JP2010013950A - ポンプ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】支軸とボス部との間に生じたバリが脱落されることを防止するこができるポンプ構造を得る。
【解決手段】流体ポンプ１０では、一端側でインペラ２６を回転可能に支持するシャフト４２の他端側が、インサート成形によって樹脂製のシャフト支持ボス４０に固定されている。シャフト支持ボス４０の軸方向端面には、インペラ２６の回転に伴って回転するワッシャ４６が摺動可能に接触している。シャフト支持ボス４０におけるシャフト４２との境界部の軸線方向端部は、バリ逃がし構造６０によって、ワッシャ４６と接触する接触面に対し軸線方向にオフセットされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプ室内でインペラが支軸に支持されたポンプ構造に関する。

モータ側ケースとポンプ側ケースとの間に形成されたポンプ室内で、モータ側ケースに形成されたボス部に固定された支軸によってインペラが回転可能に支持された流体ポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−８１７３６号公報

ところで、上記の如き従来の技術において、インサート成形によって支軸をボス部に固定する場合、該支軸とボス部との間にバリが生じる可能性があり、このバリ対策が望まれる。

本発明は上記事実を考慮して、支軸とボス部との間に生じたバリが脱落されることを防止するこができるポンプ構造を得ることが目的である。

請求項１記載の発明に係るポンプ構造は、一端側でインペラを回転可能に支持する支軸の他端側がインサート成形によって固定されると共に、前記インペラ側の端面が該インペラの回転に伴って回転し得る部材との接触面とされた樹脂製のボス部と、前記ボス部における前記支軸との境界部分の軸線方向端部を、前記接触面に対し軸線方向にオフセットさせることで構成されたバリ逃がし構造と、を備えている。

請求項１記載のポンプ構造では、支軸に支持されたインペラが回転すると、ボス部の接触面に接触した部材が、ボス部（接触面）に対し、又はボス部及びインペラの双方に対し相対回転を生じる。

ところで、樹脂製のボス部に支軸がインサート成形された構造では、ボス部と支軸との境界部に樹脂のバリが形成される場合がある。ここで、本ポンプ構造では、バリ逃がし構造を有するため、換言すれば、ボス部と支軸との境界部の軸線方向端部すなわちバリが発生し得る部位が、該ボス部の接触面に対し軸線方向にオフセットされているため、仮に樹脂成形の際にバリが生じても、このバリがボス部の接触面と接触しつつ相対回転（摺動）する部材によって剥ぎ取られることが効果的に防止又は抑制される。これにより、剥ぎ取られたバリが異物としてポンプ室内に浮遊することが防止又は抑制される。

このように、請求項１記載のポンプ構造では、支軸とボス部との間に生じたバリが脱落されることを防止するこができる。

請求項２記載の発明に係るポンプ構造は、請求項１記載のポンプ構造において、前記バリ逃がし構造は、前記ボス部における前記支軸との境界部分を含む一部を、前記接触面に対し前記インペラ側と反対側に凹ませて構成されている。

請求項２記載のポンプ構造では、バリの発生し得る部位が、ボス部の端面（接触面）においてインペラ側を向いて開口した凹部内に配置されることで、バリ逃がし構造が構成されている。このため、本ポンプ構造では、ボスと相対回転するインペラに対し離間する側にバリの発生し得る部位が配置されるので、樹脂成形に伴って発生したバリが剥ぎ取られることが一層効果的に防止又は抑制される。

請求項３記載の発明に係るポンプ構造は、請求項１又は請求項２記載のポンプ構造において、前記凹部は、前記インペラの回転に伴って回転し得る部材は、該インペラと前記接触面との間に配置されたワッシャ部材である。

請求項３記載のポンプ構造では、インペラの回転に伴ってワッシャ部材がボス部の接触面と摺動する。このようなワッシャ部材をボス部とインペラとの間に設けることで、バリ逃がし構造を有しない構成では、ワッシャ部材にてバリが剥ぎ取られることが懸念されるが、本ポンプ構造では、ワッシャ部材によりバリが剥ぎ取られることが効果的に防止又は抑制される。

本発明の実施形態に係るポンプ構造が適用されたポンプ装置としての流体ポンプ１０について、図１〜図３に基づいて説明する。先ず、流体ポンプ１０の全体構成について説明し、次いで、本発明の要部であるバリ逃がし構造について説明することとする。

（流体ポンプの全体構成）
図１には、流体ポンプ１０の概略全体構成が側面断面図にて示されている。この図に示される如く、流体ポンプ１０は、モータ軸線方向に並んで配置されたポンプ部１２と、モータ部１４とを備えている。

ポンプ部１２は、ケース部材としてのケーシング１６を有している。ケーシング１６は、有底円筒状を成す大径部１６Ａの底部に有底円筒状の小径部１６Ｂが同軸的に連結された如き略段付き円筒状に形成されている。このケーシング１６は、大径部１６Ａの開口端が後述するポンプボディ３０に閉止されるようになっており、その内部空間はポンプ室１８とされている。

また、ケーシング１６には、小径部１６Ｂ（内の空間）の底側部分から接線方向に沿って突出された吸込口（サクション）２０と、大径部１６Ａ内のポンプ室１８から接線方向に沿って突出された吐出口ディスチャージ）２２とが設けられている。この吸入口２０と吐出口２２とは、ポンプ室１８を介して互いに連通されている。

ポンプ室１８における大径部１６Ａの内側部分には、複数の羽根２４を有して構成されたインペラ２６が、自軸回りに回転可能に配置されている。インペラ２６は、所定方向への回転に伴って吸入口２０より流体を吸入すると共にポンプ室１８の流体を径方向外側に搬送して吐出口２２から外部に吐出（圧送）するように構成されている。

このインペラ２６は、後述するポンプボディ３０のシャフト支持ボス４０に固定されたシャフト４２によって、回転自在に軸支されている。具体的には、シャフト支持ボス４０は、一端側でインペラ２６を回転自在に軸支するための支軸としてのシャフト４２の他端側を固定的に保持（支持）している。インペラ２６は、すべり軸受４４を介してシャフト支持ボス４０に同軸的かつ相対回転可能に支持されている。この実施形態では、シャフト支持ボス４０の先端とすべり軸受４４との間には、本発明におけるワッシャ部材としてのワッシャ４６が介在している。

また、ポンプ室１８内では、ケーシング１６に設けられたインペラ保持ボス部５４によって、インペラ２６のシャフト４２からの脱落が防止されている。具体的には、図１に示される如く、インペラ保持ボス部５４は、ケーシング１６における小径部１６Ｂを構成する底板部５６からポンプ室１８（大径部１６Ａ）内に向けて、シャフト４２と同軸的に突出されている。このインペラ保持ボス部５４は、その軸心部が空胴５５とされた中空構造として構成されており、少なくとも先端側の一部（開口端部）には、内径がシャフト４２の外径よりも大径とされたシャフト逃がし部５４Ａを有する。

このインペラ保持ボス部５４は、シャフト逃がし部５４Ａ内にシャフト４２の先端を入り込ませた状態で、該シャフト逃がし部５４Ａを囲む環状壁部５４Ｂがインペラ２６（すべり軸受４４）に所定間隔で対峙又は接触することで、インペラ２６のシャフト４２に対する抜け止めを行っている。なお、この実施形態では、すべり軸受４４の端面と環状壁部５４Ｂとの間にワッシャ５８が介在しており、環状壁部５４Ｂは、すべり軸受４４に微小間隔で対峙又は接触するワッシャ５８に対して、所定間隔で対峙又は接触する構成とされている。

モータ部１４は、ステータ２８と、ケース部材としてのポンプボディ３０と、ハウジング３２と、ロータ３４と、制御回路３６とを主要部として構成されている。ポンプボディ３０は、ポンプ部１２側と反対側に開口する有底円筒状を成す大径部３０Ａと、大径部３０Ａの底板部を貫通してポンプ部１２側に開口する有底円筒状を成す小径部３０Ｂとが同軸的かつ一体に設けられた略二重円筒状に形成されている。このポンプボディ３０は、大径部３０Ａの開口端から径方向外向きに延設されたフランジ部３０Ｃにおいて、ケーシング１６における大径部１６Ａの開口端から径方向外向きに延設されたフランジ部１６Ｃに、図示しない締結手段等やスナップフィット等の係合手段等によって接合されている。

これにより、上記したポンプ室１８は、ケーシング１６とポンプボディ３０とで囲まれて構成されているものと捉えることができ、このポンプ室１８は、ポンプボディ３０の小径部３０Ｂ内に形成されたロータ室３８に連通されている。そして、小径部３０Ｂの底板部から、上記した本発明におけるボス部としてのシャフト支持ボス４０がポンプ室１８に向けて突出されている。

また、ポンプボディ３０のロータ室３８内には、ロータ３４がポンプ部１２の軸線回りに回転自在に配設されている。この実施形態では、ロータ３４は、ポンプ室１８内のインペラ２６に固定的（一体的）に設けられており、該インペラ２６及びすべり軸受４４を介してポンプボディ３０に対する相対回転可能にシャフト４２に軸支されているものと捉えることができる。

一方、ポンプボディ３０の大径部３０Ａと小径部３０Ｂとの間の空間は、ステータ室４８とされている。ポンプボディ３０のステータ室４８内には、ステータ２８が収容されている。ステータ２８は、略円環状を成しており、コア、コイル等を一体的に備えている。このステータ２８は、その内部に小径部３０Ｂが圧入されることで、ポンプボディ３０のステータ室４８内に固定的に保持されている。

さらに、ポンプボディ３０における大径部３０Ａの開口端（すなわちポンプボディ３０のステータ室４８）は、ハウジング３２にて閉止されている。ハウジング３２は、周方向に沿って複数設けられたスナップフィット部５０によって、ポンプボディ３０に接合されている。この実施形態では、制御回路３６の基板部３６Ａがハウジング３２に保持されており、ポンプボディ３０によるハウジング３２の接合状態で、制御回路３６がポンプボディ３０内に位置する構成とされている。

この制御回路３６は、ステータ２８を構成するコイルと電気的に接続されており、ハウジング３２に設けられたコネクタ５２を介して接続された図示しない外部制御（電源）装置から出力された制御信号に応じてステータ２８のコイルに電流を供給する構成とされている。この流体ポンプ１０では、外部制御装置から制御信号が出力されると、ステータ２８が回転磁界を発生し、この回転磁界によってロータ３４がインペラ２６と共に所定方向に回転されるようになっている。このインペラ２６の所定方向への回転に伴って、上記した通り吸入口２０を通じて外部からポンプ室１８へ流体が吸入されると共に、ポンプ室１８の流体が吐出口２２から外部へ吐出される構成とされている。

以上説明した流体ポンプ１０は、例えば、自動車等に搭載される内燃機関の冷却水を循環するためのウォータポンプ等として構成することができる。

（バリ逃がし構造の構成）
流体ポンプ１０を構成するシャフト支持ボス４０は、図２に示される如く、樹脂製のポンプボディ３０に一体に形成されている。この実施形態では、シャフト支持ボス４０は、樹脂の射出成形によってポンプボディ３０に一体に形成されている。シャフト４２は、金属製とされており、インサート成形によって、その他端側（インペラ２６の支持側と反対側）がシャフト支持ボス４０に固定的に保持されている。このため、シャフト支持ボス４０は、シャフト４２との境界部Ｂに対する軸線方向外側（シャフト４２の露出面周り）には、インサート成形の際に金型とシャフト４２との間に樹脂が入り込むことによりバリが生じる場合がある構成とされている。

また、この実施形態では、すべり軸受４４はインペラ２６側に固定されており、該インペラ２６と共にシャフト４２周りに回転する構成とされている。このため、流体ポンプ１０では、インペラ２６の回転に伴ってワッシャ４６が連れ回りする構成とされている。すなわち、ワッシャ４６は、インペラ２６の回転に伴ってシャフト支持ボス４０に対し相対回転する構成とされている。

そして、本流体ポンプ１０では、シャフト支持ボス４０における自由端側にバリ逃がし構造６０が設けられている。具体的には、シャフト支持ボス４０の自由端部における軸心側には、ワッシャ４６（インペラ２６）側に向けて開口する凹部６２が形成されている。すなわち、凹部６２は、シャフト４２を囲む環状溝状に形成されており、内周側の溝壁はシャフト４２の外周面にて構成されている。

一方、シャフト支持ボス４０における凹部６２（バリ逃がし構造６０）の径方向外側に位置する端面は、上記したワッシャ４６が摺動可能に接触する接触面４０Ａとされている。したがって、流体ポンプ１０では、図３に詳細に示される如く、シャフト支持ボス４０におけるシャフト４２との境界部Ｂの軸線方向端部Ｂａの位置が、接触面４０Ａに対して、シャフト支持ボス４０の軸線方向にオフセットされた構成とされている。換言すれば、バリ逃がし構造６０は、シャフト４２のシャフト支持ボス４０（ポンプボディ３０）とのインサート成形に伴ってバリが生じ得る領域Ａｂが、凹部６２内に配置された構成として把握することができる。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

上記構成の流体ポンプ１０では、外部制御装置から制御信号が出力されると、この制御信号に応じた電流が制御回路３６からステータ２８に供給される。これにより、ロータ３４は、インペラ２６と共に上記制御信号に応じた速度、トルクで所定方向に回転する。すると、インペラ２６の回転によって、吸入口２０から流体が吸い込まれると共に吐出口２２から流体が吐出される。

この際、ワッシャ４６は、インペラ２６と共に回転するすべり軸受４４に連れ回り、シャフト支持ボス４０に対し相対回転する。したがって、シャフト支持ボス４０の接触面４０Ａとワッシャ４６との間には摺動が生じる。

ところで、流体ポンプ１０を構成する樹脂製のシャフト支持ボス４０と金属製のシャフト支持ボス４０との境界部Ｂには、これらシャフト支持ボス４０と金属製のシャフト支持ボス４０とのインサート成形の際にバリが生じる場合がある。

ここで、本流体ポンプ１０では、シャフト支持ボス４０のワッシャ４６との接触面４０Ａ側に端部にバリ逃がし構造６０が設けられているため、仮にシャフト４２周りの領域Ａｂにバリが生じた場合であっても、このバリにはワッシャ４６等から力が加わることがない。すなわち、流体ポンプ１０では、シャフト支持ボス４０の接触面４０Ａとワッシャ４６との相対回転によってバリが剥ぎ取られることがない。

例えばバリ逃がし構造６０を有しない構成では、シャフト支持ボスとシャフトとの境界部に発生したバリがワッシャによって剥ぎ取られ、該バリが異物としてポンプ室１８内や内燃機関の冷却系統（循環系統）に浮遊することが懸念される。これに対して流体ポンプ１０では、上記の通りバリ逃がし構造６０を設けることで、仮にバリが生じた場合でも、該バリが異物として浮遊することが防止又は効果的に抑制される。

このように、本発明の実施形態に係るポンプ構造が適用された流体ポンプ１０では、シャフト４２とシャフト支持ボス４０との間に生じたバリが脱落されることを防止するこができる。

特に、流体ポンプ１０では、バリ逃がし構造６０が上記した境界部Ｂの軸線方向端部Ｂａを凹部６２内に位置させる構成であるため、バリが発生し得る領域Ａｂをインペラ２６、ワッシャ４６から離間した位置に配置することができる。このため、バリがワッシャ４６により剥ぎ取られることが一層効果的に防止又は抑制される。そして、流体ポンプ１０では、上記の通りシャフト支持ボス４０の形状の工夫によりバリ逃がし構造６０を構成することができるため、一般的な製造設備、成形技術を用いてバリの脱落防止効果を得ることができる。

また、図４に示す比較例に係る構成では、シャフト１００が樹脂製のボス部１０２に対し圧入により固定されている。この比較例では、シャフト１００における圧入部分にローレット加工が施されており、圧入後にシャフト１００がボス部１０２から抜けること及びシャフト１００がボス部１０２に対し相対回転することを防止する各機能を果たすようになっている。これらの機能を満たすために、ローレット部１００Ａ及びボス部の孔部１０２Ａには厳しい寸法公差を満たすことが要求されており、比較例に係る構成ではコスト低減を図ることが困難である。

これに対して流体ポンプ１０では、圧入構造ではなく、ローレット部及びボス部の孔部が不要であるインサート成形を採用しているため、上記比較例との比較で部品加工、検査を容易にすることができ、製造コストの低減を図ることができる。そして、上記の如くバリ逃がし構造６０を設けたため、上記した通り、インサート成形を採用する際に懸念されるバリの浮遊物化が防止又は効果的に抑制される。これにより、流体ポンプ１０では、製造コストの低減を図りつつ、異物の浮遊防止等についての要求性能を満足することができる。

なお、上記した実施形態では、ワッシャ４６がシャフト支持ボス４０の接触面４０Ａと摺動する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、すべり軸受４４の端部（に設けられたフランジ部等でも良い）やインペラ２６の端部（に設けられた摺動部等でも良い）が接触面４０Ａと摺動する構成としても良い。

また、上記した実施形態では、金属製のシャフト４２がシャフト支持ボス４０にインサート成形された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、摺動性の良好な樹脂材にて構成されたシャフト４２をシャフト支持ボス４０にインサート成形する構成としても良い。このような摺動製の良好な樹脂材としては、例えば、ポリプラスチック社製のフォートロン２１３０Ａ１（ＰＰＳ−ＣＦ３０）等を採用することができる。また、摺動性の良好な材料（樹脂）でシャフトとシャフト支持部とを一体成形する構成とすることも可能である。この構成では、バリ逃がし構造を金型の型合わせ部に設定する（凹部６２内に型合わせ部が位置するようにする）こととなる。

本発明の実施形態に係る流体ポンプの側断面図である。 本発明の実施形態に係る流体ポンプを構成するポンプボディの図１とは異なる断面を示す側断面図である。 本発明の実施形態に係る流体ポンプを構成するバリ逃がし構造を拡大して示す側断面図である。 本発明の実施形態との比較例に係るシャフトのボス部による支持構図を示す側断面図である。

符号の説明

１０・・・流体ポンプ、・・・４０シャフト支持ボス（ボス部）、４０Ａ ・・・接触面、４２・・・シャフト（支軸）、４６・・・ワッシャ（インペラの回転によって回転し得る部材、ワッシャ部材）、６０・・・バリ逃がし構造、６２・・・凹部（バリ逃がし構造）

Claims (3)

1. 一端側でインペラを回転可能に支持する支軸の他端側がインサート成形によって固定されると共に、前記インペラ側の端面が該インペラの回転に伴って回転し得る部材との接触面とされた樹脂製のボス部と、
   前記ボス部における前記支軸との境界部分の軸線方向端部を、前記接触面に対し軸線方向にオフセットさせることで構成されたバリ逃がし構造と、
   を備えたポンプ構造。
2. 前記バリ逃がし構造は、前記ボス部における前記支軸との境界部分を含む一部を、前記接触面に対し前記インペラ側と反対側に凹ませて構成されている請求項１記載のポンプ構造。
3. 前記インペラの回転に伴って回転し得る部材は、該インペラと前記接触面との間に配置されたワッシャ部材である請求項１又は請求項２記載のポンプ構造。

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