JP5315066B2 - 内燃機関用ウォータポンプにおけるシール構造 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプケースを協働して形成する第１および第２ケース部材が、インペラを回転自在に収納するポンプ室と、該ポンプ室に通じる吸入通路と、前記ポンプ室に通じる吐出通路とを相互間に形成するとともに前記ポンプ室、前記吸入通路および前記吐出通路を囲む無端状の水シール部材を相互間に挟んで締結され、前記ポンプケースが、クランクシャフトおよびカムシャフト間に設けられるタイミングトレーンを収容するタイミングトレーン室に一部を臨ませるようにして機関本体に取付けられる内燃機関用ウォータポンプに関し、特に、そのシール構造の改良に関する。

機関本体の前面を覆うチェーンケースリヤと、該チェーンケースリヤとの間にチェーン室を形成するようにしてチェーンケースリヤを覆うフロントカバーとが機関本体に取付けられ、チェーン室内に配置されるカムチェーンで駆動されるウォータポンプのポンプケースが、機関本体のシリンダブロックおよびチェーンケースリヤと、チェーンケースリヤに取付けられるカバーとで構成されるようにしたものが、特許文献１によって知られている。

特開平０７−０４２５７１号公報

ところで、上記特許文献１で開示されるもののようにウォータポンプがカムチェーンで駆動される場合には、ウォータポンプのポンプ室から漏れる水がカムチェーンを潤滑するオイルに混入することを防止するために、シリンダブロックおよびチェーンケースリヤ間のシール構造を強固なものとするとともに、漏れた水をチェーン室外に排出するドレン通路がポンプケースに設けられているが、シリンダブロックおよびチェーンケースリヤ間のシールを強固なものとしても劣化による破断の虞がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、水シール部材が破断したとしてもポンプ室側から漏れた水がタイミングトレーン室側に浸入することを防止し得るようにした内燃機関用ウォータポンプのシール構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ポンプケースを協働して形成する第１および第２ケース部材が、インペラを回転自在に収納するポンプ室と、該ポンプ室に通じる吸入通路と、前記ポンプ室に通じる吐出通路とを相互間に形成するとともに前記ポンプ室、前記吸入通路および前記吐出通路を囲む無端状の水シール部材を相互間に挟んで締結され、前記ポンプケースが、クランクシャフトおよびカムシャフト間に設けられるタイミングトレーンを収容するタイミングトレーン室に一部を臨ませるようにして機関本体に取付けられる内燃機関用ウォータポンプにおいて、前記水シール部材を外側から囲む空気層を第１および第２ケース部材間に形成する溝が、前記ポンプ室、前記吸入通路および前記吐出通路の外側を囲むようにして前記第１および第２ケース部材の結合面の少なくとも一方に設けられ、前記溝は、前記ポンプ室より下側において、該溝の他の部分よりも幅広であって上下に広がるプール部を形成しており、そのプール部の下部を前記機関本体の外部に通じさせるドレン孔が前記ポンプケースに設けられることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成に加えて、前記機関本体の一部を構成する第１ケース部材に第２ケース部材が結合されて成る前記ポンプケースが、前記タイミングトレーン室を機関本体との間に形成して該機関本体に取付けられるカバー部材で覆われ、前記溝を外側から覆うオイルシールが第１および第２ケース部材間に設けられることを特徴とする。

また請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明の構成に加えて、前記溝の両端は、前記ポンプケースの上部側面に開口して、前記機関本体の外部に通じていることを特徴とする。

なお実施の形態のシリンダブロック１２が本発明の第１ケース部材に対応し、実施の形態の前部カバー２０が本発明のカバー部材に対応し、実施の形態のポンプボディ４３が本発明の第２ケース部材に対応し、実施の形態のＯリング５９が本発明の水シール部材に対応する。

請求項１記載の発明によれば、水シール部材のシール機能が何らかの原因によって損なわれたとしても、その水シール部材を外側から囲む空気層を経て機関本体の外側に水が排出されるので、漏れた水がタイミングトレーン室側に浸入してしまうことはない。またプール部に、ポンプ室、吸入通路および吐出通路側から溝側に漏れた水を溜めることができ、プール部の下部に通じるドレン孔からプール部内の水を機関本体の外部に速やかに排出することができる。

また請求項２記載の発明によれば、ポンプケースを構成する第１および第２ケース部材間に、空気層を相互間に挟んで水シール部材およびオイルシールが設けられるので、タイミングトレーン室と、ポンプケース内のポンプ室、吸入通路および吐出通路との間を確実にシールすることができる。

Ｖ型内燃機関の正面図である。 前部カバーを取り外した状態での図１に対応した正面図である。 図１の３−３線拡大断面図である。 図１の４矢示部を斜め上方から見た斜視図である。 ポンプボディの正面図である。 ポンプボディの背面図である。 図６の７−７線に沿うポンプケースの断面図である。 図１の８−８線拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら説明する。

図１〜図８を参照しながら本発明の実施例１について説明すると、先ず図１および図２において、この内燃機関の機関本体１１は、たとえばＶ形１０気筒に構成されて車両に搭載されるものであり、Ｖ形をなすようにして上方に延びる左右一対のシリンダ部１２Ｌ，１２Ｒを上部に有するシリンダブロック１２と、車両の前後方向に沿う軸線を有するクランクシャフト１８をシリンダブロック１２との間で回転自在に支承するようにしてシリンダブロック１２の下部に結合される中間ブロック１３と、該中間ブロック１３の下部に結合される下部ブロック１４と、前記両シリンダ部１２Ｌ，１２Ｒにそれぞれ結合される左、右シリンダヘッド１５Ｌ，１５Ｒと、それらのシリンダヘッド１５Ｌ，１５Ｒにそれぞれ締結される左、右ヘッドカバー１６Ｌ，１６Ｒとを備え、左シリンダ部１２Ｌ、左シリンダヘッド１５Ｌおよび左ヘッドカバー１６Ｌで左バンクＢＬが構成され、右シリンダ部１２Ｒ、右シリンダヘッド１５Ｒおよび右ヘッドカバー１６Ｒで右バンクＢＲが構成され、左、右バンクＢＬ，ＢＲにはそれぞれ５気筒ずつが並設される。また前記下部ブロック１４の下部にはオイルパン１７が結合される。

図３を併せて参照して、前記機関本体１１のうち、左、右シリンダヘッド１５Ｌ，１５Ｒ、シリンダブロック１２および中間ブロック１３の前面は前部カバー２０で覆われるものであり、この前部カバー２０および機関本体１１間には、タイミングトレーン２２を収容するタイミングトレーン室２１が形成される。該タイミングトレーン２２は、クランクシャフト１８の一端部に設けられた駆動スプロケット２３と、左バンクＢＬ側のカムシャフト２７Ｌの一端部に設けられた第１被動スプロケット２４と、右バンクＢＲ側のカムシャフト２７Ｒの一端部に設けられた第２被動スプロケット２５と、駆動スプロケット２３、第１被動スプロケット２４および第２被動スプロケット２５に巻き掛けられる無端状のカムチェーン２６とを備える。

左バンクＢＬおよび右バンクＢＲ間に生じている谷の底部に対応する部分で前記機関本体１１のシリンダブロック１２には、ウォータポンプ４０のポンプケース４１が取付けられており、該ポンプケース４１から突出したポンプ軸４２の一端部に第３被動スプロケット２８が設けられ、第１および第２被動スプロケット２４，２５間で前記カムチェーン２６は第３被動スプロケット２８にも巻き掛けられる。すなわちカムチェーン２６は、クランクシャフト１８の回転に応じて、第２被動スプロケット２５、第３被動スプロケット２８および第１被動スプロケット２４を経て駆動スプロケット２３に戻るようにして図２の矢印２９で示す方向に走行し、ウォータポンプ４０は、タイミングトレーン２２から伝達される動力で回転駆動されることになる。

カムチェーン２６のうち第１被動スプロケット２４および駆動スプロケット２３間に位置する部分には機関本体１１のシリンダブロック１２および左シリンダヘッド１５Ｌに複数のボルト３０…で固定されるチェーンガイド３１が摺接され、カムチェーン２６のうち第２被動スプロケット２５および第３被動スプロケット２８間に対応する部分には、右シリンダヘッド１５Ｒに複数のボルト３２…で固定されるチェーンガイド３３が摺接され、カムチェーン２６のうち第３被動スプロケット２８および第１被動スプロケット２４間に対応する部分には、左シリンダヘッド１５Ｌに複数のボルト３４…で固定されるチェーンガイド３５が摺接される。またカムチェーン２６の緩み側の部分、すなわちカムチェーン２６のうち駆動スプロケット２３および第２被動スプロケット２５間に位置する部分には、基端部がクランクシャフト１８の近傍に配置される支軸３６を介してシリンダブロック１２に揺動可能に支承されるテンショナ３７が摺接され、このテンショナ３７の先端側には、シリンダブロック１２に取付けられるテンショナリフタ３８がテンショナ３７をカムチェーン２６側に向けて付勢するようにして当接される。

図４を併せて参照して、前記ウォータポンプ４０のポンプケース４１は、第１ケース部材であるシリンダブロック１２と、第２ケース部材であるポンプボディ４３とが複数のボルト４４，４４…で相互に結合されて成るものであり、前記両バンクＢＬ，ＢＲ間の谷の底部に対応する部分では、図４で明示するように、ポンプボディ４３の一部側面を上方に臨ませるようにして、前記前部カバー２０がシリンダブロック１２との間にポンプボディ４３を挟むようにして前記シリンダブロック１２に複数のボルト４５，４５…で結合され、ポンプケース４１の一部を構成するポンプボディ４３の一部は、タイミングトレーン２２を収容するタイミングトレーン室２１に臨むことになる。

図５および図６を併せて参照して、前記ポンプボディ４３は、シリンダブロック１２に締結されるボディ主部４３ａと、該ボディ主部４３ａからシリンダブロック１２とは反対側に突出する円筒状の支持筒部４３ｂと、前記シリンダブロック１２に設けられた凹部４６に嵌合するようにして前記ボディ主部４３ａからシリンダブロック１２側に突出する嵌合突部４３ｃとを一体に有し、前記支持筒部４３ｂと同軸である支持孔４７が該支持筒部４３ｂから前記嵌合突部４３ｃの突出端面にわたってポンプボディ４３に設けられ、支持孔４７を同軸に貫通するポンプ軸４２の外周および支持孔４７の内周間にボールベアリング４８が介設される。

前記タイミングトレーン２２におけるカムチェーン２６が巻き掛けられる第３被動スプロケット２８は、ポンプボディ４３の支持筒部４３ｂを覆うようにして椀状に形成されており、支持筒部４３ｂから突出した前記ポンプ軸４２の一端部に固定される。また前記ボールベアリング４８から軸方向内方に間隔をあけた位置で支持孔４７の内端内周およびポンプ軸４２の外周間には、オイルシール４９と、該オイルシール４９よりも軸方向内方に位置するメカニカルシール５０とが設けられる。

前記シリンダブロック１２に設けられた凹部４６は、前記シリンダブロック１２および前記ポンプボディ４３間に形成されるポンプ室５１の一部を構成するものであり、前記ポンプ軸４２の他端部に固定されるインペラ５２が前記ポンプ室５１に回転自在に収納される。またシリンダブロック１２およびポンプボディ４３間には、前記ポンプ室５１に通じる吸入通路５３と、前記ポンプ室５１に通じる吐出通路５４とが形成されるものであり、ポンプボディ４３におけるボディ主部４３ａのシリンダブロック１２に対向する面には、吸入通路５３の一部を構成する吸入通路用凹部５５ならびに吐出通路５４の一部を構成する吐出通路用凹部５６が設けられる。

またシリンダブロック１２およびポンプボディ４３間には、前記ポンプ室５１、前記吸入通路５３および前記吐出通路５４とは隔絶したオイル通路５７がシリンダブロック１２側のメインギャラリー５８に通じるようにして形成されるものであり、前記ボディ主部４３ａのシリンダブロック１２に対向する面には、オイル通路５７の一部を構成するオイル通路用凹部５８が設けられる。

図７を併せて参照して、シリンダブロック１２と、ポンプボディ４３のボディ主部４３ａとの間には、前記ポンプ室５１、前記吸入通路５３および前記吐出通路５４を囲む無端状である水シール部材としてのＯリング５９が挟まれる。また前記オイル通路５７を囲む無端状のＯリング６０（図３および図６参照）がシリンダブロック１２およびボディ主部４３ａ間に挟まれる。

また前記Ｏリング５９を外側から囲む空気層６１を前記シリンダブロック１２および前記ボディ主部４３ａ間に形成する溝６２が、前記シリンダブロック１２およびボディ主部４３ａの結合面の少なくとも一方、この実施の形態ではボディ主部４３ａのシリンダブロック１２への結合面に設けられており、この溝６２の両端は、図４および図６で示すように、前記両バンクＢＬ，ＢＲ間の谷の底部に開放するようにしてボディ主部４３ａの上部側面に開口しており、前記空気層６１は機関本体１１の外部に通じることになる。しかも前記ポンプ室５１、前記吸入通路５３および前記吐出通路５４を囲むＯリング５９と、前記オイル通路５７を囲むＯリング６０との間で前記溝６２は、図６で示すように、上下に広がってプール部７５を形成するものであり、このプール部７５には、前記ポンプ室５１、前記吸入通路５３および前記吐出通路５４側から溝６２側に漏れた水を溜めることができる。

また前記空気層６１を外側から覆うようにして、シリンダブロック１２と、ポンプボディ４３のボディ主部４３ａにおける外周部との間には、液体パッキンを塗布することによるオイルシール６３が設けられる。

図３に注目して、前記ボールベアリング４８および前記オイルシール４９間で前記ポンプボディ４３の支持孔４７内にはポンプ軸４２を囲む環状室６４が形成されており、一端を機関本体１１の外部に開放するとともに他端を前記環状室６４に通じさせるようにして上下に延びる開放孔６５が前記ポンプボディ４３のボディ主部４３ａに設けられ、ボディ主部４３ａの下部には、一端を前記環状室６４に通じさせるようにして上下に延びるドレン孔６６が設けられ、このドレン孔６６の他端は、前記ボディ主部４３ａの前部カバー２０側に設けられた平坦面６７に開口される。

図８において、前記両バンクＢＬ，ＢＲ間の谷の底部に対応する部分で前記シリンダブロック１２には、前記両バンクＢＬ，ＢＲ間の谷に溜まる水をウォータポンプ４０側に導く導水通路６８が設けられ、ポンプボディ４３のボディ主部４３ａには、前記導水通路６８に通じるドレン孔６９がその一部を前記溝６２が通過するようにして設けられ、このドレン孔６９もボディ主部４３ａの下部の前記平坦面６７に開口される。

また前記ボディ主部４３ａには、図６で示すように、前記溝６２がその中間部で形成するプール部７５の下部に通じるドレン孔７３が設けられ、このドレン孔７３も前記平坦面６７に開口される。

一方、前部カバー２０には前記ボディ主部４３ａの平坦面６７に当接される当接突部２０ａが一体に設けられており、この当接突部２０ａには、前記平坦面６７に開口した前記ドレン孔６６，６９，７３等の開口部を囲む無端状のシール部材７０が装着され、前部カバー２０には、前記ドレン孔６６，６９，７３にそれぞれ個別に通じる排水孔７１，７２，７４が設けられる。

したがって溝６２によって形成される空気層６１は、溝６２の両端が両バンクＢＬ，ＢＲ間の谷の底部に開放するようにしてボディ主部４３ａの上部側面に開口するとともに溝６２の中間部のプール部７５がドレン孔７３を介して排水孔７４に通じることで、機関本体１１の外部に通じることになる。

次にこの実施例１の作用について説明すると、ポンプケース４１を協働して形成するシリンダボア１２およびポンプボディ４３が、インペラ５２を回転自在に収納するポンプ室５１と、該ポンプ室５１に通じる吸入通路５３と、ポンプ室５１に通じる吐出通路５４とを相互間に形成するとともにポンプ室５１、吸入通路５３および吐出通路５４を囲む無端状のＯリング５９を相互間に挟んで締結され、ポンプケース４１の一部を構成するポンプボディ４３の一部がタイミングトレーン室２１に一部を臨ませるようにして機関本体１１に取付けられるのであるが、前記Ｏリング５９を外側から囲むとともに機関本体１１の外部に通じる空気層６１をシリンダブロック１２およびポンプボディ４３間に形成する溝６２が、シリンダブロック１２およびポンプボディ４３の結合面の少なくとも一方、この実施例ではポンプボディ４３のシリンダブロック１２への結合面に設けられている。

したがってＯリング５９のシール機能が何らかの原因によって損なわれたとしても、そのＯリング５９を外側から囲む空気層６１を経て機関本体１１の外側に水が排出されるので、タイミングトレーン室２１側に水が浸入することはなく、タイミングトレーン２２の潤滑オイルに漏れた水が混入してしまうことはない。

しかも前記ポンプ室５１、前記吸入通路５３および前記吐出通路５４を囲むＯリング５９と、オイル通路５７を囲むＯリング６０との間で、溝６２はプール部７５を形成するものであり、このプール部７５に、前記ポンプ室５１、前記吸入通路５３および前記吐出通路５４側から溝６２側に漏れた水を溜めることができ、プール部７５の下部に通じるドレン孔７３および排水孔７４からプール部７５内の水を機関本体１１の外部に速やかに排出することができる。

またポンプケース４１は、タイミングトレーン室２１を機関本体１１との間に形成して該機関本体１１に取付けられる前部カバー２０で覆われており、空気層６１を外側から覆うオイルシール６３がシリンダブロック１２およびポンプボディ４３間に設けられるので、タイミングトレーン室２１と、ポンプケース４１内のポンプ室５１、吸入通路５３および吐出通路５４との間を確実にシールすることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

たとえば上記実施の形態では、タイミングトレーン２２がカムチェーン２６を有するものであったが、無端状のタイミングベルトを有するタイミングトレーンや、タイミングギヤを有するタイミングトレーンが、クランクシャフトおよびカムシャフト間に設けられる内燃機関に関連して本発明を実施することも可能である。

１２・・・第１ケース部材であるシリンダブロック
１８・・・クランクシャフト
２０・・・カバー部材である前部カバー
２１・・・タイミングトレーン室
２２・・・タイミングトレーン
２７Ｌ，２７Ｒ・・・カムシャフト
４０・・・ウォータポンプ
４１・・・ポンプケース
４３・・・第２ケース部材であるポンプボディ
５１・・・ポンプ室
５２・・・インペラ
５３・・・吸入通路
５４・・・吐出通路
５９・・・水シール部材であるＯリング
６１・・・空気層
６２・・・溝
６３・・・オイルシール
７３・・・ドレン孔
７６・・・プール部

Claims (3)

1. ポンプケース（４１）を協働して形成する第１および第２ケース部材（１２，４３）が、インペラ（５２）を回転自在に収納するポンプ室（５１）と、該ポンプ室（５１）に通じる吸入通路（５３）と、前記ポンプ室（５１）に通じる吐出通路（５４）とを相互間に形成するとともに前記ポンプ室（５１）、前記吸入通路（５３）および前記吐出通路（５４）を囲む無端状の水シール部材（５９）を相互間に挟んで締結され、前記ポンプケース（４１）が、クランクシャフト（１８）およびカムシャフト（２７Ｌ，２７Ｒ）間に設けられるタイミングトレーン（２２）を収容するタイミングトレーン室（２１）に一部を臨ませるようにして機関本体（１１）に取付けられる内燃機関用ウォータポンプにおいて、
   前記水シール部材（５９）を外側から囲む空気層（６１）を第１および第２ケース部材（１２，４３）間に形成する溝（６２）が、前記ポンプ室（５１）、前記吸入通路（５３）および前記吐出通路（５４）の外側を囲むようにして前記第１および第２ケース部材（１２，４３）の結合面の少なくとも一方に設けられ、
   前記溝（６２）は、前記ポンプ室（５１）より下側において、該溝（６２）の他の部分よりも幅広であって上下に広がるプール部（７５）を形成しており、
   そのプール部（７５）の下部を前記機関本体（１１）の外部に通じさせるドレン孔（７３）が前記ポンプケース（４１）に設けられることを特徴とする内燃機関用ウォータポンプにおけるシール構造。
2. 前記機関本体（１１）の一部を構成する第１ケース部材（１２）に第２ケース部材（４３）が結合されて成る前記ポンプケース（４１）が、前記タイミングトレーン室（２１）を機関本体（１１）との間に形成して該機関本体（１１）に取付けられるカバー部材（２０）で覆われ、
   前記溝（６２）を外側から覆うオイルシール（６３）が第１および第２ケース部材（１２，４３）間に設けられることを特徴とする請求項１記載の内燃機関用ウォータポンプにおけるシール構造。
3. 前記溝（６２）の両端は、前記ポンプケース（４１）の上部側面に開口して、前記機関本体（１１）の外部に通じていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関用ウォータポンプにおけるシール構造。
   

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