JP2009293578A - Variable displacement fluid pump - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a variable displacement fluid pump which exerts as little resistance as possible to a flow of fluid. <P>SOLUTION: The variable displacement fluid pump has vanes of which effective heights are changed by moving a movable member. In the variable displacement fluid pump, a drive shaft houses therein an energizing member for energizing the movable member toward one side in a rotating shaft direction, and a control member for moving the movable member in the rotating shaft direction against the energizing member. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の冷却システム等に用いられる可変容量流体ポンプの技術分野に属する。   The present invention belongs to the technical field of variable displacement fluid pumps used in internal combustion engine cooling systems and the like.

近年、エンジン始動直後に冷却水の供給を出来るだけ少なくし、暖気を促進させて潤滑オイルの粘度を低下させ、これにより燃費を向上させると共に、触媒温度を高めて排ガスの排出を抑制するといった要求がある。このような要求を満足するために特許文献1に示すような可変容量ウォーターポンプが考えられる。   In recent years, there has been a demand for reducing the supply of cooling water as soon as possible after starting the engine, promoting warm-up and lowering the viscosity of the lubricating oil, thereby improving fuel efficiency and increasing the catalyst temperature to suppress exhaust emissions. There is. In order to satisfy such a requirement, a variable capacity water pump as shown in Patent Document 1 can be considered.

特許文献1に示した可変容量ウォーターポンプは、冷却水を排出する機能を有するインペラに対して軸方向に移動可能な可動円板を設け、回転数の上昇に伴う冷却水の圧力変化により有効羽根高さを移動させることで吐出流量を可変としている。
特開平2−238198号公報
The variable capacity water pump shown in Patent Document 1 is provided with a movable disk that is movable in the axial direction with respect to an impeller having a function of discharging cooling water, and an effective vane due to a change in cooling water pressure accompanying an increase in the number of rotations. The discharge flow rate is made variable by moving the height.
JP-A-2-238198

しかしながら、特許文献1に記載の技術では、可動円板がコイルスプリングの付勢力に抗して移動するようになっており、このコイルスプリングが冷却水の流通経路の途中に設けられているため、コイルスプリング付近を通過する冷却水の抵抗となってしまうという問題があった。   However, in the technique described in Patent Document 1, the movable disk is moved against the urging force of the coil spring, and the coil spring is provided in the middle of the flow path of the cooling water. There has been a problem that it becomes a resistance of the cooling water passing near the coil spring.

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、流体の流れに出来るだけ抵抗を与えない可変容量流体ポンプを提供することにある。   The present invention has been made paying attention to the above problems, and it is an object of the present invention to provide a variable displacement fluid pump that gives as little resistance as possible to the flow of fluid.

上記目的を達成するため、本発明では、可動部材の移動により有効羽根高さを変更する可変容量流体ポンプにおいて、駆動軸内に、可動部材を回転軸方向の一方側に付勢する付勢部材を設け、この付勢部材に抗して可動部材を回転軸方向に移動させる制御部材を備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the present invention, in the variable displacement fluid pump that changes the effective blade height by moving the movable member, the urging member that urges the movable member to one side in the direction of the rotation axis in the drive shaft. And a control member that moves the movable member in the direction of the rotation axis against the biasing member.

流体の流通経路にコイルスプリング等の付勢部材が配置されないため、流体の抵抗をできるだけ少なくできる。   Since a biasing member such as a coil spring is not disposed in the fluid flow path, the resistance of the fluid can be reduced as much as possible.

以下、本発明の最良の実施形態について図面に基づいて説明する。   Hereinafter, the best embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は実施例1のウォーターポンプの断面図、図2はウォーターポンプの分解斜視図である。実施例1のウォーターポンプWPは、エンジンブロックEBの外側に開口したウォーターポンプ取付口EB1にボルトにより取り付けられている。ウォーターポンプ取付口EB1は、エンジンブロックEB内に形成された冷却水の吸入口IN(吸入部)と吐出口OUT(吐出部)の間に形成されている。   1 is a cross-sectional view of a water pump according to a first embodiment, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the water pump. The water pump WP of the first embodiment is attached to a water pump attachment port EB1 that opens to the outside of the engine block EB with a bolt. The water pump mounting port EB1 is formed between a cooling water suction port IN (suction portion) and a discharge port OUT (discharge portion) formed in the engine block EB.

ウォーターポンプWPは、ハウジング1と、プーリ4と、インペラ6と、可動部材7と、駆動軸6aと、制御部材10を有する。このウォーターポンプWPは、駆動軸6aの回転により流体に遠心力を作用させ、回転中心部から外周側に流体を吐出するいわゆる遠心ポンプである。   The water pump WP includes a housing 1, a pulley 4, an impeller 6, a movable member 7, a drive shaft 6 a, and a control member 10. The water pump WP is a so-called centrifugal pump that causes a centrifugal force to act on the fluid by the rotation of the drive shaft 6a and discharges the fluid from the center of rotation to the outer peripheral side.

ハウジング1は、ウォーターポンプ取付口EB1の内周に挿入されるハウジング円筒部1aを有する。ハウジング円筒部1aの外周には、ウォーターポンプ取付口EB1との間を液密とするシール部材1a1が備えられている。また、ハウジング1は、組み付け時において軸方向エンジンブロックEB外側となる位置に、ハウジング円筒部1aの直径と略同じ一辺を有する正方形のフランジ部1bを有する。ハウジング円筒部1aよりも外周のフランジ部1bの四隅には、エンジンブロックEBに対してハウジング1を図外のボルトで固定するためのボルト穴1cが貫通形成されている(図2参照)。   The housing 1 has a housing cylindrical portion 1a that is inserted into the inner periphery of the water pump mounting port EB1. On the outer periphery of the housing cylindrical portion 1a, there is provided a seal member 1a1 that is liquid-tight with the water pump mounting port EB1. The housing 1 has a square flange portion 1b having one side substantially the same as the diameter of the housing cylindrical portion 1a at a position outside the axial engine block EB when assembled. Bolt holes 1c for fixing the housing 1 to the engine block EB with bolts (not shown) are formed through the four corners of the flange portion 1b on the outer periphery of the housing cylindrical portion 1a (see FIG. 2).

ハウジング円筒部1aの軸方向エンジンブロックEB外側には、中空の支持用円筒部1dが延在されている。この支持用円筒部1dは、ハウジング円筒部1aの外周よりも小径とされている。支持用円筒部1dの外周には軸受2が設けられている。軸受2は、支持用円筒部1dの外周に形成された段部1d1とスナップリング2aにより軸方向の移動が固定されている。支持用円筒部1dの外周には、軸受2を介してプーリ4が回転可能に支持されている。このプーリ4の小径円筒部4aの外周に、エンジンのクランクシャフト等との間で回転駆動力を伝達する駆動ベルトが掛け渡される。   A hollow support cylinder 1d extends outside the engine cylinder EB in the axial direction of the housing cylinder 1a. The supporting cylindrical portion 1d has a smaller diameter than the outer periphery of the housing cylindrical portion 1a. A bearing 2 is provided on the outer periphery of the supporting cylindrical portion 1d. The axial movement of the bearing 2 is fixed by a step 1d1 formed on the outer periphery of the supporting cylindrical portion 1d and a snap ring 2a. A pulley 4 is rotatably supported via a bearing 2 on the outer periphery of the supporting cylindrical portion 1d. A driving belt for transmitting a rotational driving force between the crankshaft of the engine and the like is stretched around the outer periphery of the small-diameter cylindrical portion 4a of the pulley 4.

プーリ4は、小径円筒部4aの端部において拡径されたフランジ部4bを有する。このフランジ部4bには、プーリ4に伝達された回転駆動力を駆動軸6aに伝達する円盤状のプレート部材4cが、複数のボルト4dにより固定されている。プレート部材4cの中心には、円筒状の連結部4c1が形成されている。連結部4c1の内周4c2内には、後述する駆動軸6aの連結端部6a1が挿入され、駆動軸6aとプレート部材4cとがボルト4eによって連結される。この連結部4c1は、支持用円筒部1dと軸方向位置において重なる位置まで延在されている。   The pulley 4 has a flange portion 4b whose diameter is increased at the end of the small diameter cylindrical portion 4a. A disk-shaped plate member 4c that transmits the rotational driving force transmitted to the pulley 4 to the drive shaft 6a is fixed to the flange portion 4b by a plurality of bolts 4d. A cylindrical connecting portion 4c1 is formed at the center of the plate member 4c. A connecting end 6a1 of a driving shaft 6a described later is inserted into the inner periphery 4c2 of the connecting portion 4c1, and the driving shaft 6a and the plate member 4c are connected by a bolt 4e. The connecting portion 4c1 extends to a position overlapping the supporting cylindrical portion 1d at the axial position.

駆動軸6aの吸入口INと反対側の端部には、プレート部材4cの連結部4c1との間でボルト4eにより連結される連結端部6a1が形成されている。また、連結端部6a1の軸心には連通孔6a11が形成されている。一方、駆動軸6aの吸入口IN側には、制御部材10を固定するための固定部6eが形成されている。固定部6eは、円周方向の3箇所において部分的に延在された櫛形状とされ、制御部材10と冷却水との接触面積を確保している。この固定部6eには、制御部材10を固定するイモネジの雌ねじとなる固定穴6e1が複数形成されている。これは、制御部材10の初期位置(すなわちコイルスプリング9のスプリングセット荷重)を調整するものであり、実施例1では、軸方向に3つ形成されている。   A connecting end 6a1 connected to the connecting portion 4c1 of the plate member 4c by a bolt 4e is formed at the end of the drive shaft 6a opposite to the suction port IN. Further, a communication hole 6a11 is formed in the axial center of the connection end 6a1. On the other hand, a fixing portion 6e for fixing the control member 10 is formed on the suction port IN side of the drive shaft 6a. The fixing portion 6e has a comb shape partially extending at three locations in the circumferential direction, and ensures a contact area between the control member 10 and the cooling water. In the fixing portion 6e, a plurality of fixing holes 6e1 serving as female threads of female screws for fixing the control member 10 are formed. This adjusts the initial position of the control member 10 (that is, the spring set load of the coil spring 9). In the first embodiment, three are formed in the axial direction.

ここで、固定部6e及び制御部材10は、冷却水の流通する流路(吸入口IN)に面して配置されると共に、ポンプ駆動時には回転する部分であるため、表面形状は極力滑らかなことが好ましい。そこで、固定部6eに制御部材10を固定するにあたり、頭のないイモネジを採用することで、流路抵抗の低減を図っている。   Here, the fixed portion 6e and the control member 10 are arranged so as to face the flow path (suction port IN) through which the cooling water flows, and rotate when the pump is driven, so that the surface shape is as smooth as possible. Is preferred. Therefore, in fixing the control member 10 to the fixing portion 6e, the flow resistance is reduced by employing a headless screw.

駆動軸6aは、ハウジング1の内周においてベアリング3により回転可能に支持されている。また、ベアリング3よりも吸入口IN側であって駆動軸6aとハウジング1の内周との間には、メカニカルシール5が取り付けられている。これにより、駆動軸6aの吸入口IN側とエンジンブロックEB外側とを液密に画成する。   The drive shaft 6 a is rotatably supported by the bearing 3 on the inner periphery of the housing 1. A mechanical seal 5 is attached between the drive shaft 6 a and the inner periphery of the housing 1 on the inlet IN side of the bearing 3. Thus, the suction port IN side of the drive shaft 6a and the outside of the engine block EB are liquid-tightly defined.

駆動軸6aと固定部6eとの間には円板形状の円板部6bが形成されている。この円板部6bの吸入口IN側の側面には、回転軸方向に延出する羽根6cが複数形成されている。この円板部6bと羽根6cにより、駆動軸6aに固定され回転軸方向に延出する複数の羽根6cを備えたインペラ6を構成する。また、円板部6bには、複数の調圧孔6dが同一円周上に形成されている(第2の貫通部に相当)。尚、実施例1では、駆動軸6aとインペラ6とは一体成形されているが、これらを別体とし嵌合固定するようにしてもよい。   A disc-shaped disc portion 6b is formed between the drive shaft 6a and the fixed portion 6e. A plurality of blades 6c extending in the rotation axis direction are formed on the side surface of the disk portion 6b on the suction port IN side. The disc portion 6b and the blade 6c constitute an impeller 6 including a plurality of blades 6c that are fixed to the drive shaft 6a and extend in the direction of the rotation axis. Further, the disc portion 6b has a plurality of pressure adjusting holes 6d formed on the same circumference (corresponding to the second through portion). In the first embodiment, the drive shaft 6a and the impeller 6 are integrally formed. However, they may be separated and fitted and fixed.

インペラ6の吸入口IN側には、可動部材7が取り付けられている。この可動部材7は、羽根6cを吸入口IN側から覆う有底円筒状部材である。可動部材7は、円板部6bの羽根6c形成面側と対向する底壁部7aと、該底壁部7aの外周にインペラ6の外周側を包囲する側壁部7bと、回転軸中心に設けられ駆動軸6a内に挿入される突出部7cを有する。   A movable member 7 is attached to the inlet port IN side of the impeller 6. The movable member 7 is a bottomed cylindrical member that covers the blade 6c from the suction port IN side. The movable member 7 is provided at the center of the rotation axis, a bottom wall portion 7a facing the blade 6c formation surface side of the disc portion 6b, a side wall portion 7b surrounding the outer peripheral side of the impeller 6 on the outer periphery of the bottom wall portion 7a. And a projection 7c inserted into the drive shaft 6a.

図3(a)は可動部材7の軸方向正面図、図3(b)は可動部材7の羽根6cにおける部分断面図である。底壁部7aは、羽根6cの先端形状に沿って略テーパー形状とされている。底壁部7aには、固定部6eが挿通する挿通部7gと、羽根6cが挿通する溝である溝7fが形成されている(図2,3参照)。固定部6eと挿通部7gとは、軸方向に相対移動可能で、かつ、回転方向の力のみを伝達するように構成されている。また、同様に、羽根6cと溝7fとは、軸方向に相対移動可能で、かつ、回転方向の力のみを伝達するように構成されている。これにより、インペラ6と可動部材7とを回転方向において一体に駆動する。   3A is a front view in the axial direction of the movable member 7, and FIG. 3B is a partial cross-sectional view of the blade 6 c of the movable member 7. The bottom wall portion 7a is substantially tapered along the tip shape of the blade 6c. The bottom wall portion 7a is formed with an insertion portion 7g through which the fixing portion 6e is inserted and a groove 7f through which the blade 6c is inserted (see FIGS. 2 and 3). The fixed portion 6e and the insertion portion 7g are configured to be relatively movable in the axial direction and transmit only a force in the rotational direction. Similarly, the blade 6c and the groove 7f are configured to be relatively movable in the axial direction and transmit only a force in the rotational direction. Thereby, the impeller 6 and the movable member 7 are integrally driven in the rotation direction.

また、溝7fと羽根6cとの間には微少隙間が形成されている。底壁部7aには、同一円周上に複数個の調圧孔7eが形成されている(第1の貫通部に相当)。円板部6bと底壁部7aと側壁部7bにより閉塞された空間により圧力室13が形成されている。   In addition, a minute gap is formed between the groove 7f and the blade 6c. In the bottom wall portion 7a, a plurality of pressure adjusting holes 7e are formed on the same circumference (corresponding to a first through portion). A pressure chamber 13 is formed by a space closed by the disc portion 6b, the bottom wall portion 7a, and the side wall portion 7b.

突出部7cには、吸入口IN側からエンジンブロックEB外側に向かって凹部7c1が形成され、該凹部7c1内には制御部材10の一部が収装されている。この凹部7c1の内周には、制御部材10の揺動を規制する保持ガイド7dが内周側に突出形成されている。言い換えると、保持ガイド7dによって制御部材10の外周と凹部7c1との間に空間(溝)を確保している。これにより、凹部7c1と吸入口IN側とを常時連通することが可能となり、可動部材7の作動に伴う凹部7c1内の圧抜きを確保する。   A concave portion 7c1 is formed in the protruding portion 7c from the inlet IN side toward the outside of the engine block EB, and a part of the control member 10 is accommodated in the concave portion 7c1. On the inner periphery of the recess 7c1, a holding guide 7d for restricting the swing of the control member 10 is formed so as to protrude toward the inner periphery. In other words, a space (groove) is secured between the outer periphery of the control member 10 and the recess 7c1 by the holding guide 7d. Thereby, the recess 7c1 and the suction port IN side can always communicate with each other, and the pressure relief in the recess 7c1 due to the operation of the movable member 7 is ensured.

突出部7cの端部は、吸入口IN側から収容室8内に所定長さ以上が常時挿入されている。この突出部7cの端部外周には、収容室8の内周面6a2との間において所定の弾性力を持って摺動接触するシール部材11が設けられている。シール部材11の摺動接触、もしくは微少な冷却水の流通を許容することにより、可動部材7の軸方向における振動的な動きを抑制するダンパ機能を発揮する。   The end of the projecting portion 7c is always inserted a predetermined length or more into the accommodation chamber 8 from the inlet IN side. A seal member 11 is provided on the outer periphery of the end of the protruding portion 7c so as to be in sliding contact with the inner peripheral surface 6a2 of the storage chamber 8 with a predetermined elastic force. By permitting the sliding contact of the seal member 11 or the flow of minute cooling water, a damper function that suppresses the vibrational movement of the movable member 7 in the axial direction is exhibited.

駆動軸6a内には、収容室8が形成されている(中空の駆動軸に相当)。収容室8内には、付勢部材としてのコイルスプリング9と、該コイルスプリング9の内周において軸方向に延出されたスプリングガイド12が収装されている。回転駆動による遠心力の作用によってコイルスプリング9が拡径したとしても、収容室8の内壁6a2と当接することでコイルスプリング9が拡径することを抑制し、コイルスプリング9の特性の安定化を図る。   A storage chamber 8 is formed in the drive shaft 6a (corresponding to a hollow drive shaft). A coil spring 9 as an urging member and a spring guide 12 extending in the axial direction on the inner periphery of the coil spring 9 are housed in the storage chamber 8. Even if the diameter of the coil spring 9 is increased by the action of the centrifugal force due to the rotation drive, the diameter of the coil spring 9 is suppressed from coming into contact with the inner wall 6a2 of the storage chamber 8, and the characteristics of the coil spring 9 are stabilized. Plan.

コイルスプリング9のエンジンブロック外側端部は、スプリングガイド12によって保持され、一方、コイルスプリング9の吸入口IN側の端部は、挿入された突出部7cの底面と当接している。これにより、可動部材7を吸入口IN側へ、言い換えると、ウォーターポンプWPの吐出量が減少する方向に付勢している。   The outer end of the engine block of the coil spring 9 is held by a spring guide 12, while the end of the coil spring 9 on the inlet IN side is in contact with the bottom surface of the inserted protrusion 7c. Thereby, the movable member 7 is urged toward the suction port IN, in other words, in a direction in which the discharge amount of the water pump WP decreases.

スプリングガイド12には、収容室8内とエンジンブロックEB外側とを連通するオリフィス穴12aが形成されている。このオリフィス穴12aは連通孔6a11と接続されている。可動部材7が軸方向に移動し、この移動に伴って突出部7cが軸方向に移動するとき、収容室8内の空気の排出量や吸入量を、オリフィス穴12aによって調節する。これにより、可動部材7の作動に対するダンパ機能を発揮する。   The spring guide 12 is formed with an orifice hole 12a that communicates the inside of the housing chamber 8 with the outside of the engine block EB. The orifice hole 12a is connected to the communication hole 6a11. When the movable member 7 moves in the axial direction, and the protrusion 7c moves in the axial direction along with this movement, the amount of air discharged or sucked in the storage chamber 8 is adjusted by the orifice hole 12a. Thereby, the damper function with respect to the action | operation of the movable member 7 is exhibited.

制御部材10は、熱伝導率の高い材料(例えば銅合金やアルミニウム合金)によって形成された熱伝達ハウジングを有する。熱伝達ハウジングは、固定部6eの先端に固定され、サーモワックスを収容する先端部10aと、先端部10aからエンジンブロック外側に延在された小径のシリンダ部10bとを有する。該シリンダ部10b内には、可動部材7を押圧するピストンピン10cが挿入されている。尚、サーモワックスとは、温度に感応して体積が変化する液状もしくはジェル状の材料である。   The control member 10 has a heat transfer housing formed of a material having high thermal conductivity (for example, a copper alloy or an aluminum alloy). The heat transfer housing is fixed to the distal end of the fixed portion 6e, and has a distal end portion 10a that accommodates the thermowax, and a small-diameter cylinder portion 10b that extends from the distal end portion 10a to the outside of the engine block. A piston pin 10c that presses the movable member 7 is inserted into the cylinder portion 10b. Thermowax is a liquid or gel material whose volume changes in response to temperature.

冷却水の温度が高いときは、冷却水の熱が、熱伝達ハウジングを介して収容室内のサーモワックスに熱伝達される。この熱伝達により、サーモワックスの体積膨張が生じ、ピストンピン10cをコイルスプリング9の付勢力に抗して押し出す。一方、温度が低下すると、サーモワックスの熱が、熱伝達ハウジングを介して冷却水に放出される。この熱放出により、サーモワックスの体積収縮が生じ、ピストンピン10cを押し出す力が減少すると共にコイルスプリング9によって押し戻される。   When the temperature of the cooling water is high, the heat of the cooling water is transferred to the thermo wax in the accommodation chamber via the heat transfer housing. This heat transfer causes the thermal wax to expand in volume, pushing the piston pin 10c against the biasing force of the coil spring 9. On the other hand, when the temperature decreases, the heat of the thermowax is released to the cooling water through the heat transfer housing. Due to this heat release, the volume of the thermo wax is contracted, and the force for pushing the piston pin 10c is reduced and pushed back by the coil spring 9.

次に、上記構成に基づくウォーターポンプの駆動作用について説明する。プーリ4に回転駆動力が伝達されると、この回転駆動力は、プレート部材4c及び駆動軸6aを介してインペラ6及び可動部材7を回転駆動する。基本的に、この回転駆動力はエンジンの駆動状態によって決定される。羽根6cは回転軸近傍の冷却水を外周側に押し出す。   Next, the driving action of the water pump based on the above configuration will be described. When the rotational driving force is transmitted to the pulley 4, the rotational driving force rotationally drives the impeller 6 and the movable member 7 via the plate member 4c and the drive shaft 6a. Basically, this rotational driving force is determined by the driving state of the engine. The blade 6c pushes the cooling water in the vicinity of the rotating shaft to the outer peripheral side.

圧力室13内の冷却水は、インペラ6及び可動部材7の回転に伴う遠心力によって、溝7fと羽根6cとの間の微少隙間を通じて吐出口OUTに排出される。一方、吸入口IN側から供給される冷却水は、調圧孔6d及び調圧孔7eを通じて圧力室13内に導入される。   The cooling water in the pressure chamber 13 is discharged to the discharge port OUT through a minute gap between the groove 7f and the blade 6c by the centrifugal force accompanying the rotation of the impeller 6 and the movable member 7. On the other hand, the cooling water supplied from the inlet port IN side is introduced into the pressure chamber 13 through the pressure adjusting hole 6d and the pressure adjusting hole 7e.

圧力室13と可動部材7の吸入口IN側とに圧力差が生じると、可動部材7は回転軸方向への推力を受ける。具体的には、圧力室13より排出される冷却水の流量が、調圧孔6d,7eから流入する流量より小さいときは、吸入口IN側の圧力が圧力室13内の圧力よりも小さくなり、可動部材7に吸入口IN側に推力が発生する。一方、圧力室13より排出される冷却水の流量が、調圧孔6d,7eから流入する流量より大きければ、圧力室13内の圧力が吸入口IN側よりも小さくなり、可動部材7にはエンジンブロック外側の向きに推力が発生する。   When a pressure difference is generated between the pressure chamber 13 and the suction port IN side of the movable member 7, the movable member 7 receives thrust in the direction of the rotation axis. Specifically, when the flow rate of the cooling water discharged from the pressure chamber 13 is smaller than the flow rate flowing in from the pressure adjusting holes 6d and 7e, the pressure on the suction port IN side becomes smaller than the pressure in the pressure chamber 13. Then, a thrust is generated on the movable member 7 on the suction port IN side. On the other hand, if the flow rate of the cooling water discharged from the pressure chamber 13 is larger than the flow rate flowing from the pressure adjusting holes 6d and 7e, the pressure in the pressure chamber 13 becomes smaller than the suction port IN side, and the movable member 7 has Thrust is generated in the direction outside the engine block.

調圧孔6d,7eの形状,コイルスプリング9の付勢力,制御部材10の温度特性を適宜調節することにより、可動部材7が受ける推力を制御し、可動部材7の回転軸方向の位置を定める。このように、インペラ6の羽根部6cが可動部材7から出没する高さを可変とすることで流量を変化させ、可変容量ポンプとして機能させる。   By appropriately adjusting the shape of the pressure adjusting holes 6d and 7e, the urging force of the coil spring 9, and the temperature characteristics of the control member 10, the thrust received by the movable member 7 is controlled to determine the position of the movable member 7 in the rotational axis direction. . Thus, the flow rate is changed by changing the height at which the blade portion 6c of the impeller 6 protrudes and protrudes from the movable member 7, and the impeller 6 functions as a variable displacement pump.

次に、実施例1のウォーターポンプの作動特性について説明する。図4はエンジン回転数に対する吐出流量の関係を表す特性図である。横軸はエンジン回転数、縦軸はウォーターポンプWPの吐出流量を表す。以下、羽根6cが可動部材7の吸入口IN側に露出したときの羽根6cの軸方向長さを「羽根高さ」と記載する。   Next, the operation characteristics of the water pump of Example 1 will be described. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the discharge flow rate and the engine speed. The horizontal axis represents the engine speed, and the vertical axis represents the discharge flow rate of the water pump WP. Hereinafter, the axial length of the blade 6 c when the blade 6 c is exposed to the suction port IN side of the movable member 7 is referred to as “blade height”.

図4の線Aは、可動部材7が最も軸方向エンジンブロックEB外側に移動し、羽根6cが最も可動部材7の吸入口IN側に露出した状態(以下、羽根高さMax)を維持した場合における特性を示す。図4の線Bは、可動部材7が最も軸方向吸入口IN側に移動し、羽根6cの可動部材7の吸入口IN側に全く露出していない状態(以下、羽根高さMin)を維持した場合における特性を示す。羽根高さが高いほど、エンジン回転数に対する吐出流量が大きくなり、羽根高さが低いほど、エンジン回転数に対する吐出流量が小さくなる。   The line A in FIG. 4 shows the case where the movable member 7 moves most outward in the axial direction engine block EB and the blade 6c is most exposed to the inlet IN side of the movable member 7 (hereinafter referred to as blade height Max). The characteristic in is shown. Line B in FIG. 4 maintains the state in which the movable member 7 moves most to the axial suction port IN side and is not exposed at all to the suction port IN side of the movable member 7 of the blade 6c (hereinafter referred to as blade height Min). The characteristic in the case where it did is shown. The higher the blade height, the larger the discharge flow rate with respect to the engine speed, and the lower the blade height, the smaller the discharge flow rate with respect to the engine speed.

図4の線Aに示す特性は、図8の断面図に示す可動部材7の位置により達成される特性であり、図4の線Bに示す特性は、図1の断面図に示す可動部材7の位置により達成される特性であり、図4の線Aと線Bの間の領域Cの略中間に示す特性は、図7の断面図に示す可動部材7の位置により達成される特性である。   4 is a characteristic achieved by the position of the movable member 7 shown in the sectional view of FIG. 8, and the characteristic shown in the line B of FIG. 4 is the movable member 7 shown in the sectional view of FIG. 4 is a characteristic achieved by the position of the movable member 7 shown in the cross-sectional view of FIG. 7. The characteristic shown in the middle of the region C between the line A and the line B in FIG. .

図5は水温とピストンピンに作用する力との関係を表す特性図である。横軸はエンジン内を流通する冷却水の水温、縦軸はサーモワックスによりピストンピン10cに作用する力を表す。水温が高くなるほど、サーモワックスが膨張し、ピストンピン10cに作用する力が増大する。   FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the water temperature and the force acting on the piston pin. The horizontal axis represents the temperature of the cooling water flowing through the engine, and the vertical axis represents the force acting on the piston pin 10c by the thermo wax. As the water temperature increases, the thermowax expands and the force acting on the piston pin 10c increases.

今、水温が低いときは、エンジンの暖気を促進するために吐出流量を小さくする必要があり、一方、水温が高いときは、エンジンの冷却を促進するために吐出流量を大きくする必要がある。同時に、吐出流量はポンプ負荷と密接な関連があり、ポンプ負荷を軽減すると、燃費の改善に繋がる。   Now, when the water temperature is low, it is necessary to reduce the discharge flow rate in order to promote warm-up of the engine. On the other hand, when the water temperature is high, it is necessary to increase the discharge flow rate to promote engine cooling. At the same time, the discharge flow rate is closely related to the pump load, and reducing the pump load leads to an improvement in fuel consumption.

よって、制御部材10により冷却水の温度に応じて可動部材7の軸方向位置を自動的に制御し、冷却水の水温に応じて図4の線Aと線Bの間に挟まれた領域C内において適宜最適な特性を選択可能としている。   Therefore, the control member 10 automatically controls the axial position of the movable member 7 according to the temperature of the cooling water, and the region C sandwiched between the lines A and B in FIG. The optimum characteristics can be selected appropriately.

更に、制御部材10とは独立して、調圧孔6d,7eの位置・大きさ・付勢部材の調整により、所望の特性を設定してもよい。図6は所定エンジン回転数以上で、圧力室13内の圧力を急速に低下させる特性を示す。特性B上の点Eに相当するエンジン回転数に達すると、圧力室13より排出される冷却水の流量が、調圧孔6d,7eから流入する流量よりも一気に小さくなるように構成する。すなわち、エンジン回転数が高いときに最低限必要な吐出流量を設定し、この特性に挟まれた領域D内において適宜最適な特性を選択可能とする。   Furthermore, a desired characteristic may be set independently of the control member 10 by adjusting the position / size / biasing member of the pressure adjusting holes 6d, 7e. FIG. 6 shows the characteristic that the pressure in the pressure chamber 13 is rapidly lowered at a predetermined engine speed or higher. When the engine speed corresponding to the point E on the characteristic B is reached, the flow rate of the cooling water discharged from the pressure chamber 13 is configured to be smaller than the flow rate flowing from the pressure adjusting holes 6d and 7e. That is, a minimum required discharge flow rate is set when the engine speed is high, and an optimum characteristic can be selected as appropriate in a region D sandwiched between the characteristics.

これにより可動部材7にエンジンブロックEB外側の向きに推力を発生させ、エンジン回転数が所定回転数以上の領域では、常に羽根6cがある程度露出した状態、すなわち所定の羽根高さを確保する。すると、エンジン回転数が高い領域では、制御部材10による吐出流量制御に加えて、最低限の吐出流量を確保でき、安定した冷却性能を確保できる。   As a result, thrust is generated in the movable member 7 in the direction toward the outside of the engine block EB, and in a region where the engine speed is equal to or higher than the predetermined speed, the blade 6c is always exposed to some extent, that is, a predetermined blade height is ensured. Then, in a region where the engine speed is high, in addition to the discharge flow rate control by the control member 10, a minimum discharge flow rate can be secured, and stable cooling performance can be secured.

以上説明したように、実施例1にあっては下記に列挙する作用効果を奏する。
(1)回転力が伝達される中空の駆動軸6aと、該駆動軸6aに固定され、回転軸方向に延出する複数の羽根6cを備えたインペラ6と、駆動軸6aの回転軸方向に移動可能に設けられ、インペラ6の外周側を包囲する側壁7bと、インペラ6における羽根形成面側に設けられた底壁7aを有し、該底壁7aにそれぞれの羽根6cが出没可能な複数の溝7fが形成された可動部材7と、インペラ6と可動部材7を内部に収容し、回転軸中心側に設けられた吸入部と、外周側に設けられた吐出部を有するポンプ室14と、駆動軸6a内に設けられ、可動部材7を回転軸方向の一方側に付勢するコイルスプリング9と、コイルスプリング9に抗して可動部材7を回転軸方向に移動させる制御部材10と、を備えた。
As described above, Example 1 has the following effects.
(1) A hollow drive shaft 6a to which a rotational force is transmitted, an impeller 6 having a plurality of blades 6c fixed to the drive shaft 6a and extending in the direction of the rotation shaft, and a rotation shaft direction of the drive shaft 6a A plurality of side walls 7b that are movably provided and surround the outer peripheral side of the impeller 6 and a bottom wall 7a that is provided on the blade forming surface side of the impeller 6 and each of the blades 6c can protrude and retract on the bottom wall 7a A movable member 7 having a groove 7f formed therein, an impeller 6 and the movable member 7 accommodated therein, a suction portion provided on the center side of the rotation shaft, and a pump chamber 14 having a discharge portion provided on the outer peripheral side; A coil spring 9 provided in the drive shaft 6a for biasing the movable member 7 to one side in the rotational axis direction, and a control member 10 for moving the movable member 7 in the rotational axis direction against the coil spring 9, Equipped with.

よって、流体の流通経路にコイルスプリング等の付勢部材が配置されないため、流体の抵抗をできるだけ少なくできる。   Therefore, since a biasing member such as a coil spring is not disposed in the fluid flow path, the resistance of the fluid can be reduced as much as possible.

(2)付勢部材は、駆動軸6aの回転軸方向に配置されたコイルスプリング9であるため、駆動軸6a内に容易に挿入することができる。   (2) Since the urging member is the coil spring 9 arranged in the direction of the rotation axis of the drive shaft 6a, it can be easily inserted into the drive shaft 6a.

(3)コイルスプリング9は、駆動軸6aが高回転となった際に駆動軸6aの内周面6a2に接触するように構成されている。よって、コイルスプリング9のストローク時におけるガイドとして機能すると共に、遠心力の作用による拡径を抑制でき、安定したストローク特性を得ることができる。   (3) The coil spring 9 is configured to come into contact with the inner peripheral surface 6a2 of the drive shaft 6a when the drive shaft 6a rotates at a high speed. Therefore, while functioning as a guide at the time of the stroke of the coil spring 9, the diameter expansion by the action of the centrifugal force can be suppressed, and a stable stroke characteristic can be obtained.

(4)コイルスプリング9の内周には回転軸方向に延出するスプリングガイド12が設けられている。よって、コイルスプリング9の倒れを防止することができる。   (4) A spring guide 12 extending in the direction of the rotation axis is provided on the inner periphery of the coil spring 9. Therefore, the coil spring 9 can be prevented from falling down.

(5)駆動軸6aにおけるコイルスプリング9が収容される収容室8には、一端開口側から可動部材7の一部が挿入されるように構成され、可動部材7が移動した際にダンパ作用を行う。これにより、可動部材7の振動等を抑制することができる。   (5) A part of the movable member 7 is inserted into the accommodation chamber 8 in which the coil spring 9 in the drive shaft 6a is accommodated, and a damper action is performed when the movable member 7 moves. Do. Thereby, the vibration of the movable member 7 etc. can be suppressed.

(6)収容室8と、一端開口側から挿入される可動部材7の一部との間には弾性を有するシール部材11が設けられ、該シール部材11の弾性力によってダンパ作用を行う。これにより、可動部材7の振動等を抑制することができる。   (6) An elastic seal member 11 is provided between the storage chamber 8 and a part of the movable member 7 inserted from one end opening side, and a damper action is performed by the elastic force of the seal member 11. Thereby, the vibration of the movable member 7 etc. can be suppressed.

(7)収容室8には、空気(もしくは流体)が導入されており、収容室8内に可動部材7の一部が挿入された際に収容室8内の空気(もしくは流体)が外部に出入りする絞りによってダンパ作用を行う。これにより、可動部材7の振動等を抑制することができる。   (7) Air (or fluid) is introduced into the storage chamber 8, and when a part of the movable member 7 is inserted into the storage chamber 8, the air (or fluid) in the storage chamber 8 is exposed to the outside. Damper action is performed by the diaphragm that enters and exits. Thereby, the vibration of the movable member 7 etc. can be suppressed.

(8)制御部材10は、インペラ6及び可動部材7の回転中心に設けられた凹部7c1内に少なくとも一部が挿入された状態で設けられている。よって、制御部材10が可動部材7から吸入部側に突出する突出量を小さくでき、吸入部から吐出部への流路抵抗を小さくすることができる。   (8) The control member 10 is provided in a state where at least a part thereof is inserted into the recess 7c1 provided at the rotation center of the impeller 6 and the movable member 7. Therefore, the amount of protrusion by which the control member 10 protrudes from the movable member 7 toward the suction portion can be reduced, and the flow path resistance from the suction portion to the discharge portion can be reduced.

(9)可動部材7の回転軸中心には、駆動軸6aにおける付勢部材9が収容される収容室8内に挿入される突出部7cが設けられ、該突出部7cがコイルスプリング9によって付勢される。よって、凹部7c1のエンジンブロック外側、つまり、吸入部から見て奥側においてコイルスプリング9と接触することが可能となり、吸入部側への部材の突出等を抑制することができる。   (9) At the center of the rotating shaft of the movable member 7, there is provided a protrusion 7c that is inserted into the storage chamber 8 in which the urging member 9 of the drive shaft 6a is stored, and the protrusion 7c is attached by the coil spring 9. Be forced. Therefore, it is possible to contact the coil spring 9 on the outer side of the engine block of the recess 7c1, that is, the back side when viewed from the suction portion, and it is possible to suppress the protrusion of the member to the suction portion side.

(10)インペラ6における羽根6cよりも内周側から軸方向に固定部6eを延出させると共に、可動部材7における固定部6eに対応する部分に挿通部7gを貫通形成して、固定部6eを挿通し、制御部材10の軸方向一端側が固定部6eに固定され、軸方向他端側が突出部7c内に回転軸方向に向かって設けた凹部7c1の底部を押圧する。よって、制御部材10が可動部材7から吸入部側に突出する突出量を小さくでき、吸入部から吐出部への流路抵抗を小さくすることができる。   (10) The fixed portion 6e is extended in the axial direction from the inner peripheral side of the impeller 6 with respect to the blade 6c, and the insertion portion 7g is formed through the portion of the movable member 7 corresponding to the fixed portion 6e. The one end side in the axial direction of the control member 10 is fixed to the fixing portion 6e, and the other end side in the axial direction presses the bottom of the recess 7c1 provided in the protruding portion 7c in the direction of the rotation axis. Therefore, the amount of protrusion by which the control member 10 protrudes from the movable member 7 toward the suction portion can be reduced, and the flow path resistance from the suction portion to the discharge portion can be reduced.

(11)制御部材10は、凹部7c1の内周に周方向に複数設けられた保持ガイド7dによって揺動が規制されている。よって、圧力室13内の圧抜き用の通路を確保してスムースな作動を得ると共に、制御部材10の振動等を抑制することができる。   (11) The swing of the control member 10 is restricted by a plurality of holding guides 7d provided in the circumferential direction on the inner periphery of the recess 7c1. Therefore, a pressure relief passage in the pressure chamber 13 can be secured to obtain a smooth operation, and vibration of the control member 10 can be suppressed.

(12)制御部材10は、温度に感応して伸縮するサーモエレメントである。よって、冷却水の水温に応じて可動部材7の位置を制御することができる。   (12) The control member 10 is a thermo element that expands and contracts in response to temperature. Therefore, the position of the movable member 7 can be controlled according to the coolant temperature.

(13)制御部材10は、軸方向に相対移動可能な部材間に介在したサーモワックスである。よって、少ない部品点数で水温に応じた制御を実現できる。   (13) The control member 10 is a thermo wax interposed between members that are relatively movable in the axial direction. Therefore, control according to the water temperature can be realized with a small number of parts.

(14)可動部材7の底壁には、溝7fとは異なる位置で回転軸方向に貫通する調圧孔7e(第1の貫通部)が設けられている。よって、圧力室13内に発生する負圧を抑制することができる。   (14) The bottom wall of the movable member 7 is provided with a pressure adjusting hole 7e (first through portion) penetrating in the rotation axis direction at a position different from the groove 7f. Therefore, the negative pressure generated in the pressure chamber 13 can be suppressed.

(15)インペラ6には、回転軸方向に貫通する調圧孔6d(第2の貫通部)が設けられている。よって、圧力室13内に発生する負圧を抑制することができる。   (15) The impeller 6 is provided with a pressure adjusting hole 6d (second penetrating portion) penetrating in the rotation axis direction. Therefore, the negative pressure generated in the pressure chamber 13 can be suppressed.

(16)回転力が伝達され、内部に収容部(収容室8)が設けられた駆動軸6aと、駆動軸6aの回転により回転中心部から外周側に流体を吐出するポンプ構成体(ウォーターポンプWP)と、駆動軸6aの回転軸方向に移動可能に設けられ、軸方向に移動することでポンプ構成体の吐出量を変化させる可動部材7と、駆動軸6aの収容部(収容室8)内に設けられ、可動部材7をポンプ構成体の吐出量が減少する方向に付勢する付勢部材(コイルスプリング9)と、付勢部材に抗して制御部材10を回転軸方向に移動させる制御部材と、を備えている。よって、流体の流通経路にコイルスプリング等の付勢部材が配置されないため、流体の抵抗をできるだけ少なくできる。   (16) A drive shaft 6a to which a rotational force is transmitted and provided with an accommodating portion (accommodating chamber 8) therein, and a pump structure (water pump) that discharges fluid from the rotation center portion to the outer peripheral side by the rotation of the drive shaft 6a WP), a movable member 7 which is provided so as to be movable in the rotational axis direction of the drive shaft 6a, and changes the discharge amount of the pump constituent body by moving in the axial direction, and a housing portion (housing chamber 8) of the drive shaft 6a And an urging member (coil spring 9) for urging the movable member 7 in a direction in which the discharge amount of the pump structure decreases, and the control member 10 is moved in the direction of the rotation axis against the urging member. And a control member. Therefore, since a biasing member such as a coil spring is not disposed in the fluid flow path, the resistance of the fluid can be reduced as much as possible.

次に実施例2について説明する。図9は実施例2の構成を表す断面図である。基本的な構成は実施例1と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。実施例1では、制御部材10にピストンピン10cを別部材として備えていた。これに対し、実施例2では、可動部材7の突出部7cからピストンピン部7dを延出させ、一体に成形した点が異なる。これにより、部品点数を削減すると共に、組み付け工数を削減することができる。   Next, Example 2 will be described. FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the second embodiment. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, only different points will be described. In the first embodiment, the control member 10 includes the piston pin 10c as a separate member. On the other hand, in Example 2, the piston pin part 7d is extended from the protrusion part 7c of the movable member 7, and the point which shape | molded integrally differs. As a result, the number of parts can be reduced and the number of assembling steps can be reduced.

次に実施例3について説明する。図10は実施例3の構成を表す断面図である。基本的な構成は実施例1と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。実施例1では、プーリ4をハウジング1の支持用円筒部1dの外周に軸受2を介して支持していた。これに対し、実施例3では、駆動軸6aを支持用円筒部1dの内周に2つの軸受20,30を介して支持した点、及び、プーリ40を駆動軸6aにより支持している点が異なる。   Next, Example 3 will be described. FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the third embodiment. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, only different points will be described. In the first embodiment, the pulley 4 is supported on the outer periphery of the supporting cylindrical portion 1 d of the housing 1 via the bearing 2. On the other hand, in the third embodiment, the drive shaft 6a is supported on the inner periphery of the supporting cylindrical portion 1d via the two bearings 20 and 30, and the pulley 40 is supported by the drive shaft 6a. Different.

プーリ40は有底円筒状部材であり、駆動ベルトが掛け渡される円筒部41と、この円筒部41のエンジンブロック外側を閉塞するプレート部42と、プレート部42の回転中心において駆動軸6aと連結する貫通形成された円筒の連結部43を有する。駆動軸6aと連結部43とは圧入固定される。   The pulley 40 is a bottomed cylindrical member, and is connected to the drive shaft 6a at the rotation center of the plate portion 42, a cylindrical portion 41 around which the drive belt is stretched, a plate portion 42 that closes the outside of the engine block of the cylindrical portion 41. A cylindrical connecting portion 43 formed therethrough. The drive shaft 6a and the connecting portion 43 are press-fitted and fixed.

実施例3において、駆動ベルトによってプーリ40に作用する径方向の力は、駆動軸6aから軸受20,30を介してハウジング1に伝達される。よって、実施例3では、連結端部6a10を実施例1のように縮径することなく同一の径で延在させて強度を確保している。この場合、軸受20は、実施例1の軸受2よりも小径とすることが可能となり、軽量化を図ることができる。また、回転軸方向に離間して配置された2つの軸受20,30により支持しているため、ボールベアリングのように安価な点接触タイプを用いることができる。   In the third embodiment, the radial force acting on the pulley 40 by the drive belt is transmitted from the drive shaft 6 a to the housing 1 through the bearings 20 and 30. Therefore, in the third embodiment, the connecting end portion 6a10 is extended with the same diameter without reducing the diameter as in the first embodiment to ensure the strength. In this case, the bearing 20 can have a smaller diameter than the bearing 2 of the first embodiment, and the weight can be reduced. In addition, since it is supported by two bearings 20 and 30 that are spaced apart in the direction of the rotation axis, an inexpensive point contact type such as a ball bearing can be used.

次に実施例4について説明する。図11は実施例4の構成を表す断面図である。基本的な構成は実施例3と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。実施例3では、駆動軸6aを支持する軸受21が、線接触タイプのニードルベアリングとされている点が異なる。この軸受21の吸入口IN側の端部は、円筒部41の端部よりも吸入口IN側まで延在されている。このように、線接触タイプとすることで、支持範囲を広く得ることができ、より安定した駆動軸6aの支持を達成できる。   Next, Example 4 will be described. FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the fourth embodiment. Since the basic configuration is the same as that of the third embodiment, only different points will be described. The third embodiment is different in that the bearing 21 that supports the drive shaft 6a is a line contact type needle bearing. The end of the bearing 21 on the suction port IN side extends from the end of the cylindrical portion 41 to the suction port IN side. Thus, by using a line contact type, a wide support range can be obtained, and more stable support of the drive shaft 6a can be achieved.

次に実施例5について説明する。図12は実施例5の構成を表す断面図である。基本的な構成は実施例1と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。実施例5は、実施例1とことなり、制御部材10としてサーモワックスではなく、ソレノイド101と、アーマチュア102と、アーマチュア102を吸入口IN側に付勢するコイルスプリング9とによって制御部材を構成している点が異なる。ソレノイド101に電流を流して磁界を発生させ、アーマチュア102に作用するコイルスプリング9の付勢力と電磁力との釣り合いによって可動部材7の軸方向位置を制御する。   Next, Example 5 will be described. FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the fifth embodiment. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, only different points will be described. The fifth embodiment is different from the first embodiment in that the control member is not a thermowax, but a solenoid 101, an armature 102, and a coil spring 9 that urges the armature 102 toward the suction port IN. Is different. A current is passed through the solenoid 101 to generate a magnetic field, and the axial position of the movable member 7 is controlled by the balance between the urging force of the coil spring 9 acting on the armature 102 and the electromagnetic force.

突出部7cは、底壁部7aからエンジンブロック外側に向けて延在されている。言い換えると、凹部等が形成されることなく、また、底壁部7aから吸入口IN側に突出する部分がないように形成されている。これにより、流路抵抗を更に低減している。   The protrusion 7c extends from the bottom wall 7a toward the outside of the engine block. In other words, the recess is not formed, and is formed so as not to protrude from the bottom wall portion 7a to the inlet IN side. Thereby, the flow path resistance is further reduced.

突出部7cには連結ピン103が接続されている。この連結ピン103には、収容室8内に収容され、この収容室8の内径と略同一径のアーマチュア102が固定されている。アーマチュア102のエンジンブロック外側には、コイルスプリング9が配置され、アーマチュア102を吸入口IN側に付勢している。支持用円筒部1dの内周には、ソレノイド101が取り付けられている。   A connecting pin 103 is connected to the protruding portion 7c. The connecting pin 103 is accommodated in the accommodating chamber 8, and an armature 102 having the same diameter as that of the accommodating chamber 8 is fixed thereto. A coil spring 9 is disposed outside the engine block of the armature 102, and urges the armature 102 toward the inlet port IN. A solenoid 101 is attached to the inner periphery of the supporting cylindrical portion 1d.

尚、実施例5では、ソレノイド101とアーマチュア102とが、非通電時において、軸方向位置が重ならない位置とされているが、収容室8をエンジンブロック外側に更に拡大し、初期状態でも軸方向位置において重なる位置に配置し、更に効率よく磁路を形成するようにしてもよい。   In the fifth embodiment, the solenoid 101 and the armature 102 are positioned so that the axial positions do not overlap when the power is not supplied. However, the storage chamber 8 is further expanded to the outside of the engine block, and the axial direction even in the initial state. The magnetic paths may be formed more efficiently by arranging them at overlapping positions.

上記ソレノイド101によって制御部材を構成することで、多様な制御状態に対応することができ、更に燃費等を向上することができる。また、可動部材7を押圧する力ではなく、吸引力によって移動させるため、制御部材を可動部材7よりも吸入口IN側に突出することなく配置できる。よって、流路抵抗を効果的に抑制することができる。   By configuring the control member with the solenoid 101, it is possible to cope with various control states and further improve fuel consumption and the like. Further, since the movable member 7 is moved by the suction force rather than the pressing force, the control member can be disposed without protruding from the movable member 7 toward the suction port IN. Therefore, the channel resistance can be effectively suppressed.

以上、各実施例について説明したが、上記構成に限られず、特許請求の範囲の記載には下記も含まれる。実施例1では、このオリフィス穴12a及び連通孔6a11を大気接続としたが、吸入口INや吐出口OUT等の冷却水の流路と接続するオリフィス穴を形成し、冷却水の移動に伴う排出量や吸入量を調節する構成としてもよい。   Each example has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described configuration, and the scope of the claims includes the following. In the first embodiment, the orifice hole 12a and the communication hole 6a11 are connected to the atmosphere. However, an orifice hole connected to the flow path of the cooling water such as the suction port IN and the discharge port OUT is formed, and discharged along with the movement of the cooling water. It is good also as a structure which adjusts quantity and inhalation amount.

制御部材としてサーモワックスやソレノイドを用いた構成を示したが、回転軸中心に軸心油路等を形成し、油圧等によって可動部材7の位置を制御してもよい。   Although a configuration using a thermowax or a solenoid as the control member has been shown, an axial center oil passage or the like may be formed around the rotation shaft, and the position of the movable member 7 may be controlled by hydraulic pressure or the like.

駆動軸6aやインペラ6を樹脂材料により成形した例を示したが、金属材料(アルミニウム等)により成形してもよい。   Although the example which shape | molded the drive shaft 6a and the impeller 6 with the resin material was shown, you may shape | mold with a metal material (aluminum etc.).

実施例1では支持用円筒部1dを、ハウジング円筒部1aの外周よりも小径としたが、大径としてもよい。また、プーリ4の小径円筒部4aをプーリ4において最も大径としてもよい。   In the first embodiment, the supporting cylindrical portion 1d has a smaller diameter than the outer periphery of the housing cylindrical portion 1a, but may have a larger diameter. Further, the small diameter cylindrical portion 4 a of the pulley 4 may have the largest diameter in the pulley 4.

フランジ部4bは、プーリ4の端部に形成したが、端部以外に形成してもよい。また、フランジ部4bを小径円筒部4aよりも拡径したが、拡径せずに小径円筒部4aと同径もしくは更に小径としてもよい。更に、駆動軸6aとプレート部材4cとをボルト4eにより連結固定したが、圧入により連結・固定してもよい。また、連結部4c1を、支持用円筒部1dと軸方向位置において重なる位置まで延在したが、重ならないようにしてもよい。   Although the flange part 4b was formed in the edge part of the pulley 4, you may form in other than an edge part. Moreover, although the diameter of the flange portion 4b is larger than that of the small diameter cylindrical portion 4a, the diameter may be the same as or smaller than the small diameter cylindrical portion 4a without expanding the diameter. Furthermore, although the drive shaft 6a and the plate member 4c are connected and fixed by the bolt 4e, they may be connected and fixed by press-fitting. Further, although the connecting portion 4c1 extends to a position where it overlaps with the supporting cylindrical portion 1d in the axial position, it may not be overlapped.

固定部6eに制御部材10を固定するにあたり、実施例1ではイモネジを採用したが、圧入やカシメによって固定しても構わない。   In fixing the control member 10 to the fixing portion 6e, the female screw is employed in the first embodiment, but it may be fixed by press-fitting or caulking.

実施例1のウォーターポンプの断面図である。It is sectional drawing of the water pump of Example 1. FIG. 実施例1のウォーターポンプの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the water pump of Example 1. FIG. 実施例1の可動部材の軸方向正面図及び可動部材の羽根における部分断面図である。It is the axial front view of the movable member of Example 1, and the partial sectional view in the blade | wing of a movable member. 実施例1のエンジン回転数に対する吐出流量の関係を表す特性図である。It is a characteristic view showing the relationship of the discharge flow volume with respect to the engine speed of Example 1. FIG. 実施例1の水温とピストンピンに作用する力との関係を表す特性図である。It is a characteristic view showing the relationship between the water temperature of Example 1, and the force which acts on a piston pin. 実施例1の所定エンジン回転数以上で、圧力室内の圧力を急速に低下させる特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the characteristic which reduces the pressure in a pressure chamber rapidly more than the predetermined engine speed of Example 1. FIG. 実施例1のウォーターポンプの断面図である。It is sectional drawing of the water pump of Example 1. FIG. 実施例1のウォーターポンプの断面図である。It is sectional drawing of the water pump of Example 1. FIG. 実施例2のウォーターポンプの構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the water pump of Example 2. FIG. 実施例3のウォーターポンプの構成を表す断面図である。6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a water pump according to Embodiment 3. FIG. 実施例4のウォーターポンプの構成を表す断面図である。10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a water pump according to Example 4. FIG. 実施例5のウォーターポンプの構成を表す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a water pump according to a fifth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

EB エンジンブロック
IN 吸入口
OUT 吐出口
WP ウォーターポンプ
1 ハウジング
4 プーリ
6 インペラ
6a 駆動軸
6c 羽根
6d,7e 調圧孔
6e 固定部
7c1 凹部
7 可動部材
7a 底壁部
7b 側壁部
7c 突出部
7d 保持ガイド
7d ピストンピン部
7f 溝
8 収容室
9 コイルスプリング
10 制御部材
11 シール部材
12a オリフィス穴
12 スプリングガイド
13 圧力室
14 ポンプ室
EB engine block
IN inlet
OUT outlet
WP Water pump 1 Housing 4 Pulley 6 Impeller 6a Drive shaft 6c Blades 6d, 7e Pressure adjusting hole 6e Fixed part
7c1 Concave part 7 Movable member 7a Bottom wall part 7b Side wall part 7c Projection part 7d Holding guide 7d Piston pin part 7f Groove 8 Housing chamber 9 Coil spring 10 Control member 11 Seal member
12a Orifice hole 12 Spring guide 13 Pressure chamber 14 Pump chamber

Claims (16)

回転力が伝達される中空の駆動軸と、
該駆動軸に固定され、回転軸方向に延出する複数の羽根を備えたインペラと、
前記駆動軸の回転軸方向に移動可能に設けられ、前記インペラの外周側を包囲する側壁と、
前記インペラにおける羽根形成面側に設けられた底壁を有し、該底壁にそれぞれの前記羽根が出没可能な複数の溝が形成された可動部材と、
前記インペラと前記可動部材を内部に収容し、回転軸中心側に設けられた吸入部と、外周側に設けられた吐出部を有するポンプ室と、
前記駆動軸内に設けられ、前記可動部材を回転軸方向の一方側に付勢する付勢部材と、
前記付勢部材に抗して前記可動部材を回転軸方向に移動させる制御部材と、
を備えていることを特徴とする可変容量流体ポンプ。
A hollow drive shaft through which rotational force is transmitted;
An impeller having a plurality of blades fixed to the drive shaft and extending in the direction of the rotation axis;
A side wall provided so as to be movable in the direction of the rotation axis of the drive shaft, and surrounding an outer peripheral side of the impeller;
A movable member having a bottom wall provided on the blade forming surface side of the impeller, and having a plurality of grooves in which the blades can protrude and retract on the bottom wall;
A pump chamber that houses the impeller and the movable member therein, and has a suction portion provided on the rotation shaft center side, and a discharge portion provided on the outer peripheral side;
An urging member provided in the drive shaft and urging the movable member toward one side in the direction of the rotation axis;
A control member that moves the movable member in the rotation axis direction against the biasing member;
A variable displacement fluid pump characterized by comprising:
請求項1に記載の可変容量流体ポンプにおいて、
前記付勢部材は、前記駆動軸の回転軸方向に配置されたコイルスプリングであることを特徴とする可変容量流体ポンプ。
The variable displacement fluid pump of claim 1,
The variable displacement fluid pump according to claim 1, wherein the biasing member is a coil spring disposed in a direction of a rotation axis of the drive shaft.
請求項2に記載の可変容量流体ポンプにおいて、
前記コイルスプリングは、前記駆動軸が高回転となった際に前記駆動軸の内周面に接触するように構成されていることを特徴とする可変容量流体ポンプ。
The variable displacement fluid pump according to claim 2,
The variable capacity fluid pump according to claim 1, wherein the coil spring is configured to contact an inner peripheral surface of the drive shaft when the drive shaft is rotated at a high speed.
請求項2に記載の可変容量流体ポンプにおいて、
前記コイルスプリングの内周には回転軸方向に延出するスプリングガイドが設けられていることを特徴とする可変容量流体ポンプ。
The variable displacement fluid pump according to claim 2,
A variable displacement fluid pump according to claim 1, wherein a spring guide extending in the direction of the rotation axis is provided on an inner periphery of the coil spring.
請求項1に記載の可変容量流体ポンプにおいて、
前記駆動軸における前記付勢部材が収容される収容室には、一端開口側から前記可動部材の一部が挿入されるように構成され、前記可動部材が移動した際にダンパ作用を行うことを特徴とする可変容量流体ポンプ。
The variable displacement fluid pump of claim 1,
The housing chamber in which the biasing member of the drive shaft is housed is configured such that a part of the movable member is inserted from one end opening side, and performs a damper action when the movable member moves. Features variable displacement fluid pump.
請求項1に記載の可変容量流体ポンプにおいて、
前記収容室と、一端開口側から挿入される前記可動部材の一部との間には弾性を有するシール部材が設けられ、該シール部材の弾性力によってダンパ作用を行うことを特徴とする可変容量流体ポンプ。
The variable displacement fluid pump of claim 1,
A variable capacity characterized in that an elastic seal member is provided between the storage chamber and a part of the movable member inserted from one end opening side, and a damper action is performed by an elastic force of the seal member. Fluid pump.
請求項1に記載の可変容量流体ポンプにおいて、
前記収容室には、空気もしくは流体が導入されており、前記収容室内に前記可動部材の一部が挿入された際に前記収容室内の空気もしくは流体が外部に出入りする絞りによってダンパ作用を行うことを特徴とする可変容量流体ポンプ。
The variable displacement fluid pump of claim 1,
Air or fluid is introduced into the storage chamber, and when a part of the movable member is inserted into the storage chamber, a damper action is performed by a throttle that allows the air or fluid in the storage chamber to enter and exit the outside. A variable displacement fluid pump characterized by
請求項1に記載の可変容量流体ポンプにおいて、
前記制御部材は、前記インペラ及び前記可動部材の回転中心に設けられた凹部内に少なくとも一部が挿入された状態で設けられていることを特徴とする可変容量流体ポンプ。
The variable displacement fluid pump of claim 1,
The variable displacement fluid pump according to claim 1, wherein the control member is provided in a state in which at least a part thereof is inserted into a recess provided at a rotation center of the impeller and the movable member.
請求項1に記載の可変容量流体ポンプにおいて、
前記可動部材の回転軸中心には、前記駆動軸における前記付勢部材が収容される収容室内に挿入される突出部が設けられ、
該突出部が前記付勢部材によって付勢されることを特徴とする可変容量流体ポンプ。
The variable displacement fluid pump of claim 1,
At the center of the rotating shaft of the movable member, a protrusion is provided that is inserted into a storage chamber in which the biasing member of the drive shaft is stored.
The variable displacement fluid pump, wherein the protrusion is biased by the biasing member.
請求項9に記載の可変容量流体ポンプにおいて、
前記インペラにおける前記羽根よりも内周側から軸方向に固定部を延出させると共に、
前記可動部材における前記固定部に対応する部分に挿通部を貫通形成して、前記固定部を挿通し、
前記制御部材の軸方向一端側が前記固定部に固定され、軸方向他端側が前記突出部内に回転軸方向に向かって設けた凹部の底部を押圧することを特徴とする可変容量流体ポンプ。
The variable displacement fluid pump of claim 9,
While extending the fixing portion in the axial direction from the inner peripheral side than the blades in the impeller,
Forming an insertion portion in a portion corresponding to the fixed portion in the movable member, inserting the fixed portion,
One end of the control member in the axial direction is fixed to the fixed portion, and the other end in the axial direction presses the bottom of a recess provided in the protruding portion toward the rotation axis.
請求項10に記載の可変容量流体ポンプにおいて、
前記制御部材は、前記凹部の内周に周方向に複数設けられた保持ガイドによって揺動が規制されていることを特徴とする可変容量流体ポンプ。
The variable displacement fluid pump of claim 10, wherein
The control member is controlled to swing by a plurality of holding guides provided in a circumferential direction on the inner periphery of the recess.
請求項8に記載の可変容量流体ポンプにおいて、
前記制御部材は、温度に感応して伸縮するサーモエレメントであることを特徴とする可変容量流体ポンプ。
The variable displacement fluid pump of claim 8,
The variable displacement fluid pump, wherein the control member is a thermo element that expands and contracts in response to temperature.
請求項12に記載の可変容量流体ポンプにおいて、
前記制御部材は、軸方向に相対移動可能な部材間に介在したサーモワックスであることを特徴とする可変容量流体ポンプ。
The variable displacement fluid pump of claim 12,
The variable displacement fluid pump according to claim 1, wherein the control member is a thermo wax interposed between members that are relatively movable in the axial direction.
請求項1に記載の可変容量流体ポンプにおいて、
前記可動部材の底壁には、前記溝とは異なる位置で回転軸方向に貫通する第1の貫通部が設けられていることを特徴とする可変容量流体ポンプ。
The variable displacement fluid pump of claim 1,
The variable capacity fluid pump according to claim 1, wherein a first penetrating portion penetrating in a rotation axis direction at a position different from the groove is provided on a bottom wall of the movable member.
請求項1に記載の可変容量流体ポンプにおいて、
前記インペラには、回転軸方向に貫通する第2の貫通部が設けられていることを特徴とする可変容量流体ポンプ。
The variable displacement fluid pump of claim 1,
The variable displacement fluid pump according to claim 1, wherein the impeller is provided with a second penetrating portion penetrating in the rotation axis direction.
回転力が伝達され、内部に収容部が設けられた駆動軸と、
該駆動軸の回転により回転中心部から外周側に流体を吐出するポンプ構成体と、
前記駆動軸の回転軸方向に移動可能に設けられ、軸方向に移動することで前記ポンプ構成体の吐出量を変化させる可動部材と、
前記駆動軸の収容部内に設けられ、前記可動部材を前記ポンプ構成体の吐出量が減少する方向に付勢する付勢部材と、
前記付勢部材に抗して前記制御部材を回転軸方向に移動させる制御部材と、
を備えていることを特徴とする可変容量流体ポンプ。
A driving shaft to which a rotational force is transmitted and a housing portion is provided inside;
A pump structure that discharges fluid from the center of rotation to the outer peripheral side by rotation of the drive shaft;
A movable member provided so as to be movable in the rotational axis direction of the drive shaft, and changing the discharge amount of the pump component by moving in the axial direction;
An urging member that is provided in the housing portion of the drive shaft and urges the movable member in a direction in which the discharge amount of the pump component decreases;
A control member that moves the control member in the direction of the rotation axis against the biasing member;
A variable displacement fluid pump characterized by comprising:
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