(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プーリと、該プーリと板状部材で一体成形され一体的に回転するシャフト部と、該シャフト部と一体的に回転するインペラと、該インペラが配設される水室を形成するボデーと、前記プーリを回転自在に前記ボデーに支承するベアリングと、該ベアリングを前記水室に対してシールする軸シール部材と、前記ベアリングと前記軸シール部材を固定する、前記ボデーから円筒状に突出して設けられる円筒部とを備えてなり、前記ベアリングの外輪は前記プーリの内周面に取り付けられるウォータポンプにおいて、前記ベアリングの内輪は前記円筒部の外周面に取り付けられ、前記軸シール部材は前記円筒部の内周面に取り付けられていることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項２】
前記インペラの取付部が袋状に構成されると共に、前記シャフト部の前記インペラに固定される側の端面に貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のウォータポンプ。
【請求項３】
前記円筒部に前記軸シール部材の外径よりも小径となる部位が一体で設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のウォータポンプ。
【請求項４】
前記円筒部に前記ベアリングの内径よりも大径となる部位が一体で設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のウォータポンプ。
【請求項５】
前記円筒部に大径部と小径部を設け、前記ベアリングは前記小径部の外周面に取り付け、前記軸シール部材は、前記大径部の内周面に取り付けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載のウォータポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の冷媒を循環させるウォータポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平４−２６２０９６号公報にはポンプケースに回転軸を囲繞する円筒状の支持部が設けられ、該支持部から外方に突出した回転軸の外端には支持部を囲繞する円筒状に形成されたプーリが一体的に結合され、プーリの内面及び支持部の外面間にはベアリングが介設され、支持部の内面及び回転軸間にはベアリングと同心状に配置されるシール部材のみが介設されるウォータポンプが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のウォータポンプにおいては、軸シール部材（メカニカルシール）から漏れた冷媒がベアリングに侵入すると、ベアリングに腐食が生じて、その摺動抵抗が増大したり、ベアリングが破壊されたりする不具合を生じる。
【０００４】
このため、従来のウォータポンプにおいては、軸シール部材から漏れた冷媒がベアリングへの侵入するのを防止するために、ハウジングの支持部内面と回転軸との間に軸シール部材とは別に複数のシール部材を介設している。しかしながら、このような構成ではベアリングへの冷媒の侵入を防止することは可能であるが、ハウジングへの取付部品が増大して、その形状や加工が複雑になると共に、軸シール部材と、シール部材の双方が必要となるため部品コストが増大するという問題が生じる。
【０００５】
それゆえ、本発明は、小型、軽量かつ簡単な構成で軸シール部材から漏れた冷媒のベアリングへの侵入を防止することができるウォータポンプを提供することを、その課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために請求項１の発明にて講じた技術的手段は、プーリと、該プーリと板状部材で一体成形され一体的に回転するシャフト部と、該シャフト部と一体的に回転するインペラと、該インペラが配設される水室を形成するボデーと、前記プーリを回転自在に前記ボデーに支承するベアリングと、該ベアリングを前記水室に対してシールする軸シール部材と、前記ベアリングと前記軸シール部材を固定する、前記ボデーから円筒状に突出して設けられる円筒部とを備えてなり、前記ベアリングの外輪は前記プーリの内周面に取り付けられるウォータポンプにおいて、前記ベアリングの内輪は前記円筒部の外周面に取り付けられ、前記軸シール部材は前記円筒部の内周面に取り付けられていることである。
【０００７】
上記した手段によれば、前記ベアリングの内輪は前記円筒部の外周面に取り付けられ、前記軸シール部材は前記円筒部の内周面に取り付けられていることによって、従来、シャフト部の軸方向に延在して設けられていた軸シール部材とベアリングとを軸方向の同一の位置に同心状に配置することが可能となる。このため、ウォータポンプのシャフト部の軸方向長さを短縮することができ、エンジンへの搭載性を向上させることができる。
【０００８】
また、上記した課題を解決するために請求項２の発明にて講じた技術的手段は、請求項１に記載の発明に加えて、前記インペラの取付部が袋状に構成されると共に、前記シャフト部の前記インペラに固定される側の端面に貫通孔が設けられていることである。
【０００９】
上記した手段によれば、シャフト部のインペラに固定される側の端面に貫通孔が設けられていることによって、シャフト部とプーリを板状部材で一体成形する際の加工性を向上させることができる。また、シャフト部とインペラとを組み付ける際の取り付け位置精度を向上できる。
【００１０】
また、上記した課題を解決するために請求項３の発明にて講じた技術的手段は、請求項１、または２に記載の発明に加えて、前記円筒部に前記軸シール部材の外径よりも小径となる部位が一体で設けられていることである。
【００１１】
上記した手段によれば、軸シール部材から冷媒が漏出しても、ボデーの円筒部に設けられた軸シール部材よりも小径となる部位に漏出した冷媒が溜り、ベアリングへの漏出した冷媒の侵入を防止でき、ベアリングの腐食を防止し、その耐久性を向上させることができる。
【００１２】
また、上記した課題を解決するために請求項４の発明にて講じた技術的手段は、請求項１または２に記載の発明に加えて、前記円筒部に前記ベアリングの内径よりも大径となる部位が一体で設けられていることである。
【００１３】
上記した手段によって、ベアリングよりも大径となる部位と、プーリとの間にラビリンス（迷路状の）形状を構成することができる。このため、軸シール部材から漏出した冷媒は容易にベアリングに侵入することがなく、ベアリングの腐食が防止され、ベアリングの耐久性を向上させることができる。
【００１４】
また、上記した課題を解決するために請求項５の発明にて講じた技術的手段は、請求項１乃至４のいずれか１つに記載の発明に加えて、前記円筒部に大径部と小径部を設け、前記ベアリングは前記小径部の外周面に取り付け、前記軸シール部材は、前記大径部の内周面に取り付けたことである。
【００１５】
上記した手段によって、ベアリングを軸シール部材の外径および内径に関係なく選択することができるので、ベアリングをより小型のものにすることができ、プーリの小型化ができ、その径方向の大きさを低減してウォータポンプの搭載性を向上できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に従った実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１実施形態を示すウォータポンプの断面図である。
【００１８】
図１において、ウォータポンプ１は、プーリ１０、インペラ３０、ベアリング４０、軸シール部材５０、ハウジング（ボデー）６０、シール部材８０から構成されている。
【００１９】
プーリ１０は、円筒カップ形状を呈しており、その底面の中心には、底面から遠ざかる方向に向かって筒状に突出するシャフト部２０をが形成されている。このシャフト部２０とプーリ１０の外周面は同心に配置されている。このプーリ１０は、耐食処理された鋼板などの板状部材をプレス工法などにより成形されている。
【００２０】
インペラ３０は、円盤状の基部３０ｂと、そこから突出した数葉の羽根３０ｃをもつ、所謂オープンタイプの羽根車である。インペラ３０の基部３０ｂの中心にはシャフト部２０を取り付けるための凹部３０ａが形成されている。この凹部３０ａと、シャフト部２０とは、本実施形態においては圧入によって相対回転不能に取り付けられている。
【００２１】
ハウジング６０は、図示しない吸込口、吐出口、及び凹部６１を有する主ボデー部６２と、主ボデー部６２の端面に取り付けられるボデー底部６４とから構成されている。主ボデー部６２は、例えば、アルミニウムダイカスト鋳物等で形成されていてもよいし、エンジンのシリンダブロックや、タイミングベルトケース等と一体的に構成されていてもよい。
【００２２】
ボデー底部６４は、略円盤形状を呈しており、その中心付近には主ボデー部６２の外径よりも小径の円筒部６３が、主ボデー部６２から離れる方向に突出して形成されている。このボデー底部６４は、耐食処理された鋼板等の板状部材から、プレス工法等によって成形されている。主ボデー部６２と、ボデー底部６４とは、シール部材８０を介して図示しないボルト等によって結合されている。これにより、主ボデー部６２の凹部と、ボデー底部６４との間には水密が保たれた空間が形成される。
【００２３】
この空間が水室７０を構成し、インペラ３０は、この水室７０内に配置されている。
【００２４】
ボデー底部６４の円筒部６３の内周面６３ａには軸シール部材５０の外周面５０ｂが圧入などによって相対回転不能に取り付けられている。また、シャフト部２０の外周面にも同様に圧入などによって軸シール部材５０の内周面５０ａが相対回転不能に取り付けられている。ここで、軸シール部材５０の内外周面５０ａ、５０ｂは、図示しないが相対回転可能とされている。シャフト部２０は、軸シール部材５０によって、ハウジング６０に対し回転可能に支承される。ここで、軸シール部材５０は、公知のメカニカルシールである。
【００２５】
また、ボデー底部６４の円筒部６３の外周面６３ｂにはベアリング４０の内輪４０ａが圧入などによって相対回転不能に取り付けられている。一方、プーリ１０の内周面にはベアリング４０の外輪４０ｂが、圧入などによって相対回転不能に取り付けられている。ここでベアリング４０は公知のころがり軸受である。
【００２６】
これにより、プーリ１０は、ベアリング４０によって、ハウジング６０に対して相対回転可能に支承されている。
【００２７】
軸シール部材５０とベアリング４０の位置は、軸方向において、各々の少なくとも一部が重なり合って配置されている。
【００２８】
次に本第１実施形態の作動について説明する。
【００２９】
プーリ１０の外周面に張設された図示しないベルトを介して、図示しないエンジンの出力軸から伝達される回転力によりプーリ１０が回転する。プーリ１０の回転に伴って、プーリ１０と一体成形されたシャフト部２０も同一方向に回転する。そして、シャフト部２０と一体となったインペラ３０が、ハウジング６０内の水室７０内で回転する。
【００３０】
いま、水室７０内には冷媒が満たされているので、インペラ３０の回転による遠心力によって、インペラ３０は、水室７０の中心付近にある冷媒を、インペラ３０の外周方向へと運ぶ。このように、インペラ３０の中心から外側に向かって、遠心力によるポンプ作用が発生する。これにより、水室７０内におけるインペラ３０の回転中心付近とその外周側との間には圧力差が生じ、冷媒がインペラ３０の回転中心付近に設けられる図示しない吸込ポートからウォータポンプ１内へと吸い込まれる。そして、インペラ３０のポンプ作用により外周側へ圧送され、外周側に設けられた図示しない吐出口からエンジンの被冷却各部へと供給される。
【００３１】
水室７０内には冷媒が満たされているが、一方のプーリ１０は大気開放されている。しかしながら、主ボデー部６２と、ボデー底部６４の間はシール部材８０によって、シャフト部２０は軸シール部材５０が配置されていることによって、密閉されている。
【００３２】
上記したように、第１実施形態においては、ベアリング４０と、軸シール部材５０が同一の部材、即ち、ボデー底部６４の円筒部６３の外周面６３ｂと内周面６３ａとに取り付けられている。これによって、従来では軸方向に並べて配置していたベアリング４０と軸シール部材５０を、少なくとも部分的に同一の軸方向位置、つまり両者を軸方向に重なり合わせて配置することが可能になる。このため、ウォータポンプ１の軸方向長さを短縮することが可能となり、ウォータポンプ１のエンジンへの搭載性を向上させることができる。
【００３３】
図２は、本発明の第２実施形態を示すウォータポンプ１０１の断面図である。図２は、シャフト部１２０及びボデー底部１６４の形状の一部が異なるだけで、その他の構成は第１実施形態と同じであることから、図１の番号符号に対して１００を付した番号符号を用い、第１実施形態と重複する構成についての説明は省略する。
【００３４】
図２において、シャフト部１２０の端面１２０ａには貫通孔１２０ｂが設けられている。この貫通孔１２０ｂはインペラ１３０をシャフト部１２０に圧入などによって相対回転不能に取り付ける際に、その軸方向の位置決めのために使用される。インペラ１３０の羽根１３０ｃと、ハウジング１６０との間のクリアランスが大きいと、インペラ１３０のポンプ能力は低下し、クリアランスが小さいとインペラ１３０がハウジング１６０に衝突する可能性がある。このため、インペラ１３０とシャフト部１２０の軸方向の取り付け位置には高い精度が必要である。
【００３５】
しかしながら、シャフト部１２０の端面１２０ａに貫通孔１２０ｂを設けることによって、治具を挿入してインペラ１３０とシャフト部１２０との位置を測定しながら取り付けることができるので、インペラ１３０の軸方向位置を精度よく取り付けることができるようになる。
【００３６】
一方、プーリ１１０とインペラ１３０の軸方向の距離は、両者を接続するシャフト部１２０の長さによって決まる。このため、シャフト部１２０にはある程度の長さが必要となるが、プレスなどの工法によって板状部材から細長い中空形状を成形する際には、細長い中空形状の底（シャフト部１２０の端面１２０ａに相当）となる部分に、しわが寄ったり、亀裂が生じたりする場合がある。このため、シャフト部１２０の端面１２０ａに貫通孔１２０ｂを設けることでしわや亀裂の発生を防止でき、プーリ１１０の成形時の加工性を向上させることができる。
【００３７】
また、ボデー底部１６４の円筒部１６３のプーリ１１０側端面には、軸シール部材１５０の外周面１５０ｂよりも縮径する方向に向かって折り曲げて一体で形成される鍔部１６５が円筒部の全周に渡って設けられている。この鍔部１６５と、軸シール部材１５０と、円筒部１６３の内周面１６３ａとによって溝状の空間１６６が形成される。この溝状の空間１６６は次のように作用する。軸シール部材１５０は、その特性として、微少な冷媒漏れが生じることがある。しかしながら、軸シール部１５０と、円筒部１６３の内周面１６３ａ、鍔部１６５とで形成される溝状の空間１６６によって、軸シール部材１５０から漏出した冷媒は、この溝状の空間１６６にひとまず溜まる。軸シール部材１５０から漏出する冷媒はごく微量であるため、この溝状の空間１６６からあふれてベアリング１４０の近傍に到達することは殆ど無い。しかも、この溝状の空間１６６に溜まった漏出した冷媒は、ベアリング１４０の回転によって生じる摩擦熱などによって蒸発して、プーリ１１０に形成される孔１１０ａから外部に放出され、漏出した冷媒はベアリング１４０の近辺まで到達することがない。
【００３８】
上記したように、第２実施形態においては、シャフト部１２０の端面１２０ａに貫通孔１２０ｂが設けられていることによって、シャフト部１２０にインペラ１３０を取り付ける際の軸方向の取り付け位置の精度を向上させることができると共に、シャフト部１２０、プーリ１１０の加工性を向上させることができる。
【００３９】
また、円筒部１６３のプーリ１１０側端面を軸シール部材１５０の外周面１５０ｂよりも縮径する方向に向かって折り曲げて形成する鍔部１６５を円筒部１６３の全周に設けることによって、軸シール部材１５０から漏出した冷媒を一時的に溜めることができる溝状の空間１６６を設けることができ、漏出した冷媒がベアリング１４０の近傍に侵入することを防止することができる。
【００４０】
図３は、本発明の第３実施形態を示すウォータポンプ２０１の要部断面図である。図３は、ボデー底部２６４の形状が一部異なるだけでその他の構成は第１実施形態と同じであることから、図１の番号符号に対して２００を付した番号符号を用い、第１実施形態と重複する構成についての説明は省略する。
【００４１】
図３において、ボデー底部２６４の円筒部２６３のプーリ２１０側端面には、ベアリング２４０の内輪２４０ａよりも拡径する方向に向かって折り曲げて一体で形成された鍔部２６５が設けられている。この鍔部２６５とベアリング２４０との軸方向の隙間は微少なものに形成されている。これによって、ベアリング２４０のプーリ２１０側端面と、鍔部２６５のハウジング２６０側端面との間には、微少な隙間を有するラビリンス形状２６６を形成することができる。このラビリンス形状２６６によって、軸シール部材２５０から生じる漏出した冷媒はベアリング２４０の端面まで侵入しにくくなる。
【００４２】
上記したように、第３実施形態においては、ボデー底部２６４の円筒部２６３のプーリ２１０側端面をベアリング２４０の内輪２４０ａよりも拡径する方向に向かって折り曲げて一体的に形成された鍔部２６５によって、ベアリング２４０のプーリ２１０側端面にラビリンス形状２６６を形成することができる。これによって、軸シール部材２５０から生じる漏出した冷媒が、ベアリング２４０の端面からベアリング２４０内部に侵入することを防止することができる。
【００４３】
図４は本発明の第４実施形態を示すウォータポンプの断面図である。
【００４４】
図４は、図１と比較してボデー底部３６４の形状が一部異なるだけで、その他の構成は第１実施形態と同じであることから、図１の番号符号に対して３００を付した番号符号を用い、第１実施形態と重複する構成についての説明は省略する。
【００４５】
ボデー底部３６４には、主ボデー部３６２側に向かって、ベアリング３４０の内輪が取り付けられる小径の円筒部３６７が設けられている。また、それよりも主ボデー３６２側に向かって、軸シール部材３５０の外周面が取り付けられる大径の円筒部３６８が設けられている。これらの円筒部３６７、３６８は、ボデー底部３６４と同一の部材で構成されている。小径の円筒部３６７と、大径の円筒部３６８は段状に形成されている。
【００４６】
これによって、軸シール部材３５０と、ベアリング３４０とがその径方向で重なり合って配置することが可能になるため、プーリ３１０の径方向の大きさを低減することができる。これによって、ウォータポンプのエンジンへの搭載性を向上させることができる。
【００４７】
また、ベアリングの内径が、軸シール部材の外径よりも小さくてもよいので、ベアリングを小型化することができ、質量やコストを低減することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上の如く、上記した請求項１の発明にて講じた技術的手段によれば、ベアリングの内輪がボデーに形成された円筒部の外周面に取り付けられ、軸シール部材は円筒部の内周面に取り付けられているので、従来、シャフト部の軸方向に延在する位置に配設されていた軸シール部材とベアリングを軸方向少なくともその一部が重なり合うように配設することが可能となり、ウォータポンプのシャフト部の軸方向長さを短縮することができる。これによって、ウォータポンプが小型化されてその搭載性を向上させることができる。
【００４９】
また、上記した請求項２の発明にて講じた技術的手段によれば、インペラにシャフト部の取付部が袋状に構成されると共に、シャフト部のインペラに固定される側の端面に貫通孔が設けられていることによって、シャフト部とプーリを板状部材で一体成形する際に加工性を向上させることができる。これによって、シャフト部とプーリの生産性を向上させることができる。
【００５０】
また、上記した請求項３の発明にて講じた技術的手段によれば、前記円筒部に前記軸シール部材の外径よりも小径となる部位が一体で設けられていることによって、軸シール部材から冷媒が漏出した際に、ハウジングの円筒部に設けられた軸シール部材よりも小径となる部位に漏出した冷媒を溜めることができる。これによって、通常、軸シール部材から発生する程度の冷媒の漏出ではベアリングの内部にまで冷媒が侵入することはなく、ベアリングの腐食を防止してその寿命を向上させることができる。
【００５１】
また、上記した請求項４の発明にて講じた技術的手段によれば、円筒部にベアリングの内径よりも大径となる部位が一体で設けられていることによって、ベアリングよりも大径となる部位と、プーリとの間のラビリンス形状を構成することができる。これによって、軸シール部材から漏出した冷媒はラビリンス形状によって容易にベアリングの端面には侵入することができない。このため、漏出した冷媒がベアリング内部に侵入して、ベアリングが腐食することを防止でき、ベアリングの寿命を向上させることができる。
【００５２】
また、上記した請求項５の発明にて講じた技術的手段よれば、軸シール部材と、ベアリングとをその径方向に重なり合わせて配置することが可能になるため、プーリの径方向の大きさを低減することができる。これによって、ウォータポンプのエンジンへの搭載性を向上させることができる。また、ベアリングの内径が、軸シール部材の外径よりも小さくてもよいので、ベアリングを小型化することができ、質量やコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１実施形態を示すウォータポンプの断面図である。
【図２】図２は本発明の第２実施形態を示すウォータポンプの断面図である。
【図３】図３は本発明の第３実施形態を示すウォータポンプの要部断面図である。
【図４】図４は本発明の第４実施形態を示すウォータポンプの要部断面図である。
【符号の説明】
１、１０１、２０１、３０１…ウォータポンプ
１０、１１０、２１０、３１０…プーリ
１０ａ、１１０ａ、２１０ａ、３１０ａ…プーリの内周面
２０、１２０、２２０、３２０…シャフト部
２０ａ、１２０ａ、２２０ａ、３２０ａ…端部
２２０ｂ…貫通孔
３０、１３０、２３０、３３０…インペラ
３０ａ、１３０ａ、２３０ａ、３３０ａ…凹部
４０、１４０、２４０、３４０…ベアリング
４０ａ、１４０ａ、２４０ａ、３４０ａ…ベアリングの内輪
４０ｂ、１４０ｂ、２４０ｂ、３４０ｂ…ベアリングの外輪
５０、１５０、２５０、３５０…軸シール部材
５０ａ、１５０ａ、２５０ａ、３５０ａ…内周面
５０ｂ、１５０ｂ、２５０ｂ、３５０ｂ…外周面
６０、１６０、２６０、３６０…ハウジング
６２、１６２、２６２、３６２…主ボデー部
６３、１６３、２６３…円筒部
６４、１６４、２６４、３６４…ボデー底部（ハウジングの一部）
６４ａ、１６４ａ、２６４ａ…円筒部の内周面
６４ｂ、１６４ｂ、２６４ｂ…円筒部の外周面
６７、１６７、２６７、３６７…水室
１６５…小径部（軸シール部材の外周面より小径となる部位）
１６６…溝状の空間
２６５…大径部（ベアリングの内輪より大径となる部位）
２６６…ラビリンス形状
３６７…小径の円筒部
３６８…大径の円筒部
【図１】
0003675321.tif 000002
【図２】
0003675321.tif 000003
【図３】
0003675321.tif 000004
【図４】
0003675321.tif 000005