JP3668465B2 - ウォーターポンプ用インペラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インペラ本体の回転中心部に金属製ボスをインサート状態で装着したものであり、インペラ本体側の回転中心部における肉厚を充分に確保するとともに、金属製ボスはインペラ本体に極めて強固に装着することができるウォーターポンプ用インペラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両等の水冷式内燃機関に装着されるウォーターポンプにおいて、合成樹脂からなるインペラの回転中心部に金属製のボス部材がインサート装着されたものが存在している。即ち、合成樹脂のインペラを成形する際に、金属製のボス部材が鋳込み状態で装着されたものである。そのような、合成樹脂のインペラ本体と金属製のボス部材とからなるウォーターポンプ用インペラは、金属製ボスのインサートにおける状態を良好なものとするために、金属製のボス部材の形状に種々の工夫が提案されている。
【０００３】
例えば、特開平６−１２９３９５号に示されているボス部材は、角柱状の外周部と、その外周部を環状に切り欠かれたアンダーカット部（溝部）とを有するもので、角柱状の外周部により回転方向の回り止めと、アンダーカット部により、軸方向の抜け止めをして、インサートにおける固着状態を良好に得るというものである。
【０００４】
さらに、特開平９−２１７６９９号に記載されたボス部材は、円筒状体と、その円筒状体外周の幅方向中央部に多角形の突出部が形成され、多角形の突出部により回転方向の回り止めと、軸方向の抜け止めをしてインサートにおける固着状態を良好にしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
合成樹脂により金属製のボス部材をインサート成形したウォーターポンプのインペラ本体は、樹脂内部に金属製のボス部材をインサートして設け、角柱状（特開平６−１２９３９５号）の外周部、又は多角形状の突出部（特開平９−２１７６９９号）などの回転方向の回り止めが形成されている。このような、インペラ本体は、シャフトに取り付けられる際に、ボスとシャフトとの圧入によって、シャフトに固定されるものである。
【０００６】
この圧入によって、ボス部材から合成樹脂により成形されたインペラ本体の回転中心部に種々の応力負荷が作用することになる。たとえば、ボスにシャフトを圧入するときに発生する挿入応力負荷、又はシャフト圧入後に金属製のボス部材が金属塑性変形を起こすことにより、樹脂部へ影響する残留応力負荷等によって、合成樹脂で成形されたインペラ本体の回転中心部の樹脂部分が充分に耐えることが困難な状態になり、合成樹脂の回転中心部の耐久性が劣化することになる。
【０００７】
このような問題点に対応するために、インペラ本体の回転中心部におけるボス装着部の肉厚を厚くすることも考えられるが、回転中心部が大きくなりひいてはインペラ本体が大型化してしまう。また、インペラ本体の大きさを変化させなければ、樹脂部の肉厚が薄くなり回転中心部にかかる負担が益々増加する。このようなことから限られたサイズのインペラとすることは極めて困難である。
【０００８】
また、ボス部とシャフトとの圧入荷重を下げて、樹脂部への影響を低減させることも考えられるが、ボス部材とシャフトとを強固に固定することができず、インペラ本体を駆動するシャフトへの取付固定を安定させることが難しくなる。ウォーターポンプ用のインペラは、外部の温度環境変化の厳しいところで、使用されることから、合成樹脂のインペラ本体と、金属製のボス部材との線膨張率の差異により、発生する冷熱応力負荷によって、インペラ本体の回転中心部におけるボス部材装着箇所の肉厚が薄くなってしまうと、樹脂部が充分に耐えることが難しい状態となる。
【０００９】
これは、金属製のボス部材の肉厚に対して、インペラ本体の回転中心部における肉厚を前記金属製のボス部材と同等の強度を有する肉厚にすることが種々の条件からできないものである。即ち、回転中心部の軸方向端部周辺の限られた範囲においては、インペラ本体の芯金ともなるボス部材を薄肉化して、強度を弱めることは難しく、強度を確保したボスに対する樹脂部となるので、厚肉化が難しく、結果的に樹脂部はボスに対して薄肉になっているといえる。
【００１０】
これらのことから、金属製のボス部材をインサートした合成樹脂からなるインペラ本体の強度及び耐久性を満足させることが困難であった。本発明の目的は、合成樹脂のインペラ本体をシャフトに強固に固定でき、且つインペラ本体の強度を損なうことなく、また厳しい使用環境においてインペラの強度及び耐久性を損なわないで、合成樹脂のインペラ本体に金属製のボス部材をインサート装着することができるウォーターポンプ用インペラを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、発明者は上記課題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、本発明を、合成樹脂からなり回転中心部の周囲に羽根部が形成されたインペラ本体と、前記回転中心部の表面側に位置するとともに軸端部箇所に形成されると共に軸径が軸端に向かって直径が次第に小さくなる窄り形状部と、該窄り形状部と円筒外周面とが形成された円周ボス部と，その回転中心部の裏面側に位置する外周に回り止部が設けられた軸周支持ボス部とが軸方向に連続形成され且つ前記円周ボス部と軸周支持ボス部との間に軸方向支持面が形成された金属製ボスとからなり、該金属製ボスは前記回転中心部にインサート装着されたウォーターポンプ用インペラとしたことにより、インペラ本体の回転中心部に金属製ボスをインサート状態で装着したものであり、インペラ本体側の回転中心部における肉厚を充分に確保するとともに、金属製ボスはインペラ本体に極めて強固に装着することができ、上記課題を解決したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明は、合成樹脂からなるインペラ本体Ａと、金属製ボスＢとから構成される。インペラ本体Ａは、前述したように、合成樹脂から形成され、回転中心部１の周囲に羽根部２が形成されたものである。
【００１３】
まず、本発明の第１実施形態では、インペラ本体Ａの回転中心部１には、金属製ボスＢがインサート装着されている。そのインサートは、インペラ本体Ａが合成樹脂にて成形する際に、鋳込み状に装着されたものである。羽根部２は、円板状の羽根部支持台２ａに放射状に複数の羽根片２ｂ，２ｂ，…が形成されている。前記羽根部支持台２ａは、略円板状をなし、前記回転中心部１は、前記羽根部支持台２ａの中心に向かって次第に膨出形成されたものである。そして、前記インペラ本体Ａの回転中心部１の肉厚は、表面側よりも裏面側ほど肉厚が厚くなることになる。
【００１４】
次に、金属製ボスＢは、円周ボス部３と、軸周支持ボス部４と、軸方向支持面５とから構成されている。その円周ボス部３は、円筒形状をなし、その一部に窄り形状部３ａが形成されている。該窄り形状部３ａはインペラ本体Ａの回転中心部１における合成樹脂部と金属製ボスＢの厚みを調整する部分である。具体的には、前記円周ボス部３の軸方向端部箇所に形成され、軸径が小さくなる部分である。前記円周ボス部３の外周の全面には、前記窄り形状部３ａとともに円筒外周面３ｂも形成されている。該円筒外周面３ｂは、軸方向に平行な平面形状とした円筒形状をなしている部位である。その窄り形状部３ａを設けることにより、回転中心部１の端面における金属製ボスＢの座面をできる限り小さくすることができ、樹脂部肉厚を大きく確保することができるので回転中心部１の強度が得られる。また、円周ボス部３の窄り形状部３ａと段差部との間をなだらかに連結する円筒外周面３ｂを設けたことにより、その段差部における応力の集中を緩和し、剛性の低下を防止するものである。なお前記円筒外周面３ｂは、軸方向に平行な平面形状としているが、窄り形状部３ａから段差部までをなだらかに連結できる形状であればよく、前記平面に限定するものではない。
【００１５】
その窄り形状部３ａには種々の形状タイプが存在し、その第１タイプとしては、図１乃至図６等に示すように、前記円周ボス部３の軸方向端部寄りから外方に向かって次第に直径が小さくなる裁頭円錐状に形成されたテーパー状外周面３ａ1 である。すなわち、その窄り形状部３ａにおける窄まりが円周ボス部３の軸方向に沿って直線状の傾斜として形成されたものである。この円周ボス部３の窄り形状部３ａは、一定の角度に限定されるものでなく、適宜設定される角度である。その中でも回転中心部１の傾斜に沿った角度又はその近傍角度にした場合、その回転中心部１における樹脂ウォーターポンプが薄肉になりやすい先端部の肉厚を厚肉に確保することができる。すなわち、窄り形状部３ａは、インペラ本体Ａの回転中心部１において、金属製ボスＢと合成樹脂部との肉厚が適宜確保できるような傾斜に形成されている。
【００１６】
次に、前記窄り形状部３ａの第２タイプとしては、図１０（Ａ）に示すようにその断面形状が円弧状に円周ボス部３の軸方向に沿ってほぼ円弧状とした膨出状外周面３ａ2 としたものである。該膨出状外周面３ａ2 は、その外周箇所が外方に外径方向に向かって膨らむように形成された部位である。第２タイプの窄り形状部３ａとした膨出状外周面３ａ2 では、インペラ本体Ａの回転中心部１側の円周ボス部３の肉厚を多く確保することができ、インペラ本体Ａ側の強度を確保することができる。
【００１７】
次に、前記窄り形状部３ａの第３タイプとしては、図１０（Ｂ）に示すように円周ボス部３の軸方向に沿って内径方向に凹む状態で、且つ軸方向に沿ってその断面が凹み円弧状に形成された凹み状外周面３ａ3 としたものである。この窄り形状部３ａの第３タイプとした凹み状外周面３ａ3 は、円周ボス部３とインペラ本体Ａの回転中心部１との結合において、回転中心部１側の肉厚を極めて多く確保することができ、インペラ本体Ａ側の強度を確保することができる。
【００１８】
次に、その窄り形状部３ａの第４タイプとしては、図１０（Ｃ）に示すように、軸径が段差を介して窄まるようにした段差状外周面３ａ4 としたものである。該段差状外周面３ａ4 は、その外周面が階段状に変化するように形成されている。この第４タイプとした段差状外周面３ａ4 では、インペラ本体Ａの回転中心部１側における合成樹脂の食い付き性を向上させることによって、インペラ本体Ａ側の金属製ボスＢとの一体化を強固にし、強度を確保することができる。
【００１９】
その円周ボス部３の軸方向内方側で前記軸周支持ボス部４と隣接している。円周ボス部３の外径は、軸周支持ボス部４の径方向寸法よりも大きく形成され、その円周ボス部３と軸周支持ボス部４との段差箇所が、軸方向に直交（略直交も含む）する軸方向支持面５となる。該軸方向支持面５は、金属製ボスＢが回転中心部１にインサートされた状態で回転中心部１と軸方向に固定する役目をなす面である。
【００２０】
次に軸周支持ボス部４は、金属製ボスＢをインペラ本体Ａに対して回転方向に固定する役目をなす部位である。その軸周支持ボス部４の外周，又は軸周支持ボス部４の軸端部及びその外周には、回り止部４ａが設けられている。該回り止部４ａには、種々の形状が存在している。その第１タイプとしては、その回り止部４ａが前記軸周支持ボス部４の外周形状を多角形状とした多角形状面４ａ1 に形成されたものである。該多角形状面４ａ1 は、具体的には図２（Ａ），（Ｂ）等に示すように、六角形状としている。その多角形状面４ａ1 を六角形とすることで、金属製ボスＢのボス孔８に対して軸周支持ボス部４の外径を小さくすることができる。その多角形状面４ａ1 には、その他の形状として正方形或いは六角以上の多角形とすることもできる。
【００２１】
その多角形状面４ａ1 と前記円周ボス部３との間に形成される段差部が軸方向支持面５となる。その円周ボス部３側は、図１（Ｂ），図２（Ｂ），図９等に示すように、前記インペラ本体Ａの回転中心部１の表面側に位置し、軸方向支持面５は前記回転中心部１の軸方向略中央箇所に位置し、軸周支持ボス部４側はインペラ本体Ａの回転中心部１の裏面側に位置するようにインペラ本体Ａにインサート装着される。また、前記回り止部４ａは、図１（Ｂ），（Ｃ）等に示すようにインペラ本体Ａの裏面側のさらに端面箇所に一部が露出するようにインサート装着されている。
【００２２】
上記構成とすることで、インペラ本体Ａをシャフト９に圧入するときに、応力負荷が合成樹脂で形成された回転中心部１及び羽根部２に影響することなく、また製品の強度及び耐久性を低下させることはない。インペラの金属製ボスＢとシャフト９との圧入は、インペラ本体Ａ側から軸方向に圧入荷重が加えられて行われる。この際に、金属製ボスＢにはシャフト９の圧入による径方向の応力負荷が発生し、回転中心部１にインサート装着された金属製ボスＢから回転中心部１に応力が伝わるが、前記軸周支持ボス部４は、回転中心部１のなかでも前記羽根部支持台２ａと交わる比較的肉厚のある部分に存在するので、金属製ボスＢから受ける高速回転に対しても充分に耐えうるものとなる〔図１（Ｂ），図２（Ｄ）参照〕。
【００２３】
また、前記金属製ボスＢの円周ボス部３にテーパー状外周面３ａ1 が形成されたものでは、インペラ本体Ａの回転中心部１の端面の肉厚を厚くすることなく、その端面を適宜座面として設けることができる。このことから回転中心部１の端面における座面をできる限り、小さくすることができるとともに、回転中心部１の端面における樹脂部肉厚は、大きく確保することができるので、回転中心部１の強度が得られる。また、回転中心部１は、羽根部２の羽根部支持台２ａに向かって径方向に増肉するようにして徐々に径が拡大する円錐状とすることで、回転中心部１の軸方向及び径方向の強度を高めることができ、圧入による応力負荷に対する変形を低減させ、樹脂部からなる回転中心部１への影響を小さくすることができる。
【００２４】
また、金属製ボスＢと回転中心部１の肉厚のバランスを良好にすることができるので、厳しい環境条件下で使用される内燃機関のウォーターポンプ用インペラとして、外部の温度環境変化によって発生する冷熱応力負荷に対して許容することができる。これらのことから、インペラ本体Ａを大型化することなく、強度及び耐久性が得られ、且つ樹脂インペラ本体Ａと金属製ボスＢとの回り止めと軸方向の抜け止めとを確実にできる。
【００２５】
次に、金属製ボスＢの第２実施形態としては、回り止部４ａを、その軸周支持ボス部４の外周面の形状を長円形状面４ａ2 としたものである〔図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）参照〕。該長円形状面４ａ2 は、その外形が楕円形状或いは略楕円形状としたものであり、真円以外の円形状のものが含まれる。長円形状面４ａ2 とした軸周支持ボス部４は、ボス孔８の内径とバランスのとれたものにする。
【００２６】
次に、金属製ボスＢの第３実施形態としては、前記回り止部４ａを、その軸周支持ボス部４の外周の形状を円形状とし、前記円周ボス部３の軸心に対して偏心する位置に軸心を有する偏心円形状面４ａ3 として形成されたものである。すなわち、前記円周ボス部３の軸芯と、回り止部４ａの軸芯とが相互にずれたものである〔図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）参照〕。この第３実施形態において前記円周ボス部３と軸周支持ボス部４のそれぞれの孔（ボス孔８）においては、軸心は一致している。また、第４実施形態としては、前記回り止部４ａを、前記円周ボス部３の軸芯と一致する軸芯を有する円筒状の軸周支持ボス部４が形成され、その軸周支持ボス部４の外周に前記円周ボス部３の軸芯に対して偏心する偏心円周溝４ａ4 が形成されたものである〔図５（Ａ），（Ｂ）参照〕。該偏心円周溝４ａ4 は、図５（Ｃ）に示すように、ボス孔８に対しても偏心している。
【００２７】
次に、金属製ボスＢの第５実施形態の第１タイプとしては、回り止部４ａを、円筒状とした軸周支持ボス部４の周囲に略等間隔に凸部４ａ5 ，４ａ5 ，…が形成されたものである。該凸部４ａ5 は、円筒の外周面から径方向に突出するように形成されたものであり、その回り止部４ａが回転中心部１にインサート装着され、前記凸部４ａ5 ，４ａ5 ，…が樹脂に食い込み、回り止めとしての役目をなす。その凸部４ａ5 ，４ａ5 ，…は、複数でも一つでも構わない〔図６（Ａ），（Ｂ）参照〕。次に、金属製ボスＢの第５実施形態の第２タイプとしては、前記回り止部４ａを、円筒状とした軸周支持ボス部４の周囲に略等間隔に凹部４ａ6 ，４ａ6 ，…が形成されたものである。該凹部４ａ6 は、円筒の外周面から径方向中心に向かって窪みが形成されたものであり、回り止部４ａが回転中心部１にインサート装着され、その凹部４ａ6 ，４ａ6 ，…に樹脂が入り込み回り止めの役目をなすものである。その凹部４ａ6 は、複数でも一つでも構わない〔図６（Ｃ），（Ｄ）参照〕。
【００２８】
次に、前記金属製ボスＢの第６実施形態としては、図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）及び（Ｄ）に示されているように、前記回り止部４ａは、多角形状面４ａ1 とし、円周ボス部３との間に抜止め溝部６が形成されたものである。該抜止め溝部６により、金属製ボスＢには、インペラ本体Ａの回転中心部１では中心方向に向かって樹脂部の肉厚が確保できる。さらに、羽根部２の裏面側寄りに位置させることで、その抜止め溝部６箇所の回転中心部１へのインサート装着箇所は肉厚な樹脂部とすることができ、強度を容易に確保することができる。さらに回転中心部１の羽根部２側の端面を大きくすることなく、肉厚バランスを容易に得ることができる。また、回転中心部１の端面の樹脂部が薄肉であっても樹脂部に対する応力負荷による応力集中を防ぐことができる。また、この実施形態において、図７（Ａ），（Ｃ）は、前記円周ボス部３に窄り形状部３ａが形成されたタイプであり、図７（Ｄ）は、円周ボス部３に窄り形状部３ａが形成されないタイプである。
【００２９】
さらに、前記金属製ボスＢの第７実施形態としては、図８（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）に示されているように、前記金属製ボスＢにおいて、軸方向の抜け止めとして円形鍔部７が形成されたものである。この実施形態では、その円形鍔部７を羽根部２の裏面側寄りに位置させることで、回転中心部１の樹脂部の強度を容易に確保することができ、ひいては羽根部２の樹脂強度が容易に確保することができる。また、回転中心部１において径方向に肉厚が増大しているところに軸方向の抜け止めとしての円形鍔部７が位置しているので、応力負荷による応力集中を防ぐことができるものである。この実施形態において、図８（Ａ），（Ｂ）は、前記円周ボス部３に、前記窄り形状部３ａが形成されたタイプであり、図８（Ｃ）は、前記円周ボス部３に前記窄り形状部３ａが形成されないタイプである。なお、図９はポンプケーシング１０のシャフト９に本発明のインペラが装着された状態図である。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１の発明は、合成樹脂からなり回転中心部１の周囲に羽根部２が形成されたインペラ本体Ａと、前記回転中心部１の表面側に位置するとともに軸端部箇所に形成されると共に軸径が軸端に向かって直径が次第に小さくなる窄り形状部３ａと、該窄り形状部３ａと円筒外周面３ｂとが形成された円周ボス部３と，その回転中心部１の裏面側に位置する外周に回り止部４ａが設けられた軸周支持ボス部４とが軸方向に連続形成され且つ前記円周ボス部３と軸周支持ボス部４との間に軸方向支持面が形成された金属製ボスＢとからなり、該金属製ボスＢは前記回転中心部１にインサート装着されてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、インペラ本体Ａ側の回転中心部１における肉厚を充分に確保するとともに、金属製ボスＢはインペラ本体Ａに極めて強固に装着することから、合成樹脂のインペラ本体Ａをシャフトに強固に固定でき、且つインペラ本体Ａの強度を損なうことなく、また厳しい使用環境においてインペラの強度及び耐久性を損なわないで、合成樹脂のインペラ本体Ａに金属製のボス部材をインサート装着することができる。
【００３１】
上記効果を詳述すると、金属製ボスＢには、円周ボス部３と軸周支持ボス部４とが軸方向に連続形成され、その円周ボス部３と軸周支持ボス部４との間に軸方向支持面５が形成されている。その軸周支持ボス部４はインペラ本体Ａに対して周方向に固定する役目をなすものであり、軸方向支持面５は、インペラ本体Ａを軸方向に固定するものであり、インペラ本体Ａの径方向の樹脂部の肉厚が大きく確保されるところに前記軸周支持ボス部４がインサート配置されることで、樹脂部の強度を損なうことなく、確実に回り止め及び軸方向固定ができる。さらに、前記円周ボス部３の軸端部箇所には、窄り形状部３ａが形成されているので、前記インペラ本体Ａの回転中心部１における円周ボス部３の窄り形状部３ａの装着箇所では、該窄り形状部３ａの薄肉分だけ前記回転中心部１は肉厚となり、これによって、前記インペラ本体Ａの回転中心部１の強度を増加させることができ、耐久性のある構造にすることができる。
【００３２】
請求項２の発明は、請求項１において、前記金属製ボスＢの円周ボス部３の外径は前記軸周支持ボス部４の径方向寸法よりも大きく形成し、前記軸方向支持面５は円周ボス部３と前記軸周支持ボス部４との段差箇所に形成し、前記窄り形状部３ａと該段差箇所とを連結する円筒外周面３ｂを設けたウォーターポンプ用インペラとしたことにより、円周ボス部３の窄り形状部３ａと段差部との間をなだらかに連結する円筒外周面３ｂを設けたことで、その段差部における応力の集中を緩和し、剛性の低下を防止することができる。
【００３３】
請求項３の発明は、請求項１において、前記窄り形状部３ａは円周ボス部３の軸端側で且つ外方に向かって外径が小さくなるテーパー状外周面３ａ1 としてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、回転中心部１の樹脂の肉厚確保ができることで回転中心部１の強度を充分なものとし、インペラ本体Ａを大型化することなく限られた大きさの中で相反する条件を満足させることができる。
【００３４】
請求項４の発明は、 請求項１において、前記窄り形状部３ａは軸方向の断面がほぼ円弧状に形成されてなる膨出状外周面３ａ2 としてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、その窄り形状部３ａの膨出状外周面３ａ2 は、ほぼ外方に膨らむ形状となり、円周ボス部３の肉厚を多く確保することができ、インペラ本体Ａの回転中心部１の強度を向上させることができる。
【００３５】
請求項５の発明は、請求項１において、前記窄り形状部３ａは軸方向の断面がほぼ凹み円弧状に形成されてなる凹み状外周面３ａ3 としてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、窄り形状部３ａは軸方向に沿って凹み形状とした凹み状外周面３ａ3 であるがゆえに、前記インペラ本体Ａの回転中心部１の肉厚をより一層多くすることができ、インペラ本体Ａの回転中心部１箇所における力学的強度を十分に確保することできる。
【００３６】
請求項６の発明は、請求項１において、前記窄り形状部３ａは軸方向の断面がほぼ階段状に形成されてなる段差状外周面３ａ4 としてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、インペラ本体Ａの回転中心部１側の樹脂の食い付き性を向上させ、インペラ本体Ａ側のボスとの一体化を強固にし、強度を確保することができる。
【００３７】
次に、請求項７の発明は、請求項１において、前記軸周支持ボス部４はその外周が多角形状面４ａ1 として形成されてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、回り止めとして最も強固なものにすることができる。
【００３８】
請求項８の発明は、請求項１において、前記軸周支持ボス部４は長円形状面４ａ2 として形成されてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、軸周支持ボス部４は、容易に加工することができ、製造性が良好である。
【００３９】
請求項９の発明は、請求項１において、前記軸周支持ボス部４は、前記円周ボス部３の軸心に対して偏心する円形外周面となる偏心円形状面４ａ3 として形成されてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、回り止部４ａの形状が特に簡単なものであり、その製造が容易にできるものである。
【００４０】
請求項１０の発明は、請求項１において、前記軸周支持ボス部４は、前記円周ボス部３の軸芯に対して偏心する偏心円周溝４ａ4 として形成されてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、金属製ボスＢは、回転中心部１に対して回転方向のみならず、軸方向に対しても強固にインサート装着することができる。
【００４１】
請求項１１の発明は、請求項１において、前記軸周支持ボス部４は、外周に凸部４ａ5 ，４ａ5 ，…が形成されてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、前記凸部４ａ5 ，４ａ5 ，…が回転中心部１の樹脂部に食い込み極めて強固なる回り止めの役目をなすことができる。
【００４２】
次に、請求項１２の発明は、請求項１において、前記軸周支持ボス部４は、外周に凹部４ａ6 ，４ａ6 ，…が形成されてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、前記回転中心部１にインサートされた状態において、その凹部４ａ6 ，４ａ6 ，…に回転中心部１の樹脂が入り込み、極めて強固なる回り止部４ａの役目を果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明におけるインペラ本体と金属製ボスとからなるインペラの正面図
（Ｂ）は（Ａ）の縦断側面図
（Ｃ）は（Ａ）の要部の背面図
【図２】（Ａ）は金属製ボスの第１実施形態の斜視図
（Ｂ）は金属製ボスの軸周支持ボス部側より見た斜視図
（Ｃ）は（Ａ）の金属製ボスの縦断側面図
（Ｄ）は金属製ボスが回転中心部にインサート装着された拡大断面図
【図３】（Ａ）は金属製ボスの第２実施形態の斜視図
（Ｂ）は（Ａ）の金属製ボスの軸周支持ボス部側より見た背面図
（Ｃ）は（Ａ）の金属製ボスの一部切除した斜視図
（Ｄ）は金属製ボスを装着したインペラ本体の背面図
【図４】（Ａ）は金属製ボスの第３実施形態の斜視図
（Ｂ）は（Ａ）の金属製ボスの軸周支持ボス部側より見た背面図
（Ｃ）は金属製ボスを装着したインペラ本体の背面図
【図５】（Ａ）は金属製ボスの第４実施形態の斜視図
（Ｂ）は（Ａ）の金属製ボスの縦断側面図
（Ｃ）は（Ｂ）のＸ1 −Ｘ1 矢視断面図
【図６】（Ａ）は金属製ボスの第５実施形態の第１タイプの斜視図
（Ｂ）は（Ａ）の金属製ボスの背面図
（Ｃ）は金属製ボスの第５実施形態の第２タイプの斜視図
（Ｄ）は（Ｃ）の金属製ボスの背面図
【図７】（Ａ）は第１タイプの窄り形状部を有する金属製ボスの第６実施形態の斜視図
（Ｂ）は（Ａ）の金属製ボスの背面図
（Ｃ）は（Ａ）のＸ2 −Ｘ2 矢視断面図
（Ｄ）は窄り形状部が形成されないタイプの断面図
【図８】（Ａ）は第１タイプの窄り形状部を有する金属製ボスの第７実施形態の斜視図
（Ｂ）は（Ａ）のＸ3 −Ｘ3 矢視断面図
（Ｃ）は窄り形状部が形成されないタイプの断面図
【図９】本発明をポンプケーシングに装着した状態の断面図
【図１０】（Ａ）は第２タイプの窄り形状部を有する金属製ボスが回転中心部にインサート装着された拡大断面図
（Ｂ）は第３タイプの窄り形状部を有する金属製ボスが回転中心部にインサート装着された拡大断面図
（Ｃ）は第４タイプの窄り形状部を有する金属製ボスが回転中心部にインサート装着された拡大断面図
【符号の説明】
Ａ…インペラ本体
Ｂ…金属製ボス
１…回転中心部
２…羽根部
３…円周ボス部
３ａ…窄り形状部
３ａ1 …テーパー状外周面
３ａ2 …膨出状外周面
３ａ3 …凹み状外周面
３ａ4 …段差状外周面
４…軸周支持ボス部
４ａ…回り止部
４ａ1 …多角形状面
４ａ2 …長円形状面
４ａ3 …偏心円形状面
４ａ4 …偏心円周溝
４ａ5 …凸部
４ａ6 …凹部
５…軸方向支持面
【発明の属する技術分野】
本発明は、インペラ本体の回転中心部に金属製ボスをインサート状態で装着したものであり、インペラ本体側の回転中心部における肉厚を充分に確保するとともに、金属製ボスはインペラ本体に極めて強固に装着することができるウォーターポンプ用インペラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両等の水冷式内燃機関に装着されるウォーターポンプにおいて、合成樹脂からなるインペラの回転中心部に金属製のボス部材がインサート装着されたものが存在している。即ち、合成樹脂のインペラを成形する際に、金属製のボス部材が鋳込み状態で装着されたものである。そのような、合成樹脂のインペラ本体と金属製のボス部材とからなるウォーターポンプ用インペラは、金属製ボスのインサートにおける状態を良好なものとするために、金属製のボス部材の形状に種々の工夫が提案されている。
【０００３】
例えば、特開平６−１２９３９５号に示されているボス部材は、角柱状の外周部と、その外周部を環状に切り欠かれたアンダーカット部（溝部）とを有するもので、角柱状の外周部により回転方向の回り止めと、アンダーカット部により、軸方向の抜け止めをして、インサートにおける固着状態を良好に得るというものである。
【０００４】
さらに、特開平９−２１７６９９号に記載されたボス部材は、円筒状体と、その円筒状体外周の幅方向中央部に多角形の突出部が形成され、多角形の突出部により回転方向の回り止めと、軸方向の抜け止めをしてインサートにおける固着状態を良好にしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
合成樹脂により金属製のボス部材をインサート成形したウォーターポンプのインペラ本体は、樹脂内部に金属製のボス部材をインサートして設け、角柱状（特開平６−１２９３９５号）の外周部、又は多角形状の突出部（特開平９−２１７６９９号）などの回転方向の回り止めが形成されている。このような、インペラ本体は、シャフトに取り付けられる際に、ボスとシャフトとの圧入によって、シャフトに固定されるものである。
【０００６】
この圧入によって、ボス部材から合成樹脂により成形されたインペラ本体の回転中心部に種々の応力負荷が作用することになる。たとえば、ボスにシャフトを圧入するときに発生する挿入応力負荷、又はシャフト圧入後に金属製のボス部材が金属塑性変形を起こすことにより、樹脂部へ影響する残留応力負荷等によって、合成樹脂で成形されたインペラ本体の回転中心部の樹脂部分が充分に耐えることが困難な状態になり、合成樹脂の回転中心部の耐久性が劣化することになる。
【０００７】
このような問題点に対応するために、インペラ本体の回転中心部におけるボス装着部の肉厚を厚くすることも考えられるが、回転中心部が大きくなりひいてはインペラ本体が大型化してしまう。また、インペラ本体の大きさを変化させなければ、樹脂部の肉厚が薄くなり回転中心部にかかる負担が益々増加する。このようなことから限られたサイズのインペラとすることは極めて困難である。
【０００８】
また、ボス部とシャフトとの圧入荷重を下げて、樹脂部への影響を低減させることも考えられるが、ボス部材とシャフトとを強固に固定することができず、インペラ本体を駆動するシャフトへの取付固定を安定させることが難しくなる。ウォーターポンプ用のインペラは、外部の温度環境変化の厳しいところで、使用されることから、合成樹脂のインペラ本体と、金属製のボス部材との線膨張率の差異により、発生する冷熱応力負荷によって、インペラ本体の回転中心部におけるボス部材装着箇所の肉厚が薄くなってしまうと、樹脂部が充分に耐えることが難しい状態となる。
【０００９】
これは、金属製のボス部材の肉厚に対して、インペラ本体の回転中心部における肉厚を前記金属製のボス部材と同等の強度を有する肉厚にすることが種々の条件からできないものである。即ち、回転中心部の軸方向端部周辺の限られた範囲においては、インペラ本体の芯金ともなるボス部材を薄肉化して、強度を弱めることは難しく、強度を確保したボスに対する樹脂部となるので、厚肉化が難しく、結果的に樹脂部はボスに対して薄肉になっているといえる。
【００１０】
これらのことから、金属製のボス部材をインサートした合成樹脂からなるインペラ本体の強度及び耐久性を満足させることが困難であった。本発明の目的は、合成樹脂のインペラ本体をシャフトに強固に固定でき、且つインペラ本体の強度を損なうことなく、また厳しい使用環境においてインペラの強度及び耐久性を損なわないで、合成樹脂のインペラ本体に金属製のボス部材をインサート装着することができるウォーターポンプ用インペラを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、発明者は上記課題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、本発明を、合成樹脂からなり回転中心部の周囲に羽根部が形成されたインペラ本体と、前記回転中心部の表面側に位置するとともに軸端部箇所に形成されると共に軸径が軸端に向かって直径が次第に小さくなる窄り形状部と、該窄り形状部と円筒外周面とが形成された円周ボス部と，その回転中心部の裏面側に位置する外周に回り止部が設けられた軸周支持ボス部とが軸方向に連続形成され且つ前記円周ボス部と軸周支持ボス部との間に軸方向支持面が形成された金属製ボスとからなり、該金属製ボスは前記回転中心部にインサート装着されたウォーターポンプ用インペラとしたことにより、インペラ本体の回転中心部に金属製ボスをインサート状態で装着したものであり、インペラ本体側の回転中心部における肉厚を充分に確保するとともに、金属製ボスはインペラ本体に極めて強固に装着することができ、上記課題を解決したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明は、合成樹脂からなるインペラ本体Ａと、金属製ボスＢとから構成される。インペラ本体Ａは、前述したように、合成樹脂から形成され、回転中心部１の周囲に羽根部２が形成されたものである。
【００１３】
まず、本発明の第１実施形態では、インペラ本体Ａの回転中心部１には、金属製ボスＢがインサート装着されている。そのインサートは、インペラ本体Ａが合成樹脂にて成形する際に、鋳込み状に装着されたものである。羽根部２は、円板状の羽根部支持台２ａに放射状に複数の羽根片２ｂ，２ｂ，…が形成されている。前記羽根部支持台２ａは、略円板状をなし、前記回転中心部１は、前記羽根部支持台２ａの中心に向かって次第に膨出形成されたものである。そして、前記インペラ本体Ａの回転中心部１の肉厚は、表面側よりも裏面側ほど肉厚が厚くなることになる。
【００１４】
次に、金属製ボスＢは、円周ボス部３と、軸周支持ボス部４と、軸方向支持面５とから構成されている。その円周ボス部３は、円筒形状をなし、その一部に窄り形状部３ａが形成されている。該窄り形状部３ａはインペラ本体Ａの回転中心部１における合成樹脂部と金属製ボスＢの厚みを調整する部分である。具体的には、前記円周ボス部３の軸方向端部箇所に形成され、軸径が小さくなる部分である。前記円周ボス部３の外周の全面には、前記窄り形状部３ａとともに円筒外周面３ｂも形成されている。該円筒外周面３ｂは、軸方向に平行な平面形状とした円筒形状をなしている部位である。その窄り形状部３ａを設けることにより、回転中心部１の端面における金属製ボスＢの座面をできる限り小さくすることができ、樹脂部肉厚を大きく確保することができるので回転中心部１の強度が得られる。また、円周ボス部３の窄り形状部３ａと段差部との間をなだらかに連結する円筒外周面３ｂを設けたことにより、その段差部における応力の集中を緩和し、剛性の低下を防止するものである。なお前記円筒外周面３ｂは、軸方向に平行な平面形状としているが、窄り形状部３ａから段差部までをなだらかに連結できる形状であればよく、前記平面に限定するものではない。
【００１５】
その窄り形状部３ａには種々の形状タイプが存在し、その第１タイプとしては、図１乃至図６等に示すように、前記円周ボス部３の軸方向端部寄りから外方に向かって次第に直径が小さくなる裁頭円錐状に形成されたテーパー状外周面３ａ1 である。すなわち、その窄り形状部３ａにおける窄まりが円周ボス部３の軸方向に沿って直線状の傾斜として形成されたものである。この円周ボス部３の窄り形状部３ａは、一定の角度に限定されるものでなく、適宜設定される角度である。その中でも回転中心部１の傾斜に沿った角度又はその近傍角度にした場合、その回転中心部１における樹脂ウォーターポンプが薄肉になりやすい先端部の肉厚を厚肉に確保することができる。すなわち、窄り形状部３ａは、インペラ本体Ａの回転中心部１において、金属製ボスＢと合成樹脂部との肉厚が適宜確保できるような傾斜に形成されている。
【００１６】
次に、前記窄り形状部３ａの第２タイプとしては、図１０（Ａ）に示すようにその断面形状が円弧状に円周ボス部３の軸方向に沿ってほぼ円弧状とした膨出状外周面３ａ2 としたものである。該膨出状外周面３ａ2 は、その外周箇所が外方に外径方向に向かって膨らむように形成された部位である。第２タイプの窄り形状部３ａとした膨出状外周面３ａ2 では、インペラ本体Ａの回転中心部１側の円周ボス部３の肉厚を多く確保することができ、インペラ本体Ａ側の強度を確保することができる。
【００１７】
次に、前記窄り形状部３ａの第３タイプとしては、図１０（Ｂ）に示すように円周ボス部３の軸方向に沿って内径方向に凹む状態で、且つ軸方向に沿ってその断面が凹み円弧状に形成された凹み状外周面３ａ3 としたものである。この窄り形状部３ａの第３タイプとした凹み状外周面３ａ3 は、円周ボス部３とインペラ本体Ａの回転中心部１との結合において、回転中心部１側の肉厚を極めて多く確保することができ、インペラ本体Ａ側の強度を確保することができる。
【００１８】
次に、その窄り形状部３ａの第４タイプとしては、図１０（Ｃ）に示すように、軸径が段差を介して窄まるようにした段差状外周面３ａ4 としたものである。該段差状外周面３ａ4 は、その外周面が階段状に変化するように形成されている。この第４タイプとした段差状外周面３ａ4 では、インペラ本体Ａの回転中心部１側における合成樹脂の食い付き性を向上させることによって、インペラ本体Ａ側の金属製ボスＢとの一体化を強固にし、強度を確保することができる。
【００１９】
その円周ボス部３の軸方向内方側で前記軸周支持ボス部４と隣接している。円周ボス部３の外径は、軸周支持ボス部４の径方向寸法よりも大きく形成され、その円周ボス部３と軸周支持ボス部４との段差箇所が、軸方向に直交（略直交も含む）する軸方向支持面５となる。該軸方向支持面５は、金属製ボスＢが回転中心部１にインサートされた状態で回転中心部１と軸方向に固定する役目をなす面である。
【００２０】
次に軸周支持ボス部４は、金属製ボスＢをインペラ本体Ａに対して回転方向に固定する役目をなす部位である。その軸周支持ボス部４の外周，又は軸周支持ボス部４の軸端部及びその外周には、回り止部４ａが設けられている。該回り止部４ａには、種々の形状が存在している。その第１タイプとしては、その回り止部４ａが前記軸周支持ボス部４の外周形状を多角形状とした多角形状面４ａ1 に形成されたものである。該多角形状面４ａ1 は、具体的には図２（Ａ），（Ｂ）等に示すように、六角形状としている。その多角形状面４ａ1 を六角形とすることで、金属製ボスＢのボス孔８に対して軸周支持ボス部４の外径を小さくすることができる。その多角形状面４ａ1 には、その他の形状として正方形或いは六角以上の多角形とすることもできる。
【００２１】
その多角形状面４ａ1 と前記円周ボス部３との間に形成される段差部が軸方向支持面５となる。その円周ボス部３側は、図１（Ｂ），図２（Ｂ），図９等に示すように、前記インペラ本体Ａの回転中心部１の表面側に位置し、軸方向支持面５は前記回転中心部１の軸方向略中央箇所に位置し、軸周支持ボス部４側はインペラ本体Ａの回転中心部１の裏面側に位置するようにインペラ本体Ａにインサート装着される。また、前記回り止部４ａは、図１（Ｂ），（Ｃ）等に示すようにインペラ本体Ａの裏面側のさらに端面箇所に一部が露出するようにインサート装着されている。
【００２２】
上記構成とすることで、インペラ本体Ａをシャフト９に圧入するときに、応力負荷が合成樹脂で形成された回転中心部１及び羽根部２に影響することなく、また製品の強度及び耐久性を低下させることはない。インペラの金属製ボスＢとシャフト９との圧入は、インペラ本体Ａ側から軸方向に圧入荷重が加えられて行われる。この際に、金属製ボスＢにはシャフト９の圧入による径方向の応力負荷が発生し、回転中心部１にインサート装着された金属製ボスＢから回転中心部１に応力が伝わるが、前記軸周支持ボス部４は、回転中心部１のなかでも前記羽根部支持台２ａと交わる比較的肉厚のある部分に存在するので、金属製ボスＢから受ける高速回転に対しても充分に耐えうるものとなる〔図１（Ｂ），図２（Ｄ）参照〕。
【００２３】
また、前記金属製ボスＢの円周ボス部３にテーパー状外周面３ａ1 が形成されたものでは、インペラ本体Ａの回転中心部１の端面の肉厚を厚くすることなく、その端面を適宜座面として設けることができる。このことから回転中心部１の端面における座面をできる限り、小さくすることができるとともに、回転中心部１の端面における樹脂部肉厚は、大きく確保することができるので、回転中心部１の強度が得られる。また、回転中心部１は、羽根部２の羽根部支持台２ａに向かって径方向に増肉するようにして徐々に径が拡大する円錐状とすることで、回転中心部１の軸方向及び径方向の強度を高めることができ、圧入による応力負荷に対する変形を低減させ、樹脂部からなる回転中心部１への影響を小さくすることができる。
【００２４】
また、金属製ボスＢと回転中心部１の肉厚のバランスを良好にすることができるので、厳しい環境条件下で使用される内燃機関のウォーターポンプ用インペラとして、外部の温度環境変化によって発生する冷熱応力負荷に対して許容することができる。これらのことから、インペラ本体Ａを大型化することなく、強度及び耐久性が得られ、且つ樹脂インペラ本体Ａと金属製ボスＢとの回り止めと軸方向の抜け止めとを確実にできる。
【００２５】
次に、金属製ボスＢの第２実施形態としては、回り止部４ａを、その軸周支持ボス部４の外周面の形状を長円形状面４ａ2 としたものである〔図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）参照〕。該長円形状面４ａ2 は、その外形が楕円形状或いは略楕円形状としたものであり、真円以外の円形状のものが含まれる。長円形状面４ａ2 とした軸周支持ボス部４は、ボス孔８の内径とバランスのとれたものにする。
【００２６】
次に、金属製ボスＢの第３実施形態としては、前記回り止部４ａを、その軸周支持ボス部４の外周の形状を円形状とし、前記円周ボス部３の軸心に対して偏心する位置に軸心を有する偏心円形状面４ａ3 として形成されたものである。すなわち、前記円周ボス部３の軸芯と、回り止部４ａの軸芯とが相互にずれたものである〔図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）参照〕。この第３実施形態において前記円周ボス部３と軸周支持ボス部４のそれぞれの孔（ボス孔８）においては、軸心は一致している。また、第４実施形態としては、前記回り止部４ａを、前記円周ボス部３の軸芯と一致する軸芯を有する円筒状の軸周支持ボス部４が形成され、その軸周支持ボス部４の外周に前記円周ボス部３の軸芯に対して偏心する偏心円周溝４ａ4 が形成されたものである〔図５（Ａ），（Ｂ）参照〕。該偏心円周溝４ａ4 は、図５（Ｃ）に示すように、ボス孔８に対しても偏心している。
【００２７】
次に、金属製ボスＢの第５実施形態の第１タイプとしては、回り止部４ａを、円筒状とした軸周支持ボス部４の周囲に略等間隔に凸部４ａ5 ，４ａ5 ，…が形成されたものである。該凸部４ａ5 は、円筒の外周面から径方向に突出するように形成されたものであり、その回り止部４ａが回転中心部１にインサート装着され、前記凸部４ａ5 ，４ａ5 ，…が樹脂に食い込み、回り止めとしての役目をなす。その凸部４ａ5 ，４ａ5 ，…は、複数でも一つでも構わない〔図６（Ａ），（Ｂ）参照〕。次に、金属製ボスＢの第５実施形態の第２タイプとしては、前記回り止部４ａを、円筒状とした軸周支持ボス部４の周囲に略等間隔に凹部４ａ6 ，４ａ6 ，…が形成されたものである。該凹部４ａ6 は、円筒の外周面から径方向中心に向かって窪みが形成されたものであり、回り止部４ａが回転中心部１にインサート装着され、その凹部４ａ6 ，４ａ6 ，…に樹脂が入り込み回り止めの役目をなすものである。その凹部４ａ6 は、複数でも一つでも構わない〔図６（Ｃ），（Ｄ）参照〕。
【００２８】
次に、前記金属製ボスＢの第６実施形態としては、図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）及び（Ｄ）に示されているように、前記回り止部４ａは、多角形状面４ａ1 とし、円周ボス部３との間に抜止め溝部６が形成されたものである。該抜止め溝部６により、金属製ボスＢには、インペラ本体Ａの回転中心部１では中心方向に向かって樹脂部の肉厚が確保できる。さらに、羽根部２の裏面側寄りに位置させることで、その抜止め溝部６箇所の回転中心部１へのインサート装着箇所は肉厚な樹脂部とすることができ、強度を容易に確保することができる。さらに回転中心部１の羽根部２側の端面を大きくすることなく、肉厚バランスを容易に得ることができる。また、回転中心部１の端面の樹脂部が薄肉であっても樹脂部に対する応力負荷による応力集中を防ぐことができる。また、この実施形態において、図７（Ａ），（Ｃ）は、前記円周ボス部３に窄り形状部３ａが形成されたタイプであり、図７（Ｄ）は、円周ボス部３に窄り形状部３ａが形成されないタイプである。
【００２９】
さらに、前記金属製ボスＢの第７実施形態としては、図８（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）に示されているように、前記金属製ボスＢにおいて、軸方向の抜け止めとして円形鍔部７が形成されたものである。この実施形態では、その円形鍔部７を羽根部２の裏面側寄りに位置させることで、回転中心部１の樹脂部の強度を容易に確保することができ、ひいては羽根部２の樹脂強度が容易に確保することができる。また、回転中心部１において径方向に肉厚が増大しているところに軸方向の抜け止めとしての円形鍔部７が位置しているので、応力負荷による応力集中を防ぐことができるものである。この実施形態において、図８（Ａ），（Ｂ）は、前記円周ボス部３に、前記窄り形状部３ａが形成されたタイプであり、図８（Ｃ）は、前記円周ボス部３に前記窄り形状部３ａが形成されないタイプである。なお、図９はポンプケーシング１０のシャフト９に本発明のインペラが装着された状態図である。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１の発明は、合成樹脂からなり回転中心部１の周囲に羽根部２が形成されたインペラ本体Ａと、前記回転中心部１の表面側に位置するとともに軸端部箇所に形成されると共に軸径が軸端に向かって直径が次第に小さくなる窄り形状部３ａと、該窄り形状部３ａと円筒外周面３ｂとが形成された円周ボス部３と，その回転中心部１の裏面側に位置する外周に回り止部４ａが設けられた軸周支持ボス部４とが軸方向に連続形成され且つ前記円周ボス部３と軸周支持ボス部４との間に軸方向支持面が形成された金属製ボスＢとからなり、該金属製ボスＢは前記回転中心部１にインサート装着されてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、インペラ本体Ａ側の回転中心部１における肉厚を充分に確保するとともに、金属製ボスＢはインペラ本体Ａに極めて強固に装着することから、合成樹脂のインペラ本体Ａをシャフトに強固に固定でき、且つインペラ本体Ａの強度を損なうことなく、また厳しい使用環境においてインペラの強度及び耐久性を損なわないで、合成樹脂のインペラ本体Ａに金属製のボス部材をインサート装着することができる。
【００３１】
上記効果を詳述すると、金属製ボスＢには、円周ボス部３と軸周支持ボス部４とが軸方向に連続形成され、その円周ボス部３と軸周支持ボス部４との間に軸方向支持面５が形成されている。その軸周支持ボス部４はインペラ本体Ａに対して周方向に固定する役目をなすものであり、軸方向支持面５は、インペラ本体Ａを軸方向に固定するものであり、インペラ本体Ａの径方向の樹脂部の肉厚が大きく確保されるところに前記軸周支持ボス部４がインサート配置されることで、樹脂部の強度を損なうことなく、確実に回り止め及び軸方向固定ができる。さらに、前記円周ボス部３の軸端部箇所には、窄り形状部３ａが形成されているので、前記インペラ本体Ａの回転中心部１における円周ボス部３の窄り形状部３ａの装着箇所では、該窄り形状部３ａの薄肉分だけ前記回転中心部１は肉厚となり、これによって、前記インペラ本体Ａの回転中心部１の強度を増加させることができ、耐久性のある構造にすることができる。
【００３２】
請求項２の発明は、請求項１において、前記金属製ボスＢの円周ボス部３の外径は前記軸周支持ボス部４の径方向寸法よりも大きく形成し、前記軸方向支持面５は円周ボス部３と前記軸周支持ボス部４との段差箇所に形成し、前記窄り形状部３ａと該段差箇所とを連結する円筒外周面３ｂを設けたウォーターポンプ用インペラとしたことにより、円周ボス部３の窄り形状部３ａと段差部との間をなだらかに連結する円筒外周面３ｂを設けたことで、その段差部における応力の集中を緩和し、剛性の低下を防止することができる。
【００３３】
請求項３の発明は、請求項１において、前記窄り形状部３ａは円周ボス部３の軸端側で且つ外方に向かって外径が小さくなるテーパー状外周面３ａ1 としてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、回転中心部１の樹脂の肉厚確保ができることで回転中心部１の強度を充分なものとし、インペラ本体Ａを大型化することなく限られた大きさの中で相反する条件を満足させることができる。
【００３４】
請求項４の発明は、 請求項１において、前記窄り形状部３ａは軸方向の断面がほぼ円弧状に形成されてなる膨出状外周面３ａ2 としてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、その窄り形状部３ａの膨出状外周面３ａ2 は、ほぼ外方に膨らむ形状となり、円周ボス部３の肉厚を多く確保することができ、インペラ本体Ａの回転中心部１の強度を向上させることができる。
【００３５】
請求項５の発明は、請求項１において、前記窄り形状部３ａは軸方向の断面がほぼ凹み円弧状に形成されてなる凹み状外周面３ａ3 としてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、窄り形状部３ａは軸方向に沿って凹み形状とした凹み状外周面３ａ3 であるがゆえに、前記インペラ本体Ａの回転中心部１の肉厚をより一層多くすることができ、インペラ本体Ａの回転中心部１箇所における力学的強度を十分に確保することできる。
【００３６】
請求項６の発明は、請求項１において、前記窄り形状部３ａは軸方向の断面がほぼ階段状に形成されてなる段差状外周面３ａ4 としてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、インペラ本体Ａの回転中心部１側の樹脂の食い付き性を向上させ、インペラ本体Ａ側のボスとの一体化を強固にし、強度を確保することができる。
【００３７】
次に、請求項７の発明は、請求項１において、前記軸周支持ボス部４はその外周が多角形状面４ａ1 として形成されてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、回り止めとして最も強固なものにすることができる。
【００３８】
請求項８の発明は、請求項１において、前記軸周支持ボス部４は長円形状面４ａ2 として形成されてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、軸周支持ボス部４は、容易に加工することができ、製造性が良好である。
【００３９】
請求項９の発明は、請求項１において、前記軸周支持ボス部４は、前記円周ボス部３の軸心に対して偏心する円形外周面となる偏心円形状面４ａ3 として形成されてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、回り止部４ａの形状が特に簡単なものであり、その製造が容易にできるものである。
【００４０】
請求項１０の発明は、請求項１において、前記軸周支持ボス部４は、前記円周ボス部３の軸芯に対して偏心する偏心円周溝４ａ4 として形成されてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、金属製ボスＢは、回転中心部１に対して回転方向のみならず、軸方向に対しても強固にインサート装着することができる。
【００４１】
請求項１１の発明は、請求項１において、前記軸周支持ボス部４は、外周に凸部４ａ5 ，４ａ5 ，…が形成されてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、前記凸部４ａ5 ，４ａ5 ，…が回転中心部１の樹脂部に食い込み極めて強固なる回り止めの役目をなすことができる。
【００４２】
次に、請求項１２の発明は、請求項１において、前記軸周支持ボス部４は、外周に凹部４ａ6 ，４ａ6 ，…が形成されてなるウォーターポンプ用インペラとしたことにより、前記回転中心部１にインサートされた状態において、その凹部４ａ6 ，４ａ6 ，…に回転中心部１の樹脂が入り込み、極めて強固なる回り止部４ａの役目を果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明におけるインペラ本体と金属製ボスとからなるインペラの正面図
（Ｂ）は（Ａ）の縦断側面図
（Ｃ）は（Ａ）の要部の背面図
【図２】（Ａ）は金属製ボスの第１実施形態の斜視図
（Ｂ）は金属製ボスの軸周支持ボス部側より見た斜視図
（Ｃ）は（Ａ）の金属製ボスの縦断側面図
（Ｄ）は金属製ボスが回転中心部にインサート装着された拡大断面図
【図３】（Ａ）は金属製ボスの第２実施形態の斜視図
（Ｂ）は（Ａ）の金属製ボスの軸周支持ボス部側より見た背面図
（Ｃ）は（Ａ）の金属製ボスの一部切除した斜視図
（Ｄ）は金属製ボスを装着したインペラ本体の背面図
【図４】（Ａ）は金属製ボスの第３実施形態の斜視図
（Ｂ）は（Ａ）の金属製ボスの軸周支持ボス部側より見た背面図
（Ｃ）は金属製ボスを装着したインペラ本体の背面図
【図５】（Ａ）は金属製ボスの第４実施形態の斜視図
（Ｂ）は（Ａ）の金属製ボスの縦断側面図
（Ｃ）は（Ｂ）のＸ1 −Ｘ1 矢視断面図
【図６】（Ａ）は金属製ボスの第５実施形態の第１タイプの斜視図
（Ｂ）は（Ａ）の金属製ボスの背面図
（Ｃ）は金属製ボスの第５実施形態の第２タイプの斜視図
（Ｄ）は（Ｃ）の金属製ボスの背面図
【図７】（Ａ）は第１タイプの窄り形状部を有する金属製ボスの第６実施形態の斜視図
（Ｂ）は（Ａ）の金属製ボスの背面図
（Ｃ）は（Ａ）のＸ2 −Ｘ2 矢視断面図
（Ｄ）は窄り形状部が形成されないタイプの断面図
【図８】（Ａ）は第１タイプの窄り形状部を有する金属製ボスの第７実施形態の斜視図
（Ｂ）は（Ａ）のＸ3 −Ｘ3 矢視断面図
（Ｃ）は窄り形状部が形成されないタイプの断面図
【図９】本発明をポンプケーシングに装着した状態の断面図
【図１０】（Ａ）は第２タイプの窄り形状部を有する金属製ボスが回転中心部にインサート装着された拡大断面図
（Ｂ）は第３タイプの窄り形状部を有する金属製ボスが回転中心部にインサート装着された拡大断面図
（Ｃ）は第４タイプの窄り形状部を有する金属製ボスが回転中心部にインサート装着された拡大断面図
【符号の説明】
Ａ…インペラ本体
Ｂ…金属製ボス
１…回転中心部
２…羽根部
３…円周ボス部
３ａ…窄り形状部
３ａ1 …テーパー状外周面
３ａ2 …膨出状外周面
３ａ3 …凹み状外周面
３ａ4 …段差状外周面
４…軸周支持ボス部
４ａ…回り止部
４ａ1 …多角形状面
４ａ2 …長円形状面
４ａ3 …偏心円形状面
４ａ4 …偏心円周溝
４ａ5 …凸部
４ａ6 …凹部
５…軸方向支持面
Claims (12)
- 合成樹脂からなり回転中心部の周囲に羽根部が形成されたインペラ本体と、前記回転中心部の表面側に位置するとともに軸端部箇所に形成されると共に軸径が軸端に向かって直径が次第に小さくなる窄り形状部と、該窄り形状部と円筒外周面とが形成された円周ボス部と，その回転中心部の裏面側に位置する外周に回り止部が設けられた軸周支持ボス部とが軸方向に連続形成され且つ前記円周ボス部と軸周支持ボス部との間に軸方向支持面が形成された金属製ボスとからなり、該金属製ボスは前記回転中心部にインサート装着されてなることを特徴とするウォーターポンプ用インペラ。
- 請求項１において、前記金属製ボスの円周ボス部の外径は前記軸周支持ボス部の径方向寸法よりも大きく形成し、前記軸方向支持面は円周ボス部と前記軸周支持ボス部との段差箇所に形成し、前記窄り形状部と該段差箇所とを連結する円筒外周面を設けたことを特徴とするウォーターポンプ用インペラ。
- 請求項１において、前記窄り形状部は円周ボス部の軸端側で且つ外方に向かって外径が小さくなるテーパー状外周面としてなることを特徴とするウォーターポンプ用インペラ。
- 請求項１において、前記窄り形状部は軸方向の断面がほぼ円弧状に形成されてなる膨出状外周面としてなることを特徴とするウォーターポンプ用インペラ。
- 請求項１において、前記窄り形状部は軸方向の断面がほぼ凹み円弧状に形成されてなる凹み状外周面としてなることを特徴とするウォーターポンプ用インペラ。
- 請求項１において、前記窄り形状部は軸方向の断面がほぼ階段状に形成されてなる段差状外周面としてなることを特徴とするウォーターポンプ用インペラ。
- 請求項１において、前記軸周支持ボス部はその外周が多角形状面として形成されてなることを特徴とするウォーターポンプ用インペラ。
- 請求項１において、前記軸周支持ボス部は長円形状面として形成されてなることを特徴とするウォーターポンプ用インペラ。
- 請求項１において、前記軸周支持ボス部は、前記円周ボス部の軸心に対して偏心する円形外周面となる偏心円形状面として形成されてなることを特徴とするウォーターポンプ用インペラ。
- 請求項１において、前記軸周支持ボス部は、前記円周ボス部の軸芯に対して偏心する偏心円周溝として形成されてなることを特徴とするウォーターポンプ用インペラ。
- 請求項１において、前記軸周支持ボス部は、外周に凸部が形成されてなることを特徴とするウォーターポンプ用インペラ。
- 請求項１において、前記軸周支持ボス部は、外周に凹部が形成されてなることを特徴とするウォーターポンプ用インペラ。
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