JP5781091B2 - 機械的な燃焼機関冷却材ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関へ冷却材をポンピングするための、切換え可能な摩擦クラッチを有する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は、例えばポンプの駆動ホイールを駆動する駆動ベルトを使用することによって燃焼機関によって駆動される冷却材ポンプである。燃焼機関が低温である限り、最小限の冷却材流が必要とされるか、冷却材流は必要とされない。したがって、切換え可能な機械的な冷却材ポンプが使用され、この冷却材ポンプには、冷却材をポンピングしているポンプホイールを保持する軸に駆動ホイールを連結するか又は該軸から駆動ホイールを切断するための摩擦クラッチが設けられている。

切換え可能な冷却材ポンプは、定置の円筒形の支持体に駆動ホイールを支持する第１のころ軸受と、ポンプホイールの回転可能な軸を支持する第２のころ軸受とを有する。実用上、冷却材ポンプのそれぞれの部材に圧入される既製のころ軸受が使用される。圧入工程は、冷却材ポンプの対応する円筒形の部材、すなわち、定置の円筒形の支持体の内側及び外側の円筒面、回転軸の外面、及び駆動ホイールの内面の、極めて正確な製造を要求する。さらに加えて、圧入プロセスは、高い組立て努力を生ずる精巧な工程である。

２つのころ軸受が、半径方向に一列に配置されていないが、軸方向に一列に配置されているならば、実用上、駆動ホイールの外径は９〜１０ｃｍよりも大きい。

比較的小さな押しのけ容積を有する燃焼機関の場合、駆動ホイールの比較的小さな外径を有するコンパクトな冷却材ポンプが必要とされる。

本発明の課題は、単純かつコンパクトな切換え可能な機械的な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燃焼機関冷却材ポンプによって解決される。

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切換え可能な冷却材ポンプには、ポンプフレーム体に取り付けられた定置の、つまり位置固定された円筒形の支持体が設けられている。円筒形の支持体は、駆動ホイールころ軸受の内輪を一体に有しており、かつロータ軸ころ軸受の外輪を一体に有している。円筒形の支持体と、駆動ホイールころ軸受の内輪と、軸ころ軸受の外輪とは、一片に形成されており、互いに取り付けられていない。別個の内輪及び外輪を有するころ軸受は使用されない。

少なくとも駆動ホイールころ軸受の内輪と軸の軸受の外輪とは別個ではなく、円筒形の支持体の一体化された部分であるので、前記２つの輪はもはや別の部材に圧入される必要はない。その結果、取付け作業が単純化される。少なくとも２つの別個の軸受輪がなくなるので、駆動ホイールの外径を著しく減じることができ、これにより、ポンプロータは、より高い回転速度で駆動し、よりコンパクトでかつ重量が減じられた冷却材ポンプを実現することができる。

少なくとも２つの圧入接続がなくなるので、それぞれの部材の製造はより正確でなくてよく、その結果、よりコストが低くなる。

好適には、回転可能な軸は、軸ころ軸受の内輪を一体に有しており、これにより、軸ころ軸受は、別個のころ軸受輪を有していない。その結果、駆動ホイールの外径はより一層減じられ、ポンプはよりコンパクトになり、重量が減じられる。

好適な実施形態によれば、円筒形の支持体は別個の部材であり、ポンプフレーム体の円筒形部分に圧入される。好適には、支持体の外側の円筒面は、ポンプハウジング体の内側の円筒面に圧入される。この構成により、ロータ軸と、円筒形の支持体、２つのころ軸受との配列を別個に前もって製造することができる。この前もって製造された配列は、次いで、ポンプフレーム体、ポンプホイール、駆動ホイール、軸方向に可動なクラッチ摩擦リング及びクラッチ電磁石と組み立てられる。

好適には、駆動ホイールころ軸受の外輪は、駆動ホイールの本体に圧入された別個の軸受輪によって形成されている。

好適な実施形態によれば、軸ころ軸受は、軸方向で、ポンプフレーム体の円筒形部分に重ねられている。その結果、軸ころ軸受の軸方向長さ全体は、ポンプフレーム体によって支持され、これにより、ロータ軸、ロータ軸の一方の軸方向端部におけるポンプホイール、及びロータ軸の他方の軸方向端部における機械的なクラッチは、できるだけ堅くかつ安定して支持される。

好適な実施形態によれば、駆動ホイールころ軸受は、全体が、ポンプフレーム体の円筒形部分よりも遠位に配置されている。駆動ホイールころ軸受は、例えば、円筒形のポンプフレーム体部分に軸方向で隣接して配置することができる。この配置は、駆動ホイールの半径方向延在範囲を減じる。

好適には、駆動ホイールの駆動ベルトセクションは、軸方向で軸ころ軸受と重なっており、これにより、駆動ベルトは、軸方向でポンプフレーム体及び燃焼機関の近くに配置される。

好適な実施形態によれば、摩擦クラッチは、ポンプフレーム体に固定された電磁石によって作動される。駆動ホイール体は、好適には断面Ｕ字形でありかつ環状のキャビティを有しており、この環状のキャビティは、その軸方向近位端部において開放している。電磁石は駆動ホイールのキャビティの内部に配置することができる。駆動ホイールの遠位端部には摩擦リングが設けられており、この摩擦リングは、ロータ軸に固定された軸方向に可動な摩擦リングと協働する。２つの摩擦リングは、駆動ホイールをポンプホイールに接続するための切換え可能な摩擦クラッチを形成する。電磁石は、可動な摩擦リングに対する軸方向の押付力又は引張力を生じる。

ここで発明の一実施形態を図面を参照しながらさらに詳細に説明する。

電磁石によって作動させられる機械的な摩擦クラッチを備えた燃焼機関冷却材ポンプを示す縦断面図である。

図１は、内燃機関（図示せず）によって駆動される、燃焼エンジンブロック（図示せず）の冷却材チャネルを通じて液体冷却材をポンピングする、切換え可能な冷却材ポンプ１０の縦断面図を示している。

冷却ポンプ１０には、駆動ベルト３６のための駆動ベルトセクション３３を有する駆動ホイール３２と、回転する軸方向ロータ軸１８によって支持されたポンプホイール２０と、電磁石３８によって切り換えられる切換え可能な摩擦クラッチ４０とが設けられている。係合状態における摩擦クラッチ４０は駆動ホイール３２を軸１８を介してポンプホイール２０に接続する。

回転可能な駆動ホイール体３４は、縦断面でＵ字形であり、強磁性材料から成る。駆動ホイール体３４の軸方向の環状の開口は、軸方向でポンプホイール２０の近くに向けられている。Ｕ字形の駆動ホイール体３４の半径方向外側の壁部１３の近位端部は、円筒形の駆動ベルトセクション３３を形成している。半径方向内側の壁部１５は、同様に円筒形であり、定置の円筒形の支持体２２に支持された駆動ホイールころ軸受２８によって支持されている。

支持体２２は、内燃機関のエンジンブロックに取付け可能なポンプフレーム体１２の円筒形部分１６に圧入されている。駆動ホイールころ軸受２８の軸受内輪は、支持体２２の外側の一体部分であり、ころ軸受外輪は別個の軸受外輪３０である。駆動ホイールころ軸受２８の別個の軸受外輪３０は、駆動ホイール体３４の円筒形の内側の壁部１５に圧入されている。

ロータ軸１８は、軸ころ軸受２６によって円筒形の支持体２２に支持されている。このころ軸受２６の内輪は、ロータ軸１８の一体部分であり、軸受外輪は、円筒形の支持体２２の一体部分である。

回転する軸１８は、軸シール２４によってポンプフレーム体１２に対してシールされている。

駆動ホイールころ軸受２８は、全体が、軸方向で、ポンプフレーム体１２の円筒形部分１６よりも遠位に配置されている。駆動ホイールころ軸受２８は、軸方向で、円筒形のポンプフレーム体部分１６に隣接して配置されている。駆動ホイール体３４の駆動ベルトセクション３３は、軸方向で軸ころ軸受２６と重なっておりかつ半径方向で軸ころ軸受２６と一列に配置されており、これにより、駆動ベルト３６は、軸方向で、ポンプフレーム体１２及び内燃機関の近くに配置することができる。

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摩擦リング４２と、駆動ホイール３２の２つの壁部１３，１５を接続する半径方向リングの軸方向外側（遠位側）の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。軸側の摩擦リング４２は、軸１８に固定されたハブ体４６と、ハブ体４６に固定されかつ摩擦リング４２を保持するプレロード円板ばね４８とによって支持されている。プレロード円板ばね４８は、摩擦リング４２、ひいてはクラッチ４０を、軸方向に、切り離された状態にプレロード若しくは付勢している。

環状のキャビティの内部には、Ｕ字形の駆動ホイール３２によって包囲されて、定置の電磁石３８が配置され、ポンプフレーム体１２に固定されている。電磁石３８は、環状の励磁コイルから成り、この励磁コイルは、電磁石３８が直流電流（ＤＣ）によって励磁されると、トロイダルな電磁界を発生する。電磁石３８が励磁されるとクラッチ４０が係合させられる。

ころ軸受２６，２８の転動体は、球体、円筒体又はニードルであることができる。

Claims (8)

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において、
   定置の円筒形の支持体（２２）と、
   ころ軸受（２８）によって円筒形の支持体（２２）に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、
   ころ軸受（２６）によって円筒形の支持体（２２）に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、
   駆動ホイール（３２）をポンプホイール（２０）に接続するための切換え可能な摩擦クラッチ（４０）とを備え、
   円筒形の支持体（２２）が、駆動ホイールころ軸受（２８）の内輪を一体に有しており、
   円筒形の支持体（２２）が、軸ころ軸受（２６）の外輪を一体に有しており、
   円筒形の支持体（２２）自体が、駆動ホイールころ軸受（２８）の内輪を構成しかつ軸ころ軸受（２６）の外輪を構成していることを特徴とする、機械的な燃焼機関冷却材ポンプ（１０）。
2. 円筒形の支持体（２２）が、ポンプフレーム体（１２）の円筒形部分（１６）に圧入されている、請求項１記載の機械的な燃焼機関冷却材ポンプ（１０）。
3. ロータ軸（１８）が、軸用のころ軸受（２６）の内輪を一体に有している、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）。
4. 駆動ホイール用のころ軸受（２８）の外輪が、駆動ホイール体（３４）に圧入された別個の軸受外輪（３０）によって形成されている、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）。
5. 軸用のころ軸受（２６）が、軸方向で、ポンプフレーム体（１２）の円筒形部分（１６）と重なっている、請求項１から４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）。
6. 駆動ホイール（３２）のころ軸受（２８）が、軸方向で、ポンプフレーム体（１２）の円筒形部分（１６）よりも遠位に配置されている、請求項１から５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）。
7. 駆動ホイール（３２）の駆動ベルトセクション（３３）が、軸方向で、軸用のころ軸受（２６）と重なっている、請求項１から６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. 摩擦クラッチ（４０）が、ポンプフレーム体（１２）に固定された電磁石（３８）によって作動される、請求項１から７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）。

Images