(57)【要約】【課題】  ポンプの増速時にも減速時にも制御応答性が良好であり、これによりエンジン水温を最適に保持することができる可変容量ウォーターポンプ及び冷却システムを提供すること。【解決手段】  エンジン回転を入力する第１の回転要素（第１ギヤG1及び入力部材６０）と、制御用の第２の回転要素（第２ギヤG2及びキャリア６１）と、第２の回転要素によって制御された回転を出力する第３の回転要素（第３ギヤG3及び出力部材６２）とを有する遊星歯車機構６と、第２の回転要素を回転させる電動モータ４と、第３の回転要素によって回転駆動されることによりエンジンEとラジエータRの間で冷却水を循環させるウォーターポンプ（ポンプ機構ないし羽根車７）と、を有することとした。【選択図】      図２
2010071143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン回転を入力する第１の回転要素と、制御用の第２の回転要素と、前記第２の回転要素によって制御された回転を出力する第３の回転要素とを有する遊星歯車機構と、
前記第２の回転要素を回転させる電動モータと、
前記第３の回転要素によって回転駆動されることによりエンジンとラジエータ間で冷却水を循環させるウォーターポンプと、
を有する可変容量ウォーターポンプ。
【請求項２】
エンジン回転を入力する第１の回転要素と、制御用の第２の回転要素と、前記第２の回転要素によって制御された回転を出力する第３の回転要素とを有する遊星歯車機構と、
前記第２の回転要素を回転させる電動モータと、
前記第３の回転要素によって回転駆動されることにより冷却水を吸入して吐出するウォーターポンプと、
前記電動モータを制御するコントローラと、
前記ウォーターポンプによって、エンジンとラジエータ間で冷却水を循環させる冷却通路と、
を有する冷却システム。
【請求項３】
エンジンから入力された回転を可変させて出力する遊星歯車機構と、
前記遊星歯車機構の出力によって回転するポンプ機構と、
前記遊星歯車機構と前記ポンプ機構の間に設けられ、前記遊星歯車機構を制御する電動モータと、
を有する可変容量ウォーターポンプ。
【請求項４】
弾性材で覆われた回転体で前記第２の回転要素を構成し、前記第１の回転要素から前記第３の回転要素への回転力伝達を行うことを特徴とする請求項１または３に記載の可変容量ウォーターポンプ。
【請求項５】
前記第１の回転要素はリングギヤであり、該リングギヤの外周にエンジン回転が入力されることを特徴とする請求項１または３に記載の可変容量ウォーターポンプ。
【請求項６】
前記リングギヤの外周には、無端伝達体を介してエンジンから動力が伝達されることを特徴とする請求項５に記載の可変容量ウォーターポンプ。
【請求項７】
弾性材で覆われた回転体で前記第２の回転要素を構成し、前記第１の回転要素から前記第３の回転要素への回転力伝達を行うことを特徴とする請求項２に記載の冷却システム。
【請求項８】
前記第１の回転要素はリングギヤであり、該リングギヤの外周にエンジン回転が入力されることを特徴とする請求項２に記載の冷却システム。
【請求項９】
前記リングギヤの外周には、無端伝達体を介してエンジンから動力が伝達されることを特徴とする請求項８に記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等において、冷却水をエンジンとラジエータ間で循環させる可変容量ウォーターポンプ及び冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンを駆動源としつつエンジン回転数に依存しないでポンプ流量の制御を可能にする可変容量ウォーターポンプとして、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１のポンプは、変速機構として遊星歯車機構を用いてエンジン回転を変速することでポンプ回転数を制御する。
【特許文献１】特開２００５−２０７３５７号公報
【０００３】
特許文献１における遊星歯車機構は、エンジン回転を入力する第１の回転要素（プラネタリギヤ及びキャリア）と、制御用の第２の回転要素（リングギヤ）と、第２の回転要素によって制御された回転をウォーターポンプに出力する第３の回転要素（サンギヤ）とを有している。第２の回転要素にはブレーキ力を発生するブレーキ手段が設けられており、このブレーキ手段によって第２の回転要素の回転数は停止（ゼロ）から第１の回転要素の回転数（エンジン回転数）まで調整可能となっている。
【０００４】
第１の回転要素と第３の回転要素の間にはワンウェイクラッチが設置されており、両回転要素の相対回転方向が一方向に規制されている。ブレーキ手段によるブレーキ力が強くなって第２の回転要素の回転数が減少するにつれて、第３の回転要素の出力（ポンプ回転）が増速される。一方、ブレーキ力が弱くなって第２の回転要素の回転数が増大するにつれて、第３の回転要素の出力（ポンプ回転）が減速される。第３の回転要素の回転数（ポンプ回転）は、ワンウェイクラッチにより、第１の回転要素の回転数（エンジン回転）より小さくならないように設けられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の可変容量ウォーターポンプにおいては、ポンプの負荷（冷却水の抵抗等）を用いることによって、第２の回転要素の回転数の増大（ポンプ回転数の減少）を得る構成となっている。このため、ポンプ減速時には、ブレーキ力の発生によるポンプ加速時に比べ、制御応答性が劣るという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、ポンプの増速時にも減速時にも制御応答性が良好であり、これによりエンジン水温を最適に保持することができる可変容量ウォーターポンプ及び冷却システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の可変容量ウォーターポンプは、エンジン回転を入力する第１の回転要素と、制御用の第２の回転要素と、第２の回転要素によって制御された回転を出力する第３の回転要素とを有する遊星歯車機構と、第２の回転要素を回転させる電動モータと、第３の回転要素によって回転駆動されることによりエンジンとラジエータ間で冷却水を循環させるウォーターポンプと、を有することとした。
また、本発明の冷却システムは、前記ウォーターポンプと、電動モータを制御するコントローラと、前記ウォーターポンプによって、エンジンとラジエータ間で冷却水を循環させる冷却通路と、を有することとした。
【発明の効果】
【０００８】
よって、電動モータにより第２の回転要素を正逆回転させることで、ウォーターポンプの回転数を任意に増速・減速制御することができるため、高い応答性を実現できる。また、これによりエンジン水温を最適に保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の可変容量ウォーターポンプ及び冷却システムを実現する最良の形態を、図面に基づき説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、冷却システム１の概略を示すシステム構成図である。冷却システム１は、車両の水冷式のエンジンEを冷却するシステムであり、エンジンEとラジエータRとを連結して冷却水を循環させる水路３（配管）と、水路の途中に設けられた可変容量ウォーターポンプ（以下、ポンプ２という。）と、電動モータ（以下、モータ４という。）と、モータ４を制御するコントローラCUとを有している。水路３は冷却通路であり、エンジンE（のウォータージャケット）からラジエータRへ温められた冷却水を排出する排水路３０と、ラジエータRからエンジンEへ冷やされた冷却水を供給する給水路３１とを有している。ポンプ２は給水路３１の途中に設けられている。尚、排水路３０にポンプ２を設けることとしてもよい。
【００１１】
ポンプ２は、プーリ５により駆動され、回転することで冷却水を吸入・吐出して、エンジンEとラジエータRの間で冷却水を循環させる。プーリ５は、ベルトを介して、エンジンEの出力軸に設けられたクランクプーリと連結されている。プーリ５からポンプ出力軸（羽根車７）への伝達経路（遊星歯車機構６）にはモータ４が設置されている。モータ４は例えばDCブラシモータであり、モータ４には、ハーネスを介してコントローラCUが接続されている。コントローラCUからの制御信号によってモータ４の回転が制御されることで、エンジンEからポンプ出力軸へ伝達される回転が加減速され、これによりポンプ２の冷却水循環能力が調整可能となっている。
【００１２】
図２は、ポンプ２の軸方向断面を示す。図３は、図２のA-A視断面を示す。図４は、図２のB-B視断面を示す。図５は、ポンプ２を羽根車７の側から見た正面図である。説明のためポンプ２の軸方向にx軸を設け、遊星歯車機構６に対して羽根車７の側を正方向とする。
【００１３】
ポンプ２は、エンジンEの回転が入力されるプーリ５と、エンジンEの回転を変速して羽根車７に伝達する遊星歯車機構６と、遊星歯車機構６の出力を加減速するモータ４と、回転することでラジエータRの側から冷却水を吸入するとともにエンジンEの側に冷却水を吐出するポンプ機構としての羽根車７と、を有している。これらは一体的にハウジング８に設置されている。
【００１４】
遊星歯車機構６は、第１ギヤG1と、第２ギヤG2と、キャリア６１と、第３ギヤG3とを有しており、エンジンEから入力された回転を可変させて出力する。第１ギヤG1はリングギヤであり、エンジンEにより回転駆動される入力部材６０に設けられている（第１の回転要素）。第２ギヤG2はプラネタリギヤであり、第１ギヤG1と第３ギヤG3との間に介設されて両者に噛合するとともに両者間を遊星回転する。第２ギヤG2はキャリア６１に回転（自転）可能に枢着されている（制御用の第２の回転要素）。第３ギヤG３はサンギヤであり、羽根車７に連結された出力部材６２に設けられている（第３の回転要素）。
【００１５】
第１ギヤG1は、入力部材６０に形成されている。入力部材６０は、ｘ軸方向で切った断面がエ字状に成形された樹脂製の回転部材であり、外側の円筒部（外筒601）と内側の円筒部（内筒602）とを軸方向中央位置で円環603により一体に接続した形を有している。入力部材６０はx軸正負側でそれぞれ有底凹形状をなしており、入力部材６０内の空間は、円環603によってx軸負方向側の第１凹部604とx軸正方向側の第２凹部605とに区分されている。第２凹部605のx軸正方向端には、内筒602と外筒601を結んで放射状に、プーリ５を支持するスポーク606が複数設けられている（図４参照）。
【００１６】
第１凹部60において、外筒601の内周には、第２ギヤG２と噛合する第１ギヤG1として複数の歯が形成されている。すなわち、入力部材６０は内歯車である第１ギヤG1を有している。外筒601の外周には、プーリ５が形成されている。プーリ５は、エンジンEの出力軸に設けられたクランクプーリとの間に無端の動力伝達体、例えばベルトを介して連結されている。すなわち、第１ギヤG1（リングギヤ）の外周には、無端伝達体を介してエンジンEから動力が伝達され、第１ギヤG1（リングギヤ）の外周にエンジン回転が入力される。
【００１７】
入力部材６０は複列式の第１ベアリング９０を内包しており、第１ベアリング９０を介してハウジング８に回転自在に支持されている。すなわち、ハウジング８には、x軸正方向に突出した中空の軸部８０が形成されている。軸部８０の外周には、第１ベアリング９０の内輪901が圧入固定されている。一方、入力部材６０の内筒602の内周には、第１ベアリング９０の外輪902が固定されている。
【００１８】
キャリア６１はアルミ製であり、x軸方向に延びる軸部610と、軸部610のx軸負方向端に形成された有底円筒状の連結部611と、連結部611の外周に形成されたフランジ部612とを一体に有している。軸部610は、ハウジング８の軸部８０の内周に回転自在に収容されている。軸部610の内部には、羽根車７と連結され羽根車７を駆動する駆動軸620を自由回動可能に挿入するための軸孔613が、x軸方向に貫通形成されている。軸部610のx軸正方向端には、モータ４のかさ歯車４１と噛み合う樹脂製のかさ歯車614が連結固定されている。
【００１９】
軸部610のx軸負方向端には連結部611の底部615が外径方向に広がるように形成され、底部615の外周からは連結部611の円筒部616がx軸正方向側に延びるように形成されている。円筒部616のx軸正方向端にはフランジ部612が外径方向に広がるように形成されている。円筒部616（フランジ部612）の内径は入力部材６０の内筒602の外径よりも若干大きく設けられるとともに、フランジ部612の外径は入力部材６０の外筒601の内径よりも若干小さく設けられている。また、円筒部616のx軸方向長さは入力部材６０の第1凹部604のx軸方向深さよりも所定量だけ長く設けられている。
【００２０】
キャリア６１の軸部610がハウジング８の軸部８０の内部にx軸負方向側から挿入され、キャリア６１がハウジング８に設置された状態で、ハウジング８の軸部８０のx軸負方向端は連結部611の底部615に対して僅かな隙間を介して対向している。また、円筒部616及びフランジ部612は入力部材６０の第1凹部604に収容されており、円筒部616の（x軸正方向側の）内周は、第1凹部604における内筒602の外周に対して僅かな隙間を介して対向して設置されている。また、フランジ部612のx軸正方向端面は、第1凹部604のx軸負方向端面に対して僅かな隙間を介して対向している。
【００２１】
フランジ部612には、周方向で等間隔に（９０度おきに）４つの支持孔617がx軸方向に貫通形成されており、各支持孔617にはそれぞれ支持軸６３がx軸方向に圧入ないしネジ止めにより固定されている。各支持軸６３はフランジ部612のx軸負方向端面から突出するように設置されており、この突出部にはそれぞれ第２ギヤG2が設置されている。
【００２２】
第２ギヤG2は、樹脂製の小歯車（ピニオン）であり、４個設けられている（シングルピニオン）。すなわち、キャリア６１は、４個の第２ギヤG2を９０度おきに回転自在に支持している。第２ギヤG2は、第１ギヤG1と噛合する歯を外周に有した平歯車である。各第２ギヤG2は単列式の第２ベアリング９１を内包しており、第２ベアリング９１を介してキャリア６１（支持軸６３）に回転自在に固定されている。支持軸６３の外周には、第２ベアリング９１の内輪911が圧入固定されている。一方、各第２ギヤG2の内周には、第２ベアリング９１の外輪912が固定されている。
【００２３】
キャリア６１は単列式の第３ベアリング９２を内包しており、第３ベアリング９２を介してハウジング８に回転自在に支持されている。すなわち、底部615のx軸正方向側には、円筒状の第1軸受部618が、x軸正方向に向かって突出して形成されている。第1軸受部618の内周には第３ベアリング９２の外輪922が圧入固定されている。一方、ハウジング８の軸部８０の第1ベアリング９０に隣接するx軸負方向端は若干小径に設けられており、その外周には第３ベアリング９２の内輪921が圧入固定されている。
【００２４】
また、キャリア６１は単列式の第４ベアリング９３を内包しており、第４ベアリング９３を介して出力部材６２（駆動軸620）を回転自在に固定している。すなわち、底部615のx軸負方向側には、円筒状の第２軸受部619が、x軸負方向に向かって突出して形成されている。第２軸受部619の内周には第４ベアリング９３の外輪932が圧入固定されている。一方、出力部材６２の駆動軸620のx軸負方向側における根元の外周には第４ベアリング９３の内輪931が圧入固定されている。
【００２５】
第３ギヤG3は、出力部材６２に形成されている。出力部材６２は樹脂製の回転部材であり、x軸方向に延びる駆動軸620と、有底円筒状の連結部621とを一体に有している。駆動軸620は、キャリア６１の軸部610（軸孔613）の内周に回転自在に収容されている。駆動軸620の内部はx軸負方向側から刳り貫かれている。駆動軸620のx軸正方向端には羽根車７が固定されている。駆動軸620のx軸負方向端には連結部621の底部622が外径方向に広がるように形成され、底部622の外周からは連結部621の円筒部623がx軸正方向側に延びるように形成されている。円筒部623の内径はキャリア６１の円筒部616の外径よりも若干大きく設けられるとともに、円筒部623のx軸方向長さはキャリア６１の円筒部616のx軸方向長さよりも所定量だけ長く設けられている。
【００２６】
駆動軸620がキャリア６１の軸部610の内部にx軸負方向側から挿入され、出力部材６２がキャリア６１（ハウジング８）に設置された状態で、第２軸受部619のx軸負方向端は出力部材６２の底部622に対して僅かな隙間を介して対向している。また、円筒部623はキャリア６１の円筒部616の外周に僅かな隙間を介して設置されており、円筒部623のx軸正方向端面は、フランジ部612のx軸負方向端面に対して僅かな隙間を介して対向している。
【００２７】
円筒部623のx軸正方向端の外周には、第２ギヤG2と噛合する第３ギヤG3として複数の歯が形成されている。第３ギヤG3は、連結部621を介して駆動軸620と連結されており、第３ギヤG3の回転数がそのまま羽根車７の回転数となる。
【００２８】
ハウジング８はアルミ製であり、x軸負方向側から正方向側に向かって、遊星歯車機構６が設置される軸部８０と、モータ４が設置されるモータ設置部８１と、ポンプ機構が設置されるポンプ設置部８２とを一体に有している。出力部材６２の駆動軸620は、ハウジング８の内部に、ハウジング８をx軸方向に貫通して設置されており、ハウジング８のx軸正方向側に突出した駆動軸620の先端には、羽根車７が設置されている。
【００２９】
モータ設置部８１には、モータ４の出力軸４０がx軸に対して直角方向になる向きに、モータ４が設置されている。すなわちモータ４は、遊星歯車機構６と羽根車７の間に挟まれた（ｘ軸方向での）略中間位置で、ポンプ２の軸方向（x軸方向）とは略直角をなしてハウジング８に設置されている。モータ設置部８１にはモータ出力軸収容孔810が形成されている。モータ出力軸収容孔810のx軸負方向側の縁は、キャリア６１の軸部610のx軸正方向端と略同位置にある。モータ４の出力軸４０は、モータ出力軸収容孔810の内部に収容されており、出力軸４０の先端は駆動軸620の外周面に対向している。
【００３０】
出力軸４０の先端には、樹脂製のかさ歯車４１が連結固定されている。かさ歯車４１は、キャリア６１の軸部610のx軸正方向端に連結されたかさ歯車614と噛み合って設置されている。出力軸４０のかさ歯車４１の歯数は、軸部610のかさ歯車614の歯数よりも小さく設けられている。出力軸４０のかさ歯車４１の正逆回転により、軸部610のかさ歯車614が、駆動軸620の周りに正逆回転される。すなわち、モータ４は、第２の回転要素であるキャリア６１を回転駆動し、これにより第2ギヤG2を第1ギヤG1及び第3ギヤG3に対して遊星回転させる。
【００３１】
ハウジング８には、ポンプ設置部８２の側からメカニカルシール８３が圧入されている。メカニカルシール８３は、その外周側でハウジング８に圧接するとともに内周側で駆動軸620を回転自在に支持しており、冷却水がポンプ機構からモータ４や遊星歯車機構６へ侵入するのを防いでいる。
【００３２】
羽根車７は、遊星歯車機構６の出力によって回転するポンプ機構を構成している。羽根車７は、従来と同様、冷却水の吸入口と吐出口との間に配置されており、羽根車７には、第３ギヤG3の出力軸である駆動軸620が連結されている。羽根車７が駆動軸620（第３の回転要素）によって回転駆動されることによりエンジンEとラジエータRの間で冷却水を循環させる。
【００３３】
（作用）
冷却水温が適温であり、冷却水の循環能力がエンジンEの回転によって充足されている通常時においては、モータ４を作動させない。エンジン回転が入力部材６０のプーリ５に入力されると、第1ギヤG1（リングギヤ）が回転する。一方、モータ４が有する永久磁石の作用によって、モータ４には非通電時にも回転抵抗（コギングトルク）が発生している。よって、第1ギヤG1が回転し、これに噛み合う４個の第2ギヤG2（ピニオン）が回転（自転）しても、キャリア６１は、モータ４のコギングトルクによってブレーキをかけられた状態となり、静止したままである。第２ギヤG2は、第１ギヤG1と第３ギヤG3との間で遊星回転（公転）しない。
【００３４】
したがって、第3ギヤG3（サンギヤ）は、第1ギヤG1の回転方向とは反対方向に、第3ギヤG3の歯数に対する第1ギヤG1の歯数の比の分だけ増速されて回転する。すなわち、羽根車７は、エンジンEの回転力によって、エンジン回転よりも所定量だけ増速されて回転駆動される。このように、通常時には、羽根車７はエンジンEの回転のみにより作動される。このとき、第２ギヤG2の遊星回転はモータ４のブレーキ力（コギングトルク）によって抑制されているため、ポンプ回転がエンジン回転から独立して低下するようなことはない。また、モータ４への通電はなく、省エネルギーが実現されている。
【００３５】
一方、エンジンEの回転力以上に冷却水循環能力を得たい場合には、モータ４により第２ギヤG2を遊星回転させて循環能力の向上を図る。すなわち、この場合は、モータ４を作動させ、かさ歯車４１と噛み合ったかさ歯車614を回転させることで、かさ歯車614に連結されたキャリア６１を第1ギヤG1とは反対方向に回転させる。そのため、キャリア６１に枢着した４個の第２ギヤG2が、第３ギヤG3の周囲を（第３ギヤG3と同方向に）回転しながら移動する。すなわち遊星回転する。それゆえ、第１ギヤG1の回転速度が第２ギヤG2の遊星回転により増速されて、第３ギヤG3に与えられることとなる。
【００３６】
その結果、第３ギヤG3に連結された羽根車７の回転が増速され、冷却水循環能力が増大する。したがって、上記循環能力の不足を補充することができる。尚、上記循環能力の補充量は、モータ４の回転数の制御等により行うことができる。
【００３７】
また、上記エンジンEの回転力による冷却水循環能力が過剰となる場合には、モータ４により第２ギヤG2を増速時とは逆方向に遊星回転させ、循環能力の抑制を図る。すなわち、この場合にはモータ４を逆方向に作動させ、かさ歯車４１と噛み合ったかさ歯車614を逆回転させることで、かさ歯車614に連結されたキャリア６１を第1ギヤG1と同じ方向に回転させる。そのため、キャリア６１に枢着した４個の第２ギヤG2が、第３ギヤG3の周囲を（第３ギヤG3と反対方向に）回転しながら移動する。すなわち、遊星回転する。それゆえ、第２ギヤG2の遊星回転により減速された第１ギヤG1の回転速度が、第３ギヤG3に与えられることとなる。
【００３８】
その結果、第３ギヤG3に連結された羽根車７の回転が減速され、冷却水循環能力が減少する。よって、上記循環能力の過剰を抑制することができる。尚、循環能力の抑制量は、モータ４の回転数の制御等により行うことができる。
【００３９】
以上のように、遊星歯車機構６を制御するモータ４により、キャリア６１及び第２ギヤG2（第２の回転要素）を正逆回転することで、第３ギヤG3及び駆動軸620（第３の回転要素）の出力回転を制御し、これによりポンプ機構の回転数を任意に増減速制御することができる。すなわち、ポンプ減速時であっても、ポンプ増速時であっても、同様に高い応答性で、エンジンEの作動状態に応じてポンプ回転数を制御することができる。これにより、エンジン水温を最適に保持することができる。尚、エンジン停止時にも、モータ４を駆動することで、ポンプ機構を回転作動させることができる。
【００４０】
また、変速機構として遊星歯車機構６を用いることで、ポンプ２の大型化を抑制できる。また、エンジン回転が入力される第１の回転要素はリングギヤ（第1ギヤG1）である。このようにリングギヤ（入力プーリ５）の内側に差動歯車機構を設けることで、変速機構をコンパクト化できる。また、リングギヤ（第1ギヤG1）にエンジン回転を入力し、例えばサンギヤ（第３ギヤG3）からポンプ回転を出力することで、モータ４を作動させない（キャリア６１を固定する）ときでも、ポンプ回転がエンジン回転に対して増速されることとなる。よって、エンジン回転がそのままポンプ回転として出力される構成よりも効率がよい。
【００４１】
また、リングギヤ（第1ギヤG1）の外周には、無端伝達体であるベルト等を介してエンジンEから動力が伝達される。このように、リングギヤ（第1ギヤG1）の外周をそのままプーリ５として利用することで、エンジン回転の入力部材（プーリ）を変速機構の他に別途設けることが不要となり、ポンプ２をコンパクト化できるとともに、より安価にすることができる。また、本実施例１のようにシングルピニオン（第２ギヤG2）を用いたいわゆる単純遊星歯車機構では、上記のように、非制御時、リングギヤ（第１ギヤG1）の回転はサンギヤ（第３ギヤG3）を増速する。よって、ポンプ能力を維持ないし向上しつつリングギヤ（第1ギヤG1）の一層のコンパクト化を図ることができる。
【００４２】
また、本実施例１では、遊星歯車機構６を制御する部材（例えばヒステリシスブレーキ）を遊星歯車機構６の外径側（リングギヤである第1ギヤG1の外周側）に設けるのではなく、遊星歯車機構６の内径側に制御機構を設けている。すなわち、遊星歯車機構６の内径側に位置するキャリア６１の軸部610にかさ歯車614を設け、このかさ歯車614の回転をモータ４により制御している。よって、ポンプ２が外径方向に大型化することを防止できる。
【００４３】
ここで、モータ４は、遊星歯車機構６とポンプ機構の間、具体的には両者を連結するポンプ軸（駆動軸620）の軸方向（x軸方向）において両者に挟まれた略中間位置に設置されている。よって、モータ４が、例えば遊星歯車機構６の外径側に設置されることがないため、ポンプ２が外径方向に大型化することを防止できる。さらに、モータ４は、ポンプ軸（x軸）に対して略直角方向、すなわちモータ４の出力軸４０が駆動軸620に対して直交する向きに配置されている。よって、ポンプ２が軸方向に大型化することをも抑制でき、ポンプ２を全体としてバランスよくコンパクトにすることができる。
【００４４】
また、遊星歯車機構６の非制御時に、エンジン回転とポンプ回転を直結した状態で、ポンプ回転がエンジン回転よりも小さくならないように、遊星歯車機構６の回転部材同士の相対回転を規制する必要がある。そのための回転規制手段として、本実施例１では、別部材としてワンウェイクラッチを設けるのではなく、モータ４のコギングトルクによるブレーキ力を利用している。よって、ポンプ２をコンパクト化できるとともに、安価にすることができる。
【００４５】
［実施例１の効果］
以下、実施例１から把握される本発明の可変容量ウォーター２及び冷却システム１の効果を列挙する。
【００４６】
（１）可変容量ウォーターポンプ２は、エンジン回転を入力する第１の回転要素（入力部材６０及び第１ギヤG1）と、制御用の第２の回転要素（キャリア６１及び第２ギヤG2）と、第２の回転要素によって制御された回転を出力する第３の回転要素（出力部材６２及び第３ギヤG3）とを有する遊星歯車機構６と、第２の回転要素を回転させる電動モータ（モータ４）と、第３の回転要素によって回転駆動されることによりエンジンEとラジエータRの間で冷却水を循環させるウォーターポンプ（ポンプ機構ないし羽根車７）と、を有することとした。
【００４７】
よって、電動モータ４を作動させて遊星歯車機構６を制御することにより、ポンプ回転数を高い応答性で増減速制御することができ、エンジン水温を最適に保持することができる、という効果を有する。
【００４８】
（２）エンジンEから入力された回転を可変させて出力する遊星歯車機構６と、遊星歯車機構６の出力によって回転するポンプ機構（羽根車７）と、遊星歯車機構６とポンプ機構の間に設けられ、遊星歯車機構６を制御する電動モータ４と、を有することとした。
【００４９】
よって、上記（１）と同様の効果に加え、遊星歯車機構６とポンプ機構の間に電動モータ４を設けたことで、ポンプ２が外径方向に大型化することを防止できる、という効果を有する。
【００５０】
（３）第１の回転要素（第1ギヤG1）はリングギヤであり、リングギヤの外周にエンジン回転が入力されることとした。
【００５１】
よって、ポンプ能力を維持ないし向上しつつ変速機構をよりコンパクト化できる。
【００５２】
（４）リングギヤ（第1ギヤG1）の外周には、無端伝達体（ベルト等）を介してエンジンEから動力が伝達されることとした。
【００５３】
よって、ポンプ２をコンパクト化できるとともに、安価にすることができる。
【００５４】
（５）冷却システム１は、エンジン回転を入力する第１の回転要素（第１ギヤG1及び入力部材６０）と、制御用の第２の回転要素（第２ギヤG2及びキャリア６１）と、第２の回転要素によって制御された回転を出力する第３の回転要素（第３ギヤG3及び出力部材６２）とを有する遊星歯車機構６と、第２の回転要素を回転させる電動モータ４と、第３の回転要素によって回転駆動されることにより冷却水を吸入して吐出するウォーターポンプ（ポンプ機構ないし羽根車７）と、電動モータ４を制御するコントローラCUと、ウォーターポンプによって、エンジンEとラジエータRの間で冷却水を循環させる冷却通路３と、を有することとした。
【００５５】
よって、上記（１）と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
（６）上記（５）において、第１の回転要素はリングギヤであり、該リングギヤの外周にエンジン回転が入力されることとした。
【００５７】
よって、上記（３）と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
（７）上記（５）において、リングギヤ（第１ギヤG1）の外周には、無端伝達体を介してエンジンEから動力が伝達されることとした。
【００５９】
よって、上記（４）と同様の効果を得ることができる。
【実施例２】
【００６０】
実施例２の可変容量ウォーターポンプ２及び冷却システム１は、遊星歯車機構６において、第２ギヤG2の外周を弾性材で覆ったものであり、この弾性材の摩擦によって第１ギヤG1の回転を第３ギヤG3に伝達する。その他の構成は実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００６１】
第２ギヤG2の外周は、例えばシリコンでコートされたゴム等の弾性材により覆われており、第２ギヤG2は遊星歯車ではなく、弾性材で覆われた回転体（弾性体）、すなわち遊星ローラとして設けられている。第２ギヤG2の外周に接する入力部材６０の内周（第１ギヤG1）及び出力部材６２の外周（第３ギヤG3）には、歯が設けられておらず、第２ギヤG2の外周に圧接している。入力部材６０に入力されたエンジンEの回転は、第２ギヤG2の弾性材の摩擦力（第2ギヤG2と第1ギヤG1との摩擦力、及び第2ギヤG2と第３ギヤG3との摩擦力）によって、入力部材６０から出力部材６２へ伝達される。
【００６２】
（８）弾性材で覆われた回転体で第２の回転要素（第２ギヤG2）を構成し、第１の回転要素（第１ギヤG1及び入力部材６０）から第３の回転要素（第３ギヤG3及び出力部材６２）への回転力伝達を行うこととした。
【００６３】
よって、実施例１と同様の効果のほか、第2ギヤG2だけでなく第１ギヤG1及び第３ギヤG3の歯を無くすことができる。よって、加工コストを低減できる。また、遊星歯車機構６における歯打ちによる騒音を抑えて静粛性を向上できる、という効果を有する。
【００６４】
［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１、２に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成はこれらの実施例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。
【００６５】
例えば、実施例１，２では第2ギヤG2の数を４つとしたが、４に限らず他の数にしてもよい。また、第２ギヤG2としてシングルピニオンを用いることとしたがダブルピニオンを用いることとしてもよい。シングルピニオンを用いた場合はコスト面や音振性能の点で有利である一方、ダブルピニオンを用いた場合はサンギヤの回転をリングギヤの回転と同方向にできる等の利点がある。
【００６６】
実施例１，２では、入力部材６０（第1ギヤG1）や出力部材６２（第3ギヤG3）、及びかさ歯車614，４１や第2ギヤG2を樹脂製としたが、これらは金属製であってもよい。例えば、キャリア６１の軸部610のかさ歯車614をキャリア６１と一体に（アルミにより）成形してもよい。また、実施例１，２ではキャリア６１をアルミ製としたが、樹脂製としてもよく、特に限定しない。
【００６７】
モータ４はDCブラシモータに限らず、どのような種類でもよい。
【００６８】
実施例１，２では無端の動力伝達体としてベルトを用いることとしたが、チェーン等を用いることとしてもよい。
【００６９】
実施例１，２では、モータ４の出力軸４０とキャリア６１の軸部610にかさ歯車４１，614を設け、これらを噛み合わせることとしたが、出力軸４０にウォームを設け、軸部610にウォームギヤを設け、これらを噛み合わせることとしてもよい。この場合、モータ４のコギングトルクを用いてモータ４がキャリア６１により回転されることを防止するのではなく、ウォームギヤの噛み合いによってモータ４がキャリア６１により回転されることを防止できるため好都合である（例えば、コギングトルクを発生しないモータも適用可能となる）。
【００７０】
実施例２では、第2ギヤG2の外周のみ弾性材により覆うこととしたが、第1ギヤG1の内周及び第3ギヤG3の外周も同様の弾性材により覆うことで、摩擦力をさらに向上させることとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施例１の冷却システムのシステム図である。
【図２】実施例１の可変容量ウォーターポンプの軸方向断面を示す。
【図３】図２のＡ-A視断面を示す。
【図４】図２のＢ-Ｂ視断面を示す。
【図５】実施例１の可変容量ウォーターポンプを羽根車の側から見た正面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  冷却システム
３  冷却通路
４  電動モータ
６  遊星歯車機構
６０  入力部材（第１の回転要素）
６１  キャリア（第２の回転要素）
６２  出力部材（第３の回転要素）
７  羽根車（ポンプ機構ないしウォーターポンプ）
Ｇ１  第１ギヤ
Ｇ２  第２ギヤ
Ｇ３  第３ギヤ
Ｅ  エンジン
Ｒ  ラジエータ
ＣＵ  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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