(57)【要約】【課題】機械式ポンプのメカニカルシールについてそのシール効果の低下を抑制する。【解決手段】ウォータポンプは、ケーシングに回転可能に支持されたシャフト２と一体回転する回転側支持部材６１と、環状に形成されるとともに回転側支持部材６１によって支持された回転側シール部材６６と、ケーシングに固定された固定側支持部材１６２と、環状に形成されるとともに固定側支持部材１６２によって支持された固定側シール部材６３とを含み、回転側シール部材６６と固定側シール部材６３との摺動部において冷却水をシールするメカニカルシール６を有する。ウォータポンプは、シャフト２と固定側シール部材６３との間に配設されてシャフト２の径方向への変位を規制する変位規制部材を備える。【選択図】図２
2007327577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングに回転可能に支持されたシャフトと一体回転する回転側支持部材と、
環状に形成されるとともに前記回転側支持部材によって支持された回転側シール部材と、
前記ケーシングに固定された固定側支持部材と、
環状に形成されるとともに前記固定側支持部材によって支持された固定側シール部材とを含み、
前記回転側シール部材と前記固定側シール部材との摺動部において液体をシールするメカニカルシールを有した機械式ポンプにおいて、
前記シャフトと前記固定側支持部材若しくは前記固定側シール部材との間に配設されて前記シャフトの径方向への変位を規制する変位規制部材を備える
ことを特徴とする機械式ポンプ。
【請求項２】
ケーシングに回転可能に支持されたシャフトと一体回転する回転側支持部材と、
環状に形成されるとともに前記回転側支持部材によって支持された回転側シール部材と、
前記ケーシングに固定された固定側支持部材と、
環状に形成されるとともに前記固定側支持部材によって支持された固定側シール部材とを含み、
前記回転側シール部材と前記固定側シール部材との摺動部において液体をシールするメカニカルシールを有した機械式ポンプにおいて、
前記回転側シール部材の外周に配設されて同回転側シール部材の径方向への変位を規制する変位規制部材を備える
ことを特徴とする機械式ポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載の機械式ポンプにおいて、
前記変位規制部材は、前記ケーシング若しくは前記固定側支持部材に固定されるとともに前記回転側シール部材の外周面に近接してなる
ことを特徴とする機械式ポンプ。
【請求項４】
ケーシングに回転可能に支持されたシャフトと一体回転する回転側支持部材と、
環状に形成されるとともに前記回転側支持部材によって支持された回転側シール部材と、
前記ケーシングに固定された固定側支持部材と、
環状に形成されるとともに前記固定側支持部材によって支持された固定側シール部材とを含み、
前記回転側シール部材と前記固定側シール部材との摺動部において液体をシールするメカニカルシールを有した機械式ポンプにおいて、
前記固定側シール部材の外周に配設されて前記固定側シール部材の径方向への変位を規制する変位規制部材を備える
ことを特徴とする機械式ポンプ。
【請求項５】
請求項４に記載の機械式ポンプにおいて、
前記変位規制部材は、前記ケーシング若しくは前記固定側支持部材に固定されるとともに前記固定側シール部材の外周面に近接してなる
ことを特徴とする機械式ポンプ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の機械式ポンプにおいて、
前記変位規制部材は略筒状若しくは略環状に形成されてなる
ことを特徴とする機械式ポンプ。
【請求項７】
前記シャフトには、ベルト或いはチェーンを介して駆動力が入力される請求項１〜６のいずれか一項に記載の機械式ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メカニカルシールを有する機械式ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動されるウォータポンプのように、外部駆動源により駆動されて液体を吐出する機械式ポンプがある（例えば特許文献１参照）。
図８は、特許文献１に記載されるものも含め従来一般の内燃機関のウォータポンプについてその断面構造を示し、図９は、ウォータポンプを図８のＡ方向から見たときの平面構造を示している。
【０００３】
図８に示されるように、ウォータポンプは、ケーシング１、ケーシング１の内部に回転可能に支持されたシャフト２、シャフト２の一端に取り付けられたプーリ３、シャフト２の他端に取り付けられたインペラ４を備えている。ケーシング１とシャフト２との間にはボールベアリング５が配設されており、シャフト２はボールベアリング５により回転可能に支持されている。また、図９に示されるように、インペラ４はケーシング１の内部に形成された渦室１４内に収容されている。クランクシャフトによりシャフト２が回転駆動されると、同シャフト２とともにインペラ４が回転して渦室１４内に周方向の流れが形成される。その結果、冷却水は図示しない吐出ポートから吐出されて内燃機関に供給されるようになる。
【０００４】
ここで、図８に示されるように、シャフト２の軸方向においてボールベアリング５とインペラ４との間には、ケーシング１とシャフト２との隙間をシールして冷却水がインペラ４側からボールベアリング５側へ浸入することを防止するためのメカニカルシール１０６が配設されている。
【０００５】
このメカニカルシール１０６は、シャフト２の外周面に圧入嵌合された略円筒状をなす回転側支持部材６１、及びケーシング１の内周面に圧入嵌合された略円筒状をなす固定側支持部材６２を備えている。固定側支持部材６２には固定側シール部材６３が嵌合されている。また、固定側支持部材６２には、固定側シール部材６３と隣接する位置にパッキン６４及びスプリング６５が設けられている。一方、回転側支持部材６１には緩衝ゴム６７を介して回転側シール部材６６が設けられている。そして、スプリング６５の付勢力により固定側シール部材６３が回転側シール部材６６に押圧され、その押圧力が緩衝ゴム６７によって受け止められている。
【０００６】
こうした構成において、クランクシャフトの回転に基づきシャフト２が回転すると、回転側シール部材６６のシール面６６Ｆが固定側シール部材６３のシール面６３Ｆによって押圧された状態で摺動回転することによりケーシング１とシャフト２との隙間がシールされることとなる。
【特許文献１】特開平９−７９１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ポンプを構成する各部品には製造時に個体間のばらつきが生じるとともに、こうした各部品が組み付けられる際には組み付け誤差が生じる。また、図８及び図９に示されるウォータポンプにあっては、各図に示されるように、シャフト２にはプーリ３を介してベルト荷重Ｆｂが作用するとともに、図９に示されるように、シャフト２には渦室１４内の吸入口近傍１４Ａを流通する冷却水の圧力Ｐｗに基づく力が作用するため、シャフト２にはその中心軸Ｃｒをずらす或いは傾ける力が作用することとなる。その結果、回転側シール部材６６の中心軸Ｃｒと固定側シール部材６３の中心軸Ｃｓとがずれて回転側シール部材６６と固定側シール部材６３との接触状態が悪化することによりメカニカルシール１０６のシール効果が低下して水漏れが発生するおそれがある。尚、こうした不都合は内燃機関のウォータポンプに限らず、液体を吸引吐出する機械式ポンプにあってメカニカルシールによりその液体の漏出を抑制するようにした機械式ポンプにあっても同様に発生し得る。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機械式ポンプのメカニカルシールについてそのシール効果の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記目的を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、ケーシングに回転可能に支持されたシャフトと一体回転する回転側支持部材と、環状に形成されるとともに前記回転側支持部材によって支持された回転側シール部材と、前記ケーシングに固定された固定側支持部材と、環状に形成されるとともに前記固定側支持部材によって支持された固定側シール部材とを含み、前記回転側シール部材と前記固定側シール部材との摺動部において液体をシールするメカニカルシールを有した機械式ポンプにおいて、前記シャフトと前記固定側支持部材若しくは前記固定側シール部材との間に配設されて前記シャフトの径方向への変位を規制する変位規制部材を備えることをその要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、回転側シール部材は、シャフトと一体回転する回転側支持部材によって支持されているため、シャフトの回転に伴って回転することとなる。また、固定側シール部材は、ケーシングに固定された固定側支持部材によって支持されているため、シャフトの回転に拘わらず停止している。そして、メカニカルシールは、相対回転する回転側シール部材と固定側シール部材との摺動部において液体をシールする。
【００１１】
ここで、上記構成によれば、機械式ポンプは、シャフトと固定側支持部材若しくは固定側シール部材との間に配設されてシャフトの径方向への変位を規制する変位規制部材を備えている。これにより、駆動時にシャフトに対してその中心軸をずらす或いは傾ける力が作用した場合であっても、シャフトに支持される回転側シール部材の径方向への変位が規制される。このため、回転側シール部材の中心軸と固定側シール部材の中心軸とがずれることが抑制され、回転側シール部材と固定側シール部材との接触状態の悪化が抑制されることとなる。その結果、機械式ポンプのメカニカルシールについてそのシール効果の低下を抑制することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、ケーシングに回転可能に支持されたシャフトと一体回転する回転側支持部材と、環状に形成されるとともに前記回転側支持部材によって支持された回転側シール部材と、前記ケーシングに固定された固定側支持部材と、環状に形成されるとともに前記固定側支持部材によって支持された固定側シール部材とを含み、前記回転側シール部材と前記固定側シール部材との摺動部において液体をシールするメカニカルシールを有した機械式ポンプにおいて、前記回転側シール部材の外周に配設されて同回転側シール部材の径方向への変位を規制する変位規制部材を備えることをその要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、機械式ポンプは、回転側シール部材の外周に配設されて回転側シール部材の径方向への変位を規制する変位規制部材を備えている。これにより、駆動時にシャフトに対してその中心軸をずらす或いは傾ける力が作用した場合であっても、シャフトに支持される回転側シール部材の径方向への変位が規制される。このため、回転側シール部材の中心軸と固定側シール部材の中心軸とがずれることが抑制され、回転側シール部材と固定側シール部材との接触状態の悪化が抑制されることとなる。その結果、機械式ポンプのメカニカルシールについてそのシール効果の低下を抑制することができる。
【００１４】
具体的には、請求項３に記載される発明によるように、変位規制部材は、ケーシング若しくは固定側支持部材に固定されるとともに回転側シール部材の外周面に近接してなるといった構成を採用することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、ケーシングに回転可能に支持されたシャフトと一体回転する回転側支持部材と、環状に形成されるとともに前記回転側支持部材によって支持された回転側シール部材と、前記ケーシングに固定された固定側支持部材と、環状に形成されるとともに前記固定側支持部材によって支持された固定側シール部材とを含み、前記回転側シール部材と前記固定側シール部材との摺動部において液体をシールするメカニカルシールを有した機械式ポンプにおいて、前記固定側シール部材の外周に配設されて前記固定側シール部材の径方向への変位を規制する変位規制部材を備えることをその要旨とする。
【００１６】
上記構成によれば、機械式ポンプは、固定側シール部材の外周に配設されて固定側シール部材の径方向への変位を規制する変位規制部材を備えている。これにより、駆動時にシャフトに対してその中心軸をずらす或いは傾ける力が作用した場合であっても、固定側シール部材の径方向への変位が規制される。このため、固定側シール部材と摺動する回転側シール部材の変位についても同様に規制され、回転側シール部材と固定側シール部材との接触状態の悪化が抑制されることとなる。その結果、機械式ポンプのメカニカルシールについてそのシール効果の低下を抑制することができる。
【００１７】
また、請求項５に記載される発明によるように、変位規制部材は、ケーシング若しくは固定側支持部材に固定されるとともに固定側シール部材の外周面に近接してなるといった構成を採用することができる。
【００１８】
具体的には、請求項６に記載されるように、変位規制部材は略筒状若しくは略環状に形成されてなるといった構成を採用することができる。このように変位規制部材を略筒状若しくは略環状に形成することにより、シャフト、回転側シール部材或いは固定側シール部材の径方向への変位を全周にわたって規制することができる。
【００１９】
ベルト或いはチェーンを介してシャフトに駆動力が入力される場合には、シャフトにベルト荷重が作用するため、駆動時にシャフトの中心軸をずらす或いは傾ける力が作用することとなる。
【００２０】
この点、請求項７に記載される発明によれば、駆動時に回転側シール部材の中心軸と固定側シール部材の中心軸とのずれが抑制される、或いは、シャフトが偏心した場合であっても固定側シール部材の径方向への変位が規制される。このため、回転側シール部材と固定側シール部材との接触状態の悪化が抑制されることとなる。その結果、機械式ポンプのメカニカルシールについてそのシール効果の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明にかかる機械式ポンプの第１実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。尚、以下では機械式ポンプとして、内燃機関のクランクシャフトの回転に基づき回転駆動されるウォータポンプを例示する。
【００２２】
図１は本実施形態におけるウォータポンプの断面図である。
図１に示されるように、ウォータポンプは、ケーシング１、サクションカバー１０、及びケーシング１とサクションカバー１０との間に介設されるガスケット１１を備えており、これらケーシング１、サクションカバー１０、及びガスケット１１によりウォータポンプのハウジングが形成される。サクションカバー１０の内部には冷却水が吸入される吸入口１２が形成されている。
【００２３】
ケーシング１の内部には、略円柱状の大径部２１及び同大径部２１よりも縮径された小径部２２を有するシャフト２が設けられている。
シャフト２の大径部２１側の端部（図１における左端）にはプーリシート３０が取り付けられており、プーリシート３０には、内燃機関のクランクシャフトの回転駆動力を、ベルトを介してシャフト２に入力するためのプーリ３が取り付けられている。
【００２４】
シャフト２の小径部２２側の端部（図１における右端）にはインペラ４が取り付けられており、インペラ４はシャフト２と一体回転可能となっている。
ケーシング１とシャフト２の大径部２１との間にはボールベアリング５が配設されており、シャフト２はボールベアリング５により回転可能に支持されている。ボールベアリング５は、ケーシング１の内周面に嵌入されるとともにボールベアリング５の外輪部をなす円筒部材５０、及び円筒部材５０とシャフト２の大径部２１との間においてシャフト２の円周方向に等間隔に配設される複数のボール５１Ａ，５１Ｂを備えている。尚、本実施形態のウォータポンプではシャフト２の大径部２１がボールベアリング５の内輪部を兼ねている。
【００２５】
シャフト２の小径部２２には、ケーシング１と小径部２２との隙間をシールして冷却水がインペラ４側からボールベアリング５側へ浸入することを防止するためのメカニカルシール６が配設されている。
【００２６】
図２は上記メカニカルシール６を中心としたウォータポンプの部分断面図である。
図２に示されるように、メカニカルシール６は、シャフト２と一体回転する回転側支持部材６１、回転側支持部材６１によって支持された回転側シール部材６６、ケーシング１に固定された固定側支持部材１６２、及び固定側支持部材１６２によって支持された固定側シール部材６３を備えている。
【００２７】
回転側支持部材６１は、シャフト２の小径部２２に圧入嵌合された内筒６１Ｂ、同内筒６１Ｂの端部から径方向に延びる底部６１Ｃ、同底部６１Ｃに接続されてシャフト２の軸方向に延びる外筒６１Ａを備えている。回転側支持部材６１には緩衝ゴム６７を介して回転側シール部材６６が設けられている。
【００２８】
固定側支持部材１６２は、ケーシング１の内周面に圧入嵌合された外筒１６２Ａ、同外筒１６２Ａの端部から径方向に延びる底部１６２Ｃ、同底部１６２Ｃに接続されてシャフト２の軸方向に延びる内筒１６２Ｂを備えている。固定側支持部材１６２には、環状の固定側シール部材６３が嵌合されている。また、固定側支持部材１６２には、固定側シール部材６３と隣接する位置（図２における左側）にパッキン６４及びスプリング６５が設けられている。そして、スプリング６５の付勢力により固定側シール部材６３が回転側シール部材６６に押圧され、その押圧力が緩衝ゴム６７によって受け止められている。ここで、固定側支持部材１６２の内筒１６２Ｂは図８に示すような従来の内筒よりも軸方向に短く形成されているため、固定側シール部材６３の内周面の大部分は後述する変位規制部材７Ａの外周面に対向している。
【００２９】
こうした構成において、クランクシャフトの回転に基づきシャフト２が回転すると、回転側シール部材６６のシール面６６Ｆが固定側シール部材６３のシール面６３Ｆによって押圧された状態で摺動回転することによりケーシング１とシャフト２との隙間がシールされることとなる。
【００３０】
ところで、ウォータポンプを構成する各部品には製造時に個体間のばらつきが生じるとともに、こうした各部品が組み付けられる際には組み付け誤差が生じることについては上述した。また、シャフト２にはプーリ３を介してベルト荷重Ｆｂが作用するとともに、シャフト２には渦室１４内の吸入口近傍を流通する冷却水の圧力Ｐｗに基づく力が作用することについても上述した。
【００３１】
本実施形態では、回転側支持部材６１の内筒６１Ｂ（シャフト２）の外周面と固定側シール部材６３との間に、シャフト２の径方向への変位を規制する環状の変位規制部材７Ａが配設されている。ここで、変位規制部材７Ａを配設することによって回転側支持部材６１（シャフト２）の回転が妨げられることのないように、変位規制部材７Ａの外径は固定側シール部材６３の内径よりも小さくなるように設定されるとともに、その内径は回転側支持部材６１の内筒６１Ｂの外径よりも大きくなるように設定されている。また、この変位規制部材７Ａは、固定側シール部材６３の内周面や回転側支持部材６１の外周面に接触したときに生じる摩擦抵抗を極力小さく抑えるため、例えば潤滑油を含浸させた金属焼結材等の摩擦係数の小さい材料によって形成されている。
【００３２】
次に本実施形態にかかるウォータポンプの作用について、図３を参照して従来のウォータポンプの作用と比較しつつ説明する。
図３（ａ）は、従来のウォータポンプのシャフト２（図８参照）に対してベルト荷重Ｆｂ及び渦室１４内の吸入口近傍１４Ａを流通する冷却水の圧力Ｐｗに基づく力等が作用しているとき（駆動時）の固定側シール部材６３及び回転側シール部材６６等の状態を実線で示したものである。また、図３（ａ）には比較の対象として、ベルト荷重Ｆｂ等が作用していないとき（非駆動時）の状態が破線で示されている。一方、図３（ｂ）は本実施形態におけるウォータポンプのシャフト２に対してベルト荷重Ｆｂ及び渦室１４内の吸入口近傍を流通する冷却水の圧力Ｐｗに基づく力等が作用しているとき（駆動時）の固定側シール部材６３及び回転側シール部材６６等の状態を実線で示したものである。また、図３（ｂ）には比較の対象として、ベルト荷重Ｆｂ等が作用していないとき（非駆動時）の状態が破線で示されている。
【００３３】
従来のウォータポンプでは、シャフト２に固定された回転側支持部材６１の外周面と固定側支持部材６２の内周面との間に隙間が存在する。このため、図３（ａ）に示されるように、シャフト２に対してベルト荷重Ｆｂ及び冷却水の圧力Ｐｗに基づく力等が作用すると、シャフト２の中心軸Ｃｒ（回転側シール部材６６の中心軸Ｃｒ）は偏心して固定側シール部材６３の中心軸Ｃｓから偏倚量Δｄ１だけ変位することとなる。ここで、固定側シール部材６３は軸方向及び径方向への自由度を有しているため、固定側シール部材６３はシャフト２の偏心に伴い回転側シール部材６６に対して傾くこととなる。その結果、回転側シール部材６６と固定側シール部材６３との接触状態が悪化する。
【００３４】
これに対して、本実施形態におけるウォータポンプでは、回転側支持部材６１の内筒６１Ｂの外周面と固定側シール部材６３の内周面との間に、シャフト２の径方向への変位を規制する変位規制部材７Ａが配設されている。このため、シャフト２の外周面と固定側シール部材６３の内周面との間の隙間が変位規制部材７Ａによって埋められることとなる。これにより、シャフト２に対してベルト荷重Ｆｂ及び冷却水の圧力Ｐｗに基づく力等が作用してシャフト２の中心軸Ｃｒ（回転側シール部材６６の中心軸Ｃｒ）が偏心した場合であっても、図３（ｂ）に示されるように、固定側シール部材６３の中心軸Ｃｓからのシャフト２の中心軸Ｃｒの偏倚量Δｄ２（Δｄ２＜Δｄ１）を極力小さくすることができる。したがって、シャフト２の中心軸Ｃｒ（回転側シール部材６６の中心軸Ｃｒ）の偏心が抑制されることとなる。その結果、回転側シール部材６６と固定側シール部材６３との接触状態は正常な状態に保たれる。
＜実施形態の効果＞
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００３５】
（１）回転側シール部材６６は、シャフト２と一体回転する回転側支持部材６１によって支持されているため、シャフト２の回転に伴って回転することとなる。また、固定側シール部材６３は、ケーシング１に固定された固定側支持部材１６２によって支持されているため、シャフト２の回転に拘わらず停止している。そして、メカニカルシール６は、相対回転する回転側シール部材６６と固定側シール部材６３との摺動部を通じて冷却水がボールベアリング５側に漏出しないようにシールする。
【００３６】
ここで、本実施形態によれば、ウォータポンプは、回転側支持部材６１の内筒６１Ｂと固定側シール部材６３との間に配設されてシャフト２の径方向への変位を規制する変位規制部材７Ａを備えている。これにより、駆動時にシャフト２に対してその中心軸Ｃｒ（回転側シール部材６６の中心軸Ｃｒ）をずらす或いは傾ける力が作用した場合であっても、シャフト２に支持される回転側シール部材６６の径方向への変位が規制される。このため、回転側シール部材６６の中心軸Ｃｒと固定側シール部材６３の中心軸Ｃｓとがずれることが抑制され、回転側シール部材６６と固定側シール部材６３との接触状態の悪化が抑制されることとなる。その結果、ウォータポンプのメカニカルシール６についてそのシール効果の低下を抑制することができる。
【００３７】
（２）変位規制部材７Ａは環状に形成されているため、回転側シール部材６６（シャフト２）の径方向への変位を全周にわたって規制することができる。
＜第２実施形態＞
本発明にかかる機械式ポンプの第２実施形態について、図４及び図５を参照して説明する。尚、本実施形態では、固定側支持部材として従来の固定側支持部材の構成（図８参照）が採用されている点、及び変位規制部材が固定側シール部材の外周に配設されて固定側シール部材の径方向への変位を規制する点が上記第１実施形態とは異なっている。また、上記第１実施形態若しくは図８に示される従来一般のウォータポンプと同一の構成については同一の符号をもって付している。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００３８】
図４は本実施形態のウォータポンプにおけるそのメカニカルシール２０６を示す部分断面図である。
図４に示されるように、本実施形態では、固定側支持部材６２として図８に示されるような従来の固定側支持部材６２の構成が採用されている。すなわち、固定側支持部材６２の内筒６２Ｂが上記第１実施形態よりも軸方向インペラ側（図４における右側）に延伸されており、固定側シール部材６３の内周面の大部分は固定側支持部材６２の内筒６２Ｂの外周面に対向している。
【００３９】
固定側シール部材６３の外周には、固定側支持部材６２に固定されるとともに固定側シール部材６３の径方向への変位を規制する変位規制部材７Ｂが配設されている。具体的には、変位規制部材７Ｂは略筒状をなし、その外径は固定側支持部材６２の外筒６２Ａの内径と等しく形成されている。そして、固定側支持部材６２の外筒６２Ａの内周面に変位規制部材７Ｂの片側（図４における左側）端部の外周面が固定されることにより、変位規制部材７Ｂは固定側支持部材６２に固定されている。変位規制部材７Ｂの内周面において固定側シール部材６３の外周面に対応する部分には全周にわたって凸部７１Ｂが形成されており、この凸部７１Ｂが固定側シール部材６３に最も近接している。また、この変位規制部材７Ｂは、固定側シール部材６３の外周面に接触したときに生じる摩擦抵抗を極力小さく抑えるため、例えば潤滑油を含浸させた金属焼結材等の摩擦係数の小さい材料によって形成されている。
【００４０】
次に本実施形態にかかるウォータポンプの作用について、図５を参照して従来のウォータポンプの作用と比較しつつ説明する。
図５（ａ）は、従来のウォータポンプのシャフト２（図８参照）に対してベルト荷重Ｆｂ及び渦室１４内の吸入口近傍を流通する冷却水の圧力Ｐｗに基づく力等が作用しているとき（駆動時）の固定側シール部材６３及び回転側シール部材６６等の状態を実線で示したものである。また、図５（ａ）には比較の対象として、ベルト荷重Ｆｂ等が作用していないとき（非駆動時）の状態が破線で示されている。一方、図５（ｂ）は本実施形態におけるウォータポンプのシャフト２に対してベルト荷重Ｆｂ及び渦室１４内の吸入口近傍を流通する冷却水の圧力Ｐｗに基づく力等が作用しているとき（駆動時）の固定側シール部材６３及び回転側シール部材６６等の状態を実線で示したものである。また、図５（ｂ）には比較の対象として、ベルト荷重Ｆｂ等が作用していないとき（非駆動時）の状態が破線で示されている。
【００４１】
従来のウォータポンプでは、シャフト２に固定された回転側支持部材６１の外周面と固定側支持部材６２の内周面との間、及び固定側シール部材６３の外周に隙間が存在する。このため、シャフト２に対してベルト荷重Ｆｂ及び冷却水の圧力Ｐｗに基づく力等が作用すると、シャフト２の中心軸Ｃｒ（回転側シール部材６６の中心軸Ｃｒ）は偏心して固定側シール部材６３の中心軸Ｃｓから偏倚量Δｄ１だけ変位することとなる。ここで、固定側シール部材６３の一端はパッキン６４等を介して固定側支持部材６２に固定されており軸方向及び径方向への自由度を有しているため、固定側シール部材６３はシャフト２の偏心に伴い回転側シール部材６６に対して傾くこととなる。その結果、回転側シール部材６６と固定側シール部材６３との接触状態が悪化する。
【００４２】
これに対して、本実施形態におけるウォータポンプでは、固定側シール部材６３の外周に、シャフト２の径方向への変位を規制する変位規制部材７Ｂが配設されている。このため、固定側シール部材６３の外周の隙間が変位規制部材７Ｂによって埋められることとなる。これにより、シャフト２に対してベルト荷重Ｆｂ及び冷却水の圧力Ｐｗに基づく力等が作用してシャフト２の中心軸Ｃｒ（回転側シール部材６６の中心軸Ｃｒ）が偏心した場合であっても、図５（ｂ）に示されるように、固定側シール部材６３の中心軸Ｃｓからのシャフト２の中心軸Ｃｒの偏倚量Δｄ３（Δｄ３＜Δｄ１）を極力小さくすることができる。したがって、シャフト２の中心軸Ｃｒ（回転側シール部材６６の中心軸Ｃｒ）の偏心が抑制されることとなる。その結果、回転側シール部材６６と固定側シール部材６３との接触状態は正常な状態に保たれる。
＜実施形態の効果＞
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００４３】
（１）本実施形態によれば、ウォータポンプは、固定側シール部材６３の外周に配設されて固定側シール部材６３の径方向への変位を規制する変位規制部材７Ｂを備えている。これにより、駆動時にシャフト２に対してその中心軸Ｃｒをずらす或いは傾ける力が作用した場合であっても、固定側シール部材６３の径方向への変位が規制されるため、固定側シール部材６３と摺動する回転側シール部材６６の変位についても同様に規制することができる。その結果、回転側シール部材６６と固定側シール部材６３との接触状態の悪化を抑制してメカニカルシール２０６のシール効果の低下を抑制することができる。
【００４４】
（２）変位規制部材７Ｂは環状に形成されているため、固定側シール部材６３の径方向への変位を全周にわたって規制することができる。
尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
【００４５】
・上記実施形態では、内燃機関のクランクシャフトの回転駆動力を、ベルトを介してシャフト２に入力するための構成としてプーリ３が採用されているが、こうした回転駆動力を、チェーンを介してシャフト２に入力する場合にはこれをスプロケットに変更すればよい。また、シャフト２に回転駆動力を入力する構成としてはベルト及びプーリやチェーン及びスプロケットに限られるものではなく、シャフトに回転駆動力を入力するものであればこれを他の構成に変更してもよい。
【００４６】
・上記第１実施形態では、変位規制部材７Ａが環状に形成されているが、変位規制部材の形状はこれに限られるものではなく、例えばＣ字形状としてもよい。要するに、シャフトと固定側シール部材との間に配設されてシャフトの径方向への変位を規制するものであればよい。
【００４７】
・上記第１実施形態では、変位規制部材７Ａがシャフト２と固定側シール部材６３との間に配設されているが、図６に示されるように、変位規制部材７Ｃをシャフト２と固定側支持部材６２（内筒６２Ｂ）との間に配設するようにしてもよい。この場合であっても、シャフト２の径方向への変位を規制することはできる。
【００４８】
・上記第２実施形態では、変位規制部材７Ｂが環状に形成されているが、変位規制部材の形状はこれに限られるものではなく、固定側シール部材６３の外周においてシャフト２の偏心方向に対応する部分にのみ変位規制部材を設けるようにしてもよい。
【００４９】
・上記第２実施形態では、変位規制部材７Ｂが固定側支持部材６２の外筒６２Ａの内周面に固定されているが、変位規制部材を固定する部位はこれに限られるものではなく、固定側支持部材６２の他の部位に固定するようにしてもよい。また、変位規制部材をケーシング１に直接固定するようにしてもよい。
【００５０】
・変位規制部材は上記実施形態にて例示された構成に限られるものではなく、図７に示されるように、変位規制部材７Ｄを回転側シール部材６６（回転側支持部材６１の外筒６１Ａ）の外周に配設することにより回転側シール部材６６の径方向への変位を規制するようにしてもよい。ここで、変位規制部材７Ｄは、上記第２実施形態において例示した変位規制部材７Ｂを軸方向インペラ側（図７における右側）に延伸した形状となっている。変位規制部材７Ｄの内周面には全周にわたって凸部７１Ｄが形成されており、この凸部７１Ｄが回転側シール部材６６（回転側支持部材６１）に最も近接している。この場合、シャフト２に対してベルト荷重Ｆｂ及び冷却水の圧力Ｐｗに基づく力等が作用している場合であっても、回転側シール部材６６の径方向への変位が変位規制部材７Ｄの凸部７１Ｄによって規制される。このため、回転側シール部材６６の中心軸Ｃｒ（シャフト２の中心軸Ｃｒ）と固定側シール部材６３の中心軸Ｃｓとがずれることが抑制され、回転側シール部材６６と固定側シール部材６３との接触状態の悪化が抑制されることとなる。その結果、メカニカルシールのシール効果の低下を抑制することができる。
【００５１】
・上記変更例を含め、第１実施形態において例示した移動規制部材及び第２実施形態において例示した移動規制部材の双方を備える構成を採用することもできる。
・上記実施形態では機械式ポンプとして内燃機関のクランクシャフトの回転に基づき回転駆動されるウォータポンプが採用されているが、本発明はこうしたウォータポンプにのみ適用されるものではなく、メカニカルシールを有する機械式ポンプであれば他のポンプに対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】第１実施形態にかかるウォータポンプの断面図。
【図２】メカニカルシールの部分断面図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）はシャフトの変位態様を示す模式図。
【図４】第２実施形態におけるウォータポンプの部分断面図。
【図５】（ａ）及び（ｂ）はシャフトの変位態様を示す模式図。
【図６】ウォータポンプの変更例を示す部分断面図。
【図７】ウォータポンプの他の変更例を示す部分断面図。
【図８】従来のウォータポンプの断面図。
【図９】従来のウォータポンプの平面図。
【符号の説明】
【００５３】
１…ケーシング、１０…サクションカバー、１１…ガスケット、１２…吸入口、１４…渦室、１４Ａ…吸入口近傍、２…シャフト、２１…大径部、２２…小径部、３…プーリ、３０…プーリシート、４…インペラ、５…ボールベアリング、５０…円筒部材、５１Ａ，５１Ｂ…ボール、６，１０６，２０６…メカニカルシール、６１…回転側支持部材、６１Ａ…外筒、６１Ｂ…内筒、６１Ｃ…底部、６２…固定側支持部材、６３…固定側シール部材、６３Ａ…外筒、６３Ｂ…内筒、６３Ｃ…底部、６３Ｆ…シール面、６４…パッキン、６５…スプリング、６６…回転側シール部材、６６Ｆ…シール面、６７…緩衝ゴム、７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ…変位規制部材、７１Ｂ…凸部、７１Ｄ…凸部。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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