(57)【要約】【課題】極めて簡単な構造によってクラッチ機構を構成することができると共に、配置スペースの確保が容易でかつ軽量化やコスト低減を図ることができるウォータポンプ装置を提供する。【解決手段】ハウジング１０と、回転軸２０と、インペラ部材４０と、クラッチ機構５０とを備える。クラッチ機構５０は、回転軸２０の外周面と、インペラ部材４０のボス部４２の内周面との間の環状空間に嵌込まれ、回転軸２０に常時トルク伝達可能に結合される筒状のブシュ５１を有する。ブシュ５１は、インペラ部材４０よりも熱膨張係数が大きい材料によって形成される。冷却水室内の冷却水が常温の時には、ブシュ５１の外周面とインペラ部材４０のボス部４２の内周面との間に僅かな隙間Ｓ１が設けられる。冷却水室内の冷却水が高温の時には、ブシュ５１が熱膨張してその外周面がインペラ部材４０のボス部４２の内周面にトルク伝達可能に接触する。【選択図】図１
2012162988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、このハウジングに回転可能に支持される回転軸と、この回転軸に組み付けられ、かつ前記ハウジングの冷却水室内に配置されて冷却水を循環するインペラ部材と、冷却水が高温の時に前記回転軸のトルクを前記インペラ部材に伝達し、冷却水が常温の時に前記回転軸のインペラ部材に対するトルク伝達を断つクラッチ機構とを備えたウォータポンプ装置であって、
前記クラッチ機構は、前記回転軸の外周面と、前記インペラ部材のボス部の内周面との間の環状空間に嵌込まれ、かつ前記回転軸に常時トルク伝達可能に結合される筒状のブシュを有し、
前記ブシュは、前記インペラ部材よりも熱膨張係数が大きい材料によって形成され、
前記冷却水室内の冷却水が常温の時には、前記ブシュの外周面と前記インペラ部材のボス部の内周面との間に僅かな隙間が設けられ、
前記冷却水室内の冷却水が高温の時には、前記ブシュが熱膨張してその外周面が前記インペラ部材のボス部の内周面にトルク伝達可能に接触する構成にしてあることを特徴とするウォータポンプ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のウォータポンプ装置であって、
ブシュの外周面と、インペラ部材のボス部の内周面とは、それぞれテーパ面に形成されていることを特徴とするウォータポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はエンジンの冷却水を循環する循環経路に配設されるウォータポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ウォータポンプ装置においては、エンジンの作動によってベルト駆動されるプーリを有する回転軸にインペラ部材が組み付けられる。また、インペラ部材は、ハウジングの冷却水室内に配置され、回転軸と共に回転することで冷却水を循環する。
このようなウォータポンプ装置おいて、燃費向上を図るため、プーリと回転軸との間に電磁クラッチ機構が配置されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
すなわち、冷却水が高温の時に、プーリのトルクを電磁クラッチ機構によって回転軸及びインペラ部材に伝達させ、冷却水が常温の時にプーリの回転軸に対するトルク伝達を電磁クラッチ機構によって断つように構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１５０３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電磁クラッチ機構は、構成部品点数が多くコスト高となると共に、重量が重く、かつ配置スペースの確保も困難となる場合がある。
また、電磁クラッチ機構が故障した際には、冷却水を循環できないので、実用上は冗長性を備えるために、追加機構が必要となる。
【０００５】
この発明の目的は、前記問題点に鑑み、極めて簡単な構造によってクラッチ機構を構成することができると共に、配置スペースの確保が容易でかつ軽量化やコスト低減を図ることができるウォータポンプ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、この発明の請求項１に係るウォータポンプ装置は、ハウジングと、このハウジングに回転可能に支持される回転軸と、この回転軸に組み付けられ、かつ前記ハウジングの冷却水室内に配置されて冷却水を循環するインペラ部材と、冷却水が高温の時に前記回転軸のトルクを前記インペラ部材に伝達し、冷却水が常温の時に前記回転軸のインペラ部材に対するトルク伝達を断つクラッチ機構とを備えたウォータポンプ装置であって、
前記クラッチ機構は、前記回転軸の外周面と、前記インペラ部材のボス部の内周面との間の環状空間に嵌込まれ、かつ前記回転軸に常時トルク伝達可能に結合される筒状のブシュを有し、
前記ブシュは、前記インペラ部材よりも熱膨張係数が大きい材料によって形成され、
前記冷却水室内の冷却水が常温の時には、前記ブシュの外周面と前記インペラ部材のボス部の内周面との間に僅かな隙間が設けられ、
前記冷却水室内の冷却水が高温の時には、前記ブシュが熱膨張してその外周面が前記インペラ部材のボス部の内周面にトルク伝達可能に接触する構成にしてあることを特徴とする。
【０００７】
前記構成によると、冷却水室内の冷却水が常温（常温以下も含む）の時には、ブシュの外周面とインペラ部材のボス部の内周面との間に僅かな隙間が設けられることによって、回転軸のインペラ部材に対するトルク伝達が断たれる。
また、冷却水室内の冷却水が高温（設定温度以上）の時には、ブシュが熱膨張してその外周面がインペラ部材のボス部の内周面にトルク伝達可能に接触する。このため、回転軸のトルクがブシュを介してインペラ部材に伝達される。
前記したように、インペラ部材よりも熱膨張係数が大きいブシュを回転軸の外周面と、インペラ部材のボス部の内周面との間の環状空間に嵌込むという極めて簡単な構造によってクラッチ機構を構成することができる。
このため、クラッチ機構としてのブシュの配置スペースの確保が容易でかつ軽量化やコスト低減に効果が大きい。
【０００８】
請求項２に係るウォータポンプ装置は、請求項１に記載のウォータポンプ装置であって、
ブシュの外周面と、インペラ部材のボス部の内周面とは、それぞれテーパ面に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
前記構成によると、ブシュの外周面と、インペラ部材のボス部の内周面とをテーパ面で嵌合することによって調心性やトルク伝達性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施例１に係るウォータポンプ装置を示す縦断面図である。
【図２】同じく回転軸とブシュとインペラ部材との嵌合部分を示す図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う横断面図である。
【図３】同じくブシュが熱膨張して回転軸とインペラ部材とがトルク伝達可能に嵌合された状態を示す縦断面図である。
【図４】この発明の実施例２に係るウォータポンプ装置の回転軸とブシュとインペラ部材との嵌合部分を示す縦断面図である。
【図５】同じくブシュが熱膨張して回転軸とインペラ部材とがトルク伝達可能に嵌合された状態を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この発明を実施するための形態について実施例にしたがって説明する。
【実施例１】
【００１２】
この発明の実施例１を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、この実施例１に係るウォータポンプ装置は、ハウジング１０と、回転軸２０と、プーリ部材３０と、インペラ部材４０と、クラッチ機構５０とを備える。
ハウジング１０は、軸方向に分割されかつ締結ボルト１４によって一体状に連結される第１ハウジング１１と第２ハウジング１２とにより構成されている。そして、第１、第２の両ハウジング１１、１２の間に、エンジンに対する冷却水（例えば、ロングライフクーラント）を循環する循環経路の一部に連通する冷却水室１３が形成される。
【００１３】
図１に示すように、第１ハウジング１１には、軸受１５（例えば、針状ころ軸受等の転がり軸受又は滑り軸受）によって回転軸２０が回転可能に支持される。
回転軸２０の一端部は、ハウジング１０の外部に所定長さだけ突出されている。そして、回転軸２０の一端側の外周面には、エンジンの作動によって駆動される駆動ベルト（図示しない）が張設されるプーリ部材３０がそのボス部３１においてトルク伝達可能に嵌合されて組み付けられる。
また、回転軸２０の他端部は、ハウジング１０の冷却水室１３内に突入される。そして、回転軸２０の他端部には、インペラ組付軸部２１と、このインペラ組付軸部２１の先端から突出された先端軸部２４とが同軸上に形成されている。
【００１４】
図１〜図３に示すように、回転軸２０の他端側のインペラ組付軸部２１には、クラッチ機構５０を介してインペラ部材４０が組み付けられる。
インペラ部材４０は、ハウジング１０の冷却水室１３内に配設されて冷却水を循環するものであり、多数の羽根板部４１と、ボス部４２と、端壁部４４とを備えて構成される。
そして、インペラ部材４０は、そのボス部４２が次に詳述するクラッチ機構５０を介在させてインペラ組付軸部２１の外周に嵌込まれると共に、端壁部４４の中心に形成された貫通孔４５に回転軸２０の先端軸部２４が嵌挿される。
さらに、回転軸２０の先端軸部２４の先端に抜止リング２５がねじ２６によって締め付けられることで、インペラ部材４０がインペラ組付軸部２１に組み付けられる。
【００１５】
クラッチ機構５０は、冷却水室１３内の冷却水が高温（設定温度以上）の時に回転軸２０のトルクをインペラ部材４０に伝達し、冷却水が常温（常温以下も含む）の時に回転軸２０のインペラ部材４０に対するトルク伝達を断つ。
すなわち、図１〜図３に示すように、クラッチ機構５０は、回転軸２０のインペラ組付軸部２１の外周面と、インペラ部材４０のボス部４２の内周面との間の環状空間に嵌込まれる筒状のブシュ５１を有している。
また、インペラ組付軸部２１と、ブシュ５１とは、常時トルク伝達可能に、これら相互の嵌合面には、図２に示すように、雄雌のスプライン歯２３、５２（雄雌のセレーション歯、キーとキー溝等による常時トルク伝達可能な結合構造であればどのような結合構造であってもよい）がそれぞれ形成されている。
また、この実施例１において、インペラ組付軸部２１の外周面と、ブシュ５１の内周面とは、それぞれテーパ面に形成されている。そして、これら両テーパ面に雄雌のスプライン歯２３、５２がそれぞれ形成されている。
【００１６】
また、ブシュ５１は、インペラ部材４０よりも熱膨張係数が大きい材料によって形成される。例えば、インペラ部材４０が鋼鉄製である場合、ブシュ５１は、鋼鉄よりも熱膨張係数が大きいアルミ、合成樹脂等により形成される。
そして、ハウジング１０の冷却水室１３内の冷却水が常温の時には、図１に示すように、ブシュ５１の外周面とインペラ部材４０のボス部４２の内周面との間に僅かな隙間Ｓ１が設けられる。
また、ハウジング１０の冷却水室１３内の冷却水が高温の時には、図３に示すように、ブシュ５１が熱膨張してその外周面がインペラ部材４０のボス部４２の内周面にトルク伝達可能に接触する構成にしてある。
また、この実施例１において、ブシュ５１の外周面と、インペラ部材４０のボス部４２の内周面とは、それぞれテーパ面に形成されている。
【００１７】
この実施例１に係るウォータポンプ装置は上述したように構成される。
したがって、ハウジング１０の冷却水室１３内の冷却水が常温の時（常温以下も含む）には、図１と図２に示すように、ブシュ５１の外周面とインペラ部材４０のボス部４２の内周面との間に僅かな隙間Ｓ１が設けられる。この隙間Ｓ１によって、プーリ部材３０から伝達される回転軸２０のインペラ部材４０に対するトルク伝達が断たれる。これによって、回転軸２０が小さいトルクで回転されるため、燃費向上に効果がある。
【００１８】
また、ハウジング１０の冷却水室１３内の冷却水が高温（設定温度以上）の時には、ブシュ５１とインペラ部材４０との熱膨張係数の差に相当する分だけ、インペラ部材４０に対しブシュ５１が相対的に熱膨張してその外周面がインペラ部材４０のボス部４２の内周面にトルク伝達可能に接触する。
このため、プーリ部材３０から伝達される回転軸２０のトルクがブシュ５１を介してインペラ部材４０に伝達される。これによって、インペラ部材４０が回転し、ハウジング１０の冷却水室１３内の冷却水が循環される。
【００１９】
前記したように、インペラ部材４０よりも熱膨張係数が大きいブシュ５１を回転軸２０のインペラ組付軸部２１の外周面と、インペラ部材４０のボス部４２の内周面との間の環状空間に嵌込むという極めて簡単な構造によってクラッチ機構５０を構成することができる。
このため、クラッチ機構５０としてのブシュ５１の配置スペースの確保が容易でかつ軽量化やコスト低減に効果が大きい。
【００２０】
また、この実施例１において、ブシュ５１の外周面と、インペラ部材４０のボス部４２の内周面とをテーパ面で嵌合することによって調心性やトルク伝達性の向上を図ることができる。
また、不具合が万一発生した場合には、ブシュ５１の外周面とインペラ部材４０のボス部４２の内周面とが焼付きを起こし、すなわち、インペラ部材４０は、トルク伝達される状態となり、フェイルセーフ機能も併せ持つのである。
【実施例２】
【００２１】
次に、この発明の実施例２を図４と図５にしたがって説明する。
図４に示すように、この実施例２においては、回転軸１２０のインペラ組付軸部１２１の外周面と、ブシュ１５１の内周面とは、それぞれ円筒面に形成されている。そして、これら両円筒面に、常時噛み合ってトルク伝達可能な雄雌のスプライン歯１２３、１５２（雄雌のセレーション歯、キーとキー溝等による常時トルク伝達可能な結合構造であれば同様な結合構造であってもよい）がそれぞれ形成されている。
【００２２】
また、クラッチ機構１５０を構成するブシュ１５１は、実施例１と同様にしてインペラ部材１４０よりも熱膨張係数が大きい材料によって形成される。
そして、ハウジングの冷却水室（図示しない）内の冷却水が常温の時には、図４に示すように、ブシュ１５１の外周面とインペラ部材１４０のボス部１４２の内周面との間に僅かな隙間Ｓ２が設けられる。
また、ハウジングの冷却水室内の冷却水が高温の時には、図５に示すように、ブシュ１５１が熱膨張してその外周面がインペラ部材１４０のボス部１４２の内周面にトルク伝達可能に接触する構成にしてある。
また、この実施例２においては、ブシュ１５１の外周面と、インペラ部材１４０のボス部１４２の内周面とは、それぞれ円筒面に形成されている。
この実施例２のその他の構成は実施例１と同様に構成されるため、その説明は省略する。
【００２３】
この実施例２に係るウォータポンプ装置は上述したように構成される。
したがって、この実施例２においても、実施例１と同様にして、インペラ部材１４０よりも熱膨張係数が大きいブシュ１５１を回転軸１２０のインペラ組付軸部１２１の外周面と、インペラ部材１４０のボス部１４２の内周面との間の環状空間に嵌込むという極めて簡単な構造によってクラッチ機構１５０を構成することができる。
このため、クラッチ機構１５０としてのブシュ１５１の配置スペースの確保が容易でかつ軽量化やコスト低減に効果が大きい。
【００２４】
なお、この発明は前記実施例１に限定するものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施することもできる。
【符号の説明】
【００２５】
１０  ハウジング
１１  第１ハウジング
１２  第２ハウジング
１３  冷却水室
２０  回転軸
３０  プーリ部材
４０  インペラ部材
４２  ボス部
５０  クラッチ機構
５１  ブシュ
【図１】
2012162988.tif 000003
【図２】
2012162988.tif 000004
【図３】
2012162988.tif 000005
【図４】
2012162988.tif 000006
【図５】
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