JP5716615B2

JP5716615B2 - ウォータポンプ

Info

Publication number: JP5716615B2
Application number: JP2011196020A
Authority: JP
Inventors: 砂田　洋尚; 洋尚砂田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2031-09-08
Also published as: JP2013057293A

Description

本発明はウォータポンプに関する。

コイル通電時に駆動側回転体から従動側回転体への動力伝達を切断し、コイル非通電時に駆動側回転体から従動側回転体への動力伝達を可能にする無励磁作動型の動力伝達機構を備えるウォータポンプが知られている。かかるウォータポンプによれば、ウォータポンプ作動中に常時電力を消費しないで済むことから、消費電力を大幅に削減できる。かかるウォータポンプは例えば特許文献１や２で開示されている。

２０１０−２０３４０６号公報２０１０−２６５８３７号公報

無励磁作動型の動力伝達機構を備えるウォータポンプでは、例えば駆動側回転体と従動側回転体とを圧着することで、動力の伝達に必要な係合状態を確立する圧着式の動力伝達機構を用いることができる。ところがこの場合、係合状態を確保するにあたって例えば駆動側回転体と従動側回転体の係合面それぞれに相応の係合面積を確保する必要が生じる結果、動力伝達機構が大型化する虞がある。

これに対し、例えば係合する駆動側回転体、従動側回転体間で大きな摩擦力を得られる構造を採用することで、動力伝達機構の大型化を抑制しつつ、係合状態を確保することも考えられる。ところがこの場合には構造が複雑になる結果、コスト面で不利になる虞がある。また、例えば駆動側回転体と従動側回転体の圧着力を大きくすることで、動力伝達機構の大型化を抑制しつつ、係合状態を確保することも考えられる。ところがこの場合には、動力伝達の切断に必要な力を発生させるコイルの消費電力が大きくなる虞がある。

本発明は上記課題に鑑み、無励磁作動型の動力伝達機構を備える場合にコンパクトで簡素な構造を実現するとともに、消費電力の更なる低減を図ることが可能なウォータポンプを提供することを目的とする。

本発明は駆動側回転体と、前記駆動側回転体から動力が伝達されるスライド式の従動側回転体と、ボディに設けられ、通電時に前記駆動側回転体から離間して前記ボディに近接する方向に前記従動側回転体を駆動するコイルと、前記ボディと従動側回転体との間に位置し、かつ前記従動側回転体とともに回転し、前記駆動側回転体に接近する方向に前記従動側回転体を駆動する駆動部と、を備え、前記コイルの通電時に前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間の動力伝達を切断し、前記コイルの非通電時に前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間の動力伝達を可能にする噛み合い式の動力伝達機構を備えるウォータポンプである。

本発明は前記動力伝達機構が前記駆動側回転体、前記従動側回転体間に介在するように設けられ、前記駆動側回転体、前記従動側回転体間の噛み合いを仲介するボール部を備える構成とすることができる。

本発明によれば、無励磁作動型の動力伝達機構を備える場合にコンパクトで簡素な構造を実現するとともに、消費電力の更なる低減を図ることができる。

実施例１のウォータポンプの要部を示す図である。非通電時の第１の動力伝達機構の水平断面図である。非通電時の第１の動力伝達機構の垂直断面図である。通電時の第１の動力伝達機構の水平断面図である。通電時の第１の動力伝達機構の垂直断面図である。実施例２のウォータポンプの要部を示す図である。非通電時の第２の動力伝達機構の水平断面図である。非通電時の第２の動力伝達機構の垂直断面図である。通電時の第２の動力伝達機構の水平断面図である。通電時の第２の動力伝達機構の垂直断面図である。非通電時の第３の動力伝達機構の水平断面図である。非通電時の第３の動力伝達機構の垂直断面図である。通電時の第３の動力伝達機構の水平断面図である。通電時の第３の動力伝達機構の垂直断面図である。駆動側ボール受け部の説明図である。第１の変形例の水平断面図である。第１の変形例の垂直断面図である。第２の変形例の水平断面図である。

図面を用いて、本発明の実施例について説明する。

図１はウォータポンプ１Ａの要部を示す図である。ウォータポンプ１Ａはボディ２とシャフト３とプーリ４Ａとスライドプレート５Ａとボール６とコイル７とスプリング８とを備えている。ボディ２は筐体部材であり、ボディ２にはベアリングを介してシャフト３が設けられている。シャフト３は駆動軸であり、ボディ２から突出した部分にスプライン軸部３ａを備えている。

プーリ４Ａは駆動側回転体であり、ベアリングを介してシャフト３に設けられている。プーリ４Ａはシャフト３のうち、スプライン軸部３ａよりも先端側の部分に設けられている。プーリ４Ａにはエンジンの駆動力を伝達可能なベルトを外周部に巻き掛けることで、エンジンの駆動力を伝達することができる。この点、ウォータポンプ１Ａはエンジンの冷却水を圧送するウォータポンプとなっている。

プーリ４Ａは有底円筒状の形状を有している。具体的にはプーリ４Ａはボディ２側で円筒状に開口するとともに、ボディ２の反対側で有底円筒形状の底壁部をなす壁部を有している。そしてこれにより、外周部と対をなすように設けられた内周部を有している。さらにプーリ４Ａはボディ２の反対側の壁部中央に開口するとともに、ボディ２側に向かって延伸する円筒状のベアリング保持部を内周部よりも内側の部分に有している。

スライドプレート５Ａはスライド式の従動側回転体であり、スライドプレート５Ａにはプーリ４Ａから動力が伝達される。スライドプレート５Ａはスプライン軸部３ａに設けられている。この点、スライドプレート５Ａは中央にスプライン穴を有しており、このスプライン穴を介してスプライン軸部３ａに設けられている。そしてこれにより、軸方向に沿ってスライド可能に設けられるとともに、シャフト３と一体回転可能に設けられている。スプラインには例えば軸方向に沿って歯が設けられたスプラインのほか、ヘルカルスプラインなど適宜のスプラインが適用されてよい。

スライドプレート５Ａは有底円筒状の形状を有している。具体的にはスライドプレート５Ａはプーリ４Ａ側で円筒状に開口するとともに、ボディ２側で有底円筒形状の底壁部をなす壁部を有している。スライドプレート５Ａはプーリ４Ａに挿入可能に設けられている。この点、スライドプレート５Ａの外周部はプーリ４Ａに挿入された状態で、プーリ４Ａの内周部と隙間を有して対向するように設けられている。スライドプレート５Ａの外周部には凹曲面状の壁面を有する溝部５ａが設けられている。溝部５ａは一周に亘って帯び状に設けられている。

ボール６はプーリ４Ａ、スライドプレート５Ａ間に介在するように設けられている。ボール６は複数（ここでは８つ）設けられている。ボール６の材質は例えば炭素鋼である。コイル７はボディ２に設けられている。コイル７はスライドプレート５Ａに対向する位置に設けられており、通電時にプーリ４Ａから離間する方向に磁性体からなるスライドプレート５Ａを駆動する。

スプリング８はボディ２、スライドプレート５Ａ間に設けられている。スプリング８は周方向に沿って均等に複数設けられている。スプリング８それぞれはスライドプレート５Ａとともに回転できるように設けられている。スプリング８それぞれが摺動する部分にはスラストベアリングを設けることができる。スプリング８それぞれはプーリ４Ａに接近する方向にスライドプレート５Ａを駆動する。複数のスプリング８は駆動部に相当する。駆動部は例えば永久磁石であってもよい。

図２はコイル７非通電時の第１の動力伝達機構の水平断面図である。図３はコイル７非通電時の第１の動力伝達機構の垂直断面図である。ウォータポンプ１Ａは駆動側ボール受け部Ｒ１１それぞれと従動側ボール受け部Ｒ２１それぞれと複数のボール６とを有して構成される噛み合い式の動力伝達機構である第１の動力伝達機構を備えている。

駆動側ボール受け部Ｒ１１はプーリ４Ａの内周部に設けられている。この点、プーリ４Ａの内周部はボディ２側の部分よりも反対側の部分のほうが、径が小さくなるように設けられている。そして、駆動側ボール受け部Ｒ１１はプーリ４Ａの内周部のうち、ボディ２側の部分とは反対側の縮径した部分に隣接してボディ２側の部分に部分球状の空間を形成するように設けられている。駆動側ボール受け部Ｒ１１が形成する部分球状の空間の径はボール６の径よりも若干大きめに設定されている。駆動側ボール受け部Ｒ１１は周方向に沿って均等に複数（ここでは８つ）設けられている。この点、ボール６の数と駆動側ボール受け部Ｒ１１の数とは互いに等しくなっている。

従動側ボール受け部Ｒ２１は溝部５ａに設けられている。この点、溝部５ａは具体的には駆動側ボール受け部Ｒ１１との間で径方向に沿った最深部同士の間隔がボール６の径よりも大きくなるように設けられている。また、ボディ２側とその反対側とで径が異なるプーリ４Ａの内周部に対応させて、最深部よりもプーリ４Ａ側のスロープ部のほうがボディ２側のスロープ部よりも径方向の高さが低くなるように設けられている。この点、スライドプレート５Ａの外周部のうち、溝部５ａよりもボディ２側の部分の径はプーリ４Ａの内周部のうち、ボディ２側の部分の径よりも小さく、且つボディ２側とは反対側の部分の径よりも大きく設定されている。溝部５ａはコイル７通電時に最深部が駆動側ボール受け部Ｒ１１と対向するように設けられている。

従動側ボール受け部Ｒ２１は具体的には溝部５ａのうち、コイル７非通電時に軸方向において駆動側ボール受け部Ｒ１１と位置が重なる部分に設けられている。従動側ボール受け部Ｒ２１のうち、プーリ４Ａの回転方向において後方となる部分には、ボール受け面が設けられている。このボール受け面は軸方向に沿った移動でボール６との係合状態が解除できるように設けられており、ボール６に合わせて窪んだ曲面形状を有している。従動側ボール受け部Ｒ２１は周方向に沿って複数（ここでは８つ）設けられている。この点、ボール６の数と従動側ボール受け部Ｒ２１の数とは互いに等しくなっている。

ボール６は具体的には径方向において駆動側ボール受け部Ｒ１１と溝部５ａとの間それぞれに介在するように設けられている。そしてこの状態で、対応する駆動側ボール受け部Ｒ１１に保持されるように設けられている。このように設けられた複数のボール６はシャフト３に対して同心円状に配置されている。複数のボール６の数は作用する力の関係上、例えば４つ以上であることが好ましい。

コイル７を非通電にした場合の第１の動力伝達機構の動作は次の通りである。すなわち、コイル７を非通電にした場合にはスプリング８それぞれがスライドプレート５Ａをプーリ４Ａ側に駆動する。結果、従動側ボール受け部Ｒ２１が軸方向においてボール６と重なる位置に配置される。また、ボール６それぞれが溝部５ａのうち、ボディ２側のスロープ部によって径方向外側に位置する駆動側ボール受け部Ｒ１１に押し付けられる。

そしてこの状態で、ボール６それぞれはプーリ４Ａとともに回転し、対応する従動側ボール受け部Ｒ２１それぞれに到達する。結果、第１の動力伝達機構が係合状態となる。このとき、ボール６それぞれはプーリ４Ａ、スライドプレート５Ａ間の噛み合いを仲介することで、コイル７の非通電時にプーリ４Ａ、スライドプレート５Ａ間の動力伝達を可能にする。この点、複数のボール６はボール部に相当している。

図４はコイル７通電時の第１の動力伝達機構の水平断面図である。図５はコイル７通電時の第１の動力伝達機構の垂直断面図である。コイル７に通電した場合の第１の動力伝達機構の動作は次の通りである。すなわち、コイル７に通電した場合にはコイル７がスプリング８の付勢力に抗してスライドプレート５Ａをボディ２側に駆動する。結果、従動側ボール受け部Ｒ２１が軸方向においてボール６と重なり合わない位置に配置される。また、溝部５ａの最深部が駆動側ボール受け部Ｒ１１に対向する位置に配置される。そしてこれにより、第１の動力伝達機構の係合状態が解除される。結果、ボール６それぞれを介したプーリ４Ａ、スライドプレート５Ａ間の動力伝達が切断される。

次にウォータポンプ１Ａの作用効果について説明する。ウォータポンプ１Ａでは、噛み合い式の動力伝達機構である第１の動力伝達機構がコイル７の通電時にプーリ４Ａ、スライドプレート５Ａ間の動力伝達を切断し、コイル７の非通電時にプーリ４Ａ、スライドプレート５Ａ間の動力伝達を可能にする。

この点、噛み合い式の動力伝達機構によれば、噛み合いによって係合状態を維持することから、例えば圧着式の動力伝達機構に対して生じる係合面積を増大させるための大型化や、係合面積を増大させるための構造変更といった要請が特段生じない。また、噛み合い式の動力伝達機構によれば、係合状態を確保するための圧着力を特段必要としない分、スプリング８の力も軽減できる。結果、通電時に要するコイル７の駆動力を低減できる分、消費電力の低減を図ることもできる。

このため、ウォータポンプ１Ａは無励磁作動型の動力伝達機構を備える場合にコンパクトで簡素な構造を実現するとともに、消費電力の更なる低減を図ることができる。この点、ウォータポンプ１Ａは消費電力の低減に応じたコイル７のコンパクト化を図ることができる点でもコンパクトな構造を実現できる。

ウォータポンプ１Ａでは、ボール６それぞれがプーリ４Ａ、スライドプレート５Ａ間の噛み合いを仲介する。この点、ウォータポンプ１Ａはボール６それぞれを噛み合いの仲介に用いることで、係合時にプーリ４Ａとスライドプレート５Ａとをくさびの効果で機械的にロックすることもできる。そしてこれにより、例えば回転変動によって動力の伝達が寸断される事態が発生することも防止できる。また、ウォータポンプ１Ａはボール６それぞれを噛み合いの仲介に用いることで、係合時に加わる衝撃に対する強度も容易に確保できる。

ウォータポンプ１Ａはボール６それぞれでプーリ４Ａ、スライドプレート５Ａ間の噛み合いを仲介するにあたって、噛み合い式の動力伝達機構がプーリ４Ａに設けられた駆動側ボール受け部Ｒ１１と、スライドプレート５Ａに設けられた従動側ボール受け部Ｒ２１とをボール６毎に備えるとともに、従動側ボール受け部Ｒ２１が軸方向に沿った移動で対応するボール６との係合状態が解除できるように設けられたボール受け面を備える構成となっている。このため、ウォータポンプ１Ａは係合解除時に係合状態が持続するストロークを短く設定することもできる。そしてこれにより、消費電力を低減することもできる。

ウォータポンプ１Ａはボール６それぞれでプーリ４Ａ、スライドプレート５Ａ間の噛み合いを仲介するにあたって、スライドプレート５Ａが係合時にボール６それぞれを径方向外側に位置する駆動側ボール受け部Ｒ１１に押し付けるように作用するスロープ部を備えている。

このため、ウォータポンプ１Ａは係合時にスライドプレート５Ａの回転をプーリ４Ａの回転に同期させるようにして、係合時に加わる衝撃を緩和することもできる。また、ウォータポンプ１Ａはかかるスロープ部によってボール６それぞれにくさびの効果を発揮させることもできる。そしてこれにより、ボール６それぞれに遠心力が作用しても、プーリ４Ａ、スライドプレート５Ａ間の結合にゆるみが発生しないようにすることもできる。

なお、噛み合い式の動力伝達機構の適用対象としては、例えばエンジンで駆動されるエアコン用コンプレッサも考えられる。ところが、エアコン用コンプレッサの駆動トルクはウォータポンプの駆動トルクと比較して一般に大きくなっている。この点、噛み合い式の動力伝達機構は係合時に加わる衝撃の大きさに照らして、ウォータポンプとの相性がよい。また、噛み合い式の動力伝達機構である第１の動力伝達機構を備えるウォータポンプ１Ａは圧着式の動力伝達機構で発生する摩擦面の経年劣化や摩擦係数の変化を特段考慮する必要がない点でも好適である。

図６はウォータポンプ１Ｂの要部を示す図である。ウォータポンプ１Ｂはプーリ４Ａの代わりにプーリ４Ｂを備えるとともに、スライドプレート５Ａの代わりにスライドプレート５Ｂを備える点と、噛み合い式の動力伝達機構として第１の動力伝達機構の代わりに第２の動力伝達機構を備える点以外、ウォータポンプ１Ａと実質的に同一となっている。

プーリ４Ｂは駆動側ボール受け部Ｒ１１の代わりに駆動側ボール受け部Ｒ１２を備える点と、これに伴いリングギヤ４ａをさらに備えている点以外、プーリ４Ａと実質的に同一となっている。スライドプレート５Ｂは従動側ボール受け部Ｒ２１の代わりに従動側ボール受け部Ｒ２２を備える点と、溝部５ａが特段設けられていない点以外、スライドプレート５Ａと実質的に同一となっている。リングギヤ４ａはプーリ４Ｂの内周部およびボディ２とは反対側に位置する壁部に当接した状態でプーリ４Ｂに固定されている。第２の動力伝達機構は駆動側ボール受け部Ｒ１２それぞれと従動側ボール受け部Ｒ２２それぞれと複数（ここでは４つ）のボール６とを有して構成されている。

なお、ウォータポンプ１Ｂでは実施例１の場合と比較してボディ２やシャフト３にも形状が異なっている部分がある。但し、これらは実施例１の場合と同一であってもよい。このためここではボディ２およびシャフト３に関し、実施例１の場合と特に区別することなく、同一の符号を用いることとしている。

図７はコイル７非通電時の第２の動力伝達機構の水平断面図である。図８はコイル７非通電時の第２の動力伝達機構の垂直断面図である。駆動側ボール受け部Ｒ１２はリングギヤ４ａに設けられている。駆動側ボール受け部Ｒ１２は具体的にはリングギヤ４ａの内周面から径方向内側に向かって突出するように設けられている。駆動側ボール受け部Ｒ１２のうち、プーリ４Ｂの回転方向において前方となる部分にはボール受け面が設けられている。このボール受け面は軸方向に沿った移動でボール６との係合状態が解除できるように設けられており、ボール６に合わせて部分円筒内面状に窪んだ曲面形状を有している。駆動側ボール受け部Ｒ１２は周方向に沿って均等に複数（ここでは４つ）設けられている。プーリ４Ｂはリングギヤ４ａを備えることで、駆動側ボール受け部Ｒ１２を備えている。

従動側ボール受け部Ｒ２２はスライドプレート５Ｂのうち、プーリ４Ｂ側の先端部に設けられている。この点、スライドプレート５Ｂのうち、プーリ４Ｂ側の先端部の径はリングギヤ４ａの内周面との間で隙間を有して複数のボール６の配置を同心円状の配置に保持可能な径に縮径されている。そして、従動側ボール受け部Ｒ２２は先端部外周面から径方向外側に向かって突出するように設けられている。

従動側ボール受け部Ｒ２２のうち、プーリ４Ｂの回転方向において後方となる部分にはボール受け面が設けられている。このボール受け面はボール６の径に合わせて部分円筒内面状に窪んだ曲面形状を有している。ボール受け面は例えばボール６に合わせて部分球面状に窪んだ曲面形状であってもよい。従動側ボール受け部Ｒ２２は周方向に沿って均等に複数（ここでは４つ）設けられている。スライドプレート５Ｂのうち、プーリ４Ｂ側の先端部に設けられた従動側ボール受け部Ｒ２２は、コイル７の非通電時に軸方向において駆動側ボール受け部Ｒ１２と位置が重なるように設けられている。

ボール６は径方向においてリングギヤ４ａの内周部とスライドプレート５Ｂの先端部外周面との間に介在するように配置されている。また、周方向において隣り合う駆動側ボール受け部Ｒ１２間それぞれに配置されている。このように配置された複数のボール６はシャフト３に対して同心円状に配置されている。ボール６それぞれはプーリ４Ｂの回転中に駆動側ボール受け部Ｒ１２に当接した状態で保持されるようになっている。複数のボール６の数と駆動側ボール受け部Ｒ１２の数と従動側ボール受け部Ｒ２２の数とは互いに等しくなっている。

コイル７を非通電にした場合の第２の動力伝達機構の動作は次の通りである。すなわち、コイル７を非通電にした場合にはスプリング８それぞれがスライドプレート５Ｂをプーリ４Ｂ側に駆動する結果、従動側ボール受け部Ｒ２２が軸方向において駆動側ボール受け部Ｒ１２と重なる位置に配置される。そしてこの状態で、ボール６それぞれが駆動側ボール受け部Ｒ１２に当接した状態でプーリ４Ｂとともに回転し、対応する従動側ボール受け部Ｒ２２それぞれに到達する。結果、第２の動力伝達機構が係合状態となる。このとき、ボール６それぞれはプーリ４Ｂ、スライドプレート５Ｂ間の噛み合いを仲介することで、コイル７の非通電時にプーリ４Ｂ、スライドプレート５Ｂ間の動力伝達を可能にする。

図９はコイル７通電時の第２の動力伝達機構の水平断面図である。図１０はコイル７通電時の第２の動力伝達機構の垂直断面図である。
コイル７に通電した場合の第２の動力伝達機構の動作は次の通りである。すなわち、コイル７に通電した場合にはコイル７がスプリング８それぞれの付勢力に抗してスライドプレート５Ｂをボディ２側に駆動する。結果、従動側ボール受け部Ｒ２２はリングギヤ４ａ（より具体的には駆動側ボール受け部Ｒ１２）と軸方向において重なり合わない位置に配置される。そしてこれにより、第２の動力伝達機構の係合状態が解除される。結果、ボール６それぞれを介したプーリ４Ｂ、スライドプレート５Ｂ間の動力伝達が切断される。

かかるウォータポンプ１Ｂも噛み合い式の動力伝達機構である第２の動力伝達機構を備えることで、ウォータポンプ１Ａの場合と同様の作用効果を得ることができる。また、ボール６それぞれをプーリ４Ｂ、スライドプレート５Ｂ間の噛み合いの仲介に用いることや、従動側ボール受け部Ｒ２２が軸方向に沿った移動で対応するボール６との係合状態が解除できるように設けられたボール受け面を備える構成とすることで、ウォータポンプ１Ａの場合と同様の作用効果を奏することができる。

図１１はコイル７非通電時の第３の動力伝達機構の水平断面図である。図１２はコイル７非通電時の第３の動力伝達機構の垂直断面図である。図１３はコイル７通電時の第３の動力伝達機構の水平断面図である。図１４はコイル７通電時の第３の動力伝達機構の垂直断面図である。第３の動力伝達機構はウォータポンプ１Ｃで実現されている。ウォータポンプ１Ｃはプーリ４Ａの代わりにプーリ４Ｃを備えるとともに、スライドプレート５Ａの代わりにスライドプレート５Ｃを備える点と、これに伴いスプリング８の代わりにスプリング９、１０を備えるとともに、噛み合い式の動力伝達機構として第１の動力伝達機構の代わりに第３の動力伝達機構を備える点以外、ウォータポンプ１Ａと実質的に同一となっている。なお、ボディ２およびシャフト３に関しては実施例２と同様に同一の符号を用いることとしている。

プーリ４Ｃは駆動側ボール受け部Ｒ１１の代わりに駆動側ボール受け部Ｒ１３を備える点と、スプリング１０を摺動させるスプリング摺動部がさらに設けられている点以外、プーリ４Ａと実質的に同一となっている。スライドプレート５Ｃは従動側ボール受け部Ｒ２１の代わりに従動側ボール受け部Ｒ２３を備える点と、スプリング９を保持するスプリング保持部がさらに設けられている点以外、スライドプレート５Ａと実質的に同一となっている。第３の動力伝達機構は駆動側ボール受け部Ｒ１３それぞれと従動側ボール受け部Ｒ２３それぞれと複数（ここでは４つ）のボール６とを有して構成されている。

駆動側ボール受け部Ｒ１３はプーリ４Ｃの内周部に溝状に設けられている。駆動側ボール受け部Ｒ１３については後に詳述する。従動側ボール受け部Ｒ２３はスライドプレート５Ｃの外周部に部分球状に窪んだ空間を形成するように設けられている。ボール６は従動側ボール受け部Ｒ２３に保持されるようになっている。従動側ボール受け部Ｒ２３は周方向に沿って均等に複数（ここでは４つ）設けられている。従動側ボール受け部Ｒ２３の数とボール６の数とは互いに等しくなっている。

スプリング９はボディ２、スライドプレート５Ｃ間に設けられている。スプリング９はプーリ４Ｃに接近する方向にスライドプレート５Ｃを駆動する。スプリング９は周方向に沿って均等に複数設けられている。スプリング１０はプーリ４Ｃ、スライドプレート５Ｃ間に設けられている。スプリング１０はボディ２に接近する方向にスライドプレート５Ｃを駆動する。スプリング１０はスプリング９それぞれに対応させて周方向に沿って均等に複数設けられている。このため、スプリング９、１０の数は互いに等しくなっている。

スプリング１０の付勢力はスプリング９の付勢力よりも小さく設定されている。このため、ウォータポンプ１Ｃではコイル７非通電時に複数のスプリング９が複数のスプリング１０の付勢力に抗してスライドプレート５Ｃをプーリ４Ｃ側に駆動する。また、コイル７通電時にコイル７が複数のスプリング１０とともに複数のスプリング９の付勢力に抗してスライドプレート５Ｃをボディ２側に駆動する。複数のスプリング９は駆動部を構成している。

図１５は駆動側ボール受け部Ｒ１３の説明図である。駆動側ボール受け部Ｒ１３は具体的にはコイル７通電時のスライドプレート５Ｃの配置に応じた従動側ボール受け部Ｒ２３に対応させて、プーリ４Ｃの内周部に一周に亘ってリング状の溝を形成するように設けられている。また、リング状の溝からコイル７非通電時のスライドプレート５Ｃの配置に応じた従動側ボール受け部Ｒ２３に対応する位置まで螺旋状に延伸する溝を周方向に沿って均等に複数（ここでは４つ）形成するように設けられている。この螺旋状の溝の数は従動側ボール受け部Ｒ２３の数およびボール６の数と互いに等しくなっている。

コイル７を非通電にした場合およびコイル７に通電した場合の第３の動力伝達機構の動作は次の通りである。すなわち、コイル７を非通電にした場合には、スプリング９それぞれがスプリング１０それぞれの付勢力に抗してスライドプレート５Ｃをプーリ４Ｃ側に駆動する。このとき、プーリ４Ｃから見て駆動側ボール受け部Ｒ１３のうち、リング状の溝に沿って空転していたボール６は螺旋状の溝にそれぞれ導かれる。そして、その後螺旋状の溝を奥に向かって進み、溝の終端部に到達する。結果、第３の動力伝達機構が係合状態となる。このとき、ボール６それぞれはプーリ４Ｃ、スライドプレート５Ｃ間の噛み合いを仲介することで、コイル７の非通電時にプーリ４Ｃ、スライドプレート５Ｃ間の動力伝達を可能にする。

コイル７に通電した場合には、コイル７がスプリング１０それぞれとともにスプリング９それぞれの付勢力に抗してスライドプレート５Ｃをボディ２側に駆動する。このとき、螺旋状の溝の終端部に当接していたボール６それぞれは螺旋状の溝を入口側に向かって進み、リング状の溝に到達する。そしてこれにより、第３の動力伝達機構の係合状態が解除される結果、プーリ４Ｃ、スライドプレート５Ｃ間の動力伝達が切断される。

かかるウォータポンプ１Ｃも噛み合い式の動力伝達機構である第３の動力伝達機構を備えることで、ウォータポンプ１Ａの場合と同様の作用効果を得ることができる。また、ボール６それぞれをプーリ４Ｃ、スライドプレート５Ｃ間の噛み合いの仲介に用いることで、ウォータポンプ１Ａの場合と同様の作用効果を奏することができる。

ウォータポンプ１Ｃはボール６それぞれでプーリ４Ｃ、スライドプレート５Ｃ間の噛み合いを仲介するにあたって、噛み合い式の動力伝達機構がプーリ４Ｃに設けられた溝状の駆動側ボール受け部Ｒ１３と、スライドプレート５Ｃに設けられ、ボール６を保持する従動側ボール受け部Ｒ２３とを備えるとともに、駆動側ボール受け部Ｒ１３が非係合時にボール６それぞれを空転させるリング状の溝と、リング状の溝に連通し、スライドプレート５Ｃの軸方向に沿った移動に応じてボール６それぞれを個別に案内するとともに、終端部でボール６それぞれに個別に当接する螺旋状の溝とを備える構成となっている。このため、ウォータポンプ１Ｃは係合時にスライドプレート５Ｃの回転をプーリ４Ｃの回転に同期させるようにして、係合時に加わる衝撃を緩和することもできる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば噛み合い式の動力伝達機構は必ずしもボール部を備えていなくてもよい。図１６は第１の変形例であるウォータポンプ１Ｄの水平断面図である。図１７は第１の変形例であるウォータポンプ１Ｄの垂直断面図である。ウォータポンプ１Ｄはプーリ４Ａの代わりにプーリ４Ｄを備えるとともに、スライドプレート５Ａの代わりにスライドプレート５Ｄを備える点と、ボール６を特段備えていない点以外、ウォータポンプ１Ａと実質的に同一となっている。プーリ４Ｄは駆動側ボール受け部Ｒ１１の代わりにピン溝部Ｈを備える点以外、プーリ４Ｄと実質的に同一となっている。スライドプレート５Ｄは従動側ボール受け部Ｒ２１の代わりにピンＰを備える点以外、スライドプレート５Ａと実質的に同一となっている。

ピン溝部Ｈはプーリ４Ｄのうち、スライドプレート５Ｄと対向する側の部分に設けられている。ピン溝部Ｈは所定の深さで周方向に沿って円弧状に設けられている。ピン溝部Ｈの深さ（軸方向に沿った寸法）はピンＰの長さよりも大きく設定されている。ピン溝部Ｈのうち、プーリ４Ｄの回転方向において後方となる部分は、ピンＰに合わせた形状を有している。ピン溝部Ｈは周方向に沿って均等に複数（ここでは８つ）設けられている。

ピンＰはスライドプレート５Ｄのうち、プーリ４Ｄと対向する側の部分に設けられている。ピンＰはスライドプレート５Ｄからプーリ４Ｄ側に向かって軸方向に沿って延伸するように設けられている。ピンＰは先端部が球面状に形成された円柱状の形状を有している。ピンＰは周方向に沿って均等に複数（ここでは８つ）設けられている。ピン溝部Ｈの数とピンＰの数とは互いに等しくなっている。

ウォータポンプ１Ｄでは、噛み合い式の動力伝達機構がボール受け部Ｒ１１、Ｒ２１それぞれの代わりにピン溝部ＨそれぞれとピンＰそれぞれとを備えている。この点、かかるウォータポンプ１Ｄでも、コンパクトで簡素な構造を実現するとともに消費電力の更なる低減を図ることができる。なお、この場合にはピンＰの抜き差しに必要なスライドプレート５Ｄのストロークを確保する必要がある分、コンパクト化に不利となる虞がある。また、係合状態の解除時に係合状態が持続するストロークが長くなる分、消費電力の低減に不利となる虞がある。このほか係合時に加わる衝撃に対し、強度面で不利となる虞がある。

図１８は第２の変形例であるウォータポンプ１Ｅの水平断面図である。ウォータポンプ１Ｅはプーリ４Ａの代わりにプーリ４Ｅを備えるとともに、スライドプレート５Ａの代わりにスライドプレート５Ｅを備える点と、ボール６を特段備えていない点以外、ウォータポンプ１Ａと実質的に同一となっている。プーリ４Ｅは駆動側ボール受け部Ｒ１１の代わりに駆動側傘歯部Ｇ１を備える点以外、プーリ４Ａと実質的に同一となっている。スライドプレート５Ｅは従動側ボール受け部Ｒ２１の代わりに従動側傘歯部Ｇ２を備える点以外、スライドプレート５Ａと実質的に同一となっている。

駆動側傘歯部Ｇ１はプーリ４Ｅのうち、スライドプレート５Ｅと対向する側の部分に一周に亘って設けられている。駆動側傘歯部Ｇ１の歯それぞれは周方向に沿って均等に複数設けられている。従動側傘歯部Ｇ２はスライドプレート５Ｅのうち、プーリ４Ｅと対向する側の部分に一周に亘って設けられている。従動側傘歯部Ｇ２の歯それぞれは周方向に沿って均等に複数設けられている。駆動側傘歯部Ｇ１の歯数と従動側傘歯部Ｇ２の歯数とは互いに等しくなっている。駆動側傘歯部Ｇ１の歯それぞれと従動側傘歯部Ｇ２の歯それぞれとはスライドプレート５Ｅの軸方向に沿った移動に応じて、係合および係合の解除ができるように設けられている。

ウォータポンプ１Ｅでは、噛み合い式の動力伝達機構がボール受け部Ｒ１１、Ｒ２１それぞれの代わりに傘歯部Ｇ１、Ｇ２を備えている。この点、かかるウォータポンプ１Ｅでもコンパクトで簡素な構造を実現するとともに、消費電力の更なる低減を図ることができる。但し、この場合には従動側傘歯部Ｇ２の抜き差しに必要なスライドプレート５Ｅのストロークを確保する必要がある分、コンパクト化に不利となる虞がある。また、係合状態の解除に係合状態が持続するストロークが長くなる分、消費電力の低減に不利となる虞がある。このほか係合時に加わる衝撃に対し、例えば歯元において強度面で不利となる虞がある。

ウォータポンプ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ
プーリ４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ
スライドプレート５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅ
ボール６
コイル７

Claims

駆動側回転体と、
前記駆動側回転体から動力が伝達されるスライド式の従動側回転体と、
ボディに設けられ、通電時に前記駆動側回転体から離間して前記ボディに近接する方向に前記従動側回転体を駆動するコイルと、
前記ボディと従動側回転体との間に位置し、かつ前記従動側回転体とともに回転し、前記駆動側回転体に接近する方向に前記従動側回転体を駆動する駆動部と、を備え、
前記コイルの通電時に前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間の動力伝達を切断し、前記コイルの非通電時に前記駆動側回転体と前記従動側回転体との間の動力伝達を可能にする噛み合い式の動力伝達機構を備えるウォータポンプ。
請求項１記載のウォータポンプであって、
前記動力伝達機構が前記駆動側回転体、前記従動側回転体間に介在するように設けられ、前記駆動側回転体、前記従動側回転体間の噛み合いを仲介するボール部を備えるウォータポンプ。