JP2013122219A - ウォータポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】メカニカルシールから漏洩した冷却水が貯留される水溜り部を大容量に低コストで形成可能なウォータポンプを提供する
【解決手段】ハウジング２に支持された回転軸４と、回転軸４の一端に設けられたインペラ７と、ハウジング２と回転軸４との間に設けられ冷却水の外部への漏洩を抑制するメカニカルシール９と、回転軸４の軸受部８と、回転軸４の軸方向においてインペラ７とは反対の側に設けられ当該回転軸４を回転させるプーリ５と、プーリ５と回転軸４に亘って設けられた動力伝達部材５ａと、を備え、プーリ５の外周壁１１の内方空間２１に、メカニカルシール９から漏洩する冷却水を溜める水溜り部２３を形成してある。
【選択図】図１

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、ハウジング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させる。例えば、特許文献１に示されるウォータポンプでは、軸受の位置に冷却水の漏洩を防止するメカニカルシールを備えている。しかし、通常、このようなメカニカルシールと軸受との間からは僅かながら水分が外部に漏洩する。そのため特許文献１のウォータポンプでは、漏洩した水分を貯留すべくハウジングの下部に水溜り部を形成してある。水溜り部にはドレン孔が形成されており、ここから水が蒸発または流出するよう構成されている。

また、同様の問題を解決するために、特許文献２に示されるウォータポンプにおいてもハウジングの下部に水溜り部を形成してある。この水溜り部は、ウォータポンプのボディに形成した凹部をプラグで閉塞して構成してある。水溜り部の側方上部には、軸受とメカニカルシールとの間から漏洩した水分が流れ込む通路が形成してある。その反対側の上方部には、貯留した水分を大気中に放出するドレン孔が形成してある。

特開２００２−３６４５８５号公報 特開平１１−３３６６９９号公報

特許文献１のウォータポンプでは、ドレン孔が、水抜き穴と水溜り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り部の内壁を伝い直接ドレン孔に流れ込み外部に流出する虞がある。また、ハウジング同士の結合部にドレン孔を設けているため、冷却水が毛細管現象により水溜部内壁を伝ってドレン孔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、ウォータポンプの周辺部品に冷却水の跡が付着することや、ドレン孔周辺に冷却水の析出物が付着する問題がある。また、ハウジング内に水溜り部を形成するために、ハウジングに水溜り部及び水溜り部への通路を加工する必要があるため、コストアップの要因であった。

特許文献２のウォータポンプでは、プラグの結合部から冷却水が水溜部内壁を伝ってドレン孔より外部に流出し、ウォータポンプの周辺部品に冷却水の跡が付着することや、ドレン孔周辺に冷却水の析出物が付着する問題がある。また、ハウジング内に水溜り部を形成するために、ハウジングに水溜り部及び水溜り部への斜め通路を加工する必要があり、プラグを用いることで部品点数、加工工数が共に増え、コストアップの要因となっていた。

本発明は、メカニカルシールから漏洩した冷却水が貯留される水溜り部を大容量に低コストで形成可能なウォータポンプを提供することを目的としている。

本発明のウォータポンプの第１特徴構成は、ハウジングに支持された回転軸と、前記回転軸の一端に設けられたインペラと、前記ハウジングと前記回転軸との間に設けられ冷却水の外部への漏洩を抑制するメカニカルシールと、前記回転軸の軸受部と、前記回転軸の軸方向において前記インペラとは反対の側に設けられ当該回転軸を回転させるプーリと、前記プーリと前記回転軸に亘って設けられた動力伝達部材と、を備え、前記プーリの外周壁の内方空間に、前記メカニカルシールから漏洩する冷却水を溜める水溜り部を形成してある点にある。

本構成により、ウォータポンプにおいてメカニカルシールから漏洩した冷却水は、プーリの外周壁の内方空間に形成された水溜り部に流れ込むこととなる。従来のハウジング内に形成される水溜り部はスペース上、小容量になりがちであったが、プーリの外周壁の内方は、空間部として通常形成される部分であってスペースも大きい。このため、プーリの外周壁の内方空間には、大容量の水溜り部を形成することができる。その結果、冷却水が外部に流出して、ウォータポンプの周辺部品に冷却水の跡が付着することや、ドレン孔周辺に冷却水の析出物が付着する不具合を抑制することができる。

また、空間部として通常形成される、プーリの外周壁の内方空間に水溜り部が形成されているため、水溜り部は簡素な構造となる。さらに、メカニカルシールから漏洩した冷却水を水溜り部に案内する通路についても、プーリ内の空間部に簡易に形成することができる。その結果、水溜り部を低コストで形成することができる。

本発明のウォータポンプの第２特徴構成は、前記プーリが、前記内方空間を前記回転軸の軸方向寄りの第１室と前記第１室の外周側の第２室とに区画する区画壁を備え、前記第１室と前記第２室とは連通し、前記第２室を前記水溜り部として構成してある点にある。

本構成にように、プーリが、内方空間を回転軸の軸方向寄りの第１室と第１室の外周側の第２室とに区画する区画壁を備え、第１室と第２室とは連通し、第２室を前記水溜り部として構成してあると、メカニカルシールから漏洩した冷却水はプーリの外周側の第２室（水溜り部）に溜められる。このとき、エンジンの振動等により水溜り部に溜められた冷却水も移動することとなるが、区画壁によって回転軸の径方向の移動幅が抑制されるため、冷却水はプーリの外方に流出し難くなる。

本発明のウォータポンプの第３特徴構成は、前記ハウジングに前記プーリの軸受部を設け、前記メカニカルシールから漏洩した冷却水が前記回転軸の径方向外方に拡散する位置と、前記プーリの軸受部の位置とを、前記回転軸の軸方向における異なる位置に配置してある点にある。

本構成のように、本構成のように、ハウジングにプーリの軸受部を設けると、回転軸の軸方向の長さを短くでき、ウォータポンプをコンパクトにすることができる。また、メカニカルシールから漏洩した冷却水が回転軸の径方向外方に拡散する位置と、プーリの軸受部の位置とを、回転軸の軸方向における異なる位置に配置してあると、メカニカルシールから漏洩した冷却水がプーリの軸受部によって阻害されることなく、回転軸の径方向外方に拡散することなる。また、メカニカルシールから漏洩した冷却水が拡散する方向にプーリの軸受部が存在しないため、水溜り部への案内通路を形成し易くなる。

本発明のウォータポンプの第４特徴構成は、前記回転軸の軸受部として前記インペラと前記メカニカルシールとの間にすべり軸受を設けてある点にある。

本構成のように、ウォータポンプの回転軸の軸受部としてインペラとメカニカルシールとの間にすべり軸受を設けてあると、メカニカルシールに対し回転軸のブレを抑制し、回転軸の摺動抵抗が小さくなる。

本発明のウォータポンプの第５特徴構成は、前記プーリが、前記メカニカルシールから漏洩する冷却水を前記水溜り部に導く案内部を備える点にある。

本構成のように、プーリが、メカニカルシールから漏洩する冷却水を当該前記水溜り部に導く案内部を備えていると、メカニカルシールから漏洩する冷却水を水溜り部に確実に導くことができる。

本発明のウォータポンプの第６特徴構成は、前記ハウジングに前記プーリの軸受部を設け、前記プーリの前記内方空間に、前記プーリの軸受部に対する前記メカニカルシールから漏洩する冷却水を遮蔽する遮蔽板が設けてある点にある。

本構成のように、ウォータポンプのハウジングにプーリの軸受部を設けると、回転軸の軸方向の長さを短くでき、ウォータポンプをコンパクトにすることができる。また、プーリの内方空間に、プーリの軸受部に対するメカニカルシールから漏洩する冷却水を遮蔽する遮蔽板が設けてあると、冷却水からプーリの軸受部を確実に保護することができる。その結果、ウォータポンプの耐久性を向上させることができる。

本発明のウォータポンプの第７特徴構成は、前記遮蔽板が前記回転軸の径方向において前記プーリの軸受部の外方まで延設されてある点にある。

本構成のように、遮蔽板が回転軸の径方向においてプーリの軸受部の外方まで延設されてあると、プーリの軸受部が冷却水からより確実に保護されるとともに、水溜り部におけるプーリの外周壁近くに冷却水が案内されることとなり、水溜り部に流出された冷却水のドレン孔からの流出を抑制することができる。

ウォータポンプの要部を示す縦断面図 図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図 第２実施形態のウォータポンプの要部を示す縦断面図

以下、本発明に係るウォータポンプを図面に基づいて説明する。

[第１実施形態]
ウォータポンプ１は、冷却水を、図示しない車両のエンジン及びラジエータに循環させる。冷却水は、エンジンで発生した熱によって温められ、ラジエータで熱を放出することでエンジンを冷却する。

（ウォータポンプの全体構成）
図１及び図２に示すように、ウォータポンプ１は、鍛造加工等により成型された金属製のハウジング２と、エンジンボディ３とがガスケットを挟んだ状態でボルトにより連結され、回転軸４の一端にプーリブラケット５ａを介して固定されたプーリ５が備えられている。プーリブラケット５ａは、プーリ５の回転力を回転軸４に伝達するための動力伝達部材である。ウォータポンプ１には、ハウジング２とエンジンボディ３との合わせ面に形成された渦室６にハウジング２から突出するよう回転軸４が設けられている。回転軸４の他端には、回転軸４に圧入されて回転軸４と同期して回転するインペラ７が備えられている。

インペラ７とプーリブラケット５ａとの間には、軸受部としての水中すべり軸受８と、メカニカルシール９が配設されている。水中すべり軸受８はインペラ７とメカニカルシール９との間に設けられている。水中すべり軸受８によってメカニカルシール９に対し回転軸４のブレを抑制し、回転軸４の摺動抵抗が小さくなる。メカニカルシール９はインペラ７側の冷却水が回転軸４の隙間から漏れ出ないようシール部材として機能する。

ハウジング２の外周側にはプーリ５の軸受部１０が設けられている。プーリ５の軸受部１０は、メカニカルシール９の外周側に位置するよう配置されている。ハウジング２には、メカニカルシール９とプーリブラケット５ａとの間に、メカニカルシール９から微少に漏洩した冷却水が流入する空間２０（メカニカルシール９に隣接する空間２０）が形成されている。

プーリ５は、プーリブラケット５ａに接続される外周壁１１を有する。外周壁１１の内方空間２１は、区画壁１３によって回転軸４の軸方向寄りの第１室２２と、第１室２２の外周側の第２室２３とに区画されている。外周壁１１はプーリブラケット５ａと反対の側の端部から回転軸４の軸方向に折り曲げられる側壁１２に連続し、区画壁１３が側壁１２の端部から回転軸４の軸方向に沿う方向に延設されている。

プーリ５の第２室２３がメカニカルシール９から漏洩した冷却水を溜める水溜り部となる。水溜り部２３を形成する壁部のうち、外周壁１１に連続する側壁１２の回転軸４寄りの位置にハウジング２の外方と連通するドレン孔２４が形成されている。
水溜り部２３に形成されるドレン孔２４は、冷却水の流入通路から離間した位置に配置してある。これにより、水溜り部（第２室）２３に流入した冷却水がそのままドレン孔２４に流れ出てしまうのを防止することができる。

メカニカルシール９から微少に漏洩した冷却水が流入する空間２０において、ハウジング２のプーリブラケット５ａと対向する部分に遮蔽板１４の端部が例えばカシメ等で固定されている。遮蔽板１４は回転軸４の径方向外方に向けて延設されている。遮蔽板１４は、メカニカルシール９から漏洩する冷却水からプーリ５の軸受部１０を保護するために設けられる。

ハウジング２にプーリ５の軸受部１０を設けると、回転軸４の軸方向の長さを短くでき、ウォータポンプ１をコンパクトにすることができる。また、プーリ５の内方空間２１に、プーリ５の軸受部１０に対するメカニカルシール９から漏洩する冷却水を遮蔽する遮蔽板１４が設けてあると、冷却水からプーリ５の軸受部１０を確実に保護することができる。その結果、ウォータポンプ１の耐久性を向上させることができる。

プーリ５には、回転軸４とメカニカルシール９とプーリブラケット５ａとの間に形成された空間２０に連通するドレン通路２５が存在する。ドレン通路２５は、プーリブラケット５ａと遮蔽板１４との間に形成された通路である。プーリブラケット５ａは、案内部として機能する。ドレン通路２５はプーリ５の外周壁１１に向けて形成されていればよい。プーリ５が、メカニカルシール９から漏洩する冷却水を水溜り部２３に導く案内部（プーリブラケット５ａ）を備えていると、メカニカルシール９から漏洩する冷却水を水溜り部２３に確実に導くことができる。

プーリ５により回転軸４が駆動されると、インペラ７が回転して冷却水が冷却水入口から吸入され、冷却水出口より排出される。このとき、冷却水が、メカニカルシール９と回転軸４との間の微小な隙間を通ってメカニカルシール９とプーリブラケット５ａとの間の空間２０（メカニカルシール９に隣接する空間２０）に漏洩する。この冷却水は、ドレン通路２５から水溜り部（第２室）２３に流入し貯留される。

ウォータポンプ１においてメカニカルシール９から漏洩した冷却水は、プーリ５の外周壁１１の内方空間２１に形成された水溜り部（第２室）２３に流れ込むこととなる。従来のハウジング内に形成される水溜り部はスペース上、小容量になりがちであったが、プーリ５の外周壁１１の内方は、空間部として通常形成される部分であってスペースも大きい。このため、プーリ５の外周壁１１の内方空間２１には、大容量の水溜り部２３を形成することができる。その結果、冷却水が外部に流出して、ウォータポンプの周辺部品に冷却水の跡が付着することや、ドレン孔２４周辺に冷却水の析出物が付着する不具合を抑制することができる。

また、空間部として通常形成される、プーリ５の外周壁１１の内方空間２１に水溜り部２３が形成されているため、水溜り部２３は簡素な構造となる。さらに、メカニカルシール９から漏洩した冷却水を水溜り部２３に案内するドレン通路２５についても、プーリ５内の空間部に簡易に形成することができる。その結果、水溜り部２３を低コストで形成することができる。

プーリ５が、内方空間２１を回転軸４の軸方向寄りの第１室２２と第１室２２の外周側の第２室２３とに区画する区画壁１３を備え、第１室２２と第２室２３とは連通し、第２室２３を水溜り部として構成してあると、メカニカルシール９から漏洩した冷却水はプーリ５の外周側の第２室（水溜り部）２３に溜められる。このとき、エンジンの振動等により水溜り部２３に溜められた冷却水も移動することとなるが、区画壁１３によって回転軸４の径方向の移動幅が抑制されるため、冷却水はプーリ５の外方に流出し難くなる。

メカニカルシール９から漏洩した冷却水が回転軸４の径方向外方に拡散する位置と、プーリ５の軸受部１０の位置とを、回転軸４の軸方向における異なる位置に配置してある。こうすると、メカニカルシール９から漏洩した冷却水がプーリ５の軸受部１０によって阻害されることなく、回転軸４の径方向外方に拡散することなる。また、メカニカルシール９から漏洩した冷却水が拡散する方向にプーリ５の軸受部１０が存在しないため、水溜り部２３へのドレン通路（案内通路）２５が形成し易くなる。

[第２実施形態]
図３に示すように、インペラ７と回転軸４の軸受部８との間にメカニカルシール９が配置されている。ハウジング２に水抜き穴２６が形成されている。ハウジング２の外周側にプーリ５の内方空間２１が配置され、水抜き穴２６は内方空間２１に連通する。本実施形態では、この内方空間２１に水溜り部２３が形成される。水溜り部２３は、プーリブラケット５ａに形成されたドレン孔２４ａと、側壁１２に形成されたドレン孔２４ｂとを備える。ハウジング２の外面の水抜き穴２６の近くには、プーリブラケット５ａ寄りの第１案内板３０と側壁１２寄りの第２案内板３１とが外周壁１１に向けて延設してある。第１案内板３０と第２案内板３１に挟まれた空間がドレン通路２５である。第１案内板３０がメカニカルシール９から漏洩した冷却水を水溜り部２３におけるプーリ５の外周壁１１に向けて案内する。これにより、冷却水がハウジング２の外面を伝ってドレン孔２４ａ，２４ｂへ流れ込むことを防止することができる。第２案内板３１は、プーリ５の側壁１２とハウジング２の外面との間からの冷却水の漏れを防止する。

水抜き穴２６は、ハウジング２の周方向に部分的に設けられている。水抜き穴２６は、従来からあるようにドリル穴にて形成してもよいが、例えばハウジング２の内面側部分を幅広にし、ハウジング２の外面側部分を幅狭な通路として形成してもよい。こうすると、水抜き穴２６から流出した冷却水のハウジング２内への逆流を抑制することができる。

プーリ５により回転軸４が駆動されると、インペラ７が回転して冷却水が冷却水入口から吸入され、冷却水出口より排出される。このとき、冷却水が、メカニカルシール９と回転軸４との間の微小な隙間を通ってメカニカルシール９と軸受部４ａとの間の空間２０（メカニカルシール９に隣接する空間２０）に漏洩する。この冷却水は、水抜き穴２６からドレン通路２５に流出しプーリ５の外周壁１１の内方空間２１に形成された水溜り部２３に流入し貯留される。

［他の実施形態］
（１）上記の実施形態では、プーリ５の内方空間２１に水溜り部２３のみが形成する例を示したが、プーリ５の内方空間２１には、ウォータポンプ１の回転速度を可変することができる可変機構が設けられていてもよい。

（２）上記の第１実施形態では、プーリ５の軸受部１０をメカニカルシール９の外周位置であって回転軸４の径方向においてメカニカルシール９と重なる位置に設ける例を示したが、プーリ５の軸受部１０は、回転軸４の径方向においてメカニカルシール９と重ならない位置に設けてもよい。また、回転軸４の軸受部８は回転軸４の回転やメカニカルシール９の回転ブレに支障がないのであれば設けなくてもよい。

（３）上記の第２実施形態では、プーリブラケット５ａに設けたドレン孔２４ａと、側壁１２に設けたドレン孔２４ｂとを例示したが、ドレン孔２４ａ、２４ｂは少なくとも１つあればよい。

本発明に係るウォータポンプは、各種車両における幅広い冷却対象に用いられるウォータポンプに利用可能である。

１ ウォータポンプ
２ ハウジング
３ エンジンボディ
４ 回転軸
５ プーリ
５ａ プーリブラケット（動力伝達部材、案内部）
６ 渦室
７ インペラ
８ 軸受部
９ メカニカルシール
１０ 軸受部
１１ 外周壁
１３ 区画壁
１４ 遮蔽板
２０ 空間
２１ 内方空間
２２ 第１室
２３ 水溜り部（第２室）
２４ ドレン孔
２５ ドレン通路

Claims (7)

1. ハウジングに支持された回転軸と、
   前記回転軸の一端に設けられたインペラと、
   前記ハウジングと前記回転軸との間に設けられ冷却水の外部への漏洩を抑制するメカニカルシールと、
   前記回転軸の軸受部と、
   前記回転軸の軸方向において前記インペラとは反対の側に設けられ当該回転軸を回転させるプーリと、
   前記プーリと前記回転軸に亘って設けられた動力伝達部材と、を備え、
   前記プーリの外周壁の内方空間に、前記メカニカルシールから漏洩する冷却水を溜める水溜り部を形成してあるウォータポンプ。
2. 前記プーリが、前記内方空間を前記回転軸の軸方向寄りの第１室と前記第１室の外周側の第２室とに区画する区画壁を備え、
   前記第１室と前記第２室とは連通し、前記第２室を前記水溜り部として構成してある請求項１記載のウォータポンプ。
3. 前記ハウジングに前記プーリの軸受部を設け、前記メカニカルシールから漏洩した冷却水が前記回転軸の径方向外方に拡散する位置と、前記プーリの軸受部の位置とを、前記回転軸の軸方向における異なる位置に配置してある請求項１または２記載のウォータポンプ。
4. 前記回転軸の軸受部として前記インペラと前記メカニカルシールとの間にすべり軸受を設けてある請求項１〜３のいずれか一項に記載のウォータポンプ。
5. 前記プーリが、前記メカニカルシールから漏洩する冷却水を前記水溜り部に導く案内部を備える請求項１〜４のいずれか一項に記載のウォータポンプ。
6. 前記ハウジングに前記プーリの軸受部を設け、前記プーリの前記内方空間に、前記プーリの軸受部に対する前記メカニカルシールから漏洩する冷却水を遮蔽する遮蔽板が設けてある請求項１〜５のいずれか一項に記載のウォータポンプ。
7. 前記遮蔽板が前記回転軸の径方向において前記プーリの軸受部の外方まで延設されてある請求項６記載のウォータポンプ。

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