JP6606932B2 - ウォータポンプ - Google Patents

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本発明は、車両等の内燃機関に用いられるウォータポンプに関する。
この種のウォータポンプが特許文献1に開示されている。特許文献1のウォータポンプでは、板状のガスケットが、ポンプ本体と固定部材(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、ポンプ本体と固定部材との間を吸込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、2枚のメタルガスケットとから構成されている。メタルガスケットは、ポンプ本体や固定部材と中板との間からの水漏れを防止するために中板の表裏面に配置されている。
中板は、内燃機関のラジエータなどから供給された水を固定部材の吸込流路に導く吸込用開口部と、同吸込流路の水を吐出用空間に導く供給用開口部とが形成されており、外縁部がポンプ本体とカバーケース部とによって挟着固定されている。
特開2003−269165号公報
特許文献1のウォータポンプは、例えばV型エンジンに用いる場合に、離間した二位置に冷却水を供給することがある。その場合には、ポンプ本体の一端及び他端から外方へ吐出流路が夫々延設される。この吐出流路はポンプ本体に覆われて形成されるため、ポンプ本体の占有面積が大きくなり、ウォータポンプが大型化する傾向にある。そうなると、ウォータポンプの重量が増し、燃費の低下やウォータポンプのコスト高を招くことになる。
上記課題に鑑み、本発明の目的は、吐出流路を形成しつつポンプ本体を小型化できるウォータポンプを提供することにある。
本発明に係るウォータポンプの特徴構成は、回転駆動されるインペラおよび当該インペラを収容する渦室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るカバーケース部と、
前記ポンプ本体と前記カバーケース部との間に配置されるガスケット部と、を備え、
前記カバーケース部には、流体を前記渦室に導く吸込流路と前記渦室から前記流体を吐出する吐出流路とが形成され、
前記ガスケット部に、前記渦室と前記吸込流路とに亘って開口する吸込孔と、前記渦室と前記吐出流路とに亘って開口する吐出孔とが形成され、
前記ガスケット部の一部が、前記ポンプ本体には当接せず露出した状態で前記吸込流路及び前記吐出流路の少なくとも何れか一方を覆う蓋部となり、
前記ガスケット部における前記吐出孔の縁部に、流体を前記吐出流路へ案内する傾斜部が形成してある点にある。
本構成によれば、ガスケット部に渦室と吸込流路とに亘って開口する吸込孔と、渦室と吐出流路とに亘って開口する吐出孔とが形成され、ガスケット部の一部が、ポンプ本体には当接せず露出した状態で吸込流路及び吐出流路の少なくとも何れか一方を覆う蓋部となるので、ポンプ本体において吸込流路及び吐出流路の少なくとも一方を覆う部分(ポンプカバー)が不要となる。これにより、ポンプ本体をコンパクトにでき、ウォータポンプの小型化が可能になる。その結果、ウォータポンプの重量が軽減されるので、燃費の向上やウォータポンプの製造コストの低減が可能となる。また、ポンプ本体がコンパクトになると、ウォータポンプの組付けや取外しが容易となり、メンテナンス性も向上する。
また、本構成の如く、ガスケット部において吐出孔の縁部に流体を吐出流路へ案内する傾斜部が形成されると、流体が渦室から吐出流路に向けて吐出され易くなるため、流通抵抗が低減するなどウォータポンプの吐出性能が向上する。
本発明の他の特徴構成は、回転駆動されるインペラおよび当該インペラを収容する渦室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るカバーケース部と、
前記ポンプ本体と前記カバーケース部との間に配置されるガスケット部と、を備え、
前記カバーケース部には、流体を前記渦室に導く吸込流路と前記渦室から前記流体を吐出する吐出流路とが形成され、
前記ガスケット部に、前記渦室と前記吸込流路とに亘って開口する吸込孔と、前記渦室と前記吐出流路とに亘って開口する吐出孔とが形成され、
前記ガスケット部の一部が、前記ポンプ本体には当接せず露出した状態で前記吸込流路及び前記吐出流路の少なくとも何れか一方を覆う蓋部となり、
前記吐出孔の縁部の少なくとも一部に、前記カバーケース部の側に向く屈曲部が形成してある点にある。
本発明に係るウォータポンプにおいて、ガスケット部の一部がポンプ本体には当接せず露出した状態で吐出流路を覆う蓋部である場合、ガスケット部において吐出孔の近傍の吐出流路を覆う部位にポンプ本体が固定される。この場合、吐出流路を覆う部位のガスケット部は下支えが存在しないため撓み易く、ガスケット部によるシール性が低下する虞がある。しかし、本構成の如く、ガスケット部において、吐出孔の縁部にカバーケース部に向く屈曲部が形成されていると、この屈曲部によってガスケット部の剛性が向上する。これにより、ポンプ本体を固定した際のガスケット部の撓みが抑制されるので、十分なシール性を確保することができる。
本発明の係るウォータポンプの正面図である。 図1のII−II矢視断面図である。 図1のIII−III矢視断面図である。 ガスケット部の正面図である。 本発明の係るウォータポンプの分解正面図である。 吐出用開口部近くの要部断面図である。 ガスケットの要部断面図(ビード部分)である。 他の実施形態のウォータポンプの正面図である。 他の実施形態の吐出用開口部近くの要部断面図である。 他の実施形態の吐出用開口部近くのガスケット部の平面図である。 他の実施形態のウォータポンプの正面図である。
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。
〔第1実施形態〕
図1〜図7のウォータポンプ1は、本発明に係るウォータポンプをV型エンジン用に適用した例を示す。
図1〜図3に示すように、ウォータポンプ1は、ポンプ本体10と、ポンプ本体10に対向配置されたカバーケース部20と、ポンプ本体10とカバーケース部20との間に配置されるガスケット部30とを備える。ポンプ本体10は、カバーケース部20側に開口した渦室11と、駆動軸12の一端に取付けられて渦室11に収容されるインペラ13とを有する。カバーケース部20は、エンジンのチェーンカバー40の一部によって構成されている。
ポンプ本体10の駆動軸12は、ボールベアリング14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14とインペラ13との間には、渦室11を液密状にシールするメカニカルシール15が配設されている。
カバーケース部20には、吸込流路(吸込溝部)21と吐出流路(吐出溝部)22が形成されている。ポンプ本体10は吸込流路21に対向して配置される。ポンプ本体10は吸込流路21の周囲の平面部23とボルト取付部24の一部に載置される。吐出流路22はガスケット部30によって被覆される。図1に示すように、ガスケット部30はポンプ本体10に対して吐出流路22に沿う方向に延出する形状であり、吐出流路22を覆う蓋部となる。
ポンプ本体10には、筒状部16が一体形成されており、筒状部16によってラジエータ等から送られた水が吸込流路21に案内される。筒状部16から供給された水は、吸込流路21を流れてインペラ13の吸込み側に導かれる。ポンプ本体10は、インペラ13を外周方向から包囲する円筒状の延長部17が設けてあり、延長部17の内部空間によって渦室11が構成されている。インペラ13は、駆動軸12に固定された円板18と、円板18からカバーケース部20に向かって立設された複数枚のブレード19とを有する。
駆動軸12によってインペラ13を回転することで、渦室11の水がインペラ13の外周方向へ圧送される。
ガスケット部30は、中板31と、中板31の一方面(ポンプ本体10の側の面)に配置される第1ガスケット32と、中板31の他方面(カバーケース部20の側の面)に配置される第2ガスケット33とによって構成される。中板31は、各種金属等の高剛性材料によって構成されている。ガスケット32,33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等で構成されている。
中板31には、筒状部16を介して供給された流体が吸込流路21に進入するための進入孔34と、渦室11と吸込流路21に亘って開口する吸込孔35とが貫通形成されている。また、中板31には、渦室11と吐出流路22とに亘って開口する吐出孔36が貫通形成されている。当該吐出孔36の縁部には、カバーケース部20の側に折り込まれた折込片37が形成されている。
渦室11の水は、吐出孔36を通って吐出流路22に流れ込み、吐出流路22に貫通形成された吐出口25からエンジンのウォータジャケットなどへ送られる。図6に示すように、中板31の折込片37は、端部37aに向けて吐出流路22の流れ方向に傾く姿勢で折り込まれた傾斜部を形成している。当該傾斜部(折込片)37が形成してあると、流体が渦室11から吐出流路22に向けて吐出され易くなるため、流通抵抗が低減するなどウォータポンプ1の吐出性能が向上する。
第1ガスケット32は、中板31の周縁と、進入孔34及び吸込孔35の周囲部分に配置されている。第2ガスケット33は、さらに吐出流路22に対向する部位にも配置されている。これにより、ガスケット部30は吸込流路21と渦室11とを仕切り、ガスケット部30の一部が、ポンプ本体10には当接せず露出した状態で吐出流路22を覆う蓋部となる。
ポンプ本体10とカバーケース部20とは、ガスケット部30を介在させた状態でボルト50などによって接合される。ガスケット部30の一部は吐出流路22を覆いつつ、カバーケース部20に対してボルト50等で接合される。
ガスケット部30は、ポンプ本体10とカバーケース部20との間を吸込流路21と渦室11とに分離する。これにより、インペラ13によって送り出された渦室11の水が吸込流路21に逆戻りしない構成にしている。
ウォータポンプ1は、ガスケット部30に吐出孔36が形成され、ガスケット部30の一部が吐出流路22を覆う蓋部となるよう構成したので、吐出流路22を覆う部分にポンプ本体(ポンプカバー)10は不要となる。これにより、ポンプ本体10を小さくでき、ウォータポンプ1の小型化が可能になる。その結果、ウォータポンプ1の重量が軽減されるので、燃費の向上やウォータポンプ1の製造コストの低減が可能となる。また、ポンプ本体10が小さくなることで、ウォータポンプ1の組付けや取外しが容易となり、メンテナンス性も向上する。
図6に示すように、ガスケット部30における吐出孔36の縁部のうち少なくとも一部に、カバーケース部20の側に向く屈曲部38を有している。ガスケット部30の一部がポンプ本体10には当接せず露出した状態で吐出流路22を覆う蓋部であると、ガスケット部30において吐出孔36の近傍の吐出流路22を覆う部位にポンプ本体10が固定される。この場合、吐出流路22を覆う部位のガスケット部30は下支えが存在しないため撓み易く、ガスケット部30によるシール性が低下する虞がある。しかし、上述のように、ガスケット部30において、吐出孔36の縁部にカバーケース部20に向く屈曲部38が形成されていると、この屈曲部38によってガスケット部30の剛性が向上する。これにより、ポンプ本体10を固定した際のガスケット部30の撓みが抑制されるので、十分なシール性を確保することができる。
図7に示すように、ガスケット部30の周縁の第2ガスケット33にはビード39が設けられている。このビード39は、第2ガスケット33とこれに当接する中板31との密着性を高めるためのものである。ただし、本実施形態では、中板31が第1ガスケット32と第2ガスケット33とで挟まれる部分と、中板31が第2ガスケット33だけに接する部位とが混在する。特に、中板31が第2ガスケット33だけに接する部位では、中板31が吐出流路22の蓋部となり、ボルト50で締結される部位どうしの間では、中板31と第2ガスケット33とが離間し易い状態となる。そのため、第2ガスケット33のうち吐出流路22を覆う蓋部となる部分のビード39の高さと、ガスケット部30がポンプ本体10とカバーケース部20とで挟持される部位のビード39の高さとを最適化させるのが好ましい。その結果、中板31と第2ガスケット33との密着性を確保し、吐出流路22に対するガスケット部30のシール性が向上する。
〔第2実施形態〕
図8に示すように、ポンプ本体10が、外部から吸込流路21に流体を案内する筒状部を有しない構成であってもよい。この場合、第1ガスケット32が、ポンプ本体10から露出した状態では吸込流路21を覆う部分に配置されず、ガスケット部30の一部が、吸込流路21及び吐出流路22を覆う蓋部となる。
これにより、ガスケット部30をウォータポンプ1の蓋部として効率よく活用することがきる。ポンプ本体(ポンプカバー)10は吸込流路21及び吐出流路22を覆う部分が不要となり、ポンプ本体10をより小型化することができる。その結果、ポンプ本体10を成形するダイカストマシンも小型化することができる。
〔第3実施形態〕
本実施形態では、図9に示すように、ガスケット部30における吐出孔36の縁部36aが、ポンプ本体10の内面10aから突出しない位置に形成されている。吐出孔36は折込片37や屈曲部38が切除されて形成されている。図9では、吐出孔36の縁部36aが、ポンプ本体10の内面10aに沿う位置に形成されている。吐出孔36の縁部36aは、ポンプ本体10の内面10aから引退した位置に形成されていてもよい。
吐出孔36の縁部36aが、ポンプ本体10の内面10aから突出しない位置に形成されていると、吐出流路22から引退した吐出孔36の縁部36aは、流体の流れに影響を与えない。その結果、ウォータポンプ1を効率よく動作させることができる。また、吐出孔36の縁部36aが流体に押され、ポンプ本体10との間に隙間が生じて流体の漏れの原因になることもない。
本実施形態では、ガスケット部30の縁部36aに屈曲部が形成されないため、中板31の厚みを増すことで剛性を高めている。ガスケット32,33はメタルガスケットによって構成される。中板31の厚みを大きくした場合には、ガスケット32,33をゴム材料によって構成し、ガスケット32,33を中板31に接着してもよい。その場合、ガスケット部30を固着するボルト50の数を少なくすることができるが、ガスケット32,33の接着工程が別途必要となる。
図10に示すように、吐出孔36の縁部36aには、第1ガスケット32の上部にビード39が設けられている。このビード39はポンプ本体10がガスケット部30に載置される際に押し潰されてシール性を高める。ガスケット部30は幅方向のビード39の両端側にボルト孔51を備えており、ビード39が2つのボルト孔51を結ぶ線上に位置している。これにより、ガスケット部30の縁部36aは、ボルト50による固着力を受け易くなるため、シール性がより向上する。シール性が高まれば、ガスケット部30においてボルト孔51に挟まれる吐出孔36の幅を広く設定し、吐出量を増やすことも可能となる。
〔別実施形態〕
(1)上記の実施形態では、ガスケット部30の一部が、ポンプ本体10には当接せず露出した状態で吐出流路22を覆う蓋部となる例と、吸込流路21及び吐出流路22を覆う蓋部となる例とを示したが、ガスケット部30の一部が、吸込流路21を覆う蓋部となる構成であってもよい。
(2)第1実施形態では、中板31の折込片37によって吐出孔36を形成する例を示したが、第2実施形態のように、吐出孔36は折込片37や屈曲部38が切除されて形成される貫通孔であってもよい。また、吐出孔36は折込片37及び屈曲部38の一方が切除されて形成されていてもよい。
(3)図11に示すように、ウォータポンプ1はチェーンカバー40の一部に吐出流路として1つの溝部26を形成してもよい。その場合は、この溝部26にポンプ本体10の一方から延出されるガスケット部30の一部が蓋部となる。
(4)ガスケット部30の一部である吐出流路22を覆う蓋部は、カバーケース部20に固定するボルト50の間隔を他の部分(ポンプ本体10に覆われる部分)に比べて狭くしてもよい。ボルト50の間隔を狭くすると、吐出流路22に対するガスケット部30のシール性が向上する。
(5)ガスケット部30は中板31を厚くして構成してもよい。中板31を厚くして厚みを最適化することで、中板31(ガスケット部30)の剛性が向上する。これにより、ガスケット部30のシール性を向上させることができる。
(6)上記実施形態では、カバーケース部20がチェーンカバー40の一部で構成された例を示したが、カバーケース部20が、例えばシリンダブロックの一部であってもよい。
本発明は、インペラを備えたポンプ本体と、当該ポンプ本体に対向して吸込流路を形成するカバーケース部等の相手方部材と、ポンプ本体と相手方部材との間に配置されるガスケット部とを備えた各種のウォータポンプに利用可能である。
1 ウォータポンプ
10 ポンプ本体
10a 内面
11 渦室
13 インペラ
20 カバーケース部
21 吸込流路
22 吐出流路
30 ガスケット部
31 中板
32 第1ガスケット
33 第2ガスケット
35 吸込孔
36 吐出孔
37 折込片(傾斜部)
38 屈曲部

Claims (2)

  1. 回転駆動されるインペラおよび当該インペラを収容する渦室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るカバーケース部と、
    前記ポンプ本体と前記カバーケース部との間に配置されるガスケット部と、を備え、
    前記カバーケース部には、流体を前記渦室に導く吸込流路と前記渦室から前記流体を吐出する吐出流路とが形成され、
    前記ガスケット部に、前記渦室と前記吸込流路とに亘って開口する吸込孔と、前記渦室と前記吐出流路とに亘って開口する吐出孔とが形成され、
    前記ガスケット部の一部が、前記ポンプ本体には当接せず露出した状態で前記吸込流路及び前記吐出流路の少なくとも何れか一方を覆う蓋部となり、
    前記ガスケット部における前記吐出孔の縁部に、流体を前記吐出流路へ案内する傾斜部が形成してあるウォータポンプ。
  2. 回転駆動されるインペラおよび当該インペラを収容する渦室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るカバーケース部と、
    前記ポンプ本体と前記カバーケース部との間に配置されるガスケット部と、を備え、
    前記カバーケース部には、流体を前記渦室に導く吸込流路と前記渦室から前記流体を吐出する吐出流路とが形成され、
    前記ガスケット部に、前記渦室と前記吸込流路とに亘って開口する吸込孔と、前記渦室と前記吐出流路とに亘って開口する吐出孔とが形成され、
    前記ガスケット部の一部が、前記ポンプ本体には当接せず露出した状態で前記吸込流路及び前記吐出流路の少なくとも何れか一方を覆う蓋部となり、
    前記吐出孔の縁部の少なくとも一部に、前記カバーケース部の側に向く屈曲部が形成してあるウォータポンプ。
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