(57)【要約】【課題】  回転変動やベアリング等で発生した振動によって引き起こされるプーリの膜振動を抑制できるウォータポンプを提供する。【解決手段】  ポンプボデー１０の前方に突設された円筒状支持部にプーリ２０をベアリング５０によって回転可能に支承し、円筒状支持部のポンプ室側端部内周面とプーリのシャフト部２３の後端部外周面との間にシール部材４０を介在し、有底円筒状のカバー６０を前側から覆うようにプーリ２０に固定し、カバーをゴム材で形成すると共に、カバーに設けた円筒部６０ａをプーリのベアリング保持部２２に嵌着した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプボデーの前方に突設された円筒状支持部にプーリがベアリングにより回転可能に支承され、該プーリのシャフト部が前記円筒状支持部の中心穴を通ってポンプボデーにて画成されるポンプ室まで延在し後端部にインペラが一体的に設けられ、前記円筒状支持部のポンプ室側端部内周面と前記シャフト部の後端部外周面との間にシール部材が介在され、前記プーリの前記ベアリングの外輪と嵌合するベアリング保持部と前記シャフト部の前端とを接続する前壁部に貫通穴が軸線方向に穿設され、有底円筒状のカバーが前記前壁部およびベアリング保持部を前側から覆うように前記プーリに固定されたウォータポンプにおいて、
前記カバーがゴム材で形成され、前記カバーに形成された円筒部が前記ベアリング保持部に嵌着されたことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項２】
請求項１において、前記カバーには、前記円筒部より拡径された拡径部が円周上所定角度範囲で扇形状に形成されたことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項３】
請求項１または２において、前記カバーには、前記プーリ外周のベルト掛け部と前記ベアリング保持部とを接続する後壁部に設けられた係合穴に係合する係合部が形成されたことを特徴とするウォータポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン冷却用等に用いるウォータポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のウォータポンプは、例えば特許文献１に記載されているように、プーリと、プーリと一体的に回転するシャフト部と、シャフト部と一体的に回転するインペラと、シャフトが挿通された略円筒状の支承部を有するボデーと、支承部の外周とプーリの内周との間に配設され、プーリを回転可能に支承するベアリングと、シャフト部の外周面と支承部の内周面との間に画成された空間の一端側を封止するメカニカルシールとを備え、蒸気化または微小水滴化してメカニカルシールから漏出した冷却液を大気側へ排出するドレン穴がプーリの前壁に穿設され、この前壁を覆う有底円筒形状のカバーがプーリの前面に固定されている。
【０００３】
このウォータポンプによれば、蒸気化または微小水滴化してメカニカルシールから漏出した冷却液がドレン穴を通ってカバー内に排出され、カバー内周面に凝結して付着するので、冷却液が外部に直接飛散することを防止できる。さらに、異物が外部から内部に侵入することをカバーにより防止することができる。
【特許文献１】特開２００３−３１４４９１号公報（第３，４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した従来技術のウォータポンプによれば、蒸気化または微小水滴化してメカニカルシールから漏出した冷却液をカバーで捕捉して内周面に付着させることはできるが、付着した冷却液をカバー内に保留させることはできなかった。また、プーリが鉄板をプレス成形して形成されているので、プーリの回転変動やベアリング等で発生した振動によって、プーリに膜振動が発生し、この膜振動による音が問題になる懸念があった。
【０００５】
そこで本発明は、プーリの膜振動を抑制できるようにしたウォータポンプを提供することを、その技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、ポンプボデーの前方に突設された円筒状支持部にプーリがベアリングにより回転可能に支承され、該プーリのシャフト部が前記円筒状支持部の中心穴を通ってポンプボデーにて画成されるポンプ室まで延在し後端部にインペラが一体的に設けられ、前記円筒状支持部のポンプ室側端部内周面と前記シャフト部の後端部外周面との間にシール部材が介在され、前記プーリの前記ベアリングの外輪と嵌合するベアリング保持部と前記シャフト部の前端とを接続する前壁部に貫通穴が軸線方向に穿設され、有底円筒状のカバーが前記前壁部およびベアリング保持部を前側から覆うように前記プーリに固定されたウォータポンプにおいて、前記カバーがゴム材で形成され、前記カバーに形成された円筒部が前記ベアリング保持部に嵌着されたことである。
【０００７】
請求項２に係る発明の構成上の特徴は、  請求項１において、前記カバーには、前記円筒部より拡径された拡径部が円周上所定角度範囲で扇形状に形成されたことである。
【０００８】
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、  請求項１または２において、前記カバーには、前記プーリ外周のベルト掛け部と前記ベアリング保持部とを接続する後壁部に設けられた係合穴に係合する係合部が形成されたことである。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、カバーをゴム材で形成し、カバーに設けた円筒部をプーリのベアリング保持部に嵌着させたので、鉄板をプレス成形して形成されたプーリが、回転変動やベアリングの振動に起因して膜振動することを効果的に抑制できる。特に、振動源となりうるベアリングの外輪と嵌合するベアリング保持部にゴム製のカバーの円筒部を嵌着したので、プーリの膜振動を確実に抑制することができる。
【００１０】
上記のように構成した請求項２に係る発明においては、シール部材から漏出してカバーの内周面に付着しゲル状になった液体は、カバーの円筒部と拡径部との境界部に形成される壁面に堆積してカバー内に保留される。これにより、液体がカバー外部に漏出し液体に含まれる成分がプーリの表面に付着することを確実に防止できる。
【００１１】
上記のように構成した請求項３に係る発明においては、プーリの後壁部に設けた係合穴にカバーの係合部を係合させることにより、カバーを簡単な構成で容易かつ確実にプーリに取付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態に係るウォータポンプをエンジン冷却用ウォータポンプに適用した例について、図１乃至図６に基づいて説明する。図１、図２及び図３において、ウォータポンプのボデー１０は、ボルト等の締結手段により、エンジンボデーに設けられたポンプ本体９０にシール部材８０を介して固定される。
【００１３】
ポンプボデー１０のほぼ中央部にはウォータポンプの前方（図示左方向）に突出した円筒状の第１支持部１１と、第１支持部１１より小径でさらに図示左方向に突出する円筒状の第２支持部１２が形成されている。ポンプボデー１０は、鋼板の板材を、第１支持部１１及び第２支持部１２が互いに同心となるようにプレス成形され、その後、メッキ又は塗装等により耐蝕処理される。
【００１４】
ポンプボデー１０の第２支持部１２の外周にはベアリング５０を介してプーリ２０が回転可能に支持されている。プーリ２０は、ベルト掛け部２１、ベアリング保持部２２、シャフト部２３からなっている。シャフト部２３はプーリ２０の中央部に設けられ、ポンプボデー１０の第１支持部１１および第２支持部１２の中心穴を貫通して図示右方向に突出する有底円筒形状をなしている。シャフト部２３の底部は後述するポンプ室まで延在されている。
【００１５】
シャフト部２３の開口付近の外周には円筒形状のベアリング保持部２２が形成され、ベアリング保持部２２の前端とシャフト部２３の前端とは前壁部２４により接続されている。ベアリング保持部２２の円筒面はシャフト部２３の円筒面より大径であり、同心円状に配置されている。前壁部２４には後述する圧入工具を挿入するための貫通穴２４ａが円周上等間隔に複数個、本実施の形態では３個設けられている。
【００１６】
ベアリング保持部２２の外周にはベアリング保持部２２の円筒面と同心円状に配置される大径の円筒面からなるベルト掛け部２１が設けられている。ベルト掛け部２１の後端は円盤状の後壁部２５によりベアリング保持部２２の後端と接続されている。後壁部２５はシャフト部２３の突出方向に向かいながら拡径する円錐状をなし、後壁部２５には後述するカバーの係合部を係合するための係合穴部２５ａが円周上等間隔に複数個、例えば３個設けられている。
【００１７】
ベルト掛け部２１、後壁部２５、ベアリング保持部２２、前壁部２４及びシャフト部２３を一体化したプーリ２０は、鋼板の板材を、ベルト掛け部２１、ベアリング保持部２２及びシャフト部２３が互いに同心となるようにプレス成形され、その後、メッキ又は塗装等により耐蝕処理される。
【００１８】
シャフト部２３の後端部には、インペラ３０が一体回転可能に固定されている。インペラ３０は基部３０ａと基部３０ａの後端面から突出した複数の羽根３０ｂ及び基部３０ａの中央部から右方向に突出する中空突起部３０ｃが一体に形成される。この中空突起部３０ｃを中空のシャフト部２３の後端部に外嵌することにより、シャフト部２３の後端部にインペラ３０が一体回転可能に固定される。なお、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、ポンプ本体９０の内部に形成され且つ開口部がポンプボデー１０により閉塞して画成されたポンプ室９５内に配設される。ポンプ室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。
【００１９】
ポンプボデー１０の第１支持部１１の内周面とシャフト部２３の外周面との間にはシール部材であるメカニカルシール４０が設けられている。メカニカルシール４０は、シャフト部２３の後端部外周面に液密的に固定された回転リング４０ａと、ポンプボデー１０の第１支持部１１の内周面に液密的に取り付けられ圧縮スプリングのバネ力により回転リング４０ａに押圧されて回転リング４０ａに対して相対回転可能且つ常時液密関係を確立すべく摺接する当接リング４０ｂとから構成される。メカニカルシール４０は、シャフト部２３の回転時には、回転リング４０ａと当接リング４０ｂとの摺接部に液膜を保持しながらシールする。
【００２０】
ポンプボデー１０の第２支持部１２の外周面とプーリ２０のベアリング保持部２２の内周面との間に配置されるベアリング５０は、シールドベアリングからなっている。ベアリング５０の内輪はポンプボデー１０の第２支持部１２の外周面に嵌着され、外輪はベアリング保持部２２の内周面に嵌着される。ベアリング５０はポンプボデー１０とプーリ２０との間に以下のように組付けられる。まず、プーリ２０のベアリング保持部２２の内周面にベアリング５０が外輪を押して圧入される。次いで、プーリ２０に圧入されたベアリング５０の内輪がポンプボデー１０の第２支持部１２の外周面に圧入される。この際、プーリ２０に形成された貫通穴２４ａを通って挿入された圧入工具により内輪が直接押され、ポンプボデー１０の第２支持部１２の外周面に圧入される。従って、ベアリング５０を組付ける際、ボールには圧入の応力が加わらず、ベアリング５０の寿命が低下するのを防止できる。
【００２１】
また、圧入工具を通す貫通穴２４ａとしては、ベアリング５０の内輪に沿って屈曲した長穴が円周上３個設けられているので、例えば円形穴を４個設ける場合に比較して、総開口面積が同じでも、圧入工具と内輪との当接面積を広くとれると共に、圧入工具とベアリング内輪との面出しが確実にでき、ベアリング内輪を円周上均等な力で圧入できる。
【００２２】
プーリ２０の前方には有底円筒形状を呈するゴム材からなるカバー６０が、プーリ２０のベアリング保持部２２及び前壁部２４を前側から覆うように配設されている。図４乃至図６に詳細に示すように、カバー６０の外周部には後方に延びる円筒部６０ａが形成され、円筒部６０ａがベアリング保持部２２に嵌着されている。また、カバー６０の底部６０ｂの中央部には後方に突出するボス部６１ａが等間隔で３個半径方向に形成され、ボス部６１ａはプーリ２０の前壁部２４に接合されるようになっている。
【００２３】
カバー６０の円筒部６０ａの外方にはプーリ２０の係合穴部２５ａに係合する第１取付け部としての取付け部６３が設けられている。取付け部６３は円筒部６０ａの後端より半径方向伸びる板状の脚部６３ａと、脚部６３ａの先端後方に突設された円形の係合部６３ｂとからなっている。脚部６３ａの先端には係合部６３ｂの背面側から凹部が形成され、これによって係合部６３ｂは半径方向に弾性変形できるようになっている。脚部６３ａはプーリ２０の後壁部２５に沿うように屈曲可能になっており、その状態で係合部６３ｂが係合穴部２５ａに弾性係合される。脚部６３ａはカバー６０の円周上に複数個所、例えば３個所設けられている。
【００２４】
また、ボス部６１ａの中心部にはプーリ２０のシャフト部２３の開口端に係合される第２取付け部としての挿入部６１ｂが後方に突出して形成されている。挿入部６１ｂは先端側から凹部が形成されて半径方向に弾性変形できるようになっており、シャフト部２３の開口端に弾性係合される。
【００２５】
このようにしてカバー６０はプーリ２０に対し、円周上複数箇所と中心部で固定される。シャフト部２３の開口部が挿入部６１ｂにより閉塞されて外部からの異物の侵入を防止できるため、シャフト部２３の底部にメッキ又は塗装等による耐蝕処理がうまく施せなかった場合でも、シャフト部２３の底部を錆び等から防ぐことができる。
【００２６】
カバー６０には、円筒部６０ａより拡径された拡径部６０ｄが隣接する脚部６３ａの各間において円周上所定角度範囲で扇形状に形成されている。円筒部６０ａと拡径部６０ｄとの境界段部には壁面６０ｅが軸線方向に形成される。メカニカルシール４０から蒸気または微小水滴となって漏出した冷却液に混入された不凍液に含まれるエチレングリコールがゲル状になって壁面６０ｅに堆積し、冷却液がカバー６０から流出することを防止できる。
【００２７】
次に本実施の形態の作用について説明する。プーリ２０のベルト掛け部２１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２０が回転され、プーリ２０の回転に伴って、プーリ２０と一体成形されたシャフト部２３も同一方向に回転される。そして、シャフト部２３と一体となったインペラ３０が、ボデー１０により閉塞されたポンプ室９５内で回転される。
【００２８】
いま、ポンプ室９５内には冷却液が満たされているので、インペラ３０は回転による遠心力によってポンプ室９５の中心付近にある冷却液を、インペラ３０の外周方向へと運ぶ。このポンプ作用によりポンプ室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、冷却液がポンプ本体９０にインペラ３０の回転軸線上に設けられた吸込ポート９５ａからポンプ室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ポートからエンジンの被冷却各部へと供給され、冷却液が循環される。
【００２９】
このようなポンプ作用において、メカニカルシール５０は当接リング４０ｂと回転リング４０ａとの摺接部に液膜を保持しながらシールしているので、長時間の運転により冷却液が蒸発または微小水滴となってメカニカルシール５０から漏出し、この蒸気化または微小水滴化した冷却液がシャフト部２３とポンプボデー１０の第２突出部１２との隙間を通って貫通穴２４ａよりプーリ２０と一体に回転しているカバー６０内に排出される。蒸気化または微小水滴化してカバー６０内に排出された冷却液は、遠心力により拡径部６０ｄ内周面に凝結して付着し、ゲル状になった冷却液は壁面６０ｅに流れを阻止されて堆積し、やがては乾燥してカバー６０内に保留される。従って、冷却液がカバー６０の外部に流出することを防止でき、冷却液に混入された不凍液に含まれる着色されたエチレングリコールがプーリ２０の前面に付着することがなく、メカニカルシールの破損と誤認されることもなく、見栄えがよくなり、商品性が高められる。
【００３０】
また、カバー６０はゴム材からなり、ボス部６１ａがプーリ２０の前壁部２４に接合されるとともに、円筒部６０ａがベアリング保持部２２に嵌着されているので、鉄板をプレス成形して形成されたプーリが、回転変動やベアリングの振動に起因して膜振動することを効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態に係るウォータポンプの縦断面図。
【図２】図１に示すウォータポンプの正面図。
【図３】図１に示すウォータポンプの背面図。
【図４】図１におけるカバーを示す断面図。
【図５】図４に示すカバーの正面図。
【図６】図４に示すカバーの背面図。
【符号の説明】
【００３２】
１０・・・ポンプボデー、１１・・・第１支持部、１２・・・第２支持部、２０・・・プーリ、２１・・・ベルト掛け部、２２・・・ベアリング保持部、２３・・・シャフト部、２４・・・前壁部、２４ａ・・・貫通穴、２５・・・後壁部、３０・・・インペラ、４０・・・メカニカルシール、５０・・・ベアリング、６０・・・カバー、６０ａ・・・円筒部、６０ｄ・・・拡径部、６０ｅ・・・壁面、９５・・・ポンプ室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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