JP2010203406A - Water pump - Google Patents

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JP2010203406A JP2009052284A JP2009052284A JP2010203406A JP 2010203406 A JP2010203406 A JP 2010203406A JP 2009052284 A JP2009052284 A JP 2009052284A JP 2009052284 A JP2009052284 A JP 2009052284A JP 2010203406 A JP2010203406 A JP 2010203406A
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Norisuke Sogo
教介 十河
Takasuke Shikita
卓祐 敷田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water pump enabling reduction in the size and power consumption. <P>SOLUTION: This water pump 10 is constituted so as not to transmit torque to a driven side rotary body 30 from a driving side rotary body 20 by separating a driving side clutch member 24 and a driven side clutch member 33 when carrying an electric current to a coil 15, and to transmit the torque to the driven side rotary body 30 from the driving side rotary body 20 by engaging the driving side clutch member 24 and the driven side clutch member 33 by magnetic force when the electric current is not carried to the coil 15. The driven side clutch member 33 is provided with a crest part 33a having tapered engaging surfaces 33b and 33c, and the driving side clutch member 24 is provided with a trough part 24d having tapered engaging surfaces 24e and 24f, and the trough part 24d is dividedly constituted so as to sandwich the crest part 33a when the electric current is not carried to the coil 15. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、駆動側回転体から従動側回転体への回転力の伝達をクラッチを介して行うウォーターポンプに関する。   The present invention relates to a water pump that transmits a rotational force from a driving side rotating body to a driven side rotating body via a clutch.

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ーポンプが備えられている。この種のウォーターポンプとして、駆動源であるエンジンの駆動力を受けるウォーターポンププーリを含む駆動側回転体と、ポンプ渦流室に配設されたポンプインペラを含む従動側回転体とをそれぞれ配設し、駆動側回転体から従動側回転体への回転力の伝達を、クラッチを介して行うようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。そして、クラッチの接続状態と切断状態を切り替えることで、駆動側回転体から従動側回転体への回転力の伝達/非伝達を切り替えて、ウォーターポンプの駆動状態と停止状態とを切り替えるようにしている。   A water-cooled engine is provided with a water pump for circulating cooling water in a cooling system. As this type of water pump, a driving side rotating body including a water pump pulley that receives a driving force of an engine as a driving source and a driven side rotating body including a pump impeller disposed in a pump vortex chamber are provided. In some cases, transmission of the rotational force from the driving side rotating body to the driven side rotating body is performed via a clutch (for example, see Patent Document 1). Then, by switching between the connected state and the disconnected state of the clutch, the transmission / non-transmission of the rotational force from the driving side rotating body to the driven side rotating body is switched to switch between the driving state and the stopping state of the water pump. Yes.

クラッチの接続状態と切断状態を電気的(電磁的)に切り替える手段としては、例えば、特許文献2に記載されたようなものがある。具体的には、コイル通電時に駆動側クラッチ部材と従動側クラッチ部材とを離間させることでクラッチを切断状態とし、コイル非通電時に駆動側クラッチ部材と従動側クラッチ部材とを係合させることで、クラッチを接続状態としている。   As a means for switching the connection state and the disengagement state of the clutch to electrical (electromagnetic), for example, there is one described in Patent Document 2. Specifically, by separating the driving side clutch member and the driven side clutch member when the coil is energized, the clutch is disengaged, and when the coil is not energized, the driving side clutch member and the driven side clutch member are engaged, The clutch is engaged.

特開平11−006433号公報JP-A-11-006433 特表2008−520885号公報Special table 2008-52085 gazette

ところで、クラッチを平面同士が接触する構成とした場合、次のような点が懸念される。クラッチの接触面積が小さくなるため、必要な回転伝達力を確保するのにクラッチを大型化する必要があり、搭載性が悪化する。さらに、コストも高くなる。また、電気的に(電磁的に)クラッチを接断する場合には、消費電力が大きくなる点も懸念される。   By the way, when it is set as the structure which a plane contacts a clutch, there are concerns about the following points. Since the contact area of the clutch is reduced, it is necessary to increase the size of the clutch in order to secure the necessary rotation transmission force, and the mountability deteriorates. Further, the cost is increased. There is also a concern that the power consumption increases when the clutch is electrically and electromagnetically engaged / disengaged.

本発明は、上述のような問題点を鑑みてなされたものであって、小型化を図ることができ、消費電力も低減することができるようなウォーターポンプを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a water pump that can be miniaturized and can reduce power consumption.

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、ウォーターポンプであって、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、この駆動側回転体に設けられる駆動側クラッチ部材と、ポンプ渦流室に配設されたポンプインペラを有する従動側回転体と、この従動側回転体に設けられる従動側クラッチ部材とを備え、コイル通電時に駆動側クラッチ部材と従動側クラッチ部材とを離間させることで、駆動側回転体から従動側回転体へ回転力を伝達しない一方、コイル非通電時に磁力により駆動側クラッチ部材と従動側クラッチ部材とを係合させることで、駆動側回転体から従動側回転体へ回転力を伝達するように構成されている。そして、上記駆動側クラッチ部材および従動側クラッチ部材の一方には、テーパ状の係合面を有する凸部が設けられ、上記駆動側クラッチ部材および従動側クラッチ部材の他方には、テーパ状の係合面を有する凹部が設けられ、上記凹部は、コイル非通電時に上記凸部を挟持するように分割されて構成されていることを特徴としている。   In the present invention, means for solving the above-described problems are configured as follows. That is, the present invention is a water pump, which is disposed in a driving side rotating body that rotates by transmission of a driving force from a driving source, a driving side clutch member provided in the driving side rotating body, and a pump vortex chamber. A driven-side rotating body having a pump impeller and a driven-side clutch member provided on the driven-side rotating body, and driving-side rotation by separating the driving-side clutch member and the driven-side clutch member when the coil is energized. While transmitting no rotational force from the body to the driven side rotating body, the driving side clutch member and the driven side clutch member are engaged by the magnetic force when the coil is not energized, so that the rotating force is transmitted from the driving side rotating body to the driven side rotating body. Configured to communicate. One of the drive-side clutch member and the driven-side clutch member is provided with a convex portion having a tapered engagement surface, and the other of the drive-side clutch member and the driven-side clutch member is provided with a tapered engagement. A concave portion having a mating surface is provided, and the concave portion is configured to be divided so as to sandwich the convex portion when the coil is not energized.

上記構成によれば、駆動側クラッチ部材および従動側クラッチ部材の互いの係合面をテーパ状とし、さらに、凸部の係合面を凹部の係合面により挟持する構成としたので、平面同士が接触する構成と比べて、接触面積が拡大され、摩擦力(係合力)が増大される。これにより、駆動側回転体から従動側回転体への回転力の伝達性能を向上させることができる。そして、駆動側クラッチ部材と従動側クラッチ部材とを係合させる磁石の磁力が小さくても、駆動側回転体から従動側回転体へ確実に回転力を伝達することができる。このため、強力な磁力を有する高価な磁石を使用しなくてもよくなり、コスト低減を図ることができる。また、磁石の小型化を図ることができ、ウォーターポンプ自体の小型化にも貢献できる。しかも、コイル通電にともなう消費電力も低減することができる。   According to the above configuration, the engagement surfaces of the drive side clutch member and the driven side clutch member are tapered, and the engagement surface of the convex portion is sandwiched by the engagement surface of the concave portion. Compared with the structure which contacts, a contact area is expanded and a frictional force (engagement force) is increased. Thereby, the transmission performance of the rotational force from the driving side rotating body to the driven side rotating body can be improved. And even if the magnetic force of the magnet which engages a drive side clutch member and a driven side clutch member is small, a rotational force can be reliably transmitted from a drive side rotary body to a driven side rotary body. For this reason, it is not necessary to use an expensive magnet having a strong magnetic force, and the cost can be reduced. In addition, the magnet can be reduced in size, and the water pump itself can be reduced in size. In addition, power consumption associated with coil energization can be reduced.

また、駆動側クラッチ部材および従動側クラッチ部材の互いの係合面が係合する際、凹部が分割されると、その分割面間に隙間ができる。このため、その隙間から異物や水分が外部へ排出されやすくなり、それぞれの係合面に付着した異物や水分を取り除くことが可能になる。これにより、異物混入によるそれぞれの係合面の磨耗を抑制することができる。また、水分付着によるスリップ等を防ぐことができ、駆動側回転体から従動側回転体への回転力の伝達効率の低下を抑制することができる。   Further, when the engaging surfaces of the driving side clutch member and the driven side clutch member are engaged with each other, if the concave portion is divided, a gap is formed between the divided surfaces. For this reason, it becomes easy to discharge | emit a foreign material and a water | moisture content from the clearance gap outside, and it becomes possible to remove the foreign material and a water | moisture content adhering to each engaging surface. Thereby, abrasion of each engaging surface by foreign material mixing can be suppressed. In addition, slipping due to moisture adhesion can be prevented, and a reduction in the transmission efficiency of the rotational force from the driving side rotating body to the driven side rotating body can be suppressed.

本発明において、上記凸部の係合面同士のなす角は、上記凹部の係合面同士のなす角よりも大きく設定されていることが好ましい。   In the present invention, it is preferable that an angle formed by the engagement surfaces of the convex portion is set larger than an angle formed by the engagement surfaces of the concave portion.

この構成によれば、駆動側クラッチ部材および従動側クラッチ部材の互いの係合面が係合する際、楔効果により凸部が凹部にくい込むことで、摩擦力(係合力)がさらに増大される。これにより、駆動側回転体から従動側回転体へ回転力を効率的に伝達できるようになり、ウォーターポンプのさらなる小型化、コスト低減、消費電力の低減等を図ることができる。   According to this configuration, when the engaging surfaces of the driving side clutch member and the driven side clutch member engage with each other, the convex portion is less likely to be recessed due to the wedge effect, thereby further increasing the frictional force (engagement force). . As a result, the rotational force can be efficiently transmitted from the driving side rotator to the driven side rotator, and the water pump can be further reduced in size, cost, power consumption, and the like.

本発明によれば、駆動側クラッチ部材および従動側クラッチ部材が平面同士で接触する構成と比べて、駆動側クラッチ部材および従動側クラッチ部材の摩擦力(係合力)が増大されるので、駆動側回転体から従動側回転体への回転力の伝達性能を向上させることができる。その結果、ウォーターポンプの小型化を図ることができ、消費電力も低減することができる。   According to the present invention, the frictional force (engagement force) of the drive side clutch member and the driven side clutch member is increased as compared with the configuration in which the drive side clutch member and the driven side clutch member are in contact with each other on the plane. The transmission performance of the rotational force from the rotating body to the driven side rotating body can be improved. As a result, the water pump can be reduced in size and power consumption can be reduced.

実施形態に係るウォーターポンプを示す断面図であって、コイルの通電時の状態を示す図である。It is sectional drawing which shows the water pump which concerns on embodiment, Comprising: It is a figure which shows the state at the time of electricity supply of a coil. 実施形態に係るウォーターポンプを示す断面図であって、コイルの非通電時の状態を示す図である。It is sectional drawing which shows the water pump which concerns on embodiment, Comprising: It is a figure which shows the state at the time of the non-energization of a coil.

本発明を具体化した実施形態について添付図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

この実施形態では、自動車用エンジンに搭載され、エンジンからの駆動力を受けることで作動する車両用ウォーターポンプに本発明を適用した例について説明する。   In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a vehicle water pump that is mounted on an automobile engine and operates by receiving a driving force from the engine will be described.

まず、ウォーターポンプ10の全体的な構成について、図1を参照して説明する。なお、ウォーターポンプ10は、回転中心C1に対して略対称な構成となっているため、図1では、ウォーターポンプ10の上半分の構成だけを示している。   First, the overall configuration of the water pump 10 will be described with reference to FIG. Since the water pump 10 has a substantially symmetric configuration with respect to the rotation center C1, only the configuration of the upper half of the water pump 10 is shown in FIG.

ウォーターポンプ10は、例えば、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)に配設される。ウォーターポンプ10は、ウォーターポンプハウジング11が、エンジン前面側に設けられたタイミングチェーンケース(ケース部材)12にボルト13によって一体的に取り付けられている。このウォーターポンプハウジング11には、コイル15がブラケット16を介して取り付けられている。コイル15は、図示しない配線を通じて制御装置と接続されており、コイル15に通電を行うことにより、その周囲に磁界を発生するようになっている。   The water pump 10 is disposed, for example, on the front surface of the engine (a surface on the front side of the vehicle in the case of a vertically mounted engine and a surface on the side of the vehicle in the case of a horizontally mounted engine). In the water pump 10, a water pump housing 11 is integrally attached to a timing chain case (case member) 12 provided on the front side of the engine by bolts 13. A coil 15 is attached to the water pump housing 11 via a bracket 16. The coil 15 is connected to a control device through a wiring (not shown), and when the coil 15 is energized, a magnetic field is generated around it.

ウォーターポンプ10は、ウォーターポンププーリ21が設けられた駆動側回転体20と、ポンプインペラ(ロータ)31が設けられた従動側回転体30とを備えており、駆動側回転体20から従動側回転体30への回転力(トルク)の伝達がクラッチ機構部CL1を介して行われるように構成されている。駆動側回転体20および従動側回転体30は、それぞれウォーターポンプハウジング11に回転自在に支持されている。   The water pump 10 includes a drive side rotary body 20 provided with a water pump pulley 21 and a driven side rotary body 30 provided with a pump impeller (rotor) 31. Transmission of torque (torque) to the body 30 is performed via the clutch mechanism CL1. The driving side rotating body 20 and the driven side rotating body 30 are rotatably supported by the water pump housing 11, respectively.

駆動側回転体20は、ウォーターポンププーリ21と、駆動側ケーシング22と、マグネット23と、駆動側クラッチ部材24を備えており、これらが水平軸まわりに一体的に回転するように構成されている。駆動側回転体20は、その水平軸まわりに略回転対称な形状になっている。   The drive-side rotator 20 includes a water pump pulley 21, a drive-side casing 22, a magnet 23, and a drive-side clutch member 24, which are configured to rotate integrally around a horizontal axis. . The drive-side rotator 20 has a substantially rotationally symmetric shape around its horizontal axis.

ウォーターポンププーリ21のベルト巻き掛け部21aの外周面には、補機ベルト14が巻き掛けられている。補機ベルト14は、エンジンのクランクシャフトに取り付けられた図示しないクランクプーリの他、種々の補機類に備えられたプーリに掛け渡されている。このため、エンジンの駆動時には、エンジンのクランクシャフトの回転駆動力が、補機ベルト14を介して、各補機類に伝達されるとともに、ウォーターポンププーリ21にも伝達され、このウォーターポンププーリ21が水平軸まわりに回転するようになっている。   An auxiliary machine belt 14 is wound around the outer peripheral surface of the belt winding portion 21 a of the water pump pulley 21. The auxiliary machine belt 14 is stretched over pulleys provided in various auxiliary machines in addition to a crank pulley (not shown) attached to the crankshaft of the engine. For this reason, when the engine is driven, the rotational driving force of the crankshaft of the engine is transmitted to each auxiliary machine via the auxiliary machine belt 14 and also to the water pump pulley 21. Rotate around the horizontal axis.

駆動側ケーシング22は、断面視で略「H」字状に形成されている。具体的には、駆動側ケーシング22は、軸方向(回転軸方向)に延びる略円筒状の内側筒部22aおよび外側筒部22bと、径方向に延び、内側筒部22aおよび外側筒部22bと接続するリング状の径方向部22cとが一体的に設けられている。内側筒部22aと外側筒部22bとは、所定の間隔をあけて配置されており、内側筒部22aと外側筒部22bとの間に径方向部22cが配置されている。   The drive side casing 22 is formed in a substantially “H” shape in cross-sectional view. Specifically, the drive-side casing 22 includes a substantially cylindrical inner cylindrical portion 22a and an outer cylindrical portion 22b extending in the axial direction (rotational axis direction), and a radially extending inner cylindrical portion 22a and an outer cylindrical portion 22b. A ring-shaped radial portion 22c to be connected is integrally provided. The inner cylinder part 22a and the outer cylinder part 22b are arranged at a predetermined interval, and the radial part 22c is arranged between the inner cylinder part 22a and the outer cylinder part 22b.

内側筒部22aは、ボールベアリング25を介して、ウォーターポンプハウジング11に回転自在に支持されている。外側筒部22bは、ウォーターポンププーリ21と一体的に設けられている。また、径方向部22cの内部には、リング状のマグネット(永久磁石)23が埋め込まれている。マグネット23の磁力は、コイル15の通電により発生する磁界によってキャンセルされ得る値に設定されている。   The inner cylinder portion 22a is rotatably supported by the water pump housing 11 via a ball bearing 25. The outer cylinder portion 22b is provided integrally with the water pump pulley 21. A ring-shaped magnet (permanent magnet) 23 is embedded in the radial portion 22c. The magnetic force of the magnet 23 is set to a value that can be canceled by a magnetic field generated by energization of the coil 15.

駆動側ケーシング22には、駆動側クラッチ部材24が保持されている。より詳細には、内側筒部22aと外側筒部22bと径方向部22cとによって囲まれた空間26内に、駆動側クラッチ部材24が、従動側クラッチ部材33との間で動力伝達可能な状態で収容されている。駆動側クラッチ部材24は、周方向に等間隔で複数(例えば8つ)設けられている。   A drive side clutch member 24 is held in the drive side casing 22. More specifically, the drive-side clutch member 24 can transmit power to and from the driven-side clutch member 33 in a space 26 surrounded by the inner cylinder portion 22a, the outer cylinder portion 22b, and the radial portion 22c. Is housed in. A plurality (for example, eight) of driving side clutch members 24 are provided at equal intervals in the circumferential direction.

駆動側クラッチ部材24は、径方向に2分割されたクラッチ板24a,24bがバネ24cにより連結された構成となっている。2つのクラッチ板24a,24bは、ともに、断面視で先端側(図1では左端側)が3角形に形成されている。そして、2つのクラッチ板24a,24bの先端側の互いに向き合う面24e,24fにより3角形の谷部(凹部)24dを形成するように、2つのクラッチ板24a,24bが配置されている。この谷部24dを形成する面24e,24fが、従動側クラッチ部材33と係合する係合面となっており、駆動側回転体20から従動側回転体30へ回転力を伝達する伝達面となっている。谷部24dの係合面24e,24fには、摩擦係数を高くする表面加工が施されている。   The drive-side clutch member 24 has a configuration in which clutch plates 24a and 24b divided into two in the radial direction are connected by a spring 24c. Both of the two clutch plates 24a and 24b are formed in a triangular shape on the front end side (left end side in FIG. 1) in a sectional view. The two clutch plates 24a and 24b are arranged so that triangular troughs (concave portions) 24d are formed by the surfaces 24e and 24f facing each other on the tip side of the two clutch plates 24a and 24b. The surfaces 24e and 24f forming the valley portion 24d are engaging surfaces that engage with the driven side clutch member 33, and a transmission surface that transmits the rotational force from the driving side rotating body 20 to the driven side rotating body 30; It has become. The engagement surfaces 24e and 24f of the valley portion 24d are subjected to surface processing for increasing the friction coefficient.

バネ24cの付勢力は、2つのクラッチ板24a,24bを互いに近付ける方向に作用している。クラッチ機構部CL1の切断状態では、バネ24の付勢力によって2つのクラッチ板24a,24bが接しており、2つのクラッチ板24a,24bの係合面24e,24fにより形成される谷部24dの角度がαとなっている。   The urging force of the spring 24c acts in the direction in which the two clutch plates 24a and 24b are brought close to each other. In the disconnected state of the clutch mechanism CL1, the two clutch plates 24a and 24b are in contact with each other by the urging force of the spring 24, and the angle of the valley portion 24d formed by the engagement surfaces 24e and 24f of the two clutch plates 24a and 24b. Is α.

2つのクラッチ板24a,24bは、上記空間26内において、径方向に移動可能に設けられており、また、先端側が後端側(図1では右端側)よりも僅かだけ大きく開くように傾動可能に設けられている(図2参照)。そして、図2に示すように、クラッチ機構部CL1の接続状態では、クラッチ板24aが径方向外側に移動して外側筒部22bに接するとともに、クラッチ板24bが径方向内側に移動して内側筒部22aに接するようになっている。   The two clutch plates 24a and 24b are provided so as to be movable in the radial direction in the space 26, and can be tilted so that the front end side is slightly larger than the rear end side (right end side in FIG. 1). (See FIG. 2). As shown in FIG. 2, in the connected state of the clutch mechanism portion CL1, the clutch plate 24a moves radially outward to contact the outer cylinder portion 22b, and the clutch plate 24b moves radially inner to move the inner cylinder. It comes in contact with the portion 22a.

駆動側ケーシング22の、内側筒部22aと外側筒部22bと径方向部22cとによって囲まれたもう一方の空間27内には、コイル15を支持するブラケット16が収容されている。つまり、マグネット23を挟んだ軸方向の両側の空間26,27に駆動側クラッチ部材24とコイル15とがそれぞれ配置されている。なお、駆動側ケーシング22は、ブラケット16とは非接触となっている。   A bracket 16 that supports the coil 15 is accommodated in the other space 27 of the drive-side casing 22 surrounded by the inner cylindrical portion 22a, the outer cylindrical portion 22b, and the radial direction portion 22c. That is, the drive-side clutch member 24 and the coil 15 are disposed in spaces 26 and 27 on both sides in the axial direction with the magnet 23 interposed therebetween. The drive-side casing 22 is not in contact with the bracket 16.

従動側回転体30は、ポンプインペラ31と、軸部材32と、従動側クラッチ部材33と、支持板34とを備えており、これらが水平軸まわりに一体的に回転するように構成されている。従動側回転体30は、その水平軸まわりに略回転対称な形状になっている。   The driven-side rotating body 30 includes a pump impeller 31, a shaft member 32, a driven-side clutch member 33, and a support plate 34, and these are configured to rotate integrally around a horizontal axis. . The driven-side rotator 30 has a substantially rotationally symmetric shape around its horizontal axis.

ポンプインペラ31は、タイミングチェーンケース12の表面に設けられた凹陥部12aにより形成されるポンプ渦流室12bに配設されている。このポンプインペラ31の回転により、ポンプ渦流室12b内の冷却水がエンジンの冷却水通路に送り出され、これにより冷却水の循環動作が行われるようになっている。   The pump impeller 31 is disposed in a pump vortex chamber 12 b formed by a recessed portion 12 a provided on the surface of the timing chain case 12. By the rotation of the pump impeller 31, the cooling water in the pump vortex chamber 12b is sent out to the cooling water passage of the engine, whereby the cooling water is circulated.

ポンプインペラ31は、軸部材32の一方の端部32aに一体的に取り付けられている。軸部材32は、ボールベアリング35を介して、ウォーターポンプハウジング11に回転自在に支持されている。また、ポンプインペラ31とボールベアリング35との間の領域であって、軸部材32の外周囲には、環状のメカニカルシール36が配設されており、このメカニカルシール36により軸部材32の外周囲からの冷却水の漏れを防止している。   The pump impeller 31 is integrally attached to one end 32 a of the shaft member 32. The shaft member 32 is rotatably supported by the water pump housing 11 via a ball bearing 35. An annular mechanical seal 36 is disposed in the region between the pump impeller 31 and the ball bearing 35 and around the shaft member 32, and the mechanical seal 36 provides an outer periphery of the shaft member 32. This prevents the cooling water from leaking.

軸部材32の他方の端部32bの外周囲には、フランジ部34aが設けられており、このフランジ部34aには、従動側クラッチ部材33を支持する支持板34が取り付けられている。支持板34は、皿バネとして構成されており、ウォーターポンプ10の軸方向への変位が可能となっている(図2参照)。   A flange portion 34a is provided on the outer periphery of the other end portion 32b of the shaft member 32, and a support plate 34 for supporting the driven side clutch member 33 is attached to the flange portion 34a. The support plate 34 is configured as a disc spring and can be displaced in the axial direction of the water pump 10 (see FIG. 2).

支持板34の外端部には、リング状の従動側クラッチ部材33が取り付けられている。従動側クラッチ部材33は、マグネット(永久磁石)により構成されており、上述したマグネット23との間に引力が作用するように配置されている。そして、マグネット23および従動側クラッチ部材33の磁力は、両者23,33間に作用する引力により支持板34のバネ力に抗して従動側クラッチ部材33を駆動側クラッチ部材24に係合させることが可能な値に設定されている。   A ring-shaped driven clutch member 33 is attached to the outer end portion of the support plate 34. The driven-side clutch member 33 is composed of a magnet (permanent magnet), and is arranged so that an attractive force acts between the driven clutch member 33 and the magnet 23 described above. The magnetic force of the magnet 23 and the driven clutch member 33 causes the driven clutch member 33 to engage the drive clutch member 24 against the spring force of the support plate 34 by the attractive force acting between the magnets 23 and 33. Is set to a possible value.

従動側クラッチ部材33は、断面視で先端側(図1では右端側)が3角形に形成されている。そして、従動側クラッチ部材33の先端側の山部(凸部)33aの角度がβに設定されている。この山部33aを形成する面33b、33cが、駆動側クラッチ部材24と係合する係合面となっており、駆動側回転体20から従動側回転体30へ回転力を伝達する伝達面となっている。山部33aの係合面33b,33cには、摩擦係数を高くする表面加工が施されている。   The driven-side clutch member 33 is formed in a triangular shape on the front end side (right end side in FIG. 1) in a sectional view. And the angle of the peak part (convex part) 33a of the front end side of the driven side clutch member 33 is set to (beta). The surfaces 33b and 33c that form the mountain portion 33a are engaging surfaces that engage with the driving side clutch member 24, and a transmission surface that transmits the rotational force from the driving side rotating body 20 to the driven side rotating body 30. It has become. The engagement surfaces 33b and 33c of the peak portion 33a are subjected to surface processing for increasing the friction coefficient.

上述のように構成されたウォーターポンプ10において、クラッチ機構部CL1を介して駆動側回転体20から従動側回転体30への回転力の伝達が行われるようになっている。この実施形態では、クラッチ機構部CL1は、上記コイル15、マグネット23、駆動側クラッチ部材24、従動側クラッチ部材33等によって構成されている。   In the water pump 10 configured as described above, the rotational force is transmitted from the driving side rotating body 20 to the driven side rotating body 30 via the clutch mechanism CL1. In this embodiment, the clutch mechanism portion CL1 is configured by the coil 15, the magnet 23, the driving side clutch member 24, the driven side clutch member 33, and the like.

クラッチ機構部CL1は、コイル15の通電時には、駆動側回転体20から従動側回転体30への回転力の伝達を行わない非伝達状態(切断状態)に切り替わり、ウォーターポンプ10が停止状態に切り替わる。一方、コイル15の非通電時には、駆動側回転体20から従動側回転体30への回転力の伝達を行う伝達状態(接続状態)に切り替わり、ウォーターポンプ10が駆動状態に切り替わる。以下、図1、図2を参照して説明する。   When the coil 15 is energized, the clutch mechanism CL1 switches to a non-transmission state (disconnection state) in which the rotational force is not transmitted from the driving side rotating body 20 to the driven side rotating body 30, and the water pump 10 switches to a stopped state. . On the other hand, when the coil 15 is not energized, the state is switched to a transmission state (connection state) in which rotational force is transmitted from the driving side rotating body 20 to the driven side rotating body 30, and the water pump 10 is switched to the driving state. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS.

まず、コイル15の通電時、コイル15の周囲には磁界が発生し、この磁界により、マグネット23の磁界が打ち消される(もしくは弱められる)。すると、マグネットとしての従動側クラッチ部材33がマグネット23側に引き寄せられなくなるので、図1に示すように、支持板34のバネ力により従動側クラッチ部材33が駆動側クラッチ部材24から離間され、駆動側クラッチ部材24の谷部24dの係合面24e,24fと、従動側クラッチ部材33の山部33aの係合面33b、33cとが非接触状態となり、摩擦力が作用しなくなる。これにより、駆動側クラッチ部材24と従動側クラッチ部材33との係合が解除される。つまり、クラッチ機構部CL1が切断状態(解放状態)となる。このため、ウォーターポンププーリ21が回転しても、駆動側回転体20が空転し、その回転力が従動側回転体30へ伝達されなくなり、ウォーターポンプ10が停止状態になる。   First, when the coil 15 is energized, a magnetic field is generated around the coil 15, and the magnetic field of the magnet 23 is canceled (or weakened) by this magnetic field. Then, the driven clutch member 33 as a magnet is not attracted to the magnet 23 side, so that the driven clutch member 33 is separated from the driving clutch member 24 by the spring force of the support plate 34 as shown in FIG. The engagement surfaces 24e and 24f of the valley portion 24d of the side clutch member 24 and the engagement surfaces 33b and 33c of the peak portion 33a of the driven clutch member 33 are brought into a non-contact state, so that the friction force does not act. As a result, the engagement between the drive side clutch member 24 and the driven side clutch member 33 is released. That is, the clutch mechanism part CL1 is in a disconnected state (released state). For this reason, even if the water pump pulley 21 rotates, the drive-side rotator 20 idles, and the rotational force is not transmitted to the driven-side rotator 30, and the water pump 10 is stopped.

一方、コイル15の非通電時、コイル15の周囲に上述のような磁界は発生しないので、マグネット23の磁界は打ち消されない(もしくは弱められない)。このため、図2に示すように、従動側クラッチ部材33が支持板34のバネ力に抗してマグネット23側に引き寄せられる。そして、駆動側クラッチ部材24の谷部24dの係合面24e,24fと、従動側クラッチ部材33の山部33aの係合面33b、33cとが接触状態となり、摩擦力が作用するようになる。これにより、駆動側クラッチ部材24と従動側クラッチ部材33とが係合する。つまり、クラッチ機構部CL1が接続状態(係合状態)となる。そして、ウォーターポンププーリ21が回転すると、駆動側回転体20の回転力がクラッチ機構部CL1を介して従動側回転体30へ伝達されるようになり、ウォーターポンプ10が駆動状態になる。   On the other hand, when the coil 15 is not energized, the magnetic field as described above is not generated around the coil 15, so that the magnetic field of the magnet 23 is not canceled (or not weakened). For this reason, as shown in FIG. 2, the driven clutch member 33 is pulled toward the magnet 23 against the spring force of the support plate 34. Then, the engagement surfaces 24e and 24f of the valley portion 24d of the driving side clutch member 24 and the engagement surfaces 33b and 33c of the peak portion 33a of the driven side clutch member 33 are brought into contact with each other, and a frictional force acts. . Thereby, the drive side clutch member 24 and the driven side clutch member 33 are engaged. That is, the clutch mechanism part CL1 is in a connected state (engaged state). And if the water pump pulley 21 rotates, the rotational force of the drive side rotary body 20 will be transmitted to the driven side rotary body 30 via the clutch mechanism part CL1, and the water pump 10 will be in a drive state.

この実施形態では、図2に示すように、駆動側クラッチ部材24の谷部24dは、コイル15の非通電時に従動側クラッチ部材33の山部33aを挟持するように分割されて構成されている。この場合、バネ24cの付勢力により、山部33aの係合面33b,33cが、谷部24dの係合面24e,24fで挟持されるようになっている。この構成によれば、次のような効果が得られる。   In this embodiment, as shown in FIG. 2, the valley portion 24 d of the drive side clutch member 24 is divided and configured to sandwich the peak portion 33 a of the driven side clutch member 33 when the coil 15 is not energized. . In this case, the engaging surfaces 33b and 33c of the peak portion 33a are sandwiched between the engaging surfaces 24e and 24f of the valley portion 24d by the biasing force of the spring 24c. According to this configuration, the following effects can be obtained.

駆動側クラッチ部材24および従動側クラッチ部材33が平面同士で接触する構成と比べて、接触面積が拡大され、摩擦力(係合力)が増大される。これにより、駆動側回転体20から従動側回転体30への回転力の伝達性能を向上させることができる。そして、駆動側クラッチ部材24と従動側クラッチ部材33とを係合させるマグネット23の磁力が小さくても、駆動側回転体20から従動側回転体30へ確実に回転力を伝達することができる。このため、強力な磁力を有する高価な磁石を使用しなくてもよくなり、コスト低減を図ることができる。また、磁石の小型化を図ることができ、ウォーターポンプ10自体の小型化にも貢献できる。しかも、コイル15の通電にともなう消費電力も低減することができる。   Compared with the configuration in which the driving side clutch member 24 and the driven side clutch member 33 are in contact with each other on a flat surface, the contact area is increased and the frictional force (engagement force) is increased. Thereby, the transmission performance of the rotational force from the driving side rotating body 20 to the driven side rotating body 30 can be improved. Even if the magnetic force of the magnet 23 that engages the drive side clutch member 24 and the driven side clutch member 33 is small, the rotational force can be reliably transmitted from the drive side rotary body 20 to the driven side rotary body 30. For this reason, it is not necessary to use an expensive magnet having a strong magnetic force, and the cost can be reduced. Further, the magnet can be reduced in size, which can contribute to the reduction in size of the water pump 10 itself. In addition, power consumption accompanying energization of the coil 15 can also be reduced.

ここで、従動側クラッチ部材33の山部33aの角度βが、駆動側クラッチ部材24の谷部24dの角度αよりも大きく設定されているので(β>α)、谷部24dの係合面24e,24fと、山部33aの係合面33b、33cとが係合する際、楔効果により山部33aが谷部24dにくい込むことで、摩擦力(係合力)がさらに増大される。これにより、駆動側回転体20から従動側回転体30へ回転力を効率的に伝達できるようになり、ウォーターポンプ10のさらなる小型化、コスト低減、消費電力の低減等を図ることができる。   Here, since the angle β of the peak portion 33a of the driven side clutch member 33 is set larger than the angle α of the valley portion 24d of the drive side clutch member 24 (β> α), the engagement surface of the valley portion 24d When 24e, 24f and the engaging surfaces 33b, 33c of the ridge 33a are engaged, the ridge 33a is difficult to engage with the valley 24d due to the wedge effect, whereby the frictional force (engagement force) is further increased. Thereby, it becomes possible to efficiently transmit the rotational force from the driving side rotating body 20 to the driven side rotating body 30, and the water pump 10 can be further reduced in size, cost, power consumption, and the like.

また、駆動側クラッチ部材24の谷部24dの係合面24e,24fと、従動側クラッチ部材33の山部33aの係合面33b、33cとが係合する際、クラッチ部材24の谷部24dが分割されると、2つのクラッチ板24a,24b間に隙間28ができる。このため、この隙間28から異物や水分が外部へ排出されやすくなり、係合面24e,24f,33b、33cに付着した異物や水分を取り除くことが可能になる。つまり、係合面24e,24f,33b、33cに付着した異物や水分を隙間28へ寄せ集め、その隙間28を通して外部へ排出することで、係合面24e,24f,33b、33cの異物堆積を防ぎ、水はけを良好にしている。これにより、異物混入によるそれぞれの係合面24e,24f,33b、33cの磨耗を抑制することができる。また、水分付着によるスリップ等を防ぐことができ、駆動側回転体20から従動側回転体30への回転力の伝達効率の低下を抑制することができる。   Further, when the engagement surfaces 24e and 24f of the valley portion 24d of the drive side clutch member 24 engage with the engagement surfaces 33b and 33c of the peak portion 33a of the driven side clutch member 33, the valley portion 24d of the clutch member 24 is engaged. Is divided, a gap 28 is formed between the two clutch plates 24a and 24b. For this reason, foreign matters and moisture are easily discharged from the gap 28, and foreign matters and moisture attached to the engaging surfaces 24e, 24f, 33b, and 33c can be removed. That is, foreign matter and moisture adhering to the engaging surfaces 24e, 24f, 33b, and 33c are gathered together in the gap 28 and discharged to the outside through the gap 28, thereby collecting foreign matter on the engaging surfaces 24e, 24f, 33b, and 33c. Prevents and drains well. Thereby, abrasion of each engaging surface 24e, 24f, 33b, 33c by foreign material mixing can be suppressed. In addition, slipping and the like due to moisture adhesion can be prevented, and a decrease in the transmission efficiency of the rotational force from the driving side rotating body 20 to the driven side rotating body 30 can be suppressed.

−他の実施形態−
上記実施形態では、駆動側クラッチ部材24に谷部(凹部)24dが設けられ、従動側クラッチ部材33に山部(凸部)33aが設けられている例を挙げたが、これとは逆に、駆動側クラッチ部材24に山部(凸部)を設け、従動側クラッチ部材33に谷部(凹部)を設ける構成としてもよい。
-Other embodiments-
In the above embodiment, the driving side clutch member 24 is provided with a valley (concave portion) 24d, and the driven side clutch member 33 is provided with a mountain portion (convex portion) 33a. The driving side clutch member 24 may be provided with a crest (convex portion) and the driven side clutch member 33 may be provided with a trough (concave portion).

上記実施形態では、駆動側クラッチ部材24の谷部24dおよび従動側クラッチ部材33の山部33aの断面形状が3角形である例を挙げたが、これらの断面形状は、テーパ状の係合面を有する凹部および凸部であれば、3角形以外の形状であってもよい。   In the above-described embodiment, an example in which the cross-sectional shape of the valley portion 24d of the driving side clutch member 24 and the peak portion 33a of the driven side clutch member 33 is a triangular shape has been described. If it is a recessed part and a convex part which have, shapes other than a triangle may be sufficient.

上記実施形態では、従動側クラッチ部材33そのものがマグネットとなっている例を挙げたが、別体のマグネットを従動側クラッチ部材33と一体的に設ける構成としてもよい。   In the above embodiment, the driven clutch member 33 itself is a magnet. However, a separate magnet may be provided integrally with the driven clutch member 33.

上記実施形態では、自動車用エンジンに搭載され、エンジンからの駆動力を受けることで作動する車両用ウォーターポンプに本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、自動車用以外の用途に使用されるウォーターポンプに対しても適用することができる。また、ウォーターポンプの駆動源としてもエンジン(内燃機関)に限定されるものではなく、電動機(電動モータ)から駆動力を受けるものであってもよい。   In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a vehicle water pump that is mounted on an automobile engine and operates by receiving a driving force from the engine has been described. The present invention is not limited to this, and can also be applied to water pumps used for purposes other than those for automobiles. Further, the drive source of the water pump is not limited to the engine (internal combustion engine), but may be one that receives a driving force from an electric motor (electric motor).

本発明は、駆動側回転体から従動側回転体への回転力の伝達をクラッチを介して行うウォーターポンプに利用できる。詳細には、本発明は、小型化を図ることができ、消費電力も低減できるようなウォーターポンプとして有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a water pump that transmits a rotational force from a driving side rotating body to a driven side rotating body via a clutch. Specifically, the present invention is useful as a water pump that can be reduced in size and can reduce power consumption.

10 ウォーターポンプ
12b ポンプ渦流室
15 コイル
20 駆動側回転体
23 マグネット
24 駆動側クラッチ部材
24a,24b クラッチ板
24c バネ
24d 谷部(凹部)
24e,24f 係合面
30 従動側回転体
31 ポンプインペラ
33 従動側クラッチ部材
33a 山部(凸部)
33b,33c 係合面
CL1 クラッチ機構部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Water pump 12b Pump vortex chamber 15 Coil 20 Drive side rotary body 23 Magnet 24 Drive side clutch member 24a, 24b Clutch plate 24c Spring 24d Valley (concave part)
24e, 24f Engagement surface 30 Driven side rotating body 31 Pump impeller 33 Driven side clutch member 33a Mountain part (convex part)
33b, 33c engagement surface CL1 clutch mechanism

Claims (2)

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、この駆動側回転体に設けられる駆動側クラッチ部材と、ポンプ渦流室に配設されたポンプインペラを有する従動側回転体と、この従動側回転体に設けられる従動側クラッチ部材とを備え、
コイル通電時に駆動側クラッチ部材と従動側クラッチ部材とを離間させることで、駆動側回転体から従動側回転体へ回転力を伝達しない一方、
コイル非通電時に磁力により駆動側クラッチ部材と従動側クラッチ部材とを係合させることで、駆動側回転体から従動側回転体へ回転力を伝達するように構成されたウォーターポンプにおいて、
上記駆動側クラッチ部材および従動側クラッチ部材の一方には、テーパ状の係合面を有する凸部が設けられ、
上記駆動側クラッチ部材および従動側クラッチ部材の他方には、テーパ状の係合面を有する凹部が設けられ、上記凹部は、コイル非通電時に上記凸部を挟持するように分割されて構成されていることを特徴とするウォーターポンプ。
A driving-side rotating body that is rotated by transmitting a driving force from a driving source, a driving-side clutch member provided in the driving-side rotating body, a driven-side rotating body having a pump impeller disposed in a pump vortex chamber; A driven-side clutch member provided on the driven-side rotating body,
While the drive side clutch member and the driven side clutch member are separated from each other when the coil is energized, the rotational force is not transmitted from the drive side rotary body to the driven side rotary body.
In the water pump configured to transmit the rotational force from the driving side rotating body to the driven side rotating body by engaging the driving side clutch member and the driven side clutch member by magnetic force when the coil is not energized,
One of the drive side clutch member and the driven side clutch member is provided with a convex portion having a tapered engagement surface,
The other of the driving side clutch member and the driven side clutch member is provided with a concave portion having a tapered engagement surface, and the concave portion is divided and configured to sandwich the convex portion when the coil is not energized. A water pump characterized by
請求項1に記載のウォーターポンプにおいて、
上記凸部の係合面同士のなす角は、上記凹部の係合面同士のなす角よりも大きく設定されていることを特徴とするウォーターポンプ。
The water pump according to claim 1,
The water pump is characterized in that an angle formed by the engaging surfaces of the convex portion is set larger than an angle formed by the engaging surfaces of the concave portion.
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