(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外周の軌道１４に対応する部位に、回転側部材３のプーリ部３ｃとの圧入嵌合による外輪５ｂの軌道１４部分の収縮を回避しラジアルすきまを正すきまに維持するための凹所１５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、
玉軸受の外輪外周の軌道に対応する部位に、回転側部材の円筒部との圧入嵌合による外輪の軌道部分の収縮を回避しラジアルすきまを正すきまに維持するための凹所が形成されていることを特徴とする水ポンプ。
【請求項２】
凹所が環状みぞであることを特徴とする請求項１の水ポンプ。
【請求項３】
回転側部材の円筒部がプーリ部であることを特徴とする請求項１または２の水ポンプ。
【請求項４】
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３の水ポンプ。
【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、玉軸受の外輪外周の軌道に対応する部位に、回転側部材の円筒部との圧入嵌合による外輪の軌道部分の収縮を回避しラジアルすきまを正すきまに維持するための凹所が形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
この発明の水ポンプによれば、玉軸受の外輪外周の軌道に対応する部位に、回転側部材の円筒部との嵌合による外輪の軌道部分の収縮を回避するための凹所が形成されているので、外輪を回転側部材の円筒部に圧入したときに、軌道部分の収縮が小さく、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。
【００１２】
この発明の水ポンプにおいて、たとえば、凹所が環状みぞである。
【００１３】
このようにすれば、圧入による外輪の軌道部分の収縮を確実に小さくすることができる。
【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】
【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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。回転側部材（３）のフランジ部（３ｂ）には、シール部材（６）を通過してきた水（水蒸気）を逃がすための複数の開口（１２）が形成されている。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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。外輪（５ｂ）は、回転側部材（３）のプーリ部（３ｃ）の内周に圧入により固定されている。内輪（５ａ）は、固定側部材（２）に対する確実な支持を目的として、固定側部材（２）の小径円筒部（２ａ）の外周に圧入により固定されている。
【００２９】
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。
【００３０】
図２は、玉軸受（５）の部分を拡大して示したものである。
【００３１】
図２に示すように、玉軸受（５）の外輪（５ｂ）の外周において、軌道（１４）の相当する軸方向中央部に、外輪（５ｂ）をプーリ部（３ｃ）に圧入したときの外輪（５ｂ）の軌道（１４）の部分の収縮を回避するための凹所（１５）が形成されている。この例では、凹所（１５）は、断面角形の環状みぞである。
【００３２】
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。
【００３３】
玉軸受（５）の外輪（５ｂ）の軌道（１４）に相当する部位に、環状みぞよりなる凹所（１５）が形成されているので、外輪（５ｂ）をプーリ部（３ｃ）に圧入したときに、外輪（５ｂ）の軌道（１４）の両側の部分は収縮するが、凹所（１５）のある軌道（１４）の部分の収縮は小さく、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を＋０μｍ〜＋２０μｍに維持することができ、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。
【００３４】
なお、上記凹所（１５）の軸方向幅は、プーリ部（３ｃ）の圧入の際にラジアルすきまを適正に維持しうるように、適宜設定される。ただし、軸受剛性を減ずることのないように、また、プーリ部（３ｃ）の圧入代が確保できる程度に、外輪（５ｂ）内周径における外輪軌道（１４）の軸方向幅よりは小さく設定されるのがよい。
【００３５】
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。
【００３６】
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の玉軸受の一部を拡大して示す拡大縦断面図である。
【符号の説明】
（２）                固定側部材
（２ａ）              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
（４）                インペラ
（５）                玉軸受
（５ｂ）              外輪
（１４）              外輪の軌道
（１５）              凹所
【図１】
2004232504.tif 000003
【図２】
2004232504.tif 000004