7388178 ウォータポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-20

(45)【発行日】2023-11-29

(54)【発明の名称】ウォータポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/42 20060101AFI20231121BHJP

【ＦＩ】

F04D29/42 B

F04D29/42 E

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019232151

(22)【出願日】2019-12-23

(65)【公開番号】P2021099088

(43)【公開日】2021-07-01

【審査請求日】2022-10-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】橋口 逸朗

(72)【発明者】

【氏名】駒井 健一

【審査官】中村 大輔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０７００９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５９－１２００００（ＪＰ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０１６／０９８４３３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－２４７１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０１６６２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ ２９／４２－２９／４４

Ｆ０４Ｄ ２９／０８

Ｆ０４Ｄ ２９／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸受部が形成されるボデーと、
前記ボデーがガスケットを介して固定される固定部材と、
前記ボデー及び前記固定部材により形成されるポンプ室と、
前記軸受部により回転自在に支持される回転軸と、
前記回転軸と前記ボデーとの間に設けられるシール部材と、
前記回転軸の一端に設けられ、前記ポンプ室に収容されるインペラと、
前記回転軸の他端に設けられ、前記回転軸を回転させるプーリと、
前記ボデー及び前記固定部材により形成され、前記軸受部と前記回転軸の間を通って漏洩した冷却水が導入孔を介して流入する水溜部と、を備え、
前記水溜部は、前記ガスケットにより第１分割部と第２分割部とに分割され、
前記第１分割部及び前記第２分割部は、前記ガスケットに形成される連通孔により連通され、
前記第２分割部は、外部に冷却水を排出するドレン孔を有しており、
前記ガスケットは、前記ドレン孔を覆う延設部を有するウォータポンプ。

【請求項2】

前記水溜部の内壁にリブが設けられる請求項１に記載のウォータポンプ。

【請求項3】

鉛直方向視において、前記導入孔の中心点と前記連通孔の中心点とを通る仮想線は、前記第１分割部の容積を均等に２分する仮想面上に位置する請求項１又は２に記載のウォータポンプ。

【請求項4】

前記連通孔は、前記ドレン孔に比べて鉛直方向下方に形成される請求項１～３のいずれか一項に記載のウォータポンプ。

【請求項5】

前記連通孔は、前記ドレン孔に比べて鉛直方向上方に形成される請求項１～３のいずれか一項に記載のウォータポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はウォータポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ポンプ室から内燃機関の外部に漏洩する冷却水を貯蓄する水溜部を備えるウォータポンプが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、駆動軸、ロータ、ハウジング、ポンプ室構成部材、シール部材、水溜部及びドレン孔を備えるウォータポンプが開示されている。ハウジング及びポンプ室構成部材によりポンプ室が構成される。ポンプ室には、ロータが収容され、ロータが駆動軸により回転することで、冷却水を吐出する。駆動軸とハウジングとの隙間には、冷却水の漏洩を抑制するシール部材が備えられているものの、一部の冷却水がポンプ室から内燃機関の外部に漏洩してしまう。

【0004】

漏洩した冷却水が視認されるとウォータポンプの故障と誤認されるおそれがあるため、漏洩した冷却水を一時的に貯蓄する水溜部を備える。水溜部に貯水される冷却水は内燃機関の熱により蒸発する。漏洩する冷却水の量が蒸発量を上回る場合には、水溜部に設けられたドレン孔により内燃機関の外部に冷却水を放出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１４－２２７９８４

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記特許文献１のウォータポンプでは、水溜部に設けられたドレン孔が大気に開放しているため、異物を含んだ外気がドレンを逆流し、異物がシール部材に到達し、シール性が悪化するという問題がある。

【0007】

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、水溜部に設けられたドレン孔を介して外気が逆流することを抑制するウォータポンプを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するウォータポンプは、軸受部が形成されるボデーと、ボデーがガスケットを介して固定される固定部材と、ボデー及び固定部材により形成されるポンプ室と、軸受部により回転自在に支持される回転軸と、回転軸とボデーとの間に設けられるシール部材と、回転軸の一端に設けられ、ポンプ室に収容されるインペラと、回転軸の他端に設けられ、回転軸を回転させるプーリと、ボデー及び固定部材により形成され、軸受部と回転軸の間を通って漏洩した冷却水が導入孔を介して流入する水溜部と、を備え、水溜部は、ガスケットにより第１分割部と第２分割部とに分割され、第１分割部及び第２分割部は、ガスケットに形成される連通孔により連通され、第２分割部は、外部に冷却水を排出するドレン孔を有しており、前記ガスケットは、前記ドレン孔を覆う延設部を有する。

【0009】

上記構成によれば、ガスケットに設けられる連通孔を通る際に流路抵抗が発生するため、異物を含んだ外気がドレン孔から逆流することを抑制できる。逆流を抑制することで、外部からの異物がシール部材に到達し、シール性が悪化することを抑制できる。また、水溜部をガスケットにより第１分割部及び第２分割部に分割することで、導入孔からドレン孔まで冷却水が壁面を伝う距離が長くなる。これにより、導入孔からドレン孔までの壁面で発生する毛細管現象による冷却水の漏洩を抑制できる。

【0011】

上記構成によれば、延設部を避けて外気がドレン孔に逆流する際に流路抵抗が発生するため、外気の逆流を更に抑制し、シール性の悪化を好適に抑制できる。

【0012】

上記ウォータポンプにおいて、水溜部の内壁にリブが設けられることが好ましい。

【0013】

上記構成によれば、導入孔から連通孔又は連通孔からドレン孔まで冷却水が壁面を伝う距離が長くなり、毛細管現象による冷却水の漏洩を好適に抑制できる。

【0014】

上記ウォータポンプにおいて、鉛直方向視において、導入孔の中心点と連通孔の中心点とを通る仮想線は、第１分割部の容積を均等に２分する仮想面上に位置することが好ましい。

【0015】

上記構成によれば、導入孔から連通孔まで冷却水が壁面を伝う距離が長くなり、毛細管現象による冷却水の漏洩を好適に抑制できる。

【0016】

上記ウォータポンプにおいて、連通孔は、ドレン孔に比べて鉛直方向下方に形成されることが好ましい。

【0017】

上記構成によれば、ドレン孔から連通孔まで外気が逆流する際に、鉛直方向において外気の進行方向が変化するため、流路抵抗が発生し、更に外気の逆流を好適に抑制できる。また、第１分割室は、連通孔ではなく、ドレン孔の位置まで貯水量を確保できるため、ドレン孔を鉛直方向上方に形成することで、貯水量を大きくできる。

【0018】

上記ウォータポンプにおいて、連通孔は、前記ドレン孔に比べて鉛直方向上方に形成されることが好ましい。

【0019】

上記構成によれば、ドレン孔から連通孔まで外気が逆流する際に、鉛直方向において外気の進行方向が変化するため、流路抵抗が発生し、更に外気の逆流を好適に抑制できる。更に、漏洩した冷却水が第１分割部の貯水量を上回る場合には、第２分割部とドレン孔を介してウォータポンプの外部に排水されるため、連通孔が閉塞されない。貯水された冷却水は蒸発することで外部に放出されるが、連通孔が閉塞されないため、第１分割部及び第２分割部に貯水された冷却水がドレン孔及び導入孔から蒸発でき、蒸発効率を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】第１実施形態にかかるウォータポンプの構成の一例を示す断面図である。

【図2】第１実施形態にかかるウォータポンプの構成の一例を示す正面図である。

【図3】第１実施形態にかかるガスケット及び固定部材の構成の一例を示す正面図である。

【図4】第１実施形態にかかる固定部材の構成の一例を示す正面図である。

【図5】第１実施形態にかかるボデー及びインペラの構成の一例を示す背面図である。

【図6】第２実施形態にかかる水溜部の特徴の一例を示す概念図である。

【図7】第３実施形態にかかる水溜部の特徴の一例を示す概念図である。

【図8】第４実施形態にかかる水溜部の特徴の一例を示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

（第１実施形態）
図１は第１実施形態にかかるウォータポンプ１の構成の一例を示す断面図である。図２は第１実施形態にかかるウォータポンプ１の構成の一例を示す正面図である。図３は第１実施形態にかかるガスケット４及び固定部材３の構成の一例を示す正面図である。図４は第１実施形態にかかる固定部材３の構成の一例を示す正面図である。図５は第１実施形態にかかるボデー２及びインペラ６の構成の一例を示す背面図である。

【0022】

本実施形態にかかるウォータポンプ１は、冷却水を車両のエンジン（図示せず）及びラジエータ（図示せず）に循環させ、エンジンで発生した熱を冷却水に吸収させ、ラジエータで冷却水の熱を放出させることでエンジンを冷却する
ウォータポンプ１は、ボデー２、固定部材３、ガスケット４、回転軸５、インペラ６及びプーリ７を有する。

【0023】

ボデー２及び固定部材３は、ガスケット４を挟んだ状態で互いに連結され、ウォータポンプ１の外郭、ポンプ室２１及び水溜部２２を形成する。ポンプ室２１は、内部にインペラ６を収容する。インペラ６がポンプ室２１内で回転することで、冷却水が循環される。

【0024】

ボデー２は、軸受部２３及びシール部材２４を有する。軸受部２３は、ベアリングで構成されており、外周がボデー２に固定され、内周に回転軸５が圧入される。シール部材２４は、回転軸５とボデー２の隙間を通してポンプ室２１から冷却水が漏洩することを抑制する。冷却水が漏洩する場合には、シール部材２４と軸受部２３の間の水抜き通路２５を通り、水溜部２２に貯水される。水抜き通路２５は、ボデー２の鉛直方向上方でウォータポンプ１の外部に接続する。

【0025】

回転軸５は、軸受部２３に圧入される。回転軸５の一端は、ポンプ室２１に収容されるインペラ６に接続し、一体的に回転する。回転軸５の他端は、プーリ７に接続し、クランクシャフト（図示せず）により一体的に回転する。

【0026】

水溜部２２は、導入孔２７で水抜き通路２５に接続し、ポンプ室２１からわずかに漏洩した冷却水を貯水する。貯水した冷却水は、エンジンで発生する熱で蒸発し、水抜き通路２５を介してウォータポンプ１の外部に放出される。漏洩した冷却水が貯水量の上限を上回る場合には、固定部材３に設けられるドレン孔３１を介してウォータポンプ１の外部に冷却水を排出する。

【0027】

水溜部２２は、ガスケット４により第１分割部２２ａ及び第２分割部２２ｂに分割される。

【0028】

第１分割部２２ａは、ボデー２及びガスケット４により形成される。第１分割部２２ａは、水抜き通路２５に接続し、ポンプ室２１から漏洩した冷却水を貯水する。第１分割部２２ａは、ガスケット４に設けられる連通孔４１により第２分割部２２ｂと連通する。第１分割部２２ａから冷却水があふれる場合には、連通孔４１を介して第２分割部２２ｂに貯水される。連通孔４１は、ガスケット４の鉛直方向上方に形成される。これにより、第１分割部２２ａの貯水量を大きくできる。また、冷却水又は外気に含まれる異物が水溜部２２の底部に堆積し、連通孔４１を閉塞することを抑制できる。

【0029】

第２分割部２２ｂは、ガスケット４及び固定部材３により形成される。第２分割部２２ｂは、固定部材３に設けられるドレン孔３１により、ウォータポンプ１の外部と連通する。第２分割部２２ｂは、第１分割部２２ａから溢れた冷却水を貯水する。ドレン孔３１は、固定部材３の鉛直方向上方に形成される。これにより、第２分割部２２ｂの貯水量を大きくできる。また、冷却水又は外気に含まれる異物が第２分割部２２ｂの底部に堆積し、ドレン孔３１を閉塞することを抑制できる。

【0030】

水溜部２２をガスケット４により第１分割部２２ａ及び第２分割部２２ｂに分割することで、連通孔４１を通る際に流路抵抗が発生するため、異物を含んだ外気がドレン孔３１から逆流することを抑制できる。逆流を抑制することで、異物がシール部材２４に到達し、シール性が悪化することを抑制できる。また、導入孔２７からドレン孔３１まで冷却水が壁面を伝う距離が長くなる。これにより、連通孔４１からドレン孔３１までの壁面で発生する毛細管現象による外部への冷却水の漏洩を抑制できる。

【0031】

第１分割部２２ａは、リブ２６を有する。リブ２６は、ボデー２に設けられ、第１分割部２２ａの内側に向けて突出する。リブ２６は、水抜き通路２５から連通孔４１まで冷却水が壁面を伝う距離が長くなるように配置されている。これにより、冷却水が壁面を伝う距離が長くなり、毛細管現象による第２分割部２２ｂへの冷却水の漏洩を抑制することができる。なお、毛細管現象は水抜き通路２５から連通孔４１に至るまでのあらゆる壁面で発生するため、リブ２６は第１分割部２２ａの壁面のどこに設けてもよい。また、第２分割部２２ｂにリブ２６を設けることで、連通孔４１からドレン孔３１までの壁面で発生する毛細管現象による外部への冷却水の漏洩を抑制できる。

【0032】

ガスケット４は、ボデー２及び固定部材３の間からドレン孔３１を覆うように延設される延設部４２を有する。これにより、延設部４２を避けて外気がドレン孔３１に逆流する際に流路抵抗が発生するため、逆流を抑制し、シール性の悪化を抑制できる。

【0033】

以上に記述したように、本実施形態によれば少なくとも以下の効果を得られる。
・ガスケット４に設けられる連通孔４１を通る際に流路抵抗が発生するため、異物を含んだ外気がドレン孔３１から逆流することを抑制できる。逆流を抑制することで、異物がシール部材２４に到達し、シール性が悪化することを抑制できる。また、水溜部２２をガスケット４により第１分割部２２ａ及び第２分割部２２ｂに分割することで、導入孔２７からドレン孔３１まで冷却水が壁面を伝う距離が長くなる。これにより、導入孔２７からドレン孔３１までの壁面で発生する毛細管現象による外部への冷却水の漏洩を抑制できる。
・延設部４２を有することで、延設部４２を避けて外気がドレン孔３１に逆流する際に流路抵抗が発生するため、外気の逆流を抑制し、シール性の悪化を抑制できる。
・第１分割部２２ａがリブ２６を有することで、導入孔２７から連通孔４１まで冷却水が壁面を伝う距離が長くなり、毛細管現象による冷却水の漏洩を抑制できる。
・連通孔４１を導入孔２７に対して水溜部２２における対角に形成することで、導入孔２７から連通孔４１まで冷却水が壁面を伝う距離が長くなり、毛細管現象を抑制できる。
・連通孔４１又はドレン孔３１を水溜部２２の鉛直方向上方に設けることで、第１分割部又は第２分割部の貯水量を大きくできる。また、冷却水又は外気に含まれる異物が水溜部２２の底部に堆積し、連通孔４１又はドレン孔３１を閉塞することを抑制できる。
（第２実施形態）
図６は第２実施形態にかかる水溜部２２の特徴の一例を示す概念図である。

【0034】

第２実施形態について、第１実施形態と異なる構成のみ説明する。第２実施形態は、連通孔４１とドレン孔３１の相対的な位置関係が異なる。

【0035】

本実施形態にかかる連通孔４１は、ドレン孔３１に比べて鉛直方向下方に形成される。これにより、ドレン孔３１から連通孔４１まで外気が逆流する際に、鉛直方向において外気の進行方向が変化するため、流路抵抗が発生し、更に外気の逆流を抑制できる。また、第１分割部は、連通孔４１ではなく、ドレン孔３１の位置まで貯水量を確保できるため、ドレン孔３１を鉛直方向上方に形成することで、貯水量を大きく維持できる。

【0036】

（第３実施形態）
図７は第３実施形態にかかる水溜部２２の特徴の一例を示す概念図である。

【0037】

第３実施形態について、第１実施形態と異なる構成のみ説明する。第３実施形態は、連通孔４１とドレン孔３１の相対的な位置関係が異なる。

【0038】

本実施形態にかかる連通孔４１は、ドレン孔３１に比べて鉛直方向上方に形成される。これにより、ドレン孔３１から連通孔４１まで外気が逆流する際に、鉛直方向において外気の進行方向が変化するため、流路抵抗が発生し、更に外気の逆流を抑制できる。更に、漏洩した冷却水が第１分割部２２ａの貯水量を上回る場合には、第２分割部２２ｂとドレン孔３１を介してウォータポンプ１の外部に排水されるため、連通孔４１が閉塞されない。貯水された冷却水は蒸発することで外部に放出されるが、連通孔４１が閉塞されないため、第１分割部２２ａ及び第２分割部２２ｂに貯水された冷却水がドレン孔３１及び導入孔２７から蒸発でき、蒸発効率を向上できる。なお、鉛直方向に垂直な方向において、外気の進行方向が変化するようにドレン孔３１及び連通孔４１の相対的な位置を設定しても同様の効果が得られる。

【0039】

（第４実施形態）
図８は第４実施形態にかかる水溜部２２の特徴の一例を示す概念図である。

【0040】

第４実施形態について、第１実施形態と異なる構成のみ説明する。第４実施形態は、導入孔２７と連通孔４１の相対的な位置関係が異なる。

【0041】

鉛直方向視において、導入孔２７の中心点と連通孔４１の中心点とを通る仮想線８１は、第１分割部２２ａの容積を均等に２分する仮想面上８２に位置する。

【0042】

これにより、導入孔２７から連通孔４１まで冷却水が壁面を伝う距離が最も長くなる。これにより、導入孔２７から連通孔４１までの壁面で発生する毛細管現象による外部への冷却水の漏洩を抑制できる。なお、連通孔４１とドレン孔３１との位置関係においても同様の構成で、同様の効果が得られる。なお、導入孔２７と連通孔４１の相対的な位置関係のように、ドレン孔３１及び連通孔４１の相対的な位置を設定しても同様の効果が得られる。

【符号の説明】

【0043】

１ ウォータポンプ
２ ボデー
３ 固定部材
４ ガスケット
５ 回転軸
６ インペラ
７ プーリ
２１ ポンプ室
２２ 水溜部
２２ａ 第１分割部
２２ｂ 第２分割部
２３ 軸受部
２４ シール部材
２５ 水抜き通路
２６ リブ
２７ 導入孔
３１ ドレン孔
４１ 連通孔
４２ 延設部
８１ 仮想線
８２ 仮想面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】