JPH07259890A - 液体クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 つれ廻り現象を防止し、外気温度および各種
の駆動条件に対応して駆動ディスクからトルクを最適状
態でケースに伝達し得る液体クラッチを提供する。 【構成】 駆動部１で回転する駆動ディスク４が収容さ
れ、回転軸２を中心に回転自在なケース３内に、トルク
伝達室５と油溜り室６が設けられ、油溜り室６からトル
ク伝達室５に供給される油により駆動ディスク４の駆動
トルクをケース３に伝達する液体クラッチにおいて、回
転軸２の回転数とケース３の回転数の差により回転する
ベーンポンプ機構７−１により油溜り室の油をトルク伝
達室に送込み、かつトルク伝達室内の油を吸引する構成
とするとともに、油供給路にソレノイド式アクチュエー
タにて作動させる切換弁を設けている。 【効果】 自動車用冷却ファンの騒音低減と燃費の向
上。ポンプ機構により油の循環量を大きくできることに
より油温の上昇が抑えられ油や軸受等の劣化が防止でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、トルク伝達室に供給
された油によって駆動ディスクの駆動トルクをケースに
伝達する液体クラッチ、特にケースに取付けられた自動
車用エンジンの冷却用ファンを回転制御する液体クラッ
チに関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用内燃機関の冷却用ファンを回転制
御する液体クラッチとしては、トルク伝達室に供給され
た油によって駆動ディスクの駆動トルクをケースに伝達
する方式のものが一般的であり、その構造は例えば、密
封ケース内を仕切り板によってトルク伝達室と油溜り室
とに区分し、トルク伝達室内に駆動ディスクを駆動部の
駆動によって回転自在に設け、油溜り室の油を仕切り板
に形成した流出調整孔からトルク伝達室に供給し、トル
ク伝達室の油を駆動ディスクの外周面に対向する密封ケ
−スの内周壁に設けたダムとこのダムに連なる循環路に
より油溜り室に戻すようにした構造のカップリング装置
（液体クラッチ）が知られている（特公昭６３−２１０
４８号公報等参照）。この種の液体クラッチによると、
油溜り室からトルク伝達室に供給される油によって駆動
ディスクの駆動トルクがケースに伝達され、ケースに取
付けられたファンが回転し、例えば自動車用エンジンの
冷却が行われる。また、この種の液体クラッチは、バイ
メタルによって雰囲気温度を検出し、この温度が上昇す
ると流出調整孔の開度を増加させてトルク伝達室内の油
量を増加させ、ケースの回転数を上げ、ファンを高速度
で回転し冷却効果を上げるようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の液体クラッチには以下に記載する問題点がある。すな
わち、トルク伝達室内に油が多量に存在している状態に
おいてエンジン再始動をする時または運転中の急加速時
に、駆動側の駆動ディスクの加速に追随してトルク伝達
室内に多量に存在する油により被駆動側のケース（冷却
ファン）も短時間ではあるが回転の急上昇を引起こす。
この現象は一般には“つれ廻り”現象と言われ、ファン
騒音やそれに伴う不快感を生じ、かつ燃費も高くなる。

【０００４】従来の液体クラッチにおけるエンジン再始
動の際の“つれ廻り”現象は、トルク伝達室内の油量が
多い程顕著に現れる。この問題を解決する手段として、
例えば特公昭６３−２１０４８号公報には、仕切板の流
出調整孔から流出する油をいったん直径方向の反対側に
導き、そこからトルク伝達室内に供給するようにしたも
のが提案されている。

【０００５】このような構造は、トルク伝達室内に油が
ほとんどなく油溜り室内に多量の油が存在している時に
エンジンが停止した場合、油が油溜り室からトルク伝達
室へ流入しないためエンジン再始動時に“つれ廻り”現
象が発生することはない。しかし、トルク伝達室内に多
量の油が存在している状況でエンジン停止した場合の再
始動時や、運転中の急加速時における“つれ廻り”現象
の防止には効果がなかった。

【０００６】かかる対策としては前記ダムによる排出能
力を大として再始動時や急加速時にトルク伝達室内に残
存する多量の油をできるだけ早く排出させることが必要
である。ダムによる排出能力はダムの大きさ、形状、数
を変えることにより大きくすることが可能である。しか
し、従来の流体クラッチの場合トルク伝達室への油の供
給は油溜り室内に集溜する油に作用する遠心力のみによ
って行われていたため、大きな流出速度が得られず油の
供給能力の小さいという欠点があり、したがって供給能
力を上回って排出能力を設定しても供給能力に見合った
少ない循環量しか得られず、トルク伝達室の油が不足し
必要なファン回転が得られなかった。また油の循環量が
少ないとトルク伝達面間に滞留する時間が長くなりケ−
ス、ディスク間のスリップにより生じる回転差を熱エネ
ルギ−として吸収した油が高温となって劣化を招く。

【０００７】この発明は、ポンプ機構によって油の供給
能力を増大し循環量を大きくして油温の上昇を抑え油や
軸受等の早期劣化を防止することができ、さらに前記し
た各種の状況下における“つれ廻り”現象の発生を防止
してファン騒音を低減しかつ燃費の向上がはかられると
ともに、各種の駆動条件に対応して駆動ディスクからト
ルクを最適状態でケースに伝達し得る液体クラッチを提
供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、駆動部と、
この駆動部によって回転する回転軸と、この回転軸によ
り回転駆動する駆動ディスクと、この駆動ディスクが収
容され、前記回転軸を中心に回転自在に配設される密封
ケースと、該ケース内に前記駆動ディスクを内装せしめ
たトルク伝達室および油を集溜する油溜り室を有し、油
が油溜り室からトルク伝達室に供給されて前記駆動ディ
スクの駆動トルクを前記密封ケースに伝達するようにし
た液体クラッチにおいて、前記密封ケースの内周面に設
けられたダム機構により送油された油をトルク伝達室か
ら油溜り室へ送る排出路と、ケース内部に設けた回転軸
とケース間の回転数の差を利用したポンプ機構と、前記
油溜り室に内設され、前記ポンプ機構により油溜り室内
の油をトルク伝達室へ送込むための供給路および該供給
路の切換弁を内蔵した仕切板と、前記密封ケースの油溜
り室側外側に配置されたソレノイド式アクチュエータ備
え、前記ソレノイドのピストン杆の前進後退に連動して
前記切換弁を作動させる仕組みとなしたことを要旨とす
るものである。

【０００９】また、この発明は、前記ポンプ機構に、ベ
ーンポンプ式またはトロコイドポンプ式またはギヤポン
プ式を用いること、前記ソレノイド式アクチュエータ
は、密封ケース外面に固定され、スリップリングを介し
て給電される構成となし、さらに前記ソレノイド式アク
チュエータは、車体、ラジエ−タ、ファンシュラウドま
たはエンジンブロックにステ−を介して固定されている
ことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】この発明においては、回転軸の回転数とケース
の回転数の差により回転するポンプ機構により油溜り室
内の油が切換弁を介してトルク伝達室内に送込まれ、ケ
ースの内周面に設けたダム機構によりトルク伝達室内の
油が油溜り室内に強制循環される。前記ポンプ機構の切
換弁の制御手段としては、駆動部の冷却水の水温、エン
ジンの回転数、ケースの回転数等を検出するセンサ等
と、マイクロコンピュータ等の制御ユニットを利用して
ソレノイド式アクチュエータを制御する方式を用いるこ
とができる。前記切換弁は、前記センサおよび制御ユニ
ットからの制御信号が出力されない場合は閉じており、
油溜り室からトルク伝達室に連通する供給路が遮断され
る。前記制御信号が出力されると切換弁が開き、油はポ
ンプ機構により供給路を通って油溜り室から吸引された
後加圧されてトルク伝達室内に送込まれ、トルク伝達室
内の油は所要の排出能力を有するダム機構により排出路
を通って再び油溜り室に戻るよう循環する。

【００１１】したがって、切換弁をソレノイド式アクチ
ュエータによって動作させて供給路を開くと油はポンプ
機構の吸引により油溜り室から切換弁および供給路を通
り、ポンプ機構により加圧されて吐出しトルク伝達室に
送られるので、ケース（冷却ファン）の回転数が増加す
る。一方、切換弁をソレノイド式アクチュエータによっ
て動作させて供給路を閉じると、油溜り室からトルク伝
達室に送り込まれる油量が減少または零になりケース
（冷却ファン）の回転数は減少する。

【００１２】この発明では、駆動部の冷却水の水温、エ
ンジンの回転数、ケースの回転数等を検出するセンサか
らの出力信号に基づいて油の供給制御を行うことによ
り、精度よく的確な油量の制御を行うことができ、各種
の駆動条件に対応して駆動ディスクからトルクを最適状
態でケースに伝達することができる。

【００１３】また、油の供給は内蔵ポンプ機構により行
われるため供給能力が大きく、この大きな供給能力に合
わせてダムを設けることにより大きな排出能力が設定可
能であり、これによりエンジン再始動時のみならず、運
転中の急加速時においてもケース側の“つれ廻り”現象
を防止することができ、ファン騒音の低減、燃費の向上
がはかられ、また油の循環量を大きくできる。油の循環
量が大きくなると、トルク伝達面間の滞留時間が短くな
り、油温の上昇が抑制されることにより油や軸受等の早
期劣化を防止でき、長寿命化を計ることができる。

【００１４】

【実施例】図１〜図３はこの発明に係る液体クラッチの
構造例で、図１（Ａ）はポンプ機構にベーンポンプを用
いた例を示す縦断側面図、同図（Ｂ）はベーンポンプの
概略正面図、図２（Ａ）はポンプ機構にトロコイドポン
プを用いた例を示す縦断側面図、同図（Ｂ）はトロコイ
ドポンプの概略正面図、図３（Ａ）はポンプ機構にギヤ
ポンプを用いた例を示す縦断側面図、同図（Ｂ）はギヤ
ポンプの概略正面図、図４はソレノイド式アクチュエー
タを車体に取付けた例を示す要部縦断側面図であり、１
はエンジン等の駆動部、２は回転軸、３は密封ケース、
４は駆動ディスク、５はトルク伝達室、６は油溜り室、
７−１はベーンポンプ機構、７−２はトロコイドポンプ
機構、７−３はギヤポンプ機構、８は切換弁ブロック、
８−１、８−２は供給路、９は切換弁、９−１は弁部
材、９−２はばね、９−３は入口、９−４は出口、１０
はソレノイド式アクチュエータ、１１はピストン杆、１
２は給電用スリップリング、１３はブラシ、１４は軸
受、１５は吐出孔、１６は排出路、１７はダム、１８は
冷却ファンである。

【００１５】すなわち、この発明に係る液体クラッチ
は、駆動部（エンジン）１の駆動によって回転する回転
軸２に、軸受１４を介して大径短寸の密封ケース３が回
転自在に取付けられている。このケース３内は、トルク
伝達室５と油溜り室６とに分けられ、トルク伝達室５内
には回転軸２の端部に固定された円板状の駆動ディスク
４がトルク伝達室５の内周面との間にトルク伝達間隙が
形成されるように収納されており、油溜り室６には切換
弁ブロック８が内設されている。

【００１６】図１に示す液体クラッチの場合は、ケース
３と切換弁ブロック８との間に組込まれたベーンポンプ
機構７−１に、油溜り室６の油が切換弁９を介して供給
路８−１、切換弁９、供給路８−２を通って吸引され、
該ポンプ機構７−１にて加圧された油がケース３に設け
られている吐出孔１５よりトルク伝達室５へ送込まれる
ように構成されている。また、トルク伝達室５と油溜り
室６とは、切換弁ブロック８に設けられている供給路８
−１、８−２、切換弁９、ベーンポンプ機構７−１、吐
出孔１５および排出路１６によって循環路が形成される
ようになっている。また、ケース３の内周面において、
前記トルク伝達室５から油溜り室６へ油をスムースに送
出すため、排出路１６の入口近傍にダム１７が設けられ
ている。ケース３の外側には冷却ファン１８が取付けら
れている。

【００１７】ベーンポンプ機構７−１は、回転軸２の先
端にロータとベーンが取付けられ、ケース３と駆動ディ
スク４（回転軸）間のスリップにより生じる回転数の差
により回転駆動される仕組みとなっており、油溜り室６
内の油が該ポンプ機構により供給路８−１、切換弁９お
よび供給路８−２を介して吸引され、加圧された油が流
出側の吐出孔１５よりトルク伝達室５へ送込まれるよう
になっている。

【００１８】切換弁９は、油溜り室６内に配したブロッ
ク８に組込まれており、その弁部材９−１はばね９−２
によって通常（ＯＦＦ時）は図示のごとく該弁の入口９
−３と出口９−４が遮断されて油はトルク伝達室５へは
流れないようになっている。弁部材９−１が作動（Ｏ
Ｎ）すると入口９−３と出口９−４が連通し油がベーン
ポンプ機構７−１に吸引され、加圧された油が吐出孔１
５を通ってトルク伝達室５へ流れるように切換えられ
る。

【００１９】上記弁部材９−１は、油溜り室６の蓋体６
−１の外面に固定されたソレノイド式アクチュエータ１
０より突出するピストン杆１１の先端に取付けられ、こ
のソレノイド式アクチュエータ１０により流路の切換え
が行われるようになっている。

【００２０】ソレノイド式アクチュエータ１０への給電
は、ケース３の駆動軸側の外表面に固定されているスリ
ップリング１２と、ホルダー内にスプリング等にてスリ
ップリング１２に押圧されているブラシ１３を介して行
われるように回路構成され、ブラシ１３はマイクロコン
ピュータ等からなる制御ユニット（図面省略）に電気的
に接続されている。制御ユニットは、駆動部の冷却水の
水温、エンジンの回転数、ケースの回転数、スロットル
開度等を検出するセンサーからの出力信号に基づいてソ
レノイド式アクチュエータ１０に切換弁制御指令を送る
ように構成されている。

【００２１】また、ケースの内周面には、トルク伝達室
５から油溜り室６へ油を送出すため、排出路１６の入口
近傍にダム機構としてのダム１７を設け、スムースな油
送出しが行われるようになっている。

【００２２】以上のような構成において、制御ユニット
から切換弁制御指令が送られてソレノイド式アクチュエ
ータ１０に通電されると、ピストン杆１１が開方向に動
作して切換弁９の入口９−３と出口９−４が連通し、油
溜り室６内の油がベーンポンプ機構７−１により供給路
８−１、切換弁９および供給路８−２を介して吸引さ
れ、該ポンプ機構にて加圧されて吐出孔１５よりトルク
伝達室５に供給される。このようにしてトルク伝達室５
に供給される油の量が増加すると、トルク伝達室５にお
ける油によるトルク伝達率が高まり、ケース３の回転数
が上って冷却ファン１８が加速する。

【００２３】反対に、ソレノイド式アクチュエータ１０
への通電が遮断されると、スプリング９−２によりピス
トン杆１１が閉方向に動作して切換弁９の入口９−３と
出口９−４が遮断され、油溜り室６からトルク伝達室５
への油の供給が停止するとともに、ダム１７によりトル
ク伝達室５内の油が排出路１４を通って油溜り室６に戻
されることによりトルク伝達率が低下し、ケース３の回
転数が減少して冷却ファン１６が減速する。

【００２４】したがって、ポンプ機構により油溜り室６
への油の送込みが迅速かつ円滑に行われるのみならず、
油の供給能力の増大によりこの供給能力に合わせたダム
１５を使用することができ、そのようにダムの排出能力
を設定することにより、トルク伝達室５内に多量に油が
存在しても、再始動や運転中の急加速時にもトルク伝達
室内の油はダム１５により速やかに排出され、冷却ファ
ン１６の回転数は減少し騒音も低下し無駄な燃料消費が
防止される。また、油の循環量が増大するので、油がト
ルク伝達面間に滞留する時間が短くなり、油温の上昇を
防止できる。

【００２５】図２に示すトロコイドポンプ内蔵の液体ク
ラッチの場合は、ケース３と切換弁ブロック８との間に
組込まれたトロコイドポンプ７−２に、油溜り室６内の
油がトロコイドポンプ機構７−２により供給路８−１、
切換弁９および供給路８−２を介して吸引され、該ポン
プ機構にて加圧されて吐出孔１５よりトルク伝達室５に
供給される。

【００２６】上記トロコイドポンプ機構７−２は、回転
軸２の先端に取付けられたロータがケース３と駆動ディ
スク４（回転軸）間のスリップにより生じる回転数の差
により回転駆動される仕組みとなっている。このトロコ
イドポンプ内蔵の液体クラッチの機能は上記ベーンポン
プ機構内蔵の液体クラッチと同様である。

【００２７】図３に示すギヤポンプ機構内蔵の液体クラ
ッチの場合は、ケース３と切換弁ブロック８との間にギ
ヤポンプ機構７−３が組込まれ、このギヤポンプ機構７
−３により油溜り室６の油が供給路８−１、切換弁９お
よび供給路８−２を介して吸引され、該ポンプ機構にて
加圧されて吐出孔１５よりトルク伝達室５に供給され
る。

【００２８】トロコイドポンプ機構が内接形のギヤポン
プであるのに対し、図３に示すギヤポンプ機構は外接形
ギヤポンプであるため、回転軸３には一方の歯車が取付
けられ、他方の歯車は軸受にて支持され、回転軸２の先
端に取付けられた歯車がケース３と駆動ディスク４（回
転軸）間のスリップにより生じる回転数の差により回転
駆動される仕組みとなっている。この外接形ギヤポンプ
機構内蔵の液体クラッチも機能は前記ベーンポンプ機構
内蔵の液体クラッチと同様である。

【００２９】なお、ソレノイド式アクチュエータ１０は
図１〜図３に示すごとく、ケース３と一体的に取付ける
か、または図４に示すごとく例えば車体１９、エンジン
ブロック、ラジエ−タ、ファンシュラウド等にステ−２
０を介して固定するように設けてもよい。ケース３と一
体的に取付けた場合には、給電のためのスリップリング
１２、ブラシ１３を必要とするが、ケースと別個に取付
けた場合にはこれらは不要である。

【００３０】上記構成によると、ポンプ機構としてベー
ンポンプ機構、トロコイドポンプ機構、ギヤポンプ機構
のいずれを採用した場合でも、駆動部の冷却水の水温、
エンジンの回転数、ケースの回転数、スロットル開度等
に対応した最適の油をトルク伝達室５に存在させて冷却
ファン１８の回転を的確に制御することができるととも
に、トルク伝達室５への油の供給も極めて迅速かつスム
ースに行うことができる。さらに、油の供給能力の増大
により油の循環量を増大できるので、トルク伝達面間に
滞留する時間が短くなり、油温の上昇を防止できる。

【００３１】なお、トルク伝達室への油量の制御因子と
しては、前記の駆動部の冷却水の水温、エンジンの回転
数、ケースの回転数の他、走行風量、外気温、吸気温
度、車速、スロットル開度、急加速の有無、気圧、ノッ
キングの有無、エアコン状態、排気ブレーキ状態等も用
いることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したごとく、この発明に係る液
体クラッチは、ケースの内周面に設けたダム機構と、ケ
ースと駆動ディスク（回転軸）との回転数の差を利用し
て駆動されるポンプ機構を内蔵し、油をトルク伝達室か
ら速やかに排出する機能を備えているため、トルク伝達
室内に油が多量に存在していても、再始動時あるいは急
加速時における“つれ廻り”現象を効果的に防止するこ
とができるとともに、駆動ディスクとケースのトルク伝
達室に供給される油を迅速かつ高精度に制御することに
より、各種の駆動条件に対応して駆動ディスクのトルク
を最適状態でケースに伝達することができ、ファン騒音
の低減および燃費の向上がはかられるとともに、加速性
能の向上を期待できる。また、油の供給は内蔵ポンプ機
構により行われるため供給能力が大きく、この大きな供
給能力に合わせてダムを設けることにより大きな排出能
力が設定可能であり、これにより油の循環量を大きくで
きるので、トルク伝達面間の滞留時間が短くなり、油温
の上昇が抑制されることにより油や軸受等の早期劣化を
防止でき、長寿命化を計る等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る液体クラッチの一例で、（Ａ）
はポンプ機構にベーンポンプを用いた液体クラッチの全
体構成を示す縦断側面図、（Ｂ）はベーンポンプの概略
正面図である。

【図２】ポンプ機構にトロコイドポンプを用いたこの発
明の液体クラッチを例示したもので、（Ａ）はクラッチ
の全体構成を示す縦断側面図、（Ｂ）はトロコイドポン
プの概略正面図である。

【図３】ポンプ機構にギヤポンプを用いたこの発明の液
体クラッチを例示したもので、（Ａ）はクラッチの全体
構成を示す縦断側面図、（Ｂ）はギヤポンプの概略正面
図である。

【図４】ソレノイド式アクチュエータを車体に取付けた
例を示す要部縦断側面図である。

【符号の説明】

１ 駆動部 ２ 回転軸 ３ 密封ケース ４ 駆動ディスク ５ トルク伝達室 ６ 油溜り室 ７−１ ベーンポンプ機構 ７−２ トロコイドポンプ機構 ７−３ ギヤポンプ機構 ８ 切換弁ブロック ８−１、８−２ 供給路 ９ 切換弁 ９−１ 弁部材 ９−２ ばね ９−３ 入口 ９−４ 出口 １１ ピストン杆 １２ 給電用スリップリング １３ ブラシ １４ 軸受 １５ 吐出孔 １６ 排出路 １７ ダム １８ 冷却ファン ２０ ステ−

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動部と、この駆動部によって回転する
   回転軸と、この回転軸により回転駆動する駆動ディスク
   と、この駆動ディスクが収容され、前記回転軸を中心に
   回転自在に配設される密封ケースと、該ケース内に前記
   駆動ディスクを内装せしめたトルク伝達室および油を集
   溜する油溜り室を有し、油が油溜り室からトルク伝達室
   に供給されて前記駆動ディスクの駆動トルクを前記密封
   ケースに伝達するようにした液体クラッチにおいて、前
   記密封ケースの内周面に設けられたダム機構により送油
   された油をトルク伝達室から油溜り室へ送る排出路と、
   ケース内部に設けた回転軸とケース間の回転数の差を利
   用したポンプ機構と、前記油溜り室に内設され、前記ポ
   ンプ機構により油溜り室内の油をトルク伝達室へ送込む
   ための供給路および該供給路の切換弁を内蔵したブロッ
   クと、前記密封ケースの油溜り室側外側に配置されたソ
   レノイド式アクチュエータ備え、前記ソレノイドのピス
   トン杆の前進後退に連動して前記切換弁を作動させる仕
   組みとなしたことを特徴とする液体クラッチ。
2. 【請求項２】 前記ポンプ機構に、ベーンポンプ式また
   はトロコイドポンプ式またはギヤポンプ式を用いること
   を特徴とする請求項１記載の液体クラッチ。
3. 【請求項３】 前記ソレノイド式アクチュエータは、密
   封ケース外面に固定され、スリップリングを介して給電
   される構成となしたことを特徴とする請求項１記載の液
   体クラッチ。
4. 【請求項４】 前記ソレノイド式アクチュエータは、車
   体またはエンジンブロックに固定されていることを特徴
   とする請求項１記載の液体クラッチ。