JP2006348880A

JP2006348880A - 流体ポンプ

Info

Publication number: JP2006348880A
Application number: JP2005177726A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Komatsu; 悟志小松; Shigemitsu Suzuki; 重光鈴木
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2006-12-28

Abstract

【課題】振動の発生を抑制しながら、軸受の潤滑状態を良好にできる流体ポンプの提供。
【解決手段】インペラ６を有する筒状の回転体１１が、固定軸５の周囲を覆いかつ固定軸５の軸心方向に離間して配置された複数の軸受１４を介して固定軸５に対して回転可能に支持され、回転体１１と固定軸５との間における複数の軸受１４間には、流体が流動可能な流動空間１６が設けられ、この流動空間１６と回転体１１の外周部とを連通する連通孔１７と、この連通孔１７を通して流動空間１６と回転体１１の外周部との間での流体の流動を促進する流動促進手段１８とが設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハウジングの内部に、吸入口と吐出口とに連通する流体室が設けられ、この流体室内に配置された固定軸に対して回転可能なインペラが設けられ、このインペラの回転により前記吐出口から流体を吐出する流体ポンプに関する。

上記のような流体ポンプは、自動車の冷却水を循環させるためなどに用いられ、固定軸に対するインペラの回転によって吸入口から吸入した流体を吐出口から吐出させるものである。
従来の流体ポンプでは、インペラを有する筒状の回転体が設けられ、この回転体が固定軸の周囲を覆いかつ軸受を介して固定軸に対して回転可能に支持されているものがある（例えば、特許文献１参照。）
この特許文献１では、マグネット式の回転駆動手段にて回転体を回転駆動させることにより、インペラを回転させるようにしている。

特開平８−２１４４７５号公報

上記のような流体ポンプでは、回転体が固定軸に対して回転するときの振動の発生を抑制するために、固定軸と軸受との間隙を極力小さくすることが求められている。
また、回転体を固定軸に対して回転させたときに、固定軸と軸受とが摺動すると、磨耗や発熱を生じて軸受が劣化し易い。そこで、軸受の潤滑状態を良好にするために、固定軸と軸受との間に流体を流動させることが求められている。

しかしながら、上記従来の流体ポンプでは、上述の二点の両方を満足することができない。
すなわち、固定軸と軸受との間隙を極力小さくすると、固定軸と軸受との間に流体が流動し難くなり、逆に、固定軸と軸受との間に流体を流動させ易くするためには、固定軸と軸受との間隙を大きくすることになる。

本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、振動の発生を抑制しながら、軸受の潤滑状態を良好にできる流体ポンプを提供する点にある。

この目的を達成するために、本発明にかかる流体ポンプの特徴構成は、ハウジングの内部に、吸入口と吐出口とに連通する流体室が設けられ、この流体室内に配置された固定軸に対して回転可能なインペラが設けられ、このインペラの回転により前記吐出口から流体を吐出する流体ポンプにおいて、前記インペラを有する筒状の回転体が、前記固定軸の周囲を覆いかつ前記固定軸の軸心方向に離間して配置された複数の軸受を介して前記固定軸に対して回転可能に支持され、前記回転体と前記固定軸との間における前記複数の軸受間には、流体が流動可能な流動空間が設けられ、この流動空間と前記回転体の外周部とを連通する連通孔と、この連通孔を通して前記流動空間と前記回転体の外周部との間での流体の流動を促進する流動促進手段とが設けられている点にある。

前記回転体は複数の軸受を介して支持されながら固定軸に対して回転する。このとき、流動促進手段が、連通孔を通して流動空間と回転体の外周部との間での流体の流動を促進する。
この流動促進によって、固定軸と軸受との間を通して流動空間に流動したのち流動空間から連通孔を通して回転体の外周部へ流動する流体の流れ、または、回転体の外周部から連通孔を通して流動空間に流動したのち流動空間から固定軸と軸受との間へ流動する流体の流れを生じさせることができる。そして、この流体の流れの発生によって、固定軸と軸受との間に流体を積極的に流動させることができる。
したがって、固定軸と軸受との間隙を極力小さくしても、固定軸と軸受との間に流体を流動させることができることとなって、振動の発生を抑制しながら、軸受の潤滑状態を良好にできる流体ポンプを提供できるに至った。

本発明において、流動促進手段を、前記回転体の回転により前記回転体の外周部に開口する前記連通孔の外側開口部の周辺における流体の圧力と前記流動空間内における流体の圧力との間に圧力差を発生させるように構成すると好適である。

すなわち、回転体の回転により外側開口部の周辺における流体の圧力と流動空間内における流体の圧力との間に圧力差を発生させると、この圧力差によって、流動空間から連通孔を通して回転体の外周部への流体の流れ、または、回転体の外周部から連通孔を通して流動空間への流体の流れを確実に生じさせることができる。したがって、固定軸と軸受との間に対する流体の流動をより確実に生じさせることができる。
しかも、圧力差を発生させる手段を別に設けるのではなく、回転体の回転を利用して圧力差を発生させることができるので、構成の簡素化を図ることができる。

本発明において、流動促進手段を、前記回転体の外周部に開口する前記連通孔の外側開口部に対して前記回転体の回転方向の前方側に設けられ、前記回転体の径方向外側に膨出するように形成された膨出部を有して構成すると好適である。

前記回転体を回転させたときに、回転体の外周部に存在する流体よりも回転体の方が回転体の回転方向における速度は速くなる。したがって、回転体が回転すると、回転体の径方向外側に膨出するように形成された膨出部によって、その膨出部よりも回転方向の後方側に流体の渦流を発生させることができる。そして、膨出部は外側開口部に対して回転体の回転方向の前方側に設けられているので、渦流を外側開口部の周辺に発生させることができる。
このようにして、外側開口部の周辺に渦流を発生させることにより、外側開口部の周辺における流体の圧力を低圧にして、外側開口部の周辺における流体の圧力と流動空間内における流体の圧力との間に圧力差を発生させる。
したがって、単に膨出部を形成するという簡易な構成により渦流を発生させながら、その渦流により固定軸と軸受との間に対する流体の流動をより確実に生じさせることができる。

本発明にかかる流体ポンプの実施形態について図面に基づいて説明する。
この流体ポンプは、図１に示すように、ハウジング１の内部に吸入口２と吐出口３とに連通する流体室４が設けられ、この流体室４の内部に配置された金属製の固定軸５に対して回転可能なインペラ６が設けられている。流体としては、例えば、自動車の冷却水やオイルなど各種の流体が適応可能である。
そして、インペラ６の回転によって、前方側に配置された吸入口２から流体室４に吸入した流体を固定軸５の径方向外側に配置された吐出口３から吐出するように構成されている。

前記ハウジング１は、吸入口２と吐出口３とが形成された樹脂製の第１ハウジング１ａと、樹脂製の第２ハウジング１ｂとから構成されている。そして、第１ハウジング１ａと第２ハウジング１ｂとの間にボルトを螺合する受部などを有する仕切り部材１ｃを介在させてボルトなどの締め付け具７にて締結して、その内部に円筒状の流体室４を形成している。

また、第２ハウジング１ｂは、流体室４に加えて、その流体室４の後端側に連通する連通室８を形成しており、この連通室８は流体室４よりも直径が小さな円筒状となっている。
前記固定軸５は、連通室８の後端部に設けられた後方側支持部９と流体室４の前方側に設けられた前方側支持部１０とにより軸心方向の両端部が固定支持され、流体室４と連通室８とにわたるように配置されている。

前記固定軸５に対して回転可能な筒状の回転体１１が設けられ、この回転体１１は、インペラ６およびインペラ６を支持するインペラ支持部１２を一体的に形成した樹脂製に構成されている。前記インペラ支持部１２は、固定軸５の径方向外側に延出する円盤状であり、固定軸５の軸心方向において回転体１１の前端部に配置され、インペラ６を流体室４内に配置している。
また、回転体１１には、固定軸５の軸心方向において回転体１１の後端側に磁石１３が配置され、磁石１３を連通室８内に配置している。
そして、回転体１１は、固定軸５の軸心方向に離間し配置された二箇所の軸受１４を介して固定軸５に対して回転可能に支持されている。二箇所の軸受１４は、固定軸５の軸心方向において回転体１１の前端部と後端部との両端部に配置されている。

前記第２ハウジング１ｂには、回転体１１の磁石１３に対向する位置に磁界を発生させて回転体１１を回転駆動させる駆動コイル１５が設けられている。
前記駆動コイル１５は、図示は省略するが、回転体１１の回転方向に設定角度（例えば、１２０度）を隔てて複数配置されている。そして、複数の駆動コイル１５を順次ＯＮ／OＦＦ制御することにより、回転体１１を固定軸５に対して回転駆動させるように構成されている。

図２に示すように、回転体１１と固定軸５との間における二つの軸受１４間には、流体が流動可能な流動空間１６が設けられている。前記回転体１１には、この流動空間１６と回転体１１の外周部とを連通する連通孔１７と、この連通孔１７を通して流動空間１６と回転体１１の外周部との間での流体の流動を促進する流動促進手段１８とが設けられている。
そして、図１に示すように、流動空間１６、連通孔１７、流動促進手段１８のいずれもが、連通室８内に配置されている。前記連通孔１７は、図２のＸ−Ｘ矢視図である図３に示すように、回転体１１の固定軸５を挟んで対向する位置に配置されている。

前記流動促進手段１８は、回転体１１の外周部に開口する連通孔１７の外側開口部１７ａに対して回転体１１の回転方向Ｗの前方側に設けられ、回転体１１の径方向外側に膨出するように形成された膨出部１９を有して構成されている。
そして、膨出部１９は、回転体１１の回転方向Ｗの後方側になるほど回転体１１の径方向外側に膨出し、かつ、回転体１１の回転方向Ｗの後端部が外側開口部１７ａの縁部に連なる立壁状に形成されている。

前記回転体１１を回転させたときには、回転体１１の外周部に連通室８に存在する流体よりも回転体１１の方が回転体１１の回転方向における速度が速くなる。したがって、膨出部１９によって膨出部１９よりも回転方向の後方側に流体の渦流を発生させることができる。前記膨出部１９は外側開口部１７ａに対して回転体１１の回転方向の前方側に設けられているので、渦流を外側開口部１７ａの周辺に発生させる。
そして、外側開口部１７ａの周辺に渦流を発生させることにより、外側開口部１７ａの周辺における流体の圧力を低圧にして、外側開口部１７ａの周辺における流体の圧力と流動空間１６内における流体の圧力との間に圧力差を発生させる。

このようにして、流動促進手段１８は、回転体１１の回転により外側開口部１７ａの周辺における流体の圧力と流動空間１６内における流体の圧力との間に圧力差を発生させるように構成されている。
そして、この圧力差によって、流動空間１６から連通孔１７を通して回転体１１の外周部への流体の流れを発生させることにより、流体室４や連通室８内の流体を固定軸５と軸受１４との間隙２０に積極的に流動させることができる。
したがって、固定軸５と軸受１４との間隙２０を極力小さくできながら、固定軸５と軸受１４との間隙２０に流体を流動させることができることとなって、振動の発生を抑制しながら、軸受１４の潤滑状態を良好にできる。

前記固定軸５と軸受１４との間隙２０のうち、流動空間１６の前方側に位置する前方側間隙２０ａに対しては、前方側連通路２１により流体室４内の流体を前方側間隙２１ａに流動させ易くしている。
前記固定軸５と軸受１４との間隙２０のうち、流動空間１６の後方側に位置する後方側間隙２０ｂに対しては、とくに連通路などを設けていないが、軸受１４の一部を連通室８内に露出することにより、連通室８内の流体を後方側間隙２０ｂに流動させ易くしている。
また、インペラ支持部１２には、固定軸５の軸心方向に沿って貫通する貫通孔２２が設けられ、インペラ支持部１２を貫通する状態で流体室４と連通室８との間での流体の流動を許容している。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、流動促進手段１８として、膨出部１９を有する構成を例示したが、流動促進手段１８をどのような構成とするかは適宜変更が可能である。
例えば、図４に示すように、流動促進手段１８を、外側開口部１７ａに対して回転体１１の回転方向Ｗの後方側に設けられ、回転体１１の径方向外側に膨出しかつ回転体１１の回転方向Ｗの前方側に延びるように形成された流動案内部２３を有して構成してもよい。
この場合には、回転体１１が回転すると、流動案内部２３によって回転体１１の外周部に存在する流体を連通孔１７に案内流動させるように整流する。そして、外側開口部１７ａの周辺における圧力を高圧にして、外側開口部１７ａの周辺における流体の圧力と流動空間１６内における流体の圧力との間に圧力差を発生させる。このようにして、上記実施形態とは逆に、回転体１１の外周部から連通孔１７を通して流動空間１６への流体の流れを発生させて、流動空間１６内の流体を固定軸５と軸受１４との間隙２０に積極的に流動させることができる。

また、図５に示すように、流動促進手段１８を、外側開口部１７ａのうち回転体１１の回転方向の後方側に形成された切欠部２４を有して構成してもよい。この切欠部２４は、回転体１１の回転方向Ｗに沿った長さが回転体１１の径方向外側ほど長くなるように形成されている。
この場合には、回転体１１が回転すると、切欠部２４の存在により回転体１１の外周部側の流路面積が広いことにより流体を回転体１１の外周部側に引き出している。したがって、上記実施形態と同様に、流動空間１６から連通孔１７を通して回転体１１の外周部への流体の流れを発生させて、流体室４や連通室８内の流体を固定軸５と軸受１４との間隙２０に積極的に流動させることができる。

（２）上記実施形態では、二つの軸受１４を回転体１１の両端部に配置し、その二つの軸受１４間に一つの流動空間１６を設けているが、例えば、三つの軸受１４を回転体１１の両端部および中間部に配置し、二つの軸受１４間の夫々に合計二つの流動空間１６を設けて実施することもでき、軸受１４の数および流動空間１６の数については適宜変更が可能である。
また、軸受１４の配置位置についても、回転体１１の両端部に限らず、適宜変更することが可能である。

（３）上記実施形態では、流動空間１６、連通孔１７および膨出部１９を連通室８内に配置しているが、流動空間１６、連通孔１７および膨出部１９をケーシング１の内部のどのような室に配置させるかは適宜変更が可能である。
例えば、連通室８を形成せず流体室４のみを形成するものでは、その流体室４内に固定軸５および回転体１１を配置し、流動空間１６、連通孔１７および膨出部１９を流体室４内に配置して実施することが可能である。

（４）上記実施形態では、連通孔１７と膨出部１９とを回転体１１の周方向に沿って二つずつ設けているが、連通孔１７と膨出部１９との数について適宜変更が可能である。また、連通孔１７と膨出部１９との配置位置についても適宜変更することができる。

本発明は、吸入口と吐出口とに連通する流体室内に配置された固定軸に対してインペラを有する回転体が軸受を介して回転可能に支持されている各種の流体ポンプに適応可能である。

流体ポンプの断面図図１の要部を拡大した図図２のＸ−Ｘ矢視図別実施形態における要部の断面図別実施形態における要部の断面図

符号の説明

１ハウジング
２吸引口
３吐出口
４流体室
５固定軸
６インペラ
１１回転体
１４軸受
１６流動空間
１７連通孔
１８流動促進手段
１９膨出部

Claims

ハウジングの内部に、吸入口と吐出口とに連通する流体室が設けられ、この流体室内に配置された固定軸に対して回転可能なインペラが設けられ、このインペラの回転により前記吐出口から流体を吐出する流体ポンプであって、
前記インペラを有する筒状の回転体が、前記固定軸の周囲を覆いかつ前記固定軸の軸心方向に離間して配置された複数の軸受を介して前記固定軸に対して回転可能に支持され、
前記回転体と前記固定軸との間における前記複数の軸受間には、流体が流動可能な流動空間が設けられ、
この流動空間と前記回転体の外周部とを連通する連通孔と、この連通孔を通して前記流動空間と前記回転体の外周部との間での流体の流動を促進する流動促進手段とが設けられている流体ポンプ。
前記流動促進手段が、前記回転体の回転により前記回転体の外周部に開口する前記連通孔の外側開口部の周辺における流体の圧力と前記流動空間内における流体の圧力との間に圧力差を発生させるように構成されている請求項１に記載の流体ポンプ。
前記流動促進手段が、前記回転体の外周部に開口する前記連通孔の外側開口部に対して前記回転体の回転方向の前方側に設けられ、前記回転体の径方向外側に膨出するように形成された膨出部を有して構成されている請求項１または２に記載の流体ポンプ。