JP2629689B2 - 粘性流体継手 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は自動車用エンジンの冷却ファン等に利用でき
る粘性流体継手に関するものである。

（従来の技術） 従来も粘性流体継手は種々提案されているが、その１
例を第７図について説明する。

第７図において、ロータ１はシャフト２（入力軸）に
固定され、ケース３又はケース３及びカバー４（出力
軸）との間に作動室5a又は5bを形成し、その中に粘性流
体を満たすことで入力側より出力側へトルクを伝達する
ものである。６は貯蔵室、７は温度感応部材でロッド８
を介してバルブ９に連設されており、温度感応部材７の
感知する温度にて回転し、ロッド８を介してバルブ９を
開閉することにより、作動室５及び貯蔵室６間の粘性流
体を制御し、入力側から出力側へのトルク伝達を制御す
る。しかし、前記第７図に示す従来のものは、停止時、
粘性流体は重力により継手内下方に溜まるため、第９図
の如く貯蔵室６はもとより作動室５も粘性流体に満たさ
れることにより、再始動時に作動室５に満たされた粘性
流体により、入力側から出力側へトルク伝達が行なわ
れ、作動室５より貯蔵室６へ粘性流体が回収されるまで
の時間、ファンが高速で回るという、いわゆるつれ回り
現象が発生する。

この欠点を防止するため従来も、第８図の如く貯蔵室
６の他にロータ１の背面に相当する位置に第２貯蔵室
６′を設け、作動室5a又は5bを集約した作動室５を設け
ることで、停止時の粘性流体を貯蔵室６、作動室５及び
貯蔵室６′に蓄え、停止時の液面高さｈを従来品に対し
第２貯蔵室６′の容量だけ低くし、従来の問題を解消す
るようにしたものが提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） 前記第７図に示す粘性流体継手では、停止時に液面高
さが高くなり、作動室５に満たされた粘性流体により、
入力側から出力側へトルク伝達が行なわれ、作動室５よ
り貯蔵室６へ粘性流体が回収されるまでの時間、ファン
が高速で回る、いわゆるつれ回り現象が発生する。

第８図の従来の粘性流体継手では、第７図の場合の問
題点は解決できるものの、雰囲気温度に対する出力が３
段階に切替わる制御が難かしく、オン，オフの２段階制
御のみとなる。その結果オンによる稼動率が大きく、オ
ン，オフの切替時に発生するファンの騒音，損失馬力大
によるエンジンの出力低下，燃費低下等の問題があっ
た。

本発明は前記従来の問題点を解決するために提案され
たものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） このため本発明は、エンジンにより駆動されるシャフ
トに固定されるロータと、前記シャフトに回転自在に組
付けられて前記ロータとの間にラビリンスを形成するケ
ースと、該ケースの開口端部に固着されて前記ケースと
共に前記ロータを収容し、且つ前記ラビリンスに流動す
るオイルを収容する密封空間を形成するカバーと、前記
密封空間内に配置されて同密封空間の内部を前記ロータ
を収容する作動室と前記オイルの一部を貯蔵する貯蔵室
に区画する隔壁板と、前記貯蔵室内にて配置されて前記
隔壁板に設けたオイル通路孔を開閉して前記貯蔵室から
前記作動室に流れるオイルを制御するバルブと、前記カ
バーに装着されて前記バルブをエンジンの温度上昇に応
じて開閉作動させる温度感応部材と、前記ロータと前記
ケースとの相対回転によって前記ロータ室内のオイルを
前記貯蔵室に給送するポンプ手段とを備えてなる粘性流
体継手において、前記作動室内に前記ロータと前記ケー
ス間にプレートを配置して、前記貯蔵室の前記ロータに
対し相対する位置に、前記プレートの外周に設けられた
オリフィス孔を介して前記作動室に連通する第２貯蔵室
を区画形成すると共に、前記バルブに前記オイル通路孔
と重合可能で、その重合開口の温度に対する面積が高温
時より低温時が小となるように構成される中抜孔を設け
てなるもので、これを問題点解決のための手段とするも
のである。

（作用） 作動が開始すると、温度感応部材の感応によりバルブ
は回動変位し、中抜孔とオイル通路孔により形成される
重合開口面接を増減し、貯蔵室から作動室への粘性流体
の流入量を制御する。つまり前記重合開口面積が大きい
場合には、粘性流体は作動室へ多量に流入して入力側か
らのトルク伝達も大きくなる。また重合開口面積が小さ
い場合には、粘性流体は作動室へ少量しか流入せず、入
力側からのトルク伝達は小さいものになる。このように
温度感応部材の感知する温度に対する特性を線形にする
ことが可能になり、必要に応じて最小限の出力に抑える
ことで、ファンの騒音大，損失馬力大及び燃費の低下を
解消できる。

（実施例） 以下本発明を図面の実施例について説明すると、第１
図は本発明の実施例を示す。第１図においてロータ１は
シャフト２（入力軸）に係止されており、その外周には
回転方向に応じた歯切りが形成されている。なお，この
歯切りは本発明におけるポンプ手段に相当する。ケース
３はベアリング10を介してシャフト２に回転自在に支持
されており、かつカバー４（出力軸）にネジ12により係
止されている。またケース３はロータ１との間に第２貯
蔵室６′を形成している。11は本発明における隔壁板に
相当するディバイダプレートでカバー４にネジ13により
係止されており、貯蔵室６を形成すると共に、ロータ１
との間にラビリンスによる作動室５を形成している。ま
たバルブ９はロッド８を介して温度感応部材７に係止さ
れており、温度感応部材７の温度に対する動きにより回
動変位し、ディバイダプレート11のオイル通路孔14とバ
ルブ９の中抜孔20により重合開口を形成し、該重合開口
面積を増減させることで貯蔵室６と作動室５の間のシリ
コンオイル（粘性流体）の流入量を制御し、入力側から
出力側へのトルク伝達を制御するようにしている。

停止時シリコンオイルは重量により、第４図の如く貯
蔵室6,作動室５及び第２貯蔵室６′に蓄えられる。次い
で作動を開始した時、シリコンオイルは回転の遠心力に
より粘性流体継手内に円周状に広がり、作動室５と第２
貯蔵室６′から貯蔵室６へ回収される。この時第２貯蔵
室６′から回収されるシリコンオイルは、わずかなトル
ク伝達で貯蔵室６へ回収される。また作動室５から回収
されるシリコンオイルは、第２貯蔵室６′の容量だけ第
４図のｈ′で示す如く従来に比べて少ないため、貯蔵室
６への回収時間も早く、なおかつトルク伝達を小さくす
ることができる。以上より粘性流体継手の始動時に発生
するつれ回り現象を解消することができる。

次に作動が開始し、温度感応部材７の温度感応により
バルブ９は回動変位を行い、中抜孔20とオイル通路孔14
により形成される重合開口面積を増減し、貯蔵室６から
作動室５へのシリコンオイル流入量を制御する。つまり
該重合開口面積が大きい場合には、シリコンオイルは作
動室５へ多量に流入して入力側からのトルク伝達も大き
くなる。また該重合開口面積が小さい場合には、シリコ
ンオイルは作動室５へ少量しか流入せず、入力側からの
トルク伝達は小さいものになる。この様に温度感応部材
７の感知する温度によりトルク伝達を制御し、出力回転
数の温度感応部材７の感知する温度に対する特性を第３
図の如く線形にすることが可能となり、必要に応じて最
小限の出力に抑えることで、ファン騒音大，損失馬力大
及び燃費の低下を解消することができる。

また、ディバイダプレート11に設けたオイル通路孔14
の形状を、前述の中抜孔20と同等形状としてバルブ９に
て開閉する手段をとっても同様の効果が得られることは
明白である。ここで第２図についてオイル通路孔14と中
抜孔20との関係について詳細に説明すると、オイル通路
孔14はディバイダプレート11上に形成された半径方向に
伸びる長方形状の穴であり、バルブ９には該孔14の位
置、形状に対応して一辺が傾斜した台形状の中抜孔20が
形成してある。中抜孔20は傾斜した一辺に２段のスロー
プを有し、半径方向内側にある１段目のスロープ21は半
径方向に対して傾斜が緩く、かつ短い。また外側にある
２段目のスロープ22は、１段目のスロープ21に比し傾斜
が強く、しかも長い。

さて周囲温度が低い時、即ちバルブ９が第２図の
（ａ）位置にある時は、中抜孔20はオイル通路孔14と重
合せず、バルブ９が該孔14を塞いでいる。温度感応部材
７が低温時における温度上昇を感知してバルブ９を
（ｂ）位置まで回転させると、１段目のスロープ21がオ
イル通路孔14の外縁と交叉し、中抜孔20と孔14が重合す
る部分において開口23を形成する。また１段目のスロー
プ21は傾斜が緩いので低温時における開口23のバルブ９
の回転角に対する、即ち温度上昇に対する面積増加率は
小となる。更に周囲温度が上昇して温度領域に達する
と、２段面のスロープ22がオイル通路孔14の外縁と交叉
し、開口23の面積増加率が大となる。

第２図の（ｃ）の位置は、高温時においてオイル通路
孔14の全体が中抜孔20に表われた状態を示している。

更に第１図の様に、作動室５と第２貯蔵室６′とを分
離する仕切板16をロータ１の第２貯蔵室６′側に設け、
その外周にオリフィス孔17を形成することで、第２貯蔵
室６′から貯蔵室６へ回収するシリコンオイルの流量を
制御し、始動時に発生するつれ回り現象の低減を促進す
ることができる。なお、ロータ１に設けられた圧抜き孔
15は再始動時の第２貯蔵室からのシリコンオイルの回収
を、より円滑にするものであり、本発明では極めて重要
である。圧抜き孔15の位置は粘性流体継手が回転中のシ
リコンオイルの液面より内周、つまりシリコンオイルに
浸されない位置に設け、作動中の作動室５から第２貯蔵
室６′への洩れの無いようにする必要がある。また仕切
板16を設けた場合、圧抜き孔18が必要であることは言う
までもない。この圧抜き孔18が圧抜き孔15より内周にあ
る場合のみ、圧抜き孔15は回転中のシリコンオイルの液
面より内周にある必要はない。一方圧抜き孔18が圧抜き
孔15より外周にある場合、圧抜き孔18は回転中のシリコ
ンオイル液面より内周で、かつ停止中のシリコンオイル
液面より外周にあることが望ましい。

また中抜孔20は、ディバイダプレート11あるいはバル
ブ９のいづれに形成してもよく、また第６図に示す様な
各種の形状でも同等の効果が得られるものである。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明した如く本発明は構成されているの
で、停止時粘性流体は貯蔵室、作動室及び第２貯蔵室に
蓄えることができる。従って液面高さｈ′は第２貯蔵室
の容量に応じ低くすることができ、低温時における始動
時のファン騒音、ヒータ効き不良及びエンジン暖機性の
問題を解消できる。第５図は本発明Ａと従来Ｂとの低温
時特性線図を示し、NPは入力回転数、Nfは出力回転数で
ある。時間経過後はA,Bとも回転数も低く騒音の問題は
ないが、始動直後は従来Ｂでは回転数が大きく、前述の
問題が発生する。本発明Ａでは始動直後でも前述のよう
な問題は殆どない程度の回転数である。

また本発明では温度の高低に応じてオイル通路孔と中
抜孔で形成される重合開口面積を増減させ、貯蔵室から
作動室への粘性流体の流入量を制御するため、入力側か
ら出力側へのトルク伝達を、貯蔵室から作動室への粘性
流体の流入量に応じた能力で行なうこととなり、従来の
オン，オフ２段階の制御に対し、連続的で線形な制御が
可能となり、必要に応じて最小限のトルク伝達を暫時行
うことで従来の問題点を解消できる。

また本発明は、死容積であるロータ背面に第２貯蔵室
を設けているので、粘性流体継手が大型化して車両搭載
時の周辺部材へ大きな影響を与えることなく、第２貯蔵
室の容積を貯蔵室容積に関係なく大きくすることができ
る。それゆえ、エンジン停止時の作動室内のオイル量＝
密封空間内のオイル量−（互いの容積が夫々無関係であ
る、貯蔵室の容積と第２貯蔵室の容積との和）となり、
第２貯蔵室容積を大きくとればとる程、エンジン停止時
の作動室内オイル量が減少するため、始動時のケース及
びカバー（ファン）のつれ回り回転数を低くできると共
に、つれ回り時間を短くすることができる。

このように死容積であるロータ背面に第２貯蔵室を設
けているので、第２貯蔵室の容積を容易に、かつ任意に
変更することができ、設計の自由度を広げることができ
る。またファンの回転数をエンジン（及びエンジン雰囲
気）の温度上昇に応じて連続的に線形に制御することが
可能となり、ファン騒音を抑制できると共に、エンジン
の出力低下及び燃費低下を抑制することができる。

従って本発明では、従来技術に対し、構造は複雑にな
ることなく、重量増加及びコストを抑えられ、車両搭載
等の周辺部への影響も小さい上、同等以上の性能を発揮
することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例を示す粘性流体継手の側断面
図、第２図（ａ）（ｂ）（ｃ）は夫々第１図におけるオ
イル通路孔とバルブにおける中抜孔との関係を示す説明
図、第３図は本発明と従来との温度感応部材感知温度と
出力回転数との関係を示す線図、第４図は第１図におけ
る停止時の液面高さを示す説明図、第５図は本発明と従
来とにおける低温時始動特性線図、第６図はバルブの中
抜孔の種々の形状を示す説明図、第７図及び第８図は夫
々従来の粘性流体継手を示す側断面図、第９図は第７図
における停止時の液面高さを示す説明図である。 図の主要部分の説明 １……ロータ、２……シャフト（入力軸） ３……ケース、４……カバー（出力軸） ５……作動室、６……貯蔵室 ７……温度感応部材、８……ロッド ９……バルブ、11……ディバイダプレート 14……オイル通路孔、20……中抜孔

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンにより駆動されるシャフトに固定
   されるロータと、前記シャフトに回転自在に組付けられ
   て前記ロータとの間にラビリンスを形成するケースと、
   該ケースの開口端部に固着されて前記ケースと共に前記
   ロータを収容し、且つ前記ラビリンスに流動するオイル
   を収容する密封空間を形成するカバーと、前記密封空間
   内に配置されて同密封空間の内部を前記ロータを収容す
   る作動室と前記オイルの一部を貯蔵する貯蔵室に区画す
   る隔壁板と、前記貯蔵室内にて配置されて前記隔壁板に
   設けたオイル通路孔を開閉して前記貯蔵室から前記作動
   室に流れるオイルを制御するバルブと、前記カバーに装
   着されて前記バルブをエンジンの温度上昇に応じて開閉
   作動させる温度感応部材と、前記ロータと前記ケースと
   の相対回転によって前記ロータ室内のオイルを前記貯蔵
   室に給送するポンプ手段とを備えてなる粘性流体継手に
   おいて、前記作動室内に前記ロータと前記ケース間にプ
   レートを配置して、前記貯蔵室の前記ロータに対し相対
   する位置に、前記プレートの外周に設けられたオリフィ
   ス孔を介して前記作動室に連通する第２貯蔵室を区画形
   成すると共に、前記バルブに前記オイル通路孔と重合可
   能で、その重合開口の温度に対する面積が高温時より低
   温時が小となるように構成される中抜孔を設けたことを
   特徴とする粘性流体継手。