JPH0264293A - ベルト駆動装置付冷却水ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は冷却水ポンプに関し、特にポンプ軸が貫通する
ケーシング、ポンプ軸の軸受、ポンプ軸パツキン、ポン
プ羽根車及びベルト車を具備する、特に内燃機関のポン
プケーシングに使用するためのベルト駆動装置付冷却水
ポンプに関する。

〔従来の技術〕

上記の冷却水ポンプは公知である。このポンプは取外し
可能に互いに連結された多数の金属部品から成る。その
ため冷却水の製造コストは多大なものとなり、またその
重量も大きなものとなる。また上記冷却水ポンプの耐久
性もあまり十分なものではない。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、本発明の目的は上記タイプの冷却水ポンプの重
量を減少させ、製造コストを下げるとともに、耐久性を
向上させることが可能な新規な改良された冷却水ポンプ
を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は、特許請求の範囲第１項の特徴部によって達
成される。従属特許請求の範囲は好適な実施態様に関す
るものである。

すなわち本発明に基づく冷却水ポンプにおいては、ポン
プ軸とベルト車が一体を成して相互に連接するように形
成されている。それによってコストを引下げて製造する
ことができると共に、不釣合現象が確実に回避される。

これによって、本発明冷却水ポンプの寿命が著しく高め
られる。

好適な実施態様によれば、ポンプ軸とベルト車は重合材
料から成り、一体に作られるものとする。これによって
冷却水ポンプの全重量を軽減することができる。かかる
点は本発明の大きな効果である。しかも機械的抵抗力は
、実際の使用時に現われるすべての荷重に対して十分で
ある。必要ならば、均一に分布する繊維で強化した重合
材料を使用することによって、機械的抵抗力が更に高め
られる。

本発明に基づく冷却水ポンプにおいてはポンプ軸をケー
シングの中にころがり軸受により相対回転自在に支承す
ると同時に、軸方向相対変位を阻止することができる。

その場合ポンプ軸をころがり軸受の内側リングに、ケー
シングを外側リングに固定した構造が一般に使用される
。

この場合ポンプ軸はベルト車を同軸に貫通する盲穴を具
備することができる。そして盲穴はベルト車と軸方向に
相対する内側リング端部区域まで伸張する。これによっ
て重量が節減されると共に、軸の製造に重合材料を使用
するにかかわらず、ポンプ軸を単に押込んで固定したの
に、内側リング内の軸の後方への相対変位を永久的に阻
止することが可能になる。その際更に別の方向でもころ
がり軸受とポンプ軸の不確定な相互関係をなくすために
、ベルト車にころがり軸受の内側リングのための軸方向
ストップを設けることができる。この場合、組立のため
にころがり軸受の内側リングにポンプ軸を単に押込めば
十分である。従って２つの部材の相互の再調整は一切行
わないでよい。

極めて経済的な材料使用でポンプ軸のなるべく大きな機
械的抵抗力を得るために、ポンプ軸が盲穴の軸方向区域
に段状に拡大された外径を有するならば好都合であるこ
とが判明した。当該の区域の肉厚は比較的小さくするこ
とができる。なぜならポンプ軸の製造のために重合材料
を使用しても、前述の特徴があるためころがり軸受の内
側リングの軸方向相対変位がほとんど不可能だからであ
る。

ころがり軸受の内側リング及び外側リングをケーシング
及びポンプ軸に逆に配属すれば、本発明冷却水ポンプの
特に良好な長寿命が得られる。このために例えばポンプ
軸をベルト車によってころがり軸受の外側リングに、こ
ろがり軸受をその内側リングによってケーシングに支え
ることが可能である。ベルト車及びこれと共に循環する
■ベルトを介して行われる排熱は大きい。

個々の場合に選択される構造にかかわりなく、ケーシン
グはそれぞれ重合材料から成ることが可能である。これ
により、ケーシングの製造のために使用される重合材料
を直接接して成形することによってころがり軸受の外側
リング及び内側リングと結合することが可能になる。こ
のためころがり軸受を後で組立てることは不要になり、
ころがり軸受を成形部材に非常に正確に配置可能になる
。またかかる結合により寿命を延ばすことが可能になる
。

シールリップによりポンプ軸をケーシングに対して密封
することができる。その場合シールリップが半径方向外
向きの円周状保持部を有し、重合部材から成るケーシン
グを直接接して成形することによって保持部とケーシン
グとを結合すれば好適であることが判明した。かくして
、独立の単体として製造し、後に別個に組み立てが必要
なパツキンを使用する必要がなくなる。

シールリップには、製造の都合上円環形に形成されたポ
リ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）の板を使用することが
できる。円環形の板は保持部の半径方向内（１４）がポ
ンプ羽根車の方向にラッパ状に予めわん曲されており、
密封されるポンプ軸の外周に弾性的に予圧されて接する
。その場合ポンプ軸はシールリップの接触帯の区域に、
軸の外周を取囲む補強材を具備することができる。補強
材により局部的摩耗が減少される。軸表面のプラズマ重
合と共に直接セラミック被覆が優れていることが判明し
た。金属の保護スリ−ブを取付けることも可能である。

保護スリーブはポンプ軸の成形と固化の時にポンプ軸と
結合することもできる。これによって製造費の一層の節
減に関して利点が生まれる。

ポンプ軸は少なくとも１カ所に半径方向に伸張する凹陥
部を具備し、ポンプ羽根車はこの凹陥部に整合する少な
くとも１個のラッチを具備することができる。ラッチを
凹陥部に弾挿することができる。これによってポンプ羽
根車をポンプ軸の上に差込んだ後は、軸方向にも周方向
にも不動の組合わせが生まれる。この組合わせは大きな
耐久性を有し、不釣合現象がほとんど不可能な性質のも
のである。従って７５００ｒｅｖ　／ｍｔｎまでの回転
数が問題なく達成される。特にポンプ羽根車も重合材料
から成り、射出成形によって製造されている場合がそう
である。これによって優れた形状精度と高級な表面性状
が問題なく得られる。両者はキャビテーション現象を回
避する上で重要である。この現象の発生は回転ポンプの
許容回転数範囲の上限を制限するのである。

少なくともポンプ軸の軸受がケーシングの軸方向突出部
の中に配設され、ベルト車がカップ形に形成されて上記
軸方向突出部、それと共にポンプ軸の軸受をベルト接触
部で取囲むならば、全長の縮小に関して有利であること
が判明した。

その場合、ポンプ軸の軸受に縦ゆれモーメントが発生す
ることを回避するために、ベルト車のベルト接触部とポ
ンプ軸の軸受の軸方向中心をポンプ軸の同じ半径方向平
面に配列するのが適当である。これによってポンプ軸の
軸受とケーシングの機械的荷重が静力学的に幾らか緩和
される。

本発明に基づく冷却水ポンプは製造が簡単であり、重量
が著しく減少すると共に、慣用の内燃機関の寿命にほぼ
相当する寿命を特徴とする。

従って通常は、早期交換が不要である。

〔実施例及び作用〕

以下に本発明の好適な実施例について添付図面に基づい
て詳述する。

第１図に示す冷却水ポンプは、重合材料でベルト車６と
一体に射出成形したポンプ軸１から成る。ポンプ軸はこ
ろがり軸受３により軸方向不動、但し相対回転自在にケ
ーシング２内に支承される。ポンプ軸１はころがり軸受
３の軸方向範囲内に、ベルト車６側から入り込む盲穴７
を具備する。盲穴はころがり軸受３の軸方向反対（１３
）の区域まで伸張する。

従ってこの区域では、軸方向反対（１３）の端部の区域
よりも比較的高い予圧が働く。このためポンプ軸ｌをこ
ろがり軸受３の内側リングに軸方向に押込んだ後は、後
方への相対変位が通常、不可能に等しい、逆方向ではベ
ルト車６の軸方向ストップ１５により相対変位が阻止さ
れる。

ころがり軸受３の外側リング３．１はその軸方向伸張の
中央区域に円周状の凹陥部を具備し、ケーシング２を形
成する重合材料は形成と固化の際にこの凹陥部に入り込
むことができる。従って両部材の軸方向相対変位は不可
能である。

このためポンプ軸１１それと共にポンプ羽根車５がケー
シング２に対して一定の、半径方向にも軸方向にも正確
に確定された相互関係にあることが保証される。

図示の実施態様ではころがり軸受３がケーシング２の軸
方向突出部１３の中に配設され、一方力バー２はベルト
車６のベルト接触部１４によって取囲まれる。その場合
ころがり軸受３の軸方向中心とベルト車のベルト接触部
１４の軸方向中心はポンプ軸１の同じ半径方向平面に配
列されている。これによってころがり軸受区域に縦ゆれ
モーメントが発生することが回避され、極めて経済的な
材料費で冷却水ポンプの大きな機械的抵抗力が得られる
。同時に軸方向全長が最小限に短縮される。

第１図に示す実施態様では、ケーシング２とポンプ軸１
の間のパツキン４がスタッフィングボックス形パツキン
から成る。必要ならばこれをスリップリングパツキン又
は慣用の構造の他のパツキンで代替することができる。

ベルト車と一体に形成された、第１図のボンプ軸を説明
するために、一部を取出して第２図に示す、ポンプ軸の
上に羽根車５がスナップ継手により固定されている。ポ
ンプ軸ｌ上の羽根車５の軸方向変位又は相対回転はこの
ため不可能である。

またベルト車６の半径方向内側に軸方向ストップ面８が
みられる。このストップ面は使用可能な冷却水ポンプで
、ころがり軸受３の内側リングに軸方向に接触する。か
くして両部材の軸方向相互関係が正確に確定される。

第３図に示す冷却水ポンプは構造の面で前述のものに類
似する。ところが羽根車５は用途の特殊事情に関連して
逆に組立てられている。そのためポンプのケーシングの
大部分をケーシング２内に移すことが必要である。この
ためケーシングは相対的に拡大された環状室を具備する
。

ケーシング２はシールリップ９によってポンプ軸ｌに対
して密封される。その場合シールリップ９は製造の都合
上円環形に形成されたポリ四フッ化エチレンの板から成
る。円環形の板は取付けの時に円周区域を被密封室の方
向にラッパ状に予めわん曲され、半径方向に予圧されて
ポンプ軸ｌの外周に接する。

ポンプ軸の外周は金属材料の保護スリーブ１１によって
シールリップ９の侵蝕作用から保護される。保護スリー
ブ１１は弾性的に予圧力を与えてポンプ軸ｌ上にプレス
ばめすることによって固定され、軸に回転不能に固着さ
れている。

リップリング９は外周区域に、用途のために使用中も両
面接触する保持部１０を有する。保持部はケーシング２
の内向きの環状突起１６と、ケーシング２の雌ねじにね
じ込んだ止め輪１５との間に、軸方向に締め付けられる
。このためリップリング９は用途のために使用中に液密
かつ回転不能にケーシング２の中に固定される。その他
の細部を第４図で説明する。保持部１０に軸方向に接触
する止め輪１５の境界面の区域にも環状突出部１６の境
界面の区域にも、同心に周回する突起１７が設けられて
いることが分かる。この突起１７は予圧力の作用で保持
部の材料体に食い込むごとができ、こうしてケーシング
２に対する良好な静的固定と密封が得られる。

第５図に示す実施態様においては、ケーシング２は重合
材料から成り、シールリップ９の保持部に直接接して成
形されている。その場合良好な相互密封と固定を得るた
めに、ポリ四フッ化エチレンから成るリップリングの保
持部を、好ましくは液体アンモニア中のナトリウム溶液
を使用して予め腐食処理する。

得られる結合部はその後取外し不能とみなすことができ
る。製造が簡単であると共に、特に大きな耐久性が特徴
である。

この実施Ｕ樺でもころがり軸受３はケーシング２の軸方
向突出部１３の中に配設される。ころがり軸受は、シー
ルリップの前面に接触する外面環状張出し部１を有する
。軸方向突出部１３はこれによって補間されるから、高
いベルト力に良く耐えることができる。ポンプ羽根車は
穴の区域にラッチ１８を具備する０図示の使用可能な状
態でラッチはポンプ軸１の適当に形成された周囲凹陥部
１２に係止する。その後、両部材は軸方向相互関係が正
確に確定された、回転不能な一体を成す。両部材の相互
接着も併せて又は補足的に可能である。

第５図に示した実施態様に類似する冷却水ポンプの部分
図を第６図に示す。その場合、重合材料から成るケーシ
ングはシールリップの保持部１０ところがり軸受の外側
リング３．１に直接に接して成形されている。なおころ
がり軸受の内側リング３．２はシールリップの区域まで
軸方向に延長されると共に、第６図に図示しない、後で
差込まれるポンプ軸のための保護スリーブを成す、ポン
プ軸は当該のポンプ羽根車と同様に前述のようにプラス
チックで形成することができる。このため最終組立の際
に３個の部品を連結するだけでよい。

冷却水ポンプの上記の実施態様はこうして特に経済的に
製造され、僅かな重量で極めて大きな寿命を保証する。

侵蝕性の液に耐えるから、まさしく危険の多い用途に適
している。

第７図に示す冷却水ポンプではポンプ軸ｌがベルト車６
によってころがり軸受の外側リング３．１に支えられる
。これに対してころがり軸受の内側リングはケーシング
の軸方向突出部１３の外周上にある。この軸方向突出部
をポンプ軸ｌが軸方向に貫通する。これによって排熱の
可能性がすこぶる改善される。一方ではＶベルト車６と
ころがり軸受の外側リング３．１との直接接触により、
更には用途のための使用時にＶベルト車６と係合して巡
回するＶベルトとの直接接触により排熱が生じる。従っ
てころがり軸受に納められたグリースの熱負荷が著しく
減少し、寿命が大幅に改善される。

第７図の冷却水ポンプのころがり軸受の部分拡大図を第
８図に示す。外側リングは直接に接して成形加工するこ
とにより重合材料から成るベルト車、それと共にポンプ
軸１と結合されていることが分かる。このため個別部材
の間の相互関係は、用途のための使用中に全く変化しな
い。

ころがり軸受の内側リングは重合材料から成るケーシン
グの軸方向突出部１３の上に予広力を与えられて圧着さ
れているから、軸方向突出部に不動に配属される。ころ
がり軸受の内側リングの金属材料が、軸方向突出部１３
を形成する重合材料と同様に、生じるひずみの持続的作
用のもとて有害な変形を許さない限り、長期の使用中も
相互関係に何の変化もない。従ってこのような冷却水ポ
ンプの使用価値は特に高い。

〔効果〕

本発明に基づく冷却水ポンプは上記のような構成をして
いるため、以下のような顕著な効果を奏することが可能
である。

すなわち、本発明に基づく冷却ポンプにおいては、ポン
プ軸とベルト車が一体的に形成されているため、製造コ
ストを軽減することが可能であり、しかも不釣合減少を
確実に回避可能である。そのため、冷却水ポンプの耐久
性の向上を図ることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく種類の冷却水ポンプの縦断面図
であり； 第２図は既に差込んだポンプ羽根車を含む、第１図の冷
却水ポンプの、ベルト車と一体に形成されたポンプ軸の
断面図であり： 第３図はポンプ軸に対してケーシングを密封するための
シールリップを設けた、第１図と同様の冷却水ポンプの
実施態様の図であり；第４図はシールリップの固定区域
を示した、第３図の冷却水ポンプの部分拡大図であり；
第５図はケーシングが重合材料から成り、リップリング
保持部に直接接して成形された、第３図に示す構造に類
似する冷却水ポンプの図であり； 第６図は重合材料から成るケーシングがころがり軸受の
外側リングに直接接して成形され固定された、第３図に
示す構造に類似する冷却水ポンプの部分図であり； 第７図はポンプ軸がベルト車を介してころがり軸受の外
側リングに支えられた実施態様の図であり；さらに、 第８図は第７図の図示の部分拡大図である。 １・・・ポンプ軸、２・・・ケーシング、３・・・ころ
がり軸受、４・・・パツキン、５・・・羽車、６・・・
ベルト車、７・・・盲穴、８・・・軸方向ストップ、９
・・・シールリップ、１０・・・保持部、１１・・・保
護スリーブ、１２・・・凹陥部、１３・・・軸方向突出
部、１４・・・ヘルド接触部、１５・・・軸方向ストッ
プ、１６・・・環状突出部、１７・・・突起、１日・・
・ラッチ、出願人代理人　　古　　谷　　馨 同　　　　　　　溝　　部　　孝　　床間　　　　　　
　古　　　谷　　　聡 Ｆｉｇ。 Ｆｉｇ、　２ Ｆｉｇ。 Ｆｉｇ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ポンプ軸が貫通するケーシング、ポンプ軸の軸受、
   ポンプ軸パッキン、ポンプ羽根車及びベルト車を具備す
   る、特に内燃機関のポンプケーシングに使用するための
   ベルト駆動装置付冷却水ポンプにおいて、ポンプ軸（１
   ）とベルト車（６）が一体を成して相互に連接するよう
   に形成されていることを特徴とする冷却水ポンプ。 ２　前記ポンプ軸（１）と前記ベルト車（６）が重合材
   料から成ることを特徴とする、請求項１に記載の冷却水
   ポンプ。 ３　前記重合材料がその中に均一に分布する繊維により
   強化されていることを特徴とする、請求項２に記載の冷
   却水ポンプ。 ４　前記ポンプ軸がころがり軸受の中に支承され、該こ
   ろがり軸受によって前記ケーシングの内面に支えられた
   、請求項２又は３に記載の冷却水ポンプにおいて、前記
   ポンプ軸（１）が前記ベルト車（６）を同軸に貫通する
   盲穴（７）を具備し、該盲穴（７）が前記ころがり軸受
   の内側リングの、前記ベルト車（６）と軸方向に相対す
   る端部区域まで伸張することを特徴とする冷却水ポンプ
   。 ５　前記ベルト車（６）が前記ころがり軸受の内側リン
   グに対する軸方向ストップ（８）を具備することを特徴
   とする、請求項４に記載の冷却水ポンプ。 ６　前記ポンプ軸（１）が前記盲穴（７）の軸方向伸張
   区域に段状に拡大した外径を有することを特徴とする、
   請求項４又は５に記載の冷却水ポンプ。 ７　前記ポンプ軸が前記ころがり軸受の中に支承され、
   前記ころがり軸受によって前記ケーシングの外面に支え
   られた、請求項２又は３に記載の冷却水ポンプにおいて
   、前記ポンプ軸（１）が前記ベルト車（６）により前記
   ころがり軸受の外側リング（３、１）に、また前記ころ
   がり軸受がその内側リングにより外面に支えられること
   を特徴とする冷却水ポンプ。 ８　前記ケーシング（２）が重合材料から成ることを特
   徴とする、請求項４ないし６のいずれかに記載の冷却水
   ポンプ。 ９　前記ケーシングを形成する重合材料を直接に接して
   成形することによって、前記ケーシングと前記ころがり
   軸受の外側リング又は内側リングとを結合したことを特
   徴とする、請求項８に記載の冷却水ポンプ。 １０　前記ケーシング（２）がシールリップ（９）によ
   って前記ポンプ軸に対して密封され、該シールリップ（
   ９）が半径方向外向きの円周状保持部（１０）を有し、
   該保持部（１０）が前記ケーシング（２）に直接接して
   成形することによって前記ケーシングと結合されている
   ことを特徴とする、請求項８又は９に記載の冷却水ポン
   プ。 １１　前記シールリップ（９）が製造の都合上円環形で
   あるポリ四フッ化エチレンの板から成り、この円環形板
   が保持部の半径方向内側で前記ポンプ羽根車（５）の方
   向に予めわん曲されていることを特徴とする、請求項１
   ０に記載の冷却水ポンプ。 １２　前記ポンプ軸（１）が前記シールリップ（９）の
   区域に軸の外周を取囲む補強材を具備することを特徴と
   する、請求項１１に記載の冷却水ポンプ。 １３　前記補強材が保護スリーブ（１１）から成ること
   を特徴とする、請求項１２に記載の冷却水ポンプ。 １４　前記保護スリーブ（１１）が金属から成り、前記
   ポンプ軸（１）の成形と固化の際に前記ポンプ軸（１）
   と前記保護スリーブ（１１）を結合したことを特徴とす
   る、請求項１３に記載の冷却水ポンプ。 １５　前記ポンプ軸（１）がその外周の少なくとも１ヵ
   所に半径方向外側へ開放した凹陥部（１２）を具備し、
   前記ポンプ羽根車（５）が該凹陥部（１２）に整合する
   少なくとも１個のラッチ（１８）を具備し、該ラッチ（
   １８）を該凹陥部（１２）に弾挿することができること
   を特徴とする、請求項１ないし１４のいずれかに記載の
   冷却水ポンプ。 １６　前記ポンプ軸の軸受（３）がケーシングの軸方向
   突出部（１３）の中又は上に配設され、前記ベルト車（
   ６）がカップ状に形成され、そのベルト接触部（１４）
   が該軸方向突出部（１３）を取囲むことを特徴とする、
   請求項１ないし１６のいずれかに記載の冷却水ポンプ。 １７　前記ポンプ軸の軸受（３）と前記ベルト接触部（
   １４）の軸方向伸張の中心が前記ポンプ軸（１）の同じ
   半径方向平面に配列されていることを特徴とする、請求
   項１６に記載の冷却水ポンプ。