JP2001330061A - 回転数可変継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エンジンにおける冷却水循環ポンプのポンプイ
ンペラ等を回転駆動するに際して、電動モータを用いる
ことなく消費電力の低減を図る。 【解決手段】回転数可変継手Ａを、エンジンによって回
転駆動される入力軸２１と、入力軸２１に対して同軸的
に配置された出力軸３１と、ハウジング１０内にて両軸
２１，３１間に形成されて両軸２１，３１の相対回転に
よって容積変化する可変容積部と、同容積部に満たされ
て同容積部の容積変化に伴って流動する作動油と、作動
油の流動を制御する制御手段とを備えた構成とし、可変
容積部を、入力軸２１に軸心から所定量偏心して形成さ
れた密封状の偏心円筒空間部２１ａ１と、同空間部２１
ａ１内にて出力軸３１に径方向へ移動可能に組付けられ
たベーン３２によって構成し、制御手段をベーン３２の
径外方への押圧力を制御する油圧制御装置Ｃによって構
成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車用ラ
ジエータの後方に配置される冷却ファンや自動車用エン
ジンにおける冷却水循環ポンプのポンプインペラ等を回
転駆動するために使用される回転数可変継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用ラジエータの後方に配置される
冷却ファンや自動車用エンジンにおける冷却水循環ポン
プのポンプインペラ等は電動モータにて回転駆動するこ
とも可能であり、かかる構成では冷却ファンやポンプイ
ンペラの回転をエンジン回転数とは独立して制御するこ
とができる。このため、水温やエンジン負荷等に応じた
エンジン冷却系の制御が可能であって、エンジンの冷間
時に冷却ファンやポンプインペラの回転を止めて暖機性
向上を図ったり、定常走行時に冷却ファンやポンプイン
ペラの回転を必要最小限として消費動力の低減を図るこ
とが可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、自動車にお
いては、電動モータを駆動するための電力をバッテリー
から供給するようになっていて、この電力を得るために
エンジンによってオルタネータを駆動して発電してお
り、この発電から電力供給までの間において種々な動力
ロスが生じて、結果的に消費動力の低減を十分に図るこ
とができないことがある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した実状
に鑑みてなされたものであり、電動モータを用いること
なく消費動力の低減を図ることを目的として、当該回転
数可変継手を、ハウジングに回転自在に組付けられてエ
ンジンによって回転駆動される入力軸と、この入力軸に
対して同軸的に配置されて前記ハウジングに回転自在に
組付けられる出力軸と、前記ハウジング内にて前記入力
軸と前記出力軸間に形成されて前記入力軸と前記出力軸
の相対回転によって容積変化する可変容積部と、この可
変容積部に満たされて同可変容積部の容積変化に伴って
流動する作動油と、この作動油の流動を制御する制御手
段とを備えてなる回転数可変継手であって、前記可変容
積部を、前記入力軸または前記出力軸に軸心から所定量
偏心して形成された密封状の偏心円筒空間部と、この偏
心円筒空間部内にて前記出力軸または前記入力軸に径方
向へ移動可能に組付けられて前記偏心円筒空間部を区画
するベーンによって構成し、前記制御手段を前記ベーン
の径外方への押圧力を制御する油圧制御装置によって構
成したことに特徴がある。

【０００５】

【発明の作用・効果】本発明による回転数可変継手にお
いては、油圧制御装置によって作動油の流動を阻止すれ
ば、作動油を満たした可変容積部の容積変化が阻止され
て、エンジンによって入力軸が回転駆動されると、これ
と一体的に出力軸が回転する。また、油圧制御装置によ
って作動油の自由流れを許容すれば、可変容積部の容積
変化が略無抵抗の状態で得られて、エンジンによって入
力軸が回転駆動されても出力軸は回転しない。また、油
圧制御装置によって作動油の流れを制御すれば、この制
御に応じた抵抗状態にて可変容積部の容積変化が得られ
て、エンジンによって入力軸が回転駆動されると、入力
軸より低速にて出力軸が抵抗状態に応じて回転する。

【０００６】したがって、本発明による回転数可変継手
においては、例えば、自動車用ラジエータの後方に配置
される冷却ファンまたは自動車用エンジンにおける冷却
水循環ポンプのポンプインペラを出力軸と一体回転可能
として、水温やエンジン負荷等に応じて油圧制御装置を
制御すれば、エンジンの冷間時に冷却ファンまたはポン
プインペラの回転を止めて暖機性向上を図ったり、定常
走行時に冷却ファンまたはポンプインペラの回転を必要
最小限として消費動力の低減を図ることができる。しか
も、エンジンによって入力軸が回転駆動される構成であ
るため、自動車において電動モータにより冷却ファンま
たはポンプインペラを回転駆動する場合に比して動力ロ
スが少なくて、消費動力の低減を十分に図ることができ
る。

【０００７】また、本発明による回転数可変継手におい
ては、可変容積部を、入力軸または出力軸に軸心から所
定量偏心して形成された密封状の偏心円筒空間部と、こ
の偏心円筒空間部内にて出力軸または入力軸に径方向へ
移動可能に組付けられて偏心円筒空間部を区画するベー
ンによって構成し、作動油の流動を制御する制御手段を
ベーンの径外方への押圧力を制御する油圧制御装置によ
って構成したため、当該回転数可変継手をコンパクトか
つシンプルに構成することができて、安価に実施するこ
とができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の各実施形態を図面
に基づいて説明すると、図１〜図４は、本発明による回
転数可変継手の第１実施形態を示している。第１実施形
態の回転数可変継手Ａは、自動車用エンジンにおける冷
却水循環ポンプ装置のポンプインペラＰＩを回転駆動す
るもので、ハウジング１０に回転自在に組み付けられた
入力軸２１と、ハウジング１０に回転自在に組み付けら
れた出力軸３１と、ハウジング１０内にて入力軸２１と
出力軸３１間に形成された密封状の可変容積部Ｒ１０
と、油圧制御装置Ｃを備えている。

【０００９】ハウジング１０は、液密的に接合されたボ
ディ１１とカバー１２によって構成されていて、ボディ
１１には油圧供給ポート１１ａ（径方向の孔と出力軸３
１の周りに形成された環状溝によって構成されている）
とドレン排出ポート１１ｂ（径方向の孔と出力軸３１の
周りに形成された環状溝によって構成されている）が設
けられており、また、カバー１２にはドレン排出ポート
１２ａが設けられている。また、ボディ１１の内部に
は、入力軸２１の大径部２１ａを収容する円柱状空間１
１ｃが形成されている。

【００１０】入力軸２１は、ボディ１１の円柱状空間１
１ｃに回転自在かつ軸方向移動不能に収容される大径部
２１ａと、この大径部２１ａから前方に延びてオイルシ
ール２２を貫通してハウジング１０外へ突出する小径部
２１ｂを有していて、小径部２１ｂの前端には、プーリ
Ｐが一体回転可能に組み付けられている。また、大径部
２１ａの後方部位には、同大径部２１ａの軸心から所定
量偏心した偏心円柱状空間２１ａ１が形成されていて、
この偏心円柱状空間２１ａ１の後方は、ボディ１１によ
って常に密封されている。なお、プーリＰは、ベルトＢ
を介してエンジンのクランクシャフト（図示省略）によ
って駆動されるようになっている。

【００１１】出力軸３１は、入力軸２１と同軸的に、か
つ入力軸と相対回転可能に配置されていて、ボディ１１
に回転自在に組付けられており、後端部にてポンプイン
ペラＰＩを一体回転可能に支持している。また、出力軸
３１の前端部は、入力軸２１の偏心円柱状空間２１ａ１
内に回転自在に嵌入していて、作動油が満たされた可変
容積部Ｒ１０を形成している。また、出力軸３１とボデ
ィ１１間には、オイルシール３３と冷却水の浸入を防止
するシール部材３４が介装されている。

【００１２】可変容積部Ｒ１０は、偏心円柱状空間２１
ａ１と、出力軸３１の前端部に形成した径方向のベーン
溝３１ａに径方向へ移動可能に組み付けたベーン３２に
よって構成されていて、ベーン３２によって第１可変容
積室Ｒ１１と第２可変容積室Ｒ１２とに区画されてい
る。また、ベーン溝３１ａにおけるベーン３２の背部に
は、背圧室Ｍが形成されていて、この背圧室Ｍには、油
圧供給ポート１１ａ及び出力軸３１に設けた連通路３１
ｂ（軸方向の孔と径方向の孔から構成されているＬ字形
のもの）を通して油圧制御装置Ｃから油圧が付与される
ようになっている。

【００１３】油圧制御装置Ｃは、可変容積部Ｒ１０内に
満たされた作動油の流動を制御する制御手段であって、
ボディ１１の油圧供給ポート１１ａと油圧ポンプＯＰの
吐出ポートに接続された油圧供給管４１と、ボディ１１
のドレン排出ポート１１ｂと油溜Ｔに接続されたドレン
排出管４２と、カバー１２のドレン排出ポート１２ａと
ドレン排出管４２の途中に接続されたドレン排出管４３
と、電気制御装置ＥＣＵにより作動を制御されて背圧室
Ｍに付与される油圧を制御する油圧制御弁Ｖを備えてい
る。

【００１４】電気制御装置ＥＣＵは、冷却水循環ポンプ
内の水温（エンジン冷却水の温度）やアクセル開度（エ
ンジン負荷）等に応じて油圧制御弁Ｖの作動を制御する
ようになっている。油圧制御弁Ｖは、油圧ポンプＯＰの
吐出側に接続されるとともに吸入側に接続された還流管
４４に介装されていて、通路を全開に開くことにより油
圧ポンプＯＰの吐出油圧（背圧室Ｍに付与される油圧）
を略ゼロとし、通路を絞ることにより油圧ポンプＯＰの
吐出油圧を絞り量に応じた油圧とするように構成されて
いる。

【００１５】上記のように構成した第１実施形態におい
ては、ベーン３２が背圧室Ｍに付与される油圧（油圧ポ
ンプＯＰの吐出油圧）によって径外方向へ押圧されて偏
心円柱状空間２１ａ１の円周面に圧接し、第１可変容積
室Ｒ１１と第２可変容積室Ｒ１２間での作動油の流動を
阻止すれば、作動油を満たした可変容積部Ｒ１０での第
１可変容積室Ｒ１１と第２可変容積室Ｒ１２の容積変化
が阻止されて、エンジンによって入力軸２１が回転駆動
されると、これと一体的に出力軸３１が回転する（図３
参照）。

【００１６】また、背圧室Ｍに付与される油圧が略ゼロ
となると、ベーン３２と偏心円柱状空間２１ａ１の円周
面との間に隙間が生じるため、第１可変容積室Ｒ１１と
第２可変容積室Ｒ１２間での作動油の自由流れが許容さ
れ、可変容積部Ｒ１０での第１可変容積室Ｒ１１と第２
可変容積室Ｒ１２の容積変化が略無抵抗の状態で得られ
て、エンジンによって入力軸２１が回転駆動されても出
力軸３１は回転しない（図４参照）。

【００１７】また、背圧室Ｍに付与される油圧によって
ベーン３２と偏心円柱状空間２１ａ１の円周面との間の
隙間を調整し、第１可変容積室Ｒ１１と第２可変容積室
Ｒ１２の容積変化間での作動油の流れを制御すれば、こ
の制御に応じた抵抗状態にて可変容積部Ｒ１０での第１
可変容積室Ｒ１１と第２可変容積室Ｒ１２の容積変化が
得られて、エンジンによって入力軸２１が回転駆動され
ると、入力軸２１より低速にて出力軸３１が抵抗状態に
応じて回転する。

【００１８】したがって、エンジン冷却水の温度上昇に
応じて油圧制御装置Ｃから背圧室Ｍに付与される油圧が
上昇するように設定すれば、エンジンの冷間時にポンプ
インペラＰＩの回転を止めて暖機性向上を図ったり、定
常走行時にポンプインペラＰＩの回転を必要最小限とし
て消費動力の低減を図ることができる。しかも、エンジ
ンによって入力軸２１が回転駆動される構成であるた
め、自動車において電動モータによりポンプインペラＰ
Ｉを回転駆動する場合に比して動力ロスが少なくて、消
費動力の低減を十分に図ることができる。

【００１９】また、この第１実施形態においては、可変
容積部Ｒ１０を、入力軸２１に軸心から所定量偏心して
形成されてボディ１１によって常に密封される偏心円柱
状空間２１ａ１と、この偏心円柱状空間２１ａ１内にて
出力軸３１に径方向へ移動可能に組付けられて第１可変
容積室Ｒ１１と第２可変容積室Ｒ１２に区画するベーン
３２によって構成し、また、第１可変容積室Ｒ１１と第
２可変容積室Ｒ１２間での作動油の流動を制御する制御
手段をベーン３２の径外方への押圧力を制御する油圧制
御装置Ｃによって構成したため、当該回転数可変継手Ａ
をコンパクトかつシンプルに構成することができて、安
価に実施することができる。

【００２０】上記第１実施形態においては、本発明によ
る回転数可変継手Ａによって自動車用エンジンにおける
冷却水循環ポンプ装置のポンプインペラＰＩを回転駆動
するようにした例について説明したが、図５に示した第
２実施形態のように、本発明による回転数可変継手Ａ１
によって自動車用冷却ファン装置の冷却ファンを回転駆
動するように実施することも可能である。同継手Ａ１に
おいては、ハウジング１０がボディ１１とベース１２に
よって構成されていること、及び自動車用ラジエータの
後方に配置される出力軸３１の先端部に冷却ファンＦが
一体回転可能に支持されていることを除いて、その他の
構成は上記第１実施形態と実質的に同一であるため、同
一符号を付して詳細な説明は省略する。また、この第２
実施形態の作用効果は、上記第１実施形態の作用効果と
実質的に同様であるため説明は省略する。

【００２１】上記各実施形態においては、入力軸２１に
偏心円柱状空間２１ａ１を設けるとともに出力軸３１に
ベーン３２を設けて実施したが、出力軸に偏心円柱状空
間を設けるとともに入力軸にベーンを設けて実施するこ
とも可能である。

【００２２】また、上記各実施形態においては、油圧ポ
ンプＯＰの吐出側に接続されるとともに油圧ポンプＯＰ
の吸入側に接続された還流管４４に介装される油圧制御
弁Ｖによって、背圧室Ｍに付与される油圧が制御される
ように構成して実施したが、図６と図７に示したよう
に、油圧ポンプＯＰの吐出ポートに接続された油圧供給
管４１と、油溜Ｔに接続されたドレン排出管４２とに介
装される油圧制御弁Ｖによって、背圧室Ｍに付与される
油圧が制御されるように構成して実施することも可能で
ある。

【００２３】図６と図７に示した油圧制御弁Ｖは、背圧
室Ｍと油圧ポンプＯＰの吐出側との連通・遮断および背
圧室Ｍと油溜Ｔとの連通・遮断を切り換えて、背圧室Ｍ
に付与される油圧（略ゼロから所定値までの範囲で制御
される油圧）を制御する電磁切換弁であり、その作動は
電気制御装置ＥＣＵにより制御されるようになってい
る。上記した電磁切換弁Ｖは、スプール弁の位置をソレ
ノイドによって移動させることにより背圧室Ｍと油圧ポ
ンプＯＰの吐出側との連通・遮断および背圧室Ｍと油溜
Ｔとの連通・遮断を切り換えるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回転数可変継手の第１実施形態を
示す要部断面図である。

【図２】図１に示した入力軸と出力軸とベーン等の関係
を示す断面図である。

【図３】図１に示した第１実施形態において出力軸が入
力軸と一体回転するときの作動説明図である。

【図４】図１に示した第１実施形態において出力軸が入
力軸と相対回転するときの作動説明図である。

【図５】本発明による回転数可変継手の第２実施形態を
示す要部断面図である。

【図６】図１に示した第１実施形態において他の油圧制
御弁を採用した場合の要部断面図である。

【図７】図５に示した第２実施形態において他の油圧制
御弁を採用した場合の要部断面図である。

【符号の説明】

１０…ハウジング、２１…入力軸、２１ａ１…偏心円柱
状空間（偏心円筒空間部）、３１…出力軸、３２…ベー
ン、Ａ，Ａ１…回転数可変継手、Ｃ…油圧制御装置（制
御手段）、Ｒ１０…可変容積部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに回転自在に組付けられてエ
   ンジンによって回転駆動される入力軸と、この入力軸に
   対して同軸的に配置されて前記ハウジングに回転自在に
   組付けられる出力軸と、前記ハウジング内にて前記入力
   軸と前記出力軸間に形成されて前記入力軸と前記出力軸
   の相対回転によって容積変化する可変容積部と、この可
   変容積部に満たされて同可変容積部の容積変化に伴って
   流動する作動油と、この作動油の流動を制御する制御手
   段とを備えてなる回転数可変継手であって、前記可変容
   積部を、前記入力軸または前記出力軸に軸心から所定量
   偏心して形成された密封状の偏心円筒空間部と、この偏
   心円筒空間部内にて前記出力軸または前記入力軸に径方
   向へ移動可能に組付けられて前記偏心円筒空間部を区画
   するベーンによって構成し、前記制御手段を前記ベーン
   の径外方への押圧力を制御する油圧制御装置によって構
   成したことを特徴とする回転数可変継手。