(57)【要約】【課題】内燃機関の吸入負圧を利用せずに出力軸の回転数をプーリの回転数に対して変更することができる動力伝達機構を提供する。【解決手段】動力伝達機構（６０）は、プーリ（１００）と、入力軸（１１０）と、入力軸を回転させる電動機（１２０）と、プーリの内部に配置されてプーリの回転中心（１８０）と同じ回転中心を有する内歯車（１３０）と、遊星歯車（１４０）と、入力軸の回転を遊星歯車に伝達するとともに、入力軸の回転が伝達された遊星歯車が内歯車に噛み合いながら内歯車の回転中心に対して偏心した状態で内歯車に対して相対的に回転するように遊星歯車を軸支する軸支部材（１５０）と、プーリの回転中心と同じ回転中心を有する出力軸（１６０）と、遊星歯車の回転を出力軸に伝達する自在継手（１７０）と、を備えている。【選択図】図２
2013170673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の動力が伝達されることで回転するプーリと、
入力軸と、
前記入力軸を回転させる電動機と、
前記プーリの内部に配置されて前記プーリの回転中心と同じ回転中心を有する内歯車と、
遊星歯車と、
前記入力軸の回転を前記遊星歯車に伝達するとともに、前記入力軸の回転が伝達された前記遊星歯車が前記内歯車に噛み合いながら前記内歯車の前記回転中心に対して偏心した状態で前記内歯車に対して相対的に回転するように前記遊星歯車を軸支する軸支部材と、
前記プーリの前記回転中心と同じ回転中心を有する出力軸と、
前記遊星歯車の回転を前記出力軸に伝達する自在継手と、を備える動力伝達機構。
【請求項２】
前記電動機はブラシレスモータである請求項１記載の動力伝達機構。
【請求項３】
前記遊星歯車は、前記軸支部材によって軸支されている部分と前記内歯車と噛み合う部分との間に穴を有し、
前記自在継手は、前記遊星歯車の前記穴に係合したピンと、前記ピンと前記出力軸とを連結する連結部材と、を備えている請求項１または２に記載の動力伝達機構。
【請求項４】
前記軸支部材は、前記入力軸と一体となって回転するように前記入力軸に接続するとともに前記内歯車の前記回転中心に対して偏心した回転中心を有し且つ前記遊星歯車の中央部に形成された穴に挿入された偏心軸と、前記遊星歯車の前記中央部の前記穴と前記偏心軸とによって挟持された転動体と、を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の動力伝達機構。
【請求項５】
前記出力軸に接続された回転体をさらに備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の動力伝達機構。
【請求項６】
前記回転体は前記プーリの外部に配置され、前記電動機は前記プーリの外部であって前記回転体よりも前記プーリに近い部位に配置され、
前記出力軸は、前記入力軸および前記軸支部材の内部を挿通して前記遊星歯車の前記回転体が配置されている側とは反対の側にまで延伸して、前記反対の側において前記自在継手に接続している請求項５記載の動力伝達機構。
【請求項７】
前記回転体は前記内燃機関を冷却する冷媒が通過する冷媒通路に配置されたインペラであり、
前記冷媒の温度に基づいて、前記電動機を制御する制御部をさらに備える請求項５または６に記載の動力伝達機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達機構、特に内燃機関に用いられる動力伝達機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関において、内燃機関の動力を伝達する動力伝達機構が用いられている。このような動力伝達機構として、例えば特許文献１には、ウォーターポンプが開示されている。このウォーターポンプは、内燃機関の動力が伝達されることで回転するプーリと、プーリの回転が伝達される出力軸と、出力軸に接続されるとともに内燃機関の冷媒通路に配置されたインペラと、プーリの回転を出力軸に伝達する機構とを備えている。ウォーターポンプは、内燃機関の動力が出力軸に伝達され、出力軸に接続されたインペラが回転することで冷媒通路の冷媒を圧送している。
【０００３】
特許文献１に係るウォーターポンプは、プーリの回転を出力軸に伝達する機構として、磁石による磁力を利用した機構を用いている。さらに特許文献１に係るウォーターポンプは、内燃機関の吸入負圧を利用して磁石を移動させることで出力軸の単位時間当たりの回転数（以下、本願において回転数とは単位時間当たりの回転数をいうものとする）をプーリの回転数に対して変更し、以ってインペラによる冷媒の圧送量を変化させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００８／０７８７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、内燃機関の吸入負圧は内燃機関の運転状態に応じて変動する。そのため、特許文献１に係る技術では、内燃機関の運転状態によっては吸入負圧を利用して出力軸の回転数をプーリの回転数に対して変更することが困難になる場合がある。
【０００６】
本発明は、内燃機関の吸入負圧を利用せずに出力軸の回転数をプーリの回転数に対して変更することができる動力伝達機構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】
【０００７】
本発明に係る動力伝達機構は、内燃機関の動力が伝達されることで回転するプーリと、入力軸と、前記入力軸を回転させる電動機と、前記プーリの内部に配置されて前記プーリの回転中心と同じ回転中心を有する内歯車と、遊星歯車と、前記入力軸の回転を前記遊星歯車に伝達するとともに、前記入力軸の回転が伝達された前記遊星歯車が前記内歯車に噛み合いながら前記内歯車の前記回転中心に対して偏心した状態で前記内歯車に対して相対的に回転するように前記遊星歯車を軸支する軸支部材と、前記プーリの前記回転中心と同じ回転中心を有する出力軸と、前記遊星歯車の回転を前記出力軸に伝達する自在継手と、を備えている。
【０００８】
本発明に係る動力伝達機構によれば、電動機が入力軸の回転を停止させた場合には、プーリの回転は、内歯車、遊星歯車および自在継手を介して出力軸に伝達される。その結果、電動機が入力軸の回転を停止させた場合には、出力軸の回転数はプーリの回転数に応じた回転数になる。この状態で電動機が入力軸を回転させた場合、入力軸の回転は軸支部材、遊星歯車および自在継手を介して出力軸に伝達される。その結果、入力軸が回転した場合、出力軸の回転数は、入力軸の回転数とプーリの回転数とに応じた回転数になる。したがって、電動機が入力軸を回転させることで、出力軸の回転数をプーリの回転数に対して変更することができる。このように本発明に係るウォーターポンプによれば、内燃機関の吸入負圧を利用せずに、出力軸の回転数をプーリの回転数に対して変更することができる。
【０００９】
上記構成において、前記電動機はブラシレスモータであってもよい。この構成によれば、内燃機関の動力が出力軸に伝達されている場合に、仮に内燃機関の動力がプーリ、内歯車、遊星歯車および軸支部材を介して入力軸にも伝達されたとしても、電動機がブラシレスモータでない場合に比較して、内燃機関の動力が電動機に伝達されることを抑制することができる。それにより、電動機がブラシレスモータでない場合に比較して、内燃機関の動力の出力軸への伝達効率を高めることができる。
【００１０】
上記構成において、前記遊星歯車は、前記軸支部材によって軸支されている部分と前記内歯車と噛み合う部分との間に穴を有し、前記自在継手は、前記遊星歯車の前記穴に係合したピンと、前記ピンと前記出力軸とを連結する連結部材と、を備えていてもよい。この構成によれば、自在継手として例えばオルダム継手を用いる場合に比較して、自在継手の構成を簡素化することができる。それにより動力伝達機構の小型化を図ることができる。
【００１１】
上記構成において、前記軸支部材は、前記入力軸と一体となって回転するように前記入力軸に接続するとともに前記内歯車の前記回転中心に対して偏心した回転中心を有し且つ前記遊星歯車の中央部に形成された穴に挿入された偏心軸と、前記遊星歯車の前記中央部の前記穴と前記偏心軸とによって挟持された転動体と、を備えていてもよい。
【００１２】
この構成によれば、軸支部材は、入力軸の回転を、偏心軸および転動体を介して遊星歯車に伝達することができる。また、偏心軸は内歯車の回転中心に対して偏心した回転中心を有することから、入力軸が回転することで偏心軸が回転した場合、遊星歯車は内歯車に噛み合いながら内歯車の回転中心に対して偏心した状態で内歯車に対して相対的に回転することができる。
【００１３】
上記構成は、前記出力軸に接続された回転体をさらに備えていてもよい。この構成によれば、出力軸の回転を回転体に伝達することができる。それにより、内燃機関の動力を回転体に伝達することができる。
【００１４】
上記構成において、前記回転体は前記プーリの外部に配置され、前記電動機は前記プーリの外部であって前記回転体よりも前記プーリに近い部位に配置され、前記出力軸は、前記入力軸および前記軸支部材の内部を挿通して前記遊星歯車の前記回転体が配置されている側とは反対の側にまで延伸して、前記反対の側において前記自在継手に接続していてもよい。
【００１５】
この構成によれば、電動機が回転体の外部であって回転体よりもプーリに近い部位に配置されていることから、動力伝達機構の出力軸方向の長さを短く抑えることができる。それにより動力伝達機構の小型化を図ることができる。なお、出力軸は入力軸および軸支部材の内部を挿通して遊星歯車の回転体が配置されている側とは反対の側にまで延伸して、反対の側において自在継手に接続していることから、入力軸および軸支部材が出力軸と干渉して回転不能になることは防止されている。
【００１６】
上記構成において、前記回転体は前記内燃機関を冷却する冷媒が通過する冷媒通路に配置されたインペラであり、上記構成は、前記冷媒の温度に基づいて、前記電動機を制御する制御部をさらに備えていてもよい。この構成によれば、冷媒の温度に応じてインペラによる冷媒の圧送量を制御することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、内燃機関の吸入負圧を利用せずに出力軸の回転数をプーリの回転数に対して変更することができる動力伝達機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は内燃機関システムを示す模式図である。
【図２】図２（ａ）は動力伝達機構を示す模式図である。図２（ｂ）は動力伝達機構のプーリの内部を回転体とは反対側から見た模式図である。図２（ｃ）は図２（ｂ）における内歯車と遊星歯車との噛み合い状態を示す模式図である。
【図３】図３（ａ）および図３（ｂ）は動力伝達機構の動作を説明するための模式図である。
【図４】図４は制御部が電動機を制御する際のフローチャートの一例を示す図である。
【図５】図５（ａ）は図４のフローチャートが実行された場合における冷媒温度の時間変化を模式的に示すグラフである。図５（ｂ）は、内燃機関の始動開始からの経過時間と、冷媒温度と、プーリの回転数と、電動機の回転数と、回転体の回転数と、回転体による冷媒の圧送量とを、具体的な数値を例に挙げて示した表である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
【実施例１】
【００２０】
本発明の実施例１に係る動力伝達機構６０について説明する。まず、動力伝達機構６０が用いられる内燃機関システム５の全体構成について説明し、次いで動力伝達機構６０の詳細について説明する。図１は内燃機関システム５を示す模式図である。本実施例に係る内燃機関システム５は、車両に搭載されて用いられる。但し内燃機関システム５の使用用途は、これに限定されるものではない。また本実施例においては、動力伝達機構６０の具体例として、ウォーターポンプを用いている。
【００２１】
内燃機関システム５は、内燃機関１０と、内燃機関１０を冷却する冷媒が通過する通路である冷媒通路３０と、バイパス通路３５と、ラジエータ４０と、三方弁５０と、動力伝達機構６０と、各種センサ（クランクポジションセンサ７０、温度センサ７１等）と、制御装置８０とを備えている。
【００２２】
本実施例に係る内燃機関１０は、一例としてガソリンエンジンを用いる。但し内燃機関１０の種類は、これに限定されるものではない。例えば内燃機関１０は、ディーゼルエンジンその他のエンジンであってもよい。内燃機関１０は、シリンダブロック１１と、シリンダヘッド１２と、ピストン１３と、吸気弁１４と、排気弁１５と、コンロッド１６と、クランクシャフト１７と、クランクプーリ１８と、ベルト１９とを備えている。シリンダブロック１１には気筒が形成されている。本実施例に係る気筒の数は一つである。但し、気筒の数はこれに限定されるものではなく、複数であってもよい。
【００２３】
シリンダヘッド１２は、シリンダブロック１１の上方に配置されている。ピストン１３は、気筒に配置されている。シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２とピストン１３とによって囲まれた領域に、燃焼室２０が形成されている。燃焼室２０は、混合気（空気と内燃機関１０の燃料噴射弁から噴射された燃料とが混合した気体）が燃焼するための空間である。シリンダヘッド１２には、燃焼室２０に導入される吸気が通過する穴である吸気ポートと、燃焼室２０から排出される排気が通過する穴である排気ポートとが形成されている。吸気弁１４は吸気ポートを開閉する弁である。排気弁１５は排気ポートを開閉する弁である。なお、本実施例における上方および下方は、必ずしも重力方向における上方および下方と一致している必要はない。例えば、本実施例における上方および下方は水平方向であってもよい。
【００２４】
またシリンダブロック１１およびシリンダヘッド１２には、ウォータージャケット２１が形成されている。ウォータージャケット２１は、内燃機関１０内に形成された冷媒通路である。冷媒の種類は、内燃機関１０を冷却可能な液体であれば、特に限定されるものではない。冷媒として、水、ＬＬＣ（Ｌｏｎｇ−Ｌｉｆｅ  Ｃｏｏｌａｎｔ）等を用いることができる。本実施例においては、冷媒としてＬＬＣを用いる。
【００２５】
コンロッド１６は、ピストン１３とクランクシャフト１７とを連結している。具体的には、コンロッド１６は、ピストン１３が気筒内を上下動した場合にクランクシャフト１７が一方向に回転するように、ピストン１３とクランクシャフト１７とを連結している。クランクプーリ１８は、クランクシャフト１７と一体となって回転するように、クランクシャフト１７に接続されている。
【００２６】
ベルト１９は、内燃機関１０の動力を動力伝達機構６０に伝達する部材である。本実施例に係るベルト１９は、内燃機関１０のクランクプーリ１８と動力伝達機構６０の後述するプーリ１００とに巻き掛けられている。このようにしてベルト１９は、内燃機関１０の動力を動力伝達機構６０のプーリ１００に伝達している。すなわちベルト１９は、内燃機関１０の動力を動力伝達機構６０のプーリ１００に伝達する動力伝達部材としての機能を有している。なお、内燃機関１０の動力を動力伝達機構６０のプーリ１００に伝達できるものであれば、動力伝達部材は、ベルト１９以外の部材であってもよい。動力伝達部材のベルト１９以外の例として、例えばチェーンを用いることができる。
【００２７】
冷媒通路３０は、冷媒が内燃機関１０（具体的には内燃機関１０のウォータージャケット２１）とラジエータ４０と動力伝達機構６０との間を循環するように内燃機関１０とラジエータ４０と動力伝達機構６０とを連通している。バイパス通路３５は、内燃機関１０を経由した冷媒をラジエータ４０をバイパスさせるための通路である。本実施例に係るバイパス通路３５は、冷媒通路３０のラジエータ４０よりも冷媒の流動方向上流側とラジエータ４０よりも冷媒の流動方向下流側とを連通している。ラジエータ４０は、ラジエータ４０に導入された冷媒の熱を放熱させる装置である。ラジエータ４０を通過することで冷媒の温度は低下する。
【００２８】
三方弁５０は、冷媒の流動先をラジエータ４０とバイパス通路３５との間で切り替える弁である。三方弁５０の動作は、制御装置８０が制御する。本実施例に係る三方弁５０は、バイパス通路３５の冷媒通路３０への接続点のうち上流側の接続点に配置されているが、これに限定されるものではない。例えば三方弁５０は、バイパス通路３５の冷媒通路３０への接続点のうち、下流側の接続点に配置されていてもよい。
【００２９】
制御装置８０がバイパス通路３５が開になるように三方弁５０を制御した場合、内燃機関１０を経由後の冷媒はラジエータ４０をバイパスして通過する。制御装置８０がバイパス通路３５が閉になるように三方弁５０を制御した場合、内燃機関１０を経由後の冷媒はラジエータ４０を通過する。すなわち、本実施例に係るバイパス通路３５および三方弁５０は、内燃機関１０を経由後の冷媒をラジエータ４０をバイパスさせて通過させるバイパス手段としての機能を有している。また三方弁５０は、バイパス通路３５を開閉する開閉手段としての機能も有している。このような機能を有するものであれば、バイパス手段および開閉手段は、上述した構成に限定されるものではない。例えば内燃機関システム５は、三方弁５０を備える構成に代えて、または三方弁５０を備える構成とともに、バイパス通路３５に開閉弁を備える構成を採用してもよい。この場合、制御装置８０は開閉弁を制御することでバイパス通路３５を開閉する。この構成の場合、開閉弁はバイパス通路３５を開閉する開閉手段としての機能を有していることになる。
【００３０】
動力伝達機構６０は、内燃機関１０の動力を伝達する機構である。前述したように本実施例においては、動力伝達機構６０の一例としてウォーターポンプを用いている。ウォーターポンプは、内燃機関１０の動力が伝達されることで、冷媒を圧送する装置である。具体的には、本実施例に係る動力伝達機構６０は、動力伝達機構６０の後述する回転体１６５がインペラとなっており、この回転体１６５が冷媒通路３０に配置されている。動力伝達機構６０は、回転体１６５が回転することによって冷媒通路３０の冷媒を圧送している。本実施例に係る動力伝達機構６０は、冷媒通路３０のラジエータ４０よりも冷媒の流動方向下流側且つ内燃機関１０よりも冷媒の流動方向上流側に配置されている。より具体的には動力伝達機構６０は、冷媒通路３０のラジエータ４０よりも冷媒の流動方向下流側であってバイパス通路３５の冷媒通路３０への接続点よりもさらに冷媒の流動方向下流側、且つ内燃機関１０よりも冷媒の流動方向上流側に配置されている。但し、動力伝達機構６０の冷媒通路３０への配置箇所はこれに限定されるものではない。例えば動力伝達機構６０は、冷媒通路３０の内燃機関１０よりも冷媒の流動方向下流側且つラジエータ４０よりも冷媒の流動方向上流側に配置されていてもよい。
【００３１】
動力伝達機構６０の回転体１６５（インペラ）が回転した場合、動力伝達機構６０から圧送された冷媒は、冷媒通路３０を通過してウォータージャケット２１に流入する。冷媒は、ウォータージャケット２１を通過する際に内燃機関１０の熱を吸収することで、内燃機関１０を冷却する。ウォータージャケット２１を通過して冷媒通路３０に流入した冷媒は、制御装置８０が三方弁５０を制御することでバイパス通路３５が閉にされた場合、ラジエータ４０に流入し、ラジエータ４０において熱を放熱して冷却され、再び動力伝達機構６０によって内燃機関１０に圧送される。一方、制御装置８０が三方弁５０を制御することでバイパス通路３５が開にされた場合、ウォータージャケット２１を通過して冷媒通路３０に流入した冷媒は、ラジエータ４０をバイパスして流動し、その後動力伝達機構６０によって内燃機関１０に圧送される。このように冷媒は、内燃機関システム５内を流通しながら内燃機関１０を冷却している。
【００３２】
各種センサは、制御装置８０の制御に必要な情報を検出するセンサである。図１においては、各種センサの一例として、クランクポジションセンサ７０および温度センサ７１が図示されている。なお図１において図示はされていないが、内燃機関システム５は、内燃機関１０が搭載された車両に搭載されたアクセルの開度（以下、アクセル開度と称する場合がある）を検出するアクセルポジションセンサも備えている。
【００３３】
クランクポジションセンサ７０は、クランクシャフト１７の位置を検出し、検出結果を制御装置８０に伝える。それより、制御装置８０は内燃機関１０のクランク角を取得する。また制御装置８０は、クランクポジションセンサ７０の検出結果に基づいて内燃機関１０のクランクシャフト１７の回転数（以下、内燃機関１０のクランクシャフト１７の回転数を内燃機関１０の回転数と称する場合がある）を取得する。すなわち、クランクポジションセンサ７０は、内燃機関１０の回転数を検出する回転数検出手段としての機能を有している。但し、内燃機関１０の回転数を検出可能なものであれば、回転数検出手段はクランクポジションセンサ７０に限定されるものではない。なお、本実施例において、回転数とは単位時間当たりの回転数、具体的には一分間当たりの回転数（ｒｐｍ）をいう。
【００３４】
温度センサ７１は、内燃機関１０の冷媒の温度（以下、冷媒温度と称する場合がある）を検出して、検出結果を制御装置８０に伝える。すなわち温度センサ７１は、冷媒温度を検出する温度検出手段としての機能を有している。本実施例に係る温度センサ７１は、一例として内燃機関１０のウォータージャケット２１の冷媒温度を検出している。但し、温度センサ７１の冷媒温度検出箇所は、これに限定されるものではない。例えば温度センサ７１は、冷媒通路３０の冷媒温度を検出してもよい。また制御装置８０は、温度センサ７１の検出結果に基づいて冷媒温度を取得する手法に代えて、冷媒温度と相関を有する指標に基づいて冷媒温度を推定することで、冷媒温度を取得してもよい。冷媒温度と相関を有する指標としては、例えば内燃機関１０の負荷（具体的には、内燃機関１０の燃料噴射量、内燃機関１０の回転数、アクセル開度、吸入空気量等）を用いることができる。
【００３５】
制御装置８０は、各種センサの検出結果に基づいて内燃機関１０、三方弁５０および動力伝達機構６０を制御する制御部と、制御部の動作に必要な情報を記憶する記憶部とを有している。制御装置８０として、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）を用いることができる。本実施例においては、制御装置８０の一例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）８１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）８２およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）８３を備える電子制御装置を用いる。制御部の機能は、ＣＰＵ８１によって実現される。記憶部の機能は、ＲＯＭ８２およびＲＡＭ８３によって実現される。
【００３６】
制御装置８０の制御部は、クランクポジションセンサ７０およびアクセルポジションセンサの検出結果に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御する。具体的には制御部は、クランクポジションセンサ７０の検出結果に基づいて取得したクランク角に基づいて、所定のタイミングで内燃機関１０に燃料が噴射されるように燃料噴射手段（例えば燃料噴射弁）を制御することで、内燃機関１０の運転状態を制御している。また制御部は、アクセルポジションセンサの検出結果に基づいて取得したアクセル開度に基づいて、内燃機関１０に要求される負荷を取得し、取得した要求負荷に応じて内燃機関１０の燃料噴射量、内燃機関１０への吸入空気量等を制御することで内燃機関１０の運転状態を制御している。
【００３７】
また制御部は、温度センサ７１の検出結果に基づいて取得した冷媒温度に基づいて三方弁５０を制御する。具体的には制御部は、冷媒温度が所定の基準温度より低い場合、バイパス通路３５が開になるように三方弁５０を制御し、冷媒温度が基準温度以上の場合、バイパス通路３５が閉になるように三方弁５０を制御する。本実施例においては、この基準温度として、後述する図４のステップＳ６で用いられる第２温度を用いるものとする。この場合、制御部は、冷媒温度が第２温度より低い場合、バイパス通路３５が開になるように三方弁５０を制御することで、冷媒通路３０の冷媒をラジエータ４０をバイパスさせて流動させ、冷媒温度が第２温度以上の場合にバイパス通路３５が閉になるように三方弁５０を制御することで、冷媒通路３０の冷媒をラジエータ４０を通過させる。
【００３８】
また制御部は、温度センサ７１の検出結果に基づいて取得した冷媒温度に基づいて動力伝達機構６０を制御する。具体的には制御部は、冷媒温度に基づいて動力伝達機構６０の後述する電動機１２０を制御する。なお制御部による動力伝達機構６０の制御の詳細は後述する。また本実施例において、制御装置８０のうち、動力伝達機構６０を制御する制御部は、動力伝達機構６０の構成部材の一つであるものとする。
【００３９】
続いて動力伝達機構６０の詳細について説明する。図２（ａ）は、動力伝達機構６０を示す模式的断面図である。動力伝達機構６０は、プーリ１００と、入力軸１１０と、電動機１２０と、プーリ１００の内部に配置された内歯車１３０と、内歯車１３０に噛み合う遊星歯車１４０と、遊星歯車１４０を軸支する軸支部材１５０と、出力軸１６０と、回転体１６５と、自在継手１７０とを備えている。また動力伝達機構６０は、電動機１２０を制御する制御部（図２（ａ）において図示はされていない）を備えている。図２（ｂ）は、動力伝達機構６０のプーリ１００の内部を回転体１６５とは反対側から見た模式図である。図２（ｃ）は、図２（ｂ）における内歯車１３０と遊星歯車１４０との噛み合い状態を示す模式図である。なお、図２（ａ）におけるプーリ１００およびプーリ１００の内部の構造は、図２（ｂ）のＡ−Ａ線における模式的断面図となっている。また図２（ａ）および図２（ｂ）において、内歯車１３０および遊星歯車１４０の歯の図示は省略されている。図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照しつつ、動力伝達機構６０の構成について説明する。
【００４０】
図２（ａ）に示すように、プーリ１００は、動力伝達部材としてのベルト１９が巻掛けられている。プーリ１００は、ベルト１９を介して内燃機関１０の動力が伝達されることで回転する。プーリ１００の回転中心は、回転中心１８０によって図示されている。本実施例に係るプーリ１００は、外周部１０１と、回転体１６５側に配置された側面部１０２ａと、側面部１０２ａよりも回転体１６５から遠い側に配置された側面部１０２ｂとを有している。プーリ１００は、円板形状の側面部１０２ａと円板形状の側面部１０２ｂとが円筒形状の外周部１０１によって接続された構造を有している。なおベルト１９は、外周部１０１に巻き掛けられている。また側面部１０２ａには、出力軸１６０および入力軸１１０が通過可能な穴が形成されている。プーリ１００の内部は空間となっており、このプーリ１００の内部空間に、内歯車１３０、遊星歯車１４０等の種々の部材が配置されている。
【００４１】
入力軸１１０は、電動機１２０によって駆動されることで回転する軸である。入力軸１１０は、電動機１２０に配置された軸受（図示せず）によって回転自在に軸支されている。なお、本実施例において、入力軸１１０の回転数と電動機１２０の回転数とは同じである。また本実施例に係る入力軸１１０は、プーリ１００の回転中心１８０と同じ回転中心を有している。
【００４２】
電動機１２０は、電気が供給されることで回転して動力を発生する装置である。電動機１２０としてモータを用いることができる。モータの種類は特に限定されるものではないが、本実施例においては一例としてブラシレスモータを用いる。なおブラシレスモータは、ブラシを備えることなく回転することができるモータである。ブラシレスモータの種類は、特に限定されるものではない。本実施例においては、ブラシレスモータの一例として、直流電源を用いて作動するＤＣブラシレスモータを用いる。なお電動機１２０が入力軸１１０を回転させる機構は、公知のブラシレスモータにおける入力軸（モータの回転軸）の回転機構と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００４３】
前述したように本実施例に係る電動機１２０は、制御部によって制御される。具体的には制御部は電動機１２０の回転を制御する。より具体的には制御部は、電動機１２０の回転開始、回転停止および回転数を制御している。それにより制御部は、入力軸１１０の回転も間接的に制御している。
【００４４】
電動機１２０の配置箇所は、特に限定されるものではないが、本実施例においては、プーリ１００の外部である。具体的には、回転体１６５はプーリ１００の外部に配置されており、電動機１２０はプーリ１００の外部であって回転体１６５よりもプーリ１００に近い部位に配置されている。なお、電動機１２０は、図示しないハウジングによって支持されている。
【００４５】
内歯車１３０は、内側に歯が形成された歯車である。内歯車１３０は、プーリ１００の外周部１０１の内側に配置されている。具体的には内歯車１３０は、内歯車１３０の外側（歯が形成された側とは反対の側）がプーリ１００の外周部１０１の内側に固定されている。それにより内歯車１３０は、プーリ１００が回転した場合、プーリ１００と一体となって回転する。内歯車１３０の回転中心は、プーリ１００の回転中心１８０と同じである。
【００４６】
遊星歯車１４０は、内歯車１３０に噛み合うように軸支部材１５０によって軸支されている。具体的には遊星歯車１４０は、図２（ｃ）に示すように、外周側に歯が形成されており、この遊星歯車１４０の外周側に形成された歯が内歯車１３０の歯に噛み合うように軸支部材１５０によって軸支されている。また図２（ｂ）に示すように、遊星歯車１４０は、中央部に穴１４１を有している。また遊星歯車１４０は、遊星歯車１４０の中央部の穴１４１と遊星歯車１４０の外周部（すなわち遊星歯車１４０の内歯車１３０と噛み合う部分）との間にも、穴１４２を有している。穴１４２の数は特に限定されるものではないが、本実施例においては３つである。各々の穴１４２の配置態様は特に限定されるものではないが、本実施例に係る穴１４２は、同心円状に等間隔に配置されている。
【００４７】
図２（ａ）に示すように、軸支部材１５０は、入力軸１１０の回転を遊星歯車１４０に伝達するとともに、入力軸１１０の回転が伝達された遊星歯車１４０が内歯車１３０に噛み合いながら内歯車１３０の回転中心１８０に対して偏心した状態で内歯車１３０に対して相対的に回転するように、遊星歯車１４０を軸支している。この構成の一例として、本実施例に係る軸支部材１５０は、偏心軸１５１と転動体１５２と備えている。
【００４８】
偏心軸１５１は、入力軸１１０と一体となって回転するように入力軸１１０に接続している。この構成の一例として本実施例に係る偏心軸１５１は、入力軸１１０の電動機１２０側とは反対側の端部に接続している。それにより偏心軸１５１は、入力軸１１０が回転した場合、入力軸１１０と一体となって回転する。また偏心軸１５１は、内歯車１３０の回転中心１８０に対して偏心した回転中心を有している。さらに偏心軸１５１は、遊星歯車１４０の中央部に形成された穴１４１に挿入されている。偏心軸１５１の径は、穴１４１の径よりも小さく設定されている。
【００４９】
転動体１５２は、遊星歯車１４０の中央部の穴１４１と偏心軸１５１とによって挟持されている。転動体１５２の具体的構成は、転動することができるものであれば、特に限定されるものではない。本実施例においては、転動体１５２の一例として、球を用いる。また遊星歯車１４０および偏心軸１５１は、転動体１５２が遊星歯車１４０の穴１４１と偏心軸１５１との間から抜け落ちないような構成を有している。この構成は特に限定されるものではないが、一例として、偏心軸１５１の外周面に転動体１５２が嵌ることができる溝を周方向に形成し、この溝に転動体１５２を配置した構成を用いることができる。この構成によれば、転動体１５２は、偏心軸１５１の外周面の溝と遊星歯車１４０の穴１４１とによって挟持されつつ、穴１４１と偏心軸１５１との間から抜け落ちることなく偏心軸１５１の溝の中を転動することができる。
【００５０】
このように軸支部材１５０が偏心軸１５１および転動体１５２を備えることで、軸支部材１５０は、入力軸１１０の回転を、偏心軸１５１および転動体１５２を介して遊星歯車１４０に伝達することができる。また、偏心軸１５１は内歯車１３０の回転中心１８０に対して偏心した回転中心を有することから、電動機１２０の入力軸１１０が回転することで偏心軸１５１が回転した場合、遊星歯車１４０は内歯車１３０に噛み合いながら内歯車１３０の回転中心１８０に対して偏心した状態で内歯車１３０に対して相対的に回転することができる。また、偏心軸１５１がプーリ１００の回転方向と同じ方向に回転した場合、遊星歯車１４０は内歯車１３０に噛み合うことで偏心軸１５１につられて回転することが抑制されているため、遊星歯車１４０は偏心軸１５１の回転方向とは反対方向に偏心軸１５１に対して相対的に回転することができる。
【００５１】
出力軸１６０は、動力伝達機構６０の出力を取り出すための軸である。出力軸１６０は、プーリ１００の回転中心１８０と同じ回転中心を有している。また本実施例に係る出力軸１６０には、回転体１６５が接続されている。その結果、出力軸１６０の回転は回転体１６５に伝達される。それにより、動力伝達機構６０は、内燃機関１０の動力を回転体１６５に伝達している。また本実施例に係る出力軸１６０は、回転体１６５を支持する軸部材としての機能も有している。
【００５２】
本実施例に係る出力軸１６０は、出力軸１６０の両端部のうち電動機１２０側の端部がプーリ１００の外部に延伸しており、回転体１６５は出力軸１６０のプーリ１００の外部に延伸した端部に接続されている。出力軸１６０が回転した場合、回転体１６５も出力軸１６０と一体となって回転する。そのため、回転体１６５の回転中心は、出力軸１６０の回転中心（すなわち回転中心１８０）と一致している。本実施例に係る回転体１６５は、インペラである。図１において前述したように、回転体１６５は冷媒通路３０に配置されている。それにより、出力軸１６０が回転して回転体１６５が回転した場合、回転体１６５であるインペラは冷媒通路３０の冷媒を圧送する。
【００５３】
また出力軸１６０は、入力軸１１０および軸支部材１５０の内部を挿通して遊星歯車１４０の回転体１６５が配置されている側とは反対の側にまで延伸して、この反対の側において自在継手１７０に接続している。具体的には本実施例に係る入力軸１１０および偏心軸１５１には、出力軸１６０が挿通可能な穴が形成されている。出力軸１６０は、この入力軸１１０および偏心軸１５１の穴を挿通して遊星歯車１４０の回転体１６５が配置されている側とは反対の側にまで延伸している。
【００５４】
なお、本実施例においては、入力軸１１０および偏心軸１５１の穴と、この穴を挿通する出力軸１６０との間には、所定の隙間が設けられている。それにより、出力軸１６０が回転するときに出力軸１６０が偏心軸１５１および入力軸１１０から抗力（例えば摩擦力）を受けることが抑制されている。また、出力軸１６０の回転体１６５と電動機１２０との間の部分は、軸受（図示せず）によって軸支されている。但し、出力軸１６０の軸支構造は、これに限定されるものではない。例えば出力軸１６０の軸支構造は、入力軸１１０によって出力軸１６０を軸支する構造であってもよい。この軸支構造として、例えば、入力軸１１０の穴の径を出力軸１６０が緩み嵌め状態で挿入される大きさに設定することで入力軸１１０の穴全体で出力軸１６０を軸支する構造、入力軸１１０の穴に出力軸１６０を軸支可能な凸部を部分的または全体的に設ける構造等を用いることができる。
【００５５】
自在継手１７０は、遊星歯車１４０の回転を出力軸１６０に伝達する部材である。具体的には本実施例に係る自在継手１７０は、遊星歯車１４０と出力軸１６０との軸心（回転中心）のずれを許容しつつ遊星歯車１４０の回転を出力軸１６０へ伝達している。自在継手１７０の種類は特に限定されるものではなく、例えばオルダム継手、ピン式の自在継手等を用いることができる。本実施例においては、自在継手１７０の一例として、ピン式の自在継手を用いる。この場合、自在継手１７０は、遊星歯車１４０の穴１４２に係合したピン１７１と、ピン１７１と出力軸１６０とを連結する連結部材１７２とを有している。
【００５６】
本実施例において、ピン１７１の数は穴１４２の数と同じ３である。各々のピン１７１は、各々の穴１４２に係合している。具体的にはピン１７１は、ピン１７１が穴１４２の内部（具体的には穴１４２の内周壁）に配置される形態で、穴１４２に係合している。連結部材１７２は、各々のピン１７１と、出力軸１６０とを連結している。具体的には連結部材１７２は、各々のピン１７１の回転体１６５側とは反対側の端部と出力軸１６０の回転体１６５側とは反対側の端部とを連結している。遊星歯車１４０が回転した場合、穴１４２に係合するピン１７１は、遊星歯車１４０と共に回転する。その結果、ピン１７１に接続した連結部材１７２も遊星歯車１４０と共に回転し、連結部材１７２に接続された出力軸１６０も遊星歯車１４０と共に回転する。このようにして本実施例に係る自在継手１７０は、遊星歯車１４０の回転を出力軸１６０に伝達している。
【００５７】
ピン１７１の形状は特に限定されるものではないが、本実施例においては円柱形状である。また、ピン１７１の径は、ピン１７１の外周壁と穴１４２の内周壁との間に隙間が形成される程度に、穴１４２の径よりも小さく設定されている。その結果、ピン１７１は、穴１４２に遊嵌している。この構成により、穴１４２の内部において、ピン１７１はピン１７１の径方向（ピン１７１をピン１７１の端部側から見て左右、上下または斜め方向）に所定距離移動することができる。但し、ピン１７１の径と穴１４２の径との関係は、ピン１７１の径が穴１４２の径よりも小さく、その結果、ピン１７１が穴１４２に挿入可能なものであれば、図２（ａ）および図２（ｂ）の構成に限定されるものではない。
【００５８】
またピン１７１と連結部材１７２との接続構造は、特に限定されるものではなく、ピン１７１と連結部材１７２とが直接接続される構造であってもよく、ピン１７１と連結部材１７２とがカルダンジョイント、チェッバジョイント等に代表されるような、接続される２つの部材の角度が変更可能なジョイントを介して接続される構造であってもよい。これと同様に、連結部材１７２と出力軸１６０との接続構造も、特に限定されるものではなく、連結部材１７２と出力軸１６０とが直接接続される構造であってもよく、連結部材１７２と出力軸１６０とが、接続される２つの部材の角度が変更可能なジョイントを介して接続される構造であってもよい。本実施例においては、連結部材１７２はピン１７１および出力軸１６０に直接接続されている。
【００５９】
ここで、動力伝達機構６０において、内歯車１３０は、プーリ１００と同じ回転中心１８０を有する機械要素Ｋとしての機能を有し、遊星歯車１４０、遊星歯車１４０の回転が伝達される自在継手１７０および出力軸１６０は、遊星歯車１４０および遊星歯車１４０の回転を取り出す機械要素Ｖとしての機能を有し、入力軸１１０および軸支部材１５０は、遊星歯車１４０の軸心を支持する機械要素であるキャリアＨとしての機能を有している。よって、動力伝達機構６０の内歯車１３０、遊星歯車１４０、入力軸１１０、軸支部材１５０、自在継手１７０および出力軸１６０は、Ｋ−Ｈ−Ｖ型の遊星歯車機構であるハイポサイクロイド機構を構成している。
【００６０】
このような動力伝達機構６０は、ハイポサイクロイド機構の特性により、内歯車１３０側から入力軸１１０を駆動すること（すなわち逆入力）を抑制できるという特性を有している。その結果、動力伝達機構６０は、電動機１２０が入力軸１１０を回転させない限り、遊星歯車１４０は内歯車１３０に対して相対的に回転しないという特性を有している。それにより、電動機１２０が入力軸１１０の回転を停止させた場合、プーリ１００、内歯車１３０、遊星歯車１４０、自在継手１７０、出力軸１６０および回転体１６５は同じ方向に同じ回転数で回転することになる。一方、電動機１２０が入力軸１１０を回転させた場合、遊星歯車１４０は内歯車１３０に対して相対的に回転する。その結果、電動機１２０が入力軸１１０を回転させた場合、出力軸１６０の回転数をプーリ１００の回転数に対して変更することができる。
【００６１】
また動力伝達機構６０によれば、逆入力が抑制されていることから、内燃機関１０の動力を効率的に出力軸１６０に伝達することができる。その結果、動力伝達機構６０によれば、内燃機関１０の燃費を向上させることができる。
【００６２】
続いて図を用いて動力伝達機構６０の動作の詳細を説明する。図３（ａ）および図３（ｂ）は、動力伝達機構６０の動作を説明するための模式図である。具体的には図３（ａ）は、電動機１２０が停止することで入力軸１１０の回転が停止した状態における動力伝達機構６０を模式的に示している。図３（ｂ）は、電動機１２０が回転することで入力軸１１０が回転した状態における動力伝達機構６０を模式的に示している。図３（ａ）および図３（ｂ）のいずれの場合においても、内燃機関１０の動力はベルト１９を介してプーリ１００に伝達され、その結果、プーリ１００は回転しているものとする。
【００６３】
図３（ａ）に示すように、電動機１２０が停止することで入力軸１１０の回転が停止した場合、遊星歯車１４０は内歯車１３０に対して相対的に回転しないため、プーリ１００の回転は、内歯車１３０、遊星歯車１４０および自在継手１７０を介して出力軸１６０および出力軸１６０に接続された回転体１６５に伝達される。その結果、電動機１２０が停止した場合、出力軸１６０および回転体１６５の回転数はプーリ１００の回転数に応じた回転数になる。具体的には電動機１２０が停止した場合、プーリ１００、内歯車１３０、遊星歯車１４０、自在継手１７０、出力軸１６０および回転体１６５は同じ方向に同じ回転数で回転する。
【００６４】
図３（ｂ）に示すように、電動機１２０が回転することで入力軸１１０が回転した場合、入力軸１１０の回転によって遊星歯車１４０は内歯車１３０に対して相対的に回転する。ここで、本実施例に係る電動機１２０は、制御部に制御されることで、入力軸１１０をプーリ１００の回転方向と同じ方向に、プーリ１００の回転数よりも早い回転数で回転させる（すなわち入力軸１１０をプーリ１００よりも増速させる）。この入力軸１１０の回転は軸支部材１５０、遊星歯車１４０および自在継手１７０を介して出力軸１６０および出力軸１６０に接続された回転体１６５に伝達される。その結果、電動機１２０が回転することで入力軸１１０が回転した場合、出力軸１６０および回転体１６５の回転数は、入力軸１１０の回転数とプーリ１００の回転数とに応じた回転数になる。
【００６５】
具体的には、図２において前述したように、入力軸１１０に接続した偏心軸１５１がプーリ１００の回転方向と同じ方向に回転した場合、遊星歯車１４０は偏心軸１５１の回転方向とは反対方向に偏心軸１５１に対して相対的に回転する。したがって、入力軸１１０がプーリ１００の回転方向と同じ方向にプーリ１００の回転数よりも早い回転数で回転した場合、遊星歯車１４０の内歯車１３０およびプーリ１００に対する相対的な回転数は減少することになる。それにより、遊星歯車１４０に自在継手１７０を介して接続されている出力軸１６０の回転数もプーリ１００の回転数に対して減少する。その結果、回転体１６５の回転数をプーリ１００の回転数に対して減少させることができる。
【００６６】
このように動力伝達機構６０によれば、電動機１２０が入力軸１１０を回転させることで、内燃機関１０の吸入負圧を利用せずに、出力軸１６０および回転体１６５の回転数をプーリ１００の回転数に対して変更することができる。また、電動機１２０が入力軸１１０の回転数を変更することで、出力軸１６０のプーリ１００に対する相対的な回転数を変更することができ、以って回転体１６５による冷媒の圧送量を変更することができる。すなわち、動力伝達機構６０は、可変流量ウォーターポンプとしての機能を発揮することができる。
【００６７】
また動力伝達機構６０によれば、内燃機関１０の吸入負圧を利用せずに出力軸１６０の回転数をプーリ１００の回転数に対して変更できることから、内燃機関１０の運転状態が吸入負圧を利用して出力軸１６０の回転数を変更することが困難になる場合であっても、出力軸１６０の回転数を変更することができる。それにより、内燃機関１０の運転状態にかかわらず、出力軸１６０の回転数をプーリ１００の回転数に対して変更することができる。
【００６８】
また動力伝達機構６０によれば、電動機１２０が入力軸１１０の回転数を無段階に変更することで（段階的に変更するのではなく、連続的に変更するということ）、出力軸１６０および回転体１６５のプーリ１００に対する相対的な回転数を無段階に変更することができる。この場合、動力伝達機構６０は、無段階可変流量ウォーターポンプとして機能することができる。また動力伝達機構６０によれば、仮に電動機１２０が故障して電動機１２０による入力軸１１０の回転が不能となった場合であっても、出力軸１６０を回転させることができるため、電動機１２０が故障した場合であっても、内燃機関１０に冷媒を圧送し続けることができる。それにより、電動機１２０が故障した場合に内燃機関１０への冷媒圧送が停止して内燃機関１０が故障に至ることを抑制することができる。
【００６９】
また、電動機１２０が回転した場合に出力軸１６０の回転数がプーリ１００の回転数に対して減少するように、電動機１２０は入力軸１１０を回転させていることから、電動機１２０が回転することで出力軸１６０の回転数をプーリ１００の回転数に対して減少させることができる。それにより、電動機１２０が回転することで回転体１６５による冷媒の圧送量を減少させることができる。その結果、例えば内燃機関１０の暖機中に電動機１２０が回転した場合には、内燃機関１０の暖機を促進させることができる。
【００７０】
また、電動機１２０としてブラシレスモータを用いていることから、電動機１２０は入力軸１１０と接触するブラシを備えていない。それにより、内燃機関１０の動力が出力軸１６０に伝達されている場合において、仮に内燃機関１０の動力がプーリ１００、内歯車１３０、遊星歯車１４０および軸支部材１５０を介して入力軸１１０にも伝達されたとしても、電動機１２０がブラシレスモータでない場合に比較して、内燃機関１０の動力が電動機１２０に伝達されることを抑制することができる。その結果、電動機１２０がブラシレスモータでない場合に比較して、内燃機関１０の動力の出力軸１６０への伝達効率を高めることができる。それにより、内燃機関１０の燃費を向上させることができる。さらに、電動機１２０がブラシレスモータでない場合に比較して電動機１２０の寿命を向上させることもできる。
【００７１】
またブラシレスモータとして、ＤＣブラシレスモータを用いていることから、入力軸１１０の回転数を検出するためのセンサを別途設けることなく、制御部は電動機１２０への電気供給量を制御することで入力軸１１０の回転数を制御することができる。その結果、動力伝達機構６０は入力軸１１０の回転数を検出するセンサまたは出力軸１６０の回転数を検出するセンサを別途備えることなく、制御部が電動機１２０を制御することで入力軸１１０の回転数を制御して出力軸１６０の回転数を制御することができる。それにより、動力伝達機構６０のコストを低減させることができる。また、電動機１２０の回転に必要なトルクは、軸支部材１５０と遊星歯車１４０と内歯車１３０との摩擦力に打ち勝つのに必要なトルクで足りる。その結果、電動機１２０として最大出力の小さな電動機を用いることができる。それにより、電動機１２０の容量を小さくすることができ、また電動機１２０のコストを低く抑えることができる。その結果、動力伝達機構６０の小型化およびコスト低減を図ることができる。
【００７２】
また、電動機１２０は、プーリ１００の外部であって、回転体１６５よりもプーリ１００に近い部位に配置されていることから、動力伝達機構６０の出力軸１６０方向の長さ（図２（ａ）における横方向の長さ）を短く抑えることができる。それにより、動力伝達機構６０の小型化を図ることができる。なお、出力軸１６０は入力軸１１０および軸支部材１５０の内部を挿通して遊星歯車１４０の回転体１６５が配置されている側とは反対の側にまで延伸して、反対の側において自在継手１７０に接続していることから、入力軸１１０および軸支部材１５０が出力軸１６０と干渉して回転不能になることは防止されている。
【００７３】
また自在継手１７０は、遊星歯車１４０の穴１４２に係合したピン１７１と、ピン１７１と出力軸１６０とを連結する連結部材１７２とを備えていることから、自在継手１７０として例えばオルダム継手を用いる場合に比較して、自在継手１７０の構成を簡素化することができる。それにより、動力伝達機構６０の小型化を図ることができる。また、この構成によれば、回転体１６５が回転中に回転体１６５が冷媒通路３０の冷媒から反力を受けた場合であっても、ピン１７１と穴１４２との摩擦力によって、この反力を吸収することができる。それにより、回転体１６５が冷媒から受ける反力が遊星歯車１４０に伝達されることを抑制することができる。
【００７４】
続いて、制御部による動力伝達機構６０の制御の詳細について説明する。本実施例に係る制御部は、内燃機関１０の冷媒の温度に基づいて電動機１２０を制御する。具体的には制御部は、内燃機関１０の冷媒の温度に基づいて電動機１２０の回転数を制御する。それにより制御部は、内燃機関１０の冷媒の温度に基づいて入力軸１１０の回転数を間接的に制御している。この制御部による電動機１２０の制御をフローチャートを用いてさらに詳細に説明する。
【００７５】
図４は、制御部が電動機１２０を制御する際のフローチャートの一例を示す図である。制御部は、図４のフローチャートを所定時間毎に繰り返し実行する。なお、図４のフローチャートのスタート時点において、バイパス通路３５が開になるように三方弁５０が制御され、その結果、冷媒通路３０の冷媒はラジエータ４０をバイパスして流通しているものとする。
【００７６】
まず制御部は、冷媒温度およびプーリ１００の回転数を取得する（ステップＳ１）。本実施例に係る制御部は、冷媒温度を、温度センサ７１の検出結果に基づいて取得する。また制御部は、プーリ１００の回転数を、クランクポジションセンサ７０の検出結果に基づいて取得したクランクシャフト１７の回転数に基づいて取得する。具体的には制御装置８０の記憶部は、クランクシャフト１７とプーリ１００との減速比を予め記憶しておき、制御部は、クランクポジションセンサ７０の検出結果に基づいて取得したクランクシャフト１７の回転数と記憶部の減速比とを用いてプーリ１００の回転数を算出することで、プーリ１００の回転数を取得する。
【００７７】
次いで制御部は、ステップＳ１で取得した冷媒温度が所定の温度（以下、第１温度と称する）より低いか否かを判定する（ステップＳ２）。第１温度の値は特に限定されるものではないが、本実施例においては、第１温度として、内燃機関１０の暖機が終了していない状態（すなわち暖機中）における冷媒の温度を用いる。この第１温度は、予め適当な値を記憶部に記憶させておく。制御部はステップＳ１で取得した冷媒温度と記憶部の第１温度とを比較することで、ステップＳ２を実行する。
【００７８】
ステップＳ２において冷媒温度が第１温度より低いと判定された場合、制御部は極低速回転が必要か否かを判定する（ステップＳ３）。極低速回転とは、回転体１６５によって僅かな量（以下、極少量流量と称する）の冷媒を圧送できる回転体１６５の回転数をいう。この極少量流量の冷媒が圧送されることで、内燃機関１０に局所沸騰が生じることを効果的に抑制することができる。本実施例においては、回転体１６５の極低速回転時における回転体１６５の回転数の一例として、０ｒｐｍより大きく且つ５０ｒｐｍ以下の値を用いる。また制御部は極低速回転が必要か否かを、冷媒の温度に基づいて判定する。この場合、記憶部は第１温度よりさらに低い第３温度を予め記憶しておく。制御部はステップＳ１において取得した冷媒温度が記憶部の第３温度より高いと判定した場合に、極低速回転が必要と判定し、冷媒温度が第３温度より高いと判定しなかった場合（すなわち冷媒温度が第３温度以下の場合）に、極低速回転は必要でないと判定する。
【００７９】
ステップＳ３において極低速回転が必要と判定された場合、制御部は要求流量に極少量流量をセットする（ステップＳ４）。一方、ステップＳ３において極低速回転が必要と判定されなかった場合、制御部は要求流量に０をセットする（ステップＳ５）。ここで要求流量とは、内燃機関１０の冷却のために動力伝達機構６０に要求される冷媒の圧送量をいい、これは動力伝達機構６０が圧送する冷媒の目標流量でもある。
【００８０】
ステップＳ２において冷媒温度が第１温度より低いと判定されなかった場合、制御部はステップＳ１で取得した冷媒温度が第２温度より低いか否かを判定する（ステップＳ６）。第２温度は、第１温度より高い値であれば特に限定されるものではない。本実施例においては第２温度の一例として、冷媒温度が第２温度以上となった場合に内燃機関１０の暖機が終了したと判定できる温度を用いる。この場合、ステップＳ６において冷媒温度が第２温度より低いと判定された場合、暖機が終了していない、すなわち暖機中であると判定でき、冷媒温度が第２温度より低いと判定されなかった場合、暖機が終了していると判定することができる。第２温度は予め記憶部が記憶しておき、制御部はステップＳ１で取得した冷媒温度と記憶部の第２温度とを比較することで、ステップＳ６を実行する。
【００８１】
ステップＳ６において冷媒温度が第２温度より低いと判定された場合、制御部は、内燃機関１０の回転数に対応する冷媒の流量をマップから抽出し、抽出された冷媒の流量を要求流量にセットする（ステップＳ７）。ここでマップには、内燃機関１０の暖機中に内燃機関１０を冷却するのに必要な冷媒の流量が内燃機関１０の回転数に関連付けて規定されている。なお本実施例において、この内燃機関１０の暖機中に内燃機関１０を冷却するのに必要な冷媒の流量は、ステップＳ４における極少量流量よりも多い値であり、後述するステップＳ８において電動機１２０が停止した場合における冷媒の流量よりも少ない値である。ステップＳ７で用いられるマップは、記憶部が予め記憶しておく。制御部は、クランクポジションセンサ７０の検出結果に基づいて取得した内燃機関１０の回転数に対応する冷媒の流量をマップから抽出し、抽出された冷媒の流量を要求流量にセットする。
【００８２】
ステップＳ６において冷媒温度が第２温度より低いと判定されなかった場合、制御部は、電動機１２０を停止させる（ステップＳ８）。それにより、電動機１２０による入力軸１１０の回転も停止する。この場合、図２（ｂ）において説明したように、出力軸１６０および回転体１６５はプーリ１００の回転方向と同じ方向にプーリ１００と同じ回転数で回転する。その結果、回転体１６５の回転数に応じた流量（以下、これを通常流量と称する）の冷媒が動力伝達機構６０によって圧送されることになる。なお、図１において前述したように、冷媒温度が第２温度より低いと判定されなかった場合、制御部は、バイパス通路３５が閉になるように三方弁５０を制御する。それにより、冷媒通路３０の冷媒は、ラジエータ４０を通過するようになる。ステップＳ８の後、制御部はフローチャートの実行を終了する。
【００８３】
ステップＳ４、ステップＳ５およびステップＳ７の後に制御部は、ステップＳ４、ステップＳ５およびステップＳ７においてセットされた要求流量とステップＳ１において取得したプーリ１００の回転数とに基づいて、電動機１２０の回転数を算出する（ステップＳ９）。具体的には制御部は、ステップＳ４、ステップＳ５およびステップＳ７においてセットされた要求流量が得られるような回転体１６５の回転数を算出し、算出された回転体１６５の回転数とステップＳ１で取得したプーリ１００の回転数とに基づいて、以下の式（１）に基づいて電動機１２０の回転数を算出する。
Ｎｍ＝Ｎｐ+（Ｎｉ−Ｎｐ）÷減速比・・・（１）
【００８４】
式（１）において、Ｎｍは電動機１２０の回転数（ｒｐｍ）である。Ｎｐはプーリ１００の回転数（ｒｐｍ）である。Ｎｉは回転体１６５の回転数（ｒｐｍ）である。なお、回転体１６５の回転数は出力軸１６０の回転数でもある。回転体１６５の回転数を算出するにあたり、記憶部は要求流量と回転体１６５の回転数との関係を規定したマップを予め記憶しておく。制御部は、ステップＳ４、ステップＳ５およびステップＳ７においてセットされた要求流量に対応する回転体１６５の回転数を記憶部のマップから抽出することで、回転体１６５の回転数（Ｎｉ）を取得する。
【００８５】
減速比は、電動機１２０の回転数（なお、電動機１２０の回転数は入力軸１１０の回転数でもある）とプーリ１００の回転数との差に対する回転体１６５の回転数とプーリ１００の回転数との差の比率（すなわち（Ｎｉ−Ｎｐ）／（Ｎｍ−Ｎｐ））を示す定数である。具体的には減速比として、内歯車１３０と遊星歯車１４０との減速比を用いることができる。内歯車１３０の歯数をＺ１とし、遊星歯車１４０の歯数をＺ２とした場合、減速比は、（−Ｚ１＋Ｚ２）／Ｚ２によって算出することができる。減速比は予め記憶部が記憶しておく。制御部は、ステップＳ１で取得したプーリ１００の回転数と、上述した手法で取得した回転体１６５の回転数と、記憶部の減速比とを用いて、式（１）に基づいて電動機１２０の回転数を算出する。
【００８６】
次いで制御部は、ステップＳ９で算出された電動機１２０の回転数になるように電動機１２０を制御する（ステップＳ１０）。具体的には制御部は、ステップＳ９で算出された電動機１２０の回転数になるように電動機１２０への電気供給量を制御する。この場合、記憶部は、電動機１２０の回転数を電動機１２０への電気供給量に関連付けて規定したマップを記憶しておく。制御部は、ステップＳ９で算出された電動機１２０の回転数に対応する電気供給量をマップから抽出し、抽出された電気供給量を電動機１２０に供給することで、ステップＳ１０を実行する。
【００８７】
なお、本実施例に係る電動機１２０はＤＣブラシレスモータであるが、仮に電動機１２０がＤＣブラシレスモータでない場合には、動力伝達機構６０は電動機１２０の回転数を検出する回転数検出センサを備えていてもよい。この場合、ステップＳ１０において制御部は、この回転数検出センサの検出結果に基づいて電動機１２０に供給する電気量をフィードバック制御することでステップＳ１０を実行してもよい。あるいは、本実施例のように電動機１２０がＤＣブラシレスモータの場合であっても、動力伝達機構６０は電動機１２０の回転数を検出する回転数検出センサを備え、制御部はこの回転数検出センサの検出結果に基づいて電気供給量をフィードバック制御することでステップＳ１０を実行してもよい。但し、回転数検出センサを用いずに電動機１２０を制御する方が、動力伝達機構６０のコストを削減できる点において好ましい。次いで制御部はフローチャートの実行を終了する。
【００８８】
以上のように本実施例に係る制御部は、冷媒温度が第１温度より低い場合にはゼロ〜極少量流量の冷媒が圧送されるように電動機１２０を制御し（ステップＳ４、ステップＳ５、ステップＳ９、ステップＳ１０）、冷媒温度が第１温度以上の場合には、極少量流量よりも多い流量が回転体１６５によって圧送されるように電動機１２０を制御している（ステップＳ７またはステップＳ８、ステップＳ９、ステップＳ１０）。それにより、動力伝達機構６０によれば、内燃機関１０の暖機を促進させることができる。
【００８９】
また制御部は、冷媒温度が第１温度以上の場合において、さらに冷媒温度が第２温度より低い場合には、通常流量よりも低い流量の冷媒が回転体１６５によって圧送されるように電動機１２０を制御している（ステップＳ７、ステップＳ９、ステップＳ１０）。それにより、動力伝達機構６０によれば、内燃機関１０の暖機を効果的に促進させている。
【００９０】
また制御部は、冷媒温度が第１温度より低い場合において、さらに冷媒温度が第３温度以下の場合には、回転体１６５によって圧送される冷媒の流量が０となるように電動機１２０を制御し（ステップＳ５、ステップＳ９、ステップＳ１０）、冷媒温度が第３温度より高い場合に極少量流量の冷媒が回転体１６５によって圧送されるように電動機１２０を制御している（ステップＳ４、ステップＳ９、ステップＳ１０）。それにより、動力伝達機構６０によれば、内燃機関１０において局所沸騰が生じることを抑制しつつ暖機を効果的に促進させている。
【００９１】
続いて、図４のフローチャートが実行された場合における冷媒温度の時間変化を、グラフを用いて説明する。図５（ａ）は、図４のフローチャートが実行された場合における冷媒温度の時間変化を模式的に示すグラフである。縦軸は冷媒温度を示し、横軸は内燃機関１０の始動開始からの経過時間を示している。なお、図５（ａ）において実線が本実施例に係る動力伝達機構６０による冷媒温度の時間変化を示し、破線が比較例に係る動力伝達機構（ウォーターポンプ）による冷媒温度の時間変化を示している。比較例に係る動力伝達機構は、本実施例のように冷媒温度に基づいて電動機１２０を制御せずに、冷媒温度に関係なく、通常流量の冷媒を内燃機関１０の始動開始から圧送している点において、本実施例に係る動力伝達機構６０と異なっている。
【００９２】
図５（ａ）から分るように、本実施例に係る動力伝達機構６０によれば、冷媒温度は内燃機関１０の始動開始から時間Ｔ１において第１温度に到達し、その後時間Ｔ２において第２温度に到達している。これに対して、比較例に係る動力伝達機構の冷媒温度が第１温度および第２温度に到達するまでの時間は、それぞれ本実施例に係る第１温度および第２温度に到達するまでの時間よりも長くなっている。このように本実施例に係る動力伝達機構６０によれば、比較例に係る動力伝達機構に比較して、早期に冷媒の温度を上昇させることができる。
【００９３】
図５（ｂ）は、内燃機関１０の始動開始からの経過時間と、冷媒温度と、プーリ１００の回転数と、電動機１２０の回転数と、回転体１６５（インペラ）の回転数と、回転体１６５による冷媒の圧送量とを、具体的な数値を例に挙げて示した表である。なお実際には、プーリ１００の回転数は内燃機関１０の回転数に応じて変化するため、図５（ｂ）におけるプーリ１００の回転数の数値は一例である。また、電動機１２０の回転数は、減速比が−１／４の場合（具体的には、内歯車１３０の歯数を１００とし遊星歯車１４０の歯数を８０とした場合）における回転数である。
【００９４】
図５（ｂ）において内燃機関１０の始動からの時間が時間Ｔ１未満の場合、冷媒温度は第１温度未満であり、回転体１６５による冷媒の圧送量はゼロから極少量流量までの範囲となっている。内燃機関１０の始動からの時間が時間Ｔ１以上時間Ｔ２未満の場合、冷媒温度は第１温度以上第２温度未満であり、回転体１６５による冷媒の圧送量はステップＳ７においてマップから抽出された要求流量となっている。なお、このマップから抽出された要求流量は、極少量流量よりも多い値である。内燃機関１０の始動からの時間が時間Ｔ２以後の場合、冷媒温度は第２温度以上であり、回転体１６５による冷媒の圧送量は通常流量となっている。
【００９５】
以上のように本実施例に係る動力伝達機構６０によれば、制御部が冷媒温度に基づいて電動機１２０を制御することで、冷媒温度に応じて回転体１６５による冷媒の圧送量を制御することができ、以って暖機を促進させて早期に暖機を完了させることができる。暖機を早期に完了させることができることで、動力伝達機構６０によれば、内燃機関１０の燃費を向上させることができる。
【００９６】
なお、本実施例において電動機１２０が回転することで入力軸１１０が回転した場合、出力軸１６０の回転数をプーリ１００の回転数に対して減少させているが、これに限定されるものではない。例えば、電動機１２０が回転した場合に、出力軸１６０の回転数をプーリ１００の回転数に対して増加させてもよい。この場合、電動機１２０は入力軸１１０をプーリ１００の回転方向とは反対方向に回転させればよい。この場合、遊星歯車１４０の回転数をプーリ１００に対して増加させることができ、その結果、出力軸１６０の回転数もプーリ１００に対して増加させることができる。それにより、回転体１６５の回転数をプーリ１００の回転数に対して増加させることができる。
【００９７】
また本実施例の説明において、動力伝達機構６０の一例として、ウォーターポンプを用いたが、動力伝達機構６０の用途は、これに限定されるものではない。動力伝達機構６０の他の例として、内燃機関１０に用いられるエアコンプレッサ、オルタネータ等のように、内燃機関１０の動力が伝達されることで回転するプーリを備える種々の動力伝達機構を用いることができる。また、動力伝達機構６０は、コンベアに用いられるポンプのように、内燃機関以外に用いられる動力伝達機構にも応用することができる。
【００９８】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００９９】
５  内燃機関システム
１０  内燃機関
１９  ベルト
４０  ラジエータ
６０  ウォーターポンプ
８０  制御装置
１００  プーリ
１１０  入力軸
１２０  電動機
１３０  内歯車
１４０  遊星歯車
１５０  軸支部材
１５１  偏心軸
１５２  転動体
１６０  出力軸
１６５  回転体
１７０  自在継手
１７１  ピン
１７２  連結部材
１８０  回転中心
【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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