JP2011247179A

JP2011247179A - ウォータポンプ

Info

Publication number: JP2011247179A
Application number: JP2010121298A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Chiba; 淳千葉; Itsuro Hashiguchi; 逸朗橋口; Megumi Onozuka; 恵小野塚
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2011-12-08
Anticipated expiration: 2030-05-27
Also published as: WO2011148692A1; JP5633193B2; CN203239646U; BR112012030136B1; US9777740B2; BR112012030136A2; US20130064648A1

Abstract

【課題】
冷却水が、外部に流出して、路面や駐車場の床を濡らすこと、ドレン穴周辺に冷却水の析出物が付着すること、を抑制し、また部品点数、加工工数を共に減らしコストを低減するウォータポンプを提供する。
【解決手段】
ウォータポンプ１は、ハウジング２と回転軸４との間に設けられ渦室６から冷却水の漏洩を抑制するメカニカルシール８を備え、ハウジング２は、メカニカルシール８と回転軸４との間から漏洩した冷却水が流入する空間９及び流入した冷却水を排出する水抜き穴１１、を形成し、ハウジング２とサーモスタットカバー３とを結合させることで、水抜き穴１１に連通する水溜部１２を形成し、水溜部１２は気化した冷却水を大気開放するドレン穴１３と、ドレン穴１３から冷却水が液体のまま流出するのを抑制する制御壁１４と、を備える。
【選択図】
図２

Description

本発明はエンジンの冷却用等に用いられるウォータポンプに関する。

従来、水冷式エンジンに用いられるウォータポンプは、ボディに軸受を介して支持された回転軸の一端にインペラを設け、インペラを回転させてエンジンに冷却水を循環する。例えば、特許文献１に示されるウォータポンプでは、メカニカルシールと軸受との間には空間が形成され、この空間にメカニカルシールを経て浸入した微少な水滴は、ボディの下部に設けられた水溜部に水抜き穴を介して排出され、水溜部と大気とを連通するドレン穴から冷却水が流出する構成が開示されている。

また特許文献２に示されるウォータポンプでは、水溜部の一つの側面に冷却水を導く溝を設け、他の側方には水溜部の一側面を塞ぐプラグ及びプラグの上方に水溜部と大気とを連通するドレン穴を設けた構成が開示されている。

特開２００２−３６４５８５号公報特開平１１−３３６６９９号公報

しかしながら、特許文献１では、ドレン穴は、水抜き穴と水溜部との合流部より下方に位置するため、冷却水は水抜き穴から水溜部内壁を伝い直接ドレン穴に流れ込み外部に流出する虞がある。また、ハウジングとカバーとの結合部にドレン穴を設けているため、冷却水が毛細管現象により水溜部内壁を伝ってドレン穴に冷却水が流れ込み、外部に流出する虞がある。冷却水が外部に流出すると、路面や駐車場の床を濡らすことや、ドレン穴周辺に冷却水の析出物が付着する問題がある。

また、特許文献２では、プラグの結合部から冷却水が毛細管現象により水溜部内壁を伝ってドレン穴より外部に流出し、路面や駐車場の床を濡らすことや、ドレン穴周辺に冷却水の析出物が付着する問題がある。また、プラグを用いることで部品点数、加工工数が共に増えコストの増加を招く問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、冷却水が外部に流出して、路面や駐車場の床を濡らすこと、ドレン穴周辺に冷却水の析出物が付着すること、を抑制し、また部品点数、加工工数を共に減らしコストを低減するウォータポンプを提供することにある。

本発明の第１の課題解決手段は、ハウジングと、前記ハウジングと結合されるカバーと、前記ハウジングと前記カバーとの合わせ面に形成され渦室に突出する回転軸と、前記渦室で前記回転軸と同期して回転するよう取り付けられるインペラと、前記ハウジングと前記回転軸との間に設けられ前記渦室から冷却水の漏洩を抑制するメカニカルシールと、を備え、前記ハウジングは、前記メカニカルシールから漏洩した冷却水が流入する第１空間及び前記第１空間に流入した冷却水を排出する水抜き穴を形成し前記ハウジングと前記カバーとを結合させることで、前記ハウジング及び前記カバーの少なくともいずれか一方に、前記水抜き穴に連通する第２空間を形成し、前記第２空間は、気化した冷却水を大気開放するドレン穴と、前記ハウジング及び前記カバーの少なくともいずれか一方に前記ドレン穴から冷却水が液体のまま流出するのを抑制する制御壁と、を備える。

本発明の第２の課題解決手段は、前記第２空間は、前記制御壁により２室に区画し、一方の室は前記水抜き穴から流入した冷却水を溜めると共に、他方の室は前記ドレン穴と連通し、かつ、前記２室同士が連通することである。

本発明の第３の課題解決手段は、前記第２空間は、前記制御壁により室と前記ドレン穴とに区画すると共に、前記室と前記ドレン穴とが連通することである。

本発明の第４の課題解決手段は、前記ドレン穴は、前記第１空間と前記水抜き穴との合流部と、前記水抜き穴と前記第２空間との合流部と、の間の高さに位置することである。

本発明の第１の課題解決手段によれば、第２空間に制御壁を設けることで、車両の走行中の前後左右の加速度や、エンジンの振動により、冷却水がドレン穴へ直接流れ込むのを抑え、冷却水が外部に流出して、路面や駐車場の床を濡らすことや、ドレン穴周辺に冷却水の析出物が付着することを抑制できる。さらに、第２空間を、ハウジングとカバーとを合わせて形成することでドレンプラグが不要となり、部品点数、加工工数を共に減らしコストを低減する。

本発明の第２の課題解決手段によれば、第２空間を制御壁で２室に区画することで、冷却水が第２空間の壁を伝ってドレン穴へ流れ込むのを防ぐことができ、またドレン穴から気化した冷却水を大気開放することができる。

本発明の第３の課題解決手段によれば、第２空間を制御壁で室とドレン穴とに区画することで、冷却水が第２空間の壁を伝ってドレン穴へ流れ込むのを防ぐことができ、またドレン穴から気化した冷却水を大気開放することができる。

本発明の第４の課題解決手段によれば、ドレン穴が重力方向の高さで第１空間と水抜き穴との合流部と、水抜き穴と第２空間との合流部と、の間に設けられるため、水抜き穴から第２空間に流れ込んだ冷却水が、水抜き穴から第２空間の壁を伝ってドレン穴へ流れ込むのを防ぐことができる。

本発明の第１実施形態におけるウォータポンプの正面図を示す。本発明の第１実施形態におけるウォータポンプのＩ−Ｉ断面図を示す。本発明の第１実施形態におけるハウジングを渦室側から見た図を示す。本発明の第１実施形態におけるサーモスタットカバーを渦室側から見た図を示す。本発明の第１実施形態におけるウォータポンプのＩＩ−ＩＩ断面図を示す。本発明の第２実施形態におけるウォータポンプの断面図を示す。

（第１実施形態）
図１は、ウォータポンプ１の正面図である。鍛造加工等により成型された金属製のハウジング２と、サーモスタットカバー３（カバー）と、を図示しないガスケットを挟んだ状態でボルトにより結合し、回転軸４の一端にボルト止めによって固定されたプーリー５と、から構成される。

図２は、ウォータポンプ１のＩ−Ｉ断面図である。ウォータポンプ１は、ハウジング２と、ハウジング２と結合されるサーモスタットカバー３と、ハウジング２とサーモスタットカバー３の合わせ面に形成された渦室６と、ハウジング２から渦室６に突出する回転軸４と、渦室６で回転軸４の先端に圧入され回転軸４と同期して回転するよう取り付けられるインペラ７と、ハウジング２と回転軸４との間に設けられ渦室６からの冷却水の漏洩を抑制するメカニカルシール８と、を備える。

ハウジング２は、メカニカルシール８から微少に漏洩した冷却水が流入する空間９（第１空間）と、空間９に流入した気体状の冷却水を排出する蒸気抜き穴１０と、空間９に流入した液体の冷却水を排出する水抜き穴１１と、を内部に形成する。また水抜き穴１１は、ハウジング２とサーモスタットカバー３との合わせ面に形成される水溜部１２（第２空間）のハウジング２側に連通する。

図３は、ハウジング２を渦室６側から見た図である。水溜部１２は、重力に対して水平方向に設けられる制御壁１４により連通した２室に区画され、一方は重力方向における制御壁１４の下部に室１２Ａ、他方は重力方向における制御壁１４の上部に室１２Ｂが形成される。室１２Ａは水抜き穴１１との合流部を有し、室１２Ａは室１２Ｂに対して大きな体積を有する。

図４は、サーモスタットカバー３を渦室６側から見た図である。水溜部１２は、重力に対して水平方向に設けられる制御壁１４により連通した２室に区画され、一方は重力方向における制御壁１４の下部に室１２Ａ、他方は重力方向における制御壁１４の上部に室１２Ｂが形成される。室１２Ｂは、ドレン穴１３と連通し、室１２Ａは室１２Ｂに対して大きな体積を有する。

ドレン穴１３は、重力方向に対して、空間９と水抜き穴１１との合流部より制御壁１４の下部でかつ、水抜き穴１１と水溜部１２との合流部より制御壁１４の上部となる位置に設けられる。

図５は、第１実施形態におけるウォータポンプ１のＩＩ−ＩＩ断面図である。制御壁部１４は、ハウジング２側、サーモスタットカバー３側の双方から突出し、合わせ面付近に制御壁１４に対して小さな連通部１５を形成する。連通部１５は、室１２Ａと室１２Ｂとを連通する。室１２Ａと室１２Ｂでは、室１２Ｂより室１２Ａの体積の方が大きい。

本発明の第１実施形態の動作と効果について説明する。ウォータポンプ１は、プーリー５にかけられた図示しないベルトにより回転軸４が回転する。なお、プーリー５は、スプロケットに置き換えてチェーンにより回転軸４を回転させても良い。回転軸４が回転すると、渦室６で回転軸４と同期してインペラ７が回転し、ウォータポンプ１からエンジン各箇所へウォータージャケットを通じて冷却水が供給される。この時、メカニカルシール８から、微少の冷却水が空間９に流入し、蒸気状又は湯気状の冷却水は空間９から蒸気抜け穴１０を通じて排出され、液体の冷却水は水抜き穴１１に流れ込み水溜部１２に導かれる。

冷却水は、２室に区画された水溜部１２の重力方向における下部の室１２Ａに流れ込んで溜まる。室１２Ａに溜まった冷却水は、車両の走行中における前後左右の加速度や、エンジンの振動により、室１２Ａの壁面を室１２Ｂ方向に伝わるが、制御壁１４により室１２Ａに戻される（所謂ねずみ返し）ため、ドレン穴１３から冷却水が液体のまま流出するのを制御する。室１２Ａで再び気化した冷却水は、連通部を通じて室１２Ｂに流入し、ドレン穴１３から大気に開放される。

よって冷却水により路面や駐車場の床を濡らすことや、ドレン穴周辺に冷却水の析出物が付着することを抑制できる。

また、水溜部１２はハウジング２とサーモスタットカバー３を合わせて形成されるためドレンプラグを用いる必要がなく、部品点数、加工工数を共に減らしコストを低減できる。

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態におけるウォータポンプ２０の断面図である。第１実施形態と同一の部品、同一の構造については同一の符号を用いて説明する。水溜部１２Ｃは、制御壁１４Ａにより室１２Ｄとドレン穴１３Ａとに区画し、重力に対して水平方向に伸びる室１２Ｄ、室１２Ｄから重力に対して天方向に伸びる室１２Ｅから構成され、略逆Ｔ字型形状となる。室１２Ｄは、水抜け穴１１との合流部を有し、室１２Ｅはドレン穴１３Ａと連通し、室１２Ｄは室１２Ｅより体積が大きい。換言すれば、制御壁１４Ａの一方の側（重力方向の側）に室１２Ｄを有し、他方の側（天方向の側）にドレン穴１３Ａを有すると共に、制御壁１４Ａの先端側（ドレン穴１３Ａの外部への開口とは反対側）には室１２Ｅを備えている。

本発明の第２実施形態の動作と効果について説明する。ウォータポンプ１は、プーリー５にかけられた図示しないベルトにより回転軸４が回転する。なお、プーリー５は、スプロケットに置き換えてチェーンにより回転軸４を回転させても良い。回転軸４が回転すると、渦室６で回転軸４と同期してインペラ７が回転し、ウォータポンプ１からエンジン各箇所へウォータージャケットを通じて冷却水が供給される。この時、メカニカルシール８から、微少の気化した冷却水が空間９に流入し、蒸気状又は湯気状の冷却水は空間９から蒸気抜け穴１０を通じて排出され、液体の冷却水は水抜き穴１１に流れ込み水溜部１２Ｃに導かれる。

冷却水は、略逆Ｔ字形状の水溜部１２Ｃの重力方向における下部の室１２Ｄに流れ込んで留まる。室１２Ｄに留まった冷却水は、車両の走行中における前後左右の加速度や、エンジンの振動により、室１２Ｄの壁面を室１２Ｅ方向に伝わるが、制御壁１４Ａにより室１２Ｄに戻される（所謂ねずみ返し）ため、ドレン穴１３Ａから冷却水が液体のまま流出するのを制御する。室１２Ｄで再び気化した冷却水は、連通部を通じて室１２Ｅに流入し、ドレン穴１３Ａから大気に開放される。よって冷却水により路面や駐車場の床を濡らすことや、ドレン穴周辺に冷却水の析出物が付着することを抑制できる。

また、水溜部１２Ｃはハウジング２とサーモスタットカバー３を合わせて形成されるためドレンプラグを用いる必要がなく、加工工数を減らしコスト低減することができる。

ハウジング２と結合されるのは、サーモスタットカバーに限定されるのではなく、タイミングチェーンカバーやシリンダブロックといった部材でも良い。またウォータポンプ１の駆動源はモーターでも良い。

なお、本明細書において「メカニカルシール８から冷却水が漏洩する」旨記載しているが、メカニカルシール８自体から冷却水が漏洩することが含まれるのはもちろん、回転軸４とメカニカルシール８との摺動面から冷却水が漏洩することも含まれる。

１・・・ウォータポンプ
２・・・ハウジング
３・・・サーモスタットカバー（カバー）
４・・・回転軸
５・・・プーリー
６・・・渦室
７・・・インペラ
８・・・メカニカルシール
９・・・空間（第１空間）
１０・・・蒸気抜き穴
１１・・・水抜き穴
１２・・・水溜部（第２空間）
１２Ａ・・・室Ａ
１２Ｂ・・・室Ｂ
１２Ｃ・・・水溜部Ｃ（第２空間）
１２Ｄ・・・室Ｄ
１２Ｅ・・・室Ｅ
１３・・・ドレン穴
１３Ａ・・・ドレン穴Ａ
１４・・・制御壁
１４Ａ・・・制御壁Ａ
１５・・・連通部

Claims

ハウジングと、
前記ハウジングと結合されるカバーと、
前記ハウジングと前記カバーとの合わせ面に形成され渦室に突出する回転軸と、
前記渦室で前記回転軸と同期して回転するよう取り付けられるインペラと、
前記ハウジングと前記回転軸との間に設けられ前記渦室から冷却水の漏洩を抑制するメカニカルシールと、を備え、
前記ハウジングは、前記メカニカルシールから漏洩した冷却水が流入する第１空間及び前記第１空間に流入した冷却水を排出する水抜き穴、を形成し、
前記ハウジングと前記カバーとを結合させることで、前記ハウジング及び前記カバーの少なくともいずれか一方に、前記水抜き穴に連通する第２空間を形成し、
前記第２空間は、気化した冷却水を大気開放するドレン穴と、前記ハウジング及び前記カバーの少なくともいずれか一方に前記ドレン穴から冷却水が液体のまま流出するのを抑制する制御壁と、を備えるウォータポンプ。
前記第２空間は、前記制御壁により２室に区画し、一方の室は前記水抜き穴から流入した冷却水を溜めると共に、他方の室は前記ドレン穴と連通し、かつ、前記２室同士が連通する請求項１に記載のウォータポンプ。
前記第２空間は、前記制御壁により室と前記ドレン穴とに区画すると共に、前記室と前記ドレン穴とが連通する請求項１に記載のウォータポンプ。
前記ドレン穴は、重力方向の高さで、第１空間と水抜き穴との合流部と、
水抜き穴と第２空間との合流部と、の間の高さに位置する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のウォータポンプ。