JP4395698B2 - ウォーターポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、エンジンの冷却水供給等に用いられるウォーターポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のウォーターポンプは、ポンプハウジング内に収容されたインペラが回転駆動されてポンプ作用を為し、そのインペラはポンプハウジングを貫通する回転軸を介してプーリ等の入力回転体に連結されている。そして、回転軸は、ポンプハウジングに軸受を介して支持されると共に、メカニカルシール等の軸シールによって軸回りからの冷却水の漏出を防止されている。
【０００３】
このようなウォーターポンプは、通常、回転軸回りに軸シールと軸受が直列に配置されているため、軸シールから漏れ出た水蒸気が直接軸受内に入り込み、その水蒸気が軸受に錆を発生させる原因となり易い。
【０００４】
そこで、従来、これに対処し得るウォーターポンプが案出されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
このウォータポンプは、回転軸に同軸に連結される入力回転体を略円筒状に形成する一方で、ポンプハウジング側に回転軸の外周側を囲繞する円筒壁を設け、その円筒壁の外周面と入力回転体の内周面の間に軸受を介装すると共に、前記円筒壁の内周面と回転軸の間に軸シールを介装し、さらに、回転軸の端部と入力回転体を連結するフランジ壁に、水蒸気等を外部に排出する排出通路を設けた構造となっている。
【０００６】
このウォータポンプの場合、軸受と軸シールが円筒壁を挟んで外周側と内周側に並列に配置されるため、軸シールから漏れ出た水蒸気は直接軸受に入り込まず、フランジ壁の背面側に達したところで排出通路を通してポンプ外部に排出される。したがって、水蒸気の浸入による軸受部分の錆発生はこの構造によって防止される。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２-８９４８６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のウォータポンプの場合、軸受は入力回転体の内周面に圧入等によって固定されるが、フランジ壁と入力回転体の連接部の内面側を正確に直角に成形することが難しいため、フランジ壁の背面と軸受の端面の間には隙間ができ、フランジ壁の背面側には、これらの対向面と入力回転体の内周面に挟まれた環状の凹部が必然的にできてしまう。一方、排出通路は、フランジ壁の内周縁部と外周縁部のほぼ中間位置に設けられた貫通孔によって構成されている。
【０００９】
したがって、上記従来のウォーターポンプにおいては、軸シールを通り抜けた多くの水蒸気はフランジ壁の排出通路（貫通孔）を通って外部に排出されるものの、一部の水蒸気は排出通路よりも径方向外側の前記凹部内に回り込み、そこで液化し水滴となって凹部内に滞留することがある。また、前記凹部に直接回り込まない水蒸気にあっても、軸シールから排出通路に抜けるまでの間に各部材の表面に接触して一部液化することがあり、こうしてできた水滴も入力回転体の回転に伴なう遠心力によって前記凹部内に滞留してしまう。そして、凹部内に水滴が滞留すると、その水滴が軸受内に入り込み、軸受の錆発生を引き起こし易くなる。
【００１０】
そこで、本発明は、凹部内に回り込んだ水蒸気や水滴を外部に排出することのできるウォーターポンプを提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
ポンプ室を形成するポンプハウジングと、前記ポンプハウジングに収容されてポンプ作用を為すポンプインペラと、前記ポンプハウジングの外部に配置され、駆動源から動力を入力されて回転する入力回転体と、この入力回転体と同軸に設けられ、入力回転体の回転を前記ポンプインペラに伝達する回転軸と、この回転軸のポンプハウジングの外側の端部から径方向外側に延出して、回転軸と前記入力回転体を連結するフランジ壁と、前記ポンプハウジングに一体に設けられ、前記回転軸の外周側を囲繞する円筒壁と、該円筒壁の外周面に固定されたインナーレースと、前記入力回転体の内周面に固定されたアウターレースと、前記インナーレースとアウターレースの間に設けられたシールと、によって構成され、前記入力回転体を円筒壁に回転自在に支持させるシール付き玉軸受と、前記円筒壁の内周面と回転軸の間に介装された軸シールと、前記フランジ壁に設けられた孔と、フランジ壁の背面と前記玉軸受の端面と入力回転体の内周面とに挟まれた凹部の最も径方向外側位置であって、前記入力回転体の前記凹部に臨む位置に径方向へ貫通するように設けられた孔と、によって構成された排出通路と、を備えたことを特徴としている。
【００１２】
この発明の場合、凹部内に回り込んだ水蒸気や水滴を、排出通路を通して外部に排出することができる。
【００１３】
排出通路は、前記凹部のうちの、最も径方向外側位置に設けるのが望ましい。このようにした場合、凹部内の水滴が遠心力によって最も径方向外側位置に誘導され、排出通路を通して外部に排出される。
【００１４】
また、入力回転体と軸受の圧入固定部に、その圧入固定部の軸方向に沿って外部に連通する溝を設け、その溝によって前記排出通路を構成するようにしても良い。この場合、例えば、凹部の幅が狭く、排出通路を成す孔を入力回転体を貫通して形成することができないときであっても、入力回転体と軸受の圧入固定部に設けた溝によって凹部の外周側を入力回転体の外部と導通させることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
最初に、図１〜図４に示す第１の実施形態について説明する。この実施形態のウォーターポンプはエンジンブロック１の前面に配置され、図外のクランクシャフトの回転力を動力源として冷却水をエンジンブロック１内に循環させるものである。
【００１７】
ウォーターポンプは、図１に示すように、エンジンブロック１の前面の凹部２と、その凹部２の前面に取り付けられるカバープレート３によってポンプハウジングが構成され、凹部２とカバープレート３の間にポンプ室４が形成されている。ポンプ室４内には、回転軸５に連結されたポンプインペラ６が配置され、ウォーターポンプは、このポンプインペラ６の回転によってポンプ作用を成すようになっている。尚、ポンプインペラ６は金属製の板材からプレス成形によって形成され、その中心部が回転軸５の先端部に圧入固定されている。
【００１８】
カバープレート３は、その外周縁部がエンジンブロック１にボルト結合される一方で、中心部側にエンジンブロック１の外部に向かって突出する円筒壁７が形成され、その円筒壁７内に前記回転軸５がカバープレート３の外部側から挿入されている。円筒壁７は、段差状に形成され、付根部側の大径部７ａの内周面と回転軸５の間には、冷却水の漏れを防止する軸シールとしてのメカニカルシール８が介装されている。一方、円筒壁７の小径部７ｂの外周面には、軸受１４を介して入力回転体である円筒状のプーリ９が支持されている。軸受１４は、アウタレースとインナレースの間にシール構造を備えたシール付きの玉軸受によって構成され、円筒壁７の小径部７ｂとプーリ９の内周面に対して圧入によって固定されている。
【００１９】
また、回転軸５は、ポンプ室４内に臨む側が閉塞されている有底円筒状に形成されており、その基部側の開口縁部には径方向外側に延出するフランジ壁１３が形成され、そのフランジ壁１３の外周端部にはさらに前記プーリ９が一体に形成されている。プーリ９から回転軸５にかけてはプレス成形によって一体に形成されている。
【００２０】
ここで、軸受１４は上述のようにプーリ９の内周面に圧入固定されているが、プーリ９とフランジ壁１３の連接部にはプレス成形による湾曲（アール）が形成されているため、軸受１４はその端面がフランジ壁１３に完全に当接するまで圧入することができない。このため、軸受１４の端面はフランジ壁１３の背面から離間しており、フランジ壁１３の外周縁部の背面側には、フランジ壁１３の背面と軸受１４の端面とプーリ９の内周面とに挟まれた環状の凹部１０が形成されている。
【００２１】
また、フランジ壁１３の前記円筒壁７の端面にほぼ対峙する位置には、円弧状の長孔１１が円周方向に沿って複数形成され、メカニカルシール８から漏れ出てフランジ壁１３の背面側の空間１２に入り込んだ水蒸気をこの長孔１１を通してフランジ壁１３の外部に排出するようになっている。
【００２２】
また、図１，図３，図４に示すように、プーリ９の周壁のうちの前記凹部１０に臨む位置（フランジ壁１３に近接した位置）には、円形状の貫通孔１５が円周方向に沿って複数形成され、凹部１０内に流れ込んだ水蒸気や水滴をこの貫通孔１５を通してプーリ９の外部に排出するようになっている。尚、この実施形態の場合、フランジ壁１３の長孔１１とプーリ９の貫通孔１５が水蒸気等の排出通路を構成しているが、このうちでも、貫通孔１５が、凹部１０の外周側から水蒸気等を排出するこの出願の発明の要部の排出通路を構成している。
【００２３】
このウォータポンプは以上のような構成であるため、クランクシャフトの動力がプーリ９に入力されると、その動力が回転軸５を介してポンプインペラ６に伝達され、このときポンプインペラ６が回転することによって冷却水をエンジンブロック１内に循環させることとなる。また、このとき、回転軸５とプーリ９は軸受１４を介して円筒壁７の外周面に回転自在に支持され、回転軸５回りからの冷却水の漏出は円筒壁７の内周側のメカニカルシール８によって阻止される。
【００２４】
そして、メカニカルシール８を通り抜けた冷却水の水蒸気は、前記フランジ壁１３の背面側の空間１２に流入し、ここからフランジ壁１３の長孔１１とプーリ９の貫通孔１５を通って外部に排出される。
【００２５】
また、空間１２内に流れ込んだ水蒸気の一部は凹部１０を含む空間１２内の部材表面に接して液化し、そこでできた水滴は、プーリ９の回転に伴なう遠心力によって凹部１０の外周側に押しやられるが、この凹部１０の外周側は密閉されておらず、貫通孔１５を通してプーリ９の外部と導通しているため、水滴は凹部１０内に滞留することなく、貫通孔１５を通してスムーズに外部に排出される。特に、この実施形態においては、凹部１０からプーリ９の周壁を径方向に真直ぐに貫通する貫通孔１５によって水滴を排出するようにしているため、水滴に作用する遠心力を利用して迅速で確実な排水を行うことができる。
【００２６】
したがって、このウォータポンプにおいては、水滴が凹部１０内に滞留して、その水滴が軸受１４側に流れ込むことがないため、水滴の浸入による軸受１４の錆発生を確実に防止することができる。
【００２７】
尚、プーリ９に形成する貫通孔１５は凹部１０内のうちで最も径方向外側に位置される部位に形成しておけば、凹部１０内に流入した水滴を遠心力を利用してほぼ完全に排出することができる。
【００２８】
つづいて、図５，図６は参考例を示し、基本的な構成は第１の実施形態とほぼ同様であるため、第１の実施形態と同一部分に同一符号を付し、以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心にして説明するものとする。
【００２９】
この参考例のウォータポンプは、プーリ９に貫通孔１５（図１〜図４参照。）を形成するのに代えて、プーリ９の内周面のうちの、軸受１４の圧入固定される部位に軸方向に沿った複数の溝２０を形成し、その溝２０によって排出通路を構成したものである。
【００３０】
このウォータポンプは、基本的に第１の実施形態と同様の効果を得ることができるが、例えば、凹部１０の幅が狭いとき等プーリ９のコーナ部が支障になって貫通孔１５（図１〜図４参照。）を形成できないようなときであっても、凹部１０の外周側を溝２０によってプーリ９の外部に確実に導通させることができる。また、プーリ９がどの位置で停止しても、排出通路（溝２０）が鉛直上方に向かって開口することがないため、排出通路（溝２０）を通して外部からプーリ９の内部に埃や水滴等が入り込みにくいという利点もある。
【００３１】
尚、ここでは、プーリ９と軸受１４の圧入固定部のうちの、プーリ９の内周面側に溝２０を形成した例について説明したが、軸受１４のアウタレースの外周面側に溝を形成するようにしても同様の効果を得ることができる。
【００３２】
また、プーリ９の内周面側に溝２０を形成する場合、その溝２０の深さがプーリ９の開口側端部に向かって次第に深くなるように（テーパ状になるように）形成すれば、凹部１０から溝２０内に流れ込んだ水滴を遠心力を利用してより確実に外部に排出することができる。
【００３３】
尚、この出願の発明の実施形態は以上で説明したものに限るものでなく、例えば、入力回転体はベルトが掛けられるプーリに限らず、チェーンが係合されるスプロケット等であっても良い。また、凹部の外周側から水滴を外部に排出する排出通路は複数ではなく一つであっても良い。ただし、上記の各実施形態のように排出通路を複数個所に設けるようにした場合には、水滴の排出性が良好となる。
【００３４】
次に、上記の各実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
【００３５】
（イ） 前記排出通路を、入力回転体の周壁を貫通する貫通孔によって構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のウォーターポンプ。
【００３６】
この場合、凹部内入り込んだ水滴が遠心力を受け、貫通孔に沿ってスムーズに入力回転体の外部に排出されることとなり、水滴の排出性が良好となる。
【００３７】
（ロ） 前記排出通路を複数個所に設けたことを特徴とする請求項１，２、前記（イ）のいずれかに記載のウォーターポンプ。
【００３８】
この場合、排出通路が一個所にあるときに比較して水滴の排出性が良好になる。
【００３９】
（ハ） 入力回転体の内周面に排出通路としての溝を形成し、その溝の深さを凹部から離間する側に向かって次第に深くなるように形成したことを特徴とする請求項２に記載のウォーターポンプ。
【００４０】
この場合、遠心力を利用して凹部内の水滴を溝から入力回転体の外部に確実に排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この出願の発明の第１の実施形態を示す図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図２】 同実施形態を示す正面図。
【図３】 同実施形態を示す側面図。
【図４】 同実施形態を示す図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図５】 この出願の参考例を示す断面図。
【図６】 同実施形態を示す図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図。

Claims (1)

1. ポンプ室を形成するポンプハウジングと、
   前記ポンプハウジングに収容されてポンプ作用を為すポンプインペラと、
   前記ポンプハウジングの外部に配置され、駆動源から動力を入力されて回転する入力回転体と、
   この入力回転体と同軸に設けられ、入力回転体の回転を前記ポンプインペラに伝達する回転軸と、
   この回転軸のポンプハウジングの外側の端部から径方向外側に延出して、回転軸と前記入力回転体を連結するフランジ壁と、
   前記ポンプハウジングに一体に設けられ、前記回転軸の外周側を囲繞する円筒壁と、
   該円筒壁の外周面に固定されたインナーレースと、前記入力回転体の内周面に固定されたアウターレースと、前記インナーレースとアウターレースの間に設けられたシールと、によって構成され、前記入力回転体を円筒壁に回転自在に支持させるシール付き玉軸受と、
   前記円筒壁の内周面と回転軸の間に介装された軸シールと、
   前記フランジ壁に設けられた孔と、フランジ壁の背面と前記玉軸受の端面と入力回転体の内周面とに挟まれた凹部の最も径方向外側位置であって、前記入力回転体の前記凹部に臨む位置に径方向へ貫通するように設けられた孔とによって構成された排出通路と、
   を備えたことを特徴とするウォーターポンプ。

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