JP3071473B2 - 液体クラッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液体クラッチ、特に駆動
ディスクとファンが取り付けられたケースのトルク伝達
室に充填された油によって、駆動ディスクの駆動トルク
がケースに伝達される液体クラッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】ケース内を仕切板によってトルク伝達室
と油溜り室とに区分し、トルク伝達室内に駆動ディスク
を駆動部の駆動によって回転自在に設け、油溜り室の油
を仕切板に形成した流出調整孔から伝達室に供給し、伝
達室の油を循環路により油溜り室に戻すようにした構造
のカップリング装置が、例えば特公昭６３−２１０４８
号公報に開示されている。この種のカップリング装置に
よると、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ケースに伝達されケ
ースに取り付けられたファンが回転し、例えば自動車機
関の冷却が行なわれる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来のカップリ
ング装置ではバイメタルによって雰囲気温度を検出し、
この温度が上昇すると流出調整孔の開度を増加させて伝
達室内の油量を増加させてケースの回転数を上げ、ファ
ンを高速度で回転し冷却効果を上げるようにしている。

【０００４】しかし、自動車用機関は各種の条件下で駆
動され、例えば高速道路を走行中は駆動ディスクは高速
度で回転するが、走行風による空冷効果が高められるの
でファンを余り高速度で回転させる必要がなかったり、
冷間始動時にはファンの回転数が高いと、暖気運転を阻
害し且つファン騒音を生じるのでファンは低速度で回転
したいというように、それぞれの場合に応じた制御が要
求される。この要求に応じるためには、雰囲気温度のみ
でトルク伝達室内の油量を制御するだけでは不充分であ
る。

【０００５】また従来の方式では、ケース内に封入され
た油のみで制御を行なっていたために、油が劣化し易い
と共にトルク伝達室内の油量を迅速且つ高精度に調整す
ることができず制御に限度があった。

【０００６】本発明は前述したようなこの種の液体クラ
ッチの現状に鑑みてなされたものであり、その目的は各
種の動作条件に応じてトルク伝達室内の油量を迅速且つ
高精度に調整して常時適確な制御を行なう液体クラッチ
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は駆動部と、この駆動部の駆動により回転す
る回転軸と、この回転軸の回転で駆動する駆動ディスク
と、この駆動ディスクを収容するトルク伝達室を有し、
且つ前記回転軸を中心に回転自在に配設されるケース
と、前記トルク伝達室において前記駆動ディスクと前記
ケース間に設けられるトルク伝達間隙に充填され、前記
駆動ディスクの駆動トルクを前記ケースに伝達する油と
を有する液体クラッチにおいて、前記ケースの前面の軸
芯部に設けられた取出管と前記回転軸に取り付けられた
スイベルジョイントとに一端がそれぞれ接続される送油
管と、これらの送油管の少なくとも一方に設けられたポ
ンプと、前記送油管の他端に接続されるタンクとを有す
る構成となっている。

【０００８】同様に前記目的を達成するために、本発明
は駆動部と、この駆動部の駆動により回転する回転軸
と、この回転軸の回転で駆動する駆動ディスクと、前記
駆動部を冷却する冷却装置と、前記駆動ディスクを収容
するトルク伝達室を有し、且つ前記回転軸を中心に回転
自在に配設されるケースと、このケースに取り付けら
れ、前記ケースの回転によって回転するファンと、前記
トルク伝達室において前記駆動ディスクと前記ケース間
に設けられるトルク伝達間隙に充填され、前記駆動ディ
スクの駆動トルクを前記ケースに伝達する油とを有する
液体クラッチにおいて、前記ケースの前面の軸芯部に設
けられた取出管と前記回転軸に取り付けられたスイベル
ジョイントとに一端がそれぞれ接続される送油管と、こ
れらの送油管の少なくとも一方に設けられたポンプと、
前記送油管の他端に接続されるタンクと、少なくとも前
記ファンの回転数、前記回転軸の回転数及び前記冷却装
置の冷却水の水温に基づいて前記ポンプの駆動による前
記油の送り込み及び引抜きの制御を行なう制御手段とを
有する構成となっている。

【０００９】

【作用】本発明の第１の実施態様では、駆動部の駆動に
より回転軸が回転すると、回転軸に取り付けられている
駆動ディスクが駆動される。駆動ディスクが駆動される
と、駆動ディスクが収容されているケースと駆動ディス
ク間のトルク伝達間隙に充填されている油によって、駆
動ディスクの駆動トルクがケースに伝達され、ケースが
回転してケースに取り付けてあるファンが回転する。

【００１０】この場合、回転軸とケースに一端がそれぞ
れ接続される送油管の少なくとも一方に、設けられてい
るポンプによって、前記送油管の他端に接続されるタン
クから前記トルク伝達室内に油が送り込まれ、或いは前
記トルク伝達室内の油がタンクに戻されて、前記ケース
への駆動トルクの伝達が調整され、ファンの回転数が制
御される。

【００１１】また、本発明の第２の実施態様では、第１
の実施態様の作用に加えて、制御手段によって少なくと
もファンの回転数、回転軸の回転数及び冷却装置の冷却
水の水温に基づいてポンプが制御されて、油の送り込み
及び引抜きの制御が行なわれる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１３】図１は第１の実施例の構成を示す説明図、
図３は第１の実施例の構成原理図であり、駆動部である
エンジン１の駆動で回転する回転軸２にはスイベルジョ
イント３５が取り付けてあり、このスイベルジョイント
３５には送油管１６ｓの一端が接続されていて、送油管
１６ｓの他端はポンプ１７ｓを介してシリコン油が貯え
てあるオイルタンク１８が接続している。前記回転軸２
には径方向に複数の油路２ａが形成され、また軸芯位置
には前記油路２ａと連通する油路２ｂが穿設されてい
る。さらに、前記油路２ｂと連通して後述するディスク
５を径方向に貫通しその外周面に開口する少なくとも一
つの油路８が形成してある。

【００１４】前記回転軸２にはベアリング３を介して筒
状のケース４が回転軸２の軸芯を中心に回転自在に取り
付けてあり、ケース４内は隔壁６によってトルク伝達室
７と油路９とに区分され、また回転軸２の端部にはケー
ス４のトルク伝達室７内に収容配設される円盤状のディ
スク５が固定してある。トルク伝達室７におけるディス
ク５の外周面とケース４の内周面間にはトルク伝達間隙
７′が形成され、ケース４のトルク伝達室７には前記油
路９の開口部の後方にダム２５が設けてある。

【００１５】ケース４の前面にはベアリング１３を介し
て取出管１２が取り付けられ、この取出管１２には送油
管１６ｃの一端が固定され、送油管１６ｃの他端は前述
したシリコン油が貯えてあるオイルタンク１８に接続し
ている。このように、ケース４はベアリング３、１３を
介して回転軸２及び取出管１２にその軸芯を中心に回転
自在に取り付けてあり、ケース４にはファン１５が固定
されている。

【００１６】前記ポンプ１７ｓはモータ２０ｓにより駆
動されて、オイルタンク１８からシリコン油を送油管１
６ｓ、油路２ａ、油路２ｂ及び油路８を介してトルク伝
達室７内に送り込む機能を有し、ケース４内へのシリコ
ン油の送り込みはポンプ１７ｓの作動によって行なわれ
る。前記ダム２５はトルク伝達室７側から油路９を介し
て送油管１６ｃ側へシリコン油をポンピングする機能を
有していて、ケース４内からのシリコン油の抜き取りは
ポンプ１７ｓを停止させた状態でダム２５のポンピング
動作によって、ケース４内からシリコン油を送油管１６
ｃを介してオイルタンク１８に送り込むことにより行な
うか、又は前記送油管１６ｃの流れに加えてモータ２０
ｓを逆転し送油管１６ｓを介して行う。そして前記モー
タ２０ｓは制御装置２１からの制御信号で回転制御さ
れ、この制御装置２１にはファン１５の回転数を検出す
るファン回転数センサ２２の検出信号、回転軸２の回転
数を検出する回転数センサ２３の検出信号及びエンジン
１の冷却水の水温を検出する冷却水温センサ２４の検出
信号が供給されるようになっている。

【００１７】図２は第２の実施例の構成を示す説明図、
図５は第２の実施例の構成原理図であり、第２の実施例
では送油管１６ｃもポンプ１７ｃを介してオイルタンク
１８に接続され、ポンプ１７ｃは制御装置２１からの制
御信号で回転制御されるモータ２０ｃによって駆動され
るようになっている。この第２の実施例のその他の部分
の構成はすでに説明した第１の実施例と同一である。

【００１８】第２の実施例ではケース４へのシリコン油
の送り込みは、ポンプ１７ｃ、１７ｓの少くとも一方を
駆動することによって行ない、ケース４からのシリコン
油の抜き取りはポンプ１７ｃ、１７ｓの少なくとも一方
を逆方向に駆動することによって行なう。このため通常
は第１の実施例のようにダム２５を設ける必要はない。

【００１９】図４は第３の実施例の構成原理図で、この
実施例ではケース４に接続される送油管１６ｃにのみポ
ンプ１７ｃが取り付けられており、ダム２５は駆動ディ
スク５の外周で油路８の開口部後方に設けられ、トルク
伝達室側から送油管１６ｓ側へのポンピング機能を有し
ている。第３の実施例のその他の部分の構成はすでに説
明した第１の実施例と同一なので、図１或いは図２に対
応する説明図を参照しての説明は省略する。

【００２０】第３の実施例ではケース４内へのシリコン
油の送り込みはポンプ１７ｃの作動によって行なわれ、
ケース４内からのシリコン油の抜き取りはダム２５のポ
ンピング機能により、ケース４内のシリコン油を送油管
１６ｓを介してオイルタンク１８に送り込むことによっ
て行なうか、又は前記送油管１６ｓにかえてモータ２０
ｃを逆転し送油管１６ｃを介して行なわれる。

【００２１】図６は第４の実施例の構成原理図で、この
実施例では送油管１６ｃ、１６ｓが共通のポンプ１７を
介してオイルタンク１８に接続されている。この実施例
のその他の部分の構成もすでに説明した第１の実施例と
同一なので、図１或いは図２に対応する説明図を参照し
ての説明は省略する。

【００２２】第４の実施例は共通のポンプ１７の作動に
よって、送油管１６ｃと１６ｓの両方によりケース４内
へのシリコン油の送り込み及びケース４からのシリコン
油の抜き取りが行なわれるため、第２の実施例と同様に
通常はダムを設ける必要はない。なお、ポンプ１７に切
換バルブを組込んでおけば、送油管１６ｃ又は１６ｓの
いずれか一方からシリコン油の送り込みを行い、他方か
ら抜き取りを行うよう構成することもできる。また、各
実施例において送油管１６ｃ、１６ｓをケース４にシリ
コン油を送り込む油流入管と、ケース４からオイルタン
ク１８にシリコン油を戻す油流出管との二本の管で構成
することもできる。さらに、これらの油流入管と油流出
管を同心二重管構造として、送油管１６ｃ、１６ｓを構
成してもよい。

【００２３】次に、以上に説明したような構成の実施例
の動作を図面を参照して説明する。

【００２４】実施例においては、所定時間間隔ごとに冷
却水温センサ２４、回転数センサ２３及びファン回転数
センサ２２からの検出データが制御装置２１に取り込ま
れ、制御装置２１のメモリに書き込まれる。図７のステ
ップＳ１において、冷却水温センサ２４から取り込まれ
る現在の水温データと所定時間前の水温データとが比較
され、両データの差が予め設定された基準上昇率より大
きいかどうかの判定が行なわれる。この判定に際しては
エンジン１の冷却水の許容上限値及び許容下限値が判定
の参照にされる。

【００２５】ステップＳ１の判定がＹＥＳであると、ス
テップＳ２に進んで回転数センサ２３により取り込まれ
る現在の回転数データが、所定時間前の回転数データと
比較され、基準増加率を越えた急加速状態であるかどう
かの判定が行なわれる。ステップＳ２の判定がＮＯであ
るとステップＳ３に進んで、ファン回転数センサ２２に
より取り込まれる現在のファン回転数データが、所定時
間前の回転数データと比較され、両データの差が予め設
定された基準増加率より大きいかどうかの判定が行なわ
れる。

【００２６】ステップＳ３の判定がＮＯであると、ステ
ップＳ４に進んで制御装置２１からの制御信号によって
作動するモータ（第１の実施例ではモータ２０ｓ、第２
の実施例ではモータ２０ｃ、２０ｓ、第３の実施例では
モータ２０ｃ、第４の実施例ではモータ２０）によって
ポンプ（第１の実施例ではポンプ１７ｓ、第２の実施例
ではポンプ１７ｓ、１７ｃ、第３の実施例ではポンプ１
７ｃ、第４の実施例ではポンプ１７）が駆動し、オイル
タンク１８のシリコン油が送油管（第１の実施例では送
油管１６ｓ、第２の実施例では送油管１６ｓ、１６ｃ、
第３の実施例では、送油管１６ｃ、第４の実施例では送
油管１６ｓ、１６ｃ）を介してケース４内に送り込まれ
る。またステップＳ３の判定がＹＥＳであると、ステッ
プＳ５に進んで第１の実施例及び第３の実施例では、そ
れぞれポンプ１７ｓ、１７ｃが停止又は逆転状態とさ
れ、ダム２５等のポンピング機能及び／又はポンプの逆
転によって、ケース４内のシリコン油がそれぞれ送油管
１６ｃ、１６ｓを介してオイルタンク１８内に戻され
る。この場合、第２の実施例ではポンプ１７ｓ、１７ｃ
の少くとも一方が駆動され、第４の実施例ではポンプ１
７が駆動されケース４内のシリコン油が送油管１６ｓ、
１６ｃの少くとも一方を介してオイルタンク１８内に戻
される。

【００２７】なお、ケース４側に設けたダムの他にポン
ピング機能を有するものとして駆動ディスクの外周壁に
設けた平歯状又は斜歯状のギヤ歯、駆動ディスクの外周
側の一側又は両側に設けた径方向に延びるフィンや凹
溝、又はケースのトルク伝達室内周壁に設けた径方向に
延びる凹溝等を挙げることができる。

【００２８】ステップＳ３における、オイルタンク１８
からケース４内へのシリコン油の送り込み量或いはケー
ス４内からオイルタンク１８へのシリコン油の戻し量
は、冷却水温センサ２４、回転数センサ２３及びファン
回転数センサ２２の検出データに基づいて設定される。

【００２９】またステップＳ１の判定がＮＯ或いはステ
ップＳ２の判定がＹＥＳであると、ステップＳ８に進ん
でシリコン油がケース４からオイルタンク１８に戻して
いるかどうかが判定される。そして、ステップＳ８の判
定がＹＥＳであると、ステップＳ７に進んでその状態が
保持され、ステップＳ８の判定がＮＯであると、ステッ
プＳ６に進んで制御装置２１からの制御信号によって、
ポンプ１７ｃ、１７ｓ或いはポンプ１７はシリコン油を
ケース４からオイルタンク１８に戻すように切換え駆動
され（第２の実施例及び第４の実施例）或いはポンプ１
７ｃ或いはポンプ１７ｓが停止状態とされてダム２５の
ポンピング作用によってケース４からオイルタンク１８
にシリコン油が戻される（第１の実施例及び第３の実施
例）。

【００３０】ステップＳ５、Ｓ６でのシリコン油戻し動
作の継続時間、或いはステップＳ４でのケース４へのシ
リコン油の送り込み量は、冷却水温センサ２４、回転数
センサ２３及びファン回転数センサ２２の検出データに
基づいて設定される。

【００３１】実施例においては、図８に示すようにエン
ジン１の冷却水の水温の上限水温付近で、冷却水の温度
上昇が大きい場合にはファン回転数を上昇させる。逆に
冷却水の温度が下がってきたらファン回転数を低下す
る。また回転軸２の回転数が急上昇した場合には点線で
示すように、ファン回転数を低下させる方向に制御し、
斜線で示されるようなファン回転数の低減効果を発揮す
る。

【００３２】また図９に示す回転軸２とファン１５の回
転特性において、エンジン１の冷却水温度が通常の温度
の状態ではＢ領域で制御が行なわれるが、冷却水温度が
上限水温を越えるとＡ領域で制御が行なわれる。

【００３３】このように制御することにより、実施例で
はケース４内のシリコン油の量を、オイルタンク１８か
らケース４内にシリコン油を送り込み或いはケース４内
からオイルタンク１８にシリコン油を戻すことができ、
ファン回転数を迅速、高精度で且つ広範囲に随時変化さ
せている。このためエンジン１の冷却水の温度、回転軸
２の回転数（エンジン１の回転数に比例）及びファン１
５の回転数に対応した適量のシリコン油が送油管１６
ｓ、１６ｃの少なくとも一方からトルク伝達間隙７内に
送り込まれ、或いはトルク伝達室７内のシリコン油の量
が適量となるように送油管１６ｓ、１６ｃの少なくとも
一方を通ってトルク伝達室７内のシリコン油が抜き取ら
れる。そして、トルク伝達間隙７′内の適量のシリコン
油を介して駆動ディスク５のトルクがケース４に伝達さ
れてファン１５が回転する。

【００３４】このようにして実施例によると、エンジン
１の冷却水の温度、エンジン１の回転数及びファン１５
の回転数に対応した最適のシリコン油を伝達室７内に存
在させて、図８に示すようにファン１５の回転数が大幅
に変化しない状態で制御が行なわれる。エンジン１の冷
却水や潤滑油の温度もほぼ一定に保たれ、冷間始動や高
速道路での走行や急加速にも適応した最適の条件で制御
が行なわれファン１５の騒音も低下し無駄な燃料消費が
防止される。

【００３５】また、ケース４内のトルク伝達室７にケー
ス４側で送油管１６ｃを回転軸２側で送油管１６ｓをそ
れぞれ接続し、これらの送油管を使用してトルク伝達室
７へのシリコン油の送り込みと、トルク伝達室７からの
シリコン油の抜き取りを行なうので、シリコン油の送り
込み及び抜き取りがスムースに行なわれる。特にシリコ
ン油の抜き取り時には、シリコン油中に混入される気泡
や、シリコン油自体の粘性の増加によって、従来の方式
ではシリコン油の抜き取りがスムースに行なわれないこ
とがあったが、実施例ではシリコン油の抜き取り特性が
大幅に改善されスムースな抜き取りが行なわれる。さら
に、外部に設けたオイルタンク１８からケース４内にシ
リコン油を供給し、またケース４内からオイルタンク１
８にシリコン油を戻す方式なので、シリコン油をケース
４の外部で効果的に冷却して発熱によるシリコン油の変
質を防止することができる。

【００３６】さらに、第１の実施例及び第３の実施例で
はポンプ１７ｓ或いはポンプ１７ｃの逆転が不要でシー
ル圧も一方向を保証すればよく、スイッチ回路も簡単と
なって製造コストを低減させることもできる。

【００３７】なお実施例では、エンジンの冷却水温度、
エンジンの回転数及びファンの回転数に基づいてケース
内の油量を制御するものを説明したが、本発明は実施例
に限定されるものでなく、例えばこれらに加えて走行風
量、外気温、吸気温度、車速、スロットル開度、気圧、
ノッキングの有無、エアコン状態、排気ブレーキ状態等
をも制御因子に加えた構成とすることもできる。

【００３８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は駆
動部の駆動条件やその他の諸条件に対応して、外部から
二本の送油管によって駆動ディスクとケースのトルク伝
達室に供給される油を量を迅速且つ高精度に常時制御す
ることにより、前記諸条件に対応して駆動ディスクの駆
動トルクを最適の伝達状態でケースに伝達し、各種の駆
動条件下で最適のクラッチ動作を行なうことができ、フ
ァン用の液体クラッチにあってはファン騒音を低減し、
燃料を節約できると共に、加速性能を向上することがで
きるなど多くの効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の説明図である。

【図２】本発明の第２の実施例の説明図である。

【図３】本発明の第１の実施例の構成原理図である。

【図４】本発明の第３の実施例の構成原理図である。

【図５】本発明の第２の実施例の構成原理図である。

【図６】本発明の第４の実施例の構成原理図である。

【図７】本発明の各実施例の動作を示すフローチャート
である。

【図８】本発明の各実施例の動作特性図である。

【図９】本発明の動作特性を示す他の図である。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 回転軸 ４ ケース ５ 駆動ディスク ６ 隔壁 ７ トルク伝達室 ７′ トルク伝達間隙 ８ 油路 ９ 油路 １２ 取出管 １５ ファン １６ｃ、１６ｓ 送油管 １７、１７ｃ、１７ｓ ポンプ ２０、２０ｃ、２０ｓ モータ ２１ 制御装置 ２２ ファン回転数センサ ２３ 回転数センサ ２４ 冷却水温センサ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16D 35/02

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動部と、この駆動部の駆動により回転
   する回転軸と、この回転軸の回転で駆動する駆動ディス
   クと、この駆動ディスクを収容するトルク伝達室を有
   し、且つ前記回転軸を中心に回転自在に配設されるケー
   スと、前記トルク伝達室において前記駆動ディスクと前
   記ケース間に設けられるトルク伝達間隙に充填され、前
   記駆動ディスクの駆動トルクを前記ケースに伝達する油
   とを有する液体クラッチにおいて、前記ケースの前面の
   軸芯部に設けられた取出管と前記回転軸に取り付けられ
   たスイベルジョイントとに一端がそれぞれ接続される送
   油管と、これらの送油管の少なくとも一方に設けられた
   ポンプと、前記送油管の他端に接続されるタンクとを有
   することを特徴とする液体クラッチ。
2. 【請求項２】 駆動部と、この駆動部の駆動により回転
   する回転軸と、この回転軸の回転で駆動する駆動ディス
   クと、前記駆動部を冷却する冷却装置と、前記駆動ディ
   スクを収容するトルク伝達室を有し、且つ前記回転軸を
   中心に回転自在に配設されるケースと、このケースに取
   り付けられ、前記ケースの回転によって回転するファン
   と、前記トルク伝達室において前記駆動ディスクと前記
   ケース間に設けられるトルク伝達間隙に充填され、前記
   駆動ディスクの駆動トルクを前記ケースに伝達する油と
   を有する液体クラッチにおいて、前記ケースの前面の軸
   芯部に設けられた取出管と前記回転軸に取り付けられた
   スイベルジョイントとに一端がそれぞれ接続される送油
   管と、これらの送油管の少なくとも一方に設けられたポ
   ンプと、前記送油管の他端に接続されるタンクと、少な
   くとも前記ファンの回転数、前記回転軸の回転数及び前
   記冷却装置の冷却水の水温に基づいて前記ポンプの駆動
   による前記油の送り込み及び引抜きの制御を行なう制御
   手段とを有することを特徴とする液体クラッチ。
3. 【請求項３】 送油管が、油流入管と油流出管とからな
   ることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の
   液体クラッチ。
4. 【請求項４】 油流入管と油流出管とが同心二重管を形
   成していることを特徴とする請求項３に記載の液体クラ
   ッチ。
5. 【請求項５】 駆動ディスクの外周側とケースの内周壁
   の少なくとも一方にポンピング機構が設けられているこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記
   載の液体クラッチ。