JPS5928778B2 - 自動車機関冷却用流体式フアンカツプリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に自動車等の内燃機関冷却のためのファン
回転制御に多用される流体式ファンカップリング装置に
関し、特に周囲の温度変化によりファン回転を制御する
感温制御機構と、入力側駆動主軸の回転速度（単位時間
当り回転数）の変化により出力側のファン回転を制御す
る感速制御機構との相乗効果により、機関冷却の必要性
に即したきめ細かな冷却送風量の制御を行うことのでき
る新規な感温、感速作動型流体式ファンカップリング装
置に関する。

駆動軸に連結した回転駆動側ディスクと外側周囲にファ
ンブレードを取付けた被駆動側カップリング内壁の間に
回転力伝達のための流体を介在させ流体の粘性により駆
動側から被駆動側に回転力を伝達するようにした冷却用
流体式ファンカップリング装置として、流入孔を有する
支切板でカップリング内部を油溜り室とトルク伝達室に
区画し、外部周囲の温度変化で作動するバイメタルによ
り、該流入孔を開閉することによりトルク伝達室内の流
体量を制御し、これによりファン回転数を制御する、い
わゆる感温作動型の流体式ファンカップリング装置が知
られている。

しかしながらこれら従来の感温作動型カップリング装置
の特性は第４図の仮想線口で示すように、単にラジェー
ター通過後の外部周囲温度６０℃附近を境として被駆動
側のファン回転数をほぼ一定に維持させるにすぎないも
のである。

そして、これらほぼ一定の制御回転数は冬期、夏期及び
機関走行の際の広範囲にわたるさまざまな使用状態を考
慮して３０００乃至４０００ ＲＰＭという比較的高い
数値に設定しである。

このため、ファン回転による冷却送風量をそれほど必要
としない使用状態、即ち、低温高速時あるいは低温低速
時及び高温高速時等の冬期及び平常走行時においては概
して機関に過冷却を及ぼし、良好な機関運転状態を阻害
する傾向があるだけでなく、不必要なファン駆動のため
にいたずらに馬力消費、燃料消費を余儀なくされ、且つ
ファン騒音も充分に低減できないという欠点があった。

従って、本発明の目的は感温作動機構に加えて、駆動側
回転数（速度）に感応してファン回転数を制御する感速
制御機構を設け、これら両機構の相乗効果として、駆動
部側の回転数の高い範囲においては外部周囲温度の高低
いかんにかかわらずファン回転数を低下させるとともに
、駆動部側の回転数の低い範囲においては外部周囲温度
の高温時にのみファン回転数を増加させ、低温時にはこ
れを低下させることによって従来の前記欠点を同時に解
決することのできた新規な流体式ファンカップリング装
置を提供することにある。

以下、図面について本発明の詳細な説明すれば、１は駆
動部側としての回転主軸、２は該回転主軸１に軸受Ｂを
介して軸支され、外周部にファンブレードＦを取付けて
なる被駆動側としてのケース、３はケース２の前面外周
部と封着結合して密封ケースを構成するケースカバーで
ある。

密封ケースは、内部の流体（油等）流入孔５′を貫設し
た支切板５により内部を油溜り室６とトルク伝達室４に
区画しであるとともに、その側壁にはトルク伝達室４側
から油溜り室６側に通ずる流体循環流出路７が設けであ
る。

８は支切板５の油溜り室６側に一端を鋲着しその他端側
か、所定の外部周囲温度を境とする外部の信号により、
流入孔５′を弾性をもって開閉するように構成した板状
弁部材にして、図の例では、該板状弁部材８はケースカ
バー３の外側前面に両端を係止した感温体としての帯板
状バイメタル９の彎曲変形に追従して摺動する連桿１０
に係合し、前記所定の温度変化によるバイメタルの彎曲
変形に伴って流入孔５′を開閉するもので、周囲温度が
所定値以上になると流入孔５′を開放して流体を通過さ
せ、所定値以下になると流入孔５′を閉鎖する。

密封ケージ内部に突出した回転主軸１の先端には、ケー
ス２の内周壁に沿った回転主軸１への支持壁と、支切板
５の内周壁に沿い且つその中心部が開口している前方環
状壁１１“から成る断面矩形の枠状構造をもって形成さ
れた駆動ディスク１１が固設してあり、該枠状構造の内
部を補助油溜り室１２に区画するとともにケース２との
対向壁間にトルク伝達間隙４′を形成している。

この回転主軸への支持壁ＩＣ，補助油溜り室１２からト
ルク伝達間隙４′への流出孔１１′が貫設しであるとと
もに、該流出孔１１′の附近には１駆動部側の所定回転
速度を境として遠心力により前記流出孔１１′を開閉す
る遠心バルブ■が設けられている。

この遠心バルブ■は例えば第２図に示すように、ディス
ク１１の前記底壁に一端を軸支されているとともに、他
端がスプリング１３に支持されており、回転駆動ディス
ク１１が所定回転速度を越えると遠心力によりスプリン
グ１３に抗して底壁面に沿って半径外側方向に摺動しな
がら流出孔１１′を閉鎖し、他方、ディスクの回転が所
定回転数以下に低下するとスプリングの作用により該流
出孔１１′を開放するように構成されている。

回転ディスク１１のトルク伝達間隙４′に対向する側壁
外周面には螺旋状の強制送油溝１４が設けてあり、該溝
に沿って流体を前記ケースの循環流出路γ側に導くよう
になっている。

尚、１５はケース２の内周壁における循環流出路７の開
口部縁ないしけ没設部に、駆動ディスク外周壁面に対向
して設けた堰にして、流出路７の入口に集溜した流体を
流出路７に送り込むためのポンプ機能を有している。

尚、補助油溜り室１２の流体が駆動ディスクの前方環状
壁１１”と支切板５の間に浸入しないようにするための
侵入防止手段が設けられている。

第１図の例では、侵入防止手段として、開口周縁部を有
する皿状遮蔽部材１６を支切板５に設け、該開口周縁部
でディスクの環状壁１１“先端部分をカバーするように
しである。

尤も逆流防止手段はかかる構成に限らず、例えば、流入
孔５′から連通ずる管体を補助油溜り室１２の流出孔１
１′方向に向けて突出する構成によっても目的は達せら
れる。

尚、図中、第１図の矢印は油等の流体の流れを示し、第
２図、第３図の矢印は駆動ディスク１１の回転方向を示
す。

また、第１図の実施例ではケース２及び回転駆動ディス
ク１１の側壁は回転主軸１と平行に形成しであるが、本
発明はこれに限らず、両部材の前記側壁を流体の流れ方
向、即ち、ケースカバー側に向けてラッパ状に拡径傾斜
した構成も含むものであり、このように形成した場合は
流体の流れが円滑になり、使用状態の変化に一層迅速に
即応したファン回転制御が可能となる。

本発明の装置は以上のように外部周囲温度の変化により
支切板５の流入孔５′を開閉する感温作動機構に加えて
、回転主軸の回転速度の変化により遠心バルブ■を介し
て駆動ディスク１１の流出孔１１′を開閉する感温作動
機構が設けであるので、外部周囲温度が所定以上の高温
になって流入孔５′を開放し、且つデ不スクの回転数が
所定以下で流出孔１１′を開放している場合（高温低速
）にのみ、流体（油等）をトルク伝達間隙側に流出させ
てトルク伝達間隙内での流体量の有効接触面積を増加さ
せ、これによりファン回転のためのトルク伝達を増加さ
せるとともに、たとい、外部周囲温度が所定以上で流入
孔５′が開放していても、駆動ディスクの回転数が所定
以上に高速の場合には遠心バルブ■により流出孔１１′
が閉鎖されるのでトルク伝達は制限されファン回転数を
減少させる。

従って、夏期における登板走行あるいは停車中のクーラ
ー使用時弁、即ち、高温低速時に限ってファン回転のた
めのトルク伝達を増加させて充分な冷却送風量を供給す
ることとなり、反面、それほどファンによる冷却送風量
を必要としない平常走行時あるいは冬期等、即ち、高温
高速時、低温高速時及び低温低速時にはファン回転数を
減少させる結果となる。

以上の関係を制御特性曲線で示せば第４図のイ及びイ′
で表わされる。

即ち、イは本発明の装置による冬期（低温低速時、低温
高速時）の制御特性を示し、イ′は同じく本発明の装置
による夏期における登板走行時、停車中のクーラー使用
時（高温低速時）及び夏期平常走行時（高温高速時）の
制御特性を示すもので、特に高温低速時から高温高速時
への移行を示す制御特性曲線である。

尚、仮想線口は前記したように、従来の感温作動型によ
る高温時の制御特性曲線である。

本発明は以上の構成及び作用を有するので、総じて機関
への過冷却の傾向を防止して良好な機関状態を維持でき
るとともに、ファン駆動に要する消費馬力と燃料消費を
一層効果的に節減し、また、高速に伴うファン騒音を低
減することができる等種々優れた効果が同時に達成でき
るのできわめて有用である。

□ 図面の簡単な説明 第１図は本発明の一実施例を示す自動車機関冷却用流体
式ファンカップリング装置の縦断面図、第２図は第１図
の遠心バルブ取付及び作動説明図、第３図はポンプ機構
としての堰部を示す第１図Ａ−Ａ線断面図、第４図は本
発明の装置と従来装置の制御特性を示す比較曲線図であ
る。

１・・・・・・回転主軸、５・・・・・・支切板、１１
・・・・・・駆動ディスク、１１′・・・・・・流出孔
、１１“・・・・・・環状壁、１２・・・・・・補助油
溜り室、■・・・・・・遠心バルブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 先端に駆動ディスクを固設した回転主軸上に軸受を
   介して支承され、且つ外周にファンブレードを固着して
   なる被駆動側密封ケースの内部を、油を流入孔を有する
   支切板で油溜り室と前記駆動ディスクを内装するトルク
   伝達室とに区画し、更に回転時の油の集溜する駆動ディ
   スク外周壁面と対向する密封ケース側の内周壁の一部に
   堰と、これに連ってトルク伝達室側より油溜り室側に通
   ずる流出路を形成するとともに、外部周囲温度が設定値
   を越えると前記支切板の流入孔を開放し、設定値以下で
   は閉鎖する弁部材を、密封ケースの前面に設けた感温体
   の温度変化による彎曲変形に連動するよう内部に備え、
   駆動ディスクと密封ケースとの対向面のなすトルク伝達
   間隙間での油量の有効接触面積の増減により、回転主軸
   側から被駆動側の密封ケース側へのトルク伝達を制御す
   る流体式カップリング装置において、駆動ディスク１１
   を区画されたトルク伝達室４側のケース２の内周壁に沿
   った回転主軸への支持壁と支切板５の内周壁に沿い且つ
   その中心部が開口している前方環状壁１１“とから成る
   断面矩形の枠状構造をもって形成してトルク伝達室４を
   該枠状構造の内部に形成される補助油溜り室１２と、駆
   動ディスク１１外周壁面とケース２内周壁面間に形成さ
   れるトルク伝達間隙４′とに区画し、駆動ディスク１１
   の前記回転主軸への支持壁に流体の流出孔１１′を貫設
   するとともに該流出孔１１′の近傍に駆動ディスク１１
   の所定回転速度以下で該流出孔１１′を開放し且つ所定
   回転速度を越えると遠心バルブＶにより流出孔１１′を
   閉鎖する感速制御弁機構を設け、更に前記前方環状壁１
   γ′の先端部分より径方向の内方で支切板５に設けられ
   た流入孔５′部から補助油溜り室１２内へ延長する前記
   前方環状壁１１“と支切板５との間への流体の侵入を防
   止する部材を設けたことを特徴とする自動車機関に冷却
   用流体式ファンカップリング装置。 ２、特許請求の範囲第１項の流体式ファンカップリング
   装置において、駆動ディスク１１の外周側壁面及びこれ
   に対向するケース２の内周側壁面がケースカバー３側の
   油溜り室６側に向けてラッパ状に拡径傾斜した構成であ
   ることを更に特徴とする自動車冷却用流体式ファンカッ
   プリング装置。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の流体式フ
   ァンカップリング装置において、駆動ディスク１１の外
   周側壁面に螺旋状の強制送油溝を形成してなることを特
   徴とする自動車機関冷却用ファンカップリング装置。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の流体式ファンカップリ
   ング装置において、駆動ディスク１１の先端環状壁１１
   ”と支切板５間への流体の侵入を防止部材が、開口周縁
   部で駆動ディスク１１側の前方環状壁１１“の先端部分
   をカバーするように形成した皿状の遮蔽部材１６からな
   ることを特徴とする自動車機関冷却用ファンカップリン
   グ装置。 ５ 特許請求の範囲第３項記載の流体式ファンカツブリ
   ング装置において、駆動ディスク１１の前方環状壁１１
   “と支切板５間への流体の侵入を防止部材が、流入孔５
   ′から補助油溜り室１２の流出孔１１′方向に向けて突
   出させた管体であることを特徴とする自動車機関冷却用
   流体式ファンカップリング装置。