(57)【要約】【課題】回転体と隔壁との隙間への異物の侵入、堆積を抑制できるような非接触式のウォーターポンプを提供する。【解決手段】ウォーターポンプ１０は、従動側回転体３０への回転力の伝達が磁力によって行われるように構成されている。具体的には、回転支軸３３によって回転自在に支持された従動側回転体３０に誘導リング３２が設けられ、誘導リング３２の配置位置よりも径方向外側にマグネット２４が配置されている。誘導リング３２が配設されている空間とマグネット２４が配設されている空間とが隔壁４０によって仕切られている。そして、マグネット２４の配置位置よりも径方向外側に冷却水が流通可能な異物捕集空間が設けられている。この異物捕集空間は、隔壁４０によって囲まれ且つポンプ渦流室１２ｂ側が開放された空間となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転支軸によって回転自在に支持された回転体に誘導体が設けられ、上記誘導体の配置位置よりも径方向外側に磁性体が配置され、上記誘導体が配設されている空間と上記磁性体が配設されている空間とが隔壁によって仕切られており、上記回転体への回転力の伝達が磁力によって行われるように構成されたウォーターポンプにおいて、
上記磁性体の配置位置よりも径方向外側に冷却水が流通可能な冷却水流通空間が設けられていることを特徴とするウォーターポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のウォーターポンプにおいて、
上記冷却水流通空間は、上記隔壁によって囲まれ且つポンプ渦流室側が開放された空間であることを特徴とするウォーターポンプ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のウォーターポンプにおいて、
上記冷却水流通空間の径方向の幅が、上記回転体と隔壁の隙間の径方向の幅よりも大きく設定されていることを特徴とするウォーターポンプ。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載のウォーターポンプにおいて、
上記冷却水流通空間が、上記回転体に備えられ且つ上記ポンプ渦流室に配設されるポンプインペラの回転軌跡よりも径方向外側に設けられていることを特徴とするウォーターポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水冷式エンジン等に用いられるウォーターポンプに関する。特に、本発明は、非接触タイプのウォーターポンプの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
水冷式エンジン等に用いられるウォーターポンプとして、駆動源であるエンジンなどの駆動力を受けるウォーターポンププーリを含む駆動側回転体と、ポンプ渦流室に配設されるポンプインペラを含む従動側回転体とをそれぞれ設け、駆動側回転体から従動側回転体への回転力の伝達を非接触の状態で行うようにしたものが知られている。
【０００３】
この種のウォーターポンプにおいて、駆動側回転体から従動側回転体への回転力の伝達は、例えば磁力によって行われる。具体的には、駆動側回転体に取り付けられた磁性体としてのマグネットと、従動側回転体に取り付けられた誘導体としての誘導リングとの間で回転力が伝達されて、ウォーターポンプが駆動されるようになっている。マグネットと誘導リングとは、所定の間隔をあけて対向して配置され、両者の間には、ステンレス製などの隔離壁（隔壁）が介在される。誘導リングは、例えば、鉄芯の外周にアルミニウム製のリング部材が取り付けられた構成となっている。
【０００４】
ところで、上述のような非接触式（磁力駆動式）のウォーターポンプにおいては、従動側回転体の誘導リングと隔壁との間に、金属粉などのような磁性を有する異物が入り込み堆積することが懸念される。つまり、冷却水中に混在する磁性異物がマグネットの磁力によって引き寄せられ、誘導リングと隔壁との隙間に侵入して堆積する可能性がある。そして、磁性異物が堆積した状態のままで従動側回転体が回転すると、その磁性異物によって従動側回転体や隔壁が摩耗し損傷するおそれがある。
【０００５】
従来では、侵入、堆積した異物による従動側回転体や隔壁などへの悪影響を抑制する対策として、例えば特許文献１に示されるような対策が提案されている。この特許文献１には、非接触式のウォーターポンプにおいて、回転体（回転子）の近傍に異物を捕集するポケットを設け、その回転体と隔壁との隙間に入り込んだ異物を引き剥がして異物捕集ポケットに捕集することが示されている。
【特許文献１】特開２０００−２１３４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１に示される対策は、回転体（回転子）と隔壁との隙間に侵入した異物に対してなされるものであるため、その隙間に侵入した異物が異物捕集ポケットに捕集されるまでの間に回転体や隔壁に悪影響を及ぼすことが懸念される。
【０００７】
本発明は、そのような問題点を鑑みてなされたものであり、回転体と隔壁との隙間への異物の侵入、堆積を抑制できるような非接触式のウォーター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】
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、ウォーターポンプであって、回転支軸によって回転自在に支持された回転体に誘導体が設けられ、上記誘導体の配置位置よりも径方向外側に磁性体が対向配置され、上記誘導体が配設されている空間と上記磁性体が配設されている空間とが隔壁によって仕切られており、上記回転体への回転力の伝達が磁力によって行われるように構成されている。そして、上記磁性体の配置位置よりも径方向外側に冷却水が流通可能な冷却水流通空間が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
上記構成によれば、冷却水中に混在する磁性を有する異物が磁性体の磁力により引き寄せられて冷却水流通空間（異物捕集空間）に捕集される。具体的に、ウォーターポンプの駆動時には、異物捕集空間内に流入した冷却水中の磁性異物や、異物捕集空間の近傍を流れる冷却水中の磁性異物が、磁性体の磁力に吸引されて捕集される。また、ウォーターポンプの停止時には、異物捕集空間内を漂う磁性異物や、異物捕集空間の近傍を漂う磁性異物が、磁性体の磁力に吸引されて捕集される。これにともなって、異物捕集空間へ捕集された分だけ冷却水中に混在する磁性異物が減少するので、回転体（従動側回転体）と隔壁の隙間へ侵入する異物を相対的に減らすことができる。これにより、その隙間への異物の侵入、堆積を抑制でき、その異物による従動側回転体や隔壁の摩耗や損傷といった悪影響を抑制できる。
【００１０】
本発明における異物捕集空間の具体的な構成として、隔壁によって囲まれ且つポンプ渦流室側が開放された空間とする構成を採用することが可能である。
【００１１】
本発明において、異物捕集空間の径方向の幅を、従動側回転体と隔壁の隙間の径方向の幅よりも大きく設定することが好ましい。
【００１２】
この構成により、上記隙間に比べ異物捕集空間へ冷却水が流入しやすく、冷却水中の磁性異物が引き寄せられやすくなっている。これにより、上記隙間に比べて異物捕集空間のほうへ磁性異物が捕集されやすくなるため、その隙間への異物の侵入、堆積をさらに抑制することができる。
【００１３】
本発明において、異物捕集空間を、従動側回転体に備えられ且つポンプ渦流室に配設されるポンプインペラの回転軌跡よりも径方向外側に設けることが好ましい。
【００１４】
この構成により、上記隙間に比べ異物捕集空間へ冷却水が流入しやすく、冷却水中の磁性異物が引き寄せられやすくなっている。つまり、異物捕集空間へはポンプインペラに妨げられることなく冷却水や冷却水中の磁性異物が流入可能であるのに対し、上記隙間への冷却水や冷却水中の磁性異物の流入はポンプインペラによって妨げられる可能性がある。これにより、上記隙間に比べて異物捕集空間のほうへ磁性異物が捕集されやすくなるため、その隙間への異物の侵入、堆積を効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、非接触式のウォーターポンプにおいて、冷却水中に混在する磁性を有する異物が磁性体の磁力により引き寄せられて冷却水流通空間（異物捕集空間）に捕集されるので、回転体と隔壁との隙間への異物の侵入、堆積を抑制でき、その異物による回転体や隔壁の摩耗や損傷といった悪影響を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。この実施形態は、自動車用エンジンに搭載され、エンジンからの駆動力を受けることで作動する車両用ウォーターポンプに本発明を適用した例について説明する。
【００１７】
−ウォーターポンプの全体構成−
まず、ウォーターポンプの全体的な構成について、図１を用いて説明する。図１は、実施形態に係るウォーターポンプの断面図である。
【００１８】
図１に示すように、ウォーターポンプ１０は、ポンプ筐体を構成するウォーターポンプハウジング１１が、エンジンのタイミングチェーンケース（ケース部材）１２にボルト１３によって一体的に取り付けられることで、エンジン前面（縦置きエンジンの場合には車両前方側の面、横置きエンジンの場合には車両側方側の面）に配設されている。
【００１９】
ウォーターポンプ１０は、ウォーターポンププーリ２１が設けられた駆動側回転体２０と、ポンプインペラ３１が設けられた従動側回転体３０と、駆動側回転体２０と従動側回転体３０との間を仕切る隔壁４０とを備えている。そして、駆動側回転体２０から従動側回転体３０への回転力の伝達が、後述するように、非接触の状態で行われるようになっている。
【００２０】
駆動側回転体２０は、ウォーターポンププーリ２１、取付プレート２２、回転支持部材２３、および、磁性体としてのマグネット２４を備えており、これらが水平軸まわりに一体的に回転するように構成されている。駆動側回転体２０は、その水平軸まわりにほぼ回転対称な形状になっている。
【００２１】
ウォーターポンププーリ２１は、ボルト２５によって取付プレート２２に一体的に取り付けられている。ウォーターポンププーリ２１のベルト巻き掛け部２１ａの外周面には、補機ベルト１４が巻き掛けられている。補機ベルト１４は、エンジンのクランクシャフトに取り付けられた図示しないクランクプーリの他、種々の補機類に備えられたプーリに掛け渡されている。このため、エンジンの駆動時には、エンジンのクランクシャフトの回転駆動力が、補機ベルト１４を介して、各補機類に伝達されるとともに、ウォーターポンププーリ２１にも伝達され、このウォーターポンププーリ２１が水平軸まわりに回転するようになっている。
【００２２】
取付プレート２２は、回転支持部材２３に一体的に取り付けられている。具体的に、取付プレート２２の内周側に設けられるボス部２２ａに、回転支持部材２３の回転軸部２３ａの軸方向（回転軸方向）の一端部（図１の左端部）が相対回転不能に嵌め込まれている。
【００２３】
回転支持部材２３は、上述した回転軸部２３ａと、この回転軸部２３ａの軸方向他端部（図１の右端部）に一体的に設けられるマグネット支持部２３ｂとを備えている。回転軸部２３ａは、ボールベアリング２６を介して、ウォーターポンプハウジング１１に回転自在に支持されている。マグネット支持部２３ｂは、一方側（タイミングチェーンケース１２が配設されている側）が開放された有底円筒形状の部分であって、回転軸部２３ａの他端から外周側に延びる円板部２３ｃと、この円板部２３ｃの外周縁から上記一方側に連続する円筒部２３ｄによって構成される。このマグネット支持部２３ｂの円筒部２３ｄの内周面には、リング状のマグネット（永久磁石）２４が一体的に取り付けられている。
【００２４】
従動側回転体３０は、上述した駆動側回転体２０に対して非接触状態に配設され且つその駆動側回転体２０からの回転力が伝達されて回転する構成となっている。従動側回転体３０は、ポンプインペラ３１、および、誘導体としての誘導リング３２を備えており、これらが水平軸まわりに一体的に回転するように構成されている。従動側回転体３０は、その水平軸まわりにほぼ回転対称な形状になっている。
【００２５】
ポンプインペラ３１は、タイミングチェーンケース１２の表面に設けられた凹陥部１２ａにより形成されるポンプ渦流室１２ｂに配設されている。ポンプインペラ３１は、軸方向に延びる回転支軸３３に水中軸受３４を介して回転自在且つ軸方向へのスライド移動が不能に支持されている。回転支軸３３は、タイミングチェーンケース１２に一体的に取り付けられている。そして、ポンプインペラ３１の回転によりポンプ渦流室１２ｂ内の冷却水がエンジンの冷却水通路に送り出され、これにより冷却水の循環動作が行われるようになっている。
【００２６】
誘導リング３２は、ポンプインペラ３１のボス部３１ａに回転一体に取り付けられている。誘導リング３２は、鉄芯３２ａの外周にアルミニウム製のリング部材３２ｂが取り付けられた構成となっている。誘導リング３２のリング部材３２ｂと駆動側回転体２０のマグネット２４とは同心状に配置されおり、径方向の内外で所定の間隔を隔てて配置されている。また、リング部材３２ｂとマグネット２４とは、軸方向の位置が互いに重なり合う（オーバーラップする）ように配置されている。ここでは、リング部材３２ｂの全体がマグネット２４に対向するように配置されている。
【００２７】
駆動側回転体２０が配設されている空間と従動側回転体３０が配設されている空間とは、ステンレス製（例えばＳＵＳ３０４など）の隔壁４０によって仕切られている。この隔壁４０は、駆動側回転体２０と従動側回転体３０との間の部分の形状に応じた形状になっており、具体的には、外周側に位置する外周側円環部４１と、この外周側円環部４１の内周側に連続する円筒部４２と、この円筒部４２の一端から内周側に延びる内周側円板部４３とを備えている。また、外周側円環部４１には、後述する異物捕集部５０が設けられている。
【００２８】
外周側円環部４１の外周縁（異物捕集部５０よりも外周側の部分）は、ウォーターポンプハウジング１１とタイミングチェーンケース１２との間で挟持されている。外周側円環部４１の外周縁とウォーターポンプハウジング１１との間にはＯリング１５が介在されている。
【００２９】
円筒部４２は、駆動側回転体２０のマグネット２４と従動側回転体３０の誘導リング３２との間に配設されており、これら両者２４，３２との間に僅かな隙間を存して配置されている。これにより、マグネット２４と誘導リング３２とは、円筒部４２を挟んで互いに対向配置されるようになっている。
【００３０】
また、内周側円板部４３は、駆動側回転体２０の回転支持部材２３の回転軸部２３ａと従動側回転体３０を支持する回転支軸３３との間に配設されている。このように、駆動側回転体２０が配設されている空間と、従動側回転体３０が配設されている空間とは隔壁４０によって隔離されており、したがって、駆動側回転体２０から従動側回転体３０への回転力の伝達が非接触の状態で行われるようになっている。
【００３１】
ここで、駆動側回転体２０から従動側回転体３０への回転力の伝達について説明する。エンジンの駆動時、ウォーターポンププーリ２１が回転すると、その回転力が取付プレート２２を介して回転支持部材２３に伝達され、これにより、駆動側回転体２０が一体となって回転する。この駆動側回転体２０の回転にともなってマグネット２４が回転すると、従動側回転体３０の誘導リング３２の周囲の磁界が変化し、誘導リング３２のリング部材３２ｂには、その磁界の変化を妨げる方向への誘導電流が発生する。この誘導電流の発生にともなってトルクが発生し、これにより、従動側回転体３０が一体となって回転する。その結果、ポンプインペラ３１が回転し、ウォーターポンプ１０が駆動される。なお、マグネット２４と誘導リング３２のリング部材３２ｂとの間隔を小さく設定するほど、駆動側回転体２０から従動側回転体３０への回転力の伝達を効率よく行うことが可能になる。
【００３２】
−実施形態の特徴部分−
この実施形態の特徴部分は、上述したような非接触式（磁力駆動式）のウォーターポンプ１０において、冷却水中に混在する金属粉などのような磁性を有する異物（磁性異物）をマグネット２４の磁力を利用して捕集するための異物捕集部（異物捕集空間）５０を設けた点にある。以下、この特徴構成について詳しく説明する。
【００３３】
異物捕集部５０は、図１に示すように、駆動側回転体２０のマグネット２４の径方向外側に設けられている。異物捕集部５０は、隔壁４０の外周側円環部４１に設けられており、具体的には、外周側円環部４１の内周側の部分から連続する内側円筒部４１ａと、外周側円環部４１の外周側の部分から連続する外側円筒部４１ｂと、これら内側円筒部４１ａと外側円筒部４１ｂとをつなぐ円環部４１ｃとによって囲まれている。そして、異物捕集部５０は、一方側（タイミングチェーンケース１２が配設されている側）が開放されたリング状の空間となっている。
【００３４】
異物捕集部５０は、隔壁４０の外周側円環部４１を他方側（タイミングチェーンケース１２側とは反対側）へ、例えばプレス加工などによって所定の長さだけ突出させることによって形成することが可能である。この異物捕集部５０には冷却水が流入可能になっている。したがって、異物捕集部５０は、隔壁４０の外周側円環部４１から上記他方側へ突出する（延びる）冷却水が流通可能な冷却水流通空間になっている。
【００３５】
異物捕集部５０は、マグネット２４の配置位置よりも僅かに径方向外側に設けられている。具体的に、異物捕集部５０の壁体を構成する内側円筒部４１ａが、駆動側回転体２０のマグネット２４を支持するマグネット支持部２３ｂの円筒部２３ｄと僅かな隙間Ｃ１を隔てた位置に配置されている。そして、内側円筒部４１ａがマグネット２４と同心状に配置されている。また、内側円筒部４１ａとマグネット２４とが、軸方向の位置が互いに重なり合う（オーバーラップする）ように配置されている。ここでは、マグネット２４の全体が内側円筒部４１ａに対向するように配置されている。つまり、異物捕集部５０とマグネット２４とは、上記隙間Ｃ１を挟んで互いに対向配置されるようになっている。このように、異物捕集部５０は、マグネット２４の磁力が比較的強く作用する領域に配置されている。
【００３６】
また、異物捕集部５０は、ポンプインペラ３１の回転軌跡よりも径方向外側に設けられている。そして、異物捕集部５０の径方向の幅Ｗ１、言い換えれば、内側円筒部４１ａと外側円筒部４１ｂとの距離は、隔壁４０の円筒部４２と従動側回転体３０の誘導リング３２のリング部材３２ｂとの隙間Ｃ２の径方向の幅Ｗ２よりも大きく設定されている。
【００３７】
以上のような隔壁４０によって囲まれる異物捕集部（異物捕集空間）５０によれば、冷却水中に混在する磁性異物がマグネット２４の磁力により引き寄せられて捕集される。磁性異物は、マグネット２４の磁力が比較的強く作用する内側円筒部４１ａの外周面に捕集されやすくなっている。具体的に、ウォーターポンプ１０の駆動時には、異物捕集部５０内に流入した冷却水中の磁性異物や、異物捕集部５０の近傍を流れる冷却水中の磁性異物が、マグネット２４の磁力に吸引されて捕集される。また、ウォーターポンプ１０の停止時には、異物捕集部５０内を漂う磁性異物や、異物捕集部５０の近傍を漂う磁性異物が、マグネット２４の磁力に吸引されて捕集される。
【００３８】
これにともなって、異物捕集部５０へ捕集された分だけ冷却水中に混在する磁性異物が減少するので、従動側回転体３０の誘導リング３２のリング部材３２ｂと隔壁４０の円筒部４２の隙間Ｃ２へ侵入する磁性異物を相対的に減らすことができる。これにより、その隙間Ｃ２への磁性異物の侵入、堆積を抑制でき、その磁性異物による従動側回転体３０や隔壁４０の摩耗や損傷といった悪影響を抑制できる。
【００３９】
ここで、異物捕集部５０がマグネット２４の磁力が比較的強く作用する領域に設けられているので、異物捕集部５０への異物捕集が効率よく行われ、上記隙間Ｃ２への異物の侵入が効果的に抑制される。この場合、異物捕集部５０による異物捕集をより効率的に行うには、異物捕集部５０とマグネット２４との距離を小さく設定することが好ましい。例えば、上記隙間Ｃ１の径方向の幅を小さく設定したり、隔壁４０の内側円筒部４１ａの肉厚やマグネット支持部２３ｂの円筒部２３ｄの肉厚を薄く設定することによって、異物捕集部５０とマグネット２４との距離を小さく設定することが可能になる。こうすれば、異物捕集部５０がマグネット２４の磁力がより強く作用する領域に配置されるようになり、上記隙間Ｃ２への異物の侵入、堆積をより効果的に抑制することができる。
【００４０】
また、異物捕集部５０の幅Ｗ１が上記隙間Ｃ２の幅Ｗ２よりも大きく設定されているので、その隙間Ｃ２に比べ異物捕集部５０へ冷却水が流入しやすく、冷却水中の磁性異物が引き寄せられやすくなっている。これにより、上記隙間Ｃ２に比べて異物捕集部５０のほうへ磁性異物が捕集されやすくなるため、その隙間Ｃ２への異物の侵入、堆積をさらに抑制することができる。
【００４１】
また、異物捕集部５０がポンプインペラ３１の回転軌跡の外側に設けられているのに対し、上記隙間Ｃ２がポンプインペラ３１の回転軌跡の内側に設けられているので、その隙間Ｃ２に比べ異物捕集部５０へ冷却水が流入しやすく、冷却水中の磁性異物が引き寄せられやすくなっている。つまり、異物捕集部５０へはポンプインペラ３１に妨げられることなく冷却水や冷却水中の磁性異物が流入可能であるのに対し、上記隙間Ｃ２への冷却水や冷却水中の磁性異物の流入はポンプインペラ３１によって妨げられる可能性がある。これにより、上記隙間Ｃ２に比べて異物捕集部５０のほうへ磁性異物が捕集されやすくなるため、その隙間Ｃ２への異物の侵入、堆積をいっそう抑制することができる。
【００４２】
−他の実施形態−
以上、本発明の実施形態について説明したが、ここに示した実施形態はさまざまに変形することが可能である。
【００４３】
異物捕集部５０の形状や数、配置位置などは、上述した場合だけに限定されず、さまざまに変更することが可能である。例えば、上記実施形態では、リング状の異物捕集部５０を１つだけ設ける構成としたが、駆動側回転体２０のマグネット２４の径方向外側に円弧形状の異物捕集部を複数設ける構成としてもよい。なお、異物の侵入、堆積をより効果的に抑制するには、マグネット２４との距離が近い位置に異物捕集部を設けることが好ましい。また、異物の侵入、堆積をより効果的に抑制するには、ポンプ渦流室１２ｂ側に開口している異物捕集部の開口面積の合計が大きくなるようにすることが好ましい。
【００４４】
駆動側回転体２０から従動側回転体３０への回転力の伝達が非接触の状態で可能な構成であれば、駆動側回転体２０、従動側回転体３０、隔壁４０の構成部材や、それらの形状、配置位置などは、上述した場合だけに限定されず、さまざまに変更することが可能である。例えば、上記実施形態では、駆動側回転体２０にマグネット２４を設け、従動側回転体３０に誘導リング３２を設ける構成としたが、駆動側回転体に誘導リングを設け、従動側回転体にマグネットを設ける構成としてもよい。
【００４５】
上記実施形態では、タイミングチェーンケース１２の表面に設けられた凹陥部１２ａによりポンプ渦流室１２ｂを形成した場合について説明したが、エンジンのシリンダブロックを利用してポンプ渦流室を形成するものに対しても本発明は適用可能である。
【００４６】
上記実施形態では、自動車用エンジンに搭載され、エンジンからの駆動力を受けることで作動する車両用ウォーターポンプに本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、自動車用以外の用途に使用されるウォーターポンプに対しても適用することができる。また、ウォーターポンプの駆動源としてもエンジン（内燃機関）に限定されるものではなく、電動機（電動モータ）から駆動力を受けるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施形態に係るウォーターポンプを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０    ウォーターポンプ
１１    ウォーターポンプハウジング
１２    タイミングチェーンケース
１２ｂ  ポンプ渦流室
２０    駆動側回転体
２４    マグネット（磁性体）
３０    従動側回転体
３１    ポンプインペラ
３２    誘導リング（誘導体）
３３    回転支軸
４０    隔壁
４１    外周側円環部
４１ａ  内側円筒部
４１ｂ  外側円筒部
５０    異物捕集部（異物捕集空間）
【図１】
2009097463.tif 000003