内燃機関のウォータポンプ
【課題】ポンプハウジングの温度変化によらず遮蔽部材の内周側からの水分等の侵入を抑制し得る内燃機関のウォータポンプを提供する。
【解決手段】アルミニウム系金属材によって形成されたポンプハウジング２の外周部に構成された段部１１ｄと、該段部１１ｄを介して縮径状に形成されたポンプハウジング２の小径部１１ｃ外周に嵌着される、鉄系金属材により形成された軸受６の内輪１６と、の間に遮蔽部材であるスリンガ７を挟持固定してなる内燃機関のウォータポンプ１において、スリンガ７の一方側の被挟持面であるスリンガ本体２１の内周部２１ａの内側面に、例えば合成ゴム等の弾性材からなる端面シール構成部２４を設けることとした。
【解決手段】アルミニウム系金属材によって形成されたポンプハウジング２の外周部に構成された段部１１ｄと、該段部１１ｄを介して縮径状に形成されたポンプハウジング２の小径部１１ｃ外周に嵌着される、鉄系金属材により形成された軸受６の内輪１６と、の間に遮蔽部材であるスリンガ７を挟持固定してなる内燃機関のウォータポンプ１において、スリンガ７の一方側の被挟持面であるスリンガ本体２１の内周部２１ａの内側面に、例えば合成ゴム等の弾性材からなる端面シール構成部２４を設けることとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車等に適用される内燃機関のウォータポンプのうち、とりわけポンプハウジングの外周部にてプーリを直接的に支持する軸受の防水構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ここで、ポンプハウジングの外周部にて軸受を介してプーリを直接的に支持するウォータポンプでは、軸受の一端側（ポンプハウジング側）が外部へ直接臨む構成となっていることから、雨水等が侵入しやすく、当該軸受の耐久性が懸念されていた。
【０００３】
そこで、かかる課題の解決に供する従来のウォータポンプにおける軸受防水構造としては、例えば以下の特許文献１に記載されたようなものが提案されており、当該ウォータポンプでは、ポンプハウジング外周部に形成された段部と軸受の内輪との間に挟持固定される薄板状の遮蔽部材が設けられていて、この遮蔽部材によって外部からの雨水等の侵入を抑制するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１１−１２７５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、内燃機関を冷却するウォータポンプは、内燃機関内部を通流する冷却水を送水するものであることから、内燃機関の低温始動時と暖機後とでは、ポンプハウジングの温度が大きく異なることとなる。
【０００６】
しかしながら、前記従来のウォータポンプでは、軽量化の目的等からポンプハウジングがアルミニウム系金属材料により形成される一方、当該ポンプハウジングに接する軸受の内輪はポンプハウジングとは異なる線膨張係数を有する鉄系金属材料により形成されているため、内燃機関の熱によって膨張・収縮を経たポンプハウジングでは、低温時において遮蔽部材を適切に挟持することができず、当該遮蔽部材の内周側から雨水等が侵入してしまうおそれがあった。
【０００７】
本発明は、前記従来の内燃機関のウォータポンプの実情に鑑みて案出されたものであって、ポンプハウジングの温度変化によらず遮蔽部材の内周側からの水分等の侵入を抑制し得る内燃機関のウォータ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】
【０００８】
本発明は、アルミニウム系金属材により形成されたポンプハウジングの外周部に構成された段部と、該段部を介して縮径状に形成されたポンプハウジングの筒状部外周に嵌着される、鉄系金属材により形成された軸受の内輪と、の間に挟持固定される遮蔽部材を備えた内燃機関のウォータポンプであって、とりわけ、遮蔽部材の少なくとも一方側の被挟持面に、弾性材からなる端面シール構成部を設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、端面シール構成部が圧縮（弾性）変形するように遮蔽部材を挟持固定させることによって、ポンプハウジングと軸受（内輪）との線膨張係数の相違に基づいて当該遮蔽部材の挟持部の間隔が拡大することになっても、当該挟持部間隔の拡大を、前記端面シール構成部の弾性（復元変形）をもって吸収することができる。これにより、前記線膨張係数の相違に基づく前記挟持部間隔の拡大が発生しても、遮蔽部材の両側部を前記段部と軸受の内輪とに密着させたまま保持することが可能となり、当該遮蔽部材の内周側からの水分等の侵入を抑制することに供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るウォータポンプの分解斜視図である。
【図２】図１に示すウォータポンプの正面図である。
【図３】本発明の第１実施形態を示す図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】同実施形態に係る図２の要部拡大図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るスリンガ単体の縦断面図である。
【図６】同実施形態に係るスリンガの他のバリエーションを現したもので、（ａ）はスリンガ単体の縦断面図、（ｂ）は（ａ）に示す芯材の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る内燃機関の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。なお、下記の実施形態では、本発明に係る内燃機関のウォータポンプを従来と同様の自動車用エンジンの冷却装置に適用したものであって、このウォータポンプは、エンジンブロックの側面に配置され、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て循環させるものである。
【００１２】
すなわち、このウォータポンプ１は、図１〜図３に示すように、その軸方向一端側に段差縮径状に形成された筒状部１１を有し、その他端側に設けられるフランジ部２ａ（本発明に係るポンプ室構成部に相当）を介して図示外のエンジンブロックの側面に固定されることで当該エンジンブロックとの間にポンプ室Ｐを画成するポンプハウジング２と、該ポンプハウジング２（筒状部１１）の内周側において軸線方向に沿って挿通配置される駆動軸３と、ポンプハウジング２の一端側から外部へと臨む駆動軸３の一端部外周に固定され、図示外のベルトを介してクランクシャフトの回転駆動力を駆動軸３へ伝達するプーリ４と、該プーリ４の外側端部に固定配置され、このプーリ４の外側面のほぼ全体を覆うカバー部材５と、ポンプハウジング２の一端部とプーリ４との間に介装され、プーリ４を回転自在に支持する軸受６と、この外部に露出する軸受６の内側面と対向するように隣接配置され、当該軸受６の内部への水分等の異物の侵入を抑制するスリンガ７（本発明に係る遮蔽部材に相当）と、ポンプハウジング２の他端側からポンプ室Ｐ内へと臨む駆動軸３の他端側外周に固定され、ポンプ室Ｐ内において回転自在に収容されるインペラ８と、を備えている。
【００１３】
前記ポンプハウジング２は、アルミニウム合金材料による鋳造（アルミダイキャスト）によって一体に形成されており、前記円筒部１１は、前記フランジ部２ａに隣設された大径部１１ａと、該大径部１１ａに接続され、円筒部１１の軸方向中間部に形成された中径部１１ｂと、該中径部１１ｂに段部１１ｄを介して段差縮径状に設けられた小径部１１ｃと、を有し、中径部１１ｂの下部には、その下端が栓部材９により封止されることで画成され後述するドレン孔１３を介して当該中径部１１ｂ内と連通するドレン室１２が設けられている。
【００１４】
そして、前記中径部１１ｂには、大径部１１ａ側の端部内周面とこれに対向する駆動軸３の外周面との間に、周知のメカニカルシール１０が介装され、該メカニカルシール１０によって、ポンプ室Ｐ側からの冷却水の侵入が抑制されている。しかしながら、このメカニカルシール１０のみではポンプ室Ｐ側からの冷却水の侵入を完全には抑止できないことから、中径部１１ｂの周壁の鉛直最下方となる位置には、当該中径部１１ｂの内部空間とドレン室１２とを連通するドレン孔１３が図３中のＹ軸方向に沿って貫通形成されていて、該ドレン孔１３によって、前記メカニカルシール１０では抑止できずに中径部１１ｂ内へと流入してしまった冷却水をドレン室１２へと排出し、当該冷却水を小径部１１ｃ側へ流出させないようになっている。さらに、この中径部１１ｂの周壁には、前記ドレン孔１３と対向する位置に、当該中径部１１ｂ（ポンプハウジング２）の内外を連通する連通孔１４が、鉛直方向上側に向かって開口するように図３中のＹ軸方向に沿って貫通形成されていて、該連通孔１４によって、ドレン室１２内で蒸発した冷却水が外部へと効率よく排出されるようになっている。
【００１５】
前記駆動軸３は、鋼材によって形成されるもので、その一端部がポンプハウジング２の一端から外部へと臨むと共に、その他端部がポンプハウジング２の他端から外部へと臨むように構成されている。また、この駆動軸３には、メカニカルシール１０の嵌着位置よりも一端側であって前記ドレン孔１３や連通孔１４に対応する軸方向位置に、所定の軸方向幅を有する環状の切欠溝３ａが周方向に沿って設けられている。このような切欠溝３ａを設けることによって、前記メカニカルシール１０を超えて中径部１１ｂ内へと流入した冷却水のうち駆動軸３の外周面を伝い流れるものについては、当該切欠溝３ａによってその流れを堰き止めることが可能となっている。すなわち、ポンプ室Ｐ側から駆動軸３の外周面を伝い流れてきた冷却水が切欠溝３ａに流れ込むと、この冷却水は当該切欠溝３ａにおけるプーリ４側の段部によって堰き止められ、当該切欠溝３ａよりプーリ４側への流動が抑制される。
【００１６】
前記プーリ４は、鋼板をプレス加工することによりほぼ円筒状に一体に成型されており、ポンプハウジング２の小径部１１ｃを囲繞するように有底円筒状に構成された第１円筒部である筒状基部４ａと、該筒状基部４ａの外周側に延設され、その外周に前記ベルトが巻回されることで前記クランクシャフトとの連係に供する第２円筒部であるベルト巻回部４ｂと、前記筒状基部４ａの中心部にポンプハウジング２側から外方へと軸線方向に沿って窪み形成され、駆動軸３との固定に供する軸固定部４ｃとを有し、前記軸固定部４ｃが駆動軸３の一端部外周に圧入されることによって、当該駆動軸３に固定されている。ここで、前記筒状基部４ａは、軸受６の外周に嵌挿され当該軸受６による回転支持に供する軸受支持部４ｄと、該軸受支持部４ｄの外端縁から径方向内側に向かって延設されることによって軸受６の外側面と対向配置され、この軸受支持部４ｄと軸固定部４ｃとを連結する端壁部４ｅと、から構成され、前記軸受支持部４ｄの内周に軸受６（外輪１７）を圧入した後に、当該軸受６（内輪１６）がポンプハウジング２の小径部１１ｃの外周に圧入されることにより、ポンプハウジング２に組み付けられることとなる。
【００１７】
また、前記プーリ４の端壁部４ｅには、前述のようなポンプ室Ｐ側からメカニカルシール１０を超えて小径部１１ｃ内へと流入した冷却水の排出に供する複数の排出孔１５が、周方向ほぼ等間隔に図３中のＸ軸方向に沿って貫通形成されている。この各排出孔１５は、少なくとも一部が軸受６に設けられる第１軸受シール１９と内輪１６との接触部よりも外周側において開口するように構成されることにより、前記小径部１１ｃ内に流入した冷却水が、水蒸気として、第１軸受シール１９に及ぶ前に当該各排出孔１５を通じて外部へと排出されるようになっている。さらには、当該各排出孔１５は、軸受６の内輪１６と対向する径方向位置に設けられることにより、当該各排出孔１５を介して図示外の治工具を挿入することができ、小径部１１ｃに対する内輪１６の圧入作業にも供されている。
【００１８】
前記カバー部材５は、アルミニウムやステンレスなど耐食性を有する所定の金属材によってほぼ筒状にプレス成型されてなるもので、プーリ４の筒状基部４ａを外側から覆う被覆部５ａと、該被覆部５ａの中心部に軸線方向へ沿って円筒状に突設され、プーリ４との固定に供する固定部５ｂと、から構成され、前記固定部５ｂがプーリ４の軸固定部４ｃ外周に圧入されることによって当該プーリ４に固定されている。そして、このカバー部材５は、前述のようにその内周縁がプーリ４の軸固定部４ｃに当接する一方、外周縁がプーリ４のベルト巻回部４ｂの内周面に近接する位置まで延出し、当該プーリ４の外側面のほぼ全体を覆うように構成されることで、前記各排出孔１５を通じて外部から雨水等の異物が軸受６へと直接及んでしまう不都合を回避することが可能となっている。
【００１９】
前記軸受６は、いわゆるシール付きの単列ボールベアリングであって、小径部１１ｃの外周面と軸受支持部４ｄの内周面との間に介装されていて、小径部１１ｃの外周面に圧入固定される内輪１６と、軸受支持部４ｄの内周面に圧入固定される外輪１７と、内外輪１６，１７間に相互に対向して設けられる一対の保持溝にて保持される複数の転動体であるボール１８と、外輪１７の両端部内周縁にそれぞれカシメ固定され、内外輪１６，１７の径方向間に画成される筒状空間部と外部との連通を遮断する環状の第１、第２軸受シール２１，２２と、から構成され、その内部には潤滑油である図示外のグリースが充填されることによって潤滑や防錆等が図られている。そして、かかる軸受６では、その軸方向一端部に配設された第１軸受シール１９によって中径部１１ｂから小径部１１ｃ内に流入した水分の当該軸受６内部への侵入が抑制されている一方、その他端側では、第２軸受シール２０とこれに隣接配置されたスリンガ７とによって外部等からの当該軸受６内部への前記水分等の異物の侵入が抑制されている。
【００２０】
ここで、前記第１、第２軸受シール１９，２０は、共に同一の構造をもって構成されているため、詳細な構成については、便宜上、第２軸受シール２０についてのみ説明すると、この第２軸受シール２０は、特に図４に示すように、その外周端部（基端部）においてゴム材料の内部に埋設された芯金２０ａと、その内周端部（先端部）に弾性変形可能に設けられたシールリップ２０ｂと、から主として構成され、シールリップ２０ｂが内輪１６の他端部（スリンガ７との対向端部）の内周側端縁に弾接（摺接）することによって構成される第１シール部Ｓ１をもって、軸受６内部への異物の侵入が抑制されている。
【００２１】
前記スリンガ７は、所定の金属材料をもって円環状に、かつ、弾性変形可能な薄板状に形成されたスリンガ本体２１と、該スリンガ本体２１の内側部及び内外周部を被覆するかたちでスリンガ本体２１と一体成形され、ポンプハウジング２や軸受６と密着することで当該両部材２，６との間を液密にシールするシール構成部２２と、から構成され、その内周部は後述する内周面シール構成部２５を介して小径部１１ｃの外周面に所定の締め代をもって嵌着固定されている一方、その外周部は後述する外周面シール構成部２５が軸受支持部４ｄの内周面に近接する位置まで延設されることによってその両者４ｄ，７間に形成される径方向隙間Ｃ１が極力小さくなるように設定されている。このように、当該スリンガ７を、外部から直接流入する雨水等や、前記連通孔１４を介して排出された冷却水の侵入経路となる軸受６の露出開口部を閉塞するように配置することにより、前記雨水等の水分が軸受６に直接及んでしまう不具合が抑制されるようになっている。
【００２２】
前記スリンガ本体２１は、薄板状の金属板を段差状に曲折してなるもので、ポンプハウジング２の段部１１ｄと軸受６の内輪１６との間に挟持固定されるほぼ平坦状の内周部２１ａと、該内周部２１ａの外周側にて横断面がクランク状となるような段差状に曲折されてなる曲折部２１ｂと、該曲折部２１ｂの外周側にほぼ平坦状に構成され、この曲折部２１ｂによって軸受６の内側面から離間するようなオフセット状に設けられた外周部２１ｃと、で構成されている。そして、前記内周部２１ａについては、その内側面が後述する端面シール構成部２４を介し段部１１ｄに圧接すると共に、その外側面が内輪１６に直に圧接することで、前記両者１１ｄ，１６間に挟持される。
【００２３】
前記シール構成部２２は、例えば合成ゴム等の弾性材からなるもので、スリンガ本体２１の内側面全体を覆うように設けられ、該スリンガ本体２１（スリンガ７）の内側面と段部１１ｄの端面との間を液密にシールする第２シール部Ｓ２を構成する端面シール構成部２４と、スリンガ本体２１の内周面に沿って設けられ、該スリンガ本体２１（スリンガ７）の内周面と小径部１１ｃの外周面との間を液密にシールする第３シール部Ｓ３を構成する内周面シール構成部２５と、スリンガ本体２１の外周面に沿って当該スリンガ本体２１の外周部近傍を覆うように設けられ、特にその外側部に延設されたシールリップ２３を介してスリンガ本体２１（スリンガ７）の外側面と外輪１７の内端面との間を液密にシールする第４シール部Ｓ４を構成する外周面シール構成部２５と、から構成され、これら各シール構成部２４〜２６が連続するように一体に成形されている。
【００２４】
より詳しくは、前記端面シール構成部２４は、内輪１６からの押圧力により段部１１ｄとスリンガ本体２１との間において十分に圧縮変形（弾性変形）した状態で介在するようになっている。換言すれば、この端面シール構成部２４は、内輪１６とポンプハウジング２（段部１１ｄ）との線膨張係数差に基づく収縮量の差分よりも大きく弾性変形するように設計（例えば材質や厚さ幅等）されていて、ポンプハウジング２が熱膨張・収縮を経ても段部１１ｄとの間に軸方向隙間を生じさせない構成となっている。
【００２５】
さらに、前記端面シール構成部２４には、前記曲折部２１ｂの径方向位置の近傍となる中径部１１ｂの外周面に近接する部位に、中径部１１ｂの外周面に沿って延びる環状突起２７が設けられている。すなわち、この環状突起２７により、スリンガ７と中径部１１ｂの外周面との間に形成される径方向隙間Ｃ２内への雨水等の侵入を抑制することが可能となり、これによって、第２、第３シール部Ｓ２，Ｓ３へと作用する雨水等が制限され、当該第２、第３シール部Ｓ２，Ｓ３による防水性の向上に供される。また、この環状突起２７は、その外周面が、先端側へと向かって漸次縮径するような円錐テーパ状に形成されていて、かかるテーパ部２７ａをもって、外部からスリンガ７の内側面へと作用した雨水等が連通孔１４側へ導かれるようになっている。これにより、前記径方向隙間Ｃ２内への雨水等の侵入の効果的な抑制が図れることとなる。
【００２６】
また、前記内周面シール構成部２５についても同様、十分な締め代をもって小径部１１ｃとの間に介在して、ポンプハウジング２が熱膨張・収縮を経ても小径部１１ｃの外周面に密着した状態が維持されてスリンガ７の径方向移動を生じさせない構成となっている。さらに、前記外周面シール構成部２５については、前記径方向隙間Ｃ１が極小となるように、かつ、前記シールリップ２３の先端部が外輪１７の内端面に常に弾接（摺接）する構成となっている。
【００２７】
このような構成とすることにより、ポンプ駆動時においても、前記各シール構成部２４〜２６により構成される第２〜第４シール部Ｓ２〜Ｓ４による防水等作用を常時安定して発揮させることが可能となっている。そして、この第２〜第４シール部Ｓ２〜Ｓ４と第１シール部Ｓ１とで構成される２重ないし３重のシール構造（第１シール部Ｓ１と第４シール部Ｓ４とによって外周側は２重構造、第１〜第３シール部Ｓ１〜Ｓ３によって内周側は３重構造）をもって、軸受６内部への雨水等の侵入が極力抑制されている。
【００２８】
前記インペラ８は、図１〜図３に示すように、鋼板をプレス加工することによって一体に成形されており、ほぼ円板状に形成された基部８ａと、該基部８ａ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と曲折された複数の羽根部８ｂと、前記基部８ａの中心部にポンプハウジング２側から前記エンジンブロック側へと軸線方向に沿って窪み形成された筒状の軸部８ｃと、を有し、前記軸部８ｃが駆動軸３の他端部外周に圧入されることで、当該駆動軸３に固定されている。
【００２９】
以上のような構成から、本実施形態に係る前記内燃機関のウォータポンプ１によれば、前記端面シール構成部２４が十分に圧縮変形するかたちでスリンガ７を挟持固定させたことによって、ポンプハウジング２と軸受６（内輪１６）との線膨張係数の相違に基づいて当該スリンガ７の挟持部である段部１１ｄと内輪１６との軸方向間隔Ｃ３が拡大することになっても、当該軸方向間隔Ｃ３の拡大を、前記端面シール構成部２４の弾性（復元変形）をもって吸収することができる。これにより、前記線膨張係数差に基づく挟持部の軸方向間隔Ｃ３の拡大が生じても、スリンガ７の各側部を段部１１ｄの端面及び内輪１６の内端面へとそれぞれ密着させたまま保持することが可能となり、当該スリンガ７の内周側からの水分侵入の抑制に供される。
【００３０】
しかも、本実施形態では、前記端面シール構成部２４に加えて、これに隣接する内周面シール構成部２５を設けたことから、万が一前記雨水等が第２シール部Ｓ２を通過してしまったとしても、当該内周面シール構成部２５によって構成される第３シール部Ｓ３により前記第２シール部Ｓ２を通過した雨水等の侵入を抑制することができる。
【００３１】
さらには、かかる２重のシール作用に加え、前記内周面シール構成部２５の弾性によってスリンガ７が小径部１１ｃの外周面に密着することになるため、該スリンガ７の移動（特に径方向移動）を抑制することもできる。これにより、前記径方向隙間Ｃ１が所定の極小隙間に維持されることとなって、当該径方向隙間Ｃ１を含めたスリンガ７によるラビリンス効果の向上が図れる。
【００３２】
そのうえ、前記内周面シール構成部２５は、スリンガ７におけるポンプハウジング２側の端部において端面シール構成部２４と連続して一体に設けられていることから、スリンガ７の成形性が良好となって製造コストの低減化に供されるほか、段部１１ｄの端面から小径部１１ｃの外周面にかけてシール構成部２２によるシール面積を稼ぐことが可能となって、当該シール構成部２２よるシール効果をより高めることができる。
【００３３】
また、本実施形態の場合、前記スリンガ７のシールリップ２３によって前記径方向隙間Ｃ１から侵入した雨水等の水分の軸受６側への流動を抑制することが可能になると共に、ポンプ駆動に伴い回転する外輪１７にシールリップ２３が摺接することによって発生する摩擦熱で第４シール部Ｓ４近傍の水分を蒸発させ除去することが可能となる。この結果、前記水分が軸受６内部に侵入することにより生じ得る当該軸受６の破損等の不具合を極力抑制することができる。
【００３４】
しかも、このシールリップ２３は、スリンガ７におけるポンプハウジング２側の端部において前記端面シール構成部２４と連続して一体に設けられていることから、前記内周面シール構成部２５の場合と同様、スリンガ７の成形性向上による当該スリンガ７の製造コストの低減化にも供される。
【００３５】
また、前記ウォータポンプ１では、前記小径部１１ｃと段部１１ｄとの間に形成される角部について、小径部１１ｃの外周面と段部１１ｄの端面とが連続した断面円弧状となる曲面により繋がれる構成となっていることから、小径部１１ｃの外周面から段部１１ｄの端面にかけて前記シール構成部２２（内周面シール構成部２５及び端面シール構成部２４）が当該円弧状角部へと密着することとなって、当該シール構成部２２によるシール効果のさらなる向上を図ることができる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、前記スリンガ７の外側面において、シールリップ２３よりも内周側には端面シール構成部２４が設けられていない構成となっているため、金属材からなる内輪１６に対し同様に金属材からなるスリンガ本体２１を密着させることが可能となる。この結果、当該シールリップ２３内周側部分にも端面シール構成部２４を設ける場合に比べて、スリンガ７の取付剛性を高めることができる。この結果、スリンガ７の内側面に係る端面シール構成部２４の十分な圧縮（弾性）変形及びこれに基づく当該端面シール構成部２４による前記軸方向間隔Ｃ３の拡大の良好な吸収に供される。
【００３７】
図５は本発明に係る内燃機関のウォータポンプの第２実施形態を現したものであり、前記第１実施形態の構成を基本として、前記シールリップ２３の内周側部分にも前記端面シール構成部２４と同様の端面シール構成部２８を設けることとし、前記スリンガ本体２１の外面全体を前記シール構成部２２によって被覆するように構成したものである。
【００３８】
したがって、本実施形態の場合には、金属製のスリンガ本体２１が露出することがないため、当該スリンガ本体２１における錆の発生を防止することが可能となり、これによって、スリンガ７耐久性（耐食性）の向上に寄与することができる。
【００３９】
図６は前記第２実施形態に係る内燃機関のウォータポンプの変形例を現したものであり、前記スリンガ本体２１に対する前記シール構成部２２の結合態様を変更したものである。
【００４０】
すなわち、本変形例では、スリンガ本体２１の外周縁部に複数の取付孔２１ｄが貫通形成されていて、該各取付孔２１ｄを介して前記両端面シール構成部２４，２８が連結される構成となっている。
【００４１】
これにより、本変形例の場合には、スリンガ本体２１に対してシール構成部２２をより強固に固定することが可能となり、当該シール構成部２２の劣化による剥離等の不具合の抑制に供される。
【００４２】
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、例えばスリンガ７におけるスリンガ本体２１の形状や、シール構成部２２の取付手段及び範囲、並びにシールリップ２３の形状等は、ポンプやこれを搭載する車両の仕様等に応じて自由に変更することができる。
【００４３】
また、前記シール構成部２２については、本発明の趣旨からして、前記スリンガ本体と段部１１ｄとの間に介在していればよく、前記各実施形態のようにスリンガ本体２１に接着する態様に限定されるものではない。すなわち、例えばスリンガ本体２１の外面を所定の弾性材によってコーティングする態様や、スリンガ本体２１とは結合させず単に当該スリンガ本体２１と段部１１ｄの間に前記シール構成部２２に相当する弾性体を介装する態様等、あらゆる態様を採用することが可能であり、いずれの場合でも前記各実施形態と同様のシール効果を得ることができる。
【００４４】
また、前記各実施形態のシールリップ２３内周側に形成される空間部ＳＰ内には所定量のグリースを充填してもよく、この場合は、当該グリースによって前記雨水等の第４シール部Ｓ４の通過抑制を補助できると共に、当該グリースによってシールリップ２３の摩擦耐久性（耐摩耗性）の向上にも供される。
【００４５】
以下、前記実施形態から把握される特許請求の範囲に記載した以外の技術的思想について説明する。
【００４６】
（ａ）請求項１に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記遮蔽部材の内周側に、前記筒状部の外周面と弾接するように構成された弾性材からなる内周面シール構成部が設けられていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００４７】
かかる構成とすることで、遮蔽部材を、内周面シール構成部を介して筒状部の外周面に密着させることができるため、ポンプハウジングと軸受（内輪）の線膨張係数の相違から筒状部の外径が縮小することになっても、当該遮蔽部材の内周側からの雨水等の侵入をより確実に抑制することができる。
【００４８】
また、内周面シール構成部の弾性によって遮蔽部材の移動（特に径方向移動）を規制することも可能となるため、当該遮蔽部材の取付位置が適切に維持され、その結果、遮蔽部材による雨水等の遮蔽効果を十分に発揮させることができる。
【００４９】
（ｂ）前記（ａ）に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記段部の角部は、２つの面を連続した曲面で繋ぐことによって断面円弧状となるように構成されていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００５０】
かかる構成とすることで、内周面シール構成部が当該円弧状角部に密着することとなり、これによって、当該内周面シール構成部によるシール効果の向上に供される。
【００５１】
（ｃ）前記（ａ）に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記端面シール構成部と前記内周面シール構成部とは、一体に連続して設けられていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００５２】
このように、両シール構成部を連続一体に成形することによって遮蔽部材の良好な成形性が得られ、生産性の向上を図ることができる。
【００５３】
（ｄ）前記（ｃ）に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記端面シール構成部と前記内周面シール構成部とは、前記ポンプハウジング側の端部において一体に連続して設けられていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００５４】
かかる構成とすることで、シール面積を稼ぐことが可能となって、当該遮蔽部材による雨水等の遮蔽効果をより高めることができる。
【００５５】
（ｅ）前記（ｃ）に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記遮蔽部材における前記外輪との対向面にシールリップを備えると共に、
前記シールリップと前記端面シール構成部とは、一体に連続して設けられていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００５６】
かかる構成とすることで、遮蔽部材の良好な成形性を得ることが可能となり、生産性の向上に供される。
【００５７】
（ｆ）前記（ｅ）に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記端面シール構成部と前記シールリップとは、前記ポンプハウジング側の端部において一体に連続して設けられていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００５８】
（ｇ）前記（ｆ）に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記遮蔽部材における前記シールリップ側の端面であって前記シールリップより内周側には、前記端面シール構成部が設けられていないことを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００５９】
かかる構成とすることで、遮蔽部材の一端を金属製の内輪によって直接支持させることができるため、当該遮蔽部材の取付剛性を高めることが可能になり、これによって、端面シール構成部の十分な圧縮（弾性）変形及びこれに基づく当該端面シール構成部による前記挟持部間隔の拡大の良好な吸収に供される。
【００６０】
（ｈ）前記（ｆ）に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記遮蔽部材は、前記被挟持部よりも外周側に、当該外周側部分を前記軸受に対し軸方向へと離間させる段部を有し、
前記段部の反軸受側には、前記筒状部の軸方向に沿って突出する突起が設けられていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００６１】
かかる構成とすることで、当該突起によって、遮蔽部材に作用した雨水等の侵入抑制効果をさらに向上させることができる。
【００６２】
（ｉ）請求項１に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、前記弾性材はゴム材料であることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００６３】
（ｊ）請求項１に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記内輪側に固定され、かつ、前記外輪と摺動する環状のシール部を有する軸受シールが設けられていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００６４】
かかる構成とすることで、雨水等の軸受内部への侵入をより適切に抑制することができ、当該軸受についての最も直接的な防水に供される。
【００６５】
（ｋ）前記（ｊ）に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記遮蔽部材における前記外輪との対向面にシールリップを備えると共に、
前記シールリップと前記軸受シールとの間に形成される空間部に潤滑油が封入されていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００６６】
かかる構成とすることで、とりわけ、シールリップの耐久性の向上が図れる。
【００６７】
（ｌ）前記（ｋ）に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記内輪と前記外輪との間に潤滑油が封入されていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００６８】
かかる構成とすることで、軸受内の潤滑及び防錆に供される。
【００６９】
（ｍ）請求項１に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記筒状部における前記段部より前記ポンプ室構成部側の内周面と前記駆動軸の外周面との間に、前記ポンプ室からの冷却水の漏出を抑制するメカニカルシールを備えると共に、
前記筒状部における前記メカニカルシールより前記段部側に、その内外周を連通する貫通孔が設けられていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００７０】
かかる構成とすることで、メカニカルシールによりポンプ室からの冷却水の漏出を抑制できることは勿論、メカニカルシールでは抑制しきれなかった冷却水についても貫通孔を介して外部へと排出させることが可能となり、当該漏出に係る冷却水がポンプハウジング内部を通じて軸受へと作用してしまう不都合を回避することができる。
【００７１】
（ｎ）前記（ｍ）に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記貫通孔は鉛直方向上側へと向かって開口形成されていることを特徴する内燃機関のウォータポンプ。
【００７２】
かかる構成とすることで、メカニカルシールを超えてポンプハウジング内に侵入した冷却水（水蒸気）を、外部へ効率よく排出させることができる。
【００７３】
（ｏ）請求項１に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記内輪及び外輪はそれぞれ圧入によって固定されていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【符号の説明】
【００７４】
１…ウォータポンプ
２…ポンプハウジング
３…駆動軸
４…プーリ
６…軸受
７…スリンガ（遮蔽部材）
８…インペラ
１６…内輪
１７…外輪
１８…ボール（転動体）
２４…端面シール構成部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車等に適用される内燃機関のウォータポンプのうち、とりわけポンプハウジングの外周部にてプーリを直接的に支持する軸受の防水構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ここで、ポンプハウジングの外周部にて軸受を介してプーリを直接的に支持するウォータポンプでは、軸受の一端側（ポンプハウジング側）が外部へ直接臨む構成となっていることから、雨水等が侵入しやすく、当該軸受の耐久性が懸念されていた。
【０００３】
そこで、かかる課題の解決に供する従来のウォータポンプにおける軸受防水構造としては、例えば以下の特許文献１に記載されたようなものが提案されており、当該ウォータポンプでは、ポンプハウジング外周部に形成された段部と軸受の内輪との間に挟持固定される薄板状の遮蔽部材が設けられていて、この遮蔽部材によって外部からの雨水等の侵入を抑制するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１１−１２７５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、内燃機関を冷却するウォータポンプは、内燃機関内部を通流する冷却水を送水するものであることから、内燃機関の低温始動時と暖機後とでは、ポンプハウジングの温度が大きく異なることとなる。
【０００６】
しかしながら、前記従来のウォータポンプでは、軽量化の目的等からポンプハウジングがアルミニウム系金属材料により形成される一方、当該ポンプハウジングに接する軸受の内輪はポンプハウジングとは異なる線膨張係数を有する鉄系金属材料により形成されているため、内燃機関の熱によって膨張・収縮を経たポンプハウジングでは、低温時において遮蔽部材を適切に挟持することができず、当該遮蔽部材の内周側から雨水等が侵入してしまうおそれがあった。
【０００７】
本発明は、前記従来の内燃機関のウォータポンプの実情に鑑みて案出されたものであって、ポンプハウジングの温度変化によらず遮蔽部材の内周側からの水分等の侵入を抑制し得る内燃機関のウォータ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】
【０００８】
本発明は、アルミニウム系金属材により形成されたポンプハウジングの外周部に構成された段部と、該段部を介して縮径状に形成されたポンプハウジングの筒状部外周に嵌着される、鉄系金属材により形成された軸受の内輪と、の間に挟持固定される遮蔽部材を備えた内燃機関のウォータポンプであって、とりわけ、遮蔽部材の少なくとも一方側の被挟持面に、弾性材からなる端面シール構成部を設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、端面シール構成部が圧縮（弾性）変形するように遮蔽部材を挟持固定させることによって、ポンプハウジングと軸受（内輪）との線膨張係数の相違に基づいて当該遮蔽部材の挟持部の間隔が拡大することになっても、当該挟持部間隔の拡大を、前記端面シール構成部の弾性（復元変形）をもって吸収することができる。これにより、前記線膨張係数の相違に基づく前記挟持部間隔の拡大が発生しても、遮蔽部材の両側部を前記段部と軸受の内輪とに密着させたまま保持することが可能となり、当該遮蔽部材の内周側からの水分等の侵入を抑制することに供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るウォータポンプの分解斜視図である。
【図２】図１に示すウォータポンプの正面図である。
【図３】本発明の第１実施形態を示す図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】同実施形態に係る図２の要部拡大図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るスリンガ単体の縦断面図である。
【図６】同実施形態に係るスリンガの他のバリエーションを現したもので、（ａ）はスリンガ単体の縦断面図、（ｂ）は（ａ）に示す芯材の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る内燃機関の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。なお、下記の実施形態では、本発明に係る内燃機関のウォータポンプを従来と同様の自動車用エンジンの冷却装置に適用したものであって、このウォータポンプは、エンジンブロックの側面に配置され、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て循環させるものである。
【００１２】
すなわち、このウォータポンプ１は、図１〜図３に示すように、その軸方向一端側に段差縮径状に形成された筒状部１１を有し、その他端側に設けられるフランジ部２ａ（本発明に係るポンプ室構成部に相当）を介して図示外のエンジンブロックの側面に固定されることで当該エンジンブロックとの間にポンプ室Ｐを画成するポンプハウジング２と、該ポンプハウジング２（筒状部１１）の内周側において軸線方向に沿って挿通配置される駆動軸３と、ポンプハウジング２の一端側から外部へと臨む駆動軸３の一端部外周に固定され、図示外のベルトを介してクランクシャフトの回転駆動力を駆動軸３へ伝達するプーリ４と、該プーリ４の外側端部に固定配置され、このプーリ４の外側面のほぼ全体を覆うカバー部材５と、ポンプハウジング２の一端部とプーリ４との間に介装され、プーリ４を回転自在に支持する軸受６と、この外部に露出する軸受６の内側面と対向するように隣接配置され、当該軸受６の内部への水分等の異物の侵入を抑制するスリンガ７（本発明に係る遮蔽部材に相当）と、ポンプハウジング２の他端側からポンプ室Ｐ内へと臨む駆動軸３の他端側外周に固定され、ポンプ室Ｐ内において回転自在に収容されるインペラ８と、を備えている。
【００１３】
前記ポンプハウジング２は、アルミニウム合金材料による鋳造（アルミダイキャスト）によって一体に形成されており、前記円筒部１１は、前記フランジ部２ａに隣設された大径部１１ａと、該大径部１１ａに接続され、円筒部１１の軸方向中間部に形成された中径部１１ｂと、該中径部１１ｂに段部１１ｄを介して段差縮径状に設けられた小径部１１ｃと、を有し、中径部１１ｂの下部には、その下端が栓部材９により封止されることで画成され後述するドレン孔１３を介して当該中径部１１ｂ内と連通するドレン室１２が設けられている。
【００１４】
そして、前記中径部１１ｂには、大径部１１ａ側の端部内周面とこれに対向する駆動軸３の外周面との間に、周知のメカニカルシール１０が介装され、該メカニカルシール１０によって、ポンプ室Ｐ側からの冷却水の侵入が抑制されている。しかしながら、このメカニカルシール１０のみではポンプ室Ｐ側からの冷却水の侵入を完全には抑止できないことから、中径部１１ｂの周壁の鉛直最下方となる位置には、当該中径部１１ｂの内部空間とドレン室１２とを連通するドレン孔１３が図３中のＹ軸方向に沿って貫通形成されていて、該ドレン孔１３によって、前記メカニカルシール１０では抑止できずに中径部１１ｂ内へと流入してしまった冷却水をドレン室１２へと排出し、当該冷却水を小径部１１ｃ側へ流出させないようになっている。さらに、この中径部１１ｂの周壁には、前記ドレン孔１３と対向する位置に、当該中径部１１ｂ（ポンプハウジング２）の内外を連通する連通孔１４が、鉛直方向上側に向かって開口するように図３中のＹ軸方向に沿って貫通形成されていて、該連通孔１４によって、ドレン室１２内で蒸発した冷却水が外部へと効率よく排出されるようになっている。
【００１５】
前記駆動軸３は、鋼材によって形成されるもので、その一端部がポンプハウジング２の一端から外部へと臨むと共に、その他端部がポンプハウジング２の他端から外部へと臨むように構成されている。また、この駆動軸３には、メカニカルシール１０の嵌着位置よりも一端側であって前記ドレン孔１３や連通孔１４に対応する軸方向位置に、所定の軸方向幅を有する環状の切欠溝３ａが周方向に沿って設けられている。このような切欠溝３ａを設けることによって、前記メカニカルシール１０を超えて中径部１１ｂ内へと流入した冷却水のうち駆動軸３の外周面を伝い流れるものについては、当該切欠溝３ａによってその流れを堰き止めることが可能となっている。すなわち、ポンプ室Ｐ側から駆動軸３の外周面を伝い流れてきた冷却水が切欠溝３ａに流れ込むと、この冷却水は当該切欠溝３ａにおけるプーリ４側の段部によって堰き止められ、当該切欠溝３ａよりプーリ４側への流動が抑制される。
【００１６】
前記プーリ４は、鋼板をプレス加工することによりほぼ円筒状に一体に成型されており、ポンプハウジング２の小径部１１ｃを囲繞するように有底円筒状に構成された第１円筒部である筒状基部４ａと、該筒状基部４ａの外周側に延設され、その外周に前記ベルトが巻回されることで前記クランクシャフトとの連係に供する第２円筒部であるベルト巻回部４ｂと、前記筒状基部４ａの中心部にポンプハウジング２側から外方へと軸線方向に沿って窪み形成され、駆動軸３との固定に供する軸固定部４ｃとを有し、前記軸固定部４ｃが駆動軸３の一端部外周に圧入されることによって、当該駆動軸３に固定されている。ここで、前記筒状基部４ａは、軸受６の外周に嵌挿され当該軸受６による回転支持に供する軸受支持部４ｄと、該軸受支持部４ｄの外端縁から径方向内側に向かって延設されることによって軸受６の外側面と対向配置され、この軸受支持部４ｄと軸固定部４ｃとを連結する端壁部４ｅと、から構成され、前記軸受支持部４ｄの内周に軸受６（外輪１７）を圧入した後に、当該軸受６（内輪１６）がポンプハウジング２の小径部１１ｃの外周に圧入されることにより、ポンプハウジング２に組み付けられることとなる。
【００１７】
また、前記プーリ４の端壁部４ｅには、前述のようなポンプ室Ｐ側からメカニカルシール１０を超えて小径部１１ｃ内へと流入した冷却水の排出に供する複数の排出孔１５が、周方向ほぼ等間隔に図３中のＸ軸方向に沿って貫通形成されている。この各排出孔１５は、少なくとも一部が軸受６に設けられる第１軸受シール１９と内輪１６との接触部よりも外周側において開口するように構成されることにより、前記小径部１１ｃ内に流入した冷却水が、水蒸気として、第１軸受シール１９に及ぶ前に当該各排出孔１５を通じて外部へと排出されるようになっている。さらには、当該各排出孔１５は、軸受６の内輪１６と対向する径方向位置に設けられることにより、当該各排出孔１５を介して図示外の治工具を挿入することができ、小径部１１ｃに対する内輪１６の圧入作業にも供されている。
【００１８】
前記カバー部材５は、アルミニウムやステンレスなど耐食性を有する所定の金属材によってほぼ筒状にプレス成型されてなるもので、プーリ４の筒状基部４ａを外側から覆う被覆部５ａと、該被覆部５ａの中心部に軸線方向へ沿って円筒状に突設され、プーリ４との固定に供する固定部５ｂと、から構成され、前記固定部５ｂがプーリ４の軸固定部４ｃ外周に圧入されることによって当該プーリ４に固定されている。そして、このカバー部材５は、前述のようにその内周縁がプーリ４の軸固定部４ｃに当接する一方、外周縁がプーリ４のベルト巻回部４ｂの内周面に近接する位置まで延出し、当該プーリ４の外側面のほぼ全体を覆うように構成されることで、前記各排出孔１５を通じて外部から雨水等の異物が軸受６へと直接及んでしまう不都合を回避することが可能となっている。
【００１９】
前記軸受６は、いわゆるシール付きの単列ボールベアリングであって、小径部１１ｃの外周面と軸受支持部４ｄの内周面との間に介装されていて、小径部１１ｃの外周面に圧入固定される内輪１６と、軸受支持部４ｄの内周面に圧入固定される外輪１７と、内外輪１６，１７間に相互に対向して設けられる一対の保持溝にて保持される複数の転動体であるボール１８と、外輪１７の両端部内周縁にそれぞれカシメ固定され、内外輪１６，１７の径方向間に画成される筒状空間部と外部との連通を遮断する環状の第１、第２軸受シール２１，２２と、から構成され、その内部には潤滑油である図示外のグリースが充填されることによって潤滑や防錆等が図られている。そして、かかる軸受６では、その軸方向一端部に配設された第１軸受シール１９によって中径部１１ｂから小径部１１ｃ内に流入した水分の当該軸受６内部への侵入が抑制されている一方、その他端側では、第２軸受シール２０とこれに隣接配置されたスリンガ７とによって外部等からの当該軸受６内部への前記水分等の異物の侵入が抑制されている。
【００２０】
ここで、前記第１、第２軸受シール１９，２０は、共に同一の構造をもって構成されているため、詳細な構成については、便宜上、第２軸受シール２０についてのみ説明すると、この第２軸受シール２０は、特に図４に示すように、その外周端部（基端部）においてゴム材料の内部に埋設された芯金２０ａと、その内周端部（先端部）に弾性変形可能に設けられたシールリップ２０ｂと、から主として構成され、シールリップ２０ｂが内輪１６の他端部（スリンガ７との対向端部）の内周側端縁に弾接（摺接）することによって構成される第１シール部Ｓ１をもって、軸受６内部への異物の侵入が抑制されている。
【００２１】
前記スリンガ７は、所定の金属材料をもって円環状に、かつ、弾性変形可能な薄板状に形成されたスリンガ本体２１と、該スリンガ本体２１の内側部及び内外周部を被覆するかたちでスリンガ本体２１と一体成形され、ポンプハウジング２や軸受６と密着することで当該両部材２，６との間を液密にシールするシール構成部２２と、から構成され、その内周部は後述する内周面シール構成部２５を介して小径部１１ｃの外周面に所定の締め代をもって嵌着固定されている一方、その外周部は後述する外周面シール構成部２５が軸受支持部４ｄの内周面に近接する位置まで延設されることによってその両者４ｄ，７間に形成される径方向隙間Ｃ１が極力小さくなるように設定されている。このように、当該スリンガ７を、外部から直接流入する雨水等や、前記連通孔１４を介して排出された冷却水の侵入経路となる軸受６の露出開口部を閉塞するように配置することにより、前記雨水等の水分が軸受６に直接及んでしまう不具合が抑制されるようになっている。
【００２２】
前記スリンガ本体２１は、薄板状の金属板を段差状に曲折してなるもので、ポンプハウジング２の段部１１ｄと軸受６の内輪１６との間に挟持固定されるほぼ平坦状の内周部２１ａと、該内周部２１ａの外周側にて横断面がクランク状となるような段差状に曲折されてなる曲折部２１ｂと、該曲折部２１ｂの外周側にほぼ平坦状に構成され、この曲折部２１ｂによって軸受６の内側面から離間するようなオフセット状に設けられた外周部２１ｃと、で構成されている。そして、前記内周部２１ａについては、その内側面が後述する端面シール構成部２４を介し段部１１ｄに圧接すると共に、その外側面が内輪１６に直に圧接することで、前記両者１１ｄ，１６間に挟持される。
【００２３】
前記シール構成部２２は、例えば合成ゴム等の弾性材からなるもので、スリンガ本体２１の内側面全体を覆うように設けられ、該スリンガ本体２１（スリンガ７）の内側面と段部１１ｄの端面との間を液密にシールする第２シール部Ｓ２を構成する端面シール構成部２４と、スリンガ本体２１の内周面に沿って設けられ、該スリンガ本体２１（スリンガ７）の内周面と小径部１１ｃの外周面との間を液密にシールする第３シール部Ｓ３を構成する内周面シール構成部２５と、スリンガ本体２１の外周面に沿って当該スリンガ本体２１の外周部近傍を覆うように設けられ、特にその外側部に延設されたシールリップ２３を介してスリンガ本体２１（スリンガ７）の外側面と外輪１７の内端面との間を液密にシールする第４シール部Ｓ４を構成する外周面シール構成部２５と、から構成され、これら各シール構成部２４〜２６が連続するように一体に成形されている。
【００２４】
より詳しくは、前記端面シール構成部２４は、内輪１６からの押圧力により段部１１ｄとスリンガ本体２１との間において十分に圧縮変形（弾性変形）した状態で介在するようになっている。換言すれば、この端面シール構成部２４は、内輪１６とポンプハウジング２（段部１１ｄ）との線膨張係数差に基づく収縮量の差分よりも大きく弾性変形するように設計（例えば材質や厚さ幅等）されていて、ポンプハウジング２が熱膨張・収縮を経ても段部１１ｄとの間に軸方向隙間を生じさせない構成となっている。
【００２５】
さらに、前記端面シール構成部２４には、前記曲折部２１ｂの径方向位置の近傍となる中径部１１ｂの外周面に近接する部位に、中径部１１ｂの外周面に沿って延びる環状突起２７が設けられている。すなわち、この環状突起２７により、スリンガ７と中径部１１ｂの外周面との間に形成される径方向隙間Ｃ２内への雨水等の侵入を抑制することが可能となり、これによって、第２、第３シール部Ｓ２，Ｓ３へと作用する雨水等が制限され、当該第２、第３シール部Ｓ２，Ｓ３による防水性の向上に供される。また、この環状突起２７は、その外周面が、先端側へと向かって漸次縮径するような円錐テーパ状に形成されていて、かかるテーパ部２７ａをもって、外部からスリンガ７の内側面へと作用した雨水等が連通孔１４側へ導かれるようになっている。これにより、前記径方向隙間Ｃ２内への雨水等の侵入の効果的な抑制が図れることとなる。
【００２６】
また、前記内周面シール構成部２５についても同様、十分な締め代をもって小径部１１ｃとの間に介在して、ポンプハウジング２が熱膨張・収縮を経ても小径部１１ｃの外周面に密着した状態が維持されてスリンガ７の径方向移動を生じさせない構成となっている。さらに、前記外周面シール構成部２５については、前記径方向隙間Ｃ１が極小となるように、かつ、前記シールリップ２３の先端部が外輪１７の内端面に常に弾接（摺接）する構成となっている。
【００２７】
このような構成とすることにより、ポンプ駆動時においても、前記各シール構成部２４〜２６により構成される第２〜第４シール部Ｓ２〜Ｓ４による防水等作用を常時安定して発揮させることが可能となっている。そして、この第２〜第４シール部Ｓ２〜Ｓ４と第１シール部Ｓ１とで構成される２重ないし３重のシール構造（第１シール部Ｓ１と第４シール部Ｓ４とによって外周側は２重構造、第１〜第３シール部Ｓ１〜Ｓ３によって内周側は３重構造）をもって、軸受６内部への雨水等の侵入が極力抑制されている。
【００２８】
前記インペラ８は、図１〜図３に示すように、鋼板をプレス加工することによって一体に成形されており、ほぼ円板状に形成された基部８ａと、該基部８ａ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と曲折された複数の羽根部８ｂと、前記基部８ａの中心部にポンプハウジング２側から前記エンジンブロック側へと軸線方向に沿って窪み形成された筒状の軸部８ｃと、を有し、前記軸部８ｃが駆動軸３の他端部外周に圧入されることで、当該駆動軸３に固定されている。
【００２９】
以上のような構成から、本実施形態に係る前記内燃機関のウォータポンプ１によれば、前記端面シール構成部２４が十分に圧縮変形するかたちでスリンガ７を挟持固定させたことによって、ポンプハウジング２と軸受６（内輪１６）との線膨張係数の相違に基づいて当該スリンガ７の挟持部である段部１１ｄと内輪１６との軸方向間隔Ｃ３が拡大することになっても、当該軸方向間隔Ｃ３の拡大を、前記端面シール構成部２４の弾性（復元変形）をもって吸収することができる。これにより、前記線膨張係数差に基づく挟持部の軸方向間隔Ｃ３の拡大が生じても、スリンガ７の各側部を段部１１ｄの端面及び内輪１６の内端面へとそれぞれ密着させたまま保持することが可能となり、当該スリンガ７の内周側からの水分侵入の抑制に供される。
【００３０】
しかも、本実施形態では、前記端面シール構成部２４に加えて、これに隣接する内周面シール構成部２５を設けたことから、万が一前記雨水等が第２シール部Ｓ２を通過してしまったとしても、当該内周面シール構成部２５によって構成される第３シール部Ｓ３により前記第２シール部Ｓ２を通過した雨水等の侵入を抑制することができる。
【００３１】
さらには、かかる２重のシール作用に加え、前記内周面シール構成部２５の弾性によってスリンガ７が小径部１１ｃの外周面に密着することになるため、該スリンガ７の移動（特に径方向移動）を抑制することもできる。これにより、前記径方向隙間Ｃ１が所定の極小隙間に維持されることとなって、当該径方向隙間Ｃ１を含めたスリンガ７によるラビリンス効果の向上が図れる。
【００３２】
そのうえ、前記内周面シール構成部２５は、スリンガ７におけるポンプハウジング２側の端部において端面シール構成部２４と連続して一体に設けられていることから、スリンガ７の成形性が良好となって製造コストの低減化に供されるほか、段部１１ｄの端面から小径部１１ｃの外周面にかけてシール構成部２２によるシール面積を稼ぐことが可能となって、当該シール構成部２２よるシール効果をより高めることができる。
【００３３】
また、本実施形態の場合、前記スリンガ７のシールリップ２３によって前記径方向隙間Ｃ１から侵入した雨水等の水分の軸受６側への流動を抑制することが可能になると共に、ポンプ駆動に伴い回転する外輪１７にシールリップ２３が摺接することによって発生する摩擦熱で第４シール部Ｓ４近傍の水分を蒸発させ除去することが可能となる。この結果、前記水分が軸受６内部に侵入することにより生じ得る当該軸受６の破損等の不具合を極力抑制することができる。
【００３４】
しかも、このシールリップ２３は、スリンガ７におけるポンプハウジング２側の端部において前記端面シール構成部２４と連続して一体に設けられていることから、前記内周面シール構成部２５の場合と同様、スリンガ７の成形性向上による当該スリンガ７の製造コストの低減化にも供される。
【００３５】
また、前記ウォータポンプ１では、前記小径部１１ｃと段部１１ｄとの間に形成される角部について、小径部１１ｃの外周面と段部１１ｄの端面とが連続した断面円弧状となる曲面により繋がれる構成となっていることから、小径部１１ｃの外周面から段部１１ｄの端面にかけて前記シール構成部２２（内周面シール構成部２５及び端面シール構成部２４）が当該円弧状角部へと密着することとなって、当該シール構成部２２によるシール効果のさらなる向上を図ることができる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、前記スリンガ７の外側面において、シールリップ２３よりも内周側には端面シール構成部２４が設けられていない構成となっているため、金属材からなる内輪１６に対し同様に金属材からなるスリンガ本体２１を密着させることが可能となる。この結果、当該シールリップ２３内周側部分にも端面シール構成部２４を設ける場合に比べて、スリンガ７の取付剛性を高めることができる。この結果、スリンガ７の内側面に係る端面シール構成部２４の十分な圧縮（弾性）変形及びこれに基づく当該端面シール構成部２４による前記軸方向間隔Ｃ３の拡大の良好な吸収に供される。
【００３７】
図５は本発明に係る内燃機関のウォータポンプの第２実施形態を現したものであり、前記第１実施形態の構成を基本として、前記シールリップ２３の内周側部分にも前記端面シール構成部２４と同様の端面シール構成部２８を設けることとし、前記スリンガ本体２１の外面全体を前記シール構成部２２によって被覆するように構成したものである。
【００３８】
したがって、本実施形態の場合には、金属製のスリンガ本体２１が露出することがないため、当該スリンガ本体２１における錆の発生を防止することが可能となり、これによって、スリンガ７耐久性（耐食性）の向上に寄与することができる。
【００３９】
図６は前記第２実施形態に係る内燃機関のウォータポンプの変形例を現したものであり、前記スリンガ本体２１に対する前記シール構成部２２の結合態様を変更したものである。
【００４０】
すなわち、本変形例では、スリンガ本体２１の外周縁部に複数の取付孔２１ｄが貫通形成されていて、該各取付孔２１ｄを介して前記両端面シール構成部２４，２８が連結される構成となっている。
【００４１】
これにより、本変形例の場合には、スリンガ本体２１に対してシール構成部２２をより強固に固定することが可能となり、当該シール構成部２２の劣化による剥離等の不具合の抑制に供される。
【００４２】
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、例えばスリンガ７におけるスリンガ本体２１の形状や、シール構成部２２の取付手段及び範囲、並びにシールリップ２３の形状等は、ポンプやこれを搭載する車両の仕様等に応じて自由に変更することができる。
【００４３】
また、前記シール構成部２２については、本発明の趣旨からして、前記スリンガ本体と段部１１ｄとの間に介在していればよく、前記各実施形態のようにスリンガ本体２１に接着する態様に限定されるものではない。すなわち、例えばスリンガ本体２１の外面を所定の弾性材によってコーティングする態様や、スリンガ本体２１とは結合させず単に当該スリンガ本体２１と段部１１ｄの間に前記シール構成部２２に相当する弾性体を介装する態様等、あらゆる態様を採用することが可能であり、いずれの場合でも前記各実施形態と同様のシール効果を得ることができる。
【００４４】
また、前記各実施形態のシールリップ２３内周側に形成される空間部ＳＰ内には所定量のグリースを充填してもよく、この場合は、当該グリースによって前記雨水等の第４シール部Ｓ４の通過抑制を補助できると共に、当該グリースによってシールリップ２３の摩擦耐久性（耐摩耗性）の向上にも供される。
【００４５】
以下、前記実施形態から把握される特許請求の範囲に記載した以外の技術的思想について説明する。
【００４６】
（ａ）請求項１に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記遮蔽部材の内周側に、前記筒状部の外周面と弾接するように構成された弾性材からなる内周面シール構成部が設けられていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００４７】
かかる構成とすることで、遮蔽部材を、内周面シール構成部を介して筒状部の外周面に密着させることができるため、ポンプハウジングと軸受（内輪）の線膨張係数の相違から筒状部の外径が縮小することになっても、当該遮蔽部材の内周側からの雨水等の侵入をより確実に抑制することができる。
【００４８】
また、内周面シール構成部の弾性によって遮蔽部材の移動（特に径方向移動）を規制することも可能となるため、当該遮蔽部材の取付位置が適切に維持され、その結果、遮蔽部材による雨水等の遮蔽効果を十分に発揮させることができる。
【００４９】
（ｂ）前記（ａ）に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記段部の角部は、２つの面を連続した曲面で繋ぐことによって断面円弧状となるように構成されていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００５０】
かかる構成とすることで、内周面シール構成部が当該円弧状角部に密着することとなり、これによって、当該内周面シール構成部によるシール効果の向上に供される。
【００５１】
（ｃ）前記（ａ）に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記端面シール構成部と前記内周面シール構成部とは、一体に連続して設けられていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００５２】
このように、両シール構成部を連続一体に成形することによって遮蔽部材の良好な成形性が得られ、生産性の向上を図ることができる。
【００５３】
（ｄ）前記（ｃ）に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記端面シール構成部と前記内周面シール構成部とは、前記ポンプハウジング側の端部において一体に連続して設けられていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００５４】
かかる構成とすることで、シール面積を稼ぐことが可能となって、当該遮蔽部材による雨水等の遮蔽効果をより高めることができる。
【００５５】
（ｅ）前記（ｃ）に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記遮蔽部材における前記外輪との対向面にシールリップを備えると共に、
前記シールリップと前記端面シール構成部とは、一体に連続して設けられていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００５６】
かかる構成とすることで、遮蔽部材の良好な成形性を得ることが可能となり、生産性の向上に供される。
【００５７】
（ｆ）前記（ｅ）に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記端面シール構成部と前記シールリップとは、前記ポンプハウジング側の端部において一体に連続して設けられていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００５８】
（ｇ）前記（ｆ）に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記遮蔽部材における前記シールリップ側の端面であって前記シールリップより内周側には、前記端面シール構成部が設けられていないことを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００５９】
かかる構成とすることで、遮蔽部材の一端を金属製の内輪によって直接支持させることができるため、当該遮蔽部材の取付剛性を高めることが可能になり、これによって、端面シール構成部の十分な圧縮（弾性）変形及びこれに基づく当該端面シール構成部による前記挟持部間隔の拡大の良好な吸収に供される。
【００６０】
（ｈ）前記（ｆ）に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記遮蔽部材は、前記被挟持部よりも外周側に、当該外周側部分を前記軸受に対し軸方向へと離間させる段部を有し、
前記段部の反軸受側には、前記筒状部の軸方向に沿って突出する突起が設けられていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００６１】
かかる構成とすることで、当該突起によって、遮蔽部材に作用した雨水等の侵入抑制効果をさらに向上させることができる。
【００６２】
（ｉ）請求項１に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、前記弾性材はゴム材料であることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００６３】
（ｊ）請求項１に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記内輪側に固定され、かつ、前記外輪と摺動する環状のシール部を有する軸受シールが設けられていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００６４】
かかる構成とすることで、雨水等の軸受内部への侵入をより適切に抑制することができ、当該軸受についての最も直接的な防水に供される。
【００６５】
（ｋ）前記（ｊ）に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記遮蔽部材における前記外輪との対向面にシールリップを備えると共に、
前記シールリップと前記軸受シールとの間に形成される空間部に潤滑油が封入されていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００６６】
かかる構成とすることで、とりわけ、シールリップの耐久性の向上が図れる。
【００６７】
（ｌ）前記（ｋ）に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記内輪と前記外輪との間に潤滑油が封入されていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００６８】
かかる構成とすることで、軸受内の潤滑及び防錆に供される。
【００６９】
（ｍ）請求項１に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記筒状部における前記段部より前記ポンプ室構成部側の内周面と前記駆動軸の外周面との間に、前記ポンプ室からの冷却水の漏出を抑制するメカニカルシールを備えると共に、
前記筒状部における前記メカニカルシールより前記段部側に、その内外周を連通する貫通孔が設けられていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【００７０】
かかる構成とすることで、メカニカルシールによりポンプ室からの冷却水の漏出を抑制できることは勿論、メカニカルシールでは抑制しきれなかった冷却水についても貫通孔を介して外部へと排出させることが可能となり、当該漏出に係る冷却水がポンプハウジング内部を通じて軸受へと作用してしまう不都合を回避することができる。
【００７１】
（ｎ）前記（ｍ）に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記貫通孔は鉛直方向上側へと向かって開口形成されていることを特徴する内燃機関のウォータポンプ。
【００７２】
かかる構成とすることで、メカニカルシールを超えてポンプハウジング内に侵入した冷却水（水蒸気）を、外部へ効率よく排出させることができる。
【００７３】
（ｏ）請求項１に記載の内燃機関のウォータポンプにおいて、
前記内輪及び外輪はそれぞれ圧入によって固定されていることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【符号の説明】
【００７４】
１…ウォータポンプ
２…ポンプハウジング
３…駆動軸
４…プーリ
６…軸受
７…スリンガ（遮蔽部材）
８…インペラ
１６…内輪
１７…外輪
１８…ボール（転動体）
２４…端面シール構成部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源から動力が伝達されることにより回転するプーリと、該プーリと一体に回転する駆動軸と、該駆動軸と一体に回転するように前記駆動軸に設けられたインペラとによって構成される駆動部材と、
前記インペラが配置されるポンプ室の少なくとも一部を構成するポンプ室構成部と、前記駆動軸の外周側を包囲するように構成された筒状部とがアルミニウム系金属材をもって一体に形成され、前記筒状部の外周側に段部が設けられたポンプハウジングと、
前記プーリに固定される外輪と、前記筒状部の外周に固定される鉄系金属材からなる内輪と、該内輪と前記外輪との間に介在する転動体とによって構成される軸受と、
その内周側が前記内輪と前記段部との間に挟持固定され、かつ、その外周側が前記外輪側まで延出するような板状に形成され、少なくとも一方側の被挟持面に弾性材により形成された端面シール構成部を有する遮蔽部材と、を備えたことを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【請求項２】
駆動源から動力が伝達されることにより回転するプーリと、該プーリと一体に回転する駆動軸と、該駆動軸と一体に回転するように前記駆動軸に設けられたインペラとによって構成される駆動部材と、
前記インペラが配置されるポンプ室の少なくとも一部を構成するポンプ室構成部と、前記駆動軸の外周側を包囲するように構成された筒状部とが一体に形成され、前記筒状部の外周側に段部が設けられたポンプハウジングと、
前記プーリに固定される外輪と、前記筒状部の外周に固定されて前記ポンプハウジングよりも線膨張係数の小さい材料からなる内輪と、該内輪と前記外輪との間に介在する転動体とによって構成される軸受と、
その内周側が前記内輪と前記段部との間に挟持固定されると共に、その外周側が前記外輪側まで延出するような板状に構成され、少なくとも一方側の被挟持面が弾性材によってコーティングされている遮蔽部材と、を備えたことを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【請求項３】
駆動源から動力が伝達されることにより回転するプーリと、該プーリと一体に回転する駆動軸と、該駆動軸と一体に回転するように前記駆動軸に設けられたインペラとによって構成される駆動部材と、
前記インペラが配置されるポンプ室の少なくとも一部を構成するポンプ室構成部と、前記駆動軸の外周側を包囲するように構成された筒状部とがアルミニウム系金属材をもって一体に形成され、前記筒状部の外周側に段部が設けられたポンプハウジングと、
前記プーリに固定される外輪と、前記筒状部の外周に固定される鉄系金属材からなる内輪と、該内輪と前記外輪との間に介在する転動体とによって構成される軸受と、
その内周側が前記内輪と前記段部との間に挟持固定されると共に、その外周側が前記外輪側まで延出するような板状に構成された遮蔽部材と、を備え、
前記ポンプハウジングの少なくとも一方側の被挟持面と前記挟持部材との間には弾性体が介在していることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【請求項１】
駆動源から動力が伝達されることにより回転するプーリと、該プーリと一体に回転する駆動軸と、該駆動軸と一体に回転するように前記駆動軸に設けられたインペラとによって構成される駆動部材と、
前記インペラが配置されるポンプ室の少なくとも一部を構成するポンプ室構成部と、前記駆動軸の外周側を包囲するように構成された筒状部とがアルミニウム系金属材をもって一体に形成され、前記筒状部の外周側に段部が設けられたポンプハウジングと、
前記プーリに固定される外輪と、前記筒状部の外周に固定される鉄系金属材からなる内輪と、該内輪と前記外輪との間に介在する転動体とによって構成される軸受と、
その内周側が前記内輪と前記段部との間に挟持固定され、かつ、その外周側が前記外輪側まで延出するような板状に形成され、少なくとも一方側の被挟持面に弾性材により形成された端面シール構成部を有する遮蔽部材と、を備えたことを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【請求項２】
駆動源から動力が伝達されることにより回転するプーリと、該プーリと一体に回転する駆動軸と、該駆動軸と一体に回転するように前記駆動軸に設けられたインペラとによって構成される駆動部材と、
前記インペラが配置されるポンプ室の少なくとも一部を構成するポンプ室構成部と、前記駆動軸の外周側を包囲するように構成された筒状部とが一体に形成され、前記筒状部の外周側に段部が設けられたポンプハウジングと、
前記プーリに固定される外輪と、前記筒状部の外周に固定されて前記ポンプハウジングよりも線膨張係数の小さい材料からなる内輪と、該内輪と前記外輪との間に介在する転動体とによって構成される軸受と、
その内周側が前記内輪と前記段部との間に挟持固定されると共に、その外周側が前記外輪側まで延出するような板状に構成され、少なくとも一方側の被挟持面が弾性材によってコーティングされている遮蔽部材と、を備えたことを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【請求項３】
駆動源から動力が伝達されることにより回転するプーリと、該プーリと一体に回転する駆動軸と、該駆動軸と一体に回転するように前記駆動軸に設けられたインペラとによって構成される駆動部材と、
前記インペラが配置されるポンプ室の少なくとも一部を構成するポンプ室構成部と、前記駆動軸の外周側を包囲するように構成された筒状部とがアルミニウム系金属材をもって一体に形成され、前記筒状部の外周側に段部が設けられたポンプハウジングと、
前記プーリに固定される外輪と、前記筒状部の外周に固定される鉄系金属材からなる内輪と、該内輪と前記外輪との間に介在する転動体とによって構成される軸受と、
その内周側が前記内輪と前記段部との間に挟持固定されると共に、その外周側が前記外輪側まで延出するような板状に構成された遮蔽部材と、を備え、
前記ポンプハウジングの少なくとも一方側の被挟持面と前記挟持部材との間には弾性体が介在していることを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−８７８５５（Ｐ２０１３−８７８５５Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２８４４５（Ｐ２０１１−２２８４４５）
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【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２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【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）】
[ Back to top ]