ウォータポンプ
【課題】メカニカルシールから漏れてポンプ軸を伝った冷却水を効果的に阻止して、ボールベアリング内への浸入を抑制し得るウォータポンプを提供する。
【解決手段】ウォータポンプ１は、内周側に円筒部４ｃを有するプーリー４と、前記円筒部の内周側の圧入固定部４ａに固定されたポンプ軸６と、円筒部の軸方向外端縁からポンプ軸の方向へ折曲形成されたフランジ壁４ｂと、ポンプ軸の他端部６ｂに固定されたインペラ７と、ポンプ軸の外周側を囲繞する筒状部１０を有するポンプハウジング２と、前記筒状部の内周側とポンプ軸の外周面との間に配置されたメカニカルシール８と、前記プーリーを回転自在に支持するボールベアリング５と、を備え、ポンプ軸は、外周面の環状空間室１５に対応した部位に小径軸部２１が設けられ、この小径軸部の一端部側に水切り用の第１段差面２２と他端部側に第２段差面２３がポンプ軸の軸直角方向に沿って形成されている。
【解決手段】ウォータポンプ１は、内周側に円筒部４ｃを有するプーリー４と、前記円筒部の内周側の圧入固定部４ａに固定されたポンプ軸６と、円筒部の軸方向外端縁からポンプ軸の方向へ折曲形成されたフランジ壁４ｂと、ポンプ軸の他端部６ｂに固定されたインペラ７と、ポンプ軸の外周側を囲繞する筒状部１０を有するポンプハウジング２と、前記筒状部の内周側とポンプ軸の外周面との間に配置されたメカニカルシール８と、前記プーリーを回転自在に支持するボールベアリング５と、を備え、ポンプ軸は、外周面の環状空間室１５に対応した部位に小径軸部２１が設けられ、この小径軸部の一端部側に水切り用の第１段差面２２と他端部側に第２段差面２３がポンプ軸の軸直角方向に沿って形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばエンジンを冷却するための冷却水をエンジン内部に供給するために用いられるウォータポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来のウォータポンプとしては、以下の特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
概略を説明すると、ポンプハウジングの内部にプレス成形によってプーリーと一体に形成されたポンプ軸が、ボールベアリングによって回転自在に支持されていると共に、前記ポンプ軸の先端部にインペラが固定されている。
【０００４】
前記ボールベアリングは、外輪が前記プーリーの内周部に固定されている一方、内輪がポンプハウジングの筒状部の外周面に固定されている。
【０００５】
また、前記ポンプ軸とポンプハウジングとの間には、前記インペラが回転自在に収容されたポンプ室から前記ボールベアリング方向への冷却水の漏れを防止するためのメカニカルシールが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−８４６１０号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記公報記載のウォータポンプにあっては、構造上の点から前記ポンプ室内からの冷却水の漏れを前記メカニカルシールで完全に防止することは困難である。このため、前記メカニカルシールから漏れた冷却水が、前記ポンプ軸の外周面を伝って前記ボールベアリングの内部に浸入してしまうおそれがある。この結果、発錆などによってボールベアリングの耐久性が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、前記従来のウォータポンプの実情に鑑みて案出されたもので、メカニカルシールから漏れてポンプ軸を伝ってベアリングに向かう冷却水の伝達を阻止してベアリングに伝達されることのないウォータポンプを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、とりわけ、ポンプ軸は、メカニカルシールとフランジ壁との間の部位に、前記メカニカルシールが配置された部位の外周面より小径な小径軸部が設けられ、前記メカニカルシールが配置された部位の外周面から軸方向に延長した部位と前記小径軸部との間に、段差部が形成されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記段差部は、前記ポンプ軸の中心軸線に対して垂直な垂直面に形成されているか、または外周側から内周側にかけて前記メカニカルシールに近づくように鋭角の傾斜面状に形成されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記段差部の重力方向下側に、所定容量の冷却水を貯留可能なドレンチャンバと、前記段差部から滴下した水を前記ドレンチャンバに導くドレン孔が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、メカニカルシールから漏れた冷却水を、前記段差部によってベアリング方向へ移動を効果的に阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るウォータポンプの第１の実施形態の縦断面図である。
【図２】本実施形態におけるウォータポンプの分解斜視図である。
【図３】第２の実施形態に供されるポンプ軸の要部側面図である。
【図４】第３の実施形態に供されるポンプ軸の要部側断面図である。
【図５】第４の実施形態に供されるポンプ軸の要部側断面図である。
【図６】第５の実施形態に供されるポンプ軸の要部側面図である。
【図７】第６の実施形態に供されるポンプ軸の要部側面図である。
【図８】第７の実施形態に供されるポンプ軸の要部側面図である。
【図９】第８の実施形態に供されるポンプ軸の要部側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るウォータポンプの各実施形態を図面に基づいて説明する。〔第１の実施形態〕
図１及び図２は本発明のウォータポンプの第１の実施形態を示し、このウォータポンプ１は、自動車のラジエータとエンジンの間で冷却水である不凍液（エチレングリコール）を循環させる冷却装置に適用されている。
【００１５】
このウォータポンプ１は、エンジンの図外のシリンダブロックの側部にボルト固定等により直接取り付けられ、シリンダブロック側の前端部内にポンプ室３が形成されたポンプハウジング２と、該ポンプハウジング２の外周側に、単一のボールベアリング５によって回転自在に支持されたプーリー４と、前記ポンプハウジング２の内部に挿通配置され、一端部６ａが前記プーリー４に固定されたポンプ軸６と、該ポンプ軸６の他端部６ｂに固定されて、前記ポンプ室３内に回転自在に収容されたインペラ７と、前記ポンプハウジング２とポンプ軸６との間に介装されて、ポンプ室３と前記ボールベアリング５との間をシールするメカニカルシール８と、から主として構成されている。
【００１６】
前記ポンプハウジング２は、例えばアルミニウム合金材で一体に形成され、ポンプ室３側のハウジング本体９が異形円環状に形成されていると共に、該ハウジング本体９の後端側に段差径状の筒状部１０が一体に有している。
【００１７】
前記ハウジング本体９は、前端にシリンダブロックの側部に有する平面部に当接する平坦な環状の取付面９ａが形成されていると共に、外周にはシリンダブロックに螺着固定される取付ボルトが挿通されるボルト孔９ｂを構成するボス部９ｃが複数突設されている。
【００１８】
また、このハウジング本体９の内部には、図外のラジエータ側の吸入ポートからポンプ室３に流入した冷却水をインペラ７の回転に伴ってシリンダブロック内のウォータジャケット内に吐出する吐出ポート９ｄが形成されている。
【００１９】
前記筒状部１０は、図１及び図２に示すように、ポンプ室３側の大径部１０ａと、該大径部１０ａから前記ボールベアリング５方向へ延出した中径部１０ｂと、該中径部１０ｂからポンプ軸６の一端部６ａ方向へ延出した小径部１０ｃと、から構成され、したがって、内部に段差径状の中空部１０ｄが形成されている。
【００２０】
前記中径部１ｂは、重力方向の下側に前記メカニカルシール８から漏れ出た冷却水の水滴を流下させるドレン孔１１が上下方向に貫通形成されていると共に、該ドレン孔１１の下側には該ドレン孔１１から滴下した水滴を捕集貯留するドレンチャンバ１２が前記大径部１０ａの内部に跨って形成されている。このドレンチャンバ１２は、下端開口がドレンキャップ１３によって液密的に封止されている。
【００２１】
また、前記中径部１０ｂの重力方向の上側には、前記メカニカルシール８から漏出した、あるいは前記ドレンチャンバ１２内などに貯留された冷却水の水蒸気を外部に排出する大気開放孔１４が穿設されている。さらに、この中径部１０ｂの内周側には、前記ポンプ軸６との間に円環状の環状空間室１５が形成されており、この環状空間室１５は前記ドレン孔１１と大気開放孔１４に上下方向で連通している。また、前記中径部１０ｂの外周には、前記大気開放孔１４と大気とを連通する大気連通孔１８を形成する円筒状の膨出部１０ｆが一体に形成されている。
【００２２】
前記プーリー４は、図１及び図２に示すように、金属プレート材をプレス成形によって円盤状に一体に形成されており、前記ポンプ軸６の一端部６ａが圧入固定される中央部の円筒状の固定部４ａと、該固定部４ａの軸方向端縁からポンプ軸６の径方向に延出した円板状のフランジ壁４ｂと、該フランジ壁４ｂの外周縁からポンプ軸６の軸方向に折曲された大径状の円筒部４ｃと、該円筒部４ｃの軸方向端縁からポンプ軸６の径方向に折曲形成された大径な第２のフランジ壁４ｄと、該第２のフランジ４ｄの外周縁から折り返し状に形成されたベルト装着部４ｅとから構成されている。
【００２３】
前記固定部４ａは、先端部に前記ポンプ軸６のスムーズな圧入性を確保するための空気抜き孔４ｅが貫通形成されていると共に、外周に後述するカバー部材１７が圧入固定されている。
【００２４】
前記フランジ壁４ｂは、図２にも示すように、径方向のほぼ中央位置に複数の貫通孔１６が円周方向のほぼ等間隔位置に穿設されている。この各貫通孔１６は、前記筒状部１０の小径部１０ｃの外周に前記ボールベアリング５の内輪５ａを圧入する際に図外の圧入用治具を挿入する作業用孔としての役割を有していると共に、前記ドレンチャンバ１２内などから蒸発して小径部１０ｃの内部に到達した水蒸気を外部に排出させる役割も有している。したがって、前記各貫通孔１６は、それぞれの形成位置と内径が前記各役割を果たすに必要な位置と大きさに設定されている。
【００２５】
前記円筒部４ｃは、内周面に前記ボールベアリング５の外輪５ｂが圧入固定されるようになっており、したがって、その軸方向の長さが前記外輪５ｂの軸方向の長さよりも僅かに大きく形成されていると共に、内径が前記外輪５ｂの外径よりも圧入代を考慮して僅かに小さく形成されている。
【００２６】
前記第２のフランジ壁４ｄは、前記インペラ７方向へ膨出状に折曲形成され、これによって剛性を確保するようになっている。
【００２７】
前記ベルト装着部４ｅは、波形歯状に形成された外周に、図外のクランクシャフトの先端部に固定された駆動プーリーに巻回された伝達ベルトが巻回されて回転力が伝達されるようになっている。
【００２８】
前記カバー部材１７は、薄肉な金属プレートによってほぼ碗状に形成されて、前記プーリー４のフランジ壁４ｂと円筒部４ｃ及び第２フランジ壁４ｄの前面を覆う状態に配置されている。また、中央の筒部１７ａが、前記固定部４ａの外周に圧入固定されていると共に、該筒部１７ａの軸方向端縁から径方向に沿って形成された円板部１７ｂの内面が前記フランジ壁４ｂの対向面全体を覆いつつ該対向面との間に僅かな隙間Ｓをもって対向配置されている。さらに、前記円板部１７ｂの外周縁から径方向に延設された大径部１７ｃは、前記第２フランジ壁４ｄ方向へ傾斜状に折曲形成されて、そのほぼ垂直な外周部１７ｄが前記ベルト装着部４ｅの内周面と隙間Ｓ３と前記第２フランジ壁４ｄの対向面に僅かな円環隙間Ｓ１をもって対向配置されている。
【００２９】
したがって、このカバー部材１７は、前記フランジ壁４ｂの各貫通孔１６の前端開口を閉塞して外部からの塵芥などの浸入を阻止すると共に、前記ドレンチャンバ１２などから蒸発して各貫通孔１６を通った水蒸気を前記各隙間Ｓ、Ｓ１、Ｓ３を介して外部に排出するようになっている。
【００３０】
前記ボールベアリング５は、一般的なもので、前記小径部１０に圧入された内輪５ａと、前記円筒部４ｃに圧入された外輪５ｂと、前記内輪５ａと外輪５ｂとの間に保持器を介して転動自在に設けられた複数のボール５ｃとから構成されている。
【００３１】
前記内輪５ａは、その軸方向の最大圧入位置が前記筒状部１０の中径部１０ｂの前端縁に設けられた環状突部１０ｅによって規制されている一方、外輪５ｂは、内輪５ａの位置決めによって自ずと前記円筒部４ｃへの圧入によってその軸方向の位置が設定されている。
【００３２】
また、前記ボールベアリング５の前端縁とフランジ壁４ｂとの間には、前記水蒸気などを前記各貫通孔１６方向へ導く円環状の隙間Ｓ２が形成されている。
【００３３】
前記内輪５ａと外輪５ｂの前後端には、内部に塵芥などの浸入を阻止する一対の環状ゴム材からなるベアリングシール１９ａ、１９ｂがそれぞれ設けられている。この各ベアリングシール１９ａ、１９ｂは、外周部が前記外輪５ｂの軸方向の各端部に固定されている一方、内周部が前記内輪５ａに摺動自在に形成されて、内部をシールするようになっている。
【００３４】
また、前記小径部１０ｃの外周には、図２にも示すように、薄肉円環板状の遮蔽板２０が前記内輪５ａと前記中径部１０ｂの前記環状突部１０ｅに挟まされて固定されている。この遮蔽板２０は、前記ボールベアリング５の後端縁側を覆った状態に配置されて、外部からの塵芥などが前記ボールベアリング５へ浸入するのを阻止するようになっている。
【００３５】
前記ポンプ軸６は、図１及び図２に示すように、金属材によってほぼ全体が均一な外径に形成されていると共に、外周面６ｃの軸方向のほぼ中央位置に環状に切り欠かれた環状溝である小径軸部２１が形成されている。
【００３６】
すなわち、この小径軸部２１は、前記メカニカルシール８とフランジ壁４ｂとの間、つまり、前記環状空間室１５に臨む位置に設けられており、前記メカニカルシール８側の一端面が段差部である第１段差面２２として構成され、これと反対側の他端面が第２段差面２３として構成されている。
【００３７】
前記第１、第２段差面２２、２３は、ポンプ軸６の軸直角方向に形成されて、前記各外周縁が２２ａ、２３ａが前記環状空間室１５を介して前記ドレン孔１１や大気開放孔１４に臨んでいる。また、小径軸部２１は、その軸方向の巾、つまり両段差面２２，２３間の巾Ｗが約２ｍｍに設定されていると共に、その深さＤが約１ｍｍに設定されている。なお、前記巾Ｗを２ｍｍ以上に、深さＤを１ｍｍ以上に設定することも可能である。
【００３８】
前記インペラ７は、プレス成形によって一体に形成され、前記ポンプ軸６の他端部６ｂに圧入固定された円筒状の圧入固定部７ａと、該圧入固定部７ａの軸方向端縁から径方向に延出した複数の羽根部７ｂとから構成されている。なお、前記圧入固定部７ａの中央位置には、ポンプ軸６をスムーズに圧入するための空気抜き孔７ｃが穿設されている。
【００３９】
前記メカニカルシール８は、一般的なものであって、前記筒状部１０の中径部１０ｂの内周面に固定されたカートリッジ部８ａと、前記ポンプ軸６の外周面６ｃに支持されたスリーブ部８ｂと、前記カートリッジ８ａの内周側と前記スリーブ部８ｂの外周側との間に設けられて摺動するシール部８ｃとから構成されている。
【００４０】
したがって、この実施形態によれば、機関のクランクシャフトが回転駆動して前記プーリー４が回転駆動されると、前記ポンプ軸６を介して前記インペラ７が回転してポンプ作用を行い、冷却水を前記吐出ポート９ｄから機関のウォータジャケットに圧送してエンジンの冷却を行う。
【００４１】
このとき、前記高圧となったポンプ室３内の冷却水は、大部分が前記メカニカルシール８によってポンプ軸６の一端側への流入が規制されるが、一部が、例えば、前記メカニカルシール８の摺動するシール部８ｃから漏れ出してポンプ軸６の外周面６ｃを伝って一端部６ａ側に流動する。この流動した冷却水は、第１段差面２２に到達すると、ポンプ軸６の回転遠心力の作用に伴って第１段差面２２の外周縁２２ａで切られて、前記環状空間室１５を介してドレン孔１１からドレンチャンバ１２内に滴下してここに捕集貯留される。
【００４２】
すなわち、前記第１段差面２２では、その外周縁２２ａがポンプ軸６に対して軸直角に形成されていることから、外周面６ｃを伝った冷却水はここで速やかに切られてドレン孔１１からドレンチャンバ１２内に滴下して貯留される。
【００４３】
したがって、この漏出したその殆どの冷却水は、前記第１段差面２２による効果的な水切り作用によって小径軸部２１の外周面を伝って第２段差面２３側に到達することがなくなる。
【００４４】
また、たとえ、小径軸部２１の外周面に付着した冷却水が僅かながらも小径軸部２１の外周面を伝って一端部６ａ方向へ流動した場合は、前記第２段差面２３を伝って外周縁２３ａにより切られてドレンチャンバ１２内に滴下する。
【００４５】
このドレンチャンバ１２に貯留された冷却水が蒸発して水蒸気となり、あるいは、前記メカニカルシール８から漏れ出た水蒸気は、その大部分が前記環状空間室１５と大気開放孔１４を介して大気連通孔１８から外部に排出される。
【００４６】
また、この水蒸気が、たとえ前記環状空間室１５からポンプ軸６の外周面と筒状部１０の小径部１０ｃ内周面の間に形成された円筒状の通路２４を通って環状隙間Ｓ２に流入した場合は、ここから、前記各貫通孔１６を通って隙間Ｓ内に流入し、さらにここからカバー部材１７とプーリー４との間を通って円環隙間Ｓ１、Ｓ３から外部に排出される。
【００４７】
以上のように、前記メカニカルシール８から漏出してポンプ軸６の外周面６ｃを伝って小径軸部２１に流入しようとした冷却水は、その殆どが第１段差面２２によって効果的に切られてドレン孔１１からドレンチャンバ１２内に滴下するため、前記ボールベアリング５内への流入を十分に抑制することが可能になる。
【００４８】
しかも、たとえ僅かに小径軸部２１の外周面を伝って一端部６ａ側に流動しても、第２段差面２３の外周縁２３ａで効果的に切られて前記ドレン孔１１を介してドレンチャンバ１２内に滴下することから、ボールベアリング５内への浸入が十分に阻止される。
【００４９】
さらに、前記水蒸気も大気開放孔１４や環状隙間Ｓ２や貫通孔１６及び各隙間Ｓ，Ｓ１、Ｓ３を通って外部に速やかに排出されることから、前記ボールベアリング５内部への浸入が抑制される。
【００５０】
また、前記各ベアリングシール１９ａ、１９ｂによって、ボールベアリング５の内部がシールされていることから、該ボールベアリング５内への冷却水や水蒸気の浸入をさらに阻止することが可能になる。
【００５１】
さらに、前記カバー部材１７によって外部からの塵芥などが前記各貫通孔１６からボールベアリング５内部への浸入も抑制できると共に、前記遮蔽板２０によって前記中径部１０ｂの外部付近からのボールベアリング５内部への塵芥などの浸入も阻止することができる。
【００５２】
この結果、前記ボールベアリング５内部での錆の発生や内部への塵芥の浸入が抑制されることから、該ボールベアリング５の耐久性の向上が図れる。
【００５３】
また、前記小径軸部２１の外周面は、単純な円筒状に形成されていることから、ポンプ軸６の成形後に研削などによって容易に成形することができる。
〔第２の実施形態〕
以下、図３〜図９は前記ポンプ軸６の小径軸部２１の変形例を示し、図３に示す第２の実施形態では、ポンプ軸６の小径軸部２１を一端部６ａまで延長させたものである。したがって、軸直角方向に形成された第１段差面２２のみが存在して第２段差面は存在しないが、前記第１段差面２２によって外周面６ｃを伝った水を効果的に切ることが可能になる。
【００５４】
この実施形態によれば、ポンプ軸６の一端部６ａ側の全体を小径に形成するため、前記作用効果に加えてポンプ軸６の軽量化が図れる。
〔第３の実施形態〕
図４に示す第３の実施形態では、第２の実施形態と同じく小径軸部２１を一端部６ａまで延長させると共に、前記第１段差面２２が、外周縁２２ａから内周縁に亘ってメカニカルシール８方向へ低くなるテーパ状に形成されて第１段差面２２の外周縁２２ａが断面鋭角状に形成されている。
【００５５】
したがって、この実施形態によれば、メカニカルシール８側から外周面６ｃを伝って小径軸部２１方向へ流動した水は、前記第１段差面２２の鋭角な外周縁２２ａによって確実に切られる。このため、水切り作用がさらに向上して小径軸部２１外周面への伝達を十分に抑制できる。
〔第４の実施形態〕
図５に示す第４の実施形態では、第１段差面２２を第３実施形態と同じく断面鋭角状に形成されている一方、第２段差面２３が第１実施形態と同じくポンプ軸６の軸直角方向に形成されている。
【００５６】
したがって、第１段差面２２では第３実施形態と同様な作用効果が得られると共に、たとえ僅かに小径軸部２１の外周面を伝って来た水を第２段差面２３によってさらに切ることが可能になる。
〔第５の実施形態〕
図６に示す第５の実施形態では、第１段差面２２は第１、２実施形態と同じくポンプ軸６の軸直角方向に形成されているが、第１段差面２３が内周縁から外周縁に向かって、つまり、前記フランジ壁４ｂ方向に向かって上り傾斜状のテーパ面に形成されている。
【００５７】
この実施形態によれば、第１段差面２２による効果的な水切り作用が得られることは勿論のこと、第２段差面２３が上りテーパ面に形成されていることから、水切り作用は減少するもののポンプ軸６の剛性が高くなって曲げ方向の集中応力の発生を抑制できる。
〔第６の実施形態〕
図７に示す第６の実施形態では、基本的には第１実施形態のものと同じであるが、ポンプ軸６の外径を一端部６ａ側から他端部６ｂ側へ暫時小径テーパ状に形成したものである。したがって、それぞれ軸直角方向に形成された前記第１段差面２２の外周縁２２ａが必然的に断面やや鋭角状になっている一方、第２段差面２３の外周縁２３ａが断面やや鈍角状になっている。
【００５８】
よって、この実施形態も特に第１段差面２２の外周縁２２ａでの水切り作用が良好になる。
〔第７の実施形態〕
図８に示す第７の実施形態では、第１、第２段差面２２，２３をそれぞれ２段の階段状に形成したものである。この場合も第１段差面２２の内外２つの外周縁２２ａ、２２ｂによって効果的に水切り作用を行うことができると共に、第２段差面２３も内外２つの外周縁２３ａ、２３ｂでの水切りが可能になる。しかも、それぞれが階段状に形成されていることから、曲げ変形の集中応力の発生を抑制できる。
〔第８の実施形態〕
図９に示す第８の実施形態では、基本的には第１実施形態の構造と同じであるが、前記小径軸部２１の軸方向の中央位置に、環状突起部２５を一体に形成したものである。この環状突起部２５は、ポンプ軸６の外径と同一に設定されていると共に、両面２５ａ、２５ｂがポンプ軸６の軸直角方向に形成されている。
【００５９】
また、前記第１、第２段差面２２，２３は、前記両面２５ａ、２５ｂと同じく軸直角方向に形成されている。
【００６０】
したがって、前記ポンプ軸６の外周面６ｃを伝って一端部６ａ方向へ流動した水は、まず、第１段差面２２の外周縁２２ａで殆どが切られるが、たとえ、一部が小径軸部２１の外周面を伝って環状突起部２５方向に流れた場合でも、環状突起部２５の一端面２５ａの外周縁２５ｃで切られて前記ドレン孔１１方向に滴下する。
【００６１】
よって、係る二重の水切りによって第２段差面２３方向へは流れることは殆どないが、たとえ流れたとしても環状突起部２５の他端面２５ｂの外周縁２５ｄと第２段差面２３の外周縁２３ａによってさらに切られるため、一端部６ａ方向、つまり、ボールベアリング５方向には流動することはない。
【００６２】
また、前記環状突起部２５によって、ポンプ軸６の小径軸部２１の強度が高くなることから、曲げ変形や捩り変形にも十分に対応することが可能になる。
【００６３】
本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、小径軸部２１の巾Ｗや深さＤをさらに変更することも可能であり、また、第１段差面２２と第２段差面２３とのテーパ角度も変更することも可能である。
【００６４】
また、ベアリングとしては、前記ボールベアリング５に限定されるものではなく、例えばプレーンベアリングあるいはニードルベアリングなどであってもよい。
【００６５】
さらに、前記第１段差面２２は、第１実施形態などではポンプ軸６の軸直角方向に沿って形成されているが、その面の角度は鋭角あるいは鈍角方向へ僅かなテーパ状に形成されていても良い。
【００６６】
前記実施形態から把握される前記請求項以外の発明の技術的思想について以下に説明する。
〔請求項ａ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記小径軸部の外周面は円筒状に形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
【００６７】
この発明によれば、小径軸部の外周面が単に円筒状になっていることから、ポンプ軸の成形後に研削によって容易に成形することができる。
〔請求項ｂ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記小径軸部は、前記ポンプ軸に部分的に設けられ、前記フランジ壁側に第２の段差部が形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
【００６８】
この発明によれば、たとえ小径軸部の外周面を伝ってフランジ壁側に移動した水は、前記第２の段差部の外周縁によって切られることから、フランジ壁方向、つまり、ベアリング方向への移動を効果的に規制することができる。
〔請求項ｃ〕請求項ｂに記載のウォータポンプにおいて、
前記第２の段差部は、前記ポンプ軸の中心軸線に対して垂直な垂直面に形成されているか、または、内周側から外周側に亘って前記フランジ壁に近づくにしたがって拡径となる上り傾斜状に形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
【００６９】
この発明によれば、第２の段差部が拡径状に形成されていることから、ポンプ軸の強度を確保できる。
〔請求項ｄ〕請求項３に記載のウォータポンプにおいて、
前記ドレンチャンバは、大気に開放されていることを特徴とするウォータポンプ。
【００７０】
ドレンチャンバに貯留された水が蒸発して大気に排出させることができる。
〔請求項ｅ〕請求項ｄに記載のウォータポンプにおいて、
前記小径軸部の外周面と前記筒状部の内周面との間に、環状空間部が形成されていると共に、前記筒状部の前記環状空間部の重力方向下側に前記ドレン孔が形成されている一方、重力方向上側に大気開放孔が形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｆ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記ポンプ軸は、軸方向の前記フランジ壁側からインペラ側に向かって連続的に小径となるテーパ状に形成されていると共に、前記段差部は、前記ポンプ軸の中心軸線に対して垂直な垂直面に形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
【００７１】
この発明によれば、メカニカルシール側からポンプ軸のテーパ状外周面を伝って来た冷却水が、該テーパ外周面と段差部の垂直面の外周縁との間の鋭角な端縁によって効果的に切ることが可能になる。
〔請求項ｇ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記プーリーは、前記円筒部の前記フランジ壁と軸方向反対側の端縁から外周側に延びる第２フランジ壁と、該第２フランジ壁の外周縁から前記フランジ壁方向の軸方向へ折り返し状に形成されたベルト装着部とを備えていることを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｈ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記プーリーとフランジ壁は、一体に形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｉ〕請求項ｈに記載のウォータポンプにおいて、
前記ポンプ軸とフランジ壁とは別体に形成されていると共に、前記ポンプ軸の一端部が前記フランジ壁に固定されていることを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｊ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記フランジ壁には、複数の貫通孔が穿設されていることを特徴とするウォータポンプ。
【００７２】
この発明によれば、前記複数の貫通孔を利用して、治具によって前記ベアリングを前記円筒部と筒状部との間に軸方向から固定すると共に、前記メカニカルシールを通過した水蒸気を外部に排出することが可能になる。
〔請求項ｋ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記段差部は、複数段に形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｌ〕請求項ｋに記載のウォータポンプにおいて、
前記小径軸部を複数設けたことを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｍ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記ベアリングの内輪と外輪のいずれか一方側に固定され、他方側に対して摺動するベアリングシールが設けられていることを特徴とするウォータポンプ。
【００７３】
このベアリングシールによってベアリング内部への水などの浸入を規制できる。
〔請求項ｎ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記段差部の高さは、１ｍｍ以上に設定されていることを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｏ〕
駆動源から動力が伝達されて回転し、内周側に円筒部を有するプーリーと、
前記円筒部の内周側に固定されたポンプ軸と、
前記円筒部の軸方向外端縁から前記ポンプ軸の方向へ折曲形成されたフランジ壁と、
前記ポンプ軸の軸方向他端側に設けられたインペラと、
前記ポンプ軸の外周側を囲繞する筒状部を有するポンプハウジングと、
前記筒状部の内周側と前記ポンプ軸の外周面との間に配置されたメカニカルシールと、
前記円筒部の内周面と前記筒状部の外周面との間に設けられて、前記プーリーを回転自在に支持するベアリングと、を備え、
前記ポンプ軸は、前記メカニカルシールと前記フランジ壁との間の部位に、前記メカニカルシール側から前記外周面を伝ってきた付着水のフランジ壁方向への移動を規制する段差部が形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｐ〕
一端部にプーリーが設けられ、他端部にインペラが設けられたポンプ軸と、
該ポンプ軸の外周側を囲繞するポンプハウジングと、
該ポンプハウジングに設けられ、前記ポンプ軸を回転自在に支持するベアリングと、
前記ポンプハウジングと前記ポンプ軸とに固定されて、前記ポンプ軸の軸方向の前記ベアリングよりもインペラ側の位置で摺動するシール部を備えたメカニカルシールと、を備え、
前記ポンプ軸における前記メカニカルシールから前記ベアリングに至る外周面の途中に、付着水のベアリング方向への伝達を妨げる環状溝を形成したことを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｑ〕請求項ｐに記載のウォータポンプにおいて、
前記環状溝の軸方向の巾は、２ｍｍ以上に設定されていることを特徴とするウォータポンプ。
【符号の説明】
【００７４】
１…ウォータポンプ
２…ポンプハウジング
３…ポンプ室
４…プーリー
５…ボールベアリング（ベアリング）
６…ポンプ軸
６ａ…一端部
６ｂ…他端部
６ｃ…外周面
７…インペラ
８…メカニカルシール
８ｃ…シール部
９…ハウジング本体
１０…筒状部
１０ｂ…中径部
１１…ドレン孔
１２…ドレンチャンバ
１４…大気開放孔
１５…環状空間室
１６…貫通孔
１７…カバー部材
１８…大気連通孔
１９ａ、１９ｂ…ベアリングシール
２０…遮蔽板
２１…小径軸部（環状溝）
２２…第１段差面（段差部）
２２ａ…外周縁
２３…第２段差面
２３ａ…外周縁
２６…環状突部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばエンジンを冷却するための冷却水をエンジン内部に供給するために用いられるウォータポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来のウォータポンプとしては、以下の特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
概略を説明すると、ポンプハウジングの内部にプレス成形によってプーリーと一体に形成されたポンプ軸が、ボールベアリングによって回転自在に支持されていると共に、前記ポンプ軸の先端部にインペラが固定されている。
【０００４】
前記ボールベアリングは、外輪が前記プーリーの内周部に固定されている一方、内輪がポンプハウジングの筒状部の外周面に固定されている。
【０００５】
また、前記ポンプ軸とポンプハウジングとの間には、前記インペラが回転自在に収容されたポンプ室から前記ボールベアリング方向への冷却水の漏れを防止するためのメカニカルシールが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−８４６１０号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記公報記載のウォータポンプにあっては、構造上の点から前記ポンプ室内からの冷却水の漏れを前記メカニカルシールで完全に防止することは困難である。このため、前記メカニカルシールから漏れた冷却水が、前記ポンプ軸の外周面を伝って前記ボールベアリングの内部に浸入してしまうおそれがある。この結果、発錆などによってボールベアリングの耐久性が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、前記従来のウォータポンプの実情に鑑みて案出されたもので、メカニカルシールから漏れてポンプ軸を伝ってベアリングに向かう冷却水の伝達を阻止してベアリングに伝達されることのないウォータポンプを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、とりわけ、ポンプ軸は、メカニカルシールとフランジ壁との間の部位に、前記メカニカルシールが配置された部位の外周面より小径な小径軸部が設けられ、前記メカニカルシールが配置された部位の外周面から軸方向に延長した部位と前記小径軸部との間に、段差部が形成されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記段差部は、前記ポンプ軸の中心軸線に対して垂直な垂直面に形成されているか、または外周側から内周側にかけて前記メカニカルシールに近づくように鋭角の傾斜面状に形成されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記段差部の重力方向下側に、所定容量の冷却水を貯留可能なドレンチャンバと、前記段差部から滴下した水を前記ドレンチャンバに導くドレン孔が設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、メカニカルシールから漏れた冷却水を、前記段差部によってベアリング方向へ移動を効果的に阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るウォータポンプの第１の実施形態の縦断面図である。
【図２】本実施形態におけるウォータポンプの分解斜視図である。
【図３】第２の実施形態に供されるポンプ軸の要部側面図である。
【図４】第３の実施形態に供されるポンプ軸の要部側断面図である。
【図５】第４の実施形態に供されるポンプ軸の要部側断面図である。
【図６】第５の実施形態に供されるポンプ軸の要部側面図である。
【図７】第６の実施形態に供されるポンプ軸の要部側面図である。
【図８】第７の実施形態に供されるポンプ軸の要部側面図である。
【図９】第８の実施形態に供されるポンプ軸の要部側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るウォータポンプの各実施形態を図面に基づいて説明する。〔第１の実施形態〕
図１及び図２は本発明のウォータポンプの第１の実施形態を示し、このウォータポンプ１は、自動車のラジエータとエンジンの間で冷却水である不凍液（エチレングリコール）を循環させる冷却装置に適用されている。
【００１５】
このウォータポンプ１は、エンジンの図外のシリンダブロックの側部にボルト固定等により直接取り付けられ、シリンダブロック側の前端部内にポンプ室３が形成されたポンプハウジング２と、該ポンプハウジング２の外周側に、単一のボールベアリング５によって回転自在に支持されたプーリー４と、前記ポンプハウジング２の内部に挿通配置され、一端部６ａが前記プーリー４に固定されたポンプ軸６と、該ポンプ軸６の他端部６ｂに固定されて、前記ポンプ室３内に回転自在に収容されたインペラ７と、前記ポンプハウジング２とポンプ軸６との間に介装されて、ポンプ室３と前記ボールベアリング５との間をシールするメカニカルシール８と、から主として構成されている。
【００１６】
前記ポンプハウジング２は、例えばアルミニウム合金材で一体に形成され、ポンプ室３側のハウジング本体９が異形円環状に形成されていると共に、該ハウジング本体９の後端側に段差径状の筒状部１０が一体に有している。
【００１７】
前記ハウジング本体９は、前端にシリンダブロックの側部に有する平面部に当接する平坦な環状の取付面９ａが形成されていると共に、外周にはシリンダブロックに螺着固定される取付ボルトが挿通されるボルト孔９ｂを構成するボス部９ｃが複数突設されている。
【００１８】
また、このハウジング本体９の内部には、図外のラジエータ側の吸入ポートからポンプ室３に流入した冷却水をインペラ７の回転に伴ってシリンダブロック内のウォータジャケット内に吐出する吐出ポート９ｄが形成されている。
【００１９】
前記筒状部１０は、図１及び図２に示すように、ポンプ室３側の大径部１０ａと、該大径部１０ａから前記ボールベアリング５方向へ延出した中径部１０ｂと、該中径部１０ｂからポンプ軸６の一端部６ａ方向へ延出した小径部１０ｃと、から構成され、したがって、内部に段差径状の中空部１０ｄが形成されている。
【００２０】
前記中径部１ｂは、重力方向の下側に前記メカニカルシール８から漏れ出た冷却水の水滴を流下させるドレン孔１１が上下方向に貫通形成されていると共に、該ドレン孔１１の下側には該ドレン孔１１から滴下した水滴を捕集貯留するドレンチャンバ１２が前記大径部１０ａの内部に跨って形成されている。このドレンチャンバ１２は、下端開口がドレンキャップ１３によって液密的に封止されている。
【００２１】
また、前記中径部１０ｂの重力方向の上側には、前記メカニカルシール８から漏出した、あるいは前記ドレンチャンバ１２内などに貯留された冷却水の水蒸気を外部に排出する大気開放孔１４が穿設されている。さらに、この中径部１０ｂの内周側には、前記ポンプ軸６との間に円環状の環状空間室１５が形成されており、この環状空間室１５は前記ドレン孔１１と大気開放孔１４に上下方向で連通している。また、前記中径部１０ｂの外周には、前記大気開放孔１４と大気とを連通する大気連通孔１８を形成する円筒状の膨出部１０ｆが一体に形成されている。
【００２２】
前記プーリー４は、図１及び図２に示すように、金属プレート材をプレス成形によって円盤状に一体に形成されており、前記ポンプ軸６の一端部６ａが圧入固定される中央部の円筒状の固定部４ａと、該固定部４ａの軸方向端縁からポンプ軸６の径方向に延出した円板状のフランジ壁４ｂと、該フランジ壁４ｂの外周縁からポンプ軸６の軸方向に折曲された大径状の円筒部４ｃと、該円筒部４ｃの軸方向端縁からポンプ軸６の径方向に折曲形成された大径な第２のフランジ壁４ｄと、該第２のフランジ４ｄの外周縁から折り返し状に形成されたベルト装着部４ｅとから構成されている。
【００２３】
前記固定部４ａは、先端部に前記ポンプ軸６のスムーズな圧入性を確保するための空気抜き孔４ｅが貫通形成されていると共に、外周に後述するカバー部材１７が圧入固定されている。
【００２４】
前記フランジ壁４ｂは、図２にも示すように、径方向のほぼ中央位置に複数の貫通孔１６が円周方向のほぼ等間隔位置に穿設されている。この各貫通孔１６は、前記筒状部１０の小径部１０ｃの外周に前記ボールベアリング５の内輪５ａを圧入する際に図外の圧入用治具を挿入する作業用孔としての役割を有していると共に、前記ドレンチャンバ１２内などから蒸発して小径部１０ｃの内部に到達した水蒸気を外部に排出させる役割も有している。したがって、前記各貫通孔１６は、それぞれの形成位置と内径が前記各役割を果たすに必要な位置と大きさに設定されている。
【００２５】
前記円筒部４ｃは、内周面に前記ボールベアリング５の外輪５ｂが圧入固定されるようになっており、したがって、その軸方向の長さが前記外輪５ｂの軸方向の長さよりも僅かに大きく形成されていると共に、内径が前記外輪５ｂの外径よりも圧入代を考慮して僅かに小さく形成されている。
【００２６】
前記第２のフランジ壁４ｄは、前記インペラ７方向へ膨出状に折曲形成され、これによって剛性を確保するようになっている。
【００２７】
前記ベルト装着部４ｅは、波形歯状に形成された外周に、図外のクランクシャフトの先端部に固定された駆動プーリーに巻回された伝達ベルトが巻回されて回転力が伝達されるようになっている。
【００２８】
前記カバー部材１７は、薄肉な金属プレートによってほぼ碗状に形成されて、前記プーリー４のフランジ壁４ｂと円筒部４ｃ及び第２フランジ壁４ｄの前面を覆う状態に配置されている。また、中央の筒部１７ａが、前記固定部４ａの外周に圧入固定されていると共に、該筒部１７ａの軸方向端縁から径方向に沿って形成された円板部１７ｂの内面が前記フランジ壁４ｂの対向面全体を覆いつつ該対向面との間に僅かな隙間Ｓをもって対向配置されている。さらに、前記円板部１７ｂの外周縁から径方向に延設された大径部１７ｃは、前記第２フランジ壁４ｄ方向へ傾斜状に折曲形成されて、そのほぼ垂直な外周部１７ｄが前記ベルト装着部４ｅの内周面と隙間Ｓ３と前記第２フランジ壁４ｄの対向面に僅かな円環隙間Ｓ１をもって対向配置されている。
【００２９】
したがって、このカバー部材１７は、前記フランジ壁４ｂの各貫通孔１６の前端開口を閉塞して外部からの塵芥などの浸入を阻止すると共に、前記ドレンチャンバ１２などから蒸発して各貫通孔１６を通った水蒸気を前記各隙間Ｓ、Ｓ１、Ｓ３を介して外部に排出するようになっている。
【００３０】
前記ボールベアリング５は、一般的なもので、前記小径部１０に圧入された内輪５ａと、前記円筒部４ｃに圧入された外輪５ｂと、前記内輪５ａと外輪５ｂとの間に保持器を介して転動自在に設けられた複数のボール５ｃとから構成されている。
【００３１】
前記内輪５ａは、その軸方向の最大圧入位置が前記筒状部１０の中径部１０ｂの前端縁に設けられた環状突部１０ｅによって規制されている一方、外輪５ｂは、内輪５ａの位置決めによって自ずと前記円筒部４ｃへの圧入によってその軸方向の位置が設定されている。
【００３２】
また、前記ボールベアリング５の前端縁とフランジ壁４ｂとの間には、前記水蒸気などを前記各貫通孔１６方向へ導く円環状の隙間Ｓ２が形成されている。
【００３３】
前記内輪５ａと外輪５ｂの前後端には、内部に塵芥などの浸入を阻止する一対の環状ゴム材からなるベアリングシール１９ａ、１９ｂがそれぞれ設けられている。この各ベアリングシール１９ａ、１９ｂは、外周部が前記外輪５ｂの軸方向の各端部に固定されている一方、内周部が前記内輪５ａに摺動自在に形成されて、内部をシールするようになっている。
【００３４】
また、前記小径部１０ｃの外周には、図２にも示すように、薄肉円環板状の遮蔽板２０が前記内輪５ａと前記中径部１０ｂの前記環状突部１０ｅに挟まされて固定されている。この遮蔽板２０は、前記ボールベアリング５の後端縁側を覆った状態に配置されて、外部からの塵芥などが前記ボールベアリング５へ浸入するのを阻止するようになっている。
【００３５】
前記ポンプ軸６は、図１及び図２に示すように、金属材によってほぼ全体が均一な外径に形成されていると共に、外周面６ｃの軸方向のほぼ中央位置に環状に切り欠かれた環状溝である小径軸部２１が形成されている。
【００３６】
すなわち、この小径軸部２１は、前記メカニカルシール８とフランジ壁４ｂとの間、つまり、前記環状空間室１５に臨む位置に設けられており、前記メカニカルシール８側の一端面が段差部である第１段差面２２として構成され、これと反対側の他端面が第２段差面２３として構成されている。
【００３７】
前記第１、第２段差面２２、２３は、ポンプ軸６の軸直角方向に形成されて、前記各外周縁が２２ａ、２３ａが前記環状空間室１５を介して前記ドレン孔１１や大気開放孔１４に臨んでいる。また、小径軸部２１は、その軸方向の巾、つまり両段差面２２，２３間の巾Ｗが約２ｍｍに設定されていると共に、その深さＤが約１ｍｍに設定されている。なお、前記巾Ｗを２ｍｍ以上に、深さＤを１ｍｍ以上に設定することも可能である。
【００３８】
前記インペラ７は、プレス成形によって一体に形成され、前記ポンプ軸６の他端部６ｂに圧入固定された円筒状の圧入固定部７ａと、該圧入固定部７ａの軸方向端縁から径方向に延出した複数の羽根部７ｂとから構成されている。なお、前記圧入固定部７ａの中央位置には、ポンプ軸６をスムーズに圧入するための空気抜き孔７ｃが穿設されている。
【００３９】
前記メカニカルシール８は、一般的なものであって、前記筒状部１０の中径部１０ｂの内周面に固定されたカートリッジ部８ａと、前記ポンプ軸６の外周面６ｃに支持されたスリーブ部８ｂと、前記カートリッジ８ａの内周側と前記スリーブ部８ｂの外周側との間に設けられて摺動するシール部８ｃとから構成されている。
【００４０】
したがって、この実施形態によれば、機関のクランクシャフトが回転駆動して前記プーリー４が回転駆動されると、前記ポンプ軸６を介して前記インペラ７が回転してポンプ作用を行い、冷却水を前記吐出ポート９ｄから機関のウォータジャケットに圧送してエンジンの冷却を行う。
【００４１】
このとき、前記高圧となったポンプ室３内の冷却水は、大部分が前記メカニカルシール８によってポンプ軸６の一端側への流入が規制されるが、一部が、例えば、前記メカニカルシール８の摺動するシール部８ｃから漏れ出してポンプ軸６の外周面６ｃを伝って一端部６ａ側に流動する。この流動した冷却水は、第１段差面２２に到達すると、ポンプ軸６の回転遠心力の作用に伴って第１段差面２２の外周縁２２ａで切られて、前記環状空間室１５を介してドレン孔１１からドレンチャンバ１２内に滴下してここに捕集貯留される。
【００４２】
すなわち、前記第１段差面２２では、その外周縁２２ａがポンプ軸６に対して軸直角に形成されていることから、外周面６ｃを伝った冷却水はここで速やかに切られてドレン孔１１からドレンチャンバ１２内に滴下して貯留される。
【００４３】
したがって、この漏出したその殆どの冷却水は、前記第１段差面２２による効果的な水切り作用によって小径軸部２１の外周面を伝って第２段差面２３側に到達することがなくなる。
【００４４】
また、たとえ、小径軸部２１の外周面に付着した冷却水が僅かながらも小径軸部２１の外周面を伝って一端部６ａ方向へ流動した場合は、前記第２段差面２３を伝って外周縁２３ａにより切られてドレンチャンバ１２内に滴下する。
【００４５】
このドレンチャンバ１２に貯留された冷却水が蒸発して水蒸気となり、あるいは、前記メカニカルシール８から漏れ出た水蒸気は、その大部分が前記環状空間室１５と大気開放孔１４を介して大気連通孔１８から外部に排出される。
【００４６】
また、この水蒸気が、たとえ前記環状空間室１５からポンプ軸６の外周面と筒状部１０の小径部１０ｃ内周面の間に形成された円筒状の通路２４を通って環状隙間Ｓ２に流入した場合は、ここから、前記各貫通孔１６を通って隙間Ｓ内に流入し、さらにここからカバー部材１７とプーリー４との間を通って円環隙間Ｓ１、Ｓ３から外部に排出される。
【００４７】
以上のように、前記メカニカルシール８から漏出してポンプ軸６の外周面６ｃを伝って小径軸部２１に流入しようとした冷却水は、その殆どが第１段差面２２によって効果的に切られてドレン孔１１からドレンチャンバ１２内に滴下するため、前記ボールベアリング５内への流入を十分に抑制することが可能になる。
【００４８】
しかも、たとえ僅かに小径軸部２１の外周面を伝って一端部６ａ側に流動しても、第２段差面２３の外周縁２３ａで効果的に切られて前記ドレン孔１１を介してドレンチャンバ１２内に滴下することから、ボールベアリング５内への浸入が十分に阻止される。
【００４９】
さらに、前記水蒸気も大気開放孔１４や環状隙間Ｓ２や貫通孔１６及び各隙間Ｓ，Ｓ１、Ｓ３を通って外部に速やかに排出されることから、前記ボールベアリング５内部への浸入が抑制される。
【００５０】
また、前記各ベアリングシール１９ａ、１９ｂによって、ボールベアリング５の内部がシールされていることから、該ボールベアリング５内への冷却水や水蒸気の浸入をさらに阻止することが可能になる。
【００５１】
さらに、前記カバー部材１７によって外部からの塵芥などが前記各貫通孔１６からボールベアリング５内部への浸入も抑制できると共に、前記遮蔽板２０によって前記中径部１０ｂの外部付近からのボールベアリング５内部への塵芥などの浸入も阻止することができる。
【００５２】
この結果、前記ボールベアリング５内部での錆の発生や内部への塵芥の浸入が抑制されることから、該ボールベアリング５の耐久性の向上が図れる。
【００５３】
また、前記小径軸部２１の外周面は、単純な円筒状に形成されていることから、ポンプ軸６の成形後に研削などによって容易に成形することができる。
〔第２の実施形態〕
以下、図３〜図９は前記ポンプ軸６の小径軸部２１の変形例を示し、図３に示す第２の実施形態では、ポンプ軸６の小径軸部２１を一端部６ａまで延長させたものである。したがって、軸直角方向に形成された第１段差面２２のみが存在して第２段差面は存在しないが、前記第１段差面２２によって外周面６ｃを伝った水を効果的に切ることが可能になる。
【００５４】
この実施形態によれば、ポンプ軸６の一端部６ａ側の全体を小径に形成するため、前記作用効果に加えてポンプ軸６の軽量化が図れる。
〔第３の実施形態〕
図４に示す第３の実施形態では、第２の実施形態と同じく小径軸部２１を一端部６ａまで延長させると共に、前記第１段差面２２が、外周縁２２ａから内周縁に亘ってメカニカルシール８方向へ低くなるテーパ状に形成されて第１段差面２２の外周縁２２ａが断面鋭角状に形成されている。
【００５５】
したがって、この実施形態によれば、メカニカルシール８側から外周面６ｃを伝って小径軸部２１方向へ流動した水は、前記第１段差面２２の鋭角な外周縁２２ａによって確実に切られる。このため、水切り作用がさらに向上して小径軸部２１外周面への伝達を十分に抑制できる。
〔第４の実施形態〕
図５に示す第４の実施形態では、第１段差面２２を第３実施形態と同じく断面鋭角状に形成されている一方、第２段差面２３が第１実施形態と同じくポンプ軸６の軸直角方向に形成されている。
【００５６】
したがって、第１段差面２２では第３実施形態と同様な作用効果が得られると共に、たとえ僅かに小径軸部２１の外周面を伝って来た水を第２段差面２３によってさらに切ることが可能になる。
〔第５の実施形態〕
図６に示す第５の実施形態では、第１段差面２２は第１、２実施形態と同じくポンプ軸６の軸直角方向に形成されているが、第１段差面２３が内周縁から外周縁に向かって、つまり、前記フランジ壁４ｂ方向に向かって上り傾斜状のテーパ面に形成されている。
【００５７】
この実施形態によれば、第１段差面２２による効果的な水切り作用が得られることは勿論のこと、第２段差面２３が上りテーパ面に形成されていることから、水切り作用は減少するもののポンプ軸６の剛性が高くなって曲げ方向の集中応力の発生を抑制できる。
〔第６の実施形態〕
図７に示す第６の実施形態では、基本的には第１実施形態のものと同じであるが、ポンプ軸６の外径を一端部６ａ側から他端部６ｂ側へ暫時小径テーパ状に形成したものである。したがって、それぞれ軸直角方向に形成された前記第１段差面２２の外周縁２２ａが必然的に断面やや鋭角状になっている一方、第２段差面２３の外周縁２３ａが断面やや鈍角状になっている。
【００５８】
よって、この実施形態も特に第１段差面２２の外周縁２２ａでの水切り作用が良好になる。
〔第７の実施形態〕
図８に示す第７の実施形態では、第１、第２段差面２２，２３をそれぞれ２段の階段状に形成したものである。この場合も第１段差面２２の内外２つの外周縁２２ａ、２２ｂによって効果的に水切り作用を行うことができると共に、第２段差面２３も内外２つの外周縁２３ａ、２３ｂでの水切りが可能になる。しかも、それぞれが階段状に形成されていることから、曲げ変形の集中応力の発生を抑制できる。
〔第８の実施形態〕
図９に示す第８の実施形態では、基本的には第１実施形態の構造と同じであるが、前記小径軸部２１の軸方向の中央位置に、環状突起部２５を一体に形成したものである。この環状突起部２５は、ポンプ軸６の外径と同一に設定されていると共に、両面２５ａ、２５ｂがポンプ軸６の軸直角方向に形成されている。
【００５９】
また、前記第１、第２段差面２２，２３は、前記両面２５ａ、２５ｂと同じく軸直角方向に形成されている。
【００６０】
したがって、前記ポンプ軸６の外周面６ｃを伝って一端部６ａ方向へ流動した水は、まず、第１段差面２２の外周縁２２ａで殆どが切られるが、たとえ、一部が小径軸部２１の外周面を伝って環状突起部２５方向に流れた場合でも、環状突起部２５の一端面２５ａの外周縁２５ｃで切られて前記ドレン孔１１方向に滴下する。
【００６１】
よって、係る二重の水切りによって第２段差面２３方向へは流れることは殆どないが、たとえ流れたとしても環状突起部２５の他端面２５ｂの外周縁２５ｄと第２段差面２３の外周縁２３ａによってさらに切られるため、一端部６ａ方向、つまり、ボールベアリング５方向には流動することはない。
【００６２】
また、前記環状突起部２５によって、ポンプ軸６の小径軸部２１の強度が高くなることから、曲げ変形や捩り変形にも十分に対応することが可能になる。
【００６３】
本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、小径軸部２１の巾Ｗや深さＤをさらに変更することも可能であり、また、第１段差面２２と第２段差面２３とのテーパ角度も変更することも可能である。
【００６４】
また、ベアリングとしては、前記ボールベアリング５に限定されるものではなく、例えばプレーンベアリングあるいはニードルベアリングなどであってもよい。
【００６５】
さらに、前記第１段差面２２は、第１実施形態などではポンプ軸６の軸直角方向に沿って形成されているが、その面の角度は鋭角あるいは鈍角方向へ僅かなテーパ状に形成されていても良い。
【００６６】
前記実施形態から把握される前記請求項以外の発明の技術的思想について以下に説明する。
〔請求項ａ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記小径軸部の外周面は円筒状に形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
【００６７】
この発明によれば、小径軸部の外周面が単に円筒状になっていることから、ポンプ軸の成形後に研削によって容易に成形することができる。
〔請求項ｂ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記小径軸部は、前記ポンプ軸に部分的に設けられ、前記フランジ壁側に第２の段差部が形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
【００６８】
この発明によれば、たとえ小径軸部の外周面を伝ってフランジ壁側に移動した水は、前記第２の段差部の外周縁によって切られることから、フランジ壁方向、つまり、ベアリング方向への移動を効果的に規制することができる。
〔請求項ｃ〕請求項ｂに記載のウォータポンプにおいて、
前記第２の段差部は、前記ポンプ軸の中心軸線に対して垂直な垂直面に形成されているか、または、内周側から外周側に亘って前記フランジ壁に近づくにしたがって拡径となる上り傾斜状に形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
【００６９】
この発明によれば、第２の段差部が拡径状に形成されていることから、ポンプ軸の強度を確保できる。
〔請求項ｄ〕請求項３に記載のウォータポンプにおいて、
前記ドレンチャンバは、大気に開放されていることを特徴とするウォータポンプ。
【００７０】
ドレンチャンバに貯留された水が蒸発して大気に排出させることができる。
〔請求項ｅ〕請求項ｄに記載のウォータポンプにおいて、
前記小径軸部の外周面と前記筒状部の内周面との間に、環状空間部が形成されていると共に、前記筒状部の前記環状空間部の重力方向下側に前記ドレン孔が形成されている一方、重力方向上側に大気開放孔が形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｆ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記ポンプ軸は、軸方向の前記フランジ壁側からインペラ側に向かって連続的に小径となるテーパ状に形成されていると共に、前記段差部は、前記ポンプ軸の中心軸線に対して垂直な垂直面に形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
【００７１】
この発明によれば、メカニカルシール側からポンプ軸のテーパ状外周面を伝って来た冷却水が、該テーパ外周面と段差部の垂直面の外周縁との間の鋭角な端縁によって効果的に切ることが可能になる。
〔請求項ｇ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記プーリーは、前記円筒部の前記フランジ壁と軸方向反対側の端縁から外周側に延びる第２フランジ壁と、該第２フランジ壁の外周縁から前記フランジ壁方向の軸方向へ折り返し状に形成されたベルト装着部とを備えていることを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｈ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記プーリーとフランジ壁は、一体に形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｉ〕請求項ｈに記載のウォータポンプにおいて、
前記ポンプ軸とフランジ壁とは別体に形成されていると共に、前記ポンプ軸の一端部が前記フランジ壁に固定されていることを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｊ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記フランジ壁には、複数の貫通孔が穿設されていることを特徴とするウォータポンプ。
【００７２】
この発明によれば、前記複数の貫通孔を利用して、治具によって前記ベアリングを前記円筒部と筒状部との間に軸方向から固定すると共に、前記メカニカルシールを通過した水蒸気を外部に排出することが可能になる。
〔請求項ｋ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記段差部は、複数段に形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｌ〕請求項ｋに記載のウォータポンプにおいて、
前記小径軸部を複数設けたことを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｍ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記ベアリングの内輪と外輪のいずれか一方側に固定され、他方側に対して摺動するベアリングシールが設けられていることを特徴とするウォータポンプ。
【００７３】
このベアリングシールによってベアリング内部への水などの浸入を規制できる。
〔請求項ｎ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記段差部の高さは、１ｍｍ以上に設定されていることを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｏ〕
駆動源から動力が伝達されて回転し、内周側に円筒部を有するプーリーと、
前記円筒部の内周側に固定されたポンプ軸と、
前記円筒部の軸方向外端縁から前記ポンプ軸の方向へ折曲形成されたフランジ壁と、
前記ポンプ軸の軸方向他端側に設けられたインペラと、
前記ポンプ軸の外周側を囲繞する筒状部を有するポンプハウジングと、
前記筒状部の内周側と前記ポンプ軸の外周面との間に配置されたメカニカルシールと、
前記円筒部の内周面と前記筒状部の外周面との間に設けられて、前記プーリーを回転自在に支持するベアリングと、を備え、
前記ポンプ軸は、前記メカニカルシールと前記フランジ壁との間の部位に、前記メカニカルシール側から前記外周面を伝ってきた付着水のフランジ壁方向への移動を規制する段差部が形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｐ〕
一端部にプーリーが設けられ、他端部にインペラが設けられたポンプ軸と、
該ポンプ軸の外周側を囲繞するポンプハウジングと、
該ポンプハウジングに設けられ、前記ポンプ軸を回転自在に支持するベアリングと、
前記ポンプハウジングと前記ポンプ軸とに固定されて、前記ポンプ軸の軸方向の前記ベアリングよりもインペラ側の位置で摺動するシール部を備えたメカニカルシールと、を備え、
前記ポンプ軸における前記メカニカルシールから前記ベアリングに至る外周面の途中に、付着水のベアリング方向への伝達を妨げる環状溝を形成したことを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｑ〕請求項ｐに記載のウォータポンプにおいて、
前記環状溝の軸方向の巾は、２ｍｍ以上に設定されていることを特徴とするウォータポンプ。
【符号の説明】
【００７４】
１…ウォータポンプ
２…ポンプハウジング
３…ポンプ室
４…プーリー
５…ボールベアリング（ベアリング）
６…ポンプ軸
６ａ…一端部
６ｂ…他端部
６ｃ…外周面
７…インペラ
８…メカニカルシール
８ｃ…シール部
９…ハウジング本体
１０…筒状部
１０ｂ…中径部
１１…ドレン孔
１２…ドレンチャンバ
１４…大気開放孔
１５…環状空間室
１６…貫通孔
１７…カバー部材
１８…大気連通孔
１９ａ、１９ｂ…ベアリングシール
２０…遮蔽板
２１…小径軸部（環状溝）
２２…第１段差面（段差部）
２２ａ…外周縁
２３…第２段差面
２３ａ…外周縁
２６…環状突部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源から動力が伝達されて回転し、内周側に円筒部を有するプーリーと、
前記円筒部の内周側に固定されたポンプ軸と、
前記円筒部の軸方向外端縁から前記ポンプ軸の方向へ折曲形成されたフランジ壁と、
前記ポンプ軸の軸方向他端側に設けられたインペラと、
前記ポンプ軸の外周側を囲繞する筒状部を有するポンプハウジングと、
前記筒状部の内周側と前記ポンプ軸の外周面との間に配置されるメカニカルシールと、
前記円筒部の内周面と前記筒状部の外周面との間に設けられて、前記プーリーを回転自在に支持するベアリングと、を備え、
前記ポンプ軸は、前記メカニカルシールと前記フランジ壁との間の部位に、前記メカニカルシールが配置された部位の外周面より小径な小径軸部が設けられ、前記メカニカルシールが配置された部位の外周面から軸方向に延長した部位と前記小径軸部との間に、段差部が形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記段差部は、前記ポンプ軸の中心軸線に対して垂直な垂直面に形成されているか、または外周側から内周側にかけて前記メカニカルシールに近づく方向へ下り傾斜状のテーパ面に形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記段差部の重力方向下側に、所定容量の冷却水を貯留可能なドレンチャンバと、前記段差部から滴下した水を前記ドレンチャンバに導くドレン孔が設けられていることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項１】
駆動源から動力が伝達されて回転し、内周側に円筒部を有するプーリーと、
前記円筒部の内周側に固定されたポンプ軸と、
前記円筒部の軸方向外端縁から前記ポンプ軸の方向へ折曲形成されたフランジ壁と、
前記ポンプ軸の軸方向他端側に設けられたインペラと、
前記ポンプ軸の外周側を囲繞する筒状部を有するポンプハウジングと、
前記筒状部の内周側と前記ポンプ軸の外周面との間に配置されるメカニカルシールと、
前記円筒部の内周面と前記筒状部の外周面との間に設けられて、前記プーリーを回転自在に支持するベアリングと、を備え、
前記ポンプ軸は、前記メカニカルシールと前記フランジ壁との間の部位に、前記メカニカルシールが配置された部位の外周面より小径な小径軸部が設けられ、前記メカニカルシールが配置された部位の外周面から軸方向に延長した部位と前記小径軸部との間に、段差部が形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記段差部は、前記ポンプ軸の中心軸線に対して垂直な垂直面に形成されているか、または外周側から内周側にかけて前記メカニカルシールに近づく方向へ下り傾斜状のテーパ面に形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記段差部の重力方向下側に、所定容量の冷却水を貯留可能なドレンチャンバと、前記段差部から滴下した水を前記ドレンチャンバに導くドレン孔が設けられていることを特徴とするウォータポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１１２３４０（Ｐ２０１２−１１２３４０Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６３３８６（Ｐ２０１０−２６３３８６）
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
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