JP2002013556A - 外部制御式ファン・カップリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種の動作条件に応じて油量を高精度で調整
して任意にかつ的確にファンの回転を制御することがで
き、また各種の状況下における“つれ廻り”現象を防止
してファン騒音を低減でき、さらに燃費を向上できる外
部制御式ファン・カップリング装置の提供。 【解決手段】 トルク伝達室内に供給された油により駆
動トルクを被駆動側に伝達するようにしたファン・カッ
プリング装置において、駆動ディスクを固着した回転軸
に支承された密封器匣の内部を、仕切板により主油溜り
室と駆動ディスクを内装するトルク伝達室とに区劃する
とともに、前記主油溜り室の近傍に設けた副油溜り室と
トルク伝達室とを連通し、主油溜り室と副油溜り室との
間に設けた油の供給調整孔を開閉する弁部材を、永久磁
石を使用した無励磁式電磁石により作動させて油の供給
調整孔を開閉制御する仕組みとなしたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に自動車等に
おける機関冷却用のファン回転を外部周囲の温度変化あ
るいは回転変化に追従して制御する方式の外部制御式フ
ァン・カップリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のファン・カップリング装
置としては、ケースとカバーとからなる密封器匣の内部
を、油の供給調整孔を有する仕切板により油溜り室と駆
動ディスクを内装するトルク伝達室とに区劃し、回転時
の油の集溜する駆動ディスクの外周壁部に対向する密封
器匣側の内周壁面の一部にダムと、これに連なってトル
ク伝達室側より油溜り室に通ずる循環流通路を形成する
と共に、外部周囲の温度が設定値を超えると前記仕切板
の供給調整孔を開放し、設定値以下では前記仕切板の供
給調整孔を閉鎖する弁部材を備え、駆動ディスクと前記
密封器匣の外方付近の対向壁面に設けたトルク伝達間隙
部での油の有効接触面積を増減させて、駆動側から被駆
動側の密封器匣側へのトルク伝達を制御する方式におい
て、前記密封器匣の全面側または後面側に一対の電磁石
を設け、その一方の電磁石に対向して供給調整孔を開閉
する磁性を有する弁部材を、また他方の電磁石に対向し
て前記循環流通路を開閉する磁性を有する副弁部材を設
けたものがある（特許第２９１１６２３号参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の外部制御式のファン・カップリング装置は、
一般的に電気制御が主となるために機構が複雑となり、
消費電力がかかり、高価であること、また電気系統が故
障した場合、作動油が循環しなくなってファン・カップ
リング装置が損傷されるという欠点があった。しかし、
外部制御式のファン・カップリング装置は、水温、エン
ジン回転数、エアコン等の補機類等の制御要因を任意に
選べ、かつ適正なファン制御が行えるという利点がある
ため、前記の欠点を解消するための改善が望まれてい
た。

【０００４】さらに、駆動ディスクによるファン・カッ
プリング装置は、回転作動時にあって密封器匣の内周部
と駆動ディスクの外周部により形成されるトルク伝達間
隙部からの油の流出を駆動ディスクの回転に伴う遠心力
によって行わせる方式であるため、トルク伝達間隙部で
の油は常に剪断を受けてこれにより発熱し、また外部へ
の不十分な放熱と相俟って油の粘性が低下し、外部周囲
の温度変化に追従した適正な制御機能に狂いを生ぜしめ
る問題を有していた。

【０００５】本発明はこのような問題を解決するために
なされたものであって、機構が簡単で、消費電力を節約
でき、セーフティー・オン（電気系統が故障しても作動
油が止まることなく循環すること）の機能を有し、また
各種の動作条件に応じて油量を高精度で調整して任意に
かつ的確にファンの回転速度を制御することができ、さ
らに冷却効率を高めて油の粘性低下の憂いをなくし、外
部の温度変化に追随した適正な制御機能を発揮すること
ができる外部制御式ファン・カップリング装置を提供し
ようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は基本的には油溜
り室からトルク伝達室へ作動油を供給する油の流出調整
孔を開閉手段に、永久磁石を使用した無励磁式電磁石に
より制御する方式を採用するとともに、作動油の冷却効
率を高めるために副油溜り室を設けた構成となしたもの
で、その要旨は、先端に駆動ディスクを固着した回転軸
体上に、軸受を介して支承されたケースと該ケースに取
着されたカバーとからなる密封器匣の内部を仕切板によ
り主油溜り室と、前記駆動ディスクを内装するトルク伝
達室とに区劃するとともに、前記主油溜り室の近傍に副
油溜り室を設け、該副油溜り室とトルク伝達室とを前記
仕切板に設けた流通孔を介して連通し、かつ主油溜り室
と副油溜り室との間に油の供給調整孔を設け、この油の
流出調整孔を開閉する弁部材を主油溜り室内に備え、回
転時の油の集溜する駆動ディスクの外周壁に対向する密
封器匣の内周壁面の一部にダムと、これに連なってトル
ク伝達室側より主油溜り室に通ずる循環排出路を有し、
駆動側と被駆動側とのなすトルク伝達間隙部での油の有
効接触面積を増減させて駆動側から被駆動側への回転ト
ルク伝達を制御するようにしてなるファン・カップリン
グ装置において、前記密封器匣の主油溜り室側に永久磁
石を使用した無励磁式電磁石を前記回転軸体に軸受を介
して支持し、該電磁石により前記弁部材を作動させて油
の供給調整孔を開閉制御する仕組みとなしたことを特徴
とするものである。また、このファン・カップリング装
置における前記永久磁石は密封器匣側または電磁石側に
取付けることができ、さらに前記弁部材は板バネと磁性
体片とで構成することができる。さらに、前記ケースの
材質を非磁性体とすることを特徴とするものである。

【０００７】本発明において、永久磁石を使用した無励
磁式電磁石により油の供給調整孔を開閉制御する方式を
採用した弁部材の開閉制御機構は、一般に無励磁作動バ
ルブと同じ原理であり、その原理は永久磁石のつくる磁
界と逆向きの磁界を発生するように電磁石に電流を流す
と、永久磁石の磁界を相殺させることとなり、永久磁石
の吸引力が消滅し、弁部材がバネの作用で仕切板側に離
れて油の供給調整孔を開き、他方、電磁石をＯＦＦする
と弁部材がバネに抗して永久磁石側に吸引されることに
より油の供給調整孔が閉じられる機構となしたものであ
る。また、永久磁石のつくる磁界と同じ向きの磁界が発
生するように電磁石に電流を流すことにより、永久磁石
の吸引力と電磁石による吸引力の相乗効果で、瞬時に油
の供給孔を閉じるとができる。

【０００８】したがってこの開閉制御機構を用いると、
電気系統の故障により電磁石がＯＦＦとなってもセーフ
ティー・オン、すなわち仕切板に設けられた油の供給調
整孔が開いたままの状態が保持されるので作動油が循環
し、ファン・カップリング装置はＯＮの状態となってフ
ァンは回転し続け、オーバーヒートによるエンジンの損
傷を防止できることとなる。また、駆動部の駆動条件に
対応して、外部から駆動ディスクとトルク伝達間隙に供
給される油を制御することが可能となるので、駆動条件
に対応して駆動ディスクの駆動トルクを最適の伝達状態
で被駆動側に伝達することができ、ファン騒音を低減
し、燃料を節約できる。さらに、再始動時や運転中の急
加速時以外の時であっても、エンジン冷却水の温度、車
両の走行速度、アクセル開度、その他（ギヤー比、ファ
ン回転数、外気温度等）に基づいて電磁石に通電する電
流を制御することにより、ファン回転速度を任意に制御
することも可能となる。また、本発明では主油溜り室を
囲むようにケースに副油溜り室を設けたことにより、油
の冷却効率も高められる。なお、ケースの材質を非磁性
体とするのは、磁束の漏洩を防止するためである。鉄製
のケースの場合は前記磁束の漏洩を防止するためにケー
スの一部を切除し当該部分を適当な手段でシールする。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る外部制御式フ
ァン・カップリング装置の一実施例を示す縦断面図、図
２は同上装置の要部を拡大して示す縦断面図、図３は同
上装置における弁部材の開閉動作の説明図で、（ａ）は
永久磁石のつくる磁界と逆向きの磁界が発生するように
電磁石に電流を流し、油の供給調整孔が開いている状態
を示す断面図、（ｂ）は電磁石をＯＦＦあるいは、永久
磁石のつくる磁界と同じ向きの磁界が発生するように電
磁石に電流を流し、油の供給調整孔が閉じた状態を示す
断面図、図４は本発明に係る外部制御式ファン・カップ
リング装置の他の実施例を示す要部縦断面図、図５は同
じく本発明装置の別の実施例を示す要部縦断面図であ
り、１は回転軸体（駆動軸）、２は密封器匣、２−１は
ケース、２−２はカバー、３は駆動ディスク、４は仕切
板、５は主油溜り室、６はトルク伝達室、７は副油溜り
室、８は油供給調整孔、９は流通孔、１０は循環路、１
１は弁部材、１１−１は板バネ、１１−２は磁性体片、
１２は永久磁石、１３は電磁石、１４は磁石支持体、１
５、１６は軸受、１７はリング状の磁性体、１８はブロ
ック状の磁性体、１９はダムである。

【００１０】すなわち、図１に示す外部制御式ファン・
カップリング装置は、駆動部（エンジン）の駆動によっ
て回転する回転軸体１に、軸受１５を介してケース２−
１とカバー２−２とからなる密封器匣２が支承され、こ
の密封器匣２内は仕切板４にて主油溜り室５とトルク伝
達室６とに区劃され、トルク伝達室６内には回転軸体１
の先端に固着された駆動ディスク３が該トルク伝達室の
内周面との間にトルク伝達間隙が形成されるように収納
されている。

【００１１】また、副油溜り室７は主油溜り室５に近傍
にしてこれを囲むようにケース２−１に設けられ、この
副油溜り室７は仕切板４に穿設した流通孔９を介してト
ルク伝達室６と連通し、かつ油供給調整孔８を介して主
油溜り室５と連通している。前記油供給調整孔８を開閉
する弁部材１１は、板バネ１１−１と磁性体片１１−２
とからなり、基端部を主油溜り室５の内壁に固着されて
常に仕切板４側への力を付与された板バネ１１−１に
て、油供給調整孔８を開閉する仕組みとなしている。

【００１２】密封器匣２の駆動部側には、回転軸体１に
軸受１６を介して支承された電磁石支持体１４に電磁石
１３が支持され、この電磁石１３と対をなす永久磁石１
２がケース２−１の外面に前記弁部材１１と対向して取
付けられている。すなわち、永久磁石１２のつくる磁界
と逆向きの磁界が発生するように電磁石１３に電流を流
すと、永久磁石１２と電磁石１３の磁束が相殺されるこ
とにより永久磁石１２の吸引力が消滅し、弁部材１１が
当該板バネ１１−１の作用で仕切板４側に反り曲って油
供給調整孔８が開き、他方、電磁石１１をＯＦＦあるい
は、永久磁石１２のつくる磁界と同じ向きの磁界が発生
するように電磁石１３に電流を流すと、弁部材１１が当
該板バネ１１−１に抗して永久磁石１２側に吸引される
ことにより油供給調整孔８が閉じる仕組みとなってい
る。

【００１３】上記構成のファン・カップリング装置にお
いて、永久磁石１２のつくる磁界と逆向きの磁界が発生
するように電磁石１３に電流を流した時は、図３（ａ）
に示すごとく永久磁石１２と電磁石１３の磁束が相殺さ
れることにより永久磁石１２の吸引力が消滅するので、
弁部材１１が当該板バネ１１−１の力で仕切板４側に反
り曲って油供給調整孔８が開き、かつその開状態が保持
されることにより主油溜り室５内の油が副油溜り室７よ
り仕切板４の流通孔９を通ってトルク伝達室６に供給さ
れる。そしてこのトルク伝達室６に供給された油により
駆動ディスク３の駆動トルクがケース２−１に伝達さ
れ、該ケースに取付けられた冷却ファン（図示せず）の
速度が増加する。次に、電磁石１３をＯＦＦあるいは、
永久磁石１２のつくる磁界と同じ向きの磁界が発生する
ように電磁石１３に電流を流した時は、図３（ｂ）に示
すごとく永久磁石１２の作用により弁部材１１の磁性体
片１１−２が板バネ１１−１に抗して永久磁石１２に吸
引されることにより油供給調整孔８が閉じ、かつその閉
状態が保持されることにより、主油溜り室５からトルク
伝達室６への油の供給が停止するとともに、ダム１９に
よりトルク伝達室６内の油が循環路１０を通って主油溜
り室５に戻されることによりトルク伝達率が低下し、ケ
ース２−１の回転速度が減少して冷却ファンが減速す
る。また、電磁石１３に通電する電流を制御することに
より、ファン回転速度を任意に制御することも可能とな
る。さらに、主油溜り室の近傍に設けた副油溜り室７の
存在により、油の冷却効率も高められる。

【００１４】次に、図４に示すファン・カップリング装
置は、永久磁石１２を電磁石１３側に設けた例を示した
もので、この場合は永久磁石１２を電磁石１３と一体的
に電磁石支持体１４に取付ける。かかる構成においても
前記図１に示すものと同様、永久磁石１２のつくる磁界
と逆向きの磁界が発生するように電磁石１３に電流を流
した時は、永久磁石１２と電磁石１３の磁束が相殺され
ることにより永久磁石１２の吸引力が消滅するので、弁
部材１１が当該板バネ１１−１の力で仕切板４側に反り
曲って油供給調整孔８が開く。一方、電磁石１３をＯＦ
Ｆあるいは、永久磁石１２のつくる磁界と同じ向きの磁
界が発生するように電磁石１３に電流を流した時は、永
久磁石１２の作用により弁部材１１の磁性体片１１−２
が板バネ１１−１に抗して永久磁石１２に吸引されるこ
とにより油供給調整孔８が閉じられる。

【００１５】また、図５に示すファン・カップリング装
置は、リング状ではなく、前記磁性体１７と同程度の幅
を有するブロック状の磁性体１８をケース２−１側に設
けた例を示したもので、ブロック状の磁性体１８は駆動
軸の周囲あるいは、ケース２−１の裏面に設けることが
できる。この場合は永久磁石１２のつくる磁界と逆向き
の磁界が発生するように電磁石１３に電流を流すと、永
久磁石１２と電磁石１３の磁束が相殺されることにより
永久磁石１２の吸引力が消滅し、弁部材１１が当該板バ
ネ１１−１の力で仕切板４側に反り曲って油供給調整孔
８が開き、他方、電磁石１３をＯＦＦあるいは、永久磁
石１２のつくる磁界と同じ向きの磁界が発生するように
電磁石１３に電流を流すと、弁部材１１の磁性体片１１
−２が板バネ１１−１に抗して永久磁石１２に吸引され
ることにより油供給調整孔８が閉じる仕組みとなってい
る。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明に係る外部
制御式ファン・カップリング装置は、電磁石と永久磁石
を組合わせて、油の供給調整孔を開閉する弁部材を制御
する方式を採用したことにより、外部から駆動ディスク
とトルク伝達間隙に供給される油を制御することが可能
となるので、駆動ディスクの駆動トルクを最適の伝達状
態で被駆動側に伝達することができ、また各種の駆動条
件に対応して冷却ファンの回転数を制御できるので、フ
ァン騒音の低減および燃費を向上でき、さらに副油溜り
室を設けたことにより油の冷却効率も高められ、油の粘
性低下の憂いをなくし、外部周囲の温度変化に追従した
適正な制御機能を発揮することができるなどの、優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る外部制御式ファン・カップリング
装置の一実施例を示す縦断面図である。

【図２】同上装置の要部を拡大して示す縦断面図であ
る。

【図３】同上装置における弁部材の開閉作動を示す説明
図で、（ａ）は永久磁石のつくる磁界と逆向きの磁界が
発生するように電磁石に電流を流し、油の供給調整孔が
開いている状態、（ｂ）は電磁石をＯＦＦあるいは、永
久磁石のつくる磁界と同じ向きの磁界が発生するように
電磁石に電流を流し、油の供給調整孔が閉じた状態をそ
れぞれ示す。

【図４】本発明に係る外部制御式ファン・カップリング
装置の他の実施例を示す要部縦断面図である。

【図５】本発明に係る外部制御式ファン・カップリング
装置の別の実施例を示す要部縦断面図である。

【符号の説明】

１ 回転軸体 ２ 密封器匣 ２−１ ケース ２−２ カバー ３ 駆動ディスク ４ 仕切板 ５ 主油溜り室 ６ トルク伝達室 ７ 副油溜り室 ８ 油供給調整孔 ９ 流通孔 １０ 循環路 １１ 弁部材 １１−１ 板バネ １１−２ 磁性体片 １２ 永久磁石 １３ 電磁石 １４ 電磁石支持体 １５、１６ 軸受 １７ リング状の磁性体 １８ ブロック状の磁性体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に駆動ディスクを固着した回転軸体
   上に、軸受を介して支承されたケースと該ケースに取着
   されたカバーとからなる密封器匣の内部を仕切板により
   主油溜り室と、前記駆動ディスクを内装するトルク伝達
   室とに区劃するとともに、前記主油溜り室の近傍に副油
   溜り室を設け、該副油溜り室とトルク伝達室とを前記仕
   切板に設けた流通孔を介して連通し、かつ主油溜り室と
   副油溜り室との間に油の供給調整孔を設け、この油供給
   調整孔を開閉する弁部材を主油溜り室内に備え、回転時
   の油の集溜する駆動ディスクの外周壁に対向する密封器
   匣の内周壁面の一部にダムと、これに連なってトルク伝
   達室側より主油溜り室に通ずる循環排出路を有し、駆動
   側と被駆動側とのなすトルク伝達間隙部での油の有効接
   触面積を増減させて駆動側から被駆動側への回転トルク
   伝達を制御するようにしてなるファン・カップリング装
   置において、前記密封器匣の主油溜り室側に永久磁石を
   使用した無励磁式電磁石を前記回転軸体に軸受を介して
   支持し、該電磁石により前記弁部材を作動させて油の供
   給調整孔を開閉制御する仕組みとなしたことを特徴とす
   る外部制御式ファン・カップリング装置。
2. 【請求項２】 前記永久磁石は密封器匣側または電磁石
   側に取付けることを特徴とする請求項１記載の外部制御
   式ファン・カップリング装置。
3. 【請求項３】 前記弁部材は板バネと磁性体片とからな
   ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の外部
   制御式ファン・カップリング装置。
4. 【請求項４】 前記ケースの材質を非磁性体とすること
   を特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の
   外部制御式ファン・カップリング装置。