CN102859221A - 高反应型流体式风扇联结装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高反应型流体式风扇联结装置，其通过利用油的非牛顿流体的特性，由控制信号产生的风扇旋转的反应速度优异。在高反应型流体式风扇联结装置中，做成了如下的结构：将支承在固定了驱动圆盘的旋转轴体上的密封器盒的内部，由分隔板划分成贮油室和内装上述驱动圆盘的转矩传递室，由被供给到了转矩传递室内的油向被驱动侧传递驱动转矩，由依靠电磁铁进行动作的阀构件对油的流通路进行开闭控制；其特征在于：在驱动圆盘上，与上述分隔板的油供给调整孔相向地设置了利用油的非牛顿流体的特性将贮油室内的油扒出的机构。
Description
技术领域
本发明涉及一种一般追随外部周围的温度变化或旋转变化对机动车等中的发动机冷却用的风扇旋转进行控制的方式的流体式风扇离合器，更为详细地说，涉及一种实现由控制信号产生的风扇旋转的反应的迅速化的高反应型流体式风扇联结装置。
背景技术
以往，作为对机动车等中的发动机冷却用的风扇旋转进行控制而向发动机供给冷却送风量的风扇联结装置，存在温度感应型、外部控制类型等，作为温度感应型，例如，存在这样的风扇联结装置：该风扇联结装置由具有油的供给调整孔的分隔板将由壳体和盖组成的密封器盒（外壳）的内部划分成贮油室和内装驱动圆盘的转矩传递室；在与旋转时油聚积的驱动圆盘的外周壁部相向的密封器盒侧的内周壁面的一部分上形成坝，与其相连地在从转矩传递室到贮油室之间形成循环流通路；并且在内部具备阀构件，该阀构件如果外部周围的温度等超过设定值，则开放上述分隔板的油供给调整孔，如果在设定值以下，则封闭上述分隔板的油供给调整孔；使设在驱动圆盘与上述密封器盒的外方附近的相向壁面上的转矩传递间隙部中的油的有效接触面积增减，对从驱动侧向被驱动侧的密封器盒侧的转矩传递进行控制。此种风扇联结装置，一般是由薄长方类型或涡旋类型的双金属对气氛温度进行检测，与此检测值相应地对上述油供给调整孔的开度进行调整的方式（参照专利文献1）。另外，作为外部控制类型，基本构造与上述温度感应型风扇联结装置同样，但此类型是由磁性材料制作开闭上述分隔板的油供给调整孔的阀构件的由设在外部的电磁铁控制具有上述磁性的阀构件的方式，作为其构造，例如，存在将一对电磁铁设置在密封器盒的前面侧或后面侧，与该电磁铁相向地设置了开闭上述分隔板的油供给调整孔的具有磁性的阀构件的构造（参照专利文献3～6等）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特公昭63-21048号公报
专利文献2：日本特开平3-61727号公报
专利文献3：日本特开2002-81466号公报
专利文献4：日本特开2003-239741号公报
专利文献5：日本特开2004-340373号公报
专利文献6：日本特开2006-112466号公报
发明内容
发明所要解决的课题
上述以往的流体式风扇联结装置，因为成为如下的结构：由经分隔板的油供给调整孔从贮油室供给到转矩传递室的油向密封器盒（壳体）传递驱动圆盘的驱动转矩，安装在该密封器盒上的风扇旋转，所以，由阀构件开闭的油供给调整孔被设在从动侧。因此，在此种以往的流体式风扇联结装置的情况下，在风扇低速旋转时（OFF旋转）离心力变弱，与此相伴，油的供给量也变少，因此，提高风扇旋转速度时的反应变慢，存在以高速度使风扇旋转需要时间这样的缺点。进而，在扫雪车辆（在前格栅之前设置了用于耙雪的除雪板的车辆）中，前格栅前面的风速与周围的风速相比变慢，在发动机室内与前格栅周围发生压力差，或由来自地板下的扬起风产生与风扇相反方向的风的流动，由此，风扇的旋转速度显著变低，存在提高风扇旋转速度时的反应变慢或不反应，风扇的旋转速度不提高，产生过热这样的缺点。
本发明是为了消除上述的以往的流体式风扇联结装置的缺点而作出的发明，其目的在于通过利用油的非牛顿流体的特性，提供一种由控制信号产生的风扇旋转的反应速度优异的高反应型流体式风扇联结装置。
为了解决课题的手段
本发明的高反应型流体式风扇联结装置，将经轴承支承在旋转轴体上的密封器盒的内部，由具有油的供给调整孔的分隔板划分成贮油室和内装驱动圆盘的转矩传递室，上述旋转轴体在前端部固定了上述驱动圆盘；在与旋转时的油聚积的驱动圆盘的外周壁部相向的密封器盒的内周壁面的一部分上形成坝，与其相连地在转矩传递室与贮油室之间形成油循环流通路；具备如果外部周围的温度超过设定值则将上述分隔板的油供给调整孔开放，如果在设定值以下则封闭上述分隔板的油供给调整孔的阀构件；使由驱动侧和被驱动侧构成的转矩传递间隙部中的油的有效接触面积增减而对从驱动侧向被驱动侧的旋转转矩传递进行控制；该风扇联结装置的特征在于：在上述驱动圆盘上，与上述分隔板的油供给调整孔相向地设置了利用油的非牛顿流体的特性将贮油室内的油扒出的机构。
另外，因为牛顿流体的运动方向仅在力施加的一方向作用，所以，油发生分散空洞化（油膜断开），与此相对，由于非牛顿流体的运动方向在力施加的方向及垂直、水平方向都同时地作用，所以，不发生分散空洞化（油膜断开）（非牛顿流体的特性）。
本发明的将上述贮油室内的油扒出的机构，其特征在于，由与设在上述驱动圆盘的背面上的与该圆盘一体或另成一体的环或环状突起构成；上述环或环状突起在与分隔板的油供给调整孔相向的面上具有平坦面，而且与分隔板隔开所希望的间隙（间隔）地设置。另外，最好是，上述环或环状突起，在与分隔板的油供给调整孔相向的平坦面上具有放射状槽；进而，上述环或环状突起是金属制或合成树脂制或橡胶（例如氟类橡胶等）制。
另外，由于设置在上述环或环状突起与分隔板之间的间隙（间隔），基本上是越小则剪切力（摩擦力）越大，所以，反应变好。如果考虑其反应性，则作为此间隙（间隔）的最佳值，虽然不特别限定，但最好为0.3～0.7mm左右。其理由是因为，如果不到0.3mm，则由风扇旋转速度高时的离心力产生的大的油的供给由与分隔板的油供给调整孔接近的该环或环状突起妨碍，有时不能充分地供油，不能达到最高转速，与此相对，如果超过0.7mm，则由该环或环状突起与油的剪切力产生的油的扒出效果显著受损，不能期待使提高风扇旋转速度时的反应速度变快的效果。
发明的效果
本发明的高反应型流体式风扇联结装置，由于通过在转矩传递室内的驱动圆盘上设置了利用了油的非牛顿流体的特性的油扒出机构，由与驱动圆盘一体地旋转的环或环状突起的作用将贮油室内的油扒出，所以，即使在风扇低速旋转时，油向转矩传递室内的供给量也增加，起到能够实现由控制信号产生的风扇旋转的反应的迅速化这样的优异的效果，而且，构成油扒出机构的环或环状突起，对原有的流体式风扇联结装置也不会导致大的成本上升，具有容易适用的优点。
附图说明
图1为表示本发明的高反应型流体式风扇联结装置的一实施例的纵剖面侧视图。
图2为放大表示图1的装置的要部的纵剖面侧视图。
图3为表示本发明的另一实施例的与图2相当的图。
图4为例示本发明的环或环状突起的、与分隔板的油供给调整孔相向的面的形状的种类的图，（A）为表示平的平坦面的俯视图，（B）为表示在平坦面上形成了放射状槽的形状的俯视图，（C）为在平坦面上形成了放射状突起的形状的俯视图，（D）为表示在平坦面上形成了迷宫的形状的俯视图。
图5为表示本发明的环或环状突起的截面构造的一例的说明图，（A）为表示将与分隔板的油供给调整孔相向的面的外端面侧倾斜地切掉了的带斜面的截面构造的放大剖视图，（B）为表示同样地将与分隔板的油供给调整孔相向的面的外端面侧呈台阶状地切掉了的带台阶的截面构造的放大剖视图。
图6为表示对本发明的实施例1中的通常的OFF旋转（500rpm）时的电磁铁进行励磁，调查了直到转矩传递为止的反应速度的结果的图。
图7为表示同样从控制成设想了实施例1中的扫雪车辆中的问题的OFF旋转（150rpm）的状态对电磁铁进行励磁，调查了直到转矩传递为止的反应速度的结果的图。
图8为表示在本发明的实施例2中的通常的OFF旋转（500rpm）时对电磁铁进行励磁，调查了直到转矩传递为止的反应速度的结果的图。
图9为表示同样从控制成设想了实施例2中的扫雪车辆的问题的OFF旋转（150rpm）的状态对电磁铁进行励磁，调查了直到转矩传递为止的反应速度的结果的图。
图10为表示在本发明的实施例3中的通常的OFF旋转（500rpm）时对电磁铁进行励磁，调查了直到转矩传递为止的反应速度的结果的图。
图11为表示同样从控制成设想了实施例3中的扫雪车辆的问题的OFF旋转（150rpm）的状态对电磁铁进行励磁，调查了直到转矩传递为止的反应速度的结果的图。
具体实施方式
为了实施发明的优选方式
图1所示的高反应型流体式风扇联结装置（外部控制式），在由驱动部（发动机）驱动旋转的旋转轴体（驱动轴）1上，经轴承13支承由壳体2-1和盖2-2组成的密封器盒2，此密封器盒2内由带油供给调整孔8的分隔板4划分成贮油室5和转矩传递室6，在转矩传递室6内，收纳了固定在旋转轴体1的前端的、在前端部将前面的外方附近构成为梳齿壁的驱动圆盘3，而且该驱动圆盘3保持着设在该前端部的梳齿壁与背面的壳体2-1之间的用于由迷宫机构16进行的转矩传递的微小间隙。另外，坝15设在与旋转时油聚积的驱动圆盘3的外周壁部相向的盖2-2的内周壁面的一部分上。
在壳体2-1上设置油回收用循环流通路7，开闭设在分隔板4上的油供给调整孔8的油供给用阀构件9由板簧9-1和衔铁9-2组成，板簧9-1基端部被安装在壳体2-1上。
在密封器盒2的驱动部侧，在经轴承14支承在旋转轴体1上而且固定在发动机体等的外构件上的环状的电磁铁支承体12上，支承环状的电磁铁11，而且，组装在壳体2-1上的具有环部的圆板状的磁环元件（磁性体）10与上述阀构件的衔铁9-2相向地安装，上述电磁铁支承体12的一部分与磁环元件10进行凹凸嵌合。另外，在本实施例中，为了效率良好地向阀构件的衔铁9-2传递电磁铁11的磁通，使用具有环部的圆板状的磁环元件10构成了油供给用阀构件9的工作机构。
本发明是与上述分隔板4的油供给调整孔8相向地设置了利用油的非牛顿流体的特性将贮油室5内的油扒出到上述结构的风扇联结装置的驱动圆盘3的机构的发明，该油扒出机构，如图1～图3所示，其主要的特征在于，由设在驱动圆盘3的背面上的与该圆盘另成一体的环17或一体的环状突起18构成。
图1、图2所示的实施例的环17，是与分隔板4的油供给调整孔8相向的面构成为平坦面的呈大体环状的构件，在与分隔板4之间如上述的那样隔开0.3mm～0.7mm左右的间隙（间隔），被固定在该驱动圆盘3的背面上。另外，作为此环的固定手段，根据该环的材质而不同，在金属制环的情况下，可采用焊接、钎焊，在合成树脂制、橡胶制的情况下，可采用压入、粘接等。另外，关于环的壁厚、大小（直径、内径等），当然可以与适用的风扇联结装置的驱动圆盘3和分隔板4之间的间隙、转矩传递室6的大小等、风扇联结装置的构造、尺寸等相应地适当设定。
另外，图3所示的环状突起18，是例示了在驱动圆盘3的背面上与该圆盘一体地设置的情况的环状突起，在此环状突起18的情况下，也是与分隔板4的油供给调整孔8相向的面构成为平坦面的环状突起，在与分隔板4之间如上述的那样隔开0.3mm～0.7mm左右的间隙（间隔）地形成在该驱动圆盘3的背面上。
设在上述驱动圆盘3的背面上的与该圆盘另成一体的环17或成一体的环状突起18的与分隔板4的油供给调整孔8相向的面，可做成图4（A）～（D）例示了的形状。这是考虑了由该环17或环状突起18的作用产生的油的扒出效果的形状，（A）表示如上述的那样仅为平坦面的形状，（B）表示在平坦面上形成了放射状槽19的形状，（C）表示在平坦面上形成了放射状突起20的形状，（D）表示在平坦面上形成了迷宫槽21的形状。由实验判明其中的油的扒出效果最大的是（B）的在平坦面上形成了放射状槽19的形状。这被推测为是因为，在与分隔板4的油供给调整孔8的相向面上形成了放射状槽19的环17或环状突起18的情况下，不仅与油供给调整孔8相向的面积变多，而且由放射状槽19的作用，向环17或环状突起18的外侧扒出油的作用大。
另外，作为本发明的环17或环状突起18的截面构造，一般是图1～图4所示的矩形截面构造，但除此以外，即使例如图5所示的那样，做成将与分隔板4的油供给调整孔8相向的面的外端面侧倾斜地切掉了的带斜面22的截面构造（A）、将与分隔板4的油供给调整孔8相向的面的外端面侧呈台阶状地切掉了的带台阶23的截面构造，当然也可获得大体同样的作用效果。
在上述结构的高反应型流体式风扇联结装置中，当电磁铁11为OFF（非励磁）时，衔铁9-2由该板簧9-1的作用从磁环元件10离开，由此，油供给调整孔8被关闭，油向转矩传递室6内的供给停止，当电磁铁11为ON（励磁）时，衔铁9-2反抗该板簧9-1，被向磁环元件10侧吸引，由此，该板簧9-1与壳体2-1侧压接，油供给调整孔8打开，向转矩传递室6内供给油，适量的油被供给到迷宫机构16部，进行转矩传递。
在本发明中，当电磁铁11为ON（励磁）时，油供给调整孔8打开，当油被供给到转矩传递室6内时，通过利用了油的非牛顿流体的特性的油扒出机构即设在驱动圆盘3的背面上的环17或环状突起18在分隔板4的油供给调整孔8之上旋转，贮油室5内的油由油的非牛顿流体的特性扒出，从油供给调整孔8供给到转矩传递室6内的油的供给量增加。因此，按照本发明，在风扇低速旋转时油向转矩传递室6内的供给量也增加，由控制信号产生的风扇旋转速度上升的反应变快。
（实施例）
下面，对本发明的实施例进行说明。
实施例1
使用图1所示的外部控制式流体式风扇联结装置，作为试验条件，从控制成通常的OFF旋转（500rpm）和设想了扫雪车辆中的问题的OFF旋转（150rpm）的状态对电磁铁进行励磁，调查了直到转矩传递为止的反应速度的结果，将此结果与以往例（没有环）进行比较，表示在图6（OFF旋转：500rpm）、图7（OFF旋转：150rpm）中。
＜装置规格＞
·采用了的环（另成一体形）：图4（B）所示的在平坦面上形成了放射状槽的环（以下称为“放射状槽环”）
·环与分隔板之间的间隙（间隔）：0.3mm
·油的粘度：12,500cst
从图6、图7所示的结果可以得知，在以通常的OFF旋转（500rpm）进行了试验的情况下，本发明的带环的风扇联结装置，在接通控制信号后10秒以内迅速地反应，与此相对，在以往的没有环的风扇联结装置的情况下，该反应需要约20秒。另外，在以设想了扫雪车辆中的问题的OFF旋转（150rpm）进行了试验的情况下，在以往的没有环的风扇联结装置的情况下，几乎不反应，与此相对，本发明的带环的风扇联结装置，与以通常的OFF旋转（500rpm）进行了试验的情况同样，在接通控制信号后10多秒钟内迅速地反应。根据此结果，确认了本发明的环的效果。
实施例2
使用与实施例1同样的外部控制式流体式风扇联结装置，将在同一试验条件下对下述所示的本发明的4种环的效果进行了比较的结果表示在图8（OFF旋转：500rpm）、图9（OFF旋转：150rpm）中。
＜装置规格＞
·采用了的环（另成一体形）：图4所示的（A）为仅平坦面的环（以下称为“单纯环”），（B）为在平坦面上形成了放射状槽的环（以下称为“放射状槽环”），（C）为在平坦面上形成了放射状突起的环（以下称为“放射状突起环”），（D）为在平坦面上形成了迷宫槽21的环（以下称为“迷宫环”）这4种。
·环与分隔板之间的间隙（间隔）：0.3mm
·油的粘度：12,500cst
如从图8、图9所示的结果可以得知的那样，在以通常的OFF旋转（500rpm）进行的试验中，如图8所示，在（A）～（D）的4种环中全部都在接通了控制信号后10数秒以内迅速地反应，其中特别是（B）的放射状槽环表现出最优异的反应。另外，在以设想了扫雪车辆中的问题的150rpm进行的试验中，如图9所示，在（A）～（D）的4种环中，仅放射状槽环（B）在20秒以内反应，其它的3种环（A）、（C）、（D）不反应。这被推测为是因为，在放射状槽环（B）的情况下，适当地维持与油供给调整孔接近地相对的面积，在油扒出后良好地向环外周侧排出油，与此相对，放射状突起环（C）及迷宫环（D），由于分别与油供给调整孔接近地相对的面积少，所以，油的扒出量少，另一方面，单纯环（A），即使与油供给调整孔的相向面积最大，因为没有进行在油扒出后用于向环外周侧排出的改进，所以，油也滞留在与分隔板的间隙（间隔）中。
实施例3
在与实施例1同样的外部控制式流体式风扇联结装置上组装放射状槽环（B），将以同样的试验条件对使该环与分隔板之间的间隙（间隔）变化了的情况的反应速度进行了比较的结果表示在图10（OFF旋转：500rpm）、图11（OFF旋转：150rpm）中。
＜装置规格＞
·采用了的环（另成一体形）：图4（B）所示的放射状槽环
·环与分隔板之间的间隙（间隔）：0.3～1.0mm
·油的粘度：12,500cst
如从图10、图11所示的结果可以得知的那样，在以通常的OFF旋转（500rpm）进行的试验中，如图10所示，在0.3mm、0.5mm、0.7mm、1.0mm的任一情况下，都在接通了控制信号后10多秒以内迅速地反应，其中特别是在环与分隔板之间的间隙（间隔）为0.3～0.7mm的情况下，表现出在接通控制信号后10秒以内这样的优异的反应。另外，即使在以设想了扫雪车辆中的问题的OFF旋转（150rpm）进行的试验中，在环与分隔板之间的间隙（间隔）为0.3～0.7mm的情况下，也良好地进行了反应。但是，在将OFF旋转控制成了150rpm的条件的情况下，如果环与分隔板之间的间隙（间隔）为0.3mm，则对最大风扇旋转产生了影响，间隙（间隔）为0.5mm，不牺牲最大转速，就能够期待反应速度的提高。
另外，在这里，表示了将本发明适用于由电磁铁控制阀构件的方式的外部控制式流体式风扇联结装置的情况下的实施例，但即使适用于温度感应型的流体式风扇联结装置，当然也能够获得与上述同样的作用效果。
产业上的利用可能性
本发明的高反应型流体式风扇联结装置，由于通过在转矩传递室内的驱动圆盘上设置了利用了油的非牛顿流体的特性的油扒出机构，由与驱动圆盘一体地旋转的环或环状突起的作用将贮油室内的油扒出，所以，即使在风扇低速旋转时，油向转矩传递室内的供给量也增加，能够实现由控制信号产生的风扇旋转的反应的迅速化，而且，对于原有的流体式风扇联结装置也能够容易地适用等，有用性极为丰富。
符号的说明
1：旋转轴体（驱动轴）
2：密封器盒
2-1：壳体
2-2：盖
3：驱动圆盘
4：分隔板
5：贮油室
6：转矩传递室
7：油回收用循环流通路
8：油供给调整孔
9：油供给用阀构件
9-1：板簧
9-2：衔铁
10：具有环部的圆板状的磁环元件（磁性体）
11：电磁铁
12：电磁铁支承体
13、14：轴承
15：坝
16：迷宫机构
17：环
18：环状突起
19：放射状槽
20：放射状突起
21：迷宫槽
22：斜面
23：台阶
Claims (5)
1.一种高反应型流体式风扇联结装置，将经轴承支承在旋转轴体上的密封器盒的内部，由具有油的供给调整孔的分隔板划分成贮油室和内装驱动圆盘的转矩传递室，上述旋转轴体在前端部固定了上述驱动圆盘；在与旋转时的油聚积的驱动圆盘的外周壁部相向的密封器盒的内周壁面的一部分上形成坝，与其相连地在转矩传递室与贮油室之间形成油循环流通路；具备如果外部周围的温度超过设定值则将上述分隔板的油供给调整孔开放，如果在设定值以下则封闭上述分隔板的油供给调整孔的阀构件；使由驱动侧和被驱动侧构成的转矩传递间隙部中的油的有效接触面积增减而对从驱动侧向被驱动侧的旋转转矩传递进行控制；该风扇联结装置的特征在于：在上述驱动圆盘上，与上述分隔板的油供给调整孔相向地设置了利用油的非牛顿流体的特性将贮油室内的油扒出的机构。
2.根据权利要求1所述的高反应型流体式风扇联结装置，其特征在于：将上述贮油室内的油扒出的机构，由与设在上述驱动圆盘的背面上的与该圆盘一体或另成一体的环或环状突起构成。
3.根据权利要求2所述的高反应型流体式风扇联结装置，其特征在于：上述环或环状突起在与分隔板的油供给调整孔相向的面上具有平坦面，而且与分隔板隔开所希望的间隙地设置。
4.根据权利要求2或3所述的高反应型流体式风扇联结装置，其特征在于：上述环或环状突起，在与分隔板的油供给调整孔相向的平坦面上具有放射状槽。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的高反应型流体式风扇联结装置，其特征在于：上述环或环状突起是金属制或合成树脂制或橡胶制。
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