JP2011220326A - 車両用ウォータポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 小型なクラッチ機構により内燃機関等の車両各部の暖機状態に合わせ任意のタイミングで車両用ウォータポンプの稼動および停止状態を切り替える。
【解決手段】 外部の動力によって回転駆動されるプーリ２と、プーリ２と独立回転可能である被駆動軸５と、被駆動軸５の回転が伝達されるインペラ７と、プーリ２の内周面２ａを接触可能に付勢し、プーリ２の内周面２ａと接触しているときに回転してプーリ２の回転を被駆動軸５に伝達可能であり、プーリ２の周方向に巻き回された形状を呈するラップスプリング３と、ラップスプリング３の径方向長さを制御することによりプーリ２とラップスプリング３との接触および非接触を切り替えかつ接触状態を制御する制御部材４と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インペラの回転制御機構を有する車両用ウォータポンプに関する。

内燃機関等の車両各部に冷却水を循環させる車両用ウォータポンプとして、車両用ウォータポンプにクラッチ機構を適用することで、冷却水の供給量を適時可変させることが望まれている。

車両用ウォータポンプに適用し得るクラッチ機構として、入力ハブおよび出力軸の部材のまわりに配設されたラップスプリングと、入力ハブおよび出力軸の部材のうち一方に同期回転するよう連結した摩擦部材と、ラップスプリングに連結したアーマチュアと、摩擦部材とアーマチュアとを係合させるアクチュエータと、を有し、ラップスプリングを入力ハブおよび出力軸の部材の摩擦に伴い係合させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、軸受ハウジングの端部外周面に固定したソレノイドと、軸受ハウジングに回転自在に挿通されたウォータポンプの駆動軸の端部外周面に、軸受を介して回転自在に支持されたプーリと、同じく駆動軸の端部外周面に、軸受を介して回転自在に支持されたインナーカップリング部材と、駆動軸の端部外周面に固定され、粘性流体を介してインナーカップリング部材と対向するアウターカップリング部材と、アウターカップリング部材に固定され、プーリを介してソレノイドと対向する磁性材製のアーマチュアプレートと、アーマチュアプレートの側面で、プーリと対向する部分に添着された摩擦板と、を有する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開平１１−２０１１９１号公報 実公平８−２４２３号公報

車両用ウォータポンプに特許文献１および特許文献２に記載のクラッチ機構を適用した場合、上記クラッチ機構は、構造が複雑であり且つ大型であるため、車両用ウォータポンプの大型化を引き起こす問題がある。

また、特許文献１に記載のラップスプリングクラッチでは、アクチュエータとアーマチュアとの間に介在物を有し、複雑な構造を呈しているため、エアギャップを多数設ける必要がある。このため、アクチュエータが発生する電磁力の一部しかアーマチュアの吸引のために有効な電磁力として作用せず非効率となる問題がある。

また、特許文献２に記載の電磁クラッチでは、トルク伝達に必要なクラッチ押付け力はソレノイドの吸引力に依存する。電磁クラッチを車両用ウォータポンプに適用する際、特にエンジン高回転時では、クラッチ押付け力を強くする必要があるため、強力なソレノイドが必要となる。そのため、大型の電磁クラッチを大電流で作動させる必要があり、車両用ウォータポンプが大型化することで車両搭載性の悪化、コスト上昇を引き起こす問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、小型なクラッチ機構により内燃機関等の車両各部の暖機状態に合わせ任意のタイミングで車両用ウォータポンプの稼動および停止状態を切り替えることを目的とする。

また、従来のクラッチ機構をそのまま適用した場合よりも省電力で小型かつ低コストなクラッチ機構を備える車両用ウォータポンプを提供することを目的とする。

上記の技術的課題を解決するために本発明に講じられた第１特徴構成は、外部の動力によって回転駆動される動力伝達部材と、前記動力伝達部材と独立回転可能である被駆動軸と、前記被駆動軸の回転が伝達されるインペラと、前記動力伝達部材の内周面を接触可能に付勢し、前記内周面と接触しているときに回転して前記動力伝達部材の回転を前記被駆動軸に伝達可能であり、前記動力伝達部材の周方向に巻き回された形状を呈する付勢部材と、前記動力伝達部材と前記付勢部材との接触および非接触を切り替えかつ接触状態を制御する制御部材と、を備える、ことである。

本構成によると、車両用ウォータポンプは動力伝達部材と付勢部材との接触および非接触を切り替えかつ接触状態を制御する制御部材を備えるため、制御部材により車両用ウォータポンプの稼動および停止状態を切り替えることができる。また、動力伝達部材と付勢部材とが接触し、且つ制御部材が付勢部材の径方向長さを制御していないとき、付勢部材の付勢力と付勢部材に働く遠心力との合力による押圧力により強固な係合が可能である。強固な係合が可能であることから、車両用ウォータポンプは従来のような大型なクラッチ機構を用いることなく小型な構造でも十分大きなトルクをインペラへ伝達できる。また、動力伝達部材と付勢部材とが接触し、且つ制御部材が付勢部材の径方向長さを制御しているとき、付勢部材は滑りを伴いながら動力伝達部材と接触することができ、動力伝達部材の回転力よりも小さい回転力をインペラへ伝達できる。このことから、車両用ウォータポンプが供給する流体の吐出量を制御できる。

ここで、本構成に係わるクラッチ機構とは動力伝達部材と付勢部材とを指す。動力伝達部材と付勢部材とが接触しているとき、クラッチ機構は作動し、動力伝達部材と付勢部材とが非接触であるとき、クラッチ機構は非作動となる。

本発明に講じられた第２特徴構成は、前記制御部材は、前記付勢部材の一端と前記被駆動軸とに接続されたドライバと、前記付勢部材の他端が接続された磁気吸引部と、前記磁気吸引部を磁気により吸引する駆動部と、を備え、前記駆動部は、前記磁気吸引部を吸引することで、前記付勢部材の径方向長さを制御する、ことである。

本構成によると、駆動部が磁気吸引部に作用させる吸引力を制御することにより、任意のタイミングで付勢部材の径方向長さを制御して動力伝達部材と付勢部材との接触および非接触を切り替えかつ接触状態を制御できる。また、駆動部は磁気吸引部に磁気を作用させることで付勢部材の径方向長さを制御できるため、車両用ウォータポンプは複雑な構造を呈することなく稼動および停止を切り替えることができる。つまり、付勢部材の径方向長さを制御するための構成は、別体として複雑な構造を有する必要がなく、磁気吸引部に磁気を作用させる構成で良い。また、駆動部は磁気の発生をオン／オフすることで付勢部材の径方向長さを制御できるため、応答性の良い車両用ウォータポンプを提供できる。

本発明に講じられた第３特徴構成は、前記駆動部は、前記磁気吸引部に対向して設けられ、前記磁気吸引部に作用する吸引力を発生して前記磁気吸引部を前記被駆動軸方向に吸引する作用面を有する、ことである。

本構成によると、駆動部の作用面は、磁気吸引部に対向して設けられるため、吸引力を磁気吸引部へ効率よく作用させることができる。このことから、駆動部が発生する吸引力を磁気吸引部に効率よく作用できるため、駆動部の小型化および低消費電力化が可能である。

本発明に講じられた第４特徴構成は、前記付勢部材は、前記駆動部の停止時に前記動力伝達部材と接触する、ことである。

本構成によると、駆動部が作動しない状況下であっても、動力伝達部材と接触している付勢部材を介して動力伝達部材の回転が被駆動軸へ伝達され、インペラへ回転を伝達させることができる。制御部材が付勢部材の径方向長さを制御していない場合、付勢部材の付勢力により付勢部材自体が動力伝達部材の内周面方向へ押付けられるため、動力伝達部材の内周面と付勢部材とが接触した状態となる。それ故、制御部材が付勢部材の径方向長さを制御できない場合であっても、車両用ウォータポンプを稼動状態にできる。

本発明に講じられた第５特徴構成は、外部の動力によって回転駆動される動力伝達部材と、前記動力伝達部材と独立回転可能である被駆動軸と、前記被駆動軸の回転が伝達されるインペラと、前記動力伝達部材の内周面を押圧することにより前記動力伝達部材の回転を前記被駆動軸に伝達可能な付勢部材と、前記付勢部材による前記内周面への押圧力を制御する制御部材と、を備え、前記付勢部材は前記動力伝達部材の周方向に巻き回された形状を呈し、前記制御部材は前記付勢部材の径方向長さを可変することにより前記内周面と前記付勢部材との接触および非接触の切り替えを行うと共に前記内周面と前記付勢部材との接触時において前記付勢部材による前記内周面への押圧力の制御を行う、ことである。

本構成によると、車両用ウォータポンプは動力伝達部材と付勢部材との接触および非接触の切り替えを行う制御部材を備えるため、制御部材により車両用ウォータポンプの稼動および停止状態を切り替えることができる。また、制御部材は、動力伝達部材と付勢部材との接触時において付勢部材による動力伝達部材の内周面への押圧力の制御を行う。このことから、動力伝達部材の内周面に押圧する押圧力を小さく制御したとき、付勢部材は滑りを伴いながら動力伝達部材と接触することができる。つまり、付勢部材は動力伝達部材の回転力よりも小さい回転力をインペラへ伝達でき、車両用ウォータポンプが供給する流体の吐出量を制御できる。また、制御部材は動力伝達部材の内周面に押圧する付勢部材の押圧力を大きく制御したとき、付勢部材の付勢力と付勢部材に働く遠心力との合力による押圧力により、付勢部材は動力伝達部材に強固に係合する。このことから、車両用ウォータポンプは従来のような大型なクラッチ機構を用いることなく小型な構造でも十分大きなトルクをインペラへ伝達できる。

本発明に講じられた第６特徴構成は、外部の動力によって回転駆動される動力伝達部材と、前記動力伝達部材と独立回転可能である被駆動軸と、前記被駆動軸の回転が伝達されるインペラと、前記動力伝達部材の内周面を押圧することにより前記動力伝達部材の回転を前記被駆動軸に伝達可能な付勢部材と、前記付勢部材による前記内周面への押圧力を制御する制御部材と、を備え、前記付勢部材は前記動力伝達部材の周方向に巻き回された形状を呈し、前記制御部材は前記付勢部材の径方向長さを可変することにより前記内周面と前記付勢部材との接触および非接触の切り替えを行う、ことである。

本構成によると、制御部材が付勢部材を動力伝達部材の内周面に押圧するように制御すればインペラが回転し、制御部材が付勢部材を動力伝達部材の内周面に押圧しないように制御すればインペラが非回転となる。このように動力伝達部材の内周面を押圧する付勢部材によって車両用ウォータポンプの稼動および停止状態を切り替えるため、付勢部材を動力伝達部材の内周面側に収容するように配置でき付勢部材を小型化できる。

第１実施例の車両用ウォータポンプの各部構成を示す詳細図である。 第１実施例の車両用ウォータポンプの図１におけるＡ−Ａ断面図である。 第１実施例の車両用ウォータポンプの制御部材の側面図である。 第１実施例の車両用ウォータポンプの制御部材の動作を示す詳細図である。 第２実施例の車両用ウォータポンプの各部構成を示す詳細図である。 第２実施例の車両用ウォータポンプの図５におけるＢ−Ｂ断面図である。 第２実施例の車両用ウォータポンプの制御部材の動作を示す詳細図である。

以下、第１実施例の車両用ウォータポンプ１を図１〜図４に基づいて説明する。

図１は、第１実施例の車両用ウォータポンプ１の各部構成を示す詳細図である。尚、各部材の構成を示すため、プーリ２の一部が省略され、円筒状の側壁部のみが示されている。車両用ウォータポンプ１は、冷却水が流通する吸入口と吐出口とを有するポンプハウジング１０と、内燃機関の動力によって回転駆動されるプーリ２と、プーリ２とは別体に設けられ独立して回転可能に設けられた被駆動軸５と、プーリ２の内周面２ａ方向に付勢してプーリ２の内周面２ａと接触可能かつプーリ２の回転を被駆動軸５に伝達可能でありプーリ２の周方向に巻き回された形状を呈するラップスプリング３（付勢部材）と、プーリ２の内周面２ａとラップスプリング３との接触および非接触を切り替えかつ接触状態（半クラッチ状態）を制御するドライバ４１（図２）とアーマチュア４２（図２）とを具備する制御部材４と、ドライバ４１の凸部４１ａの外周に配設される第一ベアリング１１と、を備える。

図２は、第１実施例の車両用ウォータポンプ１の図１におけるＡ−Ａ断面図である。車両用ウォータポンプ１は、プーリ２の内周面２ａとラップスプリング３との接触および非接触を切り替えかつ接触状態を制御する電磁コイル６（駆動部）と、被駆動軸５の一端に具備されラップスプリング３の一端３ａ（図１）が接続されプーリ２の回転を被駆動軸５に伝達させるドライバ４１と、ラップスプリング３の他端３ｂが接続され電磁コイル６により被駆動軸５方向に吸引されると共に固定され、且つ電磁コイル６と対向して設けられるアーマチュア４２と、ドライバ４１とアーマチュア４２との間に具備されアーマチュア４２を電磁コイル６から引き離す方向に付勢する板バネ４３と、電磁コイル６をポンプハウジング１０内に固定してアーマチュア４２を吸引および固定する吸着面６ｂ（作用面）を有するコア６ａと、被駆動軸５とドライバ４１の凸部４１ａとの間に配設される第一ベアリング１１と、被駆動軸５とポンプハウジング１０との間に配設される第二ベアリング１２と、被駆動軸５の他端に具備されるインペラ７と、を備える。

ドライバ４１は、プーリ２の内周面２ａ方向に延在する複数の突出部４１ｂと、各突出部４１ｂに設けられラップスプリング３の径変化域（プーリ２との接触状態から非接触状態に移行するときの収縮変化域）を制限する障壁４１ｃと、各突出部４１ｂの障壁４１ｃのいずれか一つに設けられラップスプリング３の一端３ａが接続される接続部４１ｄ（図１）と、板バネ４３が配設される凹部４１ｅと、を備える。また、ドライバ４１の障壁４１ｃの形状は、ラップスプリング３が被駆動軸５方向に拡がることを防止するべく、障壁４１ｃの各端部４１ｆがプーリ２の内周面２ａ方向に延在し、各端部４１ｆの間にラップスプリング３が配設される形状である。

アーマチュア４２は、プーリ２の内周面２ａ方向に延在する複数の突出部４２ａと、各突出部４２ａに設けられラップスプリング３の径変化域を制限する障壁４２ｂと、各突出部４２ａの障壁４２ｂのいずれか一つに設けられラップスプリング３の他端３ｂが接続される接続部４２ｃ（図１）と、各突出部４２ａに設けられ板バネ４３が接続される凸部４２ｄと、を備える。

板バネ４３は、プーリ２の内周面２ａ方向に延在してアーマチュア４２の各凸部４２ｄに接続する突出部４３ａを備える。板バネ４３がアーマチュア４２を電磁コイル６から引き離す方向に付勢することにより、アーマチュア４２と電磁コイル６の吸着面６ｂとの間に空気層であるエアギャップ１３が形成される。

エアギャップ１３は、アーマチュア４２と吸着面６ｂの全面との間に形成されているため、吸着面６ｂから発生される吸引力を効率よくアーマチュア４２へ作用させることができる。つまり、吸引力は電磁コイル６から発生する磁力であることから、例えばアーマチュア４２と電磁コイル６の吸着面６ａとの間に部分的に介在物がある構成と比べ、磁力の作用効率が向上する。また、吸着面６ｂの全面はアーマチュア４２に対向し、且つアーマチュア４２との間にエアギャップ１３が形成されているため、電磁コイル６の電磁力はアーマチュア４２全体に効率よく作用する。電磁力がアーマチュア４２全体に作用することから、アーマチュア４２は傾くことなく一様に被駆動軸５方向へ移動する。例えば、電磁力がアーマチュア４２の一端部に集中して作用する場合では、アーマチュア４２全体が傾きながら被駆動軸５方向へ移動することがある。傾いた状態で吸引されるアーマチュア４２では電磁力がアーマチュア４２全体に作用する構成と比べアーマチュア４２の回転状態を制御する応答性が悪い。第１実施例の構成であれば、アーマチュ４２は滑らかに被駆動軸５方向へ移動するため、高い精度で接触状態であるプーリ２とラップスプリング３とを非接触状態に切り替えると共に接触状態の制御を行うことができ、高い信頼性が求められる車両に適用し易い。

図３は、第１実施例の車両用ウォータポンプ１の制御部材４の側面図である。ラップスプリング３は、プーリ２の内周面２ａに沿うようプーリ２の回転方向（周方向）に巻かれ、ドライバ４１の接続部４１ｄおよびアーマチュア４２の接続部４２ｃに接続される。ドライバ４１の接続部４１ｄは、ドライバ４１の回転状態を非回転状態に切り替えたとき容易にラップスプリング３の径方向長さを可変させるべく、図３に示すように障壁４１ｃの被駆動軸５方向のインペラ７側に位置する。また、アーマチュア４２の接続部４２ｃは、障壁４２ｂの一端にラップスプリング３の他端３ｂを挿入する凹部４２ｅを備え、アーマチュア４２の回転状態を非回転状態に切り替えたとき容易にラップスプリング３の径方向長さを可変させるべく、図３に示すように障壁４２ｂの被駆動軸５方向の第一ベアリング１１側に位置する。そして、ラップスプリング３の端部３ａ、３ｂがドライバ４１およびアーマチュア４２の接続部４１ｄ、４２ｃの位置にそれぞれ接続されるため、ラップスプリング３は螺旋状の形状を呈するよう巻き回される。

図４は、第１実施例の車両用ウォータポンプ１の制御部材４の動作を示す詳細図である。

図４（ａ）は、車両用ウォータポンプ１の稼動時における制御部材４の状態を示す。車両用ウォータポンプ１の稼動時では、ドライバ４１およびアーマチュア４２が回転可能であり、ラップスプリング３自体がプーリ２の内周面２ａ方向に拡がるよう付勢することにより、プーリ２の内周面２ａとラップスプリング３とが接触している。尚、内周面２ａとラップスプリング３とが接触しているとき、電磁コイル６は、アーマチュア４２を吸引することでアーマチュア４２の回転状態を制御し、ドライバ４１の回転状態を制御できる。ドライバ４１の回転状態を制御することで、内周面２ａを押圧するラップスプリング３の押圧力が制御され、内周面２ａとラップスプリング３との接触状態が制御される。

図４（ｂ）は、車両用ウォータポンプ１の停止時における制御部材４の状態を示す。車両用ウォータポンプ１の停止時では、電磁コイル６がアーマチュ４２を吸引および固定している。また、板バネ４３に接続されているアーマチュア４２が固定されていることにより、ドライバ４１とアーマチュア４２および板バネ４３との間に摩擦が生じている。そして、アーマチュア４２と板バネ４３との摩擦力により、ドライバ４１は内周面２ａとラップスプリング３とが離間した状態で固定されている。このとき、ドライバ４１は図４（ａ）に示される位置より接続部４１ｄが接続部４２ｃ側に回転移動した状態で固定されている。このことから、ラップスプリング３の径方向長さをＰ１−Ｐ２分収縮させた状態でドライバ４１およびアーマチュア４２が固定されている。

以下、第１実施例の動作について説明する。尚、第１実施例のプーリ２、ドライバ４１およびアーマチュア４２は、図４において反時計回りである。

車両用ウォータポンプ１の稼動および停止状態は、内燃機関等の車両各部の暖機状態に応じて可変される。例えば、エンジンの暖機状態が低温である場合、車両用ウォータポンプ１が停止することで冷却水の循環を停止させ、エンジンの暖機を促進させる。また、エンジンの暖機状態が高温である場合、車両用ウォータポンプ１が稼動することで冷却水を循環させてエンジンの暖機状態を適温に維持する。尚、エンジンの暖機状態の適温に関しては車両用ウォータポンプ１を搭載する車両により異なる。

車両用ウォータポンプ１の稼動時（初期状態）には、電磁コイル６は停止状態（非通電状態）であり、図４（ａ）に示すように、ドライバ４１およびアーマチュア４２が回転可能であり、ラップスプリング３自体がプーリ２の内周面２ａ方向に拡がるよう付勢している。そして、プーリ２の内周面２ａとラップスプリング３とが接触しており、プーリ２の回転がドライバ４１に伝達されている。また、ドライバ４１が回転していることから、被駆動軸５を介してインペラ７が回転している。尚、プーリ２とラップスプリング３とが接触して同期回転しているとき、ラップスプリング３の付勢力とラップスプリング３に働く遠心力との合力による押圧力により、プーリ２とラップスプリング３との係合はより強固になる。また、プーリ２とラップスプリング３とが半クラッチ状態である場合、ラップスプリング３は滑りを伴いながらプーリ２の回転が伝達され、インペラ７にはプーリ２の回転力よりも小さい回転力が伝達される。

車両用ウォータポンプ１の稼動時から停止時へ移行するとき、電磁コイル６は、作動状態（通電状態）となりアーマチュア４２を磁気により吸引して電磁コイル６の吸着面６ｂに当接および固定させる。アーマチュア４２を固定後、ドライバ４１およびラップスプリング３は、慣性に従い回転し続けようとするため、図４（ｂ）に示すように、ドライバ４１の突出部４１ｂが図４（ａ）の状態よりアーマチュア４２の突出部４２ａ方向へ回転する。そして、ラップスプリング３の他端３ｂが固定された状態において、ラップスプリング３の一端３ａが他端３ｂ側へ回転することで、ラップスプリング３の巻き角が大きくなる。このことから、図４に示すように、ラップスプリング３はＰ１−Ｐ２分プーリ２の内周面２ａからプーリ２の回転軸芯方向へ離間し、プーリ２の回転がインペラ７へ伝達しない状態となり、車両用ウォータポンプ１は停止する。

車両用ウォータポンプ１の停止時から稼動時へ移行するとき、電磁コイル６の作動状態を停止（通電から非通電）させ、アーマチュア４２は板バネ４３の付勢力により電磁コイル６の吸着面６ｂから離間して回転可能となる。そして、ドライバ４１の接続部４１ｄとアーマチュア４２の接続部４２ｃとに接続されているラップスプリング３がプーリ２の内周面２ａ方向に付勢することにより、ドライバ４１の突出部４１ｂは図４（ａ）に示される位置へ戻る。ドライバ４１が回転可能となることにより、ラップスプリング３は、ラップスプリング３自体の付勢力が作用して車両用ウォータポンプ１の停止時より径方向長さが大きくなり、プーリ２の内周面２ａと接触して上記車両用ウォータポンプ１の稼動時の動作を行う。

第１実施例によると、制御部材４は、任意のタイミングでプーリ２の内周面２ａとラップスプリング３とのクラッチ作動を切り替えることができ、車両用ウォータポンプ１の稼動および停止状態を切り替えることができる。例えば、内燃機関であるエンジンの低温時に車両用ウォータポンプ１を停止状態にすることで、エンジンの暖機を促進させ、エンジンの冷却損失及びピストンとシリンダとのフリクションロスを低減でき、燃費の向上が図れる。更に、エンジンの冷却損失を低減できることから、エンジン内の温度を速やかに上昇させ燃料の不完全燃焼の発生を抑制でき、排気ガスの低減が図れる。

以下、第２実施例の車両用ウォータポンプ１ａを図５〜図７に基づいて説明する。

第２実施例の構成は、第１実施例の構成に対し第一ベアリング１１の位置、電磁コイル６の位置および板バネ４３の形状を変更したものであり、他の箇所に関しては、第１実施例と同様であるため、同一の部位および機能を有するものに同一の符号を用いる。

図５は、第２実施例の車両用ウォータポンプ１ａの各部構成を示す詳細図である。車両用ウォータポンプ１ａは、ドライバ４１（図６）の凸部４１ｇとアーマチュア４２（図６）の凸部４２ｄとに付設され、凸部４１ｇが移動可能とする長穴４３ｃを有する板バネ４３ｂを備える。

図６は、第２実施例の車両用ウォータポンプ１ａの図５におけるＢ−Ｂ断面図である。車両用ウォータポンプ１ａは、プーリ２とポンプハウジング１０との間に配設される第一ベアリング１１と、第一ベアリング１１とアーマチュア４２との間に配設される電磁コイル６と、を備える。

図７は、第２実施例の車両用ウォータポンプ１ａの制御部材４の動作を示す詳細図である。図７（ａ）は、車両用ウォータポンプ１ａの稼動時における制御部材４の状態を示す。車両用ウォータポンプ１ａの稼動時では、ドライバ４１およびアーマチュア４２が回転可能であり、ラップスプリング３自体がプーリ２の内周面２ａ方向に拡がるよう付勢することにより、プーリ２の内周面２ａとラップスプリング３とが接触している。尚、内周面２ａとラップスプリング３とが接触しているとき、電磁コイル６は、アーマチュア４２を吸引することでアーマチュア４２の回転状態を制御してドライバ４１の回転状態を制御できる。ドライバ４１の回転状態を制御することで、内周面２ａを押圧するラップスプリング３の押圧力が制御され、内周面２ａとラップスプリング３との接触状態が制御される。

図７（ｂ）は、車両用ウォータポンプ１ａの停止時における制御部材４の状態を示す。車両用ウォータポンプ１ａの停止時では、電磁コイル６がアーマチュ４２を吸引および固定している。また、板バネ４３ｂに接続されているアーマチュア４２が固定されていることにより、ドライバ４１とアーマチュア４２および板バネ４３ｂとの間に摩擦が生じている。そして、アーマチュア４２と板バネ４３ｂとの摩擦力により、ドライバ４１は内周面２ａとラップスプリング３とが離間した状態で固定されている。このとき、ドライバ４１は図７（ａ）に示される位置より接続部４１ｄが接続部４２ｃ側に回転移動した状態で固定されている。このことから、ラップスプリング３の径方向長さをＰ３−Ｐ４分収縮させた状態でドライバ４１およびアーマチュア４２が固定されている。

以下、第２実施例の動作について説明する。尚、第２実施例のプーリ２、ドライバ４１およびアーマチュア４２は、図７において反時計回りである。

車両用ウォータポンプ１ａの稼動時（初期状態）には、電磁コイル６は停止状態（非通電状態）であり、図７（ａ）に示すように、ドライバ４１およびアーマチュア４２が回転可能であり、ラップスプリング３がプーリ２の内周面２ａ方向に拡がるよう付勢している。そして、プーリ２の内周面２ａとラップスプリング３とが接触しており、プーリ２の回転がドライバ４１に伝達されている。また、ドライバ４１が回転していることにより、被駆動軸５を介してインペラ７が回転している。尚、プーリ２とラップスプリング３とが接触して同期回転しているとき、ラップスプリング３の付勢力とラップスプリング３に働く遠心力との合力による押圧力により、プーリ２とラップスプリング３との係合はより強固になる。また、プーリ２とラップスプリング３とが半クラッチ状態である場合、ラップスプリング３は滑りを伴いながらプーリ２の回転が伝達され、インペラ７にはプーリ２の回転力よりも小さい回転力が伝達される。

車両用ウォータポンプ１ａの稼動時から停止時へ移行するとき、電磁コイル６は、作動状態（通電状態）となりアーマチュア４２を吸引して電磁コイル６の吸着面６ｂに当接および固定させる。アーマチュア４２を固定後、ドライバ４１およびラップスプリング３は、慣性に従い回転し続けようとするため、図７（ｂ）に示すように、ドライバ４１の突出部４１ｂが図７（ａ）の状態よりアーマチュア４２の突出部４２ａ方向へ回転する。そして、ラップスプリング３の他端３ｂが固定された状態において、ラップスプリング３の一端３ａが他端３ｂ側へ回転することで、ラップスプリング３の巻き角が大きくなる。ラップスプリング３の巻き角が大きくなることにより、図７で示すように、ラップスプリング３はＰ３−Ｐ４分プーリ２の内周面２ａからプーリ２の回転軸芯方向へ離間し、プーリ２の回転がインペラ７へ伝達しない状態となり、車両用ウォータポンプ１ａは停止する。他の動作に関しては第１実施例と同様である。

第２実施例によると、第一ベアリング１１がプーリ２とポンプハウジング１０との間に配設されることから、第１実施例と比べ被駆動軸５に作用する荷重を小さくできる。詳述すると、第１実施例の場合、第一ベアリング１１は、図２に示すように第２ベアリング１２に回転可能に支持された被駆動軸５の一端とプーリ２との間に配設されているのに対して、第２実施例では、第一ベアリング１１は、図６に示すようにポンプハウジング１０に配設されている。言い換えると、第１実施例においてプーリ２は、第二ベアリング１２と被駆動軸５と第一ベアリング１１とを介して回転可能に固定部材であるポンプハウジング１０に支持されるのに対し、第２実施例のプーリ２は、第一ベアリング１１のみを介して回転可能に固定部材であるポンプハウジング１０に支持される。そのため、プーリ２が受ける荷重（内燃機関等の駆動装置方向にベルト等により引っ張られる力）が、第１実施例では被駆動軸５の一端部に作用する偏荷重となるのに対し、第２実施例では被駆動軸５を介さずに固定部材であるポンプハウジング１０に作用する。第２実施例において、被駆動軸５に偏荷重が作用しないため、車両用ウォータポンプ１の摩擦損失が抑制されるとともに故障の発生も抑制される。

尚、第１実施例および第２実施例では、ドライバ４１およびアーマチュア４２の突出部４１ｂ、４２ａを複数備えているが、少なくとも一つあれば第１実施例の効果は得られる。ドライバ４１およびアーマチュア４２の突出部４１ｂ、４２ａを一つにした場合では、接続部４１ｄおよび４２ｃを有する構成が必須である。また、ドライバ４１の障壁４１ｃの各端部４１ｆはプーリ２の内周面２ａ方向に延在するが、アーマチュア４２の障壁４１ｂのように端部が延在していない形状でもよい。また、ドライバ４１の接続部４１ｄおよびアーマチュア４２の接続部４２ｃは、隣り合う位置に配設されているが、この構成に限定されない。

また、エアギャップ１３を形成する構成は、ドライバ４１とアーマチュア４２との間に引きバネを付設し、アーマチュア４２をドライバ４１方向に引き付ける構成としても同様の作用効果が得られる。

また、ラップスプリング３の径方向長さの変化域は、ドライバ４１の突出部４１ｂの長さ、障壁４１ｃの肉厚、ラップスプリング３の付勢力およびラップスプリング３のスプリング長により定められる。また、ラップスプリング３の太さ、ドライバ４１の接続部４１ｄとアーマチュア４２の接続部４２ｃとの被駆動軸５方向の間隔およびドライバ４１の各端部４１ｆの被駆動軸５方向の間隔により、ラップスプリング３の巻き数を可変できる。

１ 車両用ウォータポンプ
２ プーリ（動力伝達部材）
２ａ 内周面
３ ラップスプリング（付勢部材）
４ 制御部材
４１ ドライバ
４２ アーマチュア（磁気吸引部）
５ 被駆動軸
６ 電磁コイル（駆動部）
６ｂ 吸着面（作用面）
７ インペラ

Claims (6)

1. 外部の動力によって回転駆動される動力伝達部材と、
   前記動力伝達部材と独立回転可能である被駆動軸と、
   前記被駆動軸の回転が伝達されるインペラと、
   前記動力伝達部材の内周面を接触可能に付勢し、前記内周面と接触しているときに回転して前記動力伝達部材の回転を前記被駆動軸に伝達可能であり、前記動力伝達部材の周方向に巻き回された形状を呈する付勢部材と、
   前記動力伝達部材と前記付勢部材との接触および非接触を切り替えかつ接触状態を制御する制御部材と、
   を備える車両用ウォータポンプ。
2. 前記制御部材は、
   前記付勢部材の一端と前記被駆動軸とに接続されたドライバと、
   前記付勢部材の他端が接続された磁気吸引部と、
   前記磁気吸引部を磁気により吸引する駆動部と、を備え、
   前記駆動部は、前記磁気吸引部を吸引することで、前記付勢部材の径方向長さを制御する請求項１に記載の車両用ウォータポンプ。
3. 前記駆動部は、前記磁気吸引部に対向して設けられ、前記磁気吸引部に作用する吸引力を発生して前記磁気吸引部を前記被駆動軸方向に吸引する作用面を有する請求項２に記載の車両用ウォータポンプ。
4. 前記付勢部材は、前記駆動部の停止時に前記動力伝達部材と接触する請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の車両用ウォータポンプ。
5. 外部の動力によって回転駆動される動力伝達部材と、
   前記動力伝達部材と独立回転可能である被駆動軸と、
   前記被駆動軸の回転が伝達されるインペラと、
   前記動力伝達部材の内周面を押圧することにより前記動力伝達部材の回転を前記被駆動軸に伝達可能な付勢部材と、
   前記付勢部材による前記内周面への押圧力を制御する制御部材と、を備え、
   前記付勢部材は前記動力伝達部材の周方向に巻き回された形状を呈し、
   前記制御部材は前記付勢部材の径方向長さを可変することにより前記内周面と前記付勢部材との接触および非接触の切り替えを行うと共に前記内周面と前記付勢部材との接触時において前記付勢部材による前記内周面への押圧力の制御を行う車両用ウォータポンプ。
6. 外部の動力によって回転駆動される動力伝達部材と、
   前記動力伝達部材と独立回転可能である被駆動軸と、
   前記被駆動軸の回転が伝達されるインペラと、
   前記動力伝達部材の内周面を押圧することにより前記動力伝達部材の回転を前記被駆動軸に伝達可能な付勢部材と、
   前記付勢部材による前記内周面への押圧力を制御する制御部材と、を備え、
   前記付勢部材は前記動力伝達部材の周方向に巻き回された形状を呈し、
   前記制御部材は前記付勢部材の径方向長さを可変することにより前記内周面と前記付勢部材との接触および非接触の切り替えを行う車両用ウォータポンプ。

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