ウォーターポンプにおけるインペラ
【課題】エンジン回転数が低回転領域では吐出流量比率を一定にすることで吐出性能を維持し、高回転領域では吐出流量比率を低下させること。
【解決手段】収納ケース１と、複数の孔２２ａ及び複数の円弧状長孔２２ｂが設けられたインペラベース２と、内周側に回転軸３２及び外周側に摺動軸３３がそれぞれ設けられた羽根体３と、円板部の外周側に長溝４２ａが形成された板カム４と、一つのねじりばね５とからなること。ねじりばね５及び板カム４は収納ケース１とインペラベース２内に収納され、この上面には複数の羽根体３が設けられていること。回転軸３２がインペラベース２の孔２２ａに回転可能に挿入され、摺動軸３３がインペラベース２の円弧状長孔２２ｂ及び板カム４の長溝４２ａに遊挿されていること。ねじりばね５の弾発力にてエンジンの低回転領域には摺動軸３３がインペラベース２の円弧状長孔２２ｂの外周側に位置するように構成されること。
【解決手段】収納ケース１と、複数の孔２２ａ及び複数の円弧状長孔２２ｂが設けられたインペラベース２と、内周側に回転軸３２及び外周側に摺動軸３３がそれぞれ設けられた羽根体３と、円板部の外周側に長溝４２ａが形成された板カム４と、一つのねじりばね５とからなること。ねじりばね５及び板カム４は収納ケース１とインペラベース２内に収納され、この上面には複数の羽根体３が設けられていること。回転軸３２がインペラベース２の孔２２ａに回転可能に挿入され、摺動軸３３がインペラベース２の円弧状長孔２２ｂ及び板カム４の長溝４２ａに遊挿されていること。ねじりばね５の弾発力にてエンジンの低回転領域には摺動軸３３がインペラベース２の円弧状長孔２２ｂの外周側に位置するように構成されること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン回転数が低回転領域では、吐出流量比率を一定にすることで吐出性能を維持し、高回転領域では、吐出流量比率を低下させるウォーターポンプにおけるインペラに関する。なお、本明細書では、吐出流量とはウォーターポンプが実際に吐き出す単位時間当たりの冷却水の流量のことを言い、吐出性能とは単位回転数当たりの吐出流量のことを言う。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の低燃費化に対する要請は益々高まってきている。それに対応するため、車両に搭載された各構成部品の高効率化に対する要望も益々高まってきている。車両に搭載された構成部品の中で、ウォーターポンプはエンジンや各種電子回路やヒータコア等の温度を調整し、最適な温度に保つという大事な機能を有する部品である。そのウォーターポンプには大きく分けて、機械駆動式のウォーターポンプと電気駆動式のウォーターポンプの２種類が存在する。電気駆動式のウォーターポンプは近年採用が増加しつつあるが、価格が高価であるため、使用されている割合としては機械駆動式のウォーターポンプの方が多いというのが現状である。
【０００３】
一般にエンジンを冷却するために必要な冷却水の循環量は、エンジン回転数に対する比率で見た場合、高回転領域よりも低，中回転領域の方が比率は大きくなる傾向にある。これは、低，中回転領域のノッキングを抑制するためである。そのため、エンジン回転数が低い領域では絶対値は小さいものの、割合多くの冷却水の流量を必要とする。
【０００４】
逆にエンジン回転数が高い領域では絶対値は大きいものの、必要とする冷却水の流量は比例ほどには上昇しない。またあまり冷却水の流量を多くするとキャビテーションが発生する恐れもある。しかしウォーターポンプの吐出流量は通常、回転数に比例する。そのような冷却水の要求流量に対応したウォーターポンプとして特許文献１が挙げられる。特許文献１の構成としては、インペラの中心部が板ばね支持部２５とされ、インペラの内周寄りには各羽根ごとに変形する板ばね２４が配置され、板ばね２４の一端が羽根１３に支持され、板ばね２４の他端が板ばね支持部２５に支持されている。インペラの外周寄りには変形しないが移動する構造体である羽根１３が配置される。
【０００５】
ウォーターポンプのインペラが高回転になればなるほど、羽根１３の回転速度も速くなるため、羽根１３に作用する水圧の力も大きくなり、羽根１３は回転方向と反対方向に向かって揺動する。具体的には特許文献１の図２で言えば、羽根１３は実線から点線に移動する。これによって羽根１３の外径はウォーターポンプのインペラが高回転になればなるほど小さくなり、ウォーターポンプの吐出流量は絶対値は大きいものの、回転数の比例よりは少なくなるものである。このような制御を行うことによって、エンジン回転数が低回転領域での冷却水の流量の確保とエンジン回転数が高回転領域での無駄仕事の削減及びキャビテーションの抑制を図っている。なお、本明細書で羽根の外径とは羽根の最外周の通過する仮想円の外径を指す。
【０００６】
但し特許文献１では次のような課題が残されている。特許文献１の羽根１３は水圧の力を受け、その水圧の力と板ばね２４の力のバランスによって羽根１３の揺動する量が決まるが、板ばね２４や羽根１３の個々の特性・形状にはどうしてもバラツキがあることから、羽根１３の揺動する量（傾き角度）もそれぞれの羽根１３ごとに異なるものとなる。羽根１３の揺動する量がそれぞれの羽根１３ごとに異なると、それぞれの羽根１３に作用する水圧の力がより一層バラついてしまい、それによってより一層、羽根１３の揺動する量
がバラついてしまうという悪循環となる。このようにそれぞれの羽根１３の揺動する量がバラつくと、ウォーターポンプの吐出性能もバラついてしまい、所望の吐出性能とすることは難しいという欠点がある。
【０００７】
特許文献１のような水圧の力によるインペラの移動では無く、水温によるインペラの移動ではあるが、それぞれの羽根の移動量を均一にした構成として特許文献２が挙げられる。特許文献２では１枚の可動板１３に羽根の枚数と同数の直状スリット１６が設けられ、この直状スリット１６にピン１４ａを係合したポンプインペラ１４が直状スリット１６内を移動可能、且つピン１４ａを中心に旋回可能に枢支されている。またポンプインペラ１４の上流且つ中心にはバイメタル（感熱駆動源）１５が配置され、バイメタル１５は冷却水の温度によって変形して可動板１３にバネ力を付与する。
【０００８】
冷却水温度の高低によってバイメタル１５は伸縮し、それに伴って可動板１３は回転方向に回動する。ポンプインペラ１４は可動板１３に接続されているため、可動板１３が回動することで、ポンプインペラ１４も移動する。具体的には冷却水温度が高い時はポンプインペラ１４を径方向の外側に移動させることで、ポンプインペラ１４の外径が大きくなり、ウォーターポンプの吐出性能が増加する。冷却水の温度が低い時はポンプインペラ１４を内周側に移動させることで、ポンプインペラ１４の外径が小さくなり、ウォーターポンプの吐出性能は減少する。
【０００９】
このようにして冷却水の温度が高い時はオーバーヒートを抑制し、冷却水の温度が低い時は無駄仕事を抑制している。しかし特許文献２の構成では、バイメタル（感熱駆動源）１５で全部のポンプインペラ１４を回動駆動させているため、特許文献１のような回転数の大小による羽根駆動は行えない。またバイメタル１５がポンプインペラ１４の上流且つポンプインペラ１４の外部にはみ出して配置されているため、バイメタル１５によって冷却水の流れが乱され、吐出性能が低下したり、キャビテーションの発生要因となったりする恐れがある。またバイメタルは刻々に変化する冷却水の温度に対してレスポンスが良く反応できない恐れがある。これによってエンジン回転数が高い領域での吐出性能と効率の低下が懸念される。特に、特許文献２の図１では、バイメタル１５は回転軸１１に軸支されているが、一般にウォーターポンプの回転軸１１は強度を保つために軸受鋼であるため非常に硬く、図１のように回転軸１１の先端に軸を設ける加工は時間と費用がかかるものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平７−２０８３９３
【特許文献２】特開平１０−１２２１７７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このため、本発明が解決しようとする課題（技術的課題又は目的等）は、遠心力が作用しながらも、エンジン回転数が低回転領域では羽根の外径を大きくすることで吐出性能を高くし、エンジン回転数が高回転領域では羽根の外径を小さくすることで吐出性能を低くすることで無駄仕事の削除及びキャビテーションの抑制を図ったウォーターポンプのインペラを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、収納ケースと、仮想内周円側に複数の孔及び仮想外周円側に複数の円弧状長孔がそれぞれ設けられ且つ前記収納ケース上に固定するインペラベースと、内周側に回転軸及び外周側
に摺動軸がそれぞれ設けられた羽根体と、円板部の外周側に長溝が形成された板カムと、一つのねじりばねとからなり、該ねじりばね及び前記板カムは前記収納ケースとインペラベース内に収納され、該インペラベース上面には前記複数の羽根体が設けられ、該羽根体の回転軸が前記インペラベースの孔に回転可能に挿入され、前記羽根体の摺動軸が前記インペラベースの円弧状長孔及び前記板カムの長溝に遊挿され、前記ねじりばねの弾発力にてエンジンの低回転領域には前記摺動軸が前記インペラベースの円弧状長孔の外周側に位置するように構成されてなることを特徴とするウォーターポンプにおけるインペラとしたことにより、前記課題を解決した。
【００１３】
請求項２の発明を、請求項１において、エンジンの高回転領域には前記羽根体に加わる水圧の力にて前記ねじりばねの弾発力に抗して前記摺動軸が前記インペラベースの円弧状長孔の内周側に位置するように構成されてなることを特徴とするウォーターポンプにおけるインペラとしたことにより、前記課題を解決した。また、請求項３の発明を、請求項１又は２において、前記板カムの長溝は前記円板部の最外周の周縁に外周側が開放されるように構成されてなることを特徴とするウォーターポンプにおけるインペラとしたことにより、前記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明においては、エンジンの低回転領域ではねじりばねの弾発力が相対的に最も大きいため、羽根体の外径を大きくできるため、割合の多くの冷却水の流量が必要なエンジンの低回転領域における冷却水の流量の確保及びエンジンのノッキングを抑制できる。また本発明は一つのねじりばねにて全ての羽根体の位置を移動させているため、それぞれの羽根体の位置がバラつくことが無い。本特徴により、ウォーターポンプの吐出性能がバラつくことが無く、所望の吐出性能とすることができる。更に本発明はインペラ部分のみで構成されており、インペラ部分以外に、はみ出すような部材は配置されていないので、冷却水の流れが乱れることが無く、十分な吐出性能を確保できる。またインペラ部分以外のウォーターポンプ部分は全く変更する必要が無いため、既存品への適応も容易に行える利点がある。
【００１５】
請求項２の発明においては、エンジンの高回転領域ではねじりばねの弾発力、羽根体にかかる水圧の力、羽根体にかかる遠心力の釣り合いにより羽根体の外径を小さくできるため、エンジンの高回転領域におけるウォーターポンプの無駄仕事の削減及びキャビテーションの抑制を図ることができる効果を奏する。請求項３の発明においては、板カムの長孔は円板部の最外周の外周側が開放されているため、板カムの円板部の外径を極力小さくすることができる。これにより板カムの円板部の径方向外周側に配置された収納ケースの径方向大きさを小さくできるため、インペラの吐出性能に直接寄与しない箇所（収納ケース等）の省スペース化、軽量化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（Ａ）は本発明の平面図、（Ｂ）は（Ａ）の（ア）部拡大図、（Ｃ）は（Ａ）の適宜な箇所の断面図である。
【図２】本発明を分解した各要素の斜視図である。
【図３】（Ａ）は低回転領域における本発明の平面図、（Ｂ）は（Ａ）においてねじりばね及び板カムが作用している状態図、（Ｃ）は高回転領域における本発明の平面図、（Ｄ）は（Ｃ）においてねじりばね及び板カムが作用している状態図である。
【図４】（Ａ）は低回転領域における本発明の要部平面図、（Ｂ）は（Ａ）における（イ）箇所の拡大状態図、（Ｃ）は高回転領域における本発明の要部平面図、（Ｄ）は（Ｃ）における（ウ）箇所の拡大状態図である。
【図５】吐出流量又は吸入圧とエンジン（ポンプ）回転数との作動時特性グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１乃至図２は本発明の実施形態を示すものである。本発明のウォーターポンプのインペラは、主に、収納ケース１，インペラベース２，羽根体３，板カム４，ねじりばね５とから構成されている。前記収納ケース１は、中央のボス部１１の下端より外方に底部円板１２が形成され、該底部円板１２の最外周に立上り部１３が形成されている。また前記収納ケース１は一体部材とすれば製造上有利である。前記ボス部１１と立上り部１３とは同等高さに形成されている。前記ボス部１１と底部円板１２と立上り部１３との収納箇所に、前記板カム４及びねじりばね５が収納される。前記ボス部１１には、ウォーターポンプの回転軸Ｓが挿入固定される。なお、ボス部１１の孔部１１ａと回転軸との固定手段としては、インペラベース２と同様に、キー止め若しくは圧入等であるが、キー止めの場合は前記ボス部１１の孔部１１ａ内にキー溝が設けられることもある。
【００１８】
前記インペラベース２は、円板形状であり、平面的には前記収納ケース１と同形状をなしている。中央箇所には、前記ボス部１１と平面的には同形状で、高さが低いボス部片２１が形成され、該ボス部片２１の中心には孔部２１ａも形成され、前記ボス部１１の孔部１１ａと同径である。前記ボス部片２１の外周には上部主板２２が設けられ、該上部主板２２の最外周が前記インペラベース２の外径と一致しており、前記インペラベース２が前記収納ケース１の上側に載置されて蓋としての役割をなす。
【００１９】
また、前記ボス部片２１の孔部２１ａと回転軸とは、前記収納ケース１と同様に固定される。前記インペラベース２の上部主板２２の内周寄りの仮想内周円には等間隔に孔２２ａが設けられている。また、前記インペラベース２の上部主板２２の外周寄りの仮想外周円には等間隔に円弧状長孔２２ｂが設けられている。
【００２０】
前記羽根体３は、単位羽根３１と、該単位羽根３１の付け根の内周側には回転軸３２が、その付け根の外周側には摺動軸３３がそれぞれ設けられている。前記回転軸３２は、前記上部主板２２の孔２２ａに挿入され、前記摺動軸３３は前記上部主板２２の円弧状長孔２２ｂに遊挿され、このために、前記羽根体３は、インペラベース２上で回転軸３２を中心として適宜の角度揺動可能に構成されている。
【００２１】
前記羽根体３の単位羽根３１は側面から見て山形状で薄肉に形成され、該単位羽根３１の下端には、厚肉の補強部３４が設けられている。該補強部３４の下側に前記回転軸３２及び摺動軸３３が形成されている。さらに、高回転領域となって単位羽根３１相互が近接するようになったときに、より重なるように凹部３５が形成されている。特に、前記回転軸３２は前記上部主板２２の厚さを若干超える程度の長さ、摺動軸３３は上部主板２２の厚さを超えて前記板カム４の下面まで達するように構成され、そこで抜け落ちないようにクリップなどで固定されている。
【００２２】
前記板カム４は、前記インペラベース２内に収納される部材であって、前記板カム４の中央には、円筒部４１が形成され、該円筒部４１の外周側に円板部４２が形成されている。該円板部４２の外径は、前記収納ケース１内に収納されるように僅かに小径となるように形成されている。具体的には、前記板カム４の円筒部４１が、前記ボス部１１の外周部に回転可能に遊挿されつつ、円板部４２が収納ケース１内に収納される。前記円板部４２の外周側の全周囲に等間隔をおいて前記羽根体３と同数の長溝４２ａが放射方向に形成されている。該長溝４２ａは径方向に長く形成される。この長溝４２ａには前記羽根体３の外周側の摺動軸３３が遊挿される。前記長溝４２ａは径方向外周側（外側）が開放されるように形成されている。
【００２３】
前記ねじりばね５は、輪状のスプリングであり、前記収納ケース１と前記板カム４との間に設けられている。つまり、前記板カム４の円板部４２の下面と、前記底部円板１２の上面との間に、前記ねじりばね５が介在され、インペラを回転方向に弾発するように設けられている。具体的には、前記円板部４２の下面であって、前記ボス部１１の外周位置の係止部４３に渦巻き形状（輪状に近い）の前記ねじりばね５の内側屈曲端５ａが係止され、且つ前記底部円板１２の上面であって、前記収納ケース１の立上り部１３内に形成された係止部１４に前記ねじりばね５の外側屈曲端５ｂが係止されている。
【００２４】
このように、前記板カム４をインペラの回転方向に弾発させることによって、羽根体３をインペラの回転方向に付勢する。前記ねじりばね５の力の大きさとしては、エンジンの狙い回転数にて前記羽根体３に加わる水圧の力及び羽根体３に加わる遠心力と同等とするように設定する。狙い回転数としては、アイドリング回転数及びＭＡＸ回転数以外の回転数領域で適宜設定される。
【００２５】
インペラベース２の仮想外周円側の複数の円弧状長孔２２ｂについて説明する。該円弧状長孔２２ｂの外周側の位置〔図１（Ｂ）で上側〕に前記羽根体３の摺動軸３３が位置したときは〔図１（Ｂ）においてのインペラベース２の中心Ｏを中心としたときに外周側となる〕、ウォーターポンプが低回転領域の羽根体３のセット位置である〔図３（Ａ）及び（Ｂ）参照〕。つまり、ウォーターポンプが低回転領域には、羽根体３は、回転軸３２を中心として摺動軸３３が円弧状長孔２２ｂの外周側の位置に摺動して、前記羽根体３の単位羽根３１の外径が最も大きくなり、且つ単位羽根３１の傾斜角も最大となっている。傾斜角とは一般にウォーターポンプ分野で使用される出口角の意味である。
【００２６】
また、前記インペラベース２の外周寄りの円弧状長孔２２ｂの内周側の位置〔図１（Ｂ）で下側〕はウォーターポンプが高回転領域における羽根体３のセット位置である〔図３（Ｃ）及び（Ｄ）参照〕。ウォーターポンプが高回転領域時には、羽根体３は、回転軸３２を中心として摺動軸３３が円弧状長孔２２ｂの内周側の位置に摺動して羽根体３の外径が最も小さくなり、且つ単位羽根３１の傾斜角も最小となっている。また別の表現をすれば、インペラベース２の外周寄りの円弧状長孔２２ｂの内周側の位置は羽根体３を断面で見た時のインペラの回転方向後方側の面と回転方向後方側の次の羽根体３とが極近接する位置に配置されれば羽根体３の外径を最も小さくできるためベストである。
【００２７】
前述したように、羽根体３は、回転軸３２を中心として回動するが、外周側の摺動軸３３は、前記板カム４の長溝４２ａも貫通しているため、前記板カム４が円周方向に回動すると連動して前記ねじりばね５も変形する。該ねじりばね５の変形と同時に前記板カム４が円周方向に回動することで前記全ての羽根体３の摺動軸３３を同時に摺動させる。これらは、エンジン回転数による水圧の力に影響される。
【００２８】
つまり、エンジン回転数の低回転領域では水圧の力が小さいために、前記ねじりばね５の弾発力にて作用図のように傾斜角が大きくなっているが、エンジン回転数が高回転領域では水圧の力が大きいために、前記ねじりばね５の弾発力に抗して羽根体３の回転面を押圧して前記ねじりばね５に打ち勝って前記板カムが回転方向反対側に回転して羽根体３の傾斜角が小さくなって、回転方向に隣接する羽根体３同士は、極近接する。
【００２９】
前記ねじりばね５は、前述したように、前記収納ケース１とインペラベース２との間に収納されており、羽根体３の動作する範囲には露出しない構成となっている。前記ねじりばね５は、渦巻き形状をしたスプリングであるが、実施形態としては、一重巻きとなっており、この力の大きさはスプリングの線径、スプリングの巻き数、スプリングが１周するその１周の径、スプリングの材質等を考慮して適宜決定される。また、ねじりばね５の力に釣り合う水圧の力は、羽根体３が回転することにより「羽根体３が受ける水の圧力」×
「羽根体３の面積」により決定される。つまり、力＝圧力×面積である。更に羽根体３に加わる遠心力も考慮する。
【００３０】
このような計算に基づいて、エンジン回転数が高回転領域では、ねじりばね５の力と比べて羽根体３が受ける水圧の力の方が大きくなる。エンジン回転数が低回転領域ではねじりばね５の力と比べて羽根体３が受ける水圧の力の方が小さくなる。エンジン回転数が所定回転数になるとねじりばね５によって押さえつけられていた羽根体３の摺動軸３３がインペラベース２の円弧状長孔２２ｂの中を内周側に向かって摺動し始める。この状態では、ねじりばね５の力と羽根体３が受ける水圧の力は同一となる。
【００３１】
一般にスプリング（ねじりばね５）を圧縮側で使用する場合は、圧縮すればするほどスプリングの力は大きくなっていく。すなわち、羽根体３の摺動軸３３が内周側に移動すればするほど、ねじりばね５の力は大きくなっていく。しかしながら、エンジン回転数が更に上昇することにより水圧の力の大きくなるので、エンジン回転数が所定の高回転数になると羽根体３の摺動軸３３がインペラベース２の円弧状長孔２２ｂの内周端に到達する。この状態までは、ねじりばね５の力と羽根体３が受ける水圧の力は同一となる。
【００３２】
これ以上は羽根体３の摺動軸３３は移動できないため、ねじりばね５もこれ以上は圧縮されない。よってこれ以上エンジン回転数が上昇した場合には、上述のようにねじりばね５の力と比べて羽根体３が受ける水圧の力の方が大きくなる。このように、エンジン回転数が低回転領域では羽根体３の摺動軸３３は、インペラベース２の円弧状長孔２２ｂの最外周端に位置しており、且つ板カム４の長溝４２ａの最外周に位置している。エンジン回転数が高回転領域では羽根体３の摺動軸３３は、インペラベース２の円弧状長孔２２ｂの最内周端に位置しており、且つ板カム４の長溝４２ａの最内周端に位置している。
【００３３】
以上のような構成において、特に、ねじりばね５（バネ力をＦ）と水圧の力（羽根体３全体に加わる水圧の力をＰ）とし、これらの作用を簡単に説明する。図３（Ａ）及び図４（Ａ）において、前記ねじりばね５によって、バネ力Ｆにて同図において板カム４が左回転するように作用され、その長溝４２ａ及び円弧状長孔２２ｂにて最外周側に位置され〔図３及び４の各（Ａ）並びに図４（Ｂ）参照〕、前記回転体３は、単位羽根３１の外径が最も大きくなり、且つ単位羽根３１の傾斜角α〔図３（Ａ）参照〕も最大となっている。
【００３４】
エンジン回転数が低回転領域（いわゆるアイドリング回転数近傍）でも無く、高回転領域（ＭＡＸ回転数近傍）でも無い、いわゆる中回転領域である所定の回転数では羽根体３の摺動軸３３は、インペラベース２の円弧状長孔２２ｂ内を外周端から内周側に向けて移動し始めるようになる。
【００３５】
そして、エンジンの回転数が増加し、高回転領域に達すると、前記羽根体３全体に水圧の力Ｐが加わると、今度は、前記ねじりばね５の弾発力に抗して羽根体３の水圧の力Ｐが打ち勝って前記板カムが回転方向反対側〔図３（Ｃ）及び（Ｄ）において右方向〕（図）に回転して羽根体３の傾斜角αが小さくなって、回転方向に隣接する羽根体３同士は、極近接して、単位羽根３１の外径が最も小さくなり傾斜角α〔図３（Ｃ）参照〕も最小となる。高回転領域では羽根体３に加わる遠心力も大きくなり、該遠心力は径方向外周側に加わる。よって右回転する力としてはＰ−Ｆ（−遠心力）となる。
【００３６】
このような構成において、インペラを安定して高速回転するためには、バランス構成が必要になる。つまり、一例としては、前記板カム４の円板の外周寄り且つ下側には、重りの機能を有する略四角形状の突起部を一体形成することで、回転時のバランスを保持する。さらに、収納ケース１の円板の径方向外周寄りにはやや大きめの貫通孔が設けられ、これによってアンバランスの除去を図る。さらに、具体的には、材質、構成によってバラン
ス保持構成が行われる。
【００３７】
また、図５に示すように、吐出流量又は吸入圧とエンジン（ポンプ）回転数との作動時特性において、エンジンが所定回転数以下である低回転領域では、インペラ外径が最大となって、吐出性能を高く（吐出流量を多くでき：ポンプ容量大）でき、エンジン回転数が高回転領域では吐出性能を低く（吐出流量を少なくでき：ポンプ容量小）できる。また、図５においては、消費動力の推移により高回転域におけるウォーターポンプの無駄仕事が削減されていることが読み取れる。
【符号の説明】
【００３８】
１…収納ケース、２…インペラベース、２２ａ…孔、２２ｂ…円弧状長孔、
３…羽根体、３２…回転軸、３３…摺動軸、４…板カム、４２…円板部、４２ａ…長溝、５…ねじりばね。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン回転数が低回転領域では、吐出流量比率を一定にすることで吐出性能を維持し、高回転領域では、吐出流量比率を低下させるウォーターポンプにおけるインペラに関する。なお、本明細書では、吐出流量とはウォーターポンプが実際に吐き出す単位時間当たりの冷却水の流量のことを言い、吐出性能とは単位回転数当たりの吐出流量のことを言う。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の低燃費化に対する要請は益々高まってきている。それに対応するため、車両に搭載された各構成部品の高効率化に対する要望も益々高まってきている。車両に搭載された構成部品の中で、ウォーターポンプはエンジンや各種電子回路やヒータコア等の温度を調整し、最適な温度に保つという大事な機能を有する部品である。そのウォーターポンプには大きく分けて、機械駆動式のウォーターポンプと電気駆動式のウォーターポンプの２種類が存在する。電気駆動式のウォーターポンプは近年採用が増加しつつあるが、価格が高価であるため、使用されている割合としては機械駆動式のウォーターポンプの方が多いというのが現状である。
【０００３】
一般にエンジンを冷却するために必要な冷却水の循環量は、エンジン回転数に対する比率で見た場合、高回転領域よりも低，中回転領域の方が比率は大きくなる傾向にある。これは、低，中回転領域のノッキングを抑制するためである。そのため、エンジン回転数が低い領域では絶対値は小さいものの、割合多くの冷却水の流量を必要とする。
【０００４】
逆にエンジン回転数が高い領域では絶対値は大きいものの、必要とする冷却水の流量は比例ほどには上昇しない。またあまり冷却水の流量を多くするとキャビテーションが発生する恐れもある。しかしウォーターポンプの吐出流量は通常、回転数に比例する。そのような冷却水の要求流量に対応したウォーターポンプとして特許文献１が挙げられる。特許文献１の構成としては、インペラの中心部が板ばね支持部２５とされ、インペラの内周寄りには各羽根ごとに変形する板ばね２４が配置され、板ばね２４の一端が羽根１３に支持され、板ばね２４の他端が板ばね支持部２５に支持されている。インペラの外周寄りには変形しないが移動する構造体である羽根１３が配置される。
【０００５】
ウォーターポンプのインペラが高回転になればなるほど、羽根１３の回転速度も速くなるため、羽根１３に作用する水圧の力も大きくなり、羽根１３は回転方向と反対方向に向かって揺動する。具体的には特許文献１の図２で言えば、羽根１３は実線から点線に移動する。これによって羽根１３の外径はウォーターポンプのインペラが高回転になればなるほど小さくなり、ウォーターポンプの吐出流量は絶対値は大きいものの、回転数の比例よりは少なくなるものである。このような制御を行うことによって、エンジン回転数が低回転領域での冷却水の流量の確保とエンジン回転数が高回転領域での無駄仕事の削減及びキャビテーションの抑制を図っている。なお、本明細書で羽根の外径とは羽根の最外周の通過する仮想円の外径を指す。
【０００６】
但し特許文献１では次のような課題が残されている。特許文献１の羽根１３は水圧の力を受け、その水圧の力と板ばね２４の力のバランスによって羽根１３の揺動する量が決まるが、板ばね２４や羽根１３の個々の特性・形状にはどうしてもバラツキがあることから、羽根１３の揺動する量（傾き角度）もそれぞれの羽根１３ごとに異なるものとなる。羽根１３の揺動する量がそれぞれの羽根１３ごとに異なると、それぞれの羽根１３に作用する水圧の力がより一層バラついてしまい、それによってより一層、羽根１３の揺動する量
がバラついてしまうという悪循環となる。このようにそれぞれの羽根１３の揺動する量がバラつくと、ウォーターポンプの吐出性能もバラついてしまい、所望の吐出性能とすることは難しいという欠点がある。
【０００７】
特許文献１のような水圧の力によるインペラの移動では無く、水温によるインペラの移動ではあるが、それぞれの羽根の移動量を均一にした構成として特許文献２が挙げられる。特許文献２では１枚の可動板１３に羽根の枚数と同数の直状スリット１６が設けられ、この直状スリット１６にピン１４ａを係合したポンプインペラ１４が直状スリット１６内を移動可能、且つピン１４ａを中心に旋回可能に枢支されている。またポンプインペラ１４の上流且つ中心にはバイメタル（感熱駆動源）１５が配置され、バイメタル１５は冷却水の温度によって変形して可動板１３にバネ力を付与する。
【０００８】
冷却水温度の高低によってバイメタル１５は伸縮し、それに伴って可動板１３は回転方向に回動する。ポンプインペラ１４は可動板１３に接続されているため、可動板１３が回動することで、ポンプインペラ１４も移動する。具体的には冷却水温度が高い時はポンプインペラ１４を径方向の外側に移動させることで、ポンプインペラ１４の外径が大きくなり、ウォーターポンプの吐出性能が増加する。冷却水の温度が低い時はポンプインペラ１４を内周側に移動させることで、ポンプインペラ１４の外径が小さくなり、ウォーターポンプの吐出性能は減少する。
【０００９】
このようにして冷却水の温度が高い時はオーバーヒートを抑制し、冷却水の温度が低い時は無駄仕事を抑制している。しかし特許文献２の構成では、バイメタル（感熱駆動源）１５で全部のポンプインペラ１４を回動駆動させているため、特許文献１のような回転数の大小による羽根駆動は行えない。またバイメタル１５がポンプインペラ１４の上流且つポンプインペラ１４の外部にはみ出して配置されているため、バイメタル１５によって冷却水の流れが乱され、吐出性能が低下したり、キャビテーションの発生要因となったりする恐れがある。またバイメタルは刻々に変化する冷却水の温度に対してレスポンスが良く反応できない恐れがある。これによってエンジン回転数が高い領域での吐出性能と効率の低下が懸念される。特に、特許文献２の図１では、バイメタル１５は回転軸１１に軸支されているが、一般にウォーターポンプの回転軸１１は強度を保つために軸受鋼であるため非常に硬く、図１のように回転軸１１の先端に軸を設ける加工は時間と費用がかかるものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平７−２０８３９３
【特許文献２】特開平１０−１２２１７７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このため、本発明が解決しようとする課題（技術的課題又は目的等）は、遠心力が作用しながらも、エンジン回転数が低回転領域では羽根の外径を大きくすることで吐出性能を高くし、エンジン回転数が高回転領域では羽根の外径を小さくすることで吐出性能を低くすることで無駄仕事の削除及びキャビテーションの抑制を図ったウォーターポンプのインペラを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、収納ケースと、仮想内周円側に複数の孔及び仮想外周円側に複数の円弧状長孔がそれぞれ設けられ且つ前記収納ケース上に固定するインペラベースと、内周側に回転軸及び外周側
に摺動軸がそれぞれ設けられた羽根体と、円板部の外周側に長溝が形成された板カムと、一つのねじりばねとからなり、該ねじりばね及び前記板カムは前記収納ケースとインペラベース内に収納され、該インペラベース上面には前記複数の羽根体が設けられ、該羽根体の回転軸が前記インペラベースの孔に回転可能に挿入され、前記羽根体の摺動軸が前記インペラベースの円弧状長孔及び前記板カムの長溝に遊挿され、前記ねじりばねの弾発力にてエンジンの低回転領域には前記摺動軸が前記インペラベースの円弧状長孔の外周側に位置するように構成されてなることを特徴とするウォーターポンプにおけるインペラとしたことにより、前記課題を解決した。
【００１３】
請求項２の発明を、請求項１において、エンジンの高回転領域には前記羽根体に加わる水圧の力にて前記ねじりばねの弾発力に抗して前記摺動軸が前記インペラベースの円弧状長孔の内周側に位置するように構成されてなることを特徴とするウォーターポンプにおけるインペラとしたことにより、前記課題を解決した。また、請求項３の発明を、請求項１又は２において、前記板カムの長溝は前記円板部の最外周の周縁に外周側が開放されるように構成されてなることを特徴とするウォーターポンプにおけるインペラとしたことにより、前記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明においては、エンジンの低回転領域ではねじりばねの弾発力が相対的に最も大きいため、羽根体の外径を大きくできるため、割合の多くの冷却水の流量が必要なエンジンの低回転領域における冷却水の流量の確保及びエンジンのノッキングを抑制できる。また本発明は一つのねじりばねにて全ての羽根体の位置を移動させているため、それぞれの羽根体の位置がバラつくことが無い。本特徴により、ウォーターポンプの吐出性能がバラつくことが無く、所望の吐出性能とすることができる。更に本発明はインペラ部分のみで構成されており、インペラ部分以外に、はみ出すような部材は配置されていないので、冷却水の流れが乱れることが無く、十分な吐出性能を確保できる。またインペラ部分以外のウォーターポンプ部分は全く変更する必要が無いため、既存品への適応も容易に行える利点がある。
【００１５】
請求項２の発明においては、エンジンの高回転領域ではねじりばねの弾発力、羽根体にかかる水圧の力、羽根体にかかる遠心力の釣り合いにより羽根体の外径を小さくできるため、エンジンの高回転領域におけるウォーターポンプの無駄仕事の削減及びキャビテーションの抑制を図ることができる効果を奏する。請求項３の発明においては、板カムの長孔は円板部の最外周の外周側が開放されているため、板カムの円板部の外径を極力小さくすることができる。これにより板カムの円板部の径方向外周側に配置された収納ケースの径方向大きさを小さくできるため、インペラの吐出性能に直接寄与しない箇所（収納ケース等）の省スペース化、軽量化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（Ａ）は本発明の平面図、（Ｂ）は（Ａ）の（ア）部拡大図、（Ｃ）は（Ａ）の適宜な箇所の断面図である。
【図２】本発明を分解した各要素の斜視図である。
【図３】（Ａ）は低回転領域における本発明の平面図、（Ｂ）は（Ａ）においてねじりばね及び板カムが作用している状態図、（Ｃ）は高回転領域における本発明の平面図、（Ｄ）は（Ｃ）においてねじりばね及び板カムが作用している状態図である。
【図４】（Ａ）は低回転領域における本発明の要部平面図、（Ｂ）は（Ａ）における（イ）箇所の拡大状態図、（Ｃ）は高回転領域における本発明の要部平面図、（Ｄ）は（Ｃ）における（ウ）箇所の拡大状態図である。
【図５】吐出流量又は吸入圧とエンジン（ポンプ）回転数との作動時特性グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１乃至図２は本発明の実施形態を示すものである。本発明のウォーターポンプのインペラは、主に、収納ケース１，インペラベース２，羽根体３，板カム４，ねじりばね５とから構成されている。前記収納ケース１は、中央のボス部１１の下端より外方に底部円板１２が形成され、該底部円板１２の最外周に立上り部１３が形成されている。また前記収納ケース１は一体部材とすれば製造上有利である。前記ボス部１１と立上り部１３とは同等高さに形成されている。前記ボス部１１と底部円板１２と立上り部１３との収納箇所に、前記板カム４及びねじりばね５が収納される。前記ボス部１１には、ウォーターポンプの回転軸Ｓが挿入固定される。なお、ボス部１１の孔部１１ａと回転軸との固定手段としては、インペラベース２と同様に、キー止め若しくは圧入等であるが、キー止めの場合は前記ボス部１１の孔部１１ａ内にキー溝が設けられることもある。
【００１８】
前記インペラベース２は、円板形状であり、平面的には前記収納ケース１と同形状をなしている。中央箇所には、前記ボス部１１と平面的には同形状で、高さが低いボス部片２１が形成され、該ボス部片２１の中心には孔部２１ａも形成され、前記ボス部１１の孔部１１ａと同径である。前記ボス部片２１の外周には上部主板２２が設けられ、該上部主板２２の最外周が前記インペラベース２の外径と一致しており、前記インペラベース２が前記収納ケース１の上側に載置されて蓋としての役割をなす。
【００１９】
また、前記ボス部片２１の孔部２１ａと回転軸とは、前記収納ケース１と同様に固定される。前記インペラベース２の上部主板２２の内周寄りの仮想内周円には等間隔に孔２２ａが設けられている。また、前記インペラベース２の上部主板２２の外周寄りの仮想外周円には等間隔に円弧状長孔２２ｂが設けられている。
【００２０】
前記羽根体３は、単位羽根３１と、該単位羽根３１の付け根の内周側には回転軸３２が、その付け根の外周側には摺動軸３３がそれぞれ設けられている。前記回転軸３２は、前記上部主板２２の孔２２ａに挿入され、前記摺動軸３３は前記上部主板２２の円弧状長孔２２ｂに遊挿され、このために、前記羽根体３は、インペラベース２上で回転軸３２を中心として適宜の角度揺動可能に構成されている。
【００２１】
前記羽根体３の単位羽根３１は側面から見て山形状で薄肉に形成され、該単位羽根３１の下端には、厚肉の補強部３４が設けられている。該補強部３４の下側に前記回転軸３２及び摺動軸３３が形成されている。さらに、高回転領域となって単位羽根３１相互が近接するようになったときに、より重なるように凹部３５が形成されている。特に、前記回転軸３２は前記上部主板２２の厚さを若干超える程度の長さ、摺動軸３３は上部主板２２の厚さを超えて前記板カム４の下面まで達するように構成され、そこで抜け落ちないようにクリップなどで固定されている。
【００２２】
前記板カム４は、前記インペラベース２内に収納される部材であって、前記板カム４の中央には、円筒部４１が形成され、該円筒部４１の外周側に円板部４２が形成されている。該円板部４２の外径は、前記収納ケース１内に収納されるように僅かに小径となるように形成されている。具体的には、前記板カム４の円筒部４１が、前記ボス部１１の外周部に回転可能に遊挿されつつ、円板部４２が収納ケース１内に収納される。前記円板部４２の外周側の全周囲に等間隔をおいて前記羽根体３と同数の長溝４２ａが放射方向に形成されている。該長溝４２ａは径方向に長く形成される。この長溝４２ａには前記羽根体３の外周側の摺動軸３３が遊挿される。前記長溝４２ａは径方向外周側（外側）が開放されるように形成されている。
【００２３】
前記ねじりばね５は、輪状のスプリングであり、前記収納ケース１と前記板カム４との間に設けられている。つまり、前記板カム４の円板部４２の下面と、前記底部円板１２の上面との間に、前記ねじりばね５が介在され、インペラを回転方向に弾発するように設けられている。具体的には、前記円板部４２の下面であって、前記ボス部１１の外周位置の係止部４３に渦巻き形状（輪状に近い）の前記ねじりばね５の内側屈曲端５ａが係止され、且つ前記底部円板１２の上面であって、前記収納ケース１の立上り部１３内に形成された係止部１４に前記ねじりばね５の外側屈曲端５ｂが係止されている。
【００２４】
このように、前記板カム４をインペラの回転方向に弾発させることによって、羽根体３をインペラの回転方向に付勢する。前記ねじりばね５の力の大きさとしては、エンジンの狙い回転数にて前記羽根体３に加わる水圧の力及び羽根体３に加わる遠心力と同等とするように設定する。狙い回転数としては、アイドリング回転数及びＭＡＸ回転数以外の回転数領域で適宜設定される。
【００２５】
インペラベース２の仮想外周円側の複数の円弧状長孔２２ｂについて説明する。該円弧状長孔２２ｂの外周側の位置〔図１（Ｂ）で上側〕に前記羽根体３の摺動軸３３が位置したときは〔図１（Ｂ）においてのインペラベース２の中心Ｏを中心としたときに外周側となる〕、ウォーターポンプが低回転領域の羽根体３のセット位置である〔図３（Ａ）及び（Ｂ）参照〕。つまり、ウォーターポンプが低回転領域には、羽根体３は、回転軸３２を中心として摺動軸３３が円弧状長孔２２ｂの外周側の位置に摺動して、前記羽根体３の単位羽根３１の外径が最も大きくなり、且つ単位羽根３１の傾斜角も最大となっている。傾斜角とは一般にウォーターポンプ分野で使用される出口角の意味である。
【００２６】
また、前記インペラベース２の外周寄りの円弧状長孔２２ｂの内周側の位置〔図１（Ｂ）で下側〕はウォーターポンプが高回転領域における羽根体３のセット位置である〔図３（Ｃ）及び（Ｄ）参照〕。ウォーターポンプが高回転領域時には、羽根体３は、回転軸３２を中心として摺動軸３３が円弧状長孔２２ｂの内周側の位置に摺動して羽根体３の外径が最も小さくなり、且つ単位羽根３１の傾斜角も最小となっている。また別の表現をすれば、インペラベース２の外周寄りの円弧状長孔２２ｂの内周側の位置は羽根体３を断面で見た時のインペラの回転方向後方側の面と回転方向後方側の次の羽根体３とが極近接する位置に配置されれば羽根体３の外径を最も小さくできるためベストである。
【００２７】
前述したように、羽根体３は、回転軸３２を中心として回動するが、外周側の摺動軸３３は、前記板カム４の長溝４２ａも貫通しているため、前記板カム４が円周方向に回動すると連動して前記ねじりばね５も変形する。該ねじりばね５の変形と同時に前記板カム４が円周方向に回動することで前記全ての羽根体３の摺動軸３３を同時に摺動させる。これらは、エンジン回転数による水圧の力に影響される。
【００２８】
つまり、エンジン回転数の低回転領域では水圧の力が小さいために、前記ねじりばね５の弾発力にて作用図のように傾斜角が大きくなっているが、エンジン回転数が高回転領域では水圧の力が大きいために、前記ねじりばね５の弾発力に抗して羽根体３の回転面を押圧して前記ねじりばね５に打ち勝って前記板カムが回転方向反対側に回転して羽根体３の傾斜角が小さくなって、回転方向に隣接する羽根体３同士は、極近接する。
【００２９】
前記ねじりばね５は、前述したように、前記収納ケース１とインペラベース２との間に収納されており、羽根体３の動作する範囲には露出しない構成となっている。前記ねじりばね５は、渦巻き形状をしたスプリングであるが、実施形態としては、一重巻きとなっており、この力の大きさはスプリングの線径、スプリングの巻き数、スプリングが１周するその１周の径、スプリングの材質等を考慮して適宜決定される。また、ねじりばね５の力に釣り合う水圧の力は、羽根体３が回転することにより「羽根体３が受ける水の圧力」×
「羽根体３の面積」により決定される。つまり、力＝圧力×面積である。更に羽根体３に加わる遠心力も考慮する。
【００３０】
このような計算に基づいて、エンジン回転数が高回転領域では、ねじりばね５の力と比べて羽根体３が受ける水圧の力の方が大きくなる。エンジン回転数が低回転領域ではねじりばね５の力と比べて羽根体３が受ける水圧の力の方が小さくなる。エンジン回転数が所定回転数になるとねじりばね５によって押さえつけられていた羽根体３の摺動軸３３がインペラベース２の円弧状長孔２２ｂの中を内周側に向かって摺動し始める。この状態では、ねじりばね５の力と羽根体３が受ける水圧の力は同一となる。
【００３１】
一般にスプリング（ねじりばね５）を圧縮側で使用する場合は、圧縮すればするほどスプリングの力は大きくなっていく。すなわち、羽根体３の摺動軸３３が内周側に移動すればするほど、ねじりばね５の力は大きくなっていく。しかしながら、エンジン回転数が更に上昇することにより水圧の力の大きくなるので、エンジン回転数が所定の高回転数になると羽根体３の摺動軸３３がインペラベース２の円弧状長孔２２ｂの内周端に到達する。この状態までは、ねじりばね５の力と羽根体３が受ける水圧の力は同一となる。
【００３２】
これ以上は羽根体３の摺動軸３３は移動できないため、ねじりばね５もこれ以上は圧縮されない。よってこれ以上エンジン回転数が上昇した場合には、上述のようにねじりばね５の力と比べて羽根体３が受ける水圧の力の方が大きくなる。このように、エンジン回転数が低回転領域では羽根体３の摺動軸３３は、インペラベース２の円弧状長孔２２ｂの最外周端に位置しており、且つ板カム４の長溝４２ａの最外周に位置している。エンジン回転数が高回転領域では羽根体３の摺動軸３３は、インペラベース２の円弧状長孔２２ｂの最内周端に位置しており、且つ板カム４の長溝４２ａの最内周端に位置している。
【００３３】
以上のような構成において、特に、ねじりばね５（バネ力をＦ）と水圧の力（羽根体３全体に加わる水圧の力をＰ）とし、これらの作用を簡単に説明する。図３（Ａ）及び図４（Ａ）において、前記ねじりばね５によって、バネ力Ｆにて同図において板カム４が左回転するように作用され、その長溝４２ａ及び円弧状長孔２２ｂにて最外周側に位置され〔図３及び４の各（Ａ）並びに図４（Ｂ）参照〕、前記回転体３は、単位羽根３１の外径が最も大きくなり、且つ単位羽根３１の傾斜角α〔図３（Ａ）参照〕も最大となっている。
【００３４】
エンジン回転数が低回転領域（いわゆるアイドリング回転数近傍）でも無く、高回転領域（ＭＡＸ回転数近傍）でも無い、いわゆる中回転領域である所定の回転数では羽根体３の摺動軸３３は、インペラベース２の円弧状長孔２２ｂ内を外周端から内周側に向けて移動し始めるようになる。
【００３５】
そして、エンジンの回転数が増加し、高回転領域に達すると、前記羽根体３全体に水圧の力Ｐが加わると、今度は、前記ねじりばね５の弾発力に抗して羽根体３の水圧の力Ｐが打ち勝って前記板カムが回転方向反対側〔図３（Ｃ）及び（Ｄ）において右方向〕（図）に回転して羽根体３の傾斜角αが小さくなって、回転方向に隣接する羽根体３同士は、極近接して、単位羽根３１の外径が最も小さくなり傾斜角α〔図３（Ｃ）参照〕も最小となる。高回転領域では羽根体３に加わる遠心力も大きくなり、該遠心力は径方向外周側に加わる。よって右回転する力としてはＰ−Ｆ（−遠心力）となる。
【００３６】
このような構成において、インペラを安定して高速回転するためには、バランス構成が必要になる。つまり、一例としては、前記板カム４の円板の外周寄り且つ下側には、重りの機能を有する略四角形状の突起部を一体形成することで、回転時のバランスを保持する。さらに、収納ケース１の円板の径方向外周寄りにはやや大きめの貫通孔が設けられ、これによってアンバランスの除去を図る。さらに、具体的には、材質、構成によってバラン
ス保持構成が行われる。
【００３７】
また、図５に示すように、吐出流量又は吸入圧とエンジン（ポンプ）回転数との作動時特性において、エンジンが所定回転数以下である低回転領域では、インペラ外径が最大となって、吐出性能を高く（吐出流量を多くでき：ポンプ容量大）でき、エンジン回転数が高回転領域では吐出性能を低く（吐出流量を少なくでき：ポンプ容量小）できる。また、図５においては、消費動力の推移により高回転域におけるウォーターポンプの無駄仕事が削減されていることが読み取れる。
【符号の説明】
【００３８】
１…収納ケース、２…インペラベース、２２ａ…孔、２２ｂ…円弧状長孔、
３…羽根体、３２…回転軸、３３…摺動軸、４…板カム、４２…円板部、４２ａ…長溝、５…ねじりばね。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
収納ケースと、仮想内周円側に複数の孔及び仮想外周円側に複数の円弧状長孔がそれぞれ設けられ且つ前記収納ケース上に固定するインペラベースと、内周側に回転軸及び外周側に摺動軸がそれぞれ設けられた羽根体と、円板部の外周側に長溝が形成された板カムと、一つのねじりばねとからなり、該ねじりばね及び前記板カムは前記収納ケースとインペラベース内に収納され、該インペラベース上面には前記複数の羽根体が設けられ、該羽根体の回転軸が前記インペラベースの孔に回転可能に挿入され、前記羽根体の摺動軸が前記インペラベースの円弧状長孔及び前記板カムの長溝に遊挿され、前記ねじりばねの弾発力にてエンジンの低回転領域には前記摺動軸が前記インペラベースの円弧状長孔の外周側に位置するように構成されてなることを特徴とするウォーターポンプにおけるインペラ。
【請求項２】
請求項１において、エンジンの高回転領域には前記羽根体に加わる水圧の力にて前記ねじりばねの弾発力に抗して前記摺動軸が前記インペラベースの円弧状長孔の内周側に位置するように構成されてなることを特徴とするウォーターポンプにおけるインペラ。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記板カムの長溝は前記円板部の最外周の周縁に外側が開放されるように構成されてなることを特徴とするウォーターポンプにおけるインペラ。
【請求項１】
収納ケースと、仮想内周円側に複数の孔及び仮想外周円側に複数の円弧状長孔がそれぞれ設けられ且つ前記収納ケース上に固定するインペラベースと、内周側に回転軸及び外周側に摺動軸がそれぞれ設けられた羽根体と、円板部の外周側に長溝が形成された板カムと、一つのねじりばねとからなり、該ねじりばね及び前記板カムは前記収納ケースとインペラベース内に収納され、該インペラベース上面には前記複数の羽根体が設けられ、該羽根体の回転軸が前記インペラベースの孔に回転可能に挿入され、前記羽根体の摺動軸が前記インペラベースの円弧状長孔及び前記板カムの長溝に遊挿され、前記ねじりばねの弾発力にてエンジンの低回転領域には前記摺動軸が前記インペラベースの円弧状長孔の外周側に位置するように構成されてなることを特徴とするウォーターポンプにおけるインペラ。
【請求項２】
請求項１において、エンジンの高回転領域には前記羽根体に加わる水圧の力にて前記ねじりばねの弾発力に抗して前記摺動軸が前記インペラベースの円弧状長孔の内周側に位置するように構成されてなることを特徴とするウォーターポンプにおけるインペラ。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記板カムの長溝は前記円板部の最外周の周縁に外側が開放されるように構成されてなることを特徴とするウォーターポンプにおけるインペラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２２６３４３（Ｐ２０１１−２２６３４３Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９５５３９（Ｐ２０１０−９５５３９）
【出願日】平成２２年４月１６日（２０１０．４．１６）
【出願人】（０００１４４８１０）株式会社山田製作所 (183)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１６日（２０１０．４．１６）
【出願人】（０００１４４８１０）株式会社山田製作所 (183)
【Ｆターム（参考）】
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