JP6094304B2 - エンジン冷却装置の取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジン内部に冷却水を流通させるエンジン冷却装置の取付構造に関する。

水冷式エンジンに用いられるウォータポンプのようなエンジン冷却装置は、ハウジングに軸受を介して支持された回転軸の一端にインペラを設け、インペラを回転させてエンジンに冷却水を流通させる。ウォータポンプから吐出された冷却水はエンジンのシリンダヘッド内のウォータジャケットを流通し、その流通過程でエンジンからの発熱を吸収して水温が上昇する。ウォータジャケットから流出した冷却水はラジエータで冷却され再びウォータポンプに流入する。冷却水の流路途中には水温に応じて流路を開閉するサーモスタット等の水温を検出するデバイスが備えられている場合もある。

特許文献１においては、エンジンのシリンダブロックにウォータポンプボディ（本願発明のポンプボディに相当する）が配設され、該ウォータポンプボディの前面においてフロントカバーにポンプハウジング（本願発明のポンプカバーに相当する）をボルトで固定してウォータポンプを形成すると共に、該ウォータポンプボディの裏面には、サーモスタットが介在されたサーモスタットケース（本願発明のインレットに相当する）がボルトで固定されたエンジンの冷却装置が開示されている。ポンプハウジングを固定するためのボルト穴とサーモスタットケースを固定するためのボルト穴とは異なっており、サーモスタットケースを固定するボルト穴は渦室の近傍に形成されている。

特許文献２においても特許文献１と同様に、ポンプハウジング（本願発明のポンプボディに相当する）の前面からポンプボディ（本願発明のポンプカバーに相当する）がボルトで固定されると共に、裏面からはサーモスタット（本願発明のインレットに相当する）がサーモスタット開口の近傍にある２箇所のボルトでポンプハウジングに固定された補機ユニットブロックが開示されている。

特開昭６２−１９９９２１号公報 特開２００２−１７４１２５号公報

特許文献１に開示されたエンジンの冷却装置においては、ポンプハウジングを固定するボルト穴とは別にサーモスタットケースを固定するためのフランジ及びボルト穴をウォータポンプボディの裏面に設けることが必要であった。そのため、ポンプハウジングを固定するボルト穴とサーモスタットケースを固定するためのボルト穴とを別々に加工する必要があり、その結果、ボルト穴の加工工数が増加しコスト増につながるおそれがあった。また、渦室に対して軸方向に沿う形でボルト穴が形成されているので、ウォータポンプボディの厚みが厚くなるという問題もあった。その結果、ウォータポンプボディを金属の鋳造で作った場合には鋳巣の問題が、樹脂の射出成形で作った場合にはひけの問題が生じるおそれがあった。

特許文献２に開示された補機ユニットブロックにおいても、ポンプボディを固定するボルト穴とは別にサーモスタットを固定するためのフランジ及びボルト穴をポンプハウジングの裏面に設けることが必要であった。そのため、ポンプボディを固定するボルト穴とサーモスタットを固定するためのボルト穴とを別々に加工する必要があり、その結果、ボルト穴の加工工数が増加しコスト増につながるおそれがあった。また、渦室に対して軸方向に沿う形でボルト穴が形成されているので、ポンプハウジングの厚みが厚くなるという問題もあった。その結果、ポンプハウジングを金属の鋳造で作った場合には鋳巣の問題が、樹脂の射出成形で作った場合にはひけの問題が生じるおそれがあった。

このように、ポンプボディにポンプカバーやインレットを取付ける構造には改善の余地があった。

上記問題に鑑み、本発明は、締結孔の加工工数を低減すると共に、ポンプボディの厚みを薄くすることができるエンジン冷却装置の取付構造を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るエンジン冷却装置の取付構造の特徴構成は、流体を吸入し吐出する機構を有するポンプカバーと、前記ポンプカバーが取り付けられ、前記ポンプカバーに流体を供給する第１流路を有するポンプボディと、前記ポンプボディに取り付けられ、前記第１流路に流体を流入させる第２流路を有するインレットとを備え、前記ポンプボディと前記インレットの境界面には流体の漏出を防止する円環状のシール部材が前記第２流路の外周を囲むように取り付けられており、前記ポンプカバーと前記インレットとは、前記シール部材の円環の外側において前記ポンプボディに形成された複数の締結孔を共用して前記ポンプボディに固定され、
隣接する前記締結孔の中心同士を結んだ仮想直線は前記シール部材の円環の内側を通らない点にある。

このような特徴構成とすれば、１本のボルトでポンプカバーとインレットとをポンプボディに固定する際には、ボルトの使用本数を減らし、コストダウンを図ることができる。また、別々のボルトでポンプカバーとインレットとをそれぞれポンプボディに固定する際には、共通のボルトを使用することにより管理するボルトの種類を減らすことができる。さらに、締結孔の形成箇所も従来の半分になり、しかも一方向からの加工で済むので、締結孔加工の工数低減につながり、コストダウンを図ることができる。
また、このような構成とすれば、締結孔を用いて締結されたエリアの内側にシール部材全体が存在することになるので、シール部材全体を押さえることができ、シール効果を高めることができる。

また、本発明に係るエンジン冷却装置の取付構造においては、前記締結孔は、前記ポンプカバーと前記ポンプボディとの境界に設けられた渦室よりも径方向外側に配置されていると好適である。

このような構成とすれば、渦室と締結部とが軸方向に沿う形で配置された従来の構造と比較してポンプボディの厚みを薄くすることができ、エンジン冷却装置全体の軸方向の長さを短くすることができる。また、渦室と締結部との物理的な距離を大きくして分離できるので、締結部材としてシールボルトを使用する必要はなく、普通のボルトを使用することができコストダウンを図ることができる。

また、本発明に係るエンジン冷却装置の取付構造においては、前記ポンプボディにおいて、前記シール部材の取付箇所と前記締結孔の形成箇所の間に前記境界面より窪んだ凹部を有し、前記シール部材の取付箇所は前記締結孔の形成箇所より突出していると好適である。

このようにポンプボディが凹部を備えて厚肉部をなくしているので、ポンプボディを金属の鋳造で製作したときに鋳巣の発生を抑制し、製品の歩留まりを上げることができる。また、ポンプボディを樹脂の射出成形で製作した場合にはひけを抑制することができ、寸法精度の高いポンプボディを得ることができる。

シール部材の取付箇所を前記締結孔の形成箇所より突出させることにより、シール部材より径方向外側にある締結孔でインレットをポンプボディに締結したときに、シール部材をポンプボディにより密着させることができ、シール効果をさらに高めることができる。

また、本発明に係るエンジン冷却装置の取付構造においては、前記締結孔が、前記ポンプボディに雌ねじとして形成され、前記ポンプカバーに形成された第１貫通孔に対し第１方向から挿通する第１ボルトを前記雌ねじに螺合して前記ポンプカバーを前記ポンプボディに締結し、前記インレットに形成された第２貫通孔に対し前記第１方向と反対向きとなる第２方向から挿通する第２ボルトを前記雌ねじに螺合して前記インレットを前記ポンプボディに締結すると好適である。

このようにポンプカバーとインレットとを異なる２つのボルトによって固定することにより、例えば、ポンプカバーだけを取り外す場合に、インレットを取り外す必要がなく、単独での取り外しが可能となる。

第１実施形態に係るエンジン冷却装置を表す分解斜視図である。 エンジン冷却装置の取付構造を表す縦断面図である。 図２のIII-III線断面図である。 第１実施形態の変形例に係るエンジン冷却装置の取付構造を表す縦断面図である。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図３を用いて詳細に説明する。第１実施形態に係るエンジン冷却装置１は、不図示の車両のエンジン及びラジエータに冷却水を循環させる装置である。冷却水は、ウォータジャケットを流通する間にエンジンで発生した熱によって温められてエンジンを冷却し、ラジエータで熱を放出することで冷却される。冷却水は本発明の流体の一例である。

（エンジン冷却装置の全体構成）
図１及び図２に示すように、エンジン冷却装置１は、ポンプカバー１０と、ポンプボディ２０と、インレット３０とを備えている。ポンプボディ２０は不図示のエンジンボディに固定されている。図２に示すように、ポンプカバー１０とインレット３０とはポンプボディ２０を挟んで反対側に配置され、ボルト２とナット３によりポンプボディ２０に固定されている。以下、ポンプカバー１０とインレット３０とをポンプボディ２０に固定する構造を総称して、取付構造と称する。

図２に示すように、ポンプカバー１０は、回転軸１２と、プーリ１３と、インペラ１４と、メカニカルシール１６と、ハウジング１７と、玉軸受１８とを備えている。回転軸１２は２段階の太さを有しており、ポンプカバー１０からポンプボディ２０に向けて途中で外径が小さくなった後に突出し、その先端には回転軸１２と同期回転するインペラ１４が備えられている。回転軸１２の軸心４０に対してインペラ１４より径方向外側且つポンプカバー１０のハウジング１７とポンプボディ２０とが間隙を持って対向する空間には渦室４が形成されている。回転軸１２の他端にはプーリ１３が固定されている。プーリ１３と回転軸１２とは同期回転する。

回転軸１２において、インペラ１４とプーリ１３との間には、軸受部としての玉軸受１８と、メカニカルシール１６とが配設されている。メカニカルシール１６はインペラ１４と玉軸受１８との間に設けられている。玉軸受１８の内輪は回転軸１２に圧入されており、回転軸１２のブレを抑制して、回転軸１２の回転を滑らかにする。メカニカルシール１６は、インペラ１４側にある冷却水を回転軸１２の隙間から漏出させないために備えられている。

玉軸受１８の外輪はハウジング１７の一端に圧入されている。ハウジング１７の他端は、ポンプボディ２０と対向するように軸心４０に対して垂直に径方向外側に延在している。渦室４よりも径方向外側且つハウジング１７とポンプボディ２０の面２０ｃとの境界には、冷却水の漏出を防止する第１シール部材５が備えられている。また、最外周近傍にはねじ加工されていない４個の貫通孔１１が形成され、貫通孔１１を貫くボルト２によりポンプボディ２０に固定されている。この固定する構成は取付構造に含まれる。このような構成により、ポンプカバー１０のうち、ハウジング１７，メカニカルシール１６、玉軸受１８はポンプボディ２０に対して固定され、プーリ１３，回転軸１２，インペラ１４はポンプボディ２０に対して回転自在となる。

ポンプボディ２０は、図１に示すように、平板状の部材が直角に折れ曲がったＬ字状を有している。ポンプボディ２０の一方の部材２０ａはポンプカバー１０と対向し、他方の部材２０ｂはボルト等によりエンジンに固定される。ポンプボディ２０は、金属の鋳造または樹脂の射出成形により作られる。部材２０ａには、その中央に断面が円形の貫通孔である第１流路２２が形成されている。第１流路２２は、インレット３０と対向する面２０ｄ側からポンプカバー１０と対向する面２０ｃに向かって内径が大きくなるテーパを有している。図２に示すように、第１流路２２より径方向外側で面２０ｄから面２０ｃに向かって有底の凹部２３が形成されている。さらに、部材２０ａの最外周には、ボルト２によりポンプカバー１０，インレット３０を締結するための４個の雌ねじ２１が形成されている。雌ねじ２１は本発明の締結孔の一例である。雌ねじ２１は取付構造に含まれる。

インレット３０は不図示のラジエータの出口から流出した冷却水をポンプボディ２０やポンプカバー１０に還流させるために設けられる。インレット３０の内部には冷却水を流通させる第２流路３２が形成されており、ポンプボディ２０の第１流路２２と連通している。第２流路３２の周囲には、冷却水の漏出を防止する環状の第２シール部材６が備えられている。第２シール部材６は本発明のシール部材の一例である。また、インレット３０のポンプボディ２０と対向する側にはねじ加工されていない４個の貫通孔３１が形成されている。この貫通孔３１は取付構造に含まれる。図３に示すように、４個の貫通孔３１の中心を結んだ仮想の二点鎖線は第２シール部材６の外側を通っており、内側を通っていない。本実施形態においては、二点鎖線は第２シール部材６と接していないが、仮に第２流路３２の内径が大きく第２シール部材６の径が大きい場合であっても、二点鎖線が第２シール部材６の径方向内側を通らなければ良く、二点鎖線が第２シール部材６と接していても良い。

（エンジン冷却装置の動作）
ポンプカバー１０のプーリ１３と不図示のエンジンのクランクシャフトとの間には不図示のベルトが備えられており、クランクシャフトが回転すると、その回転がベルトを介してプーリ１３に伝達され、プーリ１３が回転する。プーリ１３が回転することにより、回転軸１２を介してインペラ１４が回転する。インペラ１４が回転することによりインペラ１４の近傍の冷却水が渦室４に圧送され、ウォータジャケットに向けて吐出される。吐出された冷却水は、ウォータジャケットを流通し、エンジンの熱を吸収してラジエータに流入する。ラジエータで冷却されて流出した冷却水は、第２流路３２から第１流路２２を流通してポンプカバー１０の回転軸１２に到達し、再度インペラ１４の回転力により渦室４に圧送されてウォータジャケットに向けて吐出される。

（エンジン冷却装置の取付構造）
次に、エンジン冷却装置１の取付構造の詳細について説明する。ポンプカバー１０は、貫通孔１１とポンプボディ２０の雌ねじ２１とを対向させ、ボルト２を貫通孔１１を通して雌ねじ２１に締結することにより、ポンプボディ２０に固定される。図２に示すように、ポンプカバー１０をポンプボディ２０に固定した状態で、ボルト２の先端は雌ねじ２１を突き抜けているので、ボルト２の先端にインレット３０の貫通孔３１を嵌入し、裏面からナット３で締結することにより、インレット３０はポンプボディ２０に固定される。以下、取付構造を構成するボルト２，ナット３，貫通孔１１，雌ねじ２１，貫通孔３１等が配置されている箇所を総称して締結部７と称する。

本実施形態に係るエンジン冷却装置１の取付構造においては、締結部７としてポンプカバー１０の貫通孔１１と、ポンプボディ２０の雌ねじ２１と、インレット３０の貫通孔３１とを同一軸心上に形成し共用するようにしたので、４本のボルト２と４個のナット３でポンプカバー１０とインレット３０とをポンプボディ２０に固定することができる。この結果、ボルト２の使用本数を減らし、コストダウンを図ることができる。また、雌ねじ２１の形成箇所も従来の半分の４箇所形成するだけでよく、しかも一方向からの加工で済むので、雌ねじ加工の工数低減につながり、コストダウンを図ることができる。

締結部７が軸心４０に対して渦室４よりも径方向外側に配置されているので、軸心４０に沿って渦室４と締結部７とが配置された従来の構造と比較してポンプボディ２０の厚みを薄くすることができ、エンジン冷却装置１全体の軸方向の長さを短くすることができる。また、渦室４と締結部７との物理的な距離を大きくして分離できるので、ボルト２にシールボルトを使用する必要はなく、普通のボルトを使用することができコストダウンにつながる。さらに、従来のインレット３０は２点締結だったため、第２シール部材６を十分に押さえることができず、シール効果が不十分となる場合があったが、本実施形態の取付構造においては４点（３点以上）で締結するため、第２シール部材６を十分に押さえることができる。そのため、十分なシール効果を得ることができ、冷却水の漏出を防止することができる。また、製品により渦室４の形状や第１流路２２，第２流路３２の位置が変更になった場合でも、締結部７の位置や形状を変更する必要はない。

ポンプボディ２０は凹部２３を備えており厚肉部をなくしているので、ポンプボディ２０を金属の鋳造で製作したときに鋳巣の発生を抑制し、製品の歩留まりを上げることができる。また、ポンプボディ２０を樹脂の射出成形で製作した場合にはひけを抑制することができ、寸法精度の高いポンプボディ２０を得ることができる。

本実施形態においては、ポンプボディ２０の面２０ｄにおいて第２シール部材６と対向する面と雌ねじ２１を形成した面とを同一平面にしたがこれに限られるものではない。面２０ｄのうち第２シール部材６と対向する面を雌ねじ２１を形成した面よりわずかにインレット３０の側に突出させることにより、第２シール部材６より径方向外側にある締結部７でインレット３０をポンプボディ２０に締結したときに、第２シール部材６をポンプボディ２０により密着させることができ、シール効果をさらに高めることができる。

本実施形態においては、冷却水を流通させるエンジン冷却装置１の取付構造について説明したが、これに限られるものではない。冷却オイルを流通させるオイルクーラー等の冷却装置の取付構造についても本取付構造を採用することができる。

〔第１実施形態の変形例〕
次に、本発明の第１実施形態の変形例を図４に基づいて説明する。以下の変形例の説明においては、第１実施形態と同じ構成の箇所には同じ符号を付し、同様の構成に関する説明は省略する。本変形例のエンジン冷却装置１の取付構造においては、ボルト２の長さが短く、インレット３０をポンプボディ２０に固定するときに、ポンプカバー１０をポンプボディ２０に固定するボルト２とは異なるボルト８を使用する点が第１実施形態と異なっており、その他の構成は同じである。

このように、ポンプカバー１０とインレット３０を異なるボルト２，８でポンプボディ２０に固定することにより、ポンプカバー１０を修理等の理由で取り外す場合にインレット３０を取り外す必要がなく、ポンプカバー１０単独での取り外しが可能になる。

第１実施形態及びその変形例においては、ポンプカバー１０として、クランクシャフトの回転に同期してインペラ１４が回転する機械式ウォータポンプを用いたが、これに限られるものではない。機械式ウォータポンプの代わりに電動ウォータポンプ用いて構成することもできる。

本発明は、エンジン内部に冷却水を流通させるエンジン冷却装置の取付構造に利用することが可能である。

４ 渦室
６ 第２シール部材（シール部材）
１０ ポンプカバー
２０ ポンプボディ
２１ 雌ねじ（締結孔）
２２ 第１流路
２３ 凹部
３０ インレット
３２ 第２流路

Claims (4)

1. 流体を吸入し吐出する機構を有するポンプカバーと、
   前記ポンプカバーが取り付けられ、前記ポンプカバーに流体を供給する第１流路を有するポンプボディと、
   前記ポンプボディに取り付けられ、前記第１流路に流体を流入させる第２流路を有するインレットとを備え、
   前記ポンプボディと前記インレットの境界面には流体の漏出を防止する円環状のシール部材が前記第２流路の外周を囲むように取り付けられており、
   前記ポンプカバーと前記インレットとは、前記シール部材の円環の外側において前記ポンプボディに形成された複数の締結孔を共用して前記ポンプボディに固定され、
   隣接する前記締結孔の中心同士を結んだ仮想直線は前記シール部材の円環の内側を通らないエンジン冷却装置の取付構造。
2. 前記締結孔は、前記ポンプカバーと前記ポンプボディとの境界に設けられた渦室よりも径方向外側に配置されている請求項１に記載のエンジン冷却装置の取付構造。
3. 前記ポンプボディにおいて、前記シール部材の取付箇所と前記締結孔の形成箇所の間に前記境界面より窪んだ凹部を有し、前記シール部材の取付箇所は前記締結孔の形成箇所より突出している請求項１又は２に記載のエンジン冷却装置の取付構造。
4. 前記締結孔が、前記ポンプボディに雌ねじとして形成され、
   前記ポンプカバーに形成された第１貫通孔に対し第１方向から挿通する第１ボルトを前記雌ねじに螺合して前記ポンプカバーを前記ポンプボディに締結し、前記インレットに形成された第２貫通孔に対し前記第１方向と反対向きとなる第２方向から挿通する第２ボルトを前記雌ねじに螺合して前記インレットを前記ポンプボディに締結している請求項１〜３の何れか一項に記載のエンジン冷却装置の取付構造。

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