JPS62228699A - ウオ−タポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はインにうの羽根部の作動面積を変動させること
により、ポンプ容量を可変とするウォータポンプに関す
るものである。

（従来の技術） を強制的に循環させることを目的として、エンジンの駆
動力で作動するウォータポンプが前記系統内に装着され
ている。

従来、この種のウォータポンプはエンジンの出力により
回転される回転軸の先端にポンプインズラが固設され、
該ポンプインはうは回転軸に固定されるボス部、半径方
向外方に延在するフランジ部及び該フランジ部の切り起
こしにより形成される羽根部とから構成されているに過
ぎないものであった。

従って、上記従来のウォータポンプでは、エンジンの暖
気時、冷却時を問わず常に羽根部は最大の作動卵力を発
揮することになり、ウォータポンプの損失馬力が大きく
なり同時に作動効率が悪かった。

そこで、これらの点を解決しようとして提案されたもの
に、例えば実開昭５９−９７２９５号公報により開示さ
れたウォータポンプがある。

６１３工、開□ヶゎえウォー、ポア７□５，１．シに示
１７たものと同様の構造を採用しているもので、同図に
おいて６１はエンジン（図示せず）からの出力により回
転する回転軸で、該回転軸６１にはポンプインズラ６２
が固設されると共に、同回転軸６１の先端にはワックス
タイプのサーモスタット６４が装着されている。また、
該サーモスタツ）６４により軸方向に移動可能なスラス
ト軸６４′にはディスク６５が固設される。そして、前
記ポンプインｇう６２の基部と前記ディスク６５の基部
間には圧縮スプリング６６が介装されている。

ここで、前記ポンプインはう６２は円筒状のボス部６２
ａと該ボス部６２ａから半径方向外方に延在するフラン
ジ部６２ｂと、該フランジ部６２ｂの切り起こしによっ
て形成される羽根部６２ｃとから構成され、また前記デ
ィスク６５は中央部にカップ状の凹部が形成され、前記
ポンプインはう６２のフランジ部６２ｂと断面形状及び
半径を略同−にした円盤であり、同ディスク６５０円盤
部にはポンプインはう６２の羽根部６２Ｃが嵌入する切
欠きが羽根の数に対応［７て形成されている。

上記の構成において、エンジン冷却水の温度が比較的高
いときには、サーモスタット６４が該温度を感知］７て
スラスト軸６４″、即ち該スラスト軸６４′に固設され
たディスク６５をスプリング６６に抗し７て図示左方へ
移動させる。その結果、ポンプインペラ６２の羽根部６
２ｃの作動面積（ディスク６５の切欠きから突出（７た
羽根の部分の面積）が増加し、ポンプインペラ６２の作
動範囲が広くなってポンプ流量が増大する。逆に、エン
ジン冷却水の温度が比較的低いときは、ディスク６５が
右方向へと移動し、羽根の作動面積が狭く々ってポンプ
インズラ６２の作動範囲が減少し、ポンプ流量を減少さ
せる。

以上の如く、実開昭５９−９７２９５号によって提案さ
れたウォータポンプは、エンジン冷却水の温度を感知し
て、その温度変化に応じてポンプ流量を適切な量となる
よう制御するため、それまでのポンプインペラのみを回
転軸に固定したものに比較すると、確かに損失馬力を減
少させ作動効率が向上すると共に省燃費が図れるもので
はあるが、このウォータポンプにも以下の如き問題点が
ある。

（発明が解決しようとする問題点） 即ち、実開昭５９−９７２９５号で提案されたウォータ
ポンプ（第１１図）にあっては、ディスク６５を図示右
方に（７て羽根の作動面積を狭＜　Ｌ、ポンプインズラ
６２の作動卯力を減少させポンプ流量を少なくしようと
するときにも、冷却水はディスク６５の切欠きと羽根間
の間隙からポンプインはう６２のフランジ部６２ｂの方
向へと流れ込み、ボンザイン深う６２とディスク６５間
で攪拌されるため、ポンプ流量が意図する程には減少せ
ず、同時に損失馬力も期待通ｉＫに減少しないものであ
った。

本発明は、以上の問題点を解決せんとして開発Ｉ７たも
ので、設定通ゆてポンプ流量を変化させると共に損失馬
力を減少させて省燃費を達成１−うるウォータポンプを
提供しようとするものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） このため、本発明は共に回転するポンプインペラとディ
スクの軸方向における相対変位により、ポンプ流量を変
化させるウォータポンプにおいて、前記ポンプインはう
と前記ディスクの対面部にあって、両者のうち少なくと
も一方の面には多数の羽根を設けると共に他方の面には
前記羽根と同数で且つ同一形状の溝を形成して両者を嵌
合させ、水温又は回転速度に応じて自動的に両者間の軸
方向間隔を調整するようにしたことを構成とし、これを
上記問題点の解決手段とするものである。

（作　用） ポンプインペラの羽根とディスクの縁部に形成された溝
とが嵌合した状態で、駆動回転する回転軸と共に回転す
る。このとき、水はディスクの流入口からポンプインは
うとディスクにより形成される空間内に流入し、ディス
クの前記溝から表出している羽根部分の作用を受は乍ら
ポンプ外へと送り出される。

従って、ポンプ流儀はポンプインはうのフランジ部とデ
ィスクの縁部間の間隔、即ち羽根の溝に対する嵌合割合
を変化させることにより、前記表出Ｉ７てｂる羽根部分
の広さを変えポンプ流量を制御する。このとき、ポンプ
インペラとディスクをもって各制御時毎に適正な作用面
積の羽根をもつ囲い羽根車が構成されることになるため
、設定されたポンプ流量が適正に得られると共に、常に
適正な軸馬力をもって回転軸が駆動されることにな１つ
、損失馬力を一段と減少させ省燃費が達成される。

前記ポンプインはうのフランジ部とディスクの縁部間の
間隔の調節は、例えばサーモスタットにより水温を感知
し、或は回転軸の回転速度を利用して両者のうちいずれ
か一方を動かすようにする。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図乃至第６図は本発明の代表的な実施例であるウォ
ータポンプとその構成部材であるポンプイン又う及びデ
ィスクを示している。

まず、同実施例に係るウォータポンプの構成を第１図に
よって説明する、 図中１８はポンプケースであり、同ケース１８内には従
来と同様に図示せぬエンジンの出方を受けて回転する回
転軸１１が装着される。回転軸１１の先端には同軸上に
スラスト軸１４ａを配するようにしてワックスタイプの
サーモスタット１４が固設されると共に、同先端部にデ
ィスク１５のボス部１５ａが固設される。従って、本実
施例ではディスク１５は回転軸１１により回転されるが
、軸方向には動かない。

サーモスタットによｈ軸方向に勤かされる前記スラスト
軸１４ａの先端部には、回転軸１１のスリットを通して
ポンプインペラ１２のボス部が固着される。従って、ポ
ンプインペラ１１は回転軸１１と共に回転子ると共に軸
方向に移動する。

１７は回転軸１１に嵌合固定されるフランジ付円筒部材
からなるストッパで、該ストツノξ１７の前記フラン：
５によりポンプインペラ１２の後退（図示左方）位置が
規制される。また、同ストツノξ１７の一端とポンプイ
ン２う１２のボス部１２ａの間には圧縮スプリング１６
が配設される０次に、本実施例における前記ポンプイン
ペラ１２とディスク１５の構成につき第２図乃至第６図
によって詳述する。

第２図及び第３図はポンプインはう１２を示し、中央に
円筒状のボス部１２ａを有し、その一端には回転軸１１
のスリットを通してスラスト軸１４ａに固着される部分
が半径中心方向π向けて突設され、その他端には中間が
段部に形成されたフランジ部１２ｂとなっている。該フ
ランジ部１２ｂの周縁平坦面のボス部１２ａ側には多数
の羽根１２Ｃが半径方向とは所定の角度をもって放射状
に立設されている。

一方、ディスク１５は第４図及び第５図に示す如く、ボ
ス部１５ａを有し全体が略カップ形状に構成され、その
底部には冷却水の流入口１５（ｉが形成されている、ま
た、同ディスクの縁部１５ｂは肉厚に形成されており、
該縁部１５ｂの表面には前記ポンプインペラ１２の羽根
１２ｃと同数で同形状の深溝１５Ｃが刻設される。

以上の構成をもつポンプインペラ１２とディスク１５ば
、第１図及び第６図に示す如く前者の羽根１２ｃが後者
の溝１５ｃ内に嵌入し、サーモスタット１４により水温
が感知されることにより進退するスラスト軸１４ａの動
きに伴って、前記溝１５ｃ内を羽根１２Ｃが進退するこ
とになる。いま、例えば冷却水の温度がある程度上昇す
ると、サーモスタット１４が働きスラスト軸１４ａを図
示左方へと押し出す。このスラスト軸１４ａの動きに伴
ってポンプインはう１２も図示左方へと移動し、羽根１
２Ｃが溝１５ｃから抜は出してくる。図中、Φ印は冷却
水の通る方向を示しており、ポンプインに−ｙ　１２の
水に作用する羽根面積が憎子と、ポンプ流量も増大する
。従って、冷却水が高温になる程、前記羽根の表出面積
が増加しポンプ流量を多くする。

反対に、冷却水の温度がある程度低くなると、その温度
をサーモスタット１４が感知し、スラスト軸１４ａを図
示右方へ移動させる結果、羽根１２ｃは溝ｉｓｃ内に深
く入り込み、羽根１２Ｃの表出面積、即ち水に対する作
用面積が狭くなって、これに伴いポンプ流量も減少する
。

従って、本実施例にあっては冷却水の温度によりポンプ
流量を適正にを化させるものがあり・同時に軸、駆動馬
力も温度変化に対応中ることになって省燃費に有効であ
る。

即ち、エンジンの暖気運転時は冷却水の水温が低く流量
も少なくて済み、エンジンの冷却時には冷却水も高温と
なるので、羽根の作用面積が増しポンプ流量が増加して
冷却節カを最大限発揮するものである。

更に、本実施例にあってはポンプインペラ１２とディス
ク１５をもって囲い羽根車を構成するものであるから、
従来の如く無用な水の攪拌をなく１２、ポンプ効率を一
段と向上させることを可能と１、ている。

第７図は羽根と溝の嵌合構造を上記実施例と異なる構成
とした例を示し、上記実施例では第６図に示寸如くポン
プインペラ１２に羽根１２ｃを、この羽根１２ｃを嵌入
する溝１５ｃをディスク１５に形成するようにしたが、
第７図ではこの羽根１２’ｃ−１゜１５’ｃ−２と溝１
２ｔニー２．１５’ｃ−１をポンプインはう１２′及び
ディスク１５′の双方に形成１２、夫々が相手方と嵌合
するように構成したものである。

第８図は本発明の第２実施例に係るウォータポンプを示
し、第１図に示しだ第１実施例と実質的に同一である部
分の説明は省略し、以下異なる部分を中心に説明する。

本実施例では、ポンプインはう１２のボス部が回転軸１
１に固設され、ディスク１５のボス部は回転軸１１と例
えばスプライン結合され１イスク１５は回転軸１１と共
に回転すると共に軸方向に移動可能とされている。１７
′は回転軸１１の先端に固設されたストッパで、該スト
ッパ１７’ト前記ディスク１５間には通常の圧縮スプリ
ング１６１〕が介装される。

更に、本実施例では前記ポンプインペラ１２とディスク
１５間に形状記憶合金製のスプリング１６ａが介装され
る。

前記両スプリング１６ａ　、　１６ｂば、通常の水温で
はスプリング１６ｂの方が形状記憶合金製のスプリング
１６ａより強く、従って冷却水の温度がある程度低いと
六にはディスク１５が図示左方へと移動しており、羽根
１２ｃの作用面積が狭くポンプ流量も低く抑えられてい
る。いま、冷却水の湛背が上昇１．ある程度の高温にな
ると、形状記憶合金製のスプリング１６ａの弾力か増加
し、他方のスプリング１６ｂ　Ｖｃ打ち勝ってディスク
１５を図示右方へと移動させる。その結果、羽根の作用
面積が増加しポンプ流量を増す。

第９図は本発明の第３実施例を示すもので、本実施例に
おいても第１図に示した第１の実施例と相違する部分を
中心に説明する。

本実施例に係るウォータポンプはポンプの回転速度のす
化、即ちエンジンの回転速度の臂化に応じてポンプ流量
を制御しようとするものである。

回転軸１１の先端部にはディスク１５のボス部が固設さ
れ、同ディスク１５とポンぜインペラ１２間には圧縮ス
プリング１６ｃが介装されると共に、ディスク１５とポ
ンプインはう１２の各ボス部には軸方向に延びる切欠き
が形成され、互に噛み合わせて両者が一体に回転するよ
うにされている。

１７はフランジ付き円筒状のストン／ぐで、ポンプイン
はう１２のボス部内面がストッパ１７の円筒部外面をス
ライド可能にされ、ストッパ１７のフランジによりその
移Ｓ量を規制される。

ところで、前記ポンプインペラ１２は回転時に、第１０
図の実線矢印で示す方向に軸推力を受けており、この力
の大きさは回転速度が大きくなるに従って増大する。

従って、上記構成において、いまエンジンが高速に回転
し始めると、前記軸推力が増加１２、ある時点から前記
スプリング１６ｃの力に抗ｊ２てポンプイア　６う１２
を図示右方へと移動させるようになる。その結果、羽根
１２Ｃの作用面積が減少し、ポンプ流量を６諮する。

ここで、本実施例の場合には既述の第１及び第２実施例
とその作用が逆となるものであるが、一般に自動車のエ
ンジン冷却系では、アイドリング時等のエンジン回転数
が低いときには車速風が少なく且つエンジン回転数に比
例中るポンプ流量も少な〆いため冷却能力は低く、逆に
エンジンの高回転時には車速風が多くなり、更にはポン
プａ４１も増加するため冷却能力は高いのが普通である
。

そのため、ウォータポンプの設計にあたっては、通常熱
的に苦しめエンジンの低回転時をもとにして設計するた
め、エンジンの高回転時には冷却能力に余力がある。

従って、本実施例にあっては、以上の点に対処すべくな
された例であり、エンジンの低回転時にはポンプ流量を
設定どおりに流し、冷却能力に余力のあるエンジンの高
回転時には適正なポンプ流量として、エンジン高回転時
の損失馬力を低減させようとするものである。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した如く本発明によれば、ポンプイン
はうとディスクにより囲い羽根車を構成し、且つ両者を
水温又は回転速度に応じて軸方向に相対的に変化させる
ようにしたため、無用の水の攪拌・吐出等がなく、羽根
の作用面積も適確に制御される結果、そのポンプ流量は
常時適正に維持されると共に、損失馬力を低減し、省燃
費が達成されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すウォータポンプの断
面図、第２図は同ポンプに適用されるポンプインはうの
羽根側からみた平面図、第３図は第２図のＡ−Ａ断面図
、第４図は同ポンプに適用されるディスクの溝表面から
みた平面図、第５図は第４図のＢ−Ｂ断面図、第６図は
同ポンプインズラとディスクの嵌合状態を示す一部断面
図、第７図は他の嵌合状態を示す一部断面図、第８図は
本発明の第２実施例を示すウォータポンプの断面図、第
９図は本発明の第３実施例を示すウォータポンプの断面
図、第１０図は第３実施例の作動原理を示す一部断面図
、第１１図は従来のウォータポンプの一例を示す断面図
である。 図の主要部分の説明 １２・・ポンプインはラ　　　　１２Ｃ・・・羽根１４
・・・サーモスタット１５・・・ディスク１５Ｃ・・・
溝 第１図 第８図 第９図 第１０図 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 共に回転するポンプインペラとディスクの軸方向におけ
   る相対変位によりポンプ流量を変化させるウォータポン
   プにおいて、前記ポンプインペラと前記ディスクの対面
   部にあって、両者のうち少なくとも一方の面には多数の
   羽根を設けると共に他方の面には前記羽根と同数で且つ
   同一形状の溝を形成して両者を嵌合させ、水温又は回転
   速度に応じて自動的に両者間の軸方向間隔を調整するよ
   うにしたことを特徴とするウォータポンプ。