JP4817290B2 - 外部制御式ファンクラッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、主に車両用内燃機関に適用される冷却ファンを回転制御する低騒音、低燃費で、回転初期時のショックの少ない外部制御式ファンクラッチ装置に関する。

車両用内燃機関などに適用される冷却ファンを回転制御するファンクラッチとしては、液体（流体）ファンクラッチ、油圧駆動式ファンクラッチなどがある。液体クラッチとしては、トルク伝達室に供給された油によって駆動ディスクの駆動トルクをケースに伝達する方式のものが一般的であり、その構造は例えば、密封ケース内を仕切板により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り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戻すようにした構造のカップリング装置（液体クラッチ）が知られている（特許文献１参照）。この種の液体クラッチによると、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、ケースに取付けられたファンが回転し、例えば自動車用エンジンのラジエーターの冷却が行われる。また、この種の液体クラッチは、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、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。

また、ファンカップリング装置の小型・軽量化と省電力化およびファン回転制御性の向上をはかったものとして、駆動ディスクを固着した回転軸に支承された密封器匣の内部を、仕切板により前記駆動ディスクを内装するトルク伝達室と油溜り室とに区分し、トルク伝達室内に供給された油により駆動トルクを被駆動側に伝達するようにし、電磁石により作動させる弁部材により油の流通路を開閉制御する仕組みとなしたファンカップリング装置において、前記電磁石と弁部材（アーマチャー）との間に一体構造または複数部品で構成された分割構造の磁性体を配置し、電磁石の磁束が該磁性体を介して弁部材（アーマチャー）に伝達されるごとく該磁性体を密封器匣に組込んだ構成となした外部制御式ファンカップリング装置が提案されている（特許文献２参照）。

一方、特許文献３、４には、流体式ファンカップリングと電磁クラッチを組み合わせたファンクラッチ装置が記載されている。特許文献３には、冷却ファンが取付けられた流体継手と、該流体継手を駆動側に吸引する電磁クラッチとからなる冷却装置と、該冷却装置の前記電磁クラッチによる吸引を解いたときに冷却ファンの回転を阻止する磁石を備えた冷却装置が記載され、特許文献４には、電磁クラッチに、アーマチュアディスクと一体で回転するロータと隙間を隔ててトルク伝達面を形成するハウジングを、前記ロータを含む作動室と、スプリングによって内周側へ付勢され半径方向に移動可能なピストンを含む貯蔵室とに分割し、その外周部にオリフィスをもつ仕切板、前記ハウジング内に封入された粘性流体、前記電磁クラッチのＯＮ／ＯＦＦを制御するセンサとから構成された粘性流体継手付電磁クラッチが記載されている。
特公昭６３−２１０４８号公報 特開２００４−１６２９１１号公報 実開昭５７−３６３１７号公報 特開昭６２−７２９３３号公報

しかしながら、前記の液体ファンクラッチや外部制御式ファンカップリング装置、流体式ファンカップリングと電磁クラッチを組み合わせたファンクラッチ装置には以下に記載する問題点があった。
すなわち、液体ファンクラッチはトルク伝達室内に油が多量に存在している状態においてエンジン再始動をする時または運転中の急加速時に、駆動側の駆動ディスクの加速に追随してトルク伝達室内に多量に存在する油により被駆動側のケース（冷却ファン）も短時間ではあるが回転の急上昇を引起こす。この現象は一般には“つれ廻り”現象と言われ、ファン騒音やそれに伴う不快感を生じ、かつ燃費も悪くなる。

従来の液体ファンクラッチにおけるエンジン再始動の際の“つれ廻り”現象は、トルク伝達室内の油量が多い程顕著に現れる。この問題を解決する手段として、例えば仕切板の流出調整孔から流出する油をいったん直径方向の反対側に導き、そこからトルク伝達室内に供給するようにしたものがしられているが、このような構造は、トルク伝達室内に油がほとんどなく油溜り室内に多量の油が存在している時にエンジンが停止した場合、油が油溜り室からトルク伝達室へ流入しないためエンジン再始動時に“つれ廻り”現象が発生することはない。しかし、トルク伝達室内に多量の油が存在している状況でエンジン停止した場合の再始動時や、運転中の急加速時における“つれ廻り”現象の防止には効果がなかった。

一方、特許文献３、４等に記載されている流体式ファンカップリングと電磁クラッチを組み合わせた従来のファンクラッチ装置は、流体式ファンカップリングと電磁クラッチがそれぞれ別々のシャフトすなわち駆動軸側に電磁クラッチが、従動軸側に流体式ファンカップリングが設けられ、かつ電磁クラッチと流体式ファンカップリングは、回転伝達用アーマチュアを備えた連結部材を介して接続されているため、クラッチを任意に作動させることが不可能であること、低ＯＦＦファン回転の維持が困難であること、エンジンの始動および加速時の“つれ廻り”現象を抑制することができないことに加え、構造的に軸方向寸法が長く広いスペースを必要とすること、装置の大型化による重量の増大や軸芯のずれによるアンバランスの危惧があること、等の問題があった。

本発明はこのような従来装置の問題点を解消すべくなされたもので、クラッチの任意作動が可能で、かつ低ＯＦＦファン回転の維持が容易であり、エンジンの始動および加速時の“つれ廻り”現象を抑制でき、さらに装置の軸方向寸法の短縮および小型・軽量化、軸芯のずれによるアンバランスの防止をはかった外部制御式ファンクラッチ装置を提供しようとするものである。

本発明に係る外部制御式ファンクラッチ装置は、駆動軸に支承されたクラッチロータ内に外部に支持された励磁コイルが設けられた電磁クラッチと、該電磁クラッチに隣接して前記駆動軸に軸受装置を介して回転可能に支承され、その外周にファンが取着された密封器匣の内部に、該駆動軸に軸受装置を介して回転可能に支承されたドライブディスクを内装するトルク伝達室を備え、該トルク伝達室内の油により回転トルクを密封器匣に伝達する仕組みとなした流体式カップリング装置、および前記駆動軸に外嵌されて前記ドライブディスクに支承された円板に取付けられたアーマチュアとから構成され、前記電磁クラッチにより前記流体式カップリング装置がＯＮ／ＯＦＦ制御される仕組みとなしたものである。

本発明に係る外部制御式ファンクラッチ装置における流体式カップリング装置としては、前記ドライブディスクを空洞にしてトルク伝達室が該ドライブディスク内部に形成された油溜り室と、前記ドライブディスク外周壁面と密封器匣内周壁面間に形成されるトルク伝達間隙とに区劃され、電磁クラッチＯＦＦ時に該油溜り室に油が貯溜され、電磁クラッチＯＮ時に前記油溜り室に貯溜された油が遠心力でトルク伝達間隙部に吐出される仕組みとなし、かつドライブディスク外周壁近傍に形成された油の流出孔の近傍に該ドライブディスクの所定回転速度以下で該流出孔を開放しかつ所定回転速度を超えると遠心バルブにより該流出孔を閉鎖する感速制御弁機構を備えた流体式カップリング装置、前記ドライブディスクを空洞にしてトルク伝達室が該ドライブディスク内部に形成された油溜り室と、前記ドライブディスク外周壁面と密封器匣内周壁面間に形成されるトルク伝達間隙とに区劃され、さらにトルク伝達室内のドライブディスクに隣接して前記駆動軸に一体に固着され、トルク伝達室内の油を前記油溜り室に強制的に吐出するポンピングディスクを備えた２枚ディスク構成の流体式カップリング装置、トルク伝達室内のドライブディスクに隣接して前記駆動軸に一体に固着され、トルク伝達室内の油を前記油溜り室に強制的に吐出するポンピングディスクと、前記ドライブディスクを空洞にしてトルク伝達室が該ドライブディスク内部に形成された油溜り室と、前記ドライブディスク外周壁面と密封器匣内周壁面間に形成されるトルク伝達間隙とに区劃され、さらに前記トルク伝達室内壁のトルク伝達間隙部近傍に形成された油の循環流通路の近傍に、前記ドライブディスクの所定回転速度以下で該循環流通路を開放しかつ所定回転速度を超えるとドライブディスクに取付けられた遠心バルブにより該循環流通路を閉鎖する感速制御弁機構を備えた２枚ディスク構成の流体式カップリング装置を用いることができる。

なお、本発明に係る外部制御式ファンクラッチ装置における電磁クラッチは、冷却水温、スロットル開度、エンジン回転数、エアコンスイッチに連動させてＯＮ／ＯＦＦ制御するように構成し、この電磁クラッチのＯＮ／ＯＦＦ制御によって流体式カップリング装置すなわちファン回転をコントロールできるように構成される。また、本発明の外部制御式ファンクラッチ装置の回転駆動源としては、エンジンにより直接またはプーリやギヤ等を介してクラッチロータを駆動する方式等を用いることができる。

上記した本発明の外部制御式ファンクラッチ装置は、電磁クラッチのＯＮによりドライブディスクが駆動軸の回転と同期回転し、該ドライブディスクを内装するトルク伝達室内の油により回転トルクが密封器匣に伝達され、かつ電磁クラッチのＯＦＦにより瞬時にドライブディスクおよび密封器匣と駆動軸とがフリーとなりファン回転が低下する仕組みとなしたもので、より具体的に説明すると、電磁クラッチの励磁コイルに通電（ＯＮ）するとアーマチュアが吸引されてクラッチロータに吸着し該クラッチロータとアーマチュアおよびドライブディスクが一体に回転することにより、流体式カップリング装置によりファンが回転する。この時流体式カップリング装置は、ドライブディスクと油を封入した密封器匣との間の剪断により回転トルクが伝達されることによりスリップしてクッションスタートとなるため、電磁クラッチがＯＮに入った時負荷が小さく、ファン騒音を著しく低減できる。また電磁クラッチをＯＦＦすると、アーマチュアがクラッチロータより離れることによって瞬時にドライブディスクおよび密封器匣と駆動軸とがフリーとなり流体式カップリング装置の回転速度が低下もしくは停止することによりファン回転速度が低下するか停止する。

本発明の外部制御式ファンクラッチ装置は、電磁クラッチをＯＮ／ＯＦＦさせることにより瞬時にファン回転をコントロール（降下時、上昇時には徐々に）することができる上、電磁クラッチのＯＦＦ時は流体式カップリング装置のドライブディスクが入力回転と同期しないため、すなわちドライブディスクが直結で回転せず、軸受装置のフリクションでしか回転しないため、従来装置よりファン回転を低く保持することができ、またファンの急激な回転上昇を防止できるのでファン騒音を著しく低減でき、さらにエンジンの始動および加速時の“つれ廻り”現象を抑制でき、またさらに装置の軸方向寸法の短縮および小型・軽量化、軸芯のずれによるアンバランスの防止、低燃費、省エネルギーがはかられる。さらにまた、電磁クラッチは冷却水温、スロットル開度、エンジンの回転速度、エアコンスイッチに連動させてＯＮ／ＯＦＦ制御するので、精度よくかつ安定してファン回転を制御することができる。

図１は本発明に係る外部制御式ファンクラッチ装置の第１実施例を示す縦断側面図、図２は同じく外部制御式ファンクラッチ装置の第２実施例を示し、（ａ）は外部制御式ファンクラッチ装置の縦断側面図、（ｂ）は遠心バルブとその動作説明図、図３は同じく外部制御式ファンクラッチ装置の第３実施例を示す縦断側面図、図４は同じく外部制御式ファンクラッチ装置の第４実施例を示す縦断側面図、図５は図３、図４に示す外部制御式ファンクラッチ装置のポンピングディスクの種類を例示したもので、（ａ）はリブタイプのポンピングディスクの一部を示す正面図、（ｂ）は孔あきタイプのポンピングディスクの一部を示す正面図、図６は本発明に係る外部制御式ファンクラッチ装置の性能特性曲線図であり、２１、３１、４１、５１は駆動軸、２２、３２、４２、５２は電磁クラッチ、２３、３３、４３、５３は流体式カップリング装置、６１はファンである。

図１に示す外部制御式ファンクラッチ装置は、１本の駆動軸２１に配置した電磁クラッチ２２と流体式カップリング装置２３とから構成されており、電磁クラッチ２２は駆動軸２１に一体に支承されたクラッチロータ２２−１と、このクラッチロータ２２−１内に軸受装置２５を介して相互に回転可能に嵌合されかつブラケット２２−３を介して外部に固定された励磁コイル２２−２と、後述する流体式カップリング装置２３のドライブディスク２３−４の前記励磁コイル２２−２側に取付けられた円板２２−５に前後動可能に保持されたアーマチュア２２−４とから構成されている。アーマチュア２２−４は、駆動軸２１に外嵌されかつその一端側をドライブディスク２３−４に固着された円板２２−５にばね２２−６を介して前後動可能に弾性支持されている。

また、流体式カップリング装置２３は、前記駆動軸２１にケース２３−２とカバー２３−３とからなる密封器匣２３−１が軸受装置２３−５を介して回転可能に支承され、この密封器匣２３−１の内部に形成されたトルク伝達室２３−６内に、前記駆動軸２１に軸受装置２３−８を介して回転可能に支承されたドライブディスク２３−４が該トルク伝達室２３−６の内周面との間にトルク伝達間隙が形成されるように収納され、かつ前記密封器匣２３−１のケース２３−２側は該ドライブディスク２３−４との間に介在させた軸受装置２３−９にて回転可能に支承されている。

上記図１に示す構成の外部制御式ファンクラッチ装置において、駆動軸２１が回転している状態において電磁クラッチ２２をＯＮすると、駆動軸２１と一体に回転するクラッチロータ２２−１内に設けられた励磁コイル２２−２により、流体式カップリング装置２３のドライブディスク２３−４と一体の円板２２−５に保持されているアーマチュア２２−４が吸引されてクラッチロータ２２−１に吸着し、該クラッチロータ２２−１とアーマチュア２２−４および円板２２−５が一体に回転する。この円板２２−５が回転すると、当該円板２２−５が取着されているドライブディスク２３−４が駆動軸２１と同期回転し、トルク伝達室２３−６内に封入されている油により駆動トルクが密封器匣２３−１に伝達され、該密封器匣２３−１のカバー２３−３に取付けられているファン６１が回転する。この時流体式カップリング装置２３はクッションスタートとなるため、電磁クラッチ２２がＯＮに入った時の負荷が小さく、かつまたファン騒音を著しく低減できる。また電磁クラッチ２２をＯＦＦすると、ばね２２−６のばね力によりアーマチュア２２−４がクラッチロータ２２−１より離れることにより瞬時にドライブディスク２３−４および密封器匣２３−１と駆動軸２１とがフリーとなり密封器匣２３−１の回転速度が低下、もしくは停止しファン６１の回転速度が大幅に低下、もしくは停止する。すなわち、電磁クラッチ２２をＯＮ／ＯＦＦさせることによりファン６１の回転をコントロールすることができる。また電磁クラッチ２２は冷却水温、スロットル開度、エンジンの回転速度、エアコンスイッチ等に連動させてＯＮ／ＯＦＦ制御することができるので、精度よくかつ安定してファン回転を制御することができる。

図２に示す外部制御式ファンクラッチ装置は、ドライブディスクを空洞にしてトルク伝達室が該ドライブディスク内部に形成された油溜り室を備え、かつ前記ドライブディスクの油溜り室内に駆動軸の回転数（速度）に感応してファン回転数を制御する感速制御弁機構を備えた流体式カップリング装置を採用したもので、その構成は、前記駆動軸３１にケース３３−２とカバー３３−３とからなる密封器匣３３−１が軸受装置３３−５を介して回転可能に支承され、この密封器匣３３−１の内部に形成されたトルク伝達室３３−６内に、前記駆動軸３１に軸受装置３３−８を介して回転可能に支承された油溜り室３３−４ａとオリフィス孔３３−４ｂを有するドライブディスク３３−４が該トルク伝達室３３−６の内周面との間にトルク伝達間隙が形成されるように収納されている。さらにドライブディスク３３−４の外周壁近傍に油溜り室３３−４ａからトルク伝達間隙への流出孔３３−４ｃが貫設され、該流出孔３３−４ｃの付近に駆動部側の所定回転速度を境として遠心力により前記流出孔３３−４ｃを開閉する遠心バルブＶが設けられている。この遠心バルブＶは図３（ｂ）に示すように、ドライブディスク３３−４の外周壁近傍に一端を軸支されるとともに、他端がばね３３−１０に弾性支持されており、ドライブディスク３３−４が所定回転速度を超えると遠心力によりばね３３−１０に抗して半径方向に摺動しながら該流出孔３３−４ｃを閉鎖し、他方、ドライブディスク３３−４が所定回転速度以下になるとばね３３−１０の作用により該流出孔３３−４ｃを開放するように構成されている。前記密封器匣３３−１のケース３３−２側は該ドライブディスク３３−４との間に介在させた軸受装置３３−９にて回転可能に支承されている。この遠心バルブＶ付きのファンクラッチ装置の場合は、トルク伝達室３３−６内におけるドライブディスク３３−４の最外周面とトルク伝達室３３−６の内周壁とのトルク伝達間隙３３−４ｅを大きくすることにより、ドライブディスク３３−４の最外周面でトルクが伝達されず、遠心バルブＶが閉じた時の回転速度を低くすることができる。
なお、電磁クラッチ３２は前記図１に示す外部制御式ファンクラッチ装置と同様、駆動軸３１に一体に支承されたクラッチロータ３２−１と、このクラッチロータ３２−１内に軸受装置３５を介して相互に回転可能に嵌合されかつブラケット３２−３を介して外部に固定された励磁コイル３２−２と、前記流体式カップリング装置３３のドライブディスク３３−４の前記励磁コイル３２−２側に取付けられた円板３２−５にばね３２−６を介して前後動可能に弾性支持されている。

上記図２に示す外部制御式ファンクラッチ装置は、電磁クラッチ３２がＯＮ時は当然のことながらクッションスタートとなるため、電磁クラッチ３２がＯＮに入った時の負荷が小さいだけでなく、油溜り室３３−４ａの作用により前記図１に示す外部制御式ファンクラッチ装置よりファン６１の騒音をさらに低減できる。また、電磁クラッチ３２をＯＦＦすると、ばね３２−６のばね力によりアーマチュア３２−４がクラッチロータ３２−１より離れることにより瞬時にドライブディスク３３−４および密封器匣３３−１と駆動軸３１とがフリーとなり密封器匣３３−１の回転速度が低下、もしくは停止しファン６１の回転速度が大幅に低下、もしくは停止する。さらに、この外部制御式ファンクラッチ装置の場合は、ドライブディスク３３−４の回転数が所定以上に高速の場合には遠心バルブＶにより流出孔３３−４ｃが閉鎖されるので、トルク伝達はより制限されファン回転数を大幅に減少させる。したがって、高速回転に伴うファン６１の騒音をより低減できる。さらに、電磁クラッチ３２をＯＮするとドライブディスク３３−４が高速回転となり遠心バルブＶが閉じることにより、該ドライブディスク３３−４内の油は流出孔３３−４ｃからは流出せず、オリフィス孔３３−４ｂからトルク伝達間隙へ徐々に流出するのでつれ廻りはせず、漸次ＯＮになる。また、電磁クラッチ３２がＯＮされ、ドライブディスク３３−４が高速で回転し遠心バルブＶは閉じるが、トルク伝達間隙に残留していた油だけでトルクが伝達されてファン６１が増速されていく過程と、遠心バルブＶが閉じた後に油溜り室３３−４ａの油がオリフィス孔３３−４ｂから徐々にトルク伝達間隙へ流出し、ファン６１が増速していく過程との境目すなわち変曲点を低くすることにより、電磁クラッチ３２がＯＮされた時にアーマチュア３２−４とクラッチロータ３２−１間で滑りの生じない回転速度としておくことにより、電磁クラッチＯＮ時に該電磁クラッチが発する騒音（「キュン」というスリップ音）が消え、アーマチュア３２−４やクラッチロータ３２−１の摩擦面の摩耗が防止されることにより、電磁クラッチの耐久性の確保や粉塵の発生、飛散を防止できる。なお、遠心バルブＶを設けない場合は、トルク伝達間隙の油は流出孔３３−４ｃからドライブディスク３３−４の油溜り室３３−４ａへ逆流しＯＮが維持できなくなるが、遠心バルブＶを設けたことにより高速時には該バルブが閉じているのでＯＮが維持できる。
なお、この外部制御式ファンクラッチ装置の場合も、電磁クラッチ３２をＯＮ／ＯＦＦさせることによりファン６１の回転をコントロールすることができる上、電磁クラッチ３２は冷却水温、スロットル開度、エンジンの回転速度、エアコンスイッチ等に連動させてＯＮ／ＯＦＦ制御することができるので、精度よくかつ安定してファン回転を制御することができる。

図３〜図５に示す外部制御式ファンクラッチ装置は、流体式カップリング装置として、トルク伝達室内のドライブディスクに隣接して前記駆動軸に一体に固着され、トルク伝達室内の油を前記油溜り室に強制的に吐出するポンピングディスクを備えた２枚ディスク構成の流体式カップリング装置を用いた外部制御式ファンクラッチ装置である。
即ち、図３に示す外部制御式ファンクラッチ装置は、前記のものと同様、１本の駆動軸４１に配置した電磁クラッチ４２と流体式カップリング装置４３とから構成されており、電磁クラッチ４２は駆動軸４１に一体に支承されたクラッチロータ４２−１と、このクラッチロータ４２−１内に軸受装置４５を介して相互に回転可能に嵌合されかつブラケット４２−３を介して外部に固定された励磁コイル４２−２と、後述する流体式カップリング装置４３のドライブディスク４３−４の前記励磁コイル４２−２側に取付けられた円板４２−５に前後動可能に保持されたアーマチュア４２−４とから構成されている。アーマチュア４２−４は、駆動軸４１に外嵌されかつその一端側をドライブディスク４３−４に固着された円板４２−５にばね４２−６を介して前後動可能に弾性支持されている。

この図３に示す外部制御式ファンクラッチ装置の流体式カップリング装置は、前記駆動軸４１にケース４３−２とカバー４３−３とからなる密封器匣４３−１が軸受装置４３−５を介して回転可能に支承され、かつ該密封器匣４３−１のケース４３−２には油の循環流通路４３−２ａが設けられ、該密封器匣４３−１の内部に形成されたトルク伝達室４３−６内に、前記駆動軸４１に軸受装置４３−８を介して回転可能に支承された油溜り室４３−４ａとオリフィス４３−４ｂを有するドライブディスク４３−４が該トルク伝達室４３−６の内周面との間にトルク伝達間隙が形成されるように収納され、さらにトルク伝達室４３−６内には前記ドライブディスク４３−４に隣接して前記駆動軸４１に一体に固着され、トルク伝達室４３−６内の油を前記油溜り室４３−４ａ内に強制的に吐出するポンピングディスク４３−７が収納されている。なお、前記密封器匣４３−１のケース４３−２側は該ドライブディスク４３−４との間に介在させた軸受装置４３−９にて回転可能に支承されている。

上記図３に外部制御式ファンクラッチ装置において、駆動軸４１が回転している状態において電磁クラッチ４２をＯＮすると、流体式カップリング装置４３のドライブディスク４３−４と一体の円板４２−５に保持されているアーマチュア４２−４が吸引されてクラッチロータ４２−１に吸着し、該クラッチロータ４２−１とアーマチュア４２−４および円板４２−５とドライブディスク４３−４が一体に回転し、電磁クラッチ４２のＯＮ時に油溜り室４３−４ａ内に貯溜されている油が遠心力によりオリフィス４３−４ｂより外側のトルク伝達部に吐出し、この油により駆動トルクが密封器匣４３−１に伝達され、該密封器匣４３−１のカバー４３−３に取付けられているファン６１が回転する。他方、電磁クラッチ４２をＯＦＦすると、ばね４２−６のばね力によりアーマチュア４２−４がクラッチロータ４２−１より離れることにより瞬時にドライブディスク４３−４及び密封器匣４３−１と駆動軸４１とがフリーとなり密封器匣４３−１の回転速度が低下、もしくは停止しファン６１の回転速度が大幅に低下、もしくは停止する。この時、ポンピングディスク４３−７にて強制的に油が循環流通路４３−２ａより油溜り室４３−４ａ内に送られる。

図４に示す外部制御式ファンクラッチ装置は、前記図３に示す外部制御式ファンクラッチ装置の流体式カップリング装置に、駆動軸の回転数（速度）に感応してファン６１の回転数を制御する感速制御弁機構を備えた流体式カップリング装置を採用したもので、その構成は、駆動軸５１にケース５３−２とカバー５３−３とからなる密封器匣５３−１が軸受装置５３−５を介して回転可能に支承され、かつ該密封器匣５３−１のケース５３−２には油の循環流通路５３−２ａが設けられ、該密封器匣５３−１の内部に形成されたトルク伝達室５３−６内に、前記駆動軸５１に軸受装置５３−８を介して回転可能に支承された油溜り室５３−４ａと吐出孔５３−４ｂを有するドライブディスク５３−４が該トルク伝達室５３−６の内周面との間にトルク伝達間隙が形成されるように収納され、さらにトルク伝達室５３−６内には前記ドライブディスク５３−４に隣接して前記駆動軸５１に一体に固着され、トルク伝達室５３−６内の油を前記油溜り室５３−４ａ内に強制的に吐出するポンピングディスク５３−７が収納されている。なお、前記密封器匣５３−１のケース５３−２側は該ドライブディスク５３−４との間に介在させた軸受装置５３−９にて回転可能に支承され、さらにドライブディスク５３−４の外周壁近傍に前記図２に示すものと同様に、油溜り室５３−４ａからトルク伝達間隙への流出孔５３−４ｃが貫設され、該流出孔５３−４ｃの付近に駆動部側の所定回転速度を境として遠心力により前記流出孔５３−４ｃを開閉する遠心バルブＶが設けられている。この遠心バルブＶは前記図２に示すものと同様の手段で設けられ、ドライブディスク５３−４が所定回転速度を超えると遠心力により流出孔５３−４ｃを閉鎖し、他方、ドライブディスク５３−４が所定回転速度以下になるとばね５３−１０の作用により該流出孔５３−４ｃを開放するように構成されている。前記密封器匣５３−１のケース５３−２側は該ドライブディスク５３−４との間に介在させた軸受装置５３−９にて回転可能に支承されている。
なお、電磁クラッチ５２は前記のものと同様、駆動軸５１に一体に支承されたクラッチロータ５２−１と、このクラッチロータ５２−１内に軸受装置５５を介して相互に回転可能に嵌合されかつブラケット５２−３を介して外部に固定された励磁コイル５２−２と、前記流体式カップリング装置５３のドライブディスク５３−４の前記励磁コイル５２−２側に取付けられた円板５２−５にばね５２−６を介して前後動可能に弾性支持されたアーマチュア５２−４とで構成されている。

上記図３、図４に示す外部制御式ファンクラッチ装置におけるポンピングディスク４３−７、５３−７は、トルク伝達の機能を有しないので、軽量化するためいわゆるダムを作用させる外周部以外は空間としてもよい。図５（ａ）（ｂ）はその一例を示したもので、（ａ）は外周端部４３−７ａ、５３−７ａとボス部４３−７ｂ、５３−７ｂ間に複数のリブ４３−７ｃ、５３−７ｃを設け、各リブの間を空間４３−７ｄ、５３−７ｄとしたリブタイプのポンピングディスクであり、（ｂ）はディスクの全体に複数の円孔４３−７ｅ、５３−７ｅを設けた構造の孔あきタイプのポンピングディスクである。

上記した図１〜図４に示す外部制御式ファンクラッチ装置は、その性能特性の一例を図６に示すように、優れたファン回転挙動を示す。
すなわち、曲線Iは図１に示す外部制御式ファンクラッチ装置、曲線IIは図２に示す外部制御式ファンクラッチ装置、曲線IIIは図３に示す外部制御式ファンクラッチ装置、曲線IVは図４に示す外部制御式ファンクラッチ装置の、それぞれのファン回転挙動を示したもので、各外部制御式ファンクラッチ装置はいずれも電磁クラッチＯＮ−ＯＦＦ時のファン回転挙動は良好な傾向を示している。

本発明の外部制御式ファンクラッチ装置は、ファンの急激な回転上昇を防止できるので、騒音対策として有効であり、また電磁クラッチの負荷を減少できるので、電磁クラッチの耐久性の向上と小型・軽量化、低燃費化、省エネルギー化、軸芯のずれによるアンバランスの防止がはかられ、自動車等における機関冷却用のファン回転を外部周囲の温度変化あるいは回転変化に追従して制御する方式の外部制御式ファンクラッチ装置として、極めて有用性に富むものである。

本発明に係る外部制御式ファンクラッチ装置の第１実施例を示す縦断側面図である。 同じく外部制御式ファンクラッチ装置の第３実施例を示し、（ａ）は外部制御式ファンクラッチ装置の縦断側面図、（ｂ）は遠心バルブとその動作説明図である。 同じく外部制御式ファンクラッチ装置の第４実施例を示す縦断側面図である。 同じく外部制御式ファンクラッチ装置の第５実施例を示す縦断側面図である。 図３、図４に示す外部制御式ファンクラッチ装置のポンピングディスクの種類を例示したもので、（ａ）はリブタイプのポンピングディスクの一部を示す正面図、（ｂ）は孔あきタイプのポンピングディスクの一部を示す正面図である。 本発明に係る外部制御式ファンクラッチ装置の性能特性曲線図である。

符号の説明

２１、３１、４１、５１ 駆動軸
２２、３２、４２、５２ 電磁クラッチ
２３、３３、４３、５３ 流体式カップリング装置
６１ ファン

Claims (4)

1. 駆動軸に支承されたクラッチロータ内に外部に支持された励磁コイルが設けられた電磁クラッチと、該電磁クラッチに隣接して前記駆動軸に軸受装置を介して回転可能に支承され、その外周にファンが取着された密封器匣の内部に、該駆動軸に軸受装置を介して回転可能に支承されたドライブディスクを内装するトルク伝達室を備え、該トルク伝達室内の油により回転トルクを密封器匣に伝達する仕組みとなした流体式カップリング装置、および前記駆動軸に外嵌されて前記ドライブディスクに支承された円板に取付けられたアーマチュアとから構成され、前記電磁クラッチにより前記流体式カップリング装置がＯＮ／ＯＦＦ制御される仕組みとなしたことを特徴とする外部制御式ファンクラッチ装置。
2. 前記流体式カップリング装置として、前記ドライブディスクを空洞にしてトルク伝達室が該ドライブディスク内部に形成された油溜り室と、前記ドライブディスク外周壁面と密封器匣内周壁面間に形成されるトルク伝達間隙とに区劃され、電磁クラッチＯＦＦ時に該油溜り室に油が貯溜され、電磁クラッチＯＮ時に前記油溜り室に貯溜された油が遠心力でトルク伝達間隙部に吐出される仕組みとなし、かつドライブディスク外周壁近傍に形成された油の流出孔の近傍に該ドライブディスクの所定回転速度以下で該流出孔を開放しかつ所定回転速度を超えると遠心バルブにより該流出孔を閉鎖する感速制御弁機構を備えた流体式カップリング装置を用いた請求項１に記載の外部制御式ファンクラッチ装置。
3. 前記流体式カップリング装置として、前記ドライブディスクを空洞にしてトルク伝達室が該ドライブディスク内部に形成された油溜り室と、前記ドライブディスク外周壁面と密封器匣内周壁面間に形成されるトルク伝達間隙とに区劃され、さらに前記トルク伝達室内にドライブディスクに隣接して前記駆動軸に一体に固着され、トルク伝達室内の油を前記油溜り室に強制的に吐出するポンピングディスクを備えた２枚ディスク構成の流体式カップリング装置を用いることを特徴とする請求項１に記載の外部制御式ファンクラッチ装置。
4. 前記流体式カップリング装置として、前記ドライブディスクを空洞にしてトルク伝達室が該ドライブディスク内部に形成された油溜り室と、前記ドライブディスク外周壁面と密封器匣内周壁面間に形成されるトルク伝達間隙とに区劃され、さらに前記トルク伝達室内にドライブディスクに隣接して前記駆動軸に一体に固着され、トルク伝達室内の油を前記油溜り室内に強制的に吐出するポンピングディスクと、前記トルク伝達室内壁のトルク伝達間隙部近傍に形成された油の循環流通路の近傍に、前記ドライブディスクの所定回転速度以下で該循環流通路を開放しかつ所定回転速度を超えると該ドライブディスクに取付けられた遠心バルブにより該循環流通路を閉鎖する感速制御弁機構を備えた２枚ディスク構成の流体式カップリング装置を用いることを特徴とする請求項１に記載の外部制御式ファンクラッチ装置。