(57)【要約】【課題】外形状を従来並かそれ以下に抑えながら効率向上の可能である。【解決手段】数枚の羽根３２をインペラ基板３１に備えポンプ室１０の中心側から吸入した水に運動を与えるエンジンによって駆動されるインペラＡと、このインペラＡを通過したポンプ室１０からの水を集めて吐出側に導く渦室２０とを備えるエンジンのウォータポンプにおいて、少なくともインペラ基板３１側に構成される渦室２０の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くしている。【選択図】図２
2004301060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
数枚の羽根をインペラ基板に備えポンプ室の中心側から吸入した水に運動を与えるインペラと、このインペラを通過した前記ポンプ室からの水を集めて吐出側に導く渦室とを備えるエンジンのウォータポンプにおいて、
少なくともインペラ基板側に構成される前記渦室の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くしたことを特徴とするエンジンのウォータポンプ。
【請求項２】
数枚の羽根をインペラ基板に備えポンプ室の中心側から吸入した水に運動を与えるインペラと、このインペラを通過した前記ポンプ室からの水を集めて吐出側に導く渦室とを備えるエンジンのウォータポンプにおいて、
少なくともインペラ基板側に構成される前記渦室の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くし、
かつ前記インペラ基板の外周とつながる前記渦室の最内側の深さを前記インペラ基板の端部と略同一としたことを特徴とするエンジンのウォータポンプ。
【請求項３】
数枚の羽根をインペラ基板に備えポンプ室の中心側から吸入した水に運動を与えるインペラと、このインペラを通過した前記ポンプ室からの水を集めて吐出側に導く渦室とを備えるエンジンのウォータポンプにおいて、
少なくともインペラ基板側に構成される前記渦室の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くし、
前記インペラ基板の外周側基板面を、前記渦室の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くした室面と同一傾斜平面としたことを特徴とするエンジンのウォータポンプ。
【請求項４】
前記インペラ基板の外周部に、数枚の羽根が平面視においてインペラ回転方向に向けて所定角度傾斜して等間隔に設けられ、前記外周部の羽根間の肉厚をインペラ回転方向に向けて薄くから厚くなるように形成し、
前記外周部の薄い部分を前記渦室の最内側の深さと略同一としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のエンジンのウォータポンプ。
【請求項５】
前記羽根のインペラ軸方向側端面側の前記ポンプ室を形成する傾斜壁面を、同じ傾斜で前記渦室側に延出して前記渦室の室面としたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のエンジンのウォータポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンを冷却するエンジンのウォータポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、車両に搭載される４サイクルエンジンにおけるエンジンのウォータポンプには、遠心式インペラを回転させて水に運動エネルギを与えた後、渦室で集合させて吐出口から吐出し、エンジン内を循環させているものである（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１７４０２２号公報（第１〜第１０頁、図１、図５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジン運転範囲の拡大、高回転化に伴ってウォータポンプの流量特性の改善が求められている。特にエンジンの小型化、軽量化に伴ってウォータポンプについても小型化が強く求められており、二輪車等では限られたスペースであることから効率を改善して流量特性を向上することが必要である。
【０００５】
ウォータポンプの流量を向上するためには渦室の設計が重要であることが知られているが、効率が良いとされる渦室の設計は外形状が大きくなってしまうためエンジン側の小型化要求に沿わず、このため―般には吐出部の径に合わせて吐出側に向かって次第に大きな半径で結ぶ円弧で繋ぎ、渦室の高さで必要な面積を得る設計方法が採られる。しかし、この設計では特に流量の大きな高回転での効率向上が難しいことがわかってきた。このため、外形状は従来並かそれ以下に抑えながら効率向上の可能な渦室の設計が求められている。
【０００６】
この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、外形状を従来並かそれ以下に抑えながら効率向上の可能なエンジンのウォータポンプを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、数枚の羽根をインペラ基板に備えポンプ室の中心側から吸入した水に運動を与えるインペラと、このインペラを通過した前記ポンプ室からの水を集めて吐出側に導く渦室とを備えるエンジンのウォータポンプにおいて、
少なくともインペラ基板側に構成される前記渦室の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くしたことを特徴とするエンジンのウォータポンプである。
【０００９】
この請求項１に記載の発明によれば、渦室の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くしたことで必要な断面積を確保するようになっているので、急激な形状変化による渦の発生をなくしつつ必要な面積で渦室の抵抗を増やすことがないので運動エネルギのロスを最小とすることができ、特に高回転で流速が増した際のポンプの効率を上げることができ、効率が上がるため同―流量を得るためのインペラの径が小さくできるため、駆動のためのトルクが小さくてすみ、軽量化設計が可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、数枚の羽根をインペラ基板に備えポンプ室の中心側から吸入した水に運動を与えるインペラと、このインペラを通過した前記ポンプ室からの水を集めて吐出側に導く渦室とを備えるエンジンのウォータポンプにおいて、
少なくともインペラ基板側に構成される前記渦室の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くし、
かつ前記インペラ基板の外周とつながる前記渦室の最内側の深さを前記インペラ基板の端部と略同一としたことを特徴とするエンジンのウォータポンプである。
【００１１】
この請求項２に記載の発明によれば、渦室の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くしたことで必要な断面積を確保し、かつインペラ基板の外周とつながる渦室の最内側の深さをインペラ基板の端部と略同一としたことで、急激な形状変化による渦の発生をなくしつつ必要な面積で渦室の抵抗を増やすことがないので運動エネルギのロスを最小とすることができ、特に高回転で流速が増した際のポンプの効率を上げることができ、同―流量を得るためのインペラの径が小さくできるため、駆動のためのトルクが小さくてすみ、軽量化設計が可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、数枚の羽根をインペラ基板に備えポンプ室の中心側から吸入した水に運動を与えるインペラと、このインペラを通過した前記ポンプ室からの水を集めて吐出側に導く渦室とを備えるエンジンのウォータポンプにおいて、
少なくともインペラ基板側に構成される前記渦室の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くし、
前記インペラ基板の外周側基板面を、前記渦室の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くした室面と同一傾斜平面としたことを特徴とするエンジンのウォータポンプである。
【００１３】
この請求項３に記載の発明によれば、渦室の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くし、インペラ基板の外周側基板面を、渦室の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くした室面と同一傾斜平面としたことで、急激な形状変化による渦の発生をなくしつつ必要な面積で渦室の抵抗を増やすことがないので運動エネルギのロスを最小とすることができ、特に高回転で流速が増した際のポンプの効率を上げることができ、同―流量を得るためのインペラの径が小さくできるため、駆動のためのトルクが小さくてすみ、軽量化設計が可能となる。しかも、インペラ基板の外周側基板面を、渦室の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くした室面と同一傾斜平面とするだけの簡単な構成であるので、実施に際して新たな問題の発生もなく、実施が容易である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記インペラ基板の外周部に、数枚の羽根が平面視においてインペラ回転方向に向けて所定角度傾斜して等間隔に設けられ、前記外周部の羽根間の肉厚をインペラ回転方向に向けて薄くから厚くなるように形成し、
前記外周部の薄い部分を前記渦室の最内側の深さと略同一としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のエンジンのウォータポンプである。
【００１５】
この請求項４に記載の発明によれば、インペラ基板の外周部の羽根間の肉厚をインペラ回転方向に向けて薄くから厚くなるように形成し、外周部の薄い部分を前記渦室の最内側の深さと略同一としたことで、急激な形状変化による渦の発生をなくしつつ必要な面積で渦室の抵抗を増やすことがないので運動エネルギのロスを最小とすることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、前記羽根のインペラ軸方向側端面側の前記ポンプ室を形成する傾斜壁面を、同じ傾斜で前記渦室側に延出して前記渦室の室面としたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のエンジンのウォータポンプである。
【００１７】
この請求項５に記載の発明によれば、羽根のインペラ軸方向側端面側のポンプ室を形成する傾斜壁面を、同じ傾斜で前記渦室側に延出して渦室の室面としたので、インペラを出た後での段差がなくなって渦の発生をなくしつつ整流することもできるので運動エネルギのロスを最小とすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明のエンジンのウォータポンプの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明するが、この発明は、この実施の形態に限定されない。
【００１９】
まず、図１乃至図５に基づきエンジンのウォータポンプの実施の形態を説明する。図１は蓋側ポンプケースを取り外した状態のエンジンのウォータポンプの正面図、図２は蓋側ポンプケースを取り付けた状態の図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、図３は蓋側ポンプケースを取り付けた状態の図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図、図４は蓋側ポンプケースを取り付けた状態の図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図、図５は従来のエンジンのウォータポンプの断面図、図６はこの発明と従来のウォータポンプの性能を示す図である。
【００２０】
この実施の形態のウォータポンプ１は、自動二輪車等の車両に搭載されるエンジンに備えられ、このウォータポンプ１は、本体側ポンプケース２と蓋側ポンプケース３とを合わせ、本体側ポンプケース２の取付部２ａと蓋側ポンプケース３の取付部３ａとを締付ボルト４により締付固定する。
【００２１】
この蓋側ポンプケース３の中央には、吸込口３ｂが形成され、本体側ポンプケース２には吐出口２ｂが形成され、この本体側ポンプケース２と蓋側ポンプケース３とでポンプ室１０と渦室２０が形成される。
【００２２】
本体側ポンプケース２の取付軸部２ｄには、インペラ軸部３０が、シール部材４０、シール４１及び軸受４２を介して回転可能に設けられている。シール部材４０は、ゴムシール４４、カーボンシール４５、スプリング４６からなり、スプリング４６がゴムシール４４とカーボンシール４５との間に縮設されている。
【００２３】
インペラ軸部３０の先端部３０ａには、インペラ基板３１の取付軸部３１ａが固定され、この取付軸部３１ａの凹部３１ｂにはゴムリング３３とセラミックリング３４が配置されている。このセラミックリング３４とカーボンシール４５とが密着してシールしている。
【００２４】
インペラ基板３１の外周部には、図１及び図２に示すように、数枚の羽根３２が所定間隔で固定され、インペラ軸部３０、インペラ基板３１及び数枚の羽根３２によりインペラＡが構成される。数枚の羽根３２は、図１に示すように、インペラ基板３１の外周部に等間隔に設けられ、この羽根３２は平面視において、インペラ回転方向に向けて所定角度傾斜して設けられている。
【００２５】
このインペラＡのインペラ軸部３０がエンジンによって駆動され、数枚の羽根３２の回転で水が回転方向と外径方向に運動を与えられて移動するので、これに伴い吸込口３ｂから水が吸入される。このようにして、ポンプ室１０の中心側から吸入した水に運動を与え、インペラＡを通過したポンプ室１０からの水を渦室２０により集めて、図２に示すように渦室の終端で吐出口２ｂに沿わせて吐出側に導き、吐出口２ｂから送出す。この実施例では吐出口２ｂが本体側ポンプケースにあるが、蓋側に吐出口がある場合でも同様である。
【００２６】
この実施の形態のインペラ基板３１の取付軸部３１ａには、円錐状のポンプ室面３１ｃが形成され、吸込口３ｂから水がポンプ室面３１ｃにより渦室２０側に円滑に導かれる。
【００２７】
また、インペラ基板３１の端部３１ｄを本体側ポンプケース２の凹部２ｃに位置させ、インペラ基板３１の外周とつながる渦室２０の最内側の深さＨ１をインペラ基板３１の端部３１ｄと略同一としている。このインペラ基板３１の端部３１ｄは、図１及び図４に示すように、インペラ回転方向下流部３１ｆ１側の薄くした部分の端部である。
【００２８】
本体側ポンプケース２の渦室２０を形成する室面２ｅは外方へ広がるように傾斜しており、この室面２ｅによってインペラ基板側に構成される渦室２０の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くしている。
【００２９】
このように、渦室２０の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くしたことで必要な断面積を確保するようになっている。また、インペラ基板３１の外周とつながる渦室２０の最内側の深さＨ１をインペラ基板３１の端部３１ｄと略同一としたことで、急激な断面形状の変化をなくしているので、図５に示すように、インペラ外周における急激な形状変化による渦の発生をなくしつつ必要な面積で渦室の抵抗を増やすことがないので運動エネルギのロスを最小とすることができ、特に高回転で流速が増した際のインペラを出た後の水が持っている軸方向の流れを傾けた渦室２０によって滑らかに案内できるので、ポンプ効率を上げることができ、あるいは効率が上がるため同―流量を得るためのインペラＡの径が小さくできるため、駆動のためのトルクが小さくてすみ、軽量化設計が可能となる。
【００３０】
この実施の形態のウォータポンプ１のインペラ回転数と吐出量との関係で性能を図５の従来のエンジンのウォータポンプと比較すると、従来のエンジンのウォータポンプではインペラを出た後で段差によって渦を発生しているため、ポンプ効率を低下させていたが、この発明では急激な形状変化による渦の発生がなくなり、図６に示すように、ポンプ効率の低下がなくなる。特に、高回転で流速が増した際のウォータポンプ１の効率を上げることができるため、インペラ径を増やすことなく流量を確保できる。また、インペラ回転方向上流側と下流側では流速が異なるので、インペラ基板３１の外周部３１ｆは、図１及び図４に示すように、羽根３２間の肉厚をインペラ回転方向に向けて薄くから厚くなるように形成し、インペラ回転方向下流部３１ｆ１側を薄くし、インペラ回転方向上流部３１ｆ２側を厚くしているが、インペラ基板３１の強度部材を用いることで、羽根３２間の肉厚をインペラ回転方向に向けて全体を薄く形成してもよい。
【００３１】
次に、図７に基づきエンジンのウォータポンプの別の実施の形態を説明する。図７はエンジンのウォータポンプの断面図である。この実施の形態のウォータポンプ１は、図１乃至図６の実施の形態と同じ構成は、同じ符号を付して説明を省略する。この実施の形態のウォータポンプ１は、インペラ基板３１側に構成される渦室２０の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くし、インペラ基板３１の円錐状のポンプ室面３１ｃから外方へ延びる外周側基板面３１ｃ１を、渦室２０の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くした室面２ｅと同一傾斜平面としている。
【００３２】
このように、渦室２０の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くし、インペラ基板３１の外周側基板面３１ｃ１を、渦室２０の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くした室面２ｅと同一傾斜平面とすることで、水がポンプ室面３１ｃから外周側基板面３１ｃ１により渦室２０側に円滑に導かれ、急激な形状変化による渦の発生をなくしつつ必要な面積で渦室の抵抗を増やすことがないので運動エネルギのロスを最小とすることができる。しかも、インペラ基板３１の外周側基板面３１ｃ１を、渦室２０の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くした室面２０と同一傾斜平面とするだけの簡単な構成であるので、実施に際して新たな問題の発生もなく、実施が容易である。
【００３３】
次に、図８に基づきエンジンのウォータポンプの他の実施の形態を説明する。図８はエンジンのウォータポンプの断面図である。この実施の形態のウォータポンプ１は、図１乃至図６の実施の形態と同じ構成は、同じ符号を付して説明を省略する。この実施の形態のウォータポンプ１は、羽根３２のインペラ軸方向側端面側のポンプ室１０を形成する傾斜壁面３ｆを、同じ傾斜で渦室２０側に延出して渦室２０の室面３ｇを形成している。
【００３４】
このように、羽根３２のインペラ軸方向側端面側のポンプ室１０を形成する傾斜壁面３ｆを、同じ傾斜で渦室２０側に延出して渦室２０の室面３ｇとしたので、インペラを出た後での段差がなくなって渦の発生をなくしつつ整流することもできるので運動エネルギのロスを最小とすることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明では、渦室の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くしたことで必要な断面積を確保するようになっているので、急激な形状変化による渦の発生をなくしつつ必要な面積で渦室の抵抗を増やすことがないので運動エネルギのロスを最小とすることができ、特に高回転で流速が増した際のポンプ効率を上げることができ、効率が上がるため同―流量を得るためのインペラの径が小さくできるため、駆動のためのトルクが小さくてすみ、軽量化設計が可能となる。
【００３６】
請求項２に記載の発明では、渦室の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くしたことで必要な断面積を確保し、かつインペラ基板の外周とつながる渦室の最内側の深さをインペラ基板の端部と略同一としたことで、急激な形状変化による渦の発生をなくしつつ必要な面積で渦室の抵抗を増やすことがないので運動エネルギのロスを最小とすることができ、特に高回転で流速が増した際のポンプ効率を上げることができ、効率が上がるため同―流量を得るためのインペラの径が小さくできるため、駆動のためのトルクが小さくてすみ、軽量化設計が可能となる。
【００３７】
請求項３に記載の発明では、渦室の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くし、インペラ基板の外周側基板面を、渦室の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くした室面と同一傾斜平面としたことで、急激な形状変化による渦の発生をなくしつつ必要な面積で渦室の抵抗を増やすことがないので運動エネルギのロスを最小とすることができ、特に高回転で流速が増した際のポンプ効率を上げることができ、効率が上がるため同―流量を得るためのインペラの径が小さくできるため、駆動のためのトルクが小さくてすみ、軽量化設計が可能となる。しかも、インペラ基板の外周側基板面を、渦室の深さを外側に行くに従ってインペラ軸方向へ深くした室面と同一傾斜平面とするだけの簡単な構成であるので、実施に際して新たな問題の発生もなく、実施が容易である。
【００３８】
請求項４に記載の発明では、インペラ基板の外周部の羽根間の肉厚をインペラ回転方向に向けて薄くから厚くなるように形成し、外周部の薄い部分を前記渦室の最内側の深さと略同一としたことで、急激な形状変化による渦の発生をなくしつつ必要な面積で渦室の抵抗を増やすことがないので運動エネルギのロスを最小とすることができる。
【００３９】
請求項５に記載の発明では、羽根のインペラ軸方向側端面側のポンプ室を形成する傾斜壁面を、同じ傾斜で前記渦室側に延出して渦室の室面としたので、インペラを出た後での段差がなくなって渦の発生をなくしつつ整流することもできるので運動エネルギのロスを最小とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】蓋側ポンプケースを取り外した状態のエンジンのウォータポンプの正面図である。
【図２】蓋側ポンプケースを取り付けた状態の図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】蓋側ポンプケースを取り付けた状態の図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】蓋側ポンプケースを取り付けた状態の図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】従来のエンジンのウォータポンプの断面図である。
【図６】この発明と従来のウォータポンプの性能を示す図である。
【図７】エンジンのウォータポンプの断面図である。
【図８】エンジンのウォータポンプの断面図である。
【符号の説明】
１  ウォータポンプ
２  本体側ポンプケース
２ｂ  吐出口
２ｃ  本体側ポンプケース２の凹部
３  蓋側ポンプケース
３ｂ  吸込口
１０  ポンプ室
２０  渦室
３０  インペラ軸部
３１  インペラ基板
３１ｄ  インペラ基板３１の端部
３１ｆ  インペラ基板３１の外周部
３２  羽根
Ａ  インペラ
【図１】
2004301060.tif 000003
【図２】
2004301060.tif 000004
【図３】
2004301060.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004301060.tif 000007
【図６】
2004301060.tif 000008
【図７】
2004301060.tif 000009
【図８】
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