JPS5950845B2 - フアンドライブ組立体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関のラジェータ冷却システム用粘性流体
ファンドライブに関する。

このようなファンドライブは周知で゛あり、そしてエン
ジンにより駆動される回転ドライブ円板を通常具備する
。

ドライブ円板はハウジング即ちケーシング内に回転可能
に設置され、該ケーシングはファンの翼を支持している
。

しばしばシア流体（５ｈｅａｒｌｉｑｕｉｄ）と名付け
られたいくらかの粘性流体が貯蔵チャンバよりドライブ
チャンバに入れられ、回転円板はドライブチャンバ内設
置されている。

ドライブチャンバ内のシア流体の量によりドライビング
回転子とファン間の回転結合の程度は変わる。

この変化は通常温度応答バルブ組立体により制御され、
強冷却が必要の際バルブは流体が多量入るよう開き、弱
冷却が必要の際は回転結合の程度を制限するように閉じ
られる。

このような組立体はしばしばドライブ回転子が据え付け
られているドライブチャンバの半径方向の最も外側の部
分と貯蔵チャンバとの間にシア流体のための通路を具備
する。

シア流体はドライブチャンバの半径方向の最も外側の部
分より通路を通りそこから貯蔵チャンバに進むように強
制される。

このような装置は周知であり米国特許庁分類のクラス１
９２、サブクラス５８として現在分類されている。

このような装置はさらに１９７４年８月１２−１６日の
エバレットジー、フ゛レア（Ｅｖｅｒｅｔｔ Ｇ、Ｂｌ
ａｉｒ） ニよるソサイアテイ オブ オートモチイブ
エンジニアズパブリケイション（Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏ
ｆ ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｓ ｐｕｂ
ｌｉｃａｔｉｏｎ） ７４０５９６及びその参考資料に
記載されている。

普通のこのような装置においては、よりイ氏い出力が種
々のエンジンのスピード及び周囲の温度におけるエンジ
ン冷却必要量とファン出力必要量と関連させることによ
りラジエタ冷却ファンに消費された。

本発明は特にファンドライブ組立体が非係合のモード（
ｄｉｓｅｎｇａｇｅｄ ｍｏｄｅ）の際、即ちドライビ
ング円板とファン翼を支持するハウジング即ちケーシン
グ間の高速回転スリップ（相対回転）のためドライブチ
ャンバ内にシア流体が最少量ある際、シア流体の過熱を
防止することに向けられている。

非係合の状態においてドライブチャンバ内のシア流体の
比較的少量が熱の白物発生による重要な温度上昇を受け
る。

もし部分的温度上昇が避けられないならば、シア流体が
破壊される危険性が強い。

この流体量を、例えば冷却によって冷やす簡単な方法が
ないので、本発明による問題解決は最大の熱発生部分へ
限られた流体を導くことである。

シア流体は駆動部材及び被駆動部材間の領域より連続的
に流出し、なおそれに対応した量が流入し、これによっ
て全体の容積は一定に保持される。

代表的な従来技術の構造においては、シア流体はドライ
ブ円板の後面の半径方向の最外側部分付近に停滞する傾
向があり、これはこのようなモードにおいて熱が発生す
る主要な場所である。

本発明の実施によれば、非係合モードにおいてシア流体
を上記の如く方向を向は直すことはシア液体貯蔵チャン
バよりドライブ円板の後面へそれを案内することによっ
て達成される。

シア液体は後面から遠心力の作用によって後面の半径方
向の最外側部分へ流れそれからそこより軸線方向に流れ
、さらにドライブチャンバの半径方向の最外側部分を流
体溜に連絡している上記通知の入力端部にシア液体を押
し込むダムへ流れる。

このようにして、この特に問題のある区域での非係合状
態のシア流体の循環が改良され、これによって過熱によ
るシア流体の破壊が防げる。

概して本発明はシア流体溜よりドライブチャンバに延び
ている移送□チューブの設置によりなされ、そしてこの
移送チューブの端はドライブ円板・を通る流体を移送す
る要素に隣接するようになっている。

−具体例においては、コレクタリングがドライブ円板の
前面に支持され、ドライブ円板の孔を通りそこより円板
の後面に沿って半径方向外側に進むことによる循環する
非係合の状態のシア流体の量を制限する。

他の具体例においては、回転円板を通っている孔は移送
チューブの出口端部よりドライブ円板の後面にシア流体
を案内する羽根を具備している。

次に、添付図面を参照して本発明の粘性流体用ファンド
ライブの好適実施態様について説明する。

第１図より第３図には、本発明の第１の具体実施態様例
が図示されている。

番号１０は本発明のファンドライブ組立体全体を示し、
これはハウジング即ちケーシングを含み、これにファン
の羽根１４が確実にとめられている。

番号１６は左端部にドライブ回転子円板１８を有する入
力ドライブ軸を示している。

図示されていない軸１６の右側端部はエンジンに固着さ
れるようになっている。

代表的な装置においては、ファン１４は内燃機関のラジ
ェータの後に据え付けられており、従って、ラジェータ
は第１図に示される如くファンの羽根の左側にある。

ハウジング１２はシア液体貯蔵チャンバ２０とシア液体
ドライブチャンバ２２を具備し、シア液体ドライブチャ
ンバ２２はその表面に従来の表面仕上げ材料を含むこと
ができる回転円板１８を収容している。

米国特許第３１５５２０９号（ウニイル、Ｗｅｉｒ）に
示されるようなダム２６がケーシング１２の一部の開口
部２７と隣接して位置づけされており、開口部２７の一
端はドライブチャンバ２２と連絡しており、他端は流体
通路２８の半径方向の最も外側の端部に連絡している。

通路２８の半径方向の最も内側の端部は貯蔵チャンバ２
０に連絡している。

番号３０は従来のバイメタル作動部材を含む温度応答作
動機構の全体を示す。

エンジン内部の温度状態の変化に応じ、機構即ち組立体
３０の作動は、表示した実線位置と点線の位置間のフラ
ッパ即ちバルブ制御要素３２の動きを生せしめる。

点線の位置においては該フラッパ３２は開いた状態であ
り、これに対し図示した実線の位置は閉じた状態と称す
。

仕切３６はチャンバ２０をチャンバ２２より分ける。

次に第３図を参照して詳細すると、第１図の部分拡大断
面図が示されている。

より詳細に説明すると、温度に応答する機構３０により
作動せしめられるフラッパ即ちバルブ部材３２の実線の
位置は閉じた位置を示し、これに対して点線は開いた位
置を示す。

仕切３６はバルブシート孔４０及び移送チューブ４２ａ
内の通路即ち開口４２を備えており、両者が貯蔵チャン
バ２０とドライブチャンバ２２間の流体の連絡を果たし
ている。

バルブシート孔４０はバルブ部材３２によって開閉せし
められ、開口４２より半径方向外側に位置している。

、完全な環状部分のコレクタリング４４はドライブ回転
子１８の前面即ち左側面１８Ｆに固着されている。

コレクタリングは軸方向にわずかな距離延び、左側部分
で半径方向内側に曲がっているフランジ即ちエツジ４６
で終っている。

コレクタリングの主要部分は番号４８で示され、たとえ
ば図示したようなボルトによってドライブ回転子の左側
面１８Ｆ及び入力軸１６の左側端部に固着することがで
きる。

従って、要素４４，４６、及び４８は全体が皿状部材を
形成し、該皿の底部は入力軸１６の左側面に固着されて
いる。

回転子１８はコレクタリング内の複数個の対応孔５１と
整合する複数個の孔５０を備えている。

従来通り、より大きな孔５２が半径方向中間の領域にド
ライブ円板の周りに所定の角度で設けられている。

移送チューブ４２ａ、コレクタリング４４及び孔５０及
び５１を除き、第１図乃至第３図に関してこのようにこ
れまで説明してきた構成は従来通りである。

このような公知の構成の作動は次の通りである。

特に第１図、第２図及び特に第３図を参照して説明する
と、エンジンの温度状態が最大ラジェータ冷均要求を指
示したとき、フラッパバルブ部材３２は機構３０の作用
により完全に開いた状態に広がる。

供給された多量のシア液体は仕切３６のバルブシート孔
４０を通り、従ってドライブ円板１８の前面１８Ｆに沿
い半径方向外側に送られる。

この液体の過剰部分は孔５２を通りドライブ円板１８の
後面１８Ｒに送られる。

後方回転子面のみぞのパターン（技術上周知）は流体を
面１８Ｒに沿って半径方向外側へ、従って回転子の外径
を横切って右より左へ、面１８Ｆにそって半径方向内側
に、孔５２を通り送られるように構成されており、この
循環をくり返す。

こうして、第１図及び第３図の上部に示されている如く
、回転子の回りを反時計方向のシア液体の循環がある。

読者により一種のバケツ（ドレツジャーの）（ｓｃｏｏ
ｐ）の如く想像できるダム要素２６がチャンバ２２の半
径方向最も外側の部分の流体の一部をすくい、それを開
口部２７を通り通路２８に押し込む。

シア流体の最大量がドライブチャンバ内に存在する時、
ドライブ円板１８とハウジング即ちケーシングとの間に
より一層大きな相対的回転があり、そしてこの相対的回
転がダム２６のすくう作用（ｓｃｏｏｐｉｎｇ ａｃｔ
ｉｏｎ）を可能ならしめる。

液圧ヘッドは遠止力に抗して通路２８に沿って液体を内
径方向内側に進め貯蔵チャンバ２０内に戻すのに十分な
ものであり、液体は貯蔵チャンバ２０から仕切３６の孔
４０を再び通過しこの作用を繰返す。

こうして第１図及び第３図の頂部に示されている如く、
反時計回りの方向の第２の循環流を生ずる。

冷却空気はドライブ装置の正面に当たり、ドライブチャ
ンバ２２の正面壁、通路２８及び貯蔵チャンバ２０を通
ってきたシア流体の熱を容易に除くようドライブ装置を
十分に冷却する。

しかしこの先行技術の作動型式では、温度状態がファン
による最少の冷却を必要とする際には、フラッパ即ちバ
ルブ３２は温度応答手段３０の作用によって閉じられる
か又はほとんど閉じられている。

最小ファンスピードを得るには、回転子チャンバ２２に
おける最少量の液体が第一の要件である。

設計上の制限がしばしば流体の完全な排出を妨げ、従っ
ていくらかの残留ファンスピードが保持され、それによ
ってトルク及び内部摩擦熱を生ずる。

シア流体の制限された供給は、この熱を分散するためチ
ューブ４２Ｈの位置の仕切す３６に配置された開口（図
示せず）を通り流れることができる。

それは主として回転子の前面１８Ｆに沿って半径方向外
側に流れ、開口部２７及び通路２８内にダム２６により
すくわれる。

ファンのスラストにより、回転子の後面１８Ｒはこのよ
うに熱発生区域となったハウジングに接触する。

非常に少量しかこの領域に流体が流れず、これによりよ
どみ、過熱そして非常にしばしばシア流体のシア（トル
ク伝達）特性がなくなることとなる。

次に作動の改良実施例につき、第１図から第３図に示さ
れた構成に従って説明する。

組立体の作動中最大のエンジン冷却が要求される場合、
フラッパバルブ３２は第３図の開いた、即ち破線の位置
にある。

シア流体はバルブシート孔４０を通り、遠心力の作用に
より半径方向外側に進みドライブチャンバ２２に至る。

シア流体が大量のため、一部は回転子前面１８Ｆに直接
達し、一部は回転子の孔５２を通って回転子の後面１８
Ｒに至る。

コレクタリング４４は本実施例では有効ではない。

それ故、作動の順序は上記の従来技術の構成のものと同
じである。

次に最少の流れ、即ち、バルブ３２が閉じているか又は
実質上閉じている場合、本発明の有用性が明白に示され
る。

この場合において、液体の制限された量が移送チューブ
４２ａの孔４２を通り、遠心力の作用により半径方向外
側に進みフランジ４６を有すコレクタリング４４内に進
み、そしてついに複数個の孔５０及び５１を通る。

シア流体のこの制限された量はこうしてこの通路を横切
るよう案内即ち強制せしめられ、従ってドライブ円板１
８の後面１８Ｒに沿って半径方向外側に進む。

前記後面に沿ったこのシア流体の流れの増加量は環状部
分２３Ｒにおける及び後面１８Ｒに沿った循環を増加せ
しめよどみをなくす。

次に第４図乃至第６図を参照して説明すると、本発明の
第２の具体例が図示されている。

番号１１は第２の実施態様によるファンドライブ組立体
全体を示し、第１図と第４図との比較はドライブ回転子
における構成上の相違を除き、その他の構成が同一であ
ることを示している。

次に第５図及び第６図を参照して説明すると、番号６０
はドライブ円板１８の半径方向中間に所定角度をもって
配置された複数個の孔の１つを示す。

円周にあってその外周にそって等間隔に配置された複数
個の羽根６２を有する羽根組立体６２ａはたとえばボル
トにより回転子の左の面に固着されている。

羽根６２は夫々孔６０内に位置づけされており、各羽根
６２の半径方向最も内側端部６４は移送チューブ４２ａ
の右端部の大体軸線の位置を占めている。

各羽根の半径方向の最も外側端部６６はドライブ回転子
の後面１８Ｒに隣接している。

接続を断ったモードにおける移送チューブ４２ａより後
面１８Ｒにシア流体を案内する手段の形式を除き、第２
の実施態様の作動モードは第１の実施態様と実質上同一
である。

接続モード（ｆｕｌｌ−ｏｎ ｍｏｄｅ）では、作動は
前に記載されたものと同一である。

即ち、シア流体は反時計回りに循環し、第６図及び第４
図頂部に示された如く、回転子１８の後面１８Ｒに沿い
半径方向外側にそこから右より左に、回転子１８の前面
１８Ｆに沿い半径方向内側に進み、羽根６２と孔６０と
の間の空隙を通り、回転子１８の後面１８Ｒに戻りサイ
クルを繰り返す。

ドライブチャンバ内の液体の一部はダム２６によりすく
われ孔２７を通るよう強制され、それから通路２８に沿
って半径方向内側に進み貯蔵チャンバ２０に至る。

そして液体はフラッパ３２の開放位置により孔４０を通
りドライブチャンバ２２内に入り回転子１８の前面１８
Ｆに進みそしてまた孔６０を通り回転子１８の後面１８
Ｒに進む。

ダム２６は流体の一部をすくい通路２８に入れ反時計回
りにサイクルを繰り返す。

接続を断ったモードにおいては、比較的少量のシア流体
しかチャンバ２０よりドライブチャンバ２２内に進まな
いので移送チューブ４２ａより出るシア流体は半径方向
外側への遠心作用により投げ出され、羽根６２の入口端
部６４にぶつかる。

羽根はシア流体を回転子１８の後面１８Ｒに案内し、そ
れにより前記と全く類似した方法により、環状領域２３
Ｒ及び後面１８Ｒ（第４図参照）における循環を促す。

上記記載により、第１図乃至第３図の孔５０及び５１と
第４図乃至第６図の実施態様の孔−羽根の組合せ６０及
び６２が移送チューブ４２ａとドライブ回転子の後面１
８Ｒとの間の液圧通路を形成することが明らかになった
であろう。

さらに流体口即ち孔４０が閉じられているか実質上閉じ
られている間、移送チューブ及び関連する孔は回転子の
後面１８Ｒに少なくとも最少のシア流体の流れを可能に
するように機能する。

このことがエンジンの最少のファン冷却が必要な時車−
の孔だけが後面１８Ｒに最少の流体の量を案内しない先
行技術との差異である。

更にコレクタリング４４及び羽根６２がディフレクタを
形成していて、それぞれ開口５０及び６０を介してシア
流体を偏向し、又は導くことに気付かれるで゛あろう。

特に第３図乃至第６図の考察からこれ等のディフレクタ
が共にそれ等の関連する円板孔の軸線方向に延びている
ことが判る。

【図面の簡単な説明】

第１図は一具体例に従う流体シア型ファンドライブ組立
体の断面図。 第２図は第１図の断面２−２に沿った断面図。 第３図は第２図断面３−３に沿った断面図。 第４図は本発明の第２の実施態様を図示した第１図と同
様の図。 第５図は第４図断面５−５に沿った断面図。 第６図は第５図の断面６−６に沿った断面図。 １２・・・・・・ハウジング即ち、ケーシング、１８・
・・・・・ドライブ円板、２０・・・・・・貯蔵チャン
バ、２２・・・・・・ドライブチャンバ、３６・・・・
・・仕切、４０・・・・・・流体口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 仕切によりドライブチャンバと貯蔵チャンバとに分
   けられているチャンバを含むハウジングと、該ドライブ
   チャンバ内に収容され該ハウジング内に回転可能に設置
   された軸に固着されその中に少くとも１つの孔を有する
   回転ドライブ円板と、少なくとも該ドライブチャンバ及
   び該貯蔵チャンバの１つの中の粘性シア流体と、該ドラ
   イブチャンバの半径方向最も外側の部分と貯蔵チャンバ
   間の流体通路と、該仕切内の流体口と、該仕切内の該流
   体口を通るシア流体の量を調整する温度応答手段とを具
   備するファンドライブ組立体において、該流体口が少な
   くとも実質上閉じられている時、シア流体を該貯蔵チャ
   ンバより該ドライブ円板孔を通り該ドライブ円板の後面
   に導くため該ドライブ円板によって保持されたディフレ
   クタ手段を具備し、該ディフレクタ手段が該円板孔の少
   くとも部分的に軸線方向に延びていることを特徴とする
   内燃機関の冷却システムに用いるのに適した型の粘性流
   体ファンドライブ組立体。 ２ 仕切によりドライブチャンバと貯蔵チャンバとに分
   けられているチャンバを含むハウジングと、チャンバ内
   に収容され該ハウジング内に回転可能に設置された軸に
   固着された回転ドライブ円板と、少なくとも該ドライブ
   チャンバ及び該貯蔵チャンバの１つの中の粘性シア流体
   と、該ドライブチャンバの半径方向最も外側の部分と貯
   蔵チャンバ間の流体通路と、該仕切内の流体口と、該仕
   切内の該流体口を通るシア流体の量を調整する温度応答
   手段とを具備するファンドライブ組立体において、該回
   転ドライブ円板の少なくとも１つの孔と、該貯蔵チャン
   バの仕切の側部より該ドライブチャンバ内に延び゛そし
   てハウジングに関するドライブ円板の少なくとも１つの
   角度位置において該ドライブ円板の孔と端部が隣接して
   いる移送チューブとを具備し、それによりドライブチャ
   ンバに進む貯蔵チャンバのシア流体の少なくとも一部が
   移送チューブを通り移送チューブの端部より該ドライブ
   円板の該孔を通り該ドライブ円板の後面に至ることを特
   徴とする内燃機関の冷却システムに用いるに適した型の
   粘性流体ファンドライブ組立体。 ３ 該移送チューブより該ドライブ円板の孔を通って出
   るシア流体を案内するための、該ドライブ円板により支
   持される手段を具備することを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載のファンドライブ組立体。 ４ 該手段が回転ドライブ円板に支持されたコレクタリ
   ングを具備し、該コレクタリングはドライブチャンバの
   移送チューブ端部の半径方向外側に軸方向に延びたフラ
   ンジを具備し、該フランジの軸方向の延びは、該移送チ
   ューブの端部を越えて、該仕切方向に延びており、それ
   によって移送チューブよりドライブチャンバに進む流体
   がドライブ回転子の孔を通過しドライブ円板の後側に至
   るよう少なくとも部分的にコレクタリングにより案内さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の粘性
   流体ファンドライブ組立体。 ５ 該手段が該ドライブ円板の前方より後方に傾けられ
   た、該円板の孔に隣接し該ドライブ回転子円板により支
   持された少なくとも１つの羽根を具備し、それによって
   移送チューブよりドライブチャンバに進む流体が該ドラ
   イブ回転子の孔を通過しドライブ円板の後側に至るよう
   少なくとも部分的に該羽根により案内されることを特徴
   とする特許請求の範囲第３項記載の粘性流体ファンドラ
   イブ組立体。