(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトを軸受を介して回転自在に支持する第１ハウジングと、
前記シャフトの一端に固定されたインペラと、
前記第１ハウジングの前記インペラ側の開口端面に結合された第２ハウジングと
を備えた液体ポンプであって、
前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングは、一次射出により形成された射出成形体で構成されており、
前記軸受及び前記シャフトは、前記第１ハウジングにインサート成形により一体成形されたものであり、
前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングは、それぞれの開口端面が突き合わされて、二次射出により該開口端面に設けられた環状溝部に充填された樹脂材によって互いに結合されており、
前記環状溝部に充填された前記樹脂材は、前記環状溝部に連通し、前記開口端面に沿って、前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングの外周面まで延在する連通孔にも充填されている、液体ポンプ。
【請求項２】
前記樹脂材は、前記第１ハウジング及び前記第２ハウジングの射出成形体と同じ材料からなる、請求項１に記載の液体ポンプ。
【請求項３】
前記第２ハウジングの前記第１ハウジングと反対側の開口部の内径は、前記インペラの外径よりも大きい、請求項１に記載の液体ポンプ。
【請求項４】
前記軸受、前記シャフト、及び前記インペラは、前記第１ハウジングにインサート成形により一体成形されたものである、請求項１に記載の液体ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製のハウジングを備えた液体ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
水冷エンジンの冷却システム等に使用されるウォータポンプは、シャフトの一端にインペラが取り付けられ、他端にエンジン等の動力源が連結されるとともに、その中央部分が、軸受を介してハウジングに回転自在に支持されている。そして、インペラと軸受との間にシール部材を介装して、ハウジングのインペラ側には、ポンプ室を形成するカバーが取り付けられている。
【０００３】
従来のウォータポンプは、シャフト、軸受、インペラ等を内装するハウジング及びカバーは、それぞれ別体で形成され、両者をボルトで締結するよう構成が一般的であった。
【０００４】
しかしながら、このような従来の構成では、ボルトの締結等の組立工数が増えるため、コストアップに繋がる。また、ハウジングとカバーとを樹脂で形成すれば軽量化が図られるが、ボルト締結部に金属ブッシュを挿入する工程がさらに加わるため、コストダウンには繋がらない。
【０００５】
そこで、組立工数を低減するために、特許文献１には、ハウジングとカバーとを樹脂で一体成形する製造方法が記載されている。具体的には、シャフト、軸受、インペラ等を組み付けたサブ組立体を作成した後、このサブ組立体を金型に入れて、射出成形により、渦巻室（ポンプ室）の形状に合わせた中子を形成する。その後、サブ組立体と中子とを金型に入れて、射出成形により、ハウジングとカバーとを一体成形し、最後に、中子をその材料の溶融温度以上で加熱することによって中子を溶出させて渦巻室を形成する。これにより、シャフト、軸受、インペラ等が内装された状態で、ハウジングと蓋とを一体成形することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２９９９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されたウォータポンプの製造方法では、サブ組立体に中子を一体成形するための金型と、サブ組立体と中子とが内装された状態で、ハウジングとカバーとを一体成形するための金型とを別個に用意する必要があり、工程が複雑になるとともに、金型コストが上昇するという問題がある。また、最初の射出成形で形成する中子は、後の射出成形で一体形成するハウジングとカバーよりも、融点の低い樹脂材料を用いる必要があり、材料選択に制限がある。さらに、中子を溶出させて渦巻室を形成するため、中子の溶出時に、渦巻室を形成するハウジングやカバーの内壁面が粗面化されて、流路抵抗が増加するという問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その主な目的は、簡単な工程で製造でき、流路抵抗が小さく、ポンプ効率の向上した液体ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る液体ポンプは、シャフトを軸受を介して回転自在に支持する第１ハウジン
グと、シャフトの一端に固定されたインペラと、第１ハウジングのインペラ側の開口端面に結合された第２ハウジングとを備え、第１ハウジング及び第２ハウジングは、一次射出により形成された射出成形体で構成されており、軸受及びシャフトは、第１ハウジングにインサート成形により一体成形されたものである。そして、第１ハウジング及び第２ハウジングは、それぞれの開口端面が突き合わされて、二次射出により開口端面に設けられた環状溝部に充填された樹脂材によって互いに結合されており、環状溝部に充填された樹脂材は、環状溝部に連通し、開口端面に沿って、第１ハウジング及び第２ハウジングの外周面まで延在する連通孔にも充填されていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成により、射出成形で形成した第１ハウジング及び第２ハウジングが、その開口端面に設けられた環状溝部に充填された樹脂材によって互いに結合されているので、シャフト、軸受、及びインペラを内装するハウジングが一体化された構成の液体ポンプを容易に得ることができる。これにより、軽量でコストの低減された液体ポンプが実現できる。
【００１１】
また、環状溝部に充填された樹脂材は、開口端面に沿って、第１ハウジング及び第２ハウジングの外周面まで延在しているので、第１ハウジング及び第２ハウジングの結合状態を外部から視認することができる。これにより、品質の安定した液体ポンプを実現することができる。また、第１ハウジング及び第２ハウジングを結合する樹脂材の結合面積が大きくなるので、第１ハウジング及び第２ハウジングの溶着強度が高まり、液密性の高い液体ポンプを実現することができる。加えて、第１ハウジング及び第２ハウジングを樹脂材で溶着する際、環状溝部に充填される樹脂材は、開口端面に沿って、第１ハウジング及び第２ハウジングの外周面まで導出されるので、樹脂材の一部が第１ハウジング及び第２ハウジングの内周面まで染み出すのを抑制することができる。これにより、ポンプ室（渦巻室）を形成するハウジングの内壁面には、樹脂の染み出しによるバリが生じないため、ポンプ室内の流路抵抗を低減することができ、ポンプ効率の向上した液体ポンプを実現することができる。
【００１２】
さらに、ポンプ室は、従来のように中子を溶出して形成することなく、通常の射出成形により形成したハウジング内に形成されるので、ハウジングの内壁面を滑らかにすることができる。これにより、ポンプ室内の流路抵抗をさらに低減することができる。
【００１３】
また、第１ハウジング及び第２ハウジングは、一次射出により形成された成形体からなり、樹脂材は、二次射出により環状溝部に充填されたものであることにより、第１ハウジング及び第２ハウジングの結合を、一次成形品である第１ハウジング及び第２ハウジングを金型で形成した後、第１ハウジング及び第２ハウジングの接合面（開口端面）が対向するように金型をスライドさせ、その接合面の周囲（環状溝部）に樹脂を二次射出させることにより行うことができる。その結果、簡単な工程で、シャフト、軸受、及びインペラを内装した状態で、一体化されたハウジングが形成できるため、簡単な工程で製造でき、コスト低減された液体ポンプを実現することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡単な工程で製造でき、流路抵抗が小さく、ポンプ効率の向上した液体ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態における液体ポンプの構成を示した断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、第１ハウジング及び第２ハウジングを形成する方法を示した断面図である。
【図３】（ａ）は、第１ハウジング及び第２ハウジングを結合する方法を示した断面図で、（ｂ）はその部分拡大図である。
【図４】第１ハウジング及び第２ハウジングが一体成形されたハウジング構造の一部を示した半断面斜視図である。
【図５】液体ポンプの組み付け方法を示した断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における第１ハウジングの形成方法を示した断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における液体ポンプの構成を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。さらに、他の実施形態との組み合わせも可能である。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における液体ポンプ１００の構成を模式的に示した断面図である。なお、本発明における液体ポンプ１００は、例えば、水冷エンジンの冷却システムに冷却水を循環させるウォータポンプ等に適用できるが、これに限定されず、ポンプ室内でインペラが回転することにより、水等の液体を吸入、吐出して利用するポンプに適用することができる。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態における液体ポンプ１００は、シャフト１０を軸受１１を介して回転自在に支持する第１ハウジング２０と、シャフト１０の一端に固定されたインペラ３０と、第１ハウジングのインペラ３０側の開口端面に結合された第２ハウジング２１とを備えている。そして、第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１は、射出成形体で構成されており、軸受１１及びシャフト１０は、第１ハウジング２０にインサート成形により一体成形されたものである。また、第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１は、後述する方法により、それぞれの開口端面が突き合わされて、開口端面に設けられた環状溝部に充填された樹脂材２３によって互いに結合されている。ここで、環状溝部に充填された樹脂材２３は、開口端面に沿って、第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１の外周面まで延在している。
【００１９】
ハウジング２０、２１内には、インペラ３０を囲むように渦巻状のポンプ室２２が形成され、第２ハウジング２１の第１ハウジング２０と反対側の開口端部には、液体をポンプ室２２内に導くための管（不図示）を結合するコネクタ４０が結合される。また、軸受１１とインペラ３０との間には、シャフト１０に圧入されたメカニカルシール３１が配設されており、これにより、軸受１１がポンプ室２２に対して密閉されている。また、シャフト１０の他端には、ボス部５０を介してプーリ５１が固定される。このプーリ５１には、例えば、エンジンのクランクシャフトからタイミングベルトを介して動力が伝達されて、シャフト１０及びインペラ３０が回転される。これにより、吸入口４１から吸入された液体は、ポンプ室２２内に流入し、インペラ３０の回転による遠心力を得て、第２ハウジング２１に設けられた吐出口（不図示）から吐き出される。
【００２０】
次に、図２（ａ）、（ｂ）及び図３（ａ）、（ｂ）を参照しながら、本実施形態における液体ポンプ１００の製造方法を説明する。ここで、図２（ａ）、（ｂ）は、第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１を形成する方法を示した断面図で、図３（ａ）は、第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１を結合する方法を示した断面図で、図３（ｂ）は、図３（ａ）の矢印Ａの部分の拡大図である。
【００２１】
まず、図２（ａ）に示すように、金型６０、６１内に、軸受１１が組み付けられたシャフト１０をインサートして、キャビティ２０ａ内に樹脂を注入して、第１ハウジング２０を射出成形する。同じく、図２（ｂ）に示すように、金型６０、６１内のキャビティ２１ａに樹脂を注入して、第２ハウジング２１を射出成形する。なお、金型６０、６１には、第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１の接合面（開口端面）となる部位に、突起部６０ａ、６１ａをそれぞれ形成しておくことによって、第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１の接合面に、後述する環状溝部が形成される。
【００２２】
次に、図３（ａ）に示すように、金型６０、６１のいずれかをスライドさせて、第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１の接合面が対向するように配置する。そして、図３（ｂ）に示すように、第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１の接合面に形成された環状溝部２４に、樹脂を二次射出により注入することによって、第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１が、環状溝部２４に充填された樹脂材によって結合される。これにより、シャフト１０及び軸受１１が内装された状態で、一体化されたハウジング２０、２１が形成される。
【００２３】
ここで、図３（ｂ）に示すように、第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１の接合面には、環状溝部２４に加えて、これに連通し、接合面に沿って第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１の外周面まで延びる連通孔２５が形成されている。これにより、環状溝部２４に注入された樹脂材は、連通孔２５を介して、第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１の外周面まで流出される。
【００２４】
図４は、第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１が一体成形されたハウジング構造の一部を示した半断面斜視図である。図４に示すように、環状溝部２４に充填された樹脂材２３は、開口端面に沿って、第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１の外周面まで延在している。これにより、第１ハウジング及び第２ハウジングの結合状態を、外周面まで延在した樹脂材２３ｂによって、外部から容易に視認することができる。その結果、品質の安定した液体ポンプ１００を実現することができる。
【００２５】
また、第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１の結合は、環状溝部２４に充填された樹脂材２３に加えて、連通孔２５に充填された樹脂材２３ａによってもなされるため、結合面積を大きくすることができる。これにより、第１ハウジング及び第２ハウジングの溶着強度が高まり、液密性の高い液体ポンプ１００を実現することができる。
【００２６】
加えて、第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１を樹脂材で溶着する際、環状溝部２４に充填される樹脂材２３は、開口端面に沿って、第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１の外周面まで導出されるので、樹脂材２３の一部が第１ハウジング２０及び第２ハウジング２１の内周面まで染み出すのを抑制することができる。これにより、ポンプ室２２を形成するハウジング２０、２１の内壁面には、樹脂材２３の染み出しによるバリが生じないため、ポンプ室２２内の流路抵抗を低減することができ、ポンプ効率の向上した液体ポンプ１００を実現することができる。
【００２７】
図５は、液体ポンプ１００の組み付け方法を示した断面図である。図５に示すように、シャフト１０及び軸受１１が内装されて一体的に形成されたハウジング２０、２１に、メカニカルシール３１及びインペラ３０を組み付けることによって、図１に示した液体ポンプ１００が完成される。組み付けは、例えば、メカニカルシール３１及びインペラ３０の内周面を、シャフト１０の外周面に圧入することによって行うことができる。なお、このとき、第２ハウジング２１の第１ハウジング２０と反対側の開口部２１ａの内径を、インペラ３０の外径よりも大きくしておくことが好まし。これにより、インペラ３０を、第２ハウジング２１の開口部２１ａからシャフト１０に容易に圧入することができる。
【００２８】
以上説明したように、本発明における液体ポンプ１００は、射出成形で形成した第１及び第２ハウジング２０、２１が、その開口端面に設けられた環状溝部２４に充填された樹脂材２３によって互いに結合されているので、シャフト１０、軸受１１、及びインペラ３０を内装するハウジング２０、２１が一体化された構成の液体ポンプ１００を容易に得ることができる。これにより、軽量でコストの低減された液体ポンプが実現できる。
【００２９】
また、環状溝部２４に充填された樹脂材２３は、開口端面に沿って、第１及び第２ハウジング２０、２１の外周面まで延在しているので、第１及び第２ハウジング２０、２１の結合状態を外部から視認することができる。これにより、品質の安定した液体ポンプ１００を実現することができる。
【００３０】
また、第１及び第２ハウジング２０、２１を結合する樹脂材２３の結合面積が大きくなるので、第１及び第２ハウジング２０、２１の溶着強度が高まり、液密性の高い液体ポンプ１００を実現することができる。
【００３１】
加えて、第１及び第２ハウジング２０、２１を樹脂材２３で溶着する際、環状溝部２４に充填される樹脂材２３は、開口端面に沿って、第１及び第２ハウジング２０、２１の外周面まで導出されるので、樹脂材２３の一部が第１及び第２ハウジング２０、２１の内周面まで染み出すのを抑制することができる。これにより、ポンプ室２２を形成するハウジング２０、２１の内壁面には、樹脂材２３の染み出しによるバリが生じないため、ポンプ室２２内の流路抵抗を低減することができ、ポンプ効率の向上した液体ポンプ１００を実現することができる。
【００３２】
さらに、ポンプ室２２は、従来のように中子を溶出して形成することなく、通常の射出成形により形成したハウジング２０、２１内に形成されるので、ハウジング２０、２１の内壁面を滑らかにすることができる。これにより、ポンプ室２２内の流路抵抗をさらに低減することができる。
【００３３】
また、第１及び第２ハウジング２０、２１の結合を、一次成形品である第１及び第２ハウジング２０、２１を金型６０、６１で形成した後、第１及び第２ハウジング２０、２１の接合面（開口端面）が対向するように金型６０、６１をスライドさせ、その接合面の周囲（環状溝部２４）に樹脂を二次射出させることにより行うので、簡単な工程で、シャフト１０、軸受１１、及びインペラ３０を内装した状態で、一体化されたハウジング２０、２１が形成できる。これにより、簡単な工程で製造でき、コスト低減された液体ポンプ１００を実現することができる。
【００３４】
なお、本発明において、第１及び第２ハウジング２０、２１、並びに環状溝部２４内に充填される樹脂材２３の材料は特に制限されないが、二次射出により形成する樹脂材２３を、第１及び第２ハウジング２０、２１の射出成形体と同じ材料にすることによって、材料コストの低減等を図ることができる。
【００３５】
また、第１及び第２ハウジング２０、２１の構造は特に制限されず、液体ポンプに要求される仕様に応じて、適宜その構造を決めればよい。
【００３６】
（第２の実施形態）
本発明における液体ポンプは、シャフト１０、軸受１１、メカニカルシール３１、及びインペラ３０が内装された状態で一体化されたハウジング２０、２１で構成されるが、第１の実施形態で説明した液体ポンプでは、メカニカルシール３１及びインペラ３０が、シャフト１０及び軸受１１が内装された状態で一体化されたハウジング２０、２１を形成した後に、当該ハウジング２０、２１のシャフト１０に組み付けられたものである。
【００３７】
本発明の第２の実施形態にける液体ポンプは、シャフト１０、軸受１１、メカニカルシール３１、及びインペラ３０をインサート成形により一体成形した第１ハウジング２０を、二次射出による樹脂材２３で第２ハウジング２１と結合して構成したものである。
【００３８】
図６は、本実施形態における第１ハウジング２０の形成方法を示した断面図である。
【００３９】
図６に示すように、金型６０、６１内に、軸受１１、メカニカルシール３１及びインペラ３０を組み付けたシャフト１０をインサートして、キャビティ２０ａ内に樹脂を注入して、第１ハウジング２０を射出成形する。このとき、軸受１１、メカニカルシール３１及びインペラ３０とキャビティ２０ａとの間には、略円筒状のリング７０が挿入されている。このリング７０の一端は、金型６０の上面６０ｂに当接しており、他端は、金型６１の上面６１ｂに当接している。これにより、軸受１１、メカニカルシール３１及びインペラ３０は、リング７０によってキャビティ２０ａと隔離されるため、キャビティ２０ａ内に注入される樹脂が、メカニカルシール３１及びインペラ３０側に流出するのを防止することができる。また、リング７０を熱伝導の小さい材料で構成することによって、キャビティ２０ａ内に注入される溶融樹脂の熱が、軸受１１、メカニカルシール３１及びインペラ３０に伝わるのを抑制することができる。このリング７０による断熱は、特に、メカニカルシール３１が、ゴム等の耐熱性の低い材料で構成されている場合に有効となる。
【００４０】
図７は、シャフト１０、軸受１１、メカニカルシール３１、及びインペラ３０を一体化して形成した第１ハウジング２０を、二次射出による樹脂材２３で第２ハウジング２１と結合して構成された液体ポンプの構成を示した断面図である。ここで、第２ハウジング２１は、図２（ｂ）に示した方法と同様の方法で形成することができる。また、第１ハウジング２０と第２ハウジング２１の結合とは、図３（ａ）に示した方法と同様の方法で形成することができる。
【００４１】
このような方法で形成された液体ポンプは、一体化されたハウジング２０、２１を形成した後に、インペラ３０等をシャフト１０に組み込む工程が不要となるため、第２ハウジング２１の開口部２１ａの内径を、インペラ３０の外径よりも大きくする必要はない。そのため、第２ハウジング２１の設計自由度が増すため、例えば、冷却システムの構成に合わせて、吸入口等の位置を設定することができる。
【００４２】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態において、シャフト１０及びインペラ３０の回転は、エンジン等の外部の動力で駆動する構成の液体ポンプについて説明したが、ハウジング２０、２１内にシャフト１０及びインペラ３０の回転を駆動するモータを内装した構成の電動ポンプであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の液体ポンプは、例えば、エンジン冷却用のウォータポンプに有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１０      シャフト 
１１      軸受 
２０      第１ハウジング 
２０ａ    キャビティ 
２１      第２ハウジング 
２１ａ    キャビティ 
２２      ポンプ室 
２３      樹脂材 
２４      環状溝部 
２５      連通孔 
３０      インペラ 
３１      メカニカルシール 
４０      コネクタ 
４１      吸入口 
５０      ボス部 
５１      プーリ 
６０、６１      金型 
７０      リング 
【図１】
0005763376.tif 000002
【図２】
0005763376.tif 000003
【図３】
0005763376.tif 000004
【図４】
0005763376.tif 000005
【図５】
0005763376.tif 000006
【図６】
0005763376.tif 000007
【図７】
0005763376.tif 000008