JPH08121376A - ウォータポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 メカニカルシール付近へのエアの滞留を防止
して摩擦昇温を抑制し、摩耗の発生ＭＢＴの凝着を防止
することにより良好なシール性能を維持する。 【構成】 ポンプハウジング２１に支承された回転軸２
５の先端部にポンプロータ２６が固定されていると共
に、該ポンプロータ２６とベアリング２４との間にメカ
ニカルシール２８が配設されている。ポンプロータ２６
の背面２６ｂ側に位置するポンプ室２２の内壁面２２ａ
を、回転軸２５の軸直角方向の基準線Ｘに対してポンプ
ロータ２６と反対方向へ約３°〜１０°の傾斜角度を有
する傾斜面３４とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用内燃機
関のウォータジャケット内に冷却水を強制的に循環させ
るウォータポンプの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用内燃機関の冷却装置に用いられ
るウォータポンプとしては、例えば図３に示すようなも
のがある。

【０００３】概略を説明すれば、内部にポンプ室２を備
えたポンプハウジング１と、このポンプハウジング１の
後端部に設けられた軸受孔３内にベアリング４を介して
回転自在に支承され、機関と同期回転する回転軸５と、
この回転軸５の先端側に上記ポンプ室２内に臨んで取付
けられて、該ポンプ室２内の冷却水を吐出口７に圧送す
るポンプロータ６とを備えている。また、上記ポンプ室
２の内壁面２ａとポンプロータ６のロータ本体６ａの背
面側外周部との間には、約１〜２mm程度の比較的小さな
環状の隙間Ｃが形成されている。

【０００４】更に、このポンプロータ６と上記回転軸５
及び軸受孔３で取り囲まれた空間内には、メカニカルシ
ール８が配設されている。このメカニカルシール８は、
保持部材９の内部に有する伸縮性シール部材１０と、該
伸縮性シール部材１０内のコイルスプリング１１によっ
て外方向へ付勢されたシールリング１２と、ポンプロー
タ６の回転時において上記コイルスプリング１１のばね
力で上記シールリング１２が弾接するシートリング１３
とにより構成されており、主として上記シールリング１
２によって軸受孔３とポンプ室２との間を水密的に封止
するようになっている（実開昭６０−１４１４９３号公
報等参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な従来のウォータポンプにあっては、一般にポンプ室２
内に導入される冷却水中には、ラジエータ内等の撹拌作
用によって多くのエアが混入しており、したがって、ポ
ンプロータ６が回転するとその遠心分離作用によって冷
却水はポンプロータ６の外周側に導かれる一方、エアは
回転軸５付近の負圧によって上述の隙間Ｃからポンプロ
ータ６背面とポンプ室２の内壁面２ａとの間に形成され
た空間部１４に流入してメカニカルシール８の上部周辺
に滞留してしまう。

【０００６】このため、シールリング１２とシートリン
グ１３との摺動面１２ａ，１３ａがエア中に晒らされて
不潤滑状態となり、したがって、シールリング１２とシ
ートリング１３との摺動速度が上昇すると両摺動面１２
ａ，１３ａ間に高い摩擦熱が発生し易くなる。依って摺
動面１２ａ，１３ａが高熱により摩耗し易くなるばかり
かメカニカルシール８付近に滞留した冷却水中のメルカ
プトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）等の有効成分が摺動面
１２ａ，１３ａ間に凝着し易くなる。この凝着や摩耗に
よる面荒れの結果、摺動面１２ａ，１３ａ間に隙間が発
生してシール性能が著しく低下するといった問題があ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来の問
題点に鑑みて案出されたもので、ポンプハウジングの内
部に先端部が挿通しかつ軸受により支承された回転軸
と、ポンプハウジング内に回転自在に設けられて前記回
転軸の先端部に固定されたポンプロータと、該ポンプロ
ータと前記軸受との間に配置されたシール装置とを備え
たウォータポンプにおいて、前記ポンプロータの背面側
に位置するポンプハウジングの内壁面を、前記回転軸の
軸直角方向の基準線に対してポンプロータと反対方向へ
傾斜状に形成したことを特徴としている。

【０００８】

【作用】ポンプロータの回転に伴いその遠心分離作用に
よって、冷却水に混入したエア（気泡）は隙間からポン
プロータの背面側に回り込むが、ポンプハウジング内壁
面が傾斜に形成されていることにより、回転軸付近の負
圧のバランスがくずれているため、該エアはシール装置
の上部周辺には集合移動せずに外方へ分散される。この
ため、シール装置付近へのエアの滞留が確実に防止でき
る。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳
述する。

【００１０】図１及び図２は本発明に係るウォータポン
プの一実施例を示し、２１は内部にポンプ室２２を有す
るポンプハウジング、２５は軸受孔２３にベアリング２
４を介して回転自在に支承された回転軸、２６は回転軸
２５の先端に取付けられたポンプロータであって、この
ポンプロータ２６のロータ本体２６ａの背面２６ｂとポ
ンプ室２２の内壁面２２ａとの間には、約１〜２mm程度
の隙間Ｃが形成されている。

【００１１】２７はポンプロータ２６の下流側に形成さ
れた冷却水の吐出口、２８はポンプロータ２６と回転軸
２５及びベアリング２４の固定壁で取り囲まれた空間内
に配置されたシール装置であるメカニカルシールであっ
て、このメカニカルシール２８は、保持部材２９内に収
納された伸縮性シール部材３０と、コイルスプリング３
１によって外方向へ付勢されたシールリング３２と、前
端部がポンプロータ２６の内周溝に嵌合固定されたリテ
ーナ３８に保持され、かつ後端部の摺動面３３ａがポン
プロータ２６の回転に伴い上記シールリング３２の前端
側の摺動面３２ａと摺接するシートリング３３とを備え
ている。

【００１２】前記ポンプロータ２６は、軽量化と製造コ
ストの低廉化を図るために、板材を理由したプレス加工
によって一体に成形され、ロータ本体２６ａの外周側に
複数の羽根２６ｃが一体形成されている。

【００１３】そして、前記ロータ本体２６ａの背面２６
ｂ側に位置するポンプ室２２の内壁面２２ａは、吐出口
２７側の一部が回転軸２５の軸直角方向の基準線Ｘから
ポンプロータ２６と反対方向へ傾斜した傾斜面３４が形
成されている。この傾斜面３４は、回転軸２５の周方向
に沿って半円弧状に形成され、径方向の長さＬがロータ
本体２６ａの半径長さと略同一に設定されていると共
に、その傾斜角度θが基準線Ｘから約３°〜１０°に設
定されている。更に、この傾斜面３４の外端側の内壁面
２２ａは、該傾斜面３４よりもさらに大きな傾斜角度の
テーパ面３５が形成されている。

【００１４】したがって、この実施例によれば、機関の
駆動により回転軸２５及びポンプロータ２６が回転して
吸入口３６からポンプ室２２へ流入したエア混入冷却水
が、上記ポンプロータ２６の回転遠心力により吐出口２
７側へ圧送される。

【００１５】ここで、ポンプロータ２６の背面２６ｂと
内壁面２２ａ間の隙間Ｃ内における流体圧力は、傾斜面
３４によってそのバランスがくずれて、負圧の中心位置
が回転軸２５付近（メカニカルシール２８付近）から外
側に移動する。

【００１６】したがって、遠心分離作用によって冷却水
が分離されたエアは、隙間Ｃ内に流入するが、ここで流
体圧力のアンバランス化により広く分散されて、そのま
ま冷却水と一緒に吐出口２７から圧送される。このた
め、メカニカルシール２８の上部付近へのエアの滞留が
確実に防止される。

【００１７】依って、メカニカルシール２８のシールリ
ング３２とシートリング３３はエアに晒されることなく
メカニカルシール２８外周側の空間部３７を循環する冷
却水の吸熱作用によって十分に冷却される。このため、
ポンプロータ２６がたとえ高回転になり、摺動面３２
ａ，３３ａの摺動速度が高くなっても摩擦熱の昇温が十
分に抑制される。したがって、摩擦の発生やＭＢＴの凝
着が防止できる。

【００１８】しかも、傾斜面３４の外端側もテーパ面３
５になっているため、隙間Ｃ内の流体圧力のアンバラン
ス化が一層助長され、エアの分散化がさらに促進され
る。この結果、傾斜面３４とテーパ面３５との相乗効果
により、メカニカルシール２８付近でのエアの滞留をさ
らに防止することが可能になる。

【００１９】尚、傾斜面３４の傾斜角度は、ポンプの仕
様等に応じて３°〜１０°の範囲で任意に設定できる。
また、シール装置をメカニカルシール以外のもので構成
してもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係るウォータポンプによれば、ポンプロータの回転に伴
い該ポンプロータ背面とポンプハウジング内壁面との間
に流入したエアが、傾斜面によって広く分散されるた
め、シール装置付近へのエアの滞留を確実に防止でき
る。

【００２１】したがって、シール装置は、循環する冷却
水により効果的に潤滑かつ冷却され、摺動に伴う摩擦昇
温を十分に抑制できる。この結果、摩耗の発生やＭＢＴ
の凝着が防止されて、長期に亘り良好なシール性能を維
持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図２のＡ−Ａ線断面
図。

【図２】図１のＢ矢視図。

【図３】従来のウォータポンプを示す縦断面図。

【符号の説明】

２１…ポンプハウジング ２２…ポンプ室 ２２ａ…内壁面 ２４…ベアリング（軸受） ２５…回転軸 ２６…ポンプロータ ２６ａ…ロータ本体 ２６ｂ…背面 ２８…メカニカルシール（シール装置） ３４…傾斜面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプハウジング内に先端部が挿通しか
   つ軸受により支承された回転軸と、ポンプハウジング内
   に回転自在に設けられて前記回転軸の先端部に固定され
   たポンプロータと、該ポンプロータと前記軸受との間に
   配置されたシール装置とを備えたウォータポンプにおい
   て、 前記ポンプロータの背面側に位置するポンプハウジング
   の内壁面を、前記回転軸の軸直角方向の基準線に対して
   ポンプロータと反対方向へ傾斜状に形成したことを特徴
   とするウォータポンプ。