JPS6354919B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車用の水冷エンジン等に好適に
使用されるウオータポンプに関するものである。

［従来の技術］ 一般に自動車等におけるエンジンの冷却水系統
には、エンジン動力の一部を利用して作動するウ
オータポンプが装備されている。すなわち、この
種のウオータポンプは、エンジン本体のクランク
シヤフトから動力を受けて駆動される回転軸にイ
ンペラを軸装したものであり、そのインペラの回
転により冷却水を強制的に循環させてエンジンの
冷却を行うようになつている。

しかしながら、従来のウオータポンプは冷却水
の温度にかかわりなくエンジン作動中は常時冷却
水を最大限に強制循環させるようになつている。
すなわち、エンジンの始動開始直後等のエンジン
の冷間時においては冷却水を多量に強制循環させ
る必要がないにもかかわらずウオータポンプから
吐出される冷却水の流量は制御されていない。こ
のため、暖機運転時等にエンジンに不必要な負担
をかけているのが現状である。

このような不都合の解消を図る先行技術として
は、実開昭55−73598号公報に示されるように、
ウオータポンプのインペラのベーン部分に冷却水
温に応じてポンプからの吐出量を変化させ得るよ
うな形状記憶合金を用いたものや、あるいは、実
開昭59−97295号公報に示されるように、インペ
ラに該インペラの各ベーンが貫通するスリツトを
有したデイスクを重合させ、このデイスクを感温
アクチユエータにより軸心方向に進退させて各ベ
ーンの冷却水に対する作用面積を変化させること
によつて冷却水の吐出流量を温度に応じて調節し
得るようにしたものがある。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、形状記憶合金を用いたものは、
冷却水の温度変化やベーンとしての使用強度等に
見合つた適切な材料を選定するのが難かしく、信
頼性の高いポンプを安価に提供するのが困難であ
る。

また、インペラのベーンの作用面積を変化させ
るようにしたものは、大径なデイスクを進退させ
なければならないため本来のポンプ作用を営む部
分以外の構成部分が崇高なものになり易く、ポン
プ性能の低下やポンプの大型化を招く。また、ベ
ーンとスリツトとの間のがたつきによる騒音の発
生時の問題も懸念され、さらにそのベーンとスリ
ツトとの間にきよう雑物がかみ込んで作動不良を
起こし易い等の問題もある。

また、これらのものはいずれも低温時にインペ
ラに作用する流体抵抗を軽減するようにしただけ
のものであり、インペラ等の回転部分の慣性質量
を軽減するようにはなつていない。そのため、回
転速度の変化が激しい自動車用のエンジン等にお
いては、エンジン動力の無駄使いを十分に解消す
るのは難しい。

このような不具合に対処し得るものとして、例
えば、特開昭60−22019号公報に示されるように、
回転軸とインペラとの間に流体カツプリングを介
設し、このカツプリングのすべり率を温度に応じ
て変化させるようにしたり、特開昭58−183894号
公報に示されるように、軸心を一致させて２重に
設けた回転軸の各先端にインペラを設けるととも
に、それら両回転軸の基端側にクラツチ機構を設
け、このクラツチ機構により一方の回転軸を他方
の回転軸に接離させて両インベラを回転させた
り、一方のインペラを空転させ得るようにしたも
のが挙げられる。

しかしながら、前者のものは、流体カツプリン
グと、そのカツプリングのすべり率を変化させる
ための感温アクチユエータが共に必要となるた
め、部品点数が多く構造が複雑化するという問題
がある。また、後者のものも、回転軸を二重にし
た上でその間にクラツチ機構を設けているため構
造が複雑であり、このクラツチ機構を温度に応じ
て切り替えようとすると、さらに部品点数が増加
するという問題がある。

本発明は、このような問題点をことごとく解消
し、温度による冷却水の循環量制御を、部品点数
の少ない簡単で信頼性の高い構造により、確実か
つ効果的に実行することができるようにしたウオ
ータポンプを提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、かかる目的を達成するために、エン
ジンの冷却水を付勢するメインインペラと、この
メインインペラのボス部に空転可能に設けたサブ
インペラと、このサブインペラのボス部に設けら
れ冷却水温が高くなつた場合に押圧子をメインイ
ンペラ側に押し付けて該サブインペラに前記メイ
ンインペラ側の動力を伝達させる感温作動クラツ
チとを具備してなるものにしたことを特徴とす
る。

［作用］ このような構成のものであれば、エンジンの始
動直後や軽負荷運転時等のようにエンジンの冷却
水の温度が比較的低い場合には、メインインペラ
のみで冷却水が強制循環される。そのため、流体
抵抵に抗してインペラを回転させるためのエンジ
ン動力の消費量を軽減することができる。しか
も、この際には、サブインペラが空転状態になつ
ているため、回転部分の慣性質量も大幅に減少す
ることになる。そのため、エンジンの加速に要す
るエネルギをも有効に節約することが可能とな
る。

一方、冷却水の温度が高くなると感温作動クラ
ツチにより前記メインインペラ側の動力がサブイ
ンペラにも伝達されてメインインペラとともにサ
ブインペラも回転する。そして、両インペラによ
り冷却水が最大限に循環されてエンジンを冷却す
ることになる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。

図において１はポンプケーシングである。この
ポンプケーシング１は、円筒状の軸受部２を有し
たケーシング本体１ａと、吸込路３を有した蓋体
１ｂとをボルト４を介して接合してなるもので、
その内部にポンプ室５が形成されている。そし
て、前記軸受部２の内部に固定された軸受７には
回転軸８が軸支されており、該回転軸８の一端に
は、エンジン本体からの動力をベルトを介して当
該回転軸８に伝達するための駆動プーリ（図示せ
ず）が固定されている。また、回転軸８の他端側
でポンプ室５内に位置する部位には冷却水を強制
的に循環させるメインインペラ９が軸装されてい
る。

メインインペラ９は、中心側にボス部１１を有
した円板状のシユラウド１２の前面にベーン１３
を突設してなる遠心式のもので、そのボス部１１
を前記回転軸８に固定している。そして、このボ
ス部１１の背面１１ａとケーシング１との間にポ
ンプ室５側と軸受７側との連通を断つメカニカル
シール１４が配設されている。

そして、このメインインペラ９のボス部１１の
外周にサブインペラ１５を空転可能に嵌装してい
る。サブインペラ１５は、中心側にボス部１６を
有した円板状のシユラウド１７の前面外周縁部に
メインインペラ９の外周囲に位置するベーン１８
を突設してなる遠心式のもので、そのボス部１６
を前記メインインペラ９のボス部１１の外周に回
転自在に嵌合させている。そして、このボス部１
６の背面１６ａを前記メインインペラ９のボス部
１の後端に設けた係止鍔１９に係止させるととも
に、前面１６ｂをスペーサ２１を介してメインイ
ンペラ９のシユラウド１２の背面に対向させてい
る。

このようなメインインペラ９と、サブインペラ
１５との間に感温作動クラツチ２２を設けてい
る。この感温作動クラツチ２２は、前記サブイン
ペラ１５のボス部１６の前面１６ｂに複数の保持
穴２３を円周方向に等配に設け、これら各保持穴
２３内に、先端を半球形に成形した弾丸状の押圧
子２４と、この押圧子２４をメインインペラ９の
シユラウド１２方向に突没させるための感温アク
チユエータ２５とを収容したものである。感温ア
クチユエータ２５は、ワツクスを充填した本体２
５ａから作動ロツド２５ｂを突出させてなるいわ
ゆるワツクス型サーモロツドと称される構成のも
ので、周囲温度が上昇して内部のワツクスが膨張
することによつて前記作動ロツド２５ｂが外方へ
突出するようになつており、この作動ロツド２５
の先端に前記押圧子２４が固着されている。そし
て、ポンプ室５を通過するエンジンの冷却水の温
度が低い場合には、前記押圧子２４がスペーサ２
１に接触しない位置にまで没入しており、冷却水
温が所定の温度を上回つた場合に前記押圧子２４
が前記スペーサ２１に当接して該スペーサ２１を
メインインペラ９に押し付け得るように構成して
ある。

また、前記メインインペラ９および前記サブイ
ンペラ１５の各部寸法は、これら両インペラ９，
１５が同時に回転した場合に、従来の単一のイン
ペラと同等の送水能力を発揮し得るような値に設
定してある。

このような構成のものであれば、エンジンの始
動直後等のようにエンジンの冷却水温が低い場合
には、感温作動クラツチ２２の押圧子２４が保持
穴２３内に没入しているので、サブインペラ１５
はメインインペラ９に対して空転可能となつてい
る。そのため、回転軸８の回転動力がメインイン
ペラ９のみに伝達され、このメインインペラ９の
単独回転によつて送水が行われる。

一方、エンジンが暖機状態となり、冷却水の温
度が所定の値を上回ると、感温作動クラツチ２２
の押圧子２４がスペーサ２１を介してメインイン
ペラ９のシユラウド１２を押圧することになり、
その反作用を受けてサブインペラ１５のボス部１
６がメインインペラ９の係止鍔１９に押し付けら
れる。その結果、回転軸８からメインインペラ９
に伝えられる回転動力がサブインペラ１５にも伝
達されることになり、これら両インペラ９，１５
が連動回転して送水が行われる。

したがつて、このようなものであれば、軽負荷
時や始動直後のように冷却水を多量に循環させる
必要のない運転領域では、メインインペラ９のみ
が作動することになり、ウオータポンプを駆動す
るための動力が軽減される。そのため、無駄なエ
ネルギの消費を抑えることが可能となり、燃料経
済性を向上させることができる。なお、この際に
は、サブインペラ１５が空転状態になつているた
め、回転部分の慣性質量も大幅に減少することに
なる。そのため、エンジンの加速に要するエネル
ギをも有効に節約すること可能となる。

一方、冷却水の温度が高くなつている運転領域
では、メインインペラ９のみならずサブインペラ
１５も作動するため、十分な送水量を確保するこ
とが可能となり、適切な冷却能力を発揮させるこ
とができる。

なお、感温作動クラツチの構成は前記のものに
限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱し
ない範囲で種々変形が可能である。

［発明の効果］ 本発明は、以上のような構成であるから、冷却
水の送水量をその冷却水の温度に応じて制御する
ことができ、エンジン動力の無駄使いを抑制して
経済的な運転を行うことができる。特に、このも
のは、低温時にインペラに作用する流体抵抗を少
なくして駆動力を軽減させるだけでなく、回転部
分の慣性質量も減少させるようにしているので、
エンジン動力の浪費を極めて効果的に抑制するこ
とができるものである。

また、メインインペラのボス部にサブインペラ
を空転可能に設け、そのサブインペラのボス部に
動力の断続を行なう感温作動クラツチを設けただ
けのものであるため、流体カツプリングを用いた
ものや、回転軸を２重に設けてその間にクラツチ
機構を設けたものに比べて部品点数が少なく構造
の簡略化を図ることができる。そのため、実施が
容易である上に高い信頼性を確保することができ
るものである。そして、前記サブインペラのボス
部に感温作動クラツチを設けているので、クラツ
チを配置するための格別なスペースを確保する必
要がない。そのため、送水量の制御を行うために
ポンプが大型化したり、ポンプ性能が低下すると
いうような不都合を防止することもできる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す縦断面図であ
る。 ８……回転軸、９……メインインペラ、１１…
…ボス部、１５……サブインペラ、１６……ボス
部、２２……感温作動クラツチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンの冷却水を付勢するメインインペラ
   と、このメインインペラのボス部に空転可能に支
   持されたサブインペラと、このサブインペラのボ
   ス部に設けられ冷却水温が高くなつた場合に押圧
   子をメインインペラ側に押し付けて該サブインペ
   ラに前記メインインペラ側の動力を伝達させる感
   温作動クラツチとを具備してなることを特徴とす
   るウオータポンプ。