JPH053662U - 流体継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 伝達トルクの増加調整時の伝達特性と、伝達
トルクの減少調整時の伝達特性との間に生じるヒステリ
シスを小さく抑える。 【構成】 作動流体の貯留室と作動室との間を仕切る仕
切板１０に、主連通孔１７および副連通孔１８を設け、
かつ副連通孔１８は、仕切板１０の径方向外方に設け、
第１および第２のプレート部２１Ａおよび２１Ｂを有す
るバルブプレート２１の回動によって、主連通孔１７お
よび副連通孔１８を関連に開閉させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、流体継手、特に、自動車用内燃機関の冷却ファンを駆動するファン カップリング装置等に用いて好適な流体継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種の流体継手としては、例えば、特公平２−６１６５３号に記載さ れたものが知られている。

【０００３】 かかる流体継手は、作動室（同公報では「作用室」）内に位置する第２回転部 材（駆動部材）と第１回転部材（従動部材）との対向部に、ラビリンス溝を形成 する対の環状のランド（突部）を設け、前記作動室に、流入通路と戻し通路とを 介して作動流体の貯留室を連通させ、更に、前記流入通路を構成するカバー部材 の供給用開口を、弁開口が形成された弁部材の回動によって開閉制御するように している。そして、ラジエータ通過後の空気温度を感知するバイメタルを用いて 前記弁部材を回動させることにより、貯留室から作動室への作動流体の流入量を 調整し、伝達トルクを可変して第１回転部材ひいてはこの第１回転部材に取付け られた冷却ファンの回転速度を自動調整する。

【０００４】 ところで、前記の供給用開口は１つだけ形成されて、その外側縁は径方向に対 して傾斜する直線状に形成されている。したがって、弁部材の回動角度に応じて 大きさが変化する供給用開口の開き部分では、その開き部分における径方向の外 側縁が弁部材の回動角度に応じて径方向に沿ってずれることになる。この結果、 供給用開口を閉じる際には、それが径方向の外方側から所定の割合で徐々に閉じ て小さくなり、逆に、供給用開口を開く際には、それが径方向の外方側へ所定の 割合で徐々に開いて大きくなる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】 一般に、自動車のファンカップリングとして用いられる流体継手にあっては、 温度の上昇に伴う冷却ファンの回転速度の変化曲線と、温度の下降に伴う冷却フ ァンの回転速度の変化曲線がヒステリシスループを描くことになり、このような ヒステリシスは、流体継手の内部摩擦などの因子のために避け難いものとなって いる。しかし、過度なヒステリシスは、例えば冷却ファンを必要以上に高速回転 させて、エンジンの馬力損失を招く等の問題を生じる。

【０００６】 また、一般の流体継手にあっては、作動流体が遠心力によって径方向の外方寄 りに位置するため、作動流体の貯留室と作動室との間の作動流体の供給通路の開 閉に際しては、径方向の外方寄りに位置する供給通路の部分の開閉度が、作動流 体の供給量の変化ひいては伝達トルクの変化に大きく影響することになる。

【０００７】 ところが、前述した従来の流体継手にあっては、作動流体の供給通路を形成す る供給用開口を径方向の外方側から所定の割合で徐々に閉じたり開いたりしてい るため、前記のヒステリシス損失を充分に小さく抑えることができなかった。

【０００８】 本考案の目的は、遠心力によって作動流体が径方向の外方寄りに位置すること を利用して、ヒステリシス損失を充分に小さく抑えることができる流体継手を提 供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案の流体継手は、ディスク部材が取付けられた駆動部材と、前記駆動部材 に相対回転自在に支持され、かつ仕切板によって内部が作動流体の貯留室と作動 室とに画成されて、該作動室内に前記ディスク部材を回転自在に収容する従動部 材と、前記仕切板に設けられて、前記貯留室内の作動流体を前記作動室内に導く 主連通孔と、前記仕切板の径方向外方寄りの位置に設けられて、前記貯留室内の 作動流体を前記作動室内に導く副連通孔と、前記従動部材に設けられて、前記作 動室内の作動流体を前記貯留室内に戻す戻し通路と、前記従動部材に回動自在に 備えられて、回動角度に応じて前記主連通孔および副連通孔を関連的に開閉し、 かつ少なくとも前記主連通孔の閉じ始めのときに前記副連通孔を閉じる開閉部材 と、前記開閉部材を回動調整可能な調整機構とを備えてなることを特徴とする。

【００１０】

【作用】

本考案の流体継手は、作動流体の貯留室と作動室との間を仕切る仕切板に主連 通孔と副連通孔とを設け、かつ副連通孔は仕切板の径方向外方位置に設け、そし て、これら主副の連通孔を関連的に開閉する開閉部材を備えて、少なくとも主連 通孔の閉じ始めのときに副連通孔を閉じることにより、遠心力によって仕切板の 外周部寄りに移動する貯留室内の作動流体が作動室内に供給される量を、開閉部 材のわずかな回動に応じて急速に減少させて、伝達トルク調整の応答性を向上さ せる。

【００１１】 そして、この結果として、ヒステリシス損失を充分に小さく抑えることを可能 として、例えば、自動車のファンカップリングとして用いた場合には、エンジン の馬力損失を減少させて、燃費の低減およびファン騒音の低減を実現する。

【００１２】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案の一実施例を詳細に説明する。本実施例は、自動 車のファンカップリングとしての通用例である。

【００１３】 図において、１はＶベルトプーリを備えた中空状の駆動部材たる駆動軸、３は 該駆動軸１にベアリング４を介して回転自在に支持され、その外周に冷却ファン が取付けられる従動部材たるハウジング、６は上記駆動軸１の前端に固着され、 上記ハウジング３内の後述する作動室１２に収納配置されたディスクである。上 記ハウジング３は、上記ベアリング４に直接軸受されるボディ部７と、該ボディ 部７の前端にボルト８を介して連結されたカバー部９とを備え、内部は仕切板１ ０によって前側の貯留室１１と後側の上記作動室１２とに隔成されている。

【００１４】 そして、上記ディスク６の外周端近傍部とカバー部９の内端壁には、互いに所 定間隙をもって噛合する複数の環状突起１３および１４がそれぞれ形成されてお り、両突起１３および１４間でラビリンス溝を構成し、シリコンオイル等の作動 流体の粘性抵抗を得て流体継手として作用するようになっている。

【００１５】 ディスク６側の環状突起１３は、ディスク６の周方向に沿う等間隔の複数箇所 、例えば９０°間隔の４箇所１３Ａが切欠かれている。そして、それぞれの切欠 き箇所１３Ａからディスク６の外周部に貫通する連通孔６Ａを通って、遠心力を 受けた作動流体がディスク６の外周端側に流動するようになっている。また、デ ィスク６には、その周方向に沿う等間隔の複数箇所、例えば６０°間隔の６箇所 に円孔６Ｂが設けられている。一方、カバー部９側の環状突起１４は、周方向に 沿う等間隔の複数箇所が切欠かれており、その切欠き箇所に、放射状に延在する 通路９Ａが形成されている。また、回転中心側に位置する環状突起１４の内周部 には、環状のガイドプレート３１が取付けられている。

【００１６】 更に、上記カバー部９には、貯留室１１と作動室１２とを連通する屈曲状の戻 し通路１５が設けられ、またこの戻し通路１５の作動室１２側開口端の周方向片 側には、突起１６が設けられている。この突起１６は、上記ディスク６の側端面 との間で後述のポンプ機構を構成している。

【００１７】 上記仕切板１０には、後述するように、貯留室１１と作動室１２とを連通する 主連通孔１７およびヒステリシス低減用の副連通孔１８が形成されている。そし て、カバー部９の略中央に、外側の渦巻状バイメタル１９の中心端が固定された 回転軸２０が軸受され、また、この回転軸２０の内端部には、上記連通孔１７お よび１８を関連的に開閉するバルブプレート２１が支持されている。渦巻状バイ メタル１９は、その外周端がカバー部９の定位置に固定されており、図示しない ラジエータを通過した空気の温度を感知し、その温度に応じて、回転軸２０と共 にバルブプレート２１を回動させるようになっている。

【００１８】 上記の主連通孔１７は、図２に示すように、左側の長側縁１７Ａおよび右側の 短側縁１７Ｂが径方向に略沿って形成され、径方向外側の外側縁１７Ｃが径方向 に対して傾斜するように形成されている。一方、上記の副連通孔１８は、主連通 孔１８から周方向右側にずれ、かつ該主連通孔１８の径方向外方側寄りの位置つ まり仕切板１０の径方向外方寄りの位置に、断面三角形状に形成されている。そ して、この副連通孔１８の左側縁１８Ａは、径方向において主連通孔１７の右側 縁１７Ｂと同一直線上の位置に形成されている。

【００１９】 上記バルブプレート２１の先端は、図２に示すように、幅広の第１のプレート 部２１Ａと幅狭の第２のプレート部２１Ｂとの二又状に形成されている。そして 、このバルブプレート２１は、仕切板１０に設けられた左右のストッパー２３お よび２５によって、左右方向の回動範囲が規制されている。

【００２０】 次に、作用について説明する。

【００２１】 まず、機関の始動直後等、バイメタル１９付近の雰囲気温度が低い場合には、 図２（Ａ）に示すように、バルブプレート２１がバイメタル１９の作用により右 方への回動限位置に移動されて、第１のプレート部２１Ａが主副の連通孔１７お よび１８を共に閉塞して作動流体の循環を実質上停止する。この結果、ラビリン ス溝間に送り込まれる作動流体量が極めて少なくなり、ディスク６からハウジン グ３への伝達トルクが低下して、ハウジング３、ひいては冷却ファンは低速回転 することになる。

【００２２】 次いで、バイメタル１９付近の雰囲気温度が上昇してくると、その温度上昇に 伴って、バルブプレート２１が図２（Ｂ），（Ｃ）に示すように徐々に左方へ回 動し、そして所定温度以上に達したときは、図２（Ｄ）に示すような左方への回 動限位置まで回動する。

【００２３】 このようなバルブプレート２１の左方への回動に際しては、まず、第１のプレ ート部２１Ａが副連通孔１８からずれることによって、その副連通孔１８が徐々 に開かれる。その後、その副連通孔１８が最大に開いた図２（Ｂ）の時点からは 、その副連通孔１８が第２のプレート部２１Ｂによって徐々に閉じられると共に 、主連通孔１７が第１のプレート部２１Ａによって徐々に開かれる。その後、副 連通孔１８が完全に閉じられた図２（Ｃ）の時点からは、副連通孔１８が第２の プレート部２１Ｂによって再び徐々に開かれると共に、主連通孔１７が第１のプ レート部２１Ａによって更に徐々に開かれる。そして、主連通孔１８が最大に開 かれた図２（Ｄ）の時点にて、バルブプレート２１が左方への回動限位置に達す る。

【００２４】 そして、このようなバルブプレート２１の左方への回動に伴い、主副の連通孔 １７および１８の合計の開口面積は、所定の変化曲線を描いて増加する。

【００２５】 したがって、バルブプレート２１の左方への回動に応じて、貯留室１１内から 作動室１２内への作動流体の流入量が増加する。その作動流体の大部分は、ガイ ドプレート３１によって通路９Ａ内に案内されて、ラビリンス溝内に導かれ、そ の一部は、突起１６を含むポンプ機構および戻し通路１５を介して貯留室１１内 に戻される。結局、バルブプレート２１の左方への回動に応じて、ラビリンス構 内に残る作動流体の充填量が増加し、それに応じた駆動トルクが発生して、ハウ ジング３ひいては冷却ファンが徐々に高速回転することになる。

【００２６】 一方、図２（Ｄ）の状態から、バイメタル１９付近の雰囲気温度が下降した場 合には、上述した場合とは逆に、バルブプレート２１が右方へ回動する。したが って、まず、主副の連通孔１７および１８が同時に徐々に閉じられ、そして副連 通孔１８が完全に閉じられた図２（Ｃ）の時点からは、主連通孔１７が徐々に閉 じられると共に副連通孔１８が徐々に開かれ、そして主連通孔１７が完全に閉じ られた図２（Ｂ）の時点からは、副連通孔１８が徐々に閉じられることになる。

【００２７】 そして、このようなバルブプレート２１の右方への回動に伴い、主副の連通孔 １７および１８の合計の開口面積が前述した所定の変化曲線に沿って減少する。 したがって、貯留室１１内から作動室１２内への作動流体の流入量が減少し、ハ ウジング３ひいては冷却ファンの回転速度が下がることになる。

【００２８】 ところで、図２（Ｄ）の状態からバルププレート２１が右方へ回動するときに は、主副の連通孔が同時に閉じられるため、それらの合計の開口面積が急激に減 少することになる。しかも、貯留室１１内の作動流体が遠心力によって仕切板１ ０の外周部寄りに移動していること、およびその仕切板１０の外周部寄りに位置 する副連通孔１８が閉じることにより、貯留室１１内から作動室１２内への作動 流体の流入量がバルブプレート２１の微少な回動に応じて大きく減少することに なる。これらの結果、温度の下降に伴って、冷却ファンの回転速度が比較的急激 に立下がることになる。

【００２９】 図３中の曲線Ｂは、本実施例の流体継手における温度下降に伴う冷却ファンの 回転速度の変化曲線であり、従来の流体継手の変化曲線Ｃよりも急激に立下がる 曲線となる。なお、図３中の曲線Ａは、本実施例の流体継手の温度上昇に伴う冷 却ファンの回転速度の変化曲線を示す。これらの曲線Ａ，ＢおよびＣからも明ら かなように、本実施例の流体継手では、ヒステリシスが小さく抑えられることに なる。

【００３０】 図３中の△Ｎは、所定の温度ｔにおける本実施例と従来の流体継手の冷却ファ ンの回転速度の差であり、本実施例では、この速度差△Ｎに対応する下（１）式 の馬力△Ｐ分だけエンジンの馬力損失減少させて、その分、燃費の低減およびフ ァン騒音の低減が可能となる。

【００３１】

【数１】 △Ｐ＝ｋ・△Ｎ・Ｔ …（１） Ｔ：ファントルク ｋ：係数 更に、図２（Ａ）の状態からバルブプレート２１が左方へ回動するときには、 まず、副連通孔１８が開くため、遠心力によって仕切板１０の外周部寄りに移動 する貯留室１１内の作動流体が応答性良く作動室１２内に流入することになる。 この結果、温度の上昇に伴って、冷却ファンの回転速度がスムーズに立上がるこ とにもなる。

【００３２】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の流体継手は、作動流体の貯留室と作動室との間 を仕切る仕切板に主連通孔と副連通孔とを設け、かつ副連通孔は仕切板の径方向 外方位置に設け、そして、これら主副の連通孔を関連的に開閉する開閉部材を備 えて、少なくとも主連通孔の閉じ始めのときに副連通孔を閉じるようにした構成 であるから、遠心力によって仕切板の外周部寄りに移動する貯留室内の作動流体 が作動室内に供給される量を、開閉部材のわずかな回動に応じて急激に減少させ て伝達トルク調整の応答性を向上させることができる。

【００３３】 この結果、ヒステリシス損失を充分に小さく抑えることができ、例えば、自動 車のファンカップリングとして用いた場合には、エンジンの馬力損失を減少させ て、燃費の低減およびファン騒音の低減を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す断面図である。

【図２】図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），および（Ｄ）
は、図１に示すバルブプレートの作動を説明するための
バルブプレート先端部周辺の拡大平面図である。

【図３】図１に示す流体継手の作動特性を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１ 駆動軸（駆動部材） ３ ハウジング（従動部材） ６ ディスク（ディスク部材） ７ ボディ部 ９ カバー部 １０ 仕切板 １１ 貯留室 １２ 作動室 １３，１４ 環状突起 １５ 戻し通路 １７ 主連通孔 １８ 副連通孔 １９ 渦巻状バイメタル（調整機構） ２０ 回転軸 ２１ バルブプレート

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 ディスク部材が取付けられた駆動部材
   と、前記駆動部材に相対回転自在に支持され、かつ仕切
   板によって内部が作動流体の貯留室と作動室とに画成さ
   れて、該作動室内に前記ディスク部材を回転自在に収容
   する従動部材と、 前記仕切板に設けられて、前記貯留室内の作動流体を前
   記作動室内に導く主連通孔と、 前記仕切板の径方向外方寄りの位置に設けられて、前記
   貯留室内の作動流体を前記作動室内に導く副連通孔と、 前記従動部材に設けられて、前記作動室内の作動流体を
   前記貯留室内に戻す戻し通路と、 前記従動部材に回動自在に備えられて、回動角度に応じ
   て前記主連通孔および副連通孔を関連的に開閉し、かつ
   少なくとも前記主連通孔の閉じ始めのときに前記副連通
   孔を閉じる開閉部材と、 前記開閉部材を回動調整可能な調整機構と を備えてなることを特徴とする流体継手。