(57)【要約】【課題】冷却水ポンプ装置において、ポンプ室内の冷却水がシール部から漏れるのを確実に防止すること。【解決手段】冷却水を循環するインペラ２１が固定されるシャフト２２と、インペラ２１が配置されるポンプ室２３を形成しシャフト２２を回転可能に軸支するケース２５と、を備えた冷却水ポンプ装置２０において、ケース２５とシャフト２２との間に、シャフト２２の軸方向に離間した複数のシール部２７ａ，２７ｂを有しケース２５とシャフト２２との間に流体が充填された流体室９２を画成するシール機構９０を配置し、流体室内９２の圧力をポンプ室２３内の冷却水圧に比して相対的に高圧である圧力源Ｐに連通する連通路２５ｃ，８０を介して加圧すること。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却水を循環するインペラが固定されるシャフトと、
前記インペラが配置されるポンプ室を形成し前記シャフトを軸受を介して回転可能に軸支するケースと、を備えた冷却水ポンプ装置において、
前記ケースと前記シャフトとの間に、前記シャフトの軸方向に離間した複数のシール部を有し前記ケースと前記シャフトとの間に流体が充填された流体室を画成するシール機構を配置し、前記流体室内の圧力を前記ポンプ室内の冷却水圧に比して相対的に高圧である圧力源に連通する連通路を介して加圧することを特徴とする冷却水ポンプ装置。
【請求項２】
前記連通路と前記流体室との間に伸縮可能な隔壁を配置することを特徴とする請求項１に記載の冷却水ポンプ装置。
【請求項３】
前記流体は潤滑油であることを特徴とする請求項２に記載の冷却水ポンプ装置。
【請求項４】
前記圧力源をエンジンとラジエータとにより構成される冷却回路の所定の位置に設けることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の冷却水ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両等の冷却水を循環する冷却水ポンプ装置に関し、特に複数のシール部を有するシール機構により冷却水をポンプ室に密閉する冷却水ポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷却水ポンプ装置は、インペラが固定されるポンプ軸と、ポンプ室を形成しポンプ軸を回転可能に軸支するケースとからなる冷却水ポンプ装置において、ケースとポンプ軸との間に複数のシール部材を隙間を設けて配置し、この隙間にケースの外部と連通させる水抜き通路の開口部を形成したものがある
この冷却水ポンプ装置は、ポンプ室と外部（大気）をシール部材で区切り、ポンプ室から漏れた冷却水を水抜き通路を介して外部に排出するものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ところで、エンジンの冷却水圧は、エンジン停止時であれば大気圧と同等であるが、エンジン始動と共に冷却水圧の方が高くなる。この場合、ポンプ室と外部（大気）をシール部材で区切るだけでは、圧力が高いポンプ室からの冷却水漏れが増大し、冷却水は水抜き通路を介して外部に排出されると共に、エンジンとラジエータとにより構成される冷却回路から冷却水が漏れ、その結果エンジンがオーバーヒートする恐れがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−１１６２９７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、冷却水ポンプ装置において、ポンプ室内の冷却水がシール部から漏れるのを確実に防止することを技術的課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した技術的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、冷却水を循環するインペラが固定されるシャフトと、前記インペラが配置されるポンプ室を形成し前記シャフトを軸受を介して回転可能に軸支するケースと、を備えた冷却水ポンプ装置において、前記ケースと前記シャフトとの間に、前記シャフトの軸方向に離間した複数のシール部を有し前記ケースと前記シャフトとの間に流体が充填された流体室を画成するシール機構を配置し、前記流体室内の圧力を前記ポンプ室内の冷却水圧に比して相対的に高圧である圧力源に連通する連通路を介して加圧することである。
【０００７】
上記した手段によれば、ケースとシャフトとの間に、シャフトの軸方向に離間した複数のシール部を有しケースとシャフトとの間に流体が充填された流体室を画成するシール機構を配置し、流体室内の圧力をポンプ室内の冷却水圧に比して相対的に高圧である圧力源に連通する連通路を介して加圧することにより、流体室内の圧力がポンプ室内の圧力より高いため、流体がポンプ室からシール部を通して流体室へ漏れることを確実に防止できる。
【０００８】
上記した技術的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、前記連通路と前記流体室との間に伸縮可能な隔壁を配置することである。
【０００９】
上記した手段によれば、連通路と流体室との間に伸縮可能な隔壁を配置することにより、圧力源の圧力は隔壁を介して流体室内の作動流体を加圧し、圧力源の圧力は効率良く流体室内の圧力を加圧するため、確実に冷却水がポンプ室からシール部を通して流体室へ漏れることを防止できる。
【００１０】
上記した技術的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、前記流体は潤滑油であることである。
【００１１】
上記した手段によれば、流体は潤滑油であることにより、シール部の潤滑を行うことができると共に、シャフトの防錆を行いシール部の密閉性を向上するため、確実に冷却水がポンプ室からシール部を通して流体室へ漏れることを防止できる。
【００１２】
上記した技術的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、前記圧力源をエンジンとラジエータとにより構成される冷却回路の所定の位置に設けることである。
【００１３】
上記した手段によれば、圧力源をエンジンとラジエータとにより構成される冷却回路の所定の位置に設けることにより、新たに圧力源を設ける必要が無く、構造を簡単なものとすることができ、コストを低減することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に従った実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施形態を示すウォータポンプ（冷却水ポンプ装置）２０である。ウォータポンプ２０は、図示しない締結手段により、エンジン１０に、固定されている。
【００１６】
ウォータポンプ２０は、冷却水を循環するインペラ２１が固定されるシャフト２２と、インペラ２１が配置されるポンプ室２３を形成しシャフト２２を回転可能に軸受２４により軸支するケース２５と、ケース２５とシャフト２２との間に配置されるシール機構９０とから構成されている。
【００１７】
ケース２５には中空円筒部２５ａが形成され、中空円筒部２５ａの内周には一端にインペラ２１が固定され他端に回転駆動力が伝達されるプーリシート２６が固定されるシャフト２２が軸受２４を介して軸支されている。中空円筒部２５ａの内周には、軸受２４とインペラ２１との間に環状の環状溝２５ｂが形成されている。環状溝２５ｂの軸受２４側には、その外周の軸受２４側略半分が中空円筒部２５ａの内周に嵌入され、その内周がシール部２７ａを介してシャフト２２に摺接するオイルシール２７Ａが配置されている。環状溝２５ｂのインペラ２１側には、その外周のインペラ２１側略半分が中空円筒部２５ａの内周に嵌入され、その内周がシール部２７ｂを介してシャフト２２に摺接するオイルシール２７Ｂが配置されている。オイルシール２７Ａの外周の環状溝２５ｂ側略半分と、オイルシール２７Ｂの外周の環状溝２５ｂ側略半分との間には伸縮可能な隔壁２８が固定されている。環状溝２５ｂとオイルシール２７Ａ，２７Ｂの外周と隔壁２８とにより加圧室９１が画成されている。加圧室９１には、ポンプ室２３内の冷却水圧に比して相対的に高圧である圧力源Ｐに連通する第２連通路２５ｃが設けられている。シャフト２２の軸方向に互いに離間したオイルシール２７Ａ，２７Ｂと隔壁２８とシャフト２２の外周とにより流体室９２が画成され、流体室９２には流体が密閉されている。流体室９２内の流体は加圧室９１の圧力により加圧されることにより、流体の圧力がポンプ室２３内の冷却水の圧力より相対的に高くなり、冷却水がオイルシール２７Ｂのシール部２７ｂを通して漏れることを防止する。
【００１８】
すなわち、シール機構９０は、伸縮可能な隔壁２８を介して隣接する流体室９２と加圧室９１とにより構成され、ポンプ室２３と流体室９２とを区切るオイルシール２７Ａ，２７Ｂを有する流体室９２から構成される。流体室９２内の流体の圧力を加圧室９１の圧力により隔壁２８を介して加圧することにより、流体の圧力がポンプ室２３内の冷却水の圧力より相対的に高くなり、ポンプ室２３の冷却水がポンプ室２３から流体室９２へオイルシール２７Ｂを通して漏れることを防止する。なお、流体は潤滑作用及び防錆作用のあるグリスがよい。
【００１９】
図２は本発明の実施の形態を示す冷却回路１００の模式図である。
【００２０】
図２において、エンジン１０の内部にはその冷却用通路として図示しないウォータジャケットが形成されている。ウォータジャケットの入口１０ａにはウォータポンプ２０が連通し、ウォータジャケットの出口１０ｂにはラジエータ通路４０が連通している。ウォータポンプ２０はエンジン１０の駆動力によって内部に配置された図１に示すインペラ２１が回転されて冷却水を吐出する。ウォータポンプ２０はラジエータ帰還通路５０の途中に配置された流量制御弁６０を介してラジエータ３０の出口３０ａと連通する。また、ウォータポンプ２０はラジエータ３０の入口３０ｂに連通するラジエータ通路４０の所定位置（圧力源）Ｐから分岐する第１連通路８０に図１に示す第２連通路２５ｃを介して連通する。流量制御弁６０はラジエータ通路４０から分岐し、ラジエータ３０と平行に設けられたバイパス通路７０と連通し、ラジエータ通路４０の冷却水をラジエータ３０を介してラジエータ帰還通路５０と連通させるか、バイパス回路７０を介して（ラジエータ３０を迂回して）ラジエータ帰還通路５０と連通させるかを切り換える。
【００２１】
次に本実施形態の作用について説明する。
【００２２】
プーリシート２６を介して、エンジン１０の図示しない出力軸から伝達される回転駆動力によりシャフト２２も同一方向に回転する。そして、シャフト２２と一体となったインペラ２１が、ケース２５により閉塞されたポンプ室２３内で回転する。
【００２３】
いま、ポンプ２３内には冷却水が満たされているので、インペラ２１の回転による遠心力によって、インペラ２１は、ポンプ室２３の中心付近にある冷却水を、インペラ２１の外周方向へと運ぶ。このように、インペラ２１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、ポンプ室２３内におけるインペラ２１の回転中心付近とその外周側との間には圧力差が生じ、冷却水がインペラ２１の回転中心付近に設けられる吸込ポート２０ａからポンプ室２３内へと吸い込まれる。そして、冷却水はインペラ２１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吐出される。
【００２４】
吐出口から吐出された冷却水は、エンジン１０のウォータジャケットへと供給され、循環する。冷間時は、ウォータジャケットを循環した冷却水は、ラジエータ通路４０、バイパス通路７０、流量制御弁６０およびラジエータ帰還通路５０を介して、ウォータポンプ２０の吸込ポート２０ａへ流れる。また、温間時は、ウォータジャケットを循環した冷却水は、ラジエータ通路４０、ラジエータ３０、流量制御弁６０およびラジエータ帰還通路５０を介して、ウォータポンプ２０の吸込ポート２０ａへ流れる。このとき、ラジエータ通路４０を流れる冷却水の圧力は図３に示すように、ポンプ室２３内の冷却水の圧力より相対的に高くなる。ラジエータ通路４０の所定位置（圧力源）Ｐの冷却水の圧力は、第１連通路８０および第２連通路２５ｃを通して、加圧室９１へ伝達される。
【００２５】
流体室９２内の流体の圧力は加圧室９１の圧力により隔壁２８を介して加圧されることにより、流体の圧力がポンプ室２３内の冷却水の圧力より相対的に高くなるため、冷却水がオイルシール２７Ｂのシール部２７ｂを通して漏れることを防止する。
【００２６】
なお、図４に示すように、ラジエータ通路４０から圧力調整通路２９０を通して、ポンプ室２３内の冷却水の圧力より相対的に高くなる圧力に調整される圧力調整室Ｐ１を設けた冷却回路２００を構成し、圧力調整室Ｐ１の圧力を第２連通路２５ｃを通して加圧室９２に加えてもよい。
【００２７】
図４において、図２と同一の要素には同一の符号の付し重複する説明を省略する。
【００２８】
また、本実施形態では、軸受は図１に示されるころがり軸受としたが、すべり軸受であってもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明にて講じた技術的手段によれば、ケースとシャフトとの間に、シャフトの軸方向に離間した複数のシール部を有しケースとシャフトとの間に流体が充填された流体室を画成するシール機構を配置し、流体室内の圧力をポンプ室内の冷却水圧に比して相対的に高圧である圧力源に連通する連通路を介して加圧することにより、流体室内の圧力がポンプ室内の圧力より高いため、流体がポンプ室からシール部を通して流体室へ漏れることを確実に防止できる。
【００３０】
また、請求項２の発明にて講じた技術的手段によれば、連通路と流体室との間に伸縮可能な隔壁を配置することにより、圧力源の圧力は隔壁を介して流体室内の作動流体を加圧し、圧力源の圧力は効率良く流体室内の圧力を加圧するため、確実に冷却水がポンプ室からシール部を通して流体室へ漏れることを防止できる。
【００３１】
また、請求項３の発明にて講じた技術的手段によれば、流体は潤滑油であることにより、シール部の潤滑を行うことができると共に、シャフトの防錆を行いシール部の密閉性を向上するため、確実に冷却水がポンプ室からシール部を通して流体室へ漏れることを防止できる。
【００３２】
また、請求項４の発明にて講じた技術的手段によれば、圧力源をエンジンとラジエータとにより構成される冷却回路の所定の位置に設けることにより、新たに圧力源を設ける必要が無く、構造を簡単なものとすることができ、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係わるウォータポンプ２０の縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係わる冷却回路１００の模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係わる冷却回路１００の圧力変動図である。
【図４】本発明の実施形態に係わる冷却回路２００の模式図である。
【符号の説明】
１０・・・エンジン
２０・・・冷却水ポンプ装置
２１・・・インペラ
２２・・・シャフト
２３・・・ポンプ室
２５・・・ケース
２５ｃ・・・第２連通路（連通路）
２７ａ，２７ｂ・・・シール部
２８・・・隔壁
３０・・・ラジエータ
８０・・・第１連通路（連通路）
９０・・・シール機構
１００・・・冷却回路
Ｐ・・・圧力源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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