JP2016031107A

JP2016031107A - 温度感応型流体式ファン・クラッチ装置

Info

Publication number: JP2016031107A
Application number: JP2014153564A
Authority: JP
Inventors: 智久保田; Satoshi Kubota
Original assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Current assignee: Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2016-03-07
Also published as: CN106662174A; US20170219024A1; MA40340A; CN106662174B; WO2016017633A1; US10221902B2; EP3176456A4; EP3176456A1

Abstract

【課題】冷間時の“つれ廻り”現象の抑制をはかり、ファン馬力損失の低減と低燃費化が可能な温度感応型流体式ファン・クラッチ装置の提供。【解決手段】駆動ディスクを固着した回転軸に支承されたケースに環状の油溜り室が設けられ、駆動ディスクの外周に設けられたダムと、これに連なってトルク伝達室より油溜り室間に設けられた油循環流通路と、油溜り室の油循環流通孔を感温体の温度変化により開閉する弁部材とを備え、駆動側と被駆動側とのなすトルク伝達間隙部での油の有効接触面積を増減させて駆動側から被駆動側への回転トルク伝達を制御するようにしてなる外部制御式ファン・クラッチ装置において、前記ダムと油循環流通路をそれぞれ２つ以上設けると共に、前記２つ以上の油循環流通路の少なくとも一つを独自に開閉する油回収用弁部材を設けたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、一般に自動車等における機関冷却用のファン回転を外部周囲の温度変化あるいは回転変化に追従して制御する方式の流体式ファン・クラッチ装置に係り、より詳しくはファン回転の反応の迅速化と冷間時の“つれ廻り”の抑制をはかる温度感応型流体式ファン・クラッチ装置に関する。

従来、自動車等における機関冷却用のファン回転を制御して冷却送風量を機関に供給するファン・クラッチ装置としては、温度感応型、外部制御タイプ等があり、温度感応型としては例えば、ケースとカバーとからなる密封器匣（ハウジング）の内部を、油の供給調整孔を有する仕切板により油溜り室と駆動ディスクを内装するトルク伝達室とに区劃し、回転時の油の集溜する駆動ディスクの外周壁部に対向する密封器匣側の内周壁面の一部にダムと、これに連なってトルク伝達室より油溜り室間に油循環流通路（油回収路）を形成すると共に、外部周囲の温度等が設定値を超えると前記仕切板の供給調整孔を開放し、設定値以下では前記仕切板の供給調整孔を閉鎖する油供給用弁部材を内部に備え、駆動ディスクと前記密封器匣の外方付近の対向壁面に設けたトルク伝達間隙部での油の有効接触面積を増減させて、駆動側から被駆動側の密封器匣側へのトルク伝達を制御するものがある。この種のファン・クラッチ装置は、短冊タイプ又は渦巻きタイプ等のバイメタルによって雰囲気温度を検出し、この検出値に応じて前記油供給調整孔の開度を調整する方式が一般的である（特許文献１参照）。

特開２０００−７４０９８号公報

上記した従来の温度感応型流体式ファン・クラッチ装置は、仕切板の油供給調整孔より油溜り室からトルク伝達室に供給される油によって駆動ディスクの駆動トルクが密封器匣（ケース）に伝達され、該密封器匣に取付けられたファンが回転する仕組みとなすとともに、駆動ディスク外周に対向する密封器匣側内周の一部に形成したダムによりトルク伝達室側から油溜り室に通じる油循環流通路（油回収路）により油を回収する仕組みとなしている。

しかしながら、このような駆動ディスク外周に対向する密封器匣側内周の一部に形成したダムにより油循環流通路（油回収路）を通じて油を回収する方式の場合、ダムの回収能力は、低入力回転ではこの能力が相対的に低いため、特に低温時の初期には回収量が不足し“つれ廻り”現象が生じてしまい、昇温特性と降温特性の作動温度差を意味するヒステリシスの作用が大きくなる。換言すると、ヒステリシスの作用が大きいということは、ダムの回収能力が低いことを意味し、このダムの回収能力不足によりトルク伝達室内に残留する油が“つれ廻り”現象を発生させることを意味する。即ち、従来の温度感応型流体式ファン・クラッチ装置は、ＯＮ（作動）状態からＯＦＦ（非作動）状態への高反応化（ヒステリシス作用の低減）がはかられず、かつ冷間時の“つれ廻り”現象を抑制できないことから、ファン馬力損失が大きく低燃費化がはかられないといった問題を有していた。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、駆動ディスク外周のダム及び油循環流通路の数を増やして油回収力の向上をはかると共に、ＯＮ状態からＯＦＦ状態への高反応化（ヒステリシス作用の低減）と冷間時の“つれ廻り”現象の抑制をはかり、ファン馬力損失の低減と低燃費化が可能な温度感応型流体式ファン・クラッチ装置を提供しようとするものである。

本発明に係る温度感応型流体式ファン・クラッチ装置は、駆動ディスクを固着した回転軸体上に、軸受を介して支承された非磁性体のケースと該ケースに取着されたカバーとからなる密封器匣の内部が、油の供給調整孔を有する仕切板により油溜り室と駆動ディスクを内装するトルク伝達室とに区劃され、回転時の油の集溜する駆動ディスクの外周壁部に対向する密封器匣側の内周壁面の一部にダムと、これに連なってトルク伝達室より油溜り室間に油循環流通路を備えると共に、外部周囲の温度が設定値を超えると前記仕切板の供給調整孔を開放し、設定値以下では前記仕切板の供給調整孔を閉鎖する油供給用弁部材を前記カバーの前面に設けた感温体の温度変化に伴う変形に連動するように内部に備え、駆動ディスクと前記密封器匣の外方付近の対向壁面に設けたトルク伝達間隙部での油の有効接触面積を増減させて、駆動側の回転体から被駆動側の密封器匣側への回転トルク伝達を制御するようにしてなる外部制御式ファン・クラッチ装置において、前記ダムと油循環流通路をそれぞれ２つ以上設けると共に、前記２つ以上の油循環流通路の少なくとも一つを開閉する油回収用弁部材を油溜り室内に配置するとともに、該油回収用弁部材を前記油供給用弁部材と共通の感温体の温度変化に伴う変形に連動して前記油供給用弁部材とは別々に作動するごとく設けたことを特徴とするものである。

本発明に係る温度感応型流体式ファン・クラッチ装置は、駆動ディスク外周のダム及び油循環流通路（油回収路）をそれぞれ２つ以上備え、かつ油循環流通路の少なくとも一つを油供給用弁部材と共通の感温体の変形により油供給用弁部材とは別々に作動する油回収用弁部材により開閉するごとく設けたことにより、トルク伝達室より油溜り室への油回収力の向上がはかられるとともに、油循環流通路の少なくとも一つを前記油回収用弁部材により開閉することにより油の供給と回収のバランスが保持されて、感温特性におけるヒステリシス作用の低減と冷間時の“つれ廻り”現象の抑制がはかられるという効果を奏する。

本発明に係る温度感応型流体式ファン・クラッチ装置の一実施例を示す縦断面図である。同上の温度感応型流体式ファン・クラッチ装置の密封器匣のカバーの内部を駆動側より見た図である。本発明と従来例の感温特性を比較した特性図で、（イ）は本発明の特性図、（ロ）は従来の特性図である。本発明の実施例における冷間時の始動時つれ廻りによるファン回転を従来例と比較した特性図で、（イ）は本発明の特性図、（ロ）は従来の特性図である。

図１〜図２に示す温度感応型流体式ファン・クラッチ装置は、駆動部（エンジン）の駆動によって回転する回転軸体（駆動軸）１に、軸受１４を介してケース２−１とカバー２−２とからなる密封器匣２が支承され、この密封器匣２内は油供給調整孔４−１付き仕切板４により油溜り室５とトルク伝達室６とに区劃され、トルク伝達室６内には回転軸体１の先端に固着された駆動ディスク３が該トルク伝達室６の内周面との間にトルク伝達間隙が保持されるように収納されている。なお、ここではトルク伝達室６のカバー２−２側と駆動ディスク３との対向面にラビリンス機構を設けた例を示している。

仕切板４に設けられた油供給調整孔４−１を開閉する作用を行う油供給用弁部材７は板バネからなり、油溜り室５側の仕切板４の壁面にその一端を鋲着し、他端を該調整孔部に位置してなるもので、カバー２−２の前面にその一端を鋲着した支持金具９にその端部を係止した円板状の板状バイメタルからなる感温体８による外部周囲の温度変化に伴う変形に連動するように油供給用連桿１０を介して内部に備えてある。

ダム１１は回転作動時の油の集溜する駆動ディスク３の外周側壁面に対向するカバー２−２の内周壁面に、駆動ディスク３のなす幅厚の全幅にわたって対設してなるものであって、本発明ではカバー２−２の内周壁面の全体にわたって等間隔に２つ以上（ここでは２個）設けられ、各ダム１１毎にカバー２−２に設けたトルク伝達室６側より油溜り室５側への油循環流通路１２とによってポンピング機能をなすものである。この２個の油循環流通路１２の少なくとも一つを開閉する作用を行う油回収用弁部材１３は、油溜り室５の仕切板４と反対側の内壁面にその一端を鋲着し、前記油供給用連桿１０に隣接して当該連桿１０と別個に設けた油回収用連桿１６と一体的にその中間部を固着し、他端を該油循環流通路１２の油溜り室５側開口部に位置してなるもので、前記油供給用弁部材７と共通の円板状の感温体８による外部周囲の温度変化に伴う変形に連動するように前記連桿１６を介して内部に設けている。即ち、油供給用弁部材７は同部材専用の油供給用連桿１０を介して油供給調整孔４−１を開閉し、油回収用弁部材１３は同部材専用の油回収用連桿１６を介して油供給用弁部材７とは逆の作動をして油循環流通路１２を開閉する仕組みとなしている。

本発明において、駆動ディスク３の外周に２つ以上のダム１１と油循環流通路（油回収路）１２を設けたのは、油の回収能力を高めると共に、ＯＮ（作動）状態からＯＦＦ（非作動）状態への高反応化（ヒステリシス作用の低減）と冷間時の“つれ廻り”現象の抑制をはかるためである。又、油循環流通路１２の少なくとも一つを感温体の変形により開閉する油回収用弁部材１３を設けたのは、油の回収能力が高くなり過ぎると油の供給力よりも回収力過多となり、油の供給と回収のバランスが崩れる結果となり、所望の特性が得られないためである。即ち、油の供給と回収のバランスが崩れると、当該クラッチ装置のＯＦＦ状態からＯＮ状態への反応が遅くなることにより、好ましい感温特性を得られないといった問題を生じるため、油循環流通路１２の少なくとも一つを油供給用弁部材７と共通の感温体の変形により作動させる油回収用弁部材１３を設けて油の供給と回収のバランスを保持できるようにしたのである。

図中、１７はトルク伝達室６のカバー２−２側と駆動ディスク３との対向面に設けたラビリンス機構部への油の流入を容易にするためにカバー２−２側に設けた切欠ガイドである。

上記構成の温度感応型流体式ファン・クラッチ装置において、油供給用感温体８の変形に伴い雰囲気温度が高い場合は、油供給用連桿１０を介して油供給用弁部材７が仕切板４より離間することにより油供給調整孔４−１が開き、油溜り室５内の油がトルク伝達室６に供給され、同時に油回収用弁部材１３は同部材専用の油回収用連桿１６を介して油供給用弁部材７とは逆の作動をして油循環流通路１２が絞られる。反対に雰囲気温度が低い場合は、油供給用連桿１０を介して油供給用弁部材７が仕切板４側に押圧されることにより油供給調整孔４−１が閉じられ、トルク伝達室６への油の供給が停止すると同時に油回収用連桿１６を介して油循環流通路１２が開かれて油の回収が行われる。

これに対し、駆動ディスク３の外周に２つ以上のダム１１と油循環流通路（油回収路）１２を有しない従来装置の場合は、機関の停止状態からの再始動時あるいは走行中での低入力回転状態から高入力回転への急加速時に、トルク伝達室６内に存在する油によってファンの“つれ廻り”現象が発生する。このことを詳細に説明すると、トルク伝達室６の油量は、該トルク伝達室６からのダム１１による回収量と、油溜り室５から油供給調整孔４−１を通ってトルク伝達室６への供給量との差により定まるが、雰囲気温度が下がって油供給調整孔４−１が閉じられ供給される油量が減った場合でもファン回転速度が低下しない現象がある期間発生する。これはダムによる油回収量がダムによる回収能力不足により少ないために、トルク伝達室６内の油量が減るのに時間がかかる（タイムラグがある）ため、その間しばらくはトルクが伝達してしまうからである。一方、低入力回転ではダムの油回収能力が相対的に低いため、機関の停止状態からの再始動時あるいは走行中での低入力回転状態から高入力回転への急加速時に、トルク伝達室６内に存在する油によってファンの“つれ廻り”現象が生じてしまう。

上記図１〜図２に示す本発明の温度感応型流体式ファン・クラッチ装置の場合は、冷間時には、前記したように２つ以上のダム１１と油循環流通路（油回収路）１２により油の回収量が増加するためつれ廻りの低減がはかられる。又、温度上昇時（低温時から高温時）には、油循環流通路１２の少なくとも一つが油供給用弁部材７と共通の感温体の変形により作動する油回収用弁部材１３により油回収量を絞る状態となるため、油供給力とのバランスが得られ特性が成立する。反対に温度下降時（高温時から低温時）には、一つ以上の油循環流通路１２が開かれることにより油の回収量が増加する状態となるためヒステリシスが小さくなり“つれ廻り”現象を抑制できる。

図３に本発明と従来例との始動時の感温特性を比較して示すように、２つ以上のダム１１と油循環流通路（油回収路）１２を有しない従来装置の場合は、温度下降時（高温時から低温時）には油の回収量が不足し高いファン回転速度が維持されつれ廻り現象が生じてしまい、ヒテリシスが大きくなるのに対して、本発明の温度感応型流体式ファン・クラッチ装置の場合、温度下降時（高温時から低温時）には２つ以上のダム１１と油循環流通路（油回収路）１２の効果で油回収のポンピング機能が向上し、感温特性におけるヒステリシス作用が低減するため、“つれ廻り”現象を効果的に抑制することとなる。又、このつれ廻り時間が短くなることによりファン回転の反応を迅速化できる。
以下、本発明の実施例について説明する。

図１、図２に示す本発明の温度感応型流体式ファン・クラッチ装置を使用し、試験条件として雰囲気温度が常温での始動時つれ廻りによるファン回転を調査した。その結果を２つ以上のダムと油循環流通路（油回収路）を有しない従来装置と比較して図４に示す。
図４に示す結果より明らかのように、入力回転が始動後２０００ｒｐｍ一定で継続した時、ファン回転数が１５００ｒｐｍにまで下がった時の時間間隔、即ち始動つれ廻り時間は、従来装置の場合は、（ロ）に示すようにダムによる油回収量がダムの回収能力不足により少ないために約３０秒と長いのに対し、本発明の温度感応型流体式ファン・クラッチ装置（ダムと油循環流通路がそれぞれ２個の場合）は、（イ）に示すように油の回収量の増加により約１５秒と短くなり、始動時の“つれ廻り”を低減できる。

１回転軸体（駆動軸）
２密封器匣
２−１ケース
２−２カバー
３駆動ディスク
４仕切板
４−１油供給調整孔
５油溜り室
６トルク伝達室
７油供給用弁部材
８感温体
９支持金具
１０油供給用連桿
１１ダム
１２油循環流通路
１３油回収用弁部材
１４軸受
１６油回収用連桿
１７切欠ガイド

Claims

駆動ディスクを固着した回転軸体上に、軸受を介して支承された非磁性体のケースと該ケースに取着されたカバーとからなる密封器匣の内部が、油の供給調整孔を有する仕切板により油溜り室と駆動ディスクを内装するトルク伝達室とに区劃され、回転時の油の集溜する駆動ディスクの外周壁部に対向する密封器匣側の内周壁面の一部にダムと、これに連なってトルク伝達室より油溜り室間に油循環流通路を備えると共に、外部周囲の温度が設定値を超えると前記仕切板の供給調整孔を開放し、設定値以下では前記仕切板の供給調整孔を閉鎖する油供給用弁部材を前記カバーの前面に設けた感温体の温度変化に伴う変形に連動するように内部に備え、駆動ディスクと前記密封器匣の外方付近の対向壁面に設けたトルク伝達間隙部での油の有効接触面積を増減させて、駆動側の回転体から被駆動側の密封器匣側への回転トルク伝達を制御するようにしてなる外部制御式ファン・クラッチ装置において、前記ダムと油循環流通路をそれぞれ２つ以上設けると共に、前記２つ以上の油循環流通路の少なくとも一つを開閉する油回収用弁部材を油溜り室内に配置するとともに、該油回収用弁部材を前記油供給用弁部材と共通の感温体の温度変化に伴う変形に連動して前記油供給用弁部材とは別々に作動するごとく設けたことを特徴とする温度感応型流体式ファン・クラッチ装置。