JP4429307B2 - ウォーターポンプ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、車両等に搭載されるエンジンに用いられる流量可変型のウォーターポンプに関する。

従来、車両等に搭載されるエンジンに用いられる流量可変型のウォーターポンプとして、例えば、特許文献１に示されるようなものが提案されている。特許文献１には、ウォーターポンププーリが固定された第１回転体（駆動側回転体）と、ポンプインペラが固定された第２回転体（従動側回転体）とが、粘性流体を液媒とする湿式多板クラッチを介して連結されているウォーターポンプが開示されている。そして、冷却水の温度に応じて変形して湿式多板クラッチを断接するための感温部材を冷却水路中に設けたことが示されている。この特許文献１記載のウォーターポンプでは、低水温時にはウォーターポンプの駆動を実質的に停止させて、フリクションの減少、燃費の悪化防止を図るとともに、高水温時にはクラッチを直結状態として、第１回転体の回転を第２回転体に伝達するようにしている。

また、流量可変型のウォーターポンプとして、駆動側回転体から従動側回転体への回転の伝達を非接触の状態で行うものも提案されている。このウォーターポンプの駆動側回転体から従動側回転体への回転の伝達に関わる部分を図４に示している。

図４に示すように、駆動側回転体ａと従動側回転体ｃとの間は、隔壁ｇによって仕切られている。そして、駆動側回転体ａに取り付けられた永久磁石ｂと、従動側回転体ｃに取り付けられた誘導リングｄとが、所定の間隔を隔てて対向して設けられている。誘導リングｄは、鉄芯ｅの外周にアルミニウム製のリング部材ｆが取り付けられてた構造になっている。駆動側回転体ａが回転すると、誘導リングｄに作用する永久磁石ｂの磁界が変化する。これにより、誘導リングｄのリング部材ｆには、その磁界の変化を妨げる方向への誘導電流が発生する。この誘導電流の発生にともなって誘導リングｄのリング部材ｆにはトルクが発生する。その結果、従動側回転体ｃが回転して、ウォーターポンプが駆動する。

そして、駆動側回転体ａの永久磁石ｂと誘導リングｄのリング部材ｆとの軸方向のオーバーラップ量（軸方向で互いに重なり合っている度合い）Ｌ２を変更することで、従動側回転体ｃへの伝達トルクが変更される。これにより、ウォーターポンプのポンプ流量が変更可能になっている。
特開２００１−９０５３７号公報

しかし、上記特許文献１記載のウォーターポンプでは、第１回転体と第２回転体との間にわたって湿式多板クラッチを設けなければならないとともに、この湿式多板クラッチを断接するための感温部材を設けなければならなかった。さらに、第１回転体と第２回転体との間でシールを施さなければならない構造になっている。このため、ウォーターポンプの大型化を招くという問題があった。

また、図４に示すような駆動側回転体ａから従動側回転体ｃへの回転の伝達を非接触の状態で行うウォーターポンプでは、永久磁石ｂからの磁界は、誘導リングｄのリング部材ｆだけに及んでいるのではなく、その周囲へも及んでおり、磁束漏れが発生している。つまり、永久磁石ｂからの磁力線がこの永久磁石ｂよりも軸方向の外側へ拡がるように発生している。このため、従動側回転体ｃへのトルクの伝達効率が損なわれることになる。さらに、オーバーラップ量Ｌ２を０にした場合でも、その磁束漏れによって、従動側回転体ｃの誘導リングｄに誘導電流が発生し、従動側回転体ｃへの伝達トルクが発生して、ウォーターポンプが駆動することになる。したがって、ウォーターポンプの駆動を停止するには、オーバーラップ量Ｌ２を０にしただけでは十分ではなく、永久磁石ｂと、誘導リングｄのリング部材ｆとを軸方向に所定の距離だけオフセットさせることが必要になる。その結果、ウォーターポンプが軸方向に拡大して、ウォーターポンプが設置される箇所（例えば、エンジンフロント側）の搭載性が悪化することになる。

本発明は、そのような問題点を鑑みてなされたものであって、小型化を図ることができるような流量可変型のウォーターポンプを提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、エンジンの回転が伝達される駆動側回転体から、ポンプインペラが設けられる従動側回転体への回転の伝達が非接触の状態で行われるように構成されたウォーターポンプであって、前記駆動側回転体および従動側回転体の一方には、異なる極性同士が互いに向き合うように設けられる一対の磁石が備えられるとともに、前記駆動側回転体および従動側回転体の他方には、前記一対の磁石の間に所定の間隔を隔てて設けられる誘導体が備えられており、前記一対の磁石および誘導体の少なくとも一方を他方に対し回転軸方向に移動させて、前記一対の磁石および誘導体の回転軸方向で互いに重なり合う度合い（オーバーラップ量）を変更する可動手段が設けられていることを特徴としている。

上記構成によれば、駆動側回転体の一対の磁石間には、磁界が発生している。そして、エンジンの回転が伝達されて駆動側回転体が回転すると、誘導体に作用する磁界が変化する。これにより、誘導体には、その磁界の変化を妨げる方向への誘導電流が発生する。この誘導電流の発生にともなって誘導体にはトルクが発生する。その結果、従動側回転体が回転して、ウォーターポンプが駆動する。さらに、可動手段によってオーバーラップ量が変更されると、誘導体に発生する誘導電流が変化し、従動側回転体への伝達トルクが変化する。これにより、ウォーターポンプのポンプ流量が変更される。

そして、一対の磁石が異なる極性同士が互いに向き合うように設けられているので、一対の磁石の一方から他方へ向かってほぼ直線的に延びる磁力線が発生している。このため、一対の磁石の周囲への磁束の漏れがほとんど発生していない。これにより、オーバーラップ量を０よりも大きくしてウォーターポンプを駆動する場合、トルクを従動側回転体に効率よく伝達することができ、磁束の漏れにともなう駆動損失を低減できる。一方、オーバーラップ量を０とすれば、磁力線が一対の磁石よりも軸方向の外側へほとんど拡がることなく発生しているので、従動側回転体への伝達トルクがほぼ０になり、ウォーターポンプの駆動を停止させることができる。したがって、一対の磁石および誘導体の回転軸方向のオフセット量を確保する必要がなくなり、ウォーターポンプが軸方向に拡大することがなく、その小型化を図ることができる。そして、ウォーターポンプが設置される箇所の搭載性が悪化することを回避できる。

本発明のウォーターポンプにおける可動手段の具体構成として、以下の構成が挙げられる。すなわち、前記可動手段は、前記駆動側回転体および従動側回転体の一方に設けられた負圧室と、この負圧室に導入される負圧に応じて回転軸方向に移動する可動部材とで構成されており、前記可動部材には、前記一対の磁石または誘導体が取り付けられている。この場合、負圧室に導入される負圧に応じて可動部材が回転軸方向に移動すると、この可動部材に取り付けられた一対の磁石または誘導体の回転軸方向の位置が変更され、オーバーラップ量が変更される。したがって、負圧室に導入される負圧に応じてオーバーラップ量が設定されるようになっており、これにともなって、ウォーターポンプのポンプ流量が連続的に変更されるようになっている。

ここで、前記負圧室を、前記可動部材と、この可動部材の回転軸方向への移動をガイドするガイド部材とによって形成することが可能である。また、負圧室に導入される負圧としては、例えば、エンジンの吸入負圧（吸気管負圧）を利用することが可能である。エンジンの吸入負圧を利用することで、例えば、冷間時に冷却水をあまり循環させずに暖機を促進する状況において、強い加速要求があった場合、ポンプインペラを回す側に制御され、オーバーヒートを防止することが可能になる。

本発明によれば、一対の磁石および誘導体の回転軸方向で互いに重なり合っている度合い（オーバーラップ量）を０よりも大きくしてウォーターポンプを駆動する場合、トルクを従動側回転体へ効率よく伝達することができ、磁束の漏れにともなう駆動損失を低減できる。一方、オーバーラップ量を０とすれば、従動側回転体への伝達トルクがほぼ０になり、ウォーターポンプの駆動を停止させることができる。したがって、一対の磁石および誘導体の回転軸方向のオフセット量を確保する必要がなくなり、ウォーターポンプが軸方向に拡大することがなく、その小型化を図ることができる。そして、ウォーターポンプが設置される箇所の搭載性が悪化することを回避できる。

本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。

以下では、本発明を車両用のエンジンに用いられるウォーターポンプに適用した例について説明する。図１は、流量可変型のウォーターポンプの一実施形態を示す断面図、図２、図３は、図１のウォーターポンプの駆動側回転体から従動側回転体への回転の伝達に関わる部分を拡大して示す図である。なお、図２には、負圧室に負圧を導入していないときのウォーターポンプの状態を示し、図３には、負圧室に負圧を導入しているときのウォーターポンプの状態を示している。

図１〜図３に示すように、ウォーターポンプ１０は、ウォーターポンププーリ２１が設けられた駆動側回転体２０と、ポンプインペラ３１が設けられた従動側回転体３０と、駆動側回転体２０と従動側回転体３０との間を仕切る隔壁４０とを備えている。そして、駆動側回転体２０から従動側回転体３０への回転の伝達が、後述するように、非接触の状態で行われるようになっている。

駆動側回転体２０および従動側回転体３０は、エンジンのハウジング１１に対し回転自在に設けられている。駆動側回転体２０は、ウォーターポンププーリ２１、取付プレート２２、駆動軸部材２３、ブラケットガイド部材２４、マグネットブラケット２５、および、マグネットカップリング２６を備えており、これらが軸線Ａ１まわりに一体的に回転するように構成されている。駆動側回転体２０は、軸線Ａ１まわりにほぼ回転対称な形状になっている。

一方、従動側回転体３０は、ポンプインペラ３１および誘導体を有する誘導リング３２を備えており、これらが軸線Ｂ１まわりに一体的に回転するように構成されている。従動側回転体３０は、軸線Ｂ１まわりにほぼ回転対称な形状になっている。なお、軸線Ａ１および軸線Ｂ１は、同軸上に設けられている。

次に、ウォーターポンプ１０の駆動側回転体２０、従動側回転体３０、および、隔壁４０について詳しく説明する。

まず、駆動側回転体２０について説明すると、駆動側回転体２０の駆動軸部材２３は、ベアリング１３を介して、ハウジング１１に固定された支持ケース１２のボス部１２ａに回転可能に支持されている。駆動軸部材２３は、軸方向（回転軸方向）に沿って延びる円筒状の軸部２３ａと、この軸部２３ａから径方向外側に設けられるフランジ部２３ｂとを備えている。軸部２３ａの内部空間は、後述する負圧室５０に負圧を導入するための負圧導入路５２となっている。

駆動軸部材２３には、取付プレート２２およびブラケットガイド部材２４が一体的に取り付けられている。取付プレート２２は、軸部２３ａの軸方向一端部（図１の左端部）に固定されている。取付プレート２２には、ウォーターポンププーリ２１がボルト２８によって固定されている。ウォーターポンププーリ２１は、例えば、Ｖベルト等を介して、エンジンのクランクシャフトのプーリに連結される。

取付プレート２２の中心軸側には、負圧導入管５１が設けられている。取付プレート２２の中心軸側の部分と負圧導入管５１との間には、エアシール１４およびベアリング１５が介装されている。負圧導入管５１の一端側は、負圧発生源から延びる負圧供給路に連通されている。負圧導入管５１の他端側は、上述の負圧導入路５２に連通されている。

ブラケットガイド部材２４は、マグネットブラケット２５の軸方向への移動をガイドするもので、一対の内ガイド部２４ａおよび外ガイド部２４ｂを備えている。内ガイド部２４ａおよび外ガイド部２４ｂは、所定の間隔を隔てて対向して設けられている。そして、両ガイド部２４ａ，２４ｂおよびマグネットブラケット２５によって囲まれた空間が負圧室５０となっている。つまり、ブラケットガイド部材２４の両ガイド部２４ａ，２４ｂおよびマグネットブラケット２５が負圧室５０の壁体を構成している。

負圧室５０は、駆動側回転体２０内に形成された軸方向に延びるほぼ円環状の密閉された空間であって、マグネットブラケット２５の軸方向の一方側（図１のＹ１方向側）に設けられている。負圧室５０は、ブラケットガイド部材２４に設けられた負圧導入孔２４ｃのみを介してその外部（この場合、負圧導入路５３）に連通されている。負圧導入孔２４ｃは、ブラケットガイド部材２４の円周方向の複数箇所に形成されている。負圧導入路５３は、駆動軸部材２３のフランジ部２３ｂとブラケットガイド部材２４の内ガイド部２４ａとによって形成された空間となっており、この負圧導入路５３を介して、負圧室５０が負圧導入路５２に連通されている。

マグネットブラケット２５は、マグネットカップリング２６を支持する支持部材であるとともに、負圧室５０に導入される負圧に応じて軸方向に移動する可動部材であって、負圧室５０の壁体の一部を構成している。マグネットブラケット２５は、径方向の内外で所定間隔を隔てて平行に設けられた一対の内筒部２５ａおよび外筒部２５ｂを備えている。マグネットブラケット２５は、ブラケットガイド部材２４の両ガイド部２４ａ，２４ｂ内に、軸方向に摺動可能な状態で収容されている。そして、マグネットブラケット２５は、負圧室５０に導入される負圧に応じて両ガイド部２４ａ，２４ｂに沿って軸方向に移動して、その軸方向位置を変更可能な状態で設けられている。この例では、マグネットブラケット２５の軸方向位置は、Ｘ１（図３に示す状態）からＸ２（図２に示す状態）までの間にわたって連続的に変更可能になっている。また、マグネットブラケット２５の軸方向位置のＸ１とＸ２との間の距離は、後述するオーバーラップ量Ｌ１の最大のときの大きさと等しくなっている。

内筒部２５ａの内周側には、ブラケットガイド部材２４の内ガイド部２４ａに向けて延び、この内ガイド部２４ａの外周面に接する複数（この例では３つ）の突条２５ｃが形成されている。また、外筒部２５ｂの外周側には、ブラケットガイド部材２４の外ガイド部２４ｂに向けて延び、この外ガイド部２４ｂの内周面に接する複数（この例では３つ）の突条２５ｄが形成されている。これらの突条２５ｃ、２５ｄによって、負圧室５０がほぼ気密な状態に維持されている。

負圧室５０内にはスプリング５４が配設されている。このスプリング５４の弾性力によって、マグネットブラケット２５が軸方向の他方側（図１のＹ２方向側）へ付勢されている。また、マグネットブラケット２５のＹ２方向側への移動を規制するためのストッパー２９がブラケットガイド部材２４に設けられている。

負圧室５０へは、負圧導入管５１、負圧導入路５２，５３、および、負圧導入孔２４ｃを介して、負圧発生源からの負圧が導入される。負圧発生源としては、例えば、エンジンの吸入負圧（吸気管負圧）が利用される。エンジンの吸入負圧は、例えば、圧力制御弁等を介してエンジンの吸気配管等から負圧室５０に導入される。そして、制御装置からのエンジンの運転状態に応じた制御信号にしたがい圧力制御弁の開閉制御が行われることで、負圧室５０に導入される負圧が制御される。エンジンの吸入負圧を利用することで、例えば、冷間時に冷却水をあまり循環させずに暖機を促進する状況において、強い加速要求があった場合、ポンプインペラ３１を回す側に制御され、オーバーヒートを防止することが可能になる。なお、エンジンの吸入負圧以外の負圧発生源を利用して、負圧室５０に負圧を導入する構成としてもよい。例えば、バキュームポンプによる負圧を利用することも可能である。

マグネットカップリング２６は、軸方向（長手方向）の幅が等しい一対の円環状の永久磁石２６ａ，２６ｂからなる。マグネットカップリング２６の永久磁石２６ａ，２６ｂは、径方向の内外で所定の間隔を隔てて対向して設けられている。内側に配置される小径の永久磁石２６ａと外側に配置される大径の永久磁石２６ｂとの対向部分の極性は互いに異なっている。そして、内側の永久磁石２６ａは、マグネットブラケット２５の内筒部２５ａの外周面に固定されている。外側の永久磁石２６ｂは、マグネットブラケット２５の外筒部２５ｂの内周面に固定されている。

次に、従動側回転体３０について説明すると、従動側回転体３０は、冷却水が流通する冷却水路Ｗ内に収容されている。この従動側回転体３０のポンプインペラ３１は、水中軸受１８を介して、ハウジング１１に固定された軸部材１７に回転可能に支持されている。このポンプインペラ３１の回転にともなって、冷却水路Ｗ内の冷却水が外部に吐出される。

ポンプインペラ３１には、このポンプインペラ３１を回転させるための誘導リング３２が固定されている。誘導リング３２は、ポンプインペラ３１へ取り付けるための取付部３２ａと、この取付部３２ａの外端部から軸方向に沿ってＹ１方向側へ延びる円環状の誘導部３２ｂとを備えている。この誘導部３２ｂは、従動側回転体３０への伝達トルクを駆動側回転体２０の回転にともなって発生させるための誘導電流の発生部分（誘導体）として設けられている。この誘導リング３２のうち少なくとも誘導部３２ｂを含む部分は、アルミニウムで形成されている。なお、アルミニウム以外の金属によって誘導リング３２の誘導部３２ｂを含む部分を形成してもよい。

誘導部３２ｂは、駆動側回転体２０のマグネットカップリング２６の永久磁石２６ａ，２６ｂと平行に設けられている。そして、誘導部３２ｂは、マグネットカップリング２６の永久磁石２６ａ，２６ｂの径方向のほぼ中央位置に配置されている。また、誘導部３２ｂは、マグネットブラケット２５の軸方向位置がＸ１のときを除いて、マグネットカップリング２６の永久磁石２６ａ，２６ｂと軸方向の位置が互いに重なり合う（オーバーラップする）ような位置に配置されている。

誘導部３２ｂと、マグネットカップリング２６の永久磁石２６ａ，２６ｂとの間は、隔壁４０の断面Ｕ字状の屈曲部４０ａによって仕切られている。したがって、誘導部３２ｂの径方向の内外両側に、隔壁４０の屈曲部４０ａが所定の間隔を隔てて配置されており、さらに、隔壁４０の屈曲部４０ａの径方向の内外両側に、マグネットカップリング２６の永久磁石２６ａ，２６ｂが所定の間隔を隔てて配置されている。

そして、駆動側回転体２０と従動側回転体３０との間の部分には、隔壁４０が設けられている。隔壁４０は、ハウジング１１に固定されている。隔壁４０は、駆動側回転体２０と従動側回転体３０との間の部分の形状に応じた形状になっており、上述した屈曲部４０ａを有している。この隔壁４０によって駆動側回転体２０と従動側回転体３０との間が隔離されており、駆動側回転体２０側への冷却水の浸入が防止されるようになっている。したがって、駆動側回転体２０から従動側回転体３０への回転の伝達は、非接触の状態で行われる。この駆動側回転体２０から従動側回転体３０への回転の伝達について、以下に説明する。

上述のように構成された駆動側回転体２０は、エンジン駆動時、クランクシャフトの回転がウォーターポンププーリ２１に伝達されることによって回転駆動される。ここで、駆動側回転体２０のマグネットカップリング２６の永久磁石２６ａ，２６ｂ間には、磁界が発生している。そして、この場合、マグネットカップリング２６の永久磁石２６ａ，２６ｂの一方から他方へ向かってほぼ直線的に延びる磁力線が発生している。つまり、磁力線が永久磁石２６ａ，２６ｂよりも軸方向の外側へほとんど拡がることなく発生している。このため、永久磁石２６ａ，２６ｂよりも軸方向の外側への磁束の漏れがほとんど発生していない。

したがって、マグネットブラケット２５の軸方向位置がＸ１ではないときには、マグネットカップリング２６の永久磁石２６ａ，２６ｂによる磁界が、マグネットカップリング２６の永久磁石２６ａ，２６ｂ間に挟まれた従動側回転体３０の誘導リング３２の誘導部３２ｂに作用している。

この状態で、駆動側回転体２０が回転すると、誘導リング３２の誘導部３２ｂに作用する磁界が変化する。これにより、誘導リング３２の誘導部３２ｂ中には、その磁界の変化を妨げる方向への誘導電流が発生する。この誘導電流の発生にともなって誘導リング３２の誘導部３２ｂにはトルクが発生する。その結果、誘導リング３２およびポンプインペラ３１、つまり、従動側回転体３０が回転して、冷却水路Ｗ内の冷却水が外部へ吐出される。

一方、マグネットブラケット２５の軸方向位置がＸ１のときには、誘導リング３２の誘導部３２ｂにはマグネットカップリング２６の磁界がほとんど作用しなくなるので、誘導部３２ｂには誘導電流がほとんど発生しなくなり、誘導部３２ｂにはトルクはほとんど発生しない。このため、従動側回転体３０は回転せず、ウォーターポンプ１０は駆動しないようになっている。

この例では、マグネットカップリング２６の永久磁石２６ａ，２６ｂを誘導リング３２の誘導部３２ｂに対し軸方向に移動させて、マグネットカップリング２６の永久磁石２６ａ，２６ｂと、誘導リング３２の誘導部３２ｂとの軸方向のオーバーラップ量（軸方向で互いに重なり合っている度合い）Ｌ１を変更する可動手段が設けられている。そして、可動手段によるオーバーラップ量Ｌ１の変更によって従動側回転体３０へ伝達されるトルクが変更されるようになっている。これにより、従動側回転体３０の回転数が変更され、ウォーターポンプ１０による冷却水の吐出量（ポンプ流量）が変更される。

さらに、この例では、上記可動手段が、負圧室５０と、この負圧室５０に導入される負圧に応じて軸方向に移動する可動部材としてのマグネットブラケット２５とで構成されている。そして、負圧室５０に導入される負圧に応じて、マグネットブラケット２５が軸方向に沿って移動され、これにともなって、オーバーラップ量Ｌ１が設定されるようになっている。

ここで、ウォーターポンプ１０におけるオーバーラップ量Ｌ１の変更、および、このオーバーラップ量Ｌ１の変更にともなう従動側回転体３０への伝達トルクの変更について説明する。

負圧室５０に負圧が導入されていない場合には、マグネットブラケット２５は、スプリング５４の弾性力によってＹ２方向側へ付勢されて、ストッパー２９によって規制される位置まで移動しており、軸方向位置がＸ２の位置にある。この状態では、オーバーラップ量Ｌ１は、永久磁石２６ａ，２６ｂの軸方向の幅と等しくなっており、最大になっている。したがって、この状態では、誘導リング３２に発生する誘導電流が最大になるので、従動側回転体３０への伝達トルクが最大になり、ウォーターポンプ１０のポンプ流量が最大になる。

次に、負圧室５０に負圧を導入すると、その負圧の導入にともなう吸引力がマグネットブラケット２５に作用する。これにより、マグネットブラケット２５が軸方向に沿って移動して、マグネットブラケット２５の軸方向への移動距離に応じてオーバーラップ量Ｌ１が変化する。

この場合、負圧室５０に導入する負圧を大きくするほど、マグネットブラケット２５がスプリング５４の弾性力に抗してＹ１方向側へ移動してオーバーラップ量Ｌ１が小さくなる。そして、オーバーラップ量Ｌ１が小さくなると、誘導リング３２に発生する誘導電流が小さくなり、従動側回転体３０への伝達トルクが小さくなる。これにより、従動側回転体３０の回転数が減少して、ウォーターポンプ１０のポンプ流量が減少する。例えば、エンジンの始動時のような冷間時には、オーバーラップ量Ｌ１を小さくして、ウォーターポンプ１０のポンプ流量を減少させて、早期暖機を図ることが可能である。

逆に、負圧室５０に導入する負圧を小さくするほど、マグネットブラケット２５がＹ２方向側へ移動してオーバーラップ量Ｌ１が大きくなる。オーバーラップ量Ｌ１が大きくなると、誘導リング３２に発生する誘導電流が大きくなり、従動側回転体３０への伝達トルクが大きくなる。これにより、従動側回転体３０の回転数が増大して、ウォーターポンプ１０のポンプ流量が増大する。例えば、エンジンの暖機後の温間時には、オーバーラップ量Ｌ１を大きくして、ウォーターポンプ１０のポンプ流量を増大させて、冷却効率を向上させることが可能である。

そして、負圧によってマグネットブラケット２５のＹ１方向側の端部が負圧導入孔２４ｃの設けられた位置（軸方向位置がＸ１の位置）まで移動すると、オーバーラップ量Ｌ１が０になる。この状態では、マグネットカップリング２６の磁界が誘導リング３２の誘導部３２ｂにほとんど作用しなくなるので、誘導リング３２に発生する誘導電流がほぼ０になる。これにより、従動側回転体３０への伝達トルクがほぼ０になり、従動側回転体３０の回転が停止する。したがって、ウォーターポンプ１０の駆動が停止してそのポンプ流量が０になる。

以上のように、ウォーターポンプ１０において、オーバーラップ量Ｌ１が変更されると、誘導リング３２の誘導部３２ｂに発生する誘導電流が変化し、従動側回転体３０への伝達トルクが変化する。これにより、従動側回転体３０の回転数が変更され、ウォーターポンプ１０のポンプ流量が変更される。つまり、この例では、ウォーターポンプ１０は、負圧室５０に導入される負圧に応じて設定されるオーバーラップ量Ｌ１に応じてポンプ流量が連続的に変更可能なように構成されている。そして、この例では、ウォーターポンプ１０において、駆動側回転体２０のマグネットカップリング２６によって、従動側回転体３０の誘導リング３２に作用させる磁界を発生させて、従動側回転体３０への伝達トルクを発生させるようにしている。

上述したように、マグネットカップリング２６の永久磁石２６ａ，２６ｂは、異なる極性同士が互いに向き合うように設けられているので、永久磁石２６ａ，２６ｂの一方から他方へ向かってほぼ直線的に延びる磁力線が発生しており、永久磁石２６ａ，２６ｂよりも軸方向の外側への磁束の漏れがほとんど発生していない。これにより、オーバーラップ量Ｌ１を０よりも大きくしてウォーターポンプ１０を駆動する場合、トルクを従動側回転体３０へ効率よく伝達することができ、磁束の漏れにともなう駆動損失を低減できる。

一方、オーバーラップ量Ｌ１を０とすれば、従動側回転体３０への伝達トルクがほぼ０になり、ウォーターポンプ１０の駆動を停止させることができる。ここで、例えば、図４に示す場合等のように、周囲への磁束の漏れが発生している状況下では、オーバーラップ量Ｌ１を０にしたとしても、その磁束漏れによって、従動側回転体３０の誘導リング３２に誘導電流が発生するので、従動側回転体３０への伝達トルクが発生して、ウォーターポンプ１０が駆動することになる。したがって、ウォーターポンプ１０の駆動を停止させるには、オーバーラップ量Ｌ１を０にしただけでは十分ではなく、マグネットカップリング２６の永久磁石２６ａ，２６ｂと、誘導リング３２の誘導部３２ｂとを軸方向に所定の距離だけオフセットさせることが必要になる。

これに対し、この例では、そのような磁束漏れがほとんど発生しないので、オーバーラップ量Ｌ１の０とき、ウォーターポンプ１０の駆動を停止させることができる。したがって、そのような軸方向のオフセット量を確保する必要がなくなる。これにより、ウォーターポンプ１０が軸方向に拡大することがなく、その小型化を図ることができる。そして、ウォーターポンプ１０が設置される箇所（例えば、エンジンフロント側）の搭載性が悪化することを回避できる。

以上、本発明のウォーターポンプの実施形態について説明したが、ここに示した実施形態はさまざまに変形することが可能である。

駆動側回転体２０から従動側回転体３０への回転の伝達が非接触の状態で可能な構成であれば、駆動側回転体２０、従動側回転体３０、および、隔壁４０の構成部材や、それらの形状、配置箇所等は、上述した場合だけに限定されず、さまざまに変更することが可能である。ここで、マグネットカップリング２６の永久磁石２６ａ，２６ｂと誘導リング３２の誘導部３２ｂとの間隔が狭いほど、従動側回転体３０へのトルク伝達効率を向上させることができる。

オーバーラップ量Ｌ１を変更可能な構成であれば、駆動側回転体２０のマグネットブラケット２５や負圧室５０、負圧導入路５２，５３等の構成部材や、それらの形状、配置箇所等は、上述した場合だけに限定されず、さまざまに変更することが可能である。ここで、負圧室５０に導入する負圧を大きくするほど、オーバーラップ量Ｌ１が大きくなるように構成してもよい。また、負圧以外を利用して、オーバーラップ量を変更するように構成してもよい。例えば、負圧の代わりに正圧を利用することができる。また、油圧アクチュエータや、電動アクチュエータ等を利用することも可能である。

上述の例では、駆動側回転体２０にマグネットカップリング２６が設けられ、従動側回転体３０に誘導リング３２が設けられる構成としたが、この場合とは逆に、駆動側回転体に誘導リングを設け、従動側回転体にマグネットカップリングを設ける構成としてもよい。また、上述の例では、マグネットカップリング２６が軸方向に移動する構成としたが、この場合とは逆に、誘導リング３２を軸方向に移動させる構成としてもよい。

本発明の流量可変型のウォーターポンプの一実施形態を示す断面図である。 図１のウォーターポンプの駆動側回転体から従動側回転体への回転の伝達に関わる部分を示す図であり、負圧室に負圧を導入していないときの状態を示す図である。 図１のウォーターポンプの駆動側回転体から従動側回転体への回転の伝達に関わる部分を示す図であり、負圧室に負圧を導入しているときの状態を示す図である。 従来のウォーターポンプの駆動側回転体から従動側回転体への回転の伝達に関わる部分を示す図２相当図である。

符号の説明

１０ ウォーターポンプ
１１ ハウジング
２０ 駆動側回転体
２１ ウォーターポンププーリ
２４ ブラケットガイド部材
２５ マグネットブラケット
２６ マグネットカップリング
２６ａ，２６ｂ 永久磁石
３０ 従動側回転体
３１ ポンプインペラ
３２ 誘導リング
３２ｂ 誘導部
４０ 隔壁
５０ 負圧室
Ｌ１ オーバーラップ量

Claims (4)

1. エンジンの回転が伝達される駆動側回転体から、ポンプインペラが設けられる従動側回転体への回転の伝達が非接触の状態で行われるように構成されたウォーターポンプであって、
   前記駆動側回転体および従動側回転体の一方には、異なる極性同士が互いに向き合うように設けられる一対の磁石が備えられるとともに、
   前記駆動側回転体および従動側回転体の他方には、前記一対の磁石の間に所定の間隔を隔てて設けられる誘導体が備えられており、
   前記一対の磁石および誘導体の少なくとも一方を他方に対し回転軸方向に移動させて、前記一対の磁石および誘導体の回転軸方向で互いに重なり合う度合いを変更する可動手段が設けられていることを特徴とするウォーターポンプ。
2. 前記可動手段は、前記駆動側回転体および従動側回転体の一方に設けられた負圧室と、この負圧室に導入される負圧に応じて回転軸方向に移動する可動部材とで構成されており、
   前記可動部材には、前記一対の磁石または誘導体が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のウォーターポンプ。
3. 前記負圧室は、前記可動部材と、この可動部材の回転軸方向への移動をガイドするガイド部材とによって形成されていることを特徴とする請求項２に記載のウォーターポンプ。
4. 前記負圧室には、エンジンの吸入負圧が導入されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のウォーターポンプ。

Images