(57)【要約】【課題】ウォータポンプを構成するポンプハウジングの耐曲げ力を、重量増大やコストアップを招来ことなく向上させる。【解決手段】ウォータポンプ１０の回転軸２５は、プーリ１３を介してベルト１９で回転駆動される。このため、ポンプハウジング２３には、ベルト１９の張力が回転軸２５を介して曲げ力として作用する。そして、ポンプハウジング２３の外周部のうち曲げ力の作用方向（Ｆ１の方向）の部位に、シール手段を通過してきた冷却水を溜める漏水溜め部４１を形成し、曲げ力の作用方向と反対側の部位に蒸気放散通路４３を形成している。漏水溜め部４１及び蒸気放散通路４３はリブ４０，４２に形成されているため、ポンプハウジング２３の耐曲げ強度が向上する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関本体からクランク軸線方向に突出させたポンプハウジングの内部に、前記クランク軸線方向に長い回転軸が回転自在に配置されており、前記回転軸のうち機関本体の側に位置した一端部にはインペラーを設け、前記回転軸うち前記機関本体と反対側の他端部には、クランク軸によりベルト駆動するためのプーリを設けており、
かつ、前記ポンプハウジングの内部のうち前記インペラーよりもプーリの側には、冷却水が前記プーリの側に流れるのを阻止するシール手段を設けており、前記ポンプハウジングに、前記ベルトの張力が回転軸を介して作用する構成であって、
前記ポンプハウジングの外周部のうち、前記ベルトによる曲げ力の作用方向又はこれと反対方向若しくは両方に、前記シール手段を通過してプーリの側に漏れ出た冷却水の処理用中空部が、前記回転軸の軸方向に延びるように形成されている、
内燃機関のウォータポンプ。
【請求項２】
前記ポンプハウジングの外周部のうち前記回転軸よりも下側の部位に、前記処理用空間の１つとして、前記シール手段を通過した冷却水を溜める漏水溜め部が形成されている一方、前記ポンプハウジングの外周部のうち前記回転軸の軸心を挟んで前記漏水溜め部と略反対側の部位に、前記処理用中空部の１つとして、ポンプハウジングの内部に連通した蒸気放散通路が形成されている、
請求項１に記載した内燃機関のウォータポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、車両用等の内燃機関に使用するウォータポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用の内燃機関は一般に水冷式であり、このため、クランク軸で駆動されるウォータポンプを備えている。ウォータポンプは一般に補機駆動ベルとで駆動されており、従って、ウォータポンプの回転軸はクランク軸と平行に配置されていて、回転軸のうちインペラーと反対側の他端部には、補機駆動ベルトが巻き掛けられるプーリを設けている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２１４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内燃機関のウォータポンプは様々な構造があり、例えばタイミングチェーンを覆うフロントカバーをハンジングの一部に兼用していることもあるが、いずれにしても、回転軸が貫通する部分は独立した構造のポンプハウジング（ボデー）で構成されており、このポンプハウジングをボルトで機関本体（フロントカバー又はシリンダブロック）に固定していることが多い。
【０００５】
そして、回転軸はポンプハウジングにベアリングを介して回転自在に保持されているが、回転軸には補機駆動ベルトの張力によって曲げ力が作用することから、ポンプハウジングにも回転軸を介して曲げ力が作用しており、このため、ポンプハウジングが撓み変形して、ベアリングの抜け又はずれ移動が発生したり、回転軸が軸方向にずれてインペラーが移動することによるポンプ作用の不具合が発生する等の問題が懸念される。
【０００６】
この点についてはポンプハウジングの全体の肉厚を厚くして剛性を高めたらよいと云えるが、この対策では、重量が増大する問題やコストがアップする問題が新たに生じるおそれがある。
【０００７】
本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
さて、ウォータポンプのポンプハウジングには、冷却水がベアリンクの側に流れるのを阻止するシール手段を設けているが、シール遮断の封止機能は完全とは云えず、ごく僅かながら漏水がある。そこで、シール手段を通過した冷却水がベアリングまで到達しないように、漏れ出た水が流下する中空状の漏水溜め部や、蒸気を放散させる中空状の蒸気放散通路を設けており、これらは回転軸の軸方向に長い姿勢になっている。本願発明者たちはこの点に着目して、本願発明を完成させるに至った。
【０００９】
本願発明のウォータポンプは、機関本体からクランク軸線方向に突出させたポンプハウジングの内部に、前記クランク軸線方向に長い回転軸が回転自在に配置されており、前記回転軸のうち機関本体の側に位置した一端部にはインペラーを設け、前記回転軸うち前記機関本体と反対側の他端部には、クランク軸によりベルト駆動するためのプーリを設けており、
かつ、前記ポンプハウジングの内部のうち前記インペラーよりもプーリの側には、冷却水が前記プーリの側に流れるのを阻止するシール手段を設けており、前記ポンプハウジングに、前記ベルトの張力が回転軸を介して作用する、という基本構成になっている。
【００１０】
そして、請求項１の発明は、上記基本構成において、前記ポンプハウジングの外周部のうち、前記ベルトによる曲げ力の作用方向又はこれと反対方向若しくは両方に、前記シール手段を通過してプーリの側に漏れ出た冷却水の処理用中空部が、前記回転軸の軸方向に延びるように形成されている。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１において、前記ポンプハウジングの外周部のうち前記回転軸よりも下側の部位に、前記処理用空間の１つとして、前記シール手段を通過した冷却水を溜める漏水溜め部が形成されている一方、前記ポンプハウジングの外周部のうち前記回転軸の軸心を挟んで前記漏水溜め部と略反対側の部位に、前記処理用中空部の１つとして、ポンプハウジングの内部に連通した蒸気放散通路が形成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明は、ベルトの張力が回転軸を介してポンプハウジングに曲げ力として作用すると、漏水処理用中空部の箇所が補強リブの役割を果たして曲げに対して高い抵抗になる。このため、ベアリンクのずれ移動や回転軸のずれ移動、或いは抜けを防止して、ウォータポンプの耐久性を向上できる。
【００１３】
そして、漏水処理用中空部はポンプハウジングに必要なものであるため、ポンプハウジングの重量増大やコストアップはもたらさない。このため、本願発明では、重量増大やコストアップを招来することなく、ポンプハウジングの撓み変形に起因した不具合を防止又は著しく抑制することができる。
【００１４】
請求項２の構成を採用すると、漏水の処理用中空部としての漏水溜め部及び蒸気放散通路が回転軸の軸心を挟んだ両側においてポンプハウジングの補強リブとして機能するため、ポンプハウジングの剛性・堅牢性を一層向上できる利点がある。すなわち、ポンプハウジングは、漏水溜め部と蒸気放散通路との存在により、ベルトの張力の作用方向に長く形成したのと同じ状態になるため、ベルトの張力による曲げに対する断面係数が著しく高くなり、高い剛性を発揮するのである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態を適用した内燃機関の正面図である。
【図２】概略平面図である。
【図３】図１のII-II 視要部断面図である。
【図４】（Ａ）は図３の IV-IV視断面図、（Ｂ）は曲げ力の作用方向を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
(1).概要
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１，２に基づいて内燃機関の概要を説明する。
【００１７】
内燃機関は機関本体１を備えており、機関本体１は、主要要素として、シリンダブロック２とその上面に固定されたシリンダヘッド３、並びにこれらの一端面に多数のボルトで固定されたフロントカバー（チェーンカバー、チェーンケース）４を備えている。シリンダヘッド３の上面にはヘッドカバー５が固定されて、シリンダブロック２の下面にはオイルパン６が固定されている。
【００１８】
本実施形態の内燃機関は、気筒軸線Ｏ１が鉛直線Ｏ２に対して若干傾斜している（スラントしている）が、図１では、便宜的に気筒軸線Ｏ１を鉛直姿勢にして表示している。
【００１９】
クランク軸７の一端部はフロントカバー４の外側に突出している一方、正面視で機関本体１を挟んだ左側にはモータジェネレータ（ＩＳＧ）８を配置し、右側にはエアコン用コンプレッサ９を配置している。また、フロントカバー４のうち、概ね上下中間部でかつ左寄りの部位にはウォータポンプ１０を配置している。
【００２０】
モータジェネレータ８、エアコン用コンプレッサ９、ウォータポンプ１０は、それぞれ回転軸に固定されたプーリ１１，１２，１３を備えている一方、クランク軸７の突出端部には、フロントカバー４から近い順に、第１クランクプーリ１４，第２クランクプーリ１５、第３クランクプーリ１６を設けており、モータジェネレータ８のプーリ１１と第１クランクプーリ１４とに第１ベルト１７が巻き掛けられて、エアコン用コンプレッサ９のプーリ１２と第２クランクプーリ１５とに第２ベルト１８が巻き掛けられて、ウォータポンプ１０のプーリ１３と第３クランクプーリ１６とに第３ベルト１９が巻き掛けられている。
【００２１】
符号２０はオートテンショナ、符号２１は第１ベルト１７のアイドルプーリを示しており、ウォータポンプ１０はアイドルプーリ２１の下方に配置している。なお、モータジェネレータ８に代えてオルタネータを配置することも可能であり、この場合は、オートテンショナ２０は不要である。また、各補機は、１本又は２本のベルトで駆動してもよい。
【００２２】
(2).ウォータポンプの構造
次に、図３，４を参照してウォータポンプ１０を説明する。ウォータポンプ１０は、フロントカバー５の外面にボルトでポンプハウジング（ボデー）２３と、その内部にベアリング２４を介して回転自在に保持された回転軸２５とを有しており、回転軸２５の一端部は、フロントカバー５に嵌入していてこれにインペラー２６が固定されている一方、回転軸２５のうちポンプハウジングの外側に露出した他端部には、既述のプーリ１３が固定されている。
【００２３】
インペラー２６は、フロントカバー５とシリンダブロック２とで形成されたポンプ室２８に配置されている。従って、フロントカバー５及びシリンダブロックの一部は、ウォータポンプ１０の要素に兼用されている。ポンプ室２８には、冷却水入口２９と冷却水出口（図示せず）とが連通している。冷却水入口２９は回転軸２５の軸心方向に向いて開口しており、冷却水出口は、図３の紙面の奥側に位置している。
【００２４】
ポンプハウジング２３は、基本的にはフロントカバー５から離れる方向に緩く窄まった筒状の形態であり、その基端にフランジ３０を設け、フランジ３１を４本のボルト（図示せず）でフロントカバー５に固定している。ボルト穴３１は図４で表示している。プーリ１３は略椀状の形態であり、ポンプハウジング２３の先端部を囲った状態に配置されている。
【００２５】
ポンプハウジング２３の内部には、ポンプ室２８に連通した空洞部室３２と、それより小径で先端に位置した軸支室３３との異径に形成されており、軸支室３３のうちポンプ室２８に近い端部に、シール手段の一例として、メカニカルシール等のシール装置３４を嵌着している。更に、軸支室３３のうちシール装置３４よりも先端側の部位にアウターレース３５を嵌着し、アウターレース３５で保持した前後のベアリング２４により、回転軸２５が回転自在に保持されている。
【００２６】
アウターレース３５のうちシール装置３４に近い基端部には、回転軸２５に摺接するシールリング３６を装着している。シールリング３６とシール装置３４との間には若干の間隔のバッファ隙間３７が空いており、ポンプハウジング２３のうちバッファ隙間３７が位置した部位に、シール装置３４からバッファ隙間３７に漏れた冷却水を下方に流下させる漏水流下通路３８と、水蒸気を上方に逃がす蒸気抜き通路３８きがほぼ鉛直姿勢で形成されている。
【００２７】
そして、ポンプハウジング２３の下面部には、回転軸２５の軸線方向に長く延びる下リブ４０を下向きに突設して、この下リブ４０に、請求項に記載した漏水の処理用中空部の一例として、漏水流下通路３８に連通して回転軸２５の軸線方向に長く延びる漏水溜め部４１を形成している一方、ポンプハウジング２３の上面部には、回転軸２５の軸線方向に長く延びる上リブ４２を上向きに突設して、この上リブ４２に、同じく請求項に記載した漏水の処理用中空部の一例として、蒸気抜き通路３９に連通して回転軸２５の軸線方向に長く延びる蒸気放散通路４３を形成している。
【００２８】
漏水溜め部４１と蒸気放散通路４３とは、いずれもポンプハウジング２３の先端側（プーリ１３の側）に開口している。蒸気放散通路４３は単に開口させたままであるが、漏水溜め部４１の開口部は蓋４４で塞いでおり、蓋４４の側に流下通路４５を設けている。従って、冷却水は漏水溜め部４１に満杯になってから流下通路４５より垂れ落ちる。また、冷却水は昇温していると共に、ポンプハウジング２３も機関の運転に伴って昇温しているので、漏水溜め部４１に溜まった冷却水はどんどん蒸発している場合が多い。このため、漏水溜め部４１が冷却水で満杯になることはあまりない。
【００２９】
漏水流下通路３８と蒸気抜き通路３９とは一直線に延びており、矢印４６で示すように、ドリルを下リブ４０から通すことで形成されている。そこで、下リブ４０の下部に形成された穴はプラグ４７で塞がれている。図４のとおり、漏水流下通路３８と蒸気抜き通路３９とは、ほぼ鉛直姿勢に延びている。従って、冷却水の流下と蒸気の上昇とは最も効率よく行われる。なお、漏水流下通路３８と蒸気抜き通路３９との軸心は回転軸２５の軸心から少しずれているが、回転軸２５の軸心と一致させてもよい。
【００３０】
(3).まとめ・その他
さて、ウォータポンプ１０のプーリ１３は第３ベルト１９で駆動されるが、第３ベルト１９には張り側１９ａと弛み側１９ｂとが存在するため、第３ベルト１９の周回によってプーリ１３に作用する摩擦力の大きさは、図４（Ｂ）に平行斜線のエリアで模式式に示すように、張り側１９ａの側になるほど大きくなる。従って、回転軸２５に作用する曲げ力の作用方向Ｆ１は、回転軸２５とクランク軸７とを結ぶ線４８の方向に対して、ある程度の角度θだけ弛み側１９ｂの方向にずれることになる。
【００３１】
すなわち、第３ベルト１９の張力をＦ０とすると、Ｆ０は水平方向の分力Ｆ２と下向きの分力Ｆ１との合力となり、Ｆ１の方向はＦ０の方向に対してθだけ弛み側１９ｂに向かうのである。このため、回転軸２５とクランク軸７とを結ぶ線４８が、鉛直線に対して弛み側１９ｂの方に傾いていても、回転軸２５には殆ど鉛直方向の曲げ力が作用する。
【００３２】
そして、ポンプハウジング２３には、回転軸２５を介して第３ベルト１９の張力が曲げ力として作用するが、ポンプハウジング２３には、蒸気放散通路４３を形成するための上リブ３９と漏水溜め部４１を形成するための下リブ４０とが、上下に分かれてしかも軸線方向に長く延びる状態で形成されているため、ポンプハウジング２３は曲げに対する高い抵抗を発揮する。すなわち、高い剛性を発揮するのであり、このため、ポンプハウジング２３が撓み変形することによる回転軸２５のずれやベアリンク２４のずれ・抜けといったを不具合を、防止又は著しく抑制できる。
【００３３】
上記の実施形態では、蒸気放散通路４３はポンプハウジング２３のほぼ真上部に設けて、漏水溜め部４１はポンプハウジング２３のほぼ真下部に設けたが、蒸気放散通路４３は軸支室３３よりも上にあって、漏水溜め部４１は軸支室３３よりも下にあったらよい。従って、回転軸２５の軸から見て、漏水流下通路３８と蒸気抜き通路３９とは鉛直線に対して傾斜していてもよいのである。
【００３４】
更に、漏水流下通路３８と蒸気抜き通路３９とは一直線に延びている必然性はないのであり、両者が交叉した姿勢になっていたり、回転軸２５の軸方向にずれていたりしてもよい。但し、両者を一直線に形成すると、ドリル加工が容易になる利点がある。
【００３５】
１本のベルトを複数の補機プーリに巻き掛けている場合は、ベルトはウォータポンプのプーリを挟んでハ字状に広がることが多いが、この場合は、回転軸に作用する曲げ力は、張り側と弛み側との間の中心線よりも弛み側にずれた方向に向かうので、このような曲げ力の作用方向を考慮して漏水溜め部や蒸気放散通路を形成したらよい。
【００３６】
冷却水の漏水対策として漏水溜め部のみ又は蒸気放散通路のみで足りる場合は、そのうちの１つのみを曲げの作用方向又はこれと反対側に設けることも可能である。漏水溜め部と蒸気放散通路とを設ける場合は、いずれか一方だけを曲げに対する補強リブとして機能させることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本願発明は、内燃機関のウォータポンプに具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１  機関本体
２  機関本体を構成するシリンダブロック
４  機関本体を構成するフロントカバー
７  クランク軸
１０  ウォータポンプ
１３  ウォータポンプのプーリ
１６  ウォータポンプを駆動するための第３クランクプーリ
１９  ウォータポンプ１０を駆動する第３ベルト
２３  ポンプハウジング
２４  ベアリング
２５  回転軸
２６  インペラー
２８  ポンプ室
３２  空洞部
３３  軸支室
３４  シール装置（シール手段）
３６  シールリング
３７  バッファ隙間
３８  処理用中空部の一例としての漏水流下通路
３９  処理用中空部の一例としての蒸気抜き通路
４０  下リブ
４１  漏水溜め部
４２  上リブ
４３  蒸気放散通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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