JP2013181478A

JP2013181478A - ウォータポンプ

Info

Publication number: JP2013181478A
Application number: JP2012046565A
Authority: JP
Inventors: Taichi Yoshida; 太一吉田; Hirotaka Kurita; 洋孝栗田; Yoichi Oyamada; 陽一小山田
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2013-09-12
Anticipated expiration: 2032-03-02
Also published as: JP6003095B2

Abstract

【課題】外部より異物が入り、インペラが設けられるポンプ側から回転軸の周囲に漏出した冷却水が回転軸下方の水溜部に溜まり、冷却水の排出経路から逆流してインペラの回転に影響を与えることがないウォータポンプを提供する。
【解決手段】冷却水が流れる第１空間２５を有するボディ４に回転自在に支持された回転軸７の一方に設けられるインペラ１１と、冷却水を回転軸７の周囲でシールするシール部材９とを備えたウォータポンプ１において、第１空間２５と反対側の第２空間２６に漏出した冷却水を溜めておく水溜部２１と、第２空間２６と水溜部２１との間に形成された水抜き孔１２と、ボディ４が固定される固定部材３と、両部材を結合部２０にて結合するボルト３０とを備え、水溜部２１に溜まる漏出した冷却水をボディ４の下方へと導き、ボルト３０が設けられる位置で、ボルト３０のフランジ部３２とボディ４との接合面２８より外部に排出する構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関を冷却する冷却水の循環を行うウォータポンプに関する。

従来、ウォータポンプは内燃機関（エンジン）に対して、エンジンを流体（例えば、水、により冷却するため、流体を循環させるのに使用される。この場合、流体として用いられる水は、冷却を行うために用いられることから、以下、冷却水と称す。

ウォータポンプの構成は、例えば、エンジン本体に固定されるボディと、ボディ内部にベアリングを介して回転自在に支持される回転軸と、回転軸の一端に設けられたインペラとを備え、インペラをモータにより回転させることにより冷却水をエンジン内部に循環させる構成となっている。従来のウォータポンプでは、更に、インペラとベアリングとの間にシール部材と、ボディの下方にシール部材を介してインペラ側から漏れてきた冷却水（水滴）をボディの外部へと水抜き孔を介して溜める水溜部とが設けられ、水溜部はエンジンブロック側の取付面において外部に排出を行うドレインポートが開口するウォータポンプの構成が知られている（特許文献１を参照）。

特開２００２−２８５９９８号公報

しかしながら、上記した従来のウォータポンプでは、水溜部に連続したドレインポートが外部に直接開口する構成となっている。このため、ドレインポートが形成される外部より異物が入り易く、異物が外部から入り冷却水の外部への排出経路の一部（例えば、これに限定されないが、ドレインポート）が閉塞してしまうと、次第に水抜き孔を介して冷却水が水溜部に溜まる。そして、冷却水が次第に水溜部に溜まり、冷却水の排出経路において逆流が発生し得るものとなってしまう。インペラを回転させる回転軸の周囲にまで排出すべく冷却水が溜まってしまうと、インペラの回転に影響を及ぼしてしまうので、水抜き孔を介して伝わってきた冷却水を効果的に外部に排出する対策が必要となる。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みて成されたものであり、従来のようにドレインポートの出口となる外部より異物が入り、インペラが設けられるポンプ側から回転軸の周囲に漏出した冷却水が回転軸の下方に設けられる水溜部に溜まり、水溜部から逆流してインペラの回転に影響を与えることがないウォータポンプを提供することを課題とする。

上記した課題を解決するために講じた技術的手段は、吸入口および吐出口に連通する第１空間を有するボディと、該ボディの内部に回転軸を介して回転自在に支持され、前記第１空間に存在する冷却水を循環させるインペラと、前記第１空間に存在する冷却水を回転軸の周囲でシールするシール部材と、前記シール部材を介して前記第１空間とは反対側の前記回転軸の周囲に形成された第２空間へと漏出した冷却水を前記回転軸の下方で溜める水溜部と、前記ボディが固定される固定部材と、前記固定部材と前記ボディとを結合部にて結合する結合部材とを備え、前記水溜部に溜まる漏出した冷却水を前記結合部材と前記ボディまたは前記固定部材との間から外部に排出する構成とした。

この場合、前記結合部材は頭部とネジ部とを有するボルトであり、漏出した冷却水を前記頭部または前記ネジ部の位置まで導き、外部に排出する構成とすると良い。

また、前記結合部材は、フランジ状を呈する前記頭部の位置まで導き、外部に排出する構成とすると良い。

また、前記結合部材はノックピンであり、漏出した冷却水を前記ノックピンの位置まで導き、前記ノックピンの外形に沿って外部に排出する構成とすると良い。

本発明のウォータポンプは、水溜部に溜まり漏出した冷却水を、ボディと固定部材とを結合する結合部へと導き、結合部における結合部材とボディ（または、固定部材）との間より外部に排出する構成としたので、漏出した冷却水の出口は結合部材により閉塞される。このため、従来のように排出経路の出口から異物等が入ることを防止することができる。従って、漏出した冷却水の排出経路において途中の一部が異物により詰まってしまうこと、および、回転軸方向へ漏出した冷却水が逆流することを防止することができる。これは従来からボディを固定部材に対して結合している結合部材を用いて漏出した冷却水の逆流を防止することができるので、部品点数を増加させることなく漏出した冷却水の排出経路を工夫することにより、逆流の防止を簡単な構成により行うことができる。

この場合、漏出した冷却水をボディの固定部材への締結に必要なボルトの頭部またはネジ部を利用して、従来よりも部品点数を増加させることなく、効果的に外部に排出することが可能である。

また、結合部材は、フランジ状を呈する頭部の位置まで導き、外部に排出する構成とすれば、フランジ状の端面に沿って漏出した冷却水をフランジ状の端面を利用して効果的に外部に排出することができ、外部より見えない、隠れた位置より排出することができる。

また、結合部材はノックピンであり、漏出した冷却水をノックピンの位置まで導き、ノックピンの外形に沿って外部に排出する構成とすれば、ボルトよりも安価なノックピンを用いることで、漏出した冷却水を外部に排出することができる。

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である。図１に示すＩＩ−ＩＩ断面図である。図２の変形例となる第２実施形態におけるウォータポンプの断面図である。図３の変形例となる第３実施形態におけるウォータポンプの断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態における具体的な構成を、図１および図２に示す。

ウォータポンプ１は、内燃機関（エンジン）に対して、流体（例えば、水であり、以下に冷却水と称す）をエンジン内部に循環させて、熱くなったエンジン（例えば、シリンダヘッド等）を冷却するために使用される。ウォータポンプ１は骨格を成すボディ４とタイミングチェーンカバー（固定部材）３との間の隙間をガスケット２によりシールして外形が構成されている。ボディ４は、中央に円筒状中空のボス部２４を有し、ボス部２４からタイミングチェーン側（図２に示す右側）が大径となっており、大径となった部位の内側に凹部状の第１空間２５を有する。第１空間２５は、後述する吸入口１４および吐出口１７に連通し、冷却水を吸入口１４より吸入して吐出口１７より吐出するポンプ室５となり、ボス部２４の中空内部に回転軸支持孔６が形成されている。回転軸支持孔６には回転軸７が環状を呈するベアリング８を介して回転自在にボス部２４に支持される。この場合、第１空間２５のポンプ室５側を液密にするために環状のシール部材９がポンプ室側の回転軸７の周囲に設けられ、ポンプ室５側と反対側の回転軸７の周囲（具体的には、シール部材９とベアリング８との間）を区画する第２空間２６とをシールする。また、回転軸７のインペラ１１が設けられる側とは反対側には、クランクシャフト（図示せず）からタイミングベルト（図示せず）により回転駆動が成される円盤状のプーリ１０が回転自在に固定され、プーリ１０の回転によりポンプ室５の内部に設けられる羽根状のインペラ１１が回転駆動され、ポンプ室５に存在する冷却水をエンジン内部に循環させることができる。

ボディ４には、ポンプ室５からシール機能を成すシール部材９を介して第１空間２５より第２空間２６へと漏れた冷却水（ここでは、漏出した冷却水と称す）を、回転軸７の第２空間２６の中央位置からその下方へと排出する水抜き孔１２が形成されている。また、ボディ４にはポンプ駆動時（インペラ１１の回転時）に第２空間内で漏出した冷却水が熱くなり水蒸気化した冷却水を大気中に排出できる蒸気抜き孔１３が、ボス部２４に形成された水抜き孔１２の真上の位置にボディ４を貫通して形成されている。

水抜き孔１２は、管路が鉛直方向において下方（鉛直下方）へと延在しており、水抜き孔１２の下方に水抜き孔１２と連通し広くなった空間（水溜部２１）がボディ４のボス部２４と軸方向平行して第１水溜部２１ａと第２水溜部２１ｂが並設されボディ４に連通路２１ｃを介して形成されている、この水溜部２１（第１水溜部２１ａ、第２水溜部２１ｂ）は水抜き孔１２を通り、漏出した冷却水を二段で溜める空間であり、ボディ４の第１空間２５より下方に形成された凹部を壁面として、ポンプ室５のシールを図るガスケット２の一方の側面とにより液密的に形成される。第１水溜部２１ａでは、図１に示すように図示しない底面から溜まり、連通路２１ｃが形成される高さ位置までの水位になると、第１水溜部２１aから連通路２１ｃに流れ出て、連通路２１ｃからボディ４が固定部材３に固定される結合部２０の位置まで導かれ、水排出経路が形成される構成となっている。

タイミングチェーンカバー３は、図２に示すように、回転自在なインペラ１１が所定間隔を維持して回転自在となって収納されるようになっている。タイミングチェーンカバー３はボディ４と共に第１空間２５を区画する凹部を有し、インペラ１１の中央には軸方向に開口した冷却水入口となって冷却水を吸入する吸入口１４が形成されている。この吸入口１４より第１空間２５に冷却水が取り込まれる。タイミングチェーンカバー３は、ボディ４に水溜部２１が形成される部位にガスケット２と面接触する平面部を有し、第１水溜部２１の一壁面がガスケット２により形成され、第２水溜部２１ｂの中央位置がフランジ部３２を有する頭部３１をもつボルト（結合部材）３０のネジ部３３が挿通される結合部２０となり、ボルト３０によりボディ４が固定部材、即ち、タイミングチェーンカバー３とが強固に結合されている。ボルト３０は図１に示すように、ボス部２４を中心としてボディ４の周方向の４カ所（２カ所でも可）に設けられ、タイミングチェーンカバーに対してボディ４が廻り止めされ締結されている。

上記構成において、第１水溜部２１aより連通路２１ｃを伝わり漏出した冷却水は、ボディ４の結合部２０の位置に形成された第２水溜部２１ｂへと導かれる。第２水溜部２１ｂへと到達した漏出した冷却水は第２水溜部２１ｂの底面２６に辿りつき、結合部２０においてボルト３０のフランジ部３２とボディ４との間の接合面２８を伝って外部に排出する構成となっている。接合面２８を介して漏出した冷却水（例えば、これに限定されないが、にじみ出る程度の冷却水）を従来よりも部品点数を増加させることなく、簡単な構成により、外部１６へと効率良く排出することができる。

次に、本発明の動作について説明する。

エンジン駆動状態では、エンジンのクランクシャフト（図示せず）の回転運動でタイミングベルト（図示せず）が駆動される。タイミングベルトが駆動されると、タイミングベルトがかけられたプーリ１０が回転駆動され、プーリ１０と一体回転する回転軸７および回転軸７の一方に設けられた羽根状のインペラ１１が共に回転する。この場合、第１空間２５のポンプ室内に存在する冷却水は、吸入口１４より吸入されインペラ１１の回転によって循環され、吐出口１７へと圧送される。この様な動作過程において、回転軸７のシールを図るためシール部材９が設けられているが、シール部材９から第１空間２５と反対側の第２空間２６に冷却水の漏れが経年的に伴って発生し得るものとなる。このようにシール部材９が十分にシール機能を果たさない状況が発生すると、ポンプ室側から第２空間２６へと漏出した冷却水は、第２空間２６の下方に形成された水抜き孔１２を通って、水溜部２１に自重によって流れ、その後、広くなった空間、即ち、第１水溜部２１ａに溜まる。この場合、ポンプ駆動により熱く第２空間２６で水蒸気となった冷却水はボス部２４の上方に開口した蒸気抜き孔１３を通して外部１６へと排出される。

水抜き孔１２を通過し漏出した冷却水は、第１水溜部２１ａの底面から溜まっていき、連通孔２１ｃが形成される位置まで水位が達すると、連通孔２１ｃを通り、第２水溜部２１ｂへと導かれる。ボディ４の結合部２０に形成された第２水溜部２１ｂからは、ボディ４とボルト３０のフランジ部３２の背面に形成される接合面２８より、外部１６へ排出させる。この際、接合面２８は外部１６に、にじみ出る程度の冷却水を排出する程度の数mm程度のクリアランスを下方に向かって設けても良い。第１実施形態では、外部１６に漏出した冷却水を排出する排出経路において出口が開口せず、フランジ部３２の背面で閉塞する構成になっているため、外部からの異物を水排出経路の内部に侵入させることはない。

本発明のウォータポンプ１は、回転軸７より下方に形成された水溜部２１に水抜き孔１２を介して溜まった冷却水を、ボルト３０が設けられる位置まで導き、ボルト３０の持つフランジ部３２の背面を利用してフランジ部３２の背面とボディ４との接合面２８を使って効果的に外部１６に排出することができる。

この場合、漏出した冷却水の外部１６への排出経路の出口を塞ぐ構成となるので、水溜部２１の中に異物が侵入したり、排出経路の途中で異物が詰まったり、漏出した冷却水が詰まった異物による影響で排出経路を逆流することを簡単な構成により抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、図３を参照して図２の変形例である第２実施形態の構成について説明する。

第２実施形態に示すウォータポンプ１ａの漏出した冷却水の排出経路において水溜部２１までの構成は第１実施形態と同じであり、ここでは詳細な説明は割愛する。第１実施形態と異なる点は、第１実施形態ではボディ３が固定部材であるタイミングチェーンカバー３に対してボルト３０により取り付けられる構成となっており、ボルト３０のフランジ部３２の背面とボディ４との接合面２８より漏出した冷却水を排出する構成に対し、第２実施形態ではボルト３０をタイミングチェーンカバー側から締結している点が異なる。

図３では、ボディ側には図２に示されるように第１実施形態に示す第２水溜部２１ｂを備えておらず、第１水溜部２１ａに連通する連通路２１ｃに連通するよう、タイミングチェーンカバー側から取付けられるフランジ部３７を有する頭部３３をもつボルト３０のネジ部３４が挿通される取付孔３９が形成されており、取付孔３９とネジ部３４との接合面３８を介して外部１６に排出する構成とすることも可能である。この場合、タイミングチェーンカバー３はボルト３０が設けられる位置にネジ部３４の径の２倍の径を有する取付孔３６が形成され、連通路２１ｃと取付孔３６とはガスケット２によりシールされる構成となっている。

第２実施形態の動作および効果について説明する。上記した構成によれば、エンジン駆動による経年変化によって、第１空間２５から第２空間２６へと漏出した冷却水が第１水溜部２１aより連通路２１ｃを介してボルト３０が挿通される結合部２０へと導かれる構成となっており、ボルト３０のネジ部３４が挿通される取付孔３９とネジ部３４との接合面３８により、外部１６に排出することが可能である。この場合、ボルト３０のフランジ部３７はタイミングチェーンカバー３の取付孔３６によって結合部２０において端面と当接しており、しかも、第１水溜部２１ａとはガスケット２によりタイミングチェーンカバー側からもシールされているため、フランジ部の背面とタイミングチェーンカバーとの当接面３８から異物の侵入を部品点数を増加させることなく、簡単な構成により確実に防止することができる。

タイミングチェーンカバー３及びボディ４がガスケット２を介して固定され、結合部２０に冷却水の排出経路を形成することで排出が行え、排出経路の途中の一部で詰まった異物によって、漏出した冷却水を逆流させることはない。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下に示す様に変更することも可能である。

（第３実施形態）
第１実施形態および第２実施形態では、タイミングチェーンカバー３に対してボディ４をボルト３０により締結し、ボルト３０が設けられる結合部２０の位置に冷却水の排出経路が導かれる構成としたが、第３実施形態ではボルト３０を用いる代わりに、図４に示す如く、ボルト３０よりも安価なノックピン４０を用いても良い。

ノックピンはボディ４とタイミングチェーンカバー３とを締結する結合部２０（図２においてボルト３０が設けられる位置）に用いられる。ノックピン４０は水抜き孔１２の下方に設けられる第１水溜部４１に繋がる連通路４２に繋がる位置に設けられており、連通路４２からボディ４に形成された取付孔４４とタイミングチェーンカバー３に形成され取付孔４４の位置に対応した位置に形成された取付孔４６に対し、円柱状のノックピン４０が取付けられる構成としても良い。

上記構成において、は取付孔４４とノックピン４０の外周面との間で僅かなクリアランスを設けて、漏出した冷却水を効率よく安価な構成にて排出することも可能である。

１ウォータポンプ
３タイミングチェーンカバー（固定部材）
４ボディ
７回転軸
９シール部材
１１インペラ
１２水抜き孔
１４吸入口
１６外部
１７吐出口
２０結合部
２１（２１ａ、２１ｂ）、４１水溜部
２１ｃ、４２連通路
２４ボス部
２５第１空間
２６第２空間
２８接合面
３０ボルト（結合部材）
３１頭部
３２フランジ部（頭部）
３３ネジ部
４０ノックピン（結合部材）

Claims

吸入口および吐出口に連通する第１空間を有するボディと、
該ボディの内部に回転軸を介して回転自在に支持され、前記第１空間に存在する冷却水を循環させるインペラと、
前記第１空間に存在する冷却水を回転軸の周囲でシールするシール部材と、
前記シール部材を介して前記第１空間とは反対側の前記回転軸の周囲に形成された第２空間へと漏出した冷却水を前記回転軸の下方で溜める水溜部と、
前記ボディが固定される固定部材と、
前記固定部材と前記ボディとを結合部にて結合する結合部材とを備え、
前記水溜部に溜まる漏出した冷却水を前記結合部材と前記ボディの間の接合面より外部に排出するようにしたウォータポンプ。
前記結合部材は頭部とネジ部とを有するボルトであり、漏出した冷却水を前記頭部または前記ネジ部の位置まで導き、外部に排出するようにした請求項１に記載のウォータポンプ。
前記結合部材は、フランジ状を呈する前記頭部の位置まで導き、外部に排出するようにした請求項１または請求項２に記載のウォータポンプ。
前記結合部材はノックピンであり、漏出した冷却水を前記ノックピンの位置まで導き、前記ノックピンの外形に沿って外部に排出するようにした請求項１に記載のウォータポンプ。