JPH081188B2 - ベルト駆動装置付冷却水ポンプ - Google Patents

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
のため冷却水ポンプ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なして相互に連接するように
形成され、 ホンプがベルト車を同軸に貫通する盲穴を具備し、 軸受の内側リングがポンプ軸に、外側リングがケーシン
グに配設され、 ポンプ軸が、ベルト車を同軸に貫通する盲穴を具備し、 盲穴が軸方向に軸受内側リングの内端区域まで伸張し、 ベルト車が軸受内側リングに対する軸方向ストップ面を
具備する。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。

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
要なパッ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側がポンプ羽根
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
の保護スリー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ヵ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/min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の軸方向反対側の
区域まで伸張する。

従ってこの区域では、軸方向反対側の端部の区域より
も比較的高い予圧が働く。このためポンプ軸１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１、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、一方軸方向突出部13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の間のパッキン４がスタッフィングボックス形パッキ
ンから成る。必要ならばこれをスリップリングパッキン
又は慣用の構造の他のパッ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図のポンプ軸を説
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１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。そのためポンプケーシングの
大部分をケーシング２内に形成することが必要である。
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１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１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１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
い込むことができ、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。

この実施態様でもころがり軸受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
ルリップの背面に接触する環状張出し部20を有する。軸
方向突出部13はこれによって補剛されるから、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。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。

〔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、しかも不釣合現象
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る。 １……ポンプ軸、２……ケーシング、３……ころがり軸
受、４……パッキン、５……ポンプ羽根車、６……ベル
ト車、７……盲穴、８……軸方向ストップ面、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……ベルト接触部、
15……軸方向ストップ、16……環状突出部、17……突
起、18……ラッチ、

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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）が一体をなして相互に
   連接するように形成され、 前記軸受の内側リングがポンプ軸（１）に、外側リング
   がケーシング（２）に配設され、 ポンプ軸（１）が、ベルト車（６）を同軸に貫通する盲
   穴（７）を具備し、 盲穴（７）が軸方向に軸受内側リングの内端区域まで伸
   張し、 ベルト車（６）が軸受内側リングに対する軸方向ストッ
   プ面（８）を具備することを特徴とする冷却水ポンプ。
2. 【請求項２】ポンプ軸（１）とベルト車（６）が重合材
   料からなることを特徴とする請求項１に記載の冷却水ポ
   ンプ。
3. 【請求項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. 【請求項４】ポンプ軸（１）が盲穴（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１ないし３のいずれかに記載の冷却水ポンプ。
5. 【請求項５】ケーシング（２）が重合材料からなること
   を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の冷却
   水ポンプ。
6. 【請求項６】ケーシングを形成する重合材料を直接接触
   させて成形することによってケーシングと軸受の外側リ
   ングを結合したことを特徴とする請求項５に記載の冷却
   水ポンプ。
7. 【請求項７】ケーシング（２）がシールリップ（９）に
   よってポンプ軸に対して密封され、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、保持部
   （10）がケーシング（２）に直接接して成形することに
   よってケーシング（２）と結合されていることを特徴と
   する請求項５又は６に記載の冷却水ポンプ。
8. 【請求項８】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なり、この円環形
   板が保持部の半径方向内側でポンプ羽根車（５）の方向
   に予め湾曲されていることを特徴とする請求項７に記載
   の冷却水ポンプ。
9. 【請求項９】ポンプ軸（１）がシールリップ（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８に記載の冷却水ポンプ。
10. 【請求項１０】前記補強材が保護スリーブ（11）からな
    ることを特徴とする請求項９に記載の冷却水ポンプ。
11. 【請求項１１】保護スリーブ（11）が金属からなり、ポ
    ンプ軸（１）の成形と固化の際にポンプ軸と保護スリー
    ブを結合したことを特徴とする請求項10に記載の冷却水
    ポンプ。
12. 【請求項１２】ポンプ軸（１）がその外周の少なくとも
    １ヶ所に半径方向外側に開放した凹陥部（12）を具備
    し、ポンプ羽根車（５）が凹陥部（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
    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11のいずれかに記載の冷却水ポンプ。
13. 【請求項１３】前記軸受がケーシングの軸方向突出部
    （13）の中に配設され、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12のいずれか
    に記載の冷却水ポンプ。
14. 【請求項１４】前記軸受とベルト接触部（14）の軸方向
    伸張の中心がポンプ軸（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13に記載の冷却水ポ
    ンプ。