JPH10184356A - 流体式ファンカップリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンを駆動源とする流体式ファンカップ
リング装置の製品コストの低減化を図る。 【解決手段】 エンジンにより駆動されるウオータポン
プのポンプ軸に直結される軸箱１４と流体式ファンカッ
プリングのドライブ軸１２との間に一方向クラッチ１６
を組込む、回転ムラのある軸箱１４の回転速度増加時に
一方向クラッチ１６をロックさせて軸箱１４の回転をド
ライブ軸１２に伝え、軸箱１４の回転速度低下時に一方
向クラッチ１６を空転させてドライブ軸１２への回転ト
ルクの伝達を遮断し、ドライブ軸１２に回転ムラが生じ
るのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車のエンジ
ンを冷却する流体式のファンカップリング装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】ラジエータを通過した空気の温度変化に
応じて冷却用ファンの回転量を制御する流体式ファンカ
ップリング装置として、特公平８−２３３７６号公報に
記載されたものが従来から知られている。

【０００３】図７（Ｉ）は、上記ファンカップリング装
置を示す。このファンカップリング装置は、冷却用ファ
ン１を支持するケース２内にシリコンオイル等の粘性流
体が充填されたサプライチャンバ３とドライバディスク
１０が組込まれたドライビングチャンバ４とを設け、両
チャンバ３、４間に設けられた仕切板５にポート６を形
成し、そのポート６を開閉する板ばね７の端部を上記仕
切板５に固定している。

【０００４】また、ケース２の前面にバイメタル８を取
付け、そのバイメタル８に板ばね７の押圧用ピン９を設
けている。バイメタル８はラジエータを通過した空気の
温度が設定温度、例えば６０℃以下の場合、扁平の状態
となり、ピン９は板ばね７を押圧し、板ばね７はポート
６を閉じる。また、上記空気の温度が設定温度を越える
と、バイメタル８は図７（II）に示すように、外方向に
わん曲し、ピン９は板ばね７の押圧を解除し、板ばね７
は弾性変形してポート６を開放する。

【０００５】上記の構成から成るファンカップリング装
置の運転状態において、ラジエータを通過した空気の温
度がバイメタル８の設定温度より低い場合、ポート６は
板ばね７によって閉じられているため、サプライチャン
バ３内の粘性流体はドライビングチャンバ４内に流れ
ず、そのドライビングチャンバ４内の粘性流体は、ドラ
イブディスク１０の回転により仕切板５に設けた循環孔
１１からサプライチャンバ３内に送られる。

【０００６】このため、ドライビングチャンバ４内の粘
性流体の量は僅かになり、ドライブディスク１０の回転
による剪断抵抗は小さくなるため、ケース２への伝達ト
ルクは小さく、ファン１は低速回転する。

【０００７】ラジエータを通過した空気の温度がバイメ
タル８の設定温度を越えると、図７（II）に示すよう
に、バイメタル８は外方向にわん曲し、ピン９は板ばね
７の押圧を解除する。このとき、板ばね７は仕切板５か
ら離れる方向に弾性変形するため、ポート６は開放し、
サプライチャンバ３内の粘性流体はポート６からドライ
ビングチャンバ４内に流れる。

【０００８】このため、ドライビングディスク１０の回
転による粘性流体の剪断抵抗が大きくなり、ケース２へ
の回転トルクが増大し、ファン１が高速回転する。

【０００９】このように、ファンカップリング装置は温
度の変化に応じてファン１の回転速度が変化するため、
ウォーミングアップを早めると共に、冷却水の過冷却を
防止し、エンジンを効果的に冷却することができるとい
う特徴を有する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の流体
式ファンカップリング装置においては、ドライブディス
ク１０に設けられたドライブ軸１２をウオータポンプの
ポンプ軸に接続し、上記ウオータポンプをエンジンによ
り駆動し、そのポンプ軸の回転によりドライブディスク
１０を回転させるため、以下のような不都合がある。

【００１１】すなわち、自動車用エンジンは、多シリン
ダであると共にクランクシャフトの１回転中に圧縮と爆
発工程をもつため、クランクシャフトは１回転中に角速
度が変動し、クランクシャフトに捩り振動や回転ムラが
生じる。その回転ムラのあるクランクシャフトの回転に
よってウオータポンプを駆動するため、ポンプ軸も回転
ムラが生じる。

【００１２】回転ムラは、エンジンの高速回転時よりも
低速回転時の方が大きく、アイドリング状態では±１０
数％にも達する場合がある。ウオータポンプのポンプ軸
はエンジン回転数の１．３倍程度で回転するから、アイ
ドリング時には約１．０００rpm 程度で回転する。

【００１３】この場合、エンジン温度が低いとファン１
はドライブ軸１２と切り離されているに等しく、高温の
場合は連結されているに等しい。

【００１４】この結果、ポンプ軸からドライブ軸１２に
加わる回転ムラは、ファン１にも作用することになり、
流体式ファンカップリング装置は、高速回転に耐えるた
めの構造の他に、大きな回転ムラ（回転振動）に耐える
ためのより強固な構造を兼ね備える必要がある。このよ
うな強固な構造をもつことは、結果として、流体式ファ
ンカップリング装置が大型化し、製品価格を押し上げる
ことになる。

【００１５】この発明は、エンジンによって駆動される
ウオータポンプのポンプ軸から流体式ファンカップリン
グに伝えられる回転振動の低減化を図るようにして、流
体式ファンカップリング装置の設計強度を小さくし、製
品コストの低減化を図ることを技術的課題としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明においては、エンジン冷却用のファンを
支持するケース内に流体が充填されたサプライチャンバ
とドライビングチャンバとを設け、両チャンバ間に設け
られた仕切板にポートを形成し、雰囲気温度の変化に応
じて上記ポートの開度を調節する開度調節手段を設け、
前記ドライビングチャンバ内にドライブディスクを組込
み、そのドライブディスクの回転をドライビングチャン
バ内に流入した粘性流体を介してケースに伝えるように
した流体式ファンカップリング装置において、前記ドラ
イブディスクに対してエンジンからの回転を伝える回転
トルク伝達系に一方向クラッチを組込んだ構成を採用し
ている。

【００１７】ここで、エンジンからの回転トルクをドラ
イブディスクに伝える一方向のクラッチの支持は、ドラ
イブディスクに接続されたドライブ軸にエンジンの回転
トルクが伝達される軸箱を嵌合し、その軸箱によって上
記一方向クラッチを支持してもよい。この場合、一方向
クラッチの両側に軸受を組込み、その軸受によってラジ
アル荷重を受け、一方向クラッチに作用するラジアル荷
重を軽減して、上記クラッチを精度よく動作させるのが
好ましい。また、一方向クラッチは、ドライブディスク
とドライブ軸の嵌合部間に組込むようにしてもよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
１乃至図６に基づいて説明する。なお、先に述べた図７
の従来例と同一の部品には同一符号を付して説明を省略
する。

【００１９】図１に示すように、ケース２の端板を貫通
し、軸受１３によって回転自在に支持されたドライブ軸
１２上には筒状の軸箱１４が設けられる。

【００２０】軸箱１４はエンジンによって駆動されるウ
オータポンプのポンプ軸（図示省略）が接続される。そ
の接続のため、軸箱１４にはフランジ１５が設けられて
いる。

【００２１】軸箱１４の内側には、一方向クラッチ１６
と、その両側に一対の軸受１７とが組込まれている。図
２および図３に示すように、一方向クラッチ１６は、ロ
ーラ式の一方向クラッチから成る。この一方向クラッチ
１６は、外輪１８と内輪１９とを有し、外輪１８は軸箱
１４の内径面に圧入され、内輪１９はドライブ軸１２に
圧入されている。

【００２２】外輪１８の内径面には、内輪１９の円筒形
外面２０との間でくさび形空間２１を形成する複数のカ
ム面２２が設けられ、そのカム面２２と内輪１９の円筒
形外面２０間に形成された上記くさび形空間２１内にロ
ーラからなる係合子２３と、その係合子２３をくさび形
空間２１の狭小部に向けて押圧する弾性体２４とが組込
まれている。

【００２３】上記一方向クラッチ１６は、外輪１８が図
３の矢印方向に回転したとき、係合子２３がカム面２２
と円筒形外面２０に係合して、外輪１８の回転が内輪１
９に伝達される。また、内輪１９の回転速度が外輪１８
の回転速度を上回ると、係合子２３は係合が解除され、
外輪１８はフリー回転する。

【００２４】図２に示すように、一方向クラッチ１６の
内輪１９を一方の軸受１７の内輪と共通にすると、一方
向クラッチ１６と一方の軸受１７とを同時に組付けるこ
とができるため、組付けた作業の容易化を図ることがで
きる。

【００２５】なお、一方向クラッチ１６は上記の構成の
ものに限定されない。例えば、内輪１９を省略し、係合
子２３をドライブ軸１２の円筒形外面に対して係脱させ
るようにしたものであってもよい。また、円筒形内面を
有する外輪と内筒形外面を有する内輪間にスプラグを組
込んだ構成のものであってもよい。

【００２６】いま、エンジンによって駆動されるウオー
タポンプのポンプ軸を軸箱１４に直結して、軸箱１４を
回転させると、ポンプ軸には回転ムラがあるため、軸箱
１４は図４に示す速度線図で示すように、（Ｖ＋Δｖ）
と（Ｖ−Δｖ）との間で回転ムラが生じる。

【００２７】軸箱１４の速度増加時、一方向クラッチ１
６の係合子２３がカム面２２と円筒形外面２０に係合す
るロック状態となり、軸箱１４の回転はドライブ軸１２
に伝達される。

【００２８】軸箱１４の速度が減速し始めると、一方向
クラッチ１６の内輪１９の回転速度が外輪１８の回転速
度を上回るため、係合子２３がカム面２２および円筒形
外面２０から係合解除して、一方向クラッチ１６が空転
状態となり、ドライブ軸１２にトルクが伝達されず、ド
ライブ軸１２の回転は徐々に低下する。

【００２９】ドライブ軸１２の回転速度が低下し、その
速度が軸箱１４の回転速度に等しくなると、一方向クラ
ッチ１６は再びロック状態になり、軸箱１４の回転トル
クがドライブ軸１２に伝達される。

【００３０】このように、軸箱１４の回転速度の低下
時、ドライブ軸１２には回転トルクが伝達されず、軸箱
１４の回転速度に等しくなると、ドライブ軸１２に回転
トルクが伝達されるため、ドライブ軸１２は図４の速度
線図で示すように、軸箱１４の回転ムラより遙に狭い範
囲の回転ムラしか発生せず、回転振動が低下した分、流
体式ファンカップリング装置の設計強度を小さくするこ
とができる。

【００３１】図１では、便宜上、図７と同じものを示し
ているが、実際には各部品の寸法は図７のものよりも小
さくすることができ、各部の寸法を図７と同一とする
と、耐久性の向上を図ることができる。

【００３２】図５および図６は、この発明の他の実施の
形態を示す。この実施の形態においては、図１に示す流
体式ファンカップリング装置の軸箱１４を省略し、その
代わりに、エンジンからの回転が伝達されるドライブ軸
１２とドライブディスク１０の嵌合部間に一方向クラッ
チ１６を組込んでいる。

【００３３】一方向クラッチ１６は、ドライブディスク
１０に形成された挿入孔２５に圧入される外輪２６の内
周に鋸歯状の歯２７を形成し、ドライブ軸１２に圧入さ
れる内輪２８上にピン２９を介してラチェット３０を揺
動自在に取付け、そのラチェット３０をスプリング３１
により外径方向に押圧して上記歯２７に係脱させるよう
にしたラチェット式の一方向クラッチから成る。

【００３４】上記のように、ドライブディスク１０とド
ライブ軸１２との間に一方向クラッチ１６を組み込むこ
とによって、ドライブ軸１２の回転を一方向クラッチ１
６を介してドライブディスク１０に伝達することができ
ると共に、ドライブディスク１０の回転速度が回転ムラ
のあるドライブ軸１２の回転速度を上回ると、ドライブ
軸１２からドライブディスク１０への回転伝達が遮断さ
れるので、ドライブディスク１０の回転振動の低減化を
図ることができる。

【００３５】ここで、一方向クラッチ１６におけるラチ
ェット３０を弾性体で形成すると、そのラチェット３０
の弾性変形によってドライブ軸１２からドライブディス
ク１０に伝えられる捩り振動をさらに低下させることが
できる。

【００３６】実施の形態では、一方向クラッチとして、
ローラ式一方向クラッチと、ラチェット式一方向クラッ
チを示したが、一方向クラッチはこれに限定されるもの
ではない。例えば、スプラグタイプの一方向クラッチを
用いてもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、この発明においては、エ
ンジンの回転トルクを一方向クラッチを介してドライブ
ディスクに伝えるようにしたので、ドライブディスクに
伝達される回転振動の低減化を図ることができる。この
ため、流体式カップリング装置の設計強度を小さくする
ことができ、製品コストの低減化を図ることができる。

【００３８】また、一方向クラッチの両側に軸受を設け
ることにより、その軸受によってラジアル荷重を受ける
ことができるため、一方向クラッチに作用するラジアル
荷重は小さく、一方向クラッチを高精度に作動させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る流体式ファンカップリング装置
の実施の形態を示す断面図

【図２】同上の一方向クラッチ部の拡大断面図

【図３】図２のIII − III線に沿った断面図

【図４】同上ドライブ軸の速度線図

【図５】この発明の他の実施の形態を示す断面図

【図６】同上の一方向クラッチの断面図

【図７】（I ）は従来のファンカップリング装置の断面
図、（II）は作動状態を示す断面図

【符号の説明】

１ 冷却用ファン ２ ケース ３ サプライチャンバ ４ ドライビングチャンバ ５ 仕切板 ６ ポート １０ ドライブディスク １２ ドライブ軸 １４ 軸箱 １６ 一方向クラッチ １７ 軸受

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン冷却用のファンを支持するケー
   ス内に流体が充填されたサプライチャンバとドライビン
   グチャンバとを設け、両チャンバ間に設けられた仕切板
   にポートを形成し、雰囲気温度の変化に応じて上記ポー
   トの開度を調節する開度調節手段を設け、前記ドライビ
   ングチャンバ内にドライブディスクを組込み、そのドラ
   イブディスクの回転をドライビングチャンバ内に流入し
   た粘性流体を介してケースに伝えるようにした流体式フ
   ァンカップリング装置において前記ドライブディスクに
   対してエンジンからの回転を伝える回転トルク伝達系に
   一方向クラッチを組込んだことを特徴とする流体式ファ
   ンカップリング装置。
2. 【請求項２】 前記ドライブディスクに接続されて前記
   ケースを貫通するドライブ軸にエンジンからの回転トル
   クが伝達される軸箱を嵌合し、その軸箱とドライブ軸と
   の間に前記一方向クラッチを組込んだことを特徴とする
   流体式ファンカップリング装置。
3. 【請求項３】 前記一方向クラッチの両側にドライブ軸
   と軸箱とを相対的に回転自在に支持する軸受を設けたこ
   とを特徴とする請求項２に記載の流体式ファンカップリ
   ング装置。
4. 【請求項４】 前記ドライブディスクと、そのドライブ
   ディスクを支持し、エンジンからの回転トルクが伝達さ
   れるドライブ軸との間に前記一方向クラッチを組込んだ
   ことを特徴とする請求項１に記載の流体式ファンカップ
   リング装置。
5. 【請求項５】 前記一方向クラッチがローラ式一方向ク
   ラッチから成る請求項１乃至４のいずれか一つに記載の
   流体式ファンカップリング装置。
6. 【請求項６】 前記一方向クラッチがラチェット式一方
   向クラッチから成る請求項１乃至４のいずれか１つに記
   載の流体式ファンカップリング装置。