(57)【要約】  合成樹脂材によって形成された駆動軸（７）と、駆動軸の大径軸部（７ａ）側に一体回転可能に設けられたプーリ（５）と、合成樹脂材によって形成され、嵌合孔（２３）を介して駆動軸の中径軸部（７ｂ）と小径軸部（７ｃ）とに跨って嵌合するインペラ（８）と、を備え、駆動軸の他端部と嵌合孔との間に、インペラの軸方向の最大嵌合位置を規制する第１、第２段差部（２２，２４）を設けると共に、駆動軸のインペラ前面側からの突出部位（７ｄ）に、最大嵌合位置にあるインペラの軸方向の移動を第１，第２段差部と協働して規制するプッシュナット（２５）を設け、中径軸部の嵌合部位（２０）の横断面形状を繭形状に形成すると共に、大径嵌合孔部（２３ａ）の横断面形状を嵌合部位（２０）と同じく繭形状に形成した。これによって、インペラと駆動軸との結合力を向上させて、インペラの駆動軸に対する空転や駆動軸からの脱落を規制することができる。
2016006357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプハウジング内に挿通配置され、合成樹脂材によって形成された駆動軸と、  該駆動軸の一端側に一体回転可能に設けられ、駆動源から動力が伝達されて回転するプーリと、  合成樹脂材によって形成され、嵌合孔を介して前記駆動軸の他端部と嵌合するインペラと、  を備え、  前記駆動軸の他端部と前記インペラの嵌合孔との間に、前記インペラの軸方向の最大嵌合位置を規制する規制部を設けると共に、前記駆動軸の他端部先端側に、前記最大嵌合位置にある前記インペラの軸方向の移動を前記規制部と協働して規制する固定部材を設け、前記駆動軸の他端部の前記インペラに嵌合する部位の横断面形状を回転規制部として形成すると共に、前記嵌合孔の横断面形状を前記駆動軸の他端部の部位と同じく回転規制部として形成したことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のウォータポンプにおいて、  前記駆動軸の他端部の前記インペラに嵌合する部位の横断面形状を角部のない形状に形成すると共に、前記嵌合孔の横断面形状を前記駆動軸の他端部の部位と同じく角部のない形状に形成したことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載のウォータポンプにおいて、  前記駆動軸の他端部の前記インペラの嵌合する部位の横断面形状を全体が曲面形状となるように形成すると共に、前記嵌合孔の横断面形状を前記駆動軸の他端部の部位と同じく全体が曲面形状となるように形成したことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項４】
請求項３に記載のウォータポンプにおいて、  前記駆動軸の他端部の前記インペラに嵌合する部位の横断面形状を滑らかな凹凸形状に形成すると共に、前記嵌合孔の横断面形状を前記駆動軸の他端部の部位と同じく滑らかな凹凸形状に形成したことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項５】
請求項４に記載のウォータポンプにおいて、  前記駆動軸を形成する前記合成樹脂材はガラス繊維を含み、該ガラス繊維は前記駆動軸の外表面において軸方向に沿って配向していることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項６】
請求項５に記載のウォータポンプにおいて、  前記駆動軸の他端部の前記インペラに嵌合する部位の横断面形状を点対称形状に形成すると共に、前記嵌合孔の横断面形状を前記駆動軸の他端部の部位と同じく点対称形状に形成したことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項７】
請求項３に記載のウォータポンプにおいて、  前記駆動軸の他端部の前記インペラに嵌合する部位の横断面形状を楕円形状に形成すると共に、前記嵌合孔の横断面形状を前記駆動軸の他端部の部位と同じく楕円形状に形成したことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項８】
請求項１に記載のウォータポンプにおいて、  前記駆動軸の他端部の前記インペラに嵌合する部位の横断面形状を多角形状に形成すると共に、前記嵌合孔の横断面形状を前記駆動軸の他端部の部位と同じく多角形状に形成したことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項９】
請求項８に記載のウォータポンプにおいて、  前記多角形状は、六角形状であることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項１０】
請求項８に記載のウォータポンプにおいて、  前記多角形状は、四角形状であることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項１１】
請求項１に記載のウォータポンプにおいて、  前記駆動軸の他端側を、前記固定部材から突出させたことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のウォータポンプにおいて、  前記固定部材は、前記駆動軸の外表面に点接触又は線接触によって固定されていることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のウォータポンプにおいて、  前記固定部材は、止め輪であることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のウォータポンプにおいて、  前記止め輪は、プッシュナットであることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項１５】
請求項１に記載のウォータポンプにおいて、  前記駆動軸を、前記プーリ側へ上り傾斜するテーパ形状に形成したことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項１６】
軸方向の一端側に筒状部を有するポンプハウジングと、  該ポンプハウジング内に回転自在に支持され、合成樹脂材によって形成された駆動軸と、  前記駆動軸の一端部に一体に固定された円盤状の端壁及び該端壁の外周縁に一体に結合されて前記筒状部を囲繞するように設けられた筒状基部を有する、合成樹脂材によって形成されたプーリと、  前記筒状基部の内周に固定された筒状の金属部材と、  前記金属部材と前記筒状部との間に改装されて、前記駆動軸を回転自在に軸受けする軸受部と、  合成樹脂材によって形成され、前記駆動軸の他端側と嵌合するインペラと、  を備え、  前記駆動軸の他端部と前記インペラの嵌合孔との間に、前記インペラの軸方向の最大嵌合位置を規制する規制部を設けると共に、前記駆動軸の他端部先端側に、前記最大嵌合位置にある前記インペラの軸方向の移動を前記規制部と協働して規制する固定部材を設け、前記駆動軸の他端部の前記インペラに嵌合する部位の横断面形状を回転規制部として形成すると共に、前記嵌合孔の横断面形状を前記駆動軸の他端部の部位と同じく回転規制部として形成したことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項１７】
ポンプハウジング内に挿通配置され、合成樹脂材によって形成された駆動軸と、  該駆動軸の一端側に一体回転可能に設けられ、駆動源から動力が伝達されて回転するプーリと、  合成樹脂材によって形成され、前記駆動軸の他端側と嵌合するインペラと、  前記駆動軸の前記インペラよりも他端側に取り付けられた中空の固定部材と、  を備えていることを特徴とするウォータポンプの組立方法であって、  前記インペラを、前記駆動軸の他端側の先端部から軸方向に沿って嵌合させた後に、前記インペラと前記駆動軸との間に設けられた規制部によって前記プーリ側への移動が規制される位置まで押し込む第１工程と、  前記固定部材を、前記インペラから突出している前記駆動軸の他端側の先端部から軸方向に沿って嵌合させた後に、前記駆動軸の前記インペラの前端面位置に固定する第２工程と、  を有するウォータポンプの組立方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載のウォータポンプの組立方法において、  前記固定部材は、前記駆動軸の他端部の軸方向先端側から係入固定することを特徴とするウォータポンプの組立方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載のウォータポンプの組立方法において、  前記固定部材は、内周側に形成される爪部を前記駆動軸に食い込ませることで係入固定することを特徴とするウォータポンプの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、例えば自動車のエンジン冷却装置に適用され、該冷却装置内における冷却水の循環に供されるウォータポンプ及び該ウォータポンプの組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  この種の従来のウォータポンプとしては、以下の特許文献１に記載されたものが知られている。【０００３】  概略を説明すると、このウォータポンプは、内部にポンプ室を有するポンプハウジングと、合成樹脂材によって円柱状に形成され、前記ポンプ室内に回転自在に支持される駆動軸と、該駆動軸の一端部にフランジ壁を介して一体に結合され、外部から動力が伝達されて回転する合成樹脂製のプーリと、該プーリの内周側に円筒状の金属製インサートを介して設けられたボールベアリングと、前記駆動軸の他端部に設けられた合成樹脂製のインペラと、前記ポンプハウジングと前記駆動軸との間に介装されて、前記ポンプ室と前記ボールベアリングとの間をシールするメカニカルシールと、を備えている。【０００４】  前記インペラと駆動軸とは、インペラの中央位置に横断面ほぼ円形状に貫通形成された挿通孔の内周面と、前記挿通孔に挿通された駆動軸の他端部の外周面との振動溶着によって一体回転可能に結合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３４９４８１号公報
【発明の概要】
【０００６】  しかしながら、前記インペラと駆動軸とは、前述したように、振動溶着によって一体回転可能に結合されているものの、この振動溶着が不十分であった場合には、溶着面の結合強度が低下して、冷却水の圧送に際して結合が剥離され、これによって、インペラと駆動軸との間に空転や脱落が生じてしまうおそれがあった。
【０００７】  本発明は、前記従来のウォータポンプの実情に鑑みて案出されたもので、インペラの駆動軸に対する空転や駆動軸からの脱落を規制し得るウォータポンプを提供するものである。
【０００８】  本発明は、ポンプハウジング内に挿通配置され、合成樹脂材によって形成された駆動軸と、該駆動軸の一端側に一体回転可能に設けられ、駆動源から動力が伝達されて回転するプーリと、合成樹脂材によって形成され、嵌合孔を介して前記駆動軸の他端部と嵌合するインペラと、を備え、前記駆動軸の他端部と前記インペラの嵌合孔との間に、前記インペラの軸方向の最大嵌合位置を規制する規制部を設けると共に、前記駆動軸の他端部先端側に、前記最大嵌合位置にある前記インペラの軸方向の移動を前記規制部と協働して規制する固定部材を設け、前記駆動軸の他端部の前記インペラに嵌合する部位の横断面形状を回転規制部として形成すると共に、前記嵌合孔の横断面形状を前記他端部の部位と同じく回転規制部として形成したことを特徴としている。
【０００９】  本発明によれば、インペラと駆動軸との結合力を向上させて、インペラの駆動軸に対する空転や駆動軸からの脱落を規制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるウォータポンプの縦断面図である。
【図２】第１の実施形態におけるウォータポンプの分解斜視図である。
【図３】図１のＡ矢視図である。
【図４】（Ａ）は第１の実施形態に供される駆動軸の拡大斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】（Ａ）は第１の実施形態の要部を断面して示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の拡大図である。
【図６】第１の実施形態に供されるインペラの背面斜視図である。
【図７】第１の実施形態に供されるインペラを駆動軸に組み付ける際の作業工程を示す分解斜視図である。
【図８】第１の実施形態に供されるインペラが駆動軸に組み付けられた状態を部分的に断面して示す斜視図である。
【図９】（Ａ）は本発明の第２実施形態に供される駆動軸の拡大斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】（Ａ）は本発明の第３実施形態に供される駆動軸の拡大斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１１】（Ａ）は本発明の第４実施形態に供される駆動軸の拡大斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１２】（Ａ）は本発明の第５実施形態に供される駆動軸の拡大斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】〔第１実施形態〕  以下、本発明に係るウォータポンプの各実施形態を図面に基づいて詳述する。このウォータポンプ１は、自動車のラジエータと内燃機関の間で冷却水である不凍液（エチレングリコール）を循環させる冷却装置に適用されている。
【００１２】  このウォータポンプ１は、図１及び図２に示すように、図外の内燃機関のシリンダブロックの側部にボルト固定等により直接取り付けられ、シリンダブロック側の前端部内にポンプ室３を有するポンプハウジング２と、該ポンプハウジング２の前端側に軸受部である単一のボールベアリング４によって回転自在に支持されたプーリ５と、該プーリ５とボールベアリング４の間に介装された金属製のインサート６と、前記ポンプハウジング２の内部に挿通配置され、一端側が前記プーリ５と一体形成された駆動軸７と、該駆動軸７の他端側に固定されて、前記ポンプ室３内に回転自在に収容されたインペラ８と、前記ポンプハウジング２と駆動軸７との間に介装されて、前記ポンプ室３と前記ボールベアリング４との間をシールするメカニカルシール９と、から主として構成されている。
【００１３】  前記ポンプハウジング２は、アルミニウム合金材で一体に形成され、ポンプ室３側のハウジング本体１０が異形円環状に形成されていると共に、該ハウジング本体１０の後端側に段差径状の筒状部１１を一体に有している。
【００１４】  前記ハウジング本体１０は、前端にシリンダブロックの側部に有する平面部に当接する平坦な環状の取付面１０ａが形成されていると共に、外周にはシリンダブロックに螺着固定される取付ボルトが挿通されるボルト孔１０ｂが形成されたボス部１０ｃが複数突設されている。
【００１５】  また、このハウジング本体１０の内部には、図外のラジエータ側の吸入ポートからポンプ室３に流入した冷却水をインペラ８の回転に伴ってシリンダブロック内のウォータジャケット内に吐出する吐出ポート１０ｄが形成されている。
【００１６】  前記筒状部１１は、図１〜図３に示すように、ポンプ室３側の大径筒部１１ａと、該大径筒部１１ａから前記ボールベアリング４方向へ延出した中径筒部１１ｂと、該中径筒部１１ｂから駆動軸７の一端側へ延出した小径筒部１１ｃと、から構成されている。
【００１７】  前記中径筒部１１ｂは、重力方向下側に前記メカニカルシール９から漏れ出た冷却水の水滴を流下させるドレン孔１２が上下方向に貫通形成されていると共に、該ドレン孔１２の下側には該ドレン孔１２から滴下した水滴を捕集貯留するドレンチャンバ１３が前記大径筒部１１ａの内部に跨って形成されている。このドレンチャンバ１３は、下端開口がドレンキャップ１４によって液密的に封止されている。
【００１８】  前記ボールベアリング４は、一般的なものであって、図１及び図２に示すように、前記小径筒部１１ｃに圧入された内輪４ａと、前記インサート６に圧入された外輪４ｂと、前記内輪４ａと外輪４ｂとの間に保持器を介して転動自在に設けられた複数のボール４ｃとから構成されている。
【００１９】  前記内輪４ａは、その軸方向の最大圧入位置が前記筒状部１１の中径筒部１１ｂの前端面によって規制されている。一方、外輪４ｂは、予め前記インサート６内への圧入長さで軸方向の位置が設定される。
【００２０】  前記ボールベアリング４の軸方向前後端には、図１及び図２に示すように、ボールベアリング４内部に塵芥などの侵入を阻止する一対の第１，第２シール部材１５，１６がそれぞれ設けられており、この両シール部材１５，１６は、ほぼ円環状に形成されると共に、ボールベアリング４の軸方向両側を覆うように対向配置されている。
【００２１】  前記第１シール部材１５は、前記中径筒部１１ｂと内輪４ａの一端面との間に狭持状態に固定されている。一方、第２シール部材１６は、保持部材であるリテーナ１７によって内輪４ａの他端面との間に狭持状態に固定されている。
【００２２】  前記プーリ５は、図１及び図２に示すように、後述するガラス繊維２６の配合された合成樹脂材により前記駆動軸７と一体成形されており、該駆動軸７の一端側から径方向に延出した円盤状の端壁であるフランジ壁５ａと、該フランジ壁５ａの外周縁から駆動軸７の軸方向に折曲された大径状の筒状基部５ｂと、該筒状基部５ｂの外周面に突設されたベルト装着部５ｃとから構成されている。
【００２３】  前記フランジ壁５ａは、図１及び図２に示すように、円周方向のほぼ等間隔位置に組み付け時の治具を挿入するための貫通孔１８が軸方向へ６つ貫通成形されていると共に、外面には中央位置から放射方向へ沿った補強リブ１９が一体に設けられている。
【００２４】  前記筒状基部５ｂは、図１に示すように、内周側に金属円筒状の前記インサート６が設けられている。このインサート６は、円筒状の本体６ａと、該本体６ａの先端に一体に有するフランジ部６ｂと、から構成され、プーリ５の樹脂成形時に前記フランジ部６ｂが筒状基部５ｂに埋設されて一体的に固定されている。
【００２５】  前記ベルト装着部５ｃは、波形歯状に形成された外周に、図外のクランクシャフトの先端部に固定された駆動プーリに巻回された伝達ベルトによって回転力が伝達されるようになっている。
【００２６】  前記駆動軸７は、図１に示すように、後述するガラス繊維２６が配合された合成樹脂材によって円柱状でかつ段差形状に形成され、前記プーリ５のフランジ壁５ａの中央に軸方向から一体に結合された一端部である大径軸部７ａと、該大径軸部７ａの他端縁から軸方向に延出された他端部である中径軸部７ｂと、該中径軸部７ｂの他端縁から軸方向に延出された同じく他端部である小径軸部７ｃと、から構成されている。
【００２７】  また、前記駆動軸７は、前記大径軸部７ａから小径軸部７ｃの先端へと漸次小径するテーパ形状、つまりプーリ５との結合部である大径軸部７ａの剛性を確保しつつ、射出成形後の型から引き抜く際の抜き勾配を考慮した形状に形成されている。
【００２８】  前記中径軸部７ｂには、図１及び図８に示すように、前記インペラ８が後述する嵌合孔２３を介して小径軸部７ｃと跨るようにして嵌合されるようになっており、この嵌合孔２３との嵌合範囲である中径軸部７ｂの一部（嵌合部位２０）は、前記インペラ８の前記駆動軸７に対する相対回転を規制する回転規制部として、横断面非真円形状に形成されている。
【００２９】  具体的に説明すると、中径軸部７ｂの軸方向ほぼ中央位置から小径軸部７ｃ側の端縁までの外周面の嵌合部位２０は、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、円周方向１８０°位置に一対の凹部２１が形成されている。この各凹部２１，２１は、外周面が曲面にて形成されていると共に、その円周方向両側縁が中径軸部７ｂの外周面となだらかな曲面をもって連接している。
【００３０】  これにより、前記嵌合孔２３との嵌合範囲である中径軸部７ｂの前記嵌合部位２０は、横断面形状が点対称でかつ滑らかな凹凸形状に形成された非真円形状の繭形状となっている。
【００３１】  前記小径軸部７ｃは、前記インペラ８を組み付ける際のガイド部としての役割を有しており、該インペラ８の前端側から先端部が突出するように形成されていると共に、この突出部位７ｄの先端縁には、テーパ面７ｅが形成されている。
【００３２】  また、前記中径軸部７ｂと小径軸部７ｃとの結合個所には、規制部の一部を構成する円環状の第１段差部２２が軸方向に対して直交するように形成されている。
【００３３】  前記インペラ８は、合成樹脂材によって一体に形成され、図１〜図３及び図６に示すように、ほぼ円盤状の基部８ａと、該基部８ａの中央部から前後軸方向へ突設された軸部８ｂと、前記基部８ａの前面側でかつ前記軸部８ｂの外周面から放射状に形成された８枚の羽根部８ｃと、から構成されている。
【００３４】  前記基部８ａは、所定肉厚に形成されて、前記ポンプ室３の背面に隙間をもって回転すると共に、図２，図３及び図６に示すように、その円周方向１８０°位置でかつ径方向ほぼ中間位置に一対の小径貫通孔８ｄが穿設されており、該各小径貫通孔８ｄ，８ｄを介して冷却水を基部８ａの背面へ流入させることで、前記メカニカルシール９を冷却して、該メカニカルシール９と前記駆動軸７との摺動摩擦による焼き付きを抑制するようになっている。
【００３５】  前記軸部８ｂの内部軸方向には、前記駆動軸７の他端部が嵌入する嵌合孔２３が貫通形成されており、この嵌合孔２３は、前記駆動軸７と嵌合した際の中径軸部７ｂの嵌合部位２０と相当する位置が、該嵌合部位２０の横断面形状とほぼ同一な横断面形状を有する回転規制部としての大径嵌合孔部２３ａに形成されている。
【００３６】  すなわち、前記中径軸部７ｂの嵌合部位２０が横断面繭形状の軸部に形成されている一方で、大径嵌合孔部２３ａの内周面形状が同一な横断面繭形状に形成されており、これによって、前記インペラ８が前記駆動軸７の中径軸部７ｂと小径軸部７ｃとに跨って嵌合されるようになっている。また、嵌合孔２３の小径軸部７ｃが挿通される小径嵌合孔部２３ｂは、前記小径軸部７ｃの外周面形状に倣って円筒状に形成されている。
【００３７】  なお、前記大径嵌合孔部２３ａは、前記駆動軸７の先端側へ向かって下りテーパ形状を有する嵌合部位２０の最大径に対して僅かに大径でかつ均一な内径に形成されていると共に、前記小径嵌合孔部２３ｂは、前記小径軸部７ｃの最大径に対して僅かに大径でかつ均一な内径に形成されており、前記インペラ８と駆動軸７とは、すきまばめ状に嵌合されるようになっている。
【００３８】  さらに、前記嵌合孔２３の前記大径嵌合孔部２３ａと小径嵌合孔部２３ｂとの間には、規制部の一部を構成する円環状の第２段差部２４が形成されている。
【００３９】  この第２段差部２４は、軸方向に対して直交するように形成されており、駆動軸７にインペラ８を嵌入させた際に、同じく軸方向に対して直交するように形成された前記駆動軸７側の第１段差部２２と当接し、それ以上の大径軸部７ａ側の軸方向の移動が規制されるようになっている。
【００４０】  したがって、前記インペラ８は、前記第１段差部２２と第２段差部２４とによって、駆動軸７に対する最大嵌合位置が定められると共に、ここから大径軸部７ａ側への軸方向の移動が規制されるようになっている。
【００４１】  また、前記インペラ８を駆動軸７に組み付けた際には、前述したように、インペラ８の前面側から小径軸部７ｃが突出するように形成されているが、この突出部位７ｄには、固定部材である金属製のプッシュナット２５が係入されている。
【００４２】  前記プッシュナット２５は、図１及び図２に示すように、薄板円板状に形成されると共に、その中央位置には、前記駆動軸７の小径軸部７ｃよりも小径な挿入孔２５ａが形成されている。
【００４３】  また、プッシュナット２５には、外周部から挿入孔２５ａ方向へ切り欠かれた複数の切り込み部２５ｂを介して複数の爪部２５ｃが形成されており、前記プッシュナット２５は、最大押し込み位置で前記各爪部２５ｃの各先端縁を前記突出部位７ｄの外周面に線接触もしくは点接触状に食い込ませることによって固定されている。これにより、前記インペラ８は、前記両段差部２２，２４側と反対側への軸方向の移動が規制されるようになっている。
【００４４】  前記メカニカルシール９は、図１及び図２に示すように、一般的なものであって、前記筒状部１１の中径筒部１１ｂの内周面に固定されたカートリッジ部９ａと、前記駆動軸７の中径軸部７ｂの外周面に支持されたスリーブ部９ｂと、前記カートリッジ部９ａの内周側と前記スリーブ部９ｂの外周側との間に設けられて摺動するシール部９ｃとから構成されている。
【００４５】  なお、前記プーリ５及び駆動軸７は、前述したように、金型により一体に樹脂成形されているが、その成形の際には、短いガラス繊維２６が配合された合成樹脂材が用いられる。
【００４６】  この合成樹脂材は、前記金型の前記駆動軸７の小径軸部７ｃの先端面と対応する位置から注入され、軸方向に沿って大径軸部７ａの前記プーリ５のフランジ壁５ａとの結合位置まで流動すると、今度はプーリ５のベルト装着部５ｃの外周縁位置へ向かって径方向へと放射状に流動し、これにより、金型全体に充填されるようになっている。
【００４７】  このとき、前記ガラス繊維２６は、樹脂成形時に前記金型と接していた部位の近傍、つまり、前記プーリ５及び駆動軸７の外周面近傍において合成樹脂材の流動方向へ配向されており、例えば、図５（Ａ），（Ｂ）に示す駆動軸７の中径軸部７ｂにおいては、内部のガラス繊維２６ａが円周方向に沿って配向されているのに対して、外周面近傍のガラス繊維２６ｂは軸方向に沿って配向されている（図５（Ｂ）の矢印参照）。〔インペラと駆動軸との組付方法〕  以下、前記インペラ８の駆動軸７に対する組付方法について説明する。
【００４８】  まず、前記インペラ８を前記駆動軸７に対して相対回転させることで、駆動軸７の嵌合部位２０とインペラ８の大径嵌合孔部２３ａとを予め位置合わせしておく。
【００４９】  次に、図７に示すように、前記インペラ８を、前記駆動軸７の小径軸部７ｃの先端縁側から軸方向に沿って前記大径軸部７ａ側へ嵌合させつつ移動させ、駆動軸７側の第１段差部２２とインペラ８側の第２段差部２４とが当接する位置（最大嵌合位置）まで押し込む。このとき、インペラ８を駆動軸７に対して回転させつつ大径軸部７ａ側へさらに押し込み、前記嵌合部位２０と大径嵌合孔部２３ａとの嵌合が確実であるかを確認する。
【００５０】  その後、前記インペラ８を前記最大嵌合位置に維持しつつ、該インペラ８の軸部８ｂの前面側から突出した前記小径軸部７ｃの突出部位７ｄに、前記プッシュナット２５を、各爪部２５ｃを拡径方向へ弾性変形させながら係入させ、前記突出部位７ｄの前記軸部８ｂの前端面位置にまで押し込む。
【００５１】  これにより、前記プッシュナット２５は、各爪部２５ｃが拡径方向へ弾性変形された状態のまま前記突出部位７ｄの外周面に係入される。そして、各爪部２５ｃの先端縁が縮径方向への弾性力（復原力）によって前記突出部位７ｄの外周面に食い込むことにより、前記プッシュナット２５は、軸方向位置が固定されるようになっている。
【００５２】  以上の方法により、前記インペラ８は、図８に示すように、それぞれ横断面ほぼ繭形状に形成された前記駆動軸７の中径軸部７ｂの嵌合部位２０と前記インペラ８の大径嵌合孔部２３ａとによって相対回転が規制されると共に、前記第１，第２段差部２２，２４からなる規制部と前記プッシュナット２５とによって軸方向の移動が規制されて、駆動軸７に対して強固に組み付けられる。〔第１実施形態の作用効果〕  したがって、この実施形態によれば、機関のクランクシャフトが回転駆動して前記プーリ５が回転駆動されると、該プーリ５と一体成形された前記駆動軸７を介して前記インペラ８が回転してポンプ作用を行い、冷却水を前記吐出ポート１０ｄから機関のウォータジャケットに圧送して内燃機関全体の冷却を行う。
【００５３】  このとき、前記駆動軸７とインペラ８との間には、回転力の伝達に伴うモーメント力（円周方向の力）及び前記各羽根部８ｃが冷却水を圧送する際の反力による駆動軸７の先端方向へのアキシャル荷重（軸方向の力）が作用するが、駆動軸７とインペラ８との結合強度が低いと、回転力の授受が不十分となってインペラ８が駆動軸７に対して空転を起こしたり、アキシャル荷重に耐えられずにインペラ８が駆動軸７から脱落したりという問題が生じるおそれがあった。
【００５４】  これに対して、本実施形態では、ほぼ同一な横断面繭形状に形成された前記中径軸部７ｂの嵌合部位２０と前記インペラ８の大径嵌合孔部２３ａとの嵌合によってインペラ８の駆動軸７に対する相対回転を規制し、回転方向の力に対する結合強度、つまり回転止め力を向上させた。
【００５５】  すなわち、プーリ５の回転に伴って駆動軸７が回転されると、嵌合部位２０と大径嵌合孔部２３ａとが互いに噛み合うことで相対回転が規制されて、確実にインペラ８へ回転力を伝達する。
【００５６】  また、本実施形態では、前記第１，第２段差部２２，２４とプッシュナット２５との協働によってインペラ８の前後軸方向の移動を確実に規制することから、結合強度がさらに向上する。
【００５７】  すなわち、インペラ８に駆動軸７先端側への軸方向へ沿ったアキシャル荷重がかかったとしても、プッシュナット２５の内周側に設けられた各爪部２５ｃの先端縁が弾性力によって小径軸部７ｃの外周面に食い込んで強固に係入されていることから、インペラ８の移動が強固に規制される。
【００５８】  したがって、本実施形態によれば、駆動軸７とインペラ８との間の結合強度が向上することから、インペラ８の駆動軸７に対する空転や駆動軸７からの脱落を確実に抑制することができる。
【００５９】  また、本実施形態においては、前記プッシュナット２５が金属製である一方、前記駆動軸７が合成樹脂製であることから、小径軸部７ｃのプッシュナット２５の各爪部２５ｃ先端縁との接触部が樹脂クリープ（経時劣化）によって侵食され、プッシュナット２５が駆動軸７から外れ、駆動軸７とインペラ８との結合が解除されてしまう可能性を考慮する必要がある。
【００６０】  このため、本実施形態では、前記プッシュナット２５として薄板円板状に形成され、前記小径軸部７ｃと線接触もしくは点接触状に固定されるものを用いることで、プッシュナット２５と小径軸部７ｃとの接触範囲をごく僅かなものとした。すなわち、小径軸部７ｃのプッシュナット２５との接触面に樹脂クリープが生じ、プッシュナット２５が駆動軸７の先端側へ移動したとしても、生じる範囲が非常に狭いことから、該樹脂クリープによる悪影響が低減され、駆動軸７とインペラ８との結合を維持することが可能となる。
【００６１】  また、前記駆動軸７の小径軸部７ｃは、インペラ８の前端側から突出するように形成されていると共に、前記プッシュナット２５は、その突出部位７ｄのインペラ８の軸部８ｂの前端面位置に係入されていることから、仮に樹脂クリープが生じてプッシュナット２５が小径軸部７ｃの先端側へ移動したとしても、その移動した先に食い込んで再び固定され、駆動軸７とインペラ８との結合が維持される。
【００６２】  また、本実施形態では、前記嵌合部位２０の横断面形状（繭形状）を、角部（エッジ）を有さない滑らかな凹凸形状に形成したことから、角部を有する形状に比べて応力集中が生じにくくなっている。
【００６３】  さらに、前記嵌合部位２０の横断面形状は点対称形状でもあるから、回転方向に依らず応力集中が生じにくくなっており、例えば、ウォータポンプ１の運転が停止した直後に、慣性によって流動する冷却水から通常とは逆方向の回転力を受けた場合であっても、嵌合部位２０に応力集中は生じにくくなっている。
【００６４】  このように、前記嵌合部位２０が応力集中を避ける形状に形成されていることから、駆動軸７（嵌合部位２０）の変形や破損などを効果的に抑制することができる。
【００６５】  また、本実施形態では、前記駆動軸７の内部にガラス繊維２６が含有されているが、このガラス繊維２６は、配向された方向と直交する方向の力に対する剛性を向上させる効果を有している。すなわち、前記駆動軸７は、外周面近傍のガラス繊維２６ｂが軸方向に沿って配向されていることから、直交する方向である回転方向に対する剛性（ねじり剛性）が向上している。
【００６６】  特に、本実施形態では、前記嵌合部位２０の外周面が全て曲面によって形成され、直線部分を含む形状に比べて表面積が大きくなっていることから、回転方向と直交する向きに配向されたガラス繊維２６ｂの割合が増加するため、嵌合部位２０のねじり剛性がより向上している。
【００６７】  したがって、駆動軸７（嵌合部位２０）の変形や破損などをより効果的に抑制することができる。
【００６８】  さらに、本実施形態では、前記駆動軸７に対する前記インペラ８の組み付けを全て軸方向から行っているため、組付作業性が向上されると共に、駆動軸７の先端部に対して径方向から強い負荷がかかることもないため、駆動軸７を変形させることなく組付作業を行うことができる。
【００６９】  また、前記プッシュナット２５を外すことのみで前記駆動軸７とインペラ８との結合を解除できることから、圧入や溶着といった結合方法に比べて分解にかかる作業性も向上される。〔第２，第３実施形態〕  図９は第２実施形態を示し、基本構成は第１の実施形態と同様であるが、前記駆動軸７の中径軸部７ｂの嵌合部位２０及び前記インペラ８の大径嵌合孔部２３ａが横断面ほぼ楕円形状に形成されている点で異なる。
【００７０】  図１０は第３実施形態を示し、基本構成は第１の実施形態と同様であるが、前記駆動軸７の中径軸部７ｂの嵌合部位２０及び前記インペラ８の大径嵌合孔部２３ａが横断面ほぼ長円形状に形成されている点で異なる。
【００７１】  これらもまた、第１の実施形態と同様に、前記嵌合部位２０の外周面に角部（エッジ）を有さない形状であることから、嵌合部位２０の内部の局部的な応力集中を緩和することができる。〔第４，第５実施形態〕  図１１，図１２は本発明の第４，第５実施形態を示し、共に前記駆動軸７の中径軸部７ｂの嵌合部位２０及び前記インペラ８の大径嵌合孔部２３ａを横断面多角形状に形成している。
【００７２】  図１１に示す第４実施形態は、前記嵌合部位２０及び大径嵌合孔部２３ａが横断面ほぼ六角形状に形成されている。
【００７３】  図１２に示す第５実施形態は、前記嵌合部位２０及び大径嵌合孔部２３ａが横断面ほぼ四角形状に形成されている。
【００７４】  これらは、前記嵌合部位２０の外周面に複数の角部２７（エッジ）を有しており、第１の実施形態などに比べて該角部２７近傍に応力集中が生じやすくなっているものの、これら角部２７が大径嵌合孔部２３ａの内周面と強固に噛み合うことから、駆動軸７に対するインペラ８の空転をさらに抑制することができる（図１１（Ｂ），図１２（Ｂ）参照）。なお、前記各角部２７には、過度の応力集中を避けるために丸め加工が施されている。
【００７５】  本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成を変更することも可能である。
【００７６】  例えば、前記各実施形態では、前記駆動軸７とプーリ５とが一体に成形されたものとして説明したが、これらは別体に成形されたものであってもよい。
【００７７】  また、前記各実施形態では、前記インペラ８の前記駆動軸７に対する最大嵌合位置を規制する規制部として、第１，第２段差部２２，２４を用いたが、規制部は段差部に限られるものではない。
【００７８】  さらに、前記各実施形態では、固定部材として前記プッシュナット２５を用いたが、固定部材はこれに限らず、例えばスナップリングを適用することも可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年9月28日(2015.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプハウジング内に挿通配置され、合成樹脂材によって形成された駆動軸と、
該駆動軸の一端側に一体回転可能に設けられ、駆動源から動力が伝達されて回転するプーリと、
合成樹脂材によって形成され、嵌合孔を介して前記駆動軸の他端部と嵌合するインペラと、
を備え、
前記駆動軸の他端部と前記インペラの嵌合孔との間に、前記インペラの軸方向の最大嵌合位置を規制する規制部を設けると共に、前記駆動軸の他端部先端側に、前記最大嵌合位置にある前記インペラの軸方向の移動を前記規制部と協働して規制する固定部材を設け、前記駆動軸の他端部の前記インペラに嵌合する部位の横断面形状を回転規制部として形成すると共に、前記嵌合孔の横断面形状を前記駆動軸の他端部の部位と同じく回転規制部として形成したことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記駆動軸の他端部の前記インペラに嵌合する部位の横断面形状を角部のない形状に形成すると共に、前記嵌合孔の横断面形状を前記駆動軸の他端部の部位と同じく角部のない形状に形成したことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載のウォータポンプにおいて、
前記駆動軸の他端部の前記インペラの嵌合する部位の横断面形状を全体が曲面形状となるように形成すると共に、前記嵌合孔の横断面形状を前記駆動軸の他端部の部位と同じく全体が曲面形状となるように形成したことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項４】
請求項３に記載のウォータポンプにおいて、
前記駆動軸の他端部の前記インペラに嵌合する部位の横断面形状を滑らかな凹凸形状に形成すると共に、前記嵌合孔の横断面形状を前記駆動軸の他端部の部位と同じく滑らかな凹凸形状に形成したことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項５】
請求項４に記載のウォータポンプにおいて、
前記駆動軸を形成する前記合成樹脂材はガラス繊維を含み、該ガラス繊維は前記駆動軸の外表面において軸方向に沿って配向していることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項６】
請求項５に記載のウォータポンプにおいて、
前記駆動軸の他端部の前記インペラに嵌合する部位の横断面形状を点対称形状に形成すると共に、前記嵌合孔の横断面形状を前記駆動軸の他端部の部位と同じく点対称形状に形成したことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項７】
請求項３に記載のウォータポンプにおいて、
前記駆動軸の他端部の前記インペラに嵌合する部位の横断面形状を楕円形状に形成すると共に、前記嵌合孔の横断面形状を前記駆動軸の他端部の部位と同じく楕円形状に形成したことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項８】
請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記駆動軸の他端部の前記インペラに嵌合する部位の横断面形状を多角形状に形成すると共に、前記嵌合孔の横断面形状を前記駆動軸の他端部の部位と同じく多角形状に形成したことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項９】
請求項８に記載のウォータポンプにおいて、
前記多角形状は、六角形状であることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項１０】
請求項８に記載のウォータポンプにおいて、
前記多角形状は、四角形状であることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項１１】
請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記駆動軸の他端側を、前記固定部材から突出させたことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のウォータポンプにおいて、
前記固定部材は、前記駆動軸の外表面に点接触又は線接触によって固定されていることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のウォータポンプにおいて、
前記固定部材は、止め輪であることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のウォータポンプにおいて、
前記止め輪は、プッシュナットであることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項１５】
請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記駆動軸を、前記プーリ側へ上り傾斜するテーパ形状に形成したことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項１６】
軸方向の一端側に筒状部を有するポンプハウジングと、
該ポンプハウジング内に回転自在に支持され、合成樹脂材によって形成された駆動軸と、
前記駆動軸の一端部に一体に固定された円盤状の端壁及び該端壁の外周縁に一体に結合されて前記筒状部を囲繞するように設けられた筒状基部を有する、合成樹脂材によって形成されたプーリと、
前記筒状基部の内周に固定された筒状の金属部材と、
前記金属部材と前記筒状部との間に介装されて、前記駆動軸を回転自在に軸受けする軸受部と、
合成樹脂材によって形成され、前記駆動軸の他端側と嵌合するインペラと、
を備え、
前記駆動軸の他端部と前記インペラの嵌合孔との間に、前記インペラの軸方向の最大嵌合位置を規制する規制部を設けると共に、前記駆動軸の他端部先端側に、前記最大嵌合位置にある前記インペラの軸方向の移動を前記規制部と協働して規制する固定部材を設け、前記駆動軸の他端部の前記インペラに嵌合する部位の横断面形状を回転規制部として形成すると共に、前記嵌合孔の横断面形状を前記駆動軸の他端部の部位と同じく回転規制部として形成したことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項１７】
ポンプハウジング内に挿通配置され、合成樹脂材によって形成された駆動軸と、
該駆動軸の一端側に一体回転可能に設けられ、駆動源から動力が伝達されて回転するプーリと、
合成樹脂材によって形成され、前記駆動軸の他端側と嵌合するインペラと、
前記駆動軸の前記インペラよりも他端側に取り付けられた中空の固定部材と、
を備えていることを特徴とするウォータポンプの組立方法であって、
前記インペラを、前記駆動軸の他端側の先端部から軸方向に沿って嵌合させた後に、前記インペラと前記駆動軸との間に設けられた規制部によって前記プーリ側への移動が規制される位置まで押し込む第１工程と、
前記固定部材を、前記インペラから突出している前記駆動軸の他端側の先端部から軸方向に沿って嵌合させた後に、前記駆動軸の前記インペラの前端面位置に固定する第２工程と、
を有するウォータポンプの組立方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載のウォータポンプの組立方法において、
前記固定部材は、前記駆動軸の他端部の軸方向先端側から係入固定することを特徴とするウォータポンプの組立方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載のウォータポンプの組立方法において、
前記固定部材は、内周側に形成される爪部を前記駆動軸に食い込ませることで係入固定することを特徴とするウォータポンプの組立方法。
【国際調査報告】
2016006357.tif 000015
2016006357.tif 000016
2016006357.tif 000017
2016006357.tif 000018