(57)【要約】【課題】暖機運転時間の短縮を図り易く、エンジンの駆動力を無駄に消費するおそれも少ないウォータポンプを提供する。【解決手段】エンジンの駆動により回転する駆動回転体２と、インペラを回転させる従動回転体４と、駆動回転体２及び従動回転体４の外周面２ａ，４ａに接触して、駆動回転体２の回転により従動回転体４を従動回転させる外周面５ａを有する中間回転体５と、中間回転体５の外周面５ａを、駆動回転体２及び従動回転体４の外周面２ａ，４ａのうちの少なくとも一方の外周面に対して接触・離間するように変位させる変位機構９と、を備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの駆動により回転する駆動回転体と、
インペラを回転させる従動回転体と、
前記駆動回転体及び前記従動回転体の外周面に接触して、前記駆動回転体の回転により前記従動回転体を従動回転させる外周面を有する中間回転体と、
前記中間回転体の外周面を、前記駆動回転体及び前記従動回転体の外周面のうちの少なくとも一方の外周面に対して接触・離間するように変位させる変位機構と、を備えたエンジン冷却用ウォータポンプ。
【請求項２】
前記駆動回転体、前記従動回転体、及び、前記中間回転体の外周面を金属面で形成してある請求項１記載のエンジン冷却用ウォータポンプ。
【請求項３】
前記中間回転体の外周面を前記駆動回転体及び前記従動回転体の外周面に接触させるときには、前記従動回転体の外周面の側に先に接触し、前記中間回転体の外周面を前記駆動回転体及び前記従動回転体の外周面から離間させるときは、前記駆動回転体の外周面の側から先に離間するように、前記中間回転体を付勢する付勢機構を備えている請求項１記載のエンジン冷却用ウォータポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの駆動により回転する駆動回転体と、インペラを回転させる従動回転体とを備え、前記駆動回転体の回転により前記従動回転体を従動回転させて前記インペラを回転させるエンジン冷却用ウォータポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記エンジン冷却用ウォータポンプにおいて、駆動回転体と従動回転体とを常時連動させる連動機構を設けてあると、エンジンの暖機運転においてもインペラが回転して流体がエンジン冷却系に循環されるので、暖機運転時間の短縮を図り難い。
このため、従来の上記ウォータポンプでは、可動部材の移動によってインペラの有効羽根高さを変更する可変容量式のウォータポンプで構成してある（例えば、特許文献１参照）。
このウォータポンプは、熱伝達によるサーモワックスの体積変化により有効羽根高さを変更して、吐出容量を変更する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２９３５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の上記ウォータポンプでは、有効羽根高さが最小時でも常にエンペラが回転するため、駆動トルクが発生し、エンジンの駆動力を無駄に消費する問題がある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、暖機運転時間の短縮を図り易く、エンジンの駆動力を無駄に消費するおそれも少ないウォータポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるエンジン冷却用ウォータポンプの第１特徴構成は、エンジンの駆動により回転する駆動回転体と、インペラを回転させる従動回転体と、前記駆動回転体及び前記従動回転体の外周面に接触して、前記駆動回転体の回転により前記従動回転体を従動回転させる外周面を有する中間回転体と、前記中間回転体の外周面を、前記駆動回転体及び前記従動回転体の外周面のうちの少なくとも一方の外周面に対して接触・離間するように変位させる変位機構と、を備えた点にある。
【０００６】
本構成のエンジン冷却用ウォータポンプであれば、従動回転体の従動回転によりインペラが回転しているときは、変位機構により、中間回転体の外周面を、駆動回転体及び従動回転体の外周面のうちの少なくとも一方の外周面から離間させて、インペラの回転を停止させることができる。
【０００７】
また、インペラの回転が停止しているときは、変位機構により、中間回転体の外周面を駆動回転体及び従動回転体の両方の外周面に接触させて、インペラを回転させることができる。
【０００８】
さらに、中間回転体の外周面が駆動回転体及び従動回転体の外周面のうちの一方の外周面に対して離間している状態でインペラの回転が停止しているときは、変位機構により、中間回転体の外周面から離間している駆動回転体又は従動回転体の外周面に中間回転体の外周面を接触させて、インペラを回転させることができる。
【０００９】
したがって、本構成のエンジン冷却用ウォータポンプであれば、エンジンの暖機運転において流体がエンジン冷却系に循環されないようにインペラの回転を停止することができるので、暖機運転時間の短縮を図り易く、駆動力を無駄に消費するおそれも少ない。
また、駆動回転体、従動回転体及び中間回転体の外周面どうしの接触・離間によりインペラを回転させたり、停止させたりすることができる。
このため、例えば駆動回転体と従動回転体との何れかを軸芯方向から接触・離間させてインペラを回転させたり停止させたりする場合に比べて、中間回転体の位置変更によって動力の伝達・遮断を行う方が、ウォータポンプ全体に生じる衝撃が少なく、円滑な動作制御を行うことができる。
【００１０】
本発明の第２特徴構成は、前記駆動回転体、前記従動回転体及び前記中間回転体の外周面を金属面で形成してある点にある。
【００１１】
本構成であれば、中間回転体と駆動回転体との外周面どうしの接触による磨耗も、中間回転体と従動回転体との外周面どうしの接触による磨耗も、外周面を例えば樹脂面で形成する場合に比べて少ない。
このため、駆動回転体、従動回転体及び中間回転体の磨耗による外周寸法の変化が少なくなり、中間回転体と駆動回転体との外周面どうしも、中間回転体と従動回転体との外周面どうしも長期に亘ってタイミング良く接触・離間させることができる。
よって、ウォータポンプの耐久性を高めることができる。
【００１２】
本発明の第３特徴構成は、前記中間回転体の外周面を前記駆動回転体及び前記従動回転体の外周面に接触させるときには、前記従動回転体の外周面の側に先に接触し、前記中間回転体の外周面を前記駆動回転体及び前記従動回転体の外周面から離間させるときは、前記駆動回転体の外周面の側から先に離間するように、前記中間回転体を付勢する付勢機構を備えている点にある。
【００１３】
本構成であれば、中間回転体の外周面を駆動回転体及び従動回転体の外周面に接触させるときには、回転停止状態にある従動回転体の外周面との接触により姿勢を安定させた中間回転体の外周面を駆動回転体の外周面に接触させることができる。
また、中間回転体の外周面を駆動回転体及び従動回転体の外周面から離間させるときは、従動回転体の外周面との接触により姿勢を安定させた中間回転体の外周面を駆動回転体の外周面から離間させることができる。
したがって、中間回転体の外周面の駆動回転体及び従動回転体の外周面に対する接触・離間動作を円滑に行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ウォータポンプを示す断面図である。
【図２】変位機構を示す斜視図である。
【図３】中間回転体の外周面が駆動回転体及び従動回転体の外周面に対して離間している状態を示す側面図である。
【図４】中間回転体の外周面が駆動回転体及び従動回転体の外周面に対して接触している状態を示す側面図である。
【図５】第２実施形態において、中間回転体の外周面が駆動回転体及び従動回転体の外周面に対して離間している状態を示す側面図である。
【図６】第２実施形態において、中間回転体の外周面が駆動回転体に対して離間し、かつ、従動回転体の外周面に対して接触している状態を示す側面図である。
【図７】第２実施形態において、中間回転体の外周面が駆動回転体及び従動回転体の外周面に対して接触している状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、自動車用エンジンに装備される本発明によるエンジン冷却用ウォータポンプＡを示す。
ウォータポンプＡは、エンジンブロックＢにボルトなどで固定されるポンプボディ１を備えている。
ポンプボディ１は、エンジンブロックＢの側に水密に固定される固定基板１ａと、固定基板１ａの外周部に接合される外側ケース１ｂとを有している。
【００１６】
ポンプボディ１の内側には、エンジン（図示せず）の駆動により回転する駆動回転体２と、インペラ３を回転させる従動回転体４と、駆動回転体２の回転により従動回転体４を従動回転させる中間回転体５とを内装してある。
駆動回転体２と従動回転体４と中間回転体５は、互いに平行な回転軸芯Ｘ，Ｙ，Ｚの周りで回転自在に支持してある。
【００１７】
駆動回転体２、従動回転体４及び中間回転体５はいずれも硬質の金属材料で形成してあり、したがって、駆動回転体２、従動回転体４及び中間回転体５の外周面２ａ，４ａ，５ａはいずれも金属面で形成してある
【００１８】
駆動回転体２は、ベアリング６ａを介して外側ケース１ｂに回転自在に支持してある駆動軸７に一体回転するように固定してある。
駆動軸７は、ポンプボディ１の内外に亘って貫通する状態で支持してあり、ポンプボディ１の内側への突出部に駆動回転体２を固定し、ポンプボディ１の外側への突出部に駆動プーリ８を一体回転するように固定してある。
エンジンの回転動力が伝動ベルト８ａにより駆動プーリ８に伝達されると、駆動回転体２が一体に駆動回転される。
【００１９】
インペラ３を回転させるインペラ回転軸３ａは、金属板のプレス加工により、従動回転体４と同芯で一体に設けてある。
インペラ回転軸３ａは、先端側を塞いである円筒状に形成してある。
従動回転体４は、インペラ回転軸３ａの基部側から軸径方向外方側に向けて延設した円形鍔部４ｂの外周側を全周に亘ってインペラ回転軸３ａの側に向けて軸芯方向と平行に折り返してある形状で、インペラ回転軸３ａと同芯の円筒状に形成してある。
【００２０】
固定基板１ａには、筒状支持部１ｃを外側ケース１ｂの側に突出するように板金成形してある。
従動回転体４とインペラ回転軸３ａは、インペラ回転軸３ａを筒状支持部１ｃの内側に装着してあるベアリング６ｂで支持して、一体に回転自在に支持してある。
インペラ回転軸３ａのベアリング６ｂよりもインペラ３の側の外周側と筒状支持部１ｃとの間には、ポンプボディ１の内部への冷却水の浸入を防ぐ環状のメカニカルシール１ｄを装着してある。
【００２１】
インペラ回転軸３ａは、固定基板１ａよりもエンジンブロックＢの側の外方に突出するように設けてあり、この突出部分にインペラ３を一体に回転するように固定してある。
インペラ３は、冷却水流路Ｂ１が形成されたされたエンジンブロックＢに固定基板１ａを固定することにより、冷却水流路Ｂ１に連通するポンプ室Ｂ２の内部に入り込むように保持される。
【００２２】
中間回転体５は、駆動回転体２及び従動回転体４の外周面２ａ，４ａに対して押圧状態で同時に接触して、駆動回転体２の回転により従動回転体４を従動回転させる外周面５ａを有する。
中間回転体５は、駆動回転体２の外周面２ａに対する外周面５ａの接触に伴う摩擦力で駆動回転体２と一体回転し、かつ、従動回転体４の外周面４ａに対する外周面５ａの接触に伴う摩擦力で従動回転体４と一体回転する。
【００２３】
図２に示すように、中間回転体５の外周面５ａを、駆動回転体２及び従動回転体４の両方の外周面２ａ，４ａに対して接触・離間するように、その回転軸芯Ｚに直交する方向に沿って変位させる変位機構９を設けてある。
変位機構９は、中間回転体５を移動させるアクチュエータ１０と、後述する操作軸１１の先端部に回転軸芯Ｚと平行な軸芯Ｚ１の周りで揺動自在に支持されたアーム部材１２とを備え、中間回転体５は、アーム部材１２に回転軸芯Ｚと平行な軸芯Ｚ２の周りで揺動自在に支持された支持部材１３に回転自在に支持してある。
アクチュエータ１０は、ブラケット１０ａを介してポンプボディ１の外面側に固定される。
【００２４】
アクチュエータ１０は、図２〜図４に示すように、蓋部１６を有する外周形状が円筒状のハウジング１４と、ハウジング１４に内装してある円形の受圧板１５と、ハウジング１４の内外に亘って貫通する操作軸１１とを備え、操作軸１１は受圧板１５の中心位置に板面に対して垂直に一体に固定してある。
なお、アクチュエータ１０は、所謂ダイヤフラム式である。
【００２５】
ハウジング１４の内側は、受圧板１５の外径と略同じ内径のシリンダ状に形成してある。蓋部１６の蓋板部分１６ｂには、ハウジング１４の内側をハウジング１４の外側空間に連通させる連通孔１６ａを貫通形成してある。
ハウジング１４には、その内側をインテークマニホールド（図示せず）の吸気路に連通接続する接続管１４ｂを設けてある。
【００２６】
受圧板１５は、ハウジング１４の内側に摺動自在に同芯状に嵌め込んであり、ハウジング１４の内部空間を、接続管１４ｂに連通する内側空間部分１７ａと、連通孔１６ａを介してハウジング１４の外側に連通する外側空間部分１７ｂとに気密に区画している。
内側空間部分１７ａには、受圧板１５が蓋板部分１６ｂの側に向けて移動するように付勢する付勢部材としての圧縮コイルスプリング１８を装着してある。
【００２７】
したがって、受圧板１５は、内側空間部分１７ａの内部圧力の大きさに応じて、受圧板１５に作用する内側空間部分１７ａの内部圧力と圧縮コイルスプリング１８の付勢力との合力が、受圧板１５に作用する大気圧と釣り合う位置に移動する。
【００２８】
エンジンの暖機運転などの低負荷運転時にはエンジンの吸気量が少なくなり、エンジンの高負荷運転時にはエンジンの吸気量が多くなるので、高負荷運転時のハウジング１４の内部圧力は、低負荷運転時に比べて高くなる。
つまり、低負荷運転時にはスロットルバルブを絞った状態でピストンが移動するので内側空間部分１７ａの内部圧力が低下し、高負荷運転時にはスロットルバルブを低負荷運転時よりも大きく開いた状態でピストンが移動するので、内側空間部分１７ａの内部圧力が低負荷運転時よりも高くなる。
【００２９】
したがって、内側空間部分１７ａの内部圧力が低い低負荷運転時には、受圧板１５が蓋板部分１６ｂから遠い側に保持され、内側空間部分１７ａの内部圧力が高い高負荷運転時には、受圧板１５が低負荷運転時よりも蓋板部分１６ｂに近づく側に移動して、操作軸１１がハウジング１４の外方に向けて移動する。
【００３０】
操作軸１１のハウジング１４から外方への突出端部には、中間回転体５の回転軸芯Ｚと平行な支軸１１ａを一体に設けてある。
支軸１１ａは、アーム部材１２を中間回転体５の回転軸芯Ｚと平行な軸芯Ｚ１の周りで相対揺動自在に支持している。
アーム部材１２の支軸１１ａによる支持部分には、アーム部材１２と操作軸１１との相対揺動を許容する溝１１ｂを形成してある。
【００３１】
固定基板１ａの内面側には、アーム部材１２の揺動範囲を規制する軸部材１９を固定してある。
アーム部材１２の揺動端部側には長孔２０を貫通形成してあり、この長孔２０に軸部材１９を挿通して、操作軸１１の軸芯方向に沿う移動に伴う操作軸１１とアーム部材１２との相対揺動を許容しながら、アーム部材１２の揺動範囲を規制している。
【００３２】
変位機構９により、中間回転体５を、従動回転体４が従動回転する回転位置と従動回転体４が従動回転しない回転停止位置とに亘って変位させる動作を説明する。
図３は、エンジンの低負荷運転時に中間回転体５が回転停止位置に変位している状態を示す。
この状態では、内側空間部分１７ａの内部圧力が低いので、受圧板１５が蓋板部分１６ｂから遠い位置に保持されて、中間回転体５の外周面５ａが駆動回転体２及び従動回転体４の両方の外周面２ａ，４ａに対して離間している。
【００３３】
図４は、エンジンの低負荷運転から高負荷運転への移行に伴い、中間回転体５が回転位置に変位している状態を示す。なお、エンジンの停止時においても同様に中間回転体５は回転位置に変位している。
この状態では、内側空間部分１７ａの内部圧力が高いので、受圧板１５が低負荷運転時よりも蓋板部分１６ｂから離れた位置に保持される。
その結果、アーム部材１２が操作軸１１で  押し下げられ  ながら軸芯Ｚ１の周りで揺動し、同時に支持部材１３が軸芯Ｚ２の周りで揺動して、中間回転体５の外周面５ａが駆動回転体２及び従動回転体４の両方の外周面２ａ，４ａに対して接触して押圧される。
エンジンの高負荷運転から低負荷運転への移行に伴う中間回転体５の変位は、低負荷運転から高負荷運転への移行に伴う変位とは逆の変位となるので、その説明は省略する。
【００３４】
〔第２実施形態〕
図５〜図７は、本発明の別実施形態を示す。
本実施形態では、中間回転体５の外周面５ａが駆動回転体２及び従動回転体４の外周面２ａ，４ａに対して接触・離間する順序を設定するために、中間回転体５を付勢する付勢機構２１を備えている。
【００３５】
付勢機構２１は、アーム部材１２と支持部材１３とに亘って装着されて、中間回転体５をその外周面５ａが従動回転体４の外周面４ａに圧接されるように揺動付勢する付勢部材としての引っ張りコイルスプリング２２と、支持部材１３との接当により中間回転体５の揺動範囲を規制するストッパー２３とを備えている。
【００３６】
図５に示すように、エンジンの低負荷運転時には、支持部材１３がストッパー２３に接当している状態で、中間回転体５が回転停止位置に変位している。
【００３７】
エンジンの低負荷運転から高負荷運転への移行に伴い、中間回転体５の外周面５ａが駆動回転体２及び従動回転体４の外周面２ａ，４ａに接触するときには、図６に示すように、操作軸１１の突出移動に伴い、中間回転体５の外周面５ａが従動回転体４の外周面４ａの側に先に接触する。
【００３８】
従動回転体４の外周面４ａに接触した後の中間回転体５は、操作軸１１の更なる突出移動に伴い、引っ張りコイルスプリング２２の付勢力を増大させながら従動回転体４の外周面４ａに沿って駆動回転体２の側に向けて転動移動する。
そして、図７に示すように、外周面５ａが駆動回転体２及び従動回転体４の両方の外周面２ａ，４ａに対して接触する回転位置に変位して、それらの外周面２ａ，４ａに対して圧接される。
【００３９】
エンジンの高負荷運転から低負荷運転への移行に伴い、図７に示すように駆動回転体２及び従動回転体４の外周面２ａ，４ａに接触している中間回転体５の外周面５ａがそれらの外周面２ａ，４ａから離間するときは、エンジンの低負荷運転から高負荷運転への移行時とは逆に、駆動回転体２の外周面２ａの側から先に離間する。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００４０】
〔その他の実施形態〕
１．本発明によるエンジン冷却用ウォータポンプは、従動回転体４の外周面４ａに対して常時接触している中間回転体５の外周面５ａを、駆動回転体２の外周面２ａに対してのみ接触・離間するように変位させる変位機構９を備えていてもよい。
２．本発明によるエンジン冷却用ウォータポンプは、駆動回転体２の外周面２ａに対して常時接触している中間回転体５の外周面５ａを、従動回転体４の外周面４ａに対してのみ接触・離間するように変位させる変位機構９を備えていてもよい。
３．第１，第２実施形態では、エンジンの停止時において中間回転体５が駆動回転体２及び従動回転体４に接触しているノーマルＯＮのエンジン冷却用ウォータポンプを示したが、アクチュエータ１０に対して中間回転体５を駆動回転体２及び従動回転体４よりも遠い位置に配置する等して、エンジンの停止時において中間回転体５が駆動回転体２及び従動回転体４から離間しているノーマルＯＦＦのエンジン冷却用ウォータポンプであってもよい。
４．本発明によるエンジン冷却用ウォータポンプは、インテークマニホールドから十分な負圧が得られる場合には、インテークマニホールドとアクチュエータ１０との間にＶＳＶ（バキュームスイッチングバルブ）を設けて、エンジンの負荷状態に基づくアクチュエータ１０の操作ではなく、ＶＳＶの制御によりアクチュエータ１０の操作を行うように構成してあってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によるエンジン冷却用ウォータポンプは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの各種エンジンの冷却用ウォータポンプに適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
２  駆動回転体
２ａ  駆動回転体の外周面
３  インペラ
４  従動回転体
４ａ  従動回転体の外周面
５  中間回転体
５ａ  中間回転体の外周面
９  変位機構
２１  付勢機構
【図１】
2013127231.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2013127231.tif 000007
【図６】
2013127231.tif 000008
【図７】
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