JP2015190447A - Internal combustion engine pump unit - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、内燃機関で使用するポンプ装置に関するものである。 The present invention relates to a pump device used in an internal combustion engine.
内燃機関では、冷却水の圧送手段としてウォータポンプが使用されている。このウォータポンプは、軸受けによってハウジングに回転自在に保持された回転軸の一端にインペラを設けており、インペラが回転すると、冷却水はポンプ室に軸方向から流入して接線方向に排出される。 In an internal combustion engine, a water pump is used as a cooling water pumping means. In this water pump, an impeller is provided at one end of a rotating shaft rotatably held in a housing by a bearing. When the impeller rotates, cooling water flows into the pump chamber from the axial direction and is discharged in a tangential direction.
ハウジングには軸受けを配置するために回転軸と同心の中心穴が空いており、この中心穴から冷却水が軸受けに至ることを阻止するため、中心穴のうち軸受けよりもインペラに寄った側にメカニカルシールを配置しており、その例が例えば特許文献1に開示されている。特許文献1では、メカニカルシールを中心穴の端に寄せて(インペラに近接させて)配置している。
The housing has a central hole concentric with the rotating shaft to place the bearing, and in order to prevent cooling water from reaching the bearing from this central hole, the center hole is closer to the impeller than the bearing. The mechanical seal is arrange | positioned and the example is disclosed by
さて、メカニカルシールは高い液封効果を発揮するが、異物を噛み込むとシール効果が低下し、すると、冷却水が軸受けに至って腐食や水漏れ等のトラブルを引き起こすおそれがある。従って、メカニカルシールの信頼性とは別に、異物がメカニカルシールに至ることを極力阻止する必要がある。 Now, the mechanical seal exhibits a high liquid sealing effect, but if the foreign matter is bitten, the sealing effect is lowered, and then the cooling water may reach the bearing and cause troubles such as corrosion and water leakage. Therefore, apart from the reliability of the mechanical seal, it is necessary to prevent foreign matter from reaching the mechanical seal as much as possible.
特に、回転軸の長さが長くて撓みが発生しやすくなると、メカニカルシールにも異物が進入しやすくなるため、異物の進入防止対策の必要性は高くなると云える。しかし、特許文献1を初めとして従来は、このような異物対策の配慮は成されていない。
In particular, when the length of the rotating shaft is long and bending is likely to occur, foreign matter can easily enter the mechanical seal, so the need for measures to prevent foreign matter from entering increases. However, in the prior art including
本願発明はかかる現状に鑑み成されたものであり、メカニカルシールのようなシール部材への異物を進入を阻止することで、シール材の機能確保を図らんとするものである。 The present invention has been made in view of the present situation, and aims to ensure the function of the sealing material by preventing foreign matter from entering a sealing member such as a mechanical seal.
本願発明の構成は多岐に亙っており、その典型例を各請求項で特定している。このうち請求項1の発明は、一端部をポンプ室に露出させた回転軸と、この回転軸が軸受けにて回転自在に保持されたハウジングとを備えており、前記回転軸の一端部にはインペラを設けており、更に、前記軸受けとインペラとの間にはシール部材を設けている、という基本構成において、前記軸受けとインペラとの間に、インペラの側から軸受けの側に異物が進入することを阻止する仕切り部を設けている。
The configurations of the present invention are diverse, and typical examples are specified in each claim. Of these, the invention of
請求項2の発明は請求項1を好適に具体化したものであり、この発明では、前記仕切り部は前記回転軸に一体的に設けられており、前記仕切り部を、回転にて流体を前記シール部材の側からインペラの側に押しやる羽根構造と成している。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a preferred embodiment of the first aspect. In the present invention, the partition portion is provided integrally with the rotating shaft, and the partition portion is configured to rotate the fluid. It has a blade structure that pushes from the seal member side to the impeller side.
請求項3の発明は、請求項1と同じ基本構成において、前記インペラに、インペラの側から軸受けの側に異物が進入することを阻止する仕切り部を設けている。 According to a third aspect of the present invention, in the same basic configuration as that of the first aspect, the impeller is provided with a partition portion that prevents foreign matter from entering from the impeller side to the bearing side.
請求項4の発明は、請求項3において、前記仕切り部を、回転にて流体を前記シール部材の側からポンプ室の側に押しやる羽根構造と成している。なお、請求項4における「ポンプ室の側に押しやる」は、「シール部材の側から吸い込む」と同義である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the partition portion has a blade structure that pushes the fluid from the seal member side to the pump chamber side by rotation. In addition, “pushing to the pump chamber side” in claim 4 is synonymous with “sucking from the seal member side”.
本願では、いずれの発明においても、異物が流体に乗ってポンプ室からシール部材の側に進入しても(或いは、進入しようとしても)、異物がシール部材に到達することを仕切り部によって阻止できる。従って、シール部材の機能を確保して高い液封効果を確保し、軸受けが液体で濡れて腐食や液漏れ等のトラブルになることを防止できる。 According to the present application, in any of the inventions, even if the foreign matter rides on the fluid and enters (or attempts to enter) the seal member from the pump chamber, the partition portion can prevent the foreign matter from reaching the seal member. . Therefore, the function of the sealing member is ensured to ensure a high liquid sealing effect, and it is possible to prevent the bearing from getting wet and causing troubles such as corrosion and liquid leakage.
請求項1,2のように仕切り部を回転軸とインペラとの間に設けると、構造が簡単になる利点がある。請求項1では、仕切り部は回転軸とハウジングとのうちいずれに設けることもできるが、請求項2のように回転軸を回転軸に設けてこれを羽根構造にすると、異物を積極的にポンプ室の側に押しやることができるため、異物がシール部材に至ることをより確実に阻止できる利点がある。
If the partition part is provided between the rotating shaft and the impeller as in
また、請求項3のように仕切り部をインペラに設けると、ポンプ室に近接した部位で異物の進入を阻止できるため、異物進入に対して高い阻止効果を発揮すると云える(インペラの回転に伴い、流体は仕切り部の箇所でも遠心力を受けつつ旋回運動をしているため、異物も流体の流れに乗ってポンプ室に排出される。)。特に、請求項4のように仕切り部に羽根機能を持たせると、異物を確実に除去できて好適である。
In addition, when the partition portion is provided on the impeller as in
(1).内燃機関の概略
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、内燃機関のウォータポンプに適用している。内燃機関の基本的な構成は従来と同様であり、機関本体の主要要素として、シリンダブロック1とその上面に固定されたシリンダヘッド2、並びにこれらの一端面に多数のボルトで固定されたフロントカバー(チェーンカバー、チェーンケース)3を備えている。シリンダヘッド2の上面にはヘッドカバー4が固定されて、シリンダブロック1の下面にはオイルパン5が固定されている。
(1). Outline of Internal Combustion Engine Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment is applied to a water pump of an internal combustion engine. The basic configuration of the internal combustion engine is the same as the conventional one, and as main elements of the engine body, a
クランク軸6の一端部はフロントカバー3の外側に突出している一方、正面視で機関本体を挟んだ左側にはモータジェネレータ(ISG)7を配置し、右側にはエアコン用コンプレッサ8を配置している。また、フロントカバー3のうち、概ね上下中間部でかつ左寄りの部位にはウォータポンプ9を配置している。
One end of the
モータジェネレータ7、エアコン用コンプレッサ8、ウォータポンプ9は、それぞれ回転軸に固定されたプーリ10,11,12を備えており、モータジェネレータ7のプーリ10と第1クランクプーリ13とに第1ベルト14が巻き掛けられて、エアコン用コンプレッサ8のプーリ11と第2クランクプーリ15とに第2ベルト16が巻き掛けられて、ウォータポンプ9のプーリ12と第3クランクプーリ17とに第3ベルト18が巻き掛けられている。
The
3本のベルト14,16,18は、第1ベルト14がフロントカバー3に最も近くて、第3ベルト18がフロントカバー3から最も遠い配置関係になっている。従って、ウォータポンプ9のプーリ12は、各補機を1本のベルトで駆動している場合に比べて、フロントカバー3からの突出寸法が大きくなっている。フロントカバー3はウォータポンプ9のポンプハウジングを兼用している。そこで、図2に示すように、フロントカバー3にはウォータポンプ9のポンプハウジング20が一体化されており、ポンプハウジング20にポンプ室(渦巻き室)21が空いている。
The three
(2).ウォータポンプの構造
次に、ウォータポンプ9の構造を説明する。まず、図3に示す第1実施形態を説明する。ウォータポンプ9は、ポンプ室21を有するポンプハウジング20とこれに重ね固定されたカバーハウジング22とを有している。カバーハウジング22にはクランク軸6と平行な中心穴23が空いており、中心穴23に、軸受け24を介して回転軸25が回転自在に保持されている。
(2) Structure of water pump Next, the structure of the
回転軸25の一端部はポンプ室21に露出しており、この一端部にインペラ26を固定している。他方、回転軸25の他端部はカバーハウジング22の外側に突出しており、この他端部にプーリ12を固定している。プーリ12は、カバーハウジング22の先端部を覆うように椀状の形態になっている。
One end of the rotating
軸受け24は中心穴23のうちプーリ12に寄った側に設けており、中心穴23のうちポンプ室21に寄った部位には、シール部材の一例としてのメカニカルシール27を配置している。ポンプ室21には、シリンダブロック1に設けた流入口28が冷却水が流入する。また、ポンプハウジング20には吐出口29を設けており、吐出口29は、シリンダブロック1に設けたメインギャラリー30に連通している。
The
そして、インペラ26には、中心穴23に向いた筒状の仕切り部31を一体に設けている(別部材で製造してから、溶接等で固定してもよい。)。仕切り部31はインペラ2 6と一体に回転するので、仕切り部31の外周の外側には、仕切り部31に連れ回転する水流が発生している。そして、仕切り部31で囲われた部位は袋小路になっていて水流は流入せず、水流は逃げ場を求めて吐出口29に向かう。
The
従って、冷却水に粒体等の異物が混入していても、異物は水流に乗って吐出口29に排出され、メカニカルシール27に向かうことはない。その結果、異物がメカニカルシール27に噛み込んで水封機能が低下することを防止できる。
Therefore, even if foreign matter such as granules is mixed in the cooling water, the foreign matter rides on the water flow and is discharged to the
本実施形態では、既述のように、3つの補機を別々に駆動したことで、最も負荷が小さいウォータポンプ9のプーリ12はフロントカバー3から最も遠くなっており、これに伴って、回転軸25は従来よりも長くなっている。このため回転軸25は撓みやすくなっていて、メカニカルシール27にも隙間ができやすい状態になっているが、異物がメカニカルシール27に至ることを仕切り部31で阻止できるため、メカニカルシール27の水封機能が低下することはなくて、冷却水が軸受け24に至ることを的確に阻止できる。
In the present embodiment, as described above, since the three auxiliary machines are driven separately, the
図3(A)では仕切り部31は単なる筒状構造になっているが、仕切り部31、冷却水を積極的に押し戻す羽根機能(或いはポンプ機能)も持たせるたことも可能である。その例として図3(B)では、仕切り部31の外周に、軸線に対して傾斜した(ねじれた)多数のフィン(或いはリブ)32を設けている。
In FIG. 3A, the
他方、図3(C)に示す例では、仕切り部31の外周に螺旋状33を設けている。他にも、仕切り部31を周方向に配置された飛び飛びに配置された多数の板で構成して、各板を軸線方向から見て少し捩じった姿勢とすることでも、仕切り部31に羽根機能を持たせることができる。
On the other hand, in the example shown in FIG. 3C, a spiral 33 is provided on the outer periphery of the
図4に示す第2実施形態では、仕切り部31はリング板状に形成されており、これを回転軸25に固定している。仕切り部31を回転軸25に設けることに代えて、又はこれに加えて、図4に一点鎖線で示すように、中心穴23にリング板状の仕切り部31を取り付けることも可能である。これらリング板状の仕切り部31は、回転軸25又は中心穴23に複数枚設けることが可能である。
In the second embodiment shown in FIG. 4, the
図5に示す第3実施形態では、回転軸25に仕切り部31を設けた場合において、仕切り部31のうちポンプ室21に向いた部位にフィン部34を設けることで、仕切り部31に、冷却水をポンプ室21の側に押しやる羽根機能を持たせている。
In the third embodiment shown in FIG. 5, when the
以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、回転軸の外周面に、仕切り部としてファン状の複数の羽根片を飛び飛びで複数個設け、羽根片の押し出し作用でポンプ室に向かう水流を形成するように構成してもよい。また、本願発明は、ウォータポンプのみでなく、オイルポンプなどにも適用できる。回転軸はモータで駆動してもよい。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention can be embodied in various ways. For example, a plurality of fan-like blade pieces may be provided on the outer peripheral surface of the rotating shaft as a partitioning portion, and a water flow toward the pump chamber may be formed by pushing out the blade pieces. The present invention can be applied not only to a water pump but also to an oil pump. The rotating shaft may be driven by a motor.
本願発明は、ウォータポンプ等のポンプ装置に具体化できる。従って、産業上利用できる。 The present invention can be embodied in a pump device such as a water pump. Therefore, it can be used industrially.
9 ウォータポンプ
12 ウォータポンプのプーリ
20 ポンプハウジング
21 ポンプ室(渦巻き室)
22 カバーハウジング
23 中心穴
24 軸受け
25 回転軸
26 インペラ
27 シール部材の一例としてのメカニカルシール
31 仕切り部
32,34 羽根構造の要素としてのフィン(リブ)
33 羽根構造の要素としての螺旋条
9 Water pump 12
DESCRIPTION OF
33 Spiral strips as an element of blade structure
Claims (4)
前記軸受けとインペラとの間に、インペラの側から軸受けの側に異物が進入することを阻止する仕切り部を設けている、
内燃機関のポンプ装置。 A rotating shaft having one end portion exposed to the pump chamber, and a housing in which the rotating shaft is rotatably held by a bearing; an impeller is provided at one end portion of the rotating shaft; and A seal member is provided between the bearing and the impeller,
A partition is provided between the bearing and the impeller to prevent foreign matter from entering from the impeller side to the bearing side.
A pump device for an internal combustion engine.
請求項1に記載した内燃機関のポンプ装置。 The partition portion is provided integrally with the rotating shaft, and the partition portion has a blade structure that pushes fluid from the seal member side to the impeller side by rotation.
A pump device for an internal combustion engine according to claim 1.
前記インペラに、インペラの側から軸受けの側に異物が進入することを阻止する仕切り部を設けている、
内燃機関のポンプ装置。 A rotating shaft having one end portion exposed to the pump chamber; and a housing that is rotatably held by the rotating shaft by a bearing. An impeller is provided at one end portion of the rotating shaft, and the bearing And a structure in which a seal member is provided between the impeller and the impeller,
The impeller is provided with a partition portion that prevents foreign matter from entering from the impeller side to the bearing side,
A pump device for an internal combustion engine.
請求項3に記載した内燃機関のポンプ装置。 The partition portion has a blade structure that pushes fluid from the seal member side to the pump chamber side by rotation,
The pump device for an internal combustion engine according to claim 3.
Priority Applications (1)
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