JP2013194625A - Water pump - Google Patents

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Shigeo Hisayoshi
茂生 久芳
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Hitachi Astemo Ltd
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water pump capable of preventing a rotor from slipping out of a shaft, even before installing a pump cover.SOLUTION: An outer diameter of a rotor integrally formed with blade parts, is formed in a larger diameter than an outer diameter of an impeller, a first opening part formed in a larger diameter than the outer diameter of the impeller and a smaller diameter than the outer diameter of the rotor, is arranged in one side of a rotor chamber for accommodating the rotor of an accommodating component, and a second opening part formed in a larger diameter than the outer diameter of the rotor, is arranged in the other side of the rotor chamber.

Description

本発明は、ウォータポンプに関する。   The present invention relates to a water pump.

下記の特許文献１には、ハウジングの隔壁状部に軸部が固着され、この軸部にインペラと一体に形成されたインナロータマグネットが回転可能に支持されたウォータポンプが開示されている。   Patent Document 1 below discloses a water pump in which a shaft portion is fixed to a partition-shaped portion of a housing, and an inner rotor magnet integrally formed with the impeller is rotatably supported on the shaft portion.

特開２０１０−１２１５３９号公報JP 2010-121539 A

エンジン冷却用に用いられるウォータポンプのポンプカバーはエンジンカバーと一体に形成されることがある。その場合、ウォータポンプのうちポンプカバー以外の部分がまず組み立てられ、別のエンジン組み立ての場所に輸送した後にポンプカバーに装着することとなる。しかしながら、特許文献１に記載のウォータポンプでは、インナロータマグネットが軸部から抜けるため、運送時の欠損のおそれや、ウォータポンプをエンジンハウジングに取り付ける際の困難性が高くなる問題があった。
本発明は、上記問題に着目されたもので、ポンプカバーを装着前であっても、ロータ（インナロータマグネット）がシャフト（軸部）から抜けることを防止することができるウォータポンプを提供することである。 A pump cover of a water pump used for engine cooling may be formed integrally with the engine cover. In that case, the parts other than the pump cover of the water pump are first assembled and transported to another engine assembly place, and then attached to the pump cover. However, in the water pump described in Patent Document 1, the inner rotor magnet is detached from the shaft portion, so that there is a risk of loss during transportation, and difficulty in attaching the water pump to the engine housing increases.
The present invention focuses on the above problem, and provides a water pump that can prevent the rotor (inner rotor magnet) from coming off the shaft (shaft) even before the pump cover is attached. It is.

上記目的を達成するため、本発明のウォータポンプは、羽部と一体に形成したロータの外径を、インペラの外径よりも大径に形成し、収容部材のロータを収容するロータ室の一方に、インペラの外径よりも大径であってロータの外径よりも小径に形成された第１開口部を、ロータ室の他方に、ロータの外径よりも大径に形成された第2開口部を設けた。   In order to achieve the above object, the water pump according to the present invention is configured such that the outer diameter of the rotor formed integrally with the wing portion is larger than the outer diameter of the impeller, and one of the rotor chambers that accommodates the rotor of the accommodating member. In addition, a first opening formed larger than the outer diameter of the impeller and smaller than the outer diameter of the rotor is provided in the second opening formed on the other side of the rotor chamber and larger than the outer diameter of the rotor. An opening was provided.

よって、新たな部材を設けることなく、ロータがシャフトから抜け落ちることを防止することが可能となるため、部品点数や工数の低減により低コスト化、生産性向上を図ることができる。   Therefore, since it is possible to prevent the rotor from falling off the shaft without providing a new member, cost reduction and productivity improvement can be achieved by reducing the number of parts and man-hours.

実施例１のウォータポンプの斜視図である。It is a perspective view of the water pump of Example 1. 実施例１のウォータポンプの断面図である。It is sectional drawing of the water pump of Example 1. FIG. 実施例１のウォータポンプの分解断面図である。1 is an exploded cross-sectional view of a water pump according to Embodiment 1. FIG. 実施例１のウォータポンプをポンプカバーに取り付ける状態の図である。It is a figure of the state which attaches the water pump of Example 1 to a pump cover.

［実施例１］
〔ウォータポンプの構成〕
ウォータポンプ1は、エンジンの冷却水を供給する供給源として使用される。図１はウォータポンプ1の斜視図、図２はウォータポンプ1の断面図、図３はウォータポンプ1の分解断面図、図４はウォータポンプ1をポンプカバー2に取り付ける状態の図である。
ウォータポンプ1は、羽部33と一体に形成されたロータ4と、ステータ5と、これらを収容するポンプハウジング6とから構成されている。 [Example 1]
[Configuration of water pump]
The water pump 1 is used as a supply source for supplying engine cooling water. 1 is a perspective view of the water pump 1, FIG. 2 is a sectional view of the water pump 1, FIG. 3 is an exploded sectional view of the water pump 1, and FIG. 4 is a view showing a state in which the water pump 1 is attached to the pump cover 2.
The water pump 1 includes a rotor 4 formed integrally with the wing portion 33, a stator 5, and a pump housing 6 that accommodates them.

（インペラの構成）
インペラ3には、ロータ4と反対側の端部に形成された傘部31と、ロータ4側に形成された円盤部32との間に複数の羽部33が形成されている。傘部31の外観は、円錐の中心部に円筒状の開口部を形成した形状となっており、この開口部よって吸入部31aが形成されている。羽部33は中心から径方向に向かう直線に対して、傾斜してまたは弧を描くように形成されている。羽部33の中心側端部は、吸入部31aの開口径よりも小さな径の円上に配置されている（以下、この円のことを羽部開口円33aと呼ぶ）。 (Impeller configuration)
In the impeller 3, a plurality of wing parts 33 are formed between an umbrella part 31 formed at the end opposite to the rotor 4 and a disk part 32 formed on the rotor 4 side. The appearance of the umbrella part 31 has a shape in which a cylindrical opening is formed at the center of the cone, and the suction part 31a is formed by this opening. The wing part 33 is formed so as to be inclined or to form an arc with respect to a straight line extending in the radial direction from the center. The center side end of the wing part 33 is disposed on a circle having a diameter smaller than the opening diameter of the suction part 31a (hereinafter, this circle is referred to as a wing part opening circle 33a).

（ロータの構成）
ロータ4の外径（図２の径B）は、インペラ33の外径（図２の径A）よりも大径に形成されており、全周にわたって複数の永久磁石41が埋め込まれている。隣り合う永久磁石41同士は、磁極が異なるように配置されている。インペラ3とロータ4との間は円盤部32の外径よりも小さな外径の円柱状に小径部42が形成されている。
小径部42とロータ4の中心部を貫通する貫通孔43が形成されている。貫通孔43の両端には、貫通孔43よりも大径であって、羽部開口円33aよりも小径に形成されたベアリング収容部43a,43bが形成されている。ベアリング収容部43a,43bには、それぞれベアリング8a,8bが圧入される。 (Configuration of rotor)
The outer diameter of the rotor 4 (diameter B in FIG. 2) is formed larger than the outer diameter of the impeller 33 (diameter A in FIG. 2), and a plurality of permanent magnets 41 are embedded over the entire circumference. Adjacent permanent magnets 41 are arranged such that the magnetic poles are different. A small diameter portion 42 is formed between the impeller 3 and the rotor 4 in a cylindrical shape having an outer diameter smaller than the outer diameter of the disk portion 32.
A through hole 43 penetrating the small diameter portion 42 and the central portion of the rotor 4 is formed. At both ends of the through hole 43, bearing housing portions 43a and 43b having a diameter larger than that of the through hole 43 and smaller than that of the wing opening circle 33a are formed. Bearings 8a and 8b are press-fitted into the bearing accommodating portions 43a and 43b, respectively.

（ステータの構成）
ステータ5は複数のコイル5aによって構成されている。ステータ5は全体として中心部に貫通孔を有する略円柱状に形成されている。各コイル5aは、コントロールユニットハウジング8内に収容されたコントロールユニットに接続され、ウォータポンプ1の回転制御に応じた電力が供給される。 (Structure of stator)
The stator 5 is composed of a plurality of coils 5a. The stator 5 as a whole is formed in a substantially cylindrical shape having a through hole in the center. Each coil 5a is connected to a control unit housed in the control unit housing 8, and is supplied with electric power according to the rotation control of the water pump 1.

（ハウジングの構成）
ポンプハウジング6は、両端が開口した収容部材60と、収容部材60の一方の第２開口部60cを閉塞する蓋部材61と、収容部材60および蓋部材61との間で水密な空間を隔成する水密壁62とから構成されている。
収容部材60の外観は、円筒部の軸方向一方側にフランジ60aが形成された形状となっている。収容部材60の内部は中空であり、軸方向一方側に開口部60bが形成され、他方側に第２開口部60cが形成されている。開口部60bの内径は、インペラ3の円盤部32の外径よりも大きく、ロータ4の外径よりも小さく形成されている。また第２開口部60cの内径は、ロータ4の外径よりも大きく形成されている。開口部60bの収容部材60内部側には全周に渡って凸部60dが形成されている。この凸部60dの内周側にはシールリング10が設けられている。収容部材60の一方側には、インペラ3の回転方向に略「の」の字の吐出溝60eが形成されている。
蓋部材61の外観は円盤状に形成されており、収容部材60側の側面の中心部には円柱凹状のシャフト圧入部61aが形成されている。又、蓋部材61の外周側には凸部が設けられ、その凸部の外径が第２開口部60cの内径とほぼ同径に形成された嵌合部61bが設けられている。
水密壁62は全体として円筒状に形成されており、その厚さは収容部材60および蓋部材61の壁厚よりも薄く形成されている。 (Housing configuration)
The pump housing 6 defines a watertight space between the housing member 60 whose both ends are open, a lid member 61 that closes one second opening 60c of the housing member 60, and the housing member 60 and the lid member 61. And a watertight wall 62.
The appearance of the housing member 60 has a shape in which a flange 60a is formed on one axial side of the cylindrical portion. The interior of the housing member 60 is hollow, and an opening 60b is formed on one side in the axial direction, and a second opening 60c is formed on the other side. The inner diameter of the opening 60 b is larger than the outer diameter of the disk portion 32 of the impeller 3 and smaller than the outer diameter of the rotor 4. Further, the inner diameter of the second opening 60c is formed larger than the outer diameter of the rotor 4. A convex portion 60d is formed over the entire circumference on the inside of the housing member 60 of the opening 60b. A seal ring 10 is provided on the inner peripheral side of the convex portion 60d. On one side of the housing member 60, a discharge groove 60 e having a substantially “-” shape is formed in the rotation direction of the impeller 3.
The outer appearance of the lid member 61 is formed in a disc shape, and a cylindrical concave shaft press-fitting portion 61a is formed at the center of the side surface on the housing member 60 side. Further, a convex portion is provided on the outer peripheral side of the lid member 61, and a fitting portion 61b having an outer diameter of the convex portion substantially the same as the inner diameter of the second opening 60c is provided.
The watertight wall 62 is formed in a cylindrical shape as a whole, and the thickness thereof is formed thinner than the wall thickness of the housing member 60 and the lid member 61.

（シャフトの構成）
インペラ3およびロータ4は、シャフト7によって回転自在に支持されている。シャフト7は円柱棒状であって、一端側に小径部7aが、他端側には大径部7bが形成されている。小径部7aの外径は、後述するポンプカバー2のシャフト支持孔2dの内径よりも若干小径に形成されている。大径部7bの外径は、蓋部材61のシャフト圧入部61aとほぼ同径に形成されている。 (Shaft configuration)
The impeller 3 and the rotor 4 are rotatably supported by the shaft 7. The shaft 7 has a cylindrical rod shape, and a small diameter portion 7a is formed on one end side, and a large diameter portion 7b is formed on the other end side. The outer diameter of the small diameter portion 7a is slightly smaller than the inner diameter of a shaft support hole 2d of the pump cover 2 described later. The outer diameter of the large diameter portion 7b is formed to be substantially the same as the shaft press-fit portion 61a of the lid member 61.

（ポンプボディの組み付け）
収容部材60の内部にはステータ5が収容され、ステータ5の内周側に水密壁62が挿入される。水密壁62は、収容部材60の開口部60bと後から装着される蓋部材61とに固定される。水密壁62の内周側には、収容部材60の第２開口部60c側からインペラ3及びロータ4が挿入される。ロータ4の外径は開口部60bの内径よりも大径に形成されているため、インペラ3及びロータ4が開口部60bから抜け落ちることはない。蓋部材61のシャフト圧入部61aにシャフト7を圧入し、蓋部材61とシャフト7とを一体にした状態で、第２開口部60cに蓋部材61を装着する。
水密壁62の内周と蓋部材61とに囲まれた空間によりロータ室6aが形成され、このロータ室6a内にロータ4が収容されることとなる。ステータ5は、収容部材60、蓋部材61および水密壁62が一体に固定された状態で隔成された空間により形成されたステータ室6b内に収容されることとなり、ロータ室6aからの水分の侵入が防止されている。 (Assembly of pump body)
The stator 5 is housed inside the housing member 60, and a watertight wall 62 is inserted on the inner peripheral side of the stator 5. The watertight wall 62 is fixed to the opening 60b of the housing member 60 and the lid member 61 to be mounted later. On the inner peripheral side of the watertight wall 62, the impeller 3 and the rotor 4 are inserted from the second opening 60c side of the housing member 60. Since the outer diameter of the rotor 4 is formed larger than the inner diameter of the opening 60b, the impeller 3 and the rotor 4 do not fall out of the opening 60b. The shaft 7 is press-fitted into the shaft press-fitting portion 61a of the lid member 61, and the lid member 61 is attached to the second opening 60c in a state where the lid member 61 and the shaft 7 are integrated.
A rotor chamber 6a is formed by a space surrounded by the inner periphery of the watertight wall 62 and the lid member 61, and the rotor 4 is accommodated in the rotor chamber 6a. The stator 5 is housed in a stator chamber 6b formed by a space that is separated in a state where the housing member 60, the lid member 61, and the watertight wall 62 are integrally fixed, and moisture from the rotor chamber 6a is stored. Intrusion is prevented.

〔ポンプカバーの構成〕
ポンプカバー2は、エンジンハウジング2dとともにダイカスト等により一体に形成されている。なお、図４にはポンプカバー2の部分のみを記載している。
ポンプカバー2には、収容部材60の吐出溝60eと対応する位置に、インペラ3の回転方向に略「の」の字状の吐出溝2aが形成されている。吐出溝2aの先には吐出孔2bが形成されており、この吐出孔2bはエンジンハウジング内のエンジン冷却水通路に連通している。
吐出溝2aの中心付近には吸入孔2cが形成されている。吸入孔2cは、ラジエータに連通している。吸入孔2cの外周からは中心部分に向かって支持脚2eが3本伸びており、その中心に円筒部2fが形成されている。この円筒部2fの内周はシャフト支持孔2dを構成している。ポンプカバー2に、ポンプハウジング6が取り付けられることで、ポンプハウジング6の開口部はポンプカバー2によって閉塞される。 [Configuration of pump cover]
The pump cover 2 is integrally formed with the engine housing 2d by die casting or the like. FIG. 4 shows only the pump cover 2 portion.
In the pump cover 2, a substantially “no” -shaped discharge groove 2 a is formed in the rotational direction of the impeller 3 at a position corresponding to the discharge groove 60 e of the housing member 60. A discharge hole 2b is formed at the tip of the discharge groove 2a. The discharge hole 2b communicates with an engine coolant passage in the engine housing.
A suction hole 2c is formed near the center of the discharge groove 2a. The suction hole 2c communicates with the radiator. Three support legs 2e extend from the outer periphery of the suction hole 2c toward the center, and a cylindrical portion 2f is formed at the center thereof. The inner periphery of the cylindrical portion 2f constitutes a shaft support hole 2d. By attaching the pump housing 6 to the pump cover 2, the opening of the pump housing 6 is closed by the pump cover 2.

〔作用〕
ウォータポンプ1が駆動すると、ポンプカバー2の吸入孔2cからラジエータの冷却水が吸入され、インペラ3によって冷却水は吐出溝2a,61cに押し出される。吐出溝2a,61cを通過した冷却水は吐出孔2bから吐出され、エンジンハウジングのエンジン冷却水路に送られる。
ポンプカバーをエンジンハウジングと別体に形成すると、ウォータポンプをエンジンハウジングに取り付ける際には、ポンプカバーをポンプハウジングにボルト等で締結した後に、ポンプカバーおよびポンプハウジングをエンジンハウジングにボルト等で締結する必要があった。そのため、部品点数も工数も多くなる問題があった。そのため従来から、ポンプカバーをエンジンハウジングと一体に形成するようにし、部品点数と工数の削減を行ってきた。 [Action]
When the water pump 1 is driven, the cooling water of the radiator is sucked from the suction hole 2c of the pump cover 2, and the cooling water is pushed out to the discharge grooves 2a and 61c by the impeller 3. The cooling water that has passed through the discharge grooves 2a and 61c is discharged from the discharge hole 2b and sent to the engine cooling water passage of the engine housing.
When the pump cover is formed separately from the engine housing, when the water pump is attached to the engine housing, the pump cover and the pump housing are fastened to the engine housing with bolts after the pump cover is fastened to the pump housing with bolts or the like. There was a need. Therefore, there is a problem that the number of parts and man-hours increase. Therefore, conventionally, the pump cover is formed integrally with the engine housing, and the number of parts and man-hours have been reduced.

しかし、ポンプカバーがないため、シャフトにロータを挿入しただけではシャフトからロータが外れてしまい、運送時の欠損のおそれや、ウォータポンプをエンジンハウジングに取り付ける際の困難性が高くなる。これを防ぐために、シャフトにロータを挿入した後にシャフトの先端に抜け止め用の部材を設けることも考えられるが、この場合、部品点数や工数の低減が十分に図れない。
そこで実施例１では、収容部材60の開口部60bの内径を、ロータ4の外径よりも小さく、インペラ3の円盤部32の外径よりも大きく形成するようにした。そして、インペラ3及びロータ4を、開口部60bの反対側に開口する開口部6cから挿入するようにし、開口部6cは蓋部材61で閉塞するようにした。これにより、ロータ4がシャフト7から抜け落ちることを防止することができる。 However, since there is no pump cover, the rotor is detached from the shaft simply by inserting the rotor into the shaft, and there is a risk of loss during transportation and difficulty in attaching the water pump to the engine housing. In order to prevent this, it is conceivable to provide a retaining member at the tip of the shaft after inserting the rotor into the shaft. However, in this case, the number of parts and man-hours cannot be sufficiently reduced.
Therefore, in the first embodiment, the inner diameter of the opening 60b of the housing member 60 is formed to be smaller than the outer diameter of the rotor 4 and larger than the outer diameter of the disk portion 32 of the impeller 3. The impeller 3 and the rotor 4 are inserted from the opening 6c that opens on the opposite side of the opening 60b, and the opening 6c is closed by the lid member 61. Thereby, the rotor 4 can be prevented from falling off the shaft 7.

〔効果〕
実施例１のウォータポンプ1の効果について以下に列記する。
（１）ステータ5と、羽部33と一体に形成されるとともに、インペラ3の外径よりも大径に形成されるロータ4と、ロータ4及びステータ5を収容し、一方に前記インペラの外径よりも大径であってロータ4の外径よりも小径に形成された第1開口部60bを備え、他方にロータ4の外径よりも大径に形成された第２開口部60cを備えた収容部材60と、第２開口部60cを閉塞する蓋部材61と、を設けた。
よって、新たな部材を設けることなく、ロータ4がシャフト7から抜け落ちることを防止することが可能となるため、部品点数や工数の低減により低コスト化、生産性向上を図ることができる。
（２）ポンプハウジング6の開口部は、エンジン一体に形成されたポンプカバー2によって閉塞されるようにした。
よって、ポンプカバー2とポンプハウジング6をボルト等で締結するのみでウォータポンプ1をエンジンハウジングに取り付けることが可能となるため、部品点数や工数の低減により低コスト化、生産性向上を図ることができる。 〔effect〕
The effects of the water pump 1 of the first embodiment are listed below.
(1) The rotor 5 is formed integrally with the stator 5 and the wing portion 33 and has a larger diameter than the outer diameter of the impeller 3, and the rotor 4 and the stator 5 are accommodated on one side of the impeller. The first opening 60b is formed to be larger than the outer diameter of the rotor 4 and smaller than the outer diameter of the rotor 4, and the second opening 60c is formed to be larger than the outer diameter of the rotor 4 on the other side. The housing member 60 and the lid member 61 that closes the second opening 60c are provided.
Therefore, it is possible to prevent the rotor 4 from falling off the shaft 7 without providing a new member. Therefore, it is possible to reduce costs and improve productivity by reducing the number of parts and man-hours.
(2) The opening of the pump housing 6 is closed by a pump cover 2 formed integrally with the engine.
Therefore, it is possible to attach the water pump 1 to the engine housing only by fastening the pump cover 2 and the pump housing 6 with bolts or the like, so that it is possible to reduce costs and improve productivity by reducing the number of parts and man-hours. it can.

〔他の実施例〕
以上、本発明を実施例１に基づいて説明してきたが、各発明の具体的な構成は実施例１に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。 [Other Examples]
The present invention has been described based on the first embodiment. However, the specific configuration of each invention is not limited to the first embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the invention. Are included in the present invention.

1 ウォータポンプ
2 ポンプカバー
3 インペラ
4 ロータ
5 ステータ
5a コイル
6 ハウジング
6a ロータ室
6b ステータ室
7 シャフト
7a 大径部（抜け度め部） 1 Water pump
2 Pump cover
3 Impeller
4 Rotor
5 Stator
5a coil
6 Housing
6a Rotor chamber
6b Stator chamber
7 Shaft
7a Large diameter part

Claims (2)

ステータと、
羽部と一体に形成されるとともに、前記インペラの外径よりも大径に形成されるロータと、
前記ロータ及び前記ステータを収容し、一方に前記インペラの外径よりも大径であって前記ロータの外径よりも小径に形成された第１開口部を備え、他方に前記ロータの外径よりも大径に形成された第2開口部を備えた収容部材と、
前記第2開口部を閉塞する蓋部材と、
を設けたことを特徴とするウォータポンプ。 A stator,
A rotor formed integrally with the wings and formed with a larger diameter than the outer diameter of the impeller;
The rotor and the stator are accommodated, and one side includes a first opening formed to be larger in diameter than the outer diameter of the impeller and smaller than the outer diameter of the rotor, and on the other side from the outer diameter of the rotor. A housing member having a second opening formed in a large diameter,
A lid member for closing the second opening;
The water pump characterized by providing. 請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記第１開口部は、エンジンハウジングと一体に形成された前記ポンプカバーにより閉塞されていることを特徴とするウォータポンプ。 The water pump according to claim 1,
The water pump according to claim 1, wherein the first opening is closed by the pump cover formed integrally with the engine housing.
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