JPH0255648B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は粘性流体クラツチに関し、特に高速駆
動されるエンジンの冷却を適切に行う粘性流体式
フアン駆動装置に関する。

（従来技術） 粘性流体クラツチは車両用冷却フアンの騒音防
止およびフアンが不必要のときフアンの速度を減
ずるための冷却フアン駆動用として広く知られて
いる。

そして、その典型的なものは、以下に示す本発
明の実施例と大部分の構成が同じであるので、そ
の概略をこの実施例の図面および第４、第５図を
引用して説明する。

その構成は、軸周りに回転可能で弁板１８によ
り仕切られた作用室２０と貯室２２を有するハウ
ジング部材１２と、作用室２０内でハウジング部
材１２と対面し、軸２４とともに回転するクラツ
チ部材２８と、粘性流体を貯室２２から作用室２
０に導く手段３４，６２とを備え、 対面する両部材１２，２８は、互いにかみ合う
環状のランドおよび溝６４，６６をを半径方向外
方に同心的に配置した流体せん断区域を有し、 弁板１８はせん断区域からの流体を貯室２２に
押出すためにポンプ要素５８と、このポンプ要素
に隣接する開口６０を設けている。

このような粘性流体式フアン駆動装置は、エン
ジンに連結される入力軸２４とともにクラツチ部
材２８が回転するとせん断区域の粘性流体を介し
てハウジング部材が回転し、ハウジング部材に固
定されたフアンを駆動することができる。

そして、この装置の作動において高いエンジン
速度ではフアン速度を増大し、一方、低いエンジ
ン速度ではフアンを不作動に保つ。

このため、アイドル時における回転速度が小さ
くなるように設計した、いわゆる低速回転用駆動
装置にあつては作用室２０のせん断区域における
流体のせん断力を小さくする必要がある。

したがつて、従来の粘性流体クラツチは、粘性
流体がせん断区域をバイパスする流路を備え、ポ
ンプ要素に隣接する開口から貯室へ向けて粘性流
体を早期に流入させるようになつている。

このバイパス流路は、第４図に示すようにクラ
ツチ部材１２８のせん断区域を横切つて半径方向
に延びる溝１７０と、この溝１７０の外方端に位
置し、環状のランドおよび溝１６４，１６６を通
過した粘性流体をも取り込む空間区域１７６から
クラツチ部材２８を貫通する開口１７４で形成さ
れている。

また、流路１７０は平坦面によつて連続してお
り、その中間の空間区域１７６は流路１７０およ
び開口１７４より大きな断面積を有している。

それ故、せん断区域を通過した粘性流体は、ハ
ウジング１１４の内周面１４４とクラツチ部材１
２８の外周面１５２との間〓を通るよりも空間区
域１７６を通過する割合が大きくなり、この間〓
における流体のせん断力を弱める。そして開口１
７４から流出する粘性流体がポンプ要素５８に衝
突し圧力を得る形で送出通路６０から貯室２２に
急速に排出される。

このようにして粘性流体式フアン駆動装置は、
エンジンの高速回転時にはフアンを作動する一方
でエンジンの低速時には作用室２０から貯室２２
へ粘性流体を迅速に送出してフアンが不作動とな
るように構成されている。

（発明が解決しようとする問題） しかしながら、このような駆動装置は連結され
るエンジンからの回転数が4000rpm程度では問題
とならないが、より高速回転たとえば6000rpm以
上に入力軸２４の回転数が上昇すると流路７０お
よび開口７２を通つて作用室２０から貯室２２へ
送出される粘性流体の量は遠心力が増大するため
に望ましい量より過剰となる。

このため、作用室内のせん断区域に粘性流体が
充填されなくなり粘性流体によるクラツチ部材２
８からハウジング部材１２へトルクが十分伝達さ
れないことになる。

この結果、入力軸の回転に見合う十分はフアン
速度が得られず冷却効果が落ちることになる。

このような欠点を解消すべく、本発明はフアン
冷却を必要としないときはフアン速度を下げてフ
アン騒音を低く押えるとともに特にエンジンの高
速回転時には十分トルク伝達を維持してエンジン
の冷却効率を高めるようにした粘性流体式フアン
駆動装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明の粘性流体式フ
アン駆動装置は、作用室のせん断区域からの流体
を貯室に押出すポンプ要素とは別に、クラツチ部
材にせん断区域を横切り周方向に間隔を置いて半
径方向に延びる複数の第１流路と、せん断区域か
ら半径方向外方で第１流路と連通しクラツチ部材
を軸方向に貫通してポンプ要素に対向配置される
第２流路とを設けるとともに、さらに、第１流路
の外方端に第１流路から第２流路に流入する粘性
流体の量を減少させるための堰手段を形成したこ
とを特徴としている。

（作用） この構成により、エンジンの高速回転時には入
力軸の回転による遠心力が増大するため、半径方
向に延びるクラツチ部材の流路７０，７４を通過
する粘性流体がより多く流出するのを抑制するこ
とができる。

すなわち、この遠心力による過剰な流体の勢い
は堰手段８２，８４によつてせき止められ、作用
室内の粘性流体はこの堰を越えて排出されること
から流出量が減少する。このため、作用室内での
ランドおよび溝６４，６６間のせん断区域および
ハウジングの内周面とクラツチ部材の外周面との
間〓に粘性流体が残ることになり、流体のせん断
力を増してクラツチ部材からハウジング部材にト
ルクを伝達して必要なフアン速度が維持される。

一方、エンジンのアイドル時、いわゆる低速回
転時は遠心力の作用を弱くするが流体の流れ方向
は自由となりクラツチ部材の通路７０，７４およ
びポンプ要素によつて粘性流体を作用室から貯室
へ効率よく排出させることができる。

（実施例） まず図示の実施例中、公知の部分について説明
する。

第１図乃至第３図において、粘性流体クラツチ
であるフアン駆動装置１０は、鋳造したハウジン
グ１４とカバー１６とを有して腔部を形成するハ
ウジング部材１２を有する。腔部は半径方向に延
びる弁板１８によつて作用室２０と貯室２２とに
区画されている。入力軸２４は回転のため玉軸受
２６によつてハウジング１４に支持されている。
半径方向に延びる円盤状のクラツチ部材２８は、
入力軸２４の一端に固定され、作用室２０内に配
置されている。入力軸２４の他端には、車両用エ
ンジン（図示されていない）によつて回転される
軸または滑車に固定されるフランジ３０が形成さ
れている。粘性流体（図示されていない）は、回
転力をクラツチ部材２８からハウジング部材１２
に伝達させるために腔部内に充填されている。カ
バー１６に自由に回転するように支持された弁軸
３２は、駆動装置１０の回転軸線Ａ−Ａに沿つて
取付けられる。適切なシールが貯室２２からの流
体の漏洩を防ぐために設けられている。弁軸３２
の一端に弁アーム３４が固定され、他端にはバイ
メタル式のらせん状コイルばね３８の内端部３６
が固定されている。ばね３８の外端部４０は、カ
バー１６に強固に取り付けられたクリツプ４２に
結合されている。

ハウジング部材１２は円筒形の内周面４４と、
その一部が作用室２０を形成している半径方向に
延びる表面４６とを有する。作用室２０の他の境
界は、弁板１８によつて形成される。クラツチ部
材２８は、それぞれ表面４６と弁板１８に近接し
た１対の軸方向に配置された半径方向に延びる表
面４８，５０を有する。クラツチ部材２８の外周
には、表面４４から隔つた外周面５２が形成され
ている。

半径方向に延びるクラツチ表面５０には、ポン
プ要素５８に対面する環状の送出表面５６が形成
されている。ポンプ要素５８は、第２図に示すよ
うに略Ｕ字形に形成され弁板１８に強固に取付け
られて送出表面５６に近接している。弁板１８は
さらに送出通路６０を有し、この通路６０がポン
プ要素のＵ字形内面を臨む位置にあり、作用室２
０を貯室２２と連通させる。クラツチ部材２８
が、第２図で見て右回りに回転すると、このクラ
ツチ部材２８とともに回転する流体がポンプ要素
５８の内面に衝突してこの範囲の流体圧力が上昇
する。この結果、流体は送出通路６０を経て作用
室２０から貯室２０へと流れる。第２図に示すよ
うに、ポンプ要素５８のすぐ後には貯室２２から
作用室２０へ流体を吸込む入口通路６２が設けら
れている。そして弁アーム３４は、弁板１８の入
口通路６２または送出通路６０のいずれかの一方
を遮蔽するように移動する。

ハウジング部材１２とクラツチ部材２８の表面
４６，４８には、同心的に配置された複数の互に
噛合う環状ランドおよび溝６４，６６が設けられ
ている。この区域をせん断区域とする。クラツチ
部材２８は、さらにこのせん断区域と入力軸２４
の中間に配置された多数の円周方向に隔つた孔６
８を有する。通常断面Ｕ形をなしている多数の第
１流路７０がクラツチ部材２８に放射状に配置さ
れる。この実施例において第１流路７０は90゜間
隔をもつてクラツチ部材２８に設けられ、一方３
つの類似した流路７２が120゜隔つた状態でハウジ
ング部材１２に設けられている。クラツチ部材２
８における第１流路７０は、その外端が軸方向に
延びている第２流路７４は連通し、該流路７４は
クラツチ部材２８においてランドおよび溝６４，
６６より半径方向外方に位置し、送出表面５６と
連通している。なお、本装置は第１図に示すよう
にカバー１６に半径方向に延びる支持具７８を設
け、入力速度が高くなつた場合に送出流量が必要
以上多くならないように弁アーム３４が弁板から
離れるのを防ぐようになつている。

このフアン駆動装置１０は、ハウジング部材１
２に設けたねじ孔７５にボルトで連結されたフア
ンを取付けており、フランジ３０がエンジンの軸
に固定されるようになつている。

次に、この装置の作動を説明する。エンジンの
回転とともに入力軸２４に連結されたクラツチ部
材２８は反時計方向に回転し、弁アーム３４が第
２図に示す位置になつたとき、流体は作用室２０
から送出通路６０を経て貯室２２へポンプ要素５
８で送出される。

ポンプ要素５８が流体を作用室２０からくみ出
す際、最少量の駆動がクラツチ部材２８とハウジ
ング部材１２との間に生じる。

車両のエンジン温度が上昇し、この温度上昇が
バイメタルコイル３８によつて感知されると、弁
アーム３４は第２図で左に回転して送出通路６０
を塞ぎ吸込通路６２を開放する。

弁アーム３４のこの回転により、作用室２０か
ら貯室２２への流体の流れは阻止され、これに反
して流体は吸込通路６２を通つて貯室２２から作
用室２０へ流入する。作用室２０が流体で充満す
ると、クラツチ部材２８が回動し流体のせん断力
によりハウジング部材１２の回転速度が増加す
る。車両のエンジンが冷却しその低温がコイル３
８によつて感知されると、弁アーム３４は再び第
２図に示す位置へ後退して流体は再び作用室２０
から貯室２２へポンプ要素５８で送給されハウジ
ング部材１２の回転速度が減少する。

以上は公知の部分の説明であり、以下に本発明
によつて改良した部分について説明する。

第４図の従来例と第６図の本発明の実施例を比
較すれば明らかなように、本発明の装置では新た
に第２流路７４を通過する粘性流体が一旦、区域
７６でせき止められるように表面８２，８４を有
するステツプ形状の堰手段を有している。

この堰手段は、第１流路７０と第２流路７４と
の中間に流量を制限する区域７６を形成するもの
であり、本実施例では流路７０，７４の断面積を
それぞれＡ，Ｂとした場合、区域７６の通路の断
面積をＡまたはＢよりも小さくしている。この実
施例が第６〜９図に示されている。この実施例に
おいて、流量制限区域７６は、第１流路７０の表
面８０から軸方向に隔たつて半径方向に延び、か
つ第２流路７４を終端とする表面８２と、表面８
０，８２を終端とし、かつ軸方向に延びる表面８
４とを有する。

このようなものの典型的なものとしては、クラ
ツチ部材２８の外形が約8.89cm、せん断区域の内
径及び外径はそれぞれ約5.84cm及び約7.62cmであ
る。第１流路７０は、第５図のものにおいて約
3.175mmの幅と、約3.937mmの深さとをもつてい
る。第７図のものにおいて第１流路７０の断面堰
は約0.042cm²である。第８図において流量制限流
路７６の断面積は約0.029cm²である。第９図にお
いて、同断面積は約0.028cm²であり、一方第２流
路７４の断面積は約0.04cm²である。第４図におい
て、点Ａから第２流路７４の出口である点Ｂにか
け流れる流体の量は、第６図において点Ａから点
Ｂに流れる量の約４倍に達することがわかつた。
このことから点Ａに向う流路７０，７２を通る流
量を単位量とすると、第６図の点Ｂへの流量は、
単位量と等しいか、それ以下であることがわか
る。したがつて、流体せん断区域からの点Ａを越
えた流体の流れが第２流路７４から得られる最大
流量に等しいか、またはそれ以下であることを保
証する。

このように流路７０の外方端で流路７４に流入
する粘性流体の量を減少させるための堰手段が設
けられることにより、高速回転時における流体の
送出量を大いに減じることができる。本発明では
バイメタル方式で弁軸３２に取付けた弁アーム３
４が送出通路６０を覆うものについて説明した
が、他の弁切換手段を用いた場合でも、その送出
量は、従来の第４，５図の粘性流体式フアン駆動
装置より減少することができる。

（発明の効果） 、以上、説明したように本発明は、ポンプ要素
とせん断区域をバイパスするクラツチ部材の第１
通路を残存させることによりエンジンの低速から
中高速にかけて適切なフアン駆動を行うことがで
き、さらにバイパス通路に堰手段を設けたことか
らエンジンの高速回転時に作用室内の粘性流体が
クラツチ部材の第１通路を経て急速に貯室へ排出
されることがなくなるので十分なトルクがクラツ
チ部材からハウジング部材に伝達されてフアンに
よる冷却効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の縦断正面図、第２
図は第１図の線２−２に沿つてとられた部分図、
第３図は第１図の線３−３に沿つてとられた部分
図、第４図は従来の流体式フアン駆動装置の要部
の断面図、第５図は第４図の線５−５に沿つてと
られた断面図、第６図は第１図のものの要部の拡
大断面図、第７図乃至第９図は第６図の線７−
７、８−８、９−９に沿つてとられた断面図であ
る。 １０…粘性流体式フアン駆動装置、１２…ハウ
ジング部材、１４…ハウジング、１８…弁板、２
０…作用室、２２…貯室、２４…入力軸、２８…
クラツチ部材、４４…内周、４６，４８，５０…
半径方向表面、５２…外周面、５６…圧送表面、
５８…ポンプ要素、６０…送出通路、６２…入口
通路、６４，６６…ランド、７０…第１通路、７
４…第２流路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸２４回りに回転可能で、弁板１８により仕
   切られた作用室２０および貯室２２を有するハウ
   ジング部材１２と、前記作用室内で前記ハウジン
   グ部材と対面し、前記軸とともに回転するクラツ
   チ部材２８と、粘性流体を前記貯室から作用室に
   導く手段３４，６２とを備え、 前記対面する両部材１２，２８は、互いにかみ
   合う環状のランドおよび溝６４，６６を半径方向
   外方に同心的に配置した流体せん断区域を有し、 前記弁板は、前記せん断区域からの粘性流体を
   貯室に押出すためにポンプ要素５８と、このポン
   プ要素に隣接する開口６０が形成されており、 さらに前記クラツチ部材は、そのせん断区域を
   横切り放射状に所定間隔を置いて延びる複数の第
   １流路７０と、前記せん断区域から半径方向外方
   で第１流路と連通し前記クラツチ部材を軸方向に
   貫通して前記ポンプ要素に対向配置される第２流
   路７４と、前記第１流路の外方端に第１流路から
   第２流路に流入する粘性流体の量を減少させるた
   めの堰手段８２，８４とを備えていることを特徴
   とする粘性流体式フアン駆動装置。