JP2006037729A - ウォータポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 シャフト部が一体に形成されたプーリを有するウォータポンプにおいて、プーリの端部にある径方向に延びる壁部（端部壁）の変形を防止すると共に、シャフト部が径方向に移動すること、即ちシャフト部が振れることを防止すること。
【解決手段】 ベルト９０が巻回される第１円筒部２１の端部から径内方に延びる第１壁部２２と、第１壁部２２に連続して形成される有底円筒状のシャフト部２５とからなるプーリ２０を有するウォータポンプにおいて、プーリ２０には、第１壁部２２に固定される補強部材であるカバー３０が設けられていること。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ウォータポンプに関するものである。特に、駆動力伝達部材が巻回される円筒部の端部から径内方に延びる壁部と、壁部に連続して形成されるシャフト部とからなるプーリを有するウォータポンプの構造に関する。

従来、ポンプ室を形成するポンプハウジングと、ポンプハウジングに収容されてポンプ作用を為すポンプインペラと、ポンプハウジングの外部に配置され、駆動源から動力を入力されて回転する略円筒状の入力回転体と、この入力回転体と一体に、かつ同軸に設けられ、入力回転体の回転をインペラに伝達する回転軸と、ポンプハウジングに一体に設けられ、回転軸の外周側を囲曉する円筒壁と、この円筒壁の外周面と入力回転体の内周面の間に介装され、入力回転体を円筒壁に回転自在に支持させる軸受と、円筒壁の内周面と回転軸の間に介装され、回転軸回りからの冷却水の漏出を防止する軸シールと、を備えたウォータポンプにおいて、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したものがある（例えば、特許文献１参照。）。

このウォータポンプは、大径円筒部と小径円筒部を径方向に延出する端部壁により連結したことでプーリを大径化できるが、端部壁の強度が低くなり変形する虞がある。また、回転軸が径方向に移動し、軸シールのシール性能を低下させる虞がある。

また、シャフト部が一体に形成されたプーリと、シャフト部に固定されプーリと一体的に回転するインペラと、シャフト部が挿通された略円筒状の支承部を有するボデーと、支承部の外周とプーリの内周との間に配設され、プーリを回転可能に支承するベアリングと、シャフト部の外周面と支承部の内周面との間に画成された円筒状空間と、円筒状空間の一端側を封止するメカニカルシールと、円筒状空間の他端側に設けられ、メカニカルシールを経てインペラ側から漏れてきた水滴を、大気側へ排出するドレイン孔とを備えたウォータポンプにおいて、プーリにはドレイン孔と大気側とを通じる貫通孔が設けられ、貫通孔を覆う有底形状のカバーが固定されると共に、プーリは回転駆動力が伝達される伝達部と、伝達部とベアリングとの固定部とを連結する連結部から構成され、カバーは連結部に設けられた穴部に固定手段を介して固定されるものがある（例えば、特許文献２参照。）。

このウォータポンプにおいては、カバーは貫通孔を塞さぐものである。また、カバーは、連結部に設けられた穴部に固定手段を介して固定されており、連結部とシャフト部は、変形が起こる虞がある。
特開２００４−１１６４８６号公報 特開２００３−３１４４９１号公報

そこで本発明は、シャフト部が一体に形成されたプーリを有するウォータポンプにおいて、プーリの端部にある径方向に延びる壁部（端部壁）の変形を防止すると共に、シャフト部が径方向に移動すること、即ちシャフト部が振れることを防止することを技術的課題とする。

上記課題を解決するための第１の技術的手段は、駆動力伝達部材が巻回される円筒部の端部から径内方に延びる壁部と、該壁部に連続して形成される有底円筒状のシャフト部とを有するプーリと、前記シャフト部と一体的に回転するインペラと、前記シャフト部が挿通される略円筒状の支持部を有するボデーと、前記支持部の外周面と前記プーリとの間に配置され、前記プーリを回転可能に支持するベアリングと、前記シャフト部の外周面と前記支持部の内周面との間に形成された筒状空間の一端側を封止する軸シール部材と、を備えたウォータポンプにおいて、前記プーリには、前記壁部に固定される補強部材が設けられていることである。

請求項１に記載の発明によれば、プーリには、壁部に固定される補強部材が設けられていることにより、円筒部に加わる駆動力伝達部材からの荷重を、壁部を介して受けると共に、補強部材を介し分担することができる。このため、壁部の変形を防止できる。

上記課題を解決するための第２の技術的手段は、前記補強部材は、筒部と底部からなる有底筒部と、前記底部から一端側に延びる中空突部と、前記筒部の一端から径外方に延びる延出部とから構成され、前記中空突部を前記シャフト部の開口部に圧入固定し、前記延出部と前記壁部とを一体的に固定することである。

請求項２に記載の発明によれば、補強部材は、筒部と底部からなる有底筒部と、底部から一端側に延びる中空突部と、筒部の一端から径外方に延びる延出部とから構成され、中空突部をシャフト部の開口部に圧入固定し、延出部と壁部とを一体的に固定することにより、円筒部に加わる駆動力伝達部材からの荷重を、壁部を介して受けると共に、補強部材の延出部と有底筒部と中空突部とを介し分担することができる。このため、壁部の変形を防止できると共に、シャフト部の径方向の移動を防止することができる。更に、これにより、軸シール部材のシール性能の向上及びベアリング寿命の向上を図ることができる。

上記課題を解決するための第３の技術的手段は、前記延出部は、前記壁部に平行に延出していることである。

請求項３に記載の発明によれば、延出部は、壁部に平行に延出していることにより、延出部と壁部との接触部分を大きくすることができ、壁部に加わる駆動力伝達部材からの荷重を、延出部の全体を介して補強部材で分担することができる。

上記課題を解決するための第４の技術的手段は、前記延出部の外周端は、前記円筒部の内周面に当接していることである。

請求項４に記載の発明によれば、延出部の外周端は、円筒部の内周面に当接していることにより、円筒部に加わる駆動力伝達部材からの荷重を、延出部の外周端により分担することができる。

上記課題を解決するための第５の技術的手段は、前記延出部の外周端から他端側に延びる外筒部を形成し、該外筒部の外周面と前記円筒部の内周面は当接することである。

請求項５に記載の発明によれば、延出部の外周端から他端側に延びる外筒部を形成し、外筒部の外周面と円筒部の内周面は当接することにより、外筒部の外周面と円筒部の内周面との接触部分を大きくすることができ、壁部に加わる駆動力伝達部材からの荷重を、外筒部を介して補強部材により分担することができる。

上記課題を解決するための第６の技術的手段は、前記底部には、前記ベアリング組付用の組付孔が形成されると共に、前記底部には周方向に係合孔が形成され、該係合孔に係合部を介して蓋部材が係合され固定されていることである。

請求項６に記載の発明によれば、底部には、ベアリング組付用の組付孔が形成されると共に、底部には周方向に係合孔が形成され、係合孔に係合部を介して蓋部材が係合され固定されていることにより、組付孔を通して外部からの異物の侵入及び蒸気状冷却水のメカニカルシールから外部への漏出を防止することができる。

請求項１の発明によれば、プーリには、壁部に固定される補強部材が設けられていることにより、円筒部に加わる駆動力伝達部材からの荷重を、壁部を介して受けると共に、補強部材を介し分担することができる。このため、壁部の変形を防止できる。

請求項２の発明によれば、補強部材は、筒部と底部からなる有底筒部と、底部から一端側に延びる中空突部と、筒部の一端から径外方に延びる延出部とから構成され、中空突部をシャフト部の開口部に圧入固定し、延出部と壁部とを一体的に固定することにより、円筒部に加わる駆動力伝達部材からの荷重を、壁部を介して受けると共に、補強部材の延出部と有底筒部と中空突部とを介し分担することができる。このため、壁部の変形を防止できると共に、シャフト部の径方向の移動を防止することができる。更に、これにより、軸シール部材のシール性能の向上及びベアリング寿命の向上を図ることができる。

図１に示すように、ウォータポンプ１０は、エンジンのブロックやチェーンケース等のブロック部材１に設けられた水室１ａを覆うようにシール部材２を介してボルト３によりブロック部材１に固定される。水室１ａは、エンジンの冷却経路を構成する。ウォータポンプ１０は、ベルト（駆動力伝達部材）９０が巻回されるプーリ２０と、プーリ２０のシャフト部２５と一体的に回転するインペラ６０と、水室１ａを形成するボデー１１と、プーリ２０とボデー１１との間に配置されプーリ２０を回転可能に支持するベアリング８０と、シャフト部２５とボデー１１との間に配置され水室１ａと外部とを密閉するメカニカルシール（軸シール部材）７０と、から構成されている。

ボデー１１は、水室１ａを覆う平板状の基部１１ａの中央付近に、円筒状の大径円筒部１１ｂとそれよりも小径の小径円筒部１１ｃとからなる支持部が、図示左方向に突出して形成されている。

プーリ２０は、第1円筒部（円筒部）２１と、第1円筒部２１の軸方向一端から径内方に延びる第１壁部（壁部）２２と、第１壁部２２に連続して形成され第１円筒部２１の軸方向他端側に延びる第２円筒部２３と、第２円筒部２３の軸方向他端から径内方に延びる第２壁部２４と、第２壁部２４に連続して形成される有底円筒状のシャフト部２５とを有する。第1円筒部２１の外周面には、ベルト９０が巻回されている。第1円筒部２１は、張設面として機能し、図示しないクランク軸からの回転動力がベルト９０を介して伝達され、ベルト９０の張力による荷重が加わる。第２壁部２４の中央には、第１開口部（開口部）２５ａを有して有底円筒状のシャフト部２５が連続して形成されている。これによりベルト張設面としての第1円筒部２１から入力された回転動力はシャフト部２５に伝達される。本実施形態では、プーリ２０は、メッキ等の耐蝕処理が施された鉄板をプレス成形して一体的に成形されている。

シャフト部２５の一端はインペラ６０に一体的に結合されている。これにより、第１円筒部２１から入力された回転動力は、インペラ６０を回転させる。シャフト部２５の外周面と大径円筒部１１ｂの内周面との間には、メカニカルシール７０が配置されている。これにより、ブロック部材１と基部１１ａとにより形成される水室１ａと、小径円筒部１１ｃとシャフト部２５の外周とで形成される筒状空間Ｓとは水密的に区画される。

第２円筒部２３の内周面とボデー１１の小径円筒部１１ｃの外周面との間には、ベアリング８０が配置される。具体的には、プーリ２０の第２円筒部２３の内周面にベアリング８０の外輪が圧入されて固定され、ボデー１０の小径円筒部１１ｃの外周面にベアリング８０の内輪が圧入されて固定されている。これにより、プーリ２０は、ボデー１０に対して回転可能に支持されている。

補強部材であるカバー３０は、円筒部（筒部）３３と底部３２からなる有底筒部と、底部３２に第２開口部３１ａを有して、底部３２の一端側（図示右方向）に延びる有底円筒状の中空突部３１と、円筒部３３の一端から径外方に延びる延出部３４とを有している。延出部３４は、第1壁部２２と平行に延出している。中空突部３１が、シャフト部２５の第１開口部２５ａに圧入されて固定され、延出部３４は第２壁部２４に固定されている。つまり、第１開口部２５ａは、中空突部３１により閉塞されている。第１壁部２２と延出部３４には、それぞれ第１孔２２ａ、第２孔３４ａが設けられている。各孔には、固定部材４０が挿通され、固定部材４０の両端がかしめられて、プーリ２０とカバー３０とが径方向、周方向に移動不能となるように固定されている。本実施形態では、固定部材４０により固定されているが、たとえば溶接などのような接合方法で固定されて、プーリ２０とカバー３０とが径方向、周方向に移動不能となるように固定されていてもよい。また、本実施形態では、延出部３４は、図２に示すように５方向に放射状に延びているが全周に渡って延ばしてもよいし、５方向以下（例えば３方向）でもよい。尚、カバー３０は、メッキ等の耐蝕処理された鉄板をプレス成形し形成されている。

カバー３０には、プーリ２０の第２壁部２４に設けられた孔２４ａに対向する位置に組付孔３２ａが設けられている。この組付孔３２ａ及び孔２４ａは、プーリ２０とボデー１０との間にベアリング８０を圧入し組付する際に用いられる。また、カバー３０の底部３２には、周方向に係合孔３５が形成され、係合孔３５には、プレート（蓋部材）５０が係合部５０ａを係合して固定されている。プレート５０は、組付孔３２ａ及び中空突部３１の第２開口部３１ａを閉塞する。本実施形態では、プレート５０は、ゴムで形成され、カバー３０に設けられた係合孔３５に、プレート５０に一体に形成された抜け止めを有する突起（係合部）を挿入して固定されている。この係合孔３５は、組付孔３２ａとは周方向、径方向で対向しない（重ならない）位置に配置されることが望ましい。

次に本第１の実施形態の作用について説明する。

プーリ２０の第１円筒部２１に巻回されたベルト９０を介して、図示しないエンジンのクランク軸から伝達される回転動力によりプーリ２０が回転する。プーリ２０の回転に伴って、プーリ２０と一体成形されたシャフト部２５も同一方向に回転する。そして、シャフト部２５と一体となったインペラ６０が、ブロック部材１とボデー１１とにより形成された水室１ａ内で回転する。

このような状態で、クランク軸から伝達される回転動力及び第１円筒部２１に加わるベルト９０の張力は、第１壁部２２、第２円筒部２３及び第２壁部２４を経由して、シャフト部２５に加わる。この時、円筒部２１、２３及び壁部２２、２４の変形や、シャフト部２５の径方向の移動により、プーリ２０の強度を低下させたりメカニカルシール７０のシール性能を低下させる虞がある。しかしながら、本実施形態では、クランク軸から伝達される回転動力及び第１円筒部２１に加わるベルト９０の張力は、補強部材であるカバー３０により分担することができる。このため、第１円筒部２１、第１壁部２２、第２円筒部２３及び第２壁部２４の変形を防止できると共に、第２壁部２４に第１開口部２５ａを有し、連続して形成されるシャフト部２５の径方向の移動、即ち径方向の振れを防止できる。更に、これにより、プーリ２０の強度向上、メカニカルシール７０のシール性能の向上及びベアリング８０の寿命の向上を図ることができる。

次に、本発明に従ったウォータポンプの第２の実施形態を図面に基づき説明する。

第２の実施形態のウォータポンプは、図３に示すように、延出部３４の外周から他端側に延びる外筒部３４ａを形成し、外筒部３４ａの外周面と第１円筒部２１の内周面が当接していること以外は、第１の実施形態と同じであるため、説明は省略する。

この実施形態によれば、延出部３４の外周から他端側に延びる外筒部３４ａを形成し、外筒部３４ａの外周面と第１円筒部２１の内周面は当接することにより、外筒部３４ａの外周面と第１円筒部２１の内周面との接触部分を大きくすることができ、第１壁部２２に加わる駆動力伝達部材からの荷重を、外筒部３４ａを介してカバー３０で分担することができる。このため、円筒部２１，２３及び壁部２２、２４の変形を防止することができる。

尚、本実施形態においては、延出部３４の外周から他端側に延びる外筒部３４ａを設け、第１円筒部２１の内周面を外筒部３４ａの外周面とを当接したが、外筒部３４ａを設けず延出部３４の外周端を第１円筒部２１の内周面と当接させて、第１円筒部２１に加わるベルト９０からの荷重を、延出部３４の外周端を介して受けるようにしてもよい。

本発明の第１の実施形態における、ウォータポンプ１の断面図である。 本発明の第１の実施形態における、ウォータポンプ１の正面図である。 本発明の第２の実施形態における、ウォータポンプ１の断面図である。

符号の説明

１０・・・ウォータポンプ
１１・・・ボデー
１１ｂ・・・大径円筒部（支持部）
１１ｃ・・・小径円筒部（支持部）
２０・・・プーリ
２１・・・第１円筒部（円筒部）
２２・・・第１壁部（壁部）
２５・・・シャフト部
２５ａ・・・第１開口部（開口部）
３０・・・カバー（補強部材）
３１・・・中空突部
３２・・・底部
３２ａ・・・組付孔
３３・・・円筒部（筒部）
３４・・・延出部
３４ａ・・・外筒部
３４ｂ・・・外周端
３５・・・係合孔
５０・・・プレート（蓋部材）
６０・・・インペラ
７０・・・メカニカルシール（軸シール部材）
８０・・・ベアリング
９０・・・ベルト（駆動力伝達部材）
Ｓ・・・筒状空間

Claims (6)

1. 駆動力伝達部材が巻回される円筒部の端部から径内方に延びる壁部と、該壁部に連続して形成される有底円筒状のシャフト部とを有するプーリと、
   前記シャフト部と一体的に回転するインペラと、
   前記シャフト部が挿通される略円筒状の支持部を有するボデーと、
   前記支持部の外周面と前記プーリとの間に配置され、前記プーリを回転可能に支持するベアリングと、
   前記シャフト部の外周面と前記支持部の内周面との間に形成された筒状空間の一端側を封止する軸シール部材と、を備えたウォータポンプにおいて、
   前記プーリには、前記壁部に固定される補強部材が設けられていることを特徴とするウォータポンプ。
2. 前記補強部材は、筒部と底部からなる有底筒部と、前記底部から一端側に延びる中空突部と、前記筒部の一端から径外方に延びる延出部とから構成され、前記中空突部を前記シャフト部の開口部に圧入固定し、前記延出部と前記壁部とを一体的に固定することを特徴とする請求項１に記載のウォータポンプ。
3. 前記延出部は、前記壁部に平行に延出していることを特徴とする請求項２に記載のウォータポンプ。
4. 前記延出部の外周端は、前記円筒部の内周面に当接していることを特徴とする請求項３に記載のウォータポンプ。
5. 前記延出部の外周端から他端側に延びる外筒部を形成し、該外筒部の外周面と前記円筒部の内周面は当接することを特徴とする請求項４に記載のウォータポンプ。
6. 前記底部には、前記ベアリング組付用の組付孔が形成されると共に、前記底部には周方向に係合孔が形成され、該係合孔に係合部を介して蓋部材が係合され固定されていることを特徴とする請求項２乃至５に記載のウォータポンプ。

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