JP2004150300A

JP2004150300A - ウォータポンプ

Info

Publication number: JP2004150300A
Application number: JP2002314374A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Deai; 淳志出合
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】電磁コイルのわずかな電力で、すべての領域でウォータポンプの回転数を可変化し、小流量から大流量まで流量制御が可能であり、騒音の低減、耐久性の向上ができると共に、小型化及びコスト低減できるウォータポンプを提供すること。
【解決手段】駆動力を伝達されるプーリ８０と、流体を循環させるインペラ２４と、プーリ８０からインペラ２４へ駆動力を伝達する駆動力伝達機構５０を有するウォータポンプ１において、駆動力伝達機構５０は、パウダークラッチ５０Ａから構成したこと。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウォータポンプの構造に関するものであり、特に、ウォータポンプの駆動力伝達機構に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両燃費向上のために、冷却水量の可変化が試みられている。この可変化の要求に対して、電動モータを採用したウォータポンプによる連続可変化、クラッチ機構を採用したウォータポンプによる２段可変化等の対応がある。
【０００３】
通常の冷却配管では、ウォータポンプの駆動力は、流量の３乗に比例するため、電動ウォータポンプを使用した場合、最大流量時に合わせて設計する必要があり、ウォータポンプの大型化が避けられなかった。これを回避する手法としては、ベルト駆動させる機械式ウォータポンプと電動ウォータポンプを併用する方法もあるが、コストの増大を招くため、採用が難しい状況にあった。
【０００４】
一方、クラッチ機構を採用したウォータポンプでは、圧力源から供給される流体の圧力を受けて回転動力の伝達作用と遮断作用をするクラッチ機構をインペラと駆動手段との間に設けられているものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、回転軸に固着される形状記憶合金製のディスク部材に対して、羽根部材が常温において所定のクリアランスを有して保持されて、水温の上昇に応じてクリアランスが無くなり羽根部材がディスク部材と一体的に回転するものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２１４８７８号公報
【０００７】
【特許文献２】
実用新案公開平５−６１９４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１のウォータポンプは、大流量を制御できるものの、基本的に２段可変であり、クラッチの摩耗、中間領域での頻繁なクラッチのＯＮ−ＯＦＦ作動によるクラッチ音の発生が問題となる。また、特許文献２のウォータポンプは、温度のみに依存した流量可変しか行うことができず、燃費向上のための流量制御という面では理想的な制御ができなかった。
【０００９】
よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、電磁コイルのわずかな電力で、すべての領域でウォータポンプの回転数を可変化し、小流量から大流量まで流量制御が可能であり、騒音の低減、耐久性の向上ができると共に、小型化及びコスト低減できるウォータポンプを提供することを技術的課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために講じた第１の技術的手段は、駆動力が伝達されるプーリと、流体を循環させるインペラと、前記プーリから前記インペラへ駆動力を伝達する駆動力伝達機構を有するウォータポンプにおいて、前記駆動力伝達機構は、パウダークラッチから構成したことである。
【００１１】
上記した手段によれば、パウダークラッチによりプーリからインペラへ駆動力を制御するため、わずかな電力でウォータポンプの回転数を連続的に可変化でき、小流量から大流量まで流量制御が可能であり、騒音の低減、耐久性の向上ができる。また、駆動力伝達機構をパウダークラッチから構成したことによりコスト低減をはかることができる。
【００１２】
上記の課題を解決するために講じた第２の技術的手段は、前記駆動力伝達機構を前記プーリの凹部内に同軸上に配設したことである。
【００１３】
上記した手段によれば、プーリと駆動力伝達機構を径方向に重合することができるため、ウォータポンプを小型化することができる。
【００１４】
上記の課題を解決するために講じた第３の技術的手段は、前記プーリを回転可能に支持する第１ベアリングを、前記インペラを回転可能に支持する第２ベアリングの径方向外側に重合させ配設したことである。
【００１５】
上記した手段によれば、インペラを小型化できるため、水室を形成する部材を小型化できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、第１実施形態を示している。ウォータポンプ１は、例えば、車両のエンジン内部で発生した発熱を冷却水（流体）の循環により吸熱し、吸熱して温められた冷却水をラジエータにより冷やす様にした冷却水循環経路の一部に設けられている。ウォータポンプ１は、駆動力が伝達されるプーリ８０と冷却水（流体）を循環させるインペラ２４との間に、プーリ８０からインペラ２４へ駆動力を伝達する駆動力伝達機構５０を有している。
【００１８】
ウォータポンプ１は、冷却水を循環させるインペラ２４と駆動力が伝達される有底円筒の出力リング２６が固着されるシャフト２２とからなる回転体２０と、プーリ８０が固定されると共に出力リング２６に対して一体回転又は相対回転する回転伝達体３０と、回転伝達体３０を回転可能に支持するケース４０等から構成される。
【００１９】
回転伝達体３０は、ケース３２の内周にカバー３４が嵌入され、出力リング２６の周りに空隙部を設けた伝達室３６を形成すると共に、凹部８０ａを有するプーリ８０が周方向に複数箇所でボルト９０によりカバー３４に一体的に固定されている。また、回転伝達体３０は、軸方向に出力リング２６を間に挟んで２個の第１ベアリング２８により回転体２０を回転可能に支持している。伝達室３６は、回転伝達体３０と、２個の第１ベアリング２８と出力リング２６との間に配設される２個のパウダーシール２９と、パウダーシール２９の内周に摺接するシャフト２２とにより密閉され、内部には磁性を有するパウダーＣが収容されている。
【００２０】
ケース４０は、プーリ８０の凹部８０ａ内に配設されると共に、ケース４０の内部には、径方向に出力リング２６に対向して、内側が開口した断面コ字状のコア６２内にコイル６４を巻回した電磁コイル体６０が配設されている。また、ケース４０は、軸方向に電磁コイル体６０を間に挟んで２個の第２ベアリング３８により回転伝達体３０を回転可能に支持している。第２ベアリング３８は第１ベアリング２８の径方向外側に重合され配設されている。これにより、回転体２０を小型化できると共に、インペラ２４を小型化できるため、水室９７を形成するハウジング４５を小型化できる。また、駆動力伝達機構５０はプーリ８０の凹部８０ａ内に同軸上に配設されている。これにより、プーリ８０と駆動力伝達機構５０を径方向に重合することができるため、ウォータポンプ１を小型化することができる。ケース４０は、インペラ２４側にハウジング４５が接合されている。シャフト２２と水室９７を形成するハウジング４５との間には、冷却水を液密的にシールするメカニカルシール４８が設けられている。ケース４０及びハウジング４５は、周方向に複数箇所でボルト９１によりボデー９８に固定されている。尚、電磁コイル体６０は、コイル６４への通電を制御する通電制御手段６６を備えている。
【００２１】
駆動力伝達機構５０は、電磁コイル体６０と、出力リング２６と、出力リング２６の周りに空隙部を設けて出力リング２６を収容する伝達室３６を有する回転伝達体３０と、伝達室３６に収容され電磁コイル体６０による磁化により回転伝達３０体の回転を出力リング２６に伝達するパウダーＣから構成されるパウダークラッチ５０Ａからなる。
【００２２】
パウダークラッチ５０Ａは、コイル６４が非通電時、電磁コイル体６０が無励磁状態で回転伝達体３０が回転していれば、パウダーＣは遠心力により伝達室３６の内周面に押し付けられ、回転伝達体３０と出力リング２６の連結、つまり、回転伝達体３０と回転体２０の連結は断たれている。コイル６４が通電され電磁コイル体６０が励磁状態になると、磁束に沿ってパウダーＣが鎖状に連結し、パウダーＣ間の連結力、パウダーＣと回転伝達体３０の内周面３０ａ及び出力リング２６の外周面２６ａとの摩擦力により駆動力（駆動トルク）の伝達が行われる。尚、コイル６４への通電量の増減により、電磁コイル体６０の磁力が増減し、ひいては、パウダーＣ間の連結力、パウダーＣと回転伝達体３０の内周面３０ａ及び出力リング２６の外周面２６ａとの摩擦力が増減する。これにより、コイル６４への通電量を制御することにより、プーリ８０からインペラ２４へ伝達する駆動力を連続的に制御することができる。つまり、インペラ２４の回転数を制御し、ウォータポンプ１による冷却水の循環量を小流量から大流量まで制御することができる。これにより、クラッチの摩耗、中間領域での頻繁なクラッチのＯＮ−ＯＦＦ作動によるクラッチ音の発生の問題が解消でき、騒音の低減、耐久性の向上をはかることができる。
【００２３】
次に、ウォータポンプ１の動作について説明する。コイル６４が非通電時、回転伝達体３０と回転体２０の連結は断たれ、プーリ８０からの駆動力は伝達されないため、インペラ２４は回転されず冷却水は循環されない。コイル６４が通電され電磁コイル体６０が励磁状態になると、回転伝達体３０と回転体２０の連結され、プーリ８０からの駆動力は伝達されるため、インペラ２４は回転され冷却水は循環される。ここで、コイル６４が通電量を制御する通電制御手段６６を介して、外部からの信号により通電量を制御されると、電磁コイル体６０の磁力が増減し、パウダーＣ間の連結力、パウダーＣと回転伝達体３０の内周面３０ａ及び出力リング２６の外周面２６ａとの摩擦力が増減し、インペラ２４の回転数が制御される。これにより、冷却水量を連続的に変化させることができる。
【００２４】
以下、本発明の第２実施形態を図２に基づき説明する。
【００２５】
尚、第２実施形態は、ウォータポンプ２０１において、シャフト２２２からインペラ２２４への駆動力の伝達手段が第１実施形態と異なるだけであるので、第１実施形態と同一の構成については同一の番号符号を付し、説明を省略する。
【００２６】
シャフト２２２の一端に環状の永久磁石２２６が固着され、シャフト２２２上には駆動力が伝達される出力リング２６が固着され、回転体２２０を構成している。ハウジング２４５は軸方向略中央には隔壁２４２が形成され、一方に環状の永久磁石２２６を収容する凹部２４４が形成され、他方にインペラ２２４を収容し水室９７を構成する凹部２４６が形成されている。インペラ２２４は中央にシャフト２２４ａが嵌入され、背面には環状の永久磁石が固着されている。インペラ２２４は、シャフト２２４ａの一端が隔壁２４２に形成された円筒部２４２ａの内周に嵌入され、他端がボデー２９８に配設されたガイド２９８ａに形成された穴２９８ｂの内周に嵌入され、回転可能に支持されている。
【００２７】
次に、ウォータポンプ２０１の動作について説明する。
【００２８】
コイル６４が非通電時、回転伝達体３０と回転体２２０の連結は断たれ、プーリ８０からの駆動力は伝達されないため、永久磁石２２６は回転されないと共に、インペラ２２４も回転されず、冷却水は循環されない。コイル６４が通電され電磁コイル体６０が励磁状態になると、回転伝達体３０と回転体２２０は連結され回転され、プーリ８０からの駆動力は伝達されるため、永久磁石２２６は回転されると共に、インペラ２２４は回転され冷却水は循環される。ここで、コイル６４が通電量を制御する通電制御手段６６を介して、外部からの信号により通電量を制御されると、電磁コイル体６０の磁力が増減し、パウダーＣ間の連結力、パウダーＣと回転伝達体３０の内周面３０ａ及び出力リング２６の外周面２６ａとの摩擦力が増減し、インペラ２２４の回転数が制御される。これにより、冷却水量を連続的に変化させることができる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１の発明にて講じた技術的手段によれば、パウダークラッチによりプーリからインペラへ駆動力を制御するため、わずかな電力でウォータポンプの回転数を連続的に可変化でき、小流量から大流量まで流量制御が可能であり、騒音の低減、耐久性の向上ができる。また、駆動力伝達機構をパウダークラッチから構成したことによりコスト低減をはかることができる。
【００３０】
請求項２の発明にて講じた技術的手段によれば、プーリと駆動力伝達機構を径方向に重合することができるため、ウォータポンプを小型化することができる。
【００３１】
請求項３の発明にて講じた技術的手段によれば、インペラを小型化できるため、水室を形成する部材を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における、ウォータポンプの断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態における、ウォータポンプの断面図である。
【符号の説明】
１、２０１・・・ウォータポンプ
２４、２２４・・・インペラ
２８・・・第１ベアリング
３８・・・第２ベアリング
５０・・・駆動力伝達機構
８０・・・プーリ
８０ａ・・・凹部

Claims

駆動力が伝達されるプーリと、
流体を循環させるインペラと、
前記プーリから前記インペラへ駆動力を伝達する駆動力伝達機構を有するウォータポンプにおいて、
前記駆動力伝達機構は、パウダークラッチから構成されることを特徴とするウォータポンプ。
前記駆動力伝達機構を前記プーリの凹部内に同軸上に配設したことを特徴とするウォータポンプ。
前記プーリを回転可能に支持する第１ベアリングを、前記インペラを回転可能に支持する第２ベアリングの径方向外側に重合させ配設したことを特徴とするウォータポンプ。