JPH0255824A - 車両用冷却水ポンプ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両のエンジンに併設され、エンジンの冷却
水を循環させるポンプに関し、特にエンジンの駆動条件
に応じて、循環させる冷却水の流量を調整して、エンジ
ン馬力の有効利用を実現するポンプの改良に関する。

（従来の技術） 水冷式エンジンでは、一般に、エンジンのシリンダブロ
ックやシリンダヘッドを、ウォータポンプによって冷却
水を強制的に循環させることによって冷却する。すなわ
ち、シリンダブロックとシリンダヘッドのまわりに設け
られた水路であるウォータジャケット内を、冷却水が循
環することによってエンジンが冷却されるのである。

上記従来のウォータポンプについて、第５図を参照しな
がら説明する。ウォータポンプ１は、図示しないエンジ
ン、に併設されている。ポンプハウジング２のスリーブ
４には、ベアリング６が設けられ、駆動軸８を回転可能
に枢支している。駆動軸８の一端には、プーリ１０が固
設され、図示しないファンプレートをボルト穴１２に図
示しないボルトにて固定させる。プーリ１０は、図示し
ないエンジンの駆動軸からベルトを介して回転力を得て
回転するようになっている。駆動軸８の他端には、イン
ペラ１４のボス１６が嵌着固定されている。又、インペ
ラ１４のフランジ部１８には複数の羽根２０　／）＜　
ｊＲけられている。インペラ１４が回転することにより
、循環通路２２に満たされている冷Ｗ水は図示矢印の方
に送られ、ウォータポンプ１と図示しないエンジンのウ
ォータジャケットとの間で冷却水を強１ｊ的に循環させ
るようにしている。

なお、循環通路２２とベアリング６との間には、メカニ
カルシール２４が設けられている。すなわち、インペラ
１４のフランジ部１８の背面にパツキン３０を介してフ
ローティングシート３２が設けられ、これにシールリン
グ３４が接して設けられている。さらに、シールリング
３４にパツキン３６を介して座４０が設けられてＪ３す
、パツキン３６はスプリング３８により座４０に対し押
圧してシールを行なっている。

又、メカニカルシール２４から、なんらかの原因で冷ｕ
１水が間隙４６に漏出したとき、漏れ出た冷却水がエン
ジン稼動中に加熱されて発生する蒸気を大気に放出する
ための大気孔４４をスリーブ４の上部に、さらに、その
直下に冷却水排出用のドレン孔４２を形成させである。

又、ポンプハウジング２の本体２６とスリーブ４との間
にはパツキン２８が介装されている。

上記構成において、エンジンが稼動されると、その動力
がベルトを介してつＡ−タボンブ１の駆動軸８に伝えら
れる。駆動軸８の回転により、その一端に設けられたイ
ンペラ１４が回転する。インペラ１４の回転により循環
通路２２に満たされている冷却水は、吸入路２２ａの側
から、図示矢印に示ずように吐出路２２ｂの側へ送られ
る。

上記したように、インペラ１４はエンジンの動力がベル
トを介してウォータポンプ１の駆動軸８に伝えられて回
転する。したがって、上記吸入路２２ａ内の圧力と吐出
路２２ｂ内の圧力との差はエンジン回転数の増加に伴っ
て増大する。この圧力差の増大は冷ＬＪ＊流向の増大を
意味し、エンジン回転数が増加ずればするほどエンジン
に対する冷却能が高められることになる。

（発明が解決しようとする課題） Ｌ記のようなウォータポンプでは、エンジンに対する冷
却能が単にエンジン回転数の大小によって決められるの
で、エンジンの高速運転時において、必要以上の冷却水
流量で冷却される場合がある。又、エンジン始動時、あ
るいは気温の低い環境下等においＣ１エンジンに対して
冷ｆｌＪする必要がないのに、必要以上の冷却、水流け
で冷却する場合もある。したがって、冷ｎ１の為にエン
ジンの出力が無用に消費され、エンジンの有効出力の低
下や無駄な燃料消費を招いていた。

そこで、本発明は従来のウォータポンプの問題点を解決
するために、エンジンの駆動条件に応じて冷却＊流量の
調整を行いエンジンの負荷を軽減させるような冷却水ポ
ンプを提供することを解決すべき課題とする。すなわら
、エンジンの無駄な冷却を避け、エンジン出力の無用な
消費を防止できる冷却水ポンプを提供しようとするもの
である。

（課題を解決するための手段） 上記課題は、エンジンの回転に伴なって回転するインペ
ラと、前記インペラを内１１５るポンプハウジングとを
持ち、前記ポンプハウジングは、前記インペラを収容す
るインペラチャンバーと、前記、インペラチャンバーに
連通する吸入路と、前記インペラチャンバーから連通ず
る吐出路と、前記吸入路と前記吐出路間を短絡して連通
ずるバイパス路とを有し、前記バイパス路に、常時は前
記バイパス路を閉路し、前記吸入路内の圧力と前記吐出
路内の圧力との差が所定値以上のとぎ、もしくは前記冷
却水濡が所定水温以下のときに前記バイパス路を開路さ
せるバイパス開開手段を設けた冷却水ポンプによって解
決される。

（作　用） 次に、上記構成の冷却水ポンプの作用について説明する
。

エンジンが稼動されると、その動力が冷却水ポンプの駆
動軸に伝えられ、インペラが回転し始める。インペラの
回転により、冷却水ポンプ内の冷却水の吸入路と吐出路
との間に圧力差が生じ、ウォータポンプとエンジンとの
間ぐ冷却水が循環することになる。

インペラの回転が速くなればなるほど、吸入路と吐出路
との間の圧力差が増大し、冷却水の循環流伍が増大する
。吸入路と吐出路どの間のバイパス路は通常は閉路とな
っている。しかし、エンジンの高速運転時において、上
記圧力差が所定値以上になると、バイパス開閉手段によ
りバイパス路が開路状態とされる。すなわち、吐出路に
吐出される冷却水の一部がこのバイパス路を通って吸入
路へ放出される。したがって、冷却水の循環はエンジン
と冷却水・ポンプとの間だけでなく、冷却水ポンプ内の
バイパス路を経由した短い経路においてもなされること
になる。このことにより、エンジンへの不必要な冷却が
避けられ、さらに冷却水ポンプの仕事量が軽減し、冷却
水ポンプを駆動するための力が軽くなることにより、エ
ンジンにかかる負担も低減する。すなわち、エンジンの
出力の内、ポンプの駆動の為に費やされる量が減少し、
エンジン出力の有効利用が実現される。なお、上記圧力
差が所定値よりも小さくなればバイパス路はバイパスｒ
Ｍｒ１１手段により開路とされる。エンジンが高速回転
しているときは車両も高速で走行しており、このように
冷却水の循環量を−・部カットしても、エンジンの冷却
は充分になされるのである。

また、エンジン温度が十分低い場合、すなわち、冷却水
温が所定温度以下の場合においても、Ｆ記バイパス路は
バイパス開閉手段により開路とされる。

したがって、上記圧力差が所定値以上の場合と同様な冷
却水の循環がなされ、エンジンへの不必要な冷却が避け
られる。エンジン温度が高くなって冷却水温が所定温度
よりも轟くなればバイパス路は閉路とされ、効果的なエ
ンジンの冷却が行なわれる。

（実施例） 本発明に係る第１実施例について第１図を参照しながら
説明する。なお、第５図と同一態様部分には同一符号を
用いて説明を一部省略する。

冷却水ポンプ１−は図示しないエンジンに併設されてい
る。ポンプハウジング２のスリーブ４には、ベアリング
６が設けられ、駆動軸８を回転可能に枢支している。駆
動軸８の一端には、プーリ１０が固設され、図示しない
ファンプレートをボルト穴１２に図示しないボルトにて
固定させる。

プーリ１０は、図示しないエンジンの駆動軸からベルト
を介して回転力を得て回転するようになっている。駆動
軸８の他端には、インペラ１４のボス１６が嵌着固定さ
れている。又、インペラ１４の７ランジ部１８には複数
の羽根２０が設けられている。インペラ１４が回転する
ことにより、循環通路２２に満たされている冷却水は図
示矢印の方に送られ、冷却水ポンプ１′と図示しないエ
ンジンのウォータジャケットとの間で冷却水を強制的に
循環させるようにしている。

吸入路２２ａと吐出路２２ｂとを仕切っている隔壁９２
には、バイパス路５０が設けられている。

バイパス路５０は、吐出路２２ｂに開口部５２が設けら
れ、ｒｊＮ閉弁５６の背面に取付けられた形状記憶材料
からなる形状記憶スプリング５８と開閉弁５６とにより
通常、開口部５２は閉止されている。形状記憶スプリン
グ５８の他端はスプリングストッパ６０に固定されてい
る。スプリングストッパ６０はバイパス路５０内に圧入
されており、放出口５４を形成している。なお、形状記
憶スプリング５８は、冷却水温が所定温度以下のときに
は縮むことにより開閉弁５６を開弁するような材料で構
成されている。また、形状記憶スプリング５８は冷却水
温が所定温度よりも高い場合においても、吸入路２２ａ
と吐出路２２ｂとの圧力差が所定ｍ以上のときには開閉
弁５６を開弁するような弾性力を有する。

上記構成の第１実施例の作用について説明する。

エンジンが稼動されると、その動力がベルトを介して冷
却水ポンプ１′の駆動軸８に伝えられる。

駆動軸８の回転により、その一端に設けられた°インペ
ラ１４が回転する。インペラ１４の回転により循環通路
２２に満たされている冷ｉＪＩ水は、吸入路２２ａの側
から、図示矢印に示すように吐出路２２ｂの側へ送られ
る。

吐出路２２ｂと吸入路２２ａとめ圧力差が所定値以上に
なると、形状記憶スプリング５８はその圧力差に抗しき
れず、開閉弁５６を開弁状態とする。

したがって、吐出路２２ｂに吐出された冷却水の一部は
バイパス路５０を通って、その放出１］５４から放出さ
れる。この結果、吸入路２２ａと吐出路２２ｂ間の圧力
差は減少し、インペラ１／ｌは軽く回わるようになる。

よって、エンジン出力の内、ポンプの駆動に費やされる
出力分は減少し、エンジン馬力の有効利用が可能となる
。なお、バイパス路５０が開くと冷却水の循環司は減少
り−るが、車両が高速走行しているので、エンジンの冷
ｕ１が不十分となることはない。吸入路２２ａと吐出路
２２ｂ間の圧力差が所定値より低くなれば、形状記憶ス
プリング５８の弾性力により開閉弁５６は閉弁状態とな
り、冷却水の循環ｍが増大し、効果的なエンジンへの冷
却が行なわれる。

また、冷却水温が所定温度以下の場合にも、同様な作用
となる。すなわち、形状記憶スプリング５８の形状記憶
効果により所定形状に縮むことで開閉弁５２が開弁状態
となり、バイパス路５０が開通するのである。これによ
り、エンジンへの無意味な冷却を避けることができ、暖
機を促進させると同時にエンジン馬力の有効利用が図れ
る。

次に、本発明に係る第２実施例について第２図を参照し
ながら説明する。

第２図は、第２実施例の冷却水ポンプ内のバイパス路部
分における概略縦断面図である。第２実施例は、第１実
施例において形状記憶スプリング５８をサーモスタット
７０および形状記憶効果のないスプリング８０で代替さ
せたものである。他の部材については第１実施例と同一
部材であるので説明を省略する。

サーモスタット７０は、ビス１ヘン７２、つば７４　Ｊ
’５よびケース７６等から構成され、ピストン７２は開
閉弁５６に固定されている。またスプリング８０の一端
は、１ノ−モスタット７０のつば７４に固定され、他端
は第１実施例と同様にスプリングストッパ６０に固定さ
れている。

サーモスタット７０は冷却水温に依存して、ピストン７
２が伸縮するものである。水温が低いときには縮み、高
くなれば伸びることにより、冷７Ｊ１水温が低いときほ
ど、小さな圧力差でバイパス路５０は開く。そして冷７
Ｊ１水温が所定値よりも低くなると、スプリング８０が
自然長であってもなおバイパス路５０は聞くようになっ
ている。

したがって、第１実施例とほぼ同様に、゛［ンジンが高
速運転状態のどき、すなわち吸入路２２ａと吐出路２２
ｂとの圧力差が所定値以上のとき、もしくはエンジン始
動時や寒冷地等にＪ３いＣ冷に１水温が所定温度以下の
場合には、開閉か５６が開弁状態となってバイパス路５
０が開通され、第１実施例とほぼ同様な効果が得られる
。

次に本発明に係る第３実施例について第３図を参照しな
がら説明する。

第３図は第３実施例の冷却水ポンプ内のバイパス路部分
にお１）る概略縦断面図であり、第１実施例においてバ
イパス路の部分を変えたものである。

すなわら、第３実施例は、バイパス路５１の吸入路２２
ａの側にバイメタル９０を隔壁９２にボルト９１等で取
付け、バイメタル９０の間開動作でバイパス路５１の開
ｒＪ）を行うものである。

バイメタル９０は熱膨張係数の大きい方の材料を吸入側
通路２２ａの側９０ｂに、熱膨張係数の小さい方の材料
をその反対側の９０ａの側に２枚合わせて構成している
。従って、温度が上昇すれば９０ａの側へ、低温時には
９０ｂの側へたわむ性質を有する。この性質とバイメタ
ル９０の弾性変形とを利用して冷却水温および吸入路２
２ａと吐出路２２ｂとの圧力差の兼ね合いによってバイ
パス路５１の開閉制御を行うものである。なｄ３、材料
が温度によって膨張しても差しつかえないように隙間９
４を設けているう したがって、例えば冷却水温が十分に低い場合には、バ
イパス路５１を開状態とする。よって、エンジンの過冷
却が防止され、暖機が促進される。

また、冷却水温が適度に高い場合には、上記の圧力差と
バイメタル９０のそり具合によってバイパス路５１の間
開状態が定まる。冷却水温が十分高い場合には上記圧力
差が多少大きくとらバイパス路５１は開状態とされエン
ジンの冷却が効率よくなされる。しかしながら、冷却水
温が通常使用状態における最高温となっても、上記圧力
差が十分大きくなれば、バイメタル９０は上記圧力差に
よって開状態となる。

したがって、エンジンの駆動条件に応じた効果的なエン
ジン出力の有効利用が実現される。

次に本発明に係る第４実施例について第４図（Ａ）、（
８）を参照しながら説明する。

第４図（Ａ）は、冷却水ポンプ内バイパス路５０部分に
おける概略縦断面図である。第４実施例は、第１実施例
において形状記憶スプリング５８のかわりに形状記憶効
果のない普通のスプリング１００と可動管１０２とを設
けたものである。第１実施例と同一態様部分には同一符
号を符し説明を省略する。

可動管１０２はスプリングストッパ６ｏに回動可能に取
付けられ、開口部１０２ａを有し、さらにフィン１０４
が下部に取付けられている。

第４図（Ｂ）は、第４図（Ａ）のＰ？！図である。

可動管１０２には、その回動を規制するストッパ１１２
とスプリング支持部材１１０とが隔壁９２に近接した位
置に取付けられている（第４図（＾）では図示省略）。

スプリング支持部材１１０と隔壁９２に固定されたスプ
リング係止ピン１０６との間にはスプリング１０８が取
付けられ、可動管１０２の回動を規制している。また、
フィン１゜４は冷却水流を受けやすいように、図示した
ごとく冷却水流に対し所定の角度をもたせて取付けられ
ている。ストッパ１１２は、隔壁９２に取付けられた係
止部材１１４により、可動管１０２の時計回りの回動を
規制している。なお可動管の回動範囲は最大θ（〜９０
°）に調整されている。なお、スプリング１０８はバイ
パス路５ｏと吐出路２２ｂとの圧力差が所定値となった
ときに、バイパス路５０の開口部５２を開くように設定
されている。

エンジンが停止している場合、フィン１０４は水流によ
る圧力を受けないため、可動管１０２はスプリング１０
８によりそのストッパ１１２が係止部材１１４に当接し
ている。この状態ぐ開口部１０２ａは下流に向いている
。

エンジンの回転数が上昇して冷却水の循環スピードが増
大してくると、フィン１０４は水流による圧力を受け、
可動管１０２を図示１一方向へ回動させる。このため可
動管１０２はフィン１０４にかかる力とスプリング１０
８による力がバランスする角度まで回動して安定する。

この回動位置は水流が早いほど図示りの側へ移動し、使
用最大流量において、開口部１０２ａは水流に対し完全
に直交する。すなわち、図示りの位置となる。この実施
例の場合、開閉弁５６の両側に生じる圧力差は吐出路２
２ｂの圧力からバイパス路５ｏ内の圧力を麟じたもので
ある。そして、バイパス路５゜内の圧力は、吸入路２２
ａの圧力から開口部１゜２ａを介して生じる負圧弁を減
じたものである。

これを式にして示せば、 差圧＝吐出圧−（吸入圧−負圧） ＝（吐出圧−吸入圧）十負圧 で示される。ここで、吐出圧−吸入圧は、可動管１０２
が回動しない状態でも水流が早いほど大きい。また負圧
も流量が早いほど大きいうえ、さらにフィン１０４の効
果により水流が早くなるにしたがって開口１０２ａが図
示りの側へ回動することによっても、水流が早いほど大
きくなる。

ずなわら本実施例によると、開閉弁５６にががる圧力差
が、可動管１０２のないものに比して、流速の変化に依
存してより大きく変化する。このため本実施例では冷却
水の流速に対する感度を向上させることができる。そし
て、可動管１０２の開口部１０２ａが所定位置に位置し
たときに、開閉弁５６はバイパス路５０の開口部５２を
開状態とすることにより、エンジンが高速運転状態のと
きには、第１実施例とほぼ同様な効果が得られる。

なお、スプリング１００は形状記憶材料としてもよく、
その場合には冷却水温の湿度変化による形状記憶効果を
利用し、エンジンの冷却の必要のない場合においてもバ
イパス路５０を開状態とさせ、第１実施例とほぼ同様な
効果を得ることができる。

（発明の効果） 以上、本発明によれば、エンジンの高速運転時には冷１
１水ポンプ内の吸入路内圧力と吐出路内圧力との圧力差
が所定値以上となるために、バイパス路を開路する。し
たがって、エンジンと冷却水ポンプ間を循環する冷却水
′ａｌが必要以上にならず、またバイパス路のｆａｌｌ
路によって冷却水ポンプを回動させるための力が軽くな
ることにより、エンジンの馬力の有効利用が図られ、燃
料消費を良好にさせる。

また、エンジン始動時や寒冷地等にお各ノるエンジンの
運転時において、エンジンの冷ｕ１の必要のない場合に
おいてもバイパス路を開路させ、エンジンの冷却を極力
抑えることができる。したがって、エンジンの燃焼性を
向上させ暖機を促進させ、さらにはエンジンの馬力の有
効利用が図られ、燃料消費を良好にさせる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明に係る実施例の説明図であり、
第１図は第１実施例の全体概略縦断面図、第２図は第２
実施例の部分概略縦断面図、第３図は第３実施例の部分
概略縦断面図、第４図（Ａ）は第４実施例の部分概略縦
断面図、第４図（Ｂ）は第４図（Ａ）のＰ視図、第５図
は従来技術に基づく一態様の全体概略縦断面図である。 １・・・ウォータポンプ ８・・・駆動軸 １４・・・インペラ ２２・・・循環通路 ２２ａ・・・吸入路 ２２ｂ・・・吐出路 ５０・−・バイパス路 ５６・・・開閉弁 ５８・・・形状記憶スプリング ７０・・・サーモスタット ９０・・・バイメタル １０２・・・可動管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車両のエンジンの冷却水を循環させる為のポンプであっ
   て、前記エンジンの回転に伴なつて回転するインペラと
   、前記インペラを内蔵するポンプハウジングとを持ち、
   前記ポンプハウジングは、前記インペラを収容するイン
   ペラチャンバーと、前記インペラチャンバーに連通する
   吸入路と、前記インペラチャンバーから連通する吐出路
   と、前記吸入路と前記吐出路間を短絡して連通するバイ
   パス路とを有し、前記バイパス路に、常時は前記バイパ
   ス路を閉路し、前記吸入路内の圧力と前記吐出路内の圧
   力との差が所定値以上のとき、もしくは前記冷却水温が
   所定水温以下のときに前記バイパス路を開路させるバイ
   パス開閉手段を設けた冷却水ポンプ。