(57)【要約】【課題】非接触状態にある駆動側回転体と従動側回転体との間で磁力を利用したトルク伝達を行うことで流量を可変とするウォータポンプに対し、駆動側回転体と従動側回転体との間のエアギャップの縮小化を図ることができるウォータポンプを提供する。【解決手段】マグネット６４を備えた駆動側回転体３と、誘導リング８を備えた従動側回転体４とを、共に同一の回転支軸２１によって回転自在に支持する。また、回転支軸２１に、ポンプ流量を可変にするための負圧の導入経路として支軸内圧力通路２２を形成しておき、支軸内圧力通路２２を経て負圧室Ｖへ導入する負圧を調整することによりマグネット６４と誘導リング８とのオーバラップ量を変更してポンプ吐出量を調整する。マグネット６４と誘導リング８とが同一の軸心Ｌを回転中心として回転するため、この両者間のエアギャップを大幅に小さくすることが可能になる。【選択図】図１
2009250033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源からの駆動力が伝達されて回転する駆動側回転体と、ポンプインペラを有し且つ回転支軸によって回転自在に支持された従動側回転体とを備え、上記駆動側回転体に設けられた駆動側磁性部材と上記従動側回転体に設けられた従動側磁性部材との相対的な対向位置を変更することにより、上記駆動側回転体から従動側回転体へ伝達される回転力の大きさを変更するように構成されたウォーターポンプにおいて、
上記駆動側磁性部材と従動側磁性部材との相対的な対向位置を変更するための駆動力として圧力発生源で発生した圧力が作用可能な圧力室が設けられており、
上記駆動側回転体と従動側回転体とは、それぞれ共通の上記回転支軸によって回転自在に支持されていることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項２】
上記請求項１記載のウォータポンプにおいて、
上記駆動源は内燃機関であって、
上記回転支軸は、上記内燃機関に備えられたケース部材に一体的に設けられていると共に、内部に支軸内圧力通路が形成されており、この支軸内圧力通路が上記圧力発生源および圧力室にそれぞれ連通していることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項３】
上記請求項１または２記載のウォータポンプにおいて、
上記駆動側回転体の配設空間と従動側回転体の配設空間とは、隔壁によって区画されており、
上記隔壁には、上記回転支軸を挿通するための開口が形成されていると共に、この開口の縁部と回転支軸の外周面との間には、従動側回転体の配設空間から駆動側回転体の配設空間への水漏れを防止するためのシール材が設けられていることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項４】
上記請求項１、２または３記載のウォータポンプにおいて、
上記駆動側回転体は、駆動源からの駆動力を受けるウォータポンププーリと、このウォータポンププーリの内部にスライド移動自在に収容されたスライダ機構部とを備えていると共に、上記圧力室は、これらウォータポンププーリとスライダ機構部との間の空間として形成されており、
上記スライダ機構部は、上記駆動側磁性部材を支持して回転支軸の軸心に沿う方向にスライド移動可能とされたスライダと、上記ウォータポンププーリとスライダとを連結する弾性材料で成るダイアフラムとを備え、
上記圧力室に作用する圧力の大きさに応じて上記ダイアフラムが弾性変形してスライダがスライド移動することにより駆動側磁性部材と従動側磁性部材との相対的な対向位置を変更する構成とされていることを特徴とするウォータポンプ。
【請求項５】
上記請求項１、２または３記載のウォータポンプにおいて、
上記駆動側回転体は、駆動源からの駆動力を受けるウォータポンププーリと、このウォータポンププーリの内部にスライド移動自在に収容されたスライダ機構部とを備えていると共に、上記圧力室は、これらウォータポンププーリとスライダ機構部との間の空間として形成されており、
上記スライダ機構部は、上記駆動側磁性部材を支持して回転支軸の軸心に沿う方向にスライド移動可能とされたスライダを備え、このスライダがウォータポンププーリに設けられた高密度繊維体に外挿されて、軸心方向へのスライド移動が可能に支持されており、
上記圧力室に作用する圧力の大きさに応じて上記スライダがスライド移動することにより駆動側磁性部材と従動側磁性部材との相対的な対向位置を変更する構成とされていることを特徴とするウォータポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水冷式エンジン等に使用されるウォータポンプに係る。特に、本発明は、流量可変型ウォータポンプの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば下記の特許文献１に開示されているように、水冷式エンジンには冷却系に冷却水を循環させるためのウォータポンプが備えられている。
【０００３】
また、近年、この種のウォータポンプとして、駆動源であるエンジンの駆動力を受けるウォータ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たポンプインペラを含む従動側回転体とをそれぞれ独立して配設し、この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で行うようにした流量可変型（容量可変型とも呼ばれる）ウォータポンプが提案されている。
【０００４】
以下、この種のウォータポンプの構成の一例について図７を用いて説明する。この図７に示すウォータポンプは、駆動側回転体ｂとして、上記ウォータポンププーリｃ、駆動側ケーシングｄ、スライダｅを備えている。ウォータポンププーリｃは補機ベルトｆが巻き掛けられてエンジンの駆動力を受ける。駆動側ケーシングｄは、ウォータポンプハウジングｇにベアリングｈを介して回転自在に支持されていると共に、上記ウォータポンププーリｃに回転一体に連結されている。スライダｅは、上記駆動側ケーシングｄの内周面に沿って軸心に沿う方向に摺動可能となっている。また、このスライダｅは、ウォータポンププーリｃの回転力を、駆動側ケーシングｄを介して受けるように、この駆動側ケーシングｄの内周面にスプライン嵌合等の手段によって回転一体に連結されている。更に、このスライダｅの内側面には磁性部材としての永久磁石ｉが取り付けられている。
【０００５】
一方、従動側回転体ｍは、上記ポンプインペラｎおよび誘導体（磁性部材）としての誘導リングｏを備えている。ポンプインペラｎは、タイミングチェーンケースｐに形成されたポンプ渦流室ｐ１に配設され、このタイミングチェーンケースｐに一体形成された中実の回転支軸ｐ２により水中軸受などを介して回転自在に支持されている。誘導リングｏは、上記ポンプインペラｎのボス部ｎ１に回転一体に取り付けられており、鉄芯ｏ１の外周にアルミニウム製のリング部材ｏ２が取り付けられた構成となっている。また、上記駆動側回転体ｂと従動側回転体ｍとの間は隔壁ｑにより仕切られている。
【０００６】
そして、上記駆動側回転体ｂのスライダｅに取り付けられた永久磁石ｉと、従動側回転体ｍに備えられた誘導リングｏとが、上記隔壁ｑを挟んで所定の間隔を隔てて対向可能に配置されている（図７の上側半分の状態を参照）。
【０００７】
これにより、上記駆動側回転体ｂの回転に伴って永久磁石ｉが回転すると、誘導リングｏの周囲の磁界が変化し、誘導リングｏのリング部材ｏ２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伴って誘導リングｏのリング部材ｏ２にはトルクが発生する。その結果、従動側回転体ｍが回転し、ポンプインペラｎの回転によってウォータポンプが駆動することになる。
【０００８】
次に、ポンプ流量を可変とするための構成について説明する。このポンプ流量を可変とするために、上記永久磁石ｉと誘導リングｏとの軸方向のオーバラップ量（軸方向で互いに重なり合っている寸法）が変更可能な構成とされている。つまり、このオーバラップ量を変更することで、従動側回転体ｍへの伝達トルクを変更し、これによって、ウォータポンプの流量（ポンプ吐出量）を変更可能としている。
【０００９】
具体的には、上記駆動側ケーシングｄとスライダｅとの間の空間を負圧室ｒとして構成し、この負圧室ｒにコイルスプリングｓを圧縮状態で収容しておく。このコイルスプリングｓにより、上記永久磁石ｉが誘導リングｏに対向する位置となるようにスライダｅに付勢力が付与されている。また、駆動側ケーシングｄの中心部に負圧導入孔ｄ１を形成しておき、この負圧導入孔ｄ１に負圧配管ｔを接続することで、上記負圧導入孔ｄ１を介して負圧室ｒへの負圧の作用を可能にしている。例えば、この負圧配管ｔをエンジンのインテークマニホールドに接続すると共に、負圧配管ｔの途中に図示しない切り換えバルブを備えさせている。上記負圧配管ｔの接続構造としては、上記駆動側ケーシングｄの負圧導入孔ｄ１にベアリングｔ１やエアシールｔ２を嵌め込んだ構成となっている。
【００１０】
ポンプ流量を可変とする動作として、上記切り換えバルブの切り換え動作によりエンジンの吸入負圧を上記負圧室ｒへ作用させると、上記コイルスプリングｓの付勢力に抗したスライダｅのスライド移動により、上記オーバラップ量が少なくなり、リング部材ｏ２に発生するトルクが小さくなってポンプ流量は減少する（図７における下側半分の状態を参照）。一方、切り換えバルブを切り換えて、エンジンの吸入負圧を上記負圧室ｒへ作用させないようにすれば、上記コイルスプリングｓの付勢力によりスライダｅがスライド移動して、上記オーバラップ量が多くなり、リング部材ｏ２に発生するトルクが大きくなってポンプ流量は増大する（図７における上側半分の状態を参照）。
【特許文献１】特開平９−８８５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、上述の如く構成された流量可変型ウォータポンプにあっては以下に述べるような課題があった。
【００１２】
つまり、図７に示す流量可変型ウォータポンプでは、駆動側回転体ｂがウォータポンプハウジングｇによって回転自在に支持されている一方、従動側回転体ｍが回転支軸ｐ２によって回転自在に支持されている。つまり、駆動側回転体ｂと従動側回転体ｍとはそれぞれ異なる部材によって回転自在に支持されている。このため、駆動側回転体ｂの回転軸心と従動側回転体ｍの回転軸心とを一致（同一軸心上に配置）させることが難しかった。そして、この回転軸心のズレを考慮し、永久磁石ｉや誘導リングｏが隔壁ｑに接触してしまうことがないよう、永久磁石ｉと隔壁ｑとの間の間隔、および、誘導リングｏと隔壁ｑとの間の間隔を共に大きめに設定しておく必要があった。つまり、永久磁石ｉと誘導リングｏとの間隔（以下、エアギャップと呼ぶ）を大きめに設定しておく必要があった。
【００１３】
このため、上記永久磁石ｉと誘導リングｏとの軸方向のオーバラップ量を最大にした場合であっても、これら永久磁石ｉと誘導リングｏとの間のエアギャップが大きくなっているために、駆動側回転体ｂから従動側回転体ｍへの伝達トルクを大きく確保することが難しく、このトルクの伝達効率を十分に高めることができなかった。
【００１４】
また、上記エアギャップを大きく設定する必要から、上記永久磁石ｉの大型化を招いてしまい、その結果、ポンプの小型化を図ることが難しかった。このため、車両への搭載性の面で実用化が困難であり、また、ポンプ自体の製造コストも高騰してしまう可能性の高いものであった。
【００１５】
また、図７に示す構成では、回転する部材である駆動側ケーシングｄに対して非回転部材である負圧配管ｔを接続する必要があることから、これら駆動側ケーシングｄと負圧配管ｔとの間にベアリングｔ１やエアシールｔ２を設けておく必要があった。このため、部品点数が多くなって製造コストが高騰し、また、組み立て作業も煩雑であった。
【００１６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、非接触状態にある駆動側回転体と従動側回転体との間でトルク伝達を行うことで流量を可変とするウォータポンプに対し、駆動側回転体と従動側回転体との間の間隔（エアギャップ）の縮小化を図ることができるウォータポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、駆動側回転体と従動側回転体とを同一の回転支軸上に回転自在に支持することで、これら駆動側回転体の回転軸心と従動側回転体の回転軸心とのズレを無くし、これにより、駆動側回転体および従動側回転体にそれぞれ設けられた磁性部材同士の間のエアギャップを小さく設定することを可能にしている。
【００１８】
−解決手段−
具体的に、本発明は、駆動源からの駆動力が伝達されて回転する駆動側回転体と、ポンプインペラを有し且つ回転支軸によって回転自在に支持された従動側回転体とを備え、上記駆動側回転体に設けられた駆動側磁性部材と上記従動側回転体に設けられた従動側磁性部材との相対的な対向位置を変更することにより、上記駆動側回転体から従動側回転体へ伝達される回転力の大きさを変更するように構成されたウォーターポンプを前提とする。このウォータポンプに対し、上記駆動側磁性部材と従動側磁性部材との相対的な対向位置を変更するための駆動力として圧力発生源で発生した圧力が作用可能な圧力室を設ける。また、上記駆動側回転体と従動側回転体とを、それぞれ共通の上記回転支軸によって回転自在に支持している。ここで、磁性部材とは、強磁性を示す材料からなる部材だけではなく、常磁性を示す材料からなる部材をも意味する。また、磁性部材には、強磁性を示す材料からなる部材と常磁性を示す材料からなる部材とが一体的に組み合わされたものも含む。
【００１９】
この特定事項により、上記圧力発生源で発生した圧力（例えば負圧）を圧力室に作用させることにより、一方の磁性部材が他方の磁性部材に対して移動（例えばスライド移動）する。これにより、駆動側磁性部材と従動側磁性部材との相対的な対向位置（例えば上記スライド移動方向でのオーバラップ量）が変更され、駆動側回転体から従動側回転体へ伝達される回転力の大きさが変更されて、ウォータポンプの流量が変更される。そして、上記駆動側回転体と従動側回転体とは、それぞれ共通の回転支軸によって回転自在に支持されているため、従動側回転体および駆動側回転体に備えられている各磁性部材は、共に上記回転支軸の軸心を回転中心として回転する構成となる。即ち、各磁性部材は、互いの回転軸心にズレが生じることなく回転することができ、この両者間の隙間（エアギャップ）を極めて小さく設定することが可能になる。これまでの構成では、駆動側回転体および従動側回転体は、互いに異なる支持構造であったため、この両者の回転軸心にズレが生じている可能性を考慮して各磁性部材同士の間の隙間を大きめに設計していた。これに対し、本発明によれば、磁性部材同士を同一軸心上で支持することができるので、上記エアギャップを大幅に小さくすることが可能になり、駆動側回転体から従動側回転体へ伝達されるトルクの伝達ロスを大幅に削減することができて、ウォータポンプの駆動効率の大幅な上昇を図ることが可能になる。また、エアギャップの縮小化に伴って磁性部材の小型化を図ることもできるので、ポンプ全体としての小型化が図れる。
【００２０】
上記圧力室に圧力を導入するための具体的な構成としては以下のものが挙げられる。先ず、上記駆動源を内燃機関とする。そして、上記回転支軸を、上記内燃機関に備えられたケース部材（例えばタイミングチェーンケース等）に一体的に設けると共に、回転支軸の内部に支軸内圧力通路を形成し、この支軸内圧力通路を上記圧力発生源および圧力室にそれぞれ連通させている。
【００２１】
これにより、例えば内燃機関の吸入負圧等を、回転支軸の内部に形成された支軸内圧力通路に導入するようにすれば、この負圧は、支軸内圧力通路を経て圧力室に導入されることになる。つまり、上記ケース部材に一体的に設けられた回転支軸を利用して、圧力発生源と圧力室とを連通させる圧力導入経路を形成することができる。つまり、この回転支軸に、駆動側回転体と従動側回転体とを同一軸心上で支持するための機能と、圧力室に作動用圧力を導入するための機能とを兼用させることが可能になる。また、この圧力室に圧力を導入するための配管を支軸内圧力通路に接続する構成とすれば、この配管を非回転部材に接続することができるため、この配管接続箇所にベアリングやエアシールを適用する必要が無くなり、部品点数の削減による製造コストの低廉化および組み立て作業の簡素化を図ることができる。
【００２２】
上記駆動側回転体と従動側回転体とを共通の回転支軸によって回転自在に支持するための具体的な構成としては以下のものが挙げられる。つまり、上記駆動側回転体の配設空間と従動側回転体の配設空間とを隔壁によって区画する。そして、この隔壁に、上記回転支軸を挿通するための開口を形成すると共に、この開口の縁部と回転支軸の外周面との間に、従動側回転体の配設空間から駆動側回転体の配設空間への水漏れを防止するためのシール材を設けた構成としている。
【００２３】
このように、回転支軸が隔壁の開口に挿通されることで、この回転支軸を駆動側回転体の配設空間から従動側回転体の配設空間に亘って配設することが可能になり、駆動側回転体と従動側回転体とを共通の回転支軸によって回転自在に支持することが可能になる。この場合、隔壁の開口からの水漏れが懸念されるが、この隔壁の開口の縁部と回転支軸の外周面との間にシール材が設けられていることで水漏れは防止されている。
【００２４】
上記駆動側回転体から従動側回転体へ伝達される回転力の大きさを変更するための構成として具体的には以下のものが挙げられる。先ず、上記駆動側回転体に、駆動源からの駆動力を受けるウォータポンププーリと、このウォータポンププーリの内部にスライド移動自在に収容されたスライダ機構部とを備えさせると共に、上記圧力室を、これらウォータポンププーリとスライダ機構部との間の空間として形成する。また、上記スライダ機構部に、上記駆動側磁性部材を支持して回転支軸の軸心に沿う方向にスライド移動可能とされたスライダと、上記ウォータポンププーリとスライダとを連結する弾性材料で成るダイアフラムとを備えさせる。そして、上記圧力室に作用する圧力の大きさに応じて上記ダイアフラムが弾性変形してスライダがスライド移動することにより駆動側磁性部材と従動側磁性部材との相対的な対向位置を変更する構成としている。
【００２５】
この構成によれば、圧力室に圧力を作用させ、ダイアフラムを弾性変形させて磁性部材同士の相対的な対向位置を変更した状態から、上記圧力室への圧力の作用を解除すると、上記ダイアフラムの復元力により、磁性部材同士の相対的な対向位置は元の位置に迅速に戻されることになる。例えば、圧力室に圧力を作用させてウォータポンプの吐出量を制限した状態から、圧力室への圧力の作用を解除してウォータポンプの吐出量を最大に切り換えたい場合に、その応答性を良好に確保でき、要求に応じたウォータポンプの吐出量を迅速に確保することができる。
【００２６】
また、上記駆動側回転体から従動側回転体へ伝達される回転力の大きさを変更するための他の構成としては以下のものが挙げられる。つまり、上記駆動側回転体に、駆動源からの駆動力を受けるウォータポンププーリと、このウォータポンププーリの内部にスライド移動自在に収容されたスライダ機構部とを備えさせると共に、上記圧力室を、これらウォータポンププーリとスライダ機構部との間の空間として形成する。また、上記スライダ機構部に、上記駆動側磁性部材を支持して回転支軸の軸心に沿う方向にスライド移動可能とされたスライダを備えさせる。更に、このスライダを、ウォータポンププーリに設けられた高密度繊維体に外挿して、軸心方向へのスライド移動が可能となるように支持する。そして、上記圧力室に作用する圧力の大きさに応じて上記スライダがスライド移動することにより駆動側磁性部材と従動側磁性部材との相対的な対向位置を変更する構成としている。
【００２７】
この構成によれば、ウォータポンププーリに高密度繊維体を設けるといった比較的簡素な構成でスライダを移動させるための構成を実現でき、部品点数の削減および構成の簡略化を図ることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明では、駆動側回転体と従動側回転体とを同一の回転支軸上で回転自在に支持することで、これら駆動側回転体の回転軸心と従動側回転体の回転軸心とのズレを無くし、これにより、駆動側回転体および従動側回転体にそれぞれ設けられた磁性部材同士の間のエアギャップを小さく設定することを可能にしている。このため、駆動側回転体から従動側回転体へ伝達されるトルクの伝達ロスを大幅に削減することができて、ウォータポンプの駆動効率の大幅な上昇を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、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ポンプに本発明を適用した場合について説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
−ウォータポンプの全体構成−
図１は、本実施形態に係るウォータポンプ１の断面図である。この図１に示すように、ウォータポンプ１は、ポンプ筐体を構成するウォータポンプハウジングは備えておらず、後述する回転支軸２１が、エンジンのタイミングチェーンケース（ケース部材）２に一体的に取り付けられており、この回転支軸２１によってウォータポンプ１の略全体が支持されている。また、このウォータポンプ１は、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。尚、上記回転支軸２１はタイミングチェーンケース２に形成された凹部２０に嵌め込まれて固定されることにより、タイミングチェーンケース２に一体的に取り付けられている。
【００３１】
そして、このウォータポンプ１は、エンジンからの駆動力を受けることで回転する駆動側回転体３と、この駆動側回転体３に対して非接触状態に配設され且つ後述する回転力伝達構造によって駆動側回転体３から回転力を受けて回転する従動側回転体４とを備えた構成となっている。本実施形態の特徴とするところは、これら駆動側回転体３および従動側回転体４が同一の回転支軸２１によって回転自在に支持されていることにある。以下、これら駆動側回転体３および従動側回転体４の構成、これらの支持構造について具体的に説明する。
【００３２】
＜駆動側回転体３の構成＞
先ず、上記駆動側回転体３の構成について説明する。この駆動側回転体３は、ウォータポンププーリ５およびスライダ機構部６を備えている。
【００３３】
上記ウォータポンププーリ５は、略円筒形状のプーリ本体５１と、このプーリ本体５１からプーリシート５２を介して外周側に延びて補機ベルトＢが巻き掛けられるベルト巻き掛け部５３とを備えている。
【００３４】
上記プーリ本体５１は、円板状の円板部５５と第１〜第３の筒部５６，５７，５８とを備えている。円板部５５は、中央部分に、上記回転支軸２１を挿通するための開口５５ａが形成されている。
【００３５】
上記第１筒部５６は、上記円板部５５の外周縁からタイミングチェーンケース２側（図１における右側）に向かって水平方向に延びる円筒形状の部材として形成されている。
【００３６】
上記第２筒部５７は、上記円板部５５の内周縁からタイミングチェーンケース２側（図１における右側）に向かって水平方向に延びる円筒形状の部材として形成されている。この第２筒部５７の軸心方向（水平方向）の長さ寸法は上記第１筒部５６の軸心方向の長さ寸法よりも短く設定されている。また、この第２筒部５７の内径寸法は、上記回転支軸２１の外径寸法よりも僅かに大きく設定されている。
【００３７】
上記第３筒部５８は、上記円板部５５の内周縁よりも僅かに外周側の位置からタイミングチェーンケース２側とは反対側（図１における左側）に向かって水平方向に延びる円筒形状の部材として形成されている。
【００３８】
上記プーリ本体５１における第３筒部５８の内周面と回転支軸２１の外周面との間にはボールベアリング５４が配設されている。これにより、ウォータポンププーリ５は回転支軸２１によって水平軸回りに回転自在に支持されている。つまり、このウォータポンププーリ５の回転中心は、回転支軸２１の軸心Ｌとなっている。
【００３９】
また、第２筒部５７には、回転支軸２１に形成されている後述する支軸内圧力通路２２に対向する位置において半径方向に貫通する開口５７ａが形成されている。更に、この第２筒部５７の内周面と回転支軸２１の外周面との間の２箇所にはエアシール２３，２４が介在されている。これらエアシール２３，２４の配設位置としては、第２筒部５７に形成されている上記開口５７ａに対して上記軸心方向の両側となっている。つまり、これらエアシール２３，２４によって、第２筒部５７の内周面と回転支軸２１の外周面との間には区画された空間Ｓが形成されており、上記開口５７ａおよび支軸内圧力通路２２は、この区画された空間Ｓにそれぞれ連通している。
【００４０】
上記ベルト巻き掛け部５３の外周面には上記補機ベルトＢが巻き掛けられている。この補機ベルトＢ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Ｂを介して、各補機類に伝達されると共に、上記ベルト巻き掛け部５３に伝達されてウォータポンププーリ５にも伝達され、このウォータポンププーリ５が水平軸回りに回転するようになっている。
【００４１】
上記スライダ機構部６は、上記ウォータポンププーリ５のプーリ本体５１内部に収容されており、スライダ６２、ダイアフラム６３を備えている。
【００４２】
上記スライダ６２は、プーリ本体５１における第１筒部５６の内周面に当接する筒部６２ａと、この筒部の一端（タイミングチェーンケース２側とは反対側の端部）から内周側に向けて延びる円板部６２ｂとを備えており、上記第１筒部５６の内周面に沿って軸心Ｌに沿う方向（図１における左右方向）に摺動可能に配設されている。また、上記円板部６２ｂの内径寸法は上記第２筒部５７の外径寸法よりも大きく設定されている。
【００４３】
また、このスライダ６２は、上記第１筒部５６に対して相対回転不能に嵌め込まれており、ウォータポンププーリ５が回転すると、その回転力がプーリ本体５１を介してスライダ６２に伝達され、スライダ機構部６全体がウォータポンププーリ５と一体的に回転するようになっている。
【００４４】
また、上記スライダ６２における筒部６２ａの外周面にはＯリングＯ１が設けられており、第１筒部５６の内周面との間を気密状態にシールしている。そして、この筒部６２ａの内周面には回転力伝達構造の一部を構成する円筒形状の駆動側磁性部材としてのマグネット（永久磁石）６４が一体的に取り付けられている。
【００４５】
上記ダイアフラム６３は、例えばゴム製であって、上記第２筒部５７の一端部（タイミングチェーンケース２側の端部）とスライダ６２における円板部６２ｂの内周端縁とを連結する略円板形状の部材で形成されている。これにより、プーリ本体５１とスライダ機構部６との間で形成される空間が、外気から遮断された略密閉空間としての負圧室Ｖとして形成されている。
【００４６】
また、上記回転支軸２１の内部に形成されている上記支軸内圧力通路２２は、回転支軸２１の一端側（タイミングチェーンケース２側とは反対側の端部）に開口し且つ回転支軸２１の軸心に沿って延びる軸心方向通路２２ａと、この軸心方向通路２２ａの他端から回転支軸２１の半径方向外側に向かって延びる半径方向通路２２ｂとを備えている。この半径方向通路２２ｂの開口端は、上述した如く上記第２筒部５７の開口５７ａに対向している。このため、上記負圧室Ｖは、第２筒部５７に形成されている開口５７ａおよび上記エアシール２３，２４同士の間に形成されている空間Ｓを経て支軸内圧力通路２２に連通している。
【００４７】
また、上記ダイアフラム６３が弾性変形することにより、プーリ本体５１における第１筒部５６の内周面に沿うスライダ６２の摺動（スライド移動）が許容される構成となっている。図１は、このスライダ６２が最もタイミングチェーンケース２側の位置まで移動した状態を示し、図２は、このスライダ６２がタイミングチェーンケース２側とは反対側の最大スライド位置まで移動した状態を示している。上記第１筒部５６の内面におけるタイミングチェーンケース２側の端部にはストッパ５６ａが設けられており、スライダ６２のタイミングチェーンケース２側への最大スライド位置を規制するようになっている。この位置で、後述する誘導リング８に対するマグネット６４のオーバラップ量は最大になる。
【００４８】
以上のように、この駆動側回転体３は、上記タイミングチェーンケース２から水平方向に延びる回転支軸２１によって回転自在に支持されている。つまり、この駆動側回転体３に備えられている上記マグネット６４は、回転支軸２１の軸心Ｌを回転中心として回転する構成となっている。
【００４９】
＜従動側回転体４の構成＞
次に、従動側回転体４の構成について説明する。この従動側回転体４は、ポンプインペラ７および従動側磁性部材としての誘導リング８を備えている。
【００５０】
上記ポンプインペラ７は、上記タイミングチェーンケース２の表面に設けられた凹陥部２５により形成されるポンプ渦流室２６に配設され、水中軸受などを介して上記回転支軸２１により回転自在に且つ軸心方向へのスライド移動が不能に支持されている。そして、このポンプインペラ７の回転によりポンプ渦流室２６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。
【００５１】
上記誘導リング８は、上記ポンプインペラ７のボス部７１に回転一体に取り付けられており、鉄芯８１の外周にアルミニウム製のリング部材８２が取り付けられた構成となっている。
【００５２】
また、この誘導リング８の配設位置としては、上記スライダ６２が最もタイミングチェーンケース２側の位置まで移動した状態（図１の状態）では、その略全体がマグネット６４に対向し、スライダ６２がタイミングチェーンケース２側とは反対側の最大スライド位置まで移動した状態（図２の状態）では、その全体がマグネット６４に対向しないように設定されている。
【００５３】
以上のように、この従動側回転体４は、上記駆動側回転体３と同様に、上記タイミングチェーンケース２から水平方向に延びる回転支軸２１によって回転自在に支持されている。つまり、この従動側回転体４に備えられている上記誘導リング８は、上記マグネット６４と同様に回転支軸２１の軸心Ｌを回転中心として回転する構成となっている。
【００５４】
＜隔壁の構成＞
上記駆動側回転体３が配設されている空間と従動側回転体４が配設されている空間とは隔壁９により仕切られている。具体的に、隔壁９は中央部に開口９１が形成された略円形状の板金製の部材である。また、この隔壁９は、外周側に位置する外周側円板部９２と、この外周側円板部９２の内周側に連続する円筒部９３と、この円筒部９３の一端から内周側に延びる内周側円板部９４とを備えている。
【００５５】
上記外周側円板部９２の外周縁は、上記タイミングチェーンケース２にボルト止めされている。尚、この外周側円板部９２とタイミングチェーンケース２との間には図示しないＯリングが介在されている。
【００５６】
上記円筒部９３は、上記マグネット６４と誘導リング８との間に配設されており、これら両者との間に僅かな隙間（エアギャップ）を存して配設されている。これにより、マグネット６４と誘導リング８とは、上記スライダ６２が図１に示すスライド位置にある場合には、円筒部９３を挟んで互いに対向配置されるようになっている。このようにマグネット６４と誘導リング８とが対向している状態でエンジンが駆動し、上記駆動側回転体３の回転に伴ってマグネット６４が回転すると、誘導リング８の周囲の磁界が変化し、誘導リング８のリング部材８２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伴って誘導リング８のリング部材８２にはトルクが発生し、その結果、従動側回転体４が回転して、ポンプインペラ７の回転によってウォータポンプ１が駆動することになる。
【００５７】
上記内周側円板部９４は、その中心部に上記開口９１を備えており、この開口９１には、上記回転支軸２１が挿通されている。また、この開口９１の縁部と回転支軸２１の外周面との間にはＯリングＯ２が介在されている。
【００５８】
このようにして、上記駆動側回転体３が配設されている空間（大気側空間）と、従動側回転体４が配設されている空間（冷却水側空間）とは隔壁９により仕切られている。
【００５９】
−負圧供給のための構成および負圧供給動作−
次に、上記負圧室Ｖに負圧を供給するための構成について説明する。
【００６０】
ポンプ流量を可変とするために、上記マグネット６４と誘導リング８との軸方向のオーバラップ量（軸方向で互いに重なり合っている寸法）が変更可能な構成とされている。つまり、このオーバラップ量を変更することで、駆動側回転体３から従動側回転体４へ伝達されるトルクを変更し、これによって、従動側回転体４の回転数を変更してウォータポンプの流量（ポンプ吐出量）を変更可能としている。
【００６１】
そして、本実施形態では、このオーバラップ量を変更するための動力源として、エンジンのインテークマニホールド内に発生する吸入負圧を利用するようになっている。以下、具体的に説明する。
【００６２】
先ず、上述した如く回転支軸２１の中心部には、一端が回転支軸２１の一端側（タイミングチェーンケース２側とは反対側の端部）に開口し、他端が負圧室Ｖに連通する支軸内圧力通路２２が形成されている。
【００６３】
そして、この支軸内圧力通路２２の一端側には円筒状のソケット１２を介して負圧配管１３が接続されており、この負圧配管１３はＶＳＶ（バキュームスイッチングバルブ）１４を介してエンジンのインテークマニホールド内に連通している。上記ＶＳＶ１４は、上記支軸内圧力通路２２が連通する空間を切り換えるためのバルブであって、ＥＣＵ１５からの出力信号に応じて、上記支軸内圧力通路２２を大気に連通させる切り換え状態（以下、第１の切り換え状態と呼ぶ）と、支軸内圧力通路２２をインテークマニホールド内に連通させる切り換え状態（以下、第２の切り換え状態と呼ぶ）との間で切り換え可能となっている。
【００６４】
このため、ＶＳＶ１４を上記第１の切り換え状態としてインテークマニホールド内の吸入負圧を負圧室Ｖへ作用させないようにすれば、スライダ機構部６両側の空間の圧力が均圧され、ダイアフラム６３が弾性変形することなく、上記スライダ６２が最もタイミングチェーンケース２側の位置まで移動した状態となって、マグネット６４の略全体が誘導リング８に対向する。つまり、この両者の軸方向のオーバラップ量が大きくなり、リング部材８２に発生するトルクが大きくなってポンプ流量は最大になる。
【００６５】
一方、ＶＳＶ１４を上記第２の切り換え状態としてインテークマニホールド内の吸入負圧を、負圧配管１３、支軸内圧力通路２２を介して負圧室Ｖへ作用させると、例えば図２に示すように、ダイアフラム６３の弾性変形に伴ってスライダ６２がスライド移動し、上記マグネット６４と誘導リング８との軸方向のオーバラップ量が少なく、または、オーバラップ量が「０」となり、リング部材８２に発生するトルクが小さくなってポンプ流量は減少する。この場合、負圧室Ｖに作用させる負圧を大きくするほど、マグネット６４と誘導リング８との軸方向のオーバラップ量は小さくなりポンプ流量は減少していく。つまり、この負圧の大きさを調整（例えばＶＳＶ１４の開閉スイッチング動作（デューティ制御動作）により調整）することにより、ポンプ流量を調整することが可能である。
【００６６】
例えば、エンジンの始動時のような冷間時には、負圧室Ｖに作用させる負圧を大きく設定し、上記オーバーラップ量を小さくして、ウォータポンプ１のポンプ流量を減少させてエンジンの早期暖機を図る。また、エンジンの暖機後の温間時には、負圧室Ｖに作用させる負圧を小さく設定し、上記オーバラップ量を大きくして、ウォータポンプ１のポンプ流量を増大させて、冷却効率の向上を図るといった使用形態が可能である。
【００６７】
尚、負圧室Ｖに作用させる負圧を大きく設定して、図２に示すようにスライダ６２がタイミングチェーンケース２側とは反対側の最大スライド位置まで移動した状態では、上記オーバラップ量が「０」となり、マグネット６４の磁界が誘導リング８にほとんど作用しなくなるので、誘導リング８に発生する誘導電流がほぼ「０」なる。これにより、従動側回転体４への伝達トルクがほぼ「０」になり、ウォータポンプ１が停止する。
【００６８】
−実施形態の効果−
以上説明したように、本実施形態では、駆動側回転体３および従動側回転体４は、共に回転支軸２１によって回転自在に支持されている。つまり、この駆動側回転体３に備えられている上記マグネット６４および従動側回転体４に備えられている上記誘導リング８は、共に回転支軸２１の軸心Ｌを回転中心として回転する構成となっている。このため、マグネット６４と誘導リング８との回転軸心にはズレが生じることはなく、この両者間の隙間（エアギャップ）を高精度で管理することが可能である。図７に示したウォータポンプの構成では、駆動側回転体ｂおよび従動側回転体ｍは、互いに異なる支持構造であったため、この両者の回転軸心にズレが生じている場合にマグネットｉや誘導リングｏが隔壁ｑに接触してしまう可能性があることを考慮して上記エアギャップを大きめに（例えば１ｍｍ程度に）設計しておく必要があった。これに対し、本実施形態の構成では、このエアギャップを大幅に小さくする（例えば０．３ｍｍ程度に設計する）ことが可能になる。このため、駆動側回転体３から従動側回転体４へ伝達されるトルクの伝達ロスを大幅に削減することができ、ウォータポンプ１の駆動効率の大幅な上昇を図ることが可能である。また、この駆動効率の大幅な向上に伴い、従来のウォータポンプよりも小型のウォータポンプであっても従来同様の高い能力を発揮させることが可能になる。
【００６９】
また、上述したエアギャップの縮小化に伴ってマグネット６４の外径寸法の縮小化を図ることができ、これによってもウォータポンプ１全体としての小型化を図ることができる。
【００７０】
更に、図７に示したウォータポンプの構成では、負圧配管ｔを回転部材である駆動側ケーシングｄに接続する必要があることから、この接続構造としてベアリングｔ１やエアシールｔ２を必要としていた。本実施形態の構成によれば、上記負圧配管１３は、非回転部材である回転支軸２１に接続されているため、この接続箇所にベアリングやエアシールを適用する必要が無くなり、部品点数の削減による製造コストの低廉化および組み立て作業の簡素化を図ることができる。
【００７１】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態に係るウォータポンプ１は、スライダ機構部６の構成が上記第１実施形態のものと異なっている。その他の構成は、上記第１実施形態と略同様である。従って、ここでは第１実施形態との相違点についてのみ説明する。
【００７２】
図３および図４は本実施形態に係るウォータポンプ１の断面図であって、上記第１実施形態における図１および図２にそれぞれ相当する図である。尚、図３および図４において、ウォータポンプ１の主な構成部品であって上記第１実施形態のものと同様の部品については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７３】
これら図に示すように、本実施形態に係るウォータポンプ１におけるスライダ機構部６は、上記ダイアフラム６３は備えておらず、スライダ機構部６をプーリ本体５１の第２筒部５７に対して軸心に沿う方向にスライド移動可能とするための構成として、上記第２筒部５７の外周面に高密度の繊維体６５が固着されており、上記スライダ６２の円板部６２ｂの内周側端縁が、この高密度繊維体６５の外周部に当接するように配設されている。この高密度繊維体６５は、化学繊維が高密度で束ねられ、上記スライダ機構部６のスライド移動範囲の全体に亘って、第２筒部５７の外周面に巻き付けまたは植毛などの手法によって固着されたものである。このように繊維が高密度で束ねられていることで、スライダ機構部６の両側の空間、つまり、負圧室Ｖと大気側との間を気密状態で隔離している。
【００７４】
このため、ＶＳＶ１４を上記第１の切り換え状態としてインテークマニホールド内の吸入負圧を負圧室Ｖへ作用させないようにすれば、図３に示すように、マグネット６４と誘導リング８との間の吸引力によりマグネット６４の略全体が誘導リング８に対向する。つまり、この両者の軸方向のオーバラップ量が大きくなり、リング部材８２に発生するトルクが大きくなってポンプ流量は最大になる。一方、ＶＳＶ１４を上記第２の切り換え状態としてインテークマニホールド内の吸入負圧を負圧室Ｖへ作用させると、図４に示すように、マグネット６４と誘導リング８との軸方向のオーバラップ量が少なく、または、オーバラップ量が「０」となり、リング部材８２に発生するトルクが小さくなってポンプ流量は減少することになる。
【００７５】
尚、本実施形態におけるプーリ本体５１の内面には、図４に示すようにスライダ６２がタイミングチェーンケース２側とは反対側の最大スライド位置まで移動した状態での位置を規制するためのストッパ５１ａが備えられている。このストッパ５１ａは、スライダ６２の移動位置を規制することで、上記第２筒部５７に形成されている開口５７ａが閉鎖されないようにするためのものである。
【００７６】
本実施形態の構成によれば、上述した第１実施形態の構成により得られる効果に加えて以下の効果も奏することができる。つまり、上記スライダ機構部６に上記高密度繊維体６５を設けたことで、部品点数の削減および構成の簡素化を図ることができる。
【００７７】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態に係るウォータポンプ１も、スライダ機構部６の構成が上記第１実施形態のものと異なっている。その他の構成は、上記第１実施形態と略同様である。従って、ここでも第１実施形態との相違点についてのみ説明する。
【００７８】
図５および図６は本実施形態に係るウォータポンプ１の断面図であって、上記第１実施形態における図１および図２にそれぞれ相当する図である。尚、図５および図６において、ウォータポンプ１の主な構成部品であって上記第１実施形態のものと同様の部品については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７９】
これら図に示すように、本実施形態に係るウォータポンプ１におけるスライダ機構部６は、上記第２実施形態のものと同様に、上記ダイアフラム６３は備えていない。そして、上記第２実施形態との相違点として、このスライダ機構部６は、スライダ６２の円板部６２ｂの内周側端縁が第２筒部５７の外周面に当接し、この円板部６２ｂの内周側端縁にＯリングＯ３設けられており、これにより負圧室Ｖの気密性が確保されている。
【００８０】
尚、本実施形態における上記第２筒部５７の外周面には、図６に示すようにスライダ６２がタイミングチェーンケース２側とは反対側の最大スライド位置まで移動した状態での位置を規制するためのストッパ５１ｂが備えられている。このストッパ５１ｂは、スライダ６２の移動位置を規制することで、上記第２筒部５７に形成されている開口５７ａが閉鎖されないようにするためのものである。
【００８１】
尚、本実施形態におけるポンプ吐出量の調整動作は上述した各実施形態のものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
【００８２】
−他の実施形態−
以上説明した各実施形態は、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ポンプ１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ポンプに対しても適用することができる。また、ウォータポンプ１の駆動源としても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。
【００８３】
また、スライダ６２をスライド移動させるための駆動力である負圧としてはインテークマニホールド内の吸入負圧を利用するようにしていたが、本発明はこれに限らず、バキュームポンプなどの他の負圧発生源を採用するようにしてもよい。また、スライダ６２をスライド移動させるための駆動力としては正圧（加圧）を利用するものであってもよい。
【００８４】
更に、上記各実施形態では、内周側に誘導リング８を外周側にマグネット６４を配設し、マグネット６４をスライド移動させることで従動側回転体４への伝達トルクを変更するようにしていた。本発明は、これに限らず、外周側に誘導リングを内周側にマグネットを配設し、誘導リングをスライド移動させることで従動側回転体への伝達トルクを変更する構成を採用してもよい。
【００８５】
また、上記各実施形態にあっては、負圧室Ｖへの負圧の作用を解除した際にスライダ６２を元の位置に復帰させるための付勢力の発生源としてコイルスプリングを負圧室Ｖ内に圧縮状態で収容しておくようにしてもよい。
【００８６】
更に、上記各実施形態にあっては、タイミングチェーンケース２の表面に設けられた凹陥部２５によりポンプ渦流室２６を形成していたが、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。
【００８７】
また、上記各実施形態では、回転支軸２１の内部に形成されている支軸内圧力通路２２を、回転支軸２１の一端側（タイミングチェーンケース２側とは反対側の端部）に開口させ、この開口端に負圧配管１３を接続する構成としていた。本発明はこれに限らず、支軸内圧力通路２２を、タイミングチェーンケース２側の端部に開口させると共に、タイミングチェーンケース２の内部に、支軸内圧力通路２２に連通するケース内負圧通路を形成し、このケース内負圧通路をタイミングチェーンケース２の端面に開口させ、この開口端に負圧配管を接続する構成としてもよい。これによれば、ウォータポンプの前側（駆動側回転体が配設されている側の外方側）に負圧導入用配管を配設するためのスペースを確保しておく必要がなくなる。これにより、エンジンルームの省スペース化を図ることが可能になり、例えばエンジンルーム容積の比較的小さな小型車等に対しても搭載可能なウォータポンプを実現することが可能になる。
【００８８】
また、上記回転支軸２１は、タイミングチェーンケース２に一体形成されたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】第１実施形態に係るウォータポンプにおいて負圧を作用させていない状態を示す断面図である。
【図２】第１実施形態に係るウォータポンプにおいて負圧を作用させた状態を示す断面図である。
【図３】第２実施形態に係るウォータポンプにおいて負圧を作用させていない状態を示す断面図である。
【図４】第２実施形態に係るウォータポンプにおいて負圧を作用させた状態を示す断面図である。
【図５】第３実施形態に係るウォータポンプにおいて負圧を作用させていない状態を示す断面図である。
【図６】第３実施形態に係るウォータポンプにおいて負圧を作用させた状態を示す断面図である。
【図７】従来例に係るウォータポンプの断面図である。
【符号の説明】
【００９０】
１        ウォータポンプ
２        タイミングチェーンケース（ケース部材）
２１      回転支軸
２２      支軸内圧力通路
６５      高密度繊維体
３        駆動側回転体
４        従動側回転体
５        ウォータポンププーリ
６        スライダ機構部
６２      スライダ
６３      ダイアフラム
６４      マグネット（駆動側磁性部材）
７        ポンプインペラ
８        誘導リング（従動側磁性部材）
９        隔壁
９１      開口
Ｖ        負圧室（圧力室）
Ｌ        軸心
Ｏ２      Ｏリング（シール材）
【図１】
2009250033.tif 000003
【図２】
2009250033.tif 000004
【図３】
2009250033.tif 000005
【図４】
2009250033.tif 000006
【図５】
2009250033.tif 000007
【図６】
2009250033.tif 000008
【図７】
2009250033.tif 000009