JP2009293578A - Variable displacement fluid pump - Google Patents
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Abstract
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
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。
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
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
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
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
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
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
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
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
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-
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
(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
(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
(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
(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
(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
(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
(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
(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
(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
(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
(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
(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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
7c1
Claims (16)
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:
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.
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.
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.
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.
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.
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
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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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