JP2012162988A - ウォータポンプ装置 - Google Patents

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奈雄 稲▲崎▼
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Abstract

【課題】極めて簡単な構造によってクラッチ機構を構成することができると共に、配置スペースの確保が容易でかつ軽量化やコスト低減を図ることができるウォータポンプ装置を提供する。
【解決手段】ハウジング10と、回転軸20と、インペラ部材40と、クラッチ機構50とを備える。クラッチ機構50は、回転軸20の外周面と、インペラ部材40のボス部42の内周面との間の環状空間に嵌込まれ、回転軸20に常時トルク伝達可能に結合される筒状のブシュ51を有する。ブシュ51は、インペラ部材40よりも熱膨張係数が大きい材料によって形成される。冷却水室内の冷却水が常温の時には、ブシュ51の外周面とインペラ部材40のボス部42の内周面との間に僅かな隙間S1が設けられる。冷却水室内の冷却水が高温の時には、ブシュ51が熱膨張してその外周面がインペラ部材40のボス部42の内周面にトルク伝達可能に接触する。
【選択図】図1

Description

この発明はエンジンの冷却水を循環する循環経路に配設されるウォータポンプ装置に関する。
従来、ウォータポンプ装置においては、エンジンの作動によってベルト駆動されるプーリを有する回転軸にインペラ部材が組み付けられる。また、インペラ部材は、ハウジングの冷却水室内に配置され、回転軸と共に回転することで冷却水を循環する。
このようなウォータポンプ装置おいて、燃費向上を図るため、プーリと回転軸との間に電磁クラッチ機構が配置されたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
すなわち、冷却水が高温の時に、プーリのトルクを電磁クラッチ機構によって回転軸及びインペラ部材に伝達させ、冷却水が常温の時にプーリの回転軸に対するトルク伝達を電磁クラッチ機構によって断つように構成している。
特開2004−150300号公報
ところで、電磁クラッチ機構は、構成部品点数が多くコスト高となると共に、重量が重く、かつ配置スペースの確保も困難となる場合がある。
また、電磁クラッチ機構が故障した際には、冷却水を循環できないので、実用上は冗長性を備えるために、追加機構が必要となる。
この発明の目的は、前記問題点に鑑み、極めて簡単な構造によってクラッチ機構を構成することができると共に、配置スペースの確保が容易でかつ軽量化やコスト低減を図ることができるウォータポンプ装置を提供することである。
前記課題を解決するために、この発明の請求項1に係るウォータポンプ装置は、ハウジングと、このハウジングに回転可能に支持される回転軸と、この回転軸に組み付けられ、かつ前記ハウジングの冷却水室内に配置されて冷却水を循環するインペラ部材と、冷却水が高温の時に前記回転軸のトルクを前記インペラ部材に伝達し、冷却水が常温の時に前記回転軸のインペラ部材に対するトルク伝達を断つクラッチ機構とを備えたウォータポンプ装置であって、
前記クラッチ機構は、前記回転軸の外周面と、前記インペラ部材のボス部の内周面との間の環状空間に嵌込まれ、かつ前記回転軸に常時トルク伝達可能に結合される筒状のブシュを有し、
前記ブシュは、前記インペラ部材よりも熱膨張係数が大きい材料によって形成され、
前記冷却水室内の冷却水が常温の時には、前記ブシュの外周面と前記インペラ部材のボス部の内周面との間に僅かな隙間が設けられ、
前記冷却水室内の冷却水が高温の時には、前記ブシュが熱膨張してその外周面が前記インペラ部材のボス部の内周面にトルク伝達可能に接触する構成にしてあることを特徴とする。
前記構成によると、冷却水室内の冷却水が常温(常温以下も含む)の時には、ブシュの外周面とインペラ部材のボス部の内周面との間に僅かな隙間が設けられることによって、回転軸のインペラ部材に対するトルク伝達が断たれる。
また、冷却水室内の冷却水が高温(設定温度以上)の時には、ブシュが熱膨張してその外周面がインペラ部材のボス部の内周面にトルク伝達可能に接触する。このため、回転軸のトルクがブシュを介してインペラ部材に伝達される。
前記したように、インペラ部材よりも熱膨張係数が大きいブシュを回転軸の外周面と、インペラ部材のボス部の内周面との間の環状空間に嵌込むという極めて簡単な構造によってクラッチ機構を構成することができる。
このため、クラッチ機構としてのブシュの配置スペースの確保が容易でかつ軽量化やコスト低減に効果が大きい。
請求項2に係るウォータポンプ装置は、請求項1に記載のウォータポンプ装置であって、
ブシュの外周面と、インペラ部材のボス部の内周面とは、それぞれテーパ面に形成されていることを特徴とする。
前記構成によると、ブシュの外周面と、インペラ部材のボス部の内周面とをテーパ面で嵌合することによって調心性やトルク伝達性の向上を図ることができる。
この発明の実施例1に係るウォータポンプ装置を示す縦断面図である。 同じく回転軸とブシュとインペラ部材との嵌合部分を示す図1のII−II線に沿う横断面図である。 同じくブシュが熱膨張して回転軸とインペラ部材とがトルク伝達可能に嵌合された状態を示す縦断面図である。 この発明の実施例2に係るウォータポンプ装置の回転軸とブシュとインペラ部材との嵌合部分を示す縦断面図である。 同じくブシュが熱膨張して回転軸とインペラ部材とがトルク伝達可能に嵌合された状態を示す縦断面図である。
この発明を実施するための形態について実施例にしたがって説明する。
この発明の実施例1を図1〜図3にしたがって説明する。
図1に示すように、この実施例1に係るウォータポンプ装置は、ハウジング10と、回転軸20と、プーリ部材30と、インペラ部材40と、クラッチ機構50とを備える。
ハウジング10は、軸方向に分割されかつ締結ボルト14によって一体状に連結される第1ハウジング11と第2ハウジング12とにより構成されている。そして、第1、第2の両ハウジング11、12の間に、エンジンに対する冷却水(例えば、ロングライフクーラント)を循環する循環経路の一部に連通する冷却水室13が形成される。
図1に示すように、第1ハウジング11には、軸受15(例えば、針状ころ軸受等の転がり軸受又は滑り軸受)によって回転軸20が回転可能に支持される。
回転軸20の一端部は、ハウジング10の外部に所定長さだけ突出されている。そして、回転軸20の一端側の外周面には、エンジンの作動によって駆動される駆動ベルト(図示しない)が張設されるプーリ部材30がそのボス部31においてトルク伝達可能に嵌合されて組み付けられる。
また、回転軸20の他端部は、ハウジング10の冷却水室13内に突入される。そして、回転軸20の他端部には、インペラ組付軸部21と、このインペラ組付軸部21の先端から突出された先端軸部24とが同軸上に形成されている。
図1〜図3に示すように、回転軸20の他端側のインペラ組付軸部21には、クラッチ機構50を介してインペラ部材40が組み付けられる。
インペラ部材40は、ハウジング10の冷却水室13内に配設されて冷却水を循環するものであり、多数の羽根板部41と、ボス部42と、端壁部44とを備えて構成される。
そして、インペラ部材40は、そのボス部42が次に詳述するクラッチ機構50を介在させてインペラ組付軸部21の外周に嵌込まれると共に、端壁部44の中心に形成された貫通孔45に回転軸20の先端軸部24が嵌挿される。
さらに、回転軸20の先端軸部24の先端に抜止リング25がねじ26によって締め付けられることで、インペラ部材40がインペラ組付軸部21に組み付けられる。
クラッチ機構50は、冷却水室13内の冷却水が高温(設定温度以上)の時に回転軸20のトルクをインペラ部材40に伝達し、冷却水が常温(常温以下も含む)の時に回転軸20のインペラ部材40に対するトルク伝達を断つ。
すなわち、図1〜図3に示すように、クラッチ機構50は、回転軸20のインペラ組付軸部21の外周面と、インペラ部材40のボス部42の内周面との間の環状空間に嵌込まれる筒状のブシュ51を有している。
また、インペラ組付軸部21と、ブシュ51とは、常時トルク伝達可能に、これら相互の嵌合面には、図2に示すように、雄雌のスプライン歯23、52(雄雌のセレーション歯、キーとキー溝等による常時トルク伝達可能な結合構造であればどのような結合構造であってもよい)がそれぞれ形成されている。
また、この実施例1において、インペラ組付軸部21の外周面と、ブシュ51の内周面とは、それぞれテーパ面に形成されている。そして、これら両テーパ面に雄雌のスプライン歯23、52がそれぞれ形成されている。
また、ブシュ51は、インペラ部材40よりも熱膨張係数が大きい材料によって形成される。例えば、インペラ部材40が鋼鉄製である場合、ブシュ51は、鋼鉄よりも熱膨張係数が大きいアルミ、合成樹脂等により形成される。
そして、ハウジング10の冷却水室13内の冷却水が常温の時には、図1に示すように、ブシュ51の外周面とインペラ部材40のボス部42の内周面との間に僅かな隙間S1が設けられる。
また、ハウジング10の冷却水室13内の冷却水が高温の時には、図3に示すように、ブシュ51が熱膨張してその外周面がインペラ部材40のボス部42の内周面にトルク伝達可能に接触する構成にしてある。
また、この実施例1において、ブシュ51の外周面と、インペラ部材40のボス部42の内周面とは、それぞれテーパ面に形成されている。
この実施例1に係るウォータポンプ装置は上述したように構成される。
したがって、ハウジング10の冷却水室13内の冷却水が常温の時(常温以下も含む)には、図1と図2に示すように、ブシュ51の外周面とインペラ部材40のボス部42の内周面との間に僅かな隙間S1が設けられる。この隙間S1によって、プーリ部材30から伝達される回転軸20のインペラ部材40に対するトルク伝達が断たれる。これによって、回転軸20が小さいトルクで回転されるため、燃費向上に効果がある。
また、ハウジング10の冷却水室13内の冷却水が高温(設定温度以上)の時には、ブシュ51とインペラ部材40との熱膨張係数の差に相当する分だけ、インペラ部材40に対しブシュ51が相対的に熱膨張してその外周面がインペラ部材40のボス部42の内周面にトルク伝達可能に接触する。
このため、プーリ部材30から伝達される回転軸20のトルクがブシュ51を介してインペラ部材40に伝達される。これによって、インペラ部材40が回転し、ハウジング10の冷却水室13内の冷却水が循環される。
前記したように、インペラ部材40よりも熱膨張係数が大きいブシュ51を回転軸20のインペラ組付軸部21の外周面と、インペラ部材40のボス部42の内周面との間の環状空間に嵌込むという極めて簡単な構造によってクラッチ機構50を構成することができる。
このため、クラッチ機構50としてのブシュ51の配置スペースの確保が容易でかつ軽量化やコスト低減に効果が大きい。
また、この実施例1において、ブシュ51の外周面と、インペラ部材40のボス部42の内周面とをテーパ面で嵌合することによって調心性やトルク伝達性の向上を図ることができる。
また、不具合が万一発生した場合には、ブシュ51の外周面とインペラ部材40のボス部42の内周面とが焼付きを起こし、すなわち、インペラ部材40は、トルク伝達される状態となり、フェイルセーフ機能も併せ持つのである。
次に、この発明の実施例2を図4と図5にしたがって説明する。
図4に示すように、この実施例2においては、回転軸120のインペラ組付軸部121の外周面と、ブシュ151の内周面とは、それぞれ円筒面に形成されている。そして、これら両円筒面に、常時噛み合ってトルク伝達可能な雄雌のスプライン歯123、152(雄雌のセレーション歯、キーとキー溝等による常時トルク伝達可能な結合構造であれば同様な結合構造であってもよい)がそれぞれ形成されている。
また、クラッチ機構150を構成するブシュ151は、実施例1と同様にしてインペラ部材140よりも熱膨張係数が大きい材料によって形成される。
そして、ハウジングの冷却水室(図示しない)内の冷却水が常温の時には、図4に示すように、ブシュ151の外周面とインペラ部材140のボス部142の内周面との間に僅かな隙間S2が設けられる。
また、ハウジングの冷却水室内の冷却水が高温の時には、図5に示すように、ブシュ151が熱膨張してその外周面がインペラ部材140のボス部142の内周面にトルク伝達可能に接触する構成にしてある。
また、この実施例2においては、ブシュ151の外周面と、インペラ部材140のボス部142の内周面とは、それぞれ円筒面に形成されている。
この実施例2のその他の構成は実施例1と同様に構成されるため、その説明は省略する。
この実施例2に係るウォータポンプ装置は上述したように構成される。
したがって、この実施例2においても、実施例1と同様にして、インペラ部材140よりも熱膨張係数が大きいブシュ151を回転軸120のインペラ組付軸部121の外周面と、インペラ部材140のボス部142の内周面との間の環状空間に嵌込むという極めて簡単な構造によってクラッチ機構150を構成することができる。
このため、クラッチ機構150としてのブシュ151の配置スペースの確保が容易でかつ軽量化やコスト低減に効果が大きい。
なお、この発明は前記実施例1に限定するものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施することもできる。
10 ハウジング
11 第1ハウジング
12 第2ハウジング
13 冷却水室
20 回転軸
30 プーリ部材
40 インペラ部材
42 ボス部
50 クラッチ機構
51 ブシュ

Claims (2)

  1. ハウジングと、このハウジングに回転可能に支持される回転軸と、この回転軸に組み付けられ、かつ前記ハウジングの冷却水室内に配置されて冷却水を循環するインペラ部材と、冷却水が高温の時に前記回転軸のトルクを前記インペラ部材に伝達し、冷却水が常温の時に前記回転軸のインペラ部材に対するトルク伝達を断つクラッチ機構とを備えたウォータポンプ装置であって、
    前記クラッチ機構は、前記回転軸の外周面と、前記インペラ部材のボス部の内周面との間の環状空間に嵌込まれ、かつ前記回転軸に常時トルク伝達可能に結合される筒状のブシュを有し、
    前記ブシュは、前記インペラ部材よりも熱膨張係数が大きい材料によって形成され、
    前記冷却水室内の冷却水が常温の時には、前記ブシュの外周面と前記インペラ部材のボス部の内周面との間に僅かな隙間が設けられ、
    前記冷却水室内の冷却水が高温の時には、前記ブシュが熱膨張してその外周面が前記インペラ部材のボス部の内周面にトルク伝達可能に接触する構成にしてあることを特徴とするウォータポンプ装置。
  2. 請求項1に記載のウォータポンプ装置であって、
    ブシュの外周面と、インペラ部材のボス部の内周面とは、それぞれテーパ面に形成されていることを特徴とするウォータポンプ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104384121A (zh) * 2014-11-17 2015-03-04 宁波市镇海怡福莱文化创意有限公司 一种平面洗刷器
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