JPS5817233A - 流体継手 - 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】 この発明は流体継手、特に一般にトルク応答式と称する
流体継手に関する。

この発明に係わる形式の流体継手は多くの目的を有する
が、この発明は特に車輛エンジンのラジェータ冷却ファ
ン駆動用の流体継手に適し。

以下の説明もこれに関連して述べる・ この発明にかかる流体継手は、カバーとともに流体室を
その内部に形成する出力用第１継手部材を一般に含む、
この流体室内には入力用第２継手部材が配設され、この
第２継手部材は第１ｆｉｌＡ手部材の隣接する表面と協
働して剪断空所を形成する。この剪断空所は粘性流体（
一般にシリ：１）流体）をもって充たされ、トルクがこ
の粘性流体の剪断作用によって第２継手部材から第１継
手部材に伝達される。よって、この温式の流体継手は粘
性流体継手とも謂われ、ラジェーター冷却ファンの駆動
に用いられるときは、粘性流体ファン駆動装置と称する
。

従来の粘性流体継手は、トルク応答式、即ちただ１つの
流体室（作用流体ＩＩ）のみを含み、この継手の出力速
度（ファン速度）はこの継手のトルク伝達能力によって
のみ制限されていた。

一般のトルク応答性継手において機関のアイドル運転時
、（即ち低入力速度）のファン速度を増大するには、剪
断面積又は流体粘度のいずれ・かを、もしくはその両方
を増大することが必要であった。しかしξれを実施する
とファンによってラジェータの比較的軽度の冷却が要求
されると館に高いエンジン速度にお〜１て、流入押込み
空気のために過度のファン速度に適する。これとは逆に
、剪断面積を減少し又は流体粘度を減することにより、
高いエンジン速度においてファン速度は減少される。こ
れＫよってニンジンのアイドル運転時にファン速度が不
十分とな９、この結果エンジンの過熱な生ぜＬめる・従
来技術においてはこれらの諸間懸点を克服するために、
分離した作用室と貯留室をもつトルク応答式粘性流体継
手を提供し、さらに比較的高いエンジン速度において、
作用室から貯留室に流体を連通させるためのある種の遠
心作動盟弁を提供して、ファン速度を制限する継手を提
供した。しかしこの継手はその構造が複雑でかつ高価で
あ〕、一般に商業的には成功しなかった。

これらの問題点を解決するために、従来技術ＫｊｉＰい
て温度応答式粘性流体継手が開発され。

これは冷却を必要とすると會、温度応答弁が充填オリフ
ィスを通って貯留室から作用室に流体ｉｌ−流通させる
ものである。このような継手はまた冷却が必要でな〜と
ｔは、排出オリアイスを通って作用室から貯留１１に流
体を圧送１せるポンプ装置を含む、温度応答式帖性謝輔
呼はトルク応答式継手よりもかな〕複雑かつ高価ではあ
るが商業的には成功した。

従って、この発明の目的は、低い入力速度において比較
的高い出力速度、および高い入力速度Ｋかいて比較的低
い出力速度を得ることができる流体継手を提供するにあ
る。

この発明のさらに詳細な説明は、複雑かつ高価な弁手段
、温度制御装置等を必要とせずに、上記目的を達成する
トルク応答式粘性流体継手を提供するＫある。

この発明の上記および他の目的は、第１継手部材と、第
１継手部材と組合わされて流体室を形成する力／９−と
流体室を作用室と貯留室とに分離するように配置された
分離部材を含む型式の流体継手の提供によって達成され
る、第２継手部材が作用室内に配設され、第１継手部材
と相対回転が可能である。２つの継手部材は協働して剪
断空所を形成し、この剪断空所はその中の流体の存在に
応答してトルクを伝達するように作用する。

この発明の特徴とすると仁ろは１分離部材が作用室と貯
留室との間で流体な流通させる流体オリフィスを有する
ことにある。ポンプ装置が分一部材又はｆｌｉ１継手部
材と作動的に組合わされで、オリフィスを通して作用室
から貯留室に流体を圧送し、第１継手部材と第２継手部
材との回転速度差が予め定めた値を超えるときに＠脱状
態を達成する。この流体オリアイスは、速度差が予め定
めた値以下のときは、貯留室内の流体に作用する遠心力
がポンプ装置によって発生した圧力に打勝って、オリフ
ィスを通して貯留室から作用室に流体を通流させて、保
合状態を達成する。

以下に図面を参照しつつこの発明を述べる。

必ずしもこの発＠を限定するものではない図面において
、第１図はこの発明を用いる流体−手の１好適実施例を
糸す、この継手は入力用第２継手部材１１および出力用
第１継手部材１３を含む。もし乙の発明の粘性継手がラ
ジェータ冷却ファンの駆動装置として用いられる場合。

このファン（図示せず）は複数のねじ山付き孔１ＢＫよ
って第１継手部材１３１／ルト結合される。この継手は
第２継手部材１１が取り付けられた入力軸１７を含み、
該入力軸１７は二ｙジνの水ポンプ（図示せず）の７ラ
ンジＫｄルト結合されるフランジＰＫよって回転駆動さ
れる。入力軸１フは第１１ｍ手部材１３の中心孔に着座
する軸受１９の内レース用の支持部として機能する。

第２継手部材１′１は軸ｌフの前方端によって支持され
るＩ・プ部分２１をもつ環状円板形のものである。ノー
プ部分２１は軸１１のセレーシ曹ン部分２３に圧しばめ
された一口をもって〜する。

ハブ部分２１は、それが軸受１ｇの内レースの側部と当
接するまでセレーシ璽ン部分２３上に圧入され、かつ軸
１丁の出力端（第１図の左端）Ｋは第８継手部材１１を
軸１７に確実に保持するための保持部分８Ｉｓが設けら
れる。

第３継手部材１３は、転圧部分ｓ９などＫよって固定さ
れたカッ臂−２１をもっている。第１継手部材１３およ
び力／１−２７は両者間に流体室を形成し１分離Ｉ［３
１が流体室を作用室３３と貯留１１３１Ｓとに分離する
０作用室３３を１第２継手部材１３と分離板３１との関
に形成される―第３継手部材１１は、／・プ部分２１と
一体的に形成されることが好適な環状円板部分３７を含
む。この円板部分８７はその後面に複数の同心の環状ラ
ンド３會を含み、いつぼ５第１１１手部材１３は環状ラ
ンド３９とはめ合う複数の同心の環状ランド４１を有す
る。これらの入組んだランド３９．４１間の空所は、ラ
ンド３９゜４１から半径方向外方に位置する一手部材１
１、ｌｓ間の空所とともに、剪断空所を形成し、これに
よって粘性流体が剪断空所内に存在するとぎ部材ＩＳＫ
部材１１からトルクが伝達される。

この発明による粘性流体−手の態様は、その一般的な動
作と同様に、蟲業界においで公知であるから、詳細な説
＠は省略する。

籐り図において、第１図とともに考察して。

分離板３１の一綱について述べる７分離板鴇１は中心孔
４３を含み、この孔は製造過程に＊％−て用いられる。

第８図に示すように分離板３１の外周辺附近に、流体オ
リフィス４ｓが配置され、このオリフィス４ｓの機能は
１作用室３ｓと貯留室Ｓ５との間の流通を許すにある。

この発明の１態様として、オリフィス４６を通る流体は
、その詳細を後述するようにいずれの方向にも流通可能
である。１ｙ！ンプ要素４７が流体オリフィス４５の近
傍に配置され、この要素４７はこの実施例では、金属型
打ち成形による凹部となっている。当業界において公知
のようｋ、継手部材１１．１３が第２図の矢印で示す方
向に回転するとき、流体圧力の発生が／ｙプ要素４丁の
前方側部（第２図において左側）Ｋ起る。

分離板３１の作用室３３側に圧力が発生し、流体オリフ
ィス４６を通〕作用室３３から貯留室４５への流れを生
じさせる。この場合、オリフィス４ｓは排出オリフィス
として機能する。

当業者には公知のように、上述のように排出させるため
の十分な圧力な発生するがンプ畳素４７の能力は、継手
のすべ９速度、即ち継手部材１１と継手部材１３の回転
速度間の差の関数である。このすべｐ速度が増大すると
、ポンプ要素４１の前縁部を衝撃する流体の回転速度が
増大し、これによって上記の圧力生成が増大する。予め
定めたすぺ〕速度以下では、ポンプ要素４１によって生
じた圧力は比較的低−％、比較的低いすべり速度の範囲
内では、低入力速度に対応し、貯留ｆｆ１３Ｂ内の流体
に作用する遠心力は、流体オリフィス４Ｂの区域にお〜
・て貯留室３Ｓ内に十分大館な圧力を発生し、／ンプ要
素４１によって発生された流体圧力に打勝つＯこの流体
圧力が貯留室３５内で増大すると、流体オリフィス４５
を通る流体は貯留室３５から作用室３３に流通する。乙
の状態において流体オリフィス４５は充填オリフィスと
して機能する。

ポンプ要素をもつ盟弐の温度応答式粘性流体継手Ｋｆｉ
Ｐいて、排出オリフィスを通り貯留室から作用室へ流れ
が発生することが知られて−することに注目すべきであ
る。このような流れ（１一般にブリードパックと称し、
かつ常にこの型式の継手においては望ましくないものと
考えられている。

分離板３１はまた２次充填オリフィス４９【第１．第２
図を含む、２次充填第１］フイス４ｓはもし流体オリフ
ィス４Ｂだけでは不十分な充填が起れば設けられる。２
次充填オリフィス４９が必要かどうかの決定は、そのサ
イズおよび位置と同様に以下に詳述する。

一般に２次充填オリフィス４９の必要性は、粘性流体継
手によって駆動されるファンのトルクに関係する。ファ
ンのトルクとは、与えられた速度である特定のファンを
回転するのに要するトルクを１１１５．もしこの粘性流
体継手カニ比較的低いトルクのファンを駆動するのに用
％、１られるならば、流体オリアイス４５＆’通る流体
で十分な充填量が得られ、従って２次充填オＩＪフイス
４９の必要はない、もし粘性流体継手力罵中庸トルクフ
ァンとともに用いられれば、　／ｊＳサイズの２次充填
オリフィス４９が必要となるであろう、もしこの継手が
比較的高いトルクのファンとともに用いられるならば、
必要とする２次充填オリフィスのすイズは若干増大しな
ければならない。

この発明の他の主要な特色は、粘性流体継手に用いられ
る流体の粘性に関することである・一般に知られている
ように、粘度が小さ％１％程オリフィスを通る流体の流
れは容易になる。普通のトルク応答式継手においては、
貯留室を備えずに単に作用室のみを具備するから、流体
の粘性は一般に高い入力速度において過度の出力速度を
もつことなく、低い入力速度において合理的に良好な出
力速度を得る仁とを配慮して選択される。しかし高速度
においてポンプ吐出能力を発揮するこの発明に係る装置
の使用は、ｊＬ好な低速特性を得るために比較的高い粘
性流体の使用を可能にするが、大部分の流体は作用室か
らｄｙプ作用によって吐出されるから高い入力速度によ
っても過度の出力速度（および騒音や馬力消費）を生じ
させない、この結果、流体を含む剪断空所は円板部分８
丁の外周と継手部材１ｓの隣接する内周との閣の空所が
これに該蟲する。このことをＯＤ（外周）ＩＫ動状態又
は離脱状態と称する。

当業者がこの発明を実施し得るためには、流体の粘性、
所要オリフィスの数とサイズ等の種々の因子を経験的に
決定する方法について、以下に簡単に述べる。

１、選択された低入力速度（例えばエンジンアイドル運
転に相当する）Ｋおける所望の出力速度を得るのに必要
な流体の粘度を決定する。

これは保合状態までの量に対応する作用室３３内の既知
の流体量を用（・て行われる、２、比較的高い入力速度
（例えば車輛巡航速度８８Ｋｐｈ（５５町ｉ）に相当す
る）において十分に低い出力速度を得るのに必要な？ン
プ要素４７および流体オリフィス４５のサイズおよび形
状を決定する。

３、　もし低いエンジン速度において作用真に十分な流
体を充填する場合には、上記段階２に訃いて決定される
ように流体オリフィス４５のやイズないかにするかを決
定する。

４、　もし流体オリフィス４５が許容時間（例えば３０
秒）内で保合状態を達成するため十分な充填量を提供し
なければ、２次充填オリフィス４９を付加する０作用室
への充填速度な増大するために、２次充填オリフィス４
９の伊イズを増大し、又は第２図に示すよりも該オリフ
ィスを一層半径方向外方へ位置させる・ 次に第３図において、この発明の動作例を示し、この図
は標準的なトルク応答式粘性流体継手の性能に対するこ
の発明の実施例の性態を比較したもので１例えば登録商
標Ｔａｒｑａｔｒｏｌの粘性流体継子の下でイートン　
コーポレーシ■ンから市販されている継手との対比を示
す、第３因のグラフは約ｉｏｏｏｒｐｍ（エンジンアイ
ドル運転）から５０００　ｒ　ｐ　ｒｍまでの範囲での
入力速度の関数として出力速度を示したものである。

−１で示す曲線は粘度ａｏｏｏ　ｃ　ｓの流体を充たし
たトルク応答式継手＊Ｐ４＆２で示す曲線は粘度７００
００　ａをもつ流体で充たした同一ユニットのものを示
す。

−２で示す曲線は粘度７０００　（１４８をもつ流体を
含む継手が低い入力速度において実質的に高い出力速度
をもち、かつ高い入力速度において一層高い出力速度を
もつ、、−３で示す曲線は、粘度９０００Ｃ５ｖもつ流
体で充たされたこの発明によるユニットの性能を示す、
第３図から判るよ５Ｋ、この発明に係る継手を用いれば
、低入力速度範囲で比較的高い出力速度を得ると同時に
、高い入力速度範囲において粘度２０００Ｃ８の流体の
場合よシもさらに低い出力速度を提供する。そのうえこ
の性能は、複雑又は高価な弁動機構、温度制御手段、も
しくはポンプ要素４７、流体オリフィス４ｓおよびもし
必要ならば２次充填オリフィス４９以外の他の種々の形
式の制御手段を使用せずに達成できる。

この明細書を読みかつ還屏することによって、当業者は
この実施例に対して種々の変形および改変を実施でき、
しかもかかる変更がこの発明の特許請求の範囲内にある
限）この発明の部分をなすことを明らかに了解されるで
あろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の縦断正面図、第２図は第１
図のものの分離板の第１図の左方から見た図面、第３図
は入力速度対出力速度のグラフで従来技術によるトルク
応答式継手とこの発明の継手との比較を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１継手部材と、第１継手部材と組合わされて相互
   間に流体室を形成する力／々−と、流体室を作用室と貯
   留室とに分離するように配置された分離部材と、作用室
   内に配置されかつ第１継手部材に対して回転可能な第２
   継手部材とを含み、第１、第２継手部材が協働して相互
   間に剪断空所を形成し、該空所内の流体め存在に応答し
   てトルクを伝達するように動作する型式の流体継手にお
   いて％（ａ）分離部材が作、用型と貯留室との間の流通
   を許す流体オリアイスを有し、（ｂ）分離部材および第
   １継手部材でポンプ装置を構成し、このポンプ装置によ
   り、第１．第２継手部材の回転速度間の差が予め定めた
   値を超えるときは角継手部材を離脱状態とし、（ｏ）角
   継手部材の速度差−罵前記予め定めた値以下のときは、
   貯留室内の流体に作用する遠心力がポンプ装置によって
   発生された圧力に打勝って、流体を流体オリフィスを通
   して貯留室から作用室に流通させて角継手部材を係合状
   態とするようＫなっていることを特徴とする流体継手装
   置。 ２　流体オリフィスが、ポンプ装置の作動と関連して作
   用する開口からな９．この開口を通って、すべての流体
   が作用室と貯留室との間を流通するようＫなっている特
   許請求の範囲第１項記載の流体継手。 本　流体オリアイスがポンプ装置の作動と関連しで作用
   する開口を含み、この開口は作用室と貯留室とを両方向
   に連通し、流体オリフィスが貯留室から作用室に流体を
   連通するため□ ８次充填オリフィスをさらに含む特許請求の範囲第１項
   記載の流体継手。 表　分離部材が第１継手部材に対して回走された環状の
   分離板を含む特許請求の範囲８１１項記載の流体継手。 ！！、　　（ａ）第１継手部材と、（ｂ）第１継手部材
   と組合わされて相互間に流体室を形成する力、６一部材
   と、（Ｏ）流体室を作用室と貯留室とに分離する分離部
   材と、（ｄ）作用室内に配置され、かつ第１継手部材に
   対して回転可能であり、第１継手部材と協働して相互間
   に剪断空所を形成し該空所内の流体の存在に応答してト
   ルクを伝達する第２継手部材と、（・）分離板が貯留室
   と作用室との間を流通する第１流体オリフィス、および
   貯留室から作用室に流通を許す第２流体オリフィスと、
   （ｆ）分離板と第１継手部材とで構成され、第１．第３
   継手部材の回転速度間の差が予め定めた値な超えるとき
   １作用室から第１流体オリアイスを通って貯留室に流体
   を圧送して両線手部材な離脱状態とするポンプ装置とを
   具え、（ｇ）両線手部材間の速度差が予め定めた値以下
   にあるとき、貯留室内の流体に作用する遠心力が、ポン
   プ装置によって発生された圧力に打勝って、第１、第２
   の流体オリフィスを湧って貯留室から作用室に流体を流
   通させ１両線手部材を保合状態にさせることを特徴とす
   る流体継手。