JPH0830507B2

JPH0830507B2 - 流体継手装置

Info

Publication number: JPH0830507B2
Application number: JP61250594A
Authority: JP
Inventors: マリオンライトジェラード
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1985-10-21
Filing date: 1986-10-21
Publication date: 1996-03-27
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: DE3635627C2; JPS62110031A; US4627523A; DE3635627A1

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は回転トルク伝達流体継手（カップリング）
装置、特に、熱を消散させると共に粘性流体を冷却する
能力が装置のトルク伝達能力に対する制限フアクターと
なるような装置に関する。

（従来の技術）この発明を利用するタイプの回転流体継手装置は多く
の利用例を有しており、その最も一般的なものは自動車
エンジンのラジエータに関連する冷却フアンを駆動する
ことである。この種の継手装置はしばしば、「粘性フア
ン駆動装置」と呼ばれており、その理由はこの装置が高
粘性流体を利用して、粘性せん断牽引力により入力継手
部材（クラッチ）から、冷却フアンがボルト止めされた
出力継手部材（ハウジング）へトルクを伝達するように
なっているからである。

この発明は比較的高トルクの粘性フアン駆動装置、す
なわち約２〜12馬力を冷却フアンに伝達できる装置に利
用される時に、特に有利である。典型的なものとして、
クラッチおよびハウジングは、せん断空間を画定する複
数の相互にかみ合わされたランドおよび溝を画定してい
る。このせん断空間が粘性流体で満たされると、トルク
がラッチの回転に応じて、クラッチからハウジングへ伝
達される。

トルクの伝達中、ランドと溝との間の粘性流体のせん
断の結果、実質的な熱が発生する。発生される熱量はフ
アン駆動装置の「スリップ」速度、すなわちクラッチの
速度とハウジングの速度との差に比例する。粘性せん断
の結果として発生する熱を消散する能力により、装置の
トルク伝達能力が制限されることが一般に良く知られて
いる。粘性流体の温度が所定の最大温度を越えると、流
体の粘性特性が劣化し、それにより流体のトルク伝達能
力が失われるようになる。

この発明の譲受人に譲渡されている米国特許第2,856,
122号明細書において、クラッチーが一対の弓形チヤン
ネルを画定しており、そこを介して流体が作動室から貯
蔵室へ戻しポンプ給送されるようにした流体継手装置が
開示されている。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、この米国特許第3,856,122号明細書に示され
る継手装置においては、ハウジングが入力部をなし、ク
ラッチが出力部をなしている。したがって、弓形チヤン
ネルは流体をある程度冷却する位置にあるのに対して、
通常の流体継手装置で、クラッチが入力部でハウジング
が出力部をなすものでは、この種のチヤンネルはピスト
ン空気の流動に関して、実質的な冷却をもたらすような
位置にはない。

したがって、この発明の目的は熱を消散させると共に
粘性流体を冷却する改良された能力を有することによ
り、装置のトルク伝達能力を増大する流体継手装置を提
供することである。

この発明のさらに特別の目的は、作動室および貯蔵室
から分離された流体室を包含し、この室を流動する流体
から熱を消散させるようにした流体継手装置を提供する
ことである。

（問題点を解決するための手段）本発明の上述したおよびその他の目的は、以下のよう
に構成された流体継手装置によって達成される。すなわ
ち、第１回転継手アンセンブリは回転軸心を定め、包囲
体手段が第１回転継手アセンブリと関連してこれらの間
に流体室を形成している。バルブ手段は、第１回転継手
アセンブリと関連し、流体室を流体作動室と流体貯蔵室
とに区分するように配置される。第２回転継手部材は、
流体作動室内に配置され、第１回転継手アセンブリと相
対的に回転することができる。バルブ手段は、流体作動
室と貯蔵室との間の流体の流動量を制御すると共に前記
流体作動室から前記流体貯蔵室に流体を還流させる。

改良された流体継手装置は以下の特徴を備えている：（ａ）前記第１継手アセンブリは、回転軸心に対して前
記流体作動室から径方向の外方の離れた位置に冷却流体
室（65）が形成され、前記流体作動室からの流体を前記
冷却流体室に流入させる流入開口（67）と、前記冷却流
体室からの流体を前記流体作動室に流出させる流出開口
（77）とが形成されている。

（ｂ）前記第１継手アセンブリと前記第２継手部材との
間の相対回転に応じて、流入開口から前記冷却流体室内
に流体を導入させるように、前記流体作動室に隣接して
第１流体指向手段（69）が配置されている。

（ｃ）前記第１継手アセンブリと前記第２継手部材との
間の相対回転に応じて、前記流出開口から前記流体作動
室内に流体を導出させるように、第２流体指向手段（7
5）を前記流出開口に隣接して配置されている。

（ｄ）前記冷却流体室を前記流体作動室の実質的な部分
の回りに周方向に延在するように形成され、流体が前記
冷却流体室を流動することによって相当量の熱量が前記
第１継手アセンブリに伝達されるようになっている。。

（作用）このような構成とすることにより、流体作動室の流体
は、第１流体指向手段によって流入開口から冷却流体室
に流入し、流体作動室の実質的な部分の回りを流体作動
室と並行に流動し、第２流体指向手段によって流出開口
から流体作動室に戻される。冷却流体室が流体作動室か
ら半径方向外方に離れて配置されているため、せん断に
よって発生する流体の熱量は、冷却流体室を流動する際
に、第１流体継手アセンブリに伝達されて消散すること
となる。

（実施例）この発明を限定するためのものではない図面におい
て、第１図はこの発明が利用されるタイプの流体継手装
置の好ましい実施態様を示している。流体継手装置は、
総体的に11で示される入力継手部材と、総体的に13で示
される出力アセンブリとを包含している。出力継手アセ
ンブリ13はハウジング部材15およびカバー部材17を包含
しており、これらの部材15および17は複数のボルト19に
より相互に固定されている。液体継手装置は自動車エン
ジンにより駆動されると共に、自動車エンジン付属品、
たとえばラジエータ冷却フアン（図示しない）を駆動す
るようなっており、前記フアンは部材15に形成された複
数のねじ孔21によりハウジング部材15にボルト止めされ
ている。しかし、この発明の利用は特に後述するものを
除いて、特別の流体継手形態または適用例に限定される
ものではない。

継手装置は入力シヤフト23を包含し、これに入力継手
部材11が取付けられている。入力シヤフト23は、ハウジ
ング部材15の内径に着座されるベアリングセット25の内
側レースの支持体としての機能を有すると共に、入力シ
ヤフト23の前端部（第１図において左端部）は、カバー
部材17の内径に着座されるローラベアリングセット27の
内側レースとしての機能を有している。

入力継手部材11は総体的に環状であると共に、ハブ部
分29と環状ディスク状部分31とを包含している。ハブ部
分29は入力シヤフト23の中間部分に加圧されて、入力シ
ヤフト23の回転により入力継手部材11が回転されるよう
に構成されている。

ハウジング部材15とカバー部材17とは共働して流体作
動室33を形成し、この流体作動室33の内部に入力継手部
材11が回転可能に配置されている。カバー部材17は、総
体的に35で示されているカバーアセンブリと共働して、
それらの間に流体貯蔵室37を形成している。作動室33を
貯蔵室から区分するために、カバー部材17の半径方向内
側部分は、流体継手装置の「バルブ手段」の一部分を構
成している。

カバー手段35は中央開口を画定するようにスタンプ加
工されたカバー部材39を包含しており、この開口には、
その構造および作動が良く知られていると共に、総体的
に41で示される温度応答性バルブ制御装置が受容され
る。装置41はバルブアーム43の移動を制御するようにな
っている。良く知られるように、バルブアーム43の移動
により、カバー部材17に形成された充填開口45を介して
貯蔵室37から作動室33への流体の流量が制御される。

カバー部材17は、作動室33と連通する軸心方向通路47
と、軸心方向通路47から貯蔵室37へ流体連通させる半径
方向通路49とを画定している。軸心方向通路47に隣接し
てポンプ要素（ワイパー）51が配置されて、作動室33内
の相対回転流体に係合して、比較的高い流体圧力を有す
る局部領域を発生させるようになっている。その結果、
良く知られるように少量の流体が継続的に貯蔵室37内へ
通路47および49を介して戻しポンプ給送される。

主題の実施態様においては、ディスク状部分31の後面
は複数の環状ランド53を形成していると共に、ハウジン
グ部材15の隣接面は複数の環状ランド55を画定してお
り、これらランド53および55は相互にかみ合配置され、
それらの間にせん断空間を画定している。同様に、部分
31の前面は複数の環状ランド57を形成していると共に、
カバー部材17の隣接面は複数の環状ランド59を画定して
おり、ランド57および59は相互にかみ合配置され、それ
らの間にせん断空間を画定している。明らかなように、
この発明はかみ合配置されるランドを備えるタイプの流
体継手装置に限定されるものではない。しかし、かみ合
配置されたランドを備える継手装置が一般に、その種の
ランドを備えないものより比較的大きなトルク伝達能力
を有しており、この発明はこの種の高トルク継手装置に
特に適するものである。

第１図において、制御装置41において周囲温度が装置
の作動の必要性を表示した時の、継手装置の通常作動中
の流体流動経過に関して簡単に説明することにする。周
囲温度によりフアンの作動が指示された時、制御装置41
はバルブアーム43を、少なくとも部分的に充填開口45を
覆わない位置へ移動し、それにより流体が貯蔵室37から
作動室33へ流動される。作動室33へ流入した流体は後部
ランド53および55間、および前部ランド57および59間を
流動して、前部および後部せん断空間を満たす。その結
果、入力継手部材11から出力継手アセンブリ13へトルク
が伝達される。継手部材11の外周縁へ向かう作動室33内
の流体の少量部分が、作動室から貯蔵室へ前述のように
戻しポンプ給送される。

第１図において、ハウジング部材15は半径方向外方フ
ランジ部分61を含み、これに対してカバー部材17は半径
方向外方フランジ部分63を含み、このフランジ部分61と
63はボルト19によってシール係合するように対向して保
持されている。

第１図と共に第２図に示すように、出力継手アセンブ
リの回転軸心に対して作動室33から径方向外方に離れて
位置するフランジ部分63には略環状の凹所65が形成され
ており、この略環状の凹所は冷却流体室として、すなわ
ち流体を作動流体室と平行に流動させて、より効果的に
熱を消散させるカバー部材17のフランジ部分63に熱を伝
達するチャンバとして主に機能する。

第２図に概略的に示すように、凹所65はフランジ部分
63全体の回りに周方向に延在している。

第３図によりこの発明を詳細に説明する。第３図にお
いて、入力継手部材11（およびディスク状部分31）は、
出力継手アセンブリ13およびカバー部材17に相対的に反
時計方向に回転する。したがって、継手部材11外周縁と
継手アセンブリ13との間の流体も、継手アセンブリ13に
相対的に反時計方向に移動する（矢印参照）。

第５図と共に第３図において、環状凹所65が、ハウジ
ング部材15により画定されることが好ましい流入開口67
により、作動室33と流体連通している。流体指向部材69
が作動室33内に流入開口67に隣接して配置されていると
共に、ここでは傾斜面70を画定するくさび状部分を包含
するように図示されているが、部材69は、継手部材11と
継手アセンブリ13との間の相対回転に応じて、液体を流
入開口67を介して凹所65へ指向させる任意の形状を有す
ることができる。

液体は環状凹所65へ流入してから、この凹所を介して
反時計方向に、実質的に継手装置の円周領域全体にわた
って流動する。流体が凹所65を流動する時、実質的な熱
量が凹所65の流体から隣接するフランジ部分63へ伝達さ
れ、そこから熱は良く知られるように複数の冷却フイン
71により消散される。

第３図と共に第４図において、この主題実施態様にお
いては環状凹所は各ボルト19の回りに延びており、各ボ
ルト19は環状ローリング73により包囲されており、その
機能はボルト19とフランジ部分63との間の空間を介して
凹所65から流体が漏出することを防止することである。

第３図と共に第６図において、流体は凹所65を介して
装置の回りを円周方向に流動する時、流体は最終的に凹
所65の端部に到達し、屈曲端部壁75（第３図参照）に衝
突し、これは流体指向手段として作用しており、それに
よりポンプ要素51によりもたらされるのと同様に、局部
的な領域で圧力上昇がもたらされる。凹所65の端部に隣
接して、第６図にハウジング部材15により画定されるよ
うに示される流出通路77が配置されている。流出通路77
は環状凹所65の端部からの比較的低温の流体を作動室33
へ戻し連通させている。流出通路77は総体的に下流方向
（第３図の矢印方向）に延長し、通路77が流入開口67の
下流側位置で作動室33に連通して、凹所65からの冷却さ
れた流体が作動室33へ、そして凹所65へ短絡することを
最少にするようにすることが好ましい。軸心方向断面図
である第５図において、通路77は第５図の平面を角度を
もって横断している。さらに、第６図から明らかなよう
に、冷却された流体は作動室33の後部（第６図において
右端部）に連通しているのに対して、流入開口67は作動
室の前部に隣接して配置されている。

したがって、本発明は、改良された流体の冷却と熱の
消散能力を有する流体継手装置を提供している。特に本
発明は、作動室33から離れ、かつ貯蔵室からも離れた環
状の流体冷却凹部65を提供し、これによって熱が凹部65
内の流体からフランジ部分63に伝達され、消散するので
ある。

この発明の種々の変更および修正が、これまでの明細
書を読み、かつ理解することにより明らかであろう。特
許請求の範囲内のものである限りこれらすべての変更お
よび修正はこの発明の一部に包含されるものである。

（発明の効果）以上述べて来たように、この発明によれば、第１継手
装置に流体冷却室を設け、流体作動室内の流体を該流体
冷却室に導き、ここで冷却して、流体作動室に戻すよう
にしたことから、トルク伝達機能の向上化を図ることが
できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明が利用されるタイプの代表的な流体継
手装置の上半体を示す軸心方向断面図、第２図は冷却流
体室を包含するカバー部材のフランジ部分を主として示
す、第１図の２−２線に沿う異なる縮尺の概略横断面
図、第３図はこの発明の一部分を詳細に示す第２図と同
様の拡大概略横断面図、第４図は第３図の４−４線に沿
う第１図と同様の拡大軸心方向断面図、第５図は第３図
の５−５線に沿う第１図と同様の拡大軸心方向断面図、
第６図は第３図の６−６線に沿う第１図と同様の拡大概
略軸心方向断面図である。 11……入力継手部材（第２回転継手部材）、13……出力
継手アセンブリ（第１回転継手アセンブリ）、35……包
囲体手段 33……流体作動室、37……流体貯蔵室 43……バルブ装置、65……冷却流体室 67……流入開口、69……第１指向手段 75……第２指向手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸心を定める第１回転継手アセンブリ
（13）と、該第１回転継手アセンブリとの間に流体室を
形成する包囲体手段（35）と、前記流体室を流体作動室
（33）と流体貯蔵室（37）とに区分するように前記第１
回転継手アセンブリに設けられたバルブ手段と、前記流
体作動室内に前記第１回転継手アセンブリと相対的に回
転可能に配置された第２回転継手部材（11）とを備え、
前記バルブ手段が前記流体貯蔵室から流体作動室への流
体の流量を制御すると共に前記流体作動室から前記流体
貯蔵室に流体を還元させる流体継手装置において、（ａ）前記第１継手アセンブリの回転軸心に対して前記
流体作動室から径方向の外方の離れた位置に冷却流体室
（65）を形成し、前記流体作動室からの流体を前記冷却
流体室に流入させる流入開口（67）と、前記冷却流体室
からの流体を前記流体作動室に流出させる流出開口（7
7）とを形成し、（ｂ）前記第１継手アセンブリと前記第２継手部材との
間の相対回転に応じて、流入開口から前記冷却流体室内
に流体を導入させるように、前記流体作動室に隣接して
第１流体指向手段（69）を配置し、（ｃ）前記第１継手アセンブリと前記第２継手部材との
間の相対回転に応じて、前記流出開口から前記流体作動
室内に流体を導出させるように、第２流体指向手段（7
5）を前記流出開口に隣接して配置し、（ｄ）前記冷却流体室を前記流体作動室の実質的な部分
の回りに周方向に延在するように形成し、流体が前記冷
却流体室を流動することによって相当量の熱量が前記第
１継手アセンブリに伝達されることを特徴とする流体継手装置。
【請求項２】前記冷却流体室は、前記回転軸と同心の略
環状の室からなることを特徴とする、特許請求の範囲第
１項に記載の流体継手装置。
【請求項３】前記第１回転アセンブリがハウジング部材
（15）とカバー部材（17）とからなり、該ハウジング部
材およびカバー部材はそれぞれフランジ部分（61）（6
3）を含み、該フランジ部分は前記流体作動室の径方向
外側において互いにシール係合するように対向して配置
されていることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に
記載の流体継手装置。
【請求項４】前記ハウジング部材および前記カバー部材
の前記フランジ部分が共働して前記冷却流体室を形成し
ていることを特徴とする、特許請求の範囲第３項に記載
の流体継手装置。
【請求項５】前記冷却流体室は、前記ハウジング部材の
フランジ部分と対向して配置される前記カバー部材のフ
ランジ部分の表面に形成された略環状の凹所からなるこ
とを特徴とする、特許請求の範囲第４項に記載の流体継
手装置。
【請求項６】前記バルブ手段は、前記流体室を前記流体
作動室と前記流体貯蔵室とに区分するように配置された
隔壁部材（43）と、前記隔壁部材に形成された流体を前
記貯蔵室から前記流体作動室に流通させる流体流入ポー
ト（45）とを備え、さらにバルブ手段は、前記第１継手
アセンブリと前記第２継手部材との間の相対回転に応じ
て前記流体作動室から前記流体貯蔵室に流体をポンプ給
送するポンプ手段（51）を備えてなることを特徴とす
る、特許請求の範囲第１項に記載の流体継手装置。
【請求項７】前記第１継手アセンブリと前記第２継手部
材との間の相対回転によって流体の流動方向が規定さ
れ、前記第１継手アセンブリと相対的に、前記流体が前
記冷却流体室を前記流動方向に流動することを特徴とす
る、特許請求の範囲第１項に記載の流体継手装置。
【請求項８】前記冷却流体室は、前記流体作動室全体の
実質的な回りに円周方向に延びる略環状の室からなるこ
とを特徴とする、特許請求の範囲第７項に記載の流体継
手装置。
【請求項９】前記第２流体指向手段および前記流出開口
は、前記流出開口から前記流体作動室に流体を流出させ
るように、前記第１流体指向手段の下流側位置に配置さ
れた通路手段を含むことを特徴とする、特許請求の範囲
第８項に記載の流体継手装置。
【請求項１０】回転軸心を定める第１回転継手アセンブ
リ（13）と、該第１回転継手アセンブリと間に流体作動
室（33）を形成する包囲体手段（35）と、前記流体作動
室内に前記第１回転継手アセンブリと相対的に回転可能
に配置された第２回転継手部材（11）とを備えた流体継
手装置において、（ａ）前記第１継手アセンブリの回転軸心に対して前記
流体作動室から径方向外方の離れた位置に冷却流体室
（65）を形成し、前記流体作動室からの流体を前記冷却
流体室に流入させる流入開口（67）と、前記冷却流体室
からの流体を前記流体作動室に流出させる流出開口（7
7）とを形成し、（ｂ）前記第１継手アセンブリと前記第２継手部材との
間の相対回転に応じて、流入開口から前記冷却流体室内
に流体を導入させるように、前記流体作動室に隣接して
第１流体指向手段（69）を配置し、（ｃ）前記第１継手アセンブリと前記第２継手部材との
間の相対回転に応じて、前記流出開口から前記流体作動
室内に流体を導出させるように、第２流体指向手段（7
5）を前記流出開口に隣接配置し、（ｄ）前記冷却流体室を前記流体作動室の実質的な部分
の回り全体に周方向に延在するように形成し、流体が前
記冷却流体室を流動することによって相当量の熱量が前
記第１継手アセンブリに伝達されることを特徴とする流体継手装置。