JP3240055B2 - 液体クラッチ - Google Patents

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
た油によって、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、トルク伝
達室の油を循環路により油溜り室に排出するようにした
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、駆動ディスクの回転トルクがケースに伝達されケー
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し
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
しかつ冷却ファン騒音を生じるので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制御
を行っていたために、封入された油が剪断を受けて発熱
し、これを放熱する手段がなかったため油が劣化し易い
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
件に応じて油量を高精度で調整して的確な制御を行う液
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、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、前記油を送油管を介
して外部オイルタンクから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ポンプと該ポンプを駆動す
るモータと、少な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を制
御信号とし、これらの制御信号に基づいて前記モータの
制御に関する制御データを演算するデータ演算手段と、
このデータ演算手段で得られた制御データに基づいて、
前記モータを制御してポンプを駆動する制御装置とを有
することを特徴とするものである。

（作 用） 本発明では、モータにより駆動されるポンプによって
外部オイルタンクから駆動ディスクの外面とケースの内
面との間に形成されたトルク伝達間隙に、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、また排
出される。この際データ演算手段によって少なくとも冷
却ファンの回転数、回転軸の回転数および冷却装置の冷
却水の水温に基づいて制御データが演算される。そして
データ演算手段で得られた制御データに基づいてモータ
が制御されポンプによる油の供給および排出が行われる
ので、精度よく的確な油量の制御が行われ、各種の動作
条件に対応した冷却ファンの回転が行われる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図（イ）は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を介して大径短寸で中空円盤状のケ
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内に位置し、駆動ディスクの
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
内周面と両側面間にトルク伝達間隙を形成している。ケ
ース４の前面において油供給部分８には取出管12が取り
付けられ、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の外周部には冷却ファン15が固定されてい
る。

前記取出管12には送油管16の一端が固定され、送油管
16の他端はポンプ17を介してケース４の外部に設けられ
たオイルタンク18に接続され、このオイルタンク18には
シリコン油が蓄えられ、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
ン油を送油管16を介してオイルタンク18に排出する機能
を有する。モータ20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。

本発明は上記した図１（ロ）に示す実施例に限定され
ずに第１図（ロ）のように送油管16を回転軸２側に接続
することもできる。

すなわち、回転軸２にスイベルジョイント25を設け、
このスイベルジョイント25に送油管16を接続するととも
に、回転軸２に径方向に延長する１つまたは複数の油路
2a、2a、…とその軸芯中央に前記油路と連通する油路2b
を穿設し、さらに前記油路2bと連通して駆動ディスク５
を径方向に貫通しその外周面に開口する少くとも１つの
貫孔5aを設けて構成するものであり、その他の構成は第
１図（イ）と同様である。なお、26は油路2bの端部を閉
塞するプラグである。

つぎにこのような第１図（イ）および（ロ）の構成の
各実施例の動作を図面を参照して説明する。

第２図は各実施例の第１の制御動作のフローチャー
ト、第３図は各実施例の第１の制御動作の特性図、第４
図は各実施例の入力軸の回転数とファン回転数との関係
を示す特性図、第５図は各実施例の第２の制御動作の説
明図である。

各実施例の第１の制御動作においては、所定時間間隔
ごとに冷却水温センサ24、回転数センサ23およびファン
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。第２図のス
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の冷却水温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、冷却ファン回転数セ
ンサ22により取り込まれる現在の冷却ファン回転数デー
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が駆動し、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って作動するモータ20によって
ポンプ17が駆動し、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、冷却水温センサ2
4、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、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でのシリコン油排出動作の継続時間、ある
いはステップS6でのケース４からのシリコン油の排出量
は、冷却水温センサ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。

各実施例の第１の制御動作においては、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
却水の水温上昇が大きい場合には冷却ファンの回転数を
上昇させる。逆に冷却水の水温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β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α領域で制御が行われる。

第５図は各実施例の第２の制御動作の動作説明図であ
り、この第２の実施例では冷却ファンの回転数としての
冷却ファン速度信号はnf、回転軸の回転数としてのエン
ジン速度信号Ne、冷却装置の冷却水の水温としての水温
信号Twが制御信号Ｓとして制御装置21に取り込まれる。
制御装置21の特性データ演算回路部ではこれらの制御信
号Ｓに基づいて、同図Ｄに示す冷却ファン速度とエンジ
ン速度間特性データ（Ａ）、冷却ファン速度と冷却水の
水温間特性データ（Ｂ）、およびエンジン速度の時間特
性データ（Ｃ）を特性データとして演算する。

これら特性データＤ（（Ａ）（Ｂ）（Ｃ））と前記制
御信号（Ne、Tw、nf）に基づいて、制御装置21の制御デ
ータ演算回路部で制御データが演算され、得られる制御
データに基づいてモータ20が制御されて油の供給あるい
は排出動作が制御される。すなわち第５図のステップS1
1では、エンジン速度信号Neとエンジン速度の時間特性
データ（Ｃ）に基づいて、エンジンが加速状態にあるか
どうかの判定が、条件式dNe/dt＞dne/dtにより判定され
る。

ステップS11の判定がYESであると、ステップS12に進
んでNf＝Noffとして冷却ファン速度Nfが最小冷却ファン
速度Noffに設定され、ステップS15に進む。

なお、車両の要求特性によっては、ステップS11の判
定がNOであっても、発進加速中および／または加速後エ
ンジン高回転数維持中にステップS12に進めたり、また
はNoff信号が出た後の所定時間ステップS12を維持した
り、あるいはステップS11の判定がYESであっても冷却水
の水温が加熱気味である間および／または空調装置がON
状態でエンジン回転数が比較的低い場合にステップS13
に戻すように構成してもよいし、またはNf＝Nonとして
ステップS15に進んでもよい。そしてステップS15におい
て、冷却ファン速度Nfと入力される冷却ファン速度信号
nfを比較して制御が決定され、ステップS15の判断にし
たがってステップS16でモータ20への電流供給が行われ
る。

前述のステップS11の判定がNOであると、ステップS13
に進んで最大冷却ファン速度Nonと最小冷却ファン速度N
offの演算が行われ、次いでステップS14に進んで冷却フ
ァン速度をNf＝ｆ（Noff、Non、Tw、T₁、T₂）により演
算する。例えば冷却水の水温に対して冷却ファン速度を
線形（リニア）に制御する場合には、 により演算する。そしてステップS15に進んで得られた
冷却ファン速度Nfと入力される冷却ファン速度信号nfと
を比較して制御が決定され、ステップS15の判断にした
がってステップS16でモータ20への電流供給が行われ
る。

このように制御することにより、各実施例においてケ
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ている。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。

このようにして各実施例を制御することにより、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、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。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。

なお図示した実施例では、エンジンの冷却水水温、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
れら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。

（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
件に対応して、外部オイルタンクから駆動ディスクとケ
ースのトルク伝達間隙に供給される油を制御することに
より、前記諸駆動条件に対応して駆動ディスクの回転ト
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うことができ、冷却ファ
ン騒音を低減し、燃料を節約できるとともに、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】

第１図乃至第５図は本発明の実施例を説明する図で、第
１図（イ）は全体構成を示す一実施例の説明図、第１図
（ロ）は他の実施例の一部破断した説明図、第２図は各
実施例の第１の制御動作を示すフローチャート、第３図
および第４図は各実施例の動作特性図、第５図（イ）は
各実施例の第２の制御動作を示す説明図である。 １……エンジン、２……回転軸、2a、2b……油路、４…
…ケース、５……駆動ディスク、5a……貫孔、６……隔
壁、７……トルク伝達室、８……油供給部分、10……連
通路、15……冷却ファン、17……ポンプ、18……外部オ
イルタンク、21……制御装置、22……冷却ファンの回転
数センサ、23……回転数センサ、24……冷却水温セン
サ。

Claims (2)

(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、該回転軸によって回転駆動
   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、前記油を
   送油管を介して外部オイルタンクから前記ケース内に供
   給し、あるいは該ケース内から排出するポンプと該ポン
   プを駆動するモータと、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を制
   御信号とし、これらの制御信号に基づいて前記モータの
   制御に関する制御データを演算するデータ演算手段と、
   このデータ演算手段で得られた制御データに基づいて、
   前記モータを制御してポンプを駆動する制御装置とを有
   することを特徴とする液体クラッチ。
2. 【請求項２】前記送油管はケースの前面もしくは回転軸
   に接続されていることを特徴とする請求項１記載の液体
   クラッチ。