JPS6065917A - 流体摩擦クラツチの出力速度を制御する方法およびこの方法を実施する装置 - 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】 、上のＩ　野 本発明は、作動室と予備室との間に設けた弁を介して作
動室の容積効率を調節し、流体摩擦クラッチの出力速度
を容積調鰯により制御する方法に関する。本発明は更に
この方法を実施する装置、すなわち隔壁で仕切られた作
動室と予備室を有し、該隔壁ないに容積効率を調節する
弁を配置し、弁操作レバーを介して該弁を操作する流体
摩擦クラッチに関する。

Ｉ迷１υＵ１ この種の流体摩擦クラッチは例えば本出願人のドイツ特
許公開明ＩＩＩＩ書第２８０４５５７号または第２８０
４８５９号により周知である。

ドイツ特許公開明細書第２８０４８５９号に記載の流体
摩擦クラッチでは、流体摩擦クー　６　− ラッチの弁操作レバーを電磁石が操作し、該電磁石は冷
却用空気の温度に応じて制御される。このいわゆるＡン
オフ制御（３２１７回路）は動作が比較的大まかであり
、安定した中間速度を最低出力速度と最高出力速度との
間で維持することが容易でない。

ドイツ特許公開明細書第２８０４５５７号に記載の流体
摩擦クラッチでは、やはり冷却用空気の温度に応じて制
御される加熱式膨張要素が弁操作レバーを操作する。膨
張要素で駆動する方法は、流体摩擦クラッチの出力速度
を調節する点に関し、膨張要素の冷却がさまざまな周囲
条件に左右され、それゆえ比較的不制御状態で経過する
欠点がある。それゆえ制御過程が比較的不活発となり、
クラッチの連結が遅くなりすぎることがある。

欧州特許公開明細書第９４１５号により、駆動軸を介し
て弁操作レバーを電磁操作し、−７− 該レバーを常に開弁位置と閉弁位置との間で周期的に調
整するようになった流体摩擦クラッチが周知である。こ
のいわゆる周期方式の欠点として、弁操作が早いため大
きな制御出力が必要とされる。

開閉周期数が大きいので、弁機構の周期的に調整される
部品の機械的摩耗が高まり、これらの構成部品の寿命、
従ってクラッチの寿命に悪影響をおよぼす欠点も生じる
。

さらに、クラッチを容積効率調節式流体クラッチとして
構成し、クラッチにより駆動されるファンの回転速度を
制御する方法がドイツ特許公開明細書簡２７２８９０１
Ｍにより周知である。制御はクラッチ調節器を介して行
われ、該調節器は不揃的にポンプにより駆動される流体
回路を制御し、クラッチ調節器内の制御は電磁弁を介し
て行われる。この種のクラッチまたはクラッチ調節器は
技術的に−８− も経済的にも高価である。

１１］圧江 本発明の目的は、できるだけ確実にかつ比較的慣性を生
じることな（動作し、制御１に対する出力速度の依存関
係、特に自動車内燃機関の冷却用空気の温度に対するフ
ァン回転速度の依存関係を明確にできる冒頭挙げた種類
の流体摩擦クラッチの出力速度を制御する方法を提供す
ることである。本発明は更に、構造が単純で確実に動作
し安価に製造でき流体摩擦クラッチ、特に自動車用流体
摩擦クラッチの組立条件が好適である前記方法を実施す
る装置を提供することを目的とする。

Ｕ匹１」 この目的は、本発明においては、流体摩擦クラッチの弁
が少くとも１つの制御量に応じてステップモータ操作部
を介して制御されることにＪ：り達成される。これによ
り、頑強な−〇　− ディジタル制御式操作部により出力速度の準定常（アナ
ログ）制御を達成しクラッチ弁機構の部品を過度な摩耗
から守ることが可能となる。

特許請求の範囲第２項に記載の本発明の１構成では、制
御量が調節器、すなわち集積制御回路またはマイクロコ
ンピュータを介してステップモータ操作部に送られる。

これにより、ステップモータの行程と制御量との間に明
確な依存関係が作り出され、冷却効率またはファン出力
を内燃機関の瞬時冷却需要に合わせることが可能となる
。本発明の１展開では、流体摩擦クラッチの出力速度が
補助制御量として利用される。これにより、特定の動作
状態のときファン回転速度を最高値に限定することがで
き、特にファン騒音が低下する。

特許請求の範囲第５項に記載の本発明の１構成では、回
転数をパルスに変換するいわゆ−１０− るホールプローブを介して出力速度を検出することがで
きる。

特許請求の範囲第６填に記載の本発明の有利な１構成で
は、歩進回転する主軸を有するステップモータ操作部が
直線運動を発生し、これが弁操作レバーに伝達される。

同時に、弁制御系を有する周知の流体摩擦クラッチにと
って好適な組立条件が得られる。この場合弁操作レバー
は、ステップモータの設計に応じて、「全開」と「全開
」との間で・・・アナログ制御系にお番プる如く・・・
任意の数の中間位置を占めることができる。これにより
粘性流体を任意に制御することができ、適当な中間回転
数も安定させることができる。

特許請求の範囲第７項ないし第１０項に記載の本発明の
有利な１構成では、この方法で自動車内燃機関の冷却回
路の冷却用空気温度が制御される。この場合調節器には
制御量と−１１− して冷却用空気温度、補助制御量としてファン回転数が
送られる他、外乱も送られ、その影響力に応じて分析さ
れる。従って、流体摩擦クラッチの出力速度を制御する
本発明方法は、冷却器内で冷却用空気と冷却液との間の
熱交換をファンにより制御する自動車において適用する
のに特に適している。

特許請求の範囲第１１項ないし第１６項に記載の本発明
の有利な１構成では、本発明方法を実施する装置が得ら
れる。それによると、流体摩擦クラッチのカバー内にス
テップモータ操作部を同軸に配置し、該操作部によりク
ラッチの弁操作レバーが操作される。ステップモータ操
作部はクラッチ内で回転できるが、他端（例えば自動車
内で）固定支承されており、ケーブルの固定接続が可能
となる。この駆動方式の利点として、それ自身は歩進回
転するモータがここではくナツト／スピンドル−１２− 駆動部により）直線運動を発生し、クラッチの弁操作レ
バーへの運動伝達が簡単に行えるようになる。更に、ね
じ駆動の変速により、多くの中間位置を有する弁操作レ
バーが厳密に調整される。操作部を固定支承したことに
より回転速度系いわゆるホールプローブは簡単に操作部
およびクラッチと一体構造にすることができる。更に、
予備室内で回転する補助板をクラッチに装備すると有利
である。これにより弁ポートへのくドイツ特許明細書第
３０２９９９２号により周知の方法による）給油が改善
され中間回転速度が安定する。最後に、弁操作レバーを
開弁用ばねにより付勢し、ステップモータ操作部のため
の補助エネルギーが故障した場合弁操作レバーを端位置
「全開」に移動させてクラッチを完全に連結する点が有
利である。こうした場合自動車エンジンの過熱が防がれ
る。

−１３− 叉１１引 第１図に示す周知の流体摩擦クラッチは自動車の内燃機
関により駆動され、ファンを持っている。該ファンは内
燃機関の冷却器により冷却用空気流を送る。この流体摩
擦クラッチの駆動軸に組合せ軸受３を介してクラッチハ
ウジング２を回転自在に支承し、該ハウジングの正面を
ハウジングカバー４とエンドシールド５とにより閉じる
。この場合カバー４の一部となっている隔壁６によりク
ラッチが作動室８と予備室９とに仕切ってあり、作動室
８では駆動軸１に結合された主円板７が、そして予備室
９ではやはり駆動軸１に結合された補助板１３が回転す
る。この種のクラッチは本出願人のドイツ特許明細書第
３０２９９９２号により周知である。作動室８のなかに
粘性流体があり、主円板７とクラッチハウジング２との
間で回転速度に差があると該流−１４− 体はバッフル体１２、軸方向もどりボート１１および半
径方向もどりポート１０を介して予備室９に送り返され
る。該予備室から粘性流体は弁操作レバー１５の位置に
応じて、隔壁６に設けた弁ボート１４を介して再び作動
室８に達する。こうして作動室の容積効率が調節され、
容積効率が伝達可能なトルクを決定する。弁操作レバー
１５はビン１７を介してハウジングカバー４で支承され
、他端に接触紙１８を有する。接触紙はほぼクラッチの
回転軸付近に配置しである。弁操作レバー１５は弁レポ
ート１４に隣接した範囲に内弁部材１６を有し、該部材
が弁レポート１４を閉じるかまたは最大揚程に至るまで
連続的に開放する。開弁は開弁用ばね１９のばね力によ
って行われる。弁操作レバー１５は図面に実線で示した
位置が閉位置であり、この場合粘性流体は弁レポート１
４を通過することがで−１５− きない。弁操作レバー１５の一点鎖線で示した位置が最
大開弁位置であり、この位置のとぎ最大流れ断面が開放
される。

クラッチの正面、ハウジングカバー４内にエンドシール
ド５が取付けてあり、該シールドは首部２３、深みぞ玉
軸受２２および軸受スリーブ２５を介してステップモー
タ操作部２０を受容している。つまり操作部はクラッチ
ハウジング２に対しては回転自在に支承される一方、固
定リング軸受２１を介して固定配置しである。

軸受スリーブ２５とステップモータ操作部２０との間の
固着は両部品に刻設したねじ２゛４を介して行う。ステ
ップモータ操作部２０は例えばフィリップ社（Ｐｈ１ｌ
ｉｐｓ　ＧｍｂＨ。

Ｈａｍｂｕｒｏ）　（企業範囲　バルボ　ｖａｌｖｏ　
）やデルコ社（Ｄｅｌｃｏ）から購入できるような市販
の電気機械部品である。ステップモータ操−１６− 件部２０はその内部（図示省略）に歩進回転する主軸を
有し、該主軸がスピンドルナツトを駆動し、該ナツトが
（図示した）スピンドル２６に歩進回転運動を付与する
。案内と支持とを行うためスピンドル２６の外端にヘッ
ド２７が取付けてあり、該ヘッドは軸受スリーブ２５内
を滑動し、その外端に回転板２８を有する。該回転板は
弁操作レバー１５の接触紙１８と接触している。

クラッチの出力速度、つまりファン回転速度を検出する
ため、冠状軟鉄薄板を有するリング２９が首部２３に固
着しである。固定軸受２１にいわゆるホール・プローブ
３１が固着してあり、該プローブは回転する冠状薄板と
作用結合していて出力速度を検出し、信号電圧として接
続線３２．３３を介して伝送する。

ステップモータ操作部２０が内部に２個の−１７− 電磁巻線を有し、接続線３４．３５．３６．３７を介し
て該巻線に給電またはその制御が行われる。ステップモ
ータは好適な制御回路からトリガパルスを受け、該パル
スは歩進直線運動に変換されそして弁操作レバーの位置
調整に利用される。

第２図は、ファンを駆動する前述の流体摩擦クラッチが
組込んである制御回路の構成図を示す。この制御回路の
個別要素を説明すると、まずステップモータ操作部４０
が行程Ｓを発生し、この行程をクラッチ・ファンユニッ
ト４１に伝達する。クラッチは自動車の内燃機関により
ｎｌの回転速度で駆動され、ファン回転速度に等しい出
力速度ｎ２を発生する。ファンが流量Ｖ′の冷却用空気
流を発生し、内燃機関の冷却液が流れている冷却器４２
にこの空気流が送られる。従って冷却液は冷却器４２の
なかでその熱を空気流Ｖ′に放−１８− 出し、θの温度となって冷却器’ｌ−２から出る。

この温度が冷却液用濡洩検出器４３で測定され、制御量
×として調節器４７１に送られる。

調節器４４、集積制御回路またはマイクロコンピュータ
がトリがパルスとして出力信号Ｙを発生し、これがステ
ップモータに送られてその速度を制御する。制御を高め
るため回転速度系４６（ホール・プローブ）がファン回
転速度ｎ２を測定し、これも補助制御Ｉ量×ｈとして調
節器４４に送られる。制御回路は実際には、すなわち走
行中の自動車においては、さまざまな外乱ｚｉの影響を
受ける。ファン・クラッチュニツ１〜４１は、例えばク
ラッチの駆動速度ｎ＋　、クラッチの周囲温度、走行中
の自動車の動圧などから生じうる外乱Ｚ１、Ｚ２　、ｚ
３の影響を受ける。冷却器４２に対する外乱としては例
えば冷ＵＪ空気温度、冷却送り管の冷却１Ｌ冷却器を流
れる冷却流量−１９− などにより引き起されうる外乱Ｚ４、Ｚ５、ｚ６が指摘
される。これらの外乱Ｚ１は測定工学的に検出され、調
節器の一部ともなっている回路装置４５に送られる。回
路装置４５のなかで外乱１１は制御量に対するそれぞれ
の既知影響に従って静的に評定され、必要ならば動的に
も評定され、調節器４４に送られる。

自動車では一般に冷却器の戻り管に湿度検出器が配置さ
れ、該検出器を利用することができるので、前述の実施
例では制御量×として冷却戻り管の冷却温度が利用され
た。冷却器送り管の冷Ｍ温度を測定したりエンジンオイ
ルの温度を制ｍｅとすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は流体摩擦クラッチとステップモータ操作部との
断面図。 第２図は内燃機関の冷却回路においてステップも−９に
より制御される流体摩擦クラツー　２〇　− チを有する制御回路の構成図。 ４．５．２３・・・カバー １４．１５．１６・・・弁 ２６．２７．２８・・・作動機構 ２０．４０・・・ステップモータ操作部４４・・・調節
器 ２１・・・固定リング ２９．３０・・・速度検出器 ９・・・予備室 １３・・・補助板 １９・・・開弁用ばね ９６− Ｆｉｇ、　２ 第１頁の続き ０発　明　者　ラインホールド　ベニ　トイフル　ラ イツ連邦共和国７０００　ストットガルト　４０．ヘル
ムストツセ　８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）作動室と予備室との間に設けた弁を介して作動室の
   容積効率を調節し、流体摩擦クラッチの出力速度を容積
   調節により制御する方法において、弁（１４，１５，１
   ６）が少くとも１つの制御量に応じてステップモータ操
   作部（２０）を介して制御されることを特徴とする方法
   。 ２）制御量（×）を準備する調節器（４４）を介してス
   テップモータ操作部（２０，４’Ｏ）が制御されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３）制御量（×）に依存した補助制御量（ｘｈ）として
   流体摩擦クラッチの出力速度−１− （ｎ２）を制御し、補助制御量（ｘｈ）をやはり調節器
   （４４）に送ることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   または第２項に記載の方法。 ４）出力速度（ｎ２）を最大値に限定することを特徴と
   する特許請求の範囲第３項に記載の方法。 ５）いわゆるホールプローブ（３１，４６）により出力
   速度〈０２）を検出することを特徴とする特許請求の範
   囲第３項に記載の方法。 ６）ステップモータ操作部（２０，４０，）により直線
   運動（Ｓ）を発生し、これを弁（１５，１６）に伝達し
   て弁揚程を制御することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第５項のいずれかに記載の方法。 ７）冷却用空気流（１）を送る・ファンを流体摩擦クラ
   ッチが駆動することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第６項のいずれ−２− かに記載の方法。 ８）内燃機関、特に自動車エンジンのファンに冷却用空
   気流（１）を供給し、該ファンを内燃機関の冷却液回路
   の冷却液が流れることを特徴とする特許請求の範囲第７
   項に記載の方法。 ９）冷却液の温度（θ）を制ｔｉＩＩ量（×）とするこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の方法。 １０）調節器（４／ｌ）に制御量（×）と補助制御ｌ１
   （ｘｈ）の他、外乱（ｚｉ）も送ることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項ないし第９項のいずれかに記載の方
   法。 １１）特許請求の範囲第１項ないし第１０項のいずれか
   に記載の方法を実施する装置であって、隔壁で仕切られ
   た作動室と予備室とを有する流体摩擦クラッチからなり
   、該隔壁内に容積効率を調節する弁を配置し、弁操作−
   ３− レバーを介して該弁を操作するものにおいて、流体摩擦
   クラッチをそれと同軸に配置したステップモータ操作部
   （２０）に接続し、作動機構（２６，２７，２８）を介
   して該操作部を弁操作レバー（１５）と連結したことを
   特徴とする装置。 １２）流体摩擦クラッチがカバー付きハウジングを有す
   る特許請求の範囲第１１項に記載の装置においてカバー
   （４，５，２３）内に設けたピボット軸受（２２）とカ
   バー（４，５）の外に設けた固定リング（２１）とでス
   テップモータ操作部（２０）を支承したことを特徴とす
   る装置。 １３）ステップモータ操作部（２０）が直線的および軸
   方向に摺動可能なスピンドル（２６）を有し、該スピン
   ドルノ外端〈２７．２８）が弁操作レバー（１５，１８
   ）に接触することを特徴とする特許請求の範囲第１１−
   　４　− 項または第１２項に記載の装置。 １４）いわゆるホールプローブの速度検出器（２９，３
   ０）はカバー（４，５，２３）に、速度伝送器（３１）
   はステップモータ操作部（２０）の固定軸受（２１）に
   固着したことを特徴とする特許請求の範囲第１２項また
   は第１３項に記載の装置。 １５）流体摩擦クラッチが駆動軸と結合されて作動室内
   を回転する主円板を有する、特許請求の範囲第１１項な
   いし第１４項のいずれかに記載の装置において、予備室
   （９）内を回転する補助板（１３）を駆動軸（１）に固
   定結合したことを特徴とする（ドイツ特許明細書第３０
   ２９９９２号）に記載の装置。 １６）弁操作レバー（１５）を開弁用ばね（１９）で付
   勢したことを特徴とする特許請求の範囲第１１項ないし
   第１５項のいずれかに記載の装置。 −５−