JPH081059Y2 - 車両用冷却ポンプロータの製造装置 - Google Patents

車両用冷却ポンプロータの製造装置

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JPH081059Y2
JPH081059Y2 JP1991091360U JP9136091U JPH081059Y2 JP H081059 Y2 JPH081059 Y2 JP H081059Y2 JP 1991091360 U JP1991091360 U JP 1991091360U JP 9136091 U JP9136091 U JP 9136091U JP H081059 Y2 JPH081059 Y2 JP H081059Y2
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pump rotor
hub
cooling pump
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ゲルト フリードリヒス カー
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クリファ ファールツォイクタイレ ゲーエムベーハー ウント カンパニー
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Description

【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は車両の冷却水ポンプや冷
却ファン等に用いられ、ある軸上に取り付けるための金
属ハブと、該金属ハブの一端に同軸状に形成されプラス
チックの内部に埋設された金属製補強用回転板と、ポン
プロータ外周部にプラスチック成形された案内羽根と、
からなる車両用ポンプロータを製造する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記型式のポンプロータまたは羽根車
は、内燃エンジンの構成要素として周知であるが、環境
温度が−４０℃から＋１３５℃の間で変動するこの特殊
な使用環境下では、激しい熱負荷に耐え得る素材及び構
成が要求される。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】このため例えば、灰色
鋳鉄や真鍮などを材質とした場合、これらはその内部が
空洞化する傾向があるため、ロータ自体が脆くなって破
壊し易く、さらに重量が大きい上にコストが高くつくと
いう欠点がある。加えて、表面が粗雑なために流体抵抗
が増大するという不都合もある。
【０００４】また、完全プラスチック製のロータを用い
た水ポンプも提案されている。しかし、これも前述した
ような高低温の熱負荷の源であるエンジンの鋳物壁近傍
に配設しなければならない自動車用としては不向きであ
り、また、従来は閉鎖型のポンプ羽根をプラスチックの
みから製造すること自体不可能とされていた。
【０００５】さらに、ＵＳＰ３２１５３０７号には内燃
機関用開放型水ポンプロータが開示されており、該ロー
タには金属ハブ及びハブ軸に対して同軸状かつ右回りに
形成されハブの外面と共にプラスチック体に埋設された
金属補強板とが含まれている。しかし、この構成におい
ても、ロータはその鋳造作業中に生じる軸方向の推力に
よって偏移することが避けられず、このため成形中に、
ロータ自体が損傷し易いという欠陥がある。一方、安全
化を図って成形スペースを大きめに取れば、ロータまた
はポンプの効率はそれに比例して低下してしまう。
【０００６】本考案は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は軸方向推力の悪影響を除去可能な
車両用ポンプロータの製造装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために本考案は、軸を取り付けるための金属ハブ
と、該金属ハブの一端において該ハブと同軸状に成形さ
れプラスチック内に埋設される金属補強板と、ポンプロ
ータの外周部にプラスチック成形される案内羽根と、を
含む車両用冷却ポンプロータを製造する装置であって、
第１シェル金型、中子、および第２シェル金型を備え、
前記金属補強板を第１シェル金型においてその成形部が
ロータの冷却媒体流路に対向するよう配置し、前記金属
補強板上部に中子を載置して該中子の形状によってロー
タブレード及び冷却媒体流路が定まるよう構成し、前記
第１シェル金型と中子とをその外周部で相互に密着さ
れ、前記第１シェル金型には成形用溶融プラスチックよ
りも低い融点を有する物質を用い、第２シェル鋳型を前
記中子上に載置し該第２シェル金型の外周部及び前記軸
方向に形成された冷却媒体流路の開口部を該中子により
密閉し、前記第２シェル金型にて冷却媒体流路上面が被
覆されるよう構成し、前記第１及び第２シェル金型と中
子との間に形成された空洞部に溶融プラスチックを射出
し、その後に前記中子を溶融させることによりポンプロ
ータを製造しうるように構成したことを特徴とする。
【０００８】以上のごとく構成される本考案によれば、
従来不可能であった閉止型のポンプロータあるいは羽根
車をプラスチック材のみにて成形可能となる。また、中
子が溶融するため、閉止ポンプロータの空洞部を容易に
形成することができる。
【０００９】本考案の好適な実施例によれば、補強板の
片面がプレス加工され、その高さは射出される溶融プラ
スチックの厚みに対応するよう設定される。この結果、
溶融プラスチックの射出時に前記両金型がこのプレス加
工部上で所定の間隙を介して支持されるため、補強板は
第１シェル金型及び中子に対して寸法上正確に位置決め
されることとなる。 特に、このプレス加工部は、環状
開口を打抜いて、そのリム部を深く引き抜くことにより
形成することが好適である。
【００１０】また、プレス加工部は、打抜き加工または
曲げ加工のいずれかによって舌部を形成して構成するこ
とも可能である。
【００１１】また、ハブの自由端を拡大形成すれば、こ
れが漏斗様の作用をしてポンプロータの駆動軸への取付
けが楽になる。
【００１２】また、補強板に少なくとも１個の調整開口
を形成し、該開口を通して調整芯棒を中子と／又は第１
シェル金型に配設すれば、ポンプロータの寸法精度はよ
り向上する。この調整芯棒をポンプロータの開口にまで
仲長させることにより、軸方向推力を補償させることが
できる。
【００１３】他の好適な実施例によれば、成形に先立っ
て金属リングをハブに装着し、この状態で溶融プラスチ
ックを射出する。この金属リングによってハブが補強さ
れるので、成形作業中の熱作用により生ずる強力な応力
を吸収でき、また材料疲労をも補償することができる。
【００１４】溶融プラスチックの流入を促進するための
複数個の開口を前記補強板に形成すれば、成形加工とプ
ラスチック接着作用の双方に有益な効果が得られる。
【００１５】この開口は、周辺方向に向けて互い違いに
形成することが好適であり、これによって補強板の支持
作用を安定して持続させることが可能になると共に、溶
融プラスチックを金型の中空部へ均一に導くことができ
る。
【００１６】また、ハブを駆動軸に取り付けた状態で成
形すれば、駆動軸がハブの延長線上にて金型中空部の境
界を形成することとなり、両シェル金型の組立て及び調
整をより容易に実施できる。
【００１７】さらに、駆動軸をハブに到達するまで伸長
させ、該駆動軸とピンとを係合させても良い。駆動軸と
ピンとの外形が互いに異なることから、ハブ上面の軸方
向に拡散していく溶融プラスチックが駆動軸から径方向
に所定間隔をもって確実に隔離され、これによって該駆
動軸とポンプロータのハブとの嵌合時の寸法精度が著し
く向上する。従って、金属ハブとプラスチック部との互
いに異なる拡散係数から生じる悪影響が回避され、ポン
プロータの損傷も防止できる。
【００１８】なお、本考案の変更例並びに好適な中子用
材料等に関してはサブクレームに記載した。
【００１９】
【実施例】以下、図面に基づき本考案の好適な実施例を
説明する。図１に示した本考案装置の第１実施例に係る
ポンプロータまたは羽根車には、該ロータを図示の駆動
軸に取り付けるためのハブ１が含まれる。前記ロータと
同軸状に形成された円板部７上にはハブ１に対して右回
りに案内羽根３が成形されており、該円板部７は回転放
物状補強部２を介してハブ１に接続されている。
【００２０】補強部２と円板部７とから構成される補強
板４の一方面にはプラスチックが塗布されており、この
補強板４はハブ１内に挿入される。ポンプロータのハブ
１の金属内面が駆動軸と嵌合するため、ハブ１の外表面
のみにプラスチックが塗着されている。
【００２１】補強板４上へのプラスチックが良好に付着
するよう、補強板４の全面に亙って開口６が形成されて
おり、この開口６は補強板４の表面積の約４０〜７０％
を占めている。部分断面を示した図１より明らかなごと
く、本実施例においてこの開口は環状に形成されてい
る。開口形状の他の変型例は第６〜１３図に示した。
【００２２】また、本考案においては他に４個の調整開
口５がハブ軸に対して平行に設けられているが、その作
用については図５との関連において後述する。
【００２３】前記補強板４のハブ１はポンプロータのハ
ブの長さの少なくとも４０％程度の長さに設定されてい
る。円板部７は水ポンプロータの外形よりも僅かに小さ
く設計されており、これによって案内羽根３を補強板４
に対して密接した位置に保持固定可能である。
【００２４】ロータの外周部において、各案内羽根３間
の冷却媒体流路９の上面はカバー８にて被覆されてお
り、この結果、ハブ軸に対しておおむね平行に走る吸込
み口１０及び径方向かつ外部に向いた排出口１１等を有
する閉鎖型ロータが得られることとなる。冷却媒体流路
９のロータ出入口への一般的な経路を図１の左手上方に
部分断面にて示す。 図２はポンプロータの断面であ
り、２種の互いに異なるロータを示すために、左右両サ
イドにこれに対応した異なる断面のカバー８及び８’が
描かれている。図からは明確ではないが、このカバー
８、８’は正円状に形成されている。
【００２５】また、ハブ１の軸方向において該ハブ１を
包み込む形に形成されているプラスチック部１３、１５
は、駆動軸と確実に安定して当接できるようハブ内面か
らその径方向に所定の厚みを有している。
【００２６】本実施例において、補強部２とプラスチッ
ク部１３との間には径方向に補強リブ７が設けられてい
る。補強板４及びハブ１を埋設固定するためのプラスチ
ックには、耐摩耗性でかつ安定性の良い材料が用いら
れ、このプラスチック性支持部は片面で約１〜２ｍｍ程
度の厚さを有する。
【００２７】図２の左手側に示すように、冷却媒体流路
９のカバー８はロータの外側に設けられ、該カバー８に
形成された環状溝１８とケース２０とが係合する。これ
によって、軸方向クリアランス１９及び径方向クリアラ
ンス２１とが確保されるため、ロータはその回転動作が
妨げられることなく円滑に遂行可能となる。
【００２８】図２より明らかなごとく、作業中に生じ易
いロータの軸方向推力は、わずかに径方向クリアランス
２１の断面を変化されるに止まり、一方この時の軸方向
クリアランス１９の断面は変化しない。ケース２０とロ
ータとの間隙を通過する冷却媒体流量すなわち損失は、
この軸方向クリアランス１９により定まることが理解さ
れる。従って、図示例のような閉鎖型ポンプロータにお
いてはこの軸方向クリアランス１９を比較的低い値に抑
えることができるため、良好なロータの作動効率が得ら
れる。
【００２９】図３はポンプロータの他の実施例を示す詳
細図で、図２に係る実施例とは異なり、補強板４の補強
部２はハブ１に対して鋭角をなしている。本実施例にお
いて、ロータブレードは補強板４の不図示の凹面側に形
成されている。そして、ハブ１の自由端は図示されるよ
うに径がやや拡大した略トランペット状であるため、取
付け作業時に駆動軸を該ハブ１内へ容易に導くことがで
きる。
【００３０】ハブ１の周囲を径方向に伸長しているプラ
スチック部１３は、その終端部においてハブの内面から
径方向に距離Ａを介して終止しており、また円柱状に形
成されたプラスチック部１３の前面側端部近傍にはパッ
キン２２が嵌め込まれている。
【００３１】図３に係る実施例において、ハブ１の一側
はハブ軸に対して同心状かつ外方に向けて流線状に形成
されたプラスチック１５によりシールドされている。従
って、ポンプロータの中心から上流に向けて生じる冷媒
体の渦巻き流が防止される。そして、この場合でも駆動
軸とプラスチック１５との拡散係数の相違による不都合
を回避するため、両者を非接触状態におくことが望まし
い。
【００３２】図４には本考案装置に係るポンプロータの
更に他の実施例の詳細断面を示す。図３に係る実施例と
は異なり、ハブの外側から取り付けられプラスチック内
に埋設される金属リング２３が新たに設けられており、
これは例えば冷却流体に対してハブを支持する等の作用
を果す。
【００３３】また、図３の実施例同様ハブ１の自由端を
拡大形成することも勿論可能である。
【００３４】図４には軸２４及びピン２５が示されてい
るが、このうち軸２４は駆動軸ではなく、ポンプロータ
の実際の成形時にスペースＡを形成するためのものであ
る。すなわち、成形の際に軸２４はプラスチック部の内
径を定めるために用いられ、一方これと対向してピン２
５がハブ１内に挿入される。また、図５に示されるよう
に、この軸２４は金型の中心の位置決めに使用すること
も可能である。
【００３５】図５はポンプロータの製造過程を示したも
ので、第１シェル金型５１及び第２シェル金型５２そし
てその間に介在する中子５３がポンプロータの金型を形
成している。図４に示すごとく、不図示の軸を用いてハ
ブ１の近傍形状を整形することが可能である。第１シェ
ル金型５１によって案内羽根から遠隔側のロータ形状及
びロータ面が定められ、該第１シェル金型内において補
強板４はその後に射出される溶融プラスチックの厚さの
設定要素となるスペーサによって位置決めされている。
【００３６】このスペーサは、複数種類の方法にて構成
可能である。例えば、第１シェル金型５１上面から突出
するコーンあるいはピン５４としても良い。しかし、と
りわけ有効であるのは、補強板４をプレスし、そのプレ
ス部をさらに曲げ加工した舌部５５とする方法である。
また、より好適な変更例としては、補強板４に開口５６
を形成し、リム部５７を該開口５６を介して外側に設け
て引抜き加工をし、これによってリムの高さをその後射
出される溶融プラスチックの厚さと一致させる方法であ
る。図５の断面図には開口５６及び下方に引抜き加工さ
れた端部５７が描かれているが、この図において認めら
れるのはその後部に位置する他の開口から引抜かれたリ
ム５７’のみとなっている。
【００３７】これらのスペーサを中子５３上に該中子と
同一材にて形成することも可能であり、この方法による
コーン５８は中子５３と共に溶解することとなる。
【００３８】中子５３は第１シェル金型５１上に載置さ
れ、その外周領域は該シェル金型５１にて密着シールド
されており、図示例において、舌部５５、リム５７’あ
るいはコーン５４等からなるプレス加工によるスペーサ
を介して補強板４により支持されている。
【００３９】そして、この中子５３により冷却媒体流路
９、ロータ吸入口１０及び排出口１１（第１図参照）の
形状が定められることとなる。中子５３には、射出され
る溶融プラスチックよりも低い融点、通常は５０〜１５
０℃の範囲内にある低融性金属が用いられ、特に蒼鉛合
金が望ましい。
【００４０】中子５３上には第２シェル金型５２が載置
され、該シェル金型５２の空洞部５８によってカバー８
の外形が実質的に決定されることが理解できる。第２シ
ェル金型５２は、中子５３にてしっかりと密閉されてい
る。そして、個々の構成要素間の相対関係を調節するた
めの調整芯棒６０が補強板４上に形成された不図示の調
整開口を通して挿入され、その先端が第１シェル金型５
２及び中子５３の所定位置に達する。なお、この調整芯
棒６０を第２シェル金型５２にまで伸長させることも可
能である。
【００４１】ここにおいて、補強板４及びロータのプラ
スチック部を貫通する調整芯棒６０は通路がそのまま図
１における「調整開口５」となる。そして、第１及び第
２シェル金型５１、５２と補強板４とは軸２４’により
調心される。
【００４２】以上のごとく金型を構成した後、その空洞
部に耐摩耗性かつ安定性の優れた溶融プラスチックを射
出する。そして、所定のキュアリング操作によって中子
５３が融解して中子材の溶液となる。
【００４３】図６〜１３には、図１に係る補強板４に形
成される開口６の変形例を示した。また、スペーサとし
てのプレス加工部を図６〜１３に示すような形状の舌部
として打抜いて曲げ加工するなどの方法にて製造するこ
とも可能であり、この方法によれば同時にプラスチック
の流通開口が形成されることとなる。
【００４４】なお、射出成形法自体は既に周知であるた
め詳細説明は省略する。
【００４５】
【考案の効果】以上説明したように本考案方法によれ
ば、冷却ポンプロータの成形型として、外側に位置する
２個のシェル金型とその間に配設した中子とを用い、該
中子の形状がそのままロータの案内羽根及び冷却媒体流
路の形状とし、かつ中子を溶融プラスチック射出後溶解
させるよう構成したので、ロータの中空部を容易に形成
することが可能となり、成形中のロータの軸方向推力の
悪影響を効果的に除去できるともに、寸法精度の優れた
閉止型ポンプロータをプラスチックのみから製造するこ
とが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本考案方法に係るポンプロータを部分的に切
断した平面図。
【図２】 第１図に係るポンプロータの側断面図。
【図３・図４】 本考案の他の実施例に係るポンプロー
タの側端面詳細図。
【図５】 本考案に係るポンプロータの金型を示した側
断面図。
【図６〜図１３】 ポンプロータの補強板に穿孔する開
口形状の変更例である。
【符号の説明】
１：ハブ、２：補強部、３：案内羽根、４：補強板、
５：調整開口、６：開口、７：円板部、８：カバー、
９：冷却媒体流路、１０：吸入口、１１：排出口、１
３，１５： プラスチック部、２４：軸、５１：第１シ
ェル金型、５２：第２シェル金型、５３：中子、５４：
コーン、５５：下部、５６：開口、５７：エッジ、５
８：コーン、６０：調整芯棒

Claims (14)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸を取り付けるための金属ハブと、該金
    属ハブの一端において該ハブと同軸状に成形されプラス
    チック内に埋設された金属補強板と、ポンプロータの外
    周部にプラスチック成形された案内羽根と、を含む車両
    用冷却ポンプロータを製造する装置であって、第１シェ
    ル金型、中子、および第２シェル金型を備え、前記金属
    補強板を第１シェル金型においてその成形部がロータの
    冷却媒体流路に対向するよう配置し、前記金属補強板上
    部に中子を載置して該中子の形状によってロータブレー
    ド及び冷却媒体流路が定まるよう構成し、前記第１シェ
    ル金型と中子とをその外周部で相互に密着させ、前記第
    １シェル金型には成形用溶融プラスチックよりも低い融
    点を有する物質を用い、第２シェル金型を前記中子上に
    載置し該第２シェル金型の外周部及び前記軸方向に形成
    された冷却媒体流路の開口部を該中子により密閉し、前
    記第２シェル金型にて冷却媒体流路上面が被覆されるよ
    う構成し、前記第１及び第２シェル金型と中子との間に
    形成された空洞部に溶融プラスチックを射出し、その後
    に前記中子を溶融させることによりポンプロータを製造
    しうるように構成したことを特徴とする車両用冷却ポン
    プロータの製造装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、前記補
    強板の片面には複数個のプレス加工部が形成されてお
    り、該プレス加工部の高さが射出される溶融プラスチッ
    クの厚さに対応して設定されることを特徴とする車両用
    冷却ポンプロータの製造装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の装置において、前記プ
    レス加工部は環状開口の打抜き及び開口リムの深引抜き
    にて形成されることを特徴とする車両用冷却ポンプロー
    タの製造装置。
  4. 【請求項４】 請求項２に記載の装置において、前記プ
    レス加工部は打抜き加工及び曲げ加工にて形成された舌
    部からなることを特徴とする車両用冷却ポンプロータ製
    造装置。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の装置において、前記ハ
    ブの自由端を拡大形成することを特徴とする車両用冷却
    ポンプロータの製造装置。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載の装置において、前記補
    強板に１または複数個の調整開口が形成されており、該
    調整開口を介して前記中子及び／または第１シェル金型
    に調整芯棒を配設することを特徴とする車両用冷却ポン
    プロータの製造装置。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載の装置において、溶融プ
    ラスチックの射出前に予め金属ハブリングを前記ハブに
    装着することを特徴とする車両用冷却ポンプロータの製
    造装置。
  8. 【請求項８】 請求項１に記載の装置において、前記金
    属補強板には溶融プラスチックの流入を促進するための
    複数個の開口が形成されていることを特徴とする車両用
    冷却ポンプロータの製造装置。
  9. 【請求項９】 請求項１に記載の装置において、前記開
    口をロータの周辺方向に互い違いに形成することを特徴
    とする車両用冷却ポンプロータの製造装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１に記載の装置において、前記
    ハブを駆動軸に取り付けた状態で成形することを特徴と
    する車両用冷却ポンプロータの製造装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の装置において、前
    記駆動軸をハブに達するまで伸長させ該ハブにピンを挿
    入することを特徴とする車両用冷却ポンプロータの製造
    装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１に記載の装置において、前記
    中子には該中子と同じ材質のスぺーサを形成することを
    特徴とする車両用冷却ポンプロータの製造装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１に記載の装置において、前記
    中子には融点の低い金属を用いることを特徴とする車両
    用冷却ポンプロータの製造装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の装置において、前
    記中子の材質には蒼鉛合金を用いることを特徴とする車
    両用冷却ポンプロータの製造装置。
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