JP2011512503A - ウォーターポンプの電磁クラッチ - Google Patents

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Abstract

本発明は、エンジンの冷却水温度によってプーリーとウォーターポンプの駆動軸との間の駆動力伝達を断続可能なウォーターポンプの電磁クラッチに関するもので、冷却水温度が基準値以上の場合、バネによってクラッチのプーリー及びメインクラッチが、スクリューによってディスクの両面に接触可能にして、プーリーの駆動力が駆動軸に伝達されウォーターポンプが作動可能にし、冷却水温度が基準値よりも小さい場合、コイルに電圧を印加しクラッチのプーリーがコイルに接触しながらスクリューによってメインクラッチをディスクから分離させ、プーリーの駆動力が駆動軸に伝達することを遮断して、ウォーターポンプの作動を停止させるようにしたことを特徴とする。

Description

本発明は、車両用エンジンにおいて、冷却水を循環させるウォーターポンプをエンジンが一定の温度に上昇するまで作動停止可能にして、エンジンのウォーミングアップ時間を短縮可能にすることで、低温でのエンジン作動によってエンジン磨耗や排気ガスの増加又は燃費の低下を防止可能にすることに関する。
また、本発明は通常の運転区間においても、従来の冷却水の温度変化の範囲よりも、その幅をさらに狭めることができ、一定の温度でエンジンの４行程サイクルが進行されて燃費を向上させ、エンジン動力の伝達効率を増大させることができるようにしたものに関する。
ウォーターポンプは、エンジンのシリンダブロック又はヘッドで加熱された冷却水をラジエータにより循環させ、エンジンの過熱を防止する装置であるが、エンジン始動時の、特に冬季のエンジン温度が低温状態においては、潤滑油の循環が不十分で低い温度による不完全燃焼により排気ガスが増加し、燃料の消費率も増加するので、エンジン始動後からエンジン温度がある程度上昇するまで、一定の時間空回転するウォーミングアップ後に走行を開始する。
したがって、エンジン始動後のエンジン温度が一定の水準に到達する前には、エンジンの冷却は不要なことなので、冷却水が低温の場合にはウォーターポンプの作動を停止させることが好ましい。
従来のウォーターポンプをエンジン温度と連携させ、選択的に作動可能にすることについては、韓国公開特許の特１９９６−１１１５４（１９９６.１２.１５公開）、特２０００−３２５８９（１９９８.１１.１６公開）、特２００２-３３２６９（２００２.５.６公開）などに、エンジン温度が適正水準に到達する時のウォーターポンプのプーリーとウォーターポンプの駆動軸とを電磁クラッチで結合させ、冷却水が循環可能にしたことが開示されている。
本発明は、ウォーターポンプの駆動を電磁クラッチを利用してエンジン温度によって選択的に断続可能に構成されるが、ウォーターポンプがエンジンの持続的な作動のために必須のものなので、電磁クラッチ装置の異常有無に関わらずウォーターポンプを作動可能にする安全性を与え、ウォーターポンプのプーリーと駆動軸との断続を確実にできるようにする構成を提供するものである。
本発明は、電磁クラッチの「オフ（OFF）」時のウォーターポンプのプーリーと駆動軸とが接続してウォーターポンプを駆動可能にし、電磁クラッチの「オン（ON）」時のウォーターポンプのプーリーと駆動軸との接続が遮断されてウォーターポンプの作動が停止するようにし、電磁クラッチ又は電磁クラッチの電源供給において異常が発生する場合でもウォーターポンプの駆動が停止しないように構成する。
また、本発明はウォーターポンプの駆動力を伝達するクラッチの構成要素の間で、スクリューとプーリーとに作用する負荷を利用してロッキング可能にし、クラッチの接触面でスリップの発生を防止可能にして信頼性を向上可能に構成する。
本発明は、電磁クラッチが作動しない場合には、ウォーターポンプのプーリーと駆動軸とが分離しないように構成し、電磁クラッチ又は電源供給系統において異常が発生する場合でもウォーターポンプの作動に支障がないようにしてエンジンが過熱することを防止し、エンジンの低温状態では、電磁クラッチが作動してエンジンが一定の温度以上加温された状態でのみ、ウォーターポンプが駆動可能にしてエンジンのウォーミングアップ時間を著しく短縮してエンジン磨耗や排気ガス又は燃料消費の増加などを防止可能にする効果がある。
図１は、本発明にかかるウォーターポンプの電磁クラッチ側断面の分解断面図である。 図２は、本発明にかかるウォーターポンプの電磁クラッチが「オフ」になった状態を示す図である。 図３は、本発明にかかるウォーターポンプの電磁クラッチが「オン」になった状態を示す図である。 図４は、本発明にかかるウォーターポンプの電磁クラッチの組立斜視図である。
エンジンの冷却水温度によってプーリーと駆動軸との間の駆動力の伝達を断続可能なウォーターポンプの電磁クラッチにおいて、冷却水温度が基準値以上の場合、バネ１７によってクラッチのプーリー５及びメインクラッチ６が、スクリュー１４によってディスク１３の両面に接触するようにしてプーリー１の駆動力を駆動軸に伝達してウォーターポンプを作動可能にし、冷却水温度が基準値よりも小さい場合、コイル４に電源が供給されてクラッチのプーリー５がコイル４に接触しながら、スクリュー１４によってメインクラッチ６とクラッチのプーリー５とをディスク１３から分離させてプーリー１の駆動力が駆動軸２に伝達されることを遮断可能にしたことを特徴とするウォーターポンプの電磁クラッチを最良の形態とする。
本発明は、電磁クラッチのコイルに電源が供給されない状態では、プーリーと駆動軸とが一体で回転しながらウォーターポンプが冷却水を循環させ、冷却水又はエンジン温度が適正温度、例えば８０℃〜８５℃以下と判断されると、電磁クラッチのコイルに電圧を印加してプーリーと駆動軸との接続を分離させ、ウォーターポンプの作動を停止させる。
以下に、本発明の好ましい実施例について添付した図面を参照して詳細に説明する。
詳細な説明の前に、本発明の要旨を不明瞭にしない範囲内で、周知の構成については、詳細な説明を省略するか簡略にして本発明の特徴的な構成をより明確にする。
図１は本発明のウォーターポンプの電磁クラッチ側断面の分解断面図であり、図２は本発明のウォーターポンプの電磁クラッチが「オフ」になった状態を示す図で、図３は本発明のウォーターポンプの電磁クラッチが「オン」になった状態を示す図で、図４は本発明のウォーターポンプの電磁クラッチの組立斜視図である。
図面に示したように、本発明はウォーターポンプのプーリー１の内部にプーリー１と駆動軸２との間の動力伝達を選択的に断続可能なクラッチ機構が内蔵されている。
クラッチ機構は、ヨーク３及びコイル４で構成される電磁クラッチと、電磁クラッチの磁力によって移動するクラッチのプーリー５と、クラッチのプーリー５によって連動するメインクラッチ６とで構成される。
クラッチ機構を構成するヨーク３には、環状のコイル４が内蔵され、ウォーターポンプのボディ７に嵌合固定され、外部の電源と繋がる。
ボディ７には、羽根車８と繋がる駆動軸２と、駆動軸２の気密を保持するメカニカルシール１０とが内蔵される。
駆動軸２には、駆動軸２とスプールライン１１が結合するメインクラッチ６が挿入され、駆動軸２の端部にはメインクラッチ６、プーリー１などの離脱を防止するセンターナット１２が結合され、メインクラッチ６の移動距離を制限する。
メインクラッチ６から円周方向に突出する円盤部分は、プーリー１と一体に形成されるディスク１３の外面との接触及び離脱が可能に構成され、メインクラッチ６の円筒部分の外周にはスクリュー１４が形成され、クラッチのプーリー５のクラッチロック１５と結合される。
クラッチのプーリー５は、円盤状の形態を有し、内径方向にスクリュー１４が形成された円筒形態のクラッチロック１５と一体に形成され、クラッチのプーリー５の円盤と駆動軸２に固定されたストッパー１６との間には、バネ１７が挿入され、クラッチのプーリー５の円盤をプーリー１と一体に形成されたディスク１３の方向に押圧して密着させる。
さらに、クラッチのプーリー５の円盤はヨーク３に内蔵されたコイル４の電磁気力に反応してコイル４に電圧を印加するとコイル４と接触して固定され、コイル４に電磁気力が除去されるとバネ１７の弾力によって分離され、ディスク１３と接触する。
以下に、本発明の作用について説明する。
図２は、冷却水の温度センサー（図示省略）及び制御装置（図示省略）によってエンジンの冷却水温度が一定の水準以上と判断して電磁クラッチ装置のコイル４に電源が「オフ」になった状態を示す図である。
コイル４の電源が「オフ」になった状態では、プーリー１と駆動軸２とが一体化されてウォーターポンプが作動し、クラッチのプーリー５がバネ１７の圧力によってディスク１３側へ前進すると、クラッチのプーリー５と一体化されたクラッチロック１５の内径部分に形成されたスクリュー１４と、メインクラッチ６の円筒部分の外周に形成されたスクリュー１４の結合部とが相対回転しながら、クラッチのプーリー５の円盤部分がディスク１３の内側から前進し、メインクラッチ６の円盤部分がディスク１３の外側からディスク１３側に後退し、ディスク１３の表裏面をクラッチのプーリー５の円盤とメインクラッチ６の円盤とが強く密着してプーリー１のディスク１３と一体で回転可能にし、プーリー１の回転力がメインクラッチ６の円筒部分の内径に形成されたスプールライン１１と結合する駆動軸２に伝達され、羽根車８を回転させて冷却水を循環可能にした。
したがって、本発明では電磁クラッチに異常が発生したり、電源供給に異常が発生したりしてもウォーターポンプの駆動には支障を招くことはない。
図３は、冷却水の温度センサー及び制御装置によってエンジンの冷却水温度が基準以上の低温であると判断して電磁クラッチ装置のコイル４の電源をオンにした状態を示す図である。
コイル４の電源がオンになると、クラッチのプーリー５の円盤部分がコイル４と接触しながらディスク１３と分離され、クラッチのプーリー５がスクリュー１４によって回転しながら移動すると、スクリュー１４によってメインクラッチ６の円筒部分もクラッチのプーリー５の移動方向と反対側に移動しながらディスク１３と分離され、プーリー１と駆動軸２との間の駆動力伝達を遮断し、ウォーターポンプは作動されなくなる。
本発明は、自動車エンジンのウォーミングアップ時間の短縮のための用途及び冷却水温度を一定に保持させ、燃費向上に寄与する用途として使用できる。
１ プーリー ２ 駆動軸
３ ヨーク ４ コイル
５ クラッチのプーリー ６ メインクラッチ
７ ボディ ８ 羽根車
１０ メカニカルシール １１ スプールライン
１２ センターナット １３ ディスク
１４ スクリュー １５ クラッチロック
１６ ストッパー １７ バネ

Claims (1)

  1. エンジンの冷却水温度によってプーリーと駆動軸との間の駆動力伝達を断続可能なウォーターポンプの電磁クラッチにおいて、
    上記冷却水温度が基準値以上の場合、バネ（１７）によってクラッチのプーリー（５）及びメインクラッチ（６）がスクリュー（１４）によってディスク（１３）の両面に接触するようにして上記プーリー（１）の駆動力が上記駆動軸に伝達されて上記ウォーターポンプを作動可能にし、
    上記冷却水温度が基準値よりも小さい場合、コイル（４）に電源が供給されて上記クラッチのプーリー（５）が上記コイル（４）に接触しながら上記スクリュー（１４）によって上記メインクラッチ（６）及び上記クラッチのプーリー（５）を上記ディスク（１３）から分離させ、上記プーリー（１）の駆動力が上記駆動軸（２）に伝達されることを遮断可能にする
    ことを特徴とするウォーターポンプの電磁クラッチ。
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