JP2002147448A - ファンカップリング - Google Patents

ファンカップリング

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JP2002147448A
JP2002147448A JP2001324090A JP2001324090A JP2002147448A JP 2002147448 A JP2002147448 A JP 2002147448A JP 2001324090 A JP2001324090 A JP 2001324090A JP 2001324090 A JP2001324090 A JP 2001324090A JP 2002147448 A JP2002147448 A JP 2002147448A
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coupling
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Joachim Ritter
リッター ヨアヒム
Johann Stark
シュタルク ヨハン
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IHO Holding GmbH and Co KG
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INA Schaeffler KG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 第１の転がり軸受３を介して保持された駆動
軸１の一端部が、第２の転がり軸受８を介してファンホ
イール７に結合され、第２の転がり軸受８が、内レース
８．１と中間レース８．２と外レース８．３とから成る
３レース型軸受として構成され、これら３つのレース間
に転動体列８．４，８．５が設けられ、内レース８．１
が駆動軸１に、外レース８．３がファンホイール７にそ
れぞれ堅固に結合され、中間レース８．２が第１の電磁
カップリング１１を介して、外レース８．３が第２の電
磁カップリング１２を介してそれぞれ駆動軸１に連結可
能である形式の、内燃機関の電磁ファンカップリングを
改良して、転がり軸受が電磁ファンカップリングのすべ
ての運転状態を問題なく処理することができ、長い耐用
年数が得られるようにする。 【解決手段】 少なくとも第２の転がり軸受８内に、転
動接触時に種々異なる材料組み合わせが形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関のための
電磁式のファンカップリング（ファンクラッチともい
う）であって、ケーシング内で、互いに間隔を保って配
置された第１の転がり軸受を介して保持された駆動軸を
備えており、該駆動軸の一端部が別の第２の転がり軸受
を介してファンホイールに結合されており、第２の転が
り軸受が、内レースと中間レースと外レースとから成る
３レース型軸受として構成されており、該３レース型軸
受の３つのレース間に転動体列が設けられていて、前記
内レースが駆動軸に堅固に結合されていて、外レースが
ファンホイールに堅固に結合されていて、中間レースが
第１の電磁カップリングを介して駆動軸に連結可能で、
外レースが第２の電磁カップリングを介して駆動軸に連
結可能である形式のもの関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の冷却剤はファンによって冷却さ
れ、この場合、冷却剤の温度は電磁式のファンカップリ
ングを直接制御するために利用される。このような電子
制御式のカップリングによって、エンジンの運転温度が
同じ高さレベルに維持され、エンジン出力が最適に利用
され、排ガス内の有害物質成分が減少されることが保証
される。
【０００３】このような形式のファンカップリングは、
例えば、リニッヒアントリーブステヒニーク有限会社
（LINNIG ANTRIESBSTECHNIK GMBH）の９／８９（１９８
９年９月）のパンフレットにより公知である。このパン
フレットにおいては、駆動軸が、互いに間隔を保って配
置された２つの転がり軸受を介してケーシング内で支承
されている。この軸の一端部は、クランク軸と作用接続
しているベルト車に接続されている。軸の他端部にはフ
ァンホイールが３レース型軸受を介して駆動軸に接続さ
れている。この電磁式のファンカップリングにはさらに
２つの電磁式のカップリングが所属しており、これらの
電磁式のカップリングは、３レース型軸受の外レース及
び中間レースを駆動軸に接続することができる。このよ
うな形式で、ファンを３つの異なる回転速度で回転させ
ることができる。
【０００４】この場合、所定の運転状態において、３レ
ース型軸受内に配置された転動体が事実上停止してい
て、これに対してファンホイールの軸受には高い摩耗が
称し、この摩耗によって早期の故障が生じることがあ
る。このような軸受の高い摩耗は、特にファンカップリ
ングがクランク軸に直接取り付けられている場合に、ク
ランク軸の回転運動の不均一性によって生ぜしめられる
振動負荷によってさらに大きくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の課題
は、冒頭に述べた形式の、ファンホイールのための転が
り軸受を改良して、転がり軸受が電磁式のファンカップ
リング若しくはファンクラッチのすべての運転状態を問
題なく処理することができ、長い耐用年数が得られるよ
うにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば、少なくとも第２の転がり軸受内に、転動接触時に種
々異なる材料ペアリング若しくは材料組み合わせ(Werks
toffpaarung)が形成されるようにしたことによって解決
された。
【０００７】
【発明の効果】本発明の思想は、転動体及びこの転動体
に属するところの軸受レースが、その横断面全体に亘っ
て又は少なくとも表面領域が異なる材料より成っている
という点にある。これによって、転動体と軸受レースと
の接触箇所において、軸受の損傷を避ける摩擦値変化が
生じる。従って特に、転動体がその固有の走行軌道に押
しつけられ、それによって損傷することは避けられる。
【０００８】請求項２、３及び４に記載した本発明の実
施態様によれば、転動接触を行う相手が、対摩耗性の硬
質コーティングを備えている。請求項２によれば、内レ
ースと中間レースとの間、並びに中間レースと外レース
との間に配置された転動体列が対摩耗性の硬質コーティ
ングを備えている。請求項３によれば、内レースの走行
軌道と、中間レースの内側の走行軌道とが、対摩耗性の
硬質コーティングを備えている。これに対して請求項４
によれば、外レースの走行軌道と、中間レースの外側の
走行軌道とが、対摩耗性の硬質コーティングを備えてい
る。
【０００９】請求項５に記載した本発明の別の特徴によ
れば、コーティングが、クロム（Ｃｒ）、窒化クロム
（ＣｒＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭窒化チタン（Ｔ
ｉＣＮ）又は炭化タングステン／炭素（ＷＣ／Ｃ）より
成っている。このような形式のコーティングは、鋼との
組み合わせにおいて腐食に対する高い抵抗を有すること
を特徴としている。
【００１０】請求項６に記載した本発明の別の付加的な
特徴によれば、クロム層が、０．０１μｍ〜８．０μｍ
の厚さを有している。
【００１１】請求項７記載の本発明の別の特徴によれ
ば、コーティングが、ＰＶＤ法（物理的蒸着;Physical
Vapour Depsition）又はＣＶＤ法（化学的蒸着;Chemica
l Vapour Deposition）による電気メッキによって行わ
れる。コーティングしようとする構成部材に関連して、
電気メッキコーティングは、フレームによって、大量部
分コーティングとして又はドラム或いは釣り鐘状部材内
で行われる。ＣＶＤ法（化学的蒸着；Chemical Vapour
Deposition）は、気相から化学反応によって固形物を析
出させる。ＣＶＤ技術は、熱を供給しながら揮発性化合
物を化学的に反応させて、相応の沈殿物を得ることであ
る。ＰＶＤの概念において、コーティング法の概念は、
金属、その合金並びに、酸化物、窒化物、炭化物などの
化学的な化合物が熱エネルギー又は運動エネルギーを供
給することによって粒子照射を用いて真空内で析出され
るコーティング法を要約したものである。一般的には真
空内で５００℃〜５５０℃の間の温度において行われる
ＰＶＤ法としては、高真空内での蒸着、イオンメッキ(I
onenplattieren)、カソード噴霧(Kathodenzerstaebung)
が挙げられる。
【００１２】前記本発明の課題は、第２の独立請求項８
によれば、少なくとも第２の転がり軸受が、場合によっ
ては担体物質によって受容された固形潤滑剤で満たされ
ていることによって解決された。この場合この担体物質
は、請求項９によれば、鉱油ベース(Mineraloelbasis)
のリチウム石鹸油脂（Lithiumseifenfett）である。請
求項１にものとは異なり、この構成では、転動接触中の
摩擦変化は、対応する相手の種々異なる材料組み合わせ
によって実現されるのではなく、もっぱら、摩擦面間に
配置された固形潤滑剤粒子によって保証される。
【００１３】前記本発明の課題は、独立請求項１０によ
れば、請求項１及び８の特徴を組み合わせることによっ
ても解決される。
【００１４】また請求項１１によれば、第２の転がり軸
受が、内側及び外側の２列のアンギュラ玉軸受を備えた
３レース型軸受としてＯ形配列で構成されており、内側
の軸受の圧力角度が外側の軸受の圧力角度よりも大き
い。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図示の
実施例を用いて具体的に説明する。
【００１６】図１に符号１で示された駆動軸は、ケーシ
ング２内で、互いに間隔を保って配置された２つの第１
の転がり軸受３がその軸線４を中心にして回転可能に受
容されている。第１の転がり軸受３は例えば、内レース
３．１と外レース３．２と玉列３．３とを備えた玉軸受
として構成されている。右側の端部では駆動軸１が固定
ねじ５によってベルト車６に結合されていて、このベル
ト車６を介して駆動せしめられる。左側の端部では、フ
ァンホイール７が第２の転がり軸受８を介して駆動軸１
に結合されており、この場合、図３に示した第２の転が
り軸受８は、内レー８．１と中間レース８．２と外レー
ス８．３とから成っている。第２の転がり軸受８には、
軸受レース８．２，８．２及び８．３間で転動する、互
いに並んで、かつ上下に配置された玉列８．４及び８．
５が配属されている。ファンホイール７は、外レース
８．３によって固定ねじ９に堅固に結合されている。
【００１７】ファンカップリングにはさらに、駆動軸１
と堅固に結合された半径方向外方に向けられた部分１０
が属しており、この部分１０から軸方向に分岐する部分
１０．１が延びている。このようにして形成された中間
室内に、第１の電磁カップリング（電磁継手）１１と、
この第１の電磁カップリング１１上で半径方向外方に配
置された第２の電磁カップリング１２とが設けられてい
る。これらの電磁カップリング１１，１１に供給部１
３，１４を介して電流が供給されるようになっている。
ファンカップリングにはさらに、固定ねじ１７及び１８
を介して中間レース８．２若しくは外レース８．３に結
合された部分１５及び１６が配属されている。中間レー
ス８．２に結合された部分も外レース８．３に結合され
た部分１６も、その互いに向き合う端面でそれぞれ１つ
の永久磁石１９及び２０を備えている。
【００１８】図２に示したファンカップリングの可能な
３つの運転状態について以下に簡単に説明する。第１の
及び第２の電磁カップリング１１，１２の遮断時に、図
２に符号１で示した回転数特性線が得られる。つまり、
第２の転がり軸受８の摩擦によってのみ、ファンホイー
ル７は駆動軸１とは無関係に１００Ｕ／ｍｉｎ（毎分１
００回転）までの回転数で回転する。第１の電磁カップ
リング１１が温度センサを介して接続されると、ファン
ホイール７は、電磁カップリングに後置接続され、かつ
無接触及び摩耗なしで作業する永久磁石を介して、約１
２００Ｕ／ｍｉｎの回転数で回転する（回転数特性線２
参照）。この場合、力の伝達は、駆動軸１から第１の電
磁カップリング１１を介して中間レース８．２へ、また
この中間レース８．２から、この中間レースに結合され
た部分１５の永久磁石１９を介して永久磁石２０へ、ま
たここから、外レース８．３に堅固に結合された部分１
６へと行われるこれに対して第２の電磁カップリング１
２が第２の温度センサを介して接続されると、ファンホ
イール若しくはファンベーン７が駆動軸１に対して同期
的に回転する（図２の回転特性線３参照）。第２の電磁
カップリング１２によって、第２の転がり軸受８の外レ
ース８．３は駆動軸１の半径方向部分１０に連結され、
従って同じ速度で回転する。
【００１９】図３に拡大して示した変化実施例による第
２の転がり軸受８は、Ｏ形配列による、２列式の内側の
アンギュラ玉軸受８．６と２列式の外側のアンギュラ玉
軸受８．７の形状の３レース型軸受として構成されてい
る。図面で分かるように、内側のアンギュラ玉軸受８．
６の圧力角度α１は、所属の外側のアンギュラ玉軸受
８．７の圧力角度α２よりも大きいので、第２の転がり
軸受８の強度は高められる。これは、負荷が内レース
８．１を介して導入されるので有利である。すべての軸
受レース８．１，８．２及び８．３はそれぞれ一体的に
構成されている。各玉列８．４及び８．５は、それぞれ
別個のケージ２１，２２内でガイドされていて、外部に
向かって、互いに向き合うシール２１，２２によってシ
ールされている。軸受レース８．１，８．２及び８．３
は、材料１００Ｃｒ６より製造されていて、硬化及び焼
き戻し後に５８＋６ＨＲＣの値を有する。ケージ２１，
２２は、ポリアミド材料より成っている。
【００２０】５００ｇ／ｌの三酸化クロム(Chromtrioxi
de)、８ｇ／ｌのメタンスルホン酸(Methansurhonsaeur
e)、１０ｇ／ｌの珪弗化マグネシウム(Magnesiumsilico
flurorid)及び０．１ｍｌ／ｌのテトラエチルアンモニ
ウムペルフルオロオクタンスルホネート(Tetraethylamm
oniumperfluoroktansulfonat)を有するクロム電解液中
にドラムが懸架されており、このドラム内に、転がり軸
受鋼より成る多数の軸受玉が満たされている。これらの
軸受球は、約１．５Ａ／ｃｍ２の電流密度において０．
７μｍの層厚を備えている。クロム電解液の運転温度は
約４０゜である。このような形式の、クロム層を備えた
軸受玉は、図３に示した第２の転がり軸受８において軸
受玉列８．４として挿入されていて、図１に示した電磁
式のファンカップリング内に組み込まれている。従来の
軸受玉とは異なり、玉列８．４，８．５が停止していて
軸受レース８．１，８．２，８．３が回転する際の、衝
撃的な負荷及び振動運動若しくはバイブレーションにお
いても、ファン装置の著しく長い耐用年数が実現され
る。
【００２１】同様の良好な結果は、軸受構成部分８．
１，８．２，８．３，８．４及び８．５が転がり軸受鋼
より形成されていて、固形潤滑剤を有する高性能油脂で
満たされた、ファン装置内に組み込まれた軸受８によっ
ても得られる。そのために、フックスラブリテック有限
会社（FUCHS LUBRITECH GMBH)の製品「グライトモ５８
５Ｍ（Gleitmo 585 M）」を用いることができる。
【００２２】このような形式の潤滑された転がり軸受８
は、ファン装置が衝撃的な負荷、振動及び振動運動にさ
らされる場合でも、従来技術のものによる軸受装置に対
して十分な対摩耗性を有することが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術による電磁式のファンカップリングの
縦断面図である。
【図２】種々異なる切換段における駆動軸の回転数とフ
ァン回転数との関係を示すグラスである。
【図３】ファンを支承するための、本発明による３レー
ス式のアンギュラ玉軸受概略的な断面図である。
【符号の説明】
１ 駆動軸、 ２ ケーシング、 ３ 第１の転がり軸
受、 ３．１ 内レース、 ３．２ 外レース、 ３．
３ 玉列、 ４ 軸線、 ５ 固定ねじ、 ６ベルト
車、 ７ ファンホイール、 ８ 第２の転がり軸受、
８．１ 内レース、 ８．２ 中間レース、 ８．３
外レース、 ８．４，８．５ 玉列、８．６ 内側の
アンギュラ玉軸受、 ８．７ 外側のアンギュラ玉軸
受、 ９固定ねじ、 １０ 半径方向部分 １０．１
軸方向部分、 １１ 第１の電磁カップリング、 １２
第２の電磁カップリング、 １３，１４ 電流供給
部、 １５，１６ 部分、 １７，１８ 固定ねじ、
１９，２０ 永久磁石、２１，２２ ケージ、 ２３，
２４ シール、α１，２ 圧力角度
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１１月１日（２００１．１１．
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【図１】
【図３】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨハン シュタルク ドイツ連邦共和国 ヘッヒシュタット ビ ーンガルテン ３ Ｆターム(参考） 3J101 AA02 AA43 AA54 AA62 AA75 BA01 BA53 BA54 DA05 EA53 FA31 GA29

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関のための電磁式のファンカップ
    リングであって、ケーシング（２）内で、互いに間隔を
    保って配置された第１の転がり軸受（３）を介して保持
    された駆動軸（１）を備えており、該駆動軸の一端部が
    別の第２の転がり軸受（８）を介してファンホイール
    （７）に結合されており、第２の転がり軸受（８）が、
    内レース（８．１）と中間レース（８．２）と外レース
    （８．３）とから成る３レース型軸受として構成されて
    おり、該３レース型軸受の３つのレース間に転動体列
    （８．４，８．５）が設けられていて、前記内レース
    （８．１）が駆動軸（１）に堅固に結合されていて、外
    レース（８．３）がファンホイール（７）に堅固に結合
    されていて、中間レース（８．２）が第１の電磁カップ
    リング（１１）を介して駆動軸（１）に連結可能で、外
    レース（８．３）が第２の電磁カップリング（１２）を
    介して駆動軸（１）に連結可能である形式のものにおい
    て、 少なくとも第２の転がり軸受（８）内に、転動接触時に
    種々異なる材料組み合わせが形成されるようになってい
    ることを特徴とする、電磁式のファンカップリング。
  2. 【請求項２】 内レース（８．１）と中間レース（８．
    ２）との間、並びに中間レース（８．２）と外レース
    （８．３）との間に配置された転動体列（８．４，８．
    ５）が対摩耗性の硬質コーティングを備えている、請求
    項１記載の電磁式のファンカップリング。
  3. 【請求項３】 内レース（８．１）の走行軌道と、中間
    レース（８．２）の内側の走行軌道とが、対摩耗性の硬
    質コーティングを備えている、請求項１記載の電磁式の
    ファンカップリング。
  4. 【請求項４】 外レース（８．２）の走行軌道と、中間
    レース（８．２）の外側の走行軌道とが、対摩耗性の硬
    質コーティングを備えている、請求項１記載の電磁式の
    ファンカップリング。
  5. 【請求項５】 コーティングが、クロム（Ｃｒ）、窒化
    クロム（ＣｒＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭窒化チタ
    ン（ＴｉＣＮ）又は炭化タングステン／炭素（ＷＣ／
    Ｃ）より成っている、請求項１から４までのいずれか１
    項記載の電磁式のファンカップリング。
  6. 【請求項６】 クロム層が、０．０１μｍ〜８．０μｍ
    の厚さを有している、請求項５記載の電磁式のファンカ
    ップリング。
  7. 【請求項７】 コーティングが、ＰＶＤ法（物理的蒸
    着）又はＣＶＤ法（化学的蒸着）による電気メッキによ
    って行われる、請求項１記載の電磁式のファンカップリ
    ング。
  8. 【請求項８】 請求項１の上位概念部に記載した電磁式
    のファンカップリングにおいて、 少なくとも第２の転がり軸受（８）が、場合によっては
    担体物質によって受容された固形潤滑剤で満たされてい
    ることを特徴とする、電磁式のファンカップリング。
  9. 【請求項９】 担体物質が、鉱油ベースのリチウム石鹸
    油脂である、請求項８記載の電磁式のファンカップリン
    グ。
  10. 【請求項１０】 請求項１の上位概念部に記載した電磁
    式のファンカップリングにおいて、 少なくとも第２の転がり軸受（８）において転動接触時
    に種々異なる材料組み合わせが形成されるようになって
    おり、該第２の転がり軸受（８）が、場合によっては担
    体物質によって受容ｓらえた固形潤滑剤によって満たさ
    れていることを特徴とする、電磁式のファンカップリン
    グ。
  11. 【請求項１１】 第２の転がり軸受（８）が、内側及び
    外側の２列のアンギュラ玉軸受（８．６，８．７）を備
    えた３レース型軸受としてＯ形配列で構成されており、
    内側の軸受（８．６）の圧力角度（α１）が外側の軸受
    （８．７）の圧力角度（α２）よりも大きい、請求項１
    記載の電磁式のファンカップリング。
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