(57)【要約】【課題】エンジン始動時にエンジンを早期に暖機させることができるとともに小型で配置スペースを小さくできるウォータポンプを提供すること。【解決手段】ハウジング１３と、ハウジング１３に外部側から循環冷却路側まで貫通するシャフト１８と、シャフト１８と同軸的に配置されエンジンからの回転駆動力が伝達可能なプーリ２２と、エンジンからの回転駆動力を少なくともインペラ１４に伝達するとともにインペラ１４へ伝達される回転駆動力を遮断可能な断続機構１６とを備えている。断続機構１６は、シャフト１８の軸方向と交差する方向に作動してエンジンからの回転駆動力を断続する切替係合部２４と、切替係合部２４を駆動する油圧駆動部２５と、を有する。【選択図】図１
2015017533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンを冷却する冷却水の循環冷却路に設けられたウォータポンプにおいて、
一側が前記循環冷却路側に配置され、他側が循環冷却路の外部側に配置されるハウジングと、
該ハウジングに前記外部側から前記循環冷却路側まで貫通し前記外部側に駆動力伝達部が設けられ前記循環冷却路側にインペラが支持されるインペラ支持部を有するシャフトと、
前記シャフトと同軸的に該シャフトが貫通した状態で前記駆動力伝達部に設けられ前記エンジンからの回転駆動力を前記シャフトに伝達可能なプーリと、
前記プーリと前記インペラとの間に設けられ、前記エンジンからの回転駆動力を前記インペラに伝達可能かつ遮断可能な断続機構と、を備え、
前記断続機構は、前記シャフトの軸方向と交差する方向に作動して前記プーリ側と前記インペラ側とを断続し前記回転駆動力を断続する切替係合部と、
前記切替係合部を駆動する油圧駆動部と、からなる
ことを特徴とするウォータポンプ。
【請求項２】
切替係合部は、前記シャフトと前記プーリとの間、又は、前記シャフトと前記インペラとの間を断続させることを特徴とする請求項１に記載のウォータポンプ。
【請求項３】
前記切替係合部は、
前記油圧駆動部の駆動力で前記シャフトの軸方向に対して交差する方向に前記シャフトに対して突出するロックピンと、
該ロックピンが前記シャフト内に埋没するように前記ロックピンを付勢するスプリングと、
前記プーリ又は前記インペラにおける前記シャフトが貫通した部分の内壁に設けられて、前記シャフトに対して交差する方向に突出した前記ロックピンが挿入して係合する切欠部とからなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウォータポンプ。
【請求項４】
前記油圧駆動部は、前記シャフト内の軸方向に沿って設けられて供給されたオイルの圧力で前記ロックピンを前記シャフトから当該シャフトの軸方向に対して交差する方向に突出させる油圧室と、
前記ハウジングに設けられて前記油圧室内にオイルを供給するオイル通路と、
前記オイル通路内にオイルを圧送するオイルポンプと、
前記オイルポンプから圧送されたオイルの供給経路を切り替えるオイルコントロールバルブと、
を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のウォータポンプ。
【請求項５】
前記ハウジングに、前記油圧室に連通する複数箇所の前記オイル通路を設けたことを特徴とする請求項４に記載のウォータポンプ。
【請求項６】
前記切欠部は、前記プーリ又は前記インペラにおける前記シャフトが貫通する部分の内壁の複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか一項に記載のウォータポンプ。
【請求項７】
前記断続機構は、前記ハウジングの外部側で前記シャフトと前記プーリとの間に設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のウォータポンプ。
【請求項８】
前記断続機構は、前記ハウジングの循環冷却路側で前記シャフトと前記インペラとの間に設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項６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、水冷式エンジンを冷却する冷却水の循環を行うウォータポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
水冷式エンジンを冷却する冷却水は、エンジンのシリンダブロックの周囲に形成されたウォータージャケット、ラジエータ、ヒータコアをウォータポンプにより循環することでエンジンを冷却している。冷却水を循環させるウォータポンプは、ハウジング（ボディ）と、このハウジングを貫通する回転駆動軸（シャフトベアリング）と、回転駆動軸の一側に設けられてエンジンの回転駆動力が伝達されるプーリと、回転駆動軸の他側に設けられたインペラとで構成されている。
【０００３】
そして、エンジンからの回転駆動力が回転駆動軸に設けたプーリにベルト等により伝達され、この回転駆動力で回転駆動軸が回転する。従来の構成では、回転駆動軸の回転により、インペラが回転してウォータポンプが作動して冷却水が、ウォータージャケット、ラジエータ、ヒータコアを循環する。
【０００４】
ところが、エンジン冷機時の始動時（エンジン起動直後）は、エンジンの温度が上昇していないにもかかわらずエンジンの回転駆動力でウォータポンプが作動し冷却水が循環してエンジンを冷却してしまう。このため、ウォータポンプでは、エンジンの温度を早期に上昇させることができない。すなわち、プーリとインペラが同期して作動するため、エンジンが駆動していると常にウォータポンプも駆動される。このため、エンジンを冷却する必要のない、エンジン始動時においてもウォータポンプを駆動してしまい、エンジンを早期に暖機させることができない。
【０００５】
そこで、上記課題の回避策として、ウォータポンプを駆動させる場合、エンジンの駆動力を利用せずにウォータポンプを電動式のポンプとすることが考えられる。すなわち、エンジン始動時にはウォータポンプを駆動させず、エンジンの温度がある程度上昇した後に通電してウォータポンプを駆動するようにすることが考えられる。しかし、このような回避策では、電動のウォータポンプは高価であり、コスト高を招く。
【０００６】
さらに、上記課題の回避策として、ウォータポンププーリと、インペラを回転駆動させる回転駆動軸とを直結せずに、必要に応じて断続するウォータポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
特許文献１に記載されているウォータポンプは、Ｖベルトにより回転駆動力が伝達されるウォータポンププーリ側のギヤと、インペラが固定されたシャフト側のギヤとを油圧変換器の駆動力で軸方向にギヤを移動させることで、冷却時にプーリ側のギヤとシャフト側のギヤとをかみ合わせ、冷却水による冷却が不要なとき（エンジン始動時）にはプーリ側のギヤとシャフト側のギヤとを離間させている。これにより、エンジン始動時にエンジンを早期に暖機させることができないという課題を回避ができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２７９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたウォータポンプでは、プーリ側のギヤが固定された回転軸と並列にシャフトが配置されることに加えて、プーリ側のギヤをスライド移動させるための油圧変換器をウォータポンプに隣接して配置している。このため、特許文献１に記載のウォータポンプでは、全体として大型化し、ウォータポンプの配置スペースを広くとる必要がある。
【００１０】
そこで、本発明は、エンジン始動時にエンジンの温度を早期に上昇させることができるとともに、小型で配置スペースを小さくできるウォータポンプの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、エンジンを冷却する冷却水の循環冷却路に設けられたウォータポンプにおいて、一側が循環冷却路側に配置され、他側が循環冷却路の外部側に配置されるハウジングと、このハウジングに外部側から循環冷却路側まで貫通し外部側に駆動力伝達部が設けられ循環冷却路側にインペラが支持されるインペラ支持部を有するシャフトと、このシャフトと同軸的にこのシャフトが貫通した状態で駆動力伝達部に設けられエンジンからの回転駆動力をシャフトに伝達可能なプーリと、このプーリとインペラとの間に設けられ、エンジンからの回転駆動力をインペラに伝達可能かつ遮断可能な断続機構と、を備え、断続機構は、シャフトの軸方向と交差する方向に作動してプーリ側とインペラ側とを断続し回転駆動力を断続する切替係合部と、切替係合部を駆動する油圧駆動部と、からなることを特徴とする。
【００１２】
上記態様としては、切替係合部は、シャフトとプーリとの間、又は、シャフトとインペラとの間を断続させることが好ましい。
【００１３】
上記態様としては、切替係合部は、油圧駆動部の駆動力で前記シャフトの軸方向に対して交差する方向にシャフトに対して突出するロックピンと、このロックピンがシャフト内に埋没するようにロックピンを付勢するスプリングと、プーリ又はインペラにおけるシャフトが貫通した部分の内壁に設けられて、シャフトに対して交差する方向に突出したロックピンが挿入して係合する切欠部とからなることが好ましい。
【００１４】
上記態様としては、油圧駆動部は、シャフト内の軸方向に沿って設けられて供給されたオイルの圧力でロックピンをシャフトからこのシャフトの軸方向に対して交差する方向に突出させる油圧室と、ハウジングに設けられて油圧室内にオイルを供給するオイル通路と、オイル通路内にオイルを圧送するオイルポンプと、オイルポンプから圧送されたオイルの供給経路を切り替えるオイルコントロールバルブと、を備えることが好ましい。
【００１５】
上記態様としては、ハウジングに、油圧室に連通する複数箇所の前記オイル通路を設けることが好ましい。
【００１６】
上記態様としては、切欠部は、プーリ又はインペラにおけるシャフトが貫通する部分の内壁の複数箇所に設けられていることが好ましい。
【００１７】
上記態様としては、断続機構は、ハウジングの外部側でシャフトとプーリとの間に設けられていることが好ましい。
【００１８】
上記態様としては、断続機構は、ハウジングの循環冷却路側でシャフトとインペラとの間に設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、断続機構をシャフトの軸方向と交差する方向でプーリとシャフト又はシャフトとインペラとを断続する切替係合部と、この切替係合部を駆動する油圧駆動部とで構成したので、エンジン始動時にエンジンを冷却する必要のない場合には、切替係合部によりシャフトとプーリ又はシャフトとインペラとの係合状態を解除しておくとことができ、エンジンを早期に暖機させることが可能となる。
【００２０】
また、本発明によれば、エンジン始動時に切替係合部によりプーリとシャフトとの係合状態又はシャフトとインペラとの係合状態を解除してウォータポンプを停止するため、ウォータポンプを停止している分だけエンジンへの負荷が少ないので、その分燃費を向上することができる。
【００２１】
さらに、本発明によれば、同軸的に配置されたシャフトとプーリ又はシャフトのインペラ支持部にインペラを支持し、シャフトの軸方向に対して交差する方向で切替係合部により断続するため、ウォータポンプが小型でコンパクトになる。この場合、シャフトとプーリとを同軸的に配置することで、複数本の回転軸を平行に配置することがないので、ウォータポンプの配置スペースを小さく設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係るウォータポンプのシャフトとプーリとの係合状態が解除されている状態を示し、図２のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係るウォータポンプのシャフトとプーリとの係合状態が解除されている状態を示す正面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係るウォータポンプのシャフトとプーリとが係合している状態を示し、図４のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係るウォータポンプのシャフトとプーリとが係合している状態を示す正面図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態に係るウォータポンプを示し、このウォータポンプと油圧駆動部との関係を示す説明図である。
【図６−１】図６−１は、油圧駆動部の作動を示し、油圧室へオイルを供給していない状態を示す説明図である。
【図６−２】図６−２は、油圧駆動力部の作動を示し、油圧室へオイルを供給する状態を示す説明図である。
【図７】図７は、本発明に係るウォータポンプの第２の実施の形態を示す正面図である。
【図８】図８は、本発明に係るウォータポンプの第３の実施の形態を示し、シャフトとインペラとの係合状態が解除されている状態を示す断面図である。
【図９】図９は、本発明に係るウォータポンプの第３の実施の形態を示し、シャフトとインペラとが係合している状態を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施の形態のインペラを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態に係るウォータポンプの詳細を図面に基づいて説明する。
【００２４】
〔第１の実施の形態〕
図１〜図６を用いて本発明の第１の実施の形態に係るウォータポンプの構成について説明する。図１は第１の実施の形態のウォータポンプを示す断面図、図２はウォータポンプ１０をプーリ２２側から見た正面図である。
本実施の形態のウォータポンプ１０は、水冷式のエンジンを冷却する冷却水の循環路に設けられて、冷却水をエンジンのシリンダブロックの周囲に形成されたウォータージャケット、ラジエータ、ヒータコアに循環することでエンジンを冷却する。
【００２５】
［ウォータポンプの構成］
図１〜図４に示すように、本実施の形態のウォータポンプ１０は、エンジンを冷却する冷却水の循環冷却路に設けられている。このウォータポンプ１０は、一側が循環冷却路５６側に配置され他側が循環冷却路５６の外部５７側に配置されるハウジング１３と、このハウジング１３に外部５７側から循環冷却路５６側まで貫通し外部５７側に駆動力伝達部１７が設けられ循環冷却路５６側にインペラ１４が支持されるインペラ支持部１５を有するシャフト１８と、シャフト１８と同軸的にシャフト１８が貫通した状態で駆動力伝達部１７に設けられエンジンからの回転駆動力をシャフト１８に伝達可能なプーリ２２と、シャフト１８とプーリ２２との間に設けられてエンジンからの回転駆動力をシャフト１８に伝達しインペラ１４に伝達するとともにシャフト１８へ伝達される回転駆動力を遮断可能な断続機構１６とを備えている。さらに、断続機構１６は、シャフト１８の軸方向と交差する方向に作動してシャフト１８とプーリ２２を断続しエンジンからの回転駆動力を断続する切替係合部２４と、この切替係合部２４を駆動する油圧駆動部２５と、を備える。
【００２６】
［ハウジング］
図１〜図４に示すように、ハウジング１３は、筒状の支持筒部１１と、この筒状の支持筒部１１の一側に支持筒部１１の外径よりより大径のフランジ部１２とで形成されている。支持筒部１１は外周側にプーリ支持面２６が形成され、内周側にシャフト支持面２７が形成されている。プーリ支持面２６には、プーリ２２がプーリ用ベアリング２８を介して回転自在に支持されている。シャフト支持面２７には、支持筒部１１とフランジ部１２を貫通するシャフト１８がシャフト用ベアリング２９を介して支持されている。プーリ２２を支持筒部１１の外周側で支持するプーリ用ベアリング２８とシャフト１８を支持筒部１１の内周側で支持するシャフト用ベアリング２９とは、シャフト１８の軸方向において同位置に設定されている。これによりプーリ用ベアリング２８、シャフト用ベアリング２９に偏った荷重が付与されることがないため、プーリ用ベアリング２８、シャフト用ベアリング２９への負荷が軽減され、プーリ用ベアリング２８、シャフト用ベアリング２９の高寿命化を図ることができる。また、シャフト用ベアリング２９のフランジ部１２側には、シール材３０が設けられている。
【００２７】
フランジ部１２は、図２に示すように、外周側に６カ所の貫通穴３１が形成されている。この貫通穴３１内に不図示のボルトを挿通し、不図示のエンジンボディのねじ穴に締結することでハウジング１３がエンジンボディに取り付けられる。そして、ハウジング１３がエンジンボディに取り付けられた状態ではハウジング１３とエンジンボディとの間が循環冷却路５６側となり、フランジ部１３を間にして循環冷却路５６の反対側が外部５７側となっている。
【００２８】
また、図１および図２に示すように、フランジ部１２には、循環冷却路側５７に向けて開口し、フランジ部１２の中心部まで続く２つのオイル通路３２ａ、３２ｂが形成されている。これらのオイル通路３２ａ、３２ｂには、後述する油圧駆動部２５からオイルが圧送されるとともに、油圧駆動部２５側へオイルが排出される。
【００２９】
フランジ部１２の中心部分には、支持筒部１１に支持されたシャフト１８が貫通するシャフト貫通部３３が形成されている。このシャフト貫通部３３の内壁に上記オイル通路３２ａ、３２ｂの先端側が開口している。また、シャフト貫通部３３を貫通したシャフト１８がフランジ部１２の内壁２３にメカニカルシール３７を介してシール状態でかつ回転自在に支持されている。
【００３０】
［シャフト］
シャフト１８は、フランジ部１２の中心を外部５７側から循環冷却路５６側まで貫通して設けられており、外部５７側から順に駆動力伝達部１７、支持中間部３６、インペラ支持部１５が設けられている。駆動力伝達部１７の外周には断続機構１６により断続されるプーリ２２が配置されている。支持中間部３６は、支持筒部１１のシャフト支持面２７にシャフト用ベアリング２９を介して支持されている。インペラ支持部１５にはインペラ１４が固定されており、シャフト１８の回転とともにインペラ１４が回転する。
【００３１】
また、シャフト１８の中心部には、軸方向に沿ってオイル通路としての油圧室３８が形成されている。この油圧室３８のインペラ支持部１５側は蓋材３９によって閉塞され、駆動力伝達部１７側は切替係合部２４によって閉塞されている。さらに、油圧室３８の軸方向の中間部であって、フランジ部１２のシャフト貫通部３３を貫通する位置には、フランジ部１２のオイル通路３２ａ、３２ｂと連通する連通穴４０、４０が形成されている。そして、オイル通路３２ａ，３２ｂに圧送されたオイルが、連通穴４０、４０内を通って油圧室３８に供給され、断続機構１６を駆動してシャフト１８とプーリ２２とを断続する。
【００３２】
［プーリ］
プーリ２２は、円筒状のプーリ本体１９と、エンジンからの回転駆動力を伝達する補機ベルト２０が巻きかけられるベルト巻き掛け部２１とを有している。プーリ本体１９の軸方向の一側には端壁４１が設けられている。このプーリ２２は、プーリ本体１９の内周面と支持筒部１１のプーリ支持面２６との間のプーリ用ベアリング２８によって回転自在にハウジング１３に支持されている。また、プーリ本体１９の中心部をシャフト１８が貫通しており、端壁４１にはシャフト１８の駆動力伝達部１７が貫通するシャフト貫通部４２が形成されている。
【００３３】
したがって、シャフト１８とプーリ２２は同軸的に配置されて、ハウジング１３の支持筒部１１にそれぞれ回転自在に支持されている。このプーリ２２とシャフト１８との間には、断続機構１６が設けられている。この断続機構１６により、補機ベルト２０によりプーリ２２に伝達された回転駆動力をシャフト１８に伝達したり、シャフト１８へ伝達された回転駆動力を遮断して非伝達状態としたりする。
【００３４】
［断続機構］
断続機構１６は、切替係合部２４と、この切替係合部２４を駆動する油圧駆動部２５（図５参照）とで構成されている。図１および図２に示すように、切替係合部２４は、プーリ２２の端壁４１のシャフト貫通部４２の内壁に周方向に沿って形成された切欠部４３と、シャフト１８の駆動力伝達部１７に設けられてシャフト１８から切欠部４３に向けて出没自在なロックピン４４とで形成されている。
【００３５】
切欠部４３は、図２に示すように、端壁４１のシャフト貫通部４２の内壁に周方向の円周の約１／４にわたり形成されており、周方向の少なくとも一側にロックピン４４が当接する当接壁４５が設けられている。この当接壁４５はロックピン４４と当接することでプーリ２２に伝達された回転駆動力をシャフト１８に伝達する回転力伝達面となっている。
【００３６】
ロックピン４４は、円柱状のピン本体４６と、このピン本体４６の底部側に一体に形成されピン本体４６より大径の円板状の受け壁４７とで形成されている。このロックピン４４は、ピン本体４６が出没自在な貫通穴４８が切欠部４３側に開口され、受け壁４７側がシャフト１８に設けられた油圧室３８側に開口する円筒状のガイドシリンダ４９内に収容されている。また、ロックピン４４の受け壁４７とガイドシリンダ４９の内壁との間にスプリング５０が介在されており、ロックピン４４がガイドシリンダ４９内に埋没する方向に常時付勢されている。ガイドシリンダ４９は、シャフト１８の駆動力伝達部１７に設けた油圧室３８と連通する組み付け穴５１に圧入されている。
【００３７】
そして、油圧室３８内へのオイルの供給が停止している状態では、ロックピン４４はガイドシリンダ４９内にスプリング５０の付勢力で埋没し、切欠部４３との係合状態が解除されている。この状態ではプーリ２２はシャフト１８に対して空回りしている状態となる。油圧室３８内にオイルが供給されるとオイルの圧力でロックピン４４がスプリング５０の付勢力に抗してガイドシリンダ４９内から突出し、切欠部４３内に挿入・係合する。ロックピン４４が切欠部４３内に挿入・係合した状態で、プーリ２２がエンジンからの回転駆動力で回転するとロックピン４４が切欠部４３の周方向の一側の当接壁４５に当接する。これによりプーリ２２に伝達された回転駆動力がシャフト１８に伝達されて、シャフト１８が回転し、インペラ１４が冷却水路３４内で回転する。この場合、油圧室３８内へのオイルの供給、排出経路は油圧駆動部２５（図５参照）により切り替えられる。
【００３８】
［油圧駆動部］
図５に示すように、油圧駆動部２５は、オイルが貯留されたオイルパン５２からオイルを配管経路内に圧送するオイルポンプ５３と、このオイルポンプ５３から圧送されたオイルを油圧室３８（図１参照）内に圧送により供給する経路と、油圧室３８内のオイルを排出する経路とを切り替えるオイルコントロールバルブ５４とで構成され、オイルコントロールバルブ５４は、エンジンコントロールモジュール５５からの制御信号により作動が制御される。
【００３９】
図６−１に示すように、オイルコントロールバルブ５４が、オイルポンプ５３から供給されたオイルをオイルパン５２に戻すように経路を設定すると油圧室３８内にオイルが供給されることがないので、油圧室３８内での油圧の発生がなく、ロックピン４４はガイドシリンダ４９から突出することがなく、切欠部４３内に挿入・係合することがない。
【００４０】
図６−２に示すように、オイルコントロールバルブ５４が、オイルポンプ５３から供給されたオイルを、オイル通路３２ａを通して油圧室３８内に圧送することで油圧室３８に油圧が発生する。油圧室３８で油圧が発生すると、ロックピン４４はガイドシリンダ４９内から突出して切欠部４３内に挿入・係合する。
【００４１】
［ウォータポンプの作動］
以上の構成のウォータポンプ１０の作動について以下に説明する。エンジン停止の状態では、図１および図２に示すように、油圧駆動部２５が停止状態でありオイルを油圧室３８内に圧送することがないので、ロックピン４４はシリンダ４９内に埋没している。この状態ではロックピン４４はプーリ２２の切欠部４３内に挿入・係合していない。これによりプーリ２２とシャフト１８は連結が解除された状態となっている。
【００４２】
この状態から、エンジンを始動するとエンジンの回転駆動力が補機ベルト２０を介してプーリ２２に伝達され、プーリ２２が回転駆動するが、油圧駆動部２５が作動しないので油圧室３８にオイルが圧送されず油圧が発生しない。このため、ロックピン４４がシリンダ４９内から突出することがない。したがって、シャフト１８にプーリ２２の回転駆動力が伝達されることはなくプーリ２２はシャフト１８に対して空転する。
【００４３】
エンジンを始動して所定の時間、すなわちエンジンの温度が所定以上の温度に達すると、エンジンコントロールモジュール５５からの信号によりオイルコントロールバルブ５４が作動し、オイルをオイル通路３２を介して油圧室３８内に圧送する。油圧室３８内にオイルを圧送すると油圧室３８内で油圧が発生し、ガイドシリンダ４９内のロックピン４４をスプリング５０の付勢力に抗して押圧する。ロックピン４４は油圧室３８の油圧によりガイドシリンダ４９内から切欠部４３側に向けて突出する。
【００４４】
ロックピン４４がガイドシリンダ４９内から突出すると、切欠部４３に挿入する。そしてプーリ２２が回転することでロックピン４４が当接壁４５に当接し、切欠部４３とロックピン４４とが係合しプーリ２２の回転駆動力がシャフト１８に伝達されて、シャフト１８が回転する。このシャフト１８の回転によりインペラ１４が冷却水路３４内で回転し、冷却水の循環が開始される。
【００４５】
［第１の実施の形態の効果］
本実施形態に係るウォータポンプ１０では、断続機構１６をシャフト１８の軸方向と交差する方向でプーリ本体１９とシャフト１８とを係合可能な切替係合部２４と、この切替係合部２４を駆動する油圧駆動部２５とで形成したので、エンジン始動時に冷却水を冷却する必要のない場合には、切替係合部２４によりシャフト１８とプーリ本体１９との係合状態を解除しておくとことができ、エンジンを早期に暖機させることが可能となる。
【００４６】
また、本実施の形態では、エンジン始動時に切替係合部２４によりプーリ本体１９とシャフト１８との係合状態を解除してウォータポンプ１０を停止しているので、ウォータポンプ１０を停止している分だけエンジンへの負荷が少なくなり、その分燃費を向上することができる。
【００４７】
さらに、本実施の形態では、同軸的に配置されたシャフト１８とプーリ２２とを、シャフト１８の軸方向に対して交差する方向で切替係合部２４により断続する。このため、ウォータポンプ１０が小型でコンパクトとなる。この場合、シャフト１８とプーリ２２とを同軸的に配置することで、回転軸を平行に配置することがないので、ウォータポンプ１０の配置スペースを小さく設定することができる。
【００４８】
また、油圧駆動部２５の駆動力によりロックピン４４がシャフト１８の軸方向に対して交差する方向に突出し、プーリ本体１９の切欠部４３に挿入・係合した状態では、プーリ２２にエンジンからの回転駆動力がシャフト１８に伝達され、シャフト１８が回転することでウォータポンプ１０が作動する。このようにプーリ本体１９とシャフト１８とを断続する断続機構１６の切替係合部２４がプーリ本体１９とシャフト１８に設けられているので、ウォータポンプ１０が小型になりコンパクトになる。また、プーリ本体１９とシャフト１８とが同軸的に配置されているので、回転軸が平行に配置される構造に対してウォータポンプ１０を配置するスペースが小さくなる。
【００４９】
また、油圧駆動部２５の油圧室３８をシャフト１８内の軸方向に沿って設け、この油圧室３８内にオイルを供給するオイル通路３２をハウジング１３のフランジ部１２に設けることで、ウォータポンプ１０の周囲に油圧室３８やオイル通路３２を設けるためのスペースが不要になり、全体としてウォータポンプ１０が小型にかつコンパクトになる。
【００５０】
なお、シャフト１８内に設けた油圧室３８にオイルを圧送するオイルポンプ５３やオイルの供給経路を切り替えるコントロールバルブ５４は、エンジン周囲の空いた空間に配設し、フランジ部１２のオイル通路３２に配管するだけでよいので、ウォータポンプ１０の周囲のスペースを他の補機等のレイアウトに使用することができ、ウォータポンプ１０の周囲のスペースを有効利用することができる。
【００５１】
また、シャフト１８内の軸方向に沿ってシャフト１８に設けた油圧室３８に連通するオイル通路３２ａ，３２ｂを複数箇所に設けたことにより、オイルポンプ５３によってオイルを油圧室３８内に圧送する際に、油圧室３８内に素早くオイルを供給することができ、ロックピン４４を素早くシャフトから突出させ、切欠部４３に挿入・係合させることができる。また、油圧室内へのオイルの圧送を停止してロックピン４４を切欠部４３から抜き出す際には、油圧室内のオイルを素早く排出することができる。したがって、ロックピン４４の作動応答性が良好となる。
【００５２】
［第２の実施の形態］
次に、図７に示す第２の実施の形態について説明する。なお、上記第１の実施の形態と同構成部分については同一符号を付して重複した説明は省略する。本実施の形態のウォータポンプ６０では、プーリ２２のプーリ本体１９に設けた切欠部６３がシャフト貫通部４２の内壁に複数箇所設けられている。各切欠部６３には、シャフト１８から突出したロックピン４４が周方向の一側に、ロックピン４４が当接する当接壁６５が形成されている。
【００５３】
このように、プーリ本体１９のシャフト貫通部４２の内壁の複数箇所に切欠部６３を設けたことにより、ロックピン４４をシャフト１８から突出させて挿入・係合させる際に、ロックピン４４が切欠部６３に挿入し、係合するまでの時間を短縮することができる。すなわち、ロックピン４４が切欠部６３が形成されているシャフト貫通部４２の内壁に対応していない場合、プーリ本体１９が若干回転してロックピン４４が切欠部６３に対応するまでの間に若干の時間がかかるが、切欠部６３をシャフト貫通部４２の内壁の複数箇所に設けておけば、ロックピン４４が素早く切欠部６３に挿入・係合することができる。したがって、ロックピン４４が切欠部６３に挿入・係合する応答性が良好となり、ウォータポンプが駆動する応答性を早くできる。
【００５４】
［第３の実施の形態］
次に、図８乃至図１０に示す第３の実施の形態のウォータポンプ７０について説明する。なお、上記第１の実施の形態と同構成部分については図面に同符号を付して重複した説明を省略する。
【００５５】
［第３の実施の形態のウォータポンプ７０の構成］
図８乃至図１０に示すように、本実施の形態のウォータポンプ７０は、エンジンを冷却する冷却水の循環冷却路に設けられたウォータポンプ７０であって、一側が循環冷却路５６側とされ他側が循環冷却路５６側の外部５７側とされるハウジング１３と、このハウジング１３に外部５７側から循環冷却路５６側まで貫通し外部５７側に駆動力伝達部７７が設けられ循環冷却路５６側にインペラ７４が支持されるインペラ支持部７５を有するシャフト７８と、シャフト７８と同軸的にシャフト７８が貫通した状態で駆動力伝達部７７に設けられエンジンからの回転駆動力をシャフト７８に伝達可能なプーリ８２と、シャフト７８とインペラ７４との間に設けられてエンジンからの回転駆動力を少なくともインペラ７４に伝達するとともにインペラ７４へ伝達される回転駆動力を遮断可能な断続機構７６とを備えている。また、断続機構７６は、シャフト７８の軸方向と交差する方向に作動してシャフト７８とインペラ７４とを係合してインペラ７４をエンジンからの回転駆動力で回転させる切替係合部８４と、この切替係合部８４を駆動する油圧駆動部２５とからなる。
【００５６】
［ハウジング］
ハウジング１３は、基本的な構成は、上記第１の実施の形態と同じであり、支持筒部１１、フランジ部１２から構成されている。支持筒部１１には、内周側にシャフト支持面２７が形成されているが、外周側にはプーリ８２は支持されていない。フランジ部１２には、上記実施形態と同様にオイル通路３２ａ、３２ｂが設けられている。
フランジ部１２の中心部分には、支持筒部１１に支持されたシャフト７８が貫通するシャフト貫通部３３が形成されている。このシャフト貫通部３３の内壁に上記オイル通路３２ａ、３２ｂの先端側が開口している。また、シャフト貫通部３３を貫通したシャフト７８は、途中でフランジ部１２の内壁２３にメカニカルシール３７を介して回転自在に支持され、さらにフランジ部１２とエンジンボディとの間の冷却水路３４まで延設されている。冷却水路３４内まで延設されたシャフト１８の先端側のインペラ支持部７５にインペラ７４がインペラ用ベアリング７９を介して回転自在に支持されている。
【００５７】
［シャフト］
シャフト７８は、ハウジング１３の支持筒部１１のシャフト支持面２７に支持される支持中間部８６と、この支持中間部８６のフランジ部１２側の先端部にインペラ支持部７５が形成され、インペラ支持部７５に隣接して断続機構７６が設けられている。また、シャフト７８の中心部には支持中間部８６からインペラ支持部７５側にかけて軸方向に沿ってオイル通路としての油圧室８８が形成されている。この油圧室８８のインペラ支持部７５側は断続機構７６の切替係合部８４により閉塞されている。
【００５８】
さらに、油圧室８８の軸方向の中間部であって、フランジ部１２のシャフト貫通部３３を貫通する位置には、フランジ部１２のオイル通路３２ａ、３２ｂと連通する連通穴９０、９０が形成されている。そして、オイル通路３２ａ，３２ｂに圧送されたオイルが、連通穴９０、９０内を通って油圧室８８に供給され、断続機構７６を駆動してシャフト７８とインペラ７４とを連結する。
【００５９】
また、シャフト７８には、支持中間部８６を間にして油圧室８８の反対側には駆動力伝達部７７が設けられている。この駆動力伝達部７７には、プーリ８２が固定されている。
【００６０】
［プーリ］
プーリ８２は、円筒状のプーリ本体８０と、エンジンからの回転駆動力を伝達する補機ベルト２０が巻きかけられるベルト巻き掛け部８１とを有している。プーリ本体８０の軸方向の一側には端壁９１が設けられている。このプーリ８２は、プーリ本体８０の中心部をシャフト７８が貫通しており、端壁９１にはシャフト７８が貫通するシャフト貫通部９２が形成されている。このシャフト貫通部９２にシャフト７８が圧入されることで、プーリ８２がシャフト７８に固定されている。
【００６１】
したがって、シャフト７８とプーリ８２は同軸的に配置されて、ハウジング１３の支持筒部１１に回転自在に支持される。上記第１の実施の形態ではシャフト７８とプーリ８２との間に、断続機構１６を設けたが、本実施の形態では、シャフト７８とインペラ７４との間に断続機構７６が設けられている。
【００６２】
［断続機構］
断続機構７６は、切替係合部８４と、この切替係合部８４を駆動する油圧駆動部２５とで構成されている。この場合、油圧駆動部２５は、上記第１の実施の形態と同構成なので説明は省略する。
【００６３】
切替係合部８４は、インペラ７４のシャフト貫通部８３の内壁に形成された切欠部９３と、シャフト７８の駆動力伝達部７７に設けられてシャフト７８から切欠部９３に向けて出没自在なロックピン９４とで形成されている。
【００６４】
切欠部９３は、図１０に示すように、ロックピン９４が挿入・係合可能な矩形状に形成され、シャフト貫通部８３の内壁に周方向に等間隔で３カ所設けられている。ロックピン９４は、円柱状のピン本体９６と、このピン本体９６の底部側に一体に形成されピン本体９６より大径の円板状の受け壁９７とで形成されている。このロックピン９４は、ピン本体９６が出没自在な貫通穴９８が切欠部９３側に開口され、受け壁９７側がシャフト７８に設けられた油圧室８８側に開口する円筒状のガイドシリンダ９９内に収容されている。また、ロックピン９４の受け壁９７とガイドシリンダ９９の内壁との間にスプリング９５が介在されており、ロックピン９４がガイドシリンダ９９内に埋没する方向に常時付勢されている。このガイドシリンダ９９は、シャフト７８の駆動力伝達部７７に設けた油圧室８８と連通する組み付け穴８９に圧入されている。
【００６５】
そして、油圧室８８内へのオイルの供給が停止している状態では、ロックピン９４はガイドシリンダ９９内にスプリング９５の付勢力により埋没し、切欠部９３との係合状態が解除されている。この状態ではインペラ７４はシャフト７８に対して空回りしている状態となる。
【００６６】
油圧室８８内にオイルが供給されるとオイルの圧力でロックピン９４がスプリング９５の付勢力に抗してガイドシリンダ９９内から突出し、切欠部９３内に挿入・係合する。ロックピン９４が切欠部９３内に挿入・係合した状態で、プーリ８２を介して伝達された回転駆動力でシャフト７８が回転するとインペラ７４が冷却水路３４内で回転する。
この場合、油圧室８８内へのオイルの供給、排出経路は、上記第１の実施の形態で説明した油圧駆動部２５により切り替えられる。
【００６７】
［ウォータポンプの作動］
以上の構成のウォータポンプ７０の作動について以下に説明する。
エンジン停止の状態では、油圧駆動部２５が停止状態でありオイルを油圧室８８内に圧送することがないので、ロックピン９４はガイドシリンダ９９内に埋没している。この状態ではロックピン９４はインペラ７４の切欠部９３内に挿入・係合していない。これによりプーリ８２とシャフト７８は連結が解除された状態となっている。
【００６８】
この状態から、エンジンを始動するとエンジンの回転駆動力がベルト２０を介してプーリ８２に伝達され、シャフト７８が回転駆動するが、油圧駆動部２５が作動しないので油圧室８８に油圧が発生することがなく、ロックピン９４がガイドシリンダ９９内から突出することがない。このため、インペラ７４にシャフト７８の回転駆動力が伝達されることはなくシャフト７８はインペラ７４に対して空転している。
【００６９】
エンジンを始動して所定の時間、すなわちエンジンの温度が所定以上の温度に達すると、油圧駆動部２５が作動してオイルポンプ５３が作動し、オイルをオイル通路３２ａ、３２ｂを介して油圧室８８内に圧送する。油圧室８８内にオイルを圧送すると油圧室８８内で油圧が発生し、ガイドシリンダ９９内のロックピン９４をスプリング９５の付勢力に抗して押圧する。ロックピン９４は油圧室３８の油圧によりガイドシリンダ９９内から切欠部９３側に向けて突出する。
【００７０】
ロックピン９４がガイドシリンダ９９内から突出すると、切欠部９３に挿入・係合する。そしてシャフト７８が回転することでロックピン９４がインペラ７４の切欠部９３の内壁に当接しインペラ７４が冷却水路３４内で回転し冷却水の循環が開始される。
【００７１】
［第３の実施の形態の効果］
本実施形態のウォータポンプ７０では、断続機構７６をシャフト７８の軸方向と交差する方向でインペラ７４とシャフト７８とを係合可能な切替係合部８４と、この切替係合部８４を駆動する油圧駆動部２５とで形成したので、エンジン始動時に冷却水を冷却する必要のない場合には、切替係合部８４によりシャフト７８とインペラ７４の係合状態を解除しておくとことができ、エンジンを早期に暖機させることが可能となる。
【００７２】
また、エンジン始動時に切替係合部８４によりシャフト７８とインペラ７４との係合状態を解除してウォータポンプ７０を停止しているので、ウォータポンプ７０を停止している分だけエンジンへの負荷が少なくなり、その分燃費を向上することができる。
【００７３】
さらに、シャフト７８とプーリ８２と同軸的に配置し、シャフト７８の軸方向に対して交差する方向で切替係合部８４によりシャフト７８とインペラ７４とを断続するので、ウォータポンプ７０が小型でコンパクトとなる。この場合、シャフト７８とプーリ８２とを同軸的に配置することで、回転軸を平行に配置することがないので、ウォータポンプ７０の配置スペースを小さく設定することができる。
【００７４】
しかも、シャフト７８とインペラ７４の断続を行う切替係合部８４を冷却水路３４内に設けたことで、ハウジング１３の外部にウォータポンプ７０を構成する部材がなくなり、ウォータポンプ７０がコンパクトになる。
【００７５】
また、油圧駆動部２５の駆動力によりロックピン９４がシャフト７８の軸方向に対して交差する方向に突出し、インペラ７４の切欠部９３に挿入・係合した状態では、シャフト７８の回転駆動力がインペラ７４に伝達されることでウォータポンプ７０が作動する。
【００７６】
このようにシャフト７８とインペラ７４とを断続する断続機構７６の切替係合部８４がシャフト７８とインペラ７４に設けられているので、ウォータポンプ７０が小型になりコンパクトになる。
【００７７】
また、プーリ８２とシャフト７８とが同軸的に配置されているので、回転軸が平行に配置される構造に対してウォータポンプ７０を配置するスペースが小さくなる。
また、油圧駆動部２５の油圧室８８をシャフト７８内の軸方向に沿って設け、この油圧室８８内にオイルを供給するオイル通路３２ａ、３２ｂをハウジング１３のフランジ部１２に設けることで、ウォータポンプ７０の周囲に油圧室８８やオイル通路３２ａ、３２ｂを設けるためのスペースが不要になり、全体としてウォータポンプ７０が小型にかつコンパクトになる。
【００７８】
なお、シャフト７８内に設けた油圧室８８にオイルを圧送するオイルポンプ５３やオイルの供給経路を切り替えるオイルコントロールバルブ５４は、エンジン周囲の空いた空間に配設し、フランジ部１２のオイル通路３２ａ、３２ｂに配管するだけでよいので、ウォータポンプ７０の周囲のスペースを他の補機等のレイアウトに使用することができ、ウォータポンプ７０の周囲のスペースを有効利用することができる。
【００７９】
また、シャフト７８内の軸方向に沿ってシャフト７８に設けた油圧室８８に連通するオイル通路３２ａ，３２ｂを複数箇所に設けたことにより、オイルポンプ５３によってオイルを油圧室８８内に圧送する際に、油圧室８８内に素早くオイルを供給することができ、ロックピン９４を素早くシャフト７８から突出させ、切欠部９３に挿入・係合させることができ、ウォータポンプが駆動する応答性を早くできる。
【００８０】
また、油圧室８８内へのオイルの圧送を停止してロックピン９４を切欠部９３から抜き出す際には、油圧室８８内のオイルを素早く排出することができる。したがって、ロックピン９４の作動応答性が良好となり、ウォータポンプが駆動する応答性を早くできる。
【００８１】
以上、実施の形態について説明したが、この実施の形態の開示の一部をなす論述および図面をこの発明を限定するものではなく、この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかである。
【符号の説明】
【００８２】
１０、６０、７０  ウォータポンプ
１３  ハウジング
１４、７４  インペラ
１５、７５  インペラ支持部
１６、７６  断続機構
１７、７７  駆動力伝達部
１８、７８  シャフト
２２、８２  プーリ
２４、８４  切替係合部
２５  油圧駆動部
３２ａ、３２ｂ  オイル通路
４２、８３  シャフト貫通部
４３、９３  切欠部
５６  循環冷却路
５７  外部
【図１】
2015017533.tif 000003
【図２】
2015017533.tif 000004
【図３】
2015017533.tif 000005
【図４】
2015017533.tif 000006
【図５】
2015017533.tif 000007
【図６−１】
2015017533.tif 000008
【図６−２】
2015017533.tif 000009
【図７】
2015017533.tif 000010
【図８】
2015017533.tif 000011
【図９】
2015017533.tif 000012
【図１０】
2015017533.tif 000013