JP2009024593A - 冷却ファン駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ファン駆動に要したエネルギの有効活用、クーリング性能の向上などを図れる冷却ファン駆動装置を提供する。
【解決手段】エンジン12のクランクシャフト13と、冷却ファン14のファン軸15との間に、エンジン回転を冷却ファン14に伝達する回転伝達機構16を設ける。この回転伝達機構16は、クランクプーリ17と、ファンプーリ18と、これらのプーリ17，18間に巻掛けた無端ベルト19とを備えている。この回転伝達機構16中の、ファンプーリ18とファン軸15との間に、回転方向により回転を伝達／遮断する一方向クラッチ21を組込み設置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一方向クラッチを用いて動力を伝達する冷却ファン駆動装置に関する。

エンジンから回転伝達された動力により冷却ファンを直接駆動する一般的な直動式の冷却ファン駆動装置では、ファン回転速度がエンジン回転速度に比例している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１１５５４５号公報（第３−４頁、図２−３）

このような直動式の冷却ファン駆動装置では、エンジンが停止すると、冷却ファンも強制的に停止されるので、ファン駆動に要したエネルギが無駄になり、クーリング性能が低下する問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ファン駆動に要したエネルギの有効活用、クーリング性能の向上などを図れる冷却ファン駆動装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、エンジンの出力軸とこのエンジンにより駆動される熱交換器用の冷却ファンの回転軸との間に設けられてエンジン回転を冷却ファンに伝達する回転伝達機構と、この回転伝達機構中に設けられてエンジン回転を冷却ファンに伝達するとともにエンジン停止時の冷却ファン回転を可能とする一方向クラッチとを具備した冷却ファン駆動装置である。

請求項２に記載された発明は、請求項１記載の冷却ファン駆動装置において、冷却ファンの回転軸に設けられたフライホイールを具備したものである。

請求項１に記載された発明によれば、回転伝達機構中に一方向クラッチを設けることで、慣性で回ろうとする冷却ファンにエンジン停止時または減速時のブレーキをかけている状況から冷却ファンを解放するので、ファン回転速度を強制的に下げずに済み、ファン駆動に要したエネルギを有効活用できる。また、エンジン停止時または減速時の冷却ファンのファン回転速度の低下を一方向クラッチにより抑制すれば、平均風量の増加によりクーリング性能の向上を図れるとともに、熱交換器への風量の安定化によりクーリング性能の向上を図れる。

請求項２に記載された発明によれば、フライホイールの慣性回転作用により、エンジン停止時または減速時の冷却ファンの空転持続作用を向上させることができる。

以下、本発明を、図１乃至図４に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。

図１において、10は、エンジン冷却水、エンジン吸気および作動油を冷却するためのラジエータ用、インタクーラ用およびオイルクーラ用の各熱交換器が集合された熱交換器集合体（以下、この集合体を単に「熱交換器」という）であり、この熱交換器10に対して冷却ファン駆動装置11が設置されている。

図１および図２に示されるように、この冷却ファン駆動装置11は、油圧ショベルなどの作業機械に搭載されたエンジン12の出力軸としてのクランクシャフト13と、このエンジン12により駆動される冷却ファン14の回転軸（以下、「ファン軸」という）15との間に、エンジン回転を冷却ファン14に伝達する回転伝達機構16が設けられている。

この回転伝達機構16は、クランクプーリ17と、ファンプーリ18と、これらのプーリ17，18間に巻掛けられた無端ベルト19とを備えている。この無端ベルト19は、オルタネータ用プーリ20にも巻掛けられている。

この回転伝達機構16中の、ファン軸15とファンプーリ18との間には、回転方向により回転を伝達／遮断する一方向クラッチ21いわゆるワンウェイクラッチが組込み設置されている。

この一方向クラッチ21は、一方向回転のみを伝達し逆方向回転を空転させる回転伝達手段であり、エンジン回転を冷却ファン14に伝達するとともにエンジン停止時の冷却ファン14の慣性回転を可能とするものである。

そして、図３に示されるように、ファンプーリ18とファン軸15は同一方向に回転するので、その相対関係により、駆動と空転が切替わる。

すなわち、図３（ａ）に示されるように、エンジン回転速度の上昇時は、プーリ回転速度＝ファン回転速度であるので、ファンプーリ18がファン軸15を駆動する。一方、図３（ｂ）に示されるように、エンジン回転速度の下降時は、プーリ回転速度＜ファン回転速度であるので、ファンプーリ18に対してファン軸15は空転する。

図４に示されるように、エンジン回転速度が上昇する時は、それに応じてファン回転速度も増加するように、ファンプーリ18はファン軸15を駆動し、また、エンジン回転速度が下がる時には、ファン軸15を空転させて、ファン回転速度の減少を抑えるようにする。

すなわち、冷却ファン14は、エンジン12のクランクシャフト13が停止または減速しても、一方向クラッチ21により慣性による回転を続けようとするので、ファンプーリ18に対してファン軸15が空転する状況となり、エンジン停止時または減速時はファンプーリ18の回転速度よりも冷却ファン14のファン回転速度が高くなる。

要するに、ファンプーリ18とファン軸15との間に一方向クラッチ21を介在させることで、エンジン回転速度とファン回転速度との比例関係をなくし、これにより、エンジン回転速度が停止または減少するときは、一方向クラッチ21により冷却ファン14を慣性回転させ、ファン回転速度の急激な減少変化を抑制する。

次に、この実施の形態の効果を説明する。

（1）ファン駆動に要したエネルギを有効活用できる。すなわち、一方向クラッチ21がない場合は、エンジン回転速度が下がると、エンジン12が慣性で回ろうとする冷却ファン14にブレーキをかけている状況であり、冷却ファン14のファン回転速度も強制的に下げられてしまうが、回転伝達機構16中の、ファンプーリ18とファン軸15との間に一方向クラッチ21を介在させることで、慣性で回ろうとする冷却ファン14にエンジン停止時または減速時のブレーキをかけている状況から冷却ファン14を解放するので、ファン回転速度を強制的に下げずに済み、ファン駆動に要したエネルギを有効活用できる。

（2）平均風量の増加によりクーリング性能の向上を図れる。すなわち、風量は、ほぼファン回転速度に比例するので、エンジン停止時または減速時の冷却ファン14のファン回転速度の低下を一方向クラッチ21により抑制すれば、平均風量を増加させることができ、クーリング性能の向上を図れる。

（3）熱交換器10への風量の安定化によりクーリング性能の向上を図れる。すなわち、一方向クラッチ21によりエンジン停止時または減速時のファン回転速度の変動を少なくすることにより、熱交換器10の効率を改善でき、クーリング性能の向上を図れる。

（4）エンジン停止後のエンゾンルーム内の温度上昇の緩和を図れる。すなわち、エンジン停止後も、一方向クラッチ21により暫く冷却ファン14が回るので、エンジンルーム内の温度を下げることに効果がある。

（5）無端ベルト19への張力を緩和できる。すなわち、回転速度変動が少なくなる分、無端ベルト19にかかる張力が低下し、ベルト寿命が延びる。

次に、図１に２点鎖線で示されるように、ファン軸15にフライホイール22を追加設置するようにしても良い。

このフライホイール22の慣性回転作用により、エンジン停止時または減速時のファン軸15および冷却ファン14の空転持続作用を向上させることができ、上記の効果をより増大できる。

本発明は、エンジン12に設けられた冷却ファン駆動装置に利用可能である。

本発明に係る冷却ファン駆動装置の一実施の形態を示す一部破断の側面図である。 同上駆動装置の正面図である。 （ａ）は同上駆動装置におけるエンジン回転速度上昇時の作用説明図であり、（ｂ）はそのエンジン回転速度下降時の作用説明図である。 同上駆動装置のエンジン回転速度と、プーリ回転速度と、ファン回転速度との関係を示す特性図である。

符号の説明

10 熱交換器
11 冷却ファン駆動装置
12 エンジン
13 出力軸としてのクランクシャフト
14 冷却ファン
15 回転軸（ファン軸）
16 回転伝達機構
21 一方向クラッチ
22 フライホイール

Claims (2)

1. エンジンの出力軸とこのエンジンにより駆動される熱交換器用の冷却ファンの回転軸との間に設けられてエンジン回転を冷却ファンに伝達する回転伝達機構と、
   この回転伝達機構中に設けられてエンジン回転を冷却ファンに伝達するとともにエンジン停止時の冷却ファン回転を可能とする一方向クラッチと
   を具備したことを特徴とする冷却ファン駆動装置。
2. 冷却ファンの回転軸に設けられたフライホイール
   を具備したことを特徴とする請求項１記載の冷却ファン駆動装置。

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