JPH0335846Y2

JPH0335846Y2 -

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Publication number: JPH0335846Y2
Application number: JP1985054672U
Authority: JP
Priority date: 1985-04-12
Filing date: 1985-04-12
Publication date: 1991-07-30
Also published as: US4687132A; JPS61171823U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は、自動車等の車輛に用いられる内燃機
関の冷却フアン用流体カツプリング装置に係り、
特に内燃機関の温度に関連してトルク伝達特性が
自動的に制御される冷却フアン用流体カツプリン
グ装置に係る。

［従来の技術］自動車等の車輛に於いて、内燃機関の冷却フア
ンを内燃機関より流体カツプリング装置を経て駆
動し、内燃機関の温度に関連して流体カツプリン
グ装置のトルク伝達特性を自動的に変え、内燃機
関の昇温状態に応じて冷却フアンを適切な強さで
駆動することについては、従来より種々の提案が
なされている。流体カツプリング装置はポンプイ
ンペラにより流体を介してタービンライナを駆動
する基本構成を有し、ポンプインペラとタービン
ライナの間に供給される流体の流量を制御するこ
とによりそのトルク伝達特性が容易に制御される
ので、前記流体の流量を如何に制御するかが、こ
の技術の分野に於ける技術開発上の一つの課題と
なつている。

このような課題に関し、本願出願人と同一人
は、先の特願昭59−182266号（特開昭61−58913
号公報）及び特願昭59−201379号（特開昭61−
79032号公報）に於て、流体カツプリング用流体
の流路を、各々が開弁することにより該流路を増
大して流体カツプリング装置の最大トルク伝達量
を増大する二つの制御弁により制御し、このうち
の第一の制御弁の開閉をラジエータ通過空気温度
に応じて開閉するスパイラルバイメタルの如き第
一の感熱アクチユエータにより制御し、第二の制
御弁の開閉を内燃機関冷却水温度に応じて開閉す
るサーモワツクス式アクチユエータの如き第二の
感熱アクチユエータにより制御することにより、
内燃機関の昇温状態に応じた冷却フアンの駆動
を、ラジエータ通過空気温度と内燃機関冷却水温
度とをパラメータとし、前記第一及び第二の制御
弁のいずれもが閉じている状態、前記第一の制御
弁のみが開き前記第二の制御弁が閉じている状
態、前記第一及び第二の制御弁のいずれもが開い
ている状態、の三段階に制御することを提案し
た。

［考案が解決しようとする課題］上記の先の提案による如く、内燃機関の昇温状
態に応じた冷却フアンの駆動制御を、ラジエータ
通過空気温度と内燃機関冷却水温度とをパラメー
タとして三段階に切換えて行うことにより、内燃
機関の昇温状態に応じた冷却フアンの駆動制御を
よりきめ細く適切に行うことが可能となるが、上
記の先の提案は、ラジエータ通過空気温度と内燃
機関冷却水温度とをパラメータとする冷却フアン
の駆動制御に当つて、更に内燃機関の冷却水の循
環が冷却水温度に応じて別途冷却水循環制御弁に
より制御されていることを考慮してこれを制御に
組入れるには至つていなかつた。

本考案は、この点に関し更に改良を加え、内燃
機関の昇温状態に応じた冷却フアンの駆動制御
を、ラジエータ通過空気温度と内燃機関冷却水温
度とをパラメータとし、更に、内燃機関の冷却水
の循環が冷却水温度に応じて別途冷却水循環制御
弁により制御されていることに作動的に関連させ
て、三段階に行うよう改良された内燃機関の冷却
フアン用流体カツプリング装置を提供することを
課題としている。

［課題を解決するための手段］上述の如き課題は、本考案によれば、機関冷却
水の温度に感応して機関冷却水循環系を開閉する
機関冷却水循環系制御弁を備えた内燃機関の冷却
フアンのための流体カツプリング装置にして、
各々開弁することにより流体カツプリング用流体
の流路を増大して最大トルク伝達量を増大する第
一及び第二の制御弁と、前記第一の制御弁を内燃
機関ラジエータ通過空気温度に応じて開閉する第
一の感熱アクチユエータと、前記第二の制御弁を
内燃機関冷却水温度に応じて開閉する第二の感熱
アクチユエータとを有し、前記第一及び第二の感
熱アクチユエータ及び前記機関冷却水循環系制御
弁は、内燃機関冷却水温度が次第に上昇すると
き、前記第一の制御弁が前記第二の制御弁より先
に開き、前記第二の制御弁が前記機関冷却水循環
系制御弁より後から開き、内燃機関冷却水温度が
次第に降下するとき、前記第一の制御弁が前記第
二の制御弁より後から閉じ、前記第二の制御弁が
前記機関冷却水循環系制御弁より先に閉じるよ
う、各々の感応温度を設定されていることを特徴
とする流体カツプリング装置によつて達成され
る。

［考案の作用及び効果］上述の如き構成によれば、内燃機関冷却水温度
が次第に上昇するとき、内燃機関ラジエータ通過
空気温度をパラメータとして制御される前記第一
の制御弁が、内燃機関冷却水温度をパラメータと
して制御される前記第二の制御弁より先に開き、
内燃機関冷却水温度が次第に下降するとき、内燃
機関ラジエータ通過空気温度をパラメータとして
制御される前記第一の制御弁が、内燃機関冷却水
温度をパラメータとして制御される前記第二の制
御弁より後から閉じるよう構成されていることに
より、内燃機関の昇温状態に応じて内燃機関の冷
却フアン駆動強さを三段階に切換えるきめ細な切
換制御が確保され、また内燃機関冷却水温度が次
第に上昇するとき、内燃機関冷却水温度をパラメ
ータとして制御される前記第二の制御弁が、機関
冷却水の温度に応じて機関冷却水の循環を制御す
る前記機関冷却水循環系制御弁より後から開き、
内燃機関冷却水温度が次第に下降するとき、内燃
機関冷却水温度をパラメータとして制御される前
記第二の制御弁が、機関冷却水の温度に応じて機
関冷却水の循環を制御する前記機関冷却水循環系
制御弁より先に閉じるよう構成されていることに
より、内燃機関の冷却フアンの駆動強さの制御を
機関冷却水循環系の温度による循環制御に関連ず
け、ラジエータに機関冷却水が循環されいてない
ときに不必要に冷却フアンを強く駆動することの
ないように冷却フアンの駆動制御を合理化しつ
つ、内燃機関の確実な冷却を確保することができ
る。

［実施例］以下に添付の図を参照して本考案を実施例につ
いて詳細に説明する。

第１図及び第２図は本考案による内燃機関の冷
却フアン用流体カツプリング装置の一つの実施例
を示している。図に於て、１はプーリを示してお
り、プーリ１はボルト２によつてバツクアツププ
レート３を介してポンプ駆動軸４と駆動連結され
且フアン駆動軸５と駆動連結されている。

ポンプ駆動軸４は軸受６によつてポンプカバー
７より回転可能に支持され、ポンプカバー７は図
示されていないエンジンブロツクに固定されるポ
ンプハウジング８に固定連結されている。ポンプ
カバー７とポンプハウジング８とはその内部に渦
巻状のポンプ室９を郭定しており、該ポンプ室に
はポンプインペラ１０がポンプ駆動軸４の先端部
に固定された態様にて設けられている。ポンプイ
ンペラ１０は、図示されていない吸入ポートより
内燃機関の冷却水をポンプ室９内に吸入し、該冷
却水を吐出ポート１１へ送り出すようになつてい
る。

フアン駆動軸５は冷却フアン用流体カツプリン
グ装置２０の入力軸を成しており、ボール軸受２
１によつてカツプリングハウジング２２とカツプ
リングカバー２３との組立体２４を回転可能に支
持している。組立体２４には取付けボルト２５が
取付けられており、該ボルトによつて図示されて
いない冷却フアンが組立体２４に固定されるよう
になつている。

組立体２４はその内部をねじ２６によつてカツ
プリングカバー２３に固定された仕切板２７によ
りカツプリング作動室２８と液体貯蔵室２９とに
区分されており、該両室内にはシリコンオイルの
如き適度の粘性を有する作動液体が適当量だけ充
填封入されている。カツプリング作動室２８内に
はカツプリング装置の駆動側部材であるロータ３
０がフアン駆動軸５の先端部に固定された態様に
て設けられている。ロータ３０の一方の面部とカ
ツプリングハウジング２０との間には該両者によ
つて流体カツプリング作用を行う第一のラビリン
ス通路３１が形成されており、またロータ３０の
他方の面部と仕切板２７との間には該両者によつ
て流体カツプリング作用を行う第二のラビリンス
通路３２が形成されている。

仕切板２７にはカツプリング作動室２８と液体
貯蔵室２９とを互いに連通接続する第一の弁ポー
ト３３と第二の弁ポート３４とが設けられてお
り、またロータ３０には作動液体を仕切板２７の
側より第一のラビリンス通路３１へ導くための連
通孔３５が設けられている。

ロータ３０の外周部にはポンプノツチ３６が、
またカツプリングカバー２３にはポンプ突起３７
が各々設けられており、更に仕切板２７にはカツ
プリング作動室２８より液体貯蔵室２９へ作動液
体を戻すための戻しポート３８が設けられてい
る。

液体貯蔵室２９内には板状の弁要素３９が設け
られている。弁要素３９は、第一の弁ポート３３
を開閉する第一の制御弁と第二の弁ポート３４を
開閉する第二の制御弁とを兼ねており、第２図に
良く示されている如く、第一の回動位置Ａと第二
の回動位置Ｂとの間を回動変位することによつて
第一の弁ポート３３を開閉し、軸線方向（第１図
で見て左右方向）に移動することにより第二の弁
ポート３４を開閉するようになつている。

弁要素３９は連繋部材４０と４１とにより軸線
方向に移動可能な態様にてバイメタル軸４２に回
転方向に駆動連結されている。バイメタル軸４２
はカツプリングカバー２３に回転自在に支持され
ており、該バイメタル軸にはカツプリングカバー
２３の前面に取付けられたスパイラルバイメタル
４３と駆動連結されている。スパイラルバイメタ
ル４３は、ラジエータ通過空気温度に感応し、ラ
ジエータ通過空気温度が所定値、例えば60℃を越
えて上昇した時には弁要素３９を第一の回動位置
Ａより第二の回動位置Ｂへ回動駆動、即ち開弁駆
動し、これに対しラジエータ通過空気温度が所定
値、例えば55℃を越えて降下した時には弁要素３
９を第二の回動位置Ｂより第一の回動位置Ａへ回
動駆動、即ち閉弁駆動するようになつている。

ラジエータ通過空気温度が、上記の如く例えば
60℃を越えて上昇するのは、酷暑の熱帯地域等を
除く一般の車輛運転地に於ては、内燃機関がある
程度暖機した状態でラジエータに機関冷却水が通
されているときであり、また内燃機関が十分に暖
機したときには、機関冷却水の温度は以下に例示
する如く90℃近辺に達するので、ラジエータ通過
空気温度が60℃程度に達したところでこれに感応
して開かれる第一のポート３３は、内燃機関の暖
機の比較的速い時期に開かれる。

弁要素３９はフアン駆動軸５にその軸線方向に
移動可能に支持されたスラストロツド４４とボー
ル４８を介して回転可能に連結されている。スラ
ストロツド４４はポンプ駆動軸６の内部を貫通し
て設けられたもう一つのスラストロツド４５と駆
動連結されている。スラストロツド４５はポンプ
駆動軸４の先端部に取付けられた感熱アクチユエ
ータ４６と駆動連結されている。感熱アクチユエ
ータ４６は、サーモワツクス式のものであり、ポ
ンプ室９内にあつて冷却水温度に感応し、冷却水
温度が第一の所定温度Tf₁を越えて上昇した時に
はサーモワツクスの膨張によつてスラストロツド
４５と４４とを介して弁要素３９を第１図に示さ
れている如く仕切板２７に接合して第二の弁ポー
ト３４を閉じる第一の軸線方向位置よりこれが仕
切板２７より引離されて第二の弁ポート３４を開
く第二の軸線方向位置へ圧縮コイルばね４７のば
ね力に抗して軸線方向へ駆動し、これに対し冷却
水温度が第二の所定温度Tf₂を越えて降下した時
にはサーモワツクスが凝縮することによつて圧縮
コイルばね４７のばね力により弁要素３９が前記
第二の軸線方向位置より前記第一の軸線方向位置
へ戻ることを許すようになつている。

第３図に示されている如く、第一の所定温度
Tf₁と第二の所定温度Tf₂とは機関冷却水循環系
の図示されていない周知の感温式制御弁の開弁開
始温度Thoと全開温度Thwとに応じて定められ
ている。即ち、第一の所定温度Tf₁は前記機関冷
却水循環系制御弁の開弁開始温度Tho、例えば88
℃より高く且前記機関冷却水循環系制御弁の全開
温度Thw、例えば92℃より低い所定温度Tw₁、
例えば90℃より第一の所定値ΔT₁、例えば10℃高
い温度に設定され、第二の所定温度Tf₂は所定温
度Tw₁より第一の所定値ΔT₁に比して小さい第二
の所定値ΔT₂、例えば５℃高い温度に設定されて
いる。尚、第一の所定温度Tf₁と第二の所定温度
Tf₂とは共に内燃機関の運転上に於ける冷却水の
許容上限温度Tw₂、例えば118℃より低い温度で
ある。第一の所定温度Tf₁と第二の所定温度Tf₂
とは感熱アクチユエータ４６のサーモワツクスの
種類の選択によつて適宜に設定される。

従つて、上記の温度例よりも理解される通り、
ラジエータ通過空気温度に感応するスパイラルバ
イメタル４３によつて開閉制御されラジエータ通
過空気温度が例えば60℃を越えて上昇した時開か
れる第一の弁ポート３３は、機関冷却水温度に感
応する感熱アクチユエータ４６によつて機関冷却
水温度が92℃或いはそれより更に10℃高い温度を
越えて上昇した時に開かれる第二の弁ポート３４
よりも機関冷却水温度上昇のより早い時期に開か
れる。

上述の如き構成に於いて、平坦路で走行負荷が
通常の条件下にて車輛が運転されているときに
は、冷却水の温度が前記感温弁の開閉によつて制
御され、該感温弁が開き、ラジエータを通つて冷
却水が循環されるときには、冷却水はラジエータ
にて第一の弁ポート３３を経て流れる流体によつ
て駆動される冷却フアンによつてかなりの程度冷
却されるので、冷却水の温度通常第一の所定温度
T₁より高くなることがない。従つてこの時には、
弁要素３９は前記第一の軸線方向位置に保持さ
れ、ラジエータ通過空気温度に応じてスパイラル
バイメタル４３が作動することにより弁要素３９
は前記第一の軸線方向位置にて第一の回動位置Ａ
と第二の回動位置Ｂとの間を回動して第一の弁ポ
ート３３を開閉し、これにより冷却フアン用流体
カツプリング装置はオフ状態とミドル状態との間
で切換わる。即ち、第一の弁ポート３３が開かれ
ると、液体貯蔵室２９内の作動流体が第一の弁ポ
ート３３を経てカツプリング作動室２８に供給さ
れ、これにより冷却フアン用流体カツプリング装
置はオフ状態からミドル状態へ切換わる。

高速走行時或いは登坂走行時には冷却負荷が大
きくなつて冷却水温度が平坦路走行時に比して高
くなり、冷却水温度が第一の所定温度Tf₁を越え
て上昇することがある。冷却水温度が第一の所定
温度Tf₁を越えて上昇すると、この時既にスパイ
ラルバイメタル４３によつて第二の回動位置Ｂに
ある弁要素３９は前記第一の軸線方向位置より感
熱アクチユエータ４６によつて前記第二の軸線方
向位置へ駆動され、これにより第一の弁ポート３
３に加えて第二の弁ポート３４が開かれるように
なる。この時には液体貯蔵室２９よりカツプリン
グ作動室２８へ供給される作動流体の流量が増大
し、これに応じて冷却フアン用流体式カツプリン
グ装置はミドル状態時に比して最大伝達トルク量
が大きいハイ状態になり、冷却フアンの最大回転
数が高くなる。尚、この時には当然前記感温弁は
既に開いており、ラジエータを通つて冷却水が循
環されており、増大された冷却フアン回転数によ
つて生ずる冷却風は有効に利用される。

冷却フアンの回転数の増大によつてラジエータ
に於ける冷却水の冷却能力が高まり、冷却水温度
が第二の所定温度Tf₂を越えて低下すると、感熱
アクチユエータ４６のサーモワツクスが凝縮する
ことによつて圧縮コイルばね４７のばね力により
弁要素３９が前記第二の軸線方向位置より前記第
一の軸線方向位置に戻り、第二の弁ポート３４が
閉じられるようになる。この時には、第一の弁要
素３３のみが開かれた状態、即ちミドル状態にな
り、ハイ状態に比して最大トルク伝達量が低下
し、これに応じて冷却フアンの最大回転数は低下
するようになる。

これにより冷却フアンは冷却水温度に応じて過
不足状態を生じることなく適切な回転数にて回転
駆動される。

かくして、上記の構成によれば、内燃機関冷却
水温度が次第に上昇するとき、第一の制御弁ポー
ト３３は第二の制御ポート３４より先に開き、第
二の制御ポート３４は機関冷却水循環系制御弁よ
り後から開き、内燃機関冷却水温度が次第に降下
するとき、第一の制御ポート３３は第二の制御ポ
ート３４より後から閉じ、第二の制御ポート３４
は機関冷却水循環系制御弁より先に閉じる。

以上に於ては、本考案を特定の実施例について
詳細に説明したが、本考案は、これに限定される
ものではなく、本考案の範囲内にて種々の実施例
が可能であることは当業者にとつて明らかであろ
う。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による内燃機関の冷却フアン用
流体カツプリング装置の一つの実施例を示す縦断
面図、第２図は第１図に示された本考案による冷
却フアン用流体カツプリング装置の弁装置部分を
示す正面図、第３図は本考案による冷却フアン用
流体カツプリング装置の作動特性を示すグラフで
ある。１……プーリ、２……ボルト、３……バツクア
ツププレート、４……ポンプ駆動軸、５……フア
ン駆動軸、６……軸受、７……ポンプカバー、８
……ポンプハウジング、９……ポンプ室、１０…
…ポンプインペラ、１１……吐出ポート、２０…
…冷却フアン用流体カツプリング装置、２１……
ボール軸受、２２……カツプリングハウジング、
２３……カツプリングカバー、２４……組立体、
２５……取付けボルト、２６……ねじ、２７……
仕切板、２８……カツプリング作動室、２９……
液体貯蔵室、３０……ロータ、３１……第一のラ
ビリンス通路、３２……第二のラビリンス通路、
３３……第一の弁ポート、３４……第二の弁ポー
ト、３５……連通孔、３６……ポンプノツチ、３
７……ポンプ突起、３８……戻しポート、３９…
…弁要素、４０，４１……連繋部材、４２……バ
イメタル軸、４３……スパイラルバイメタル、４
４，４５……スラストロツド、４６……感熱アク
チユエータ、４７……圧縮コイルばね、４８……
ボール。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

機関冷却水の温度に感応して機関冷却水循環系
を開閉する機関冷却水循環系制御弁を備えた内燃
機関の冷却フアンのための流体カツプリング装置
にして、各々開弁することにより流体カツプリン
グ用流体の流路を増大して最大トルク伝達量を増
大する第一及び第二の制御弁と、前記第一の制御
弁を内燃機関ラジエータ通過空気温度に応じて開
閉する第一の感熱アクチユエータと、前記第二の
制御弁を内燃機関冷却水温度に応じて開閉する第
二の感熱アクチユエータとを有し、前記第一及び
第二の感熱アクチユエータ及び前記機関冷却水循
環系制御弁は、内燃機関冷却水温度が次第に上昇
するとき、前記第一の制御弁が前記第二の制御弁
より先に開き、前記第二の制御弁が前記機関冷却
水循環系制御弁より後から開き、内燃機関冷却水
温度が次第に降下するとき、前記第一の制御弁が
前記第二の制御弁より後から閉じ、前記第二の制
御弁が前記機関冷却水循環系制御弁より先に閉じ
るよう、各々の感応温度を設定されていることを
特徴とする流体カツプリング装置。