JP3780648B2 - pump - Google Patents
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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
[0029]
In the
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
The
[0033]
The sliding bearing 4 and the rolling
[0034]
The slide bearing 4 is fitted and fixed to the inner periphery of the large-diameter
[0035]
In the case of a pump using the
[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
[0037]
As shown in FIG. 1C, the
[0038]
As the material of the
[0039]
The outer
[0040]
UpThe size of the
[0041]
On the other hand, the 41
[0042]
BookAs in the embodiment, if the liquid ring is constituted by two members, that is, the
[0043]
In this embodiment, after the
[0045]
On the other hand, the rolling
[0046]
The radial load acting on the
[0047]
As the winding drive mechanism, not only the
[0048]
In the present embodiment, the driving force is transmitted to the
[0049]
The
[0050]
Due to this differential pressure, the liquid flows from the
[0051]
Part of the supplied liquid moves to the low-pressure
[0052]
Since the sliding surface of the
[0053]
Further, the frictional heat generated on the sliding surface between the
[0054]
Moreover, since the
[0055]
The sliding surface of the sliding
[0056]
Further, the liquid flowing out from the sliding surface of the
[0057]
Thus, since the liquid reaches the
[0058]
However, the
[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
[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
[0063]
Thereby, the liquid is supplied from the
[0064]
A
[0065]
The configuration of the first and second
[0066]
In the outer periphery of the outer
[0067]
The small-diameter
[0068]
thisReference example 1In this case, since the liquid flows through the space between the two
[0069]
The first and second
[0070]
Separately from the
[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
[0074]
The
[0075]
The
[0076]
The slide bearing 304 and the rolling
[0077]
thisReference exampleIn this case, a
[0078]
The sucked liquid is transported to the
[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
[0081]
In this respect, the first embodiment., Reference example 1Then, as shown in FIG. 4B, a
[0082]
The inclination of the
[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
[0084]
The slide bearing 304 may be composed of only one member of resin, but if it is composed of two members of the
[0085]
thisReference exampleIn this case, the liquid transported by the
[0086]
For example, the liquid can be transported from the non-pump chamber side of the
[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
[0089]
As shown in FIG. 5B, the swing in this case is a bearing for the resin liner portion when the
[0090]
Accordingly, it is not impossible for the slide bearing 4a to hold the
[0091]
FIG. 5C is a partial cross-sectional perspective view of the sliding bearing 4a. In the slide bearing 4a, the configuration of the
[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
[0093]
Therefore, the inner peripheral surface of the
[0094]
With this configuration, a large amount of liquid supplied from the
[0095]
The opening angle of the arc-shaped
[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
[0097]
The
[0098]
The
[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
[0100]
The end of the
[0101]
Also thisReference exampleIn the
[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
[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
[0104]
According to this configuration, the gap G1 between the
[0105]
Although not shown in the drawing, liquid is supplied from the
[0106]
FIG. 10 was shown in FIG.Reference example
[0107]
With the rotation of the
[0108]
It should be noted that the pressure on the
[0109]
FIG. 11 was shown in FIG.Reference Example
[0110]
9 and 10, when the
[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
[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
[0115]
According to this configuration, when the
[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
[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
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 (1)
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ポンプ。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 .
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