JP4529532B2

JP4529532B2 - ウォータポンプのシール構造

Info

Publication number: JP4529532B2
Application number: JP2004131195A
Authority: JP
Inventors: 保夫小澤; 一郎木村; 逸朗橋口; 博義古賀
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2004-04-27
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2024-04-27
Also published as: EP1591664B1; US20050249589A1; EP1591664A3; CN1690445A; JP2005315096A; EP1591664A2; CN100451347C

Description

本発明は、ウォータポンプのシール構造に関するものである。

ウォータポンプは、特許文献１の図１に示されているように、ポンプボデー１２の前方に小径の円筒状支持部１２ｂが突設され、支持部１２ｂにプーリ２０が軸受１４により回転可能に支承されている。プーリ２０の軸部２５は円筒状支持部１２ｂの中心穴２６を通って後方に延在し、後端部にインペラ３０が一体的に設けられている。ブロック９０には前方の取付面に開口する渦室９５が凹設され、ブロック９０の取付面には渦室９５の開口周縁を包囲する環状溝が刻設され、該環状溝に環状シール部材８０が嵌め込まれている。ポンプボデー１２は、インペラ３０が渦室９５に収納されるようにブロック９０の取付面に環状シール部材８０を挟んで固着されている。ポンプボデー１２の円筒状支持部１２ｂより渦室９５側の内周面と軸部２５の後端部外周面との間にはメカニカルシール５０が介在されている。
特開２００３−３１４４９１号公報（第３，４頁、図１）

従来、ポンプボデーがブロックの取付面に固着されてウォータポンプが組み付けられた後に、環状シール部材が組み付けられていることを確認するために、環状シール部材の外周にポンプボデーの外縁より外側に突出する突出部を形成し、該突出部を収容する枝溝をブロックの取付面に環状溝から分岐して刻設することが行われている。

また、ブロックはアルミダイカスト等で製造された鋳物製品であるので、内部の水通路、環状シール部材が嵌め込まれる環状溝に鋳巣等の鋳造欠陥の有無を検査するために、製造工程において環状溝にリークテスタのテスト用シール部材が挿入されて溝底部に当接され、渦室のブロック取付面への開口が密閉された状態で、内部空間にエア圧が印加されてエアリークテストが実施される。テスト用シール部材は、多数のブロックの環状溝に容易に着脱可能なように環状溝の幅より薄く成形されるので、寿命が極めて短くなる不具合があった。さらに、テスト用シール部材を環状溝に挿入するために、各ブロックをシール部材に対して正確に位置決めしなければならなかった。また、組付け確認用の突出部を収容する枝溝が環状溝の外周側で取付面を分断するので、シール部材を環状溝の外周側で取付面に当接させて渦室の取付面への開口を密閉することができなかった。シール部材を環状溝の内周側で取付面に当接させて渦室の取付面への開口を密閉するようにすると、環状溝内の鋳造欠陥を検知することができなくなる。

本発明は係る従来の不具合を解消するためになされたもので、環状シール部材の組付け確認用突出部を収納する枝溝が分岐された環状溝および該環状溝の内側に開口する渦室等ブロックの内部空間の欠陥を容易に検知することができるウォータポンプのシール構造を提供することである。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の構成上の特徴は、ポンプボデーと、駆動手段により回転駆動されるインペラと、該インペラを収容する渦室を前記ポンプボデーと共に画設するブロックと、前記渦室の開口周縁を包囲する前記ポンプボデーおよび前記ブロックに設けられた取付面とを備え、該取付面の中の一方の取付面に環状溝が刻設され、前記ポンプボデーと前記ブロックとが前記環状溝に嵌め込まれた環状シール部材を挟んで前記接合面で接合して結合されるウォータポンプにおいて、前記環状シール部材の外周に前記接合する取付面の中の他方の取付面の外縁より外側に突出する突出部が形成され、該突出部を収容する枝溝が前記一方の取付面に前記環状溝から分岐して刻設され、前記一方の取付面が前記環状溝および枝溝の外周を取り囲むように連続して同一面に形成されていることである。

請求項２に記載の発明の構成上の特徴は、ポンプボデーの前方に突設された円筒状支持部にプーリが軸受により回転可能に支承され、該プーリの軸部が前記円筒状支持部の中心穴を通って後方に延在し後端部にインペラが一体的に設けられ、前方の取付面に開口する渦室が凹設されたブロックの該取付面に渦室の開口周縁を包囲する環状溝が刻設され、前記インペラが前記渦室に収納されるように前記ポンプボデーが前記ブロックの取付面に前記環状溝に嵌め込まれた環状シール部材を挟んで固着され、前記ポンプボデーの前記円筒状支持部より渦室側の内周面と前記軸部の後端部外周面との間にシール部材が介在されたウォータポンプにおいて、前記環状シール部材の外周に前記ポンプボデーの外縁より外側に突出する突出部が形成され、該突出部を収容する枝溝が前記ブロックの取付面に前記環状溝から分岐して刻設され、前記取付面が前記環状溝および枝溝の外周を取り囲むように連続して同一面に形成されていることである。

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、渦室の開口周縁を包囲するようにポンプボデーおよびブロックに夫々設けられた取付面の中の一方の取付面に環状溝が刻設され、この環状溝に嵌め込まれた環状シール部材の外周に他方の取付面の外縁より外側に突出する突出部が形成され、該突出部を収容する枝溝が一方の取付面に環状溝から分岐して刻設されているので、ポンプボデーとブロックとが取付面で接合してウォータポンプが組み付けられた後に、突出部を目視して環状シール部材が組み付けられていることを確認することができる。そして、一方の取付面が環状溝および枝溝の外周を取り囲むように連続して同一面に形成されているので、リークテスタのテスト用シール部材が環状溝および枝溝の外周側で一方の取付面に当接してこの取付面に開口する内部空間を密閉した状態で、内部空間にエア圧を印加してエアリークテストを行うことができ、環状溝およびこの内部空間の欠陥を簡便且つ安価な構成で容易に検出することができる。また、テスト用シール部材は環状溝に挿入されないので、幅を厚くして長寿命化し、ブロックのテスト用シール部材に対する位置決めをラフにすることができる。

上記のように構成した請求項２に係る発明においては、環状シール部材の外周にポンプボデーの外縁より外側に突出する突出部が形成され、該突出部を収容する枝溝がブロックの取付面に環状溝から分岐して刻設されているので、ポンプボデーがブロックの取付面に固着されてウォータポンプが組み付けられた後に、突出部を目視して環状シール部材が組み付けられていることを確認することができる。そして、取付面が環状溝および枝溝の外周を取り囲むように連続して同一面に形成されているので、リークテスタのテスト用シール部材が環状溝および枝溝の外周側で取付面に当接して渦室の取付面への開口を密閉した状態で、内部空間にエア圧を印加してエアリークテストを行うことができ、環状溝および渦室等ブロックの内部空間の欠陥を簡便且つ安価な構成で容易に検出することができる。また、テスト用シール部材は環状溝に挿入されないので、幅を厚くして長寿命化し、ブロックのテスト用シール部材に対する位置決めをラフにすることができる。

以下、本発明の実施の形態に係るウォータポンプのシール構造を備えた第１のタイプのウォータポンプを図面に基づいて説明する。図１，２において、１１はウォータポンプ１０のブロックで、エンジンのシリンダブロックの前面に固着されたチェーンケースの一部が使用されている。ブロック１１には、ポンプボデー１２がボルト１３により固着される取付面１４が前方に形成されるとともに、インペラ１５が収納される渦室１６が取付面１４に開口して凹設されている。インペラ１５の回転により渦室１６の冷却水が遠心力により外方に流出されて昇圧され、ブロック１１に渦室１６の周りに形成された水通路１９を通って吐出口１８から吐出される。さらに、ブロック１１には渦室１６に連通する吸入口１７が後面に開口され、冷却水の流出により負圧になった渦室１６に吸入口１７から冷却水が吸入される。

ポンプボデー１２の前方には円筒状支持部２０が突設され、円筒状支持部２０にはプーリ２１が、円筒状支持部２０外周面とプーリ２１の円筒ボス部２２内周面との間に介在された軸受２３により回転可能に支承されている。プーリ２１の軸部２４は円筒状支持部２０の中心穴を通ってブロック１１に形成された渦室１６まで後方に延在し後端部にインペラ１５が嵌着されている。

２５は固定部材と回転部材とが摺接して渦室１６から冷却水が前方に流出することを防止するメカニカルシールで、固定部材がポンプボデー１２に円筒状支持部２０の後方に形成された大径部に嵌着され、回転部材がプーリ２１の軸部２４の後端部外周面に嵌着されている。

２６は有底円筒状のカバーで、プーリ２１の円筒ボス部２２を前側から覆うようにプーリ２１に固定されている。カバー２６の外周部には固定部２７が軸線方向に後方に突設され、固定部２７先端に形成された爪がプーリ２１外周のベルト掛け部２８と円筒ボス部２２とを接続する壁部に設けられた穴に係合してカバー２６をプーリ２１に固定している。カバー２６の中心に後方に突設され軸線方向にスリットが刻設された中心軸がプーリ２１の軸部２４の軸穴に弾性的に嵌入して軸穴を閉塞している。

ブロック１１の取付面１４には、渦室１６および水通路１９の取付面１４への開口周縁を包囲する環状溝２９が刻設されている。ポンプボデー１２はインペラ１５が渦室１６に収納されるように取付面１４にボルト１３により固着され、環状溝２９に嵌め込まれた環状シール部材３１（図３参照）がポンプボデー１２の取付面３５とブロック１１の取付面１４との間に挟着されている。環状シール部材３１の外周には、ポンプボデー１２或いは取付面３４の外縁より外側に突出する突出部３２が形成され、突出部３２を収容する枝溝３３が取付面１４に環状溝２９から分岐して刻設されている。環状溝２９および枝溝３３の外周側には、取付面１４が環状溝２９および枝溝３３の外周を取り囲むように連続して同一面に形成されている。これにより、環状シール部材３１の両端面が環状溝２９の底面とポンプボデー１２の取付面３４とに夫々全周に亘って圧接され、環状溝２９の内側で取付面１４に開口する渦室１６および水通路１９が外部から隔離される。また、ポンプボデー１２或いは取付面３４の外縁より外側に突出する突出部３２を目視することにより、環状シール部材３１が組み付けられていることを確認することができる。

製造中にブロック１１の鋳巣等の欠陥の有無を検査する場合、環状溝２９および枝溝３３を取り囲むように連続して形成された取付面１４にリークテスタのテスト用シール部材を圧着させて環状溝２９および渦室１６、水通路１９等のブロック１１の内部空間を密閉した状態で内部に圧力エアを印加し、ブロック１１に形成された環状溝２９および内部空間の欠陥の有無を検査する。

エンジンのクランク軸先端に嵌着されたプーリとプーリ２１のベルト掛け部２８との間に掛けられたベルトによりプーリ２１が回転されると、プーリ２１の軸部２４に嵌着されたインペラ１５が回転駆動される。エンジンのクランク軸先端に嵌着されたプーリ、プーリ２１および両プーリ間に掛けられたベルト等によりインペラ１５を回転駆動する駆動手段３５が構成されている。

インペラ１５の回転によるポンプ作用により渦室１６の冷却水が遠心力により外方に流出されて昇圧され、水通路１９を通って吐出口１８から吐出される。冷却水の流出により負圧になった渦室１６には吸入口１７から冷却水が吸入される。

次に、本シール構造を備えた第２乃至第４のタイプのウォータポンプを図３乃至図５に基づいて説明する。シール構造は、第１のタイプのウォータポンプ１０のものと同じ構成であるので、対応する構成に同一の参照番号を付して詳細な説明は省略する。

図４に示す第２のタイプのウォータポンプ４０は磁力駆動式ポンプであり、エンジンのシリンダブロックの前端部がブロック４１として利用され、ブロック４１には、ポンプボデー４２がボルトにより固着される取付面１４が前方に形成されるとともに、インペラ４５が収納される渦室４６が取付面１４に開口して凹設されている。取付面１４には渦室４６の開口周縁を包囲する環状溝２９が刻設され、環状溝２９に嵌め込まれた環状シール部材３１は、ブロック４１およびポンプボデー４２に設けられた取付面１４，５８間に挟まれている。

インペラ４５を回転駆動する駆動手段４７は、エンジンから回転力が伝達されるプーリと一体的に接合されるプーリシート４８が、ポンプボデー４２にベアリング４９により回転可能に軸承された駆動軸５０に結合されている。駆動軸５０には、マグネット５１が固着されたドライブマグネット５２が取付けられている。ポンプボデー４２の内周面には隔壁５３が設けられ、隔壁５３の外周面にシール部材５４が設けられ、渦室４６とポンプボデー４２の内側に形成された空間５５とを区画している。ブロック４１、隔壁５３には支持軸５６が固定され、この支持軸５６にインペラ４５が嵌着されたシャフト４４が隔壁５３の渦室４６側で水中軸受４３により回転可能に軸支されている。シャフト４４にはマグネット５１と対向する位置に誘導コイル５７が設けられている。

これにより、エンジンによりプーリを介してプーリシート４８が回転されると、マグネット５１が回転され、誘導コイル５７に誘導電流が発生する。この電流により発生した磁力とマグネット５１に磁力によりインペラ４５にプーリの回転力が伝達され、インペラ４５の回転によるポンプ作用により吸入口から冷却水が渦室に吸入され吐出口から吐出される。

図５に示す第３のタイプのウォータポンプ６０は電動モータ駆動式ポンプであり、ポンプボデー６２とブロック６１とは取付面１４，３４を接合して結合されている。ブロック６１には、インペラ６５が収納される渦室６６が取付面３４に開口して凹設されている。ポンプボデー６２の取付面１４には渦室６６の開口周縁を包囲する環状溝２９が刻設され、ブロック６１はポンプボデー６２に環状溝２９に嵌め込まれた環状シール部材３１を挟んで固着されている。環状シール部材３１の外周にブロック６１の外縁より外側に突出する突出部３２が形成され、突出部３２を収容する枝溝３３がポンプボデー６２の取付面１４に環状溝２９から分岐して刻設されている。取付面１４は環状溝２９および枝溝３３の外周を取り囲むように連続して同一面に形成されている。

インペラ６５を回転駆動する駆動手段６７としての電動モータ６８は、シャフト６４に固定されたマグネット６９と、電線がマグネット６９の周囲に巻回されたコイル７０から構成されている。ウォータポンプ６０では、シャフト６４に嵌着されたインペラ６５がポンプボデー６２とブロック６１で画成される渦室６６内で電動モータ６８により回転駆動される。

図６に示す第４のタイプのウォータポンプ８０は、第１のタイプと同様にプーリにより駆動されるポンプであり、エンジンのシリンダブロックの前端部がブロック８１として利用され、ブロック８１の取付面１４には、アルミ鋳造により形成されたポンプボデー８２が取付面３４で接合してボルトにより固着されている。ポンプボデー８２およびブロック８１の接合部には渦室８６を構成する凹部が夫々形成されている。ブロック８１の取付面１４には渦室８６の開口周縁を包囲する環状溝２９が刻設され、ポンプボデー８２はブロック８１に環状溝２９に嵌め込まれた環状シール部材３１を挟んで固着されている。ポンプボデー８２の円筒状部にはプーリ８７が嵌着されたシャフト８４が軸受８３により回転可能に軸承されている。シャフト８４の後端にはインペラ８５が渦室８６内で嵌着され、プーリ８７により回転駆動される。

本発明の実施の形態に係るシール構造を備えた第１のタイプのウォータポンプの断面図。ブロックの取付面部分を示す図。環状シール部材を示す図。本シール構造を備えた第２のタイプのウォータポンプの断面図。本シール構造を備えた第３のタイプのウォータポンプの断面図。本シール構造を備えた第４のタイプのウォータポンプの断面図。

符号の説明

１０，４０，６０，８０…ウォータポンプ、１１，４１，６１，８１…ブロック、１２，４２，６２，８２…ポンプボデー、１４，３４…取付面、１５，４５，６５，８５…インペラ、１６，４６，６６，８６…渦室、１７…吸入口、１８…吐出口、１９…水通路、２０…円筒状支持部、２１，８７…プーリ、２２…円筒ボス部、２３，４３，４９，８３…軸受、２４…軸部、２５…メカニカルシール、２６…カバー、２８…ベルト掛け部、２９…環状溝、３１…環状シール部材、３２…突出部、３３…枝溝、３５，４７，６７…駆動手段、６８…電動モータ。

Claims

ポンプボデーと、
駆動手段により回転駆動されるインペラと、
該インペラを収容する渦室を前記ポンプボデーと共に画設するブロックと、
前記渦室の開口周縁を包囲する前記ポンプボデーおよび前記ブロックに設けられた取付面とを備え、
該取付面の中の一方の取付面に環状溝が刻設され、
前記ポンプボデーと前記ブロックとが前記環状溝に嵌め込まれた環状シール部材を挟んで前記取付面で接合して結合されるウォータポンプにおいて、
前記環状シール部材の外周に前記接合する取付面の中の他方の取付面の外縁より外側に突出する突出部が形成され、該突出部を収容する枝溝が前記一方の取付面に前記環状溝から分岐して刻設され、前記一方の取付面が前記環状溝および枝溝の外周を取り囲むように連続して同一面に形成されていることを特徴とするウォータポンプのシール構造。
ポンプボデーの前方に突設された円筒状支持部にプーリが軸受により回転可能に支承され、該プーリの軸部が前記円筒状支持部の中心穴を通って後方に延在し後端部にインペラが一体的に設けられ、前方の取付面に開口する渦室が凹設されたブロックの該取付面に渦室の開口周縁を包囲する環状溝が刻設され、前記インペラが前記渦室に収納されるように前記ポンプボデーが前記ブロックの取付面に前記環状溝に嵌め込まれた環状シール部材を挟んで固着され、前記ポンプボデーの前記円筒状支持部より渦室側の内周面と前記軸部の後端部外周面との間にシール部材が介在されたウォータポンプにおいて、
前記環状シール部材の外周に前記ポンプボデーの外縁より外側に突出する突出部が形成され、該突出部を収容する枝溝が前記ブロックの取付面に前記環状溝から分岐して刻設され、前記取付面が前記環状溝および枝溝の外周を取り囲むように連続して同一面に形成されていることを特徴とするウォータポンプのシール構造。