JP2013516578A - 機械的な燃焼機関冷却材ポンプ - Google Patents

Abstract

本発明は、半径方向で支持された回転可能なロータ軸（１８）に設けられたポンプホイール（２０）と、半径方向で支持されかつ燃焼機関によって駆動される回転可能な駆動ホイール（３２）と、ロータ軸（１８）を駆動ホイール（３２）に回転可能に固定された形式で結合するための手段とを有する、内燃機関のための冷却材をポンピングするための機械的な燃焼機関冷却材ポンプ（１０；１０′）に関する。第１のころ軸受に、ポンプフレーム体（１２）に直接に固定された別個の軸受外輪（５０）が設けられている。別個の軸受固定構造（５２）は、第１のころ軸受（２６；２６′）の外輪を軸方向にポンプフレーム体（１２）に対して隙間なく押し付けており、軸受固定構造（５２）がポンプフレーム体（１２）に直接に固定されている。

Description

本発明は、内燃機関のための冷却材をポンピングするための機械的な燃焼機関冷却材ポンプに関する。

機械的な冷却材ポンプには、ポンプホイールと、ころ軸受によって半径方向及び軸方向で支持された回転可能なロータ軸とが設けられている。ころ軸受の軸受外輪は、通常、定置のポンプフレーム体の円筒形部分に圧入されている。機械的な冷却材ポンプが摩擦クラッチによって切換え可能であるならば、回転可能な駆動ホイールを支持するために別のころ軸受が設けられている。駆動ホイールが、定置のポンプフレーム体によって直接に支持されているならば、ころ軸受の外輪は、ポンプフレーム体の円筒形部分に圧入されている。

ポンプフレーム体の円筒形部分へのころ軸受の軸受外輪の圧入は、対応する部材の極めて正確に製造された円筒形の圧入面を要求する。さらに加えて、固定作業も複雑である。

本発明の課題は、容易にかつ費用対効果高く製造しかつ組み立てることができる機械的な燃焼機関冷却材ポンプを提供することである。

前記課題は、請求項１の特徴を有する機械的な冷却材ポンプによって解決される。

請求項１は、切換え可能な機械的な冷却材ポンプと、切換え可能でない機械的な冷却材ポンプとに関する。ポンプホイールは、半径方向及び軸方向で支持された回転可能なロータ軸に設けられている。回転可能な駆動ホイールは、燃焼機関によって駆動され、同様に半径方向及び軸方向で支持されている。冷却材ポンプが切換え可能でないならば、ポンプホイール及び駆動ホイールは両方とも第１のころ軸受によって直接に支持されている。冷却材ポンプが摩擦クラッチによって切換え可能であるならば、駆動ホイールは、第１のころ軸受によって直接にポンプフレーム体に支持することができ、ポンプホイールロータ軸は、第２のころ軸受によって直接に駆動ホイールに支持することができる。この場合、ポンプホイールは、第１のころ軸受によって間接的にのみポンプフレーム体に支持されている。

言い換えれば、第１のころ軸受は常にポンプの回転可能な部分を直接にポンプフレーム体に支持している。回転可能な部分はロータ軸であることができるか又は駆動ホイールであることができる。

ロータ軸を、結合手段によって、回転可能に固定された形式で駆動ホイールと永久に又は非永久に結合することができる。結合手段は、堅い構造であることができるか又はクラッチ、例えば摩擦クラッチであることができる。

第１のころ軸受には、ポンプフレーム体に直接に固定された別個の外輪が設けられている。外輪を軸方向にポンプフレーム体に対して隙間なく押し付ける別個の軸受固定構造が設けられている。軸受固定構造自体は、固定手段によってポンプフレーム体に直接に固定されている。第１のころ軸受の外輪は、ポンプフレーム体に圧入されているのではなく、軸方向に大きな押付力でポンプフレーム体の適切な横方向の面に対して押し付けられている。その結果、軸受固定構造は、少なくとも最低限弾性でなければならない。

正確な圧入可能な部材はもはや不要であるので、それぞれの部材の製造コストはよりコスト集中的でなくなる。少なくとも１つの圧入プロセスを回避することができ、これにより、組立ては著しく単純化される。圧入結合とは対照的に、ポンプフレーム体における固定構造の固定は、解離可能であることができる。第１のころ軸受のためには、より廉価な既製の標準的なころ軸受を使用することができる。

一般的に、軸受固定構造には、ポンプフレーム体において第１のころ軸受を正確にセンタリングするためのセンタリング手段を設けることができる。好適には、ポンプフレーム体には、ポンプフレーム体において第１のころ軸受の外輪を半径方向でセンタリングするための軸受センタリング構造を設けることができる。センタリング構造は、３つ以上のセンタリング突起、センタリングリング、センタリング切欠等によって実現することができる。

好適な実施形態によれば、軸受固定構造は、第１のロータ軸受を収容する円筒形部分を備えた１つの薄板金体であり、円筒形部分の遠位軸方向端部から半径方向内方へ突出した軸受固定リングと、円筒形部分の近位端部から半径方向外方へ突出した取付けフランジとを備える。薄板金体は、極めて費用対効果高く製造することができ、所要の弾性特性が提供されている。軸受固定構造の形状は、底部における中央開口と、ポンプフレーム体に取り付けられる外方フランジリングとを備えたポットと同じである。

好適には、ロータ軸と駆動ホイールとを接続する接続手段は永久接続であり、第１のころ軸受がロータ軸に直接に係合させられている。冷却材ポンプは切換え可能でない。好適な実施形態によれば、ロータ軸を形成しかつ駆動ホイールと直接に係合させられた１つのロータ体が提供されている。ロータ体は、薄板金体であることができるか又は中実材料から製造することができる。

発明の好適な実施形態によれば、ロータ軸を駆動ホイールに接続する接続手段は、電磁石によって作動させられる摩擦クラッチである。この構成において、第１のころ軸受は、駆動ホイールと直接に係合させられており、駆動ホイールを直接に支持している。ロータ軸は、第２のころ軸受によって駆動ホイールの円筒形ロータ部分に直接に支持されている。冷却材ポンプは切換え可能である。摩擦クラッチは、冷却材ポンプの遠位端部に配置することができるのに対し、ポンプホイールは、冷却材ポンプの別の遠位端部に配置することができる。

好適には、電磁石は、軸方向で第１のころ軸受よりも遠位に配置された定置の円形のリングコイルである。これは、極めてコンパクトな配列であり、比較的大きな半径方向延在範囲を有するリングコイルをできるだけクラッチ機構の近くに配置することを可能にする。

好適には、電磁石リングコイルは、軸受固定構造に直接に固定されており、これにより、軸受固定構造は第２の関連する機能を有する。

発明の図面の２つの実施形態をより詳細に図面を参照して説明する。

切換え可能でない燃焼機関冷却材ポンプの長手方向断面図である。 切換え可能な燃焼機関冷却材ポンプの長手方向断面図である。

図１及び図２は、内燃機関のために及び内燃機関に、冷却材、例えば水をポンピングするための機械的な燃焼機関冷却材ポンプ１０，１０′を示している。図２は、２つの独立して回転可能なロータを接続するクラッチ４０を有する切換え可能な冷却材ポンプ１０′を示している。図１は、１つのロータを有する切換え可能でない冷却材ポンプ１０を示している。

図１及び図２に示された両ポンプ実施形態には、ポンプフレーム体１２に直接に固定された別個の外輪５０を有する第１のころ軸受２６；２６′が設けられている。それぞれの第１のころ軸受２６；２６′の外輪５０は、別個の軸受固定構造５２；５２′によってポンプフレーム体１２にそれぞれ固定されている。軸受固定構造５２；５２′は、第１のころ軸受２６；２６′の外輪５０を軸方向にポンプフレーム体１２に対して隙間なく押し付けている。軸受固定構造５２；５２′は、ポンプフレーム体１２の横方向環状平面に直接に固定されている。

両実施形態の軸受固定構造５２：５２′は、１つの薄板金体５６；５６′から形成されており、第１のころ軸受２６；２６′を収容した円筒形部分５８；５８′と、この円筒形部分５８；５８′の遠位軸方向端部、つまりポンプフレーム体１２から遠い方の端部から半径方向内方に突出した軸受固定リング６０：６０′と、円筒形部分５８の近位端部、つまりポンプフレーム体１２に近い方の端部から半径方向外方に突出した取付けフランジ６１；６１′とが設けられている。固定構造薄板金体５６は、軸方向である程度の弾性を有し、これにより、外輪５０の固定は機械的な不正確さに関して許容度を持つ。

ポンプフレーム体１２には、第１のころ軸受２６；２６′の外輪５０を半径方向でセンタリングする軸受センタリング構造５４が設けられている。軸受センタリング構造５４は、関連する半径方向締付力を加えることなく第１のころ軸受２６；２６′の外輪５０を中心位置へ強制する４つのセンタリング突起７０によって実現されている。センタリング突起７０の軸方向長さは、軸受外輪５０の軸方向長さの４分の１よりも小さい。

図１の冷却材ポンプ１０には、ロータ軸１８に固定されたポンプホイール２０が設けられている。ロータ軸１８は、薄板金から、１つのロータ体６２によって形成されている。ロータ体６２は、ポンプホイール２０を別個の駆動ホイール３２に直接に接続するものであって、接続手段を形成している。駆動ホイール３２は、内燃機関によって駆動される駆動ベルトによって駆動される。

第１のころ軸受２６は、軸受外輪５０と、別個の軸受内輪６８と、これらの間の転動体とを有する。軸受内輪６８に、ロータ軸１８の外側円筒面が圧入されている。ロータ軸１８とハウジング１２との間の環状の隙間は、軸シール２４によってシールされている。

図１の冷却材ポンプ１０とは対照的に、図２の切換え可能な冷却材ポンプ１０′には、ポンプホイール２０を駆動ホイール３２′に接続するための接続手段としての摩擦クラッチ４０が設けられている。したがって、冷却材ポンプ１０′には、２つの独立して回転する構造体と、第２のころ軸受２８とが設けられている。

第１のころ軸受２６′は、駆動ホイール３２′の円筒形ロータ６６を支持している。第２のころ軸受２８は、駆動ホイール３２′の円筒形ロータ６６にロータ軸１８を支持している。第１のころ軸受２６′の軸受内輪は、駆動ホイール３２′の円筒形ロータ部分６６の一体の部分である。

第２のころ軸受２８の軸受外輪は、駆動ホイール３２′の円筒形ロータ部分６６の面によって一体に形成されている。第２のころ軸受２８の軸受内輪は、ロータ軸１８によって一体に形成されている。第１のころ軸受２６′の軸方向長さは、第２のころ軸受２８の軸方向長さよりも小さい。

機械的な摩擦クラッチ４０には、ロータ軸１８によって支持された軸方向にシフト可能な摩擦リング４２と、駆動ホイール３２′の横方向環状面によって形成された向き合った摩擦リング４４とが設けられている。Ｕ字形の駆動ホイール３２′によって包囲された環状のキャビティの中には、定置の電磁石３８が配置されており、この電磁石３８は、軸方向で軸受固定構造５２′に取り付けられている。

電磁石３８は、電磁石３８が直流電流（ＤＣ）によって励磁された時にトロイダルな電磁界を発生する環状の励磁コイル６４から成る。電磁石３８が励磁されると、クラッチ４０は係合させられる。

Claims (10)

1. 内燃機関のための冷却材をポンピングするための機械的な燃焼機関冷却材ポンプ（１０；１０′）であって、
   半径方向で支持された回転可能なロータ軸（１８）に設けられたポンプホイール（２０）と、
   半径方向で支持されかつ燃焼機関によって駆動される回転可能な駆動ホイール（３２）と、
   ロータ軸（１８）を駆動ホイール（３２）に固定された形式で接続するための手段とを有し、
   第１のころ軸受（２６；２６′）が、前記２つの回転可能な手段のうちの一方を直接に半径方向で支持しており、前記第１のころ軸受に、ポンプフレーム体（１２）に直接に固定された別個の軸受外輪（５０）が設けられている形式のものにおいて、
   第１のころ軸受（２６；２６′）の外輪（５０）を軸方向にポンプフレーム体（１２）に対して隙間なく押し付ける別個の軸受固定構造（５２；５２′）を有し、軸受固定構造（５２）がポンプフレーム体（１２）に直接に固定されていることを特徴とする、内燃機関のための冷却材をポンピングするための機械的な燃焼機関冷却材ポンプ（１０；１０′）。
2. ポンプフレーム体（１２）に、第１のころ軸受（２６，２６′）の外輪（５０）をポンプフレーム体（１２）において半径方向でセンタリングするための軸受センタリング構造（５４）が設けられている、請求項１記載の機械的な燃焼機関冷却材ポンプ（１０，１０′）。
3. 前記軸受固定構造（５２，５２′）が、第１のころ軸受（２６，２６′）を収容する円筒形部分（５８；５８′）と、該円筒形部分（５８；５８′）の遠位軸方向端部から半径方向内方へ突出した軸受固定リング（６０；６０′）と、前記円筒形部分（５８）の近位端部から半径方向外方へ突出した取付けフランジ（６１；６１′）とを備えた１つの薄板金体（５６；５６′）である、請求項１又は２記載の機械的な燃焼機関冷却材ポンプ（１０，１０′）。
4. 前記接続するための手段が、駆動ホイール（３２）とのロータ軸（１８）の永久接続を成しており、第１のころ軸受（２６）はロータ軸（１８）と直接に係合させられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の機械的な燃焼機関冷却材ポンプ（１０，１０′）。
5. 前記ロータ軸（１８）を形成しかつ駆動ホイール（３２）と直接に係合させられた一つのロータ体（６２）が設けられている、請求項４記載の機械的な燃焼機関冷却材ポンプ（１０）。
6. 前記ロータ体（６２）が、１つの薄板金片から形成されており、駆動ホイール（３２）が、ロータ体（６２）に固定された別個の部材である、請求項５記載の機械的な燃焼機関冷却材ポンプ（１０）。
7. 前記接続するための手段が、電磁石（３８）によって作動させられる摩擦クラッチ（４０）であり、第１のころ軸受（２６′）が駆動ホイール（３２′）と直接に係合させられており、ロータ軸（１８′）が、駆動ホイール（３２′）の円筒形ロータ部分（６６）に第２のころ軸受（２８）によって直接に支持されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の機械的な燃焼機関冷却材ポンプ（１０′）。
8. 前記電磁石（３８）が、軸方向で第１のころ軸受（２６′）よりも遠位に配置されたリングコイル（６４）である、請求項７記載の機械的な燃焼機関冷却材ポンプ（１０′）。
9. 前記第２のころ軸受（２８）が、第１のころ軸受（２６′）の半径方向内方に配置されている、請求項７又は８記載の機械的な燃焼機関冷却材ポンプ（１０′）。
10. 前記電磁石（３８）が、軸受固定構造（５２′）に固定されている、請求項７から９までのいずれか１項記載の機械的な燃焼機関冷却材ポンプ（１０′）。

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