JPS597845B2 - 流体継手 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は温度応答性バイメタルを含む型式の流体継手
に関する。

この発明に関する型式の流体継手は当業界においては公
知であり、米国特許第３０５５４７３号を参照して充分
に理解される。

この種の温度応答性流体継手は多くの用途をもっている
が、車輛ラジエータ冷却ファンと共に用いて特に有用で
あり、以下の説明はこの例について述べる。

この流体継手は、回転軸線をもつ第１回転部材と、第１
回転部材と組合わされて両者間で流体室を形成するカバ
ーと、流体室を作動室及び貯室に分離するように配置さ
れた弁板と、流体作動室内に配置されかつ第１回転部材
に対して回転可能な第２回転部材と、作動室と貯室との
間の流体の流通を制御するように作動し、かつカバーを
軸方向を向いて外方へ回転可能に貫通した弁軸を含む弁
部材と、弁軸に作動結合された第１末端部分及びカバー
に結合された第２末端部分をもつコイル状バイメタルと
を具えていて、弁部材の回転位置はバイメタルによって
制呻される。

機関にこの流体継手を使用するのに伴って起る１つの問
題は、機関に固有の大きい振動に関する。

機関の振動は流体継手に伝達され、この結果としてバイ
メタルと弁軸との間、及びバイメタルとカバーとの間に
過度の摩耗を生ずる。

これらの場所のいずれかに過度の摩耗が生ずると、継手
が係合又は離脱するときに、可成りの温度変化を起し継
手の不漫足な動作を生せしめる。

もし摩耗が極度にはげしく、特にバイメタルと弁軸との
間に起ると、コイルは継手から完全に外れ、その結果、
継手はもはや温度応答性を失って、バイメタルが外れた
時点の状態に従って係会又は離脱されたままの状態にな
るという欠点がある。

このような欠点を排除するために、バイメタルの第２末
端をカバーに強固に取付けるための取付構造が米国特許
第４ １ ９０ １ ４０号に記述されている。

この構造が第４図に示されており、バイメタルの第２末
端部分４７がカバー３５に取付けられたクリップ部材５
３′の囲い部によって直接金属対金属の関係をもって把
持されている。

したがって第４図に示すように、もしクリップ部材５３
′の囲い部の両側が平行でないと、クリップ部材５３′
と第２末端部分４７との間では線対線による僅少な部分
の接触を生じ、これと金属クリップ部材と金属コイルと
の間の比較的低い摩擦係数と相俟って、クリップ部材５
３′による末端部分４７の把持力を低下させ、これは末
端部分４７のクリップ部材５３′に対する半径方向の運
動を許すことになるという欠点がある。

これとは反対にもしクリップ部材５３′の囲い部の両側
が平行となっていると、末端部分４７とクリップ部材５
３′との間に面対面接触が生じて、クリップ部材５３′
が末端部分４７を強固に把持し、この把持が強固にすぎ
る場合、クリップ部材５３′の近傍でバイメタルが破断
ずるというような欠点もある。

この発明の目的は、前記のような従来のものの欠点を排
除し、バイメタルの第２末端部分がクリップ部材によっ
て可成り強固にではあるが、比較的大きな自由度をもっ
て把持され、しかもその把持力がクリップ部材の製造上
の公差に関係なく、可成り均等である流体継手を提供す
るにある。

この発明の他の目的は、実質的なヒステリシスを含むこ
となく上記目的を達成し、同時にクリップ部材とバイメ
タルとの間の摩擦係数を増大する簡単で廉価な流体継手
を提供するにある。

この発明の上記および他の目的は、流体継手にバイメタ
ルを取り付ける部分の新規な構造を提供することによっ
て達成される。

この取付構造はバイメタルの第２末端部分を囲んでこれ
と係合されたエラストマ一部材と、このエラストマ一部
材を囲んで、これを受入れる囲い部をもち、かつカバー
の表面に固定された少なくとも１個の張出し部分を具え
たクリップ部材とを具え、バイメタルの第２末端部分に
係合したエラストマ一部材が、クリップ部材の囲い部に
よって少なくともその２つの側部において、バイメタル
の第２末端部分に対して押圧されて圧縮されるようにな
っている。

図面に示す実施例について説明するが、この実施例は必
ずしもこの発明を限定するものではない。

この流体継手は入力用第２回転部材１１及び出力用第１
回転部材１３を含む。

この流体継手は自動車機関の補助機の駆動装置、とくに
ラジエータ冷却ファン用駆動装置として用いることがで
きる。

冷却ファン（図示せず）は第１回転部材１３に形成され
た複数のねじ孔によって第１回転部材１３にボルト結合
されている。

しかし、この発明はある特定の使用対象に限定されない
。

この流体継手は入力軸１７を含み、この軸に第２回転部
材１１が取付けられ、一般には水ポンプ（図示せず）の
フランジにボルト結合されたフランジ（図示せず）によ
って回転駆動される。

入力軸１７は軸受１９の内レース用の支持体として機能
し、この軸受は第１回転部材１３の内孔に着座されてい
る。

第２回転部材１１は、軸１７の前端によって支持された
ハブ部分２１をもつ円板形態となっている。

ハブ部分２１は貫通孔をもち、該貫通孔は軸１７のセレ
ーション部分２３と干渉ばめされている。

ハブ部分２１は軸受１９の内レースの側部と当接するま
でセレーション部分２３上に押入され、かつ軸１７の出
力端（第１図で左端）は、第２回転部材１１を軸１７上
に確実に保持する保持部分２５をもち、軸１７の回転に
よって第２回転部材１１を回転させる。

第１回転部材１３はカバー２７と協働してそれらの間に
流体室を形成し、この流体室は弁板２９によって作動室
３１（！：貯室３３とに分離される。

型打製造のカバ一部材３５がカバー２７に含まれ、該カ
バ一部材３５は円筒形挿入部材３７を受け入れる中央孔
をもっている。

カバ一部材３５を外方（第１図の左方）に延びる弁軸３
９が挿入部材３７に回転可能に支持されている。

弁アーム４１が弁軸３９の内端（第１図の右端）に取付
けられ、この全体構造および動作については、米国特許
第３０５５４７３号を参照して一層よく理解できる。

つぎに第２，３図から、第１図と共に判るように、カバ
ー２７にはコイル状バイメタル４３が取付けられ、この
バイメタルは、この実施例においてらせん形となってい
る。

バイメタル４３は弁軸３９の外側端に形成された溝孔内
に受入れられた第１末端部分４５をもち、また第２末端
部分４７をもっている。

カバ一部材３５は流体継手の回転軸線に対し、垂直の平
坦表面部分５１をもつ環状に隆起した貯室部分４９を含
む。

貯室部分４９は、バイメタルの第２末端部分４７が配置
される谷部を除いて円周方向に延びている。

カバー２７にクリップ部材５３が取付けられ、この部材
５３がバイメタル４３の第２末端部分４７を、カバ一部
材３５に対して充分に堅くかつ従来のもののような破壊
的な摩耗及び運動を防止できる状態に取付ける。

第１図乃至第３図と共に第６図を参照して充分理解でき
るように、クリップ部材５３は、バイメタル４３の末端
部分４７を受入れるための下向きに開口し、ほぼＵ形と
なった囲い部５５を含む。

クリップ部材５３はさらに一対の張出し部分５７，５９
を含み、これらは囲い部５５の両側に対向して配置され
ている。

この実施例において、各張出し部分５７ ．５９は実質
的に平面状で、カバ一部材３５の上方平坦表面５１と平
行となっている。

したがって、張出し部分５７ ．５９の下面は平坦表面
５１と係合し、かつ数個の適当な手段によって該表面５
１に固定さ殼、この手段の１つについてはその組付方法
とともに第６図乃至第８図を参照しつつ後述する。

第５図にみられるように、弾力のあるエラストマ一部材
６１が第２末端部分４７を囲んで配置されている。

第６図からさらに明らかなように、エラストマ一部材６
１は、これが自由状態、すなわち囲い部５５内に配置さ
れていないときは、ほぼ均等な壁厚をもつことが好まし
い。

エラストマ一部材６１はその壁厚が比較的薄く、すなわ
ちバイメタル４３及びクリップ部材５３の厚さ程度であ
る。

第６図乃至第８図に示すカバ一部材３５へのクリップ部
材５３の組付は、クリップ部材５３及びカバ一部材３５
を協働させて囲いを形成させ、この囲いの中に第２末端
部分４７及びエラストマ一部材６１が収容される。

第５図において、クリップ部材５３とカバ一部材３５が
取付けられた状態で、これらの間に形成された囲い部５
５は、エラストマ一部材６１を第２末端部分４７に圧接
させ、これはこの発明の特徴であり、この囲い部５５は
エラストマ一部材６１が少なくとも２つの側部で第２末
端部分４７と圧接されるような形状となっている。

第５図において、エラストマ一部材６１の上方部分６３
および下方部分６５が可成り圧縮された状態にあること
が判る。

第４図と第５図とを比較して、囲い部５５の両側の平行
状態からの偏倚は、両方の場合ともほぼ同一である。

しかし、末端部分４７とクリップ部材との間の係合量は
第４図のものでは僅少であるが、末端部分４７に対する
エラストマ一部材６１の圧縮は、実質的に大きい把持力
が末端部分４７に作用することを保証する。

同時に、エラストマ一部材６１は、囲い部５５と末端部
分４７との間に或る量の弾力性を保証するから、囲い部
５５による末端部分４７の把持は、第４図のものにおい
て起り得るように、適度に強固にはならない。

また第５図から、末端部分４７に作用する把持力は、ク
リップ部材５３の製造時の公差および不正確さには無関
係であることがわかる。

たとえば、もし囲い部５５の両側壁がカバ一部材３５に
向う方向に先広がりでなく先細り形状を形成すれば、こ
の結果としては単に底部６５近くのエラストマ一部材６
１が一層強く圧縮されるだけであって、末端部分４７に
作用する把持力は殆ど影響しないか、又は全く影響しな
い。

ゆえに、この発明は末端部分４７と囲い部５５との間の
間隙の大きさおよび形状に変動や不正確さなどがある場
合に、これを効果的に調節することが判る。

そのうえ、エラストマ一部材６１はまたカバ一部材３５
及びクリップ部材５３からバイメタル４３への熱の伝導
を最小ならしめるように熱絶縁性を提供し、バイメタル
４３は周囲空気の温度のみに応答し、流体継手自身の温
度には応答しにくい。

したがって、エラストマ一部材６１はその品質の劣化を
来たすことなく、１２１°Ｃ（２５０゜Ｆ）から約１７
７℃（３５０’Ｆ）の範囲の温度に耐えることができる
。

エラストマ一部材６１の一般的な特徴及び機能について
の上述の説明から、当業者は、過度の実験を要せずに、
エラストマ一部１６１に対する好適な材料を選択できる
ことが判る。

例を挙げれば、エラストマ一部材６１に用いられる材料
は、それ自身単独もしくは他の材料と組合わされて、天
然ゴム（硬化又は非硬化、加硫又は非加硫）及びシリコ
ンゴム；スチレン類、ニトリル類、アクリル酸及びその
エステル類並びにそれらとスチレン及びアクリロニトリ
ル類との３元共重合体、又はスチレン及びビニルピリジ
ンとの３元共重合体；ブタジエンポリマー、及びブタジ
エンースチレンコポリマー、ブタジエンーアクリロニト
リルコポリマー、ブタジエンースチレンービニルピリジ
ン３元共重合体やクロロプレン、イソプレン、ネオプレ
ン又はイソブチルゴムなどのような各種モノオレフイン
からなるコポリマーで代表されるＥＰＤＭゴムのような
合成有機質材料を含む。

第５図において、エラストマ一部材６１はその圧縮され
ない状態で厚さＸをもっている。

既述のように、この壁厚Ｘは一般にバイメタル４３及び
クリップ部材５３の厚さに関係する。

壁厚Ｘは所望の弾力性および振動吸収性をもち、エラス
トマ一部材６１が硬化しかつ脆くなるのを防ぐに足るだ
け充分な厚さでなければならない。

また壁厚Ｘは囲い部５５に対し、末端部分４７が実際に
半径方向の運動ができる程度にその厚さを制限しなけれ
ばならない。

したがって、壁厚Ｘは約０．５０８ｍｍ（ ０．０ ２
０ ｉｎ）乃至約１．２ ７ｍｍ（ ０．０ ５ ０
ｉｎ）の範囲にあることが好ましい。

エラストマ一部材６１の他の重要な特徴はその硬度であ
る。

好ましくは、エラストマ一部材６１はショアＡスケール
で約６０〜９０の硬度である。

この発明によ商品実施例では、エラストマ一部材６１は
自由状態で０．８ ９ｍｍ（ ０．０ ３ ５ ｉｎ）
の壁厚Ｘをもち、ショアＡスケールで８０の硬度をもつ
。

一般に、エラストマ一部材６１の壁厚が上限に向うにし
たがって常に規定範囲の上限に向う硬度をもち、これと
は逆に壁厚が下限に向うときは常に規定範囲の下限に向
う硬度をもつ材料を使用することが好適である。

第６図乃至第８図は、この発明の流体継手の組立方法が
示されている。

当業者には公知のように、第１図に示す継手は、２個の
部分すなわち継手部分及びカバ一部分からなると考える
ことができる。

以下の説明はカバ一部分のみに関して述べる。

挿入部材３７をカバ一部材３５に溶接し、弁アーム４１
を弁軸３９の内端に取付け、弁軸３９を挿入部材３７内
に配置する。

次に、バイメタル４３の第１末端部分４５が軸３９の溝
孔内に配置され、さらにクリップ部材５３が第２末端部
分４７及びエラストマ一部材６１上に取付けられる。

バイメタル４３へのクリップ部材５３の取付をバイメタ
ル４３と軸３９との組立の前に行うか、後に行うかはこ
の発明とは無関係である。

この組立方法の第１段階は、まずエラストマ一部材６１
を第２末端部分４７に装着することである。

エラストマ一部材６１は末端部分４７と適合する形状に
型成形できるが、費用の点から、個々のエラストマ一部
材６１が適切な長さに切りとられる標準的な円形断面の
チューブ状部材を使用することが好適である。

次に、クリップ部材５３の囲い部５５をエラストマ一部
材６１のまわりに配設する（その位置は第７図に示す）
ことによってバイメタル４３に組付けられる。

米国特許第４１９０１４０号に述べるように、末端部分
４７は次に半径方向および円周方向に中立位置に設定さ
れる。

ここで注目すべきことは、第７図の位置においてエラス
トマ一部材６１の底部分６５は、上方部分と同じように
比較的圧縮されない状態にあることである。

また、張出し部分５７．５９は、組立前において第６図
に示すように、表面部分５１とほぼ平行であるが、第８
図について後述する理由から、第７図においてはわずか
に上向き傾斜をもつ。

さて第８図において、最終段階は半径方向及び円周方向
において、末端部分４７、及びクリップ部材５３が運動
をしないように張出し部分５７，５９を隣設する表面部
分５１に取付けることである。

第８図では、１対の溶接電極Ｅが、各張出し部分５７．
５９をカバ一部材３５の隣接する表面部分５１に溶接す
るため、所定位置にもたらされる方法を概略図示してい
る。

張出し部分５７，５９が上述のようにわずかな傾斜をも
って配置されると、各対の電極の移動の結果、各張出し
部分５７．５９を強制的に表面５１と係合させる。

傾斜した張出し部分５７．５９を下向きに押圧すること
は、同時に囲い部５５の両側に内向き運動を生じさせて
エラストマ一部材６１の圧縮を増大する。

第７図と第８図を比較して、張出し部分５７，５９を表
面５１に取付ける最終段階は、頂部分６３及び底部分６
５を圧縮させ、これによって末端部分４７に作用する把
持力を提供することがわかる。

第９、第１０図にはこの発明の別の実施例が示され、こ
こに示された前記実施例と類似の要素には同一数字に１
００を加えて示してある。

第１図乃至第８図の実施例と第９、第１０図の実施例と
の差異は、第２末端部分１４７が、第２末端部分４７が
半径方向に向いているのに反して切縁方向を向いており
、かつ末端部分１４７とエラストマ一部材１６１を収容
する囲い１５５が４つの側部に形成されていることであ
る。

また他の差異は、第９、第１０図の実施例において、末
端部分１４７に対するエラストマ一部材１６１の圧縮は
、囲い部１５５の１対の内向き突起１５６，１５８によ
ってなされる。

この実施例の組立に先立って、クリップ部材１５３が開
かれ、すなわち張出し部分１５γが破線１５７′で示す
位置に配置される。

クリップ部材１５３を開いた位置にして、末端部分１４
７及びエラストマ一部材１６１が組立てられ、かつ囲い
部１５５内に挿入される。

次に、張出し部分１５７，１５９が合体溶接されて、単
体の張出し部分を形成したのち表面１５１に溶接される
。

これとは別に、張出し部分１５９が表面１５１に溶接さ
れ、次いで張出し部分１５７が張出し部分１５９と表面
１５１との結合体に溶接されることもできる。

クリップ部材および第９、第１０図の取付構造を用いる
ことによって、貯室部分１４９を、第１図乃至第８図の
実施例において必要とした谷部による中断部を形成せず
に、真に環状に形成することができる。

第９、第１０図に実施例に関して重要な点は、この発明
が好適に使用できるクリップ部材と取付構造の多様性を
示していることである。

第１１図にはこの発明のさらに別の実施例を示し、この
実施例は第１図乃至第８図の実施例と類似し、これも類
似の要素には同一数字に２００を加えて示している。

第１１図の実施例と第１図乃至第８図の実施例との間の
主要な相違点は、第１１図の実施例は実質的に平面状の
カバ一部材２３５及び表面２５１を用いている点にある
。

【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
図の線２−２は沿ってとられた部分平面図、第３図は第
２図の線３−３に沿ってとられた部分拡大断面図、第４
図は従来のクリップ部材及びバイメタルの相関関係を示
す部分拡大断面図、第５図はこの発明の前記実施例の要
部の拡大断面図、第６乃至第８図はこの発明による継手
を組立てるための好適な方法を示す概要図、第９図は第
２図と類似の部分図でこの発明の他の実施例を示す図面
、第１０図は第９図の線１０−１０に沿ってとられた部
分断面図、第１１図は第３図と類似の拡大部分断面図で
この発明のさらに他の実施例を示す。 １１・・・・・・第２回転部材、１３・・・・・・第１
回転部材、２７・・・・・・カバー、２９・・・・・・
弁板、３１・・・・・・作動室、３３・・・・・・貯室
、３９・・・・・・弁軸、４３・・・・・・バイメタル
、４５・・・・・・第１末端部分、４７，１４７・・・
・・・第２末端部分、５１，１５１・・・・・・表面、
５３，１５３・・・・・・クリップ部材、５５，１５５
・・・・・・囲い部分、５７，５９，１５７，１５９・
・・・・・張出し部分、６１，１６１・・・・・・エラ
ストマ一部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転軸線をもつ第１回転部材と、第１回転部材と組
   合わされて両者間で流体室を形成するカバーと、流体室
   を作動室及び貯室に分離するように配置された弁板と、
   作動室内に配７置されかつ第１回転部材に対して回転可
   能な第２回転部材と、作動室と貯室との間の流体の連通
   を制御するように作動し、かつカバーを軸方向を向いて
   外方へ回転可能に貫通した弁軸を含む弁部材と、弁軸に
   作動結合された第１末端部分及びカバーに結合された第
   ２末端部分をもつコイル状バイメタルとを具えた流体継
   手において、（ａ）バイメタルの第２末端部分を囲んで
   これと係合されたエラストマ一部材と、（ｂ）このエラ
   ストマ一部材を囲んで、これを受入れる囲い部をもち、
   かつカバーの表面に固定された少なくとも１個の張出し
   部分を具えたクリップ部材とを具え、（Ｃ）バイメタル
   の第２末端部分に係合したエラストマ一部材が、クリッ
   プ部材の囲い部によって少なくともその２つの側部にお
   いて、バイメタルの第２末端部分に対して押圧されて圧
   縮されていることを特徴とする流体継手。 ２ クリップ部材が囲い部の両側壁の底部に対向して配
   置された第１、第２張出し部分をもっている特許請求の
   範囲第１項記載の流体継手。 ３ エラストマ一部材がほぼ均等な壁厚をもつチューブ
   状になっている特許請求の範囲第１項記載の流体継手。 ４ エラストマ一部材がショアＡスケールで約６０〜９
   ０の硬度をもつ特許請求の範囲第１項記載の流体継手。