JPH07167166A

JPH07167166A - ウォータポンプ用駆動装置

Info

Publication number: JPH07167166A
Application number: JP6194556A
Authority: JP
Inventors: Hans Martin; マルティンハンス
Original assignee: Behr GmbH and Co KG; Mahle Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1993-07-30
Filing date: 1994-07-28
Publication date: 1995-07-04
Also published as: EP0641947A2; EP0641947A3

Abstract

(57)【要約】【目的】高いエンジン回転数のときに減制御されて、
キャビテーション及び出力損失の虞を防止するウォータ
ポンプ駆動装置を提供することである。【構成】駆動軸（７、２４、４２）と駆動輪（１２、
２１、４３）とウォータポンプケーシング（１、２０、
４５）内を回転するウォータポンプ羽根車（２、２２、
４１）とからなる、特に自動車内燃機関の冷却水循環路
のためのウォータポンプを駆動する装置において、ウォ
ータポンプ羽根車（２、２２、４１）が流体摩擦継手
（３、２３、５６、５７）を介して駆動されることを特
徴とする装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、駆動軸と駆動輪とウォ
ータポンプケーシングとからなる、特に自動車内燃機関
の冷却水循環路のためのウォータポンプを駆動する装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ウォータポンプのためのこのような駆動
装置は、例えば、米国公開特許公報第4 727 969号によ
り公知である。ウォータポンプは、そこでは、ウォータ
ポンプ羽根車に特別に適合された独自のケーシングと、
ウォータポンプ軸を支承するためのケーシング延長部と
を有し、ウォータポンプ軸はこのケーシング延長部から
引き出されて、ベルトプーリを担持しており、該プーリ
がベルト駆動装置によってエンジン側で駆動される。ベ
ルトプーリの反対側に流体摩擦継手が配置されており、
該継手は内燃機関を冷却するためのファンを駆動し、空
気側でも水側でも制御されている。水側の制御は駆動軸
内に配置された押棒によって行われ、押棒はウォータポ
ンプケーシング内で末端に配置されたサーモスタットを
備えている。このような駆動装置は剛性であり、即ち、
ウォータポンプの回転数はその都度エンジン回転数に一
致する。これは、ウォータポンプに対する要請に、又は
熱的理由から要求される冷却水流量に、必ずしも合致せ
ず、エンジン回転数が高い場合ウォータポンプが過度に
速く回転し、キャビテーションの虞が生じ、不必要な出
力が消費される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、高い
エンジン回転数のときに減制御されて、キャビテーショ
ン及び出力損失の虞を防止するウォータポンプ駆動装置
を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明は、駆動軸（７、２４、４２）と駆動輪
（１２、２１、４３）とウォータポンプケーシング
（１、２０、４５）内を回転するウォータポンプ羽根車
（２、２２、４１）とからなる、特に自動車内燃機関の
冷却水循環路のためのウォータポンプを駆動する装置に
おいて、ウォータポンプ羽根車（２、２２、４１）が流
体摩擦継手（３、２３、５６、５７）を介して駆動され
ることを特徴とする装置を要旨とする。

【０００５】

【実施例】前述の課題は、駆動軸と駆動輪とウォータポ
ンプケーシング内を回転するウォータポンプ羽根車とか
らなる、特に自動車内燃機関の冷却水循環路のためのウ
ォータポンプを駆動する装置において、ウォータポンプ
羽根車が流体摩擦継手を介して駆動されることを特徴と
する装置によって解決される。従って、ウォータポンプ
は、エンジン回転数に依存したベルト駆動装置を介して
直接駆動されるのでなく、周知の流体摩擦継手を介設し
て駆動される。この継手は、特定の高回転数のときに減
制御することができ、この場合ウォータポンプ側で一定
した被動回転数が生じる。本発明の別の１構成によれ
ば、この流体摩擦継手は、ウォータポンプ羽根車と直接
に一体化されて１つの部材とされており、従ってウォー
タポンプケーシング内に、即ち冷却水の流れ範囲内に収
容されている。こうして、単純で緻密な構造様式の他
に、流体摩擦継手が冷却水によって直接冷却され、こう
して過熱の虞が防止されるという利点も得られる。

【０００６】本発明の別の有利な１構成によれば、流体
摩擦継手が水側で、即ち、冷却水の温度に依存して制御
され、該温度は継手に外側から取付けられた伸縮要素に
よって検出されて、継手の弁梃子に伝達される。

【０００７】更に、有利な１展開によれば、継手が、ハ
ブ延長部、いわゆる中空ハブによって、一方で外側では
ウォータポンプケーシングの軸受座内で支承され、他方
で内部には駆動軸を受容しており、該駆動軸は外方にベ
ルト駆動装置へと案内されている。これにより、軸方向
できわめて緻密に造形された構造様式が得られる。この
構成に基づいて、ウォータポンプケーシングは車両内の
任意の箇所に、即ちエンジンに、又はシャシにも、固定
することができる。それには、副集成装置を駆動するた
めのエンジン側ベルト駆動装置の範囲内に設けなければ
ならないだけである。

【０００８】最後に、本発明の有利な１展開では、駆動
側に増速比が設けられ、例えばＶベルト駆動装置を介し
てクランク軸からウォータポンプ駆動軸に伝達される。
これにより、有利なことに、ウォータポンプが低いエン
ジン回転数範囲において十分に高い吐出し量をもたらす
一方、高いエンジン回転数範囲では最適に吐出すことが
達成される。これにより、被動側で流体摩擦継手の特性
曲線を内燃機関の冷却需要に適合することができる。

【０００９】図示例本発明の４つの実施例を図面に示し、以下詳しく説明す
る。

【００１０】図１に略示したケーシング１のなかに、流
体摩擦継手３が、ウォータポンプ羽根車２、いわゆるイ
ンペラ、と結合して収容されており、流体摩擦継手は、
ケーシング１から突出した駆動軸７を介して、ベルトプ
ーリ１２によって駆動される。流体摩擦継手のケーシン
グ３に対するトルクの伝達は、駆動軸７に固定された駆
動円板６を介して行われ、該円板は粘性媒質の充填され
た作動室１３内を回転する。粘性媒質の剪断力によって
トルクは周知の如くにケーシングに伝達され、該ケーシ
ングは裏面５にウォータポンプのインペラ２を担持して
いる。つまり、インペラは継手ケーシング３と一体化さ
れて１つの部材とされている。インペラ２は、内燃機関
の詳しくは示していない冷却水循環路の冷却水を、入口
ノズル１４を介して吸い込んで、出口ノズル１５を介し
てこれを循環路に送る。継手は、流れ間隙１８を通る副
流が周囲を流れ、こうして冷却される。インペラ２を備
えた継手３は、ハブ延長部、いわゆる中空ハブ１０、玉
軸受９を介して、ケーシング前部１７の軸受座１１内で
支承されている。中空ハブ１０が内部に別の軸受８を受
容しており、該軸受によって駆動軸７が案内され且つ支
承される。一方でシリコン油の流出に対する内部軸受８
の、他方で冷却水の流出に対する外部軸受９の、適宜な
密封部は図示されていない。ウォータポンプケーシング
は定置式に支承されており、即ち、例えばハッチングで
示したエンジンブロック１９で、又はシャシ１１でも、
周面が固定されている。

【００１１】図２は別の変形態様を示しており、単に、
流体摩擦継手２３が、水側で制御される温度制御式継手
として構成されている。その他の点でこの構造様式は、
即ち支承部、駆動部及び被動部は、図１の実施例と同じ
である。つまり、流体摩擦継手のケーシング２３が作動
室３０を有し、そのなかを駆動円板３３が、駆動軸２４
と結合されて、回転する。更に、予備室３１が設けられ
ており、該予備室は隔壁３２によって作動室３０から仕
切られており、弁穴３４と還流穴４０と図示しない堰体
とを有する。弁穴３４は弁梃子３５によって制御され、
該梃子自身は、継手の外面に配置された伸縮要素３６を
介して、その作動ピストン３７によって付勢される。伸
縮要素３６は冷却水の流入範囲内にあって、その温度を
検出する。こうして流体摩擦継手が冷却水温度に依存し
て直接制御され、これにより、インペラ２２の吐出し量
は、直接に、遅延なしに、内燃機関の冷却需要に適合さ
れる。

【００１２】ケーシング２０は、流体摩擦継手２３とウ
ォータポンプ２２とを受容し、軸方向を向いた入口ノズ
ル３８と半径方向を向いた出口ノズル３９とを有し、車
両側ホルダ２９（ハッチングで図示）に周面が固定され
ている。継手軸２４及び継手２３の支承は、図１の実施
例と同様に、ここでは中空ハブ２８を介して軸受２７、
２５で、即ち同軸構造様式で、行われる。軸受２７はシ
リコン油の流出に備えて、軸受２５は冷却水の流出に備
えて、別々に密封することができる。

【００１３】図３は、自動車用内燃機関の冷却循環路の
ために設けられるようなウォータポンプ４１用駆動装置
を示す。このウォータポンプ４１は、駆動軸４２と、ハ
ブ４４によって駆動軸に固定されたＶベルトプーリ４３
と、図示しないＶベルト駆動装置とを介して、内燃機関
のクランク軸によって駆動される。駆動軸４２は、ケー
シング壁４５から成形されたケーシング延長部４６内
で、二重溝軸受４７、４８、４９によって支承され、シ
ールリング５０、５１を介して水側に対して密封されて
いる。つまり、一部示しただけのケーシング壁４５はウ
ォータポンプケーシングの一部であり、そのなかに冷却
循環路用冷却水があり、ウォータポンプ４１によって送
られる。これは、周知の如く羽根５５を備えた羽根車又
はインペラとして構成されている。本発明によれば、羽
根車５５の駆動は、駆動軸４２を介して直接行われるの
でなく、ウォータポンプ４１と一体化された周知の流体
摩擦継手を介して行われる。駆動軸の末端にある駆動円
板５６が作動室５７内を回転し、該室は一方でケーシン
グ壁又は羽根車５５の支持円板５４によって、他方で蓋
５３によって形成され、該蓋は玉軸受５２を介して駆動
軸４２で支承されている。つまり、こうして、部品５
３、５４、５５、５６をプラスチックから製造しておく
ことのできるウォータポンプ羽根車４１全体が、駆動軸
４２の末端で回転可能に支承されており、駆動円板５６
と粘性媒質（シリコン油）の剪断力とを介して駆動され
る。粘性媒質は作動室５７内にあり、水室に対して密封
されている。流体摩擦継手の原理は、それ自体知られて
おり、この場合−−粘性媒質用回転制御部が設けられて
いないので−−継手が減制御されるように作用する。即
ち、駆動回転数が更に上昇しても、ウォータポンプ羽根
車４１の被動回転数はもはや上昇しない（逓減勾配）。
これにより、羽根５５の箇所でキャビテーションを防止
することができる。

【００１４】図４は、流体摩擦継手を変更した図３と同
様の実施態様を示す。図３に対して、同じ部品には同じ
符号が付けてある。従って、駆動軸４２の駆動部、支承
部及び密封部は同じであるが、ウォータポンプ羽根車４
１のケーシングが羽根５５で変更されている。図３の実
施例とは異なり、ウォータポンプ羽根車４１のケーシン
グ５８は、駆動円板５６用の作動室５７だけでなく、予
備室６０も有しており、予備室は隔壁５９によって作動
室５７から仕切られており、但し弁穴６１を通して結ば
れており、該弁穴が弁梃子６２によって制御される。図
示しない堰体と還流穴とを介して粘性媒質（シリコン
油）は作動室５７から予備室６０へと戻り、開いた弁穴
６１を通ってそこから再び作動室５７へと流入し、こう
して粘性媒質が循環する。弁梃子６２の制御は、この場
合、伸縮要素６３を介して行われる。該要素はそれ自体
周知であり、インペラのケーシング５８又は支持円板の
前面に強固に密封配置されており、そのピストン６４で
もって弁梃子６２を操作する。運動反転のために、弁梃
子６２は揺動子６５を介して隔壁５９に対して支承され
ており、片側で閉ばね（圧縮ばね）６６を介して負荷さ
れる。伸縮要素６３は、その検出部が外方に突出し、冷
却水によって直接付勢され、検出した冷却水温度に比例
して弁梃子６２を操作する。これは、ウォータポンプ羽
根車４１の駆動又は回転数に関して、特定の冷却水温度
に達してはじめて弁穴６１が完全に開かれて、継手が接
続され、即ちインペラ５５を駆動することを意味する。
これにより、ウォータポンプ４１の駆動は冷却水が冷え
ている場合妨げられ、又は特定のアイドル回転数で運転
されるだけである。つまり、継手の断続は連続的に行わ
れる（オン・オフ制御ではなく、アナログ制御）。これ
により、やはりエンジン出力が節約される。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、高いエンジン回転数の
ときに減制御されて、キャビテーション及び出力損失の
虞を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】流体摩擦継手を備えた自動制御式ウォータポン
プ駆動装置を示す断面図。

【図２】水側に温度制御装置を備えたウォータポンプ駆
動装置を示す断面図。

【図３】ケーシング延長部内に支承部を備えたウォータ
ポンプ駆動装置の別の実施態様を示す断面図。

【図４】温度制御装置を備えた図３のウォータポンプ駆
動装置を示す断面図。

【符号の説明】

１、２０、４５ウォータポンプケーシング２、２２、４１、５４、５５ウォータポンプ羽根
車３、２３、５６、５７流体摩擦継手４、５、５４、５５、５８継手ケーシング６、５６駆動円板７、２４、４２駆動軸８、２７支承部９、２５軸受１０、２８中空ハブ１２、２１、４３駆動輪１３、５７作動室３０作動室３１、６０予備室３２、５９隔壁３４、３５、６１、６２弁３５弁梃子３６、６３伸縮要素３７、６４作動ピストン４０還流穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動軸（７、２４、４２）と駆動輪（１
２、２１、４３）とウォータポンプケーシング（１、２
０、４５）内を回転するウォータポンプ羽根車（２、２
２、４１）とからなる、特に自動車内燃機関の冷却水循
環路のためのウォータポンプを駆動する装置において、
ウォータポンプ羽根車（２、２２、４１）が流体摩擦継
手（３、２３、５６、５７）を介して駆動されることを
特徴とする装置。
【請求項２】流体摩擦継手（３、２３、５６、５７）
がウォータポンプケーシング（１、２０、４５）の内部
に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の
装置。
【請求項３】流体摩擦継手（３、２３、５３、５６、
５７）がウォータポンプ羽根車（２、２２、４１、５
４、５５）と一体化されて１つの部材とされていること
を特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】流体摩擦継手が、作動室（１３、５７）
を備えた継手ケーシング（３、４、５、５４、５５）か
らなり、作動室のなかで駆動円板（６、５６）が粘性媒
質中を回転し、該円板が駆動軸（７、４２）に固定され
ており、該軸で継手ケーシング（３、１０、５５）が支
承されていることを特徴とする、請求項３に記載の装
置。
【請求項５】流体摩擦継手（２３、５６、５７）が、
付加的に、隔壁（３２、５９）によって仕切られた予備
室（３１、６０）を有し、該予備室が弁（３４、３５、
６１、６２）及び還流穴（４０）を介して作動室（３
０、５７）と連通しており且つ弁（３４、３５、６１、
６２）の温度依存制御装置を有することを特徴とする、
請求項４に記載の装置。
【請求項６】弁制御装置が、継手ケーシング（２３、
５８）の裏面に配置された伸縮要素（３６、６３）から
なり、その作動ピストン（３７、６４）が弁梃子（３
５、６２）に作用することを特徴とする、請求項５に記
載の装置。
【請求項７】ウォータポンプ羽根車（２、２２、４
１）が流体摩擦継手（３、２３、５４）の裏面に配置さ
れており、駆動軸（７、２４、４２）が継手ケーシング
の前面で引き出されていることを特徴とする、請求項２
乃至６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】ウォータポンプケーシング（１、２０）
が流体摩擦継手（３、２３）の形状及び寸法に適合され
ており且つこれとで流れ間隙（１８）を形成することを
特徴とする、請求項２乃至７のいずれか一項に記載の装
置。
【請求項９】流れ間隙（１８）がウォータポンプ
（２、２２）の主送り流に対して副流で貫流されること
を特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】継手ケーシング（３、２３）が中空ハ
ブ（１０、２８）を有し、該ハブが外側では軸受（９、
２５）によってウォータポンプケーシング（１１、１；
２６、２０）内で支承され且つ密封されており、内部に
は駆動軸（７、２４）用支承部（８、２７）及び密封部
を受容することを特徴とする、請求項４乃至９のいずれ
か一項に記載の装置。
【請求項１１】ウォータポンプケーシング（１、２
０、４５、４６）がエンジン又は車両（１９、２９）に
固定されていることを特徴とする、請求項１乃至１０の
いずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】駆動側に例えば２：１の増速比が設け
られていることを特徴とする、請求項１乃至１１のいず
れか一項に記載の装置。
【請求項１３】駆動輪（４３）がＶベルトプーリとし
て構成されており、増速がＶベルト駆動装置を介して内
燃機関のクランク軸から駆動軸（４２）へと行われるこ
とを特徴とする、請求項１２に記載の装置。