JP7486280B2 - ファンクラッチ - Google Patents
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Description
したがって、この従来のファンクラッチでは、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、ケースに一体的に取り付けられたファンが回転し、例えば、自動車のエンジンの冷却が行われる。
流出調整孔を閉じてトルク伝達室に粘性流体を供給しない状態であっても、トルク伝達室には粘性流体が残留している場合がある。例えば、走行時に、流出調整孔(バルブ)を開いてトルク伝達室に粘性流体を供給している状態で、エンジンを停止した場合には、粘性流体の循環が停止されるため、相対的に多くの粘性流体がトルク伝達室に残留する。
また、走行中は、ある程度、トルク伝達室内に粘性流体が存在しており、この状態で、車両の急加速を行った場合にも、粘性流体に作用する剪断抵抗力が強まり、上記の再始動時と同様に、ケースに駆動トルクが伝達されてファンが回転する場合がある。
エンジンによって回転される駆動軸と一体に回転可能に設けられた円盤状のドライブディスクと、
前記駆動軸に対して回転自在に支持された第1ケースと、前記ドライブディスクを覆うと共に前記第1ケースに固定される第2ケースとを有し、内部に前記ドライブディスクおよび粘性流体が収容されて前記ドライブディスクの回転が前記粘性流体を介して伝達されることで前記駆動軸と共に回転し、かつ、ファンが取り付けられ、油供給部が形成された仕切壁により、軸方向に沿って、前記ドライブディスクが配置されたトルク伝達室とオイル溜室とに内部空間が区画されたクラッチケースと、
前記油供給部を開閉することで、前記ドライブディスクと前記クラッチケースとで駆動伝達を行う前記トルク伝達室に前記オイル溜室からの前記粘性流体の供給および供給停止を切替可能なクラッチバルブと、
を備え、
前記ドライブディスクは、前記第2ケースに対向するトルク伝達面にディスク側ラビリンス溝が形成され、前記第2ケースは、前記ディスク側ラビリンス溝に対向する位置にケース側ラビリンス溝が形成され、前記ディスク側ラビリンス溝と前記ケース側ラビリンス溝との間において、前記粘性流体による剪断抵抗力が発生し、前記剪断抵抗力により前記ドライブディスクの回転が前記クラッチケースに伝達され、
前記油供給部は、前記ケース側ラビリンス溝よりも内径側の位置に形成され、
前記ドライブディスクの外周端面には、外径方向に突出した拡張部が設けられ、
前記クラッチケースの内周面において前記ドライブディスクの前記外周端面に臨み、かつ、前記拡張部の前記外径方向に対向する位置には、前記拡張部を相対回転可能に収容可能であるとともに、前記拡張部との間に前記粘性流体を収容可能な容量を有するチャンバ部が形成され、
前記第2ケースには、前記チャンバ部から前記オイル溜室に戻る前記粘性流体が通るオイル循環路が形成され、
前記オイル循環路は、軸方向から見たとき、前記チャンバ部に重なる位置で前記チャンバ部と連通され、前記ケース側ラビリンス溝よりも内径側の位置で前記オイル溜室に開放し、
前記チャンバ部を区画する壁面は、前記拡張部との間に、前記ドライブディスクと前記クラッチケースとで駆動力伝達を行う箇所における前記ドライブディスクと前記クラッチケースとの間隔よりも大きな間隔を有するファンクラッチとした。
(実施の形態1)
実施の形態1におけるファンクラッチの構成を説明する。
図1は実施の形態1のファンクラッチ1を示す縦断面図であり、このファンクラッチ1は、自動車に搭載されたラジエータの冷却ファンに適用される温度感応型の粘性カップリングである。
なお、入力側回転部材10は、不図示のエンジンによって回転駆動される。
クラッチケース20は、入力側回転部材10にベアリング30を介して回転自在に支持されるとともに、入力側回転部材10の回転が粘性流体を介して伝達されて回転する。
ファン40は、クラッチケース20に取り付けられて、クラッチケース20と一体に回転し、エンジン(不図示)の冷却液の放熱を行うラジエータ(不図示)を冷却する送風を形成する。
これにより、第1ケース21と第2ケース22とファン40とは、一体的に回転する。
また、この第2ケース22および第1ケース21は、アルミニウム合金製のものに限らない。例えば、マグネシウム、スチール、銅などの金属や、ポリフェニレンサルファイド樹脂などの耐熱性樹脂などにより形成されていてもよい。
クラッチバルブ25は、一端が仕切壁24のオイル溜室24b側の面にカシメ止めなどによって固定され、中間部にピストン部材23aの先端が接触し、他端が弁体として油供給部24cに対向して配置されている。そして、クラッチバルブ25は、他端の弁体が油供給部24cから離れて配置され、また、油供給部24cに近付く方向に弾性変形した場合には、油供給部24cから離れる方向の弾性力(バネ力)が生じるよう取り付けられている。
一方、雰囲気温度が高温になると、バイメタル23が第2ケース22から離れる方向に湾曲変形し、ピストン部材23aによるクラッチバルブ25のバネ力による変位を規制する先端位置が仕切壁24から離れる。したがって、クラッチバルブ25は、自身のばね力で仕切壁24から離れ、油供給部24cを開放する。
なお、実施の形態1では、バイメタル23が帯状の平板形状を成しているが、温度感応型の渦巻きバネを用いてもよい。
そして、取付金具43は、ボス部41の軸方向に沿う方向に延びてボス部41に埋め込まれる筒状のインサート部43aと、インサート部43aの一端からボス部41の内側に延在された固定部43bとから構成されている。
なお、ファン40をクラッチケース20に固定するボルトBと、第1ケース21に第2ケース22を固定するボルトとは別々に設けてもよい。さらに、第1ケース21に第2ケース22を固定する際、ボルトを用いないシーミング加工によって固定してもよい。
図2は、図1のA部を拡大した拡大断面図であって、ドライブディスク12は、外周端面12dに、外周端面12dの幅(軸方向に沿う方向の寸法)の一部分を全周に亘って外径方向に延在させた環状を成し、矩形断面の拡張片12eが形成されている。
実施の形態1の作用を、「ファンクラッチの基本動作」、実施の形態1の解決課題である「ファンの連れ回り現象」、「連れ回り抑制動作」の順に説明する。
次に、ファンクラッチ1の基本動作を、冷間時と高温時とに分けて説明する。
<冷間時>
エンジン(不図示)が停止している冷間時は、図1に示すように、仕切壁24に形成された油供給部24cは、クラッチバルブ25により閉鎖、つまり閉弁されている。このクラッチバルブ25の閉弁状態でエンジンが駆動してプーリシャフトが回転すると、プーリシャフトに結合された駆動軸11が一体的に回転駆動される。そして、この駆動軸11と共にドライブディスク12が回転する。このとき、トルク伝達室24a内の粘性流体は、ドライブディスク12の回転によって発生する遠心力の作用により、オイル循環路24dを通ってオイル溜室24bへと流れていく。
エンジン(不図示)の駆動により雰囲気温度が上昇すると、温度に感応するバイメタル23が湾曲し、ピストン部材23aが軸方向に沿う方向(図において左方向)に移動する。このため、クラッチバルブ25が自身の弾性力(復元力)により仕切壁24から離れる方向に変位し、油供給部24cが開き始め、オイル溜室24b内の粘性流体が油供給部24cを通じてトルク伝達室24aへと流れ込む。これにより、ディスク側ラビリンス溝12cとケース側ラビリンス溝22cとの間の粘性流体が増量し、このディスク側ラビリンス溝12cとケース側ラビリンス溝22cとの間において、粘性流体の粘性による大きな剪断抵抗力が発生する。
なお、ディスク側ラビリンス溝12cとケース側ラビリンス溝22cとの間を通過した粘性流体は、ドライブディスク12の回転によって発生する遠心力の作用により、オイル循環路24dを通ってオイル溜室24bに戻される。
ここで、下記の本実施の形態1による連れ回り抑制動作を説明する前に、「連れ回り」現象について簡単に説明する。
ファンクラッチ1において、実施の形態1で示した拡張片12eおよびチャンバ部22dを有しない構造の場合、エンジン(不図示)の始動時や、車両の急加速時にファン40の連れ回り現象が生じる場合がある。
本実施の形態1では、上述の再始動時や急加速時に「連れ回り」現象が生じるのを抑制できる。
以下に、本実施の形態1におけるこのファンの連れ回りを抑制する動作を説明する。
トルク伝達室24aに残留した粘性流体(以下、残留流体と称する)が存在する状態で、再始動や急加速を行った場合、ドライブディスク12が回転すると、トルク伝達室24aの残留流体は、遠心力により、ドライブディスク12を伝っての外周端面12dに向かう。そして、外周端面12dから、さらに、拡張片12eを伝って、チャンバ部22d内に移動し、オイル循環路24dを通ってオイル溜室24bに戻される。なお、図1では、オイル循環路24dは、チャンバ部22dおよび径方向でチャンバ部22dの内径方向に位置する部分と連通されている例を示しているが、これに限定されない。例えば、オイル循環路24dは、トルク伝達室24aにおいて径方向でチャンバ部22dよりも内径方向部分のみと連通させたり、チャンバ部22dのみと連通させたりしてもよいし、あるいは、これらの連通構造を混在させた構造としてもよい。
また、一旦、チャンバ部22dに溜まった残留流体は、その後、オイル循環路24dを通ってオイル溜室24bに戻る。
以下に、実施の形態1のファンクラッチの効果を列挙する。
1)実施の形態1のファンクラッチは、
エンジン(不図示)によって回転される駆動軸11と一体に回転可能に設けられた円盤状のドライブディスク12と、
駆動軸11に対して回転自在に支持され、内部にドライブディスク12および粘性流体(不図示)が収容されてドライブディスク12の回転が粘性流体を介して伝達されることで駆動軸11と共に回転し、かつ、ファン40が取り付けられたクラッチケース20と、
ドライブディスク12とクラッチケース20とで駆動伝達を行うトルク伝達室24aに粘性流体の供給および供給停止を切替可能なクラッチバルブ25と、
を備え、
ドライブディスク12の外周端部に外径方向に突出した拡張部としての拡張片12eが設けられ、
クラッチケース20の内周面において拡張片12eの外径方向に対向する位置に、拡張片12eを相対回転可能に収容し、かつ、拡張片12eとの間に粘性流体を収容可能な容量を有するチャンバ部22dが形成されている。
したがって、トルク伝達室24a内の残留流体によるトルク伝達が生じてファン40の連れ回り現象が生じるのを抑制でき、ファン40の回転による騒音や振動の抑制ならびにエンジン出力負荷増による車両の駆動力低下や燃費悪化の抑制が可能となる。
拡張片12eは、ドライブディスク12の外周端面12dの軸方向に沿う方向の幅よりも狭い幅で外周端面12dから突出され、ドライブディスク12の全周に亘って環状に形成されている。
したがって、拡張片12eが回転した際に、チャンバ部22dに存在する粘性流体に剪断抵抗力が生じにくく、ファン40の連れ回りがより生じにくくなる。すなわち、拡張片12eのような拡張部分に不連続部分があったりすると、相対的に剪断抵抗力が大きくなるが、環状に形成することで、剪断抵抗力を抑えることができる。
チャンバ部22dは、拡張片12eとの間に、ドライブディスク12とクラッチケース20とで両ラビリンス溝12c、22cを含む駆動力伝達を行う箇所におけるドライブディスク12とクラッチケース20との間隔よりも大きな間隔である軸方向に沿う方向の間隔d1および径方向の間隔d2を有する。
したがって、チャンバ部22dに粘性流体が存在していても、ドライブディスク12が回転した際に拡張片12eとチャンバ部22dとの間で粘性流体に剪断抵抗力が生じることが無く、トルク伝達は成されず、ファン40の連れ回りを抑えることができる。
11 駆動軸
12 ドライブディスク
12d 外周端面(外周端縁部)
12e 拡張片(拡張部)
20 クラッチケース
22d チャンバ部
24a トルク伝達室
24d オイル循環路
25 バルブ
40 ファン
d1 間隔
d2 間隔
Claims (2)
- エンジンによって回転される駆動軸と一体に回転可能に設けられた円盤状のドライブディスクと、
前記駆動軸に対して回転自在に支持された第1ケースと、前記ドライブディスクを覆うと共に前記第1ケースに固定される第2ケースとを有し、内部に前記ドライブディスクおよび粘性流体が収容されて前記ドライブディスクの回転が前記粘性流体を介して伝達されることで前記駆動軸と共に回転し、かつ、ファンが取り付けられ、油供給部が形成された仕切壁により、軸方向に沿って、前記ドライブディスクが配置されたトルク伝達室とオイル溜室とに内部空間が区画されたクラッチケースと、
前記油供給部を開閉することで、前記ドライブディスクと前記クラッチケースとで駆動伝達を行う前記トルク伝達室に前記オイル溜室からの前記粘性流体の供給および供給停止を切替可能なクラッチバルブと、を備え、
前記ドライブディスクは、前記第2ケースに対向するトルク伝達面にディスク側ラビリンス溝が形成され、前記第2ケースは、前記ディスク側ラビリンス溝に対向する位置にケース側ラビリンス溝が形成され、前記ディスク側ラビリンス溝と前記ケース側ラビリンス溝との間において、前記粘性流体による剪断抵抗力が発生し、前記剪断抵抗力により前記ドライブディスクの回転が前記クラッチケースに伝達され、
前記油供給部は、前記ケース側ラビリンス溝よりも内径側の位置に形成され、
前記ドライブディスクの外周端面には、外径方向に突出した拡張部が設けられ、
前記クラッチケースの内周面において前記ドライブディスクの前記外周端面に臨み、かつ、前記拡張部の前記外径方向に対向する位置には、前記拡張部を相対回転可能に収容可能であるとともに、前記拡張部との間に前記粘性流体を収容可能な容量を有するチャンバ部が形成され、
前記第2ケースには、前記チャンバ部から前記オイル溜室に戻る前記粘性流体が通るオイル循環路が形成され、
前記オイル循環路は、軸方向から見たとき、前記チャンバ部に重なる位置で前記チャンバ部と連通され、前記ケース側ラビリンス溝よりも内径側の位置で前記オイル溜室に開放し、
前記チャンバ部を区画する壁面は、前記拡張部との間に、前記ドライブディスクと前記クラッチケースとで駆動力伝達を行う箇所における前記ドライブディスクと前記クラッチケースとの間隔よりも大きな間隔を有するファンクラッチ。 - 請求項1に記載のファンクラッチにおいて、
前記拡張部は、前記ドライブディスクの前記外周端面の前記軸方向に沿う方向の幅よりも狭い幅で前記外周端面から突出され、前記ドライブディスクの全周に亘って環状に形成されているファンクラッチ。
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JP2018151010A (ja) | ファンカップリング装置 |
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