JP4087273B2

JP4087273B2 - ウォーターポンプ

Info

Publication number: JP4087273B2
Application number: JP2003097438A
Authority: JP
Inventors: 敏丸山; 治義吉田
Original assignee: Yamada Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Yamada Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP2004301097A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プーリを介して水抜き通路の外面側水抜き開口箇所のシール構造を構成するのに簡単にでき、且つ安定したシール動作を確保し、さらに部品点数を増すことなく、コスト低減できるウォーターポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウォーターポンプのポンプ室のインペラと、そのインペラを回転駆動する軸を回転支持する軸受とを区画するメカニカルシールが設けられている。その軸受とメカニカルシールとが装着されるポンプケーシング内の空間に、外部と連通する排出孔が設けられており、ポンプ本体外側の外周に配置されたカップ形状のプーリと、ポンプ本体外側に前記プーリのカップ状開口端縁に近接する被覆部を設けて小隙間を構成し、前記排出孔を被覆するウォーターポンプが下記特許文献１（実公平４−４１２２１号）に開示されている。この被覆部材とプーリの開口端縁との隙間を微小隙間部にすることによって、ウォーターポンプの排出孔に外部からのダストなどの異物侵入を防止できるようにしたものである。
【０００３】
【特許文献１】
実公平４−４１２２１号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１において、被覆部材とプーリとを対向させた対向面間の隙間を微小に設定した微小隙間部を設けるものであることから、微小隙間部を一定に維持するための寸法管理は困難である。その隙間の大きさは微小隙間部のシール性に大きく影響するものである。それゆえに、隙間の寸法距離が小さければ小さいほどにシール性は高くなるがその反面、被覆部材とプーリとが接触して干渉するおそれがある。またその干渉を避けるように隙間を大きくすると、今度はシール性が損なわれるおそれがある。
【０００５】
この微小隙間部による隙間寸法を安定させて、シール性を向上させるには、その対向する平行面の直角度、平行度などの加工精度を高めなければならないので、厳しい寸法管理が必要となり、高い組立精度が要求され、よってコスト低減が困難となる。すなわち、プーリと被覆部材とからなる微小隙間部は、容易にシール性の高い微小隙間部に設定することが極めて困難であった。本発明の目的は、プーリを介して水抜き通路の外面側水抜き開口箇所のシール構造を構成することが簡単にでき、且つ安定したシール動作を確保することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで発明者は、上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、本発明を、内部にポンプ室と軸受室との間に空隙室が形成され、該空隙室には外部と連通する水抜き通路が形成され、該水抜き通路の外面側水抜き開口が外部下面側に位置するポンプハウジングと、略カップ形状に形成され，カップ状開口側端縁から回転中心に向かって屈曲する環状鍔部が形成されたプーリとからなり、前記外面側水抜き開口を覆うようにしてプーリがポンプハウジングに装着されるとともに、前記環状鍔部の鍔内周端縁が前記外面側水抜き開口の周囲外面部に近接させてなるウォーターポンプとしたことにより、プーリを介して水抜き通路の外面側水抜き開口箇所のシール構造を構成することが簡単にでき、且つ安定したシール動作を確保し、上記課題を解決したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、本発明の第１実施形態について説明する。ポンプハウジングＡは、その内部に、図１に示すように、ポンプ室１と軸受室２とが形成されている。該軸受室２は、内周が円形状であり、インペラ軸１１の軸受部１１ａが収納状態にて装着される。さらに前記ポンプ室１と軸受室２との間には、空隙室３が形成されている。
【０００８】
該空隙室３は、図１に示すように、前記軸受室２と同一内径の円周内壁面にて囲まれた部屋である。或いは、図示しないがその空隙室３の内径は軸受室２よりも大きく形成されることもある。前記ポンプ室１には、インペラ１０がインペラ軸１１を介して回動自在に配置されている。そのインペラ軸１１の軸受部１１ａは、前記軸受室２に装着される。前記メカニカルシール９は、軸受室２に装着され、軸受室２と空隙室３とが仕切られる。
【０００９】
そのポンプハウジングＡにおいて、前記軸受室２及び空隙室３の外部側は、同一軸心を共有する円筒形状とした円筒状外部Ａ₁として形成されている（図１参照）。すなわち、該円筒状外部Ａ₁の内部に軸受室２及び空隙室３が一列状に存在するものである。また、ポンプ室１の外部側は、インペラ筺部Ａ₂としている。そして、その円筒状外部Ａ₁の周囲と前記インペラ筺部Ａ₂とは、略直角に接続し、その接続箇所に補強リブ等が形成されている。その円筒状外部Ａ₁とインペラ筺部Ａ₂との接続箇所は、略ポンプハウジングＡ内部の空隙室３の位置に対応している。この箇所における円筒状外部Ａ₁に、ポンプハウジングＡの内部と外部とを連通する水抜き通路４と蒸気排出通路５とが形成される。具体的には、ポンプハウジングＡの空隙室３箇所において水抜き通路４と蒸気排出通路５とが形成されている。
【００１０】
前記水抜き通路４は、メカニカルシール９から漏れ出した流体をポンプハウジングＡの外部に排出する。その水抜き通路４は、ポンプハウジングＡ内の空隙室３と外部とを連通する流路で、下方向に開口するように形成されている。すなわち、空隙室３は、メカニカルシール９が配置される部位で、メカニカルシール９からの漏水が発生する箇所である。漏水は、一旦，空隙室３内に垂れ落ちて、水抜き通路４からポンプハウジングＡの外部に排水される。
【００１１】
その円筒状外部Ａ₁とインペラ筺部Ａ₂との接続箇所で、且つ水抜き通路４の形成箇所は、図４（Ａ）に示すように、外方に膨出する厚肉膨出部６が形成されている。該厚肉膨出部６の下端に前記水抜き通路４の外面側水抜き開口４ａが形成される。その外面側水抜き開口４ａの周囲は、周囲外面部６ａとなっており、後述するプーリＢの環状鍔部１４の鍔内周端縁１４ａが近接する部位となっている。また、その厚肉膨出部６には、前記周囲外面部６ａに隣接して垂直状壁面部６ｂが形成されており、該垂直状壁面部６ｂにはプーリＢの環状鍔部１４の鍔外面１４ｂが近接するものである。前記周囲外面部６ａは、平坦状，又はポンプハウジングＡの軸方向に沿って平行な面とするが、その軸方向に直交する面では円弧状膨出面に形成されることが好ましい。
【００１２】
次に、プーリＢは、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、その形状が略カップ状に形成されており、中心にボス部１２ａが形成された回転側部１２と、ベルト掛け部を備えた回転外周部１３と、カップ状のプーリＢの開口側における回転外周部１３より回転中心側に向かって屈曲形成された環板状の環状鍔部１４を有する。その環状鍔部１４の鍔内周端縁１４ａ内に前記円筒状外部Ａ₁が配置される状態で、円筒状外部Ａ₁から突出するインペラ軸１１にプーリＢが装着される。
【００１３】
前記環状鍔部１４は、図１に示すように、円筒状外部Ａ₁の外周と適宜の間隔をおいて包囲するものである。そして、水抜き通路４の外面側水抜き開口４ａ箇所は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、プーリＢの回転外周部１３に覆われるようにしてプーリＢのカップ状内部に位置しており、環状鍔部１４は外面側水抜き開口４ａが形成されているポンプハウジングＡの厚肉膨出部６の周囲外面部６ａに近接状態となるようにセットされ、その環状鍔部１４と周囲外面部６ａとの間隔部分が隙間ｔによる（第１タイプの）シール部Ｓとなる〔図４（Ａ），（Ｂ）参照〕。このシール部Ｓが、外面側水抜き開口４ａを外部からの塵埃、泥水などが侵入するのを防止する。
【００１４】
シール部Ｓの第２タイプとしては、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記シール部Ｓにおいて、外面側水抜き開口４ａの周囲外面部６ａを傾斜面６ａ₁としたものである。該傾斜面６ａ₁は、図５（Ｂ）に示すように、ポンプ室１側に向かって下方となるように傾斜するものである。傾斜面６ａ₁は、換言するならば、周囲外面部６ａが前記円筒状外部Ａ₁からインペラ筺部Ａ₂に向かって下方に傾斜するように形成されたタイプである。前記環状鍔部１４は、この傾斜面６ａ₁に対して近接状態を維持できるようにセットされており、プーリＢが回転動作を行っているときに、たとえインペラ軸１１が誤差範囲内において軸方向にずれても、初期に間隔を最大にセットしておくと、狭くなるのみで、広がることがなくシール部Ｓの性能を維持することができる。
【００１５】
次に、シール部Ｓの第３タイプでは、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記外面側水抜き開口４ａの周囲外面部６ａに対して略直角となる垂直状壁面部６ｂがインペラ筺部Ａ₂に形成され、該垂直状壁面部６ｂに前記プーリＢの環状鍔部１４の鍔外面１４ｂが近接するものである。その垂直状壁面部６ｂは、インペラ筺部Ａ₂の全周に亘って形成されたり、又は外面側水抜き開口４ａの形成位置の周囲のみとなるように形成される。
【００１６】
この垂直状壁面部６ｂが形成されることにより、前記環状鍔部１４は前記周囲外面部６ａとの近接に加えて前記垂直状壁面部６ｂとの近接状態も構成することになり、シール部Ｓのシール隙間が２箇所となるので、シール性をさらに、向上させることができる。さらに、本発明の第４タイプは、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記第２タイプの周囲外面部６ａを傾斜面６ａ₁とし、これに前記第３タイプの垂直状壁面部６ｂを加えた構成としたものである。
【００１７】
本発明では、前記プーリＢの環状鍔部１４とポンプハウジングＡとのシール部ＳがプーリＢのプレス加工精度によって安定かつ容易に成形することができる。すなわち、プーリＢの回転中心を基準にして加工成形されるので、プーリＢ側の加工精度を高くすれば、シール部Ｓにおける環状鍔部１４と、周囲外面部６ａとの近接精度が容易に高められ、且つ安定した動作にすることができる。
【００１８】
このプーリＢのシール部ＳをポンプハウジングＡに沿った形状にする場合もプーリＢと一体成形することができ、プレス加工精度によって安定かつ容易に成形することができる。ポンプハウジングＡは、通常は、アルミニウム合金材をダイカスト鋳造の金型で成形され、ダイカスト金型精度によって、その軸心が正確で安定かつ容易に成形することができるので、プーリＢの環状鍔部１４とポンプハウジングＡとが構成するシール部Ｓは間隔が常時一定となる、安定したものにできる。
【００１９】
また上述したように、前記シール部Ｓにおけるシール隙間を容易に安定させることができるが、ポンプハウジングＡのインペラ軸１１に圧入固定されるプーリＢの軸方向の位置精度を圧入組立時に安定させ、かつ組立誤差などが生じた場合でもシール部Ｓは、前記周囲外面部６ａを軸方向に略平坦状又は傾斜面６ａ₁としたことで、プーリＢとポンプハウジングＡとの軸方向の相対位置がズレたとしても、シール隙間を良好に維持することができる。すなわち、ポンプハウジングＡの軸方向に沿った周囲外面部６ａでは、軸方向のズレは略一定に維持することができる。
【００２０】
また、周囲外面部６ａがインペラ筺部Ａ₂側に向かって下方に傾斜状なる場合には、プーリＢが軸方向にズレてもシール部Ｓにおけるシール隙間が増加することがなく、傾斜状の周囲外面部６ａにさらに近接し、シール隙間を小さくすることになり、シール部Ｓが拡がってシール性が劣化することがない。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１の発明は、内部にポンプ室１と軸受室２との間に空隙室３が形成され、該空隙室３には外部と連通する水抜き通路４が形成され、該水抜き通路４の外面側水抜き開口４ａが外部下面側に位置するポンプハウジングＡと、略カップ形状に形成され，カップ状開口側端縁から回転中心に向かって屈曲する環状鍔部１４が形成されたプーリＢとからなり、前記外面側水抜き開口４ａを覆うようにしてプーリＢがポンプハウジングＡに装着されるとともに、前記環状鍔部１４の鍔内周端縁１４ａが前記外面側水抜き開口４ａの周囲外面部６ａに近接させてなるウォーターポンプとしたことにより、プーリＢを介して水抜き通路４の外面側水抜き開口４ａ箇所のシール構造を構成することが極めて簡単にでき、且つ安定したシール動作を確保し、さらに部品点数を増すことなく、コスト低減できる等の効果を奏する。
【００２２】
上記効果を詳述すると、カップ形状としたプーリＢの内周面にて、図１，図２等に示すように、外面側水抜き開口４ａが覆われ、且つプーリＢの開口端縁に形成された環状鍔部１４が外面側水抜き開口４ａの周囲に近接するようにしてシール構造を構成することができ、しかもポンプハウジングＡ及びプーリＢのみにてシール部Ｓが構成され、新たに部品を設けることなく、部品点数を最小限にすることができ、容易にシール部Ｓを構成することができる。また、プーリＢは、軸心基準によって加工成形されるので、その軸心に対する径方向の寸法精度は、比較的容易に安定させることができる。これによって、プーリＢ側のみの成形精度を高くすればよく、ポンプハウジングＡの成形精度は従来のままでかまわず、シール部Ｓの精度を高めることができ、しかもコスト低減できる。
【００２３】
さらに、シール部Ｓは、プーリＢの環状鍔部１４とポンプハウジングＡの軸方向に沿って形成される両者の隙間であり、たとえ、プーリＢが軸方向に僅かにずれたとしても、その環状鍔部１４はポンプハウジングＡとの近接を維持することになり、安定したシール性を維持することができる。
【００２４】
請求項２の発明は、請求項１において、前記外面側水抜き開口４ａの周囲外面部６ａは軸方向に沿ってポンプ室１側が下方となる傾斜面６ａ₁としてなるウォーターポンプとしたことにより、プーリＢ側の環状鍔部１４のみの回転中心における寸法精度を正確にすれば、たとえ組立時にポンプハウジングＡの軸方向にズレが発生した場合であっても、シール部Ｓにおける隙間が拡大したり、又は干渉する等の不都合を防止でき、安定した動作を確保することができる。すなわち、外面側水抜き開口４ａの周囲がポンプ室１側に向かって下方となる傾斜状とした場合に、組立時の誤差程度であれば前記プーリＢに軸方向のズレが生じても、外面側水抜き開口４ａ側のずれであればシール隙間は大きくなり干渉が避けられるし、その反対にポンプ室１側にずれれば、シール隙間は小さくシール性が高くなり、いずれにおいてもシール部Ｓのシール性能を良好に維持できる。
【００２５】
請求項３の発明は、請求項１において、前記外面側水抜き開口４ａの周囲外面部６ａから略垂直状となる垂直状壁面部６ｂが形成され、該垂直状壁面部６ｂに前記環状鍔部１４の外面が近接してなるウォーターポンプとしたことにより、ポンプハウジングＡにプーリＢのシール部と対向する外周壁部を形成することにより、シール箇所を２箇所にするとができ、シール性をより向上させることができる。
【００２６】
請求項４の発明は、請求項１において、前記外面側水抜き開口４ａの周囲外面部６ａは軸方向に沿ってポンプ室１側が下方となる傾斜面６ａ₁に形成され、前記周囲外面部６ａから略垂直状となる垂直状壁面部６ｂが形成され、該垂直状壁面部６ｂに前記環状鍔部１４の鍔外面１４ｂが近接してなるウォーターポンプとしたことにより、プーリＢの軸方向に誤差範囲のズレに対してもシール性能を良好に維持でき、またシール箇所が２箇所となることで、より一層良好なシール部Ｓを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウォーターポンプの縦断側面図
【図２】（Ａ）は図１のＸ₁−Ｘ₁矢視断面略示図
（Ｂ）は（Ａ）のＸ₂−Ｘ₂矢視断面略示図
【図３】（Ａ）はプーリの縦断側面図
（Ｂ）はプーリの一部切除した斜視図
【図４】（Ａ）は第１タイプのシール部における外面側水抜き開口箇所の斜視図
（Ｂ）は第１タイプのシール部の要部拡大断面図
【図５】（Ａ）は第２タイプのシール部における外面側水抜き開口箇所の斜視図
（Ｂ）は第２タイプのシール部の要部拡大断面図
【図６】（Ａ）は第３タイプのシール部における外面側水抜き開口箇所の斜視図
（Ｂ）は第３タイプのシール部の要部拡大断面図
【図７】（Ａ）は第４タイプのシール部における外面側水抜き開口箇所の斜視図
（Ｂ）は第４タイプのシール部の要部拡大断面図
【符号の説明】
Ａ…ポンプハウジング
Ｂ…プーリ
１…ポンプ室
２…軸受室
３…空隙室
４…水抜き通路
４ａ…外面側水抜き開口
６ａ…周囲外面部
６ｂ…垂直状壁面部
１４…環状鍔部

Claims

内部にポンプ室と軸受室との間に空隙室が形成され、該空隙室には外部と連通する水抜き通路が形成され、該水抜き通路の外面側水抜き開口が外部下面側に位置するポンプハウジングと、略カップ形状に形成され，カップ状開口側端縁から回転中心に向かって屈曲する環状鍔部が形成されたプーリとからなり、前記外面側水抜き開口を覆うようにしてプーリがポンプハウジングに装着されるとともに、前記環状鍔部の鍔内周端縁が前記外面側水抜き開口の周囲外面部に近接させてなることを特徴とするウォーターポンプ。
請求項１において、前記外面側水抜き開口の周囲外面部は軸方向に沿ってポンプ室側が下方となる傾斜面としてなることを特徴とするウォーターポンプ。
請求項１において、前記外面側水抜き開口の周囲外面部から略垂直状となる垂直状壁面部が形成され、該垂直状壁面部に前記環状鍔部の外面が近接してなることを特徴とするウォーターポンプ。
請求項１において、前記外面側水抜き開口の周囲外面部は軸方向に沿ってポンプ室側が下方となる傾斜面に形成され、前記周囲外面部から略垂直状となる垂直状壁面部が形成され、該垂直状壁面部に前記環状鍔部の鍔外面が近接してなることを特徴とするウォーターポンプ。