(57)【要約】【課題】加工精度や組み付け精度を容易に高めることができるウォータポンプを提供することを目的とする。【解決手段】ポンプ軸２３のインペラ２２が取り付けられた側と反対側の端部とポンプボディ２１との間に、メカニカルシール２４を付勢する付勢手段の付勢力に抗して、前記ポンプ軸を前記ポンプボディに係止させる係止機構２５が設けられ、この係止機構が、前記ポンプ軸に回転自在に被嵌されるとともに前記ポンプボディに当接させられる環状部材２６と、前記ポンプ軸にその径方向から貫通するように取り付けられて、前記ポンプボディとの間で前記環状部材を挟み込む円柱状の係止ピン２７とによって構成されていることを特徴とする。【選択図】　　　図１
2004108238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプボディと、このポンプボディに回転自在に、かつ、貫通状態で支持され、一端部にインペラが取り付けられたポンプ軸と、このポンプ軸の前記インペラが取り付けられた側の端部と前記ポンプボディとの間に、付勢手段を介して弾性的に介装されたメカニカルシールとを備えたウォータポンプにおいて、前記ポンプ軸の前記インペラが取り付けられた側と反対側の端部と前記ポンプボディとの間に、前記付勢手段の付勢力に抗して前記ポンプ軸を前記ポンプボディに係止させる係止機構が設けられ、この係止機構が、前記ポンプ軸に回転自在に被嵌されるとともに前記ポンプボディに当接させられる環状部材と、前記ポンプ軸にその径方向から貫通するように取り付けられて、前記ポンプボディとの間で前記環状部材を挟み込む円柱状の係止ピンとによって構成されていることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項２】
前記環状部材の径方向断面が略円形状に形成されてい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】
前記環状部材の径方向断面が平板状に形成され、その外周部に、前記係止ピンの端面に対向させられる環状のフランジが形成されてい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４】
前記付勢手段が、少なくとも前記フランジの高さ分伸縮可能に構成されていることを特徴とする請求項３に記載のウォータポンプ。
【請求項５】
前記インペラが、前記ポンプ軸に一体に取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れかに記載のウォータポンプ。
【請求項６】
前記インペラが、前記ポンプ軸にインサート成型によって一体化されてていることを特徴とする請求項５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、ウォータポンプに係わり、特に、水冷式内燃機関における冷却水を、前記内燃機関内に循環させるためのウォータポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえば図５に示す水冷式内燃機関１にあっては、この内燃機関１の冷却を行うためにウォータポンプ２が設けられている。
このウォータポンプ２は、前記内燃機関１のクランクケース３に一体に設けられて、このクランクケース３内に収納されたクランクシャフト４によって駆動させられることにより、図示しないラジエタによって冷却された冷却水を、たとえば、前記内燃機関１のシリンダブロック５内のウォータジャケット６へ送り込んで冷却を行うようになっている。
【０００３】
前記ウォータポンプ２は、図６に示すように、ポンプボディ７と、このポンプボディ７に回転自在に、かつ、貫通状態で支持され、一端部にインペラ８が取り付けられたポンプ軸９と、このポンプ軸９の前記インペラ８が取り付けられた側と前記ポンプボディ７との間に弾性的に介装されたメカニカルシール１０とを備えている。
【０００４】
また、前記メカニカルシール１０は、シール部材１１と、このシール部材１１を前記インペラ８へ向けて弾性的に押圧するスプリング１２とによって構成されている。
そして、前述したメカニカルシール１０を介装した場合、このメカニカルシール１０とインペラ８との接触圧を確保する必要性から、また、メカニカルシール１０の付勢力によって、前記ポンプ軸９がポンプボディ７から抜けてしまうことを防止するために、前記ポンプ軸９の、前記インペラ８が取り付けられた側と反対側に、前記ポンプボディ７に当接させられて、前記メカニカルシール１０によって発生させられるスラスト方向の荷重を受ける抜け止めピン１３が取り付けられている。
【０００５】
さらに、前記ポンプ軸９は、その中間部が、前記ポンプボディ７に回転自在に支持されているとともに、一端部が、前記ポンプボディ７が取り付けられるクランクケース３に回転自在に支持されて、２点支持構造となされている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、図７は、ウォータポンプ２の従来の他の構造例を示すもので、このウォータポンプ２は、ポンプ軸９の中間部にフランジ１４を一体的に形成し、このフランジ１４によって前記メカニカルシール１０によるスラスト方向の荷重を受けて、前記ポンプ軸９の抜け止めを行うようにしたものである（たとえば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
実公平６−３１１９７号公報（第１図）
【特許文献２】
特開２０００−８７７４４号（図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前者のウォータポンプ２にあっては、ポンプ軸９を、離間した２点によって支持していることから、つぎのような改善すべき課題がある。
すなわち、前記ポンプ軸９の支持点の一つは、前記ポンプボディ７に設けられ、他の支持点は、前記ポンプボディ７が取り付けられるクランクケース３に設けられるために、前記２つの支持点の芯出しを高精度に行なう必要があり、この結果、高精度の加工が要求されるとともに、製造コストが高騰するといった課題である。
さらに、前述したような支持点の加工精度とともに、前記クランクケース３に対するポンプボディ７の組み付け精度も前記芯出し精度に影響することから、組み付け工程が煩雑化するといった課題もある。
【０００９】
また、後者のウォータポンプ２にあっては、前記ポンプ軸９の支持点が一カ所であることによって、前者のような不具合は解消されるが、抜け止めのためのフランジ１４をポンプ軸９に一体に形成しなければならないことから、つぎのような改善すべき課題がある。
【００１０】
すなわち、前記ポンプ軸９にフランジ１４が一体に形成されていることから、このポンプ軸９の外面研削を行う場合、センタレス研磨といった簡便な加工方法が適用できず、製造コストが高騰してしまうといった点である。
また、前述したように、前記ポンプ軸９にフランジ１４が一体に設けられているから、組み立てに際して、前記ポンプ軸９を前記ポンプボディ７に挿入した後に、このポンプ軸９にインペラ８を装着しなければならないこととなり、前記ポンプ軸９とインペラ８を予め組み付けておくことができない。
この結果、組み立て手順が制約されてしまう。
【００１１】
本発明は、前述した従来の課題に鑑みてなされたもので、加工精度や組み付け精度を容易に高めることができるウォータポンプを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のウォータポンプは、前述した目的を達成するために、ポンプボディと、このポンプボディに回転自在に、かつ、貫通状態で支持され、一端部にインペラが取り付けられたポンプ軸と、このポンプ軸の前記インペラが取り付けられた側の端部と前記ポンプボディとの間に、付勢手段を介して弾性的に介装されたメカニカルシールとを備えたウォータポンプにおいて、前記ポンプ軸の前記インペラが取り付けられた側と反対側の端部と前記ポンプボディとの間に、前記付勢手段の付勢力に抗して前記ポンプ軸を前記ポンプボディに係止させる係止機構が設けられ、この係止機構が、前記ポンプ軸に回転自在に被嵌されるとともに前記ポンプボディに当接させられる環状部材と、前記ポンプ軸にその径方向から貫通するように取り付けられて、前記ポンプボディとの間で前記環状部材を挟み込む円柱状の係止ピンとによって構成されている。
本発明の請求項２に記載のウォータポンプは、請求項１に記載の前記環状部材の径方向断面が略円形状に形成されている。
本発明の請求項３に記載のウォータポンプは、請求項１に記載の前記環状部材の径方向断面が平板状に形成され、その外周部に、前記係止ピンの端面に対向させられる環状のフランジが形成されている。
本発明の請求項４に記載のウォータポンプは、請求項３に記載の前記付勢手段が、少なくとも前記フランジの高さ分伸縮可能に構成されている。
本発明の請求項５に記載のウォータポンプは、請求項１ないし請求項４の何れかに記載の前記インペラが、前記ポンプ軸に一体に取り付けられている。
本発明の請求項６に記載のウォータポンプは、請求項５に記載の前記インペラが、前記ポンプ軸にインサート成型によって一体化されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図１ないし図３を参照して説明する。
なお、以下の説明中、従来と共通する部分については、同一符号を用いて説明を簡略化する。
【００１４】
図１に符号２０で示す本実施形態に係わるウォータポンプは、前記クランクケース３に取り付けられるポンプボディ２１を備え、このポンプボディ２１に回転自在に、かつ、貫通状態で支持され、一端部にインペラ２２が取り付けられたポンプ軸２３と、このポンプ軸２３の前記インペラ２２が取り付けられた側の端部と前記ポンプボディ２１との間に、付勢手段を介して弾性的に介装されたメカニカルシール２４とを備え、前記ポンプ軸２３の前記インペラ２２が取り付けられた側と反対側の端部と前記ポンプボディ２１との間に、前記付勢手段の付勢力に抗して、前記ポンプ軸２３を前記ポンプボディ２１に係止させる係止機構２５が設けられ、この係止機構２５が、前記ポンプ軸２３に回転自在に被嵌されるとともに前記ポンプボディ２１に当接させられる環状部材２６と、前記ポンプ軸２３にその径方向から貫通するように取り付けられて、前記ポンプボディ２１との間で前記環状部材２６を挟み込む円柱状の係止ピン２７とによって構成された基本構成となっている。
【００１５】
ついで、これらの詳細について説明すれば、前記メカニカルシール２４は、前記インペラ２２の回転中心部の側面に圧接させられるシール部材２８と、前記ポンプボディ２１に係止されたバネ座２９との間に介装されて、前記シール部材２８を前記インペラ２２に弾性的に圧接させるスプリング等からなる付勢手段３０とによって構成されている。
【００１６】
前記環状部材２６は、本実施形態においては、図２に詳述するように、径方向断面が平板状に形成され、その外周部に、前記係止ピン２７の端面に対向させられる環状のフランジ２６ａが形成されて、全体として椀形に形成され、中心部に、前記ポンプ軸２３が挿通される貫通孔２６ｂが形成されている。
【００１７】
また、前記係止ピン２７は、前記フランジ２６ａ内に収納されるようになされ、前記フランジ２６ａの内径が、前記係止ピン２７の長さよりも大きく形成されている。
このような構成とするのは、前記係止ピン２７が前記ポンプ軸２３とともに回転させられた際に、前記係止ピン２７に付着したオイルが飛散してしまうことを前記フランジ２６ａによって防止して、前記係止ピン２７と前記環状部材２６との潤滑をなすオイルが飛散してしまうことを防止するためである。
【００１８】
そして、前記ポンプ軸２３には、図１に示すように、前記係止ピン２７が嵌合させられる径方向の貫通孔２３ａが形成されている。
さらに、前記付勢手段３０の伸縮量は、前記フランジ２６ａの高さＨ以上のストロークを有するように構成されており、この付勢手段３０を縮めた際に、前記ポンプ軸２３に形成されている前記貫通孔２３ａが、前記ポンプボディ２１に当接させられた状態にある前記環状部材２６のフランジ２６ａよりも外方に位置させられるようになっている。
【００１９】
一方、本実施形態においては、図１に示すように、前記インペラ２２は合成樹脂によって形成されているとともに、前記ポンプ軸２３の一端部に、インサート成型によって一体に取り付けられている。
【００２０】
ついで、このように構成された本実施形態に係わるウォータポンプ２０の組み立て手順について説明する。
まず、インペラ２２にメカニカルシール２４のシール部材２８を装着し、前記ポンプボディ２１の前記ポンプ軸２３の挿通部の一端部に、メカニカルシール２４の付勢手段３０を装着した後に、前記インペラ２２およびシール部材２８が取り付けられたポンプ軸２３を、前記インペラ２２が取り付けられていない側の端部から、前記メカニカルシール２４の付勢手段３０内へ挿入して、この端部を、前記ポンプボディ２１の反対側に突出させるとともに、図３に矢印イで示すように、この端部に環状部材２６を嵌合させる。
【００２１】
ついで、前記ポンプ軸２３をさらに前記ポンプボディ２１へ押し込んで、前記メカニカルシール２４を構成する付勢手段３０を最大限に縮めるとともに、前記環状部材２６をポンプボディ２１に当接させる。
この状態において、前記ポンプ軸２３に形成されている貫通孔２３ａが、前記環状部材２６のフランジ２６ａよりも外方に位置させられる。
【００２２】
これより、前記ポンプ軸２３の貫通孔２３ａ内に、図３に矢印ロで示すように、係止ピン２７を嵌合させるとともに、この係止ピン２７を、前記環状部材２６のフランジ２６ａの内側に位置するように位置調整した後に、前記ポンプ軸２３への押圧力を解除する。
【００２３】
このような手順によって、前記ポンプ軸２３とインペラ２２がメカニカルシール２４を構成する付勢手段３０によって、前記インペラ２２がポンプボディ２１から離間する方向に移動させられることにより、前記係止ピン２７が、前記環状部材２６のフランジ２６ａ内に収納されているとともに、前記環状部材２６に当接させられる。
【００２４】
これによって、前記ポンプ軸２３とインペラ２２が、図１に示すように、前記ポンプボディ２１に取り付けられる。
【００２５】
このようにして組み上げられた本実施形態に係わるウォータポンプ２０にあっては、前記ポンプ軸２３の支持部が一カ所であり、その芯出しが容易となる。
また、前記ポンプ軸２３は、その全長にわたって、径方向外方に向かう突出部がないことから、その外面研削が容易であり、かつ、高精度の加工が可能となる。
この結果、前記ポンプ軸２３の円滑な回転を確保することができる。
【００２６】
また、ポンプ軸２３に、径方向外方に向かう突出部がないことから、センタレス研磨といた簡便な方法による加工が可能となり、加工コストの低減を図ることができる。
【００２７】
そして、前記ポンプ軸２３は、ポンプボディ２１に対して、一方向から軸方向に挿入するだけで装着することができるので、前記ポンプ軸２３の、ポンプボディ２１への挿入側の端部と反対側にインペラ２２が取り付けられた状態においても組み付けが可能である。
したがって、インペラ２２とポンプ軸２３とを予め組み上げておくことができ、ウォータポンプ２０の全体としての組み付け性が向上する。
【００２８】
また、本実施形態においては、環状部材２６にフランジ２６ａを設けて、この環状部材２６に当接させられる係止ピン２７の端部を覆うようにしたから、この係止ピン２７と前記環状部材２６との当接部に存在するオイルの飛散を防止することができ、これによって、これら係止ピン２７と環状部材２６との円滑な摺動を確保することができる。
【００２９】
なお、前記実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。
たとえば、前記環状部材２６は、椀状の一体型のワッシャに限らず、係止ピン２７と当接する平面部と係止ピン２７の端部を覆うフランジ２６ａは別体であっても同様の効果が得られる。
また、図４に示すように、環状部材３１を、その径方向断面を略円弧状に形成して、この環状部材３１に前記係止ピン２７を当接させるようにしてもよい。
このような構成とすることにより、前記環状部材３１と係止ピン２７との接触を、ほぼ点接触とすることにより、これらの摺動抵抗、すなわち、前記ポンプ軸２３の回転抵抗を軽減して、このポンプ軸２３の回転を円滑なものとすることができる。
さらに、前記環状部材３１の周縁部にフランジ３１ａを設けるようにしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わるウォータポンプにあっては、ポンプ軸の支持部を一カ所にして、ポンプボディとの芯出しを容易なものとすることができる。
また、ポンプ軸の表面から、径方向外方に向かう突出部をなくして、その外面研削を容易にして高精度の加工を可能にし、この結果、前記ポンプ軸の円滑な回転を確保することができるとともに、センタレス研磨といた簡便な方法による加工が可能となり、前述した芯出しの容易性と相まって、加工コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わる環状部材を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】本発明の一実施形態の組み立て手順を示す縦断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】ウォータポンプが適用された内燃機関を示す概略側面図である。
【図６】ウォータポンプの一従来例を示す縦断面図である。
【図７】ウォータポンプの他の従来例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１　（水冷式）内燃機関
２　ウォータポンプ
３　クランクケース
４　クランクシャフト
５　シリンダブロック
６　ウォータジャケット
７　ポンプボディ
８　インペラ
９　ポンプ軸
１０　メカニカルシール
１１　シール部材
１２　スプリング
１３　抜け止めピン
１４　フランジ
２０　ウォータポンプ
２１　ポンプボディ
２２　インペラ
２３　ポンプ軸
２３ａ　貫通孔
２４　メカニカルシール
２５　係止機構
２６　環状部材
２６ａ　フランジ
２６ｂ　貫通孔
２７　係止ピン
２８　シール部材
２９　バネ座
３０　付勢手段
３１　環状部材
３１ａ　フランジ
【図１】
2004108238.tif 000003
【図２】
2004108238.tif 000004
【図３】
2004108238.tif 000005
【図４】
2004108238.tif 000006
【図５】
2004108238.tif 000007
【図６】
2004108238.tif 000008
【図７】
2004108238.tif 000009