JP2013189886A - ウォータポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】インペラからクラッチスプリング側へ冷却水を強制的に供給して摩耗粉の付着を抑制し得るウォータポンプを提供する。
【解決手段】ウォータポンプ１は、ポンプハウジング２の内部に有するポンプ室３内に回転自在に支持された駆動軸６と、前記ポンプ室に収容され、駆動軸の先端側の小径軸部６ｂに、軸受部１５と従動リング１６を介して相対回転自在に設けられたインペラ７と、を備え、前記駆動軸の駆動リング１４と前記従動部材の各外周面にクラッチスプリング２０を設け、前記インペラは、円盤状に形成された基部７ａと、基部の前面側に回転中心側から放射状に設けられた６枚の羽根部７ｂと、を有すると共に、基部の前記クラッチスプリングの一端側に軸方向から対向する位置にクラッチスプリング方向へ冷却水を導く導水孔２６，２７を形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばエンジンを冷却するための冷却水をエンジン内部に供給するために用いられるウォータポンプに関する。

この種の従来のウォータポンプとしては、以下の特許文献１に記載されたものが知られている。

概略を説明すると、ポンプハウジングの内部に軸受部を介して駆動軸が回転自在に支持されていると共に、ポンプハウジングの内部前端側に形成されたポンプ室には、駆動軸の先端部に固定されたインペラが回転自在に設けられている。また、前記駆動軸の前記インペラに対する回転伝達力を連結あるいは遮断するクラッチ機構が設けられている。

このクラッチ機構は、例えばバイメタルを利用して温度変化によって摩擦接触による摩擦接触面の接触、遮断することにより、前記駆動軸とインペラを断続させるようになっており、暖機完了後は、駆動軸とインペラを連結して機関を冷却すると共に、冷機始動後の一定時間は、駆動軸とインペラの連結を遮断して暖機性能を向上させるようになっている。

特開昭６０−１１１０１６号公報

しかしながら、前記ウォータポンプにあっては、前記クラッチ機構がインペラの前端側に直接的に設けられポンプ室に臨んでいることから、該インペラの前方に形成された吸入通路が絞られた状態になって、冷却水の吸入量が低下するおそれがあった。

そこで、前記クラッチ機構を、ポンプ室と反対側のインペラの後端側に配置することも考えられるが、インペラの後端側は冷却水の水廻りが生じ難いことから、クラッチ機構の摩擦によって発生した摩耗粉などが摩擦接触面に付着してしまい、クラッチ機構の性能が低下するおそれがある。

本発明は、前記従来のウォータポンプの実情に鑑みて案出されたもので、インペラの背面側に配置されたクラッチ機構に冷却水を強制的に供給して摩耗粉などを洗い流すことによりクラッチ機構の性能の低下を抑制できるウォータポンプを提供することを目的している。

請求項１に記載の発明は、ポンプ室を形成するポンプハウジングと、一端部側に外部から回転動力が伝達されると共に、前記ポンプ室内に回転自在に支持された駆動軸と、前記ポンプ室に収容されると共に、前記駆動軸の他端部側に配置され、中央部から径方向に延出した円盤状の基部及び該基部に複数の羽根部が設けられたインペラと、前記駆動軸の他端部側に設けられて、該駆動軸と一体に回転する駆動リングと、前記インペラに設けられて、該インペラと一体に回転する従動リングと、前記駆動リングと従動リングのそれぞれの外周側に所定隙間をもって配置された制御部材と、前記制御部材の内周と前記駆動リング及び従動リングの各外周との間に介装されて、一端部が前記制御部材に固定され、前記駆動軸の回転方向の力によって縮径変形するコイル状のクラッチスプリングと、前記制御部材の自由な回転を制限する回転制限機構と、を備え、
前記インペラの基部に、該インペラの背面側に位置する前記クラッチスプリングに水を供給する貫通孔を設けたことを特徴としている。

この発明によれば、インペラ側からクラッチ機構であるクラッチスプリングなどへ冷却水を強制的に供給して、該クラッチスプリングの摩耗粉の付着を効果的に抑制することができる。

本発明に係るウォータポンプの第１実施形態を示す要部断面図である。 本実施形態のウォータポンプの分解斜視図である。 本実施形態のウォータポンプをインペラ側からみた図１のＡ矢視図である。 本実施形態に供される制御部材を示し、Ａは制御部材の斜視図、Ｂは制御部材の正面図、Ｃは制御部材の側面図である。 本実施形態の一部を断面して示す作用説明図であって、Ａは制御部材の回転を制限しない状態を示し、Ｂは回転を制限した状態を示している。 本発明のウォータポンプの第２実施形態を示す要部断面図である。 同第２実施形態のウォータポンプをインペラ側からみた図１のＡ矢視図である。 第３実施形態に供される制御部材を示し、Ａは制御部材の斜視図、は制御部材の正面図、Ｃは制御部材の側面図である。

以下、本発明に係るウォータポンプの実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３は本発明のウォータポンプの一実施形態を示し、このウォータポンプ１は、自動車のラジエータとエンジンの間で冷却水である不凍液（エチレングリコール）を循環させる冷却装置に適用されている。

このウォータポンプ１は、内燃機関の図外のシリンダブロックの側部にボルト固定等により直接取り付けられ、シリンダブロック側の前端部内にポンプ室３が形成されたポンプハウジング２と、該ポンプハウジング２の前端側に、単一のボールベアリング５によって回転自在に支持されたプーリー４と、前記ポンプハウジング２の内部に挿通配置され、一端側の図外の大径軸部が前記プーリー４に一体に連結された駆動軸６と、該駆動軸６の他端側の小径軸部６ａに後述する軸受部（水中軸受）１５と従動リング１６を介して固定されて、前記ポンプ室３内に回転自在に収容されたインペラ７と、前記ポンプハウジング２と駆動軸６との間に介装されて、ポンプ室３と前記ボールベアリング５との間をシールするメカニカルシール８と、から主として構成されている。

前記ポンプハウジング２は、例えばアルミニウム合金材で一体に形成され、ポンプ室３側のハウジング本体９が異形円環状に形成されていると共に、該ハウジング本体９の後端側に段差径状の筒状部１０が一体に有している。

前記ハウジング本体９は、前端にシリンダブロックの側部に有する平面部に当接する平坦な環状の取付面９ａが形成されていると共に、外周にはシリンダブロックに螺着固定される取付ボルト２８が挿通されるボルト孔９ｂを構成するボス部９ｃが複数突設されている。

また、このハウジング本体９の内部には、図外のラジエータ側の吸入ポートからポンプ室３に流入した冷却水をインペラ７の回転に伴ってシリンダブロック内のウォータジャケット内に吐出する吐出ポート９ｄが形成されている。

前記筒状部１０は、図１に示すように、ポンプ室３側の大径部１０ａと、該大径部１０ａから前記ボールベアリング５方向へ延出した中径部１０ｂと、該中径部１０ｂから駆動軸６の大径軸部方向へ延出した小径部１０ｃと、から構成されている。

前記中径部１０ｂは、重力方向の下側に前記メカニカルシール８から漏れ出た冷却水の水滴を流入させる環状空間室１１が形成されていると共に、該環状空間室１１の下側には該環状空間室１１から滴下した水滴を捕集貯留する図外のドレンチャンバが形成されている。

前記プーリー４は、合成樹脂製によって円盤状一体に形成されており、中央に前記駆動軸６の一端軸部が軸方向から圧入によって結合された図外の中央固定部と、該中央固定部の軸方向前端縁から駆動軸６の径方向に延出した円板状のフランジ壁４ａと、該フランジ壁４ａの外周縁から駆動軸６の軸方向に折曲された大径状の円筒部４ｂと、該円筒部４ｂの外周面に突設されたベルト装着部４ｃとから構成されている。

前記円筒部４ｂは、内周面に図外の金属円筒状のインサートを介して前記ボールベアリング５の外輪５ａが圧入固定されるようになっている。前記インサートは、予めプーリー４の樹脂成形時に先端の環状突起を介して円筒部４ｂに一体に設けられており、その軸方向の長さが前記外輪５ａの軸方向の長さよりも僅かに大きく形成されていると共に、内径が前記外輪５ａの外径よりも圧入代を考慮して僅かに小さく形成されている。

前記ベルト装着部４ｃは、波形歯状に形成された外周に、図外のクランクシャフトの先端部に固定された駆動プーリーに巻回された伝達ベルトが巻回されて回転力が伝達されるようになっている。

前記ボールベアリング５は、一般的なもので、前記筒状部１０の小径部に圧入された内輪５ｂと、前記円筒部４ｂに圧入された前記外輪５ａと、前記内輪５ｂと外輪５ａとの間に保持器を介して転動自在に設けられた図外の複数のボールとから構成されている。

また、前記小径部の外周には、図２にも示すように、薄肉円環板状の遮蔽板１２が前記内輪５ｂと前記中径部１０ｂの前記環状突部に挟まされて固定されている。この遮蔽板１２は、前記ボールベアリング５の後端縁側を覆った状態に配置されて、外部からの塵芥などが前記ボールベアリング５へ浸入するのを阻止するようになっている。

前記駆動軸６は、図１及び図２に示すように、金属材によって形成されていると共に、該プーリー４側の一端部側に形成された図外の大径軸部と、中央側に形成されて、大径軸部より小径な中径軸部６ｂと、先端側に形成されて、中径軸部６ｂより小径な先端側の小径軸部６ａと、を備え、大径軸部から小径軸部６ａまで段差小径状に形成されている。

前記大径軸部と中径軸部６ｂとの間には、環状に切り欠かれた環状溝１３が形成されている。この環状溝１３は、前記環状空間室１１に臨む位置に設けられている。なお、該環状空間部１１の下部には、前記メカニカルシール８によって阻止された水を貯留する図外の貯留室が形成されており、この貯留室は、図２に示すドレンキャップ２９によって閉止されている。

また、前記中径軸部６ｂの小径軸部６ａ側の端部には、段差小径筒状の固定部６ｃが形成されていると共に、該固定部６ｃの外周には駆動リング１４が軸方向から圧入固定されている。

この駆動リング１４は、金属材によって一体に形成され、前記固定部６ｃの軸方向から圧入固定される円筒状本体１４ａと、該円筒状本体１４ａの前端に一体に形成された規制フランジ部１４ｂとから構成されている。

前記筒状本体１４ａは、内径が前記固定部６ｃの外径よりも僅かに小径に形成されて、前述のように、固定部に６ｃに圧入されていると共に、所定の外径を有している。

前記規制フランジ部１４ｂは、前記筒状本体１４ａ側の一側面に段差小径状の環状凸部１４ｃが一体に形成されている。

さらに、前記小径軸部６ａの外周には、円筒状の水中軸受である軸受部１５が回転自在に設けられ、前記小径軸部６ａを軸受している。この軸受部１５は、カーボン材によって筒状一体に形成され、軸方向長さが前記小径軸部６ａの軸方向の長さよりも僅かに短く設定されている。

また、この軸受部１５の外周には、円筒状の従動リング１６が圧入固定されている。この従動リング１６は、ステンレス材によって一体に形成された円筒状のリング本体１６ａと、該リング本体１６ａの前記駆動リング１４と反対側の軸方向一端部に一体に設けられたフランジ部１６ｂと、該フランジ部１６ｂの内側面の円周方向の等間隔位置に一体に設けられた複数の突起部１６ｃとから主として構成されている。

前記従動リング１６は、前記フランジ部１６ｂを含む軸方向全体の長さが前記軸受部１５の軸方向長さとほぼ同一に設定されていると共に、内径が前記軸受部１５の外径よりも僅かに小さく形成されて圧入代が確保されている。

前記リング本体１６ａは、軸方向の他端面がこれに対向する駆動リング１４の筒状本体１４ａの対向面に軸方向から摺動自在、または若干の隙間をもって対向していると共に、その外径が前記筒状本体１４ａの外径とほぼ同一に設定されて、互いに連続した外周面に形成されている。

前記フランジ部１６ｂの各突起部１６ｃの間には、後述するクラッチスプリング２０の一端部２０ａが係止固定される係止溝１６ｄが形成されている。

前記インペラ７は、アルミ合金材によって一体に形成され、図１〜図３に示すように、ほぼ円盤状の基部７ａと、前記基部７ａの前面外周側に中央部側から放射状に形成された６枚の羽根部７ｂと、から主として構成されている。

また、前記インペラ７は、前記基部７ａの中央に形成された固定用孔７ｃの孔縁が前記従動リング１６のフランジ部１６ｂの近傍の部位にかしめ固定されている。したがって、このインペラ７は、従動リング１６を介して前記軸受部１５と一体に回転すると共に、前記駆動軸６に対しては相対回転するようになっている。

また、前記駆動軸６の小径軸部６ａの先端部には、雌ねじ孔６ｄが内部軸方向に沿って形成されていると共に、先端側に形成された小径部に円盤状の大径な保持板１７とばねワッシャ１８が配置されており、これらは、前記雌ねじ孔６ｄを介して螺着したボルト１９によって共締め固定されている。前記保持板１７は、中央の孔を介して前記小径軸部６ａの先端小径部に挿通配置されていると共に、外周側で前記軸受部１５と従動リング１６の軸方向の自由な移動を規制するようになっている。

前記駆動リング１４の筒状本体１４ａと従動リング１６のリング本体１６ａの両外周側には、クラッチ機構(断続部材)であるクラッチスプリング２０が巻回されていると共に、該クラッチスプリング２０の外周側に前記駆動リング１４と従動リング１６に対するクラッチスプリング１７による連結を制御する制御部材２１が設けられている。

すなわち、前記クラッチスプリング２０は、軸方向に長いコイル状に形成されて、前記筒状本体１４ａと前記リング本体１６ａの各外周面に軸方向から跨って巻装され、常時、縮径する方向、つまり、緊締する方向にばね力が作用して前記駆動リング１４と従動リング１６を連結するようになっている。

また、このクラッチスプリング２０は、軸方向に折曲形成された一端部２０ａが前記従動リング１６の係止溝１６ｄに係止固定されていると共に、径方向に折曲形成された他端部２０ｂが前記制御部材２１の軸方向一端側に形成された係合溝２１ｄに係合固定されている。

前記制御部材２１は、図１及び図４Ａ〜Ｃに示すようにほぼ円筒状に形成された本体２１ａと、該本体２１ａの外周面の径方向対称位置に形成された一対のアーム部２１ｂ、２１ｂとを有し、前記本体２１ａの内周面２１ｃが僅かな隙間Ｃをもって前記クラッチスプリング２０の外周面を覆う形で配置されていると共に、軸方向の一端側にほぼ横Ｕ字形状に形成された前記係合溝２１ｄが軸方向に沿って切欠形成されている。

前記両アーム部２１ｂ、２１ｂは、本体２１ａの外周面の軸方向のほぼ中央位置に固定された固定基部２１ｅと、固定基部２１ｅから径方向へ突出して軸方向へ折曲されて前記メカニカルシール８の外周位置まで延設された先端部２１ｆとから構成されている。

また、この制御部材２１は、いずれかの部材に固定されることなく、前記係合溝２１ｄ側の一端部内周が前記駆動リング１４の環状凸部１４ｃの外周に回転自在に支持されて、前記クラッチスプリング２０の外周側で自由に回転可能になっている。そして、この制御部材２１は、前記クラッチスプリング２０の一端部２０ａを介して前記従動リング１６と軸受部１５とは一体的に回転するようになっていると共に、前記ポンプハウジング２に設けられた回転制限機構２２によって適宜その回転が制限(規制)され、この制限作用によって前記クラッチスプリング２０を拡径変形させるようになっている。

前記回転制限機構２２は、図１、図２及び図３に示すように、電磁ソレノイドによって構成され、ポンプハウジング２の大径部１０ａ側の側部に形成された保持穴２ａ内に収容されたソレノイドボディ２３と、該ソレノイドボディ２３の後端側に設けられたソレノイド部２４とから構成されている。

前記ソレノイドボディ２３は、ほぼ円筒状に形成されて、外周のシール溝に嵌着固定されたシールリング３２を介して前記保持穴２ａ内に液密的に収容保持されていると共に、先端壁のほぼ中央位置に前記ポンプハウジング２に形成された貫通孔２ｂと連続した摺動孔２３ａが貫通形成されている。

前記ソレノイド部２４は、図１、図３などに示すように、ケーシングの内部に電磁コイルや固定コア、可動プランジャなどが収容配置されていると共に、先端部には前記可動プランジャに固定されたプッシュロッド２５が設けられている。また、ソレノイド部２４の外端部には、後述の電子コントローラに電気的に接続されるコネクタ部２４ａが一体に設けられている。

このプッシュロッド２５は、基端部が前記可動プランジャに固定されていると共に、先端部２５ａが前記摺動孔２３ａと貫通孔２ｂ内の挿通しつつ前記制御部材２１のアーム部２１ｂ方向へ進退自在に設けられている。つまり、このプッシュロッド２５は、前記電磁コイルに通電されると、前記可動プランジャを介して進出作動して先端部２５ａ前記いずれか一方のアーム部２１ｂの一側面に径方向から当接して、制御部材２１の駆動軸６と同方向の自由な回転を規制制限する一方、電磁コイルへの通電が遮断されると、先端部２５ａの外周に巻回されたコイルスプリング３３のばね力によって後退作動して前記いずれか一方のアーム部２１ｂとの当接がなくなる。前記ソレノイド部２４の電磁コイルは、図外の電子コントローラから制御電流が供給あるいは供給が遮断されるようになっている。

この電子コントローラは、クランク角センサやエアフローメータ、機関の水温
センサなどからの情報信号に基づいて現在に機関状態を検出して燃料噴射弁などの各種機器類を制御するようになっている。特に、前記機関水温センサからに情報信号に基づいて、前記ソレノイド部２４の電磁コイルに制御電流を供給あるいは遮断して前記制御部材２１を介してクラッチスプリング２０を縮径変形あるいは拡径変形させるようになっている。

そして、前記インペラ７の前記クラッチスプリング２０のほぼ軸方向で対向する位置に、ポンプ室３内に供給された冷却水をインペラ７の背後(メカニカルシール８方向)に導く貫通孔である２つの導水孔２６、２７が形成されている。

すなわち、前記導水孔２６、２７は、図１及び図３に示すように、インペラ７の基部７ａの径方向ほぼ中央位置のほぼ対称位置に形成されて、前記クラッチスプリング２０外周側の環状隙間Ｃと軸方向から連通していると共に、前記制御部材２１にも軸方向から連通するようになっている。また、この両導水孔２６，２７は、前記対応する各羽根部７ｂ、７ｂの先端部付近、つまり、各羽根部７ｂ、７ｂによって捕集された冷却水を吐出する側の位置に形成されている。
〔本実施形態の作用〕
以下、本実施形態に係るウォータポンプの作用を説明すると、まず、機関が所定温度以下の冷機始動時には、前記機関水温センサからの情報信号によって電子コントローラが前記ソレノイド部２４の電磁コイルへ通電して励磁させる。

そうすると、図５Ｂに示すように、可動プランジャを介してプッシュロッド２５がコイルスプリング３３のばね力に抗して進出して、先端部２５ａが制御部材２１の一方のアーム部２１ｂの先端部側面に径方向から当接して制御部材２１の回転を制限する。

つまり、イグニッションスイッチをオン操作してクランキングが開始した時点では、前記クラッチスプリング２０は、自身の縮径変形力によって前記駆動リング１４の本体１４ａ外周面と従動リング１６のリング本体１６ａの外周面を緊締して両者１４，１６を一体的に接続した状態となっていることから、クランクシャフトの回転に伴いプーリ４を介して駆動軸６が一方向(図３の矢印方向)に回転すると、駆動リング１４、従動リング１６と一緒に制御部材２１やインペラ７も同方向へ回転する。

この状態で、前記制御部材２１がプッシュロッド２５によってその回転が制限されると、クラッチスプリング２０の他端部２０ｂを介して該クラッチスプリング２０が拡径方向へ変形する。このため、前記クラッチスプリング２０の内周面が、前記駆動リング１４と従動リング１６の各外周面から離間して両者１４，１６の接続を切り離す。このため、前記駆動リング１４は、そのまま駆動軸６と一体に回転を継続するが、従動リング１６は回転が停止されることからインペラ７もその回転が停止される。

これによって、ポンプ作用が停止してポンプ室３内の冷却水は吐出ポート９ｄから機関のウォータジャケット内に吐出されることがないことから、斯かる冷機始動時における暖機性能が向上する。

その後、機関温度が所定以上に上昇した場合は、これを検出した水温センサによって電子コントローラからソレノイド部２４の電磁コイルへの通電が遮断される。このため、図１及び図５Ａに示すように、前記プッシュロッド２５が、コイルスプリング３３のばね力によって後退することからアーム部２１ｂとの当接が解除されて、制御部材２１の自由な回転が許容される。

これによって、クラッチスプリング２０は、自身の縮径変形力によって原状に復帰して、前記駆動リング１４と従動リング１６を緊締して両者１４，１６を一体的に接続する。これによって、インペラ７は、駆動軸６の回転力によって一体に回転してポンプ作用を行い、前記ポンプ室３内の冷却水を吐出ポート９ｄからウォータジャケット内に供給することから、機関を効率良く冷却することができる。

一方、前記ポンプ室３内の高圧な冷却水は、その一部が図１の矢印で示すように、前記各導水孔２６，２７を通って前記制御部材２１の外面やクラッチスプリング２０の外周側の環状隙間Ｃなどに流入して、そのままメカニカルシール８方向へ流入して、ここからポンプ室３内に戻される。

このように、暖機完了後は、ポンプ室３の冷却水が、各導水孔２６，２７を介して前記クラッチスプリング２０やこの周辺に冷却水が強制的に供給されることから、クラッチスプリング２０の作動による摩耗粉などが洗い流されて摩耗粉の付着がなくなくため、クラッチ機構の性能の低下を抑制することができる。

すなわち、クランクシャフトの回転速度変化に応じた摩擦力の変化などによって前記クラッチスプリング２０の内周面と駆動リング１４及び従動リング１６の各外周面との間に摩耗が発生して、この摩耗粉がクラッチスプリング２０の内周面と両者１４，１６の外周面との間に付着して、前記摩耗が促進されてクラッチスプリング２０による摩擦力の低下を引き起こし、前記インペラ７に十分な回転速度を与えることができなくなって機関のオーバヒートを発生させるおそれがある。

そこで、本実施形態では、各導水孔２６，２７によってクラッチスプリング２０やその周りに冷却水を強制的に供給して前記摩耗粉を流すことができることから、インペラ７の回転速度不足を解消してオーバヒートの発生を抑制できる。

また、前記メカニカルシール８方向に流入した冷却水によって、該メカニカルシール８のスリーブ部が積極的に冷却されて、駆動軸６との摺動摩擦による焼き付きを効果的に抑制することができる。

特に、前記導水孔２６，２７は、各羽根部７ｂの先端側に形成されていることから、各羽根部７ｂで捕集された冷却水がそのまま前記導水孔２６，２７に導かれ易くなる。これによって、各導水孔２６，２７を通ってクラッチスプリング２０やメカニカルシール８方向へ速やかに流入して摩耗粉の洗浄やメカニカルシール８の冷却にも供されることになる。

また、メカニカルシール８方向に流入した冷却水は、その大部分が前記メカニカルシール８によって駆動軸６の大径軸部側への流入が阻止されるが、一部が、例えば、前記メカニカルシール８の摺動するシール部から漏れ出して駆動軸６の固定部６ｃ外周面を伝って大径軸部側に流動する。この流動した冷却水は、環状溝１３方向に到達すると、駆動軸６の回転遠心力の作用に伴って環状溝１３の段差面の外周縁で切られて、前記環状空間室１１を介して図外のドレン孔からドレンチャンバ内に滴下してここに捕集貯留される。

したがって、この漏出したその殆どの冷却水は、前記段差面による効果的な水切り作用によって環状溝１３の外周面を伝って大径軸部側へ到達することがなくなる。
〔第２実施形態〕
図６及び図７は第２実施形態を示し、インペラ３０の構造を変更すると共に、軸受部１５や従動リング１６の構造も若干変更したものである。

すなわち、前記インペラ３０は、金属薄板でプレス成形によって一体に形成されていると共に、該インペラ３０の中央基部３０ａの外周に６枚の羽根部３０ｂが放射方向に沿って一体に形成されている。また、この各羽根部３０ｂの間には、導水部であるほぼＶ字形状の開口部３１が形成されている。

また、前記中央基部３０ａの羽根部３０ｂの根元部には、前記クラッチスプリング２０の一端部２０ａを軸方向から係止させる係止溝３０ｃが形成されている。

前記軸受部１５は、カーボン材によって比較的薄肉の円筒状に形成された軸受本体１５ａと、該軸受本体１５ａの駆動リング１４側の一端部に該駆動リング１４の端面に軸方向から摺動可能に当接するフランジ部１５ｂとから構成されている。

前記従動リング１６は、ほぼ円筒状に形成されているが、外周面に前記インペラ３０の基部３０ａを嵌着させる円環状溝１６ｅが形成されていると共に、該円環状溝１６ｅ内に嵌着された前記基部３０ａがかしめ加工させることによってインペラ３０が従動リング１６に結合されるようになっている。

クラッチスプリング２０は、前記駆動リング１４と従動リング１６の外周面に跨った状態で配置されている共に、全体が前記インペラ３０の各開口部３１に軸方向から対向して該各開口部３１に臨んでいる。

なお、クラッチスプリング２０の径方向に折曲形成された他端部２０ｂは、前記制御部材２１の係合溝２１ｄに係合固定されていることは第１実施形態と同様であり、また、制御部材２１などの他の構成も第１実施形態と同様である。

したがって、この実施形態では、前記クラッチスプリング２０によって冷機始動時の暖機性能の向上や暖機完了後の速やかな機関冷却作用などは第１実施形態と同様であるが、暖機完了後に駆動軸６と共にインペラ３０が回転してポンプ作用が働くと、ポンプ室３の高圧な冷却水は、インペラ７の各開口部３１から前記クラッチスプリング２０の軸方向から全体に強制的に供給される。このため、クラッチスプリング２０周囲の摩耗粉などを前述した冷却水の洗浄作用によって効果的に洗い流すことができるので、クラッチスプリング２０による摩擦抵抗の低下を抑制することが可能になる。

特に、この実施形態では、クラッチスプリング２０の一端部２０ａと該一端部２０ａが係止するインペラ基部３０ａの係止溝３０ｃとの間にも、冷却水が供給されてこれらの部位に発生した摩耗粉も洗い流すことができるので、クラッチスプリング一端部２０ａの折損なども抑制できる。

つまり、前記係止溝３０ｃと一端部２０ａとは、クラッチスプリング２０の拡縮変形の繰り返しによって経時的に摩耗が発生して、これによる摩耗粉の堆積によって一端部２０ａが折損してしまうおそれがある。

しかし、本実施形態のように、基部３０ａに形成された係止溝３０ｃはポンプ室３に臨んでいると共に、前記開口部３１の近傍にあることから、インペラ３０の回転に伴う各羽根部３０ｂの冷却水の捕集作用によって係止溝３０ｃ内にも冷却水が供給されることから、水流によって摩耗粉を十分に洗い流すことが可能になる。この結果、クラッチスプリング一端部２０ａの折損の発生などを抑制できる。
〔第３実施形態〕
図８Ａ〜Ｃは第３実施形態を示し、制御部材４０の構造を変更したものであって、各アーム部に対応する部位を円筒状に形成した全体を二重筒状に形成したものである。

すなわち、内筒４０ａは前記各実施形態の本体に相当し、外筒４０ｂがアーム部に相当しており、前記内筒４０ａの外周面の軸方向ほぼ中央位置に連結部４０ｃを介して前記外筒４０ｂが一体に結合されて、この外筒４０ｂ連結部４０ｃから前記メカニカルシール８方向に延設されている。

前記内筒４０ａは、メカニカルシール８側の端縁に前記クラッチスプリング２０の他端部２０ｂが係止固定されるほぼ横Ｕ字形状の係合溝４０ｄが形成されている。一方、前記外筒４０ｂは、前記駆動リング１４の全体及びメカニカルシール８の一部を覆う形に配置されていると共に、周壁の一部に前記回転制限機構２２のプッシュロッド２５の先端部２５ａが適宜嵌入する嵌合孔４１が円周方向に沿って細長く形成されている。

したがって、この実施形態では、冷機始動時のクランキング中には、制御部材４０の回転中に前記プッシュロッド２５が外筒４０ｂの嵌合孔４１に嵌入して制御部材４０の回転を制限する。このため、クラッチスプリング２０が拡径方向に変形して駆動リング１４と従動部材１５との接続を遮断してインペラ７の回転を停止させる。これによって、前述にように暖機性能の向上が図れる。

また、他の構成は第１実施形態と同様であるから、冷却水による摩耗粉の洗い流しによって摩擦抵抗の低下を抑制するなどの、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

また、他例としては、前記外筒４０ｂに嵌合孔４１を形成せずに、前記プッシュロッド２５の先端部２５ａを外筒４０ｂの外周面に径方向から押し付けて、制御部材４０の回転を制限することも可能である。

本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、前記第１実施形態の導水孔２６、２７をさらに増加することも可能である。また、該導水孔２６，２７の内径を必要に応じて大きくするとか、形状を変更することなども可能である。

前記実施形態から把握される前記請求項以外の発明の技術的思想について以下に説明する。
〔請求項ａ〕請求項２または３に記載のウォータポンプにおいて、
前記導水部は、前記インペラの円盤状の基部を軸方向に沿って貫通形成された少なくとも一つの貫通孔によって形成されていることを特徴とするウォータポンプ。

この発明によれば、インペラを合成樹脂材によって形成した場合に、回転バランス用として形成したバランスホールを導水部として利用することができるため、成形作業が容易である。
〔請求項ｂ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記クラッチスプリングは、前記貫通孔の軸方向位置に線径部が臨設していることを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｃ〕請求項２または３に記載のウォータポンプにおいて、
前記導水部は、前記インペラの中央から径方向に延設された基部に形成され、該基部の径方向内周側から外周側に向かって切欠された開口部によって形成されたことを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｄ〕請求項ｃに記載のウォータポンプにおいて、
前記断続部材またはクラッチ機構は、前記開口部の軸方向位置に臨設していることを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｅ〕請求項１〜３のいずれか一項に記載のウォータポンプにおいて、
前記回転制限機構は、ボディ内からプッシュロッドが出没自在に設けられ、該プッシュロッドが前記制御部材に当接することによって該制御部材の回転を制限することを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｆ〕請求項ｅに記載のウォータポンプにおいて、
前記プッシュロッドは、付勢部材によって前記制御部材とは反対方向に付勢されていると共に、電気信号によって制御されるソレノイドの電磁力によって前記制御部材に当接するように形成したことを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｇ〕請求項ｅに記載のウォータポンプにおいて、
前記制御部材は、円筒状本体の円周方向所定位置に係止部を有し、前記プッシュロッドが前記係止部に径方向から係止することによって制御部材の回転を制御することを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｈ〕請求項ｅに記載のウォータポンプにおいて、
前記制御部材は、前記筒状本体の外周に設けられた突起状の当接部を有し、該当接部に前記プッシュロッドが当接することによって制御部材の回転を制限することを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｉ〕請求項１〜３のいずれか一項に記載のウォータポンプにおいて、
前記駆動リングは、前記駆動軸に一体に形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｊ〕請求項１〜３のいずれか一項に記載のウォータポンプにおいて、
前記駆動リングは、前記駆動軸とは別部材によって形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｋ〕請求項１〜３のいずれか一項に記載のウォータポンプにおいて、
前記駆動リングは、前記制御部材の軸方向の移動を規制する規制フランジを有することを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｌ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記従動リングは、前記インペラに一体に形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｍ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記従動リングは、前記インペラとは別部材に形成されていることを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｎ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記クラッチスプリングの一端部を折曲形成し、該一端部を前記制御部材に形成された溝部に径方向から係止させることによって固定したことを特徴とするウォータポンプ。
〔請求項ｏ〕請求項１に記載のウォータポンプにおいて、
前記クラッチスプリングの他端部を折曲形成し、該他端部を前記従動リングに形成された溝部に軸方向から係止させることによって固定したことを特徴とするウォータポンプ。

１…ウォータポンプ
２…ポンプハウジング
３…ポンプ室
４…プーリー
６…駆動軸
６ａ…小径軸部
７・３０…インペラ
７ａ・３０ａ…基部
７ｂ・３０ｂ…羽根部
８…メカニカルシール
９…ハウジング本体
１４…駆動リング
１５…軸受部
１６…従動リング
１６ｄ・３０ｃ…係止溝
２０…クラッチスプリング(クラッチ機構、断続部材)
２０ａ…一端部
２０ｂ…他端部
２１・４０…制御部材
２１ａ…本体
２１ｂ…アーム部
２１ｄ…係合溝
２２…回転制限機構
２３…ソレノイドボディ
２４…ソレノイド部
２５…プッシュロッド
２６・２７…導水孔(貫通孔)
３１…開口部(導水部)

Claims (3)

1. ポンプ室を形成するポンプハウジングと、
   一端部側に外部から回転動力が伝達されると共に、前記ポンプ室内に回転自在に支持された駆動軸と、
   前記ポンプ室に収容されると共に、前記駆動軸の他端部側に配置され、中央部から径方向に延出した円盤状の基部及び該基部に複数の羽根部が設けられたインペラと、
   前記駆動軸の他端部側に設けられて、該駆動軸と一体に回転する駆動リングと、
   前記インペラに設けられて、該インペラと一体に回転する従動リングと、
   前記駆動リングと従動リングのそれぞれの外周側に所定隙間をもって配置された制御部材と、
   前記制御部材の内周と前記駆動リング及び従動リングの各外周との間に介装されて、一端部が前記制御部材に固定され、前記駆動軸の回転方向の力によって縮径変形するコイル状のクラッチスプリングと、
   前記制御部材の自由な回転を制限する回転制限機構と、
   を備え、
   前記インペラの基部に、該インペラの背面側に位置する前記クラッチスプリング方向へ水を供給する貫通孔を設けたことを特徴とするウォータポンプ。
2. 一端部側に外部からの回転動力が伝達されると共に、ポンプ室内に回転自在に支持された駆動軸と、
   前記ポンプ室の前記駆動軸の他端部側に配置され、外周側に複数の羽根部を有するインペラと、
   前記駆動軸に設けられて、該駆動軸と一体に回転する駆動リングと、
   前記駆動リングの外周側に所定隙間をもって配置された制御部材と、
   前記制御部材の内周と前記駆動リングの外周との間に介装され、一端部が前記制御部材に係止されていると共に、他端部が前記インペラに係止されて、前記駆動軸の回転方向と同方向の力によって縮径し、反対方向の力によって拡径変形する断続部材と、
   前記制御部材の回転を制限する回転制限機構と、
   を備え、
   前記インペラの各羽根部の間に、前記断続部材方向へ流水を導く導水部を設けたことを特徴とするウォータポンプ。
3. ポンプ室を形成するポンプハウジングと、
   外部から回転動力が伝達されると共に、前記ポンプ室内に回転自在に支持された駆動軸と、
   前記ポンプ室に収容されて、前記駆動軸と相対回転自在に設けられたインペラと、
   前記駆動軸の外周側に隙間を介して回転自在に配置された制御部材と、
   該制御部材の回転を制限する回転制限機構と、
   一端部が前記制御部材に固定され、他端部が前記インペラに固定されて、前記回転制限機構により前記制御部材の回転が制限されている場合は、前記駆動軸とインペラとの接続が解除され、制御部材の回転が制限されていない場合は、前記駆動軸とインペラを接続して一体に回転させるクラッチ機構と、
   を備え、
   前記インペラの所定位置に、前記クラッチ機構の方向へ流水を導く導水部を設けたことを特徴とするウォータポンプ。

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