JP2006144735A - Water pump - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ウォータポンプに係り、特にインペラの羽根部を特異な形状とすることによりポンプ効率を向上するウォータポンプに関するものである。 The present invention relates to a water pump, and more particularly to a water pump that improves pump efficiency by making impeller blades have a unique shape.
車両のエンジンにおいては、各部分を適正な温度に維持するために、冷却水をウォータポンプによって強制循環させる水冷式のエンジンがある。 In a vehicle engine, there is a water-cooled engine in which cooling water is forcibly circulated by a water pump in order to maintain each part at an appropriate temperature.
図8に示す如く、水冷式のエンジン(図示せず)に取り付けられるウォータポンプ102は、ウォータポンプケース104として、ポンプ軸106を軸支するベアリング108を支持する第1ウォータポンプケース104−1と、ポンプ軸106に装着されたインペラ110を収容する第2ウォータポンプケース104−2とを備え、第1ウォータポンプケース104−1の合せ面104−1Fと第2ウォータポンプケース104−2の合せ面104−2Fとの間の合せ面部112に渦室114を形成し、インペラ110の回動により第2ウォータポンプケース104−2の吸込口116から渦室114に冷却水を圧送するものがある。
As shown in FIG. 8, a
このウォータポンプ102において、図9、図10に示す如く、インペラ110の羽根部118は、閉切り室120の入口部位となる内径部122から立上がって閉切り室120の出口部124へ連続的に繋ながる形状であり、吸込口116から流入した冷却水が、羽根部(例えば8枚の羽根)118の先端に衝突して乱れを生じたまま、閉切り室120へ吸入され、羽根部118の回転による機械的エネルギを与えられ、渦室114から吐出口(図示せず)へ流れて行く構造である。インペラ110には、図9に示す如く、閉切り室120の部位で、閉切り部分Dが形成される(図7の斜線部分で示す)。
In this
従来、ウォータポンプには、軸取付孔を有するインサート部材を中心とし、インサート部材の外側には、該インサート部材の外周を被覆するボス部と、このボス部より円盤状に広がるディスク部と、このディスク部に略一定間隔で突設した羽根部とを備え、ボス部とディスク部と羽根部とを樹脂で一体成形し、インサート部材を円筒状体とし、この円筒状体外周の幅方向中央部に多角形の突出部を設けたものがある。
ところで、従来、図8に示すウォータポンプ104においては、図9、図10に示す如く、インペラ110の羽根部118の形状が、閉切り室120の内径部122から立上がって閉切り室120の出口部124へ連続的に繋ながる形状であり、閉切り室120の内径部122からさらに内側については、羽根部118が成形されておらず、窪み126が形成されている形状であった。
Incidentally, in the conventional water pump 104 shown in FIG. 8, the shape of the
このため、流体が羽根部118に衝突する部分が閉切り室120の直前となるため、流体の衝突により、流体が羽根部118に衝突した際に生じる乱れが強く影響することによって、吐出流量が低下するという不具合があり、この不具合を解消するために、羽根枚数や羽根角度を変更する場合には、ポンプ効率が低下してしまい、また、流体の羽根部118に衝突するポイントが、閉切り室120の直前のポンプ軸104の半径が大きい部分であるため、衝突によるエネルギ損失が大きく、ポンプ効率が低減するという不都合があった。また、衝突の乱れを低減するために、羽根部118の先端形状をテーパ形状にする等の特別な加工を必要とし、コストが上昇するという不都合があった。
For this reason, since the portion where the fluid collides with the
つまり、回転エネルギを与えられる閉切り室120内では、羽根部118の先端部での衝突の影響による流体の乱れの影響が強く、吐出流量の低下やフリクションの増加等のポンプ効率を低下させる要因となっていた。また、冷却水が羽根部118に衝突するポイントのポンプ軸106の半径が大きいため、エネルギ損失が大きくポンプ効率を低下させる要因となっていた。
That is, in the closed
この発明は、ウォータポンプのポンプ軸を軸支するベアリングを支持する第1ウォータポンプケースと、前記ポンプ軸に装着されたインペラを収容する第2ウォータポンプケースとを備え、前記第1ウォータポンプケースと前記第2ウォータポンプケースとの合せ面部に渦室を形成し、前記インペラの回動により前記第2ウォータポンプケースの吸込口から前記渦室に冷却水を圧送するウォータポンプにおいて、前記第2ウォータポンプケースには前記吸込口と前記渦室との間を連絡するテーパ面部を設け、前記インペラには、前記ポンプ軸に挿入されるボス部と、このボス部から前記ポンプ軸の径方向で放射状に延出するとともに前記ポンプ軸の長手方向で前記吸込口側に延出する羽根部とを設け、この羽根部に縁部を設け、この縁部の前記吸込口側を前記テーパ面部の吸込口側端部に面して設けられた羽根頂部とポンプ軸側先端部とを繋ぐように連続的に形成して設け、前記吸込口側端部を前記ポンプ軸側先端部よりも前記吸込口側に突出させて形成したことを特徴とする。 The present invention includes a first water pump case that supports a bearing that supports a pump shaft of a water pump, and a second water pump case that houses an impeller mounted on the pump shaft, and the first water pump case. And a second water pump case, a vortex chamber is formed on the mating surface portion of the second water pump case, and a water pump that pumps cooling water from the suction port of the second water pump case to the vortex chamber by the rotation of the impeller. The water pump case is provided with a tapered surface portion that communicates between the suction port and the vortex chamber. The impeller includes a boss portion that is inserted into the pump shaft, and a radial direction of the pump shaft from the boss portion. A blade portion extending radially and extending toward the suction port in the longitudinal direction of the pump shaft, an edge portion is provided on the blade portion, and a front portion of the edge portion is provided. The suction port side is continuously formed so as to connect the blade top portion provided on the suction port side end portion of the tapered surface portion and the pump shaft side tip portion, and the suction port side end portion is provided on the pump. It is characterized by being formed so as to protrude toward the suction port side with respect to the shaft side tip portion.
この発明のウォータポンプは、吸込口に対向して配設されるインペラの羽根部に縁部を設け、この縁部の吸込口側をテーパ面部の吸込口側端部に面して設けられた羽根頂部とポンプ軸側先端部とを繋ぐように連続的に形成して設け、吸込口側端部をポンプ軸側先端部よりも吸込口側に突出させて形成していることから、吸込口から圧送された冷却水を、先ず、羽根部の回転中心であるポンプ軸の先端部に衝突させて、羽根部の縁部がテーパ面部と摺動する手前であってエネルギ損失の少ない回転中心の近傍で冷却水の乱れを生じさせることにより、渦室に冷却水が流入する際には、冷却水の乱れがない状態とすることができ、衝突におけるエネルギ損失を最小にして、ポンプ効率を向上させることができる。 The water pump of the present invention is provided with an edge portion on the impeller blade portion disposed opposite to the suction port, and the suction port side of the edge portion is provided facing the suction port side end of the tapered surface portion. The suction port is formed by continuously forming the blade top and the pump shaft side tip so that the suction port side end projects from the pump shaft side tip toward the suction port. First, the cooling water pumped from the impingement is made to collide with the tip of the pump shaft, which is the rotation center of the blade, and the edge of the blade is just before the edge of the blade slides with the taper surface portion, and the rotation center with little energy loss. By creating a turbulent cooling water in the vicinity, when the cooling water flows into the vortex chamber, the cooling water can be kept free of turbulence, minimizing energy loss in collision and improving pump efficiency. Can be made.
ポンプ効率を向上させる目的を、吸込口に対向して配設されるインペラの羽根部の縁部を、羽根頂部とポンプ軸側先端部とを繋ぐように連続して形成することで実現するものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。
Realizing the purpose of improving pump efficiency by continuously forming the blade edge of the impeller disposed opposite the suction port so as to connect the blade top and the pump shaft tip. It is.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail and specifically with reference to the drawings.
図1〜図3は、この発明の第1実施例を示すものである。 1 to 3 show a first embodiment of the present invention.
図1において、2は水冷式のエンジン(図示せず)に取り付けられて該エンジンに冷却水を強制循環させて冷却するウォータポンプである。
In FIG. 1, a
このウォータポンプ2は、ウォータポンプケース4として、第1ウォータポンプケース4−1と第2ウォータポンプケース4−2とを備えている。
The
第1ウォータポンプケース4−1は、ポンプ軸用孔6を形成した軸支部8と、この軸支部8に連続した第1ケース壁部10とを備えている。ポンプ軸用孔6には、ポンプ軸12を軸支するベアリング14が支持して設けられる。このベアリング14の外径は、ポンプ軸12の外径よりも大きく形成されている。
The first water pump case 4-1 includes a
第2ウォータポンプケース4−2は、エンジン側の冷却水出口部16からの冷却水を吸い込む吸込口18を形成する吸込口壁部20と、この吸込口壁部20に連続してポンプ室22を形成するポンプ室壁部24と、このポンプ室壁部24に連続した第2ケース壁部26とを備えている。エンジン側の冷却水出口部16は、吸込口18と同心上で、該吸込口18に対向して設けられている。
The second water pump case 4-2 includes a suction
第1ウォータポンプケース4−1の第1ケース壁部10の合せ面4−1Fと第2ウォータポンプケース4−2の第2ケース壁部26の合せ面4−2Fとの間の合せ面部28には、渦室30が形成されている。この渦室30は、第1ウォータポンプケース4−1側の第1渦室30−1と第2ウォータポンプケース4−2側の第2渦室30−2とで形成されている。この渦室30には、冷却水をエンジンの各部側に吐出する吐出口(図示せず)が連絡している。
The
第2ウォータポンプケース4−2は、吸込口18と同心状に配設したポンプ軸12の一端側に装着された渦巻型のインペラ32を収容している。ポンプ軸12の他端側には、第1ウォータポンプケース4−1の外側で駆動用ベルト(図示せず)を巻き掛けるポンププーリ34が取り付けられている。
The second water pump case 4-2 accommodates a
また、ポンプ軸12には、ベアリング14とインペラ32間の空間部36でシール部材(メカニカルシール)38が取り付けられている。空間部36は、ポンプ軸用孔6の周りに形成された第1空間部36−1とインペラ32に形成された第2空間部36−2とで形成されている。シール部材38は、ベアリング14をポンプ室22及び渦室30からシールするものである。
Further, a seal member (mechanical seal) 38 is attached to the
また、第2ウォータポンプケース4−2には、吸込口18と渦室30との間を連絡するテーパ面部40が設けられている。このテーパ面部40は、吸込口18側から渦室30側に指向し、ポンプ軸12の軸方向に対し所定の角度θで拡張するように形成されている。
In addition, the second water pump case 4-2 is provided with a
インペラ32には、図2に示す如く、ポンプ軸12に挿入される軸用孔部42を形成したボス部44と、このボス部44に連続してポンプ軸12の径方向に延長し且つ外縁部位32E側に延びるに従って吸込口18側から離れるように少し湾曲形成した円環形状の基板部46と、この基板部46の吸込口18側の面及びボス部44の外周面から立設してポンプ軸12の径方向で放射状で且つ曲線Rで渦巻状に延出するとともにポンプ軸12の長手方向で吸込口18側に延出する羽根部(例えば6枚の羽根)48とが設けられている。このインペラ32の羽根部48と第2ウォータポンプケース4−2のテーパ面部40との間には、吸込口18と渦室30とを連通する閉切り室50が、隙間Wで形成されている。また、ボス部44の吸込口18側の端面44Fは、ポンプ軸12の端面12Fと同一平面内に位置している。
As shown in FIG. 2, the
この羽根部48には、縁部52が設けられる。この縁部52の吸込口18側は、図2、図3に示す如く、この第1実施例において、テーパ面部40の内径部である吸込口側端部54(閉切り室50の入口部位)に面して設けられた羽根頂部56とポンプ軸12側のポンプ軸側先端部58とを繋ぐように連続的に滑らかな曲線の第1縁部52Aと、この第1縁部52Aに連続し吸込口側端部54を通って且つテーパ面部40に沿って羽根外径(閉切り室50の出口部位)までの直線状の第2縁部52Bと、この第2縁部52Bに連続してポンプ軸12の軸方向に指向し且つ外縁部位32Eに連続した第3縁部52Cとで形成されている。ポンプ軸側先端部58の端面58Fは、ボス部44の吸込口18側の端面44Fと同一平面内に位置している。また、羽根部48の羽根頂部56は、ポンプ軸側先端部58よりもポンプ軸12の軸方向で吸込口18側に距離Lだけ突出して形成されている。つまり、この羽根部48の縁部52においては、成形ポイントをポンプ軸12のボス部44を頂部とし、また、この成形ポイントを起点として、閉切り室50の内径を通り該閉切り室50の外径まで連続的且つ滑らかな曲線において成形されている。
The
また、インペラ32においては、図2に示す如く、閉切り室50の部位で、閉切り部分Dが形成される(図2の斜線部分で示す)。
Further, in the
これにより、ウォータポンプ2は、インペラ32の回動による遠心力によって、第2ウォータポンプケース4−2の吸込口18からポンプ室22に吸い込んだ冷却水を、渦室30から吐出口(図示せず)を経てエンジンの各部に圧送する。
Thereby, the
また、インペラ32には、図2に示す如く、バランスホール60−1、60−2がボス部44を中心にして略対称に形成されている。
Further, as shown in FIG. 2, balance holes 60-1 and 60-2 are formed in the
次に、この第1実施例の作用を説明する。 Next, the operation of the first embodiment will be described.
ウォータポンプ2は、ポンププーリ34が回転されると、ポンプ軸12の回転に伴ってインペラ32が回転し、冷却水を吸込口18及び閉切り室38から吸込し、そして、冷却水を、渦室30から吐出口を経てエンジンの各部に送給する。
In the
そして、この第1実施例において、羽根部48の縁部52は、羽根最内径部端面頂部のポンプ軸側最内径部分から連続的且つ滑らかな曲線で閉切り室50の内径部分である吸込口側端部54を通り、羽根外径まで成形されていることから、吸込口18から流入した冷却水は、閉切り室50の内径より内側の最内径の部分で、つまり、羽根部48の中心であるポンプ軸12の端面(頂部)に衝突して乱れることとなり、このように、冷却水が羽根部48の中心で乱れることで、この冷却水の衝突におけるエネルギ損失を最小にするとともに、この衝突に際して生じる渦を発生させない冷却水の閉切り室50内への影響を最小にすることができる。つまり、羽根部48においては、成形ポイントをボス部44の頂部とし、また、この成形ポイントを起点として、閉切り室50の内径を通り該閉切り室50の外径まで連続的且っ滑らかな曲線において成形されていることから、ポンプ吐出性能の最適化を図るとともに、フリクションを低減してポンプ効率の向上を図り、しかも、特別な加工を不要として廉価とすることができる。
And in this 1st Example, the
つまり、第2ウォータポンプケース4−2には吸込口18と渦室30との間を連絡するテーパ面部40を設け、インペラ32には、ポンプ軸12に挿入されるボス部44と、このボス部44からポンプ軸12の径方向で放射状に延出するとともにポンプ軸12の長手方向で吸込口18側に延出する羽根部48とを設け、この羽根部48に縁部52を設け、この縁部52の吸込口18側をテーパ面部40の吸込口側端部54に面して設けられた羽根頂部56とポンプ軸側先端部58とを繋ぐように連続的に形成して設け、吸込口側端部54をポンプ軸側先端部58よりも吸込口18側に突出させて形成したことから、吸込口18から圧送された冷却水を、先ず、羽根部48の回転中心であるポンプ軸12の先端部に衝突させて、羽根部48の縁部52がテーパ面部40と摺動する手前であってエネルギ損失の少ない回転中心の近傍で冷却水の乱れを生じさせることにより、渦室30に冷却水が流入する際には、冷却水の乱れがない状態とすることができ、衝突におけるエネルギ損失を最小にして、ポンプ効率を向上させることができる。
That is, the second water pump case 4-2 is provided with a
また、エンジン側の冷却水出口部16は、吸込口18に対向して設けられたことにより、エンジン側の冷却水出口部16から圧送される冷却水の流れ方向と吸込口18の流れ方向とを一致させることができ、インペラ32の回転中心に吸込口18から圧送された冷却水を効率よく衝突させることができ、ポンプ効率をさらに向上させることができる。
In addition, since the engine-side
図4、図5は、この発明の第2実施例を示すものである。 4 and 5 show a second embodiment of the present invention.
以下の実施例においては、上述の第1実施例と同一機能を果たす箇所には同一符号を付して説明する。 In the following embodiments, portions having the same functions as those of the first embodiment will be described with the same reference numerals.
この第2実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、各羽根部48の各ポンプ軸側先端部58は、ポンプ軸12の端面である頂部12Aに集合して一体的で、吸込口18側に突出するように湾曲形状に形成されている。そして、羽根部48の縁部52の第1縁部50−1は、ポンプ軸12の軸方向に対し直交する径方向に直線状に形成されている。
The features of the second embodiment are as follows. That is, each pump shaft
この第2実施例の構成によれば、ポンプ軸側先端部58は、ポンプ軸12の端面である頂部12Aに形成されたことにより、吸込口18から流出した冷却水をポンプ軸12の中心の頂部12Aのポンプ軸側先端部58に衝突させることができるので、衝突におけるエネルギ損失をより一層最小にすることができ、ポンプ効率を向上させることができる。
According to the configuration of the second embodiment, the pump shaft side
図6は、この発明の特別構成であり、第3実施例を示すものである。 FIG. 6 shows a special configuration of the present invention and shows a third embodiment.
この第3実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、インペラ32のボス部44には、吸込口18側で軸方向に指向し且つポンプ軸12の端面と共働して整流空間72を形成するように、整流板として機能する円筒形状の整流部材74を延設した。また、この整流部材74には、整流空間72内の冷却水を基板部46の面に沿って流出させるように傾斜した複数の整流出口76を形成した。整流部材74は、整流空間72内の冷却水の乱れを整流してこの冷却水を基板部46の面側に流出させるものである。
The features of the third embodiment are as follows. In other words, the
この第3実施例の構成によれば、吸込口18側からの冷却水が、整流空間72内に流入して乱れが抑制され、そして、整流出口76から基板部46の面に沿って整流されて流出することから、渦室30への乱れの影響を抑制し、ポンプ効率を向上することができる。
According to the configuration of the third embodiment, the cooling water from the
図7は、この発明の特別構成であり、第4実施例を示すものである。 FIG. 7 shows a special configuration of the present invention and shows a fourth embodiment.
この第4実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、第2ウォータポンプケース4−2には、吸込口壁部20の内面に、冷却水を軸心であるポンプ軸12側に誘導する複数の冷却水ガイド体82を設けた。
The features of the fourth embodiment are as follows. That is, the second water pump case 4-2 is provided with a plurality of cooling
この第4実施例の構成によれば、エンジン側からの冷却水は、冷却水ガイド体82によってポンプ軸12側の軸心側に誘導されるので、冷却水の乱れが渦室30に影響するのを抑制し、ポンプ効率を向上することができる。
According to the configuration of the fourth embodiment, the cooling water from the engine side is guided to the axial center side on the
吸込口に対向して配設されるインペラの羽根部の縁部を、羽根部の頂部とポンプ軸の先端部とを繋ぐように連続して形成することを、ウォータポンプに限らず、遠心式ポンプ等で全般に適用することができる。 It is not limited to the water pump, but the centrifugal type that the edge of the blade portion of the impeller disposed opposite to the suction port is continuously formed so as to connect the top portion of the blade portion and the tip portion of the pump shaft. It can be applied in general with a pump or the like.
2 ウォータポンプ
4 ウォータポンプケース
12 ポンプ軸
14 ベアリング
16 冷却水出口部
18 吸込口
22 ポンプ室
28 合せ面部
30 渦室
32 インペラ
40 テーパ面部
44 ボス部
48 羽根部
50 閉切り室
52 縁部
54 吸込口側端部
56 羽根頂部
58 ポンプ軸側先端部
2 Water Pump 4
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