JP5897868B2 - ウォーターポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ウォーターポンプにおける漏水の水抜き孔と、蒸気の換気通路とが上下方向に沿って可能な限り垂直状となるようにすることができるウォーターポンプに関する。

一般に、車両用のウォーターポンプは、ベアリング及びメカニカルシール等を具備し、該メカニカルシールでは冷却水をシール（密封）する機能を有するものの、ごく微量の冷却水は漏れ続ける状態となっている。その漏れた冷却水を逃がすため、メカニカルシールとベアリングとの間の空間には、ケース外に下方向に延びる水抜き孔と、ケース外に上方向に延びる換気孔（蒸気孔）が形成されるのが一般的である。

この種のものとして、特許文献１が存在する。なお、以下の説明において、部材に付された符号は、特許文献１に記載されたものをそのまま使用する。ハウジング２には、中心線Ｌ２に沿って一直線上に蒸気通路１７及び水抜き通路１９が形成され、回転軸線Ｌ１より上側に蒸気通路１７が形成され、回転軸線Ｌ１より下側に水抜き通路１９が形成されている。

そして、前記蒸気通路１７の外側開口部１７ｂより数ｍｍ離れて周方向リブ７が形成されている。外側開口部１７ｂが形成される軸受部４の外周と周方向リブ７との隙間の大きさは一定となっている。水抜き通路１９は、通路用リブ８に形成されている。上記構成において、周方向リブ７は、周方向に一定角度配置されているため、外側開口部１７ｂの配置自由度は大きい。

逆に水抜き通路１９は通路用リブ８内を貫通するように形成される必要があるため、水抜き通路１９は通路用リブ８の向き以外に形成することは出来ない。また、蒸気通路１７及び水抜き通路１９は鋳抜きピンにて一緒に形成されているため、一直線上に形成される。以上により蒸気通路１７及び水抜き通路１９の向きは通路用リブ８の向きに拘束されて形成される。

特開２００２−１１５５４６号公報

特許文献１には、以下の課題が存在する。類似流量、類似冷却水回路のエンジンでも、エンジンやウォーターポンプの取付け角度が異なる別仕様が存在する場合がある。このような場合、ウォーターポンプは同じものが使用出来そうだがウォーターポンプから見た真下の角度が変化するため、水抜き通路１９の形成角度も追随して変化させる必要がある。

水抜き通路１９は、通路用リブ８に形成されるため、水抜き通路１９の形成角度を変えると通路用リブ８の角度も変化させる必要がある。つまり、ウォーターポンプの取付け角度が変わった場合は新規の金型を製作してハウジング２を作り直す必要が出てくる。このようにウォーターポンプの取付け角度が違うだけで多くの費用をかけて新規金型を製作する必要があり、無駄が生じていた。本発明の目的（解決しようとする技術的課題）は、ウォーターポンプの取付け角度が違ったとしても、同一の金型で対応でき、もって製造費用を少なくすることにある。

そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、ベアリングボス部と該ベアリングボス部の軸方向に対して直交方向に延出するポンプハウジング部とからなるケーシングにおいて、該ケーシングのベアリングボス部の内周側のベアリング室と、ポンプハウジング部内のシール装着室と、前記ベアリング室と前記シール装着室との間に形成された空隙室と、前記ケーシングの前記空隙室における内部上方と外部上方とを連通する換気孔と、前記ケーシングの前記空隙室における内部下方と外部下方とを連通する水抜き孔と、前記ベアリングボス部の外側面上方の所定位置に形成されると共に前記換気孔の開口を覆う２個の換気屋根部と、前記ケーシングの外側面下方に設定された水抜き孔が形成される水抜き孔用リブとからなり、該水抜き孔用リブは前記ポンプハウジング部の面方向に沿って所定幅を有すると共に、前記ポンプハウジング部より前記ベアリングボス部の軸方向に沿って膨出形成されてなるウォーターポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項２の発明を、請求項１において、前記換気屋根部は、所定間隔をおいて２個形成されてなるウォーターポンプとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項１の発明では、水抜き孔用リブ及び換気屋根部の壁共に少なくとも一定角度を有する膨出部として形成されているため、１つの金型であったとしても鋳抜きピンの方向を変えるだけで、一定角度までの角度の範囲内で水抜き孔及び換気孔の方向を変更することが可能となる。これによりウォーターポンプの取付け角度が異なる仕様であったとしても同一の金型が使用できるため、別途金型費が掛かることなく安価に別仕様品を製造することが可能となる。

請求項２の発明を、請求項１において、前記換気屋根部は、所定間隔をおいて２個形成されてなるウォーターポンプとしたことにより、換気屋根部が換気孔の開口をぐるりと覆う構成となり換気屋根部によって換気孔の開口からの水や泥が入りづらく出来るという効果を奏する。また、ケーシング内に配置されたベアリングやメカニカルシールにダメージを与えることが無い。

（Ａ）は本発明の第１実施形態の正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ1−Ｙ１矢視断面図、（Ｃ）は（Ａ）の（ア）部の拡大斜視図である。 （Ａ）はケーシングの縦断側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ2−Ｙ2矢視断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、いずれか２個の換気屋根部に対して水抜き孔用リブ側から水抜き孔及び換気孔を穿孔する状態を示す断面図である。 （Ａ）は本発明の第１実施形態を示すケーシングの斜視図、（Ｂ）は本発明の第２実施形態を示すケーシングの要部斜視図、（Ｃ）は第２実施形態の要部正面図である。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。本発明は、主に、ケーシングＡと、シャフト付きベアリング９１と、メカニカルシール９２と、インペラ９３とから構成される。前記ケーシングＡは、アルミ合金製であるが、その他の材質でも構わない。

ケーシングＡは、図１，図２に示すように、略中空円筒形状のベアリングボス部１と平板形状のポンプハウジング部２とから構成される。ベアリングボス部１とポンプハウジング部２とは一体的に形成されている。ベアリングボス部１は、内周側に包囲されたベアリング室１１が形成される。また、ポンプハウジング部２にはメカニカルシール９２が装着されるシール装着室２１が形成されている。

ベアリング室１１には、シャフト付きベアリング９１のベアリング部が装着され、シール装着室２１には、メカニカルシール９２が装着される〔図１（Ｂ）参照〕。シャフト付きベアリング９１のシャフト９１ａは、メカニカルシール９２によって外周側面が水密的にシールされつつ、メカニカルシール９２を貫通している。そして、シャフト９１ａの軸方向一端には、インペラ９３が装着される。また、シャフト９１ａにはベルト車９４が装着され、該ベルト車９４にはベルト９５が装着される（図１参照）。

ケーシングＡのベアリング室１１とシール装着室２１との間には、空隙室３が形成される〔図１（Ｂ），図２（Ａ）参照〕。該空隙室３は、ベアリング室１１に装着されたシャフト付きベアリング９１のベアリング部分と、シール装着室２１に装着されたメカニカルシール９２との間に構成されたスペースとなる。ケーシングＡには、水抜き孔４と換気孔５とがシャフト付きベアリング９１のシャフト９１ａに対して上下方向且つ垂直方向に形成される〔図１（Ｂ），図２（Ａ）参照〕。

前記水抜き孔４及び換気孔５は、前記ケーシングＡ内部と外部とを貫通する孔であり、メカニカルシール９２とシャフト付きベアリング９１の間に構成された空隙室３に漏れて溜まった冷却水をケーシングＡの外部に排出する役目を有する。前記水抜き孔４及び換気孔５は、ケーシングＡにおける空隙室３の内部側と外部側とを貫通する管路状の孔であり、共に直線状の孔であり、水抜き孔４と換気孔５とは、１直線上に並んで形成される（図１，図２参照）。

ケーシングＡの下方の位置には、水抜き孔用リブ８が形成されている（図１乃至図３参照）。該水抜き孔用リブ８は、前記水抜き孔４が形成される部位であり、前記ベアリングボス部１と前記ポンプハウジング部２との付根箇所で、且つベアリングボス部１の下方側からポンプハウジング部２の面方向下方に沿って形成されている。

そして、水抜き孔用リブ８は、前記ベアリングボス部１の直径中心（略直径中心も含む）を中心として前記ポンプハウジング部２の面方向に所定幅を有すると共に、前記ポンプハウジング部２側より前記ベアリングボス部１の軸方向に沿って膨出形成されたものである〔図１（Ｂ），（Ｃ）、図２（Ａ）参照〕。

水抜き孔用リブ８は、具体的には、換気屋根部６を中心として周方向に約３０度程度（一定角度）又は３０度以上の角度を有した扇形形状に形成されている。また、換気屋根部６が２個の場合では、それぞれの換気孔５に対して略台形状に形成される。

ケーシングＡの外側には、換気屋根部６が形成されている。さらに具体的には、換気屋根部６は、前記ベアリングボス部１の外側面上方の所定位置に形成され、且つ前記ポンプハウジング部２側より前記ベアリングボス部１の軸方向に沿って突出形成される。具体的には、換気屋根部６は、シャフト付きベアリング９１のシャフト９１ａの軸方向に沿うようにして立ち上がった形状となっている。換気屋根部６は、前記換気孔５のケーシングＡの外部側で、且つ換気孔５の排出側である換気開口５１を覆うと共にケーシングＡの補強としての役目を果たす。

換気屋根部６は、ベアリングボス部１の外周側面の上方位置に略半割管形状又はトンネル形状に形成された略アーチ状の形成物である〔図１（Ａ），（Ｂ），図４（Ａ）参照〕。そして、換気孔５の換気開口５１は、さらに換気屋根部６を通過して、ケーシングＡの外部と連通する。また、換気屋根部６の壁の高さは、本実施例ではベアリングボス部１の高さの略半分程度の高さとしているが、この大きさに限定するものではない。

また、換気屋根部６の屋根開口６１の面積は、前記換気孔５の換気開口５１の面積より僅かに大きい程度となっている。換気屋根部６は、換気孔５の換気開口５１の必要な面積を確保しつつ、換気屋根部６の屋根開口６１の面積は出来る限り小さい面積にすることが好ましい。換気屋根部６の屋根開口６１の面積を小さくすることで、換気孔５より内部への水や泥の浸入を抑制することができる。

その浸入の抑制手段として、換気屋根部６の通路には、該換気屋根部６の屋根開口６１と、換気孔５の換気開口５１との間に堰形状の段差部６２が形成されることもある。該段差部６２によって、換気孔５の換気開口５１からケーシングＡの内部に水や泥の浸入を抑制することができる。

また、換気屋根部６の屋根開口６１の部位では頂部からベアリングボス部１側に近づくにしたがって、ポンプハウジング部２から遠ざかるようにベアリングボス１側とのすそ野が長くなるように形成されている。これにより換気屋根部６の屋根開口６１の端面に付着した水はすそ野形状に沿って屋根開口６１から遠ざかりながら垂れて行き、これにより換気孔６より内部への水や泥の浸入を抑制している。

ベアリングボス部１とポンプハウジング部２との間には、複数のリブ７が形成されている。リブの高さはベアリングボスに向かうに従って徐々に高くなっていく。リブ７は、ベアリングボス部１の外周において略等間隔に５箇所配置されている。リブ７の個数は、必ずしも５に限定されるものではなく、５以下でも、或いは５以上であっても構わないが、全体のバランスを考慮して形成されるものである。

リブ７は、板片状に形成されたものであり、ポンプハウジング部２の外周縁に形成された複数のボルト取付台座２２，２２，…から、ベアリングボス部１の直径中心に向かって連続的に繋がるようにして形成されている。それぞれのリブ７の外端寄りの高さは、ポンプハウジング部２からベアリングボス部１の軸方向に突出するボルト取付台座２２の高さ寸法と略同等である。そして、リブ７とベアリングボス部１の外周側面との連続箇所では、ベアリングボス部１の軸方向に沿って延びるように形成されている。

複数のリブ７，７，…は、ベアリングボス部１の外周側面に連続形成されるものであるが、その中の一部は、前記換気屋根部６に連続形成される。前記リブ７は、前記換気屋根部６の頂部箇所に形成される。１箇所のボルト取付台座２２から２本のリブ７が換気屋根部６に向かって形成され、換気屋根部６を構成する左右両側の側壁部６ａ，６ａによって、略二股形状に分岐形成される。

つまりリブ７のベアリングボス部１側では、換気屋根部６の側壁部６ａ，６ａによって二股状に分岐形成される。そして、リブ７と換気屋根部６の二岐状の側壁部６ａ，６ａによって、一つの補強リブが構成されることになり、換気孔５の換気開口５１は、換気屋根部６にて排気可能に覆われ、リブ７と換気孔５との最適位置が一致しても、共に最適位置を確保しつつ相互の干渉も防止でき、補強リブとして十分に機能を果たすことができる。

前記換気屋根部６は、所定間隔をおいて２箇所に形成される〔図１（Ａ），図４（Ａ）参照〕。そして、１つのボルト取付台座２２から、２個の換気屋根部６，６の両方に向かってリブ７，７が形成される。そして、１箇所のボルト取付台座２２から２本のリブ７，７が２個の換気屋根部６，６に向かって形成され、２個のそれぞれのリブ７から換気屋根部６を構成する側壁部６ａ，６ａによって、略二股形状に分岐形成される。つまり換気屋根部６の壁は四つ股に分かれる。

前述したように、２個の換気屋根部６，６と、この２個の換気屋根部６，６に対応する２個のリブ７，７を有するものである。そして、２個の換気屋根部６，６は、そのいずれか一方がケーシングＡの頂部に位置するように設定できるようになっている。つまり、本発明のウォーターポンプを装着するエンジンによって、取付角度が変更する場合が存在するが、換気屋根部６が２個具備されたものであり、これによっていずれか一方の換気屋根部６がケーシングＡの頂部に位置するように設定される。

ケーシングＡの頂部に位置する側の換気屋根部６に換気孔５が形成され、他方の換気屋根部６には換気孔５は形成されていない。つまり、予めケーシングＡには２個の換気屋根部６，６と、これに対応する２個のリブ７，７が形成され、頂部に位置する換気屋根部６にのみ換気孔５を形成することで、エンジンへの種々の取付状態に対応することができ、鋳造金型費や加工費を安くすることが出来る。

次に本発明の第２実施形態について図４（Ｂ）及び（Ｃ）に基づいて述べる。前記換気屋根部６の屋根開口６１は、２個形成されると共に、前記換気屋根部６の頂部は連続且つ一体形成される。具体的には、換気屋根部６の最も離間した位置に形成される２つの側壁部６ａ，６ａと、両側壁部６ａ，６ａに亘って形成された頂部６ｂとから構成される。

頂部６ｂは、ベアリングボス部１の外周側面の周方向に沿って略円弧状の板片部として形成されたものである。そして、前記頂部６ｂとポンプハウジング部２との間にリブ７が形成される。該リブ７は１個形成される。具体的には、頂部６ｂの周方向において、略中間位置にリブ７が形成される。

また、両側壁部６ａ，６ａで、且つ頂部６ｂの周方向の略中間位置と、ベアリングボス部１との間で、仕切り壁７１が形成される。該仕切り壁７１は、前述した頂部６ｂとポンプハウジング部２との間に形成されたリブ７と頂部６ｂを挟んで連続したものであり、仕切り壁７１は、リブ７と共に換気屋根部６の補強の役目をなす。

本発明において、前記水抜き孔用リブ８は、所定幅を有しており、２個の換気屋根部６，６に対して、２つの位置の水抜き孔４及び換気孔５をドリルにて穿孔形成することができる。前述したように、水抜き孔４と換気孔５とは、一直線（略一直線も含む）上に配列されるものであり、水抜き孔４はケーシングＡに対して下方側に形成され、換気孔５は、ケーシングＡに対して上方側に形成されるものである〔図１（Ａ），（Ｂ）参照〕。

水抜き孔用リブ８は、所定幅を有しており、具体的には、方向が異なる２本の水抜き孔４を穿孔可能な程度の幅方向寸法を有している（図３参照）。そして、ケーシングＡは、ポンプハウジング部２側をエンジンに装着するときに、ケーシングＡの上方となる位置に換気孔５が位置するように、該換気孔５が形成される。また、ケーシングＡの上方となる位置に換気孔５が位置することが最も好適な状態となる。

ここで、ケーシングＡのエンジンへの取り付け状態が変更して、ケーシングＡの取付角度が変更されることが生じたときには、二つの換気屋根部６の上方となるもの、或いは最も上方に近いものに向って、水抜き孔用リブ８の最下方の位置からドリル等の穿孔工具Ｔによって穿孔する。このとき、換気屋根部６が正面より見てベアリングボス部１の上方位置より右側に位置するものでは、水抜き孔用リブ８の左側寄りの位置から穿孔を行う〔図３（Ａ）参照〕。

また、換気屋根部６が正面より見てベアリングボス部１の上方位置より左側に位置するものでは、水抜き孔用リブ８の右側寄りの位置から穿孔を行う〔図３（Ｂ）参照〕。これによって、水抜き孔４と換気孔５とが略一直線上で且つ換気孔５が上方で水抜き孔４が下方となるように形成することができる。

Ａ…ケーシング、１…ベアリングボス部、１１…ベアリング室、
２…ポンプハウジング部、２１…シール装着室、３…空隙室、５…換気孔、
６…換気屋根部、７…リブ、８…水抜き孔用リブ。

Claims (2)

1. ベアリングボス部と該ベアリングボス部の軸方向に対して直交方向に延出するポンプハウジング部とからなるケーシングにおいて、該ケーシングのベアリングボス部の内周側のベアリング室と、ポンプハウジング部内のシール装着室と、前記ベアリング室と前記シール装着室との間に形成された空隙室と、前記ケーシングの前記空隙室における内部上方と外部上方とを連通する換気孔と、前記ケーシングの前記空隙室における内部下方と外部下方とを連通する水抜き孔と、前記ベアリングボス部の外側面上方の所定位置に形成されると共に前記換気孔の開口を覆う２個の換気屋根部と、前記ケーシングの外側面下方に設定された水抜き孔が形成される水抜き孔用リブとからなり、該水抜き孔用リブは前記ポンプハウジング部の面方向に沿って所定幅を有すると共に、前記ポンプハウジング部より前記ベアリングボス部の軸方向に沿って膨出形成されてなることを特徴とするウォーターポンプ。
2. 請求項１において、前記換気屋根部は、所定間隔をおいて２個形成されてなることを特徴とするウォーターポンプ。

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