(57)【要約】【課題】入力回転体の大幅な質量増加を招くことなく、入力回転体の外径を充分に大きくできるようにする。それにより回転軸の回転速度が必要以上に大きくなる不具合を無くし、軸受や軸シールにかかる耐久面での負荷を軽減する。【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とプーリ９を連結する回転軸５を円筒壁７内に挿通させる。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。このようなウォーターポンプにおいて、プーリ９の動力入力部と軸受固定部を大径円筒壁１０と小径円筒壁１１によって構成し、両円筒部１０，１１を端部壁１２によって連結する。プーリ９は全体の肉厚を増大させることなく、外径を大きくすることが可能となる。【選択図】　図１
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【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、この入力回転体と一体に、かつ同軸に設けられ、入力回転体の回転を前記インペラに伝達する回転軸と、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、を備えたウォータポンプにおいて、
前記入力回転体のうちの、動力が直接入力される動力入力部と、前記軸受に固定される軸受固定部とを夫々大径円筒壁と小径円筒壁によって構成し、その大径円筒壁と小径円筒壁を、径方向に延出する端部壁によって連結したことを特徴とするウォーターポンプ。
【請求項２】
前記回転軸を、ポンプ室内に臨む側が閉塞されている有底円筒状に形成し、その回転軸の開口縁部を、径方向外側に延出するフランジ壁によって前記小径円筒壁に連結すると共に、前記端部壁を、小径円筒壁の前記フランジ壁と逆側の端部側に配置したことを特徴とする請求項１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、外部に導通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】
この従来のウォーターポンプの場合、入力回転体が直接軸受に支持される構造となっているため、回転軸や軸シールの外径、円筒壁の肉厚等によって軸受のサイズが決まり、その軸受の外径に応じて入力回転体の外径その他のサイズを決定しなければならない。しかし、入力回転体の外径を大きくするために入力回転体の肉厚を極端に厚くすると、入力回転体の質量が大きくなり、ポンプ作動に際して慣性力による悪影響を受け易くなるうえ、動力源に必要外の負荷をかける原因ともなる。
【０００９】
したがって、従来においては、これらのことが入力回転体の外径の大型化を躊躇させる原因となり、入力回転体の外径を充分に大きくできないというのが実情である。このため、従来においては、入力回転体の外径を充分に大きくできないことから、回転軸の回転速度が速くなり、そのことが軸受や軸シールの耐久面に悪影響を及ぼしていた。
【００１０】
そこでこの出願の発明は、入力回転体の大幅な質量増加を招くことなく、入力回転体の外径を充分に大きくできるようして、軸受や軸シールにかかる耐久面での負荷を軽減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、この出願の発明は、入力回転体のうちの、動力が直接入力される動力入力部と、軸受に固定される軸受固定部とを夫々大径円筒壁と小径円筒壁によって構成し、その大径円筒壁と小径円筒壁を、径方向に延出する端部壁によって連結するようにした。
【００１２】
この発明の場合、入力回転体の動力入力部と軸受固定部を夫々大径円筒壁と小径円筒壁によって構成して、両円筒壁を端部壁で連結したため、入力回転体全体の肉厚を増大させることなく、入力回転体の動力入力部の外径を充分に大きく設定することができる。したがって、この発明によれば、回転軸の回転速度が必要以上に速くなることがないため、軸受や軸シールにかかる耐久面での負担が小さくなり、その結果、軸受や軸シールの耐久性が向上する。また、入力回転体の大きな質量の増大を来すことがないため、ポンプ作動の際に慣性力による悪影響が及ぶことがないうえ、動力源の負荷をも軽減することができる。さらに、動力入力部を成す大径円筒壁が片持ち構造となることから、この片持ち構造を利用して入力振動を吸収することも可能となる。
【００１３】
前記回転軸は、ポンプ室内に臨む側が閉塞されている有底円筒状に形成し、その回転軸の開口縁部を、径方向外側に延出するフランジ壁によって前記小径円筒壁に連結すると共に、前記端部壁を、小径円筒壁の前記フランジ壁と逆側の端部側に配置することが好ましい。この場合、回転軸から入力回転体の大径円筒壁にかけてがほぼ一定肉厚の連続形状となるため、回転軸と入力回転体全体を一枚の板材からプレス成形によって容易に形成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
最初に、図１〜図３に示す第１の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。
【００１６】
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。
【００１７】
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は段差状に形成され、付根部側の大径部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。円筒壁７の先端側の小径部７ｂについては後に詳述する。
【００１８】
回転軸５は入力回転体であるプーリ９と同軸に、かつ、一体に設けられており、そのプーリ９は、ポンプハウジングの外部において図外のベルトを介してクランクシャフトに連係されている。プーリ９は、具体的には、金属製（例えば、ＳＰ１２０やＳＰＣＣ等）の板材から回転軸５と共にプレス成形によって一体に形成され、そのプーリ９の本体部は、動力入力部となる大径円筒壁１０と、軸受固定部となる小径円筒壁１１と、これらの円筒壁１０，１１の端部相互を連結する端部壁１２とによって構成されている。大径円筒壁１０は小径円筒壁１１の外周側に同軸に配置され、プーリ９の本体部を軸方向に沿って切った半断面が略コ字状を成すようになっている。
【００１９】
また、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、その基部側の開口縁部に、径方向外側に延出するフランジ壁１３が形成されている。このフランジ壁１３の外周縁部は、プーリ９の本体部の小径円筒壁１１の端部壁１２と逆側の端部に連結されている。したがって、回転軸５とプーリ９の本体部を合わせた半断面形状はほぼＳ字状を成し、しかも、全体がほぼ一定肉厚に形成されている。
【００２０】
ここで、前記大径円筒壁１０はその外周面に動力伝達用のベルトが掛けられが、小径円筒壁１１の内周面と、カバープレート側円筒壁７の小径部７ｂの間には軸受１４が介装されている。この軸受１４は、アウタレースとインナレースの間にシール構造を備えた周知のシール付きの玉軸受によって構成されており、小径円筒壁１１とカバープレート側円筒壁７に対して圧入によって固定されている。尚、軸受１４のインナレースは円筒壁７の小径部７ｂと大径部７ａの段差部分に突き当てられ、それによってカバープレート３側に位置決めされている。
【００２１】
また、回転軸５と小径円筒壁１１を連結するフランジ壁１３には円周方向に沿って水蒸気排出用の複数の開口部１５が形成されている。
【００２２】
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の大径円筒壁１０に入力されると、その動力は回転軸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。そして、メカニカルシール８を通り抜けた冷却水の水蒸気はフランジ壁１３の開口部１５を通ってポンプ外部に排出される。したがって、円筒壁７の外周側に配置されている軸受１４の内部に水蒸気が直接入り込むことがなく、水蒸気の浸入による軸受１４での錆発生は防止される。
【００２３】
このウォーターポンプの場合、入力回転体であるプーリ９が、軸受固定部である小径円筒壁１１の外周側に動力入力部である大径円筒壁１０を配置して、その両円筒壁１１，１０を端部壁１２によって連結した構造とされているため、設計時に端部壁１２の径を延ばすことによって、プーリ９全体の肉厚増加を招くことなく動力入力部の外径を充分に大きくすることができる。したがって、プーリ９の質量増加による慣性力の増大や動力負荷の増加を招くことなく、通常運転時における回転軸５の回転速度を、軸受１４やメカニカルシール８の耐久面で有利な速度範囲に設定することができる。
【００２４】
さらに、このウォータポンプの場合、プーリ９の大径円筒壁１０が軸方向の一端側で端部壁１２を介して小径円筒壁１１に連結されているため、ベルトを介して大径円筒壁１０に入力された荷重は片持ち構造部を通して軸受１４に支持される。このため、ベルトを通してプーリ９に入力される振動を前記の片持ち構造部によって吸収し、その振動が軸受１４に悪影響を及ぼす不具合を無くすことができる。
【００２５】
また、この実施形態のウォータポンプのように、回転軸５を有底円筒状に形成し、その回転軸５の開口縁部をフランジ壁１３によってプーリ９の小径円筒壁１１に連結して、回転軸５からプーリ９にかけての半断面がほぼ一定厚みのＳ字形状を成すようにした場合には、プーリ９から回転軸５にかけてをプレス成形によって一枚板から容易に形成することができる。したがって、プーリ９から回転軸５にかけてが一体化された部品を効率良く生産することができ、ポンプの製造コストを確実に低減することができる。
【００２６】
つづいて、図４〜図６に示す第２の実施形態について説明する。尚、この実施形態は、基本的な構成は第１の実施形態とほぼ同様であるため、第１の実施形態と同一部分に同一符号を付し、以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心にして説明するものとする。
【００２７】
この実施形態のウォータポンプは、動力入力部であるプーリ１０９から回転軸１０５にかけてをＰＰＳ等の樹脂によって一体に形成したものであり、回転軸１０５は中実に形成され、大径円筒壁１０と小径円筒壁１１を連結する端部壁１１２は、回転軸１０５と小径円筒壁１１を連結するフランジ壁１３と同側に連続して形成されている。
【００２８】
この実施形態の場合も、軸受１４は、プーリ１０９の小径円筒壁１１の内周面とカバープレート３側の円筒壁７の間に介装され、軸シールであるメカニカルシール８は、円筒壁７の内周面と回転軸１０５の間に介装されており、フランジ壁１３には水蒸気を逃がすための開口部１５が設けられている。
【００２９】
したがって、この実施形態の場合にも、軸受１４への水蒸気の浸入を防止する基本効果を奏しつつ、質量増加を招くことなくプーリ１０９の外径を充分に大きく設定することができる。ただし、この実施形態のようにプーリ１０９から回転軸１０５にかけてを樹脂によって形成するようにした場合、設計の自由度が大幅に高まるうえ、量産化するうえでコスト的に有利となる。
【００３０】
尚、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、プーリと回転軸を金属によって形成する場合にプレス成形ではなく射出成形等によって形成するようにしても良く、また、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。
【００３１】
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。
【００３２】
（イ）回転軸とプーリをプレス成形によって一体に形成したことを特徴とする請求項２に記載のウォーターポンプ。
【００３３】
この場合、プーリから回転軸にかけてを容易に一体成形することが可能となる。
【００３４】
（ロ）回転軸と小径円筒壁を連結する壁に、軸シールから漏れ出た水蒸気を外部に逃がすための開口部を設けたことを特徴とする請求項１，２、前記（イ）のいずれかに記載のウォーターポンプ。
【００３５】
この場合、軸シールから漏れ出た水蒸気が軸受側に回り込み、その水蒸気によって軸受に錆が発生する不具合を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の第１の実施形態を示す図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】同実施形態を示す斜視図。
【図４】この出願の発明の第２の実施形態を示す図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図５】同実施形態を示す正面図。
【図６】同実施形態を示す斜視図。
【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
５，１０５…回転軸
６…ポンプインペラ
７…円筒壁
８…メカニカルシール（軸シール）
９，１０９…プーリ（入力回転体）
１０…大径円筒壁
１１…小径円筒壁
１２，１１２…端部壁
１３…フランジ壁
１４…軸受
【図１】
2004116486.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004116486.tif 000006
【図５】
2004116486.tif 000007
【図６】
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