JPH03502122A - サーモスタット付き液圧ファンクラッチ - 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】 サーモスタット付き液圧ファンクラッチ技術分野 本発明は、冷却流体又は冷却液のための冷却回路を有するモータのためのファン 用流体式カプリングであって、温度依存流量調整器（流体の温度の高低に応じて 流体の流量を調整する流量調整器）と、駆動軸と、該駆動軸と同軸関係をなし、 ファンホイールを担持した被動部材とを備えたファン用流体式カプリングに間す る０本発明は、又、モータの冷却回路の冷却液ポンプのための駆動軸に関する。

失血■１ 内燃エンジン及び電動モータの温度を冷却流体又は冷却液を介して調整又は制御 することは周知である。水冷式内燃エンジンの場合は、冷却液をポンプにより常 時循環させる冷却回路が設けられる６フアンによって外気から冷風を吸引し、冷 却すべき表面を覆って通風させる。

内燃エンジンの場合は、冷却液ポンプのファンホイールとポンプインペラを１つ の共通の軸によって駆動することが多い、ファンホイールの回転速度を調整する ために、温度依存流体式カプリング（流体の温度の高低に応じて制御される流体 継手）を用いることは周知である。

制御は、外気温度又は吸引された冷風の温度の関数として行われる。この調整操 作は、モータ又はエンジンとは独立して制御される変数に基いて行われるので、 冷却を特定の作動条件及びモータ温度に適応して所望の、必要な度合にまで行う ことは、必ずしも可能ではない。

１孔立！ｊ 本発明の第１の目的は、モータの温度の関数として制御を行うことを可能にする 上記形式のファン用流体式カプリングを提供することである６本発明は、又、上 記ファン用流体式カプリングに組合せて用いられる冷却液ポンプのための軸を提 供することを目的とする。

ファン用流体式カプリングに関しては、その目的は、流体式カプリングの駆動軸 を、モータの冷却液回路に接続するための中空軸として構成し、該中空軸の空胴 内にプランジャを備えた温度調整器を配置し、プランジャが流体式カプリング内 で中空軸の軸線に同軸的に案内されるようにし、流量調整器がプランジャによっ て作動されるように構成することによって達成される。

本発明は、ファンホイールの速度が冷却液の温度の関数となるという利点を有す る。それによって、空気冷却が常にモータの温度に直接基いて行われる。もう１ つの利点は、流体式カプリングを完全な調整又は制御手段と組合せてコンパクト なユニットとじて構成することができることであり、そのユニットを中空軸だけ を介して残部のモータ又はエンジンブロックに連結することができる。かくして 、モータブロックとの間には唯１つのインタフェースしか存在しないことになる ８このカブリングの組立及び必要に応じての交換は、簡単な軸方向の分解及び組 立によって行うことができる。

本発明は、コンパクトで１組立の容易な構造の流体式カプリングを提供し、かつ 、流体式カプリングのスリップの制御なモータの冷却液の温度の関数として行う という技術思想に基くものである。

本発明の好ましい、更なる展開によれば、前記流量調整器は、前記プランジャの 自由端に取付けられた弁ディスクを有するものとし、該弁ディスクを流体式カプ リングの流体入口に係合させるようにする。プランジャの持上げ運動の結果とし て、戻り口が開放され、あるいは絞られ、閉鎖される。この弁ディスクは、安い 製造費で。

安い材料費で製造することができる。

温度調整器が故障した場合の安全のために、弁ディスク又はプランジャには、閉 鎖方向への戻りばねを装着する０作動中温度調整器が故障した場合、弁ディスク が安全位置へ移動される。弁ディスクが安全位置におかれているときは、流体式 カプリングの動作流体媒体回路が中断されず、流体式カプリングの機能が確保さ れる。

流体式カプリングのポンプインペラは、少なくとも一部は中空体として構成し、 冷却液を移送するための中空軸に接続することが特に有利である。この構成の結 果として、ポンプインペラ及び流体式カプリングを簡単な態様で冷却することが できる。冷却液は、中空軸を通ってポンプインペラに流入し、ポンプインペラ内 でカプリングの動作流体と熱交換をする。かくして、追加の外部冷却器を設ける 必要なしに、動作流体の過熱や蒸気の発生が防止される。

ポンプインペラの製造及び組立体は、２つの半分殻体を結合して空胴を形成する ようにすることによって特に簡単にすることができる。２つの半分殻体は板金部 品として構成することが特に好ましい。

中空軸を通しての冷却液の循環は、該中空軸に案内チャンネルを設けることによ って改善される。そのための特に簡単な構造として、環状空間を形成するための 複数の半径方向のスペーサを備えた一定長のバイブを中空軸内に挿入する。

上記スペーサは、上記環状空間内に複数の軸方向のチャンネルを形成するための 軸方向に閉鎖した制御面として構成されるので、流体は、好ましい態様で軸方向 に案内される。

ポンプインペラ内の冷却液の循環を助成し、ポンプインペラと中空軸との間での 冷却液の交換を増大させるために、中空軸の周壁にポンプインペラ内の空胴と連 通する複数の開口を設け、前記バイブの端部に、外方へ流れる冷却液と戻り冷却 液とを分離するための分配器を設けることが好ましい。

分配器は、上記バイブの側壁に開口を形成し、その開口に分岐バイブを接続し、 該分岐バイブを上記中空軸の周壁の上記開口に接続することによって構成するこ とが好ましい、この分岐バイブを通して、冷却液を、上記環状空間内へ戻ってく る冷却液と混合させることな（、ポンプインペラ内へ流入させることができる。

上記例々の軸方向チャンネルへの流体の良好な分配は、中空軸の周壁の開口の周 りに、流体の流れ方向でみて上３２分配器の後方に全周に亙って実質的に途切れ のない環状空間を設けることによって確保される。この分配器の構成は、前記中 空軸に穿設された円周方向及び、又は軸方向に向けられた開口部に流入冷却液の 作用を及ぼし、残りの部分を冷却液の戻り流のために自由にしておくという構想 に基いている。又、上記分岐パイプは、上記温度調整器が冷却液回路から出てく る冷却液の作用だけを受け、ポンプインペラからの戻り冷却液は、該温度調整器 を通って導かれるようにする。をれによって、温度調整器は、ポンプインペラか ら戻ってくる冷却液の温度に応答しないようにされる。

この流体式カプリングの調整又は制御は、上記温度調整器を速度と負荷に応じて 作動させることによって、更に発展させることができる。この構成は、温度が同 じとした場合、ファンの回転速度をいろいろな要件に応じて高い負荷範囲と、低 い負荷範囲において変化させることができるという利点を有する。

流体式カプリングの応答（レスポンス）時間は、ポンプインペラに軸方向の複数 の通路開口を設け、動作流体をより迅速にポンプ室内に分配することができるよ うにすることによって短縮される。これらの通路開口は、流体式カプリングの流 体吸入口の下流に連なるように配置される。

ポンプインペラとタービンホイールの間の半径方向の軸方向及び、又は半径方向 のクリアランス、又はそれらの間の半径方向の間隙の組立て及び製造公差の影響 を少なくするために、これらの２つの部品の互いに対面する表面に、円周方向に 延長した相互に係合する断面三角形又は長方形の歯又は刻みを形成することが好 ましい。

冷却液ポンプのポンプインペラのための駆動軸については、該駆動軸を流体式カ プリングの上記中空軸に接続するための第２の中空軸として構成することによっ て本発明の目的が達成される。かくして、モータの冷却液回路と流体式カプリン グとの間の連結が驚くほど簡単な態様で設定される。

流体式カプリングの中空軸及び冷却液ポンプを通しての冷却液の循環は、上記第 ２の中空軸に少な（とも２つの軸方向のチャンネルを設け、一方のチャンネルが 冷却液ポンプの吸引側に開口を有し、他方のチャンネルが冷却液ポンプの高圧側 に開口を有するようにすることによって簡単に維持される。

冷却液の流入及び流出を制御するために上記第２の中空軸に外部から操作するこ とができるチョーク又は制流器を設けるのが有利である。チョークは、第２の中 空軸の端部に軸方向に向けて設けられた開口の上流に配置された絞り弁として構 成することができる。あるいは、別法として、該絞り弁は、前記中空軸に設けら れた半径方向の開口のための摺動弁として構成することもできる。

以下に、実施例に関連して本発明の詳細な説明する。

・・　の　°な含日 第１及び２図は、流体式カプリングの概略断面図である。

第３図は、第１．２図の流体式カプリングの細部の概略平面図である。

第４図は２モータを冷却するためのファン構造を示す概略図である。

第５図は、第４図の冷却液ポンプのポンプインペラの概略断面図である。

夫五旦 第１図の断面図は、図を簡略にするために流体式カプリングｌの上側半分だけを 示している。流体式カプリング１の下側半分は、上側半分と回転軸線２に関して 対照的に構成されている。流体式カプリング１は、駆動軸として中空軸３を有す る。中空軸３の一端には、モータ（図示せず）の冷却液回路に対するバイブ又は ホース接続部を構成するための連結部材４が設けられている。かくして、冷却液 は、モータから中空軸３を通って温度調整器５へ流れる。温度調整器５は、この 実施例では、中空軸３の自由端に密封係合する円筒形ケーシングとして構成され ている。

中空軸３は、ポンプインペラ６に固定的に連結されている。中空軸３は、又、減 摩軸受８を介して流体式カプリングｌの被動部分即ちタービンホイール７を担持 している。タービンホイール７は、外周においてスリーブ１１により相互に密封 状態に連結された２つの円形半分殻体９，１０から成る。かくして、２つの半分 殻体９．１０は、流体式カプリング１のケーシングを構成する。２つの円形半分 殻体９と１０の間には、ディスク又はプレート１２が配置されており、その外周 は２つの半分殻体９と１０の連結部内へ圧入されている。

ディスク１２と一方の半分殻体９とで、ポンプインペラ６を囲包し、ポンプ室１ ３を画定する。動作媒体の閉回路を形成するためにディスク１２には、その外周 に沿って複数の出口１４が設けられている。ディスク１２は、又、円形に配列さ れた複数の吸入口１５を有する。

出口１４と吸入口１５とは、ディスク１２と他方の半分殻体１０との間のキャビ ティ１９によって連絡されている。

ディスク１２及び他方の半分殻体１０は、中空軸３の自由端の外周面に係合して いる、他方の半分殻体１０は流体式カプリング１のためのカバーの役割を果し、 ディスク１２は、温度調整器５によって制御されるプランジャ１７を挿通するた めの通路を構成する中央開口１６を有している。プランジャ１７の自由端には、 キャビティ１９内において吸入口１５に作用する弁ディスク１８が配置されてい る。第１図は、弁１８が閉鎖状態にあるところを示す、この状態では、弁ディス ク１８は、ディスク１２の対応する弁座に座着する閉鎖又は絞り部材として機能 し、吸入口１５を閉鎖する。

流体式カプリングが作動位置にあるときは、ポンプインペラ６が回転し、それに よって動作流体（図示せず）がポンプ室１３の内部から出口１４を通してキャビ ティ１９内ヘボンブ送りされる。この動作流体の粘着力の結果として、ポンプイ ンペラ６からタービンホイール７ヘトルクが伝達される。

弁が開放しているときは、即ち弁ディスク１８がポンプインペラ６とタービンホ イール７との間の速度差（スリップと称することもできる）の結果として矢印２ ０の方向に変位したときは、流体の循環が維持される。弁ディスク１８の変位位 置の関数として、ポンプ室１３内への動作流体の戻り流の流量調整が行われる。

ポンプ室内の動作流体の充満度を変更させることによってポンプインペラ６とタ ービンホイール７の間のスリップの制御が行われる。ディスク１８が吸入口１５ を無制限の状態に開放しているとき最大限のトルクが伝達される。しかしながら 、ディスク１８が吸入口１５に圧接されると、動作流体の戻り流が完全に遮断さ れ、ポンプ室１３がからになり、従って全くトルクが伝達されない、弁ディスク の変位移動は、中空軸３内の冷却液の温度の関数とじて温度調整器５によって調 整される。温度が上昇するにつれて、弁は、連続的に（無段階に）開放され、温 度が下降するにつれて、弁は、連続的に閉鎖される。

迅速な制御操作のために必要な、中空軸３内の冷却液の良好な循環を可能にする ために、中空軸３内に一定長のバイブ２１が挿入され、複数の半径方向のスペー サ３０（第２図）によって同軸的に保持されている。冷却液は、矢印２２の方向 にバイブ２１内を通って温度調整器５にまで流れることができる。戻り流は、ス ペーサ３０と３０の間の外側環状空間を通って矢印２３の方向に流れる。もちろ ん、これらの流れの方向は、逆にしてもよい。

流体式カプリング１を冷却するために、ポンプインペラ６は、冷却液を受入れる ための中空体として構成されている。ポンプインペラの内の空胴は、中空軸３に 形成された複数の半径方向の開口２４を介して該中空軸の内部に連通しており、 それによって、中空軸内を流れる冷却液は、矢印３５の方向にポンプインペラ６ 内を通って循環することができる。

第１図に示されるように、この目的のために、ポンプインペラ６は、外周におい てスリーブ２５により結合された２つの半分殻体２６．２７によって構成する。

ポンプインペラ６とタービンホイール７との間の軸方向又は半径方向のクリアラ ンスが両者の間の有効な間隙を損なわないようにするために、ポンプインペラ６ の有効表面に円周方向に延長する複数の刻み又は歯２８を形成し、タービンホイ ール７に一方の半分殻体９とディスク１２に、刻み又は歯２９と噛み合う対向し た刻み又は歯２９を形成する。

第１図の実施例では、刻み又は歯２８及び２９は、断面三角形である。第２図は 、刻み又は歯２８及び２９の断面形状を長方形にするための実施例を示す。

第２図は、又、戻り流の動作流体のポンプ室１３内に分配するのを助成する複数 の軸方向の通路開口３８をポンプインペラ６に設けることを示している１通路間 口３８は、ポンプインペラ６全体に円周方向に配列されており、吸入口１５の下 流に連なっていて、動作流体が短時間でポンプインペラ６の両側面に到達するこ とができるようになされている。

第２図の流体式カプリング１′が第１図の流体式カプリング１と異なる更に細部 は、バイブ２１の構造である。第２図の実施例のバイブ２１には、その自由端に おいて中空軸の開口２４の近傍で分配器３９が設けられている０分配器３９は、 流入冷却液を、矢印４１で示されるポンプインペラ６からの戻り冷却液と混合さ せることなく、矢印４０で示されるように温度調整器５、並びに中空軸の開口２ ４を通してポンプインペラ６へ案内する働きをする６分配器３９は、又、バイブ ２１と中空軸との間の環状空間内に制御面３０によって画定されるチャンネルに 全周に亙って途切れのない環状空間４２を介して戻り流を分配する働きをする。

第２図の実施例においては、分配器３９は、温度調整器５を中空軸の開口２４に 対して遮蔽するようにバイブ２１の自由出口に設けれた漏斗状拡開部分４１と、 中空軸の開口２４に連通ずる分岐路４４から成る１分岐路４４の後側には、壁３ ０の対応する軸方向部分によって画定される環状空間４２が位置する。

第３図は、中空軸３の及びその中に挿入されたバイブ２１の断面を示し、スペー サとして機能する壁３０を示す。図に示されるように、中空軸３は、バイブ２１ と複数の壁３０によって冷却液のための幾つかのチャンネルに分割され、冷却液 の循環を可能にする。

第４図は、自動車に搭載されたエンジンブロック３６を備えた内燃エンジン又は モータのための温度調整されるファン組立体を概略的に示す、ベルト駆動機構３ １は、中空軸３に取付けられた駆動ディスク３２に作用し、中空軸３は、流体式 カプリング１を介してファンホイール３３を駆動する。導管３４は、エンジンの 冷却液回路３７から流体式カプリングへ通し、上述のようにして温度に依存した スリップ制御即ち速度制御を行う、この実施例では、導管３４は、第２の中空軸 から成り、該中空軸に冷却液ポンプのポンプインペラ４５が取付けられている。

第２の中空軸は、ポンプインペラ４５を駆動する働きもする。

第５図は、第２の中空軸４６に取付けられたポンプインペラ４５に関連した細部 を示す、中空軸４６内にはバイブ状挿入体４７が挿入されている。挿入体４７は 、流体式カプリング１のの駆動軸内のバイブ２１に対応するものであり、第２の 中空軸４６の外周に間隔をおいて形成された複数の出口４８を介してポンプイン ペラ４５の吸入側へ流体を導入する環状空間を画定する。か（して、冷却液は、 中空軸４６から、従って流体カプリング１から矢印２３の方向に吸入される。こ の実施例では、この流体流の絞りは、出口４８を覆うように配置されたリング５ １を介して行われる。基本的には、出口４８は、ポンプインペラ４５に組入れて もよい。

冷却液を第２の中空軸４６内、従って流体カプリング１内ヘボンブ送りするため に、挿入体４７は、ポンプインペラ４５の高圧（Ｉｌｌｌ　５０に吸入口５２を 有している。リング５１の代わりに、吸入口５２の上流において軸端に配置した 絞り弁５３によって冷却液を調整するようにすることもできる。

流体カプリング１のポンプインペラ６と冷却液ポンプのポンプインペラ４５とは 、共通の中空軸によって駆動することができる。

！ ｂフ 補正書の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の８の規定による書面）平成　２年　２月２１１Ｅｆｆｌ

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．冷却液回路を有するモータのためのファン用流体式カブリングであって、駆 動軸と、該駆動軸と同軸的にファンホイールを担持した被動部分とを備え、該駆 動軸は、該モータの前記冷却液回路（３７）に接続するための中空軸（３）とし て構成されており、該駆動軸の中空空間内には、該流体カブリング（１）内で駆 動軸の軸線に同軸的に案内されるプランジャ（１７）を備えた温度調整器（５） が設けられており、該流量調整器は該プランジャ（１７）によって作動されるよ うになされていることを特徴とする流体式カブリング。
2. ２．前記流量調整器は、前記プランジャ（１７）の自由端のところに設けられ、 該流体式カブリング（１）の吸入口（１５）に係合するようになされた弁ディス ク（１８）を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の流体式カブ リング。
3. ３．前記プランジャ（１７）は、戻りばねによって閉鎖方向へ付勢されているこ とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は２項に記載の流体式カブリング。
4. ４．該流体式カブリング（１）のポンプインペラ（６）は、少なくともその一部 分は中空体として構成されており、前記中空軸にそれと冷却液の交換を行うため に連結されていることを特徴とする特許請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載 の流体式カブリング。
5. ５．前記ポンプインペラ（６）は、内部に空胴を画定するように２つの半分殻体 （２６、２７）によって組立てられていることを特徴とする特許請求の範囲第４ 項に記載の流体式カブリング。
6. ６．前記２つの半分殻体（９、１０）の各々は、板金部品として構成されている ことを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の流体式カブリング。
7. ７．前記中空軸（３）は、冷却液のための少なくとも２つの軸方向の案内チャン ネルを備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１〜６頃のいずれかに記載 の流体式カブリング。
8. ８．前記チャンネルは、前記中空軸（３）内に挿入された、半径方向のスペーサ を有する一定長のパイプ（２１）によって構成されていることを特徴とする特許 請求の範囲第７項に記載の流体式カブリング。
9. ９．前記スペーサは、前記環状空間内に軸方向のチャンネルを画定するための軸 方向に閉鎖されたそらせ板（３０）として構成されていることを特徴とする特許 請求の範囲第８項に記載の流体式カブリング。
10. １０．前記中空軸（３）は、前記ポンプインペラ（６）の空胴に連通するための 、円周方向に間隔をおいて設けられた複数の開口（２４）を有し、前記パイプ（ ２１）は、一端に、流入冷却液と戻り冷却液とを分離するための分配器（３９） を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１〜９項のいずれかに記載の流 体式カブリング。
11. １１．前記パイプ（２１）は、その管壁に少なくとも１つの開口を有し、該開口 に、前記中空軸の１つの開口（２４）に少なくとも連通された分岐路（４４）が 接続されていることを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載の流体式カブリ ング。
12. １２．前記中空軸の開口の近傍に、前記パイプ（２１）によって画定された、全 周に亙って途切れのない環状空間（４２）が設けられていることを特徴とする特 許請求の範囲第１０項又は１１項に記載の流体式カブリング。
13. １３．前記温度調整器（５）は、速度及び負荷に依存するものであることを特徴 とする特許請求の範囲第１〜１２項のいずれかに記載の流体式カブリング。
14. １４．前記ポンプインペラ（６）は、軸方向の通路開口（３８）を備えているこ とを特徴とする特許請求の範囲第１〜１３項のいずれかに記載の流体式カブリン グ。
15. １５．前記通路開口は、前記吸入口（１５）の下流に連なっていることを特徴と する特許請求の範囲第１４項に記載の流体式カブリング。
16. １６．前記ポンプインペラ（６）とタービンホイール（７）の互いに対面する表 面には、円周方向に延長した断面三角形又は長方形の刻み（２８）と、それと対 向した対応する刻み（２９）が形成されていることを特徴とする特許請求の範囲 第１〜１５項のいずれかに記載の流体式カブリング。
17. １７．前記モータの冷却液回路に設けられた冷却液ポンプのポンプインペラのた めの駆動軸であって、前記流体カブリング（１）の中空軸（３）に接続するため の第２の中空軸（４６）として構成されていることを特徴とする駆動軸。
18. １８．前記第２の中空軸（４６）は、少なくとも２つの軸方向のチャンネルを有 し、一方のチャンネルは、前記ポンプインペラ（４５）の吸入側（４９）に開口 を有し、他方のチャンネルは、該ポンプインペラ（４５）の高圧側（５０）に開 口を有することを特徴とする特許請求の範囲第１７項に記載の駆動軸。
19. １９．前記第２の中空軸（４６）は、少なくとも１つの外部から作動することが できる制流子を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第１７項又は１８項 に記載の駆動軸。
20. ２０．前記制流子は、該駆動軸の端部に配置された軸方向の開口の上流に配置さ れた絞り弁（５３）として構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１ ９項に記載の駆動軸。
21. ２１．前記制流子は、該第２の中空軸に設けられた半径方向の開口のための摺動 弁として配置されていることを特徴とする特許請求の範囲第１９項又は２０項に 記載の駆動軸。