JP2002115548A - 冷却ファン及び水ポンプの駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却ファン２及び水ポンプ１の駆動装置の構
造を簡単にし、部品点数及び組立工数を減らして、製作
コストの低減を図る。又、心ずれに基づくアンバランス
による不具合の発生を防止する。 【解決手段】 水ポンプ１の回転軸と冷却ファン２の回
転軸とを単一の軸で構成し、この単一の軸で水ポンプ１
及び冷却ファン２を駆動する。これにより、上記課題を
解決できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明に係る冷却ファン及
び水ポンプの駆動装置は、自動車用エンジンに、冷却水
を循環させる為の水ポンプ及びこの冷却水を放熱する為
のラジエータに送風する為の冷却ファンを、エンジンの
クランクシャフトにより回転駆動する為に利用する。

【０００２】

【従来の技術】前置エンジン・後輪駆動車（ＦＲ車）用
エンジンに冷却水を循環させる為の水ポンプ、並びにこ
の冷却水を放熱する為のラジエータに送風する為の冷却
ファンは、エンジンのクランクシャフトによりベルトを
介して駆動する。即ち、上記クランクシャフトの端部に
固定した駆動プーリと、上記水ポンプ及び冷却ファンを
回転駆動する為の駆動軸に固定した従動プーリとの間に
ベルトを掛け渡し、上記クランクシャフトの回転に伴っ
て上記駆動軸を回転駆動し、この駆動軸に支持した冷却
ファンを回転駆動する。

【０００３】図７は、従来から知られている、冷却ファ
ン及び水ポンプの駆動装置の１例を示している。請求項
に記載した第一の回転軸に相当する駆動軸３は、水ポン
プ１を構成するポンプハウジング４内に保持した、請求
項に記載した軸受に相当する軸受ユニット５により、そ
の中間部を上記ポンプハウジング４に対し回転自在に支
持している。そして、上記駆動軸３の内端部（各図の右
端部）で上記ポンプハウジング４内に位置する部分にイ
ンペラ６を、同じく外端部（各図の左端部）で上記ポン
プハウジング４外に位置する部分に従動プーリ７を、そ
れぞれ固定している。そして、この従動プーリ７と、図
示しないクランクシャフトの端部に固定した駆動プーリ
との間にベルト８を掛け渡して、エンジンの運転時に上
記駆動軸３を回転駆動自在としている。尚、この駆動軸
３の一部で、上記インペラ６と軸受ユニット５との間に
は、メカニカルシール９を設けて、上記ポンプハウジン
グ４内を流通する冷却水が、上記軸受ユニット５側に入
り込まない様にしている。

【０００４】一方、上記従動プーリ７を上記駆動軸３の
外端部に固定する為のハブ１０の外半部（図７の左半
部）に設けた、請求項に記載した第二の回転軸に相当す
る軸部３０の周囲に上記冷却ファン２を、転がり軸受１
１及び流体継手１２を介して支持している。これら転が
り軸受１１と流体継手１２とは、動力の伝達方向に対し
て互いに並列に配置している。即ち、上記冷却ファン２
の中央部に設けた継手ハウジング１３の一部を上記軸部
３０の基半部（図７の左半部）に、上記転がり軸受１１
により回転自在に支持している。又、上記軸部３０の先
半部（図７の左半部）で上記転がり軸受１１よりも外方
に突出した部分に、上記流体継手１２を構成するロータ
１４を外嵌固定している。そして、このロータ１４と上
記転がり軸受１１との間に、粘性流体である、シリコン
オイル１５を充填している。

【０００５】エンジンの運転に伴って上記駆動軸３及び
ハブ１０が回転すると、この回転は、軸受トルクと上記
シリコンオイル１５の粘性抵抗とに基づき、上記ロータ
１４から継手ハウジング１３に伝わり、上記冷却ファン
２がゆっくりと回転する。エンジンルーム内の温度が上
昇すると、バイメタル１６の作用により、ラビリンス部
１７を上記シリコンオイル１５が通過する様になり、上
記シリコンオイル１５による粘性抵抗がより大きくな
り、上記冷却ファン２の回転速度が増す。但し、上記駆
動軸３及びハブ１０が高速回転する状態では、上記流体
継手１２の伝達効率が低下し、上記駆動軸２及びハブ１
０の回転上昇程は、上記冷却ファン２の回転は上昇しな
くなる。この様にエンジンルーム内の温度並びにエンジ
ンの回転速度に対応して、シリコンオイル１５の粘性抵
抗に基づき、適切に上記冷却ファン２を回転させる事に
より、上記駆動軸３の回転上昇に拘らず、上記冷却ファ
ン２の回転速度が過度に上昇する事を防止し、動力の無
駄な消費を低減する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の図７に示した従
来構造では、インペラ６側に設けた第一の回転軸である
駆動軸３と、冷却ファン２側に設けた第二の回転軸であ
る軸部３０を設けたハブ１０とを互いに別体の部材と
し、これらを結合していた。即ち、上記駆動軸３と上記
ハブ１０とは、この回転軸３に外嵌固定したプーリシー
ト１８と、ハブ１０に固設したフランジ部１９とで従動
プーリ７の平板部２０を挟み込んだ状態で、複数のボル
ト２１、２１により結合されていた。

【０００７】この様に、従来構造の冷却ファン及び水ポ
ンプの駆動装置では部品点数が多く、それに伴い組立工
数も多かった。又、第一の回転軸である駆動軸３と、第
二の回転軸である軸部３０を有するハブ１０とを結合し
ていた為、心ずれによるアンバランス等の不具合が生じ
る可能性があった。本発明の冷却ファン及び水ポンプの
駆動装置は、上述の様な事情に鑑みて、コスト低減と性
能の向上とを図るべく発明したものである。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】本発明の冷却ファン及び水
ポンプの駆動装置は、前述した従来構造と同様に、中間
部を軸受により回転自在に支持された第一の回転軸と、
この第一の回転軸の一端部に固定された水ポンプ用のイ
ンペラと、この第一の回転軸の他端部にこの第一の回転
軸と同心に配置されてこの第一の回転軸と共に回転する
第二の回転軸と、この第二の回転軸の周囲に支持されて
この第二の回転軸の回転に伴って回転する冷却ファンと
を備える。特に、本発明の冷却ファン及び水ポンプの駆
動装置に於いては、上記第一の回転軸と上記第二の回転
軸とを単一の軸により構成している。

【０００９】

【作用】上述の様に構成する本発明の冷却ファン及び水
ポンプの駆動装置によれば、部品点数及び組立工数を減
少させると共に、駆動装置の組立作業の容易化を図れ、
コストの低減を図れる。即ち、従来構造の様に、第一の
回転軸と第二の回転軸とを結合する為の部品並びに結合
作業が不要となり、部品点数及び組立工数の低減による
コスト削減を図れる。又、別体とした第一、第二の回転
軸同士の間で心ずれが起こる事もない為、品質を安定さ
せることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態の第
１例を示している。尚、本発明の特徴は、第一の回転軸
である駆動軸を外方（各図の左方）に延長して第二の回
転軸とし、従来構造に組み込まれていたハブ１０（図
７）を不要にした点にある。その他の部分の構成及び作
用は、前述した従来構造と同様であるから、同等部分に
関する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特
徴部分、並びに上記従来構造と異なる部分を中心に説明
する。軸受ユニット５によりポンプハウジング４に対し
回転自在に支持した、１本の駆動軸３ａの内端部に水ポ
ンプ１を構成するインペラ６を、中間部外端寄り部分に
従動プーリ７ａを、それぞれ固定し、外端部に冷却ファ
ン２を、転がり軸受１１及び流体継手１２を介して支持
している。本例の場合、上記従動プーリ７ａの中心部に
嵌合筒部２２を一体に設けており、この嵌合筒部２２を
上記駆動軸３ａに、締り嵌めにより外嵌固定している。
上記従動プーリ７ａは、金属板にプレス加工を施す事に
より一体に造っているが、上記嵌合筒部２２の厚さは、
肉寄せにより他の部分よりも厚くして、この嵌合筒部２
２と上記駆動軸３ａとの嵌合強度を十分に大きくし、こ
れら両部材２２、３ａ同士の間での回転伝達を確実に行
なえる様にしている。そして、この様な従動プーリ７ａ
と、図示しないクランクシャフトの端部に固定した駆動
プーリとの間にベルト８を掛け渡して、エンジンの運転
時に上記駆動軸３ａを回転駆動自在としている。

【００１１】上記駆動軸３ａの外端部には雄セレーショ
ン部を形成し、この雄セレーション部に、前記流体継手
１２を構成するロータ１４を圧入して、このロータ１４
の内周面と上記駆動軸３ａの外端部外周面とをセレーシ
ョン係合させている。このセレーション係合により、上
記駆動軸３ａから上記ロータ１４への回転の伝達を確実
に行なえる様にしている。又、上記駆動軸３ａの外端部
でこのロータ１４の外側に突出した部分には係止溝を設
け、この係止溝に止め輪２３を係合し、上記ロータ１４
が上記駆動軸３ａから抜けるのを防止している。

【００１２】上述の様に構成する本例の構造では、エン
ジンの運転時にはベルト８により回転される上記従動プ
ーリ７ａの回転が上記駆動軸３ａに伝わり、この駆動軸
３ａの内端部に固定された上記インペラ６と、外端部に
固定された上記ロータ１４とが回転し、従来構造と同様
に水ポンプ１と冷却ファン２とが回転駆動される。

【００１３】又、本例の構造は、次の手順で組み立て
る。先ず、軸受ユニット５をポンプハウジング４に装着
し、この軸受ユニット５に上記駆動軸３ａを挿通する。
そしてこの駆動軸３ａの中間部内端寄り部分にメカニカ
ルシール９を装着し、内端部に上記インペラ６を固定す
る。次に、上記駆動軸３ａの内端部（図１のＡ部）を支
えて、この駆動軸３ａが軸方向に変位しない様に、且
つ、上記軸受ユニット５に過大な荷重が加わるのを防止
しながら、上記従動プーリ７ａを前記ポンプハウジング
４の中間部外端寄り部分に外嵌する。次いで、上記駆動
軸３ａの外端部で上記従動プーリ７ａの外側に突出した
部分に、前記転がり軸受１１及び上記ロータ１４を外嵌
し、止め輪２３により係止する。更に、流体継手１２に
シリコンオイル１５を所定量注入し、バイメタル１６を
取り付けた蓋２４を継手ハウジング１３に装着してか
ら、この継手ハウジング１３の周囲に、前記冷却ファン
を構成する羽根２５、２５を取り付ける。

【００１４】上の様に、本例の構造は、前述の図７に示
した従来構造と比べて、部品点数が少なく、装置の組立
が容易である。即ち、従来構造では２本あった回転軸を
１本の駆動軸３ａのみで構成した事により、２本の回転
軸と従動プーリとを結合する為の部材であるハブ１０、
プーリシート１８、ボルト２１、２１等（図７）が不要
になり、部品点数及び組立工数がその分少なくなる。
又、上記２本の回転軸を組み合わせる作業がない為、組
立が容易となり、心ずれによるアンバランス等の不具合
の心配もなくなり、安定した品質を得られる。又、これ
らの効果に伴ない、製作コストの低減も図れる。

【００１５】次に、図２は、本発明の実施の形態の第２
例を示している。本例の場合は、前述の図１に示した第
１例の場合と比べて、駆動軸３ｂの軸受軌道面を硬化し
ている。即ち、駆動軸３ｂが軸受ユニット５に支持され
る部分のみを高周波焼き入れにより硬くして、他の部分
は未焼き入れ状態にしている。この未焼き入れ状態の部
分に、上述の第１例の場合と同様に、冷却ファン２及び
水ポンプ１を駆動する為の駆動装置の構成各部材（従動
プーリ７ａ、転がり軸受１１、ロータ１４）を外嵌して
いる。又、本例の場合は、上記駆動軸３ｂの外端部でロ
ータ１４を外嵌する部分にローレット溝を形成して、こ
れらロータ１４と駆動軸３ｂとの相対回転を確実に防止
している。更に、上記駆動軸３ｂの外端部にかしめ部２
６を形成して、上記ロータ１４がこの駆動軸３ｂの外端
部から抜け出るのを防止している。その他の構成及び作
用は、上述した第１例の場合と同様である。

【００１６】次に、図３は、本発明の実施の形態の第３
例を示している。本例の場合は、駆動軸３ｃの中間部外
端寄り部分に段部２７を設け、この段部２７に転がり軸
受１１ａを構成する内輪の内端面を当接させ、冷却ファ
ン２の軸方向の位置決めを図っている。又、上記駆動軸
３ｃの外端部で上記転がり軸受１１ｃよりも外方に突出
した部分に、流体継手１２を構成するロータ１４を外嵌
し、更に上記駆動軸３ｃの外端面に螺着したボルト２８
により、このロータ１４の抜け止めを図っている。その
他の構成及び作用は、前述した第１例の場合と同様であ
る。

【００１７】次に、図４は、本発明の実施の形態の第４
例を示している。本例の場合は、転がり軸受１１ｂを構
成する内輪を、間座２９を介して駆動軸３ｃに外嵌固定
している。この為、この転がり軸受１１ｂの内輪とし
て、径方向に関する厚さ寸法が大きな、特別なものを使
用する必要がなくなる。その他の部分の構成及び作用
は、上述した第３例の場合と同様である。

【００１８】次に、図５は、本発明の実施の形態の第５
例を示している。本例の場合は、駆動軸３ｃの中間部で
軸受ユニット５よりも少しだけ外側に位置する部分に第
二の段部３１を形成し、この第二の段部３１と従動プー
リ７ａとの間に間座３２を挾持して、この従動プーリ７
ａの位置決めを図っている。その他の構成及び作用は、
上述した第４例の場合と同様である。

【００１９】次に、図６は、本発明の実施の形態の第６
例を示している。本例の場合は、従動プーリ７ｂの嵌合
筒部２２ａを軸方向外側に延長し、この延長部分に転が
り軸受１１ｂを外嵌支持している。これにより上記嵌合
筒部２２ａと上記駆動軸３ｂの接触面積を大きくし、こ
の駆動軸３ｂに対する上記プーリ７ｂの嵌合強度を高め
ている。更に、上記嵌合筒部２２ａの外端部にロータ１
４を当接させ、冷却ファン２の位置決めを図っている。
その他の構成及び作用は、前述した何れかの例と同様で
ある為、同等部分には同一符号を付して重複する説明を
省略する。

【００２０】尚、本発明を実施する場合に、従動プーリ
の材質及び製造方法としては、プレス鋼板、合成樹脂の
射出成形、燒結合金、鋳物等種々考えられるが、本発明
は特に材質及び製造方法を限定するものではない。又、
エンジンのクランシャフトとの間の動力の伝達構造を、
プーリとベルトの組み合わせに代えて、歯車としても良
い。

【００２１】

【発明の効果】上述の様に構成する本発明の冷却ファン
及び水ポンプの駆動装置によれば、部品点数及び組立工
数を低減する事ができて、製作コストの低減を図れる。
又、心ずれに起因するアンバランス等の不具合を解消で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。

【図２】同第２例を示す断面図。

【図３】同第３例を示す断面図。

【図４】同第４例を示す断面図。

【図５】同第５例を示す断面図。

【図６】同第６例を示す断面図。

【図７】従来構造の１例を示す断面図。

【符号の説明】

１ 水ポンプ ２ 冷却ファン ３、３ａ、３ｂ、３ｃ 駆動軸 ４ ポンプハウジング ５ 軸受ユニット ６ インペラ ７、７ａ、７ｂ 従動プーリ ８ ベルト ９ メカニカルシール １０ ハブ １１、１１ａ、１１ｂ 転がり軸受 １２ 流体継手 １３ 継手ハウジング １４ ロータ １５ シリコンオイル １６ バイメタル １７ ラビリンス部 １８ プーリシート １９ フランジ部 ２０ 平板部 ２１ ボルト ２２、２２ａ 嵌合筒部 ２３ 止め輪 ２４ 蓋 ２５ 羽根 ２６ かしめ部 ２７ 段部 ２８ ボルト ２９ 間座 ３０ 軸部 ３１ 第二の段部 ３２ 間座

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中間部を軸受により回転自在に支持され
   た第一の回転軸と、この第一の回転軸の一端部に固定さ
   れた水ポンプ用のインペラと、この第一の回転軸の他端
   部にこの第一の回転軸と同心に配置されてこの第一の回
   転軸と共に回転する第二の回転軸と、この第二の回転軸
   の周囲に支持されてこの第二の回転軸の回転に伴って回
   転する冷却ファンとを備えた冷却ファン及び水ポンプの
   駆動装置に於いて、上記第一の回転軸と上記第二の回転
   軸とを単一の軸により構成した事を特徴とする冷却ファ
   ン及び水ポンプの駆動装置。