JPWO2013125024A1 - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

ウォータポンプ１は内歯ギヤ４ｄが設けられるとともに内歯ギヤ４ｄよりも径方向内側に外歯ギヤ４ｅが設けられているプーリ４と、プーリ４との間で動力の伝達が行われるシャフトギヤ５と、プーリ４およびシャフトギヤ５間で行われる動力の伝達を仲介する変速機構６とを備える。変速機構６は内歯ギヤ４ｄと係合する場合に変速比を第１の値にするとともに、外歯ギヤ４ｅと係合する場合に変速比を第２の値にするギヤ６ａ、６ｂと、プーリ４側におけるギヤ６ａ、６ｂの係合対象を内歯ギヤ４ｄと外歯ギヤ４ｅと間で切り替えるロッカーアーム６ｅと、ロッカーアーム６ｅを駆動するＤＣモータ６ｆとを備える。

Description

本発明は動力伝達装置に関する。

動力伝達装置としては例えばエンジンの動力で駆動するウォータポンプが知られている。この点、ウォータポンプでは様々な方法で動力の伝達を行うことが提案されている。特許文献１では遊星歯車機構を介してエンジンの出力または電動機の出力により液体圧送ポンプを駆動するようにした自動車用ハイブリッドポンプが開示されている。この自動車用ハイブリッドポンプは電動機をエンジンと逆回転することで、液体圧送ポンプの回転数を制御できるようになっている。

特許文献２ではウォータポンプに電子式クラッチを適用したクラッチウォータポンプが開示されている。特許文献３では駆動側回転体から従動側回転体への回転の伝達が非接触の状態で行われるように構成された流量可変型のウォータポンプが開示されている。特許文献４ではウォータポンプのポンプ軸とウォータポンププーリとの間に流体継手を介在させたエンジンのウォータポンプ駆動構造が開示されている。

このほか変速機構に関し、本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献５、６で開示されている。特許文献５では軸を中心に所定の角度に回動する回動ギヤが伝達ギヤにかみ合わされるとともに、第１のギヤおよび中継ギヤと選択的にかみ合わされるように構成されたテープレコーダーの動力変換装置が開示されている。特許文献６では摩擦車支持軸を遊端に回転自在に支承する変速アームの揺動位置を制御し、ディスクの凹型コーン面に対する摩擦車の接触位置を変化させることにより無段変速を行うように構成した摩擦車式無段変速機が開示されている。

特開２００４−１１６３６１号公報 特開２０１１−４７３９４号公報 国際公開第２００８／０７８７７４号パンフレット 特開２００１−３４２８３２号公報 特開平６−２９５４９３号公報 特開２００２−３２３１０６号公報

動力を伝達するにあたっては、例えば特許文献１が開示する自動車用ハイブリッドポンプのように動力を伝達することができる。この場合、電動機をエンジンと逆回転することで、液体圧送ポンプの回転数を制御することができる。すなわち、動力の伝達を可変にすることができる。ところがこの場合には、電動機を液体圧送ポンプの駆動に使用したり、エンジンと逆回転したりするといった使用態様や、その際に電動機にかかる負荷を考慮すると、電動機にとって耐久性の面で不利になる虞がある。また、この場合には構造が複雑となる分、コスト面で不利になる虞があるほか、液体圧送ポンプを駆動可能な電動機を必要とする分、小型化や消費電力やコストの面で不利になる虞がある。

本発明は上記課題に鑑み、動力の伝達を可変にすることができ、且つ小型化等に有利な構成とすることが可能な動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明は内歯ギヤが設けられるとともに、前記内歯ギヤよりも径方向内側に外歯ギヤが設けられている第１の回転体と、前記第１の回転体との間で動力の伝達が行われる第２の回転体と、前記第１および第２の回転体間で行われる動力の伝達を仲介する変速機構とを備え、前記変速機構が前記内歯ギヤと係合する場合に変速比を第１の値にするとともに、前記外歯ギヤと係合する場合に変速比を前記第１の値と異なる第２の値にする変速部と、前記第１の回転体側における前記変速部の係合対象を前記内歯ギヤと前記外歯ギヤと間で切り替える揺動部と、前記揺動部を駆動する駆動部とを備える動力伝達装置である。

本発明は前記変速部として前記内歯ギヤまたは前記外歯ギヤと選択的に係合する第１のギヤと、前記第１のギヤと係合するとともに、前記第１のギヤと前記第２の回転体とのうち、一方から他方へ動力を伝達する第２のギヤとを備え、前記揺動部が前記第２のギヤの回転中心を中心として前記第１のギヤを揺動するように設けられている構成とすることができる。

本発明は前記駆動部が前記揺動部を駆動することで、前記変速部の動力伝達状態を前記内歯ギヤと係合する第１の状態と、前記外歯ギヤと係合する第２の状態との間で切り替える構成とすることができる。

本発明は前記駆動部が前記揺動部を駆動することで、前記変速部の動力伝達状態を前記第１および第２の状態に加えて、さらに前記内歯ギヤおよび前記外歯ギヤと非係合の状態にする第３の状態の間で切り替える構成とすることができる。

本発明は前記変速機構が前記第１の値を前記第１の回転体の回転数と前記第２の回転体の回転数とを同等にすることが可能な値とするとともに、前記第２の値を前記第１の値よりも小さな値とする減速機構であり、エンジンの動力で駆動するウォータポンプとして実現されることができる。

本発明によれば、動力の伝達を可変にすることができ、且つ小型化等に有利な構成とすることができる。

ウォータポンプの概略構成図である。 ウォータポンプの要部を示す図である。 ウォータポンプの要部を第１の状態で示す図である。 ウォータポンプの要部を第２の状態で示す図である。 ウォータポンプの要部を第３の状態で示す図である。 ウォータポンプの動力伝達構造を示す図である。 ウォータポンプの第１の変形例を示す図である。 ウォータポンプの第２の変形例を示す図である。

図面を用いて本発明の実施例について説明する。

図１はウォータポンプ１の概略構成図である。図２はウォータポンプ１の要部を示す図である。図２ではウォータポンプ１の要部としてボディ２側から軸線方向に沿って見たプーリ４、シャフトギヤ５および変速機構６を示す。また、図２では変速機構６のうち、ロッカーアーム６ｅについてはその外形を二点破線で示している。

ウォータポンプ１はボディ２とインペラシャフト３とプーリ４とシャフトギヤ５と変速機構６とを備えている。ウォータポンプ１は動力伝達装置であり、エンジンの動力で駆動するとともにエンジンの冷却水を圧送する。ボディ２は本体であり、ウォータポンプ１の基盤部材となっている。ボディ２にはベアリングを介して駆動軸であるインペラシャフト３が設けられている。インペラシャフト３の中心軸はウォータポンプ１の回転中心軸となっている。

プーリ４は第１の回転体であり、具体的には駆動側回転体となっている。プーリ４はベアリングを介してインペラシャフト３に設けられている。そしてこれにより、インペラシャフト３の中心軸と同心状に設けられている。プーリ４は第１の円筒部４ａと壁部４ｂと第２の円筒部４ｃとを有している。第１の円筒部４ａは一端側であるボディ２側で開口するように設けられている。壁部４ｂは他端側であるボディ２の反対側で第１の円筒部４ａの底壁部をなすように設けられている。第２の円筒部４ｃは壁部４ｂの中央に開口するとともに、ボディ２側に向かって延伸するように設けられている。第２の円筒部４ｃはベアリング保持部となっており、プーリ４は第２の円筒部４ｃを第１の円筒部４ａの円筒内に有している。円筒部４ａ、４ｃはともにインペラシャフト３の中心軸に対して同心状に設けられている。

第１の円筒部４ａには内歯ギヤ４ｄが設けられている。第２の円筒部４ｃには外歯ギヤ４ｅが設けられている。外歯ギヤ４ｅは内歯ギヤ４ｄよりも径方向内側に設けられている。また、内歯ギヤ４ｄと対向するように設けられている。ギヤ４ｄ、４ｅは円筒部４ａ、４ｃと同様にインペラシャフト３の中心軸に対して同心状に設けられている。ギヤ４ｄ、４ｅはプーリ４の一部で実現されている。プーリ４には例えばエンジンの動力を伝達可能なベルトを第１の円筒部４ａの外周部に巻き掛けることで、エンジンの動力を伝達できる。

シャフトギヤ５は第２の回転体であり、プーリ４との間で動力の伝達が行われるようになっている。この点、シャフトギヤ５は具体的にはプーリ４から動力が伝達される従動側回転体となっている。シャフトギヤ５はリング状の形状を有しており、インペラシャフト３を挿通した状態でインペラシャフト３に結合されている。そしてこれにより、インペラシャフト３の中心軸と同心状に設けられている。インペラシャフト３とシャフトギヤ５とは例えばキー結合やスプライン結合によって結合できる。シャフトギヤ５は外周部にギヤ歯を有しており、シャフトギヤ５には変速機構６を介してプーリ４から動力が伝達される。

変速機構６はプーリ４、シャフトギヤ５間で行われる動力の伝達を仲介する。変速機構６は第１のギヤ６ａと第２のギヤ６ｂと第１の軸部材６ｃと第２の軸部材６ｄとロッカーアーム６ｅとＤＣモータ６ｆとを備えている。ギヤ６ａ、６ｂは変速部であり、円筒部４ａ、４ｃ間に設けられることで、プーリ４内に設けられている。ギヤ６ａ、６ｂは内歯ギヤ４ｄと係合する場合に変速比を第１の値にし、外歯ギヤ４ｅと係合する場合に変速比を第１の値と異なる第２の値にする。

この点、変速機構６では第１の値をプーリ４の回転数とシャフトギヤ５の回転数とを同等にすることが可能な値（具体的にはここでは１）に、第２の値を第１の値よりも小さな値に設定している。そしてこれにより、変速機構６を減速機構としている。第１のギヤ６ａは第１の軸部材６ｃに、第２のギヤ６ｂは第２の軸部材６ｄにそれぞれ回転自在に設けられている。第１の軸部材６ｃはロッカーアーム６ｅに、第２の軸部材６ｄはボディ２にそれぞれ設けられている。

ロッカーアーム６ｅは揺動部であり、軸線方向においてボディ２、シャフトギヤ５間に設けられている。ロッカーアーム６ｅはプレート状の形状を有している。また、図示省略しているが揺動の際にインペラシャフト３との干渉を回避可能な形状を有している。インペラシャフト３との干渉を回避可能な形状は例えばインペラシャフト３との干渉を回避可能な穴や切欠きを有する形状とすることができる。ロッカーアーム６ｅは径方向においてプーリ４の外径（さらに具体的には第１の円筒部４ａの内径）内に収まる範囲の大きさの外形を有している。

ロッカーアーム６ｅはプーリ４側におけるギヤ６ａ、６ｂの係合対象を内歯ギヤ４ｄと外歯ギヤ４ｅとの間で切り替える。この点、ギヤ６ａ、６ｂでは具体的には第１のギヤ６ａが内歯ギヤ４ｄまたは外歯ギヤ４ｅと選択的に係合するように設けられている。また、第２のギヤ６ｂが第１のギヤ６ａと係合するとともに、第１のギヤ６ａとシャフトギヤ５とのうち、一方から他方へ（具体的にはここでは第１のギヤ６ａからシャフトギヤ５へ）動力を伝達するように設けられている。

このように動力を伝達するにあたって、第２のギヤ６ｂは具体的には軸方向に沿って互いに異なる位置に同心状に設けられた大径ギヤ部６ｂａと小径ギヤ部６ｂｂとを備えている。そして、大径ギヤ部６ｂａで第１のギヤ６ａと係合するとともに、小径ギヤ部６ｂｂでシャフトギヤ５と係合するように設けられている。

ロッカーアーム６ｅは第２のギヤ６ｂの回転中心を中心として第１のギヤ６ａを揺動するように設けられている。この点、第１のギヤ６ａは具体的には第１の軸部材６ｃを介してロッカーアーム６ｅに設けられることで、ロッカーアーム６ｅの揺動に応じて内歯ギヤ４ｄまたは外歯ギヤ４ｅと選択的に係合するように設けられている。また、第２のギヤ６ｂは第２の軸部材６ｄを介してボディ２に設けられることで、回転中心位置が固定されるように設けられている。揺動部はロッカーアーム６ｅに加えて、さらに例えば第１の軸部材６ｃを含む組み合わせ品として把握されてもよい。

ＤＣモータ６ｆは駆動部であり、ロッカーアーム６ｅを駆動する。この点、ロッカーアーム６ｅは第２のギヤ６ｂの回転中心を中心として円弧状に設けられた外周部を備えるとともに、当該外周部にウォームホイールＷ１を備えている。そして、ＤＣモータ６ｆはウォームホイールＷ１と係合するウォームギヤＷ２を出力軸に備えている。ウォームホイールＷ１とウォームギヤＷ２とはともにインペラシャフト３の回転中心から見て第２のギヤ６ｂとは反対側で円筒部４ａ、４ｃ間に位置するように設けられている。ウォームギヤＷ２はウォームホイールＷ１の接線方向に沿って延伸するとともに、ウォームホイールＷ１と係合するように設けられている。

そしてこれにより、ＤＣモータ６ｆは第２のギヤ６ｂの回転中心を中心としてロッカーアーム６ｅを揺動できるように設けられている。このように設けられたＤＣモータ６ｆは具体的にはインペラシャフト３の回転中心から見て第２のギヤ６ｂとは反対側でボディ２に設けられるとともに、径方向においてプーリ４の外径（さらに具体的には第１の円筒部４ａの内径）よりも内側に位置するように設けられている。

次にウォータポンプ１の動作について説明する。図３はウォータポンプ１の要部を第１の状態で示す図である。図４はウォータポンプ１の要部を第２の状態で示す図である。図５はウォータポンプ１の要部を第３の状態で示す図である。図６はウォータポンプ１の動力伝達構造を示す図である。図３から図５ではウォータポンプ１の要部としてプーリ４とギヤ６ａ、６ｂとを示している。図６では動力伝達構造を分かり易く示すために内歯ギヤ４ｄについては簡略して示している。また、外歯ギヤ４ｅと第１のギヤ６ａとについてはともにオフセットさせた状態で示している。

ウォータポンプ１ではＤＣモータ６ｆがロッカーアーム６ｅを駆動することで、ギヤ６ａ、６ｂの動力伝達状態を次に示す第１、第２および第３の状態の間で切り替えることができる。すなわち、第１のギヤ６ａを内歯ギヤ４ｄと係合させることで、内歯ギヤ４ｄと係合する第１の状態と、第１のギヤ６ａを外歯ギヤ４ｅと係合させることで、外歯ギヤ４ｅと係合する第２の状態と、第１のギヤ６ａを内歯ギヤ４ｄと外歯ギヤ４ｅとの間に非係合状態で配置することで、内歯ギヤ４ｄおよび外歯ギヤ４ｅと非係合の状態にする第３の状態との間で切り替えることができる。

第１の状態では、第１のギヤ６ａと内歯ギヤ４ｄとが噛み合うことで、プーリ４から第１のギヤ６ａを介して第２のギヤ６ｂに動力が伝達される。第２のギヤ６ｂは大径ギヤ部６ｂａで第１のギヤ６ａから動力が伝達されるとともに、小径ギヤ部６ｂｂでシャフトギヤ５に動力を伝達する。結果、インナーシャフト３が回転することで、冷却水の吐出が行われる。

ウォータポンプ１では、第１の状態でプーリ４の回転数とシャフトギヤ５の回転数とが等しくなるように、すなわち変速比が１になるように内歯ギヤ４ｄ、第１のギヤ６ａ、大径ギヤ部６ｂａ、小径ギヤ部６ｂｂおよびシャフトギヤ５の歯数を設定している。そしてこれにより、第１の値を１に設定している。第１の値を１にするには例えば内歯ギヤ４ｄ、第１のギヤ６ａ、大径ギヤ部６ｂａ、小径ギヤ部６ｂｂおよびシャフトギヤ５の順に歯数を１００、３０、２５、１０、４０に設定することができる。これら内歯ギヤ４ｄ、第１のギヤ６ａ、大径ギヤ部６ｂａ、小径ギヤ部６ｂｂおよびシャフトギヤ５は具体的には例えば平歯車やヘリカル歯車で実現することができる。

第２の状態では、第１のギヤ６ａと外歯ギヤ４ｅとが噛み合うことで、プーリ４から第１のギヤ６ａを介して第２のギヤ６ｂに動力が伝達される。第２のギヤ６ｂからは第１の状態の場合と同様にしてシャフトギヤ５に動力が伝達される。結果、インナーシャフト３が回転することで、冷却水の吐出が行われる。ウォータポンプ１では、第２の状態でプーリ４の回転数よりもシャフトギヤ５の回転数が小さくなるように、すなわち変速比が１よりも小さくなるように外歯ギヤ４ｅ、第１のギヤ６ａ、大径ギヤ部６ｂａ、小径ギヤ部６ｂｂおよびシャフトギヤ５の歯数を設定している。そしてこれにより、第２の値を第１の値よりも小さな値に設定している。

第２の状態では変速比を１よりも小さく設定することで、第１の状態よりも少量の冷却水を吐出する少量吐出を可能にすることができる。この点、エンジンにとって有効な少量吐出を行うには例えば第２の値を第１の値の１／５以上、１／２以下に設定することができる。具体的には例えば外歯ギヤ４ｅ、第１のギヤ６ａ、大径ギヤ部６ｂａ、小径ギヤ部６ｂｂおよびシャフトギヤ５の順に歯数を２８、３０、２５、１０、４０に設定すれば、第２の値を第１の値の１／３以下の値である０．２８にすることができる。

第３の状態では、第１のギヤ６ａがギヤ４ｄ、４ｅと噛み合わなくなることで、プーリ４から第１のギヤ６ａに動力が伝達されなくなる。結果、インナーシャフト３が回転しなくなることで、冷却水の吐出量がゼロになる。第３の状態はウォームギヤＷ２を第１または第２の状態からＤＣモータ６ｆで必要な角度だけ回転させることで実現することができる。この点、第３の状態は高い減速比を設定可能なウォームホイールＷ１とウォームギヤＷ２とをロッカーアーム６ｅおよびＤＣモータ６ｆ間の動力伝達機構に用いることで実現され易くなっている。

次にウォータポンプ１の作用効果について説明する。ウォータポンプ１はＤＣモータ６ｆでロッカーアーム６ｅを駆動することで、変速比を第１または第２の値にすることができる。また、ギヤ６ａ、６ｂをギヤ４ｄ、４ｅと係合させないことで、動力の伝達を行わないようにすることもできる。すなわち、ウォータポンプ１は動力の伝達を行わない場合を含め、３段階で動力の伝達を可変にすることができる。同時にこのように動力の伝達を可変にすることができるウォータポンプ１は次に示す点で有利な構成とすることができる。

すなわち、ウォータポンプ１ではプーリ４がギヤ４ｄ、４ｅを備える構成上、プーリ４内にギヤ６ａ、６ｂをコンパクトに収容するように設けることができる。そしてこれにより、小型化に有利な構成とすることができる。また、ギヤ４ｄ、４ｅをプーリ４の一部で構成することで、部品点数の観点からコスト面で有利な構成とすることもできる。また、ロッカーアーム６ｅを駆動する構成上、使用態様や負荷の観点からＤＣモータ６ｆの負担を軽減することもできる。そしてこれにより、耐久性のほか小型化や消費電力やコストの面でも有利な構成とすることもできる。さらに変速機構６が簡素である分、小型化やコスト面で有利な構成とすることもできる。

また、このようにＤＣモータ６ｆの負担を軽減可能なウォータポンプ１は例えばＤＣモータ６ｆの適用による駆動部の小型化によって、駆動部であるＤＣモータ６ｆをボディ２に設けるとともに、径方向においてプーリ４の外径よりも内側に位置するように設けることを可能にすることもできる。そしてこれにより、ロッカーアーム６ｅに近接した配置を実現することで、動力の伝達を可変にするにあたって応答性の面で有利な構成とすることもできる。また、ウォータポンプ１全体の小型化にとって有利な構成とすることもできる。

この点、ウォータポンプ１は駆動部であるＤＣモータ６ｆをボディ２に設けるとともに、径方向においてプーリ４の外径よりも内側に位置するように設けることと相俟って、ロッカーアーム６ｅの外形の大きさを径方向においてプーリ４の外径内に収まる範囲の大きさで済ますことができる点でも、ウォータポンプ１全体の小型化にとって有利な構成とすることができる。

動力の伝達を可変にするにあたって、ウォータポンプ１は具体的には変速部としてギヤ６ａ、６ｂを備えるとともに、ロッカーアーム６ｅが第２のギヤ６ｂの回転中心を中心として第１のギヤ６ａを揺動するように設けられている構成とすることができる。そしてこれにより、ＤＣモータ６ｆでシャフトギヤ５を駆動し、ギヤ６ａ、６ｂの動力伝達状態を第１、第２および第３の状態との間で切り替えることで、変速比を第１または第２の値にすること、および動力を伝達しないようにすることを合理的に実現できる。したがって、ウォータポンプ１は具体的にはかかる構成であることが好適である。

ウォータポンプ１はウォームホイールＷ１とウォームギヤＷ２とをロッカーアーム６ｅ、ＤＣモータ６ｆ間の動力伝達機構に用いることで、第３の状態を実現し易くすることができる。結果、負担が軽減されることと相俟って小型で消費電力が小さいＤＣモータ６ｆを駆動部に適用し易くすることができる。また、ウォームホイールＷ１とウォームギヤＷ２とをロッカーアーム６ｅ、ＤＣモータ６ｆ間の動力伝達機構に用いることで、小型のＤＣモータ６ｆを径方向においてプーリ４の外径よりも内側に位置するように設け易くすることができる。

上述したように動力の伝達を可変にすることができるウォータポンプ１は現にＤＣモータ６ｆがロッカーアーム６ｅを駆動することで、ギヤ６ａ、６ｂの動力伝達状態を第１、第２および第３の状態の間で切り替える構成であることで、３段階で動力の伝達を可変にすることができる。また、現にＤＣモータ６ｆがロッカーアーム６ｅを駆動することで、ギヤ６ａ、６ｂの動力伝達状態を第１および第２の状態の間で切り替える構成であることで、変速比を第１および第２の値の間で切り替えるかたちで動力の伝達を可変にすることもできる。なお、ウォータポンプ１をこのように構成するには例えば電子制御装置によってＤＣモータ６ｆを制御するようにすることができる。

上述したように有利な構成とすることができるウォータポンプ１は現にプーリ４内にギヤ６ａ、６ｂを設けている構成であることが小型化の観点から好適である。また、現にギヤ４ｄ、４ｅをプーリ４の一部で構成していることがコストの観点から好適である。また、現に駆動部（ここではＤＣモータ６ｆ）をボディ２に設けるとともに、径方向においてプーリ４の外径よりも内側に位置するように設けている構成であることが応答性や小型化の観点から好適である。また、現にロッカーアーム６ｅが径方向においてプーリ４の外径内に収まる範囲の大きさの外形を有していることが小型化の観点から好適である。また、現にウォームホイールＷ１とウォームギヤＷ２とをロッカーアーム６ｅおよびＤＣモータ６ｆ間の動力伝達機構に用いるとともに、駆動部をＤＣモータ６ｆとする構成であることが消費電力や小型化の観点から好適である。

ウォータポンプ１は変速機構６として具体的には第１の値をプーリ４の回転数とシャフトギヤ５の回転数とを同等にすることが可能な値とするとともに、第２の値を第１の値よりも小さな値とする減速機構を備えることで、プーリ４の回転に対してシャフトギヤ５の回転を減速させるかたちで動力の伝達を可変にすることができる。この点、少なくとも変速比を第１および第２の値の間で切り替えるかたちで動力の伝達を可変にすることができるウォータポンプ１は吐出量を制限することで冷却損失を低減し、これによりエンジンの熱効率を高めることに適している。このため、動力伝達装置は具体的には変速機構６を減速機構とするウォータポンプ１であることが好適である。

ウォータポンプ１はＤＣモータ６ｆ故障時にプーリ４側におけるギヤ６ａ、６ｂの係合対象が内歯ギヤ４ｄまたは外歯ギヤ４ｅ（好ましくはここでは内歯ギヤ４ｄ）となるようにロッカーアーム６ｅを駆動可能なフェイルセーフ機構を設けることもできる。このため、ウォータポンプ１はＤＣモータ６ｆ故障時のフェイルセーフを確保することを可能にすることもできる。

この点、フェイルセーフ機構としては例えばプーリ４側におけるギヤ６ａ、６ｂの係合対象が内歯ギヤ４ｄまたは外歯ギヤ４ｅとなるようにロッカーアーム６ｅに作用する付勢部材（例えばリターンスプリング）を設けることができる。この場合、ＤＣモータ６ｆのセルフロックを作動させることなく出力軸を駆動可能な進み角を所定の大きさ（例えば４°）以上に設定することで、付勢部材でロッカーアーム６ｅを駆動可能にすることができる。またこの場合には、正常時にはＤＣモータ６ｆの出力軸の位相を検出するとともに、ＤＣモータ６ｆの出力軸の位相が所定の位相になるようにフィードバック制御することで、付勢部材の作用のもと、ロッカーアーム６ｅを適切な位置に制御できる。フェイルセーフ機構はこれ以外の適宜のものであってもよい。

ウォータポンプ１は例えばさらに次のように構成することもできる。図７はウォータポンプ１の第１の変形例を示す図である。ウォータポンプ１´は変速機構６の代わりに変速機構６´を備える点以外、ウォータポンプ１と実質的に同一となっている。変速機構６´は第３のギヤ６ｇとロッカーアーム６ｅ´とＤＣモータ６ｆ´とをさらに備える点以外、変速機構６と実質的に同一となっている。

第３のギヤ６ｇは内歯ギヤ４ｄまたは外歯ギヤ４ｅと選択的に係合する。第３のギヤ６ｇは円筒部４ａ、４ｃ間において、第２のギヤ６ｂを間に挟んで第１のギヤ６ａとは反対側で第２のギヤ６ｂと係合するように設けられている。したがって、ウォータポンプ１´では第２のギヤ６ｂがさらに第３のギヤ６ｇと係合するとともに、第３のギヤ６ｇとシャフトギヤ５とのうち、一方から他方へ動力を伝達することができるようになっている。この点、ウォータポンプ１´ではギヤ６ａ、６ｂとギヤ６ｇ、６ｂとが変速部となっている。

ロッカーアーム６ｅ´はギヤ６ａ、６ｂの代わりにプーリ４側におけるギヤ６ｇ、６ｂの係合対象を内歯ギヤ４ｄと外歯ギヤ４ｅと間で切り替えるように構成されている点以外、ロッカーアーム６ｅと同様に構成されている。ＤＣモータ６ｆ´はロッカーアーム６ｅの代わりにロッカーアーム６ｅ´を駆動するように構成されている点以外、ＤＣモータ６ｆと同様に構成されている。

ウォータポンプ１´ではギヤ６ａ、６ｂの動力伝達状態が第３の状態である場合に、ＤＣモータ６ｆ´がロッカーアーム６ｅ´を駆動することで、ギヤ６ａ´、６ｂの動力伝達状態を次に示す第４、第５および第６の状態の間で切り替えることができる。すなわち、第３のギヤ６ｇを内歯ギヤ４ｄと係合させることで、内歯ギヤ４ｄと係合する第４の状態と、第３のギヤ６ｇを外歯ギヤ４ｅと係合させることで、外歯ギヤ４ｅと係合する第５の状態と、第３のギヤ６ｇを内歯ギヤ４ｄと外歯ギヤ４ｅとの間に非係合状態で配置することで、内歯ギヤ４ｄおよび外歯ギヤ４ｅと非係合の状態にする第６の状態との間で切り替えることができる。また、ギヤ６ｇ、６ｂの動力伝達状態が第６の状態である場合に、ＤＣモータ６ｆがロッカーアーム６ｅを駆動することで、ギヤ６ａ、６ｂの動力伝達状態を第１、第２および第３の状態の間で切り替えることができる。

したがって、ウォータポンプ１´は内歯ギヤ４ｄを介した動力の伝達を行う場合と外歯ギヤ４ｅを介した動力の伝達を行う場合とにおいて、互いに異なる２つの変速比をそれぞれ有することができる点で、ウォータポンプ１よりも動力の伝達を好適に可変にすることができる。

図８はウォータポンプ１の第２の変形例を示す図である。ウォータポンプ１´´は変速機構６´´をさらに備える点以外、ウォータポンプ１と実質的に同一となっている。変速機構６´´はギヤ６ａ、６ｂの代わりに第１のギヤ６ａ´と第２のギヤ６ｂ´とを備えるとともに、ギヤ６ａ´、６ｂ´がギヤ６ａ、６ｂとは異なる変速比を実現する点以外、変速機構６と同様に構成されている。図８では変速機構６の各構成を細線で示している。このように構成されたウォータポンプ１´´でも、ウォータポンプ１´と同様に内歯ギヤ４ｄを介した動力の伝達を行う場合と外歯ギヤ４ｅを介した動力の伝達を行う場合とにおいて、互いに異なる２つの変速比をそれぞれ有することで、ウォータポンプ１と比較して動力の伝達を好適に可変にすることができる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば上述した実施例ではウォータポンプ１が動力伝達装置である場合について説明した。しかしながら、本発明においては必ずしもこれに限られず、動力伝達装置はエンジンの動力で駆動するオイルポンプやエアコン用コンプレッサのほか、エンジンの動力で駆動する燃料ポンプやバキュームポンプなど流量を可変にする必要性がある適宜のポンプであってもよい。また、必ずしもエンジンの動力で駆動することに限られず、その他の動力で駆動するようになっていてもよい。

上述した実施例では第１の回転体であるプーリ４が駆動側回転体であり、第２の回転体であるシャフトギヤ５が従動側回転体である場合について説明した。しかしながら、本発明においては必ずしもこれに限られず、例えば第１の回転体が従動側回転体であり、第２の回転体が駆動側回転体であってもよい。また、上述した実施例では変速機構６が減速機構である場合について説明した。しかしながら、本発明においては必ずしもこれに限られず、変速機構が実現する変速比それぞれは例えば１よりも大きな値を含んでいてもよい。また、上述した実施例ではＤＣモータ６ｆが駆動部である場合について説明した。しかしながら、本発明においては必ずしもこれに限られず、駆動部は例えば油圧や負圧など適宜の動力で駆動するＤＣモータ以外のアクチュエータであってもよい。

ウォータポンプ １、１´、１´´
プーリ ４
シャフトギヤ ５
変速機構 ６、６´、６´´
ロッカーアーム ６ｅ、６ｅ´
ＤＣモータ ６ｆ、６ｆ´

【０００３】
と係合する場合に変速比を第１の値にするとともに、前記外歯ギヤと係合する場合に変速比を前記第１の値と異なる第２の値にする変速部と、前記第１の回転体側における前記変速部の係合対象を前記内歯ギヤと前記外歯ギヤと間で切り替える揺動部と、前記揺動部を駆動する駆動部とを備え、前記変速機構が前記第１の値を前記第１の回転体の回転数と前記第２の回転体の回転数とを同等にすることが可能な値とするとともに、前記第２の値を前記第１の値よりも小さな値とする減速機構であり、エンジンの動力で駆動するウォータポンプとして実現される動力伝達装置である。
［０００９］
本発明は前記変速部として前記内歯ギヤまたは前記外歯ギヤと選択的に係合する第１のギヤと、前記第１のギヤと係合するとともに、前記第１のギヤと前記第２の回転体とのうち、一方から他方へ動力を伝達する第２のギヤとを備え、前記揺動部が前記第２のギヤの回転中心を中心として前記第１のギヤを揺動するように設けられている構成とすることができる。
［００１０］
本発明は前記駆動部が前記揺動部を駆動することで、前記変速部の動力伝達状態を前記内歯ギヤと係合する第１の状態と、前記外歯ギヤと係合する第２の状態との間で切り替える構成とすることができる。
［００１１］
本発明は前記駆動部が前記揺動部を駆動することで、前記変速部の動力伝達状態を前記第１および第２の状態に加えて、さらに前記内歯ギヤおよび前記外歯ギヤと非係合の状態にする第３の状態の間で切り替える構成とすることができる。
［００１２］
発明の効果
［００１３］
本発明によれば、動力の伝達を可変にすることができ、且つ小型化等に有利な構成とすることができる。
図面の簡単な説明
［００１４］
［図１］ウォータポンプの概略構成図である。
［図２］ウォータポンプの要部を示す図である。
［図３］ウォータポンプの要部を第１の状態で示す図である。

第１の状態では、第１のギヤ６ａと内歯ギヤ４ｄとが噛み合うことで、プーリ４から第１のギヤ６ａを介して第２のギヤ６ｂに動力が伝達される。第２のギヤ６ｂは大径ギヤ部６ｂａで第１のギヤ６ａから動力が伝達されるとともに、小径ギヤ部６ｂｂでシャフトギヤ５に動力を伝達する。結果、インペラシャフト３が回転することで、冷却水の吐出が行われる。

第２の状態では、第１のギヤ６ａと外歯ギヤ４ｅとが噛み合うことで、プーリ４から第１のギヤ６ａを介して第２のギヤ６ｂに動力が伝達される。第２のギヤ６ｂからは第１の状態の場合と同様にしてシャフトギヤ５に動力が伝達される。結果、インペラシャフト３が回転することで、冷却水の吐出が行われる。ウォータポンプ１では、第２の状態でプーリ４の回転数よりもシャフトギヤ５の回転数が小さくなるように、すなわち変速比が１よりも小さくなるように外歯ギヤ４ｅ、第１のギヤ６ａ、大径ギヤ部６ｂａ、小径ギヤ部６ｂｂおよびシャフトギヤ５の歯数を設定している。そしてこれにより、第２の値を第１の値よりも小さな値に設定している。

第３の状態では、第１のギヤ６ａがギヤ４ｄ、４ｅと噛み合わなくなることで、プーリ４から第１のギヤ６ａに動力が伝達されなくなる。結果、インペラシャフト３が回転しなくなることで、冷却水の吐出量がゼロになる。第３の状態はウォームギヤＷ２を第１または第２の状態からＤＣモータ６ｆで必要な角度だけ回転させることで実現することができる。この点、第３の状態は高い減速比を設定可能なウォームホイールＷ１とウォームギヤＷ２とをロッカーアーム６ｅおよびＤＣモータ６ｆ間の動力伝達機構に用いることで実現され易くなっている。

ウォータポンプ１´ではギヤ６ａ、６ｂの動力伝達状態が第３の状態である場合に、ＤＣモータ６ｆ´がロッカーアーム６ｅ´を駆動することで、ギヤ６ａ、６ｂの動力伝達状態を次に示す第４、第５および第６の状態の間で切り替えることができる。すなわち、第３のギヤ６ｇを内歯ギヤ４ｄと係合させることで、内歯ギヤ４ｄと係合する第４の状態と、第３のギヤ６ｇを外歯ギヤ４ｅと係合させることで、外歯ギヤ４ｅと係合する第５の状態と、第３のギヤ６ｇを内歯ギヤ４ｄと外歯ギヤ４ｅとの間に非係合状態で配置することで、内歯ギヤ４ｄおよび外歯ギヤ４ｅと非係合の状態にする第６の状態との間で切り替えることができる。また、ギヤ６ｇ、６ｂの動力伝達状態が第６の状態である場合に、ＤＣモータ６ｆがロッカーアーム６ｅを駆動することで、ギヤ６ａ、６ｂの動力伝達状態を第１、第２および第３の状態の間で切り替えることができる。

Claims (5)

1. 内歯ギヤが設けられるとともに、前記内歯ギヤよりも径方向内側に外歯ギヤが設けられている第１の回転体と、
   前記第１の回転体との間で動力の伝達が行われる第２の回転体と、
   前記第１および第２の回転体間で行われる動力の伝達を仲介する変速機構とを備え、
   前記変速機構が前記内歯ギヤと係合する場合に変速比を第１の値にするとともに、前記外歯ギヤと係合する場合に変速比を前記第１の値と異なる第２の値にする変速部と、前記第１の回転体側における前記変速部の係合対象を前記内歯ギヤと前記外歯ギヤと間で切り替える揺動部と、前記揺動部を駆動する駆動部とを備える動力伝達装置。
2. 請求項１記載の動力伝達装置であって、
   前記変速部として前記内歯ギヤまたは前記外歯ギヤと選択的に係合する第１のギヤと、前記第１のギヤと係合するとともに、前記第１のギヤと前記第２の回転体とのうち、一方から他方へ動力を伝達する第２のギヤとを備え、
   前記揺動部が前記第２のギヤの回転中心を中心として前記第１のギヤを揺動するように設けられている動力伝達装置。
3. 請求項１または２記載の動力伝達装置であって、
   前記駆動部が前記揺動部を駆動することで、前記変速部の動力伝達状態を前記内歯ギヤと係合する第１の状態と、前記外歯ギヤと係合する第２の状態との間で切り替える動力伝達装置。
4. 請求項３記載の動力伝達装置であって、
   前記駆動部が前記揺動部を駆動することで、前記変速部の動力伝達状態を前記第１および第２の状態に加えて、さらに前記内歯ギヤおよび前記外歯ギヤと非係合の状態にする第３の状態の間で切り替える動力伝達装置。
5. 請求項１または２記載の動力伝達装置であって、
   前記変速機構が前記第１の値を前記第１の回転体の回転数と前記第２の回転体の回転数とを同等にすることが可能な値とするとともに、前記第２の値を前記第１の値よりも小さな値とする減速機構であり、
   エンジンの動力で駆動するウォータポンプとして実現される動力伝達装置。

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