配設され、回転駆動される円柱状のロータと、
該ロータの一底に設けられて前記インペラ室内に位置し、前記ロータの回転によって液体に吐出圧を加えるインペラと、を有し、
前記インペラは、前記ロータの前記一底に一体に設けられた円盤部と、該円盤部に立設する羽根部と、を有するウォーターポンプであって、
前記羽根部は、外周方向に向けて高さが漸減すると共に外周方向に延設されて前記円盤部から外周方向に突出する延設部を有し、
前記延設部は、該延設部の上端に被せるように一体に設けられた傘リング状の整流板を有することを特徴とするウォーターポンプ。
前記整流板を、前記ケースアッパの内壁に周設された溝凹部内に位置させたことを特徴とする請求項１に記載のウォーターポンプ。