JP4802376B2 - ポンプ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体を圧送するポンプに関するもので、特に内燃機関の冷媒を循環させるウォータポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平２−１４９８２２号公報（以下、従来技術という）には、ポンプハウジングのベアリング支持部を取り囲む状態でプーリを配置し、ベアリング支持部でのシール材配設部とベアリング配設部との間に形成した緩衝室の下部に水抜き穴を形成し、この水抜き穴をプーリの内面に開口させると共に、プーリの内面に水溜め部を形成し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】
しかしながら、従来の技術のウォータポンプではプーリの内面に形成された水溜め部から漏れた液体は、プーリの外周面を伝わってプーリのベルト係合面に至る。周知のようにプーリによる回転力の伝達は回転力伝達手段たるベルトがベルトとプーリとの間に働く摩擦力によりプーリを回転させることで行われるため、プーリのベルト係合面に液体が付着すると摩擦力が低減し、回転力の伝達に損失が生じる恐れがある。また、ベルトは一般的にゴムで構成されているため液体の付着により膨潤し、強度が低下するという問題が生じる。
【０００４】
それゆえ、本発明は、小型、軽量かつ簡単な構成で軸シール部材から漏出した液体がプーリのベルト係合面へ到達することを防止できるウォータポンプを提供することを、その課題とする。
【０００５】
上記した課題を解決するために請求項１の発明にて講じた技術的手段は、ベルト係合面を有するプーリと、前記プーリと一体的に回転し、前記プーリに向かって突出するシャフトと、前記シャフトと一体的に回転するインペラと、ベアリングを介して前記プーリを回転自在に支承すると共に、前記ベアリングと前記インペラとの間に配設される軸シール及び前記ベアリングを固設する円筒部を有するボデーとを備えてなり、前記ベアリングの外輪は前記プーリの内周面に取り付けられ、前記ベアリングの内輪は前記円筒部の外周面に取り付けられ、前記軸シールは前記円筒部の内周面と前記シャフトの外周面との間に取り付けられているウォータポンプにおいて、前記プーリには、径方向外側に突出する突出部を設け、前記突出部の内周面は液体を所定量溜める溜め部を形成すると共に、前記溜め部に溜められる液体の水位が前記ベルト係合面の内周面よりも低くなるように調整する調整手段を有することである。
【０００６】
上記した手段によれば、軸シールなどから漏出した液体は、プーリに設けられた径方向外側に突出する部分から滴下する。これにより、水切り効果が得られ、ベルトが係合されているプーリのベルト係合面にまで液体が流れることによるベルトへの液体の付着を防止できる。
また、上記した手段によれば、突出部はその容積の分（所定の量）だけ液体を溜めることができる。この時、溜められた液体の水位は調整手段によって常にベルト係合面の内周面よりも低くなるので溜められた液体がベルト係合面の内周面に侵入することが防止できる。
【０００７】
また、上記した課題を解決するために請求項２の発明にて講じた技術的手段は、請求項１に記載の発明に加えて、前記突出部は前記ベルト係合面の前記プーリの軸方向側方に設けられていることである。これにより上記した水切り効果をベルト係合面から離れた位置（プーリの軸方向側方）で得ることができる。
【００１０】
また、上記した課題を解決するために請求項３の発明にて講じた技術的手段は、請求項１または２に記載の発明に加えて、前記プーリは少なくとも一つの面が前記ベルト係合面の内周面によって形成される円環状の第一空間と、少なくとも一つの面が前記ベアリングが取り付けられる前記プーリの内周面によって形成される円環状の第二空間と、前記第一空間と前記第二空間とを連通させる連通部とを備えてなることである。
【００１１】
上記した手段によれば、軸シールから漏出した液体がベアリングが取り付けられる第二空間に侵入しても連通部により速やかに第一空間に排出される。これによりベアリング付近に漏出した液体が滞留することがないので、ベアリング内部への液体の侵入を防止することができる。
【００１２】
また、上記した課題を解決するために請求項４の発明にて講じた技術的手段は、請求項１または２に記載の発明に加えて、前記プーリは、前記ベルト係合面を構成する第一円筒面と、前記プーリの前記ベアリングが取り付けられる内周面を構成する第二円筒面と、前記第一円筒面と前記第二円筒面とを接続する第一円環面と、前記シャフトを構成する第三円筒面と、前記第二円筒面と前記第三円筒面とを接続する第二円環面とを有し、前記第二円環面と前記第二円筒面との少なくとも一方に連通部を設けたことである。
【００１３】
上記した手段によれば、連通部が第一空間を構成する第一円環面と第二円筒面の少なくとも一方に設けられているので、第一空間の軸方向あるいは径方向に下方（プーリの外側方向）に開口する連通部を設けることができ、第二空間内の液体を速やかに第一空間に排出することができる。
【００１４】
また、上記した課題を解決するために請求項５の発明にて講じた技術的手段は、請求項３に記載の発明に加えて、前記第一空間及び前記第二空間は前記プーリを複数回折り曲げることによってシャフトと一体に形成されていることである。
【００１５】
上記した手段によれば、プーリをプレス加工や絞り加工などにより成形することができるので、複雑な形状のプーリを軽量で安価に製造することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に従った実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は本発明をエンジンのウォータポンプに適用した第一実施形態を示す断面図である。
【００１８】
図１において、ウォータポンプ１は、プーリ１０、インペラ３０、ベアリング４０、軸シール部材（軸シール）５０、ハウジング（ボデー）６０、シール部材８０から構成されている。
【００１９】
プーリ１０は一方の側（図示右側）の端面は開口し、他方の側（図示左側）に端面１０ａを有する略有底円筒形状を有している。プーリ１０の円筒面には、端面１０ａ（プーリの軸方向側方）に径方向外方に全周にわたって突出する突出部１１が形成され、その後縮径して一方の側に向かって延伸するベルトの係合面たる円筒面１０ｂが形成されている。また、端面１０ａには、その中心付近を一方の側に向けてすり鉢状に突出させた段部１０ｃと、その段部１０ｃの中心付近を一方の側に向けて円筒状にさらに突出させたシャフト部（シャフト）２０とを有する。段部１０ｃと端面１０ａとの間には図１、図２に示すような切り欠き部（連通部）１０ｄが形成されプーリの内部と外部とを連通する。
【００２０】
このとき段部１０ｃ、シャフト部２０、突出部１１、ベルト係合面１０ｂはすべてプーリ１０と同心に形成されている。
【００２１】
このプーリ１０は、耐食処理された鋼板などの板状部材をプレス工法などにより成形されても良いし、鋼板で成形され、成形後に耐食処理されてもよい。
【００２２】
インペラ３０は、円盤状の基部３０ｂと、そこから突出した数葉の羽根３０ｃをもつ、所謂オープンタイプの羽根車である。インペラ３０の基部３０ｂの中心にはシャフト部２０の内周面に挿入するための凸部３０ａが形成されている。この凸部３０ａと、シャフト部２０とは、本実施形態においては圧入によって相対回転不能に取り付けられ、ハウジング６０内の液体と外部との液密を確保している。
【００２３】
ハウジング６０は、吸込口６２、図示しない吐出口、及び凹部６１を有する主ボデー部６２と、主ボデー部６２の端面に取り付けられるボデー底部６４とから構成されている。主ボデー部６２は、例えば、アルミニウムダイカスト鋳物等で形成されていてもよいし、エンジンのシリンダブロックや、タイミングベルトケース等と一体的に構成されていてもよい。
【００２４】
ボデー底部６４は、略円盤形状を呈しており、その中心付近にはボデー底部６４の外径よりも小径の円筒部６３が、主ボデー部６２から離れる方向に突出して形成されている。このボデー底部６４は、耐食処理された鋼板等の板状部材から、プレス工法等によって成形されている。主ボデー部６２と、ボデー底部６４とは、シール部材８０を介して図示しないボルト等によって結合されている。これにより、主ボデー部６２の凹部６１と、ボデー底部６４との間には液密が保たれた空間が形成される。
【００２５】
この空間が水室７０を構成し、インペラ３０は、この水室７０内に配置されている。
【００２６】
ボデー底部６４の円筒部６３の内周面６３ａには軸シール部材５０の外周面が圧入などによって相対回転不能に取り付けられている。また、シャフト部２０の外周面にも同様に圧入などによって軸シール部材５０の内周面が相対回転不能に取り付けられている。ここで、軸シール部材５０の内外周面は相対回転可能とされている。軸シール部材５０は、公知のメカニカルシールである。
【００２７】
また、ボデー底部６４の円筒部６３の外周面６３ｂにはベアリング４０の内輪が圧入などによって相対回転不能に取り付けられている。一方、プーリ１０のベルト係合面１０ｄの内周面１０ｅにはベアリング４０の外輪が、圧入などによって相対回転不能に取り付けられている。ここでベアリング４０は公知のころがり軸受である。
【００２８】
これにより、プーリ１０は、ベアリング４０によって、ハウジング６０に対して相対回転可能に支承されている。
【００２９】
次に本第一実施形態の作動について説明する。
【００３０】
プーリ１０のベルト係合面１０ｂに係合されたベルト９０を介して、図示しないエンジンの出力軸から伝達される回転力によりプーリ１０が回転する。プーリ１０の回転に伴って、プーリ１０と一体成形されたシャフト部２０も同一方向に回転する。そして、シャフト部２０と一体となったインペラ３０が、ハウジング６０内の水室７０内で回転する。
【００３１】
いま、水室７０内には冷媒が満たされているので、インペラ３０の回転による遠心力によって、インペラ３０は、水室７０の中心付近にある冷媒を、インペラ３０の外周方向へと運ぶ。このように、インペラ３０の中心から外側に向かって、遠心力によるポンプ作用が発生する。これにより、水室７０内におけるインペラ３０の回転中心付近とその外周側との間には圧力差が生じ、冷媒がインペラ３０の回転中心付近に設けられる吸込ポート６２ａから水室７０内へと吸い込まれる。そして、インペラ３０のポンプ作用により外周側へ圧送され、外周側に設けられた図示しない吐出口からエンジンの被冷却各部へと供給される。
【００３２】
水室７０内には冷媒が満たされているが、プーリ１０は切り欠き部１０ｄを介して大気開放されている。しかしながら、主ボデー部６２と、ボデー底部６４の間はシール部材８０によって、シャフト部２０とボデー底部６４の間は軸シール部材５０が配置されていることによって、密閉されている。
【００３３】
上記したように、第一実施形態においては、軸シール部材５０はボデー底部６４の円筒部６３の内周面６３ａとプーリ１０のシャフト部２０の外周面との間に配置されている。軸シール部材５０は、その特性として微少な冷媒漏れが生じることがある。例えば、エンジンの停止時に軸シール部材５０に漏れが生じた場合、漏れた冷媒はシャフト部２０と円筒部６３の内周面６３ａとの間を通って、プーリ１０のベルト係合面１０ｂの内周面１０ｅと突出部１１の内周面１１ａと、端面１０ａと、段部１０ｃによって環状に画設される内部空間１２に至る。図１に示すように内部空間１２の図示下側はベルト係合面１０ｂの内周面１０ｅと、突出部１１の内周面１１ａとが構成する。ここで、突出部１１の内周面１１ａの図示水平方向の位置はベルト係合面１０ｂの内周面１０ｅの図示水平方向の位置よりも低くなるように形成されている。これにより、漏出冷媒は内部空間１２のベルト係合面１０ｂの内周面１０ｅ付近ではなく突出部１１の内周面１１ａの方に溜まる。ところで、端面１０ａには図１または図２に示すような切り欠き部１０ｄ（調整手段）が設けられている。このとき、切り欠き部１０ｄは、ベルト係合面１０ｂの内周面１０ｅの図示水平方向の位置よりも図示下側（低い）位置に開口している。これにより漏出冷媒は切り欠き部１０ｄからプーリ１０の外部へ速やかに排出される。排出された冷媒はプーリ１０の端面１０ａを伝わり、突出部１１の外周面１１ｂから滴下する。このとき、突出部１１はプーリ１０の軸方向側方に径方向外方に向かって全周に渡り突出しているので、冷媒が突出部１１を伝って円筒面（ベルト係合面）１０ｂにまで到達することはない。このため、ベルトのゴム材の劣化（膨潤や強度低下）やベルトへの付着する冷媒の成分の乾燥物による悪影響などを発生させることがないのでベルトの寿命向上を図ることができる。さらに、ベルト係合面とベルトとの間に冷媒が入り込むことにより両者の間の摩擦力が低下して発生するスリップが防止できるのでポンプ駆動トルクの損失の発生、ベルトスリップによるベルトの摩耗の発生等を併せて防止できる。
【００３４】
また、ベアリング４０はプーリ１０のベルト係合面１０ｂの内周面１０ｅと円筒部６３の外周面６３ｂとの間に配置されているが、突出部１１により冷媒はベアリング付近には滞留せずに突出部１１に滞留する。このためベアリング４０内部に漏出冷媒が侵入する恐れはない。これによりベアリングのグリスの劣化やベアリング内部の腐食の発生を防止することができるので、ベアリングの寿命向上を図れる。
【００３５】
図３は本発明をエンジンのウォータポンプに適用した第二実施形態を示す断面図である。尚、第二実施形態はプーリの構成が異なるだけであるので、第一実施形態と同一の構成については第一実施形態の番号符号に１００を付した番号符号を付し、説明を省略する。
【００３６】
図３において、ウォータポンプ１０１は、プーリ１１０、インペラ１３０、ベアリング１４０、軸シール部材１５０、ハウジング１６０、シール部材１８０から構成されている。
【００３７】
プーリ１１０は一方の側の端面が開口し、他方の側に端面１１０ａを有する略有底円筒形状の円筒面（第一円筒面１１３ａ）を一方の側で直角に折り曲げて形成した第一端面（第一円環面）１１３ｂと、第一端面１１３ｂを直角に折り曲げて他方の側に向かって延伸して形成した第二円筒面１１３ｃと、第二円筒面１１３ｃを他方の側で直角に折り曲げて形成した第二端面（第二円環面）１１３ｄと、第二端面１１３ｄを直角に折り曲げて一方の側に向かって延伸して形成した円筒状のシャフト部（第三円筒面）１２０とから構成されている。
【００３８】
ベルト１９０は第一円筒面１１３ａの外周面１１３ａ１に係合され、第一円筒面１１３ａの外周面１１３ａ１はプーリ１１０のベルト係合面として機能する。プーリ１１０の第一円筒面１１３ａの内周面と１１３ａ２と、プーリ１１０の他方側端面１１０ａと、第一端面１１３ｂと、第二円筒面１１３ｃの外周面１１３ｃ１とにより、プーリ１１０の一方の側に向かって突出する断面コの字状を有する第一円環状空間１１２ａ（第一空間）が画設される。プーリ１１０の端面１１０ａは図４に示すように第一円筒面１１３ａに直交する円環面であり、中心に向かって所定の長さだけ設けられ、あとは開口する。また、プーリ１１０の端面１１０ａと第一円筒面１１３ａとによる角部付近（プーリ１１０の軸方向側方）には第一円筒面１１３ａが径方向外方に向かって全周にわたって突出する突出部１１１が形成されている。
【００３９】
また、第二円筒面１１３ｃの内周面１１３ｃ２と、第二端面１１３ｂ、シャフト部１２０の外周面１２０ａとによってプーリ１１０の他方の側に向かって突出する断面逆コの字状の第二円環状空間（第二空間）１１２ｂが画設される。この第二円筒面１１３ｃと第二端面１１２ｂとで構成される角部には第一円環状空間１１２ａと第二円環状空間１１２ｂとを連通する切り欠き部１１０ｄ（連通部）が設けられている。
【００４０】
このとき、第一円筒面１１３ａ、第一端面１１３ｂ、第二円筒面１１３ｃ、第二端面１１３ｄ、第一、第二円環状空間１１２ａ、１１２ｂとシャフト部１２０とはすべて同心に形成されている。
【００４１】
このプーリ１１０は、耐食処理された鋼板などの板状部材をプレス工法などの塑性加工により成形して形成する。あるいは、鋼板をプレス工法などの塑性加工により形成した後に耐食処理するなどの工法により成形されてもよい。
【００４２】
また、ボデー底部１６４の円筒部１６３の外周面１６３ｂにはベアリング１４０の内輪が圧入などによって相対回転不能に取り付けられている。プーリ１１０の第二円筒面１１３ｃの内周面１１３ｃ２にはベアリング１４０の外輪が、圧入などによって相対回転不能に取り付けられている。ここでベアリング１４０は公知のころがり軸受である。
【００４３】
これにより、プーリ１１０は、ベアリング１４０によって、ハウジング１６０に対して相対回転可能に支承されている。
【００４４】
次に本第二実施形態の作動について説明する。
【００４５】
上記した第一実施形態と同様に、軸シール部材１５０はボデー底部１６４の円筒部１６３の内周面１６３ａとプーリ１１０のシャフト部１２０の外周面１２０ａとの間に配置されている。軸シール部材１５０は、その特性として、微少な冷媒漏れが生じることがある。例えば、エンジンの停止時に軸シール部材１５０に漏れが生じた場合、漏れた冷媒はシャフト部１２０と円筒部１６３の内周面１６３ｂとの間を通って、プーリ１１０の第二円環状空間１１２ｂに至る。この第二円環状空間１１２ｂの図示下及び左方向には切り欠き部（連通部）１１０ｄが開口しているため、漏出冷媒は切り欠き部１１０ｄを介して図示下方へと導かれる。第二円環状空間１１２ｂの外周には第一円環状空間１１２ａが画設されている。切り欠き部１１０ｄを介して漏出冷媒はこの第一円環状空間１１２ａへと導かれる。ここで、第一円環状空間１１２ａを画設するプーリ１１０の端面１１０ａは所定の長さだけ縮径方向に向って延び、あとは開口している。これにより、漏出冷媒は所定の量だけこの第一円環状空間１１２ａ内に溜められる。もし、軸シール部材１５０からの漏出する冷媒の量がこの所定の量よりも多くなった場合には、漏出冷媒はプーリ１１０の端面１１０ａを乗り越えて開口部１１０ｂから第一円環状空間１１２ａの外へと流れ出す。外に流れ出た冷媒はプーリ１１０の端面１１０ａを伝わり図示下方向に向かって流れる。そして、突出部１１１に至り滴下される。突出部１１１の外周面は、第一円筒面１１３ａの外周面１１３ａ１よりも図示水平方向の位置が低いため、冷媒が突出部１１１を伝ってベルト１９０が係合されている外周面１１３ａ１にまで到達することはない。このため、ベルトのゴム材の劣化（膨潤や強度低下）やベルトへの付着する冷媒の成分の乾燥物による悪影響などを発生させることがないのでベルトの寿命向上を図ることができる。さらに、係合面とベルトとの間に冷媒が入り込むことにより両者の間の摩擦力が低下してスリップが起こることによるポンプ駆動トルクの損失の発生や、ベルトスリップの発生によるベルトの摩耗も併せて防止できる。
【００４６】
また、ベアリング１４０は第二円環状空間１１２ｂ内の円筒部１６３と第二円筒面１１３ｃの内周面１１３ｃ２との間に配置されているが、切り欠き部１１０ｄにより第二円環状空間１１２ｂ内には軸シール部材１５０から漏出した冷媒が滞留せず、すぐに第一円環状空間１１２ａへと流れる。このためベアリング１４０内部に漏出冷媒が侵入する恐れはない。これによりベアリング内部の腐食やグリスの劣化等が防止できるのでベアリングの寿命向上を図ることができる。
【００４７】
以上の如く、請求項１の発明にて講じた技術的手段によれば、プーリには、径方向外側に突出する突出部を設けたことによって、軸シールなどから漏出した液体を突出部から滴下させることができる。これにより、水切り効果が得られ、ベルトが係合されているプーリのベルト係合面にまで液体が流れ、ベルトに液体が付着することが防止できる。
また、前記突出部の内周面は液体を所定量溜める溜め部を形成すると共に、前記溜め部に溜められる液体の水位がベルト係合面の内周面よりも低くなるように調整する調整手段を有することによって、突出部はその容積の分（所定の量）だけ軸シールから漏出した液体を溜めることができる。この時、溜められた液体の水位は排出手段によって常にベルト係合面の内周面よりも低くなるので溜められた液体がベルト係合面の内周面に侵入することが防止できる。
【００４８】
また、請求項２の発明にて講じた技術的手段によれば、請求項１に記載の発明に加えて、前記突出部は前記ベルト係合面の前記プーリの軸方向側方に設けられていることによって上記した水切り効果をベルト係合面から離れた位置（プーリの軸方向側方）で得ることができる。
【００５０】
また、請求項３の発明にて講じた技術的手段によれば、請求項１または２に記載の発明に加えて、前記プーリは少なくとも一つの面が前記ベルト係合面の内周面によって形成される円環状の第一空間と、少なくとも一つの面が前記ベアリングが取り付けられる前記プーリの内周面によって形成される円環状の第二空間と、前記第一空間と前記第二空間とを連通させる連通部とを備えてなることによって、軸シールから漏れた液体はベアリングが取り付けられる第二空間に侵入しても連通部により速やかに第一空間に排出することができる。
【００５１】
また、請求項４の発明にて講じた技術的手段によれば、請求項１または２に記載の発明に加えて、前記プーリは、前記ベルト係合面を構成する第一円筒面と、前記プーリの前記ベアリングが取り付けられる内周面を構成する第二円筒面と、前記第一円筒面と前記第二円筒面とを接続する第一円環面と、前記シャフトを構成する第三円筒面と、前記第二円筒面と前記第三円筒面とを接続する第二円環面とを有し、前記第二円環面と前記第二円筒面との少なくとも一方に連通部を設けたことによって、第二空間内の液体を速やかに第一空間へ排出することができる。
【００５２】
また、請求項５の発明にて講じた技術的手段によれば、請求項３に記載の発明に加えて、前記第一空間及び前記第二空間は前記プーリを複数回折り曲げることによってシャフトと一体に形成されていることにより、プーリをプレス加工や絞り加工などにより成形することができるので、複雑な形状のプーリを軽量で安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第一実施形態を示すウォータポンプの断面図である。
【図２】図２は本発明の第一実施形態を示すウォータポンプの正面図である。
【図３】図３は本発明の第二実施形態を示すウォータポンプの断面図である。
【図４】図３は本発明の第二実施形態を示すウォータポンプの正面図である。
【符号の説明】
１、１０１…ウォータポンプ
１０、１１０…プーリ
１０ａ、１１０ａ…端面
１０ｄ…切り欠き部（調整手段）
１１０ｄ…連通部
１１、１１１…突出部
１２…内部空間（溜め部）
１１２ａ…第一円環状空間（第一空間部）
１１２ｂ…第二円環状空間（第二空間部）
１１３ａ…第一円筒面
１１３ｂ…第一円環面
１１３ｃ…第二円筒面
１１３ｄ…第二円環面
２０、１２０…シャフト部（第三円筒面）
３０、１３０…インペラ
３０ａ、１３０ａ…凸部
４０、１４０…ベアリング
５０、１５０…軸シール部材
６０、１６０…ハウジング
６２、１６２…主ボデー部
６３、１６３…円筒部
６４、１６４…ボデー底部（ハウジングの一部）
６４ａ、１６４ａ…円筒部の内周面
６４ｂ、１６４ｂ…円筒部の外周面
７０、１７０…水室
９０、１９０…回転伝達部材（ベルト）
【発明の属する技術分野】
本発明は液体を圧送するポンプに関するもので、特に内燃機関の冷媒を循環させるウォータポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平２−１４９８２２号公報（以下、従来技術という）には、ポンプハウジングのベアリング支持部を取り囲む状態でプーリを配置し、ベアリング支持部でのシール材配設部とベアリング配設部との間に形成した緩衝室の下部に水抜き穴を形成し、この水抜き穴をプーリの内面に開口させると共に、プーリの内面に水溜め部を形成し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】
しかしながら、従来の技術のウォータポンプではプーリの内面に形成された水溜め部から漏れた液体は、プーリの外周面を伝わってプーリのベルト係合面に至る。周知のようにプーリによる回転力の伝達は回転力伝達手段たるベルトがベルトとプーリとの間に働く摩擦力によりプーリを回転させることで行われるため、プーリのベルト係合面に液体が付着すると摩擦力が低減し、回転力の伝達に損失が生じる恐れがある。また、ベルトは一般的にゴムで構成されているため液体の付着により膨潤し、強度が低下するという問題が生じる。
【０００４】
それゆえ、本発明は、小型、軽量かつ簡単な構成で軸シール部材から漏出した液体がプーリのベルト係合面へ到達することを防止できるウォータポンプを提供することを、その課題とする。
【０００５】
上記した課題を解決するために請求項１の発明にて講じた技術的手段は、ベルト係合面を有するプーリと、前記プーリと一体的に回転し、前記プーリに向かって突出するシャフトと、前記シャフトと一体的に回転するインペラと、ベアリングを介して前記プーリを回転自在に支承すると共に、前記ベアリングと前記インペラとの間に配設される軸シール及び前記ベアリングを固設する円筒部を有するボデーとを備えてなり、前記ベアリングの外輪は前記プーリの内周面に取り付けられ、前記ベアリングの内輪は前記円筒部の外周面に取り付けられ、前記軸シールは前記円筒部の内周面と前記シャフトの外周面との間に取り付けられているウォータポンプにおいて、前記プーリには、径方向外側に突出する突出部を設け、前記突出部の内周面は液体を所定量溜める溜め部を形成すると共に、前記溜め部に溜められる液体の水位が前記ベルト係合面の内周面よりも低くなるように調整する調整手段を有することである。
【０００６】
上記した手段によれば、軸シールなどから漏出した液体は、プーリに設けられた径方向外側に突出する部分から滴下する。これにより、水切り効果が得られ、ベルトが係合されているプーリのベルト係合面にまで液体が流れることによるベルトへの液体の付着を防止できる。
また、上記した手段によれば、突出部はその容積の分（所定の量）だけ液体を溜めることができる。この時、溜められた液体の水位は調整手段によって常にベルト係合面の内周面よりも低くなるので溜められた液体がベルト係合面の内周面に侵入することが防止できる。
【０００７】
また、上記した課題を解決するために請求項２の発明にて講じた技術的手段は、請求項１に記載の発明に加えて、前記突出部は前記ベルト係合面の前記プーリの軸方向側方に設けられていることである。これにより上記した水切り効果をベルト係合面から離れた位置（プーリの軸方向側方）で得ることができる。
【００１０】
また、上記した課題を解決するために請求項３の発明にて講じた技術的手段は、請求項１または２に記載の発明に加えて、前記プーリは少なくとも一つの面が前記ベルト係合面の内周面によって形成される円環状の第一空間と、少なくとも一つの面が前記ベアリングが取り付けられる前記プーリの内周面によって形成される円環状の第二空間と、前記第一空間と前記第二空間とを連通させる連通部とを備えてなることである。
【００１１】
上記した手段によれば、軸シールから漏出した液体がベアリングが取り付けられる第二空間に侵入しても連通部により速やかに第一空間に排出される。これによりベアリング付近に漏出した液体が滞留することがないので、ベアリング内部への液体の侵入を防止することができる。
【００１２】
また、上記した課題を解決するために請求項４の発明にて講じた技術的手段は、請求項１または２に記載の発明に加えて、前記プーリは、前記ベルト係合面を構成する第一円筒面と、前記プーリの前記ベアリングが取り付けられる内周面を構成する第二円筒面と、前記第一円筒面と前記第二円筒面とを接続する第一円環面と、前記シャフトを構成する第三円筒面と、前記第二円筒面と前記第三円筒面とを接続する第二円環面とを有し、前記第二円環面と前記第二円筒面との少なくとも一方に連通部を設けたことである。
【００１３】
上記した手段によれば、連通部が第一空間を構成する第一円環面と第二円筒面の少なくとも一方に設けられているので、第一空間の軸方向あるいは径方向に下方（プーリの外側方向）に開口する連通部を設けることができ、第二空間内の液体を速やかに第一空間に排出することができる。
【００１４】
また、上記した課題を解決するために請求項５の発明にて講じた技術的手段は、請求項３に記載の発明に加えて、前記第一空間及び前記第二空間は前記プーリを複数回折り曲げることによってシャフトと一体に形成されていることである。
【００１５】
上記した手段によれば、プーリをプレス加工や絞り加工などにより成形することができるので、複雑な形状のプーリを軽量で安価に製造することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に従った実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は本発明をエンジンのウォータポンプに適用した第一実施形態を示す断面図である。
【００１８】
図１において、ウォータポンプ１は、プーリ１０、インペラ３０、ベアリング４０、軸シール部材（軸シール）５０、ハウジング（ボデー）６０、シール部材８０から構成されている。
【００１９】
プーリ１０は一方の側（図示右側）の端面は開口し、他方の側（図示左側）に端面１０ａを有する略有底円筒形状を有している。プーリ１０の円筒面には、端面１０ａ（プーリの軸方向側方）に径方向外方に全周にわたって突出する突出部１１が形成され、その後縮径して一方の側に向かって延伸するベルトの係合面たる円筒面１０ｂが形成されている。また、端面１０ａには、その中心付近を一方の側に向けてすり鉢状に突出させた段部１０ｃと、その段部１０ｃの中心付近を一方の側に向けて円筒状にさらに突出させたシャフト部（シャフト）２０とを有する。段部１０ｃと端面１０ａとの間には図１、図２に示すような切り欠き部（連通部）１０ｄが形成されプーリの内部と外部とを連通する。
【００２０】
このとき段部１０ｃ、シャフト部２０、突出部１１、ベルト係合面１０ｂはすべてプーリ１０と同心に形成されている。
【００２１】
このプーリ１０は、耐食処理された鋼板などの板状部材をプレス工法などにより成形されても良いし、鋼板で成形され、成形後に耐食処理されてもよい。
【００２２】
インペラ３０は、円盤状の基部３０ｂと、そこから突出した数葉の羽根３０ｃをもつ、所謂オープンタイプの羽根車である。インペラ３０の基部３０ｂの中心にはシャフト部２０の内周面に挿入するための凸部３０ａが形成されている。この凸部３０ａと、シャフト部２０とは、本実施形態においては圧入によって相対回転不能に取り付けられ、ハウジング６０内の液体と外部との液密を確保している。
【００２３】
ハウジング６０は、吸込口６２、図示しない吐出口、及び凹部６１を有する主ボデー部６２と、主ボデー部６２の端面に取り付けられるボデー底部６４とから構成されている。主ボデー部６２は、例えば、アルミニウムダイカスト鋳物等で形成されていてもよいし、エンジンのシリンダブロックや、タイミングベルトケース等と一体的に構成されていてもよい。
【００２４】
ボデー底部６４は、略円盤形状を呈しており、その中心付近にはボデー底部６４の外径よりも小径の円筒部６３が、主ボデー部６２から離れる方向に突出して形成されている。このボデー底部６４は、耐食処理された鋼板等の板状部材から、プレス工法等によって成形されている。主ボデー部６２と、ボデー底部６４とは、シール部材８０を介して図示しないボルト等によって結合されている。これにより、主ボデー部６２の凹部６１と、ボデー底部６４との間には液密が保たれた空間が形成される。
【００２５】
この空間が水室７０を構成し、インペラ３０は、この水室７０内に配置されている。
【００２６】
ボデー底部６４の円筒部６３の内周面６３ａには軸シール部材５０の外周面が圧入などによって相対回転不能に取り付けられている。また、シャフト部２０の外周面にも同様に圧入などによって軸シール部材５０の内周面が相対回転不能に取り付けられている。ここで、軸シール部材５０の内外周面は相対回転可能とされている。軸シール部材５０は、公知のメカニカルシールである。
【００２７】
また、ボデー底部６４の円筒部６３の外周面６３ｂにはベアリング４０の内輪が圧入などによって相対回転不能に取り付けられている。一方、プーリ１０のベルト係合面１０ｄの内周面１０ｅにはベアリング４０の外輪が、圧入などによって相対回転不能に取り付けられている。ここでベアリング４０は公知のころがり軸受である。
【００２８】
これにより、プーリ１０は、ベアリング４０によって、ハウジング６０に対して相対回転可能に支承されている。
【００２９】
次に本第一実施形態の作動について説明する。
【００３０】
プーリ１０のベルト係合面１０ｂに係合されたベルト９０を介して、図示しないエンジンの出力軸から伝達される回転力によりプーリ１０が回転する。プーリ１０の回転に伴って、プーリ１０と一体成形されたシャフト部２０も同一方向に回転する。そして、シャフト部２０と一体となったインペラ３０が、ハウジング６０内の水室７０内で回転する。
【００３１】
いま、水室７０内には冷媒が満たされているので、インペラ３０の回転による遠心力によって、インペラ３０は、水室７０の中心付近にある冷媒を、インペラ３０の外周方向へと運ぶ。このように、インペラ３０の中心から外側に向かって、遠心力によるポンプ作用が発生する。これにより、水室７０内におけるインペラ３０の回転中心付近とその外周側との間には圧力差が生じ、冷媒がインペラ３０の回転中心付近に設けられる吸込ポート６２ａから水室７０内へと吸い込まれる。そして、インペラ３０のポンプ作用により外周側へ圧送され、外周側に設けられた図示しない吐出口からエンジンの被冷却各部へと供給される。
【００３２】
水室７０内には冷媒が満たされているが、プーリ１０は切り欠き部１０ｄを介して大気開放されている。しかしながら、主ボデー部６２と、ボデー底部６４の間はシール部材８０によって、シャフト部２０とボデー底部６４の間は軸シール部材５０が配置されていることによって、密閉されている。
【００３３】
上記したように、第一実施形態においては、軸シール部材５０はボデー底部６４の円筒部６３の内周面６３ａとプーリ１０のシャフト部２０の外周面との間に配置されている。軸シール部材５０は、その特性として微少な冷媒漏れが生じることがある。例えば、エンジンの停止時に軸シール部材５０に漏れが生じた場合、漏れた冷媒はシャフト部２０と円筒部６３の内周面６３ａとの間を通って、プーリ１０のベルト係合面１０ｂの内周面１０ｅと突出部１１の内周面１１ａと、端面１０ａと、段部１０ｃによって環状に画設される内部空間１２に至る。図１に示すように内部空間１２の図示下側はベルト係合面１０ｂの内周面１０ｅと、突出部１１の内周面１１ａとが構成する。ここで、突出部１１の内周面１１ａの図示水平方向の位置はベルト係合面１０ｂの内周面１０ｅの図示水平方向の位置よりも低くなるように形成されている。これにより、漏出冷媒は内部空間１２のベルト係合面１０ｂの内周面１０ｅ付近ではなく突出部１１の内周面１１ａの方に溜まる。ところで、端面１０ａには図１または図２に示すような切り欠き部１０ｄ（調整手段）が設けられている。このとき、切り欠き部１０ｄは、ベルト係合面１０ｂの内周面１０ｅの図示水平方向の位置よりも図示下側（低い）位置に開口している。これにより漏出冷媒は切り欠き部１０ｄからプーリ１０の外部へ速やかに排出される。排出された冷媒はプーリ１０の端面１０ａを伝わり、突出部１１の外周面１１ｂから滴下する。このとき、突出部１１はプーリ１０の軸方向側方に径方向外方に向かって全周に渡り突出しているので、冷媒が突出部１１を伝って円筒面（ベルト係合面）１０ｂにまで到達することはない。このため、ベルトのゴム材の劣化（膨潤や強度低下）やベルトへの付着する冷媒の成分の乾燥物による悪影響などを発生させることがないのでベルトの寿命向上を図ることができる。さらに、ベルト係合面とベルトとの間に冷媒が入り込むことにより両者の間の摩擦力が低下して発生するスリップが防止できるのでポンプ駆動トルクの損失の発生、ベルトスリップによるベルトの摩耗の発生等を併せて防止できる。
【００３４】
また、ベアリング４０はプーリ１０のベルト係合面１０ｂの内周面１０ｅと円筒部６３の外周面６３ｂとの間に配置されているが、突出部１１により冷媒はベアリング付近には滞留せずに突出部１１に滞留する。このためベアリング４０内部に漏出冷媒が侵入する恐れはない。これによりベアリングのグリスの劣化やベアリング内部の腐食の発生を防止することができるので、ベアリングの寿命向上を図れる。
【００３５】
図３は本発明をエンジンのウォータポンプに適用した第二実施形態を示す断面図である。尚、第二実施形態はプーリの構成が異なるだけであるので、第一実施形態と同一の構成については第一実施形態の番号符号に１００を付した番号符号を付し、説明を省略する。
【００３６】
図３において、ウォータポンプ１０１は、プーリ１１０、インペラ１３０、ベアリング１４０、軸シール部材１５０、ハウジング１６０、シール部材１８０から構成されている。
【００３７】
プーリ１１０は一方の側の端面が開口し、他方の側に端面１１０ａを有する略有底円筒形状の円筒面（第一円筒面１１３ａ）を一方の側で直角に折り曲げて形成した第一端面（第一円環面）１１３ｂと、第一端面１１３ｂを直角に折り曲げて他方の側に向かって延伸して形成した第二円筒面１１３ｃと、第二円筒面１１３ｃを他方の側で直角に折り曲げて形成した第二端面（第二円環面）１１３ｄと、第二端面１１３ｄを直角に折り曲げて一方の側に向かって延伸して形成した円筒状のシャフト部（第三円筒面）１２０とから構成されている。
【００３８】
ベルト１９０は第一円筒面１１３ａの外周面１１３ａ１に係合され、第一円筒面１１３ａの外周面１１３ａ１はプーリ１１０のベルト係合面として機能する。プーリ１１０の第一円筒面１１３ａの内周面と１１３ａ２と、プーリ１１０の他方側端面１１０ａと、第一端面１１３ｂと、第二円筒面１１３ｃの外周面１１３ｃ１とにより、プーリ１１０の一方の側に向かって突出する断面コの字状を有する第一円環状空間１１２ａ（第一空間）が画設される。プーリ１１０の端面１１０ａは図４に示すように第一円筒面１１３ａに直交する円環面であり、中心に向かって所定の長さだけ設けられ、あとは開口する。また、プーリ１１０の端面１１０ａと第一円筒面１１３ａとによる角部付近（プーリ１１０の軸方向側方）には第一円筒面１１３ａが径方向外方に向かって全周にわたって突出する突出部１１１が形成されている。
【００３９】
また、第二円筒面１１３ｃの内周面１１３ｃ２と、第二端面１１３ｂ、シャフト部１２０の外周面１２０ａとによってプーリ１１０の他方の側に向かって突出する断面逆コの字状の第二円環状空間（第二空間）１１２ｂが画設される。この第二円筒面１１３ｃと第二端面１１２ｂとで構成される角部には第一円環状空間１１２ａと第二円環状空間１１２ｂとを連通する切り欠き部１１０ｄ（連通部）が設けられている。
【００４０】
このとき、第一円筒面１１３ａ、第一端面１１３ｂ、第二円筒面１１３ｃ、第二端面１１３ｄ、第一、第二円環状空間１１２ａ、１１２ｂとシャフト部１２０とはすべて同心に形成されている。
【００４１】
このプーリ１１０は、耐食処理された鋼板などの板状部材をプレス工法などの塑性加工により成形して形成する。あるいは、鋼板をプレス工法などの塑性加工により形成した後に耐食処理するなどの工法により成形されてもよい。
【００４２】
また、ボデー底部１６４の円筒部１６３の外周面１６３ｂにはベアリング１４０の内輪が圧入などによって相対回転不能に取り付けられている。プーリ１１０の第二円筒面１１３ｃの内周面１１３ｃ２にはベアリング１４０の外輪が、圧入などによって相対回転不能に取り付けられている。ここでベアリング１４０は公知のころがり軸受である。
【００４３】
これにより、プーリ１１０は、ベアリング１４０によって、ハウジング１６０に対して相対回転可能に支承されている。
【００４４】
次に本第二実施形態の作動について説明する。
【００４５】
上記した第一実施形態と同様に、軸シール部材１５０はボデー底部１６４の円筒部１６３の内周面１６３ａとプーリ１１０のシャフト部１２０の外周面１２０ａとの間に配置されている。軸シール部材１５０は、その特性として、微少な冷媒漏れが生じることがある。例えば、エンジンの停止時に軸シール部材１５０に漏れが生じた場合、漏れた冷媒はシャフト部１２０と円筒部１６３の内周面１６３ｂとの間を通って、プーリ１１０の第二円環状空間１１２ｂに至る。この第二円環状空間１１２ｂの図示下及び左方向には切り欠き部（連通部）１１０ｄが開口しているため、漏出冷媒は切り欠き部１１０ｄを介して図示下方へと導かれる。第二円環状空間１１２ｂの外周には第一円環状空間１１２ａが画設されている。切り欠き部１１０ｄを介して漏出冷媒はこの第一円環状空間１１２ａへと導かれる。ここで、第一円環状空間１１２ａを画設するプーリ１１０の端面１１０ａは所定の長さだけ縮径方向に向って延び、あとは開口している。これにより、漏出冷媒は所定の量だけこの第一円環状空間１１２ａ内に溜められる。もし、軸シール部材１５０からの漏出する冷媒の量がこの所定の量よりも多くなった場合には、漏出冷媒はプーリ１１０の端面１１０ａを乗り越えて開口部１１０ｂから第一円環状空間１１２ａの外へと流れ出す。外に流れ出た冷媒はプーリ１１０の端面１１０ａを伝わり図示下方向に向かって流れる。そして、突出部１１１に至り滴下される。突出部１１１の外周面は、第一円筒面１１３ａの外周面１１３ａ１よりも図示水平方向の位置が低いため、冷媒が突出部１１１を伝ってベルト１９０が係合されている外周面１１３ａ１にまで到達することはない。このため、ベルトのゴム材の劣化（膨潤や強度低下）やベルトへの付着する冷媒の成分の乾燥物による悪影響などを発生させることがないのでベルトの寿命向上を図ることができる。さらに、係合面とベルトとの間に冷媒が入り込むことにより両者の間の摩擦力が低下してスリップが起こることによるポンプ駆動トルクの損失の発生や、ベルトスリップの発生によるベルトの摩耗も併せて防止できる。
【００４６】
また、ベアリング１４０は第二円環状空間１１２ｂ内の円筒部１６３と第二円筒面１１３ｃの内周面１１３ｃ２との間に配置されているが、切り欠き部１１０ｄにより第二円環状空間１１２ｂ内には軸シール部材１５０から漏出した冷媒が滞留せず、すぐに第一円環状空間１１２ａへと流れる。このためベアリング１４０内部に漏出冷媒が侵入する恐れはない。これによりベアリング内部の腐食やグリスの劣化等が防止できるのでベアリングの寿命向上を図ることができる。
【００４７】
以上の如く、請求項１の発明にて講じた技術的手段によれば、プーリには、径方向外側に突出する突出部を設けたことによって、軸シールなどから漏出した液体を突出部から滴下させることができる。これにより、水切り効果が得られ、ベルトが係合されているプーリのベルト係合面にまで液体が流れ、ベルトに液体が付着することが防止できる。
また、前記突出部の内周面は液体を所定量溜める溜め部を形成すると共に、前記溜め部に溜められる液体の水位がベルト係合面の内周面よりも低くなるように調整する調整手段を有することによって、突出部はその容積の分（所定の量）だけ軸シールから漏出した液体を溜めることができる。この時、溜められた液体の水位は排出手段によって常にベルト係合面の内周面よりも低くなるので溜められた液体がベルト係合面の内周面に侵入することが防止できる。
【００４８】
また、請求項２の発明にて講じた技術的手段によれば、請求項１に記載の発明に加えて、前記突出部は前記ベルト係合面の前記プーリの軸方向側方に設けられていることによって上記した水切り効果をベルト係合面から離れた位置（プーリの軸方向側方）で得ることができる。
【００５０】
また、請求項３の発明にて講じた技術的手段によれば、請求項１または２に記載の発明に加えて、前記プーリは少なくとも一つの面が前記ベルト係合面の内周面によって形成される円環状の第一空間と、少なくとも一つの面が前記ベアリングが取り付けられる前記プーリの内周面によって形成される円環状の第二空間と、前記第一空間と前記第二空間とを連通させる連通部とを備えてなることによって、軸シールから漏れた液体はベアリングが取り付けられる第二空間に侵入しても連通部により速やかに第一空間に排出することができる。
【００５１】
また、請求項４の発明にて講じた技術的手段によれば、請求項１または２に記載の発明に加えて、前記プーリは、前記ベルト係合面を構成する第一円筒面と、前記プーリの前記ベアリングが取り付けられる内周面を構成する第二円筒面と、前記第一円筒面と前記第二円筒面とを接続する第一円環面と、前記シャフトを構成する第三円筒面と、前記第二円筒面と前記第三円筒面とを接続する第二円環面とを有し、前記第二円環面と前記第二円筒面との少なくとも一方に連通部を設けたことによって、第二空間内の液体を速やかに第一空間へ排出することができる。
【００５２】
また、請求項５の発明にて講じた技術的手段によれば、請求項３に記載の発明に加えて、前記第一空間及び前記第二空間は前記プーリを複数回折り曲げることによってシャフトと一体に形成されていることにより、プーリをプレス加工や絞り加工などにより成形することができるので、複雑な形状のプーリを軽量で安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第一実施形態を示すウォータポンプの断面図である。
【図２】図２は本発明の第一実施形態を示すウォータポンプの正面図である。
【図３】図３は本発明の第二実施形態を示すウォータポンプの断面図である。
【図４】図３は本発明の第二実施形態を示すウォータポンプの正面図である。
【符号の説明】
１、１０１…ウォータポンプ
１０、１１０…プーリ
１０ａ、１１０ａ…端面
１０ｄ…切り欠き部（調整手段）
１１０ｄ…連通部
１１、１１１…突出部
１２…内部空間（溜め部）
１１２ａ…第一円環状空間（第一空間部）
１１２ｂ…第二円環状空間（第二空間部）
１１３ａ…第一円筒面
１１３ｂ…第一円環面
１１３ｃ…第二円筒面
１１３ｄ…第二円環面
２０、１２０…シャフト部（第三円筒面）
３０、１３０…インペラ
３０ａ、１３０ａ…凸部
４０、１４０…ベアリング
５０、１５０…軸シール部材
６０、１６０…ハウジング
６２、１６２…主ボデー部
６３、１６３…円筒部
６４、１６４…ボデー底部（ハウジングの一部）
６４ａ、１６４ａ…円筒部の内周面
６４ｂ、１６４ｂ…円筒部の外周面
７０、１７０…水室
９０、１９０…回転伝達部材（ベルト）
Claims (5)
- ベルト係合面を有するプーリと、
前記プーリと一体的に回転し、前記プーリに向かって突出するシャフトと、
前記シャフトと一体的に回転するインペラと、
ベアリングを介して前記プーリを回転自在に支承すると共に、前記ベアリングと前記インペラとの間に配設される軸シール及び前記ベアリングを固設する円筒部を有するボデーとを備えてなり、
前記ベアリングの外輪は前記プーリの内周面に取り付けられ、前記ベアリングの内輪は前記円筒部の外周面に取り付けられ、前記軸シールは前記円筒部の内周面と前記シャフトの外周面との間に取り付けられているウォータポンプにおいて、
前記プーリには、径方向外側に突出する突出部を設け、
前記突出部の内周面は液体を所定量溜める溜め部を形成すると共に、前記溜め部に溜められる液体の水位が前記ベルト係合面の内周面よりも低くなるように調整する調整手段を有することを特徴とするポンプ。 - 前記突出部は前記ベルト係合面の前記プーリの軸方向側方に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
- 前記プーリは少なくとも一つの面が前記ベルト係合面の内周面によって形成される円環状の第一空間と、少なくとも一つの面が前記ベアリングが取り付けられる前記プーリの内周面によって形成される円環状の第二空間と、
前記第一空間と前記第二空間とを連通させる連通部とを備えてなることを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ。 - 前記プーリは、前記ベルト係合面を構成する第一円筒面と、
前記プーリの前記ベアリングが取り付けられる内周面を構成する第二円筒面と、
前記第一円筒面と前記第二円筒面とを接続する第一円環面と、
前記シャフトを構成する第三円筒面と、
前記第二円筒面と前記第三円筒面とを接続する第二円環面とを有し、
前記第二円環面と前記第二円筒面との少なくとも一方に連通部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ。 - 前記第一空間及び前記第二空間は前記プーリを複数回折り曲げることによってシャフトと一体に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のポンプ。
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