(57)【要約】【課題】玉軸受の組み込みによるすきまの変化を小さくし、アキシアルすきまおよび角すきまを小さくして、異音、短寿命、ベルトの脱落などを防止できる水ポンプを提供する。【解決手段】水ポンプは、ともに鋼板のプレス加工により形成された内側の固定側部材２の円筒部２ａと外側の回転側部材３の円筒状プーリ部３ｃの間に玉軸受５が介在させられているものであって、玉軸受５の外輪５ｂが回転側部材３のプーリ部３ｃの内周にしまりばめにより固定され、玉軸受５の内輪５ａが固定側部材２の円筒部２ａの外周にすきまばめによりはめられている。固定側部材２の円筒部２ａの先端部に、玉軸受５の内輪５ａの抜け止め突起１７が設けられている。回転側部材３の円筒部３ａに設けられたフランジ部３ｂに、抜け止め突起加工用の治具を挿通可能にする治具挿通孔１２が形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ともに金属板のプレス加工により形成された内側の固定側部材の円筒部と外側の回転側部材の円筒部の間に玉軸受が介在させられている水ポンプにおいて、
玉軸受の外輪が回転側部材の円筒部の内周にしまりばめにより固定され、玉軸受の内輪が固定側部材の円筒部の外周にすきまばめによりはめられており、固定側部材の円筒部の先端部に、玉軸受の内輪の抜け止め突起が設けられ、回転側部材の円筒部に玉軸受をカバーするように設けられたフランジ部に、抜け止め突起加工用の治具を挿通可能にする治具挿通孔が形成されていることを特徴とする水ポンプ。
【請求項２】
回転側部材の円筒部がプーリ部であることを特徴とする請求項１の水ポンプ。
【請求項３】
回転側部材が、一端が閉鎖して他端が開口した円筒状のシャフト部と、シャフト部の開口端部の外側に一体に形成されたフランジ部と、フランジ部の外周部のシャフト部閉鎖端側に形成された円筒状のプーリ部とからなり、シャフト部の閉鎖端部に、インペラの円筒部が圧入により固定されていることを特徴とする請求項２の水ポンプ。
【請求項４】
ともに金属板のプレス加工により形成された内側の固定側部材の円筒部と外側の回転側部材の円筒部の間に玉軸受が介在させられている水ポンプを製造する方法であって、
回転側部材の円筒部に玉軸受をカバーし得るように設けられたフランジ部に、抜け止め突起加工用の治具を挿通可能にする治具挿通孔を形成しておき、玉軸受の外輪を回転側部材の円筒部の内周にしまりばめにより固定するとともに、玉軸受の内輪を固定側部材の円筒部の外周にすきまばめによりはめ合わせ、この後、固定側部材の円筒部の先端部を塑性変形させることにより、玉軸受の内輪の抜け止め突起を形成することを特徴とする水ポンプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車用エンジンの冷媒循環などに使用される水ポンプおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水ポンプは、シャフト、プーリおよびインペラを含む回転部分が固定部分であるハウジングに対して回転するようになっており、従来は、回転部分のシャフトの部分が２列の玉軸受によってハウジングに回転支持されていた。
【０００３】
近年、水ポンプの小型化、軽量化、低コスト化を図るため、回転部分をプレス加工により成形した部材により構成し、プレス加工により成形した固定側部材を固定部分に固定し、内側の固定側部材の円筒部に対し、外側の回転部分の円筒状のプーリ部を１列の玉軸受で回転支持するものが提案されている（特許文献１・特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−０８９４８６号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００２−１５５８９３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の水ポンプでは、玉軸受の軌道輪は、脱落を防止するため、円筒部に圧入により固定されている。
【０００７】
水ポンプに使用される玉軸受については、プーリ部にかけられたベルトのばたつき、せり出しなどを抑えるとともに、メカニカルシールのシール性を十分に発揮させるために、アキシアルすきまおよび角すきまを小さくする必要がある。一方、玉軸受の異音防止、寿命の面より、玉軸受のすきまが負にならないようにすることが必要である。ところが、上記の従来の水ポンプの場合、円筒部がプレス成形されたもので、精度が悪く、寸法ばらつきが大きいため、次に説明するように、組み込み後の軸受すきまの調整が困難である。
【０００８】
軌道輪を円筒部に圧入すると、軌道輪が変形して、すきまが変化するが、円筒部の寸法ばらつきが大きいため、玉軸受の初期ラジアルすきまが同じであっても、組み込み後のすきまにばらつきが生じる。玉軸受のアキシアルすきまおよび角すきまを小さくするには、組み込み前の初期ラジアルすきまを小さくすればよいが、初期ラジアルすきまをあまり小さくすると、円筒部の寸法のばらつきのために、すきまが負になって、とくにグリースが硬い低温雰囲気において軸受転がり音が増加することがある。これを避けるためには、円筒部の寸法ばらつきを考慮して、玉軸受の初期ラジアルすきまをある程度大きくする必要があるが、そうすると、玉軸受のアキシアルすきまおよび角すきまが過大になって、異音、短寿命、プーリ部からのベルトの脱落などの問題が生じることがある。
【０００９】
この発明の目的は、上記の問題を解決し、玉軸受の組み込みによるすきまの変化を小さくし、アキシアルすきまおよび角すきまを小さくして、異音、短寿命、ベルトの脱落などを防止できる水ポンプを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明による水ポンプは、ともに金属板のプレス加工により形成された内側の固定側部材の円筒部と外側の回転側部材の円筒部の間に玉軸受が介在させられている水ポンプにおいて、玉軸受の外輪が回転側部材の円筒部の内周にしまりばめにより固定され、玉軸受の内輪が固定側部材の円筒部の外周にすきまばめによりはめられており、固定側部材の円筒部の先端部に、玉軸受の内輪の抜け止め突起が設けられ、回転側部材の円筒部に玉軸受をカバーするように設けられたフランジ部に、抜け止め突起加工用の治具を挿通可能にする治具挿通孔が形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
玉軸受の内輪はすきまばめによって固定側部材の円筒部の外周にはめられているが、円筒部の先端部に内輪の抜け止め突起が形成されているので、内輪が円筒部から脱落することがない。抜け止め突起は、その機能上、内輪の内周面より外側に位置しているが、回転側部材の円筒部に玉軸受をカバーするように設けられたフランジ部に、抜け止め突起加工用の治具を挿通可能にする治具挿通孔が形成されているので、内輪を固定側部材の外周にはめた後に、ポイントかしめ等によってこの抜け止め突起を形成することができる。
【００１２】
この発明の水ポンプによれば、玉軸受の内輪が固定側部材の円筒部の外周にすきまばめによりはめられているので、組み込みによる内輪の寸法変化がなく、したがって、軸受すきまの変化が小さい。このため、圧入部の寸法、すなわち，玉軸受の内径および外径、固定側部材の円筒部の外径、回転側部材の円筒部の内径の精度は現状のままで、初期ラジアルすきまを小さくして、アキシアルすきまおよび角すきまを小さくすることができ、したがって、過大なすきまによる異音、短寿命、ベルトの脱落などを防止することができる。
【００１３】
回転側部材のフランジ部に形成される治具挿通孔は、例えば、周方向に長い長孔とされ、周方向に適宜な間隔で少なくとも２つ（好ましくは、３〜６個）設けられる。内輪の抜け止め突起は、これらの治具挿通孔に対応して複数設けられる。
【００１４】
この発明の水ポンプにおいて、たとえば、回転側部材の円筒部がプーリ部である。
【００１５】
このようにすれば、プーリ部の直径が玉軸受の外径より少し大きくなるだけで、回転部分を小型化することができる。
【００１６】
上記の水ポンプにおいて、たとえば、回転側部材が、一端が閉鎖して他端が開口した円筒状のシャフト部と、シャフト部の開口端部の外側に一体に形成されたフランジ部と、フランジ部の外周部のシャフト部閉鎖端側に形成された円筒状のプーリ部とからなり、シャフト部の閉鎖端部に、インペラの円筒部が圧入により固定されている。
【００１７】
このようにすれば、回転側部材とインペラを含む回転部分を軽量化することができる。
【００１８】
たとえば、回転側部材は、大径円筒部であるプーリ部と、プーリ部の一端部の内側に一体に形成されたフランジ部と、フランジ部の内周部に一体に形成された小径円筒部とからなり、小径円筒部がシャフトの一端部に圧入により固定され、プーリ部の内周に玉軸受の外輪が圧入により固定される。その場合、シャフト部とインペラがプレス加工により一体に形成されてもよい。
【００１９】
このようにした場合も、プーリ部、シャフト部およびインペラを含む回転部分を軽量化することができる。
【００２０】
たとえば、回転側部材において、内周に軸受の外輪が固定される小径の円筒部の外側に、ベルトをかけるためのプーリ部がフランジ部を介して一体に形成される。
【００２１】
このようにすれば、プーリ部の外径が玉軸受の外径に制約されることがなく、プーリ部の外径の設定の自由度が大きくなる。
【００２２】
この発明による水ポンプの製造方法は、ともに金属板のプレス加工により形成された内側の固定側部材の円筒部と外側の回転側部材の円筒部の間に玉軸受が介在させられている水ポンプを製造する方法であって、回転側部材の円筒部に玉軸受をカバーし得るように設けられたフランジ部に、抜け止め突起加工用の治具を挿通可能にする治具挿通孔を形成しておき、玉軸受の外輪を回転側部材の円筒部の内周にしまりばめにより固定するとともに、玉軸受の内輪を固定側部材の円筒部の外周にすきまばめによりはめ合わせ、この後、固定側部材の円筒部の先端部を塑性変形させることにより、玉軸受の内輪の抜け止め突起を形成することを特徴とするものである。
【００２３】
塑性変形させる方法は、特に限定されるものではなく、ポイントがしめやロールがしめなどのかしめ手段が適宜使用される。
【００２４】
この発明の水ポンプの製造方法によれば、玉軸受の内輪が固定側部材の円筒部の外周にすきまばめによりはめられている水ポンプを製造することができる。これにより、組み込みによる内輪の寸法変化がなく、したがって、軸受すきまの変化が小さく、このため、圧入部の寸法、すなわち，玉軸受の内径および外径、固定側部材の円筒部の外径、回転側部材の円筒部の内径の精度は現状のままで、初期ラジアルすきまを小さくして、アキシアルすきまおよび角すきまを小さくすることができ、したがって、過大なすきまによる異音、短寿命、ベルトの脱落などを防止することができる水ポンプが得られる。しかも、すきまばめとすることにより問題となる内輪の抜け止めが固定側部材の円筒部の先端部を塑性変形させるだけで可能であり、この水ポンプを極めて容易に製造することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。
【００２６】
図１は、水ポンプの全体構成を示している。以下の説明において、図１の左右を左右とする。
【００２７】
図１に示すように、水ポンプは、固定部分であるハウジング（１）、ハウジング（１）に固定された固定側部材（２）、回転部分を構成する回転側部材（３）およびインペラ（４）、固定側部材（２）に対して回転側部材（３）を回転支持する１列の密封型玉軸受（５）、ならびに固定側部材（２）と回転側部材（３）の間をシールするシール部材（６）を備えている。
【００２８】
ハウジング（１）には、左端が開口した水室（１０）が設けられている。固定側部材（２）は、冷間圧延鋼板やＳＰＣＣなどの鋼板をプレス成形することにより一体に形成されたものであり、左右方向の水平軸を中心とする小径円筒部（２ａ）、円筒部（２ａ）の右端部の外側に一体に形成された内側フランジ部（２ｂ）、小径円筒部（２ａ）と同心となるようにフランジ部（２ｂ）の外周部の右側に一体に形成された大径円筒部（２ｃ）、および円筒部（２ｃ）の右端部の外側に一体に形成された外側フランジ部（２ｄ）よりなる。そして、外側フランジ部（２ｄ）が、水室（１０）の開口部の周囲のハウジング（１）の左端面にシール（１１）を介して固定されている。
【００２９】
回転側部材（３）は、固定側部材（２）と同様の鋼板をプレス成形することにより一体に形成されたものであり、左右方向の水平軸を中心とし右端部が閉鎖して左端部が開口した比較的長い有底円筒状のシャフト部（３ａ）、シャフト部（３ａ）の左端部の外側に一体に形成されフランジ部（３ｂ）、およびシャフト部（３ａ）と同心となるようにフランジ部（３ｂ）の外周部の右側に一体に形成された円筒状のプーリ部（円筒部）（３ｃ）よりなる。回転側部材（３）は、固定側部材（２）と同心となるように配置されている。シャフト部（３ａ）は、固定側部材（２）の小径円筒部（２ａ）の内側に左側から挿入され、これらの間にシール部材（６）が介在させられている。シャフト部（３ａ）の右端部は、ハウジング（１）の水室（１０）内に位置している。フランジ部（３ｂ）は、固定側部材（２）の小径円筒部（２ａ）の左端部に近接し、玉軸受（５）をカバーしている。プーリ部（３ｃ）は、固定側部材（２）の小径円筒部（２ａ）の外側に位置しており、これらの間に玉軸受（５）が介在させられている。
【００３０】
回転側部材（３）のフランジ部（３ｂ）には、抜け止め突起加工用のかしめ治具（図示略）を挿通可能にする治具挿通孔（１２）が形成されている。治具挿通孔（１２）は、図２に示すように、周方向に長い長孔とされ、周方向に等間隔で４つ設けられている。これらの治具挿通孔（１２）は、シール部材（６）を通過してきた水（水蒸気）を逃がすための開口としても機能し、また、玉軸受（５）の内輪（５ａ）をはめ入れる際のはめ入れ治具挿通孔としても使用することができる。図示は省略したが、プーリ部（３ｃ）には、回転側部材（３）に回転駆動力を伝達するためのベルトがかけられる。
【００３１】
インペラ（４）は、鋼板をプレス成形することにより一体に形成されたものであり、左右方向の水平軸を中心とし右端部が閉鎖して左端部が開口した比較的短い有底円筒部（４ａ）、円筒部（４ａ）の左端部の外側に一体に形成されたフランジ部（４ｂ）、およびフランジ部（４ｂ）の右側に一体に形成された複数の羽根（４ｃ）よりなる。インペラ（４）の円筒部（４ａ）が、回転側部材（３）のシャフト部（３ａ）の右端部外側に右側から圧入されて固定されており、インペラ（４）全体がハウジング（１）の水室（１０）内に位置している。
【００３２】
玉軸受（５）は深みぞ玉軸受であり、ＳＵＪ２などの軸受鋼製の内輪（５ａ）、外輪（５ｂ）、およびこれらの間に介在させられた複数の玉（５ｃ）を備えている。内輪（５ａ）は、固定側部材（２）の小径円筒部（２ａ）の外周にすきまばめによりはめられている。外輪（５ｂ）は、回転側部材（３）のプーリ部（３ｃ）の内周にしまりばめ（圧入）により固定されている。
【００３３】
シール部材（６）は、詳細な説明は省略したが、公知のメカニカルシールであり、内周側部分が回転側部材（３）のシャフト部（３ａ）の外周に圧入により固定され、外周側部分が固定側部材（２）の小径円筒部（２ａ）の内周に圧入により固定されている。
【００３４】
固定側部材（２）の小径円筒部（２ａ）の左端部に、周方向に等間隔で４つの内輪抜け止め突起（１７）が形成されている。図１および図２に示すように、円筒部（２ａ）の突起（１７）の部分の外径は、玉軸受（５）の内径すなわち内輪（５ａ）の内径より少し大きい。そして、円筒部（２ａ）の外周に内輪（５ａ）をはめ合わせてから、円筒部（２ａ）の突起（１７）の部分を後加工で塑性変形させることにより、内輪（５ａ）の円筒部（２ａ）からの脱落が防止されている。
【００３５】
上記の水ポンプでは、プーリ部（３ｃ）にかけられたベルトにより、回転側部材（３）およびインペラ（４）が回転させられ、玉軸受（５）の外輪（５ｂ）が内輪（５ａ）に対して回転する。
【００３６】
玉軸受（５）の内輪（５ａ）が固定側部材（２）の円筒部（２ａ）の外周にすきまばめによりはめられているので、組み込みによる内輪（５ａ）の寸法変化がなく、したがって、軸受すきまの変化が小さい。このため、圧入部の寸法、すなわち、玉軸受（５）の内径および外径、固定側部材（２）の円筒部（２ａ）の外径、回転側部材（３）のプーリ部（３ｃ）の内径の精度は現状のままで、初期ラジアルすきまを小さくして、アキシアルすきまおよび角すきまを小さくすることができ、したがって、組み込み後のラジアルすきまは、適正な値、例えば＋０μｍ〜＋２０μｍに維持され、過大なすきまによる異音、短寿命、ベルトの脱落などを防止することができる。そして、すきまばめとすることにより問題となる内輪（５ａ）の抜け止めが固定側部材（２）の円筒部（２ａ）の左端部（先端部）を塑性変形させるだけで可能であるので、この水ポンプを極めて容易に製造することができる。
【００３７】
上記実施形態では、シャフト部とプーリ部が一体にプレス成形されて回転側部材を構成しているが、プーリ部だけで回転側部材を構成するようにしてもよい。その場合、たとえば、回転側部材は、大径円筒部であるプーリ部と、プーリ部の一端部の内側に一体に形成されたフランジ部と、フランジ部の内周部に一体に形成された小径円筒部とからなり、小径円筒部がシャフトの一端部に圧入により固定され、プーリ部の内周に玉軸受の外輪が圧入により固定される。その場合、シャフト部とインペラがプレス加工により一体に形成されてもよい。
【００３８】
また、上記実施形態では、玉軸受（５）の外輪（５ｂ）が固定される円筒部がプーリ部（３ｃ）となっているが、玉軸受の外輪が固定される小径の円筒部の外側に、ベルトをかけるためのプーリ部がフランジ部を介して一体に形成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の実施形態を示す水ポンプの主要部の縦断面図である。
【図２】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線側から見た側面図である。
【符号の説明】
（２）                固定側部材
（２ａ）              小径円筒部（円筒部）
（３）                回転側部材
（３ａ）              シャフト部
（３ｂ）              フランジ部
（３ｃ）              プーリ部（円筒部）
（４）                インペラ
（５）                玉軸受
（５ａ）              内輪
（５ｂ）              外輪
（１２）              治具挿通孔
（１７）              内輪抜け止め突起
【図１】
2004324541.tif 000003
【図２】
2004324541.tif 000004