JP3991487B2 - ウォータポンプ - Google Patents
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Description
【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 (4)
- 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。
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