JPH0325656B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、作動室と予備室との間に設けた弁を
介して作動室の容積効率を調節し、流体摩擦クラ
ツチの出力速度を容積調節により制御する方法に
関する。本発明は更にこの方法を実施する装置、
すなわち隔壁で仕切られた作動室と予備室を有
し、該隔壁内に容積効率を調節する弁を配置し、
弁操作レバーを介して該弁を操作する流体摩擦ク
ラツチに関する。

従来の技術 この種の流体摩擦クラツチは例えば本出願人の
ドイツ特許公開明細書第2804557号または第
2804859号により周知である。

ドイツ特許公開明細書第2804859号に記載の流
体摩擦クラツチでは、流体摩擦クラツチの弁操作
レバーを電磁石が操作し、該電磁石は冷却用空気
の温度に応じて制御される。このいわゆるオンオ
フ制御（オンオフ回路）は動作が比較的大まかで
あり、安定した中間速度を最低出力速度と最高出
力速度との間で維持することが容易でない。

ドイツ特許公開明細書第2804557号に記載の流
体摩擦クラツチでは、やはり冷却用空気の温度に
応じて制御される加熱式膨脹要素が弁操作レバー
を操作する。膨脹要素で駆動する方法は、流体摩
擦クラツチの出力速度を調節する点に関し、膨脹
要素の冷却がさまざまな周囲条件に左右され、そ
れゆえ比較的不制御状態で経過する欠点がある。
それゆえ制御過程が比較的不活発となり、クラツ
チの連結が遅くなりすぎることがある。

欧州特許公開明細書第9415号により、駆動軸を
介して弁操作レバーを電磁操作し、該レバーを常
に開弁位置と閉弁位置との間で周期的に調整する
ようになつた流体摩擦クラツチが周知である。こ
のいわゆる周期方式の欠点として、弁操作が早い
ため大きな制御出力が必要とされる。

開閉周期数が大きいので、弁機構の周期的に調
整される部品の機械的摩耗が高まり、これらの構
成部品の寿命、従つてクラツチの寿命に悪影響を
およぼす欠点も生じる。

さらに、クラツチを容積効率調節式流体クラツ
チとして構成し、クラツチにより駆動されるフア
ンの回転速度を制御する方法がドイツ特許公開明
細書第2728901号により周知である。制御はクラ
ツチ調節器を介して行われ、該調節器は付加的に
ポンプにより駆動される流体回路を制御し、クラ
ツチ調節器内の制御は電磁弁を介して行われる。
この種のクラツチまたはクラツチ調節器は技術的
にも経済的にも高価である。

発明の目的 本発明の目的は、できるだけ確実にかつ比較的
慣性を生じることなく動作し、制御量に対する出
力速度の依存関係、特に自動車内燃機関の冷却用
空気の温度に対するフアン回転速度の依存関係を
明確にできる冒頭挙げた種類の流体摩擦クラツチ
の出力速度を制御する方法を提供することであ
る。本発明は更に、構造が単純で確実に動作し安
価に製造でき流体摩擦クラツチ、特に自動車用流
体摩擦クラツチの組立条件が好適である前記方法
を実施する装置を提供することを目的とする。

発明の概要 本発明においては、流体摩擦クラツチの弁が少
くとも１つの制御量に応じてステツプモータ操作
部を介して制御され、弁が開位置と閉位置の間の
任意の位置を占めるように制御され、任意の安定
した中間出力速度を実現する。これにより、頑強
なデイジタル制御式操作部により出力速度の準定
常（アナログ）制御を達成しクラツチ弁機構の部
品を過度な摩耗から守ることが可能となる。

特許請求の範囲第１項に記載の本発明の構成で
は、制御量が調節器、たとえば集積制御回路また
はマイクロコンピユータを介してステツプモータ
操作部に送られる。これにより、ステツプモータ
の行程と制御量との間に明確な依存関係が作り出
され、冷却効率またはフアン出力を内燃機関の瞬
時冷却需要に合わせることが可能となる。本発明
の１展開では、流体摩擦クラツチの出力速度が補
助制御量として利用される。これにより、特定の
動作状態のときフアン回転速度を最高値に限定す
ることができ、特にフアン騒音が低下する。

特許請求の範囲第４項に記載の本発明の態様で
は、回転数をパルスに変換するいわゆるホールプ
ローブを介して出力速度を検出することができ
る。

特許請求の範囲第５項に記載の本発明の有利な
態様では、歩進回転する主軸を有するステツプモ
ータ操作部が直線運動を発生し、これが弁操作レ
バーに伝達される。同時に、弁制御系を有する周
知の流体摩擦クラツチにとつて好適な組立条件が
得られる。この場合弁操作レバーは、ステツプモ
ータの設計に応じて、「全閉」と「全開」との間
で…アナログ制御系における如く…任意の数の中
間位置を占めることができる。これにより粘性流
体を任意に制御することができ、適当な中間回転
数も安定させることができる。

特許請求の範囲第６項ないし第９項に記載の本
発明の有利な態様では、この方法で自動車内燃機
関の冷却回路の冷却用空気温度が制御される。こ
の場合調節器には制御量として冷却用空気温度、
補助制御量としてフアン回転数が送られる他、外
乱も送られ、その影響力に応じて分析される。従
つて、流体摩擦クラツチの出力速度を制御する本
発明方法は、冷却器内で冷却用空気と冷却液との
間の熱交換をフアンにより制御する自動車におい
て適用するのに特に適している。

特許請求の範囲第１０項ないし第１５項に記載
の発明態様では、本発明方法を実施する装置が得
られる。それによると、流体摩擦クラツチのカバ
ー内にステツプモータ操作部を同軸に配置し、該
操作部によりクラツチの弁操作レバーが操作され
る。ステツプモータ操作部はクラツチ内で回転で
きるが、他端（例えば自動車内で）固定支承され
ており、ケーブルの固定接続が可能となる。この
駆動方式の利点として、それ自身は歩進回転する
モータがここでは（ナツト／スピンドル駆動部に
より）直線運動を発生し、クラツチの弁操作レバ
ーへの運動伝達が簡単に行えうようになる。更
に、ねじ駆動の変速により、多くの中間位置を有
する弁操作レバーが厳密に調整され、任意の安定
した中間出力速度を実現することができる。操作
部を固定支承したことにより回転速度系いわゆる
ホールプローブは簡単に操作部およびクラツチと
一体構造にすることができる。更に、予備室内で
回転する補助板をクラツチに装備すると有利であ
る。これにより弁ポートへの（ドイツ特許明細書
第3029992号により周知の方法による）給油が改
善され中間回転速度が安定する。最後に、弁操作
レバーを開弁用ばねにより付勢し、ステツプモー
タ操作部のための補助エネルギーが故障した場合
弁操作レバーを端位置「全開」に移動させてクラ
ツチを完全に連結する点が有利である。こうした
場合自動車エンジンの過熱が防がれる。

実施例 第１図に示す周知の流体摩擦クラツチは自動車
の内燃機関により駆動され、フアンを持つてい
る。該フアンは内燃機関の冷却器により冷却用空
気流を送る。この流体摩擦クラツチの駆動軸に組
合せ軸受３を介してクラツチハウジング２を回転
自在に支承し、該ハウジングの正面をハウジング
カバー４とエンドシールド５とにより閉じる。こ
の場合カバー４の一部となつている隔壁６により
クラツチが作動室８と予備室９とに仕切つてあ
り、作動室８では駆動軸１に結合された主円板７
が、そして予備室９ではやはり駆動軸１に結合さ
れた補助板１３が回転する。この種のクラツチは
本出願人のドイツ特許明細書第3029992号により
周知である。作動室８のなかに粘性流体があり、
主円板７とクラツチハウジング２との間で回転速
度に差があると該流体はバツフル体１２、軸方向
もどりポート１１および半径方向もどりポート１
０を介して予備室９に送り返される。該予備室か
ら粘性流体は弁操作レバー１５の位置に応じて、
隔壁６に設けた弁ポート１４を介して再び作動室
８に達する。こうして作動室の容積効率が調節さ
れ、容積効率が伝達可能なトルクを決定する。弁
操作レバー１５はピン１７を介してハウジングカ
バー４で支承され、他端に接触鋲１８を有する。
接触鋲はほぼクラツチの回転軸付近に配置してあ
る。弁操作レバー１５は弁ポート１４に隣接した
範囲に内弁部材１６を有し、該部材が弁ポート１
４を閉じるかまたは最大揚程に至るまで連続的に
開放する。開弁は開弁用ばね１９のばね力によつ
て行われる。弁操作レバー１５は図面に実線で示
した位置が閉位置であり、この場合粘性流体は弁
ポート１４を通過することができない。弁操作レ
バー１５の一点鎖線で示した位置が最大開弁位置
であり、この位置のとき最大流れ断面がが開放さ
れる。

クラツチの正面、ハウジングカバー４内にエン
ドシールド５が取付けてあり、該シールドは首部
２３、軸受例えば深みぞ玉軸受２２および軸受ス
リーブ２５を介してステツプモータ操作部２０を
受容している。つまり操作部はクラツチハウジン
グ２に対しては回転自在に支承される一方、固定
リング軸受２１を介して固定配置してある。

軸受スリーブ２５とステツプモータ操作部２０
との間の固着は両部品に刻設したねじ２４を介し
て行う。ステツプモータ操作部２０は例えばフイ
リツプス社（Philips GmbH、Hamburg）（企業
範囲バルボvalvo）やデルコ社（Delco）から購
入できるような市販の電気機械部品である。ステ
ツプモータ操作部２０はその内部（図示省略）に
歩進回転する主軸を有し、該主軸がスピンドルナ
ツトを駆動し、該ナツトが（図示した）スピンド
ル２６に歩進回転運動を付与する。案内と支持と
を行うためスピンドル２６の外端にヘツド２７が
取付けてあり、該ヘツドは軸受スリーブ２５内を
滑動し、その外端に回転板２８を有する。該回転
板は弁操作レバー１５の接触鋲１８と接触してい
る。

クラツチの出力速度、つまりフアン回転速度を
検出するため、冠状軟鉄薄板を有するリング２９
が首部２３に固着してある。固定軸受２１にいわ
ゆるホール・プローブ３１が固着してあり、該プ
ローブは回転する冠状薄板と作用結合していて出
力速度を検出し、信号電圧として接触線３２，３
３を介して伝送する。

ステツプモータ操作部２０が内部に２個の電磁
巻線を有し、接続線３４，３５，３６，３７を介
して該巻線に給電またはその制御が行われる。ス
テツプモータは好適な制御回路からトリガパルス
を受け、該パルスは歩進直線運動に変換されそし
て弁操作レバーの位置調整に利用される。

第２図は、フアンを駆動する前述の流体摩擦ク
ラツチが組込んである制御回路の構成図を示す。
この制御回路の個別要素を説明すると、まずステ
ツプモータ操作部４０が行程Ｓを発生し、この行
程をクラツチ・フアンユニツト４１に伝達する。
クラツチは自動車の内燃機関によりn₁の回転速度
で駆動され、フアン回転速度に等しい出力速度n₂
を発生する。フアンが流量ｖの冷却用空気流を発
生し、内燃機関の冷却液が流れている冷却器４２
にこの空気流が送られる。従つて冷却後は冷却器
４２のなかでその熱を空気流ｖに放出し、θの温
度となつて冷却器４２から出る。この温度が冷却
液用温度検出器４３で測定され、制御量ｘとして
調節器４４に送られる。調節器４４、集積制御回
路またはマイクロコンピユータがトリガパルスと
して出力信号Ｙを発生し、これがステツプモータ
に送られてその運動を制御する。制御を高めるた
め回転速度系４６（ホール・プローブ）がフアン
回転速度n₂を測定し、これも補助制御量xhとし
て調節器４４に送られる。制御回路は実際には、
すなわち走行中の自動車においては、さまざまな
外乱ziの影響を受ける。フアン・クラツチユニツ
ト４１は、例えばクラツチの駆動速度n₁、クラツ
チの周囲温度、走行中の自動車の動圧などから生
じうる外乱z₁，z₂，z₃の影響を受ける。冷却器４
２に対する外乱としては例えば冷却空気温度、冷
却送り管の冷却温度、冷却器を流れる冷却流量な
どにより引き起されうる外乱z₄，z₅，z₆が指摘さ
れる。これらの外乱z₁は測定工学的に検出され、
調節器の一部ともなつている回路装置４５に送ら
れる。回路装置４５のなかで外乱ziは制御量に対
するそれぞれの既知影響に従つて静的に評定さ
れ、必要ならば動的にも評定され、調節器４４に
送られる。

自動車では一般に冷却器の戻り管に温度検出器
が配置され、該検出器を利用することができるの
で、前述の実施例では制御量ｘとして冷却戻り管
の冷却温度が利用された。冷却器送り管の冷却温
度を測定したりエンジンオイルの温度を制御量と
することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流体摩擦クラツチとステツプ
モータ操作部を示した断面図である。第２図は内
燃機関の冷却回路においてステツプモータにより
制御される流体摩擦クラツチを有する制御回路を
示す構成図である。 ４，５，２３……カバー、１４，１５，１６…
…弁、２６，２７，２８……作動機構、２０，４
０……ステツプモータ操作部、４４……調節器、
２１……固定リング、２９，３０……速度検出
器、９……予備室、１３……補助板、１９……開
弁用ばね。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 作動室と予備室との間に設けた弁を介して作
   動室の容積効率を調節し、流体摩擦クラツチの出
   力速度を容積調節により制御する方法において、
   弁１４，１５，１６が少くとも１つの制御量ｘに
   応じてステツプモータ操作部２０，４０を介して
   制御され、弁が開位置と閉位置の間の任意の位置
   を占めるように制御され、かつ制御量を準備する
   調節器４４を介してステツプモータ操作部２０，
   ４０が制御されることを特徴とする方法。 ２ 制御量ｘに依存した補助制御量xhとして流
   体摩擦クラツチの出力速度n₂を制御し、補助制御
   量xhをやはり調節器４４に送ることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 出力速度n₂を最大値に限定することを特徴と
   する特許請求の範囲第２項に記載の方法。 ４ いわゆるホールプローブ３１，４６により出
   力速度n₂を検出することを特徴とする特許請求の
   範囲第２項に記載の方法。 ５ ステツプモータ操作部２０，４０により直線
   運動Ｓを発生し、これを弁１５，１６に伝達して
   弁揚程を制御することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の方法。 ６ 冷却用空気流ｉを送るフアンを流体摩擦クラ
   ツチが駆動することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項ないし第５項のいずれかに記載の方法。 ７ 内燃機関、特に自動車エンジンのフアンに冷
   却用空気流ｉを供給し、該フアンを内燃機関の冷
   却液回路の冷却液が流れることを特徴とする特許
   請求の範囲第６項に記載の方法。 ８ 冷却液の温度θを制御量ｘとすることを特徴
   とする特許請求の範囲第７項に記載の方法。 ９ 調節器４４に制御量ｘと補助制御量xhの他、
   外乱ziを送ることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第８項のいずれかに記載の方法。 １０ 隔壁で仕切られた作動室と予備室とを有す
   る流体摩擦クラツチからなり、該隔壁内に容積効
   率を調節する弁を配置し、弁操作レバーを介して
   該弁を操作するものにおいて、流体摩擦クラツチ
   をそれと同軸に配置したステツプモータ操作部２
   ０に接続し、作動機構２６，２７，２８を介して
   該操作部を弁操作レバー１５と連結し、該弁を開
   位置と閉位置の間の任意の位置を占めるように制
   御することを特徴とする装置。 １１ 流体摩擦クラツチがカバー付きハウジング
   を有する特許請求の範囲第１０項に記載の装置に
   おいてカバー４，５，２３内に設けた軸受２２と
   カバー４，５の外に設けた固定リング２１とでス
   テツプモータ操作部２０を支承したことを特徴と
   する装置。 １２ ステツプモータ操作部２０が直線的および
   軸方向に摺動可能なスピンドル２６を有し、該ス
   ピンドルの外端２７，２８が弁操作レバー１５，
   １８に接触することを特徴とする特許請求の範囲
   第１０項または第１１項に記載の装置。 １３ いわゆるホールプローブの速度検出器２
   ９，３０はカバー４，５，２３に、速度伝送器３
   １はステツプモータ操作部２０の固定軸受２１に
   固着したことを特徴とする特許請求の範囲第１１
   項または第１２項に記載の装置。 １４ 流体摩擦クラツチが駆動軸と結合されて作
   動室内を回転する主円板を有する、特許請求の範
   囲第１０項ないし第１３項のいずれかに記載の装
   置において、予備室９内を回転する補助板１３を
   駆動軸１に固定結合したことを特徴とする装置。 １５ 弁操作レバー１５を開弁用ばね１９で付勢
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１０項な
   いし第１４項のいずれかに記載の装置。