JP2008121503A - ウォーターポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】メカニカルシールを通して漏出した冷媒が転がり軸受に浸入することを防止することができるウォーターポンプを提供する。
【解決手段】固定フランジ２１及び固定筒部２２を有する固定部材２０と、インペラ６０、回転筒軸５１、回転フランジ５２及びプーリ５３を有する回転部材５０と、固定筒部２２とプーリ５３との間に配設された転がり軸受３１と、固定筒部２２と回転筒軸５１との間に配設されたメカニカルシール４０とを備える。転がり軸受３１の内輪３２と外輪３４の一端部寄り部分には、外輪３４に一端部が固定され、他端部に内輪３２のシール溝３２ａに接触するシールリップ３９ｂを有するシール材３７が配設される。内輪３２の一端には、回転フランジ５２に向けて突出する延出部３３が形成される。延出部３３の外周面には、内輪端面を伝って転がり軸受に浸入する漏出冷媒の流れを遮断する凹部３３ａが形成されている。
【選択図】図３

Description

この発明は、主として車両の内燃機関に冷媒（クーラント等の冷却液）を循環するためのウォーターポンプに関する。

この種のウォーターポンプにおいては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
これにおいては、ハウジング、固定部材、プーリを有する回転部材、転がり軸受及びメカニカルシールを主体として構成されている。
すなわち、固定部材は、ハウジングの取付面に取り付けられる固定フランジと固定筒部とを有する。回転部材は、ハウジングの水室に配置されるインペラが一端部に設けられた回転筒軸とこの回転筒軸の他端開口部外周面の半径方向に突出された回転フランジとこの回転フランジの外周縁に沿って設けられたプーリとを有している。
また、転がり軸受は固定筒部とプーリとの間に配設され、メカニカルシールは固定筒部と回転筒軸との間に配設されている。
前記したような構造をもつウォーターポンプにおいては、ハウジングの水室側の冷媒が固定筒部と回転筒軸との間に配設されたメカニカルシールを通して漏出すると、漏出した冷媒が転がり軸受に浸入し、転がり軸受が発錆する恐れがあるため、回転部材の回転フランジの外周縁に形成された外周円筒部に貫通孔が形成されている。
特開２００５−２５６７８９号公報

ところで、特許文献１に開示されたものにおいては、回転フランジの外周縁に向けて流れる漏出冷媒が外周円筒部の貫通孔に達する途中に転がり軸受が存在するため、漏出冷媒の一部が転がり軸受に浸入する恐れがある。

この発明の目的は、前記問題点に鑑み、メカニカルシールを通して漏出した冷媒が転がり軸受に浸入することを良好に防止することができるウォーターポンプを提供することである。

前記目的を達成するために、この発明の請求項１に係るウォーターポンプは、ハウジングの取付面に取り付けられる固定フランジと固定筒部とを有する固定部材と、
前記ハウジングの水室に配置されるインペラが一端部に設けられた回転筒軸とこの回転筒軸の他端開口部外周面の半径方向に突出された回転フランジとこの回転フランジの外周縁に沿って設けられたプーリとを有する回転部材と、
前記固定筒部と前記プーリとの間に配設された転がり軸受と、
前記固定筒部と前記回転筒軸との間に配設されたメカニカルシールと、を備えたウォーターポンプであって、
前記転がり軸受の内輪と外輪の両端部の間のうち、少なくとも前記回転フランジ側に位置する一端部寄り部分には、前記外輪の内周面に一端部が固定され、他端部に前記内輪の外周面に凹設されたシール溝に接触するシールリップを有するシール材が配設され、
前記内輪の一端には、前記回転フランジに向けて突出する延出部が形成され、
前記延出部の外周面のうち少なくとも下部には、内輪端面を伝って転がり軸受に浸入する漏出冷媒の流れを遮断する凹部が形成されていることを特徴とする。

前記構成によると、水室側の冷媒の一部がメカニカルシールを通して回転フランジと転がり軸受との間の内部空間側に漏出し、その漏出冷媒の一部が内輪端面を伝って浸入する場合がある。この場合、内輪端面を伝って浸入する漏出冷媒が凹部内に達すると、この凹部内に留まり、重力の作用によって落下する。
言い換えると、漏出冷媒の流れが凹部において遮断され、これ以上内部に浸入することが防止される。ひいては、漏出冷媒が原因となる転がり軸受の軌道面や転動体の発錆を防止することができ、耐久性の向上を図ることができる。

次に、この発明を実施するための最良の形態を実施例にしたがって説明する。

（実施例１）
この発明の実施例１を図面にしたがって説明する。
図１はこの発明の実施例１に係るウォーターポンプを示す側断面図である。図２は回転部材を示す正面図である。図３は転がり軸受としての深溝玉軸受を拡大して示す側断面図である。
図１に示すように、ウォーターポンプは、ハウジング１０、固定部材２０、回転部材５０、転がり軸受としての深溝玉軸受３１及びメカニカルシール４０を主体として構成されている。
ハウジング１０には、冷媒（例えば、クーラント等の冷却液）の冷媒の循環路に通じる吸引口と吐出口（共に図示しない）を有する水室１１がハウジング１０の一側面に開口して形成されている。
また、ハウジング１０には水室１１の一側開口部の周囲に取付面１２が形成され、この取付面１２には環状のシール材１３が嵌込まれる環状凹部が形成されている。

固定部材２０は、一枚の鋼板等の金属板がプレス加工されることによって形成されると共に、固定フランジ２１と固定筒部２２とを一体に有している。そして、固定部材２０は、固定フランジ２１においてハウジング１０の水室１１の一側開口部を塞ぐようにして取付面１２にボルト等によって取り付けられている。
また、固定部材２０の固定筒部２２は、固定フランジ２１側に位置する根元側に大径部２５を、先端側に小径部２３を有して段付き円筒状に形成され、小径部２３と大径部２５との境界部には段差面２４が形成されている。

回転部材５０は、回転筒軸５１、回転フランジ５２、プーリ５３及びインペラ６０を一体状に有している。
回転筒軸５１は、固定筒部２２よりも小径に形成されて固定筒部２２の中心部に貫挿され、かつ一端が閉じられた有底円筒状に形成されている。そして、回転筒軸５１の他端開口部外周には半径方向に突出する回転フランジ５２が形成されている。さらに、回転フランジ５２の外周縁に沿って円筒状のプーリ５３が形成され、このプーリ５３と、内燃機関、例えばエンジン（図示しない）の出力軸との間にはベルト（図示しない）が掛け渡され、エンジンの出力軸のトルクがベルトを介して回転部材５０に伝達されるようになっている。
また、この実施例１においては、回転部材５０の回転筒軸５１、回転フランジ５２及びプーリ５３は、一枚の鋼板等の金属板がプレス加工されることによって形成されている。
さらに、回転フランジ５２には、転がり軸受としての深溝玉軸受３１の内輪３２を固定筒部２２の外周面に圧入するための工具が挿通可能な複数のサービス孔５４がプレス加工と同時に形成されている。
また、インペラ６０は、その中心部において有底円筒状に形成されたボス６１と、ボス６１の開口部外周面から半径方向に突出されたフランジ６２と、フランジ６２の一側面に形成された複数の羽根６３とを一体に備えて構成されている。そして、インペラ６０は、そのボス６１において回転筒軸５１の一端部外周に圧入されて固定される。さらに、インペラ６０は、ハウジング１０の水室１１内に回転可能に配置される。

図１に示すように、固定部材２０の固定筒部２２の内周面と、回転部材５０の回転筒軸５１の外周面との間には、周知のメカニカルシール４０が配設されている。なお、メカニカルシール４０としては、例えば、固定筒部２２の内周面に圧入される芯金に弾性体よりなるシールリップが接合されて構成され、シールリップが回転筒軸５１の外周面に弾性的に密接されてシールする構造のものがある。さらに、メカニカルシール４０としては、固定筒部２２の内周面に圧入される芯金と回転筒軸５１の外周面に圧入される芯金との少なくとも一方の芯金に弾性体よりなるシールリップが接合されて構成され、シールリップによって両芯金間をシールする構造のものもある。

図１に示すように、固定部材２０の固定筒部２２の外周面と、回転部材５０のプーリ５３の内周面との間には、転がり軸受としての深溝玉軸受３１が配設されている。
深溝玉軸受３１は、内輪３２と、外輪３４と、これら内・外輪３２、３４の両軌道面の間に配設された転動体としての複数の玉３５と、これら複数の玉３５を保持する保持器３６とを備えて構成されている。そして、プーリ５３の内周面に深溝玉軸受３１が、その外輪３４において圧入されて固定された後、回転フランジ５２のサービス孔５４を通して挿入される工具によって内輪３２が固定筒部２２の段差面２４に当接する位置まで同固定筒部２２の小径部２３外周に圧入されることによって、固定筒部２２と、プーリ５３との間に深溝玉軸受３１が組み付けられるようになっている。

図３に示すように、深溝玉軸受３１の内輪３２と外輪３４の両端部の間のうち、少なくとも回転フランジ５２側に位置する一端部寄り部分には、シール材３７が配設されている。
シール材３７は、金属性の芯金３８と、芯金３８を被覆して設けられた軟質樹脂、ゴム等の弾性体３９とを一体状に有し、弾性体３９の一端部には、外輪３４の内周面に形成された環状溝に嵌込まれて固定される固定部３９ａが形成され、他端部には内輪３２の外周面に凹設されたシール溝３２ａに弾性変形して接触するシールリップ３９ｂが形成されている。

図１と図３に示すように、回転フランジ５２に対向する内輪３２の一端には、回転フランジ５２に向けて突出する延出部３３が一体連続状に形成されている。
延出部３３の外周面には、内輪３２端面（延出部３３の端面）を伝って浸入する漏出冷媒の流れを遮断する断面半円弧状の凹部３３ａが同延出部３３の外周面に沿って環状に形成されている。

この実施例１に係るウォーターポンプは上述したように構成される。
したがって、エンジンの作動時には出力軸のトルクがベルトを介して回転部材５０のプーリ５３に伝達される。これによって、プーリ５３、回転フランジ５２、回転筒軸５１及びインペラ６０を一体に有する回転部材５０が所定方向に回転される。そして、ハウジング１０の水室１１内で回転されるインペラ６０のポンプ作用によって、水室１１内の冷媒が吐出口から循環路に吐出される一方、循環路の冷媒が吸引口から水室１１内に吸引される。

メカニカルシール４０は、摩擦によるトルク損出を軽減するために、軽接触シールが用いられる。例えば、メカニカルシール４０が固定筒部２２の内周面に圧入される芯金に弾性体よりなるシールリップが接合されて構成され、シールリップが回転筒軸５１の外周面に弾性的に密接されてシールする構造である場合には、メカニカルシール４０のシールリップが回転筒軸５１の外周面に軽く接触する。
このようなことから、水室１１内の冷媒の一部が、回転フランジ５２側の空間部Ｓに漏出する場合がある。この場合、漏出冷媒の一部が内輪３２の延出部３３の端面を伝って転がり軸受としての深溝玉軸受３１に浸入する場合がある。この場合、延出部３３の端面を伝って浸入する漏出冷媒が凹部３３ａ内に達すると、この凹部３３ａ内に留まり、重力の作用によって落下する。
言い換えると、漏出冷媒の流れが凹部３３ａにおいて遮断され、これ以上内部に浸入することが防止される。ひいては、漏出冷媒が原因となる深溝玉軸受３１の内輪３２及び外輪３４の両軌道面や転動体としての玉３５の発錆を防止することができ、耐久性の向上を図ることができる。

なお、この発明は前記実施例１に限定するものではない。
例えば、前記実施例１においては、内輪３２の延出部３３の外周面に沿って凹部３３ａが環状に形成される場合を例示したが、内輪３２の延出部３３の外周面の下半部あるいは下部に凹部３３ａが形成される場合においても効果がある。
また、固定部材２０において、固定フランジ２１と、固定筒部２２とを個別に製作した後、これら両部材を一体状に結合することによって固定部材２０を構成してもよい。
また、回転部材５０の回転フランジ５２に形成されるサービス孔５４は円形孔の他、長孔、角孔等であってもよい。
また、回転部材５０において、回転筒軸５１、回転フランジ５２、プーリ５３及びインペラ６０をそれぞれ個別に製作した後、これら各部材を一体状に結合して回転部材５０を構成してもよい。
また、回転フランジ５２とプーリ５３とを一体に製作した第１部材と、回転筒軸５１とインペラ６０とを一体に製作した第２部材とを一体状に結合して回転部材５０を構成してもよい。
また、転がり軸受しては深溝玉軸受３１の他、円筒ころ軸受を用いてもこの発明を実施することができる。

この発明の実施例１に係るウォーターポンプを示す側断面図である。 同じく回転部材を示す正面図である。 同じく転がり軸受としての深溝玉軸受を拡大して示す側断面図である。

符号の説明

１０ ハウジング
１１ 水室
１２ 取付面
２０ 固定部材
２１ 固定フランジ
２２ 固定筒部
３１ 深溝玉軸受（転がり軸受）
３２ 内輪
３２ａ シール溝
３３ 延出部
３３ａ 凹部
３４ 外輪
３５ 玉（転動体）
４０ メカニカルシール
５０ 回転部材
５１ 回転筒軸
５２ 回転フランジ
５３ プーリ
６０ インペラ

Claims (1)

1. ハウジングの取付面に取り付けられる固定フランジと固定筒部とを有する固定部材と、
   前記ハウジングの水室に配置されるインペラが一端部に設けられた回転筒軸とこの回転筒軸の他端開口部外周面の半径方向に突出された回転フランジとこの回転フランジの外周縁に沿って設けられたプーリとを有する回転部材と、
   前記固定筒部と前記プーリとの間に配設された転がり軸受と、
   前記固定筒部と前記回転筒軸との間に配設されたメカニカルシールと、を備えたウォーターポンプであって、
   前記転がり軸受の内輪と外輪の両端部の間のうち、少なくとも前記回転フランジ側に位置する一端部寄り部分には、前記外輪の内周面に一端部が固定され、他端部に前記内輪の外周面に凹設されたシール溝に接触するシールリップを有するシール材が配設され、
   前記内輪の一端には、前記回転フランジに向けて突出する延出部が形成され、
   前記延出部の外周面の少なくとも下部には、内輪端面を伝って転がり軸受に浸入する漏出冷媒の流れを遮断する凹部が形成されていることを特徴とするウォーターポンプ。

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