JP3780648B2

JP3780648B2 - pump

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Publication number: JP3780648B2
Application number: JP20535297A
Authority: JP
Inventors: 倫明田辺
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1996-07-17
Filing date: 1997-07-15
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2017-07-15
Also published as: JPH1130196A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば自動車エンジンの冷却用に用いられるウォータポンプ等に用いられるポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のポンプとしては、たとえば図１３に示すようなものが知られている。すなわち、ハウジング５００の軸孔５０１内周に軸受５０２を介して軸体５０３を回転自在に支持し、軸体５０３の一端にポンプ室５０４内に挿入されるインペラ５０５を連結した構成となっており、この軸受５０２として転がり軸受が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年ポンプの軽量小型化の要請があり、ハウジング５００等の他の構成部材を樹脂等によって軽量化が図られているが、転がり軸受があるために、軽量化にも限界があった。
【０００４】
そこで、より軽量化を図るために、転がり軸受の代わりにすべり軸受を用いることが検討されている。しかし、すべり軸受の場合には摺動面が摩耗するために、耐久性が悪いという問題ある。
【０００５】
本発明は上記した従来技術の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ポンプの軸受にすべり軸受を用い、その摺動面にポンプ室内の液体を供給して耐摩耗性を向上させ得るポンプを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明にあっては、ハウジングの軸孔内周にすべり軸受を介して軸体を回転自在に支持し、軸体の一端にポンプ室内に挿入され液体に機械的エネルギを与えて液体を輸送する輸送部材を連結したポンプにおいて、前記すべり軸受は、前記ハウジングの軸孔内周に嵌合される外筒部を有する金属環と、該金属環に接合され、その内周で軸体が回転する樹脂ライナ部とを備えており、前記ハウジングにすべり軸受外周嵌合部とポンプ室内とを連通する入口穴と出口穴を設け、入口穴はポンプ室内流路において流路構成上高圧となる高圧部に開口させ、出口穴はポンプ室内流路において流路構成上前記高圧部よりも低圧となる低圧部に開口させ、前記すべり軸受の摺動面の第１の領域としての軸方向一端側と前記入口穴とを連通することで、第１の領域を前記高圧部に連通すると共に、前記すべり軸受の金属環の外筒部に、前記出口穴と対応する部分に切欠部を設けて、前記すべり軸受の摺動面の第２の領域としての軸方向他端側と前記出口穴を、該切欠部を介して連通することで、第２の領域を前記低圧部に連通し、入口穴と出口穴との差圧によってすべり軸受の摺動面に液体を供給して潤滑可能としたことを特徴とする。
【０００７】
本発明にあっては、軸体に駆動力が伝達されてポンプ室内の羽根車等の輸送部材が回転して流路を液体が流れる。この流路中の高圧部と低圧部の差圧によって、液体がすべり軸受の摺動面に供給されて摺動面が潤滑される。このようにすべり軸受の摺動面は液体によって潤滑されるので、摺動面の摩耗が防止され、耐久性向上を図ること、及び液体による摺動面に発生する摩擦熱を冷却することができる。また、ポンプ室内の高圧部側に連通するハウジングに設けられた入口穴から液体がすべり軸受外周嵌合部に流入する。流入した液体はすべり軸受と軸体間の摺動面に、その軸方向一端側から供給されて他端側から流出し、すべり軸受と軸体間の摺動面を潤滑すると共に、流出した液体がハウジングに設けられた出口穴からポンプ室内の低圧側に流出する。ハウジング自体に入口穴と出口穴を設けているので、特別の配管は不要であり、ポンプの小型化を図ることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００２８】
［実施の形態１］図１は本発明の実施の形態１に係るポンプをエンジン冷却用のウォータポンプに適用した場合を例示している。
【００２９】
このウォータポンプ１は、ハウジング２の軸孔３内周に、軸方向に互いに離間して設けられたすべり軸受４と転がり軸受５を介して軸体６が回転自在に支持され、この軸体６の一端にポンプ室７内に挿入される羽根車等の輸送部材としてのインペラ８が連結された構造となっている。このインペラ８の回転によって液体に機械的な回転エネルギを与えて液体を輸送するようになっている。
【００３０】
ハウジング２は樹脂の一体成形品で、軸孔３が貫通形成された筒状部９と、この筒状部９の中途部から張り出すフランジ状の蓋体部１０と、から構成されている。筒状部９はポンプ室７内に挿入される大径円筒部９１と、反ポンプ室側に延びる小径円筒部９２とを備えた段付き形状で、蓋体部１０は大径円筒部９１と小径円筒部９２の境界部に一体的に設けられている。小径円筒部９２の外径は、ポンプ室６側から反ポンプ室側に向かって徐々に小径となるようなテーパ形状となっている。
【００３１】
蓋体部１０は円形部１０１と幅広部１０２とを備え、筒状部９の軸孔３は円形部１０１の中心と若干偏心しており、インペラ８の外径端と円形部１０１内周との間には半径方向一端が最小幅となり、他端が最大幅となるように徐々に幅が拡がるような渦巻状流路１０３が形成されている。
【００３２】
この蓋体部１０がエンジンブロック等の相手部材２０にボルト等の固定具によって固定される。相手部材２０にはポンプ室用の凹部２１が形成され、蓋体部１０によって凹部２１が閉塞され、凹部２１と蓋体部１０とによって密閉されたポンプ室７が形成される。蓋体部１０の相手部材との接合面間はガスケット２２によってシールされている。
【００３３】
すべり軸受４と転がり軸受５は軸方向に互いに離間しており、ポンプ室７側にすべり軸受４が設けられ、反ポンプ室側に転がり軸受５が設けられている。そしてすべり軸受４と転がり軸受５の間にハウジング２の軸孔３と軸体６間をシールするシール部材１１が設けられている。
【００３４】
すべり軸受４はポンプ室７に臨設されるハウジング２の大径円筒部９１内周に嵌合固定されるもので、この大径円筒部９１にすべり軸受４の外周嵌合部とポンプ室７内とを連通する入口穴１２と出口穴１３が設けられている。この入口穴１２はポンプ室７内の流路構成上高圧となる高圧側に、出口穴１３が流路構成上低圧となる低圧側に開口している。
【００３５】
本実施の形態のようにインペラ８を用いるポンプの場合には、ポンプ室７の渦巻状流路１０３の最小幅部１０３ａ付近が流速が速く圧力が最も高いので、入口穴１２を渦巻状流路１０３の最小幅部１０３ａに開口させ、出口穴１３を幅広部１０２に開口させている。
【００３６】
そして、すべり軸受４の摺動面の第１の領域としての軸方向一端側と前記入口穴１２とを連通すると共に、すべり軸受４の摺動面の第２の領域としての軸方向他端側と前記出口穴１３を連通し、入口穴１２と出口穴１３との差圧によってすべり軸受４の摺動面に液体を供給するようになっている。
【００３７】
すべり軸受４は、図１（ｃ）に示すように、反ポンプ室側に開く断面略Ｕ字形状の金属環４１と、この金属環４１の内周に接合される樹脂ライナ部４２と、から構成されている。金属環４１は反ポンプ室側に開いた断面Ｕ字形状で、外筒部４３と、内筒部４４と、外筒部４３と内筒部４４のポンプ室７側の端縁を連結する端面部４５と、から構成されており、この内筒部４４の内周に樹脂ライナ部４２が接合されている。
【００３８】
この樹脂ライナ部４２の材料としては、ＰＥＥＫ，ＰＰＳ，ＰＳＦ，ＰＥＩ，フェノール樹脂等種々の材料を用いることができる。このうち、耐摩耗性を考慮するとフェノール樹脂が好ましい。
【００３９】
そして、すべり軸受４の金属環４１の外筒部４３はハウジング２の大径円筒部９１内周に液密に嵌合され、外筒部４３外周の入口穴１２と対応する部分には凹部４６が設けられている。この凹部４６は外筒部４３のポンプ室６側の端部に開口し、反ポンプ室側の端部には閉塞されている。また、外筒部４３の出口穴１３と対応する部分には切欠部４７が設けられ、この切欠部４７を介して反ポンプ室側と出口穴１３間が連通されている。
【００４０】
上記凹部４６の大きさは、冷却，潤滑に必要な最小の流量から設定される。
【００４１】
一方、金属環の４１端面部４５は大径円筒部９１のポンプ室７側端面とほぼ面一となっている。またインペラ８の外径は大径円筒部９１の外径とほぼ等しく、インペラ８と大径円筒部９１の端面および金属環４１の端面部４５間が、所定の隙間ｇを介して対向している。
【００４２】
本実施の形態のように、金属環４１と樹脂ライナ部４２の二部材によって構成し、金属環４１に凹部４６および切欠部４７を設けて潤滑される液体の流路を構成すれば、流路の構成が金属環４１のプレス成形の際に簡単に成形することができる。
【００４３】
この実施の形態では、凹部４６および切欠部４７を備えた形態で金属環４１をプレス成形した後に、インサート成形によって樹脂ライナ部４２をインサート成形している。
【００４５】
一方、転がり軸受５は筒状部９の小径円筒部９１の反ポンプ室側の開口端部と軸体６の中途部との間に介装されている。この小径円筒部９１の反ポンプ室側の端部からさらに反ポンプ室側に突出する端部に、巻き掛け駆動機構を構成するプーリ１４が固定されており、このプーリ１４に不図示のベルトが巻き掛けられて動力が伝達されるようになっている。
【００４６】
このベルトを介して軸体６に作用するラジアル荷重は主として転がり軸受５によって支持され、すべり軸受４にはベルトの張力による過大なラジアル荷重は作用しない。特に、図示例ではプーリ１４のベルトの巻き掛け位置の真下に転がり軸受５を位置させてている。このようにすれば、すべり軸受４に作用するラジアル荷重は軸体５の自重程度となり、ほとんどラジアル荷重は作用しない。
【００４７】
巻き掛け駆動機構としては、プーリ１４とベルトだけでなく、スプロケットとチェインの組み合わせでもよく、また、他の動力伝達機構を用いることもできる。
【００４８】
本実施の形態にあっては、ベルトおよびプーリ１４を介して軸体６に駆動力が伝達されて回転し、軸体６の回転と共にポンプ室７内のインペラ８が回転し、相手部材２０の第１流路２３から液体がポンプ室６内に吸い込まれ、螺旋状流路１０３を通じて渦流が形成され、第２流路２４に吐出される。
【００４９】
ハウジング２に設けられた入口穴１２が連通する螺旋状流路１０３の最小幅部１０３ａは高圧となり、出口穴１３が連通する螺旋状流路１０３の出口から幅広部１０２において低圧となる。
【００５０】
この差圧によって、入口穴１２から液体がすべり軸受４の外周嵌合部に流入し、流入した液体はすべり軸受４の金属環４１外周の凹部４６から金属環４の端面部４５を通じて樹脂ライナ部４２と軸体６との摺動面に供給される。
【００５１】
供給された液体は一部は端面部４５とインペラ８間の隙間ｇを通じて低圧の幅広部１０２側に移動し、一部が摺動面を潤滑しながら軸方向反ポンプ室側に流出し、流出したた液体が金属環４の外筒部４３に設けられた切欠部４７を通じて出口穴１３からポンプ室７内の低圧側に流出される。
【００５２】
このようにすべり軸受４の摺動面は液体によって潤滑されるので、摺動面の摩耗が防止され、耐久性向上を図ることができる。
【００５３】
また、液体によって樹脂ライナ部４２と軸体７間の摺動面に発生する摩擦熱を冷却することができる。
【００５４】
また、ハウジング２自体に入口穴１２と出口穴１３を設けているので、特別の配管は不要であり、ポンプの小型化を図ることができる。
【００５５】
上記すべり軸受４の摺動面には、軸体７の回転によって液体をすべり軸受４と軸体６間の摺動面に引き込むような溝を設けることが好ましい。このようにすれば、潤滑効果を高めることができる。
【００５６】
また、すべり軸受４の摺動面から反ポンプ室側に流出した液体はシール部材１１によってシールされ、転がり軸受５には到達しない。溝としては軸方向に直線的に延びる溝としてもよいし、ねじポンプ機能を有する螺旋溝を設けもよい。
【００５７】
このように、すべり軸受４を介して液体がシール部材１１に到達するので、すべり軸受４によって減圧され、シール部材４としては高圧用のシールに限定されず、リップタイプのシールを使用することができ、液体の漏れを完全にシールすることが可能となる。逆に言えば、すべり軸受４によってリップシールでシール可能な圧力まで減圧することができる。
【００５８】
もっとも、シール部材１１としてはリップタイプのシールに限定されず、メカニカルシールを用いてもよいし、他の種々のシール部材を適用することができる。
【００５９】
なお、本実施の形態ではすべり軸受４の軸体６との摺動面に、ポンプ室側から反ポンプ室側に液体を流すように構成しているが、インペラ８や渦巻状流路１０３の形状や特性に応じて反ポンプ室側からポンプ室側に流体を流すようにしてもよい。この場合には、シール部材の減圧効果がないので、シール部材は耐圧用のシールを用いることも効果的である。
【００６０】
［参考例１］図２には参考例１に係るポンプが記載されている。
【００６１】
この参考例１も軸受を２個用いているが、実施の形態１と異なり、ポンプ室側と反ポンプ室側の軸受を共にすべり軸受としている。
【００６２】
すなわち、一方の第１すべり軸受１０４の摺動面の軸方向一端側と入口穴１２とを連通すると共に、他方の第２すべり軸受１０５の摺動面の軸方向他端側と出口穴１３とが連通されている。
【００６３】
これにより、液体がハウジング２の入口穴１２からポンプ室７側の第１すべり軸受１０４の摺動面を通じて反ポンプ室側の第２すべり軸受１０５の摺動面に供給され、反ポンプ室側の第２すべり軸受１０５の摺動面を潤滑した液体がハウジング２の出口穴１３を通じてポンプ室７の低圧側に排出される。
【００６４】
そして、反ポンプ室側の第２すべり軸受１０５のさらに反ポンプ室側に、ハウジング３の小径円筒部９２と軸体６との間をシールするシール部材１１が設けられている。
【００６５】
第１，第２すべり軸受１０４，１０５の構成は、基本的には図１（ｃ）に示した実施の形態１と同様に、反ポンプ室側に開いた断面Ｕ字形状の金属環４１と、この金属環４１の内周に一体的に接合される樹脂ライナ部４２と、から構成されているが、第１すべり軸受１０４の金属環４１の外筒部４３には入口穴１２に対応する凹部４６のみが設けられ、出口穴１３に対応する切欠部が設けられていない。
【００６６】
第２すべり軸受１０５の金属環４１の外筒部４３外周には、特に凹部や切欠部は不要である。
【００６７】
そして、ハウジング２の小径円筒部９２には、第２すべり軸受１０５とシール部材１１の間に開口する第２出口穴１６が設けられ、小径円筒部９２の肉厚部には、この第２出口穴１６とポンプ室７側の大径円筒部９１に設けられた出口穴１３間を連通する循環路１７が設けられている。
【００６８】
この参考例１の場合には、ハウジング２内周の２個のすべり軸受１０４，２０４間の空間を液体を流れるので、ポンプ室７から導入される液体によってハウジング２を冷却することができる。
【００６９】
また、第１，第２すべり軸受１０４，１０５は、軸体６の中途部に設けられた大径部６１の両側段部に突き当てられて位置決めされており、大径部６１の段部に摺動面が開放されるように部分的に複数の切欠溝６２が設けられている。
【００７０】
なお、入口穴１２と出口穴１３を別にして、出口穴１３を高圧側、入口穴１２を低圧側に連通することにより、一方のすべり軸受として第２すべり軸受１０５から他方のすべり軸受として第１すべり軸受１０４側に流すように構成してもよい。
【００７１】
その他の構成および作用は上記実施の形態１と全く同一なので、同一の構成の部分については同一の符号を付して説明は省略する。
【００７２】
［参考例２］図３には参考例２に係るポンプが記載されている。
【００７３】
このポンプ３０１も、実施の形態１と同様にエンジン冷却用のウォータポンプで、ハウジング３０２の軸孔３０３内周に、軸方向に互いに離間して設けられたすべり軸受３０４と転がり軸受３０５を介して軸体３０６が回転自在に支持され、この軸体３０６の一端にポンプ室３０７内に挿入される羽根車等の輸送部材としてのインペラ３０８が連結された構造となっている。また、軸体３０６の他端には、図１の例と同様にプーリ３１４が固定されている。
【００７４】
ハウジング３０２は樹脂の一体成形品で、軸孔３０３が貫通形成された筒状部３０９と、この筒状部３０９の一端から張り出すフランジ状の蓋体部３１０と、から構成されている。筒状部３０９の外周形状は、ポンプ室３０６側から反ポンプ室側に向かって徐々に小径となるようなテーパ形状となっている。
【００７５】
蓋体部３１０は円形部３１０１と幅広部３１０２とを備え、筒状部３０９の軸孔３０３は円形部３１０１の中心と若干偏心しており、インペラ３０８の外径端と円形部３１０１内周との間には半径方向一端が最小幅となり、他端が最大幅となるように徐々に幅が拡がるような渦巻状流路３１０３が形成されている。
【００７６】
すべり軸受３０４と転がり軸受３０５は軸方向に互いに離間しており、ポンプ室３０７側にすべり軸受３０４が設けられ、反ポンプ室側に転がり軸受３０５が設けられている。そしてすべり軸受３０４と転がり軸受３０５の間にハウジング３０２の軸孔３０３と軸体３０６間をシールするシール部材３１１が設けられている。
【００７７】
この参考例の場合には、ハウジング３０２のすべり軸受３０４を隔てて反ポンプ室側、すなわちすべり軸受３０４とシール部材３１１との間に、液体の吸い込み口３２３が設けられている。また、すべり軸受３０４に吸い込み口３２３とポンプ室３０７とを連通する連通孔３１２が設けられ、ポンプ室３０７内のインペラ３０８の回転によって吸い込み口３２３および連通孔３１２を通じてポンプ室３０７内に軸方向に液体を吸い込む構成となっている。したがって、すべり軸受３０４の摺動面の軸方向吸い込み口３２３側が高圧部Ｈとなり、軸方向ポンプ室３０７側が低圧部Ｌとなる。
【００７８】
この吸い込まれた液体はインペラ３０８の回転によって螺旋状流路３１０３の流路壁に遠心力で押し付けられながら幅広部３１０２に輸送され、幅広部３１０２に連通する相手部材３２０内の流路３２４に流出する。
【００７９】
図４（ａ）にはこのポンプが適用されるエンジン等の冷却系の配管系の一例を示している。
【００８０】
本参考例では、エンジン内等の冷却流路を通じてエンジンブロック等の相手部材２０の熱が吸収され、戻し流路２０１を通じてラジエータ２０３に輸送され、ラジエータ２０３によって液体が冷却され、冷却液体が供給流路２０４を通じてポンプの吸い込み口３２３に供給されるようになっている。したがって、すべり軸受３０４の摺動面は液体の主たる流路中に設けられていることになる。
【００８１】
この点、上記実施の形態１，参考例１では、図４（ｂ）に示すように、ラジエータ２０３からの供給通路２０４がエンジン等の相手部材２０に接続され、この相手部材２０にポンプ室７に連通する供給流路２０４が設けられている点で本実施の形態と相違している。
【００８２】
インペラ３０８の羽根の傾きは実施の形態１，参考例１とは反対で、相手部材２０には吸い込み口は無く、幅広部に連通する吐出口３２４が設けられている。
【００８３】
すべり軸受３０４はポンプ室３０７に臨設してハウジング３０２内周に嵌合固定されるもので、反ポンプ室側に開く断面略Ｕ字形状の金属環３４１と、この金属環３４１の内周に接合される樹脂ライナ部３４２と、から構成されている。金属環３４１は反ポンプ室側に開いた断面Ｕ字形状で、外筒部３４３と、内筒部３４４と、外筒部３４３と内筒部３４４のポンプ室３０７側の端縁を連結する端面部３４５と、から構成されており、この内筒部３４４の内周に樹脂ライナ部３４２が接合されている。そして、この参考例では、端面部３４５に連通孔３１２が円周方向に複数設けられている。
【００８４】
すべり軸受３０４は樹脂のみの一部材によって構成してもよいが、金属環３４１と樹脂ライナ部３４２の二部材によって構成すれば、流路の構成が金属環３４１のプレス成形の際に簡単に成形することができる。この参考例では、連通孔３１２を備えた形態で金属環３４１をプレス成形した後に、インサート成形によって樹脂ライナ部３４２をインサート成形している。
【００８５】
この参考例の場合には、ポンプ３０１によって輸送される液体がすべり軸受３０５の連通孔３１２を通過し、その前後の差圧によってすべり軸受３０５の摺動面に液体が供給されることになり、潤滑効果が高い。
【００８６】
液体の輸送方向は、たとえば、インペラ３０８を逆回転させることにより、すべり軸受３０５の反ポンプ室側からポンプ室３０７側に液体が輸送することができる。その場合には前記吸い込み口３２３が吐出口となり、吐出口３２４が吸い込み口となる。
【００８７】
なお、上記実施の形態及び参考例では冷却水を循環させるウォータポンプに適用した場合について説明したが、輸送液体としては冷却水に限られず、各種薬品や油等種々の液体輸送用のポンプに適用することができる。また、輸送部材としてインペラを用いる場合を例にとって説明したが、ベーンを有するタイプでもよく、要するに回転によって流体を輸送するタイプのポンプについて適用することができる。
【００８８】
［参考例３］図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、参考例３を説明する図である。この図において、図１に示された第１の実施の形態の構成と同様の構成には同じ符号が付されている。この参考例の特徴的な構成は、すべり軸受４ａの金属環４１ａの外筒部４３ａと、ハウジング２の大径円筒部９１の内周面を球面状としており、すべり軸受４ａが大径円筒部９１の球面状の内周面により揺動可能な構成としている。
【００８９】
この場合の揺動とは、図５（ｂ）に示されるように、転がり軸受５との関係において軸体６がハウジング２の軸から微小角度αだけ傾いている場合の、樹脂ライナ部に対する軸受面圧を均一化することを目的としているもので、回転する軸体６を支持する時には所定の姿勢で固定されている。
【００９０】
従ってすべり軸受４ａは、軸体６の偏心に応じて常に振動しながら軸体６を保持するようにさせることも不可能ではないが、むしろ転がり軸受５とすべり軸受４の同軸度のずれを解消することを可能とした構成である。
【００９１】
図５（ｃ）は、すべり軸受４ａの一部断面斜視図である。すべり軸受４ａにおいて、樹脂ライナ部４２、内筒部４４、端面部４５、凹部４６、の構成は、図１のすべり軸受４と同じであり、同様の作用・効果を発揮する。
【００９２】
［参考例４］図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は、参考例４を説明する図である。この図において、図１に示された第１の実施の形態の構成と同様の構成には同じ符号が付されている。この参考例の特徴的な構成は、すべり軸受４ｂの内筒部４４に接合されている樹脂ライナ部４２ｂが円筒形状ではなく、略半分に分割された円弧状であり、すべり軸受４ｂに対する取り付け方向が、軸体６を支持可能な側（装置の正立状態で内筒部４４の下側）としている。
【００９３】
従って、樹脂ライナ部４２ｂの内周面が軸体６を支持する接触摺動部４２ｃとなり、内筒部４４の内周側で樹脂ライナ部４２ｂが存在しない領域が非接触摺動部４２ｄとなっている。
【００９４】
このように構成することで、入口穴１２から供給された液体を樹脂ライナ部４２ｂの接触摺動部４２ｃへと大量に供給することが可能となり、冷却効果、潤滑効果を向上させる。また、円筒形のものと比較して円弧状の樹脂ライナ部４２ｂは材料使用量が少なく、コスト低減に寄与することが可能である。
【００９５】
尚、円弧状の樹脂ライナ部４２ｂの円筒形状に対する開き角度は、この参考例では略１８０度としているが、軸体６の移動を制限するために１８０度以上（例えば２７０度）とすることや、逆に９０度のものを上下に１対備え左右の隙間を非接触摺動部とすることも可能である。また、樹脂ライナ部自体は円筒形状であるが、内周面の一部に非接触摺動部となる溝を形成する構成のものを使用することも可能である。
【００９６】
［実施の形態２］図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は、第２の実施の形態を説明する図である。この図において、図１に示された第１の実施の形態の構成と同様の構成には同じ符号が付されている。この実施の形態の特徴的な構成は、すべり軸受４ｃの樹脂ライナ部４２ｅが金属環４１ｃの内筒部４４ｃを覆うように形成されている。
【００９７】
樹脂ライナ部４２ｅは、プレス加工等により成形された金属環４１ｃを樹脂成形する際にインサートすることで金属環４１ｃと一体化している。
【００９８】
金属環４１ｃの端面部４５ｃは、樹脂ライナ部４２ｅのポンプ室７側の端面とは同一面となっておらず、反ポンプ室７側へ移動した位置にあり、インペラ８の背面との間に隙間ｇより大きい隙間を備えている。そして、入口穴１２からの液体は外筒部４３ｃとの間からインペラ８の背面と端面部４５ｃの間に導入されてすべり軸受４ｃの摺動面に供給される。従って、金属環４１ｃには、外筒部４３ｃに入口穴１２からの液体を内側へと導く凹部４６（図１参照）を備える必要はなく（備えてもなんら問題ないが）、金属環４１ｃの加工時及び樹脂インサート成形時の製造性を向上することが可能となる。
【００９９】
［参考例５］図８は、参考例５を説明する図である。この図において、図１に示された第１の実施の形態の構成と同様の構成には同じ符号が付されている。この参考例の特徴的な構成は、軸体６ａとインペラ８ａが樹脂材料により一体的にモールド成形されていることにある。
【０１００】
軸体６ａの反ポンプ室７側の端部は、転がり軸受５を固定するために細径とした転がり軸受５の取り付け部６ｂとなっており、取り付け部６ｂに転がり軸受５とスリーブ６ｃを挿嵌し、軸体６ａに嵌め込まれたスタッド６ｄにワッシャ６ｅを介してボルト６ｆを締め付けることで軸体６ａは固定されている。
【０１０１】
またこの参考例では、すべり軸受４は摺動面を樹脂ライナ部により構成したものとしているが、軸体６ａが樹脂材料であるので、すべり軸受４に樹脂ライナ部を備えず金属環の内筒部を直接軸体６ａと接触摺動させることも可能である。
【０１０２】
このような構成とすることにより、部品点数を削減することができ、組み立て性を向上させることができる。また、軸体６ａの固定方法が圧入ではなく、ボルト締結であるので、長期間の使用により軸体６ａ及びインペラ８ａに不具合や消耗が発生した場合ににおいて、ボルト６ｆを緩めることで簡単に交換を行うことができ、メンテナンス性が向上する。
【０１０３】
［参考例６］図９（ａ），（ｂ）は、参考例６を説明する図である。この図において、図７に示された第２の実施の形態の構成と同様の構成には同じ符号が付されている。この参考例の特徴的な構成は、軸体６ｇのポンプ室７側の端部から反ポンプ室７側に向けて深孔６ｈと、この深孔６ｈのすべり軸受４ｃとシール部材１１との間の隙間Ｇ１に対向する位置に、径方向外側に向けて開口する径方向孔６ｉが備えられている。また、大径円筒部９１の入口穴１２と金属環４１の外筒部４３ｃの切欠部４７は形成されていない。
【０１０４】
この構成によると、深孔６ｈと径方向孔６ｉにより、ポンプ室７側とすべり軸受４ｃの反ポンプ室７側の隙間Ｇ１が連通することになる。そして、軸体６ｇが回転すると径方向孔６ｉに発生する遠心力により隙間Ｇ１へと流体が搬送され、すべり軸受４ｃの摺動面を反ポンプ室７側からポンプ室７側に向けて（図において左方向）液体が供給され、隙間ｇから出口穴１３を経てポンプ室７の低圧側へと排出される。
【０１０５】
また図には示されないが、径方向孔６ｉの位置を隙間ｇに対向する位置としてポンプ室７側から反ポンプ室７側に向けて（図において右方向）液体を供給させ、外筒部４３ｃに設けられた切欠部４７（不図示）から出口穴１３を経て排出させるように構成させてもよい。
【０１０６】
図１０は、図２に示された参考例１の構成におけるウォータポンプ１の軸体６ｊに深孔６ｋと径方向孔６ｌを備えている。但し、図２に示されたハウジング２の小径円筒部９２に設けられた第２出口穴１６及び出口穴１３は不要となり、設けられていない。
【０１０７】
軸体６ｊの回転に伴い、第２すべり軸受１０５とシール部材１１との間の隙間Ｇ２に液体が供給され、第２すべり軸受１０５の摺動面から第１すべり軸受１０４の摺動面に向けて液体を流し、出口穴１２ａ（図２においては入口穴１２）からポンプ室７側へと戻される。
【０１０８】
尚、出口穴１２ａ側の圧力を高圧側として液体を、第１すべり軸受１０４から第２すべり軸受１０５に向けて流し、径方向孔６ｌと深孔６ｋにより排出するような構成となるように高圧側と低圧側とを設定してもよい。
【０１０９】
図１１は、図８に示された参考例５の構成における軸体６ａに深孔６ｍと径方向孔６ｎを備えている。但し、図８に示された出口穴１３は不要となり、設けられていない。
【０１１０】
そして、図９及び図１０と同様に、軸体６ａが回転すると径方向孔６ｎに発生する遠心力により隙間Ｇ３へと流体が搬送され、すべり軸受４の摺動面を反ポンプ室７側からポンプ室７側に向けて（図において左方向）液体が供給され、隙間ｇから出口穴１２ｂ（図８においては入口穴１２）を経てポンプ室７へと排出される。
【０１１１】
このように、軸体に形成された深孔と径方向孔を連通孔としてすべり軸受の摺動面とポンプの流路の高圧側または低圧側と接続することが可能となり、液体を摺動面へと供給することが可能であると共に、ハウジングに形成する流路の代わりとなるので、加工を簡素化することができる。また、径方向孔から排出される液体は、軸体の回転による遠心力により、すべり軸受の摺動面への液体供給量を増加させることができる。
【０１１２】
特に、図１１のインペラと軸体が一体形成されたものは、樹脂成形時に深孔と径方向孔を型成形により設けることも可能であり、生産性の向上及びコスト低減への寄与が大きい。
【０１１３】
［参考例７］図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）は、参考例７を説明する図であり、図１２（ａ）はウォータポンプ１の断面構成図であり、図１２（ｂ）はウォータポンプ１をインペラ８側から軸方向に見た図であり、図１２（Ｃ）は、図１２（ｂ）のＳ１−Ｓ１断面でカットしたすべり軸受４ｄの一部断面斜視図である。この図において、図１に示された第１の実施の形態の構成と同様の構成には同じ符号が付されている。
【０１１４】
この参考例におけるすべり軸受４ｄは、入口穴１２及び出口穴１３に対応する外周面に、軸方向から見てＶ字状となる切欠き部４ｄ１，４ｄ２が設けられている。そして切欠き部４ｄ１，４ｄ２の斜面からすべり軸受４ｄの摺動面４ｄ３へと連通する第１及び第２の連通孔４ｄ４，４ｄ５が設けられている。尚、連通孔４ｄ４，４ｄ５が開口する摺動面４ｄ３の領域は、この参考例では周方向に略１８０度（角度）離れた位置に設けられている。
【０１１５】
この構成によると、インペラ８が回転すると流路構成上から入口穴１２が高圧側となり、出口穴１３は相対的に低圧側となる。そして、入口穴１２から連通孔４ｄ４を介してすべり軸受４ｄの摺動面４ｄ３へと液体が供給され、摺動面４ｄ３と軸体６の隙間を通過し、反対側の連通孔４ｄ４を介して出口穴１３からポンプ室７側へと流れる。
【０１１６】
従って、すべり軸受４ｄの摺動面４ｄ３は潤滑されると共に、入口穴１２と出口穴１３の圧力差により摺動面４ｄ３を周方向に進む液体の流れが発生し、効果的な冷却を行なうことが可能となる。
【０１１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にあっては、流路中の高圧部と低圧部の差圧によって、液体がすべり軸受の摺動面に供給されて摺動面が潤滑される。
【０１１８】
このようにすべり軸受の摺動面は液体によって潤滑されるので、摺動面の摩耗が防止され、耐久性向上を図ることができる。
【０１１９】
また、液体によって摺動面に発生する摩擦熱を冷却することができる。
【０１２０】
また、ハウジング自体に入口穴と出口穴を設ければ、特別の配管は不要であり、ポンプの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態１に係るポンプを示す断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のインペラ側の平面図、同図（ｃ）はすべり軸受の部分断面斜視図である。
【図２】図２は参考例１に係るポンプを示す断面図である。
【図３】図３は参考例２に係るポンプを示すもので、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）はインペラ側の平面図である。
【図４】図４（ａ）は図３のポンプの配管例を示す図、同図（ｂ）は図２及び図２の配管例を示す図である。
【図５】図５（ａ）は参考例３に係るポンプを示す断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のすべり軸受の拡大図、同図（ｃ）はすべり軸受の部分断面斜視図である。
【図６】図６（ａ）は参考例４に係るポンプを示す断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のインペラ側の平面図、同図（ｃ）はすべり軸受の部分断面斜視図である。
【図７】図７（ａ）は本発明の実施の形態２に係るポンプを示す断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のインペラ側の平面図、同図（ｃ）はすべり軸受の部分断面斜視図である。
【図８】図８は参考例５に係るポンプを示す断面図である。
【図９】図９（ａ）は参考例６に係るポンプを示す断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のインペラ側の平面図である。
【図１０】図１０は参考例６に係るポンプを示す断面図である。
【図１１】図１１は参考例６に係るポンプを示す断面図である。
【図１２】図１２は参考例７に係るポンプを示す断面図である。
【図１３】図１３は従来のポンプの断面図である。
【符号の説明】
１，３０１ウォータポンプ
２，３０２ハウジング
３，３０３軸孔
４，３０４すべり軸受
１０４第１すべり軸受
２０４第２すべり軸受
４１，３４１金属環
４２，３４２樹脂ライナ部
４３，３４３外筒部
４４，３４４内筒部
４５，３４５端面部
４６凹部
４７切欠部
５，３０５転がり軸受
６，３０６軸体
６１大径部
６２切欠溝
７，３０７ポンプ室
８，３０８インペラ
９，３０９筒状部
９１大径円筒部
９２小径円筒部
１０，３１０蓋体部
１０１，３１０１円形部
１０２，３１０２幅広部
１０３，３１０３螺旋状流路
１０３ａ最小幅部
１１，３１１シール部材
１２入口穴
１３出口穴
１４プーリ
１６第２出口穴
１７循環路
２０相手部材
２１凹部
２２ガスケット
２３第１流路
２４第２流路
３２４流路
２０１戻し流路
２０３ラジエータ
２０４供給通路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pump used for, for example, a water pump used for cooling an automobile engine.
[0002]
[Prior art]
  As a conventional pump of this type, for example, a pump as shown in FIG. 13 is known. That is, the housing500 shaft hole501 Bearing on the inner circumference502 through the shaft503 is supported rotatably, and the shaft body5Pump room at one end of 035Impeller inserted into 04505 is connected to this bearing5A rolling bearing was used as 02.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
  However, in recent years there has been a demand for lighter and smaller pumps, and the housing5Other structural members such as 00 are reduced in weight by resin or the like, but there is a limit in reducing the weight because of a rolling bearing.
[0004]
Therefore, in order to reduce the weight, it has been studied to use a slide bearing instead of a rolling bearing. However, in the case of a slide bearing, there is a problem that the durability is poor because the sliding surface is worn.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and the object of the present invention is to use a slide bearing as a pump bearing and supply the liquid in the pump chamber to the sliding surface to prevent wear. It is in providing the pump which can improve performance.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, according to the present invention, the inner periphery of the shaft hole of the housing is provided.SlipIn a pump that supports a shaft body rotatably through a bearing, and is connected to a transport member that is inserted into one end of the shaft body into a pump chamber and transports the liquid by applying mechanical energy to the liquid.The slide bearing includes a metal ring having an outer cylinder portion fitted to the inner periphery of the shaft hole of the housing, and a resin liner portion that is joined to the metal ring and the shaft body rotates on the inner periphery. The housing is provided with an inlet hole and an outlet hole for communicating between the sliding bearing outer periphery fitting portion and the pump chamber, the inlet hole is opened to a high pressure portion having a high pressure in the flow path configuration in the pump chamber flow path, and the outlet hole is a pump Opening in the indoor flow path to a low pressure part that is lower in pressure than the high pressure part in terms of the flow path structure, and communicating one end side in the axial direction as the first region of the sliding surface of the slide bearing and the inlet hole The first region communicates with the high-pressure portion, and a notch portion is provided in a portion corresponding to the outlet hole in the outer cylindrical portion of the metal ring of the slide bearing, so that a second sliding surface of the slide bearing is provided. The other end side in the axial direction as the region and the outlet hole, the notch By communicating with the second region communicating with the low pressure section, an inlet hole and an outlet holeIt is characterized in that a liquid can be supplied to the sliding surface of the slide bearing by a differential pressure to enable lubrication.
[0007]
  In the present invention, the driving force is transmitted to the shaft body, and the transport member such as the impeller in the pump chamber rotates to allow the liquid to flow through the flow path. Liquid is supplied to the sliding surface of the slide bearing by the differential pressure between the high pressure portion and the low pressure portion in the flow path, and the sliding surface is lubricated. Since the sliding surface of the slide bearing is thus lubricated by the liquid, wear of the sliding surface can be prevented, durability can be improved, and frictional heat generated on the sliding surface by the liquid can be cooled. .In addition, liquid flows into the sliding bearing outer periphery fitting portion from an inlet hole provided in the housing communicating with the high pressure portion side in the pump chamber. The inflowed liquid is supplied to the sliding surface between the slide bearing and the shaft body from one end side in the axial direction, flows out from the other end side, lubricates the sliding surface between the slide bearing and the shaft body, and flows out. Flows out from the outlet hole provided in the housing to the low pressure side in the pump chamber. Since the inlet and outlet holes are provided in the housing itself, no special piping is required, and the pump can be downsized.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described below based on the illustrated embodiments.
[0028]
  [First Embodiment] FIG.1 isThe case where the pump which concerns on Embodiment 1 of this invention is applied to the water pump for engine cooling is illustrated.
[0029]
In the water pump 1, a shaft body 6 is rotatably supported on the inner periphery of a shaft hole 3 of a housing 2 via a slide bearing 4 and a rolling bearing 5 that are provided apart from each other in the axial direction. An impeller 8 as a transport member such as an impeller inserted into the pump chamber 7 is connected to one end of the pump chamber 7. The rotation of the impeller 8 gives mechanical rotational energy to the liquid to transport the liquid.
[0030]
The housing 2 is an integrally molded product of resin, and includes a cylindrical portion 9 through which the shaft hole 3 is formed, and a flange-shaped lid body portion 10 that projects from the middle portion of the cylindrical portion 9. The cylindrical portion 9 has a stepped shape including a large-diameter cylindrical portion 91 inserted into the pump chamber 7 and a small-diameter cylindrical portion 92 extending to the side opposite to the pump chamber. The lid portion 10 includes a large-diameter cylindrical portion 91 and It is integrally provided at the boundary portion of the small diameter cylindrical portion 92. The outer diameter of the small-diameter cylindrical portion 92 has a tapered shape that gradually decreases from the pump chamber 6 side toward the counter pump chamber side.
[0031]
The lid portion 10 includes a circular portion 101 and a wide portion 102, and the shaft hole 3 of the cylindrical portion 9 is slightly decentered from the center of the circular portion 101, and the outer diameter end of the impeller 8 and the inner periphery of the circular portion 101 are A spiral channel 103 is formed in which the width gradually increases so that one end in the radial direction has the minimum width and the other end has the maximum width.
[0032]
The lid 10 is fixed to a mating member 20 such as an engine block by a fixing tool such as a bolt. The mating member 20 is formed with a recess 21 for the pump chamber, the recess 21 is closed by the lid 10, and the pump chamber 7 sealed by the recess 21 and the lid 10 is formed. The joint surface of the lid 10 with the mating member is sealed with a gasket 22.
[0033]
The sliding bearing 4 and the rolling bearing 5 are separated from each other in the axial direction, the sliding bearing 4 is provided on the pump chamber 7 side, and the rolling bearing 5 is provided on the counter pump chamber side. A seal member 11 that seals between the shaft hole 3 and the shaft body 6 of the housing 2 is provided between the slide bearing 4 and the rolling bearing 5.
[0034]
The slide bearing 4 is fitted and fixed to the inner periphery of the large-diameter cylindrical portion 91 of the housing 2 that is provided adjacent to the pump chamber 7, and the outer-diameter fitting portion of the slide bearing 4 and the inside of the pump chamber 7 are fixed to the large-diameter cylindrical portion 91. Are provided with an inlet hole 12 and an outlet hole 13. The inlet hole 12 is open to the high pressure side where the pressure is high due to the flow path structure in the pump chamber 7, and the outlet hole 13 is open to the low pressure side where the pressure is low due to the flow path structure.
[0035]
In the case of a pump using the impeller 8 as in the present embodiment, the vicinity of the minimum width portion 103a of the spiral flow path 103 in the pump chamber 7 has a high flow velocity and the highest pressure. 103 is opened in the minimum width portion 103 a, and the outlet hole 13 is opened in the wide portion 102.
[0036]
The first end side in the axial direction as the first region of the sliding surface of the slide bearing 4 communicates with the inlet hole 12 and the other end side in the axial direction as the second region of the sliding surface of the sliding bearing 4. And the outlet hole 13 are communicated, and the liquid is supplied to the sliding surface of the slide bearing 4 by the differential pressure between the inlet hole 12 and the outlet hole 13.
[0037]
As shown in FIG. 1C, the plain bearing 4 includes a metal ring 41 having a substantially U-shaped cross section that opens to the side opposite to the pump chamber, and a resin liner portion 42 joined to the inner periphery of the metal ring 41. It is configured. The metal ring 41 has a U-shaped cross section opened to the side opposite to the pump chamber, and connects the outer cylinder portion 43, the inner cylinder portion 44, and the outer cylinder portion 43 and the inner cylinder portion 44 on the pump chamber 7 side edge. The resin liner part 42 is joined to the inner periphery of the inner cylinder part 44.
[0038]
As the material of the resin liner portion 42, various materials such as PEEK, PPS, PSF, PEI, and phenol resin can be used. Of these, phenol resin is preferred in view of wear resistance.
[0039]
The outer cylindrical portion 43 of the metal ring 41 of the slide bearing 4 is liquid-tightly fitted to the inner periphery of the large-diameter cylindrical portion 91 of the housing 2, and a recess 46 is formed in a portion corresponding to the inlet hole 12 on the outer periphery of the outer cylindrical portion 43. Is provided. The recess 46 opens at an end portion of the outer cylinder portion 43 on the pump chamber 6 side, and is closed at an end portion on the counter pump chamber side. Further, a notch 47 is provided at a portion corresponding to the outlet hole 13 of the outer cylinder portion 43, and the counter pump chamber side and the outlet hole 13 are communicated with each other through the notch 47.
[0040]
UpThe size of the recess 46 is set from the minimum flow rate required for cooling and lubrication.
[0041]
On the other hand, the 41 end surface portion 45 of the metal ring is substantially flush with the end surface of the large-diameter cylindrical portion 91 on the pump chamber 7 side. The outer diameter of the impeller 8 is substantially equal to the outer diameter of the large-diameter cylindrical portion 91, and the end surface of the impeller 8 and the large-diameter cylindrical portion 91 and the end surface portion 45 of the metal ring 41 face each other with a predetermined gap g therebetween. Yes.
[0042]
BookAs in the embodiment, if the liquid ring is constituted by two members, that is, the metal ring 41 and the resin liner portion 42, and the concave portion 46 and the notch portion 47 are provided in the metal ring 41 to be lubricated, The structure can be easily formed when the metal ring 41 is press-formed.
[0043]
In this embodiment, after the metal ring 41 is press-molded with the recess 46 and the notch 47, the resin liner portion 42 is insert-molded by insert molding.
[0045]
On the other hand, the rolling bearing 5 is interposed between the opening end portion of the small diameter cylindrical portion 91 of the cylindrical portion 9 on the side opposite to the pump chamber and the middle portion of the shaft body 6. A pulley 14 constituting a winding drive mechanism is fixed to an end of the small-diameter cylindrical portion 91 that protrudes further from the end on the anti-pump chamber side to the anti-pump chamber side. A belt (not shown) is attached to the pulley 14. It is wound around to transmit power.
[0046]
The radial load acting on the shaft body 6 via the belt is mainly supported by the rolling bearing 5, and the excessive radial load due to the belt tension does not act on the slide bearing 4. In particular, in the illustrated example, the rolling bearing 5 is positioned directly below the belt winding position of the pulley 14. In this way, the radial load acting on the slide bearing 4 is about the weight of the shaft body 5, and almost no radial load acts.
[0047]
As the winding drive mechanism, not only the pulley 14 and the belt, but also a combination of a sprocket and a chain may be used, and another power transmission mechanism may be used.
[0048]
In the present embodiment, the driving force is transmitted to the shaft body 6 via the belt and the pulley 14 to rotate, and the impeller 8 in the pump chamber 7 rotates with the rotation of the shaft body 6. Liquid is sucked into the pump chamber 6 from the first flow path 23, a vortex is formed through the spiral flow path 103, and discharged to the second flow path 24.
[0049]
The minimum width portion 103a of the spiral flow path 103 that communicates with the inlet hole 12 provided in the housing 2 becomes high pressure, and the low pressure occurs in the wide width section 102 from the outlet of the spiral flow path 103 that communicates with the outlet hole 13.
[0050]
Due to this differential pressure, the liquid flows from the inlet hole 12 into the outer periphery fitting portion of the slide bearing 4, and the inflowed liquid flows from the concave portion 46 on the outer periphery of the metal ring 41 of the slide bearing 4 through the end face portion 45 of the metal ring 4. Supplied to the sliding surface between 42 and the shaft body 6.
[0051]
Part of the supplied liquid moves to the low-pressure wide part 102 side through the gap g between the end face part 45 and the impeller 8, and partly flows out to the axially opposite pump chamber side while lubricating the sliding surface. The liquid thus discharged flows out from the outlet hole 13 to the low pressure side in the pump chamber 7 through the cutout portion 47 provided in the outer cylinder portion 43 of the metal ring 4.
[0052]
Since the sliding surface of the slide bearing 4 is thus lubricated by the liquid, wear of the sliding surface is prevented and durability can be improved.
[0053]
Further, the frictional heat generated on the sliding surface between the resin liner portion 42 and the shaft body 7 by the liquid can be cooled.
[0054]
Moreover, since the inlet hole 12 and the outlet hole 13 are provided in the housing 2 itself, no special piping is required, and the pump can be miniaturized.
[0055]
The sliding surface of the sliding bearing 4 is preferably provided with a groove that draws liquid into the sliding surface between the sliding bearing 4 and the shaft body 6 by the rotation of the shaft body 7. In this way, the lubrication effect can be enhanced.
[0056]
Further, the liquid flowing out from the sliding surface of the slide bearing 4 to the anti-pump chamber side is sealed by the seal member 11 and does not reach the rolling bearing 5. The groove may be a groove extending linearly in the axial direction, or a spiral groove having a screw pump function may be provided.
[0057]
Thus, since the liquid reaches the seal member 11 via the slide bearing 4, the pressure is reduced by the slide bearing 4, and the seal member 4 is not limited to a high pressure seal, and a lip type seal can be used. And the liquid leakage can be completely sealed. In other words, the sliding bearing 4 can reduce the pressure to a level that can be sealed with a lip seal.
[0058]
However, the seal member 11 is not limited to a lip type seal, and a mechanical seal may be used, and other various seal members may be applied.
[0059]
In the present embodiment, the liquid is allowed to flow from the pump chamber side to the anti-pump chamber side on the sliding surface of the slide bearing 4 with the shaft body 6. A fluid may be allowed to flow from the non-pump chamber side to the pump chamber side according to the shape and characteristics. In this case, since there is no pressure reducing effect of the seal member, it is also effective to use a pressure resistant seal as the seal member.
[0060]
  [Reference example 1In FIG.Reference example 1A pump according to is described.
[0061]
  thisReference example 1Although two bearings are used, unlike the first embodiment, the bearings on the pump chamber side and the anti-pump chamber side are both plain bearings.
[0062]
That is, the one end side in the axial direction of the sliding surface of one first sliding bearing 104 and the inlet hole 12 communicate with each other, and the other end side in the axial direction of the sliding surface of the other second sliding bearing 105 and the outlet hole 13. Is communicated.
[0063]
Thereby, the liquid is supplied from the inlet hole 12 of the housing 2 to the sliding surface of the second sliding bearing 105 on the anti-pump chamber side through the sliding surface of the first sliding bearing 104 on the pump chamber 7 side. The liquid that has lubricated the sliding surface of the second plain bearing 105 is discharged to the low pressure side of the pump chamber 7 through the outlet hole 13 of the housing 2.
[0064]
A seal member 11 that seals between the small-diameter cylindrical portion 92 of the housing 3 and the shaft body 6 is provided further on the anti-pump chamber side of the second slide bearing 105 on the anti-pump chamber side.
[0065]
The configuration of the first and second plain bearings 104 and 105 is basically the same as in the first embodiment shown in FIG. 1 (c), and is a metal ring 41 having a U-shaped cross section opened to the anti-pump chamber side. The resin liner portion 42 is integrally joined to the inner periphery of the metal ring 41. The outer cylindrical portion 43 of the metal ring 41 of the first slide bearing 104 corresponds to the inlet hole 12. Only the recess 46 is provided, and the notch corresponding to the outlet hole 13 is not provided.
[0066]
In the outer periphery of the outer cylindrical portion 43 of the metal ring 41 of the second slide bearing 105, no recess or notch is particularly necessary.
[0067]
The small-diameter cylindrical portion 92 of the housing 2 is provided with a second outlet hole 16 that opens between the second slide bearing 105 and the seal member 11, and the second outlet is formed in the thick portion of the small-diameter cylindrical portion 92. A circulation path 17 that communicates between the hole 16 and the outlet hole 13 provided in the large-diameter cylindrical portion 91 on the pump chamber 7 side is provided.
[0068]
  thisReference example 1In this case, since the liquid flows through the space between the two slide bearings 104 and 204 on the inner periphery of the housing 2, the housing 2 can be cooled by the liquid introduced from the pump chamber 7.
[0069]
The first and second plain bearings 104 and 105 are positioned by being abutted against both side step portions of the large-diameter portion 61 provided in the middle portion of the shaft body 6. A plurality of cutout grooves 62 are partially provided so that the sliding surface is opened.
[0070]
Separately from the inlet hole 12 and the outlet hole 13, the outlet hole 13 is connected to the high pressure side and the inlet hole 12 is connected to the low pressure side, so that the second sliding bearing 105 serves as one sliding bearing and the second sliding bearing serves as the other sliding bearing. You may comprise so that it may flow to the 1 slide bearing 104 side.
[0071]
Since other configurations and operations are exactly the same as those of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0072]
  [Reference example 2] In FIG.Reference example 2A pump according to is described.
[0073]
This pump 301 is also a water pump for cooling the engine as in the first embodiment. The pump 301 is connected to the inner periphery of the shaft hole 303 of the housing 302 via a slide bearing 304 and a rolling bearing 305 which are provided apart from each other in the axial direction. A shaft body 306 is rotatably supported, and an impeller 308 as a transport member such as an impeller inserted into the pump chamber 307 is connected to one end of the shaft body 306. A pulley 314 is fixed to the other end of the shaft body 306 as in the example of FIG.
[0074]
The housing 302 is an integrally molded product of resin, and includes a cylindrical portion 309 having a shaft hole 303 formed therethrough, and a flange-shaped lid portion 310 protruding from one end of the cylindrical portion 309. The outer peripheral shape of the cylindrical portion 309 is a tapered shape that gradually decreases in diameter from the pump chamber 306 side toward the counter pump chamber side.
[0075]
The lid part 310 includes a circular part 3101 and a wide part 3102, and the shaft hole 303 of the cylindrical part 309 is slightly eccentric from the center of the circular part 3101, and the outer diameter end of the impeller 308 and the inner periphery of the circular part 3101 A spiral flow path 3103 is formed in which the width gradually increases so that one end in the radial direction has the minimum width and the other end has the maximum width.
[0076]
The slide bearing 304 and the rolling bearing 305 are separated from each other in the axial direction, the sliding bearing 304 is provided on the pump chamber 307 side, and the rolling bearing 305 is provided on the non-pump chamber side. A seal member 311 that seals between the shaft hole 303 and the shaft body 306 of the housing 302 is provided between the slide bearing 304 and the rolling bearing 305.
[0077]
  thisReference exampleIn this case, a liquid suction port 323 is provided on the side opposite to the pump chamber, that is, between the slide bearing 304 and the seal member 311 with the slide bearing 304 of the housing 302 interposed therebetween. Further, the sliding bearing 304 is provided with a communication hole 312 that allows the suction port 323 and the pump chamber 307 to communicate with each other. The rotation of the impeller 308 in the pump chamber 307 causes the suction port 323 and the communication hole 312 to enter the pump chamber 307 in the axial direction. It is configured to suck in liquid. Therefore, the axial suction port 323 side of the sliding surface of the slide bearing 304 becomes the high pressure portion H, and the axial pump chamber 307 side becomes the low pressure portion L.
[0078]
The sucked liquid is transported to the wide portion 3102 while being pressed against the flow passage wall of the spiral flow passage 3103 by the rotation of the impeller 308, and flows out to the flow passage 324 in the counterpart member 320 communicating with the wide portion 3102. To do.
[0079]
  FIG.(A)Shows an example of a cooling system piping system such as an engine to which the pump is applied.
[0080]
  BookReference exampleThen, the heat of the counterpart member 20 such as the engine block is absorbed through the cooling flow path in the engine or the like, transported to the radiator 203 through the return flow path 201, the liquid is cooled by the radiator 203, and the cooling liquid passes through the supply flow path 204. It is supplied to the suction port 323 of the pump. Therefore, the sliding surface of the sliding bearing 304 is provided in the main flow path of the liquid.
[0081]
  In this respect, the first embodiment., Reference example 1Then, as shown in FIG. 4B, a supply passage 204 from the radiator 203 is connected to a counterpart member 20 such as an engine, and a supply flow path 204 communicating with the pump chamber 7 is provided in the counterpart member 20. This is different from the present embodiment.
[0082]
  The inclination of the impeller 308 blade is the first embodiment., Reference example 1On the other hand, the counterpart member 20 has no suction port and is provided with a discharge port 324 communicating with the wide portion.
[0083]
  The plain bearing 304 is provided in the pump chamber 307 so as to be fitted and fixed to the inner periphery of the housing 302, and is joined to a metal ring 341 having a substantially U-shaped cross section that opens to the side opposite to the pump chamber, and the inner periphery of the metal ring 341. The resin liner portion 342 is formed. The metal ring 341 has a U-shaped cross section opened to the side opposite to the pump chamber, and is an end surface connecting the outer cylinder portion 343, the inner cylinder portion 344, and the edges of the outer cylinder portion 343 and the inner cylinder portion 344 on the pump chamber 307 side. The resin liner part 342 is joined to the inner periphery of the inner cylinder part 344. And thisReference exampleIn the end surface portion 345, a plurality of communication holes 312 are provided in the circumferential direction.
[0084]
  The slide bearing 304 may be composed of only one member of resin, but if it is composed of two members of the metal ring 341 and the resin liner portion 342, the flow path can be easily formed when the metal ring 341 is press-formed. can do. thisReference exampleThen, after the metal ring 341 is press-molded in a form having the communication holes 312, the resin liner portion 342 is insert-molded by insert molding.
[0085]
  thisReference exampleIn this case, the liquid transported by the pump 301 passes through the communication hole 312 of the slide bearing 305, and the liquid is supplied to the sliding surface of the slide bearing 305 due to the differential pressure before and after that. high.
[0086]
For example, the liquid can be transported from the non-pump chamber side of the slide bearing 305 to the pump chamber 307 side by rotating the impeller 308 in the reverse direction. In that case, the suction port 323 becomes a discharge port, and the discharge port 324 becomes a suction port.
[0087]
  The aboveRealForm of applicationAnd reference examplesNow let's circulate the cooling waterRuAlthough the case where the present invention is applied to a water pump has been described, the transport liquid is not limited to cooling water, and can be applied to various liquid transport pumps such as various chemicals and oils. Further, although the case where an impeller is used as a transport member has been described as an example, a type having a vane may be used, and in short, the present invention can be applied to a pump that transports fluid by rotation.
[0088]
  [Reference example 35 (a), (b), (c)Reference example 3FIG. In this figure, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment shown in FIG. thisReference exampleThe characteristic configuration is that the outer cylindrical portion 43a of the metal ring 41a of the sliding bearing 4a and the inner peripheral surface of the large-diameter cylindrical portion 91 of the housing 2 are spherical, and the sliding bearing 4a is a spherical surface of the large-diameter cylindrical portion 91. It can be swung by the inner peripheral surface of the shape.
[0089]
As shown in FIG. 5B, the swing in this case is a bearing for the resin liner portion when the shaft body 6 is inclined by a minute angle α with respect to the axis of the housing 2 in relation to the rolling bearing 5. It is intended to make the surface pressure uniform, and is fixed in a predetermined posture when supporting the rotating shaft body 6.
[0090]
Accordingly, it is not impossible for the slide bearing 4a to hold the shaft body 6 while constantly vibrating in accordance with the eccentricity of the shaft body 6, but rather, the deviation of the coaxiality between the rolling bearing 5 and the slide bearing 4 is eliminated. It is the structure which enabled it to do.
[0091]
FIG. 5C is a partial cross-sectional perspective view of the sliding bearing 4a. In the slide bearing 4a, the configuration of the resin liner portion 42, the inner cylinder portion 44, the end surface portion 45, and the recess 46 is the same as that of the slide bearing 4 in FIG. 1, and exhibits the same actions and effects.
[0092]
  [Reference example 46 (a), (b), (c)Reference example 4FIG. In this figure, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment shown in FIG. thisReference exampleThe resin liner part 42b joined to the inner cylinder part 44 of the slide bearing 4b is not a cylindrical shape but an arc shape divided substantially in half, and the mounting direction with respect to the slide bearing 4b is a shaft. The side that can support the body 6 (the lower side of the inner cylinder portion 44 in the upright state of the apparatus) is used.
[0093]
Therefore, the inner peripheral surface of the resin liner portion 42b becomes the contact sliding portion 42c that supports the shaft body 6, and the region where the resin liner portion 42b does not exist on the inner peripheral side of the inner cylinder portion 44 becomes the non-contact sliding portion 42d. ing.
[0094]
With this configuration, a large amount of liquid supplied from the inlet hole 12 can be supplied to the contact sliding portion 42c of the resin liner portion 42b, and the cooling effect and the lubricating effect are improved. Further, the arc-shaped resin liner portion 42b uses less material than a cylindrical one, and can contribute to cost reduction.
[0095]
  The opening angle of the arc-shaped resin liner portion 42b with respect to the cylindrical shape is as follows.Reference exampleIn order to limit the movement of the shaft body 6, it is set to 180 degrees or more (for example, 270 degrees), or conversely, a 90-degree pair is provided vertically and the left and right gaps are non-contact sliding. It can also be a moving part. Further, although the resin liner portion itself has a cylindrical shape, it is also possible to use a configuration in which a groove serving as a non-contact sliding portion is formed on a part of the inner peripheral surface.
[0096]
  Embodiment27 (a), (b), (c)2It is a figure explaining embodiment of. In this figure, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment shown in FIG. The characteristic configuration of this embodiment is formed so that the resin liner portion 42e of the slide bearing 4c covers the inner cylindrical portion 44c of the metal ring 41c.
[0097]
The resin liner portion 42e is integrated with the metal ring 41c by being inserted when the metal ring 41c formed by press working or the like is resin-molded.
[0098]
The end surface portion 45c of the metal ring 41c is not flush with the end surface on the pump chamber 7 side of the resin liner portion 42e, is in a position moved to the counter pump chamber 7 side, and is between the back surface of the impeller 8 and A gap larger than the gap g is provided. The liquid from the inlet hole 12 is introduced between the back surface of the impeller 8 and the end surface portion 45c from between the outer cylinder portion 43c and supplied to the sliding surface of the slide bearing 4c. Therefore, the metal ring 41c does not need to be provided with the recess 46 (see FIG. 1) for guiding the liquid from the inlet hole 12 to the inside in the outer cylinder portion 43c (although there is no problem), the metal ring 41c It becomes possible to improve manufacturability at the time of processing and resin insert molding.
[0099]
  [Reference Example 5] FIG.Reference Example 5FIG. In this figure, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment shown in FIG. thisReference exampleIs characterized in that the shaft body 6a and the impeller 8a are integrally molded of a resin material.
[0100]
The end of the shaft body 6a on the side opposite to the pump chamber 7 serves as a mounting portion 6b of the rolling bearing 5 having a small diameter for fixing the rolling bearing 5, and the rolling bearing 5 and the sleeve 6c are inserted into the mounting portion 6b. The shaft body 6a is fixed by fastening the bolt 6f to the stud 6d fitted into the shaft body 6a via the washer 6e.
[0101]
  Also thisReference exampleIn the slide bearing 4, the sliding surface is formed of a resin liner portion. However, since the shaft body 6 a is made of a resin material, the slide bearing 4 is not provided with a resin liner portion, and the inner cylindrical portion of the metal ring is directly attached to the shaft. It is also possible to slide in contact with the body 6a.
[0102]
By setting it as such a structure, a number of parts can be reduced and an assembly property can be improved. In addition, since the fixing method of the shaft body 6a is not a press-fit but a bolt fastening, when a malfunction or wear occurs in the shaft body 6a and the impeller 8a due to long-term use, it can be easily replaced by loosening the bolt 6f. This improves the maintainability.
[0103]
  [Reference Example 69 (a) and 9 (b)Reference Example 6FIG. In this figure, the first shown in FIG.2The same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to the structure of this embodiment. thisReference exampleIs characterized by a deep hole 6h from the end of the shaft body 6g on the pump chamber 7 side toward the anti-pump chamber 7 side, and a gap G1 between the slide bearing 4c and the seal member 11 in the deep hole 6h. Is provided with a radial hole 6i that opens outward in the radial direction. Further, the inlet hole 12 of the large-diameter cylindrical portion 91 and the cutout portion 47 of the outer cylindrical portion 43c of the metal ring 41 are not formed.
[0104]
According to this configuration, the gap G1 between the pump chamber 7 side and the anti-pump chamber 7 side of the slide bearing 4c communicates with each other through the deep hole 6h and the radial hole 6i. Then, when the shaft body 6g rotates, the fluid is conveyed to the gap G1 by the centrifugal force generated in the radial hole 6i, and the sliding surface of the slide bearing 4c is directed from the counter pump chamber 7 side to the pump chamber 7 side (see FIG. The liquid is supplied and discharged from the gap g through the outlet hole 13 to the low pressure side of the pump chamber 7.
[0105]
Although not shown in the drawing, liquid is supplied from the pump chamber 7 side to the counter pump chamber 7 side (right direction in the drawing) with the radial hole 6i facing the gap g, and the outer cylinder portion 43c. It may be configured such that the gas is discharged through the outlet hole 13 from a notch 47 (not shown) provided in the.
[0106]
  FIG. 10 was shown in FIG.Reference example 1The shaft body 6j of the water pump 1 in the configuration is provided with a deep hole 6k and a radial hole 6l. However, the 2nd exit hole 16 and the exit hole 13 which were provided in the small diameter cylindrical part 92 of the housing 2 shown by FIG. 2 become unnecessary, and are not provided.
[0107]
With the rotation of the shaft body 6j, liquid is supplied to the gap G2 between the second slide bearing 105 and the seal member 11, and the sliding surface of the second sliding bearing 105 is directed toward the sliding surface of the first sliding bearing 104. The liquid is then flowed and returned to the pump chamber 7 side from the outlet hole 12a (inlet hole 12 in FIG. 2).
[0108]
It should be noted that the pressure on the outlet hole 12a side is set to the high pressure side so that the liquid flows from the first slide bearing 104 toward the second slide bearing 105 and is discharged through the radial hole 6l and the deep hole 6k. The side and the low pressure side may be set.
[0109]
  FIG. 11 was shown in FIG.Reference Example 5The shaft body 6a in the configuration is provided with a deep hole 6m and a radial hole 6n. However, the outlet hole 13 shown in FIG. 8 becomes unnecessary and is not provided.
[0110]
9 and 10, when the shaft body 6a rotates, the fluid is transferred to the gap G3 by the centrifugal force generated in the radial hole 6n, and the sliding surface of the slide bearing 4 is moved from the anti-pump chamber 7 side. Liquid is supplied toward the pump chamber 7 (leftward in the figure), and is discharged from the gap g to the pump chamber 7 through the outlet hole 12b (inlet hole 12 in FIG. 8).
[0111]
In this way, it becomes possible to connect the sliding surface of the slide bearing to the high pressure side or the low pressure side of the flow path of the pump with the deep hole and the radial hole formed in the shaft body as the communication hole, and the liquid can be connected to the sliding surface. In addition to being a substitute for the flow path formed in the housing, the processing can be simplified. Further, the liquid discharged from the radial hole can increase the amount of liquid supplied to the sliding surface of the slide bearing by the centrifugal force generated by the rotation of the shaft body.
[0112]
In particular, in the case where the impeller and the shaft body shown in FIG. 11 are integrally formed, deep holes and radial holes can be provided by molding at the time of resin molding, which greatly contributes to improvement in productivity and cost reduction.
[0113]
  [Reference Example 712 (a), (b), (c)Reference Example 712 (a) is a cross-sectional view of the water pump 1, FIG. 12 (b) is a view of the water pump 1 viewed from the impeller 8 side in the axial direction, and FIG. ) Is a partial cross-sectional perspective view of the plain bearing 4d cut along the S1-S1 cross section in FIG. In this figure, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment shown in FIG.
[0114]
  thisReference exampleIn the plain bearing 4d, cutout portions 4d1 and 4d2 that are V-shaped when viewed in the axial direction are provided on the outer peripheral surfaces corresponding to the inlet hole 12 and the outlet hole 13. First and second communication holes 4d4 and 4d5 are provided to communicate from the inclined surfaces of the notches 4d1 and 4d2 to the sliding surface 4d3 of the slide bearing 4d. The area of the sliding surface 4d3 where the communication holes 4d4 and 4d5 are opened is this area.Reference exampleThen, it is provided at a position approximately 180 degrees (angle) apart in the circumferential direction.
[0115]
According to this configuration, when the impeller 8 rotates, the inlet hole 12 becomes a high pressure side and the outlet hole 13 becomes a relatively low pressure side from the viewpoint of the flow path configuration. Then, liquid is supplied from the inlet hole 12 to the sliding surface 4d3 of the slide bearing 4d through the communication hole 4d4, passes through the gap between the sliding surface 4d3 and the shaft body 6, and passes through the communication hole 4d4 on the opposite side. It flows from the outlet hole 13 to the pump chamber 7 side.
[0116]
Accordingly, the sliding surface 4d3 of the sliding bearing 4d is lubricated, and a liquid flow is generated that travels in the circumferential direction on the sliding surface 4d3 due to the pressure difference between the inlet hole 12 and the outlet hole 13, thereby performing effective cooling. Is possible.
[0117]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the liquid is supplied to the sliding surface of the slide bearing and lubricated by the differential pressure between the high pressure portion and the low pressure portion in the flow path.
[0118]
Since the sliding surface of the slide bearing is thus lubricated by the liquid, wear of the sliding surface is prevented and durability can be improved.
[0119]
Further, the frictional heat generated on the sliding surface by the liquid can be cooled.
[0120]
Further, if an inlet hole and an outlet hole are provided in the housing itself, no special piping is required, and the pump can be miniaturized.
[Brief description of the drawings]
1A is a cross-sectional view showing a pump according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 1B is a plan view of the impeller side of FIG. 1A, and FIG. It is a partial section perspective view of a bearing.
FIG. 2 showsReference example 1It is sectional drawing which shows the pump which concerns on.
[Fig. 3] Fig. 3Reference example 2FIG. 1A is a cross-sectional view, and FIG. 1B is a plan view on the impeller side.
4A is a diagram showing an example of piping of the pump of FIG. 3, and FIG. 4B is a diagram showing an example of piping of FIGS. 2 and 2. FIG.
FIG. 5 (a)Reference example 3FIG. 2B is an enlarged view of the sliding bearing of FIG. 1A, and FIG. 1C is a partial sectional perspective view of the sliding bearing.
FIG. 6 (a) showsReference example 4FIG. 2B is a plan view of the impeller side of FIG. 1A, and FIG. 1C is a partial cross-sectional perspective view of the slide bearing.
FIG. 7 (a) is an embodiment of the present invention.2FIG. 2B is a plan view of the impeller side of FIG. 1A, and FIG. 1C is a partial cross-sectional perspective view of the slide bearing.
[Fig. 8] Fig. 8Reference Example 5It is sectional drawing which shows the pump which concerns on.
FIG. 9 (a) showsReference Example 6Sectional drawing which shows the pump which concerns on this, The figure (b) is a top view of the impeller side of the figure (a)It is.
FIG. 10 is an illustration of FIG.Reference Example 6It is sectional drawing which shows the pump which concerns on.
FIG. 11 is an illustration of FIG.Reference Example 6It is sectional drawing which shows the pump which concerns on.
FIG. 12 showsReference Example 7It is sectional drawing which shows the pump which concerns on.
FIG. 13 is a cross-sectional view of a conventional pump.
[Explanation of symbols]
  1,301 water pump
  2,302 housing
  3,303 shaft hole
  4,304 Plain bearing
  104 First plain bearing
  204 Second plain bearing
  41,341 Metal ring
  42,342 Resin liner section
  43,343 outer tube
  44,344 Inner tube
  45,345 end face
  46 recess
  47 Notch
  5,305 Rolling bearing
  6,306 Shaft
  61 Large diameter part
  62 Notch groove
  7,307 Pump room
  8,308 Impeller
  9,309 Tubular part
  91 Large diameter cylindrical part
  92 Small diameter cylindrical part
  10,310 lid
  101, 3101 circular part
  102, 3102 Wide part
  103, 3103 spiral channel
  103a Minimum width part
  11,311 seal member
  12 Entrance hole
  13 Exit hole
  14 pulley
  16 Second outlet hole
  17 Circuit
  20 Mating member
  21 recess
  22 Gasket
  23 First flow path
  24 Second flow path
  324 flow path
  201 Return channel
  203 Radiator
  204 Supply passage

Claims

In a pump in which a shaft body is rotatably supported through a slide bearing on the inner periphery of a shaft hole of a housing, and a transport member that is inserted into one end of the shaft body into a pump chamber and mechanically transports the liquid to transport the liquid is connected. ,
The slide bearing includes a metal ring having an outer cylinder portion fitted to the inner periphery of the shaft hole of the housing, and a resin liner portion that is joined to the metal ring and the shaft body rotates on the inner periphery. ,
The housing is provided with an inlet hole and an outlet hole for communicating the slide bearing outer periphery fitting portion and the pump chamber. The inlet hole is opened to a high pressure portion that has a high pressure in the flow path configuration in the pump chamber, and the outlet hole is formed in the pump chamber. In the flow path, open to the low pressure part that is lower than the high pressure part in the flow path configuration,
By communicating the one end side in the axial direction as the first region of the sliding surface of the slide bearing and the inlet hole, the first region communicates with the high-pressure part,
The outer cylindrical portion of the metal ring of the slide bearing is provided with a notch at a portion corresponding to the outlet hole, and the other end in the axial direction as the second region of the sliding surface of the slide bearing and the outlet hole are provided. The second region communicates with the low-pressure part by communicating through the notch,
A pump characterized in that it can be lubricated by supplying liquid to the sliding surface of the slide bearing by the pressure difference between the inlet hole and the outlet hole .