JP2005048793A - Magnet type fan clutch device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に車両用内燃機関に適用される冷却ファンを回転制御する低騒音、低燃費で、回転初期時のショックの少ないマグネット式ファンクラッチ装置に係り、より詳しくはマグネットカップリングと電磁クラッチが一体化され、電磁クラッチによりマグネットカップリングがON/OFF制御される仕組みとなしたマグネット式ファンクラッチ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のマグネット式ファンクラッチ装置としては、例えば駆動軸に支承され、かつ外部に支持された励磁コイルが組込まれたクラッチロータと、前記駆動軸に軸受装置を介して回転可能に支承された円板に取付けられたアーマチュアとからなる回転可能な電磁クラッチと、前記駆動軸に軸受装置を介して回転可能に支承され、その外周にファンが取着された永久磁石回転体および該永久磁石と僅かなギャップを隔てて対向するごとく前記円板に取付けられたヒステリシス材または導体を有し、前記永久磁石とヒステリシス材または導体間に働く吸引作用により当該永久磁石回転体と前記円板が一体もしくは相対的に回転する仕組みとなしたマグネットカップリングとから構成され、前記電磁クラッチにより前記マグネットカップリングがON/OFF制御される仕組みとなしたもの等がある(特許文献1、2等参照)。
【0003】
また、特許文献1には、マグネットカップリングと電磁クラッチが一体化されたマグネット式ファンクラッチ装置の場合は、永久磁石と導体間の僅かなギャップへのダスト(粉塵、金属粉等)や水分等の侵入を防止するため、永久磁石回転体と導体支持体との間に各種シール構造を設けたものも記載されている。
【0004】
このような構成のマグネット式ファンクラッチ装置は、電磁クラッチのON/OFF制御によってマグネットカップリングすなわちファン回転をコントロールすることができ、また、電磁クラッチは、冷却水温、スロットル開度、エンジン回転速度、エアコンスイッチに連動させてON/OFF制御するので、精度よくかつ安定してファン回転を制御することができるとともに、永久磁石と導体間の僅かなギャップへのダスト(粉塵、金属粉等)や水分等の侵入を防止することができるので、ダストや水分等による機能障害を引起こすおそれがないなどの優れた効果を奏する。
【0005】
【特許文献1】特開2002−195303号公報
【特許文献2】特開2003−156072号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のマグネット式ファンクラッチ装置は、いずれのマグネットカップリングも永久磁石の片面のみでトルク伝達が行われる構造となっているため、永久磁石と導体間に働く吸引作用により永久磁石回転体と導体支持体の軸受装置にいわゆるスラスト荷重がかかり、軸受装置の耐久性(寿命)を低下させる欠点があり、また、ファンブレードの内径を小さくできないためファンクラッチ外径の小型化に限界があり、高風量化がはかられなかった。
【0007】
本発明は上記した従来のマグネット式ファンクラッチ装置の問題を解消するためになされたもので、マグネットカップリングを構成する永久磁石の両面をトルク伝達に利用することによりマグネットカップリングの径方向の小型化とファンの高風量化および、該マグネットカップリングの軸受装置の耐久性向上をはかったマグネット式ファンクラッチ装置を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマグネット式ファンクラッチ装置は、マグネットカップリングと電磁クラッチとが組合され、ファンがマグネットカップリング側に取付けられ、前記電磁クラッチにより前記マグネットカップリングがON/OFF制御される仕組みとなしたマグネット式ファンクラッチ装置において、(1)前記マグネットカップリングの永久磁石の両側に導体を配置し、該永久磁石の両面でトルク伝達を行う仕組みとなしたことを特徴とし、また、(2)駆動軸と一体に回転する永久磁石回転体の当該永久磁石と、該永久磁石の両側に該磁石の両面と僅かなギャップを隔てて対向するごとく配置した導体および該導体を回転可能に支承する密閉形のケーシングとでマグネットカップリングを構成したことを特徴とするものである。
さらに、前記永久磁石回転体は、鋳込み方式により形成した円板の外周に永久磁石を配列して構成したものや、前記ディスクの外周に配列した永久磁石群の外周をリングで固定して構成したもの等を用いることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の請求項1、2に対応するマグネット式ファンクラッチ装置の一実施例を示す縦断側面図、図2は図1に示すマグネット式ファンクラッチ装置における永久磁石回転体を示す正面図、図3は図2のa−a線上の断面図、図4は同上の永久磁石回転体の他の実施例を示す正面図、図5は図4のb−b線上の断面図、図6は本発明のマグネット式ファンクラッチ装置の他の実施例を示す縦断側面図であり、11、31は駆動軸、12、32は電磁クラッチ、13、33はマグネットカップリング、14は支軸、15は回転伝達用ハウジング、16、40はファンである。
【0010】
図1に示すマグネット式ファンクラッチ装置は、支軸14側に設けた電磁クラッチ12と駆動軸11側に設けたマグネットカップリング13とから構成されており、その電磁クラッチ12はエンジンブロック等に固定された支軸14に軸受装置21にて回転可能に支承されたプーリ12−1a付きクラッチロータ12−1と、このクラッチロータ12−1内に設けられて前記支軸14の付根側に取着したブラケット12−3を介して取付けられた励磁コイル12−2と、支軸14に軸受装置22にて回転可能に支承された回転伝達用ハウジング15の前記励磁コイル12−2側に前後動可能に保持されたアーマチュア12−4とから構成され、前記アーマチュア12−4は、支軸14に外嵌されかつその一端側をボルト12−6にて回転伝達用ハウジング15に固定されたステーター12−5と、該ステーター12−5に一端を固定されたバネ12−7を介してクラッチロータ12−1に対向して取付けられている。
【0011】
また、マグネットカップリング13は、前記回転伝達用ハウジング15に前記支軸14と同軸線上にボルト17にて締結した駆動軸11に軸受装置23を介して回転自在に支承したケース13−1とカバー13−2とからなる密封器匣(ケーシング)内に、前記駆動軸11にボルト18にて取着された永久磁石回転体13−3が収容され、この永久磁石回転体13−3に装着された永久磁石13−3aの両側に該磁石と僅かなギャップを隔てて対向する導体(もしくはヒステリシス材)13−4a、13−4bがそれぞれケース13−1とカバー13−2の内壁にコア材13−5a、13−5bを介して取付けられ、前記永久磁石13−3aとその両側の導体(もしくはヒステリシス材)13−4a、13−4b間に働く渦電流による吸引作用により当該永久磁石回転体13−3と、前記導体13−4a、13−4bを有する密封器匣が一体に回転もしくは相対回転するごとく構成されている。ファン16は密封器匣を構成するケース13−1に取付けられている。13−6は放熱フィンである。
【0012】
前記永久磁石回転体13−3は、図2、図3に示すように多極構造となしたもので、例えばアルミ鋳物からなる円板13−3bの外周に一体構造のディスク状永久磁石13−3a用素材を鋳込んだ構造とし、その後永久磁石13−3aをN極、S極と交互に励磁したものや、図4、図5に示すように、ディスク13−3cの外周に分割構造の永久磁石13−3aがN極、S極と交互に励磁された4個のセグメントとして配置され、さらに該永久磁石群の外周にリング13−3dをボルト13−3eで固定した多極構造のものを用いることができる。なお、図2、図3に示す多極構造の永久磁石回転体における一体構造の永久磁石13−3aは円板13−3bの外周に鋳込まれて、図4、図5に示す多極構造の永久磁石回転体における分割構造の永久磁石13−3aは各セグメントがディスク13−3cの外周に、それぞれ凹凸嵌合方式により結合されている。13−3fは締結用のボルト孔である。
【0013】
上記図1に示す構成のマグネット式ファンクラッチ装置において、プーリ12−1aを介してクラッチロータ12−1が回転している状態において、電磁クラッチ12をONすると、クラッチロータ12−1内に設けられた励磁コイル12−2により、支軸14に前後動可能に支持されているアーマチュア12−4が吸引されてクラッチロータ12−1に吸着し該クラッチロータ12−1とアーマチュア12−4および回転伝達用ハウジング15が一体に回転する。この回転伝達用ハウジング15が回転すると、該回転伝達用ハウジング15に締結されている駆動軸11に設けたマグネットカップリング13によりファン16が回転する。すなわち、駆動軸11に取付けられた永久磁石回転体13−3が一体に回転することにより、ケース13−1とカバー13−2とからなる密封器匣(ケーシング)が永久磁石13−3aとその両側の導体(もしくはヒステリシス材)13−4a、13−4b間に働く吸引作用により回転し、密封器匣のケース13−1に取付けられているファン16が回転する。この時、マグネットカップリング13は永久磁石13−3aの両側がトルク伝達に使われるため、永久磁石の片側のみでトルク伝達が行われる従来のマグネットカップリングに比べ伝達トルクが大幅(50%程度)に向上するのみならず、電磁クラッチ12がOFFの時もONに入った時も軸受装置23にはスラスト荷重がかからないため該軸受装置の耐久性(寿命)も向上する。
【0014】
また、図6に示すマグネット式ファンクラッチ装置は、駆動軸31の駆動側に電磁クラッチ32を、駆動側と反対側にマグネットカップリング33をそれぞれ配設したもので、電磁クラッチ32は駆動軸31の端部に一体に支承されたクラッチロータ32−1と、このクラッチロータ内に軸受装置34を介して相互に回転可能に嵌合されかつブラケット32−3を介して外部に固定された励磁コイル32−2と、駆動軸31に軸受装置35を介して回転可能に支承された永久磁石回転体33−3にばね32−5を介して前後動可能に保持されたアーマチュア32−4とから構成され、また、マグネットカップリング33は駆動軸31に軸受装置36を介して回転自在に支承したケース33−1とカバー33−2とからなるケーシング内に、前記駆動軸31に軸受装置35を介して回転自在に支承された永久磁石回転体33−3が収容され、この永久磁石回転体33−3に装着された永久磁石33−3aの両側に該磁石と僅かなギャップを隔てて対向する導体(もしくはヒステリシス材)33−4a、33−4bがそれぞれケース33−1とカバー33−2の内壁にコア材33−5a、33−5bを介して取付けられ、前記永久磁石33−3aとその両側の導体(もしくはヒステリシス材)33−4a、33−4b間に働く渦電流を伴なう吸引作用により当該永久磁石回転体33−3と、前記導体33−4a、33−4bを有するケーシングが一体に回転もしくは相対回転するごとく構成されている。ファン40はケース33−1側に取付けられている。33−6は放熱フィン、37はスペーサ、38は軸受装置36を取付けるためのナット、39は同固定板である。
なお、永久磁石回転体33−3は、前記図2、図3に示すものと同様の多極構造となしたものを用いることができる。
【0015】
上記図6に示す構成のマグネット式ファンクラッチ装置の場合は、駆動軸31が回転している状態において電磁クラッチ32をONすると、該駆動軸31と一体に回転するクラッチロータ32−1内に設けられた励磁コイル32−2により、マグネットカップリング33側の永久磁石回転体33−3にばね33−5を介して保持されているアーマチュア32−4が吸引されてクラッチロータ32−1に吸着し、該クラッチロータ32−1とアーマチュア32−4および永久磁石回転体33−3が一体に回転する。この永久磁石回転体33−3が回転すると、駆動軸31に設けたマグネットカップリング33によりファン40が回転する。
すなわち、駆動軸31に軸受装置35を介して回転自在に支承された永久磁石回転体33−3がクラッチロータ32−1と一体に回転することにより、ケース33−1とカバー33−2とからなるケーシングが永久磁石33−3aとその両側の導体(もしくはヒステリシス材)33−4a、33−4b間に働く吸引作用により回転し、ケーシングのケース33−1に取付けられているファン40が回転する。この時も前記図1に示すものと同様、マグネットカップリング33は永久磁石33−3aの両側がトルク伝達に使われるため、永久磁石の片側のみでトルク伝達が行われる従来のマグネットカップリングに比べ伝達トルクが大幅(50%程度)に向上するのみならず、電磁クラッチ32がOFFの時もONに入った時も軸受装置35、36にはスラスト荷重がかからないため該軸受装置の耐久性(寿命)も向上する。
【0016】
上記した図1、図6に示す本発明のマグネット式ファンクラッチ装置の場合も、電磁クラッチ12、32をON/OFFさせることによりファン16、40の回転をコントロールすることができる。また電磁クラッチ12、32は冷却水温、スロットル開度、エンジンの回転速度、エアコンスイッチに連動させてON/OFF制御するので、精度よくかつ安定してファン回転を制御することができる。
【0017】
また、図1に示すマグネット式ファンクラッチ装置は、マグネットカップリング13がケース13−1とカバー13−2とからなる密封器匣内に設けられた完全密閉形であるため、永久磁石13−3aと導体(もしくはヒステリシス材)13−4a、13−4b間の僅かなギャップへのダスト(粉塵、金属粉等)や水分等の侵入を完全に防止することができる。さらに、図6に示すマグネット式ファンクラッチ装置の場合も、ケーシングのカバー33−2と永久磁石回転体33−3との隙間を可及的に小さくすることにより、永久磁石33−3aと導体(もしくはヒステリシス材)33−4a、33−4b間の僅かなギャップへのダスト(粉塵、金属粉等)や水分等の侵入をほぼ完全に防止することができる。
【0018】
【発明の効果】
以上得説明したごとく、本発明に係るマグネット式ファンクラッチ装置は、マグネットカップリングの永久磁石の両面をトルク伝達に利用したことにより、以下に記載する効果を奏する。
(1)永久磁石の片側のみでトルク伝達が行われる従来のマグネットカップリングに比べ伝達トルクが大幅に向上するので、マグネットカップリングやファンの径方向の小型化および/またはファンの高風量化がはかられる。
(2)マグネットカップリングの軸受装置にスラスト荷重がかからないため該軸受装置の耐久性(寿命)が向上する。
(3)マグネットカップリングが密閉形であるため、永久磁石と導体(もしくはヒステリシス材)間の僅かなギャップへのダスト(粉塵、金属粉等)や水分等の侵入を完全に防止することができ、ダストや水分等による機能障害が皆無となることにより、マグネット式ファンクラッチ装置としての機能が常に良好に保持される。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の請求項1、2に対応するマグネット式ファンクラッチ装置の一実施例を示す縦断側面図である。
【図2】図1に示すマグネット式ファンクラッチ装置における永久磁石回転体を示す正面図である。
【図3】図2のa−a線上の断面図である。
【図4】同上の永久磁石回転体の他の実施例を示す正面図である。
【図5】図4のb−b線上の断面図である。
【図6】本発明のマグネット式ファンクラッチ装置の他の実施例を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
11、31 駆動軸
12、32 電磁クラッチ
13、33 マグネットカップリング
14 支軸
15 回転伝達用ハウジング
16、40 ファン
21、22、23、34、35、36 軸受装置
37 スペーサ
38 ナット
39 固定板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic fan clutch device that controls rotation of a cooling fan mainly applied to an internal combustion engine for a vehicle, has low noise and low fuel consumption, and has little shock at the initial stage of rotation, and more specifically, a magnet coupling and electromagnetic The present invention relates to a magnet type fan clutch device in which a clutch is integrated and a magnet coupling is controlled on and off by an electromagnetic clutch.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of magnet type fan clutch device, for example, a clutch rotor that is supported on a drive shaft and incorporated with an excitation coil supported externally, and is rotatably supported on the drive shaft via a bearing device. A rotatable electromagnetic clutch comprising an armature attached to a circular disc, a permanent magnet rotating body rotatably supported on the drive shaft via a bearing device, and a fan attached to the outer periphery thereof, and the permanent magnet And the hysteresis material or conductor attached to the disk so as to face each other with a slight gap, and the permanent magnet rotating body and the disk are integrated by an attractive action acting between the permanent magnet and the hysteresis material or conductor. Or a magnetic coupling that is relatively rotated, and the magnetic clutch is coupled by the electromagnetic clutch. There is such that without the ON / OFF-controlled by a mechanism (see
[0003]
Further, in
[0004]
The magnet type fan clutch device having such a configuration can control magnet coupling, that is, fan rotation by ON / OFF control of the electromagnetic clutch, and the electromagnetic clutch includes cooling water temperature, throttle opening, engine rotation speed, Since ON / OFF control is linked to the air conditioner switch, the fan rotation can be controlled accurately and stably, and dust (dust, metal powder, etc.) and moisture in a slight gap between the permanent magnet and the conductor Can be prevented from entering, so that there is an excellent effect that there is no possibility of causing a functional failure due to dust or moisture.
[0005]
[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 2002-195303 [Patent Document 2] Japanese Patent Laid-Open No. 2003-156072
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional magnet type fan clutch device described above has a structure in which any magnet coupling transmits torque only on one side of the permanent magnet, so that the permanent magnet rotates by the attraction acting between the permanent magnet and the conductor. The bearing device of the body and conductor support is subject to a so-called thrust load, which has the disadvantage of reducing the durability (life) of the bearing device, and the inner diameter of the fan blade cannot be reduced, so there is a limit to downsizing the fan clutch outer diameter. There was no increase in air volume.
[0007]
The present invention has been made to solve the problems of the conventional magnet fan clutch device described above, and by using both sides of the permanent magnet constituting the magnet coupling for torque transmission, the magnet coupling can be reduced in the radial direction. It is an object of the present invention to provide a magnet-type fan clutch device that achieves a higher air flow rate and a higher fan fan and improves the durability of the bearing device of the magnetic coupling.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The magnet type fan clutch device according to the present invention has a mechanism in which a magnet coupling and an electromagnetic clutch are combined, a fan is mounted on the magnet coupling side, and the magnet coupling is ON / OFF controlled by the electromagnetic clutch. In the magnet type fan clutch device, (1) a mechanism is provided in which conductors are arranged on both sides of the permanent magnet of the magnet coupling, and torque is transmitted on both sides of the permanent magnet, and (2) The permanent magnet of a permanent magnet rotating body that rotates integrally with the drive shaft, a conductor disposed on both sides of the permanent magnet so as to face both surfaces of the magnet with a slight gap, and a seal that rotatably supports the conductor A magnetic coupling is configured with a shaped casing.
Further, the permanent magnet rotor is configured by arranging permanent magnets on the outer periphery of a disk formed by a casting method, or by fixing the outer periphery of a group of permanent magnets arranged on the outer periphery of the disk with a ring. A thing etc. can be used.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 is a longitudinal side view showing an embodiment of a magnet type fan clutch device corresponding to
[0010]
The magnet type fan clutch device shown in FIG. 1 comprises an
[0011]
The
[0012]
The permanent magnet rotating body 13-3 has a multipolar structure as shown in FIG. 2 and FIG. 3, for example, a disk-shaped permanent magnet 13- having an integrated structure on the outer periphery of a disk 13-3b made of an aluminum casting. A structure in which a material for 3a is cast, and then a permanent magnet 13-3a is alternately excited with a north pole and a south pole, or as shown in FIGS. 4 and 5, a split structure is formed on the outer periphery of the disk 13-3c. Permanent magnet 13-3a is arranged as four segments excited alternately with N pole and S pole, and further, a ring 13-3d is fixed to the outer periphery of the permanent magnet group with bolts 13-3e Can be used. In addition, the integral permanent magnet 13-3a in the permanent magnet rotor of the multipolar structure shown in FIGS. 2 and 3 is cast on the outer periphery of the disk 13-3b, and the multipolar structure shown in FIGS. In the permanent magnet 13-3a of the permanent magnet rotating body, each segment is coupled to the outer periphery of the disk 13-3c by an uneven fitting method. Reference numeral 13-3f denotes a fastening bolt hole.
[0013]
In the magnet type fan clutch device having the configuration shown in FIG. 1, when the
[0014]
In the magnet type fan clutch device shown in FIG. 6, an
As the permanent magnet rotating body 33-3, one having a multipolar structure similar to that shown in FIGS. 2 and 3 can be used.
[0015]
In the case of the magnet type fan clutch device having the configuration shown in FIG. 6, when the
That is, the permanent magnet rotating body 33-3 rotatably supported by the
[0016]
Also in the case of the magnet type fan clutch device of the present invention shown in FIGS. 1 and 6, the rotation of the
[0017]
Further, the magnet type fan clutch device shown in FIG. 1 has a permanent seal 13-3a because the
[0018]
【The invention's effect】
As described above, the magnet type fan clutch device according to the present invention has the following effects by using both surfaces of the permanent magnet of the magnet coupling for torque transmission.
(1) Since the transmission torque is greatly improved compared to the conventional magnet coupling in which torque is transmitted only on one side of the permanent magnet, the size of the magnet coupling and fan can be reduced in the radial direction and / or the fan can have a higher air flow rate. I can take off.
(2) Since a thrust load is not applied to the magnet coupling bearing device, the durability (life) of the bearing device is improved.
(3) Since the magnet coupling is hermetically sealed, it is possible to completely prevent dust (dust, metal powder, etc.) and moisture from entering the slight gap between the permanent magnet and the conductor (or hysteresis material). In addition, since there is no functional failure due to dust, moisture, etc., the function as a magnet type fan clutch device is always kept good.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal side view showing an embodiment of a magnet type fan clutch device corresponding to
2 is a front view showing a permanent magnet rotor in the magnet type fan clutch device shown in FIG. 1. FIG.
3 is a cross-sectional view taken along the line aa in FIG.
FIG. 4 is a front view showing another embodiment of the permanent magnet rotor according to the first embodiment.
5 is a cross-sectional view taken along line bb in FIG.
FIG. 6 is a longitudinal side view showing another embodiment of the magnet type fan clutch device of the present invention.
[Explanation of symbols]
11, 31
Claims (2)
Priority Applications (1)
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Publication Number | Publication Date |
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JP2005048793A true JP2005048793A (en) | 2005-02-24 |
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