JP5252206B2 - 内燃機関用ウォータポンプ - Google Patents

Description

本発明は、駆動手段によって回転駆動されるインペラを備えたポンプ本体と、ポンプ本体に対向配置した状態で接合され、流体をインペラの吸込み側に導くための吸込み通路を形成するカバーケース部と、ポンプ本体の接合部とカバーケース部の接合部とで挟着されるシール材と、インペラとカバーケース部との間の空間を吸込み用空間と吐出用空間とに仕切るセパレータとを備えた内燃機関用ウォータポンプに関する。

この種のウォータポンプに関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１に記されたウォータポンプでは、板状のガスケットが、ポンプ本体とカバーケース部（シリンダブロック）との間に挟み込まれる形態で設置されている。ガスケットは、インペラとカバーケース部の間の空間を吸込み用空間と吐出用空間とに分離する剛性の高い中板（セパレータ）と、ポンプ本体やカバーケース部と中板の間からの水漏れを防止するために中板の表裏面に配された２枚のメタルガスケットとから構成されている。

中板は、ポンプ本体とカバーケース部の間を遮蔽する板状部材に対して、内燃機関のラジエータなどから送られた水をカバーケース部の吸込み通路に導くための吸込み用開口部と、同吸込み通路の水をインペラの吸込み側に導く供給用開口部とを別々に設けた形状を有する。中板の外縁部は基本的に全周に渡って、ポンプ本体とカバーケース部との間に挟着固定されている。

このように、特許文献１のウォータポンプでは、インペラとカバーケース部の間の空間を中板（セパレータ）によって吸込み用空間と供給用空間とに分離しているので、カバーケース部に、吸込み口と供給口とを別々に備えた複雑な形状の流路を設ける必要がなくなる。その結果、ウォータポンプのコンパクト化および軽量化を達成し易くなる。また、ガスケットは、中板とポンプ本体との間および中板とカバーケース部との間をシールする２枚のメタルガスケットを備えるので、水漏れ防止のシール機能も確保できる。

特開２００３−２６９１６５号公報（段落番号００１３、図１、図３）

しかし、特許文献１に記された内燃機関用ウォータポンプでは、水漏れ防止手段としてガスケットを、中板（セパレータ）の表裏両面、すなわち、ポンプ本体に対向する面と、カバーケース部に対向する面とに配置する必要があった。したがって、ポンプ全体としてのコスト削減を阻害する傾向がある上に、中板の両面に複数の水漏れ発生可能箇所が存在した。

そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術による内燃機関用ウォータポンプが与える課題に鑑み、水漏れがより確実に抑制可能であり、且つ、より安いコストで製造可能な内燃機関用ウォータポンプを提供することにある。

本発明による内燃機関用ウォータポンプの第１の特徴構成は、
駆動手段によって回転駆動されるインペラを備えたポンプ本体と、
前記ポンプ本体に対向配置した状態で接合され、流体を前記インペラの吸込み側に導くための吸込み通路を形成するカバーケース部と、
前記ポンプ本体の接合部と前記カバーケース部の接合部とで挟着されるシール材とを備え、
前記ポンプ本体には内部に前記インペラを備えた吐出用空間が形成され、
前記カバーケース部には吸込み用空間が形成され、
前記吸込み用空間と前記吐出用空間とを仕切るセパレータが備えられ、
前記シール材より径方向内側であって、前記ポンプ本体の前記接合部と、前記カバーケース部の前記接合部とによって形成された間隙空間に少なくとも前記セパレータの一部が収納されている点にある。

本発明の第１の特徴構成による内燃機関用ウォータポンプでは、インペラとカバーケース部との間の空間を吸込み用空間と吐出用空間とに分離するセパレータの少なくとも一部が、ポンプ本体の接合部と、カバーケース部の接合部とによって形成された間隙空間に収納された形態で配置されている。すなわち、ポンプ本体の接合部とカバーケース部の接合部との間には、セパレータは挟着されておらず、同箇所には単一のシール材のみが挟着配置された構成となっている。したがって、水漏れはポンプ本体の接合部とカバーケース部の接合部との間に挟着配置されたシール材によって十分確実に防止されると同時に、シール材が一部材で済むためにより安いコストで製造可能な内燃機関用ウォータポンプが得られた。

本発明の他の特徴構成は、前記カバーケース部の前記接合部における前記吸込み用空間寄りの位置に、前記間隙空間の一部を構成する凹部が形成されている点にある。

本構成であれば、インペラの回転軸芯に沿って十分な寸法を持つ間隙空間を設けることができるので、セパレータの厚さを自由に設計可能となる。
さらに、ウォータポンプの組み立ての際に、仰向けに設置したカバーケース部の上にセパレータおよびポンプ本体を載置する一般的な組み立て手順を取る場合、カバーケース部の接合部にのみ凹部を設けておくと、セパレータの適正な載置位置を視覚などで簡単に判断できるため、組み立て作業が容易となる。
尚、この凹部の深さは、セパレータが移動可能な深さとして良いが、ポンプ本体の接合部とカバーケース部の接合部との間にシール材を挟着配置することによるシール効果が阻害されない範囲内であれば、セパレータの移動を規制可能なレベルの深さとしても良い。

本発明の他の特徴構成は、前記セパレータに、前記各接合部の少なくともいずれか一方と当接する当接部が形成されている点にある。

本構成であれば、間隙空間の深さをセパレータが移動可能な値に設定している場合にも、セパレータの前記間隙空間内での移動、および、ガタツキによる異音の発生がより確実に防止される。

本発明の他の特徴構成は、当接部が前記各接合部のいずれか一方に突出して弾性的に当接している点にある。

本構成であれば、セパレータの当接部が各接合部のいずれか一方に対して常により積極的に押し付けられるので、セパレータのガタツキによる異音の発生がさらに確実に防止される。

本発明の他の特徴構成は、前記シール材の前記インペラ側の端面と前記セパレータの外側の端面とが径方向で当接している点にある。

本構成であれば、インペラの回転軸芯に沿った外形寸法を増大させることなくセパレータのガタツキによる異音の発生を防止できる。

本発明の他の特徴構成は、前記シール材の端面と前記セパレータの端面とが弾性的に当接している点にある。

セパレータに対して、シール材から受ける径方向内側向きの押圧力によって著しく変形しないだけの十分な剛性を設けておく必要がある。本構成であれば、セパレータの外周面およびシール材の内周面のいずれか一方または双方に十分な弾性を備えたクッション部を設けることで、要求される上記剛性のレベルを引き下げることができる。

本発明による内燃機関用ウォータポンプの略図である。 接合部の構成を示す要部の説明図である。 第２実施形態による接合部の説明図である。 第３実施形態による接合部の説明図である。 第４実施形態による接合部の説明図である。 第５実施形態による接合部の説明図である。

以下に本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
図１に示すウォータポンプ１は、本発明による内燃機関用ウォータポンプをＶ型エンジン用に適用した例を示す。
ウォータポンプ１は、インペラ２を回転駆動させるための駆動軸３を支持するポンプ本体５と、ポンプ本体５およびインペラ２と対向配置されたカバーケース部２６とを有する。カバーケース部２６は、エンジンのチェーンカバーまたはシリンダブロックなどの一部によって構成されている。駆動軸３はボールベアリング４などで回転自在に支持されており、エンジンのクランク軸（不図示）などの動力によって回転駆動される。ボールベアリング４とインペラ２との間には、渦室１８を液密状にシールするメカニカルシール６が配設されている。

カバーケース部２６のポンプ本体５との対向面には、エンジンのラジエータから送られてきた水をインペラ２の吸込み側に導くための吸込み通路２６Ｃが形成されている。ポンプ本体５の一端にはインペラ２を外周方向から包囲する円筒状の延長部５Ｅが設けてあり、延長部５Ｅの内部空間は渦室１８を構成している。インペラ２は、駆動軸３に固定された円板３ａと、円板３ａからカバーケース部２６に向かって立設された複数枚のブレード３ｂとを有する。インペラ２は駆動軸３によって回転されることで、渦室１８の中心付近に位置する水をインペラ２の外周方向へ圧送する。圧送された水は、延長部５Ｅの一部などに貫通形成された吐出口（不図示）からエンジンのウォータジャケットなどへ送られる。

また、ポンプ本体５には、ラジエータなどから送られた水をカバーケース部２６の吸込み通路２６Ｃに案内する円筒状の入力部５Ｆも一体形成されている。
ポンプ本体５とカバーケース部２６との互いに対向する箇所には、両部材どうしをボルト２０などによって接合するための接合部５Ｊ，２６Ｊが設けられている。ポンプ本体５とカバーケース部２６との接合時に、接合部５Ｊ，２６Ｊの間には、水漏れ防止のシール材７が挟着配置される。シール材７は、合成樹脂や比較的硬質のゴムなど若干の弾性を備えた材料、または、板状の金属部材の両面にゴム、合成樹脂等の非金属部材をコーティングしたメタルガスケットで構成することができる。

ポンプ本体５とカバーケース部２６との間には、インペラ２とカバーケース部２６との間の空間を吸入用空間と吐出用空間（渦室と同じ）とに分離するための板状のセパレータ１０が介装されている。セパレータ１０は、インペラ２によって送り出された吐出用空間の水が吸入用空間の水と直ぐに混じり合うのを抑制する働きをする。

セパレータ１０には、少なくとも、ラジエータから入力部５Ｆを介して送られてきた水が一旦カバーケース部２６の吸込み通路２６Ｃに進入するのを許す吸入用開口部１０ａと、吸込み通路２６Ｃの水がインペラ２の吸込み側に進入するのを許す供給用開口部１０ｂとが貫通形成されている。セパレータ１０には、必要に応じて更に、インペラ２が吐出用空間から送り出す水をシリンダブロックなどに設けられた吐出通路に案内する吐出用開口部が貫通形成されても良い。

図２（ｂ）に示すように、セパレータ１０は、その外縁部１０Ｅが、カバーケース部２６の接合部２６Ｊの径方向内側に設けられた凹部２６Ｈ（間隙空間を形成する構成の一例）に収納されることで位置決めされている。組み立ての容易性を図るため、および、使用中におけるセパレータ１０の変形を防止するために、セパレータ１０の外形寸法は凹部２６Ｈの外周寸法よりも若干小さめに形成されている。セパレータ１０は、その外縁部１０Ｅとは異なる箇所が凹部２６Ｈなどの間隙空間に収納されることで位置決めされても良い。

セパレータ１０の外縁部１０Ｅには、ポンプ本体５の接合部５Ｊの端面に向かって突出した当接部１０Ｐが形成されている。図２（ａ）に示すように、当接部１０Ｐは、ウォータポンプ１の組み立ての際に、ポンプ本体５とカバーケース部２６との接合に基づいて、ポンプ本体５の接合部５Ｊの端面と弾性的に当接することで、使用中におけるセパレータ１０のガタツキや異音の発生を防止する。当接部１０Ｐは、プレス機によるセパレータ１０の打ち抜き加工時に同時に形成できる。このように、ポンプ本体５とカバーケース部２６との接合部には、セパレータ１０は挟着配置されず、シール材７のみが挟着配置され、同接合部の外側にはシール材７の端面のみが見えている。

セパレータ１０の外縁部１０Ｅを収納する凹部は、以下に例示するように、ポンプ本体５の接合部５Ｊの径方向内側に設けても、また、カバーケース部２６とポンプ本体５との双方に互いに対向する凹部を設けても良い。しかし、ウォータポンプ１の組み立ての際に、仰向けに設置したカバーケース部２６の上にセパレータ１０およびポンプ本体５を載置する一般的な組み立て手順を取る場合には、当該実施形態のように、カバーケース部２６の接合部２６Ｊにのみ設けておくと、セパレータ１０の適正な載置位置を視覚などで簡単に判断できるため、組み立て作業が容易となる。

〔別実施形態〕
〈１〉使用中におけるセパレータ１０のガタツキや異音の発生を防止するための当接部１０Ｐは、ポンプ本体５の接合部５Ｊに対して必ずしも弾性的な当接を得る必要はなく、ポンプ本体５とカバーケース部２６との接合に基づいて、当接部１０Ｐがポンプ本体５の接合部５Ｊなどに押し付けられて塑性変形することで、ガタツキなどの要因となる間隙が失われる構成でも良い。また、当接部１０Ｐはポンプ本体５の接合部５Ｊに向かって突出している形態である必要はなく、カバーケース部２６の接合部２６Ｊに向かって突出している形態としても良い。

〈２〉図３に示す第２実施形態のように、カバーケース部２６ではなく、セパレータ１０の外縁部１０Ｅを収納する凹部５Ｈをポンプ本体５の接合部５Ｊの径方向内側に設けても良い。また、図４に示す第３実施形態のように、カバーケース部２６とポンプ本体５との双方に互いに対向する一対の凹部２６Ｈ，５Ｈを設けてセパレータ１０の外縁部１０Ｅを収納しても良い。

〈３〉図５に示す第４実施形態のように、シール材１７に、セパレータ１０の外縁部１０Ｅを収納するための凹部の内部まで径方向内側にまで延出した延出部１７Ｐ₁を設け、この延出部１７Ｐ₁の少なくとも一部がセパレータ１０の外縁部１０Ｅと重なり合うことで、セパレータ１０のガタツキが防止された形態としても良い。この場合、シール材１７の一部とセパレータ１０の外縁部１０Ｅとの重複箇所が、ボルト２０による適切な圧力で挟着されることで実現されるシール材１７のシール性を阻害しないように、シール材１７およびセパレータ１０の各厚さと凹部２６Ｈの深さなどの寸法などを設定する必要がある。しかし、図５に示すように、十分な厚さを有するビード状の弾性突起１７ｂが表裏面などに取り付けられたシール材１７を用い、セパレータ１０の外縁部１０Ｅがこの弾性突起１７ｂとカバーケース部２６との間に挟着されるように構成すれば上記寸法にあまり高い精度が求められない。

因みに、上記の重複部は必ずしもセパレータ１０の全周に渡って設ける必要はなく、例えば、セパレータ１０の外縁部１０Ｅのうち、インペラ２を間に挟むように互いに対峙する２箇所のみに重複部を設けても、前述の効果が奏される。
尚、図５にはカバーケース部２６に凹部２６Ｈが設けられている例のみを示すが、セパレータ１０の外縁部１０Ｅを収納する凹部がポンプ本体５に設けられた形態や、同凹部がカバーケース部２６とポンプ本体５との双方に設けられた形態に対しても、シール材１７の一部が凹部の内部まで進入し、セパレータ１０の外縁部１０Ｅの一部と重なり合うことで、セパレータ１０のガタツキが防止された形態を適用することが可能である。

〈４〉図６に示す第５実施形態のように、シール材１７に、セパレータ１０の外縁部１０Ｅを収納するための凹部の内部まで径方向内側にまで延出した延出部１７Ｐ₂を設け、この延出部１７Ｐ₂がセパレータの端面と径方向に沿って接当することで、セパレータ１０のガタツキが防止された形態としても良い。上記の接当状態は必ずしもセパレータ１０の全周に渡って設ける必要はなく、例えば、セパレータ１０の外縁部１０Ｅのうち、インペラ２を間に挟むように互いに対峙する２箇所のみに重複部を設けても、ガタツキ防止の効果が奏される。

図６の構成を採用する際には、セパレータ１０に対して、シール材１７等から受ける径方向内側向きの押圧力によって著しく変形しないだけの十分な剛性を設けておく必要がある。但し、セパレータ１０の外周面およびシール材１７の内周面のいずれか一方または双方に十分な弾性を備えたクッション部（不図示）を設けることで、要求される上記剛性のレベルを引き下げることができる。

〈５〉セパレータ１０とシール材１７とが予め一体的に構成されている構成としても良い。これにより、ウォータポンプ１の組み立ての際に、仰向けに設置したカバーケース部２６またはポンプ本体５の上に、セパレータ１０とシール材１７とを別々に載置する必要がなくなり、作業が容易となる。セパレータ１０とシール材１７との一体化は、セパレータ１０の外周のうち例えばインペラ２を間に挟むように互いに対峙する複数箇所をシール材１７と重ねたプレスカシメ、或いは、同複数箇所とシール材１７とに挿通させたリベットによるリベットカシメ等により実現される。また、セパレータ１０の外周の一部に設けた圧着延長片を、シール材１７の外縁部を表裏から挟み込むように折り曲げ加工することで一体化しても良い。

本発明は、インペラを備えたポンプ本体と、流体をインペラの吸込み側に導くための吸込み通路を形成するカバーケース部と、ポンプ本体の接合部とカバーケース部の接合部とで挟着されるシール材と、インペラとカバーケース部との間の空間を吸込み用空間と吐出用空間とに仕切るセパレータとを備えた内燃機関用ウォータポンプを改良する目的で利用可能である。

１ ウォータポンプ
２ インペラ
３ 駆動軸
５ ポンプ本体
５Ｅ 延長部
５Ｆ 入力部
５Ｊ 接合部
７ シール材
１０ａ 吸入用開口部
１０ｂ 供給用開口部
１０Ｅ 外縁部
１０Ｐ 当接部
１８ 渦室
２６ カバーケース部
２６Ｃ 吸込み通路
２６Ｈ 凹部（間隙空間）
２６Ｊ 接合部

Claims (6)

1. 駆動手段によって回転駆動されるインペラを備えたポンプ本体と、
   前記ポンプ本体に対向配置した状態で接合され、流体を前記インペラの吸込み側に導くための吸込み通路を形成するカバーケース部と、
   前記ポンプ本体の接合部と前記カバーケース部の接合部とで挟着されるシール材とを備え、
   前記ポンプ本体には内部に前記インペラを備えた吐出用空間が形成され、
   前記カバーケース部には吸込み用空間が形成され、
   前記吸込み用空間と前記吐出用空間とを仕切るセパレータが備えられ、
   前記シール材より径方向内側であって、前記ポンプ本体の前記接合部と、前記カバーケース部の前記接合部とによって形成された間隙空間に少なくとも前記セパレータの一部が収納されている内燃機関用ウォータポンプ。
2. 前記カバーケース部の前記接合部における前記吸込み用空間寄りの位置に、前記間隙空間の一部を構成する凹部が形成されている請求項１に記載の内燃機関用ウォータポンプ。
3. 前記セパレータに、前記各接合部の少なくともいずれか一方と当接する当接部が形成されている請求項１または２に記載の内燃機関用ウォータポンプ。
4. 前記当接部が前記各接合部のいずれか一方に突出して弾性的に当接している請求項３に記載の内燃機関用ウォータポンプ。
5. 前記シール材の前記インペラ側の端面と前記セパレータの外側の端面とが径方向で当接している請求項１または２に記載の内燃機関用ウォータポンプ。
6. 前記シール材の端面と前記セパレータの端面とが弾性的に当接している請求項５に記載の内燃機関用ウォータポンプ。

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