JP2018151010A - Fan coupling device - Google Patents

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誠 立野
Makoto Tateno
誠 立野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To inhibit corotation of a cooling fan at the time of engine starting.SOLUTION: A fan coupling device 200 includes: a driving shaft 210 which is rotationally driven; a rotor 220 integrated with the driving shaft 210; a casing 240 which houses the rotor 220 and is fixed to the driving shaft 210 so as to enable relative rotation; a plate 250 which partitions a rotor 220 side torque transmission chamber 280 from a working fluid storage chamber 290 at the opposite side of the rotor 220 side torque transmission chamber 280; a first valve mechanism 260 which opens or closes a valve hole 250A of the plate 250 according to a surrounding temperature; and a second valve mechanism 270 which is disposed in the middle of a discharge passage 244F formed at an outer periphery part of the casing 240. The second valve mechanism 270 closes the discharge passage 244F when a rotation speed of the casing 240 is less than a predetermined rotation speed and opens the discharge passage 244F when the rotation speed of the casing 240 is faster than or equal to the predetermined rotation speed.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、エンジンで駆動されるプーリとクーリングファンとの間に配置され、エンジン温度に応じてクーリングファンの駆動力を調整するファンカップリング装置に関する。   The present invention relates to a fan coupling device that is disposed between a pulley driven by an engine and a cooling fan, and adjusts the driving force of the cooling fan according to the engine temperature.

後輪駆動車などに搭載される縦置きエンジンでは、車両の前後方向に延びるクランクシャフトの回転駆動力を利用してクーリングファンを回転させ、ラジエータのコアを通過する空気量を増加させている。この場合、エンジンの稼働によってクーリングファンが回転するため、例えば、エンジン始動直後のような冷機状態では、エンジンの暖機が促進されないこととなってしまう。そこで、特開2012−107727号公報(特許文献1)に記載されるように、エンジンで駆動されるプーリとクーリングファンとの間に配置され、エンジン温度に応じてクーリングファンの駆動力を調整するファンカップリング装置が利用されている。   In a vertically mounted engine mounted on a rear wheel drive vehicle or the like, a cooling fan is rotated using a rotational driving force of a crankshaft extending in the front-rear direction of the vehicle to increase the amount of air passing through the core of the radiator. In this case, since the cooling fan is rotated by the operation of the engine, for example, in the cold state immediately after the engine is started, the warm-up of the engine is not promoted. Therefore, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-107727 (Patent Document 1), it is arranged between a pulley driven by an engine and a cooling fan, and adjusts the driving force of the cooling fan according to the engine temperature. A fan coupling device is used.

ファンカップリング装置は、エンジン温度が所定温度を超えると開弁するバルブ孔を介して、作動流体を貯留室からトルク伝達室へと供給し、プーリの回転をクーリングファンに伝達する。トルク伝達室へと供給された作動流体は、内部の回転速度差により貯留室及びトルク伝達室に生じた圧力差を利用し、周縁部に形成された排出通路を介して貯留室へと排出される。   The fan coupling device supplies the working fluid from the storage chamber to the torque transmission chamber via a valve hole that opens when the engine temperature exceeds a predetermined temperature, and transmits the rotation of the pulley to the cooling fan. The working fluid supplied to the torque transmission chamber is discharged to the storage chamber through a discharge passage formed in the peripheral portion using a pressure difference generated in the storage chamber and the torque transmission chamber due to a difference in internal rotation speed. The

特開2012−107727号公報JP 2012-107727 A

ところで、エンジンを停止したとき排出通路が下方に位置すると、回転速度差による圧力差が生じないため、貯留室の作動流体が重力によってトルク伝達室へと逆流し、トルク伝達室へと供給されてしまうおそれがある。この状態でエンジンを始動すると、トルク伝達室に存在する作動流体によってプーリの回転がクーリングファンに伝達される、いわゆる「連れ回り」が発生してしまう。クーリングファンの連れ回りが発生すると、車両の運転者がこれに気づき易く、例えば、車両の静粛性を損なう要因の1つとなってしまう。   By the way, if the discharge passage is positioned below when the engine is stopped, the pressure difference due to the difference in rotational speed does not occur, so the working fluid in the storage chamber flows back to the torque transmission chamber due to gravity and is supplied to the torque transmission chamber. There is a risk that. When the engine is started in this state, a so-called “rotation” occurs in which the rotation of the pulley is transmitted to the cooling fan by the working fluid present in the torque transmission chamber. When the cooling fan is accompanied, the driver of the vehicle is likely to notice this, which becomes one of the factors that impair the quietness of the vehicle, for example.

そこで、本発明は、エンジン始動時のクーリングファンの連れ回りを抑制した、ファンカップリング装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fan coupling device that suppresses the rotation of a cooling fan when the engine is started.

このため、ファンカップリング装置は、回転駆動される駆動軸と、駆動軸と一体化された円板形状のロータと、ロータを収容しつつ駆動軸に相対回転可能に固定されたケーシングと、ケーシングの軸方向に垂直な横断面上に位置し、ロータ側のトルク伝達室とその反対側の作動流体の貯留室とを区画するプレートと、周囲の温度に応じてプレートの外周部に形成されたバルブ孔を開閉する第1の弁機構と、トルク伝達室から貯留室へと作動流体を排出するように、ケーシングの外周部に形成された排出通路の途上に配置された第2の弁機構と、を備えている。そして、第2の弁機構は、ケーシングの回転速度が所定回転速度未満の場合、排出通路を閉塞し、ケーシングの回転速度が所定回転速度以上の場合、排出通路を開通する。   Therefore, the fan coupling device includes a drive shaft that is rotationally driven, a disk-shaped rotor integrated with the drive shaft, a casing that is housed in the rotor and fixed to the drive shaft so as to be relatively rotatable, and a casing. A plate that is located on a cross section perpendicular to the axial direction of the rotor and defines a torque transmission chamber on the rotor side and a storage chamber for the working fluid on the opposite side, and is formed on the outer periphery of the plate according to the ambient temperature A first valve mechanism that opens and closes the valve hole, and a second valve mechanism that is disposed in the middle of a discharge passage formed in the outer peripheral portion of the casing so as to discharge the working fluid from the torque transmission chamber to the storage chamber. It is equipped with. The second valve mechanism closes the discharge passage when the rotation speed of the casing is less than the predetermined rotation speed, and opens the discharge passage when the rotation speed of the casing is equal to or higher than the predetermined rotation speed.

本発明によれば、エンジン始動時のクーリングファンの連れ回りを抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress the rotation of the cooling fan when starting the engine.

エンジン冷却装置の一例を示す側面図である。It is a side view which shows an example of an engine cooling device. ファンカップリング装置の一例を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing an example of a fan coupling device. 閉弁状態の流路制御弁の一例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of the flow-path control valve of a valve closing state. 閉弁状態において流路制御弁の弁体に作用する力の説明図である。It is explanatory drawing of the force which acts on the valve body of a flow-path control valve in a valve closing state. 開弁状態の流路制御弁の一例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of the flow-path control valve of a valve opening state. 開弁状態において流路制御弁の弁体に作用する力の説明図である。It is explanatory drawing of the force which acts on the valve body of a flow-path control valve in a valve opening state.

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図1は、エンジン冷却装置の一例を示す。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an example of an engine cooling device.

縦置きエンジン100のクランクシャフト110の先端部には、例えば、空調機器のコンプレッサ、冷却装置のウォータポンプなど、各種の補機類を駆動する駆動力を取り出すためのプーリ120が固定されている。プーリ120の回転駆動力は、プーリ120に巻き回されるベルト130を介して、例えば、ウォータポンプの駆動軸140の先端部に固定されたプーリ150に伝達される。なお、プーリ120の回転駆動力は、ウォータポンプに限らず、他の補機類、例えば、コンプレッサなどにも伝達することができる。   A pulley 120 for taking out a driving force for driving various auxiliary machines such as a compressor of an air conditioner and a water pump of a cooling device is fixed to the tip of the crankshaft 110 of the vertical engine 100. The rotational driving force of the pulley 120 is transmitted to, for example, a pulley 150 fixed to the tip end of the driving shaft 140 of the water pump via a belt 130 wound around the pulley 120. The rotational driving force of the pulley 120 can be transmitted not only to the water pump but also to other auxiliary machines such as a compressor.

プーリ150の一面、具体的には、エンジン100とは反対側の一面には、ファンカップリング装置200を介して、車両前方に配置されたラジエータ160のコアを通過する空気量を増加させる、複数の羽根を有するクーリングファン170が固定されている。ファンカップリング装置200は、エンジン温度に応じて、クーリングファン170の駆動力を調整する。   On one side of the pulley 150, specifically, on the side opposite to the engine 100, a plurality of air passages that increase the amount of air passing through the core of the radiator 160 disposed in front of the vehicle via the fan coupling device 200. A cooling fan 170 having a plurality of blades is fixed. The fan coupling device 200 adjusts the driving force of the cooling fan 170 according to the engine temperature.

ファンカップリング装置200は、図2に示すように、駆動軸210と、ロータ220と、ベアリング230と、ケーシング240と、プレート250と、第1の弁機構260と、第2の弁機構270と、を備える。   As shown in FIG. 2, the fan coupling device 200 includes a drive shaft 210, a rotor 220, a bearing 230, a casing 240, a plate 250, a first valve mechanism 260, and a second valve mechanism 270. .

駆動軸210は、大径部210A及び小径部210Bを有する段付円柱形状をなし、その大径部210Aの先端部に、プーリ150の一面に固定するための円板形状のフランジ210Cが一体形成されている。そして、駆動軸210は、例えば、ボルト及びワッシャを含む締結具によって、そのフランジ210Cを介してプーリ150の一面に着脱可能に締結される。従って、駆動軸210は、エンジン100が稼働しているとき、プーリ150によって回転駆動されることとなる。   The drive shaft 210 has a stepped cylindrical shape having a large-diameter portion 210A and a small-diameter portion 210B, and a disc-shaped flange 210C for fixing to one surface of the pulley 150 is integrally formed at the tip of the large-diameter portion 210A. Has been. The drive shaft 210 is detachably fastened to one surface of the pulley 150 via a flange 210C by a fastener including a bolt and a washer, for example. Therefore, the drive shaft 210 is rotationally driven by the pulley 150 when the engine 100 is operating.

駆動軸210の小径部210Bの先端部には、例えば、圧入などによって、円板形状のロータ220が一体化されている。ここで、円板形状とは、その厚さが一定の円板形状に限らず、例えば、図2に示すように、固定強度を向上させることを目的として、駆動軸210の大径部210Aに向かって、中央部が突出する裁頭円錐形状の部分を有していてもよい。また、ロータ220の外周部の一面には、駆動軸210から離間する方向に向けて、円環形状をなす複数の円環部220Aが突出形成されている。なお、複数の円環部220Aは、ロータ220の外周面の一面に限らず、その両面に突出形成されていてもよい。   A disc-shaped rotor 220 is integrated with the tip of the small diameter portion 210B of the drive shaft 210 by, for example, press fitting. Here, the disc shape is not limited to a disc shape with a constant thickness, and for example, as shown in FIG. 2, for the purpose of improving the fixing strength, You may have a truncated cone-shaped part which the center part protrudes. In addition, a plurality of annular portions 220 </ b> A having an annular shape are formed on one surface of the outer peripheral portion of the rotor 220 so as to project away from the drive shaft 210. The plurality of annular portions 220 </ b> A are not limited to one surface of the outer peripheral surface of the rotor 220, and may be formed to protrude on both surfaces.

駆動軸210の小径部210Bであって、大径部210Aへと移行する段部とロータ220の他面との間には、例えば、圧入などによって、ボールベアリングなどのベアリング230の内輪が固定されている。ここで、ベアリング230としては、シリコンオイルなどの作動流体の漏出を抑制可能なシール機能を備えることが望ましい。また、ベアリング230としては、ボールベアリングに限らず、ローラベアリングなどを使用することもできる。   An inner ring of a bearing 230 such as a ball bearing is fixed between the stepped portion 210B of the drive shaft 210 and the stepped portion transitioning to the large diameter portion 210A and the other surface of the rotor 220 by, for example, press fitting. ing. Here, the bearing 230 preferably has a sealing function capable of suppressing leakage of a working fluid such as silicon oil. Further, the bearing 230 is not limited to a ball bearing, and a roller bearing or the like can also be used.

ベアリング230の外輪の外周面には、例えば、圧入などによって、ロータ220を内部に収容するケーシング240が固定されている。従って、ケーシング240は、ロータ220を収容しつつ、駆動軸210に相対回転可能に固定される。ケーシング240は、内部にロータ220などを組み込み可能とすべく、分割可能な第1のケーシング242及び第2のケーシング244、並びに、これらの接合面をシールするOリングなどのシール部材246を含んで構成されている。ここで、第1のケーシング242及び第2のケーシング244は、例えば、ボルト及びワッシャを含む締結具により分離可能に締結され、一体型のケーシング240が構成されている。   A casing 240 that accommodates the rotor 220 therein is fixed to the outer peripheral surface of the outer ring of the bearing 230 by, for example, press fitting. Therefore, the casing 240 is fixed to the drive shaft 210 so as to be relatively rotatable while accommodating the rotor 220. The casing 240 includes a first casing 242 and a second casing 244 that can be divided so that the rotor 220 and the like can be incorporated therein, and a sealing member 246 such as an O-ring that seals the joint surfaces thereof. It is configured. Here, the first casing 242 and the second casing 244 are detachably fastened by a fastener including a bolt and a washer, for example, and an integrated casing 240 is configured.

第1のケーシング242は、ベアリング230の外輪に固定される円筒部242Aと、円筒部242Aの横断面上に板面が位置する円環部242Bと、円筒部242Aと円環部242Bとを連結する連結部242Cと、を含んで構成されている。ここで、第1のケーシング242の一面、即ち、ロータ220に対向する面は、ロータ220との相対回転が可能なように、ロータ220の他面との間に所定間隔を有している。   The first casing 242 connects the cylindrical portion 242A fixed to the outer ring of the bearing 230, the annular portion 242B whose plate surface is located on the transverse section of the cylindrical portion 242A, and the cylindrical portion 242A and the annular portion 242B. And a connecting portion 242C. Here, one surface of the first casing 242, i.e., the surface facing the rotor 220, has a predetermined interval with the other surface of the rotor 220 so that relative rotation with the rotor 220 is possible.

第2のケーシング244は、第1のケーシング242との接合面側が開口し、ここから軸方向の奥部に向かうにつれて、大径部244A及び小径部244Bと2段階に縮径する段付円柱形状の内周面を有している。大径部244Aの開口端の外周部には、シール部材246を嵌合する、矩形形状の横断面を有する周溝244Cが形成されている。また、大径部244Aと小径部244Bとの間に位置する円環形状の段部には、ロータ220の複数の円環部220Aと所定間隔を隔てつつ嵌合する、円環形状をなす複数の円環部244Dが突出形成されている。さらに、大径部244Aと小径部244Bとの間に位置する円環形状の段部から小径部244Bへと移行する角部には、円板形状のプレート250の周縁部が嵌合する、円環形状の嵌合部244Eが形成されている。   The second casing 244 has a stepped columnar shape that opens on the joint surface side with the first casing 242 and decreases in two stages from the large diameter portion 244A and the small diameter portion 244B toward the back in the axial direction. Has an inner peripheral surface. A circumferential groove 244C having a rectangular cross section for fitting the seal member 246 is formed in the outer peripheral portion of the open end of the large diameter portion 244A. In addition, a plurality of ring-shaped steps that are fitted with a plurality of annular portions 220A of the rotor 220 with a predetermined interval in an annular step located between the large-diameter portion 244A and the small-diameter portion 244B. The annular portion 244D is formed to protrude. Further, the peripheral edge portion of the disc-shaped plate 250 is fitted to the corner portion that transitions from the annular step portion located between the large diameter portion 244A and the small diameter portion 244B to the small diameter portion 244B, An annular fitting portion 244E is formed.

プレート250は、例えば、圧入などによって、第2のケーシング244の嵌合部244Eに固定される。従って、プレート250は、ケーシング240の軸方向に垂直な横断面上に位置し、ケーシング240の内部を軸方向に二分割する。具体的には、プレート250は、ロータ220側、即ち、第2のケーシング244の大径部244A側に、作動流体によってロータ220からケーシング240に回転駆動力(トルク)を伝達するトルク伝達室280を区画する。また、プレート250は、トルク伝達室280の反対側、即ち、第2のケーシング244の小径部244B側に作動流体の貯留室290を区画する。さらに、プレート250の板面であって、第2のケーシング244の小径部244Bの外周部を臨む位置には、トルク伝達室280と貯留室290とを連通する、少なくとも1つのバルブ孔250Aが形成されている。   The plate 250 is fixed to the fitting portion 244E of the second casing 244 by, for example, press fitting. Therefore, the plate 250 is positioned on a cross section perpendicular to the axial direction of the casing 240 and divides the inside of the casing 240 into two in the axial direction. Specifically, the plate 250 transmits a rotational driving force (torque) from the rotor 220 to the casing 240 by the working fluid to the rotor 220 side, that is, the large diameter portion 244A side of the second casing 244. Partition. The plate 250 defines a working fluid storage chamber 290 on the opposite side of the torque transmission chamber 280, that is, on the small diameter portion 244 B side of the second casing 244. Furthermore, at least one valve hole 250 </ b> A that connects the torque transmission chamber 280 and the storage chamber 290 is formed on the plate surface of the plate 250 so as to face the outer peripheral portion of the small diameter portion 244 </ b> B of the second casing 244. Has been.

第2のケーシング244の外周部には、ロータ220の回転速度とケーシング240の回転速度との回転速度差によって生じる圧力差を利用し、トルク伝達室280の作動流体を貯留室290へと排出する、排出通路244Fが形成されている。なお、排出通路244Fの詳細については後述する。   At the outer peripheral portion of the second casing 244, the working fluid in the torque transmission chamber 280 is discharged to the storage chamber 290 using a pressure difference caused by the rotational speed difference between the rotational speed of the rotor 220 and the rotational speed of the casing 240. A discharge passage 244F is formed. Details of the discharge passage 244F will be described later.

第1の弁機構260は、エンジン温度と密接に関連する周囲の温度に応じて、プレート250の外周部に形成されたバルブ孔250Aを開閉する。即ち、第1の弁機構260は、エンジン100の暖機促進及び冷却要求を満たすために、周囲の温度が所定温度未満の場合、プレート250のバルブ孔250Aを閉塞し、周囲の温度が所定温度以上の場合、プレート250のバルブ孔250Aを開通させる。ここで、所定温度としては、例えば、エンジン100の冷却が必要となる温度とすることができる。   The first valve mechanism 260 opens and closes the valve hole 250 </ b> A formed in the outer peripheral portion of the plate 250 according to the ambient temperature closely related to the engine temperature. That is, the first valve mechanism 260 closes the valve hole 250A of the plate 250 when the ambient temperature is lower than the predetermined temperature in order to satisfy the warm-up promotion and cooling requirements of the engine 100, and the ambient temperature is the predetermined temperature. In the above case, the valve hole 250A of the plate 250 is opened. Here, the predetermined temperature may be a temperature at which the engine 100 needs to be cooled, for example.

第1の弁機構260は、周囲の温度に応じて変形する渦巻き状のバイメタル262と、プレート250のバルブ孔250Aに離接可能に配置されたハット形状の弁体264と、バイメタル262の変形によって生じる回転を軸方向の直線運動に代えて弁体264に伝達するロッド266と、を含んで構成される。   The first valve mechanism 260 includes a spiral bimetal 262 that deforms according to the ambient temperature, a hat-shaped valve body 264 that is detachably connected to the valve hole 250A of the plate 250, and a deformation of the bimetal 262. And a rod 266 that transmits the generated rotation to the valve body 264 instead of linear movement in the axial direction.

バイメタル262は、第2のケーシング244の外側面の中央部に形成された円筒形状のホルダ244Gに固定されている。弁体264は、その周縁部の一面によってプレート250のバルブ孔250Aが閉塞されるように配置されている。ロッド266は、バイメタル262の変形によって回転すると軸方向に往復動するように、第2のケーシング244に形成されたボス部244Hにねじ係合している。ここで、ロッド266は、周囲の温度が上昇するにつれて、プレート250から離間する方向に変位するように、ボス部244Hにねじ係合している。   The bimetal 262 is fixed to a cylindrical holder 244G formed at the center of the outer surface of the second casing 244. The valve body 264 is arranged so that the valve hole 250A of the plate 250 is closed by one surface of the peripheral edge thereof. The rod 266 is screw-engaged with a boss portion 244H formed on the second casing 244 so as to reciprocate in the axial direction when rotated by deformation of the bimetal 262. Here, the rod 266 is screw-engaged with the boss portion 244H so as to be displaced away from the plate 250 as the ambient temperature rises.

従って、冷機状態でエンジン100を始動した直後には、その周囲の温度が比較的低いことから、バイメタル262の変形量は小さい。このため、バイメタル262の変形によって生じる回転も小さく、これをロッド266で直線運動に代えても、弁体264がプレート250のバルブ孔250Aを閉塞したままである。この状態では、貯留室290からトルク伝達室280へと作動流体が供給されないことから、ロータ220の円環部220Aと第2のケーシング244の円環部244Dとの間に作動流体が存在せず、ロータ220の回転駆動力がケーシング240へと伝達されない。   Therefore, immediately after the engine 100 is started in the cold state, the ambient temperature is relatively low, and the deformation amount of the bimetal 262 is small. For this reason, the rotation caused by the deformation of the bimetal 262 is also small, and the valve body 264 remains blocking the valve hole 250 </ b> A of the plate 250 even if this is replaced by the linear motion by the rod 266. In this state, since the working fluid is not supplied from the storage chamber 290 to the torque transmission chamber 280, no working fluid exists between the annular portion 220A of the rotor 220 and the annular portion 244D of the second casing 244. The rotational driving force of the rotor 220 is not transmitted to the casing 240.

エンジン100の暖機が進行して周囲の温度が徐々に上昇すると、その温度上昇に伴ってバイメタル262の変形量が徐々に大きくなる。バイメタル262の変形量が大きくなると、これに連結されているロッド266が回転し、ロッド266がプレート250から離間する方向に変位する。すると、ロッド266に連結されている弁体264がプレート250から離間する方向に移動し、その移動量がある程度大きくなると、プレート250のバルブ孔250Aが開通する。プレート250のバルブ孔250Aが開通すると、貯留室290からトルク伝達室280へと作動流体が供給され、ロータ220の円環部220Aと第2のケーシング244の円環部244Dとの間に存在する作動流体によって、ロータ220の回転駆動力がケーシング240へと伝達される。   As the engine 100 warms up and the ambient temperature gradually increases, the amount of deformation of the bimetal 262 gradually increases as the temperature increases. When the deformation amount of the bimetal 262 increases, the rod 266 connected to the bimetal rotates, and the rod 266 is displaced in a direction away from the plate 250. Then, the valve body 264 connected to the rod 266 moves in a direction away from the plate 250, and when the amount of movement increases to some extent, the valve hole 250A of the plate 250 is opened. When the valve hole 250A of the plate 250 is opened, the working fluid is supplied from the storage chamber 290 to the torque transmission chamber 280, and exists between the annular portion 220A of the rotor 220 and the annular portion 244D of the second casing 244. The rotational driving force of the rotor 220 is transmitted to the casing 240 by the working fluid.

トルク伝達室280へと供給された作動流体は、ロータ220の回転速度とケーシング240の回転速度との回転速度差によって生じる圧力差を利用し、排出通路244Fを介して、貯留室290へと排出される。   The working fluid supplied to the torque transmission chamber 280 is discharged to the storage chamber 290 via the discharge passage 244F using a pressure difference caused by the rotation speed difference between the rotation speed of the rotor 220 and the rotation speed of the casing 240. Is done.

第2の弁機構270は、第2のケーシング244の排出通路244Fの途上に配置され、ケーシング240の回転速度が所定回転速度未満の場合、排出通路244Fを閉塞し、ケーシング240の回転速度が所定回転速度以上の場合、排出通路244Fを開通する。ここで、所定回転速度としては、エンジン100が停止したとみなすことができる、例えば、エンジン100がアイドリングをしているときの回転速度未満とすることができる。   The second valve mechanism 270 is disposed in the middle of the discharge passage 244F of the second casing 244. When the rotation speed of the casing 240 is less than the predetermined rotation speed, the second passage mechanism 270 closes the discharge passage 244F and the rotation speed of the casing 240 is predetermined. When the rotation speed is exceeded, the discharge passage 244F is opened. Here, the predetermined rotation speed can be considered that the engine 100 has stopped, for example, can be lower than the rotation speed when the engine 100 is idling.

第2の弁機構270は、円柱形状の弁体272と、弾性部材の一例として挙げることができる圧縮コイルばね274と、を含んで構成される。排出通路244Fの途上に第2の弁機構270を配置するため、排出通路244Fは、貯留室290の外縁部から半径外方へと延びて第2のケーシング244の外周面に開口する第1の通路244F1と、第1の通路244F1から直交方向に延びてトルク伝達室280の外周部に開口する第2の通路244F2と、を含んで構成されている。第1の通路244F1は、第2のケーシング244の外方から弁体272及び圧縮コイルばね274を組み込めるようにすべく、第2のケーシング244の外周面側が拡径されており、その拡径部の最奥部に、弁体272が離接可能に着座する円錐形状の弁座244F3が形成されている。ここで、弁座244F3は、第1の通路244F1において貯留室290を臨む向きに形成されている。また、第2の通路244F2は、第1の通路244F1の拡径部に接続されている。なお、弁体272は、円柱形状に限らず、例えば、球形状、円錐形状などを有していてもよい。   The second valve mechanism 270 includes a cylindrical valve body 272 and a compression coil spring 274 that can be cited as an example of an elastic member. In order to arrange the second valve mechanism 270 in the middle of the discharge passage 244F, the discharge passage 244F extends radially outward from the outer edge of the storage chamber 290 and opens to the outer peripheral surface of the second casing 244. The passage 244F1 and the second passage 244F2 that extends from the first passage 244F1 in the orthogonal direction and opens to the outer peripheral portion of the torque transmission chamber 280 are configured. In the first passage 244F1, the outer peripheral surface side of the second casing 244 is expanded so that the valve body 272 and the compression coil spring 274 can be incorporated from the outside of the second casing 244, and the expanded diameter portion thereof. A conical valve seat 244F3 on which the valve body 272 is detachably seated is formed at the innermost part. Here, the valve seat 244F3 is formed in a direction facing the storage chamber 290 in the first passage 244F1. In addition, the second passage 244F2 is connected to the enlarged diameter portion of the first passage 244F1. The valve body 272 is not limited to a cylindrical shape, and may have, for example, a spherical shape or a conical shape.

そして、第2のケーシング244の外周面の外方から、第1の通路244F1の拡径部に弁体272及び圧縮コイルばね274をこの順番で内挿し、第2のケーシング244の外周面に開口する第1の通路244F1の端部がキャップ276で閉塞される。このようにすれば、圧縮コイルばね274は、弁体272を弁座244F3に向けて付勢、即ち、弁体272を閉弁方向に向けて付勢することができる。ここで、第2の弁機構270の弁体272は、第1の通路244F1の拡径部を軸方向に往復動可能なように、拡径部の内周面と所定間隔を隔てて配置されている。   Then, from the outside of the outer peripheral surface of the second casing 244, the valve body 272 and the compression coil spring 274 are inserted in this order into the enlarged diameter portion of the first passage 244F1, and an opening is formed in the outer peripheral surface of the second casing 244. The end portion of the first passage 244F1 is closed by the cap 276. In this way, the compression coil spring 274 can bias the valve body 272 toward the valve seat 244F3, that is, bias the valve body 272 toward the valve closing direction. Here, the valve body 272 of the second valve mechanism 270 is disposed at a predetermined interval from the inner peripheral surface of the enlarged diameter portion so that the enlarged diameter portion of the first passage 244F1 can reciprocate in the axial direction. ing.

第2の弁機構270において、弁体272の質量及び各部寸法、圧縮コイルばね274のばね定数及び自然長などは、次のようにして決定することができる。
第2の弁機構270は、エンジン100を停止したときに排出通路244Fが下方に位置すると、重力によって、貯留室290の作動流体が排出通路244Fを介してトルク伝達室280へと逆流しないようにする。このため、エンジン100が停止しているとみなすことができる状態では、図3に示すように、弁体272を弁座244F3に向けて押し付け、排出通路244Fを閉塞する。
In the second valve mechanism 270, the mass of the valve body 272, the dimensions of each part, the spring constant of the compression coil spring 274, the natural length, and the like can be determined as follows.
When the discharge passage 244F is positioned below when the engine 100 is stopped, the second valve mechanism 270 prevents the working fluid in the storage chamber 290 from flowing back to the torque transmission chamber 280 via the discharge passage 244F due to gravity. To do. Therefore, in a state where the engine 100 can be regarded as being stopped, as shown in FIG. 3, the valve body 272 is pressed toward the valve seat 244F3, and the discharge passage 244F is closed.

第2の弁機構270の弁体272には、これを開弁方向(半径外方)へと移動させようとする開弁力と、これを閉弁方向(半径内方)へと移動させようとする閉弁力と、が作用する。この開弁力及び閉弁力を考察するため、以下のような定数及び変数を定義する。
mo:第1の通路244F1に存在する作動流体の質量
mv:弁体272の質量
ro:第1の通路244F1に存在する作動流体の重心の回転半径
rv:弁体272の重心の回転半径
ω:ケーシング240の回転速度
g:重力加速度
P:スリップ率を100%としたときに、ロータ220とケーシング240との間に存在する作動流体により発生する圧力であって、弁体272が閉弁方向に受ける圧力
A:Pを受ける弁体272の受圧面積
k:圧縮コイルばね274のばね定数
X:圧縮コイルばね274の自然長
Xc:閉弁状態における圧縮コイルばね274の長さ
Xo:開弁状態における圧縮コイルばね274の長さ
The valve body 272 of the second valve mechanism 270 has a valve opening force for moving the valve body 272 in the valve opening direction (radially outward) and a valve closing force (radially inward). The valve closing force is acted on. In order to consider this valve opening force and valve closing force, the following constants and variables are defined.
mo: mass of the working fluid existing in the first passage 244F1 mv: mass of the valve body 272 ro: rotation radius of the center of gravity of the working fluid existing in the first passage 244F1 rv: rotation radius of the center of gravity of the valve body 272 ω: Rotational speed of casing 240 g: Gravitational acceleration P: Pressure generated by working fluid existing between rotor 220 and casing 240 when slip ratio is 100%, and valve body 272 is in the valve closing direction. Pressure received A: Pressure receiving area of the valve body 272 receiving P k: Spring constant of the compression coil spring 274 X: Natural length of the compression coil spring 274 Xc: Length of the compression coil spring 274 in the valve closed state Xo: In the valve open state Length of compression coil spring 274

閉弁状態において弁体272に作用する開弁力は、図4に示すように、第1の通路244F1の小径部に存在する作動流体の質量に起因するm(g+rω)と、弁体272の質量に起因するm(g+rω)と、の合力である。また、閉弁状態において弁体272に作用する閉弁力は、図4に示すように、作動流体の圧力Pに起因するPAと、圧縮コイルばね274の反力に起因するk(X−X)と、の合力である。そして、閉弁状態を維持するためには、「開弁力<閉弁力」という、以下の条件が成立する必要がある。 As shown in FIG. 4, the valve opening force that acts on the valve body 272 in the valve closing state is m o (g + r o ω 2 ) due to the mass of the working fluid existing in the small diameter portion of the first passage 244F1. This is the resultant force with m v (g + r v ω 2 ) due to the mass of the valve body 272. Further, as shown in FIG. 4, the valve closing force acting on the valve body 272 in the valve closed state is PA (caused by the pressure P of the working fluid) and k (XX) caused by the reaction force of the compression coil spring 274. c ). In order to maintain the valve closing state, the following condition of “valve opening force <valve closing force” needs to be satisfied.

開弁状態においては、図5に示すように、排出通路244Fが開通することから、第1の通路244F1に存在する作動流体の質量に起因するm(g+rω)と、作動流体の圧力Pに起因するPAと、が消滅する。このため、図6に示すように、弁体272に作用する開弁力は、弁体272の質量に起因するm(g+rω)のみとなる。また、弁体272に作用する閉弁力は、圧縮コイルばね274の反力に起因するk(X−X)のみとなる。そして、開弁状態を維持するためには、「開弁力≧閉弁力」という、以下の条件が成立する必要がある。 In the valve open state, as shown in FIG. 5, since the discharge passage 244F is opened, m o (g + r o ω 2 ) due to the mass of the working fluid existing in the first passage 244F1 and the working fluid PA caused by the pressure P disappears. For this reason, as shown in FIG. 6, the valve opening force acting on the valve body 272 is only m v (g + r v ω 2 ) due to the mass of the valve body 272. Further, the valve closing force acting on the valve body 272 is only k (X−X o ) due to the reaction force of the compression coil spring 274. In order to maintain the valve opening state, the following condition of “valve opening force ≧ valve closing force” needs to be satisfied.

従って、上記条件(1)及び(2)が共に成立するように、各部の寸法及び質量などを適宜決定すればよい。   Accordingly, the dimensions and mass of each part may be determined as appropriate so that the above conditions (1) and (2) are both satisfied.

なお、ケーシング240の外周面には、ラジエータ160を通過する空気量を増加させる、複数のクーリングファン170が取り付けられる。   A plurality of cooling fans 170 that increase the amount of air passing through the radiator 160 are attached to the outer peripheral surface of the casing 240.

かかるファンカップリング装置200によれば、エンジン100が停止したとき、上記条件(1)が成立するため、第2の弁機構270が閉弁する。第2の弁機構270が閉弁すると、トルク伝達室280と貯留室290との連通が遮断されるため、排出通路244Fが下方に位置していても、重力によって貯留室290の作動流体がトルク伝達室280に供給されることがない。このため、エンジン100を始動した直後には、トルク伝達室280に作動流体が存在しないことから、プーリ150の回転によってクーリングファン170が連れ回ることが抑制される。そして、クーリングファン170の連れ回りが抑制されることから、例えば、エンジン始動時における車両の静粛性を向上させることができる。   According to the fan coupling device 200, when the engine 100 is stopped, the condition (1) is satisfied, so the second valve mechanism 270 is closed. When the second valve mechanism 270 is closed, the communication between the torque transmission chamber 280 and the storage chamber 290 is cut off, so that the working fluid in the storage chamber 290 is torqued by gravity even if the discharge passage 244F is positioned below. There is no supply to the transmission chamber 280. For this reason, immediately after the engine 100 is started, there is no working fluid in the torque transmission chamber 280, so that the cooling fan 170 is prevented from being rotated by the rotation of the pulley 150. And since the accompanying rotation of the cooling fan 170 is suppressed, for example, the quietness of the vehicle at the time of starting the engine can be improved.

また、エンジン100が稼働すると、上記条件(2)が成立するため、第2の弁機構270が開弁する。第2の弁機構270が開弁すると、トルク伝達室280と貯留室290とが連通されるため、トルク伝達室280の作動流体を貯留室290へと排出することができる。このため、駆動軸210と一体化されたロータ220の回転力をケーシング240に伝達する、ファンカップリング装置200の本来の機能を奏することができる。   Further, when the engine 100 is operated, the condition (2) is satisfied, so that the second valve mechanism 270 is opened. When the second valve mechanism 270 is opened, the torque transmission chamber 280 and the storage chamber 290 communicate with each other, so that the working fluid in the torque transmission chamber 280 can be discharged to the storage chamber 290. For this reason, the original function of the fan coupling device 200 that transmits the rotational force of the rotor 220 integrated with the drive shaft 210 to the casing 240 can be achieved.

なお、第2の弁機構270を除くファンカップリング装置200としては、上記の構成に限らず、公知のファンカップリング装置であってもよい。また、第1の弁機構260は、上記の構成に限らず、公知の弁機構であってもよい。   The fan coupling device 200 excluding the second valve mechanism 270 is not limited to the above configuration, and may be a known fan coupling device. Further, the first valve mechanism 260 is not limited to the above configuration, and may be a known valve mechanism.

100 エンジン
150 プーリ
200 ファンカップリング装置
210 駆動軸
210C フランジ
220 ロータ
240 ケーシング
242 第1のケーシング
244 第2のケーシング
244F 排出通路
244F1 第1の通路
244F2 第2の通路
244F3 弁座
244H ボス部
250 プレート
250A バルブ孔
260 第1の弁機構
262 バイメタル
264 弁体
266 ロッド
270 第2の弁機構
272 弁体
274 圧縮コイルばね(弾性部材)
280 トルク伝達室
290 貯留室
100 Engine 150 Pulley 200 Fan coupling device 210 Drive shaft 210C Flange 220 Rotor 240 Casing 242 First casing 244 Second casing 244F Discharge passage 244F1 First passage 244F2 Second passage 244F3 Valve seat 244H Boss portion 250 Plate 250A Valve hole 260 First valve mechanism 262 Bimetal 264 Valve body 266 Rod 270 Second valve mechanism 272 Valve body 274 Compression coil spring (elastic member)
280 Torque transmission chamber 290 Storage chamber

Claims (7)

回転駆動される駆動軸と、
前記駆動軸と一体化された円板形状のロータと、
前記ロータを収容しつつ、前記駆動軸に相対回転可能に固定されたケーシングと、
前記ケーシングの軸方向に垂直な横断面上に位置し、前記ロータ側のトルク伝達室とその反対側の作動流体の貯留室とを区画するプレートと、
周囲の温度に応じて、前記プレートの外周部に形成されたバルブ孔を開閉する第1の弁機構と、
前記トルク伝達室から前記貯留室へと前記作動流体を排出するように、前記ケーシングの外周部に形成された排出通路の途上に配置された第2の弁機構と、
を備え、
前記第2の弁機構は、前記ケーシングの回転速度が所定回転速度未満の場合、前記排出通路を閉塞し、前記ケーシングの回転速度が前記所定回転速度以上の場合、前記排出通路を開通する、
ファンカップリング装置。
A rotationally driven drive shaft;
A disc-shaped rotor integrated with the drive shaft;
A casing fixed to the drive shaft so as to be relatively rotatable while accommodating the rotor;
A plate located on a cross section perpendicular to the axial direction of the casing and defining a torque transmission chamber on the rotor side and a storage chamber for the working fluid on the opposite side;
A first valve mechanism for opening and closing a valve hole formed in the outer peripheral portion of the plate according to the ambient temperature;
A second valve mechanism disposed in the middle of a discharge passage formed in an outer peripheral portion of the casing so as to discharge the working fluid from the torque transmission chamber to the storage chamber;
With
The second valve mechanism closes the discharge passage when the rotation speed of the casing is less than a predetermined rotation speed, and opens the discharge passage when the rotation speed of the casing is equal to or higher than the predetermined rotation speed.
Fan coupling device.
前記排出通路は、前記貯留室の外縁部から半径外方へと延びる第1の通路と、前記第1の通路から直交方向に延びて前記トルク伝達室の外周部に開口する第2の通路と、を含んで構成され、
前記第2の弁機構は、前記第1の通路において前記貯留室を臨む向きに形成された弁座に対して離接可能に配置される弁体と、前記弁体を前記弁座に向けて付勢する弾性部材と、を含んで構成される、
請求項1に記載のファンカップリング装置。
The discharge passage includes a first passage extending radially outward from an outer edge portion of the storage chamber, and a second passage extending in an orthogonal direction from the first passage and opening in an outer peripheral portion of the torque transmission chamber. Comprising, and
The second valve mechanism includes a valve body disposed so as to be detachable from a valve seat formed in a direction facing the storage chamber in the first passage, and the valve body facing the valve seat. An elastic member for biasing,
The fan coupling device according to claim 1.
前記弾性部材は、圧縮コイルばねからなる、
請求項2に記載のファンカップリング装置。
The elastic member is composed of a compression coil spring.
The fan coupling device according to claim 2.
前記所定回転速度は、エンジンがアイドリングをしているときの回転速度未満である、
請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載のファンカップリング装置。
The predetermined rotation speed is less than the rotation speed when the engine is idling.
The fan coupling device according to any one of claims 1 to 3.
前記駆動軸の一端部には、エンジンで駆動されるプーリの一面に固定するためのフランジが一体化されている、
請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載のファンカップリング装置。
A flange for fixing to one surface of the pulley driven by the engine is integrated with one end of the drive shaft.
The fan coupling device according to any one of claims 1 to 4.
前記第1の弁機構は、周囲の温度が所定温度未満の場合、前記プレートのバルブ孔を閉塞し、周囲の温度が前記所定温度以上の場合、前記プレートのバルブ孔を開通させる、
請求項1〜請求項5のいずれか1つに記載のファンカップリング装置。
The first valve mechanism closes the valve hole of the plate when the ambient temperature is lower than a predetermined temperature, and opens the valve hole of the plate when the ambient temperature is equal to or higher than the predetermined temperature.
The fan coupling device according to any one of claims 1 to 5.
前記第1の弁機構は、周囲の温度に応じて変形する渦巻き状のバイメタルと、前記プレートのバルブ孔に離接可能に配置された弁体と、前記ケーシングに形成されたボス部にねじ係合され、前記バイメタルの変形によって生じる回転を軸方向の直線運動に代えて前記弁体に伝達するロッドと、を含んで構成される、
請求項6に記載のファンカップリング装置。
The first valve mechanism includes a spiral bimetal that deforms according to an ambient temperature, a valve body that is detachably attached to the valve hole of the plate, and a boss formed on the casing. A rod that transmits rotation to the valve body instead of the linear movement in the axial direction generated by deformation of the bimetal.
The fan coupling device according to claim 6.
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