JPH0213709Y2 - - Google Patents

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JPH0213709Y2
JPH0213709Y2 JP12159983U JP12159983U JPH0213709Y2 JP H0213709 Y2 JPH0213709 Y2 JP H0213709Y2 JP 12159983 U JP12159983 U JP 12159983U JP 12159983 U JP12159983 U JP 12159983U JP H0213709 Y2 JPH0213709 Y2 JP H0213709Y2
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cooling water
engine
water pump
storage chamber
opening
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、エンジンに付設される冷却水ポンプ
の駆動装置に関する。
従来の冷却系駆動装置(フアンクラツチ)で
は、第1図(縦断面図)および第2図(第1図の
−矢視図)に示すように、エンジン(図示せ
ず)からの回転駆動力をプーリー等を介して受け
る駆動軸(入力軸)aが設けられており、この駆
動軸aは図示しないウオーターポンプシヤフトに
直結されている。なお、第1,2図は駆動軸aの
回転中における各状態を示している。
駆動軸aの端部には、ロータbが設けられてお
り、このロータbの流体継手部(フイン)cとケ
ーシングdの流体継手部(フイン)c′とで作動室
Aが形成されている。
またケーシングdには、エンジンを冷却するた
めの冷却フアンeが取付けられており、ラジエー
タnからの冷却された空気をエンジンへ送風する
ようになつている。
さらに、ケーシングdのカバー部fの内側に
は、オイル貯蔵室Bが設けられていて、このオイ
ル貯蔵室Bには、作動油が充填されている。
ケーシングdのカバー部fの端部には、バイメ
タルgが設けられ、このバイメタルgには、ロツ
ドhが取付けられていて、ロツドhは、エンジン
の周囲における雰囲気温度に応じて、カバー部f
との間で相対的に回転変位するようになつてい
る。これにより、矩形状シヤツターiをカバー部
fに固設された仕切り板jに対して相対的に回転
変位させることができる。
すなわち、雰囲気温度が高くなると、バイメタ
ルgは、第2図に示すように、シヤツターiを仕
切り板jに対して相対的に回転させて(同図中の
矢印Rh、位置P1参照)、仕切り板jのオイルポー
トkを開とする。
オイルポートkが開となると、貯蔵室Bから作
動室Aへ作動油が供給されて、第1図に実線で示
す貯蔵室Bの油面が、破線で示す状態へ変化す
る。
これにより、駆動軸aからの回転力が、作動室
Aを介してケーシングdへスベリの少ない状態で
伝達されて、第3図に示すように、フアン回転数
Nfanが高くなる。
すなわち、フアンクラツチがオフ(OFF)状
態からオン(ON)状態へ移行する。
また、雰囲気温度が低くなると、バイメタルg
は、第2図に示すように、シヤツターiを仕切り
板jに対して相対的に回転させて(同図中の矢印
Rl、位置P2参照)、仕切り板jのオイルポートk
を閉とする。
オイルポートkが閉となると、作動室Aから作
動油戻し通路lを介して貯蔵室Bへ作動油が戻さ
れ、第1図に破線で示す貯蔵室Bの油面が、実線
で示す状態へ変化する。
これにより、駆動軸aからの回転力が、作動室
Aを介してケーシングdへスベリの多い状態で伝
達されて、第3図に示すように、フアン回転数
Nfanが低くなる。
すなわち、フアンクラツチがオン状態からオフ
状態へ移行する。
なお、第1図中の符号mはベアリングを示して
いる。
このように、従来の冷却系駆動装置では、ラジ
エータを通過した空気の温度を温度センサとして
のバイメタルgで検知し、この雰囲気温度に応じ
て冷却フアンeをオンオフ制御しているので、雰
囲気温度が低く、且つ、冷却水温が高い場合に
は、冷却フアンeがオンとならず、エンジン温度
が異常に高くなるという問題点がある。
また、ウオーターポンプが、常時冷却水を循環
させて、エンジンの冷態時にも冷却を促進させる
という問題点もある。
さらに、雰囲気温度が、エンジン温度に対して
時間遅れを生ずるという問題点があり、オーバー
クールを生じたり、オーバーヒートを生じたりす
るという問題点がある。
本考案は、これらの問題点を解決しようとする
もので、冷却水温に応じて、冷却水ポンプを
ON,OFF制御することができるようにしたエン
ジン冷却水ポンプ駆動装置を提供することを目的
とする。
このため、本考案のエンジン冷却水ポンプ駆動
装置は、エンジンからの回転駆動力を受けるケー
シングと、上記エンジンの冷却水ポンプを作動さ
せるポンプ回転軸とをそなえるとともに、上記ケ
ーシングの壁面と上記ポンプ回転軸との間に形成
された冷却水ポンプ用流体継手部と、同流体継手
部の冷却水ポンプ用円環状作動室と同軸的に配設
された作動流体貯蔵室と、同貯蔵室から上記冷却
水ポンプ用作動室への作動流体供経路に介装され
た制御用バルブ機構とをそなえ、同バルブ機構
が、上記貯蔵室の壁部に形成された開口部と、同
開口部に整合して回転変位され同開口部を開口さ
せるシヤツター穴をそなえたバルブプレートとで
構成されるとともに、上記エンジンの冷却水温を
検出する冷却水温センサと、同冷却水温センサの
検出量に応じて上記バルブプレートを上記貯蔵室
の壁部に対して相対的に回転させるバルブ開閉駆
動部とが設けられ、さらに、冷却水温が設定値を
こえると上記開口部が開口されるように構成され
たことを特徴としている。
以下、図面により本考案の実施例について説明
すると、第4〜11図は本考案の一実施例として
の自動車にそなえられるエンジン冷却水ポンプ駆
動装置を示すもので、第4図はその縦断面図、第
5図はその要部の斜視図、第6図はその一部を破
断して示す断面図、第7図a〜dはいずれもその
エンジン冷却水温TがT0以下である場合の作用
を示す要部の縦断面図、バルブカラーの側面図、
バルブ機構の正面図およびフアンドライブケース
の断面図、第8図a〜dはいずれもそのエンジン
冷却水温TがT0<T<T1である場合の作用を示
す要部の縦断面図、バルブカラーの側面図、バル
ブ機構の正面図およびフアンドライブケースの断
面図、第9図a〜dはいずれもそのエンジン冷却
水温TがT1<T<T2である場合の作用を示す要
部の縦断面図、バルブカラーの側面図、バルブ機
構の正面図およびフアンドライブケースの断面
図、第10図a〜dはいずれもそのエンジン冷却
水温TがT2である場合の作用を示す要部の縦断
面図、バルブカラーの側面図、バルブ機構の正面
図およびフアンドライブケースの断面図、第11
図はその作用を示すグラフである。
第4,5図に示すように、Vベルト7がケーシ
ングと駆動軸とを兼ねるフアンドライブケース2
のベルト溝8に摺接しており、図示しないエンジ
ンからの回転駆動力がフアンドライブケース2に
伝達される。
このフアンドライブケース2は、ポンプ回転軸
としてのウオーターポンプシヤフト1にベアリン
グ18を介して回転自在に取付けられていて、ウ
オーターポンプ9を作動させて、ウオーターポン
プ9が冷却水をラジエータ15とエンジンとの間
で循環させる。
フアンドライブケース2の中央部には、ウオー
ターポンプ用流体継手部27が設けられており、
この流体継手部27は、ケース2の壁面とウオー
ターポンプシヤフト1に連結された大径ロータ1
9との間での回転駆動力を伝達するように構成さ
れていて、ケース2側およびロータ19側の流体
継手部27でウオーターポンプ用円環状作動室
(ラビリンス)28が形成されている。
ウオーターポンプ9は、エンジン側の部材に固
定されたウオーターポンプケース11と、ウオー
ターポンプシヤフト1に連結したインペラ12と
で構成されていて、このインペラ12の内径部に
あたるウオーターポンプシヤフト1には冷却水温
センサとしてのサーモスタツド(ワツクスペレツ
ト)6が設けられている。
フアンドライブケース2の端部には、ケーシン
グを構成するカバー部10が設けられており、こ
のカバー部10の流体継手部(フイン)13とロ
ータを兼ねるフアンシヤフト4の流体継手部(フ
イン)13′とで冷却フアン用円環状作動室(ラ
ビリンス)22が形成されていて、この冷却フア
ン用作動室22はウオーターポンプ用作動室28
と同軸的に、かつ、小径をなすように形成されて
いる。
このフアンシヤフト4は、ベアリング3を介し
て、ケーシングのカバー部10に取付けられてお
り、フアンシヤフト4とフアンドライブケース2
とは回転自在に取付けられている。
フアンシヤフト4には、エンジンを冷却するた
めの冷却フアン14が取付けられており、ラジエ
ータ15からの冷却された空気をエンジンへ送風
するようになつている。
さらに、フアンドライブケース2のカバー部1
0の内側には、作動室22,28と同軸的にオイ
ル貯蔵室21が設けられていて、このオイル貯蔵
室21には、作動油が充填されている。
オイル貯蔵室21の周縁部21aは、作動室2
2の周縁部22aより小径側に設けられ、さら
に、オイル貯蔵室21の壁面には、バルブ機構5
が設けられている。
バルブ機構5は、第5図に示すように、フアン
ドライブケース2に固定された円板状オイル貯蔵
室仕切り板25と、このオイル貯蔵室仕切り板2
5と同軸的に配設された円板状バルブプレート5
1と、バルブプレート51をフアンドライブケー
ス2に対し相対的に回転させるバルブ開閉駆動部
17とで構成されている。
円板状オイル貯蔵室仕切り板25は、オイル貯
蔵室21の壁面を形成していて、この仕切り板2
5上には、回転中心Zの半径方向に、開口部とし
ての直線状オイルポート26が開設されている。
オイル貯蔵室仕切り板25の外周縁部は、フア
ンドライブケース2に液密に接続しており、仕切
り板25の内周縁部は、ウオーターポンプシヤフ
ト1の端部を覆うバルブカバー53に当接しない
ようになつている。
円板状バルブプレート51は、バルブカラー5
3の端部に立設され、オイル貯蔵室仕切り板25
と同軸的に摺動可能に配設されており、バルブプ
レート51が仕切り板25へ付勢されるように、
ウオーターポンプシヤフト1の端部1aのスプリ
ングストツパ56に係合するセツトスプリング5
5が、バルブカラー53の端面53aを押圧する
ように構成されている。
この円板状バルブプレート51には、オイル貯
蔵室仕切り板25のオイルポート26と整合しう
るシヤツター穴52が設けられ、シヤツター穴5
2の開口端縁52aはうずまき線部52bと円弧
部52cと直線部52dとで形成されていて、そ
のうずまき線部52bは、例えば、オイル貯蔵室
仕切り板25に対し相対的にバルブプレート51
が回転する角度θに比例し、回転中心Zからの半
径方向の距離(=aθ)が変化するように構成さ
れる。
バルブ開閉駆動部17は、第6図に示すよう
に、ワツクスペレツト6からの冷却水温度に応じ
た突出力を、コントロールロツド61を介して受
けて、コントロールロツド61からの回転力を摺
動機構69を介してノツクピン62へ伝え、ノツ
クピン62がフアンドライブケース2の軸方向溝
72を摺動して、ノツクピン62とバルブカラー
53に穿設されたヘリカル溝54とにより、直線
運動(第4,5図中の符号Lh,Ll参照)を回転
運動(第5図中の符号Rh,Rl参照)に変換する。
コントロールロツド61は、ウオーターポンプ
シヤフト1の内部に穿設された孔部61aにおい
て軸方向へのみ摺動しうるように嵌合されてお
り、コントロールロツド61のノツクピン71
が、ウオーターポンプシヤフト1の長穴1bに嵌
合している。
そして、ノツクピン71は摺動機構69を構成
するリテーナ70を押圧し、これにより、リテー
ナ70の外周部に立設されたノツクピン62は軸
方向へ摺動するようになつている。
このとき、リテーナ70のリング状受部70a
とノツクピン71とにより、コントロールロツド
61とフアンドライブケース2との回転自在な接
合状態が維持され、フアンドライブケース2から
の回転力は、ウオーターポンプ用作動室28の接
合状態によつてウオーターポンプシヤフト1へ伝
達される。
なお、第6図中の符号73はリテーナ70へ戻
し力を伝えるセツトスプリングを示しており、7
4はセツトスプリング73のストツパを示してい
る。
また、オイル貯蔵室21の周縁部21aと作動
室22の周縁部22aとを連通接続するオイル戻
し通路24が設けられている。
さらに、オイル戻し通路24の作動室22側端
部には、ポンプ突起23が設けられていて、作動
室22からオイル貯蔵室21への作動流体の還流
を行なうようになつている。
本考案のエンジン冷却水ポンプ駆動装置は上述
のごとく構成されているので、サーモスタツド6
により水温に応じたコントロールロツド61の軸
方向変位を発生させ、これをノツクピン71を介
して相対回転するリテーナ70に伝え、リテーナ
70のボス内径部での軸方向変位とする。
リテーナ70にはフアンドライブケース2の軸
方向溝に沿つてボス外径部へリテーナ変位を伝え
るノツクピン62が取付けられているので、水温
に応じて発生するコントロールロツド61の変位
は、ノツクピン62により伝達される。
ボス外径にはバルブカラー53と、このバルブ
カラー53と一体のバルブプレート51とがあ
り、バルブカラー53にはヘリカル溝54がある
ので、ノツクピン62(軸方向移動)とヘリカル
溝54との組合わせにより、軸方向変位はバルブ
プレート51の回転変位に変換される。
したがつて、オイルポート26と、シヤツター
穴52とを組合わせることにより、水温変化に応
じてオイルポート26の開口幅の制御を行なうこ
とが可能となるのである。
すなわち、第7〜10図の各a〜dにそれぞれ
示すごとく、エンジン温度の上昇(T0→T1
T2)に伴いオイルポート26とシヤツター穴5
2とは、半径方向へ開口し、ウオーターポンプ9
および冷却フアン14の作動が制御される。
まず、エンジンの冷却水温TがT0以下である
場合には、第7図a〜dにそれぞれ示すように、
オイルポート26がシヤツター穴52と整合しな
いことにより開口されず、作動油はオイル貯蔵室
21からウオーターポンプ用作動室28へ流出し
ない。
したがつて、オイル貯蔵室21側の油面は、第
7図dに符号h0で示すようになり、ウオーターポ
ンプ用作動室28および冷却フアン用作動室22
へは作動油は供給されない。従つて、ウオーター
ポンプ9と冷却フアン14とは共に回転駆動され
ない。
ついで、エンジンの冷却水温TがT0<T<T1
である場合には、第8図a〜dにそれぞれ示すよ
うに、オイルポート26がシヤツター穴52の円
弧部52cにより開口して、これにより、作動油
はオイル貯蔵室21から冷却フアン用作動室22
より大径に形成されたウオーターポンプ用作動室
28側へ流出し、ウオーターポンプ9が、第11
図に示すように、オン制御される。
しかしながら、流出する油量が少ないので、冷
却フアン用作動室22へ作動油は供給されず、冷
却フアン14の回転数の上昇はない。
したがつて、オイル貯蔵室21側の油面は、第
8図dに符号h1で示すようになる。
また、エンジンの冷却水温Tが、T1<T≦T2
である場合には、第9,10図の各a〜dにそれ
ぞれ示すように、オイルポート26がシヤツター
穴52のうずまき線部52bにより開口して、こ
れにより、作動油はオイル貯蔵室21から冷却フ
アン用作動室22側へ流出し、オイル貯蔵室21
側の油面は、第9図dおよび第10図d中の符号
h2,h3で示すごとく変化し、冷却フアン用作動室
22側の油面は、第9図dおよび第10図d中の
符号H2,H3で示すごとく変化する。ここで、ウ
オーターポンプ9は、オン制御された状態が継続
されているため、オイルポート26の開口状態に
拘わらず、常に回転駆動される。
したがつて、オイルポート26の開口状態と冷
却フアン用作動室22内のトルク伝達面積(油浸
部面積)とは比例関係となつて、エンジン温度の
上昇に伴いフアンクラツチの伝達トルクが増大す
るので、第11図に示すように、フアン回転数も
エンジン温度[冷却水温T(℃)]に応じて上昇す
る。すなわち、冷却水温がT1を越えてT2まで上
昇すると、シヤツター穴52のうずまき線部52
bとオイルポート26とが整合し、バルブプレー
ト51の回転変位に応じてオイルポート26の開
口面積が半径方向外方に向かつて増大し、この開
口面積の増加に応じて作動流体量(体積)が連続
的に増加するように供給される。
そのため、冷却フアン用作動室22の軸方向の
幅h(第4図)が一定に構成されていることから、
冷却フアン用作動室22内の作動流体容積とトル
ク伝達面積とは比例関係になり、トルク伝達面積
の増加は上記オイルポート26の開口面積の増加
と略比例する。
なお、第11図には、フアンドライブケース
(駆動軸部)2のシヤフト回転数が一定回転状態
のもとでの、冷却水温T(℃)に応じたフアン回
転数Nfan(rpm)が示されている。
また、エンジン温度の下降(T2→T1→T0)時
においては、オイルポート開口幅は、第7〜10
図中の各cにおける符号W3,W2,W1で示すよ
うに減少して、オイル貯蔵室21側の貯蔵可能油
量は、油面(位置)h3から油面(位置)h0へと増
大するので、ウオーターポンプ用作動室28の外
周部の作動油動圧の静圧への変換作用により、逆
送作用を受けた作動油は戻し通路24を通つてオ
イル貯蔵室21へと戻され、オイル貯蔵室21側
の油面位置が油面(位置)h0に達した時点で安定
する。
すなわち、戻し作用が過剰であつても、開口
(位置)を越えるオーバーフロー分の作動油は、
直ちに、オイルポート26より各作動室22,2
8側へ排出される。
したがつて、エンジン温度の下降時において
も、エンジン温度に応じて、作動室22内のトル
ク伝達面積が減少し、これにより、カツプリング
伝達トルクの減少、すなわちフアン回転数Nfan
の低下が起こる。
このように、エンジン温度の上昇および下降に
応じて、冷却フアン14の回転数が変化し、冷却
水温Tが安定するのである。
したがつて、本実施例によれば、次のような効
果が得られる。
(1) エンジンの冷却水温に応じて、ウオーターポ
ンプ9のオン・オフ制御を行なうことができる
とともに、冷却フアン14の駆動回転数を制御
することができる。
(2) エンジン冷却水温が設定値以下のエンジン冷
態時に、ウオーターポンプ9の回転を停止でき
るため、エンジンの暖機促進を行なうことがで
きる。
(3) エンジン冷却水温に基づいて、冷却フアン1
4の駆動回転数の制御を行なうことができるた
め、エンジン周囲の雰囲気温度に基づいて制御
していた従来装置の不具合であるエンジン過熱
の防止を確実に防止することができる。
(4) エンジン冷却水温に基づいて、冷却フアン1
4の駆動回転数を徐々に上昇または下降制御を
行なうことができるため、冷却フアン14の回
転数の応答遅れによる過冷却(水温オーバーシ
ュート)が防止され、さらに、エンジン温度の
ハンチングが解消されて、冷却効率が大幅に向
上する。
(5) ウオーターポンプ9の作動設定温度を冷却フ
アン14の作動開始温度より低く設定したた
め、エンジンの部分的な過熱を確実に防止で
き、これにより冷却効率が向上する。
なお、シヤツター穴52は、所定幅のうずまき
線形状に形成してもよく、要すれば、エンジン冷
却水温の上昇に応じて、バルブプレート51がオ
イル貯蔵室仕切り板25に対して相対的に回転す
るのに伴い、オイルポート26とシヤツター穴5
2との整合する部分が、半径方向に増大するよう
に制御されればよい。
また、バルブ開閉駆動部としては、電磁ソレノ
イド等を設けてもよく、さらに、冷却水温センサ
を冷却水系に配設するように構成して、冷却水温
センサからの電気信号等により、開口部(オイル
ポート)とシヤツター穴との整合をとるように構
成してもよい。
なお、バルブ機構としては、電磁バルブをオイ
ル貯蔵室21の周縁部21aに設けて、この電磁
バルブをデユーテイー制御等で開閉制御して、冷
却フアンの回転数をフイードバツク制御等行なつ
てもよい。
以上詳述したように、本考案のエンジン冷却水
ポンプ駆動装置によれば、簡素な構造で次のよう
な効果ないし利点を得ることができる。
(1) 冷却ポンプをエンジンの冷態時に停止できる
ため、エンジンの暖機促進ができる。
(2) エンジンの冷却水温に基づいて、冷却水ポン
プのオン・オフ制御を行なうことができ、冷却
水温が設定値を越えると、従来どおりに冷却水
ポンプが回転されてエンジンの過熱を確実に防
止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1〜3図は従来のエンジン冷却系駆動装置を
示すもので、第1図はその縦断面図、第2図は第
1図の−矢視断面図、第3図はその作用を示
すグラフであり、第4〜11図は本考案の一実施
例としての自動車にそなえられるエンジン冷却水
ポンプ駆動装置を示すもので、第4図はその縦断
面図、第5図はその要部の斜視図、第6図はその
一部を破断して示す断面図、第7図a〜dはいず
れもそのエンジン冷却水温TがT0以下である場
合の作用を示す要部の縦断面図、バルブカラーの
側面図、バルブ機構の正面図およびフアンドライ
ブケースの断面図、第8図a〜dはいずれもその
エンジン冷却水温TがT0<T<T1である場合の
作用を示す要部の縦断面図、バルブカラーの側面
図、バルブ機構の正面図およびフアンドライブケ
ースの断面図、第9図a〜dはいずれもそのエン
ジン冷却水温TがT1<T<T2である場合の作用
を示す要部の縦断面図、バルブカラーの側面図、
バルブ機構の正面図およびフアンドライブケース
の断面図、第10図a〜dはいずれもそのエンジ
ン冷却水温TがT2である場合の作用を示す要部
の縦断面図、バルブカラーの側面図、バルブ機構
の正面図およびフアンドライブケースの断面図、
第11図はその作用を示すグラフである。 1……ポンプ回転軸としてのウオーターポンプ
シヤフト、1a……端部、1b……長穴、2……
ケーシングとしてのフアンドライブケース、3…
…ベアリング、4……ロータを兼ねるフアンシヤ
フト、5……制御用バルブ機構、6……冷却水温
センサとしてのサーモスタツド(ワツクスペレツ
ト)、7……Vベルト、8……ベルト溝、9……
ウオーターポンプ、10……カバー部、11……
ウオーターポンプケース、12……インペラ、1
3,13′……冷却フアン用流体継手部(フイ
ン)、14……冷却フアン、15……ラジエータ、
16……ベアリング、17……バルブ開閉駆動
部、18……ベアリング、19……大径ロータ、
21……オイル貯蔵室、21a……周縁部、22
……冷却フアン用円環状作動室、22a……周縁
部、23……ポンプ突起、24……オイル戻し通
路、25……円板状オイル貯蔵室仕切り板、26
……開口部としての直線状オイルポート、27…
…ウオーターポンプ用流体継手部、28……ウオ
ーターポンプ用円環状作動室、51……円板状バ
ルブプレート、52,52′……シヤツター穴、
52a……開口端縁、52b……うずまき線部、
52c……円弧部、52d……直線部、53……
バルブカラー、53a……端面、54……ヘリカ
ル溝、55……セツトスプリング、56……スプ
リングストツパ、61……コントロールロツド、
62……ノツクピン、69……摺動機構、70…
…リテーナ、70a……リング状受部、71……
ノツクピン、72……軸方向溝、73……セツト
スプリング、74……スプリングストツパ、Z…
…回転中心。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. エンジンからの回転駆動力を受けるケーシング
    と、上記エンジンの冷却水ポンプを作動させるポ
    ンプ回転軸とをそなえるとともに、上記ケーシン
    グの壁面と上記ポンプ回転軸との間に形成された
    冷却水ポンプ用流体継手部と、同流体継手部の冷
    却水ポンプ用円環状作動室と同軸的に配設された
    作動流体貯蔵室と、同貯蔵室から上記冷却水ポン
    プ用作動室への作動流体供経路に介装された制御
    用バルブ機構とをそなえ、同バルブ機構が、上記
    貯蔵室の壁部に形成された開口部と、同開口部に
    整合して回転変位され同開口部を開口させるシヤ
    ツター穴をそなえたバルブプレートとで構成され
    るとともに、上記エンジンの冷却水温を検出する
    冷却水温センサと、同冷却水温センサの検出量に
    応じて上記バルブプレートを上記貯蔵室の壁部に
    対して相対的に回転させるバルブ開閉駆動部とが
    設けられ、さらに、冷却水温が設定値をこえると
    上記開口部が開口されるように構成されたことを
    特徴とする、エンジン冷却水ポンプ駆動装置。
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