JP2008249137A - 粘性流体継手装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンルームが高温状態でエンジンが停止した場合でも、粘性流体継手装置の作動室へ作動流体が流入することを抑制し、エンジン始動時の騒音が大きくなることを低減し、ひいては燃費の悪化を防止する粘性流体継手装置を提供すること。
【解決手段】
粘性流体継手装置１において、貯留室２２内の作動流体を作動室２１内に供給する供給路３３と、作動室２１内の作動流体を貯留室２２内に戻す回収路３５と、供給路３３と回収路３５とのそれぞれに、駆動軸１０が所定回転数以下では閉弁状態で、駆動軸１０が所定回転数で回転した時に開弁状態となる開閉弁３６、３７とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の冷却ファン制御装置に利用できる粘性流体継手装置に関する。

従来、自動車用エンジンの冷却フアンにおいては、ラジエータ通過後の空気温度に応じて回転数を制御できる粘性流体継手装置が広く用いられている。（例えば、特許文献１）
上記従来の装置にあっては、中空状の駆動軸と、駆動軸に回転自在に支持されたハウジングと、ハウジング内を貯留室と作動室とに隔成し、かつ中央にエア抜き用の孔を有する仕切板と、作動室に収容されるとともに駆動軸に固定されたロータと、仕切板の流通孔を開閉するバルブプレートで構成されている。バルブプレートは、ラビリンス溝を通過後に戻し通路を介して貯留室に戻される作動流体の循環を、空気温度に応じて可変制御している。

上記貯留室は内部縦方向に円環状の隔壁が設けられ、隔壁によって貯留室内を円形状の前室部と後室部とに隔成している。また、前室部の側部には、一端が作動室に開口した戻し通路の他端が開口している。さらに、隔壁の戻し通路の位置と略１８０゜反対側の外周縁には小円形状の連通口が穿設されており、これによって前室部と後室部が連通している。

上記装置は、エンジン暖機後にバイメタルによってバルブプレートが流通孔を開くと、貯留室内の後室部と前室部内の作動流体が流通孔から作動室内に流入し、ラビリンス溝内で粘性によってロータからの回転トルクをハウジングに伝達し、そのまま戻し通路を通って前室部に戻される。ここで前室部内の作動流体は遠心力により外周方向に引き付けられるため、連通口から後室部内へ速やかに流出して円滑な循環作用が得られる。

一方、バルブプレートが流通孔を閉塞した状態で機関が停止され、ハウジングが戻し通路を下側位置にして停止した場合は、前室部内の作動流体が戻し通路から作動室内に逆流する形で流入するが、後室部内の作動流体は、仕切板の孔から作動室へ僅かに流入するのみで、孔の下端縁までの高い液面レベルまで多量に貯留される。したがって、作動室内には、前室部の低い液面レベルと同一レベルの少量の作動流体が貯留されるだけになる。よつて、冷機始動直後におけるロータからハウジングに対する回転トルクの伝達が極めて小さくなるので、ハウジングの回転の高い連れ回りが防止されて、冷却フアンの回転数を低く抑えることができる。

しかしながら、流通孔が閉じている場合に騒音低減には有効であるが、エンジンルームが高温状態でエンジンが停止した場合など、流通孔が開いた状態でエンジンが停止した場合には流通孔から作動室へ作動流体が流入してしまう。この状態でエンジンを始動すると流入した作動流体によりロータからハウジングへの回転トルクの伝達が大きくなるので、ハウジングの連れ回りが発生し、冷却ファンの回転騒音が大きくなる、あるいは無用に冷却ファンを廻すことによる燃費の悪化を招くという問題を有している。
特公平８−２３３７７号公報

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、エンジンルームが高温状態でエンジンが停止した場合でも、粘性流体継手装置の作動室へ作動流体が流入することを抑制し、エンジン始動時の騒音が大きくなることを低減し、ひいては燃費の悪化を防止する粘性流体継手装置を提供することを課題とする。

上記した課題を解決するために講じた第１の技術的手段は、駆動軸と、前記駆動軸に回転自在に支持されたハウジングと、前記ハウジングの内部を作動室と円弧面を有した貯留室とに隔成する仕切板と、前記作動室に収容されるとともに前記駆動軸に固定されたロータと、前記貯留室内の作動流体を前記作動室内に供給する供給路と、前記作動室内の作動流体を前記貯留室内に戻す回収路と、前記供給路と前記回収路とのそれぞれに設けられ、前記駆動軸が所定回転数以下では閉弁状態であり、前記駆動軸が所定回転数で回転した時には開弁状態となる開閉弁とを備え、前記貯留室の円弧面に前記供給路の開口部を穿設するとともに、前記開口部を開閉するバルブを設けたことを特徴とする粘性流体継手装置としたことである。

また、第２の技術的手段は、第１の技術的手段において、
前記バルブは、軸方向へ屈曲した平板状をなし、屈曲部の外周側面で前記開口部を開閉することである。

第３の技術的手段は、第１の技術的手段または第２の技術的手段において、
前記開閉弁は遠心力により開閉することである。

請求項1の発明によれば、粘性流体継手装置において、貯留室内の作動流体を作動室内に供給する供給路と、作動室内の作動流体を貯留室内に戻す回収路と、供給路と回収路とのそれぞれに、駆動軸が所定回転数以下では閉弁状態であり、駆動軸が所定回転数で回転した時には開弁状態となる開閉弁とを備えたことにより、エンジンルームが高温状態でエンジンが停止した場合に、供給路と回収路を閉塞して作動室に作動流体が流入することを抑制することができ、粘性流体継手内部での連れ回りが発生しないので、トルク伝達することがなく冷却ファンが回転しないためエンジン始動時の騒音低減および燃費の悪化を防止することができる。

また、円弧面を有した貯留室の円弧面に供給路の開口部を穿設するとともに、開口部を開閉するバルブを設けたので、粘性流体継手装置の回転により発生する遠心力で貯留室内の作動流体の全量を作動室に送ることができ、作動流体を有効に利用できる。

請求項２の発明によれば、バルブは、軸方向へ屈曲した平板状をなし、屈曲部の外周側面で供給路の開口部を開閉するので、簡単なバルブ構成で作動流体を作動室に供給することができる。

請求項３の発明によれば、開閉弁は遠心力により開閉するので、駆動軸の回転数により冷却ファンを作動することができる。

以下、本発明の実施形態を、図１、図２を参照して説明する。

図１及び図２に示されるように、粘性流体継手装置１は、おもに駆動軸１０と、ケース１１と、カバー１２と、ベアリング１３と、ロータ１４と、仕切板１５と、バルブ１６と、バイメタル１７と、ロッド１８とから構成され、ケース１１とカバー１２とによりハウジング５を形成している。

円板状のロータ１４が固定された駆動軸１０は、ロータ１４と一体回転する。ハウジング５は、ロータ１４を収容するとともに、ベアリング１３を介して駆動軸１０に回転自在に支持されている。また、ロータ１４とケース１１とが相対するトルク伝達面には、ラビリンス溝１９が形成されている。また、ロータ１４とカバー１２とが相対するトルク伝達面にもラビリンス溝１９ａが形成されている。ケース１１の外周にシール部材２４を介してカバー１２がスクリュー（不図示）で一体的に固定されている。このケース１１とカバー１２とによりハウジング５を構成し、内部空間２０が形成されている。

仕切板１５の外周端は、カバー１２に固定され、この仕切板１５は内部空間２０をロータ１４が収容される作動室２１と、カバー１２側にあって円弧面（本実施例においては二つの円弧面がつながった円周面）を有した貯留室２２とに分割している。そして、貯留室２２と作動室２１との内部には粘性流体（例えば、シリコンオイル）が封入されている。

カバー１２の半径方向略中央には、貯留室２２と作動室２１とを連通するとともに、貯留室２２の円弧面に開口部３３ａを有する供給路３３が中心軸を通る直線上の対向する位置に二箇所設けてある。また、カバー１２の外周縁部には、作動室２１の粘性流体を貯留室２２に送るため、ポンプ穴３１とポンプ突起３２から構成されるポンプ機構３０が形成されている。このポンプ穴３１は二つの供給路３３と直交する位置に二個所形成されている回収路３５を介し貯留室２２と連通している。

カバー１２の中央部には、ロッド１８が回動自在に軸支されている。ロッド１８の一端には渦巻き状のバイメタル１７が固定されており、他端にはロッド１８と一体回動する板状のバルブ１６が固定されている。また、ロッド１８にはシール部材２３が設けられており、カバー１２に圧入固定されたブッシュ１２ａとの間で粘性流体の漏れを防止している。

バルブ１６は平板状で両端に軸方向への屈曲部１６ａを有し、屈曲部１６ａの外周側面で、貯留室２２の円弧面の二箇所に開口する供給路３３の開口部３３ａをそれぞれ開閉自在となるように形成されている。

バイメタル１７はラジエータ後方の空気温度を感知して作動し、バイメタル１７の作動に応じてバルブ１６がロッド１８を介して供給路３３の開口部３３ａを開閉制御する。

回収路３５と供給路３３には、バネ３６ａ、３７ａにより径方向内側に付勢されているボール弁３６、３７が配設され、静止状態において回収路３５と供給路３３を閉塞している。ボール弁３６、３７は所定の回転数以上で発生する遠心力がバネ３６ａ、３７ａの付勢力より大きくなって開弁するように設定されている。

次に、作動について説明する。

図示しない駆動手段と接続され回転駆動する駆動軸１０とともに、ロータ１４が一体回転する。これによって、作動室２１内の粘性流体はポンプ機構３０の作用により順次貯留室２２へと流れる。一方、バイメタル１７の温度に対する動きによってロッド１８を介してバルブ１６が供給路３３の開口部３３ａを開閉する。これにより、貯留室２２と作動室２１との間の粘性流体の流量を調整し、駆動軸１０からハウジング５への伝達トルクを制御する。バイメタル１７の雰囲気温度が高温状態では、開口部３３ａは全開となるので貯留室２２内の粘性流体は、全量が作動室に供給される。

図１、２はエンジンが停止している冷間時の状態を示す。バルブ１６によりカバー１２の供給路３３が閉じられており、ボール弁３６、３７により供給路３３と回収路３５とは閉塞されている。この状態からエンジンが始動すると、作動室２１に粘性流体が少ない状態であっても、軸受１３などの抵抗によりファン（不図示）が取り付けられたハウジング５は低速で回転し始める。ファンの回転数が所定の回転数（例えば、２００ｒｐｍ）になると、遠心力でボール弁３６、３７が開弁する。

しかし、雰囲気温度が低い状態では、バイメタル１７は作動しないので供給孔３３はバルブ１６により閉じられたままで、作動室２１に粘性流体は供給されず、作動室２１の粘性流体はポンプ機構３０により貯留室２２に回収される。この場合、ラビリンス溝１９、１９ａの粘性流体は微量となってトルク伝達は行われず、ファンの回転数は上昇しないので、冷間始動時の騒音が大きくなることもない。また、ファンを駆動することもないので、燃費の悪化を防止することができる。

雰囲気温度が上昇し始めると、温度に感応するバイメタル１７がバルブ１６を回動させ、供給路３３の開口部３３ａが開き始める。粘性流体継手１自体は回転しているため、遠心力により貯留室２２のオイルは供給路３３を通じてラビリンス溝１９、１９ａに流れ込んで伝達トルクを発生しファンの回転数が上昇する。ラビリンス１９、１９ａに流れ込んだ作動流体はポンプ機構３０により回収路３５を経由して貯留室２２に回収される。このように作動流体は貯留室２２と作動室２１とを循環する。

雰囲気温度が高い状態でエンジンが停止した時は、駆動軸１０の回転も停止するのでボール弁３６、３７に働いていた遠心力がなくなる。すると、バネ３６ａ、３７ａの付勢力により供給路３３と回収路３５とは閉塞されるので、供給路３３と回収路３５とが上下方向のどの位置にあっても、貯留室２２から作動室２１へ作動流体が流れ込むことがない。この状態で雰囲気温度が下がってバイメタル１７が低温状態になると、バルブ１６は供給路３３の開口部３３ａを閉塞し、図１、２の状態に戻る。

尚、本実施形態では、供給路３３と回収路３５とを開閉する開閉弁として、遠心力を利用したボール弁を使用した場合を説明したが、開閉弁はボール弁に限定されることなく、ソレノイドを利用した電磁弁であってもよいし、油圧を利用した油圧弁であってもよい。

また、供給路３３の開口部３３ａを開閉するバルブ１６として、雰囲気温度に感応するバイメタル１７により回動して供給路３３の開口部３３ａを開閉する場合を説明したが、雰囲気温度あるいはエンジン冷却水温を検知し作動するソレノイドにより、軸方向に移動して供給路３３の開口部３３ａを開閉してもよい。

本発明に係る粘性流体継手の断面図である。 図１のII−II断面図である。

符号の説明

１・・・粘性流体継手装置
５・・・ハウジング
１０・・・駆動軸
１１・・・ケース
１２・・・カバー
１３・・・ベアリング
１４・・・ロータ
１５・・・仕切板
１６・・・バルブ
１７・・・バイメタル
１８・・・ロッド
２０・・・内部空間
２１・・・作動室
２２・・・貯留室
３０・・・ポンプ機構
３３・・・供給路
３３ａ・・・開口部
３５・・・回収路
３６、３７・・・ボール弁（開閉弁）

Claims (3)

1. 駆動軸と、
   前記駆動軸に回転自在に支持されたハウジングと、
   前記ハウジングの内部を作動室と円弧面を有した貯留室とに隔成する仕切板と、
   前記作動室に収容されるとともに前記駆動軸に固定されたロータと、
   前記貯留室内の作動流体を前記作動室内に供給する供給路と、
   前記作動室内の作動流体を前記貯留室内に戻す回収路と、
   前記供給路と前記回収路とのそれぞれに設けられ、前記駆動軸が所定回転数以下では閉弁状態であり、前記駆動軸が所定回転数で回転した時には開弁状態となる開閉弁とを備え、
   前記貯留室の円弧面に前記供給路の開口部を穿設するとともに、前記開口部を開閉するバルブを設けたことを特徴とする粘性流体継手装置。
2. 請求項１において、
   前記バルブは、軸方向へ屈曲した平板状をなし、屈曲部の外周側面で前記開口部を開閉することを特徴とする粘性流体継手装置。
3. 請求項１または２において、
   前記開閉弁は遠心力により開閉することを特徴とする粘性流体継手装置。

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