(57)【要約】【課題】インペラと駆動軸との同軸の確保を容易化し得る遠心ポンプを提供する。【解決手段】この遠心ポンプ１は、エンジンブロック２に取り付けられたハウジング３と、該ハウジングに回転自在に支持された駆動軸７と、該駆動軸の一端部に固定された羽根車であるインペラ１１とを備えている。そこで、前記インペラを、ほぼ円板状に形成された基部１２と、該基部の周方向の所定箇所にて外周側がそれぞれ切り起こされて軸方向へ折曲形成された複数の羽根部１３と、基部の内周部に軸方向に沿って突設された軸部１４とを、金属板をプレス加工することによって一体に形成する一方、駆動軸を中空円筒状に形成して、軸部を駆動軸の一端部内周に嵌合させることにより、インペラを駆動軸に固定することとした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに回転自在に支持された駆動軸と、
該駆動軸の一端部に固定され、軸方向から吸入した流体を遠心力によって円周方向へ吐出するインペラと、を備え、
前記駆動軸を中空状に形成する一方、前記インペラの内側部に軸方向へ沿って延出する軸部を一体に形成し、
該インペラの軸部を前記駆動軸の一端部内周に嵌合固定したことを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項２】
前記インペラは、金属板をプレス加工することによって一体に形成され、
ほぼ円板状に形成された基部と、
該基部の周方向の所定箇所において外周側がそれぞれ切り起こされて軸方向へ折曲形成された複数の羽根部と、
前記基部の中心部に軸方向に沿って突設された筒状の軸部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の遠心ポンプ。
【請求項３】
前記インペラは、樹脂材によって一体に成形され、
ほぼ円板状に形成された基部と、
該基部の周方向の所定箇所にそれぞれ軸方向に沿って突設された複数の羽根部と、
前記基部の内側面中心部から軸方向に沿って延出する柱状の軸部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の遠心ポンプ。
【請求項４】
前記軸部の先端部の所定範囲にインサートを設けたことを特徴とする請求項３に記載の遠心ポンプ。
【請求項５】
前記軸部の外周面を所定の接着剤を介して前記駆動軸の一端部の内周面に固定することにより、前記インペラと駆動軸とを連結したことを特徴とする請求項３に記載の遠心ポンプ。
【請求項６】
前記軸部の先端部の外形を断面非円形状に形成し、前記駆動軸の一端部内周を前記軸部の先端部と係合する形状に構成したことを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の遠心ポンプ。
【請求項７】
前記駆動軸の一端部の内周面又は前記軸部の先端部の外周面の一方に係合溝を形成すると共に、他方に前記係合溝に係合する係合突部を形成し、
前記係合突部を前記係合溝に係合させることにより、前記インペラと駆動軸を連結したことを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の遠心ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車用エンジンの冷却装置に用いられるウォーターポンプに適用される遠心ポンプの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の遠心ポンプの一態様である例えば自動車用エンジンの冷却装置に適用されるウォーターポンプにおいては、近年、ポンプの軽量化やコスト削減などの目的で駆動軸を中空状に形成したものが提案され、その一つとして例えば以下の特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
概略を説明すれば、このウォーターポンプは、エンジンブロックの外側面と該エンジンブロックの外側面に固定されたほぼ凹状のハウジングと、該ハウジングの底部に設けられた円筒部内周に貫装され、該円筒部内周に回転自在に支持された中空円筒状の駆動軸と、該駆動軸の一端部に取り付けられ、前記ハウジングとエンジンブロックとによって画成されるポンプ室内に収容されたインペラと、を備え、前記駆動軸の他端部に取り付けられたプーリを介して伝達されるエンジンの回転駆動力によってインペラが回転するようになっている。
【０００４】
前記インペラは、周方向に所定の間隔をもって複数設けられて内周側に流入した流体を遠心力に基づいて外周側に導く羽根部を有し、その中心位置には円筒状の嵌合部が設けられている。そして、このインペラは、一端部がインペラの前記嵌合部に嵌合固定されて、他端部が前記駆動軸の一端部に嵌挿固定される棒状の連結軸を介して駆動軸と連結されている。
【０００５】
また、前記エンジンブロックの外側面には、前記インペラの内周側に開口する吸入口が開口形成され、前記ハウジングには、インペラの外周側に開口する吐出口が開口形成されている。これによって、インペラが回転すると、前記吸入口を介してインペラの内周側に吸入された流体が遠心力により前記羽根部を介してインペラの外周側へと導かれて、前記吐出口から吐出されるようになっている。
【特許文献１】特開２００３−３６４６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる構成から、前記従来のウォーターポンプにおいては、前記連結軸を介してインペラを駆動軸に連結するように構成されているため、該ウォーターポンプを組み付ける際に、インペラ、連結軸及び駆動軸の三者の同軸を確保する必要性が生じる。
【０００７】
しかしながら、前記インペラ、連結軸及び駆動軸はそれぞれ個別に製作されるため、該三者それぞれに加工誤差が生じてしまうばかりか、これらを組み付けることによって前記三者の組み付け誤差が累積してしまうことから、該三者の同軸を確保することが困難であるという技術的課題を招来してしまっている。
【０００８】
本発明は、前記従来のウォーターポンプの実情に鑑みて案出されたものであり、インペラと駆動軸との同軸の確保を容易化し得る遠心ポンプを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、インペラの内側部に軸方向へ沿って延出する軸部を一体に形成し、該軸部を中空状の駆動軸の一端部内周に嵌合固定することにより、前記インペラと駆動軸を連結したことを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る遠心ポンプの各実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
なお、以下の各実施の形態では、本発明に係る遠心ポンプを従来と同様に自動車用エンジンの冷却装置に用いられるウォーターポンプに適用したものであり、このウォーターポンプは、エンジンブロックの一側面に配置されて、該エンジンのクランクシャフトの回転駆動力を動力源として冷却水をエンジンブロック内に循環させるものである。
【００１２】
図１〜図４は本発明の第１の実施の形態を示し、このウォーターポンプ１は、図１に示すように、エンジンブロック２の一側面に取り付けられる凹状のハウジング３を有し、該ハウジング３とエンジンブロック２との間にポンプ室４が画成されている。
【００１３】
前記ハウジング３は、軸方向に沿って突出する円筒部５が形成されており、該円筒部５の内周面５ａには、後述する駆動軸７を内輪とした玉軸受機構を構成する円筒状の外輪部材６が圧入によって固定されている。さらに、この外輪部材６の内周側には、ほぼ中空円筒状に形成された駆動軸７が貫装されると共に、該駆動軸７と前記外輪部材６の対向面には、二条の軌道溝７ａ，６ａがそれぞれ周方向に沿って並行して設けられている。そして、これらの対向する各軌道溝６ａ，７ａ間にはそれぞれ周方向に等間隔に配置された複数の転動体８が介装されていて、かかる軸受機構を介して前記駆動軸７が前記円筒部５に回転自在に支持されている。
【００１４】
さらに、前記軸受機構には、前記外輪部材６と駆動軸７の両端部間にそれぞれ円環状の第１、第２シール部材２１，２２が配設されると共に、該両シール部材２１，２２によって前記両者６，７の径方向間に画成される筒状空間の内部には、前記各転動体８の転動を円滑にするためのグリスが封入されている。
【００１５】
前記第１シール部材２１は、前記外輪部材６の一端部と駆動軸７の一端部との間に介装され、後述するシール部材２３によっては抑止しきれずに前記円筒部５の内周部に僅かながら侵入してしまった冷却水の水分に対する防水作用を発揮すると共に、前記筒状空間内に封入されたグリスを内部に保持する役割を果たしている。
【００１６】
一方、前記第２シール部材２２は、前記外輪部材６の他端部と駆動軸７の他端部との間に介装され、ハウジング３の外部からの粉塵等の侵入を防止すると共に、前記第１シール部材２１と同様に前記筒状空間内に封入されたグリスを保持する役割を果たしている。
【００１７】
前記ポンプ室４の内部には、該ポンプ室４に臨む前記駆動軸７の一端部に連結されたインペラ１１が回転自在に収容配置されていて、エンジンブロック２の側部には、前記インペラ１１のほぼ中央に指向するように設けられて、該エンジンブロック２内を通流する冷却水を吸入する吸入口９が開口形成されている。また、このポンプ室４の側部には、前記インペラ１１の回転に伴って発生する遠心力に基づいて付勢された冷却水が吐出される図外の吐出口が形成されている。なお、前記吸入口９については、図９に示すように、前記インペラ１１のほぼ中央に指向させるようにして前記ハウジング３に設けるように構成してもよい。
【００１８】
一方、前記ハウジング３の外部に臨む前記駆動軸７の他端部には、エンジンのクランクシャフトに図外のベルトを介して連係され、該クランクシャフトの回転駆動力を当該駆動軸７に伝達するプーリ１０が圧入等によって取付固定されている。
【００１９】
前記インペラ１１は、金属板をプレス加工することによって一体に成形され、ほぼ円板状に形成された基部１２と、該基部１２の周方向の所定の箇所において外周側がそれぞれ切り起こされて軸方向へ折曲形成された複数の羽根部１３と、前記基部１２の中心位置に外側面側（前記エンジンブロック２側）から内側面側（前記ハウジング３側）へ向かって駆動軸７と対峙するように突設された筒状の軸部１４と、を有し、前記軸部１４の先端部が駆動軸７の一端部内周に圧入されることにより、該駆動軸７に結合されている。
【００２０】
前記基部１２は、ほぼ平坦状に形成されていて、前記軸部１４の基端縁の外周域には、内側面側から外側面側へ窪む嵌合凹部１２ａが形成されている。そして、この嵌合凹部１２ａには、後述するシール部材２３の一端部が嵌合するようになっている。
【００２１】
前記軸部１４は、前記プレス加工によって前記基部１２の外側面を内側面側へ押し出すように絞り成形されていて、ほぼ有底円筒状に形成されている。そして、この軸部１４の先端部には、前記駆動軸７の一端部内周に嵌挿される範囲に、図２に示すようないわゆる二面幅形状をなす二面幅部１４ａ，１４ａが設けられている。
【００２２】
一方、前記駆動軸７の一端部内周にも、前記軸部１４の二面幅部１４ａ，１４ａと係合する二面幅部７ｂ，７ｂが設けられており、かかる係合構造によって駆動軸７に対する前記軸部１４の周方向の滑りを抑制するいわゆる回り止めが図られ、該駆動軸７とインペラ１１とが一体的に回転するようになっている。
【００２３】
なお、かかる係合構造は、前記二面幅形状よる係合構造に限定されるものではなく、例えば図３に示すような四角形状による係合構造や図４に示すような多角形状による係合構造など、非円形状による係合構造であればその形状に関わらず、前述の回り止め作用を発揮することができる。
【００２４】
また、前記軸部１４の先端部側には、前記駆動軸７の一端縁に係止する環状突部１４ｂが径方向外側へ僅かに突出形成されており、該環状突部１４ｂを駆動軸７の一端縁に係止させることにより、駆動軸７に対する軸部１４の軸方向位置の位置決めを行うことが可能となっている。
【００２５】
さらに、前記軸部１４の基端部外周には、冷却水の前記軸受機構への侵入を防止するシール部材２３が嵌着されている。このシール部材２３は、ほぼ円筒状を呈し、前述のように、一端部が前記基部１２に設けられた前記嵌合凹部１２ａに嵌挿されている。
【００２６】
また、前記シール部材２３は、軸方向のほぼ中央位置に環状リップ２３ａが突出形成されており、該環状リップ２３ａの内側面が前記円筒部５の基端縁に密着するように他端部が円筒部５の基端部内周に嵌挿されている。
【００２７】
以上のことから、この実施の形態によれば、前記インペラ１１において前記軸部１４を一体に構成したことにより、前記駆動軸７にインペラ１１を組み付ける際に、該駆動軸７と前記軸部１４の同軸のみを確保すればよいことから、従来のようなインペラと駆動軸を連結軸によって連結する構成と比較して、前記両者７，１１の組み付け作業性の向上が図れる。この結果、前記組み付け作業に係る組み付け工数を削減することができ、ポンプの製造コストの低廉化に寄与することができる。
【００２８】
しかも、前記インペラ１１をプレス加工によって形成したことから、軸部１４を前記羽根部１３などと同時に成形することができるため、インペラと連結軸を個別に製作する従来の構成と比較して、加工工数の低減化を図ることもできる。よって、かかる観点からも、ポンプの製造コストの低廉化が図れる。
【００２９】
また、本実施の形態の場合、前記駆動軸７とインペラ１１とを直接組み付ける構成としたため、組み付けの際に累積される加工誤差を低減させることが可能となり、かかる観点からも、前記両者７，１１の組み付け精度の向上を図ることができる。
【００３０】
図５は本発明の前記第２の実施の形態を示し、基本的な構成は前記第１の実施の形態と同様であり、異なるところは、前記インペラ１１について、前記第１の実施の形態のように金属板をプレス加工することによって形成するのではなく、樹脂材を射出成形することによって形成したものである。
【００３１】
すなわち、このインペラ１１は、ほぼ円板状に形成された前記基部１２と、該基部１２の外周側において周方向の所定箇所にそれぞれ軸方向に沿って突設された複数の羽根部１３と、前記基部１２内側面の中央に前記円筒部５側へ向かって前記駆動軸７と対峙するように突設された柱状の軸部１４と、を一体に有している。
【００３２】
そして、この軸部１４には、前記駆動軸７の一端部内周に嵌合する領域に、周方向に沿って嵌合溝１４ｃが設けられており、該嵌合溝１４ｃには、この嵌合溝１４ｃに対応する形状に形成された金属片１５が嵌合固定されている。具体的に説明すれば、この金属片１５は、いわゆるインサートであって、インペラ１１の射出成形時に同時に組み込まれるものである。これによって、駆動軸７に対する軸部１４の圧入強度が確保されると共に、該駆動軸７からの軸部１４の抜け止めが図られている。
【００３３】
したがって、この実施の形態によれば、前記インペラ１１において軸部１４を一体に構成したことによって導かれる前記第１の実施の形態と同様の作用効果が奏せられるのは勿論のこと、前記インペラ１１全体を樹脂材によって構成したことにより、該インペラ１１を金属によって成形する前記第１の実施の形態と比べてポンプ全体をより一層軽量化することができる。
【００３４】
さらに、本実施の形態に係るインペラ１１についても、樹脂材を射出成形することによって形成したことから、該インペラ１１の形成時において前記軸部１４を同時に形成することができるため、前記第１の実施の形態と同様、従来の構成と比較して加工工数の低減化を図ることができる。
【００３５】
図６は本発明の第３の実施の形態を示し、基本的な構成は前記第２の実施の形態と同様であり、異なるところは、前記駆動軸７の二面幅部７ｂ，７ｂ及び軸部１４の二面幅部１４ａ，１４ａからなる係合構造を廃止して、代わりに駆動軸７の内周面と軸部１４の外周面とを接着剤１６によって固定したものである。
【００３６】
したがって、この実施の形態によれば、接着という簡易な結合手段を採用したことにより、前記軸部１４に対し前記第２の実施の形態におけるインサートなどのような抜け止め機構を設ける必要がなく、さらには駆動軸７に対する前記軸部１４の回り止め機構を設ける必要もないため、該駆動軸７に前記軸部１４を一層容易に固定させることができる。よって、前記両者７，１４の組み付け作業性のさらなる向上が図れる。
【００３７】
しかも、本実施の形態では、前記駆動軸７と軸部１４の間に上述のような回り止め機構を必要としないことから、前記両者７，１４を組み付ける際に、該両者７，１４の回転方向における相対的な自由度を確保することが可能となっている。したがって、前記両者７，１４の組み付け作業性をより一層向上させることができる。
【００３８】
本発明は、前記各実施の形態の構成に限定されるものではなく、例えば前記第２の実施の形態においては、前記駆動軸７に対する前記軸部１４の抜け止め機構として、前記インサートの代わりに、図７に示すように、前記軸部１４の先端部外周面に沿って係合突部１４ｄを突設する一方、前記駆動軸７の一端部内周面に沿って前記係合突部１４ｄが係合する係合溝７ｃを設けて、該係合溝７ｃに前記係合突部１４ｄを係合させる構成としてもよい。
【００３９】
なお、かかる抜け止め機構は、前記係合溝７ｃを前記軸部１４側に設けて前記係合突部１４ｄを前記駆動軸７側に設けることによって構成することも可能である。
【００４０】
さらに、かかる抜け止め機構においては、図８に示すように、前記駆動軸７の一端部における前記軸部１４と径方向に重合する部分にかしめ部７ｄを設けて、該駆動軸７を前記軸部１４にかしめる構成とすることも可能である。この場合、駆動軸７に対する軸部１４の抜け止めをより確実に行うことができるのは勿論のこと、前記両者７，１４の結合強度を向上させることができると共に、該両者７，１４間の相対的なすべりの発生についてもより確実に防止することができる。
【００４１】
そして、具体的な図示については省略するが、上述の図７及び図８に示す係合構造は、前記第１、第３の各実施の形態に適用することも可能であり、この場合であっても、当該係合構造を前記第２の実施の形態に適用した場合と同様の作用効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る遠心ポンプの第１の実施の形態を示し、本発明の要部を説明するポンプの要部断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の第１変形例を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の第２変形例を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明に係る遠心ポンプの第２の実施の形態を示し、本発明の要部を説明するポンプの要部断面図である。
【図６】本発明に係る遠心ポンプの第３の実施の形態を示し、本発明の要部を説明するポンプの要部断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の第１変形例を示す図５の要部拡大断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の第２変形例を示す図５の要部拡大断面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態の他例を示すポンプの要部断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…ウォーターポンプ（遠心ポンプ）
３…ハウジング
７…駆動軸
１１…インペラ
１２…基部
１３…羽根部
１４…軸部
【図１】
2009156241.tif 000003
【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】
2009156241.tif 000009
【図８】
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【図９】
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