JP4340604B2 - エンジンのウォータポンプ構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのウォータポンプ構造、特に、ウォータポンプのポンプ本体を構成するポンプハウジングの合わせ面がシート状のガスケットを介してシリンダブロックなどエンジン本体の外表面に位置決めされボルトで締結されるエンジンのウォータポンプ構造に関する。

エンジンのウォータポンプは、一端にインペラを有するシャフトをポンプハウジングにベアリングを介して支持し、ポンプハウジングの合わせ面をシリンダブロックのフロント壁面に複数のボルトで締結し、シャフトの他端に取り付けたプーリをクランクシャフトの駆動力で回転させて、インペラで汲み上げた冷却水を、ポンプハウジングおよびシリンダブロックの合わせ面の内側に形成されたインペラ周囲を取り巻く渦巻状の吐出通路を経て、シリンダブロックのウォータジャケットに送るよう構成されるものであって、ポンプハウジングおよびシリンダブロックの合わせ面にはシール部材が必要で、そのシール部材として、断面略円形のＯリングが一般に利用されている。そのため、ウォータポンプのポンプハウジグの合わせ面にはＯリング用の溝が形成されている。そして、このウォータポンプは、ポンプハウジングにシャフトを組み込み、プーリを取り付け、さらにポンプハウジングにＯリングを嵌めて一体化したものを、エンジンへの組み付けのための部品として流通させるのが普通で、そのため、ポンプハウジングには例えば合わせ面の溝の、開口部の所々に、溝の内側へ向いた突起を設け、押し込んだＯリングが突起で溝に保持されるよう構成している。

また、それとは別に、エンジンのオイルポンプでは、メタルガスケットを用いたものがあり、オイルポンプユニットのシリンダブロックへの接合面に位置決めピンを有し、メタルガスケットに位置決めピン挿入孔を設けて、その孔に位置決めピンを挿入するとともに、メタルガスケットの外側に折返し成形したフック部をオイルポンプユニットの外縁に係合させることにより、メタルガスケットの脱落を防止する構造としたものが知られている（例えば、特許文献１等参照。）。
特開２００３−２２７４０７号公報

ところで、近年の動向として、部品コストの低減化の要求があり、それを背景として、エンジンのウォータポンプにおいてもシール部材をＯリングからメタルガスケットに変更することが考えられている。

エンジンのウォータポンプの場合、Ｏリングを用いた従来のウォータポンプは、ポンプハウジングの合わせ面の溝にＯリングを保持させ一体化した部品して流通させるために、ポンプハウジングの合わせ面の溝の所々にＯリング保持のための突起が設ける必要があるため、ポンプハウジングをダイキャストで製造するための金型が複雑な構造物とならざるを得ず、高価であるばかりでなく型寿命の短いものとなり、それが部品コストを増大させている。

そのため、エンジンのウォータポンプにおいてもシール部材をＯリングからメタルガスケットに変更することが考えられているのである。しかし、メタルガスケットをウォータポンプに用いる場合に、部品として流通させる単位で見ると、単にＯリングをメタルガスケットに変更するというだけでは、Ｏリングの場合はポンプハウジングにＯリングを保持した形で流通させていたのに対し、メタルガスケットの場合、そのままではシリンダブロックへの組付け時に別部品として扱うこととなり、必ずしもコストの低減化に繋がらない。

エンジンのオイルポンプにおいては、上述のようにメタルガスケットを用いたもので、オイルポンプユニットの接合面の位置決めピンを、メタルガスケットに設けた位置決めピン挿入孔に挿入するとともに、メタルガスケットのフック部をオイルポンプユニットの外縁に係合させることにより、メタルガスケットの脱落を防止する構造としたものが知られているが、これは、オイルポンプはクランクシャフトにインナギヤが連結されるギヤ式のポンプで、ギヤ相互の位置関係の寸法に高精度が要求されるため、組み付けの精度を出すために位置決めピンが元々設けられており、その元々設けられている位置決めピンを利用してオイルポンプユニットとメタルガスケットとを一体化させるのであって、この技術を位置決めピンを必ずしも必要としないウォータポンプにそのまま用いることはできない。

本発明は、ポンプハウジングとシート状のガスケットとの一体化を簡便に行うことができるエンジンのウォータポンプ構造を提供することを目的とする。

本発明は、ウォータポンプのポンプ本体を構成するポンプハウジングがシート状のガスケットを介してエンジン本体の外表面にボルトで締結されるエンジンのウォータポンプ構造を、上記ポンプハウジングのエンジン本体との合わせ面より外側に軸方向がエンジン本体側に向いた複数のピンを設けるとともに、上記ガスケットの、該ガスケットを上記ポンプハウジングの合わせ面にセットする時に上記複数のピンの少なくとも二つに対応する位置に、対応する夫々のピンを嵌め込み可能な長孔で、その内の少なくとも一つの長孔の長軸の方向が他の長孔の長軸の方向と直交し、夫々の長辺間の寸法が、上記ガスケットを上記ポンプハウジングの合わせ面にセットした時の対応する夫々のピンの軸方向位置における外形寸法より所定寸法小さくて、夫々のピンの嵌め込みにより変形し、それらピンを対向する長辺間に挟んで保持可能な長孔を有する片部を設けた構成とすることにより、上記課題を解決したものである。

エンジンのウォータポンプ構造を上記のとおり構成することで、シート状のガスケットをポンプハウジングの合わせ面にセットする時に、ガスケットに設けられた複数の長孔にポンプハウジング側の対応するピンが嵌まり込み、その際、ガスケットは、複数の長孔の少なくとも一つの長軸の方向が他の長孔の長軸の方向と直交していることによりピン間寸法の多少のバラツキは吸収されて位置的に安定するとともに、各長孔の長辺間の寸法が対応するピンの軸方向位置における外形寸法より所定寸法小さいことにより、各長孔の長辺の部分でピンの嵌め込みにより変形し、ピンが対向する長辺間に挟まれて変形による保持力で保持される。こうして、ポンプハウジングとシート状のガスケットとを簡便に一体化でき、ポンプハウジングをエンジン本体に組み付ける際に、ガスケットと一体的に扱えて、組付け作業性を向上させることができるとともにガスケットの組付け精度も安定させることができ、また、エンジンのウォータポンプをポンプハウジングにシート状のガスケットを保持した一体の部品として流通させることができ、部品流通をも簡素化できる。

本発明の上記エンジンのウォータポンプ構造は、また、上記ガスケットが板金成形製のガスケット（メタルガスケット）で、上記長孔が打抜きにより成形されているものとするのがよく、そうすることで、長孔の対向する長辺同士の変形によるピン保持力を高めることができる。

本発明の上記エンジンのウォータポンプ構造は、また、上記複数のピンは先端が上記ポンプハウジングの合わせ面よりも反エンジン本体側に後退した位置にあり、上記ガスケットは、各長孔を有する片部が、上記ポンプハウジングの合わせ面と接合する該ガスケットの本体シート部よりも反エンジン本体側に階段状に後退した位置にあるよう構成するのがよく、そうすることで、エンジン本体の設計変更を伴うことなく、また、ガスケットのシール性を阻害することなくポンプハウジングにピンを新設し、ガスケットを一体保持するようにできる。

以上のとおり、本発明のエンジンのウォータポンプ構造は、ポンプハウジングとシート状のガスケットとを簡便に一体化でき、ポンプハウジングをエンジン本体に組み付ける際に、ガスケットと一体的に扱えて、組付け作業性を向上させることができるとともにガスケットの組付け精度も安定させることができ、また、エンジンのウォータポンプをポンプハウジングにシート状のガスケットを保持した一体の部品として流通させることができ、部品流通をも簡素化できる。

また、本発明のエンジンのウォータポンプ構造は、特に、ガスケットを板金成形製とし、長孔を打抜きにより成形することにより、長孔の対向する長辺同士の変形によるピン保持力を高めることができ、また、ピンの先端がポンプハウジングの合わせ面よりも反エンジン本体側に後退した位置にあり、ガスケットの長孔を有する片部が、ポンプハウジングの合わせ面と接合する本体シート部よりも反エンジン本体側に階段状に後退した位置にあるよう構成することにより、エンジン本体の設計変更を伴うことなく、また、ガスケットのシール性を阻害することなくポンプハウジングにピンを新設し、ガスケットを一体保持するようにできる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１〜図５は本発明の実施の形態の一例を示す。図１はエンジンのウォータポンプ構造の断面図、図２はウォータポンプの正面図、図３はメタルガスケットの構成を示すもので、（ａ）はメタルガスケットの正面図、（ｂ）はそのＤ−Ｄ断面図、図４は図３のＡ部拡大図、図５はメタルガスケットの片部の構成を示すもので、（ａ）は図４のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）図４のＣ−Ｃ断面図である。

図１において、１はエンジンのシリンダブロック（エンジン本体）、２はウォータポンプである。この実施の形態のウォータポンプ２は、一端にインペラ３を有するシャフト４をポンプハウジング５にベアリング６を介して支持し、ポンプハウジング５のシリンダブロック側端面に形成された合わせ面７をシリンダブロック１のフロント壁面に形成された合わせ面８にシート状のメタルガスケット９を介して位置合わせして複数のボルト（図示せず）で締結し、シャフト４の他端に取り付けたプーリ１０をクランクシャフト(図示背ず)の駆動力で回転させて、シリンダブロック１の開口部１１に臨ませたインペラ３で軸流方向に冷却水を吸い込み、ポンプハウジング５の合わせ面７とシリンダブロック１の合わせ面８の内側にインペラ周囲を取り巻くように形成された渦巻状の吐出通路１２を経て、シリンダブロック１のウォータジャケット（図示せず）に冷却水を送るよう構成されたものである。

ポンプハウジング５は、図２に示すように、合わせ面７が面一で、合わせ面７上の周囲４箇所にボルト締結穴２０が設けられ、また、合わせ面７より外側の相互に略等距離を置いた３箇所に、それぞれ軸方向がシリンダブロック１側に向いたピン２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが立設されている。

３箇所のピン２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは、ポンプハウジング５の合わせ面７の外側に設けられた肉抜き部２２に設けられたもので、断面略円形で、図５の（ａ）に示すように先端がポンプハウジング５の合わせ面７よりも所定寸法ｅだけ反シリンダブロック１側に後退し、先端ほどやや径が小さくなるよう先細テーパー状に形成されている。

メタルガスケット９は、板金成形製で、ポンプハウジング５の合わせ面７と接合する本体シート部３１が、ポンプハウジング５の合わせ面７の形状寸法に合わせて図３の（ａ）に示すように異形リング状に形成されたもので、ポンプハウジング５のボルト締結穴２０に対応して周囲４箇所にボルト挿通穴３２が設けられ、また、本体シート部３１を一周するとともに４箇所のボルト挿通穴３２を囲む配置で、図３の（ｂ）に示すようにシリンダブロック側に膨らんだ構成のシール用ビード３３が形成されている。

また、このメタルガスケット９には、そのボルト挿通穴３２をポンプハウジング５のボルト締結穴２０に合わせてポンプハウジング５の合わせ面にセットする時にポンプハウジング５の３箇所のピン２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのそれぞれに対応する位置に、図５の（ａ）に示すように本体シート部３１から反シリンダブロック１側に略直角に折れ曲がり、次いで外側に略直角に折れ曲がって、本体シート部３１に対し反シリンダブロック１側に階段状に後退した形となる耳状の片部３４が設けられ、それら３箇所の片部３４に、図４に示すように長辺間の寸法（ｎ）が短辺間の寸法（ｍ）の約半分となる長孔３５Ａ，３５Ｂ，３５ｃが、プレスによる打抜きで形成されている。

メタルガスケット９の片部３４に設けられた三つの長孔３５Ａ，３５Ｂ，３５ｃは、対応する夫々のピン２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを先細の先端側から嵌め込み可能で、夫々の長辺間の寸法が、メタルガスケット９を嵌め込んで、図５の（ａ）に示すように本体シート部３１をポンプハウジング５の合わせ面７にセットした時の、対応する夫々のピン２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの軸方向位置における外形寸法より所定寸法小さい。そのため、メタルガスケット９は、ピン２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを嵌め込むと図５の（ｂ）に二点鎖線で示すように変形して、ピン２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを長孔３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃの対向する長辺間に挟み付け、それによりメタルガスケット９がポンプハウジング５にしっかりと保持される。

また、メタルガスケット９の三つの長孔３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃは、図３の（ａ）で最上方に位置する長孔３５Ａの長軸の方向が図の上下方向で、下方に位置する他の二つの長孔３５Ｂ，３５Ｃの長軸の方向が図の左右方向であって、一つの長孔３５の長軸の方向が他の二つの長孔３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃの長軸の方向と直交している。このように一つの長孔３５Ａの長軸の方向が他の二つの長孔３５Ｂ，３５Ｃの長軸の方向と直交していることにより、メタルガスケット９をポンプハウジング５の合わせ面７にセットする時に、各ピン２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの間の寸法バラツキが吸収されて、メタルガスケット９のセット状態が位置的に安定したものとなる。

また、この例では、３箇所のピン２１，２１Ｂ，２１Ｃは先端がポンプハウジング５の合わせ面７よりも所定寸法ｅだけ反シリンダブロック１側に後退した位置にあり、メタルガスケット９は、各長孔３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃを有する片部３４が、ポンプハウジング５の合わせ面７と接合する本体シート部３１よりも反シリンダブロック側に階段状に後退した位置にあるため、メタルガスケット９のシール性が阻害されることはない。

このウォータポンプ２は、ポンプハウジング５に、インペラ３を取り付けたシャフト４を組み込み、プーリ１０を取り付け、上記のようにポンプハウジング５にメタルガスケット９を保持させて、ユニットの形でエンジンへの組み付けのための部品として流通させることができ、また、そのまま一体の部品としてシリンダブロック１に組み付けるようにできる。

以上、実施の形態の一例を説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、適宜形態を変更して実施できるものである。

例えば、上記実施の形態では、ポンプハウジングにピンを三つ設け、それに対応してメタルガスケットに長孔を三つ設けているが、ピンおよび長孔の数は、複数（少なくとも二つ）であればよく、三つに限らない。また、上記実施の形態では、メタルガスケットの三つの長孔の内の一つの長孔の長軸の方向が他の二つの長孔の長軸の方向と直交しているが、要は、複数の長孔の内の少なくとも一つの長孔の長軸の方向が他の長孔の長軸の方向と直交するものであればよい。

本発明の実施の形態に係るエンジンのウォータポンプ構造の断面図である。 本発明の実施の形態に係るウォータポンプの正面図である。 本発明の実施の形態に係るメタルガスケットの構成を示すもので、（ａ）はメタルガスケットの正面図、（ｂ）はそのＤ−Ｄ断面図である。 図３のＡ部拡大図である。 本発明の実施の形態に係るメタルガスケットの片部の構成を示すもので、（ａ）は図４のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）図４のＣ−Ｃ断面図である。

符号の説明

１ シリンダブロック（エンジン本体）
２ ウォータポンプ
３ インペラ
４ シャフト
５ ポンプハウジング
６ ベアリング
７ ポンプハウジングの合わせ面
８ シリンダブロックの合わせ面
９ メタルガスケット
１０ プーリ
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ ピン
３１ 本体シート部
３４ 片部
３５Ａ，３５Ｂ，３５ｃ 長孔

Claims (3)

1. ウォータポンプのポンプ本体を構成するポンプハウジングがシート状のガスケットを介してエンジン本体の外表面にボルトで締結されるエンジンのウォータポンプ構造であって、
   上記ポンプハウジングのエンジン本体との合わせ面より外側に軸方向がエンジン本体側に向いた複数のピンを設けるとともに、
   上記ガスケットの、該ガスケットを上記ポンプハウジングの合わせ面にセットする時に上記複数のピンの少なくとも二つに対応する位置に、対応する夫々のピンを嵌め込み可能な長孔で、その内の少なくとも一つの長孔の長軸の方向が他の長孔の長軸の方向と直交し、夫々の長辺間の寸法が、上記ガスケットを上記ポンプハウジングの合わせ面にセットした時の対応する夫々のピンの軸方向位置における外形寸法より所定寸法小さくて、夫々のピンの嵌め込みにより変形し、それらピンを対向する長辺間に挟んで保持可能な長孔を有する片部を設けたことを特徴とするエンジンのウォータポンプ構造。
2. 上記ガスケットが板金成形製のガスケットで、上記長孔が打抜きにより成形されていることを特徴とする請求項１記載のエンジンのウォータポンプ構造。
3. 上記複数のピンは先端が上記ポンプハウジングの合わせ面よりも反エンジン本体側に後退した位置にあり、上記ガスケットは、各長孔を有する片部が、上記ポンプハウジングの合わせ面と接合する該ガスケットの本体シート部よりも反エンジン本体側に階段状に後退した位置にあることを特徴とする請求項１または２記載のエンジンのウォータポンプ構造。

Images