(57)【要約】【課題】フランジ壁の開口部を通しての軸受や軸シールへの埃や塵の侵入を防止する。【解決手段】ポンプハウジングに円筒壁７を設け、ポンプインペラ６に連結される回転軸５を円筒壁７内に挿通させる。回転軸５の端部に径方向外側に延出するフランジ壁１３を設け、フランジ壁１３の外周部にプーリ９を一体に設ける。円筒壁７の内周面と回転軸５の間にメカニカルシール８を介装し、円筒壁７の外周面とプーリ９の内周面の間に軸受１４を介装する。フランジ壁１３に水蒸気排出用の開口部１１を設ける。このようなウォーターポンプにおいて、開口部１１を、円筒壁７の小径部内周面７ｂｉよりも径方向外側であって、軸受１４の内輪１４ａの端部外周面１４ａｏよりも径方向内側となる領域ｍに配置する。【選択図】　図１
2004144060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ室を形成するポンプハウジングと、前記ポンプハウジングに収容されてポンプ作用を為すポンプインペラと、前記ポンプハウジングの外部に配置され、駆動源から動力を入力されて回転する略円筒状の入力回転体と、この入力回転体と同軸に設けられ、入力回転体の回転を前記インペラに伝達する回転軸と、この回転軸のポンプハウジングの外側の端部から径方向外側に延出して、回転軸と前記入力回転体を連結するフランジ壁と、前記ポンプハウジングに一体に設けられ、前記回転軸の外周側を囲繞する円筒壁と、この円筒壁の外周面と前記入力回転体の内周面の間に介装され、内輪と外輪の間に配置された転動体によって前記入力回転体を円筒壁に回転自在に支持させる軸受と、前記円筒壁の内周面と回転軸の間に介装され、回転軸回りからの冷却水の漏出を防止する軸シールと、前記フランジ壁に形成され、軸シールを通ってポンプ室側から漏れ出た水蒸気をポンプ外部に排出する開口部と、を備えたウォータポンプにおいて、
前記開口部を、軸受の内輪のうちのフランジ壁側の端部外周面よりも径方向内側に配置したことを特徴とするウォーターポンプ。
【請求項２】
ポンプ室を形成するポンプハウジングと、前記ポンプハウジングに収容されてポンプ作用を為すポンプインペラと、前記ポンプハウジングの外部に配置され、駆動源から動力を入力されて回転する略円筒状の入力回転体と、この入力回転体と同軸に設けられ、入力回転体の回転を前記インペラに伝達する回転軸と、この回転軸のポンプハウジングの外側の端部から径方向外側に延出して、回転軸と前記入力回転体を連結するフランジ壁と、前記ポンプハウジングに一体に設けられ、前記回転軸の外周側を囲繞する円筒壁と、この円筒壁の外周面と前記入力回転体の内周面の間に介装され、前記入力回転体を円筒壁に回転自在に支持させる軸受と、前記円筒壁の内周に固定されたアウタレースと回転軸の外周に固定されたインナレースによって回転軸回りからの冷却水の漏出を防止する軸シールと、前記フランジ壁に形成され、軸シールを通ってポンプ室側から漏れ出た水蒸気をポンプ外部に排出する開口部と、を備えたウォータポンプにおいて、
前記開口部を、軸シールの前記アウタレースのフランジ壁側の端部内周面と、円筒壁の前記軸シールよりもフランジ壁側領域の内周面のうちの、内径の小さい側のものよりも径方向外側に配置したことを特徴とするウォーターポンプ。
【請求項３】
前記円筒壁内の軸シールに近接した位置に水捕捉室を形成し、その水捕捉室にポンプ外部に連通する排出通路を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のウォーターポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、エンジンの冷却水供給等に用いられるウォーターポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のウォーターポンプは、ポンプハウジング内に収容されたインペラが回転駆動されてポンプ作用を為し、そのインペラはポンプハウジングを貫通する回転軸を介してプーリ等の入力回転体に連結されている。そして、回転軸は、ポンプハウジングに軸受を介して支持されると共に、メカニカルシール等の軸シールによって軸回りからの冷却水の漏出を防止されている。
【０００３】
このようなウォーターポンプは、通常、回転軸回りに軸シールと軸受が直列に配置されているため、軸シールから漏れ出た水蒸気が直接軸受内に入り込み、その水蒸気が軸受に錆を発生させる原因となり易い。
【０００４】
そこで、従来、これに対処し得るウォーターポンプが案出されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
このウォータポンプは、回転軸に同軸に連結される入力回転体を略円筒状に形成する一方で、ポンプハウジング側に回転軸の外周側を囲繞する円筒壁を設け、その円筒壁の外周面と入力回転体の内周面の間に軸受を介装すると共に、前記円筒壁の内周面と回転軸の間に軸シールを介装し、さらに、回転軸の端部と入力回転体を連結するフランジ壁に、水蒸気を外部に排出する開口部を設けた構造となっている。
【０００６】
このウォータポンプの場合、軸受と軸シールが円筒壁を挟んで外周側と内周側に並列に配置されるため、軸シールから漏れ出た水蒸気は直接軸受に入り込まず、フランジ壁の背面側に達したところで開口部を通してポンプ外部に排出される。したがって、水蒸気の浸入による軸受部分の錆発生はこの構造によって防止される。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−８９４８６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の従来のウォーターポンプの場合、入力回転体を円筒壁に支持させる軸受として、内輪と外輪の間に転動体が配置された玉軸受等が用いられ、また、軸シールとしては、円筒壁の内周に固定されたアウタレースと回転軸の外周に固定されたインナレースによって水漏れを防止するメカニカルシールが用いられている。
【０００９】
しかしながら、上記従来のウォーターポンプにおいては、フランジ壁の開口部が、軸受の外輪から軸シールのインナレースまでの幅に亙る大きな外径で形成されているため、フランジ壁の開口部に外部から飛び込んだ埃や塵が直接軸受や軸シールの内部に入り込み易いことが問題となっている。
【００１０】
そこでこの出願の発明は、フランジ壁の開口部を通しての軸受や軸シールへの埃や塵の侵入を防止して、軸受の円滑な作動を長期に亙って保証することのできるウォーターポンプと、軸シールの安定したシール性能を長期に亙って維持することのできるウォーターポンプを提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、フランジ壁の開口部を、軸受の内輪のうちのフランジ壁側の端部外周面よりも径方向内側に配置するようにした。
【００１２】
この発明の場合、フランジ壁の開口部が、軸受の内輪と外輪の端部の隙間に直接臨まないため、開口部に外部から飛び込んだ埃や塵が直接軸受内に入り込むのを防止することができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、フランジ壁の開口部を、軸シールの前記アウタレースのフランジ壁側の端部内周面と、円筒壁の前記軸シールよりもフランジ壁側領域の内周面のうちの、内径の小さい側のものよりも径方向外側に配置するようにした。
【００１４】
この発明の場合、フランジ壁の開口部が軸シールのアウタレースとインナレースの端部の隙間に直接臨まないため、開口部に外部から飛び込んだ埃や塵が直接軸シール内に入り込むのを防止することができる。
【００１５】
これらの発明において、円筒壁内の軸シールに近接した位置に水捕捉室を形成し、その水捕捉室にポンプ外部に連通する排出通路を設けるようにしても良い。
【００１６】
この場合、軸シールから漏れ出た水蒸気による水滴が円筒壁内の水捕捉室に確実に捕捉されるため、水滴が円筒壁の先端側からポンプ外部に滴下する不具合を防止することができる。また、水捕捉室には排出通路が設けられているため、水捕捉室で蒸発した水滴を排出通路を通して外部に迅速に排出することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
最初に、図１〜図５に示す一実施形態について説明する。この実施形態のウォーターポンプはエンジンブロック１の前面に配置され、図外のクランクシャフトの回転力を動力源として冷却水をエンジンブロック１内に循環させるものである。
【００１９】
ウォーターポンプは、図１に示すように、エンジンブロック１の前面の凹部２と、その凹部２の前面に取り付けられるカバープレート３によってポンプハウジングが構成され、凹部２とカバープレート３の間にポンプ室４が形成されている。ポンプ室４内には、回転軸５に連結されたポンプインペラ６が配置され、ウォーターポンプは、このポンプインペラ６の回転によってポンプ作用を成すようになっている。尚、ポンプインペラ６は金属製の板材からプレス成形によって形成され、その中心部が回転軸５の先端部に圧入固定されている。
【００２０】
カバープレート３は、その外周縁部がエンジンブロック１にボルト結合される一方で、中心部側にエンジンブロック１の外部に向かって突出する円筒壁７が形成され、その円筒壁７内に前記回転軸５がカバープレート３の外部側から挿入されている。円筒壁７は先端部側に向かって３段に縮径して形成され、中央の中径部７ａの内周面と回転軸５の間には、冷却水の漏れを防止する軸シールとしての周知のメカニカルシール８が介装されている。一方、円筒壁７の先端側の小径部７ｂの外周面には、軸受１４を介して入力回転体である円筒状のプーリ９が支持されている。尚、前記円筒壁７を含むカバープレート３全体は金属製の板材からプレス成形によって形成されている。
【００２１】
メカニカルシール８は、図４に拡大して示すように、円筒壁７の内周に固定されたアウタレース１５と、回転軸５の外周に固定されたインナレース１６によって冷却水の漏出を防止するものであり、ばね付勢されたアウタレース１５側のカーボン製のシールリング１５ａがインナレース１６側のセラミック製の相手リング１６ａに常時摺動自在に密接するようになっている。尚、この実施形態の場合、メカニカルシール８のアウタレース１５の端部内周面１５ｉは円筒壁７の小径部７ｂの内周面７ｂｉよりも大径になっている。
【００２２】
また、軸受１４は、内輪１４ａと外輪１４ｂの間に転動体（球）１４ｃが介装された基本構成の周知の玉軸受によって構成されている。この実施形態の場合、内輪１４ａと外輪１４ｂの端部間にはシール部材１４ｄが設けられ、このシール部材１４ｄによって転動部への水等の浸入を防止するようになっている。
【００２３】
一方、回転軸５は、ポンプ室４内に臨む側が閉塞されている有底円筒状に形成されており、その基部側の開口縁部には径方向外側に延出するフランジ壁１３が形成され、そのフランジ壁１３の外周端部にはさらに前記プーリ９が一体に形成されている。プーリ９から回転軸５にかけてはプレス成形によって一体に形成されている。
【００２４】
そして、前記フランジ壁１３には、円弧状の長孔形状の開口部１１が円周方向に沿って複数形成され、メカニカルシール８から漏れ出てフランジ壁１３の背面側に達した水蒸気を、この開口部１１を通してポンプ外部に排出するようになっている。
【００２５】
この実施形態の場合、各開口部１１は、円筒壁７の小径部内周面７ｂｉよりも径方向外側であって、軸受１４の内輪１４ａの（フランジ壁１３側の）端部外周面１４ａｏよりも径方向内側となる領域ｍに配置されている。
【００２６】
また、前記円筒壁７の中径部７ａ、小径部７ｂ間の段差部１４ｅと、メカニカルシール８のアウタレース１５の間には、円筒壁７の小径部７ｂに対して環状に窪んだ水捕捉室１７（図１，図５参照。）が形成されている。この水捕捉室１７はメカニカルシール８を通り抜けた水蒸気が冷却されて液化した水滴をその下部側領域で捕捉するものである。そして、円筒壁７のうちの水捕捉室１７の周壁を成す部分には、排出通路を成す一対の貫通孔１８が形成されている。この貫通孔１８は水捕捉室１７の鉛直方向最下端位置から外れ、かつ、円筒壁７の小径部７ｂよりも鉛直方向下方となる位置に形成されている。したがって、水捕捉室１７内には水滴が確実に溜められるものの、その水滴は小径部７ｂを通ってフランジ壁１３側に流出することはない。尚、貫通孔１８は、水滴を外部に直接流出させることを目的に設けられているのではなく、基本的には、水捕捉室１７内に溜まった水滴を水蒸気として外部に速やかに排出させるために設けられている。
【００２７】
このウォータポンプは以上のような構成であるため、クランクシャフトの動力がプーリ９に入力されると、その動力が回転軸５を介してポンプインペラ６に伝達され、このときポンプインペラ６が回転することによって冷却水をエンジンブロック１内に循環させることとなる。また、このとき、回転軸５とプーリ９は軸受１４を介して円筒壁７の外周面に回転自在に支持され、回転軸５回りからの冷却水の漏出は円筒壁７の内周側のメカニカルシール８によって阻止される。
【００２８】
また、メカニカルシール８を通り抜けた冷却水の水蒸気は円筒壁７を通ってフランジ壁１３の背面側に達し、そのフランジ壁１３の開口部１１を通ってポンプ外部に排出される。
【００２９】
そして、このウォーターポンプの場合、フランジ壁１３の開口部１１は、円筒壁７の内周面７ｂｉよりも径方向外側で、かつ、軸受１４の内輪１４ａの端部外周面１４ａｏよりも径方向内側となる領域ｍに配置されているため、仮に、開口部１１に埃や塵がに飛び込んだとしても、その埃や塵は軸受１４やメカニカルシール８に直接入り込むようなことはない。即ち、このウォーターポンプの場合、フランジ壁１３の開口部１１は、軸受１４の内輪１４ａと外輪１４ｂの端部間の隙間や、メカニカルシール８のインナレース１６とアウタレース１５の間の隙間に対してオフセットしているため、開口部１１に飛び込んだ埃や塵は円筒壁７や軸受１４の内輪１４ａの端面に当って落下し、直接軸受１４やメカニカルシール８の内部に入り込む不具合は阻止される。
【００３０】
したがって、このウォーターポンプにおいては、軸受１４の円滑な作動とメカニカルシール８の確実なシール性能を長期に亙って保証することができる。
【００３１】
また、この実施形態のウォーターポンプは、フランジ壁１３に設ける開口部１１を円弧状の長孔形状としたため、径方向の幅を充分に確保できなくても、開口部１１の開口面積を大きく確保することができる。したがって、このポンプにあっては、水蒸気の排出性をも良好に維持することができる。
【００３２】
以上では、円筒壁７の（フランジ壁１３側領域の）内周面７ｂｉの径がメカニカルシール８のアウタレース１５の端部内周面１５ｉの径よりも小さい場合の実施形態について説明したが、図６に示すように、アウタレース１５の端部内周面１５ｉの径の方が円筒壁７の内周面７ｂｉの径よりも小さい場合には、フランジ壁１３の開口部１１をアウタレース１５の端部内周面１５ｉよりも径方向外側（図６中、ｍ’の領域。）に配置する。このようにすれば、開口部１１はメカニカルシール８のアウタレース１５とインナレース１６の隙間に直接臨むことがなくなり、メカニカルシール８内への埃や塵の浸入を防止することが可能となる。尚、図６においては、図１〜図５に示した実施形態と同一部分に同一符号を付してある。
【００３３】
また、この出願の発明の実施形態は以上で説明したものに限るものでなく、例えば、入力回転体はベルトが掛けられるプーリに限らず、チェーンが係合されるスプロケット等であっても良い。
【００３４】
次に、上記の各実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
【００３５】
（イ）　前記排出通路は、水捕捉室の鉛直方向最下端位置から外れた位置に設けたことを特徴とする請求項３に記載のウォーターポンプ。
【００３６】
この場合、水捕捉室に滴下した水滴は直接排出通路から外部に流れ出るのではなく、一旦水捕捉室内に滞留してそこで蒸気となって排出通路から排出される。したがって、ウォータポンプからの水滴の滴下を確実に防止することができる。
【００３７】
（ロ）　前記排出通路の水捕捉室側の端部は、円筒壁のフランジ壁側の端部よりも鉛直方向下方側に配置したことを特徴とする前記（イ）に記載のウォーターポンプ。
【００３８】
この場合、水捕捉室内の水滴の水位が上昇しても、水捕捉室内の水は水捕捉室から円筒壁のフランジ壁側に流出するよりも先に排出通路を通って外部に排出される。したがって、フランジ壁側からの水滴の滴下を確実に防止することができる。
【００３９】
（ハ）　フランジ壁の開口部を円弧状の長孔形状したことを特徴とする請求項１〜３、前記（イ），（ロ）のいずれかに記載のウォーターポンプ。
【００４０】
この場合、開口部は、フランジ壁に対して径方向に大きなスペースを占有することなく、開口面積を大きく確保することができる。したがって、開口部が軸受や軸シールの端部の隙間に臨む不具合を無くしつつも、開口部の開口面積を充分に大きく確保し、水蒸気の確実な排出を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の一実施形態を示す図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図２】同実施形態を示す正面図。
【図３】同実施形態を示す側面図。
【図４】同実施形態を示す図１の要部拡大図。
【図５】同実施形態を示す図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図６】この出願の発明の他の実施形態を示す図４と同様の断面図。
【符号の説明】
２…凹部（ポンプハウジング）
３…カバープレート（ポンプハウジング）
４…ポンプ室
５…回転軸
６…ポンプインペラ
７…円筒壁
７ｂｉ…内周面
８…メカニカルシール（軸シール）
９…プーリ（入力回転体）
１１…開口部
１３…フランジ壁
１４…軸受
１４ａ…内輪
１４ｂ…外輪
１４ｃ…転動体
１４ａｏ…外周面
１５…アウタレース
１５ｉ…内周面
１６…インナレース
１７…水捕捉室
１８…貫通孔（排出通路）
【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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