JP4750768B2 - ウォーターポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ポンプが装着された流体回路において、単体にて流体の開閉制御を行うことができ、流体の回路構成を単純にすることができると共に、液漏れが極めて発生しにくいものにすることができるウォーターポンプに関する。

近年、自動車の暖房用のためのヒーターシステムとしてヒータコアが積載されることが多い。そして、自動車がエンジン停止しているときにのみ始動してヒータコアにエンジンの冷却水を移送する電動ウォーターポンプと開閉制御バルブが存在する。この流体回路では、エンジンの冷却回路の流路に分岐点が設けられ、その分岐された流路に電動ウォーターポンプとバルブとが配置され、ヒータコアに連結している。自動車のエンジンが停止しているときに前記電動ウォーターポンプが始動して、その時にバルブが開いていることで、ヒータコアに冷却水が流れヒータコアによる暖房を行うものである。このような構成が特許文献1に開示されている。
特開２００６−２２００８７

特許文献１は、流体回路において、機械式ウォーターポンプ，ヒータバルブが直列に配列されている。そして、この流体回路にはラジエータ，電動ポンプ等の種々の構成部品が備えられている。このように多くの部品が流体回路に設けられることで、流体ホースのジョイント箇所の個数も多くなり、全てのジョイント箇所におけるシールも確実にしなければならない。

特に、特許文献１のような構成に基づいて、ヒータコアｃに冷却水を供給する循環回路を構成すると、従来技術を示す図６のように、エンジンの冷却水の循環回路のホース５００から補助ホース６００を使用して冷却水の別の循環回路を構成した場合では、電動ウォーターポンプａと開閉バルブｂとの間にホースを設け開閉バルブｂを制御操作部ｄによって操作する構成となる。しかし、そのためにホースの本数が増加し、ジョイント箇所の不良及び経年変化によるホースの劣化による液漏れが生じる可能性が高くなる。このようにホースのジョイント数が増加すると、その増加した分だけ液が漏れるおそれも多くなってゆくものである。さらに、ジョイント数の増加により、コスト高となる。

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、請求項１の発明を、ポンプ部と、バルブ部とからなり、該バルブ部のバルブハウジングには吸入ポートと吐出ポートとが設けられ、前記ポンプ部のポンプハウジングと前記バルブハウジングとは直接接続され、該バルブハウジングには弁室が前記吸入ポート側と連通するように形成され、該吸入ポートとインペラ収納室との間が開閉弁体によって開閉され、該開閉弁体は円筒形状に形成され、前記弁室内を周方向に回動し、前記開閉弁体の弁円筒部の軸方向一端側から周側面に亘って弁通路が形成され、該弁通路の軸方向一端側は吸入ポート側に連通し、前記弁通路の周側面は前記インペラ収納室側に連通してなるウォーターポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項１の発明によって、本発明のウォーターポンプは、ポンプ部とバルブ部が直接接続されたものであり、それゆえにポンプ部とバルブ部との間にはホースが存在しない。よって、ポンプとバルブとが全く別の構成部材とした従来のものに比較して、ホースの数が少なくなり、その分だけホースジョイント部の緩み及び劣化等の種々の原因による液漏れの生じる可能性を低減させることができる。またポンプ部とバルブ部との直接の接続によって、部品点数が少なくなり、同時にホースの本数が少なくなるために冷却水の循環回路の構成も簡単なものとなる。さらに、ポンプ部とバルブ部との直接の接続によって、ポンプ部とバルブ部間における冷却水の圧力損失を最小限に抑えることができる。

また、前記開閉弁体は略円筒形状の回転弁とすれば、開閉弁体を小型にすることができると共に、その回転作動によって開閉動作ができるので、弁室のスペースも開閉弁体の体積と略等しいものにでき、省スペース化を実現することができ、ひいてはウォーターポンプ全体を小型化することができる。また、前記開閉弁体は前記吸入ポート側における開閉を行うことにより、メインウォーターポンプからの圧力を遮断し、電動ウォーターポンプに負担をかけない構造となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明の構成は、図１に示すように、ポンプ部Ａと、バルブ部Ｂとから構成されている。ポンプ部Ａは、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、主にポンプハウジング１１と、インナーロータ２と、アウターロータ３と、隔壁体４と、回転軸５及びモータ部６から構成されている。前記インナーロータ２は、インペラ部２１と，インナーマグネット部２２と，回転軸５とから構成され、前記インペラ部２１は、羽根ベース２１２の表面上に羽板片２１１が放射状に複数設けられたものである。

前記インナーマグネット部２２は、図１（Ａ），（Ｂ）及び図２に示すように、円筒状のマグネット部２２１と、該マグネット部２２１を保持固定するマグネット保持部２２２とで構成されたものであり、該マグネット保持部２２２は、円筒形状としたマグネット部２２１の直径中心部の貫通孔に挿通して、止輪等の固着具によって固定されるか、もしくはインサート成形される。前記インペラ部２１の羽根ベース２１２は、前記インナーマグネット部２２の軸方向の一端箇所に形成されている。前記回転軸５は、インペラ部２１及びインナーマグネット部２２の直径方向中心位置を貫通して装着されている。

前記アウターロータ３は、図１（Ａ），（Ｂ）及び図２に示すように、アウターマグネット部３１と、回転中心部３２とから構成されたものである。そして、前記アウターマグネット部３１は、カップ状に形成されたプラスチックマグネットにより製造されている。前記回転中心部３２は、前記アウターマグネット部３１のカップ状の底部の直径中心部に形成された軸支部であり、後述するモータ部６のモータ軸６１と直結し、モータ部６のモータ軸６１によって回転伝達されて、前記アウターマグネット部３１が周方向に回転するものである。

前記隔壁体４は、図１（Ａ），（Ｂ）及び図２に示すように、略カップ状に形成されたカップ状部４１とフランジ部４２とから構成され、ポンプハウジング１１内において、前記インナーロータ２と前記アウターロータ３とを水密的に仕切る役目をなすものである。前記隔壁体４のカップ状部４１の内方側には、前記インナーロータ２が収納される。前記隔壁体４のカップ状部４１の底部の直径方向の中心箇所には、軸受４３が形成されており、該軸受４３に前記インナーロータ２の回転軸５の軸方向一端が軸支され、前記インナーロータ２が隔壁体４のカップ状部４１の内方側にて回転自在に装着される。また、前記回転軸５の軸方向の他端側は、後述するバルブ部Ｂのバルブハウジング１２に形成された軸支部１６に軸支される。

また前記隔壁体４は、そのカップ状部４１の外方側を包囲するようにして、カップ状に形成されたアウターマグネット部３１が位置するようになっている。前記ポンプハウジング１１は、略円筒形状に形成され、その長手方向の一端側には、前記インナーロータ２，隔壁体４が装着される正面開口部１１１が形成され、前記ポンプハウジング１１の長手方向の他端側には後面開口部１１２が形成され、該後面開口部１１２には、モータ部６が連結される。

前記ポンプハウジング１１の長手方向の他端側付近には軸受部１１３が形成されており、該軸受部１１３にはベアリングを介してモータ部６のモータ軸６１が支持される。このような構成によって、モータ部６のモータの駆動によりモータ軸６１が回転することによりアウターロータ３が回転すると共に、アウターマグネット部３１が回転して、その磁気作用によってインナーロータ２のマグネット部２２１が共に回転するものである。

次に、バルブ部Ｂは、図１（Ａ），（Ｃ），（Ｄ）及び図２に示すように、バルブハウジング１２、吸入ポート１３，吐出ポート１４及び弁室１５とから構成されている。前記バルブハウジング１２は、前記ポンプハウジング１１の長手方向一端側の開口部と直接、接続されるようになっている。この直接の接続とは、前記ポンプハウジング１１と前記バルブハウジング１２とが部品同士として、その中間に他の部品を全く介在させることなく接続する構造としたものである〔図１（Ａ）及び図２参照〕。ただし、シール材等が介在されることはある。このようなことによって、前記バルブハウジング１２は、バルブのハウジングとしての役目と共に、前記ポンプハウジング１１に対してカバー材としての役目も兼用するものであり、インナーロータ２の回転軸５を支持する軸支部１６及びインペラ収納室１７が形成されている。前記弁室１５には、図１（Ａ），（Ｃ），（Ｄ）及び図２に示すように、開閉弁体７が具備されている。

前記弁室１５は、前記吸入ポート１３側と連通するように形成され、吸入ポート１３とインペラ収納室１７との間における流路が前記開閉弁体７によって開閉される。該開閉弁体７は、円筒形状に形成され、前記弁室１５内を周方向に回動する（図３参照）。その弁円筒部７１の軸方向一端側から周側面に亘って弁通路７２が形成されている。該弁通路７２の円筒軸方向一端側の開口は軸端開口７２１とし、円筒周側面の開口は周壁開口７２２とすると、前記軸端開口７２１は、吸入ポート１３側に連通しており、周壁開口７２２はインペラ収納室１７側に連通している（図２参照）。

前記ポンプハウジング１１とバルブハウジング１２とは、直接接続するときに、その接続箇所に隔壁体４のフランジ部４２が配置固定される〔図１（Ａ），図２参照〕。前記バルブハウジング１２には、前記フランジ部４２が配置可能な段差部１８が形成されている。さらに、前記フランジ部４２とポンプハウジング１１及びバルブハウジング１２との間にはシール材が装着され、水密性を保持するものである。

前記開閉弁体７が弁室１５内を周方向に回転することで、前記周壁開口７２２が弁室１５内で開放されて連通状態となったり〔図３（Ａ）参照〕、或いは閉鎖されて遮断状態となる〔図３（Ｂ）参照〕。前記開閉弁体７は、その円筒底部に操作軸部７３が形成され、該操作軸部７３が前記バルブハウジング１２の外部に突出するように構成されている。そのバルブハウジング１２外部に露出した操作軸部７３には、バルブ制御部８が備わっており、具体的には操作腕部８１が固着され、該操作腕部８１にはワイヤ連結部８２が形成されており運転室の操作部８３と連結されたワイヤ８４によって操作されるようになっている。また、前記弁室１５は、前記吐出ポート１４と連通する実施形態も存在する（図４参照）。この実施形態では、吐出ポート１４とインペラ収納室１７との間における流路が前記開閉弁体７によって開閉される。すなわち、吐出ポート１４側において、流体の開閉制御が行われるものである。

図５は、本発明のウォーターポンプが自動車のヒータコア７００への冷却水供給回路の実施形態である。エンジン１００は、メインウォーターポンプ２００，ラジエータ３００，サーモスタット４００が主ホース５００によって冷却水の循環回路が構成されている。ヒータコア７００へ冷却水を供給する循環回路は、前記主ホース５００の一部に補助ホース６００を連通するように連結し、該補助ホース６００を介してヒータコア７００に冷却水を供給するものである。

本発明のウォーターポンプは、ポンプ部Ａとバルブ部Ｂが直接接続されたものであり、したがって、ポンプ部Ａとバルブ部Ｂとの間にはホースが存在しない。よって、従来技術（図６参照）におけるポンプとバルブが全く別の構成部材としたものに比較して、ホースの数が少なくなり、ジョイント部の緩み，劣化等の種々の原因による液漏れが生じる可能性が低くなる。またポンプ部Ａとバルブ部Ｂとの直接の接続によって、部品点数が少なくなり、同時にホースの本数が少なくなるために冷却水の循環回路の構成も簡単なものとなる。

（Ａ）は本発明の構成を示す縦断側面図、（Ｂ）はポンプ部の縦断側面図、（Ｃ）はバルブ部の縦断側面図、（Ｄ）はバルブの正面図である。 ポンプハウジングの要部とバルブの拡大縦断側面図である。 （Ａ）は図２のＸ―Ｘ矢視断面図、（Ｂ）は開閉弁体が閉じた状態の横断平面図である。 本発明においてバルブ部を吐出側に設けた別の実施形態の縦断側面図である。 本発明の冷却水の循環回路を示す略示図である。 従来技術の冷却水の循環回路を示す略示図である。

符号の説明

Ａ…ポンプ部、１１…ポンプハウジング、Ｂ…バルブ部、１２…バルブハウジング、
１３…吸入ポート、１４…吐出ポート、７…開閉弁体。

Claims (1)

1. ポンプ部と、バルブ部とからなり、該バルブ部のバルブハウジングには吸入ポートと吐出ポートとが設けられ、前記ポンプ部のポンプハウジングと前記バルブハウジングとは直接接続され、該バルブハウジングには弁室が前記吸入ポート側と連通するように形成され、該吸入ポートとインペラ収納室との間が開閉弁体によって開閉され、該開閉弁体は円筒形状に形成され、前記弁室内を周方向に回動し、前記開閉弁体の弁円筒部の軸方向一端側から周側面に亘って弁通路が形成され、該弁通路の軸方向一端側は吸入ポート側に連通し、前記弁通路の周側面は前記インペラ収納室側に連通してなることを特徴とするウォーターポンプ。

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