JP2021156167A - Structure of cooling water pump for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水冷式の内燃機関における機械式の冷却水ポンプの構造に関する。 The present invention relates to the structure of a mechanical cooling water pump in a water-cooled internal combustion engine.
車両、特に四輪自動車に搭載される内燃機関は、一般に水冷式になっている。それ故、内燃機関の冷却水を吸込み吐出して循環させる冷却水ポンプが、内燃機関に付帯している。 Internal combustion engines installed in vehicles, especially four-wheeled vehicles, are generally water-cooled. Therefore, a cooling water pump that sucks in, discharges, and circulates the cooling water of the internal combustion engine is attached to the internal combustion engine.
広く普及している内燃機関における機械式の冷却水ポンプは、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトに従動し、クランクシャフトからエンジントルクの供給を受けて回転する。クランクシャフトと冷却水ポンプの回転軸との間には、プーリ及びベルトを要素とする巻掛伝動機構が介在する。 A mechanical cooling water pump in a widely used internal combustion engine is driven by a crankshaft, which is an output shaft of an internal combustion engine, and rotates by receiving engine torque supplied from the crankshaft. A winding transmission mechanism having a pulley and a belt as elements is interposed between the crankshaft and the rotating shaft of the cooling water pump.
冷却水ポンプの回転軸は、その端部に冷却水を圧送するためのインペラを備える。その回転軸は、ベアリングを介してポンプハウジング(ボデー)に回転可能に支持される。インペラを配置するポンプ室とベアリングを設置する軸支室との間には、ポンプ室内の冷却水が軸支室に流入することを抑止するためのシール、典型的にはメカニカルシールを配する。 The rotating shaft of the cooling water pump is provided with an impeller for pumping cooling water to its end. The rotating shaft is rotatably supported by a pump housing (body) via bearings. A seal, typically a mechanical seal, is provided between the pump chamber in which the impeller is arranged and the shaft branch chamber in which the bearing is installed to prevent the cooling water in the pump chamber from flowing into the shaft branch chamber.
シールによる冷却水の密封は現実には完璧ではなく、ポンプ室からの冷却水の漏出が不可避的に発生する。その漏出した冷却水が軸支室に満ちてベアリングの機能を阻害することを避けるべく、ポンプハウジングには予め、シールを設けた部位を通じて漏出した冷却水を流下させる流下通路、及び流下した冷却水を一時的に貯留する漏水溜め部を形成してある。 Sealing of cooling water by a seal is not perfect in reality, and leakage of cooling water from the pump chamber is inevitable. In order to prevent the leaked cooling water from filling the shaft branch chamber and impairing the function of the bearing, the pump housing has a flow-down passage through which the leaked cooling water flows down through a portion provided with a seal in advance, and the flow-down cooling water. A leak reservoir is formed to temporarily store the water.
従来の冷却水ポンプ(例えば、下記特許文献を参照)では、漏水溜め部がプーリに向かう前方に開放している。その開口には、プラグを圧入して装着する。プラグには、これを貫通する円筒部を成形している。漏水溜め部に溜まった冷却水の水位がプラグの円筒部の軸孔の高さに達すると、漏水溜め部から溢れる冷却水が軸孔を介してポンプハウジング外に排出される。漏水溜め部内で気化した冷却水の蒸気もまた、プラグの軸孔を介してポンプハウジング外に排出される。 In a conventional cooling water pump (see, for example, the following patent document), the leak reservoir is open forward toward the pulley. A plug is press-fitted into the opening. The plug is formed with a cylindrical portion that penetrates the plug. When the water level of the cooling water collected in the leaked water reservoir reaches the height of the shaft hole of the cylindrical portion of the plug, the cooling water overflowing from the leaked water reservoir portion is discharged to the outside of the pump housing through the shaft hole. The vapor of the cooling water vaporized in the leak reservoir is also discharged to the outside of the pump housing through the shaft hole of the plug.
従来の冷却水ポンプでは、漏水溜め部に少量の冷却水しか溜めておくことができない。しかも、漏水溜め部に装着したプラグの軸孔は、椀状をなすプーリの内側の空間に開通している。 With a conventional cooling water pump, only a small amount of cooling water can be stored in the leaked water reservoir. Moreover, the shaft hole of the plug attached to the water leakage reservoir is open to the space inside the bowl-shaped pulley.
それ故、シールを設けた部位を通じてある程度以上の量の冷却水が漏出した場合、その冷却水が漏水溜め部からプーリの内側空間に排出され、回転するプーリによって周囲に撒き散らされる。そして、車両のボンネットを開けてエンジンルーム(エンジンコンパートメント)内を視認したユーザが、飛び散った冷却水を目にすることになり、これを冷却水ポンプの初期不良または故障であると誤解してしまう。 Therefore, when a certain amount or more of the cooling water leaks through the portion where the seal is provided, the cooling water is discharged from the leaking reservoir into the inner space of the pulley and scattered around by the rotating pulley. Then, the user who opens the hood of the vehicle and visually recognizes the inside of the engine room (engine compartment) will see the scattered cooling water, which is mistaken as an initial failure or failure of the cooling water pump. ..
その帰結として、ディーラまたは整備工場において、冷却水ポンプの交換等の対応が行われることとなる。だが、既に述べた通り、冷却水の漏出は不具合のない正常な冷却水ポンプにおいても不可避の事象であり、本来不要な処置による無駄なコストが発生していた。 As a result, the dealer or the maintenance shop will take measures such as replacing the cooling water pump. However, as already mentioned, the leakage of cooling water is an unavoidable event even in a normal cooling water pump without any problems, and wasteful costs are incurred due to originally unnecessary treatment.
本発明は、冷却水の漏洩が目立つことで不具合のない冷却水ポンプが不具合のあるものと誤認される問題を回避することを所期の目的とする。 An object of the present invention is to avoid a problem that a cooling water pump having no defect is mistaken as having a defect due to a conspicuous leakage of cooling water.
本発明にかかる内燃機関の冷却水ポンプは、内燃機関の本体に固定したポンプハウジングと、内燃機関のクランクシャフトに従動して回転するプーリと、前記プーリに接続されかつ前記ポンプハウジング内にベアリングを介して回転可能に支持されておりその端部にインペラが設けられた回転軸と、前記インペラと前記ベアリングとの間の部位に設けられ冷却水がインペラ側からベアリング側に流入することを抑止するシールと、前記シールが設けられた部位を通じて漏出した冷却水を流下させる流下通路と、前記流下通路を流下した冷却水を所定量溜めることができる第一の漏水溜め部と、前記第一の漏水溜め部から溢れる冷却水を排出する、前記プーリから離反する方向に開口している排出通路と、前記排出通路を通じて排出された冷却水を所定量溜めることができる第二の漏水溜め部とを具備する。 The cooling water pump of an internal combustion engine according to the present invention has a pump housing fixed to the main body of the internal combustion engine, a pulley that rotates in accordance with the crankshaft of the internal combustion engine, and a bearing connected to the pulley and contained in the pump housing. A rotating shaft that is rotatably supported via an impeller and has an impeller at its end, and a portion between the impeller and the bearing that prevents cooling water from flowing from the impeller side to the bearing side. A seal, a flow-down passage through which the cooling water leaked through the portion provided with the seal flows down, a first water leakage reservoir that can store a predetermined amount of cooling water flowing down the flow-down passage, and the first water leakage. It is provided with a discharge passage that is open in a direction away from the pulley for discharging the cooling water overflowing from the reservoir, and a second leak reservoir that can store a predetermined amount of the cooling water discharged through the discharge passage. do.
本発明によれば、冷却水の漏洩が目立つことで不具合のない冷却水ポンプが不具合のあるものと誤認される問題を回避できる。 According to the present invention, it is possible to avoid a problem that a cooling water pump having no defect is mistakenly regarded as having a defect due to a conspicuous leakage of cooling water.
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態の内燃機関の冷却水ポンプは、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトからエンジントルクの供給を受けて回転し、冷却水を吸込み吐出して循環させる機械式のものである。クランクシャフトと冷却水ポンプの回転軸3との間には、プーリ32及びベルト4を要素とする巻掛伝動機構が介在する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The cooling water pump of the internal combustion engine of the present embodiment is a mechanical type that rotates by receiving the supply of engine torque from the crankshaft, which is the output shaft of the internal combustion engine, and sucks, discharges, and circulates the cooling water. A winding transmission mechanism having a
周知の通り、4ストロークレシプロエンジンである内燃機関の本体は、気筒を内包するシリンダブロック1、シリンダブロック1の上部に載置して固定されるシリンダヘッド、シリンダブロック1の下部に固定されるクランクケース及びオイルパン、並びに、これらシリンダブロック1、シリンダヘッド及びクランクケースの前方に取り付けられるフロントカバー(タイミングチェーンカバーまたはチェーンケース)2を備えている。シリンダヘッドには、その上方からシリンダヘッドカバーが装着される。
As is well known, the main body of an internal combustion engine, which is a 4-stroke reciprocating engine, is a
冷却水ポンプは、内燃機関本体のフロントカバー2に正対したときに、当該フロントカバー2の上下方向の中間部位、かつ吸気側である左寄りの部位に配設される。フロントカバー2から前方に突出しているクランクシャフト及び冷却水ポンプの回転軸3にはそれぞれ、プーリ32を固着しており、それらプーリ32にベルト4を巻き掛けて伝動機構を構成し、クランクシャフトから回転軸3にエンジントルクを伝達できるようにしている。
The cooling water pump is arranged at an intermediate portion in the vertical direction of the
図1に示す本実施形態の冷却水ポンプの基本構造は、既存のそれを概ね踏襲している。本冷却水ポンプは、フロントカバー2の外面即ち前面に固定するポンプハウジング(ボデー)5と、ポンプハウジング5の前端部を囲繞するように配置する概略椀状をなすプーリ32と、ポンプハウジング5に挿通してその前端部にプーリ32を、その後端部にインペラ31を固着している回転軸3と、インペラ31とベアリング56との間の部位に設けたシール52と、シール52を設けた部位を通じて漏出する冷却水を流下させる流下通路59と、流下通路59を流下した冷却水を溜める第一の漏水溜め部50と、第一の漏水溜め部50から溢れる冷却水を排出する排出通路8と、排出通路8を通じて排出された冷却水を溜める第二の漏水溜め部21とを具備する。
The basic structure of the cooling water pump of the present embodiment shown in FIG. 1 largely follows that of the existing one. This cooling water pump is attached to a pump housing (body) 5 fixed to the outer surface of the
プーリ32は、ベルト4を巻き掛ける周壁321と、周壁321の前縁に連なる前壁322とを有する。前壁322の中央部には軸孔を設け、その軸孔に冷却水ポンプの回転軸3の前端部を挿入して固定する。プーリ32の前壁322には、軽量化のための貫通孔323を穿つ。
The
インペラ31は、内燃機関本体のフロントカバー2とシリンダブロック1との間に形成したポンプ室6に位置付けられる。このポンプ室6には、冷却水の吸込口7及び吐出口が連通している。吸込口7は、冷却水ポンプの回転軸3の軸心方向に沿って後方に開口している。吐出口は、当該回転軸3の軸心方向と直交する方向、即ち図1の紙面と直交する方向に沿った奥方に開口している。回転軸3とともにインペラ31が軸心回りに回転すると、内燃機関の冷却水が吸込口7から吸い込まれ、吐出口から吐出される。
The
ポンプハウジング5の内には、ポンプ室6に連接した空洞部室51と、空洞部室51に連接しこれよりも内径の小さい軸支室53とを形成してある。軸支室53の内周には、アウタレースを嵌入し、アウタレースに保持させたベアリング56により、回転軸3を回動可能に支持させている。
In the pump housing 5, a
シール52は、軸支室53における、ポンプ室6に近い後端部に設置する。シール52は、典型的にはいわゆるメカニカルシールであり、ポンプ室6及び空洞部室51から軸支室53に冷却水が流入することを抑止する役割を担う。また、アウタレース及びベアリング56の後端側にも、回転軸3に摺接する補助的なシールとして、シールリング55を付設している。シールリング55とメカニカルシール52との間には、回転軸3の軸心方向に沿って離間したバッファ(隙間)57が開いている。ポンプ室6及び空洞部室51からシール52を介して漏出する冷却水は、まずこのバッファ57に流入する。
The
その上で、ポンプハウジング5内に、バッファ57に連通する蒸気抜き通路581及び漏水流下通路59を穿ち設けている。蒸気抜き通路581は、回転軸3の軸心から離反する上方ないし前上方に伸び、その上端がポンプハウジング5内に形成した蒸気放散通路582に連接している。蒸気放散通路582は、回転軸3の軸心方向と略平行に伸び、ポンプハウジング5の前端面に開口している。その開口箇所は、プーリ32により囲繞されている、即ちプーリ32の周壁321及び前壁322に包囲された内側の空間324に位置している。シール52を介して漏出した後に気化した冷却水の蒸気は、バッファ57から蒸気抜き通路581を経由して蒸気放散通路582に至り、ポンプハウジング5外に放出される。
On top of that, a
漏水流下通路59は、回転軸3の軸心から離反する下方ないし後下方に伸び、その下端がポンプハウジング5に形成した第一の漏水溜め部50に連接している。第一の漏水溜め部50は、回転軸3の軸心方向と略平行に伸び、ポンプハウジング5の前端面に開口している。その開口箇所は、プーリ32の内側の空間324に位置する。
The water
尤も、本実施形態では、第一の漏水溜め部50に前方からプラグ54を圧入して装着している。プラグ54は、これを貫通する孔を持たない。即ち、第一の漏水溜め部50の前方の開口はプラグ54により閉塞されており、第一の漏水溜め部50の前方の開口からは冷却水が殆どまたは全く漏洩しない。図1中に矢印で表しているように、シール52を介して漏出した液相の冷却水は、バッファ57から漏水流下通路59を経由して流下し、一旦この第一の漏水溜め部50に溜まる。
However, in the present embodiment, the plug 54 is press-fitted into the first water leakage reservoir 50 from the front and attached. The plug 54 does not have a hole through which it penetrates. That is, the opening in front of the first leak reservoir 50 is closed by the plug 54, and the cooling water hardly or not leaks from the opening in front of the first leak reservoir 50. As shown by an arrow in FIG. 1, the cooling water of the liquid phase leaked through the
第一の漏水溜め部50に臨むポンプハウジング5のフランジ部、及びこれに接合するフロントカバー2のフランジ部には、それらを貫く排出通路8を穿っている。排出通路8は、第一の漏水溜め部50に連接し、かつプーリ32から離反する後方ないし後下方に伸びて、フロントカバー2のフランジ部の後背に位置する第二の漏水溜め部21に連接している。第一の漏水溜め部50に流下した冷却水が、当該漏水溜め部50に連通している排出通路8の高さまで溜まると、図1中に矢印で表しているように、その溜まった冷却水が排出通路8を通じて第二の漏水溜め部21に排出される。
The flange portion of the pump housing 5 facing the first water leakage reservoir 50 and the flange portion of the
図2に、冷却水ポンプの排出通路8及び第二の漏水溜め部21と内燃機関の本体との位置関係を模式的に示している。図2は、図1に示す冷却水ポンプの排出通路8及び第二の漏水溜め部21を、図1の右方から見た状態でもある。エンジンルームに搭載した内燃機関は、気筒のシリンダボアの軸線がやや傾斜した姿勢をとる。本実施形態では、その内燃機関の傾斜した搭載角を利用して、フロントカバー2の内に第二の漏水溜め部21を構成している。
FIG. 2 schematically shows the positional relationship between the discharge passage 8 of the cooling water pump and the second
図2中に矢印で表しているように、第二の漏水溜め部21から溢れる冷却水は、フロントカバー2と内燃機関の本体のシリンダブロック1との間隙を通じて流れ落ちるようにして漏洩する。その漏洩した冷却水は、高温のシリンダブロック1に触れ、またはシリンダブロック1から発せられる熱により、速やかに気化して蒸発する。しかも、この冷却水が漏洩する箇所は、車両のボンネットを開けてエンジンルーム内を視認する人の目線Eと交わらず(人が当該箇所を見通すことができず)、人が漏洩する冷却水を直接目視することは極めて困難である。
As shown by an arrow in FIG. 2, the cooling water overflowing from the second
本実施形態の冷却水ポンプは、内燃機関の本体に固定したポンプハウジング5と、前記ポンプハウジング5の一部を囲うように配され内燃機関のクランクシャフトに従動して回転するプーリ32と、前記プーリ32に接続されかつ前記ポンプハウジング5内にベアリング56を介して回転可能に支持されておりその端部にインペラ31が設けられた回転軸3と、前記インペラ31と前記ベアリング56との間の部位に設けられ冷却水がインペラ31側からベアリング56側に流入することを抑止するシール52と、前記シール52が設けられた部位を通じて漏出した冷却水を流下させる流下通路59と、前記流下通路59を流下した冷却水を所定量溜めることができる第一の漏水溜め部50と、前記第一の漏水溜め部50から溢れる冷却水を排出する、前記プーリ32から離反する方向に開口している排出通路8と、前記排出通路8を通じて排出された冷却水を所定量溜めることができる第二の漏水溜め部21とを具備する。
The cooling water pump of the present embodiment includes a pump housing 5 fixed to the main body of the internal combustion engine, a
本実施形態によれば、冷却水の漏洩が目立つことで、ユーザまたはディーラが不具合のない冷却水ポンプを不具合のある冷却水ポンプと誤認する問題を有効に回避できる。従って、本来不要な冷却水ポンプの交換等を行わずに済むようになる。 According to the present embodiment, since the leakage of the cooling water is conspicuous, the problem that the user or the dealer mistakes the cooling water pump without the defect as the cooling water pump with the defect can be effectively avoided. Therefore, it is not necessary to replace the cooling water pump which is originally unnecessary.
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的な構成や処理の内容は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described in detail above. The specific configuration of each part and the content of the process can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
1…シリンダブロック
2…フロントカバー
21…第二の漏水溜め部
3…回転軸
31…インペラ
32…プーリ
5…ポンプハウジング
52…シール
56…ベアリング
59…流下通路
50…第一の漏水溜め部
8…排出通路
1 ...
Claims (1)
内燃機関のクランクシャフトに従動して回転するプーリと、
前記プーリに接続されかつ前記ポンプハウジング内にベアリングを介して回転可能に支持されておりその端部にインペラが設けられた回転軸と、
前記インペラと前記ベアリングとの間の部位に設けられ冷却水がインペラ側からベアリング側に流入することを抑止するシールと、
前記シールが設けられた部位を通じて漏出した冷却水を流下させる流下通路と、
前記流下通路を流下した冷却水を所定量溜めることができる第一の漏水溜め部と、
前記第一の漏水溜め部から溢れる冷却水を排出する、前記プーリから離反する方向に開口している排出通路と、
前記排出通路を通じて排出された冷却水を所定量溜めることができる第二の漏水溜め部と
を具備する内燃機関の冷却水ポンプの構造。 The pump housing fixed to the main body of the internal combustion engine and
A pulley that rotates according to the crankshaft of an internal combustion engine,
A rotating shaft connected to the pulley and rotatably supported in the pump housing via a bearing and provided with an impeller at its end.
A seal provided at a portion between the impeller and the bearing to prevent cooling water from flowing from the impeller side to the bearing side.
A flow passage for allowing the cooling water leaked through the portion provided with the seal to flow down, and a flow passage.
A first water leakage reservoir that can store a predetermined amount of cooling water that has flowed down the flow passage, and
A discharge passage that is open in a direction away from the pulley and discharges the cooling water that overflows from the first leak reservoir.
A structure of a cooling water pump of an internal combustion engine including a second water leakage reservoir capable of storing a predetermined amount of cooling water discharged through the discharge passage.
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