专利名称：流体泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车用发动机等所具有的、通常被称作水泵的流体泵。
背景技术：
在以汽车用发动机为首的水冷式发动机中，使用水(冷却水)来作为用于对气缸和气缸盖进行冷却的介质(制冷剂)，并设置了流体泵来作为用于将该冷却水送入到水冷套内并强制地使其进行循环的装置。该水冷套形成于发动机的气缸体内。这样的流体泵通常被称作水泵，包括泵底座，由气缸体的一部分构成，形成有冷却水的排出口和吸入口；泵体，安装在该泵底座上而形成了泵室；泵带轮，在泵体的外周部上，通过轴承(向心轴承)而被旋转自由地支承着；泵轴，其一端部连结于泵带轮，并且通过泵体的开口部而延伸到泵室内；叶轮(叶轮)，安装于该泵轴的另一端部并位于泵室内。在泵带轮上架设有与发动机的曲轴相连接的驱动带，在泵带轮被曲轴驱动而进行旋转时，与泵带轮形成为一体的泵轴与叶轮一同进行旋转。叶轮旋转时，冷却水从吸入口被吸入，并在离心力作用下向外周侧飞散出去而被从排出口排出到水冷套内(例如，参照日本特开平5-312186号公报、日本特开2002-349481号公报、日本特开2004-84610号公报)。
在这种构造的水泵中需要保持泵室的密闭性，因此在泵体开口部处的泵轴与泵体之间设置了密封部件。该密封部件大多采用被称作机械密封件的密封部件，通过使这两个密封构件相接触而形成了密封面。该被称作机械密封件的密封部件由安装于泵体侧的构件(泵体侧密封构件)和安装于泵轴侧的构件(泵轴侧密封构件)构成。
但是，在以往的水泵中，由于通常是将轴承与密封部件沿轴向并排配置在泵轴上，因此在泵轴被泵带轮驱动而进行旋转时，与此相伴随，泵轴以尽管很微小但却与本来的旋转轴错开的状态来进行旋转，从而产生所谓的轴偏摆。像这样，在泵轴产生轴偏摆时，由于构成密封部件的泵轴侧密封构件会相对于泵体侧密封构件产生相对变动，因此不能使密封面的表面压力保持恒定，从而存在从密封面泄漏液体的隐患。另外，像上述那样，由于将轴承与密封部件沿轴向并排配置在泵轴上，因此对于缩短泵轴的轴向尺寸会存在极限，妨碍了泵整体的小型化。
发明内容
本发明是鉴于这样的问题而做成的，其目的在于提供一种可以防止由轴构件的轴偏摆引起的从密封面泄漏液体，并且可以谋求泵整体的小型化的构造的流体泵。
本发明的流体泵具有泵壳(例如，由实施方式的泵底座2及泵体5构成)，在内部形成有泵室，并且具有与泵室相连的流体的排出口及吸入口；轴承，安装于在泵壳处的向外方突出的圆筒部的外周面上；泵驱动构件(例如，实施方式的泵带轮9)，从外周侧覆盖圆筒部，并且通过轴承而旋转自由地安装在泵壳上；轴构件(例如，实施方式的泵轴10)，其一端安装在泵驱动构件上，并通过形成于圆筒部的开口部而突出到泵室内；叶轮(例如，实施方式的叶轮11)，安装于轴构件的另一端侧，并位于泵室内；密封部件(例如，实施方式的机械密封件12)，在开口部的内周，由安装于圆筒部的泵体侧密封构件及安装于轴构件上、并在轴向上与泵体侧密封构件相对置地进行接触的泵轴侧密封构件构成，随着由动力源(例如，实施方式的发动机EG)驱动的带轮构件的旋转动作，通过轴构件而使叶轮在泵室内进行旋转，从而由吸入口吸入流体并将其从排出口排出。而且，负载支承面与密封面在与轴垂直的方向上大致重合，该负载支承面包含轴承的负载支承中心，并在与轴垂直的方向上延伸；该密封面是泵体侧密封构件与泵轴侧密封构件相对置地进行接触的面，并在与轴垂直的方向上延伸。
另外，优选为泵壳由具有排出口及吸入口的底座构件(例如，实施方式的泵底座1)、和覆盖排出口及吸入口地安装在底座构件上的泵体构件(例如，实施方式的泵体5)构成，并在泵体构件上形成有圆筒部。
在这种构造的流体泵中，也可以形成为这样的构造底座构件在发动机的气缸体的侧面上与气缸体形成为一体，排出口与形成在气缸体内的水冷套相连，随着叶轮的旋转而将从排出口排出的流体供给到水冷套内。
并且，优选为泵体构件由在外周面上安装有轴承的圆筒部、与下摆部而形成为一体，在安装于圆筒部的轴承的内周面的内侧区域内形成有开口部。该下摆部具有自圆筒部的内侧端部而拓宽的形状，并且覆盖排出口及吸入口地与底座构件相接合而形成了泵室。
在本发明的流体泵中，由于形成为包含旋转自由地支承带轮构件的轴承的负载支承中心(大致为轴承的厚度方向中心)在内的平面、与包含保持泵室的密闭性的密封部件的密封面(泵体侧密封构件与泵轴侧密封构件的接触面)在内的平面(并且与带轮构件的旋转轴相垂直的平面)在与轴垂直的方向上基本重合的构造，因此即使轴构件在随着带轮构件的旋转动作而进行旋转时产生了轴偏摆，也可以将随着轴构件的旋转而产生的两密封构件之间的相对变动量抑制得极小，从而可以使密封面的接触表面压力保持恒定。由此，可以有效地防止由轴构件的轴偏摆所引起的从密封部件的密封面泄漏液体的状况，从而提高了泵室的密闭性的保持性能。另外，在这样的结构中，由于密封部件被配置在轴承的内周面的内周侧的区域内，因此与将轴承和密封部件沿轴向并排配置在轴构件上的以往的构造相比，可以缩短轴构件的轴向尺寸，从而可以谋求流体泵的整体轻量小型化和制造成本的低廉化。
图1是表示本发明的流体泵的一实施方式的水泵的结构的侧剖视图。
图2是表示冷却水通过上述水泵而进行循环的循环路径的框图。
具体实施例方式
下面，参照
本发明的最佳实施方式。图1用剖视图表示了本发明的流体泵的一实施方式的水泵1的结构。如图2所示，在该实施方式中，采用水泵1来作为用于强制地使冷却水在水冷套WJ内进行循环的装置。该水冷套WJ形成于汽车用发动机EG的气缸体内。
如图1所示，水泵1是以由发动机EG的气缸体的一部分构成的泵底座2为底座而组装起来的。在泵底座2上设有与向水冷套WJ内流入冷却水的排出流道L1相连的排出口3、和与冷却水的回流流道L2相连的吸入口4，这两个口3、4分别在泵底座2的表面2a(图1中的左面)开口。
泵体5通过多个螺栓6而装卸自由地安装在泵底座2的表面2a上，由泵底座2和泵体5包围起来的空间形成了泵室7。另外，泵底座2和泵体5构成了泵壳。泵体5具有中空的圆筒部5a、和从该圆筒部5a的端部向外拓宽延伸的下摆部5b，在泵体5安装在泵底座2上的状态下，形成于泵底座2的上述排出口3及吸入口4被下摆部5b覆盖。另外，圆筒部5a形成为在与泵底座2的表面2a相垂直的方向(图1中的纸面左右方向)上延伸的状态。
泵带轮9通过轴承(向心轴承)8而与泵体5同心地安装于泵体5的圆筒部5a的外周上。泵带轮9具有由从外周侧将泵体5的圆筒部5a覆盖的中空圆筒部9a及设置在该中空圆筒部9a的侧端部上的底部9b构成的有底圆筒形状，轴承8的外国8a固定在泵带轮9的内周面上，并且轴承8的内圈8b固定在泵体5的外周面上，由此，泵带轮9形成为与泵体5同心地被相对旋转自由地支承于泵体5上的状态。在泵带轮9的外周面上形成有用于架设与发动机EG的曲轴CS相连接的驱动带DB的带沟9c，曲轴CS的旋转驱动力通过架设在带沟9c上的驱动带DB而被传递至泵带轮9，泵带轮9进行旋转驱动。因此，来自驱动带DB的负载(带负载)在与轴垂直的方向上作用于泵带轮9，但为了防止对轴承8施加偏心负载而谋求提高轴承8的耐久性，设定成使泵带轮9的外周面的带沟9c的宽度方向中心位置与轴承8的宽度方向中心位置(轴承8的负载支承中心位置)在与轴垂直的方向上基本重合。
泵轴10的一端部通过压入而被安装在泵带轮9的底部9b上，泵轴10在使其中心轴AX2与泵带轮9的旋转轴(轴承8的外圈8a的旋转中心轴)AX1一致的状态下，贯穿形成于泵体5的圆筒部5a端部的开口部5c而延伸到泵室7内。另外，开口部5c形成在安装于圆筒部5a上的轴承8的内圈8b的内周面的内侧区域内。叶轮(叶轮)11固定在泵轴10的另一端部上，并配置在泵室7内。该叶轮11由在中央部具有中空圆筒状的轴安装部11a的平板部11b、和安装在该平板部11b上的多个叶片11c构成，泵轴10被压入到轴安装部11a内，从而叶轮11被固定在泵轴10上。
泵轴10与泵体5的开口部5c之间通过机械密封件12而进行密封。机械密封件12由固定在泵体5的开口部5c的内周上的环状的泵体侧密封构件12a、和通过压入而被固定于泵轴10中间部的环状的泵轴侧密封构件12b构成，泵体侧密封构件12a与泵轴侧密封构件12b以在泵轴10的中心轴AX2的方向上相对置的状态滑动接触，由此保持了泵室7的密闭性。如图1所示，在这里，保持泵室7的密闭性的机械密封件12被配置成使其密封面SP(泵体侧密封构件12a与泵轴侧密封构件12b的接触面)与包含旋转自由地支承泵带轮9的轴承8的负载支承中心(大致为轴承8的厚度方向中心)在内的平面BP(密封面SP和负载支承中心平面BP均是与泵带轮9的旋转轴AX1相垂直的平面)基本重合。
如图2所示，水泵1的泵带轮9由发动机EG的曲轴CS通过驱动带DB驱动。由此，与泵带轮9形成为一体的泵轴10与叶轮11一同进行旋转。随着叶轮11的旋转，被吸入到吸入口4内的回流流道L2内的冷却水受到伴随叶轮11的旋转而产生的离心力而向外周侧飞散出去，并从排出口3排出到排出流道L1内。在被排出到排出流道L1内的冷却水被送入水冷套WJ、并对发动机EG的气缸和气缸盖(均未图示)等进行冷却之后，从连接流道CL流入散热器RD而进行散热。然后再次从回流流道L2回流入水泵1，并被从吸入口4吸入而从排出口3排出。在连接流道CL中设置有通过恒温器而进行动作的切换阀SV，在冷却水的温度低于设定温度时，使冷却水流入散热器RD，在冷却水的温度高于设定温度时，使冷却水流入分流流道BL。分流流道BL与回流流道L2连通，不经过散热器RD地由水泵1直接吸入冷却水。通过这样地操作，水泵1强制地使冷却水在水冷套WJ内进行循环。
水泵1具有上述那样的构造，但在该水泵1中，由于包含旋转自由地支承泵带轮9的轴承8的负载支承中心在内的平面BP与保持泵室7的密闭性的机械密封件12的密封面SP(泵体侧密封构件12a与泵轴侧密封构件12b的接触面)基本重合，因此即使在泵轴10随着泵带轮9的旋转动作而进行旋转时产生轴偏摆，也可以将随着泵轴10的旋转而产生的两密封构件12b、12a之间的相对变动量抑制得极小，从而可以使密封面SP的表面压力保持恒定。由此，可以防止由泵轴10的轴偏摆所引起的从机械密封件12的密封面SP泄漏液体的状况，从而提高了泵室7的密闭性的保持性能。如图1所示，在这里，得以将泵轴10产生轴偏摆时的两密封构件12b、12a之间的相对变动量抑制得最小，是在包含轴承8的负载支承中心在内的平面BP与机械密封件12的密封面SP完全重合时所取得的，只要是包含轴承8的负载支承中心在内的平面BP与机械密封件12的密封面SP基本重合，即可充分地得到上述效果。
另外，在这样的构造中，由于将机械密封件12配置在轴承8的内周面(内圈8b的内周面)的内侧区域内，因此与将轴承和机械密封件沿轴向并排配置在泵轴上的以往的构造相比，可以缩短泵轴10的轴向尺寸，从而可以谋求水泵1的整体轻量小型化和制造成本的低廉化。
至此，说明了本发明的最佳实施方式，但本发明的范围并不限定于上述的实施方式。例如，可以代替由曲轴CS通过驱动带DB对泵带轮9进行驱动的构造，而设定成由曲轴CS通过齿轮机构进行驱动的构造。另外，本发明的流体泵并不限定用于汽车用发动机的冷却，而可以应用于其他的动力机械的发动机的冷却，另外，并不限定用于发动机的冷却，可以应用于供给液体所使用的各种流体泵。另外，在本发明的流体泵中所使用的流体并不限定于水，油等的其他的流体也是可以的。
权利要求
1.一种流体泵，其特征在于，具有泵壳，在内部形成有泵室，并且具有与上述泵室相连的流体的排出口及吸入口；轴承，安装于在上述泵壳处的向外方突出的圆筒部的外周面上；泵驱动构件，从外周侧覆盖上述圆筒部，并且通过上述轴承而旋转自由地安装在上述泵壳上；轴构件，其一端安装在上述泵驱动构件上，并通过形成于上述圆筒部上的开口部而突出到上述泵室内；叶轮，安装于上述轴构件的另一端侧，并位于上述泵室内；密封部件，在上述开口部的内周，由安装于上述圆筒部的泵体侧密封构件及安装于上述轴构件并在轴向上与上述泵体侧密封构件相对置接触的泵轴侧密封构件构成，随着由动力源驱动的上述带轮构件的旋转动作，通过上述轴构件而使上述叶轮在泵室内进行旋转，从而由上述吸入口吸入流体并将流体从上述排出口排出，包含上述轴承的负载支承中心在内的在与轴垂直的方向上延伸的负载支承面和上述泵体侧密封构件与上述泵轴侧密封构件相对置接触的在与轴垂直的方向上延伸的密封面大致重合。
2.根据权利要求1所述的流体泵，其特征在于，上述泵壳由具有上述排出口及上述吸入口的底座构件、和覆盖上述排出口及上述吸入口并安装在上述底座构件上的泵体构件构成，在上述泵体构件上形成有上述圆筒部。
3.根据权利要求2所述的流体泵，其特征在于，上述底座构件在发动机的气缸体的侧面上与上述气缸体形成为一体，上述排出口与形成在上述气缸体内的水冷套相连，随着上述叶轮的旋转而将从上述排出口排出的流体供给到上述水冷套内。
4.根据权利要求2所述的流体泵，其特征在于，上述泵体构件由在外周面上安装上述轴承的上述圆筒部和下摆部形成为一体，在安装于上述圆筒部上的上述轴承的内周面的内侧区域内形成有上述开口部，该下摆部具有自上述圆筒部的内侧端部而拓宽的形状，并且覆盖上述排出口及上述吸入口地与上述底座构件相接合而形成上述泵室。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的流体泵，其特征在于，上述泵驱动构件形成为由从外周侧覆盖上述泵体构件的上述圆筒部的中空圆筒部、及设置在该中空圆筒部的侧端部上的底部构成的有底圆筒形状，上述轴承的外圈固定在上述泵驱动构件的上述中空圆筒部的内周面上，并且内圈固定在上述泵体构件的上述圆筒部的外周面上，由此，上述泵驱动构件与上述泵体构件同心地被相对旋转自由地支承在上述泵体构件上。
6.根据权利要求2～5中任一项所述的流体泵，其特征在于，在上述泵驱动构件的外周面上形成有用于架设与上述驱动源相连接的驱动带的带沟，上述驱动源的旋转驱动力通过架设在上述带沟上的上述驱动带而被传递到上述泵驱动构件，从而对上述泵驱动构件进行旋转驱动，上述泵驱动构件的上述带沟的宽度方向中心位置与上述轴承的负载支承中心位置在轴向上基本重合。
全文摘要
本发明提供一种流体泵。泵带轮(9)通过安装在其与泵体(5)之间的轴承(8)而相对于泵体(5)被旋转自由地支承着。泵轴(10)沿着泵带轮(9)的旋转轴(AX1)而在由泵底座(2)和泵体(5)包围起来而形成的泵室(7)中延伸，该泵轴(10)的一端部安装在泵带轮(9)上，另一端部位于泵室(7)内并安装有叶轮(11)。构成保持泵室(7)的密闭性的机械密封件(12)的泵体侧密封构件(12a)与泵轴侧密封构件(12b)以在泵轴(10)的延伸方向上相对置的状态进行接触，形成了密封面(SP)，包含轴承(8)的负载支承中心在内的平面(BP)与包含机械密封件(12)的密封面(SP)在内的平面(PP)基本重合。
文档编号F04D29/04GK101027492SQ20058003264
公开日2007年8月29日 申请日期2005年8月3日 优先权日2004年9月27日
发明者傍士武 申请人:株式会社Tbk