(57)【要約】【課題】プーリの強度を確保し、シャフトの成形性を向上させると共に、コストの低減をはかること。【解決手段】プーリ１８と、プーリ１８と一体的に回転するシャフト２５と、シャフト２５と一体的に回転するインペラ３０と、インペラ３０が配設される水室９５を形成するボデー１２と、ボデー１２とプーリ１８との間に配設され、プーリ１８を回転自在に支承するベアリング１４と、水室９５とベアリング１４との間を封止するメカニカルシール５０とを備えたウォータポンプ１０において、プーリ１８の板厚をシャフト２５の板厚よりも厚くした。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プーリと、
該プーリと一体的に回転するシャフトと、
該シャフトと一体的に回転するインペラと、
該インペラが配設される水室を形成するボデーと、
該ボデーと前記プーリとの間に配設され、前記プーリを回転自在に支承するベアリングと、
前記水室と前記ベアリングとの間を封止するメカニカルシールとを備えたウォータポンプにおいて、
前記プーリの板厚を前記シャフトの板厚よりも厚くしたことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項２】
前記プーリと前記シャフトは別部材からなり、前記シャフトは前記ベアリングの外周面に固定されるアーム部を備え、前記プーリは前記アーム部の外周面に固定されることを特徴とする請求項１に記載のウォータポンプ。
【請求項３】
前記プーリは、外周側に設けられる第１円筒部と、内周側に設けられ前記アーム部に固定される第２円筒部内とを連結する連結部からなり有底円筒形状を呈することを特徴とする請求項２に記載のウォータポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウォータポンプに関し、特に自動車用ウォータポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のウォータポンプには、例えば特開２００２−１５５８９３号公報に開示されたものがある。このウォータポンプは、プーリと、プーリと一体的に回転するシャフトと、シャフトと一体的に回転するインペラと、インペラが配設される水室を形成するボデーと、プーリを回転自在にボデーに支承するベアリングと、ベアリングを水室に対してシールするメカニカルシールとから構成されるものである。また、近年部品の低コスト化、軽量化のニーズによりボデー、プーリをプレス加工で成形し、単列ベアリングを使用したウォータポンプが考えられている。このウォータポンプの場合プーリとシャフトは一体でプレス成形され、シャフトは深絞り成形される。
【０００３】
一方、深絞り成形を行いやすくして、工程数を減らし加工コスト、金型費も安くするためにはシャフトの板厚を薄く設定する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、シャフトの成形性を向上させるために板厚を薄くするとベルト荷重により、プーリに発生する応力が金属の許容応力以上となりプーリに変形が発生しウォータポンプが作動せず、オーバーヒート不具合が発生する恐れがある。一方で板厚を厚くするとシャフトの成形性が悪化し、コスト上昇につながる恐れがある。
【０００５】
そこで本発明は、プーリの強度を確保し、シャフトの成形性を向上させると共に、コストの低減をはかることを、その技術的課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した技術的課題を解決するために請求項１の発明にて講じた技術的手段は、プーリと、該プーリと一体的に回転するシャフトと、該シャフトと一体的に回転するインペラと、該インペラが配設される水室を形成するボデーと、該ボデーと前記プーリとの間に配設され、前記プーリを回転自在に支承するベアリングと、前記水室と前記ベアリングとの間を封止するメカニカルシールとを備えたウォータポンプにおいて、前記プーリの板厚を前記シャフトの板厚よりも厚くしたことである。
【０００７】
この手段によれば、プーリの板厚を前記シャフトの板厚よりも厚くしたことにより、ベルト荷重によるプーリの変形を防止できると共に、シャフトの成形性を向上できる。
【０００８】
上記した技術的課題を解決するために請求項２の発明にて講じた技術的手段は、請求項１の発明に加えて、前記プーリと前記シャフトは別部材からなり、前記シャフトは前記ベアリングの外周面に固定されるアーム部を備え、前記プーリは前記アーム部の外周面に固定されることである。
【０００９】
この手段によれば、プーリとシャフトを別部材としたことにより、シャフトの深絞り成形を行いやすくできる。これにより、成形の工程数を減らし加工コスト、金型費を安くすることができる。
【００１０】
上記した技術的課題を解決するために請求項３の発明にて講じた技術的手段は、請求項１の発明に加えて、前記プーリは、外周側に設けられる第１円筒部と、内周側に設けられ前記アーム部に固定される第２円筒部内とを連結する連結部からなり有底円筒形状を呈するようにしたことである。
【００１１】
この手段によれば、板厚の厚いプーリをプレス成形にて形成でき、成形の工程数を減らし加工コスト、金型費を安くすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、図１に基づいて説明する。
【００１３】
図１において、ウォータポンプ１０のボデー１２は、締結手段１３により、エンジンシリンダブロック９０に、ガスケット８０などを介して、固定されている。ボデー１２には、大径部１２ａ及び小径部１２ｂを備える段付形状の筒部が形成されている。筒部の小径部１２ｂの外周面にはベアリング１４のインナーレースが圧入され固定されている。また、ベアリング１４のインナーレース右端面はボデー１２の大径部１２ａに隣接している。なお、インナーレース右端面と大径部１２ａとの間には隙間があってもよい。
【００１４】
ベアリング１４のアウターレースの外周面には、シャフト２５のアーム部１７の外周部１７ａが圧入されている。外周部１７ａの外側にはプーリ１８が圧入され固定されている。プーリ１８は、有底円筒形状を呈し、内周部（第１円筒部）１８ａがアーム部１７の外周部１７ａの外周に圧入され、底部（連結部）１８ｂには、ウォータポンプ１０をエンジンシリンダブロック９０に固定するとき使用する開口部１８ｃが形成されている。また、外周部（第１円筒部）１８ｄにはベルト８５が巻き掛けられている。なお、プーリ１８は、プレス成形の他、樹脂成形等で形成されても良い。
【００１５】
シャフト２５のアーム部１７は有底円筒形状を呈し、外周部１７ａがベアリング１４のアウターレースの外周面に圧入され、底部１７ｂにはメカニカルシール５０から漏れた水滴を外部へ排出する開口部１７ｃが等角度間隔で形成されている。また、アーム部１７の底部１７ｂの中心には、この底部１７ｂから遠ざかる方向（図１の右方向）に延在し底部１７ｂ側端部が開口する円筒中空形状のシャフト部２４が一体成形され結合されている。シャフト部２４の先端部には底壁部が形成され閉塞されている。
【００１６】
このように、被駆動部１６をプーリ１８とシャフト２５との別部材から構成することにより、シャフト２５の深絞り成形を行いやすくできると共に、プーリ１８の板厚をシャフト２５の板厚より厚くすることができベルト荷重によるプーリ１８の変形を防止できる。また、成形の工程数を減らし加工コスト、金型費を安くすることができる。また、板厚の厚いプーリ１８をプレス成形にて形成でき、成形の工程数を減らし加工コスト、金型費を安くすることができる。プーリ１８及びシャフト２５は、メッキ又は塗装等により耐蝕処理される。また、耐蝕処理されなくても良い。
【００１７】
シャフト部２４の右端部には、インペラ３０が一体回転可能に嵌着されている。インペラ３０は基部３０ａと基部３０ａの右面の周縁部から突出した複数の羽根３０ｂ及び基部３０ａの中央部にシャフト部２４が嵌着される円筒状の中空突起部３０ｃが一体に形成され、中空突起部３０ｃの外周にインペラ３０とシャフト部２４との嵌着強度を確保するキャップ３０ｄが圧入される。このキャップ３０ｄは嵌着強度が確保できれば、無くてもよい。尚、インペラ３０は鋼板の板材をプレス成形した後、耐蝕処理してもよい。インペラ３０は樹脂成形やその他の成形方法で加工されても良い。インペラ３０は、エンジンシリンダブロック９０などの内部に形成され且つ開口部がボデー１２により閉塞された水室９５内に配設される。水室９５は、図示されないエンジン冷却水回路の構成要素となっている。
【００１８】
シャフト部２４の外周面とボデー１２の大径部１２ａ、小径部１２ｂの内周面との間に画成される円筒状空間２７の一端側（水室９５との境界部）には、メカニカルシール５０が配設されており、冷却水が外部に漏れないように、外部と水室９５とを水密的に隔離している。メカニカルシール５０は、ボデー１２の筒部の大径部１２ａ内周側に固定される固定リング５０ａとシャフト部２４に固定されて固定リング５０ａに対して相対回転可能且つ常時液密関係を確立すべく接触する回転リング５０ｂとから構成される。
【００１９】
次に本実施形態の作用について説明する。
【００２０】
プーリ１８のベルト係合面１８ｅに係合されたベルト８５を介して、図示しないエンジンの出力軸から伝達される回転力によりプーリ１８が回転する。プーリ１８の回転に伴って、プーリ１８の内周部１８ａの内周に固定されたアーム部１７と一体形成されたシャフト部２４も同一方向に回転する。そして、シャフト部２４と一体となったインペラ３０が、ボデー１２により閉塞された水室９５内で回転する。
【００２１】
このとき、ベルト８５によりプーリ１８にベルト荷重が加わるがプーリ１８の板厚をシャフト２５の板厚より厚くすることができるため、ベルト荷重によるプーリ１８の変形を防止できる。
【００２２】
いま、水室９５内には冷却水が満たされているので、インペラ３０の回転による遠心力によって、インペラ３０は、水室９５の中心付近にある冷却水を、インペラ３０の外周方向へと運ぶ。このように、インペラ３０の中心から外側に向かって、遠心力によるポンプ作用が発生する。これにより、水室９５内におけるインペラ３０の回転中心付近とその外周側との間には圧力差が生じ、冷却水がインペラ３０の回転中心付近に設けられる吸込ポート９５ａから水室９５内へと吸い込まれる。そして、インペラ３０のポンプ作用により外周側へ圧送され、外周側に設けられた図示しない吐出口からエンジンの被冷却各部へと供給され、冷却水が循環する。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明にて講じた技術的手段によれば、プーリの板厚を前記シャフトの板厚よりも厚くしたことにより、ベルト荷重によるプーリの変形を防止できると共に、シャフトの成形性を向上できる。
【００２４】
また、請求項２の発明にて講じた技術的手段によれば、プーリとシャフトを別部材としたことにより、シャフトの深絞り成形を行いやすくできる。これにより、成形の工程数を減らし加工コスト、金型費を安くすることができる。
【００２５】
また、請求項３の発明にて講じた技術的手段によれば、板厚の厚いプーリをプレス成形にて形成でき、成形の工程数を減らし加工コスト、金型費を安くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係わるウォータポンプの縦断面図である。
【符号の説明】
１０・・・ウォータポンプ
１２・・・ボデー
１４・・・ベアリング
１７・・・アーム部
１８・・・プーリ
１８ａ・・・内周部（第１円筒部）
１８ｂ・・・底部（連結部）
１８ｄ・・・外周部（第２円筒部）
２５・・・シャフト
３０・・・インペラ
５０・・・メカニカルシール
９５・・・水室
【図１】
2004052723.tif 000003