JPH0356328B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の冷却空気フアンを駆動す
るための液体摩擦クラツチもしくは粘性クラツチ
に関する。

極めて異なる構造形式のフアン用粘性クラツチ
が公知であり、このばあいクラツチから伝達され
るトルクは内燃機関の運転温度に関連して制御さ
れる。例えばアメリカ合衆国特許第2838244号明
細書によればせん断面を形成する２つの構成部材
の間の間隔が温度に関連して変えられる。別の構
成では粘性液体の充填レベルが温度に関連して調
整される。従つて例えばドイツ連邦共和国特許出
願公告第1425244号明細書によれば粘性液体を含
有する室は壁の軸方向移動によつて、湿らされる
有効せん断面大きさが変わるように変えられる。
別の形式の充填レベル調整は例えばドイツ連邦共
和国特許出願公開第2803975号明細書から公知で
あり、このばあい作業室から連続的に粘性液体が
貯蔵室内に汲み上げられかつ貯蔵室から作業室内
への流入は温度に関連して制御される。更にドイ
ツ連邦共和国特許第2212367号明細書からフアン
用粘性クラツチが公知であり、このばあい伝達さ
れるトルクは２つの異なるパラメータに関連して
制御される。クラツチは駆動される回転体を有し
ており、該回転体は粘性液体用の作業室と貯蔵室
との間の仕切壁として形成されている。この仕切
壁内には弁開口が設けられており、該弁開口の大
きさは回転数並びに温度に関連して制御される。
回転数に関連した制御は、所定の駆動回転数以上
で伝達されるトルクを減少させるのに役立つ。温
度に関連した制御は内燃機関の冷却器から到達す
る冷却空気に応答しかつ温度の増大に伴つてトル
ク伝達の増大を生ぜしめる。温度の増大に伴つて
伝達されるトルクが増大される。

前記すべてのフアン用粘性クラツチは、最大の
トルクが伝達されるばあい駆動回転数とは無関係
に比較的低い出力回転数を維持するかもしくは上
回らないように設計されている。このばあい駆動
回転数が高いと過度に高いスリツプ値が生じ、こ
れによつてフアン用粘性クラツチの内部で不都合
に高い熱が発生する。このような極端なばあいの
ためにもフアン用粘性クラツチを不変に設計する
ために、すべての材料は粘性液体を含めて相応に
温度に対する抵抗力を有しかつ更に異なる温度膨
張のために増大する支承遊びを制限する防護手段
が講じられねばならない。

本発明の課題は、費用を最小にして不都合に高
い熱発生を避け、このばあいフアン用粘性クラツ
チの運転特性が低下させられないような、冒頭に
述べた形式のフアン用粘性クラツチを提供するこ
とにある。

本発明の構成によれば、少なくとも部分的に粘
性液体によつて充填された作業室を形成するケー
シングと、ケーシングに対して相対的に回転可能
に作業室内に配置された回転体と、作業室内でせ
ん断ギヤツプを形成して互いに向かい合つて位置
する、一方ではケーシングにかつ他方では回転体
に設けられたせん断面と、内燃機関の運転温度に
応答する第１のトルク制御装置とを有していて、
該トルク制御装置が温度の増大に伴つてケーシン
グおよび回転体のせん断面の間で伝達されるトル
クを高めるようになつている形式の、内燃機関の
冷却空気フアン用の液体摩擦クラツチにおいて、
液体摩擦クラツチの運転温度に応答する第２のト
ルク制御装置が設けられていて、該トルク制御装
置が温度の増大に伴つて、ケーシングおよび回転
体のせん断面の間で伝達するトルクを第１のトル
ク制御装置とは無関係に液体摩擦クラツチの運転
温度の所定の値以上で減少させるようになつてい
る。

本発明においては伝達されるトルクは内燃機関
の運転温度に関連してばかりでなく、附加的にフ
アン用粘性クラツチ自体の運転温度に関連して
も、伝達されるトルクが運転温度が増大したばあ
い減少されるように制御される。このようにして
フアン用粘性クラツチの出力回転数が減少され、
これによつてクラツチのスリツプは増大するけれ
ども、同時にフアンの入力、ひいては熱に変換さ
れかつクラツチの運転温度を規定するクラツチの
損失出力が減少される。前記措置によつてフアン
用粘性クラツチの内部の不都合な温度上昇が阻止
される。

本発明では原則的には、どのような形式でフア
ン用粘性クラツチの内部で伝達されるトルクが変
えられるかとは無関係である。せん断ギヤツプに
おいて粘性液体の充填レベルが変化するフアン用
粘性クラツチのばあい有利にはフアン用粘性クラ
ツチのケーシング内又はケーシングにバイメタル
素子が配置されており、該バイメタル素子は運転
温度が上昇したばあいに充填レベル減少を生ぜし
める。このばあい有利には弁装置が外側に位置す
る第１のバイメタル素子並びに内側に位置する第
２のバイメタル素子によつて共通に制御される。
これによつて構成上の費用は最小限に減少され
る。

次に図示の実施例につき本発明を説明する。

内燃機関の冷却フアン用の第１図で図示された
液体摩擦クラツチはケーシング１と、ケーシング
１内に配置された回転体３とを有している。ケー
シング１はケーシング背壁５でころがり軸受け７
を介して回転可能に駆動軸９に支承されている。
ケーシング背壁５は一体に成形された部分的にの
み図示されたフアン羽根１１を有している。ケー
シング背壁５はケーシング前壁１３と協働して粘
性液体を含有するシールされた室を形成してお
り、該室は仕切壁１５によつて作業室１７と貯蔵
室１９とに分割されている。作業室１７はケーシ
ング背壁５と仕切壁１５とによつて制限されてい
てかつ貯蔵室１９はケーシング前壁１３と仕切壁
１５とによつて制限されている。回転体３は作業
室１７内に配置されていてかつ駆動軸９と回動不
能に結合されている。貯蔵室１９内では仕切壁１
５に弁レバー２１が設けられており、該弁レバー
２１は仕切壁１５内の弁開口２３を開放又は閉鎖
できる。弁レバー２１は開放方向で初ばね力をか
けられている。ケーシング前壁１３内には操作ピ
ン２５が軸方向に移動可能に案内されていて、該
操作ピン２５はバイメタル素子としての温度を感
知する制御部材の運動を弁レバー２１に伝達す
る。バイメタル素子２７はケーシング１の外側で
ケーシング前壁１３から間隔をおいて保持体２９
に固定されている。弁レバー２１とケーシング前
壁１３との間にはバイメタル素子３１としての温
度を感知する別の制御部材が配置されており、前
記バイメタル素子は弁レバーの縦長の形状を有し
ている。バイメタル素子３１は操作ピン２５を通
過させるための開口３２を備えていてかつ弁レバ
ーと共に仕切壁１５に固定されている。

前記フアン用粘性クラツチの原則的な作用形式
は次の通りである。

回転体３は作業室１７内で一方ではケーシング
背壁５と共にかつ他方では仕切壁１５と共に互い
に向かい合つて位置するせん断面ギヤツプ３３を
形成している。せん断面ギヤツプ３３が粘性液体
を含有しているばあいには、所定のトルクが回転
体３からケーシング１に伝達され、これによつて
フアン羽根が駆動される。粘性液体のせん断力を
介した力伝達はフアン用粘性クラツチを完全に接
続したばあい、駆動軸９の駆動回転数が所定の値
以上に著しく上昇したばあいですら、フアン羽根
１１の回転数が所定の値を上回らないように同調
させられる。このようにして例えばフアン羽根１
１の騒音発生並びにフアン羽根の入力が制限され
る。作業室１７の半径方向で外側範囲には例えば
突起としてのポンプ装置３５が配置されており、
該ポンプ装置は回転体３とケーシング１との相対
回動時に仕切壁１５の開口３７を介して連続的に
粘性液体を作業室１７から貯蔵室１９内に汲み上
げる。フアン用粘性クラツチのトルク伝達は、貯
蔵室１９から弁開口２３を介してせん断面ギヤツ
プ３３に向かう粘性液体の流入が制御されること
によつて制御される。流入はバイメタル素子２７
によつて操作ピン２５と弁レバー２１とを介して
制御される。バイメタル素子２７は内燃機関の冷
却器から到達する冷却空気にさらされかつ温度が
上昇したばあいに著しく彎曲するので、弁開口２
３が開放されかつフアン羽根１１が駆動される。
温度が下つたばあいにはバイメタル素子２７は伸
張するので、弁開口２３は部分的に又は完全にお
おわれる。回転体３とケーシング１とが相対回動
するばあいポンプ装置３５は常時作業するので、
作業室１７内の粘性液体は汲みつくされかつトル
ク伝達は中断される。

この限りではフアン用粘性クラツチの作用はド
イツ連邦共和国特許第2803975号明細書で周知の
ものと相応している。しかし問題点は一方では最
大トルク伝達のばあいにフアン羽根の最大回転数
を比較的低く維持することが望まれるということ
と、他方では内燃機関の比較的高い定格回転数と
から生ずる。完全に接続されたフアン用粘性クラ
ツチが長い時間内燃機関の高い回転数で運転され
たばあい、この際に回転体３とケーシング１との
間で著しいスリツプが生ずることによつて高い熱
が発生する。フアン用粘性クラツチはこのように
して自体極めて著しく加熱される。このことは不
都合なことである。何故ならば粘性液体の粘性が
著しい加熱によつて減少され、これによつてトル
ク伝達が防げられるからである。更に粘性液体の
耐用寿命もこのような温度ピークによつて著しく
縮められる。フアン用粘性クラツチに使用される
すべての材料はこのような高い温度のために設計
されねばならない。せん断面ギヤツプ３３のギヤ
ツプ幅は正確に守らなくてよい。何故ならば通常
使用されるころがり軸受け７が外レースと内レー
スとの温度差が大きいばあい大きな走行遊びを得
るからである。

前記問題点を回避するために、ケーシング前壁
１３と弁レバー２１との間の貯蔵室１９内に別の
バイメタル素子３１が設けられており、このバイ
メタル素子３１はフアン用粘性クラツチの内部に
おいて形成される温度に直接さらされる。フアン
用粘性クラツチのための通常の温度範囲では、即
ち遮断状態では並びにフアン用粘性クラツチが完
全に接続されたばあいには、バイメタル素子３１
の自由端部はその固有ばね力に基づいてケーシン
グ前壁１３に接触するか又は少なくとも弁レバー
２１から、弁レバーの機能を防げないような間隔
を有する。フアン用粘性クラツチの運転温度が所
定の値以上に上昇したばあいに始めて、バイメタ
ル素子３１は弁レバー２１を仕切壁１５の方向に
負荷しひいては弁開口２３を狭める。これによつ
てフアン用粘性クラツチのトルク伝達能力が減少
させられる。このばあいスリツプが増大するけれ
ども、内部温度を生ぜしめる損失出力は著しく減
少される。このばあいフアン出力は減少するけれ
ども、完全に遮断されないバランス状態が生ず
る。これによつて一方では冷却空気出力が生じか
つ他方では自己加熱が減少される。

第２図乃至第４図は両バイメタル素子２７，３
１の異なる運転位置が概略的に図示されている。
第２図ではフアン用粘性クラツチは完全に遮断さ
れた状態で示されている。バイメタル素子２７は
冷却器から到達する冷却空気によつてわずかにの
み負荷されるので、バイメタル素子２７はほぼ伸
張した位置を維持しかつ操作ピン２５を介して弁
レバー２５を仕切壁１５と接触状態で維持しかつ
弁開口２３を閉鎖する。これによつて回転体３と
ケーシング１との間の力伝達が中断される。フア
ン用粘性クラツチ内部の温度は、バイメタル素子
３１が基本位置を占めるように低くされており、
この基本位置ではバイメタル素子３１はケーシン
グ前壁の内側にほぼ当接しかつ弁レバー２１に影
響を及ぼさない。

第３図はフアン用粘性クラツチの完全に接続さ
れた運転状態を図示している。冷却空気温度によ
つてバイメタル素子２７は著しく彎曲されてい
る。弁レバー２１は固有の初ばね力に基づき弁開
口２３を開放するので、粘性液体は貯蔵室１９か
ら作業室１７内に流れかつフアン羽根１１は所定
の伝達能力で駆動される。

第４図は、フアン用粘性クラツチが第３図によ
る完全接続状態で所定の時間を越えて特に高い駆
動回転数で駆動されるばあいに生ずる運転状態を
図示している。フアン用粘性クラツチの運転温度
の上昇に伴つてバイメタル素子３１は弁開口２３
の方向に移動する。バイメタル素子３１は弁レバ
ー２１を弁開口２３に向けて押しかつ弁開口２３
を通る粘性液体の流過量を減少させる。これに関
連した伝達されるトルクの低下は損失出力を減少
させるので、バランス状態が生ずる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであつて、第
１図は本発明によるフアン用粘性クラツチの縦断
面図、第２図、第３図および第４図は第１図のク
ラツチの種々の運転状態を示した図である。 １…ケーシング、３…回転体、５…ケーシング
背壁、７…ころがり軸受け、１１…フアン羽根、
１３…ケーシング前壁、１５…仕切壁、１７…作
業室、１９…貯蔵室、２１…弁レバー、２３…弁
開口、２５…操作ピン、２７，３１…バイメタル
素子、２９…保持体、３２，３７…開口、３３…
せん断面ギヤツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の冷却空気フアン用の液体摩擦クラ
   ツチであつて、少なくとも部分的に粘性液体によ
   つて充填された作業室１７を形成するケーシング
   １と、ケーシング１に対して相対的に回転可能に
   作業室１７内に配置された回転体３と、作業室内
   でせん断ギヤツプ３３を形成して互いに向かい合
   つて位置する、一方ではケーシング１にかつ他方
   では回転体３に設けられたせん断面と、内燃機関
   の運転温度に応答する第１のトルク制御装置２
   ５，２７とを有しており、該トルク制御装置が温
   度の増大に伴つて、ケーシング１および回転体３
   のせん断面の間で伝達されるトルクを高めるよう
   になつている形式のものにおいて、液体摩擦クラ
   ツチの運転温度に応答する第２のトルク制御装置
   ３１が設けられており、該トルク制御装置が温度
   の増大に伴つて、ケーシング１および回転体３の
   せん断面の間で伝達されるトルクを第１のトルク
   制御装置２５，２７とは無関係に液体摩擦クラツ
   チの運転温度の所定の値以上で減少させるように
   なつていることを特徴とする内燃機関の冷却空気
   フアン用の液体摩擦クラツチ。 ２ ケーシング１が粘性液体用の貯蔵室１９を有
   しており、該貯蔵室が仕切壁１５によつて作業室
   １７から仕切られており、更にケーシング１と回
   転体３とが相対回転したばあいに作用するポンプ
   装置３５が設けられており、該ポンプ装置が相対
   回転時に粘性液体を作業室から貯蔵室内に搬送す
   るようになつており、更に貯蔵室が貯蔵室から作
   業室への粘性液体の流れを制御する弁装置２１，
   ２３を介して作業室と接続されており、更に第１
   のトルク制御装置が弁装置２１，２３を温度の増
   大に伴つて開放しかつ第２のトルク制御装置が弁
   装置２１，２３を温度の増大に伴つて閉鎖するよ
   うになつている特許請求の範囲第１項記載の液体
   摩擦クラツチ。 ３ 第１のトルク制御装置がケーシング１の外側
   に配置された、弁装置２１，２３を制御する第１
   のバイメタル素子２７をかつ第２のトルク制御装
   置がケーシング１の内側に配置された弁装置２
   １，２３を制御する第２のバイメタル素子３１を
   有している特許請求の範囲第２項記載の液体摩擦
   クラツチ。 ４ 弁装置２１，２３が仕切壁１５内の弁開口２
   ３と、弁開口２３を閉鎖するために貯蔵室１９内
   に配置された弁レバー２１とを有しており、更に
   両バイメタル素子２７，３１が共通に弁レバー２
   １を制御するようになつている特許請求の範囲第
   ３項記載の液体摩擦クラツチ。 ５ 第１のバイメタル素子２７がケーシング１を
   滑動可能に貫通するピン２５を介して、弁開口２
   ３を温度の増大に伴つて拡大しかつ温度の低下に
   伴つて縮小するように、弁レバー２１に作用して
   おり、更に第２のバイメタル素子３１が貯蔵室１
   ９内に配置されていてかつ、弁開口２３を所定の
   温度値以上の温度の増大に伴つて縮小しかつ温度
   の低下に伴つて再び拡大するように、弁レバー２
   １に作用している特許請求の範囲第４項記載の液
   体摩擦クラツチ。 ６ 弁レバー２１が弁開口２３を開放する位置に
   ばね弾性的に初ばね力をかけられておりかつ第２
   のバイメタル素子３１が所定の温度値以下の温度
   で弁レバー２１との作用連結を解除されている特
   許請求の範囲第５項記載の液体摩擦クラツチ。 ７ 弁レバー２１と第２のバイメタル素子３１と
   が縦長の形状を有していてかつ弁開口２３とは反
   対側の端部で互いに重ね合わされて一緒に仕切壁
   １５に固定されている特許請求の範囲第６項記載
   の液体摩擦クラツチ。 ８ 第２のバイメタル素子３１が弁レバー２１と
   第１のバイメタル素子２７との間に配置されてお
   り、更にピン２５が第２のバイメタル素子３１の
   開口３２を貫通している特許請求の範囲第５項乃
   至第７項のいずれか１項記載の液体摩擦クラツ
   チ。