JP3991487B2

JP3991487B2 - ウォータポンプ

Info

Publication number: JP3991487B2
Application number: JP01735099A
Authority: JP
Inventors: 好章中野; 保夫小澤; 剛生小関
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2019-01-26
Also published as: JP2000213349A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水冷式内燃機関、特に自動車用エンジンの冷却に利用して有効なウォータポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術として、実開平２−５００９６号公報に開示されるウォータポンプがある。該公報には、インペラと軸受間にメカニカルシールを設け回転軸を回転させて冷却水を循環させる形式のウォータポンプにおいて、メカニカルシールと軸受との間の内部空間から斜め下方に向かって形成されてメカニカルシールを経て浸入した水滴を排出する排出口をボディに設け、排出口の下部には側方に向く出口にプラグを取付けた溜部を設け、且つプラグ上部位置のボディにドレン孔を形成することにより、一定量の水滴を溜部に溜めるように構成されたウォータポンプが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術のウォータポンプでは、ボディの下部に形成される溜部の出口には、排出口から排出される水滴を溜めるためにプラグが取付けられている。一般的にプラグは金属にて構成されているので、溜部にはプラグを嵌め込むための加工をしなければならない。更に、ボディとプラグとの熱膨張率の差がある場合には、プラグと溜部の出口の間にシール剤を塗布する必要がある。そのために溜部を構成するための工数が増加してしまい、コストが高くなってしまう。
【０００４】
また、ボディに形成される２つの排出口を一度に加工する場合には、溜部の下面に加工孔ができるため、上述の問題点に加えて加工孔を塞ぐためのボール等の部品が余分に必要となり部品点数が増加して更にコストが高くなってしまう、という問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくメカニカルシールを経て浸入した水滴が貯留する水滴溜部の加工に要する工数或いは部品点数が可及的に少ないウォータポンプを提供することを技術的課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、軸受を介してボディに支持される回転軸と、回転軸の一端に固設されるインペラと、インペラと軸受との間で流体の流通を禁止するメカニカルシールと、メカニカルシールと軸受の間に形成された内部空間と連通するとともに内部空間からボディの上方に向けて貫通する水蒸気排出口と、記内部空間と連通するとともに内部空間からボディの下方に向けて貫通する水滴排出口と、ボディの下部にて水滴排出口と連通する水滴溜部と、水滴排出口から排出された水滴を水滴溜部内に貯留すべく水滴溜部の側方を向く出口に取り付けられる出口部と、水滴溜部からの抜けを防止すべく水滴溜部に取り付けられる抜け止め部とを一体に備え、ゴム状弾性を有する材質よりなる蓋体と、により構成され、水蒸気排出口と水滴排出口とは一度の加工で形成され、水蒸気排出口と水滴排出口との加工時に水滴溜部の底面に形成される加工孔に抜け止め部を嵌め込むことによって蓋体を水滴溜部から抜け止めするとともに加工孔を塞ぐウォータポンプとした。
【０００７】
本発明によると、外部動力によって回転軸が回転すると回転軸の一端に取り付けられたインペラが回転して冷却水が循環する。メカニカルシールと回転軸との摺動部分における摺動摩擦により冷却水がベーパ状となって内部空間内に浸入し、内部空間内に浸入したベーパ状の冷却水のうち水蒸気となったものは水蒸気排出口を介して上方に向かって排出され、凝縮して水滴となったものは水滴排出口から排出されて水滴溜部に貯留される。ここで、水滴溜部の出口にはゴム状弾性を有する蓋体を取り付けているので、ボディと蓋体との熱膨張率の違いによって生じるボディと蓋体との変形量の差は蓋体の弾性力で吸収される。したがって、従来技術のような出口にプラグを取付ける場合に比べ、水滴溜部への取付けに際して余分な加工の必要がなくなるとともに、シール剤等の余分な材料を塗布する必要もなくなり、水滴溜部における加工工数が低減する。
【０００８】
【実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は第１の実施の形態におけるウォータポンプ１０の断面図である。第１の実施の形態では、自動車用エンジンの冷却に利用されるウォータポンプとして説明する。
【０００９】
ウォータポンプ１０は、シリンダブロックにボルトにて固定されるボディ１１と、軸受１２を介してボディ１１に支持される回転軸１３と、回転軸１３の一端に固設されるインペラ１４と、インペラ１４と軸受１２との間で流体の流通を禁止するメカニカルシール１５と、メカニカルシール１５と軸受１２の間に形成された内部空間１６と連通するとともに内部空間１６からボディ１１の上方に向けて貫通する水蒸気排出口１７と、内部空間１６と連通するとともに内部空間１６からボディ１１の下方に向けて貫通する水滴排出口１８と、ボディ１１の下部にて水滴排出口１８と連通する水滴溜部１９と、水滴排出口１８から排出された水滴を水滴溜部１９内に貯留すべく水滴溜部１９の側方を向く出口１９ａに取り付けられる出口部２０ａと水滴溜部１９からの抜けを防止すべく水滴溜部１９に取り付けられる抜け止め部２０ｂとを一体に備える蓋体２０と、を備えている。
【００１０】
各構成について説明する。回転軸１３の他端にはプーリブラケット２１が取付けられており、プーリブラケット２１を介して図示しない駆動プーリが固定されている。駆動プーリは図示しないエンジンのクランク軸と連結されて、回転軸１３はクランク軸の回転と略同じ回転数で回転する。
【００１１】
水蒸気排出口１７及び水滴排出口１８とは、回転軸１３の軸心と垂直な方向、且つ水滴溜部１９の下面から外部連通孔２２に向かってドリルを移動させることによって孔空け加工されており、水蒸気排出口１７及び水滴排出口１８が同時加工される。このような加工では、水滴溜部１９の下面１９ｂに加工孔１９ｃが形成されてしまう。
【００１２】
メカニカルシール１５は、回転軸１３の外周に圧入される側の部材１５Ａとボディ１１の内周に圧入される側の部材１５Ｂとを備えており、軸受１２とメカニカルシール１５の間に形成される内部空間１６とインペラ１４が配置されるポンプ室２３とに区画して、内部空間１６とポンプ室２３との間での冷却水の流通を規制している。
【００１３】
軸受１２は、ボディ１１に圧入されるアウターレース１２ａと、アウターレース１２ａと回転軸１３の周面の溝１３ａとの間に配設されるボール１２ｂと、アウターレース１２ａと回転軸１３との間をシールするシール部材１２ｃとにより構成され、回転軸１３をボディ１１に対して回転可能に支持している。
【００１４】
水滴溜部１９に取り付けられる蓋体２０は合成ゴムより成形され、抜け止め部２０ｂと出口部２０ａとが一体成形されている。出口部２０ａは水滴がドレンするためのドレン部１９ｄを出口１９ａの上部に設けることで出口１９ａを塞ぐように嵌め込まれている。また、抜け止め部２０ｂは出口部２０ａの下端から水滴溜部１９の下面１９ｂの外周側に沿って延在し、加工孔１９ｃの上方向に向かって嵌め込まれることによって加工孔１９ｃを塞ぐとともに水滴溜部１９からの抜け止めを行なっている。
【００１５】
次に、第１の実施の形態におけるウォータポンプ１０の作用について説明する。エンジンが始動してクランク軸が回転すると、回転軸１３の回転に伴ってインペラ１４が回転する。インペラ１４の回転によって吸入口２４から吸入した冷却水を吐出口２５から吐出する。これによって冷却水はシリンダブロック内或いはラジエータ（図示せず）を環流してエンジンを冷却する。
【００１６】
ここで、ポンプ室２３内の冷却水が内部空間１６内に浸入しないようにメカニカルシール１５が配設されているが、回転軸１３側の部材１５Ａとボディ１１側の部材１５Ｂとの摺動面の摺動摩擦熱によって冷却水がベーパ状となると、ベーパ状の冷却水がポンプ室２３から内部空間１６内に浸入する場合ある。ベーパ状となった冷却水が内部空間１６内に浸入すると、ベーパ状のものは水蒸気排出口１７から上方に向かって外部に排出される。また、内部空間１６内で凝縮された冷却水は水滴となって水滴排出口１８から排出されて水滴溜部１９内に水滴が貯留する。水滴溜部１９内に貯留された水滴は出口部２０ａの高さまで貯留され、それ以上貯留された場合にはドレン部１９ｄからドレンされる。
【００１７】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図２に第２の実施の形態におけるウォータポンプ３０の断面図を示す。第２の実施の形態のウォータポンプ３０は、第１の実施の形態に対して水滴溜部３９に取り付けられる蓋体４０が異なるだけであり、それ以外の構成及び作用は上記の第１の実施の形態と同一であるので説明を省略する。
【００１８】
蓋体４０は出口部４０ａと抜け止め部４０ｂとが一体成形され、出口部４０ａは水滴がドレンするためのドレン部３９ｄを出口３９ａの上部に設けて水滴溜部３９の側方を向く出口３９ａを塞ぐように嵌め込まれ、抜け止め部４０ｂは出口部４０ａの下端から水滴溜部３９の下面３９ｂの内周側に沿って延在し、加工孔３９ｂの下方向に向けて嵌め込まれることによって加工孔３９ｃを塞ぐとともに水滴溜部３９からの抜け止めを行なっている。
【００１９】
この構成によると、水滴排出口３８から排出された水滴が水滴溜部３９に貯留される際の蓋体４０によるシール効果が高められ、好適である。
【００２０】
本発明の第３の実施の形態について説明する。図３に第３の実施の形態におけるウォータポンプ５０の断面図を示す。第３の実施の形態のウォータポンプ５０は、第１の実施の形態に対して蓋体６０の構成が異なるだけであり、それ以外の構成及び作用は上記の第１の実施の形態と同一であるので説明を省略する。
【００２１】
蓋体６０は合成ゴムよりなり、水滴溜部５９の側方を向く出口５９ａに取り付けられる出口部６０ａと、水滴溜部５９からの抜けを防止すべく水滴溜部５９に取り付けられる抜け止め部６０ｂと、出口部６０ａの水滴溜部５９への移動を規制する規制部６０ｃと、から構成される。出口部６０ａは水滴がドレンするためのドレン部を出口上部に設けて出口５９ａを塞ぐように嵌め込まれている。抜け止め部６０ｂは出口部６０ａの下端から水滴溜部５９の下面５９ｂの外周側に沿って延在し、加工孔５９ｃの上方向に向けて嵌め込まれることによって加工孔５９ｃを塞ぐとともに水滴溜部５９からの抜け止めを行なっている。また、規制部６０ｃは出口部６０ａから水滴溜部５９の側方の壁まで水平に延在して出口部６０ａの動きを規制しており、円柱状を呈している。
【００２２】
この構成によると、出口５９ａに嵌め込まれた出口部６０ａが水滴溜部５９内方に撓むのを規制することができ、蓋体６０の形状が安定して信頼性が向上する。
【００２３】
本発明の第４の実施の形態について説明する。図４に第４の実施の形態におけるウォータポンプ７０の断面図を示す。第４の実施の形態におけるウォータポンプ７０は、第１の実施の形態に対して水蒸気排出口７７と水滴排出口７８の加工、及び水滴溜部７９に取り付けられる蓋体８０が異なるだけであり、それ以外の構成及び作用は上記の第１の実施の形態と同一であるので説明を省略する。
【００２４】
水蒸気排出口７７と水滴排出口７８とは、それぞれ軸心が異なるように斜め方向に加工しているために水蒸気排出口７７と水滴排出口７８の２つを同時加工することはできないが、水滴溜部７９の下面７９ｂには加工孔が形成されないので加工孔を塞ぐための構成は不要になる。。
【００２５】
蓋体８０は合成ゴムよりなり、水滴溜部７９の出口を塞ぐ出口部８０ａと、ボディ７１からの抜け止めを行う抜け止め部８０ｂとが一体成形されている。抜け止め部８０ｂはメカニカルシール７５と軸受７２の間の内部空間７６と水滴排出口７８との境目に引っかけられることによって水滴溜部７９からの抜け止めを行なっており、出口部８０ａは抜け止め部８０ｂの下端から出口方向に膨出して水滴溜部７９の下面７９ｂまで延在し、出口を塞いでいる。尚、出口部８０ａには水滴溜部７９内の水滴を外部に排出するためのドレン孔８０ｃが出口上方に形成されている。
【００２６】
第４の実施の形態によると、水滴排出口７８から排出された水滴を溜める際の蓋体８０を出口に嵌め込む際に水滴溜部７９に加工をする必要がなくなり、加工工数が低減するため、好適である。
【００２７】
以上、本実施の形態について説明したが、本発明は上述したウォータポンプに限定される意図はなく、本発明の主旨に沿った形態のウォータポンプであればどのような形態であってもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によると、メカニカルシールにおけるボディと回転軸との摺動部分の摺動摩擦により冷却水がベーパ状となって内部空間内に浸入し、内部空間内に浸入したベーパ状の冷却水のうち凝縮して水滴となったものは水滴排出口から排出されて水滴溜部に貯留される。本発明では、水滴溜部の出口に取り付けられる部材としてゴム状弾性を有する材質よりなる蓋体を用いているので、弾性力により水滴溜部の出口に蓋体を取付けることができる。したがって、従来技術のようなプラグを取付ける場合に比べ、水滴溜部に出口部を取付ける際に余分な加工を施す必要がなくなるとともに、シール剤等の余分な材料を塗布する必要もなくなるので、水滴溜部における加工工数が低減する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のウォータポンプの断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のウォータポンプの断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態のウォータポンプの断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態のウォータポンプの断面図である。
【符号の説明】
１０、３０、５０、７０・・・ウォータポンプ
１１・・・ボディ
１２・・・軸受
１３・・・回転軸
１４・・・インペラ
１５・・・メカニカルシール
１６・・・内部空間
１７・・・水蒸気排出口
１８・・・水滴排出口
１９・・・水滴溜部
２０、４０、６０、８０・・・蓋体

Claims

軸受を介してボディに支持される回転軸と、
該回転軸の一端に固設されるインペラと、
該インペラと前記軸受との間における流体の流通を禁止するメカニカルシールと、
該メカニカルシールと前記軸受の間に形成された内部空間と連通するとともに該内部空間から前記ボディの上方に向けて貫通する水蒸気排出口と、
前記内部空間と連通するとともに前記内部空間から前記ボディの下方に向けて貫通する水滴排出口と、
前記ボディの下部にて前記水滴排出口と連通する水滴溜部と、
前記水滴排出口から排出された水滴を前記水滴溜部内に貯留すべく前記水滴溜部の側方を向く出口に取り付けられる出口部と、前記水滴溜部からの抜けを防止すべく前記水滴溜部に取り付けられる抜け止め部とを一体に備え、ゴム状弾性を有する材質よりなる蓋体と、
により構成され、
前記水蒸気排出口と前記水滴排出口とは一度の加工で形成され、前記水蒸気排出口と前記水滴排出口との加工時に前記水滴溜部の底面に形成される加工孔に前記抜け止め部を嵌め込むことによって前記蓋体を前記水滴溜部から抜け止めするとともに前記加工孔を塞ぐことを特徴とするウォータポンプ。
前記蓋体の出口部は、前記水滴溜部の出口側の端部から前記水滴溜部の外側に膨出して取り付けられることを特徴とする、請求項１のウォータポンプ。
前記蓋体の抜け止め部は、前記出口部の下端から前記水滴溜部の下面の内周側に沿って延在し、前記加工孔を下方向に向けて前記抜け止め部を嵌め込むことによって前記加工孔を塞ぐとともに前記蓋体を前記水滴溜部から抜け止めすることを特徴とする、請求項１のウォータポンプ。
前記水蒸気排出口と前記水滴排出口とはそれぞれ軸心が異なるように斜め方向に加工され、前記蓋体は、前記内部空間と前記水滴排出口の境目に前記抜け止め部を引っかけることにより前記水滴溜部からの抜け止めを行うとともに、前記出口部には前記水滴溜部内の水滴を外部に排出するためのドレン孔が形成されることを特徴とする、請求項１或いは請求項２のウォータポンプ。