JPH0229227Y2

JPH0229227Y2 -

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Publication number: JPH0229227Y2
Application number: JP1983121598U
Authority: JP
Priority date: 1983-08-04
Filing date: 1983-08-04
Publication date: 1990-08-06
Also published as: JPS6030318U

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フアンの
駆動装置に関する。

従来の冷却フアン駆動装置（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。（第１０図
中の符号N₁参照）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。（第１０図中の符号N₂参照）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、従来の冷却フアン駆動装置では、
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。

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、第１１図
中の領域Ｐに示すように、オーバークールを生じ
たり、第１１図中の領域Ｑに示すように、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、このような問題点を解決しようとす
るもので、冷却水温に応じて、冷却フアンの回転
数を適宜制御することができるようにした、エン
ジン冷却フアン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フアン駆動装
置は、エンジンからの回転駆動力を受ける駆動軸
部と、上記エンジンの冷却フアンを回転するフア
ンシヤフトと、上記の駆動軸部またはフアンシヤ
フトのいずれか一方に付設されたケーシングと、
同ケーシングの壁面と上記の駆動軸部またはフア
ンシヤフトのいずれか他方との間に形成された流
体継手部と、同流体継手部の円環状作動室と同軸
的に配設されて同作動室よりも小径の作動流体貯
蔵室と、同貯蔵室から上記作動室への作動流体供
給路に介装され、上記貯蔵室の壁部においてその
半径方向にほぼ沿うように形成された直線状開口
部および同開口部に整合して同開口部を半径方向
外方へ徐々に開口させるシヤツター穴をそなえた
バルブプレートからなるバルブ機構と、上記エン
ジンの冷却水温を検出する冷却水温センサと、上
記駆動軸部内に設けられ上記冷却水温センサによ
り検出された冷却水温に応じて上記駆動部の軸線
方向に変位するコントロールロツドの上記軸線方
向の変位を上記バルブプレートの上記貯蔵室の壁
面に対する相対回動に変換するバルブ開閉駆動部
とをそなえ、上記シヤツター穴は、半径方向の距
離がほぼ均一で周方向に延びる円弧状の底縁部と
同底縁部の上記開口部側の一端部から他端部へむ
かつて上記底縁部との半径方向の距離がバルブプ
レートの回転量にほぼ比例して、順次増大するよ
うに延びる開口端縁部と両端部が上記底縁部およ
び上記開口端縁部の各他端部に各々接続され半径
方向にほぼ沿つて延びる側縁部とからなり、さら
に上記開口部が冷却水温の上昇に伴う上記シヤツ
タープレートの回転により上記冷却水温の上昇に
対応して、内方から外方に向かつて連続的に開口
面積を増加す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フアン駆動
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図は第４図の−
矢視断面図、第７図はその作用を説明するための
要部の縦断面図、第８図はその弁部開閉駆動機構
を示す側面図、第９〜１１図はいずれもその作用
を説明するためのグラフである。

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、ウオーターポ
ンプシヤフト１に直結されていて、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。

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′とで円環状作動室２２が形成されて
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、回転軸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ラー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が設けられている。

このシヤツター穴５２は、半径方向の距離がほ
ぼ均一で周方向に延びる円弧状の底縁部５２ｂ
と、底縁部５２ｂのオイルポート２６側の一端部
から他端部へむかつて底縁部５２ｂとの半径方向
の距離がバルブプレート５１の回転量にほぼ比例
して、順次増大するように延びる開口端縁部５２
ａと、両端部が底縁部５２ｂおよび開口端縁部５
２ａの各他端部に各々接続され半径方向にほぼ沿
つて延びる側縁部５２ｃとから形成されている。

バルブ開閉駆動部１７は、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に立設されたノツクピン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Ｚ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６２
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。

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フアン駆動装置は上述の
ごとく構成されているので、第６〜８図にそれぞ
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はシヤツター穴５
２の（第６図における反時計方向回動に伴い）
徐々に半径方向の開口長さが増大して、これによ
り、作動油のオイル貯蔵室２１から作動室２２側
への流出量が増大し、オイル貯蔵室２１側の油面
は、第７図中の符号h₀，h₁，h₂で示すごとく低下
する。一方作動室２２側の油面は、第７図中の符
号H₁，H₂で示すごとく上昇する。

つまりシヤツター穴５２が、半径方向の距離が
ほぼ均一で周方向に延びる円弧状の底縁部５２ｂ
と、底縁部５２ｂのオイルポート２６側の一端部
から他端部へむかつて底縁部５２ｂとの半径方向
の距離がバルブプレート５１の回転量にほぼ比例
して、順次増大するように延びる開口端縁部５２
ａと、両端部が底縁部５２ｂおよび開口端縁部５
２ａの各他端部に各々接続され半径方向にほぼ沿
つて延びる側縁部５２ｃとから形成されているの
で、バルブプレート５１の反時計方向回転につれ
てオイル貯蔵室２１壁面上の開口部２６が、貯蔵
室の内径側から外径側へと進むように変化する。
換言すると、オイル貯蔵室の側壁に切り込み深さ
が徐々に増大する“せき”と同様の作用が奏され
る。

このため、フアンクラツチ内に一定量封入され
た作動油（例えばシリコン油）の作動室側とオイ
ル貯蔵室側とへの配分比が制御でき、その結果ト
ルク伝達容量が制御できてフアン回転数の制御が
可能となる。

なお、オイル貯蔵室２１側の油面h₀において
は、作動室２２側へほとんど作動油は供給されな
い。

したがつて、オイルポート２６の開口状態と作
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１
０図中の符号N₃で示すように、フアン回転数の
エンジン温度〔冷却水温Ｔ（℃）〕に比例した連続
的な制御が可能となる。

なお、第１０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Ｎ＝2400（rpm）
における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６図中の
符号W₂から符号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）
h₂から油面（位置）h₁へと増大するので、作動室
２２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）h₁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より作動室２２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、第９図に示すように、冷却フアン１４の
回転数が変化し、第１１図中の符号Ｒに示すよう
に、冷却水温Ｔが安定するのである。

なお、シヤツター穴５２は、第６図中の符号５
２′で示すように、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５２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、冷却水温セワサ
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フ
アン駆動装置によれば、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) 検出された冷却水温に応じて、フアンクラツ
チ内に一定量封入された作動油の作動室側とオ
イル貯蔵室側とへの配分比が制御でき、その結
果トルク伝達比が制御できて、冷却フアンの駆
動回転数を連続して制御することができる。

(2) 上記(1)の理由により、冷却水温に応じた平均
的な冷却フアンの回転が得られるので、エンジ
ン冷却水温が安定する。

(3) 開口部の面積が連続的に変化するので、フア
ン駆動と停止の繰り返しによる馬力の損失が低
減され、燃費が向上し、さらにフアン騒音を低
減できる。

(4) エンジンの冷却水温に基づいて、冷却フアン
の駆動制御を行なうことができ、エンジン周囲
の雰囲気温度に基づいた従来の制御装置におけ
るエンジン過熱の防止を確実に行なうことがで
きる。

(5) 冷却フアン回転数の応答遅れによる過冷却
（水温オーバーシユート）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。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は従来のエンジン冷却フアン駆動装
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
却フアン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図は第
４図の−矢視断面図、第７図はその作用を説
明するための要部の縦断面図、第８図はその弁部
開閉駆動機構を第５図の矢視方向からみた側面
図、第９〜１１図はいずれもその作用を説明する
ためのグラフである。１……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、１３，１３′……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、２１……オイル貯蔵室、２１ａ…
…周縁部、２２……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、５１……円
板状バルブプレート、５２，５２′……シヤツタ
ー穴、５２ａ……開口端縁、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、Ｚ……回転軸。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】エンジンからの回転駆動力を受ける駆動軸部
と、上記エンジンの冷却フアンを回転するフアン
シヤフトと、上記の駆動軸部またはフアンシヤフ
トのいずれか一方に付設されたケーシングと、同
ケーシングの壁面と上記の駆動軸部またはフアン
シヤフトのいずれか他方との間に形成された流体
継手部と、同流体継手部の円環状作動室と同軸的
に配設されて同作動室よりも小径の作動流体貯蔵
室と、同貯蔵室から上記作動室への作動流体供給路に
介装され、上記貯蔵室の壁部においてその半径方
向にほぼ沿うように形成された直線状開口部およ
び同開口部に整合して同開口部を半径方向外方へ
徐々に開口させるシヤツター穴をそなえたバルブ
プレートからなるバルブ機構と、上記エンジンの
冷却水温を検出する冷却水温センサと、上記駆動
軸部内に設けられ上記冷却水温センサにより検出
された冷却水温に応じて上記駆動部の軸線方向に
変位するコントロールロツドの上記軸線方向の変
位を上記バルブプレートの上記貯蔵室の壁面に対
する相対回動に変換するバルブ開閉駆動部とをそ
なえ、上記シヤツター穴は、半径方向の距離がほ
ぼ均一で周方向に延びる円弧状の底縁部と同底縁
部の上記開口部側の一端部から他端部へむかつて
上記底縁部との半径方向の距離がバルブプレート
の回転量にほぼ比例して、順次増大するように延
びる開口端縁部と、両端部が上記底縁部および上
記開口端縁部の各他端部に各々接続され半径方向
にほぼ沿つて延びる側縁部とからなり、さらに上
記開口部が冷却水温の上昇に伴う上記シヤツター
プレートの回転により上記冷却水温の上昇に対応
して、内方から外方に向かつて連続的に開口面積
を増加するように構成されたことを特徴とする、
エンジン冷却フアン駆動装置。