JPH04103296U - 内燃機関のウオータポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポンプ吐出量を可変としたときも内燃機関の
トルク変動を抑制しかつ無駄な力が加わることを防止し
たウォータポンプを提供すること。 【構成】 コイル固定部材10の吸込入口２中心側には前
記羽根部７の周側部７ａに対向する方向に移動可能な可
動壁11が嵌挿されており、機関の暖機が完了していない
場合は、周側部７ａから離間するようにスライドさせ、
前記隙間ｃを最大とする。 もって冷却水の一部が前記
隙間ｃを通って吸込入口２側に向かう循環流Γとなり実
質的な吐出流量が減少する。 【効果】 前記循環流Γとして吸込入口２に戻るので、
暖機が促進されると共に燃費の向上が図れ、さらにポン
プ負荷の変化は、循環流量の増減による吐出側圧力の変
化によるものであるため、比較的穏やかに推移し、内燃
機関のトルク変動も低く抑えられる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は内燃機関のウォータポンプに関し、特にウォータポンプに係る内燃機 関の負荷を低減させる技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】

内燃機関のウォータポンプ（以下ウォータポンプと称する）は冷却水に流速を 与え、機関の複雑なウォータジャケットに均等に冷却水を送るポンプであるが、 例えば水温の高低等のように運転条件に基づいて冷却水の吐出量を可変とするこ とが必要である。

【０００３】 従来のウォータポンプとして、例えば図６に示すようなもの（以下従来例１の ウォータポンプと称する）がある（特開昭５９−７７０２８号公報参照）。 即ち、ウォータポンプ40は、吸込入口41と吐出口とを有するケーシング42にベ アリング43等により回転自在に支持された回転軸44と、該回転軸44の一端に固着 された羽根体45と、該回転軸44及び羽根体45を駆動するプーリー46等により構成 されており、さらに該ウォータポンプ40にあっては図示しない内燃機関による駆 動力をプーリー46から回転軸44に伝達するクラッチ機構47が設けられており、冷 却水の吐出量を可変とする場合は、クラッチ機構47の接続を遮断または連結状態 とする構成となっている。

【０００４】 また、実開平１−６６４２６号公報に示されるウォータポンプ（以下従来例２ のウォータポンプと称する）にあっては、ケーシング内に第１，第２の羽根体を 設け、水温が低いときには第１の羽根体のみを回転し、水温が高いときには第１ 及び第２の羽根体を回転させて吐出量を可変とする構成となっている。 さらに、実開昭６２−１５８１２５号公報にはケーシング内に形成されるポン プ吐出流路の流路面積を可変とし、吐出量を可変とするウォータポンプ（以下従 来例３のウォータポンプと称する）が開示されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところで吐出量を可変とするためには、従来例１のウォータポンプにあっては クラッチ機構47を断続的に操作する必要が生じ、また従来例２のウォータポンプ にあっては第１のみまたは第１と第２の羽根体を回転させるように切り換える必 要が生じ、静止状態にある羽根体を急激に高速回転させたり、１個の羽根体の駆 動トルクが瞬間的に失われたりすることによるポンプの負荷変動が大きく、内燃 機関にトルク変動が大きく発生する。もって内燃機関の回転等に係る制御性の向 上や運転性の向上を図ることが難しくなる惧れがある。

【０００６】 また従来例３のウォータポンプにあってはポンプ吐出流路の流路面積を減少さ せて吐出量を減少させる構成であるため、ウォータポンプが最大能力で回転して いる状態で、更に下流側を絞って負荷抵抗を高めながら運転させることになるた め、該ウォータポンプを最大能力で運転する以上の所謂過剰な負荷が該ポンプ及 び内燃機関に掛かることとなり、ポンプに無理な力が加わって故障発生し易くな る。しかも、必要流量が少ないときにポンプの駆動損失は却って大きくなり、燃 費悪化を招くという不合理な構成となっていた。

【０００７】 本考案は上記問題点に鑑みなされたものであり、ポンプケーシングに改良を施 すことにより、ポンプ吐出量を可変としたときも内燃機関のトルク変動を抑制し かつ無駄な力が加わることを防止したウォータポンプを提供することを目的とす る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

このため本考案では、内燃機関により駆動される回転軸に固着されて冷却水を 強制的に供給する羽根体を含んで構成される内燃機関のウォータポンプにおいて 、前記羽根体の周側部に対向する吸込入口側のポンプケーシングを該対向方向に 移動可能とするケーシング移動手段を設ける構成とした。

【０００９】

【作用】

ポンプ羽根体下流側の吐出側における圧力エネルギはポンプ羽根体上流側の吸 込入口側に較べて該ウォータポンプにより高められる。ここでケーシング移動手 段により前記羽根体の周側部に対向する吸込入口側のポンプケーシングを該対向 方向に羽根体より離間させて隙間を増大させると、羽根体により吐出された冷却 水が前記隙間を通って吸込入口側に戻る循環流量が増大し、その分、吐出流量が 減少する。

【００１０】 従って、前記ケーシングを移動させて羽根体との隙間量を変えることにより吐 出流量を制御できる。 また隙間量を変えることでポンプ負荷の変動はあるが、その変化は比較的穏や かであるため内燃機関のトルク変動は小さく、吐出側を絞るようなことも無いの でポンプに無理な力が加わることも無い。

【００１１】

【実施例】

以下本考案の実施例を図に基づいて説明する。 図１に示すものは本考案の第１実施例に係るウォータポンプ１を示しており、 吸込入口２と図示しない吐出口とを有するケーシング３と、該ケーシング３にベ アリング４等により回転自在に支持された回転軸５と、該回転軸５の一端に固着 された羽根体６等により構成されており、図示しないプーリー等により回転軸５ 及び羽根体６が駆動される。

【００１２】 ここで本考案に係る構成として、羽根体６における羽根部７の周側部７ａに対 向する吸込入口２側のケーシング３は段付き形状に形成されており、該段付き部 ８には内部に電磁コイル９を有したコイル固定部材10が配設される。ここでコイ ル固定部材10の吸込入口２中心側には前記羽根部７の周側部７ａに対向する方向 に移動可能な可動壁11が嵌挿されている。可動壁11は前記周側部７ａに対面して 後述する隙間ｃを形成する傾斜壁11ａと、前記コイル固定部材10に嵌合すると共 に電磁コイル９による引張力が確実に作用するように電磁材料であるフェライト 系部材12を内装した嵌合壁11ｂとにより構成されている。そして、該可動壁11は 戻しバネ13により羽根部７方向に押圧付勢されており、前記電磁コイル９がオフ の場合は羽根部７の周側部７ａと可動壁11の先端との隙間ｃが最小になる位置に 固定される。そして電磁コイル９がオンとなると、嵌合壁11ｂが戻しバネ12の押 圧力に抗してコイル固定部材10に沿ってスライドし、前記隙間ｃを最大としてい る。尚、14は電磁コイル９に冷却水が侵入するのを防止するＯリングである。

【００１３】 即ち、電磁コイル９，戻しバネ12及び可動壁11等はケーシング移動手段を構成 するものである。 また図示しない内燃機関には、冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ21が設け られており、コントロールユニット22が水温センサ21からの検出信号を受けて前 記電磁コイル９のオン・オフを制御する。

【００１４】 かかる構成のウォータポンプ１によると、水温センサ21により検出された冷却 水温度Ｔｗが所定温度（例えば90℃）未満の場合、図２に示すように、コントロ ールユニット22は機関の暖機が完了していないと判断して、電磁コイル９をオン とし、可動壁11を戻しバネ12の押圧力に抗して羽根部７の周側部７ａから離間す るようにスライドさせ、前記隙間ｃを最大とする。

【００１５】 これにより、羽根体６により強制的に供給され、該ウォータポンプ１により圧 力エネルギが高められた冷却水の一部が前記隙間ｃを通って吸込入口２側に向か う循環流Γとなり実質的な吐出流量が減少し、図示しない内燃機関内で循環する 冷却水量が減少して、所定温度以上への冷却水温度Ｔｗの上昇が促進され、燃費 の向上も図れる。

【００１６】 一方、冷却水温度Ｔｗが所定温度（例えば90℃）以上の場合、図３に示すよう に、コントロールユニット22は機関の暖機が完了していると判断して、電磁コイ ル９をオフとし、可動壁11を戻しバネ12の押圧力のみにより羽根部７の周側部７ ａに向かってスライドさせ、前記隙間ｃを最小としてウォータポンプ１が本来の 能力を発揮できるようにする。即ち、ウォータポンプ１自身が有する冷却水供給 能力が最大限発揮され、ウォータポンプ１からの吐出流量が最大となり、もって 冷却水温度Ｔｗの上昇を抑制する。

【００１７】 従って本第１実施例によれば、暖機が完了していない場合は、吐出される冷却 水の一部が羽根部７の周側部７ａと電磁コイル９により駆動される可動壁11との 隙間に形成される循環流Γとして吸込入口２に戻ることとなり、暖機が促進され ると共に燃費の向上が図れる。さらにポンプ負荷の変化は、循環流量の増減によ る吐出側圧力の変化によるものであるため、比較的穏やかに推移し、内燃機関の トルク変動も低く抑えられる。またウォータポンプ１には最大要求流量に見合っ た能力以上の負荷が加わることもないので、故障を誘発することもない。

【００１８】 また、暖機完了後は羽根部７の周側部７ａと可動壁11との隙間は最小となり、 ウォータポンプ１自身が有する冷却水供給能力が最大となって冷却水温度Ｔｗの 上昇を抑制すると共に、内燃機関が外部負荷としてのウォータポンプ１を駆動す る際の効率が高くなる。 次に図４及び図５を参照しつつ本考案の第２実施例に係るウォータポンプ31に ついて説明する。尚第１実施例と同一構成要素については同一符号を付して説明 を省略する。

【００１９】 ここで第２実施例に係る構成として、羽根体６における羽根部７の周側部７ａ に対向する吸込入口２側のケーシング３は段付き形状に形成されており、該段付 き部32には内部に感温部材35入り容器36を有した固定部材37が嵌着される。尚、 感温部材35は所定温度近傍（例えば80℃〜90℃）でリニアな膨張示す膨張特性を 有するものが用いられている。さらに膨張量は、感温部材35が所定の膨張を終了 した時点で、前記隙間ｃが最小となるように設定されるものである。

【００２０】 ここで固定部材37の羽根部７側には前記羽根部７の周側部７ａに対向する方向 に移動可能な可動壁33が嵌挿されている。可動壁33は前記周側部７ａに対面して 前述の隙間ｃを形成する傾斜壁33ａと、前記段付き部32に嵌合する嵌合部33ｂと 、前記容器36によって押圧される軸部33ｃと、前記嵌合部33ｂと軸部33ｃとを連 結する冷却水が流入可能な孔を有するフランジ部33ｄとにより構成されている。 また前記容器36は固定部材37の摺動軸37ａに摺接する摺接部36ａと、前記摺動軸 37ａと摺接部36ａとの間の空間34に感温部材を射出させる射出孔36ｂと、前記軸 部33ｃを押圧する押圧部36ｃとにより構成されるとともに、容器36の外側にバネ 受け部材38が設けられている。ここでバネ39は一端が前記固定部材37に固定され ており、他端が前記バネ受け部材38を吸込入口２側に押圧することにより容器36 を介して可動壁33を吸込入口２側に押圧付勢している。

【００２１】 次に作用を説明する。 かかる構成のウォータポンプ31では、暖機が完了して冷却水温度Ｔｗが上昇し 所定温度近傍に達すると感温部材35がリニアな膨張示し、膨張した感温部材35が 射出孔36ｂより空間34に射出される。空間34の内部圧力が感温部材35により高め られると、該感温部材35はバネ39の押圧力に抗して容器36を前記羽根部７の周側 部７ａ方向にリニアにスライドさせる。容器36がスライドすると、押圧部36ｃが 軸部33ｃを押圧し、もって可動壁33が羽根部７の周側部７ａ方向にスライドし、 周側部７ａと傾斜壁33ａとの隙間ｃが小さくなり、膨張が終了した時点で前記隙 間ｃは最小となる。

【００２２】 即ち、感温部材35，容器36，バネ39及び可動壁33等はケーシング移動手段を構 成するものである。 これにより、前記第１実施例と同様に、吐出される冷却水の一部が羽根部７の 周側部７ａと可動壁33との隙間に形成される循環流Γとして吸込入口２に戻るこ ととなり、暖機が促進されると共に燃費の向上が図れる。さらに本第２実施例に あっては、吐出流量がリニアに変化するためポンプ負荷の変化もリニアであり、 内燃機関のトルク変動を十分低く抑えることができると共に、感温部材35の膨張 特性を種々に変化させることにより冷却水温度Ｔｗの微調整を行うことが可能と なる。

【００２３】 一方内燃機関が暖機中にあっては、冷却水温度Ｔｗが所定温度近傍まで上昇し ていないので、前記感温部材35は膨張せず、もって可動壁33はバネ39の押圧力に より羽根部７の周側部７ａから離間した位置に停まり、ウォータポンプ31自身が 有する冷却水供給能力が最大となって冷却水温度Ｔｗの上昇を抑制すると共に、 内燃機関が外部負荷としてのウォータポンプ31を駆動する際の効率が高くなる。

【００２４】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によると、羽根体の周側部に対向する吸込入口側 のポンプケーシングを該対向方向に移動可能として隙間を形成するようにしたの で、隙間を増大させることにより吐出された冷却水が前記隙間を通って吸込入口 側に戻る循環流量が増大し、その分吐出流量が減少するようになり、もって隙間 量を変えることにより吐出流量を制御できる。

【００２５】 また隙間量を変えることでポンプ負荷の変動はあるが、その変化は比較的穏や かであるため内燃機関のトルク変動は小さく、吐出側を絞るようなことも無いの でポンプに無理な力が加わることも無く、無理な運転を行うことがないので故障 発生の防止に繋がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例を示すウォータポンプの要
部断面図

【図２】同上第１実施例における作用を説明する図

【図３】同上第１実施例における作用を説明する図

【図４】本考案の第２実施例を示すウォータポンプの要
部断面図

【図５】本考案の第２実施例を示すウォータポンプの要
部斜視図

【図６】従来のウォータポンプを示すの要部断面図

【符号の説明】

１ ウォータポンプ ２ 吸込入口 ３ ケーシング ６ 羽根体 ９ 電磁コイル 10 コイル固定部材 11 可動壁 13 戻しバネ 21 水温センサ 22 コントロールユニット 31 ウォータポンプ 33 可動壁 35 感温部材 36 容器 37 固定部材 39 バネ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関により駆動される回転軸に固着
   されて冷却水を強制的に供給する羽根体を含んで構成さ
   れる内燃機関のウォータポンプにおいて、前記羽根体の
   周側部に対向する吸込入口側のポンプケーシングを該対
   向方向に移動可能とするケーシング移動手段を設けたこ
   とを特徴とする内燃機関のウォータポンプ。