(57)【要約】【課題】ポンプ内におけるポンプ室と、このポンプ室に連通する駆動軸用の軸受側の空間との間のシールを、より確実に達成させるようにして、軸受を水から保護し、この軸受の寿命を向上させるようにする。【解決手段】ポンプ１は、ポンプケース３内のポンプ室４に収容されて軸心５回りに回転自在となるよう軸受６によりポンプケース３に支持される駆動軸７と、軸心５上に配置されると共にポンプ室４に収容されて駆動軸７と共に回転するようこの駆動軸７に支持される環形状の回転体８と、軸心５上に配置されると共にポンプケース３に支持されポンプ室４とこのポンプ室４に連通する軸受６側の空間９との間をシール可能とするシートリング２３とを備える。回転体８を金属製としてこの回転体８と駆動軸７とを互いに加圧嵌合させる。回転体８におけるその軸方向での軸受６側の端面２５にシートリング２３を直接に接合させる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外殻を構成するポンプケースと、このポンプケース内のポンプ室に収容されて軸心回りに回転自在となるよう軸受により上記ポンプケースに支持される駆動軸と、上記軸心上に配置されると共に上記ポンプ室に収容されて上記駆動軸と共に回転するようこの駆動軸に支持される環形状の回転体と、上記軸心上に配置されると共に上記ポンプケースに支持され上記ポンプ室とこのポンプ室に連通する上記軸受側の空間との間をシール可能とするシートリングとを備えたポンプにおいて、
上記回転体を金属製としてこの回転体と上記駆動軸とを互いに加圧嵌合させ、上記回転体におけるその軸方向での上記軸受側の端面に上記シートリングを直接に接合させたポンプにおけるシール構造。
【請求項２】
上記回転体をポンプインペラで構成した請求項１に記載のポンプにおけるシール構造。
【請求項３】
上記回転体をワッシャで構成した請求項１に記載のポンプにおけるシール構造。
【請求項４】
上記回転体の上記端面における上記シートリングとの接合部を耐摩耗性となるよう表面処理した請求項１から３のうちいずれか１つに記載のポンプにおけるシール構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ポンプ内におけるポンプ室と、このポンプ室に連通する軸受側の空間との間をシールするためのシートリングを備えたポンプにおけるシール構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献１】実開平６‐２２５９６号公報
【０００４】
【特許文献２】特開平５‐１５７０９６号公報
【０００５】
上記ポンプには、従来、上記特許文献１の特に図２に示される水ポンプに関するものがある。これによれば、水ポンプは、外殻を構成するポンプケースと、このポンプケース内のポンプ室に収容されて軸心回りに回転自在となるよう軸受により上記ポンプケースに支持される駆動軸と、上記軸心上に配置されると共に上記ポンプ室に収容されて上記駆動軸と共に回転するようこの駆動軸に支持される環形状の回転体であるポンプインペラと、上記軸心上に配置されると共に上記ポンプケースに支持され上記ポンプ室とこのポンプ室に連通する上記軸受側の空間との間をシール可能とするシートリングとを備えている。また、上記ポンプインペラは、上記駆動軸に加圧嵌合（外嵌）させられる金属パイプ製の芯金部材と、この芯金部材と樹脂成形時に互いに一体成形される樹脂製の羽根車とを備えている。
【０００６】
上記駆動軸が回転させられると、これと共にポンプインペラが回転し、このポンプインペラの吸引力によりポンプ室の外部の水がこのポンプ室に吸入される。次に、この水はポンプインペラで流速を与えられて上記ポンプ室の内周面に沿って流れた後、外部に向って吐出され所望部位に供給される。この場合、上記シートリングは、ポンプ室内の水が上記軸受側に向うことを防止して、この軸受を水から保護し、この軸受の消耗を防止する。
【０００７】
一方、上記特許文献２は上記特許文献１と基本構成は同様であり、そのポンプインペラは、上記軸心上に位置して上記駆動軸に支持される基板と、この基板から上記軸受とは反対側に向って突出する周方向複数の羽根とを備えている。上記基板の中心部分には上記羽根群の内部に向って膨出する膨出部が成形され、この膨出部の内部に、上記シートリングと上記軸心回りで相対的に摺接する回転体であるワッシャと、このワッシャと上記基板の膨出部との間をシールする弾性体とが嵌入され、上記ワッシャは上記弾性体とポンプインペラの膨出部とを介して駆動軸に支持されている。
【０００８】
上記駆動軸が回転させられると、これと共にポンプインペラが回転し、ポンプ室の外部の水が上記羽根群の内部に向って吸入され、この水は上記各羽根で流速を与えられて上記特許文献１と同様にポンプ室の外部に向って吐出される。この場合、上記シートリングとワッシャとが、これらの間をシールすることにより、ポンプ室内の水が軸受側に向うことを防止して、特許文献１と同様に軸受の消耗を防止する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したように、特許文献１におけるポンプインペラは、羽根車の樹脂成形時に、この羽根車と芯金部材とを一体成形させたものであって、これら芯金部材と羽根車とは単に接合しているだけで、互いに圧接しているものではない。このため、これら両者の間には隙間が生じがちとなり、この隙間を通し上記ポンプ室から上記軸受側の空間に水が流入して軸受に達し、もって、この軸受の寿命を低下させるおそれを生じる。
【００１０】
一方、上記特許文献２のものによれば、ワッシャと基板の膨出部との間をシールする弾性体が別途に設けられており、このため、ポンプの部分点数が多くなって、構成が複雑になっている。
【００１１】
本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、ポンプ内におけるポンプ室と、このポンプ室に連通する駆動軸用の軸受側の空間との間のシールを、より確実に達成させるようにして、上記軸受を水から保護し、これにより、この軸受の寿命を向上させるようにし、かつ、これが簡単な構成で達成されるようにすることを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のポンプにおけるシール構造は、次の如くである。なお、この項において各用語に付記した符号は、本発明の技術的範囲を後述の「発明の実施の形態」の項の内容に限定解釈するものではない。
【００１３】
請求項１の発明は、全図に例示するように、外殻を構成するポンプケース３と、このポンプケース３内のポンプ室４に収容されて軸心５回りに回転自在となるよう軸受６により上記ポンプケース３に支持される駆動軸７と、上記軸心５上に配置されると共に上記ポンプ室４に収容されて上記駆動軸７と共に回転するようこの駆動軸７に支持される環形状の回転体８と、上記軸心５上に配置されると共に上記ポンプケース３に支持され上記ポンプ室４とこのポンプ室４に連通する上記軸受６側の空間９との間をシール可能とするシートリング２３とを備えたポンプにおいて、
【００１４】
上記回転体８を金属製としてこの回転体８と上記駆動軸７とを互いに加圧嵌合させ、上記回転体８におけるその軸方向での上記軸受６側の端面２５に上記シートリング２３を直接に接合させたものである。
【００１５】
請求項２の発明は、図１，２に例示するように、請求項１の発明に加えて、上記回転体８をポンプインペラ１５で構成したものである。
【００１６】
請求項３の発明は、図３，４に例示するように、請求項１の発明に加えて、上記回転体８をワッシャ３３で構成したものである。
【００１７】
請求項４の発明は、全図に例示するように、請求項１から３のうちいずれか１つの発明に加えて、上記回転体８の上記端面２５における上記シートリング２３との接合部２８を耐摩耗性となるよう表面処理したものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
【００２０】
図１，２は、第１の実施の形態を示している。
【００２１】
図において、符号１は液体である水２を加圧送液する遠心式ポンプで、例えば、自動車や自動二輪車における内燃機関の水冷却装置に用いられる。
【００２２】
上記ポンプ１は、その外殻を構成するポンプケース３と、このポンプケース３内のポンプ室４に収容されて軸心５回りに回転自在となるよう軸受６により上記ポンプケース３に片持支持される金属性の駆動軸７と、上記軸心５上に配置されると共に上記ポンプ室４に収容されて上記駆動軸７と共に回転するようこの駆動軸７に支持される環形状の回転体８と、上記軸心５上に配置されると共に上記ポンプケース３に支持され上記ポンプ室４とこのポンプ室４に連通する上記ポンプケース３内の上記駆動軸７側の空間９との間をシール可能とするメカニカルシール１０と、上記軸受６と空間９との間をシールするシール体１１とを備え、上記軸受６には潤滑油が充填されている。
【００２３】
上記駆動軸７の上記軸受６で支持される基部端側は内燃機関のクランク軸側や電動機などの駆動源１４に連動連結される。また、上記回転体８は鉄板製の金属製ポンプインペラ１５で構成され、このポンプインペラ１５は上記軸心５上に配置される円板形状の基板１６と、上記駆動軸７の軸方向で上記軸受６とは反対方向に向って上記基板１６から突出し周方向で複数枚設けられる互いに同形同大の羽根１７とを備えている。
【００２４】
上記軸心５上における上記基板１６の中心部分は上記軸受６とは反対方向に向って円筒形状に膨出させられ、この膨出部１８内の凹部１９に上記駆動軸７の自由端部が圧入されて、上記駆動軸７と回転体８とが互いに加圧嵌合させられている。これにより、上記駆動軸７と、回転体８のポンプインペラ１５の基板１６とが互いに密着してこれら両者７，８間のシールが確保されると共に、これら両者７，８が互いに強固に固着されて上記駆動軸７への回転体８の支持強度が十分に確保されている。
【００２５】
上記メカニカルシール１０は、上記軸受６とポンプインペラ１５との間で上記軸心５上に配置され外周部が上記ポンプケース３に密着するようこのポンプケース３に嵌着される板金製で円環形状のリテーナ２２と、上記軸心５上に配置され上記リテーナ２２の内周部に軸方向にのみ摺動自在となるよう支持され上記ポンプ室４と上記空間９との間をシール可能とするカーボン製のシートリング２３と、上記リテーナ２２に支持されてこのリテーナ２２とシートリング２３との間をシールする円環形状のゴム製の弾性ベローズ２４と、上記ポンプインペラ１５の基板１６におけるその軸方向での上記軸受６側の端面２５に上記シートリング２３を直接に圧接状に接合させるようこのシートリング２３を弾性的に付勢するコイルばね２６とを備え、このばね２６は上記ベローズ２４を介し上記シートリング２３を付勢している。
【００２６】
上記ポンプインペラ１５の端面２５における上記シートリング２３の接合部２８が耐摩耗性となるよう表面処理されている。より具体的には、上記接合部２８はセラミックコーティングされたものとされ、上記ポンプインペラ１５の基板１６の本体側にセラミックが塗布されている。なお、上記接合部２８は、上記ポンプインペラ１５の基板１６の端面２５を加熱することによりハードフェイシング処理したものであってもよい。
【００２７】
上記ポンプケース３には、上記軸心５上で上記軸受６とは反対側の部分に水２の吸入口３０が成形され、上記ポンプケース３の外周壁の一部に水２の吐出口（不図示）が成形されている。この場合、上記羽根１７群の内径寸法Ｄと吸入口３０のそれとはほぼ同じとされている。また、上記羽根１７群の内径寸法Ｄと羽根１７の平均高さＨとπとの積（πＤＨ（面積））は、上記吸入口３０の面積よりも大きくなるよう設定されている。
【００２８】
上記駆動軸７が回転させられると、これと共に回転体８が回転し、つまり、ポンプインペラ１５が回転し、このポンプインペラ１５の吸引力によりポンプ室４の外部の水２が上記吸入口３０を通りポンプ室４に吸入される。次に、この水２は上記ポンプインペラ１５で流速を与えられて上記ポンプ室４の内周面に沿って流れた後、上記吐出口を通し外部に吐出され、所望部位に供給される。
【００２９】
上記構成によれば、回転体８を金属製としてこの回転体８と上記駆動軸７とを互いに加圧嵌合させ、上記回転体８におけるその軸方向での上記軸受６側の端面２５に上記シートリング２３を直接に接合させてある。
【００３０】
このため、上記加圧嵌合により、駆動軸７の軸心５上に上記回転体８が精度よく位置させられることとなって、この回転体８が上記軸心５回りで精度よく回転する。そして、上記したように回転体８の端面２５にシートリング２３を直接に接合させたことから、これら回転体８の端面２５とシートリング２３との接合が精度よくなされて、これら回転体８とシートリング２３との間のシール性が向上する。
【００３１】
即ち、上記ポンプ１内におけるポンプ室４と、このポンプ室４に連通する駆動軸７用の軸受６側の空間９との間のシールが、より確実に達成されて、上記軸受６が水２から保護され、この軸受６の寿命の向上が達成される。
【００３２】
しかも、上記駆動軸７と回転体８とは互いに加圧嵌合させたものであって、これら駆動軸７と回転体８とを互いに固着させるために前記特許文献２にいう弾性体のような別途の部材を必要とはしないことから、その分、ポンプ１の部品点数が少なくて済み、その構成を簡単にできる。
【００３３】
また、前記したように、回転体８をポンプインペラ１５で構成してある。
【００３４】
このため、ポンプ１にとって必須の構成部品であるポンプインペラ１５に直接にシートリング２３が接合して、これらポンプインペラ１５とシートリング２３との間のシール性が向上させられることから、上記した軸受６の寿命の向上は、ポンプ１の部品点数の増加を抑制した簡単な構成で達成される。
【００３５】
また、前記したように、回転体８の上記端面２５における上記シートリング２３との接合部２８を耐摩耗性となるよう表面処理してある。
【００３６】
このため、上記回転体８とシートリング２３との間のシール性の向上が、より長期にわたり維持されることとなり、しかも、上記した耐磨耗性の表面処理は簡単な構成であることから、上記した軸受６の寿命の向上は、簡単な構成で、より確実に達成される。
【００３７】
なお、以上は図示の例によるが、駆動軸７はポンプケース３に対し両持支持であってもよい。また、接合部２８は上記した表面処理をしなくてもよい。
【００３８】
以下の図３，４は、他の実施の形態を示している。これら他の実施の形態は、前記第１の実施の形態と構成、作用効果において多くの点で共通している。そこで、これら共通するものについては、図面に共通の符号を付してその重複した説明を省略し、異なる点につき主に説明する。また、これら各実施の形態における各部分の構成を、本発明の課題、作用効果に照らして種々組み合せてもよい。
【００３９】
（第２の実施の形態）
【００４０】
図３は、第２の実施の形態を示している。
【００４１】
これによれば、上記回転体８は金属（鉄）製の円板形状ワッシャ３３で構成されている。このワッシャ３３は上記駆動軸７と互いに加圧嵌合させられて互いに圧接され、また、上記ワッシャ３３は上記ポンプインペラ１５の端面２５と上記軸心５の軸方向で互いに並設されて互いに圧接させられている。また、上記基板１６における膨出部１８の径方向外方部分で、この膨出部１８に隣接した円環状の部分が上記軸受６とは反対方向に向って皿形状に膨出させられて他の膨出部３４が成形されている。この他の膨出部３４内の凹部３５内に上記ワッシャ３３が嵌入され、上記各膨出部１８，３４を除く基板１６の上記軸受６側の端面２５と、上記ワッシャ３３の上記軸受６側の端面２５とは互いにほぼ面一とされている。上記駆動軸７、各膨出部１８，３４の凹部１９，３５、およびワッシャ３３がそれぞれ互いに圧接した部分は互いに密着させられてシールが確保されている。
【００４２】
なお、上記ワッシャ３３はシートリング２３との接合部２８だけが表面処理されているが、ワッシャ３３は全体の表面積が小さいため、この表面全体につき、上記表面処理を行ってもよい。
【００４３】
上記構成によれば、シートリング２３と互いに接合する回転体８は、上記ポンプインペラ１５とは別体のワッシャ３３であるため、上記シートリング２３との接合における耐摩耗性などにつき、好ましい材質のものの選択が可能であり、例えば、鉄の他、ステンレスやチタンの選択が可能である。
【００４４】
よって、上記回転体８とシートリング２３との間のシール性の向上が、より長期にわたり維持されることとなり、しかも、上記したワッシャ３３は簡単な構成であることから、上記した軸受６の寿命の向上は、ポンプ１の部品点数の増加を抑制した簡単な構成で、より確実に達成される。
【００４５】
ここで、前記特許文献２によれば、前記したように、ポンプインペラの基板の膨出部の内部にワッシャに加え弾性体が嵌入されており、このため、上記膨出部の外形寸法が大きくなって、その分、上記羽根群の内部の空間が狭められている。
【００４６】
このため、ポンプの駆動時、上記ポンプインペラ１５の羽根群の内部の空間に吸入される水の流動が上記膨出部によって阻害されがちとなり、これがポンプ１の性能に悪影響を与えるおそれがある。
【００４７】
そこで、上記第２の実施の形態によれば、ワッシャ３３は上記駆動軸７と加圧嵌合されて、この駆動軸７に強固に支持されており、また、上記ワッシャ３３は上記駆動軸７の軸方向で上記ポンプインペラ１５と互いに並設されると共に、このポンプインペラ１５の基板１６と互いに接合（圧接含む）させられて、このポンプインペラ１５の基板１６によって補強されている。このため、上記ワッシャ３３の肉厚は薄くて足りる。また、上記ワッシャ３３の外径寸法は、上記シートリング２３の外径寸法を少し上回る程度の小さいもので足りる。
【００４８】
よって、上記ワッシャ３３は小形のもので足りるため、このワッシャ３３を嵌入させようとして上記基板１６に成形した他の膨出部３４も、その外形寸法が小さくて足りる。そして、このように、上記他の膨出部３４の外形寸法を小さくできる分、ポンプ１の駆動時に、上記ポンプインペラ１５の羽根１７群の内部の空間に水２が吸入されるとき、この水２の流動が上記他の膨出部３４によって阻害されるということは防止され、ポンプ１の性能を良好にできる。
【００４９】
また、上記したように、他の膨出部３４の外形寸法を小さくできる分、上記各羽根１７の平均高さＨを大きくさせることなく、これら羽根１７群の内径寸法Ｄを小さくさせることができて、上記ポンプ１に良好な性能を確保でき、つまり、ポンプ１を小形にさせることができる。そして、このようなポンプ１の小形化は、限られた狭い余剰空間しか有しない自動二輪車などの車両にポンプ１を搭載させる場合に、極めて有益である。
【００５０】
（第３の実施の形態）
【００５１】
図４は、第３の実施の形態を示している。
【００５２】
これによれば、上記ポンプインペラ１５は全体的に樹脂成形されている。そして、上記駆動軸７の自由端部と第２の実施の形態におけるワッシャ３３とが樹脂製のポンプインペラ１５の樹脂成形時にインサート加工されて、これら駆動軸７の自由端部、ポンプインペラ１５、およびワッシャ３３が一体成形されている。この場合、ワッシャ３３は上記ポンプインペラ１５に埋設されてこのポンプインペラ１５とワッシャ３３とは互いに補強し合うこととなっている。
【００５３】
また、この第３の実施の形態によるワッシャ３３についても、前記特許文献２との対比で、上記第２の実施の形態で示したと同様の作用効果が生じる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明による効果は、次の如くである。
【００５５】
請求項１の発明は、外殻を構成するポンプケースと、このポンプケース内のポンプ室に収容されて軸心回りに回転自在となるよう軸受により上記ポンプケースに支持される駆動軸と、上記軸心上に配置されると共に上記ポンプ室に収容されて上記駆動軸と共に回転するようこの駆動軸に支持される環形状の回転体と、上記軸心上に配置されると共に上記ポンプケースに支持され上記ポンプ室とこのポンプ室に連通する上記軸受側の空間との間をシール可能とするシートリングとを備えたポンプにおいて、
【００５６】
上記回転体を金属製としてこの回転体と上記駆動軸とを互いに加圧嵌合させ、上記回転体におけるその軸方向での上記軸受側の端面に上記シートリングを直接に接合させてある。
【００５７】
このため、上記加圧嵌合により、駆動軸の軸心上に上記回転体が精度よく位置させられることとなって、この回転体が上記軸心回りで精度よく回転する。そして、上記したように回転体の端面にシートリングを直接に接合させたことから、これら回転体の端面とシートリングとの接合が精度よくなされて、これら回転体とシートリングとの間のシール性が向上する。
【００５８】
即ち、上記ポンプ内におけるポンプ室と、このポンプ室に連通する駆動軸用の軸受側の空間との間のシールが、より確実に達成されて、上記軸受が水から保護され、この軸受の寿命の向上が達成される。
【００５９】
しかも、上記駆動軸と回転体とは互いに加圧嵌合させたものであって、これら駆動軸と回転体とを互いに固着させるために前記特許文献２にいう弾性体のような別途の部材を必要とはしないことから、その分、ポンプの部品点数が少なくて済み、その構成を簡単にできる。
【００６０】
請求項２の発明は、上記回転体をポンプインペラで構成している。
【００６１】
このため、ポンプにとって必須の構成部品であるポンプインペラに直接にシートリングが接合して、これらポンプインペラとシートリングとの間のシール性が向上させられることから、上記した軸受の寿命の向上は、ポンプの部品点数の増加を抑制した簡単な構成で達成される。
【００６２】
請求項３の発明は、上記回転体をワッシャで構成している。
【００６３】
このため、上記シートリングと互いに接合する回転体は、ポンプインペラとは別体のワッシャであるため、上記シートリングとの接合における耐摩耗性などにつき、好ましい材質のものの選択が可能である。
【００６４】
よって、上記回転体とシートリングとの間のシール性の向上が、より長期にわたり維持されることとなり、しかも、上記したワッシャは簡単な構成であることから、上記した軸受の寿命の向上は、ポンプの部品点数の増加を抑制した簡単な構成で、より確実に達成される。
【００６５】
請求項４の発明は、上記回転体の上記端面における上記シートリングとの接合部を耐摩耗性となるよう表面処理している。
【００６６】
このため、上記回転体とシートリングとの間のシール性の向上が、より長期にわたり維持されることとなり、しかも、上記した耐磨耗性の表面処理は簡単な構成であることから、上記した軸受の寿命の向上は、簡単な構成で、より確実に達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態で、図２の部分拡大図である。
【図２】第１の実施の形態で、ポンプの側面断面図である。
【図３】第２の実施の形態で、図１に相当する図である。
【図４】第３の実施の形態で、図１に相当する図である。
【符号の説明】
１      ポンプ
２      水
３      ポンプケース
４      ポンプ室
５      軸心
６      軸受
７      駆動軸
８      回転体
９      空間
１０    メカニカルシール
１５    ポンプインペラ
１６    基板
１７    羽根
１８    膨出部
１９    凹部
２２    リテーナ
２３    シートリング
２４    ベローズ
２５    端面
２６    ばね
２８    接合部
３０    吸入口
３３    ワッシャ
３４    他の膨出部
３５    凹部
【図１】
2004232549.tif 000003
【図２】
2004232549.tif 000004
【図３】
2004232549.tif 000005
【図４】
2004232549.tif 000006