JP3240054B2 - 液体クラッチ - Google Patents

液体クラッチ

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JP3240054B2
JP3240054B2 JP22918590A JP22918590A JP3240054B2 JP 3240054 B2 JP3240054 B2 JP 3240054B2 JP 22918590 A JP22918590 A JP 22918590A JP 22918590 A JP22918590 A JP 22918590A JP 3240054 B2 JP3240054 B2 JP 3240054B2
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    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/02Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
    • F01P7/04Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio
    • F01P7/044Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio using hydraulic drives
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D35/00Fluid clutches in which the clutching is predominantly obtained by fluid adhesion
    • F16D35/02Fluid clutches in which the clutching is predominantly obtained by fluid adhesion with rotary working chambers and rotary reservoirs, e.g. in one coupling part
    • F16D35/027Fluid clutches in which the clutching is predominantly obtained by fluid adhesion with rotary working chambers and rotary reservoirs, e.g. in one coupling part actuated by emptying and filling with viscous fluid from outside the coupling during operation

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Description

【発明の詳細な説明】 (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冷却ファ
ンが取り付けられたケースのトルク伝達間隙に充填され
る油によって、駆動ディスクの回転トルクがケースに伝
達される液体クラッチに関するものである。
(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トルク伝達室に供給し、該トルク
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
造の温度感応型流体式ファン・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
のファン・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、駆動ディスクの回
転トルクがケースに伝達され該ケースに取り付けられた
冷却ファンが回転し、例えば自動車機関の冷却が行われ
る。
(発明が解決しようとする課題) 前述の従来のファン・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、この雰囲気温度が上昇
すると流出調整孔の開度を増加させてトルク伝達室内の
油量を増加させてケースの回転数を上げ、冷却ファンを
高速度で回転させて冷却効果を上げるようにしている。
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冷却ファ
ンを余り高速度で回転させる必要がなかったり、冷間始
動時には冷却ファンの回転数が高いと、暖気運転を阻害
しかつ高速で回転する冷却ファンによる騒音を生じるの
で該冷却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回転制御が要求される。この要求
に応じるためには、雰囲気温度のみで油量を制御するだ
けでは不十分である。
また従来の方式では、ケース内に封入された油によっ
て回転制御を行っていたために、剪断により発熱した油
が放熱されずに劣化し易いととともに、油量の高精度調
整ができず制御に限度があった。
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
件に応じて駆動ディスクの外面とケースの内面との間の
トルク伝達間隙に存在する油量を高精度で調整でき的確
な回転制御を行う液体クラッチを提供することにある。
(課題を解決するための手段) 前記目的を達成するため本発明に係る液体クラッチ
は、駆動部と、この駆動部の駆動によって回転する回転
軸と、前記駆動部を冷却する冷却装置と、前記回転軸の
前端部に固定され、かつ該回転軸により回転駆動する駆
動ディスクと、この駆動ディスクを収容し、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
取り付けられる冷却ファンと、前記駆動ディスクの外面
と前記ケースの内面との間のトルク伝達間隙に充填さ
れ、前記駆動ディスクの回転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
外部に設けられ、かつ油を前記ケース内に供給しあるい
は該ケース内から排出する油供給手段と、少くとも前記
冷却ファンの回転数、前記回転軸の回転数および前記冷
却装置の冷却水の水温に基づいて、前記油供給手段によ
る前記油の供給および排出の制御をする制御手段とを具
備することを特徴とするものである。
(作 用) 本発明では油供給手段によって、外部から駆動ディス
クの外面とケースの内面との間のトルク伝達間隙に、駆
動部により回転する駆動ディスクの回転トルクをケース
に伝達する油が供給され、またトルク伝達間隙から油が
排出される。そして制御手段によって、少なくとも冷却
ファンの回転数、駆動部の駆動によって回転する回転軸
の回転数および駆動部を冷却するための装置の冷却水の
水温に基づいて油のトルク伝達間隙への供給、排出の制
御が行われる。このようにして精度よく的確な油量の制
御が行われ、各種の動作条件に適した冷却ファンの回転
制御が行われる。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例の構成を示す説明図であ
り、駆動部であるエンジン1の駆動によって回転する回
転軸2に、ベアリング3を介して中空円盤状のケース4
が、回転軸2の軸心を中心に回転自在に取り付けられて
いる。このケース4内に挿入配設される回転軸2の前端
部には、円板状の駆動ディスク5が固定されている。
またケース4内は、隔壁6によってトルク伝達室7と
油供給部分8とに二分され、トルク伝達室7と油供給部
分8とは連通路10で互いに連通している。そして駆動デ
ィスク5はトルク伝達室7内に内装されて、駆動ディス
ク5の外周面および両側面とこれに対向するトルク伝達
室7の内周面と両側面との間にトルク伝達間隙を形成し
ている。
またケース4の前面の中心部に取出管12が取り付けら
れ、該取出管12は油供給部分8と連通し、この取出管12
にベアリング13を介してケース4が回転自在に取り付け
られている。このようにして回転軸2および取出管12の
軸心を中心に、ケース4がベアリング3、13を介して回
転自在に取り付けられており、このケース4の外周部に
冷却ファン15が固定されている。
前記取出管12には送油管16の一端が接続、固定され、
該送油管16の他端は油供給手段が接続されている。すな
わち、送油管16の他端はポンプ17を介してシリコン油が
蓄えられるオイルタンク18に接続され、またポンプ17は
モータ20により駆動され、オイルタンク18からシリコン
油を送油管16を介してケース4内に供給し、あるいはケ
ース4内からシリコン油を油送管16を介してオイルタン
ク18まで排出する機能を有している。モータ20は制御装
置21からの制御信号により制御され、この制御装置21に
は冷却ファン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の検出信号およびエンジン1を冷却するための冷却
水の水温を検出する冷却水センサ24の検出信号が供給さ
れるようになっている。
次にこのような第1図の構成を有する本発明の実施例
の動作を図面を参照して説明する。
第2図は実施例の動作のフローチャート、第3図は本
発明の動作の特性図、第4図は入力軸である回転軸の回
転数と冷却ファン回転数との関係を示す特性図である。
本発明においては、所定時間間隔ごとに冷却水センサ
24、回転軸の回転数センサ23及び冷却ファンの回転数セ
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。第2図のステップS1
において、冷却水センサ24から取り込まれる現在の冷却
水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値より大きいか
どうかの判定が行われる。この判定に際してはエンジン
1の冷却水の許容上限値および許容下限値が判定の参照
にされる。
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、急加速状
態であるかどうかの判定が行われる。ステップS2の判定
がNOであるとステップS3に進んで、冷却ファンの回転数
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値より大きいかどうかの判定が
行われる。
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20に
よってポンプ17が駆動され、オイルタンク18のシリコン
油が送油管16を介してケース4内に供給される。またス
テップS3の判定がYESであると、ステップS5に進んで制
御装置21からの制御信号により作動するモータ20によっ
てポンプ17が駆動され、ケース4内のシリコン油が送油
管16を介してオイルタンク18内に排出される。
ステップS3における、オイルタンク18からケース4内
へのシリコン油の供給量あるいはケース4内からオイル
タンク18へのシリコン油の排出量は、冷却水センサ24、
回転数センサ23および冷却ファンの回転数センサ22の検
出データに基づいて設定される。
またステップS1の判定がNOあるいはステップ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に排出され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、一方ステップ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17はシリコン油をケース
4からオイルタンク18に排出するように切換え駆動され
る。
ステップS7でのシリコン油の排出動作の継続時間、あ
るいはステップS6でのケース4へのシリコン油の供給量
は、冷却水センサ24、回転数センサ23および冷却ファン
の回転数センサ22の検出データに基づいて設定される。
本発明においては、第3図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
きい場合には冷却ファンの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冷却ファンの回転数
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、冷却ファンの回転数を低下させる
方向に制御し、回転軸2の回転数が通常の状態に安定す
るとファン回転数を上昇させる方向に制御することによ
り、斜線で示されるような冷却ファンの回転数の低減効
果を発揮する。
また第4図に示す回転軸2と冷却ファン15の回転特性
において、エンジン1の冷却水の水温が通常の水温の状
態ではB領域で制御が行われるが、冷却水の水温が上限
水温を越えるとA領域で制御が行われる。
このように制御することにより、本発明ではケース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
にシリコン油を供給しあるいはケース4内からオイルタ
ンク18にシリコン油を排出することにより、高精度でか
つ広範囲に変化させることができる。
このためエンジン1の冷却水の水温、回転軸2の回転
数(エンジン1の回転数に比例)および冷却ファン15の
回転数に対応した適量のシリコン油が連通路10または貫
孔5aからトルク伝達室7内に供給され、あるいはトルク
伝達室7内のシリコン油の量が適量となるように連通路
10または貫孔5aを通ってトルク伝達室7からシリコン油
が排出される。そしてトルク伝達室7内の適量のシリコ
ン油を介して駆動ディスク5の回転トルクがケース4に
伝達されて冷却ファン15が回転する。
このようにして本発明によると、エンジン1の冷却水
の水温、エンジン1の回転数および冷却ファン15の回転
数に対応した最適のシリコン油をトルク伝達室7内に存
在させて回転軸2の回転トルクをケース4に伝達するの
で、第3図に示すように冷却ファン15の回転数が大幅に
上昇しないように制御が行われる。
またエンジン1の冷却水の水温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
の条件で制御が行われ冷却ファン15の騒音も低下し無駄
な燃料消費が防止される。
なお図示の実施例では、エンジンの冷却水の水温、エ
ンジンの回転数および冷却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、本発明はこ
の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
ーキ状態などをも制御因子に加えた構成とすることもで
きる。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように本発明は、多くの効果が期
待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明の一実施例を説明する図で、第
1図は全体構成を示す一実施例の説明図、第2図は動作
を示すフローチャート、第3図および第4図は動作特性
図である。 1……エンジン、2……回転軸、4……カバー、5……
駆動ディスク、6……隔壁、7……トルク伝達室、8…
…油供給部分、10……連通路、15……ファン、17……ポ
ンプ、18……オイルタンク、21……制御装置、22……フ
ァン回転数センサ、24……回転数センサ、24……冷却水
センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−3710(JP,A) 実開 昭62−136630(JP,U) 特公 昭63−21048(JP,B2)

Claims (1)

    (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って回転
    する回転軸と、前記駆動部を冷却する冷却装置と、前記
    回転軸の前端部に固定され、かつ該回転軸により回転駆
    動する駆動ディスクと、この駆動ディスクを収容し、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る冷却ファンと、前記駆動ディス
    クの外面と前記ケースの内面との間のトルク伝達間隙に
    充填され、前記駆動ディスクの回転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
    ースの外部に設けられ、かつ油を前記ケース内に供給し
    あるいは該ケース内から排出する油供給手段と、前記冷
    却ファンの回転数、前記回転軸の回転数および前記冷却
    装置の冷却水の水温に基づいて、前記油供給手段による
    前記油の供給および排出の制御をする制御手段とを具備
    することを特徴とする液体クラッチ。
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