JP2012112260A

JP2012112260A - エンジンのウォータポンプ装置

Info

Publication number: JP2012112260A
Application number: JP2010260103A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Shioya; 敏史塩谷
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2012-06-14

Abstract

【課題】エンジンのウォータポンプ装置において、ウォータポンプの生産性を向上しつつ、ベアリングの耐久性を向上するとともに、シール部材とベアリングとの間に流出する水蒸気をポンプハウジングの外部に効率良く排出して、水抜き通路から出る凝縮水の量を減少させる。
【解決手段】蒸気抜き通路２４として、軸受ハウジング部１９の内周壁２９にベアリング１５に沿って回転軸１４の軸線方向に延びる凹溝３０を形成し、この凹溝３０の下流端部３０Ｂをプーリと対向する軸受ハウジング部１９の先端部１９Ｅに開口させる。
【選択図】図６

Description

この発明は、エンジンのウォータポンプ装置に係り、外部に連通する蒸気抜き通路を形成するエンジンのウォータポンプ装置に関する。

車両に搭載されるエンジンにおいては、エンジンの冷却水を循環させるためにウォータポンプを取り付けている。
このウォータポンプは、軸方向両端部にプーリとインペラとを取り付けた回転軸を設け、この回転軸をポンプハウジングにベアリングを介して回転自在に支持し、インペラ室とベアリング室とを仕切るシール部材をフランジ部と軸受ハウジング部との境界に配置し、シール部材と回転軸の接触部で発生する水蒸気が流入する空間部をベアリングとシール部材との間に形成し、ポンプハウジングには空間部と外部とを連通する蒸気抜き通路を形成しているものがある。

実開平５−５８８３１号公報特開２００２−１１５５４６号公報

特許文献１に係るウォータポンプは、羽根車のシール板に向けてシーリングを偏倚させる形態のメカニカルシールを備えた構造において、蒸気抜き通路を空間部から大気に略鉛直方向に延ばして上部に開口したものである。
特許文献２に係るウォータポンプは、シール材を備えたポンプハウジングに蒸気抜き通路及び水抜き通路を設けた構造において、蒸気抜き通路に異物が侵入しないように、蒸気抜き通路の上方にリブを設け、蒸気抜き通路の下流端部を軸受ハウジング部の上方に開口したものである。

ところが、上記の特許文献１では、蒸気抜き通路をドリル加工して形成する必要があり、蒸気抜き通路を屈曲・湾曲して形成することができず、蒸気抜き通路の形成に制限があった。
また、蒸気抜き通路の下流端部がプーリ及び回転軸から離れてしまい、プーリや回転軸の回転を利用して、空間部内で生じた水蒸気を積極的に大気へと排出して、空間部内の換気性能を向上させる効果がなかった。
そのため、ある程度時間が経過して冷却水が一定以上ウォータポンプの貯水部に貯まった場合に、貯水部から凝縮水が漏れて大気（外部）へと勢いよく排出されて、ウォータポンプから水漏れが発生したと誤認識を与えてしまうという不都合があった。
また、このような構造では、ベアリングの熱気を大気に効率よく放出できず、ベアリングの耐久性が低下するというおそれがあった。

上記の特許文献２では、蒸気抜き通路を形成するために、回転軸の軸方向と鉛直方向にドリル加工を設ける必要があり、蒸気抜き通路を自由に湾曲して形成することができず、蒸気抜き通路の形成に制限があった。
また、蒸気抜き孔通路の下流端部が鉛直方向で回転軸と離れるとともに、回転軸の軸線方向でプーリ又はプーリシートから離れてしまい、プーリシートの回転で回転軸の周りに生じる気流を利用して、空間部内で生じた水蒸気を積極的に大気へと排出して、空間部内の換気性能を向上させる効果がなかった。
そのため、ある程度時間が経過して冷却水が一定以上ウォータポンプの貯水部に貯まった場合、貯水部から凝給水が漏れて大気（外部）へと勢いよく排出されて、ウォータポンプから水漏れが発生したと誤認識を与えてしまうという不都合があった。
また、このような構造では、ベアリングの熱気を大気に効率よく放出できず、ベアリングの耐久性が低下するというおそれがあった。

そこで、この発明の目的は、ウォータポンプの生産性を向上しつつ、ベアリングの耐久性を向上するとともに、シール部材とベアリングとの間に流出する水蒸気をポンプハウジングの外部に効率良く排出して、水抜き通路から出る凝縮水の量を減少するエンジンのウォータポンプ装置を提供することにある。

この発明は、軸方向両端部にプーリとインペラとを取り付けた回転軸を設け、この回転軸をポンプハウジングにベアリングを介して回転自在に支持し、前記ポンプハウジングはエンジン本体に接合されるとともに前記インペラが配置されるインペラ室を閉鎖するフランジ部と前記ベアリングが配置されるベアリング室を形成する軸受ハウジング部とを備え、前記インペラ室と前記ベアリング室とを仕切るシール部材を前記フランジ部と前記軸受ハウジング部との境界に配置し、前記シール部材と前記回転軸の接触部で発生する水蒸気が流入する空間部を前記ベアリングと前記シール部材との間に形成し、前記ポンプハウジングには前記空間部と外部とを連通する蒸気抜き通路を形成したエンジンのウォータポンプ装置において、前記蒸気抜き通路として、前記軸受ハウジング部の内周壁に前記ベアリングに沿って前記回転軸の軸線方向に延びる凹溝を形成し、この凹溝の下流端部を前記プーリと対向する前記軸受ハウジング部の先端部に開口させたことを特徴とする。

この発明のエンジンのウォータポンプ装置は、ウォータポンプの生産性を向上しつつ、ベアリングの耐久性を向上するとともに、シール部材とベアリングとの間に流出する水蒸気をポンプハウジングの外部に効率良く排出して、水抜き通路から出る凝縮水の量を減少できる。

図１は車両に横置きに搭載されたエンジンの背面図である。（実施例）図２はエンジンの右側面図である。（実施例）図３はウォータポンプの平面図である。（実施例）図４はウォータポンプの右側面図である。（実施例）図５はポンプハウジングの斜視図である。（実施例）図６は図３のＶＩ−ＶＩ線によるウォータポンプの断面図である。（実施例）図７はウォータポンプの右側面図である。（変形例）図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線によるウォータポンプの断面図である。（変形例）

この発明は、ウォータポンプの生産性を向上しつつ、ベアリングの耐久性を向上するとともに、シール部材とベアリングとの間に流出する水蒸気をポンプハウジングの外部に効率良く排出して、水抜き通路から出る凝縮水の量を減少する目的を、蒸気抜き通路として、軸受ハウジング部の内周壁にはベアリングに沿って回転軸の軸線方向に延びる凹溝を形成し、この凹溝の下流端部をプーリと対向する軸受ハウジング部の先端部に開口させて実現するものである。

図１〜図６は、この発明の実施例を示すものである。
図１、図２において、１は車両に搭載される多気筒用（４気筒）のエンジン、２はエンジン本体である。エンジン１は、出力軸が車両前後方向Ｘと直交する方向である車両幅方向Ｙに向けた横置きに配置されている。
エンジン本体２は、シリンダブロック３とシリンダヘッド４とが一体になって構成され、右端面でタイミングチェーンカバー５を付設している。シリンダブロック３には、下側で出力軸としてのクランク軸６が軸支されている。シリンダヘッド４の上面には、シリンダヘッドカバー７が載置されている。

エンジン本体２のシリンダブロック３には、車両後側で且つ上下方向の略中央部位で、ウォータポンプ装置８を構成するウォータポンプ９が取り付けられる。このウォータポンプ９には、ラジエータからの冷却水（図１の一点鎖線の矢印で示す）を導くラジエータアウトレットパイプ１０が接続している。
ウォータポンプ９は、シリンダブロック３の右端面に付設されるポンプハウジング１１を備えている。このポンプハウジング１１には、図３に示すように、軸方向両端部にプーリ１２とインペラ１３とを取り付けた回転軸１４が、ベアリング１５を介して回転自在に支持される。
ポンプハウジング１１は、エンジン本体２に接合されるとともにインペラ１３が配置されるインペラ室１６を閉鎖するフランジ部１７と、図５に示すように、ベアリング１５を配置するように略中央部位で軸方向に貫通するベアリング室１８を形成する軸受ハウジング部１９とを備えている。また、このポンプハウジング１１の周縁部位には、複数の取付ボルト用孔２０が形成されている。

図６に示すように、フランジ部１７と軸受ハウジング部１９との境界には、回転軸１４上で、インペラ室１６とベアリング室１８とを仕切るシール部材２１が配置される。
また、ベアリング１５とシール部材２１との間には、シール部材２１と回転軸１４の接触部２２で発生する水蒸気が流入する空間部２３が形成される。
更に、ポンプハウジング１１には、空間部２３と外部とを連通する蒸気抜き通路２４が形成される。
更にまた、ポンプハウジング１１には、回転軸１４よりも下方の軸受ハウジング部１９で、空間部２３に連通して右斜め下方向に延びる水抜き通路２５と、この水抜き通路２５に連通して回転軸１４の軸線方向Ｘに延びる貯水部２６とが形成されている。この貯水部２６は、軸受ハウジング部１９の右壁に取り付けられるプラグ２７によって閉じられ、プラグ２７の上側から貯まった水を外部に排出させる。
更に、回転軸１４の先端部には、図３に示すように、プーリ１２を保持するプーリシート２８が取り付けられている。

この実施例においては、蒸気抜き通路２４として、図３〜図６に示すように、軸受ハウジング部１９の内周壁２９にベアリング１５に沿って回転軸１４の軸線方向Ｘに延びる凹溝３０を形成し、この凹溝３０の上流端部３０Ａを空間部２３に連通するとともに、この凹溝３０の下流端部３０Ｂをプーリ１２又はプーリシート２８と対向して軸受ハウジング部１９の先端部１９Ｅに開口させている。
図６に示すように、ウォータポンプ９には、インベラ室１６側でラジエータアウトレットパイプ１０が接続している。

このような構造では、上記の引用文献１、２で示したように、蒸気抜き通路がポンプハウジングの空間部から外部へとポンプハウジングの内部を直線状に貫通させたものに比べて、蒸気抜き通路２４を形成するためのドリル加工が不要となる。また、蒸気抜き通路２４を軸受ハウジング部１９の内周壁２９に凹溝３０で構成したことで、蒸気抜き通路２４を自由に屈曲・湾曲することができ、蒸気抜き通路２４の設計の自由度を向上させることができる。これにより、ウォータポンプ９の生産性を向上できる。
また、蒸気抜き通路２４を軸受ハウジング部１９の内周壁２９にベアリング１５に沿って形成したことで、蒸気抜き通路２４を介してベアリング１５の外周面に水蒸気及び空気（又は、外気）の流れを形成できる。これにより、ベアリング１５の外周面における換気性を良好にし、ベアリング１５の過度な温度上昇を防止でき、ベアリング１５の耐久性や寿命を向上させることができる。
更に、蒸気抜き通路２４を軸受ハウジング部１９の内周壁２９に形成して、凹溝３０の下流端部３０Ｂをプーリ１２と対向する軸受ハウジング部１９の先端部１９Ｅに開口させたことで、回転軸１４の軸線方向Ｘで蒸気抜き通路２４の下流端部としての凹溝３０の下流端部３０Ｂをプーリ１２又はプーリシート２８に最も近づけることができるとともに、回転軸１４の軸線方向Ｘに直交する方向で蒸気抜き通路２４の下流端部としての凹溝３０の下流端部３０Ｂを回転軸１４に最も近づけることができる。これにより、プーリシート２８の回転（図３、図６の回転Ｒで示す）によって回転軸１４の周りに生じる気流に凹溝３０の下流端部３０Ｂを晒すことができ、凹溝３０を通過する水蒸気を気流によって外部へと引っ張ることができ、シール部材２１とベアリング１５との間に流出する水蒸気をウォータポンプ９の外部（又は、大気中）に効率よく排出でき、水抜き通路２５から出る凝縮水の量を減少させることができる。

また、蒸気抜き通路２４を構成する凹溝３０は、図６に示すように、下流端部３０Ｂを上流端部３０Ａよりも鉛直方向で高い位置に配置するとともに、下流端部３０Ｂを上流端部３０Ａよりも回転軸１４の回転方向後側に配置する。
このような構造によって、凹溝３０には上流端部３０Ａから下流端部３０Ｂに向かって水蒸気が上昇するように傾斜させることができ、空間部２３から外部へと水蒸気を排出できる。
さらに、凹溝３０の下流端部３０Ｂを上流端部３０Ａよりも回転軸１４の回転方向Ｒの後側に配置したことで、凹溝３０をベアリング１５の外周面で上流端部３０Ａから下流端部３０Ｂにかけてプーリシート２８又はプーリ１２の回転方向に合わせた湾曲を形成できる。そのため、凹溝３０を通過した水蒸気は、凹溝３０から外部にかけてプーリシート２８又はプーリ１２の回転に伴う空気の流れと略同方向に流れ、凹溝３０へと逆流するのを防止できる。
よって、凹溝３０の下流端部３０Ｂから外部へと排出される水蒸気は、下流端部３０Ｂ周囲で乱れることなく、プーリシート２８又はプーリ１２の回転に伴う空気の流れに引っ張られてスムーズに外部へと排出できる。

また、この実施例において、図６に示すように、軸受ハウジング部１９には、外気導入通路３１が形成される。この外気導入通路３１は、上流端部１２Ａがプーリシート２８に対向して軸受ハウジング部１９の先端部１９Ｅに形成され、プラグ２７の上部で回転軸１４側で軸方向に延びて、下流端部３１Ｂが貯水部２６に開口し、外気を導入して、この外気を貯水部２６及び水抜き通路２５を経て空間部２３側に供給させる。
これにより、外気導入通路３１の上流端部３１Ａや蒸気抜け通路２４の下流端部である凹溝３０の下流端部３０Ｂは、プーリシート２８の近傍に配置されるため、プーリ１２の回転に伴う空気の流れ（気流）によって負圧が小さくなる。そのため、外気導入通路３１や蒸気抜け通路２４を流れる空気又は水蒸気や熱気は、プーリシート２８又はプーリ１２の回転によって外部へと引っ張れる力が作用する。
そして、外気導入通路３１が回転軸１４の径方向で外側に配置されるため、プラグ２７の上部で外部と貯水部２６とを連通する外気導入通路３１では、下流端部３１Ｂに比べて負圧が大きくなる。
従って、プラグ２７の上部で外部と貯水部２６とを連絡する外気導入通路３１に空気（外気）が導入され易くなり、そして、この空気は、貯水部２６から水抜き通路２５を介して空間部２３へと円滑に導入される。

図７、図８は、この発明の変形例を示すものである。
この変形例において、軸受ハウジング部１９の内周壁２９の底部２９Ａには、ベアリング１５に沿って回転軸１４の軸線方向Ｘ（ベアリング１５と平行）に延びる凹溝からなる連通路３２を形成した。この連通路３２は、上流端部３２Ａが水抜き通路２５に連通するとともに、回転軸１４の軸線方向Ｘに延びて、下流端部３２Ｂがプーリシート２８と対向して配置されている。
これにより、ベアリング１５の外周面に沿って流れる空気の量を増加でき、ベアリング１５の換気性を向上できる。そして、ベアリング１５の過度な過熱を防止できる。

この発明に係るウォータポンプ装置を、各種エンジンに適用可能である。

１エンジン
２エンジン本体
３シリンダブロック
８ウォータポンプ装置
９ウォータポンプ
１１ポンプハウジング
１２プーリ
１３インペラ
１４回転軸
１５ベアリング
１６インペラ室
１７フランジ部
１８ベアリング室
１９軸受ハウジング部
２１シール部材
２２接触部
２３空間部
２４蒸気抜き通路
２５水抜き通路
２６貯水部
２７プラグ
２８プーリシート
２９内周壁
３０凹溝
３１外気導入通路
３２連通路

Claims

軸方向両端部にプーリとインペラとを取り付けた回転軸を設け、この回転軸をポンプハウジングにベアリングを介して回転自在に支持し、前記ポンプハウジングはエンジン本体に接合されるとともに前記インペラが配置されるインペラ室を閉鎖するフランジ部と前記ベアリングが配置されるベアリング室を形成する軸受ハウジング部とを備え、前記インペラ室と前記ベアリング室とを仕切るシール部材を前記フランジ部と前記軸受ハウジング部との境界に配置し、前記シール部材と前記回転軸の接触部で発生する水蒸気が流入する空間部を前記ベアリングと前記シール部材との間に形成し、前記ポンプハウジングには前記空間部と外部とを連通する蒸気抜き通路を形成したエンジンのウォータポンプ装置において、前記蒸気抜き通路として、前記軸受ハウジング部の内周壁に前記ベアリングに沿って前記回転軸の軸線方向に延びる凹溝を形成し、この凹溝の下流端部を前記プーリと対向する前記軸受ハウジング部の先端部に開口させたことを特徴とするエンジンのウォータポンプ装置。
前記凹溝は、下流端部を上流端部よりも鉛直方向で高い位置に配置するとともに、前記下流端部を前記上流端部よりも前記回転軸の回転方向後側に配置したことを特徴とする請求項１に記載のエンジンのウォータポンプ装置。
前記軸受ハウジング部の内周壁の底部には、前記ベアリングに沿って前記回転軸の軸線方向に延びる凹溝からなる連通路を形成したことを特徴とする請求項２に記載のエンジンのウォータポンプ装置。