JPH048924A - ベーンポンプ式フアンカツプリング装置 - Google Patents

ベーンポンプ式フアンカツプリング装置

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JPH048924A
JPH048924A JP2110551A JP11055190A JPH048924A JP H048924 A JPH048924 A JP H048924A JP 2110551 A JP2110551 A JP 2110551A JP 11055190 A JP11055190 A JP 11055190A JP H048924 A JPH048924 A JP H048924A
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fluid
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working chamber
vane
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Yasube Kikuchi
菊池　安兵衛
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Usui Kokusai Sangyo Kaisha Ltd
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    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/06—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids specially adapted for stopping, starting, idling or no-load operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/022—Units comprising pumps and their driving means comprising a yielding coupling, e.g. hydraulic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D31/00—Fluid couplings or clutches with pumping sets of the volumetric type, i.e. in the case of liquid passing a predetermined volume per revolution
    • F16D31/06—Fluid couplings or clutches with pumping sets of the volumetric type, i.e. in the case of liquid passing a predetermined volume per revolution using pumps of types differing from those before-mentioned
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、主に車両用内燃機関に適用される冷却ファン
の作動を周囲の温度条件に応じて自動制御する機能を備
えた温度感応型の流体式ファンカップリング装置の改良
に関する。
（従来の技術） この種の温度感応型ファンカップリング装置は例えば実
開昭６１−４９１３８号公報に記載されており、その典
型的構造では、先端に駆動ディスク（ホイール）を固着
した回転駆動軸上に軸受を介して密封ケースが相対回転
可能に支持され、密封ケース内部が仕切板によって油溜
り室とトルク伝達室とに区画されている。外周に冷却フ
ァンを取付けた密封ケースは、カバーと軸受を保持する
ボディとで組立てられている。そして密封ケースのカバ
ー側外部に配置されたバイメタルから成る感温体が温度
変化を受けて湾曲変形し、これに連動してピストン杆に
当接する弁部材が仕切板に設けられた流出調整孔を開閉
し、油溜り室からトルク伝達室へと油が流れ込むことに
より粘性抵抗が増大してトルクを伝達するようになって
いる。
感温体が検知する温度は一般にラジェータ通過後の空気
の温度であり、例えば６０℃以下の低温ではバイメタル
が略平坦になっていて弁部材が流出調整孔を閉鎖しカッ
プリングがＯＦＦの状態にあり、６０℃以上の高温では
バイメタルが湾曲し弁部材が離れて流出調整孔を開放し
カップリングがＯＮになるように設定されている。
流体カップリング装置は、ＯＦＦの状態では伝達トルク
が小さくファンの回転数も低いが、ＯＮの状態では伝達
トルクが大きくなってファンの回転数が上昇するという
基本的な特性を備えている。
バイメタルの形状は渦巻状になったものも利用され、特
公昭５５−６１６号に示されるように、バイメタルに連
結された弁体が回転方間に運動してポートを開閉するタ
イプもある。
このように油の粘性抵抗を利用するファンカップリング
装置では、シリコンオイル等の液体を内部に封入してい
るが、温度変化によって粘性が変化したり劣化したりす
るという問題点があった。
例えば、シリコンオイルは高温になると粘度が低下して
伝達トルクが減少するので、油温の上昇を一定限度に抑
えることが必要であり、これまで多くの提案がなされて
きた。しかしながら、油の粘性抵抗を利用しているため
、空気や不活性ガス等の気体を利用することはできなか
った。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、従来の粘性を有する液体の代りに空気
や不活性ガス等の気体の使用を可能とするファンカップ
リング装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、液体の代りに気体を使用すること
によりカップリング装置の重量を軽減させることにある
。
（問題点を解決するための手段とその作用）本発明の前
述した目的は、先端に駆動ロータを固定した回転駆動軸
上に相対回転可能に支持されかつ外周に冷却ファン等を
取付けたボディとカバーとから成る密封ケースと、前記
駆動ロータ内部に放射状に設けられた溝の中を摺動し半
径方向に出没可能な板状のベーンと、前記密封ケース内
部にあって前記ベーンの半径方向突出長さを変化させる
ような曲面状に形成されている作動室と、前記作動室に
隣接して連通配置されている複数の流体ポートと、前記
複数の流体ポート間の連通状態を変化させる弁ブロック
と、前記密封ケースのカバー側外部に配置された感温体
と、この感温体の変形を前記弁ブロックに伝達して弁ブ
ロックを軸線方向又は回転方向に移動させる伝達手段と
を備え、前記感温体の温度変化による湾曲変形に連動し
て弁ブロックにより流体ポートの連通状態を変化させ、
作動室内部でベーンによりかき出される流体が密封ケー
スに及ぼす抵抗を増減させるように構成したことを特徴
とするベーンポンプ式ファンカップリング装置によって
達成される。
かかる構成に基づき、本発明によれば、液体の粘性抵抗
を利用するのではなく、ベーンポンプの機構を用いて流
体を作動室からかき出し、このかきだ出し抵抗をバイメ
タルの変形と弁ブロックの運動によって変化させ、流体
が密封ケースに及ぼす抵抗を増減させてファンの０Ｎ−
ＯＦＦ動作を行なわせるので、流体は液体に限定される
ことがなく、空気や不活性気体等を用いることができる
。
本発明の装置は液体の粘性を利用していないから、温度
変化によって粘性が変化することを考慮する必要がなく
、常に安定した作動を保てることになる。
本発明において使用するバイメタルは、従来のファンカ
ップリング装置に用いられている渦巻形のタイプ及び板
状のタイプを両方とも用いることができる。渦巻状に巻
回されたバイメタルは温度変化によって弁ブロックを回
動させて流体通路を切り替える。一方、平板状に作られ
たバイメタルはその中心付近にピストン杆が当接し、温
度変化によってこのピストン杆が弁ブロックを軸線方向
に移動させて流体通路を切り替えることになる。
以下、添付図面の実施例を参照しながら本発明をさらに
詳細に説明する。
（実施例） 第１図、第２図は本発明によるベーンポンプ式ファンカ
ップリング装置の正面図及び縦断面図であり、外周に取
付けられるファンはその１つだけを図示し、他は省略し
ている。
図において、エンジン側に接続されるフランジ付きの回
転駆動軸１の先端に円板状のロータ２がスプライン等の
手段により固定されている０回転駆動軸１の中央にはシ
ール付き軸受３を介して密封ケース６が相対回転可能に
支持されている。外周に冷却ファン９が取付けられた密
封ケース６は、カバー４と軸受３を保持するボディ５と
で組立てられている。密封ケースのカバ−４側外部には
渦巻形のバイメタルから成る感温体１０が配置され、カ
バー４の内部には円筒形の弁ブロック１１が収容されて
いる。感温体１０の外端はカバー４側の突起７に固定さ
れ、内端は弁ブロック１１から延伸するシャフト１２に
固定されている。渦巻形のバイメタルから成る感温体１
０は温度変化を受けて湾曲変形し、これがシャフト１２
に伝達され、弁ブロック１１が回動して後述するような
弁作用を行なうようになっている。
ロータ２は密封ケース６内部の作動室８内に収容されて
おり、第３図に示すように、ロータ２の内部には放射状
の溝３１が合計８個、円周方向に均等間隔で配置され、
各溝３１の中を板状のベーン３２が摺動して半径方向に
出没するようになっている０作動室２の壁面はベーン３
２が半径方向に出没できるように楕円形に類似した曲面
を呈しており、このロータ２とベーン３２の配置はいわ
ゆるベーンポンプの構造と類似のものである。
第２図において、作動室８に隣接して連通ずる軸線方向
のポート２１Ａと、このポート２１Ａに連通して中心方
向に延伸し弁ブロック１１の外周に形成された凹溝２３
まで延伸して連通ずる通路２２Ａとが配置されている。
ボディ５の外部には空気抜き用のブリーザ２Ｂが設けら
れている。
第４図、第５図は前述した複数の流体通路間の連通状態
が弁ブロフク１１の運動によって切り替えられる様子を
表わしている。第４図に示すように軸線方向のポートは
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ。
２１Ｄの４個が設けられ、同様に中心方向に延伸する道
路は２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ，２２Ｄの４個が設けられ
ている。
第４図の状態は、外気温が低くカップリングがＯＦＦの
状態にある。このとき、弁ブロック１１は図示の位置に
あるから、ロータ２が回転駆動されて矢印Ｒ方向に回転
すると、ベーン３２で作動室８からかき出される流体は
　矢印で示すようにポート２１Ａから通路２２Ａ、さら
に凹溝２３がら通路２２Ｂとボー）２１Ｂを遣って作動
室８内に戻ってくる。同様に、これと対称位置にあるポ
ート２ＩＣから出た流体も凹溝２４を介してポート２１
Ｄへと流入し、作動室８内に戻ってくる。
この間に流体が受ける抵抗は少ないから、ロータ２の回
転力は密封ケース６側にはほとんど伝達されず、ファン
はＯＦＦの状態にあって摩擦抵抗による回転力で低速回
転（つれ回り）するにすぎない。
外気温が上昇すると渦巻形のバイメタル１０が湾曲変形
して弁ブロフク１１を回動させる。これにより弁ブロッ
ク１１が第５図の状態に達すると、通路２２Ａと凹１２
３との連通が断たれ、作動室８からかき出される流体の
行き場がなくなる。実際には、わずかな流体は隙間を通
って弁ブロック１１の内部に設けられた細長い逃し孔２
６と駆動軸ｌの内部に設けられた細長い逃し孔２７とを
通って逃げるようになっているが、これらの孔は細いの
でそこを通過するときの抵抗がかなり大きい。
かくして、ベーン３２がかき出す流体の抵抗を受けて密
封ケース６が回転させられ、その外周に取付けられたフ
ァン９が回転してＯＮの状態に付勢される。
第４図のＯＦＦ状態から第５図のＯＮ状態に達する途中
においても、ベーンがかき出す流体の抵抗が次第に増加
するから、ファンの回転数は次第に増加するようになる
。
第６図乃至第９図は、板状のバイメタルを用いた第２の
実施例を表わしており、バイメタルの変形に基づ（弁ブ
ロックの運動が回転ではな（直線移動になる点が前述し
た実施例と異なっている。
第６図において、密封ケース６６はカバー６４とボディ
６５とで構成され、カバー６４側の前面外部に板状のバ
イメタル７０が取付けられ、このバイメタル７０の中心
付近の後面にピストン杆７１が当接している。ピストン
杆７１の後端はスプリング７４を内蔵した弁ブロック７
３に接続されており、第６図の状態では弁ブロック７３
はそ〕右端位置にあって、このファンカップリング装置
はファンがＯＦＦの状ＩＩ（低温状態）にある。
弁ブロック７３がその軸線方向に移動する際に回転する
のを止める回り止めビン７８がカバー６４に固定され、
弁ブロック７３内部に挿入されている。
第９図は、バイメタル７０が温度変化を受けてその曲率
半径が小さくなるように、すなわち第６図の杖煎からさ
らに左側へと突出するように変形した後の状態を表わし
ており、このときファンカップリング装置はＯＮになる
。
第６図において、密封ケース６６の内部には前述した第
１実施例と同様にロータ８２とベーン８１が内蔵されて
おり、これらを収容する作動室８３は第３図の作動室８
と同じ形状に作られている。また、作動室８３に隣接し
て連通ずる軸線方向のポート８４Ａと、このポート８４
Ａに連通して中心方向に延伸し弁ブロック７３の外周に
形成された凹溝７５まで延伸して連通する通路８５Ａと
が配置されている。
第８図は前述した複数の流体通路間の連通状態が弁ブロ
ック７３の運動によフて切り替えられる様子を表わして
いる。第８ＷＪに示すように、軸線方向のポートは８４
Ａ、８４Ｂ、８４Ｃ，８４Ｄの４個が設けられ、同様に
中心方向に延伸する通路は８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃ，８
５Ｄの４個が設けられている。
第６図の状態ではカップリングはＯＦＦの状態にあり、
このとき弁ブロック７３は図示の位置にあるから、ロー
タ８２が回転するとベーン８１で作動室８３からかき出
される流体は、第８図の矢印で示すようにポート８４Ａ
から通路８５Ａ、さらに凹溝７５から通路８５Ｂとポー
ト８４Ｂを通って作動室８３内に戻ってくる。同様に、
これと対称位置にあるポート８４Ｃから出た流体も凹溝
７６を介してポート８４Ｄへと流入し、作動室８３内に
戻ってくる。この間に流体が受ける抵抗は少ないから、
ロータ８２の回転力は密封テニス６６側にはほとんど伝
達されず、ファンはＯＦＦの状態にあって摩擦抵抗によ
る回転力で低速回転（つれ回り）するにすぎない。
外気温が上昇すると、板状のバイメタル７ｏが湾曲変形
して弁ブロック７３が左側に移動し第９図の位置に達す
る。これにより、通路８５Ａと凹溝７５との連通が断た
れ、作動室８３からかき出される流体の行き場がなくな
る。実際には、わずかな流体は隙間を通って逃げるよう
になっているが、これらの隙間は細いのでそこを遭遇す
るときの抵抗がかなり大きい、かくして、ベーン８１が
かき出す流体の抵抗を受けて密封ケース６６が回転させ
られ、その外周に取付けられたファン９が回転してＯＮ
の状態に付勢される。
第６図のＯＦＦ状態から第９図の０ＮｔＲ態に達する途
中においても、ベーンがかき出す流体の抵抗が次第に増
加するから、ファンの回転数は次第に増加するようにな
る。
第１０図及び第１１図は第６図の実施例の変形例を表わ
しており、弁ブロック９０の外周には円周方向に連続し
た凹溝９２が設けられ、回り止めは必要がなくなってい
る。
カップリングがＯＦＦの状態において、ベーン８１で作
動室８３からかき出される流体は、第１Ｏ図の矢印で示
すようにポート８４Ａから通路）ｉ５Ａ、　　さらｔ、
：ｉ用溝９０　カ１′：ｈｊｆ３’Ｑ　８５　Ｂ　、ｌ
：：　８５　Ｄ月Ｂ、びボ　ｔ８４１３と３４ｐ４二通
４１．（″Ｘ作動室８３内心、：を夛５′！＝１””Ｉ
：　　（１＞　　１、　　ト月ｉｉ＝　、　　Ｊ−れ、
：、！：　　ｉｌ　８、（台Ｗ　！；１　、ｉ　　Ｚｓ
　　ｓ’Ｘ）＋１４　Ｃから出た流体６門ｉｑ＋＋４−
介ｊ、マ、ホト８４　Ｂ　、、！＝　８４１）＝、ノー
清２人１−．、作！ｔｊ室ａ３内に戻−、−（’、１．
’　（６６１“、の間？、“流体が受（、ｊるＨ！：抗
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１６友Ｌｔ　ｔ’、、二／ｖ　ｉ’、、、′ｋ　ａ　８
　ｉｎ、、ず、；ｐ　−ｒ　ｙ　ｉＪ、ＯＦ　Ｆ　）状
１１．＝、５る。
り）気温が１．：　！Ｆ−”すると５、板状のバイＩ９
ルア０が湾１ｈ変形し７′弁４ノ′１′ｊツク！′４０
が左側ｊ７二移・動し、第１１図の位Ｗに達６”る８、
パれにより、通路８ＳＡ８８Ｃ，！・凹溝１１２ノの連
通が断たれ、作動室８３からかき出される清。体のデｊ
き場がなくなる。かく（？９、ベ　ン８１がかき出１流
体の抵抗４゛受、　ｙ３−７７密１、巳゛・ス１；〔；
が回転、＼（オニ　（：′）れ、その９′４周し、取イ
＼１ケＩＴ）　ｉｆ、ｆ：：　’７　”’ｉ’　：／　
９　Ｍ　ｐｉｌ　ｌ１７．！、、、−’？：　ＯＮ　ｃ
Ｄ　４１”　Ｅ　ｉ、Ｎ’　９９　；ｊ５れるい 木４・１明θ’ｌ　ｆｔ−：、・どり゛／グ装置−ご使
用・づろ油体とし？、’　１人、空Ｅ　’Ｐ　Ｔ”　？
？＝　ＭＥ　カｘ　％　ｒｂ気仏が”り’！ｉいが、シ
・２．ルを爪ｉリー１市６　ｒ’−）、に９１−り冶（
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ｂるｎ　’ｌ＋：　ｆ’、’、、　１、析跋バ１′・（
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ス零の感／ｌｌｌ入物１休イ、、−４１１！１１１−Ｚ
１５・夕もできイへ、 （発明の効甲） ＩＣ１ｌイ「ド」１′、二説１明１３、戸８如く、本発
明のカップリング父ｉｙｌ　ｌ＝：よ４１．　（ｆ　、
流体ＩＪ、液体？ｎ、、４１Ｔｌａ　’）ｊ７．　ｊ’
：メ’ｔ　ＺＮ　Ｃ、ｌ：　、’、＜なく、空気（）不
゛活ｖｊミガス等イ、゛・用い２−Ｊとがｅ９″ぢイ）
から、２Ａ度変（（′、によ、で帖１１′Ｉ、が変化（
るｒｌニー　ｉｌ−を考慮４′ル必要がなく、′、ｌ冒
、′−１イ、、：１ｒ、、に作”Ｊｊ　ｈ’　％たｈ　
ｉ、、）、・　、＋（、二な！、、ｔＥ　ノン、　液イ
イ覧イ、［気イイＫ　１．Ｍ　置き１ｍえる、−２二Ｕ
二より５．力・ンフ′リング５）１、直のかＸ月［７″
ｒ’ａ冒、く軽だ；ンド１１、、　Ｚｑ　Ｑｌ＝　イう
利点が諌゛）る肴、イのｉｌｆ＜　Ｗｆ的効ワ（：：、
　！、；！：　ｒｔめで顕著なものがある。
【図面の簡単な説明】
年’ｌ：　１１ｊｌ　！、；を本発明によ２Ｎ　−，７
７：、・・′ノ！ッグリンゲ゛：・デ５ｉノー、部２２
　’１，５１ｃ’ｉ　Ｉｙ　ｉ−正向トη、第２　ｉＥ
’４　ｆｉｌ・、ｉｉ、ｘｒｙｕ＞ｐｃｉｎ■に沿うＩ
ｌｌ“面１」、第３し、１は１λ−夕中央部分の縮ｌＪ
ｉ　ｉｌ住；（、に冒Ｌ”Ｉ　ｌ；ｊ’、　％　２４　
（Ｄ　％ＦＡ　ＩＶ　−ｒＶ　Ｉ、曾０２）ド、浦１旧
、・＜１、Ｍ％　５１’、ｍ、　１．２弁グｌ１ｌｉ　
、りがＤ　Ｅ　Ｌ、７’ｌ：　１４　’）’）　状態イ
、、８示ツ９Ｑ４　［９ｆｌ　、１！、タラ、１イＱ　
のＫ１ｆｆ１　［ｆａ　ＩＩＲＩ　、　第Ｇ　ＩＥｉ　
？ｉ　４１．９１！１７１　Ｃ）’＝Ａ％　２　Ｚ＜　
Ｚ４１例ター表わす縦断１ｆｉｉ　Ｉ’Ｊｌ　１、第７
１メ１はハイ！タノト・の正向し１１、第）（図ｊ、ｉ
弁ゾ１１．５り中央部分の縦け１１血１；１］−、第９
１心ｉｆ、Ｊ：バイメタル変バ・り後の状部１を２ｉ（
第６図と類似の部分断面図、第１０図Ｕ、偉ｉ形例ｒ、
″よる弁グ）二１７り中央部分の縦断面図、第１１問は
バイメタル碧−形後の状態を示４゛第９図、Ｌ額ｆ、Ｉ
の部分断面ｌＢ１−？”あ”る。 １・・・駆動軸 ３・・・軸受 ５・　・　・ボｉごイ ８・・・作動室 １０・・・感温体 １２・・・パ／ヤフ（ ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ１２１１）・・・ボ　ト２２Ａ
、２２１−罎、２２Ｃ，２２＋、）・・・通路２３．２
４・・・凹溝 ３１・・・溝 ６６・・・密封ケース ７０・・・感温体 ・１１〜り ・カバ・− ・密封ケース ・ファン ・・弁プロング ３５）・・・ベーン ７１・・・ビス１り／杆 ７３　・ １！ｉ’７ ８２　・　・ １（４Ａ 　　５Ａ ずト２゛目ｒ　Ｉｌ ０　・・凹溝 旨　−タ ８　４１４、８４　Ｃ ８５Ｂ、　　Ｂ５Ｃ。 １）１　　・　・ ８３　・　・ ８４Ｄ　　・ ８　５１’、’、）　　・ 、−＼−／ ・作動′グ ・　・　、、１，１−、、、　　ｌ・ ・　・通；烙 特ニ１−出門人

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、先端に駆動ロータを固定した回転駆動軸上に相対回
    転可能に支持されかつ外周に冷却ファン等を取付けたボ
    ディとカバーとから成る密封ケースと、前記駆動ロータ
    内部に放射状に設けられた溝の中を摺動し半径方向に出
    没可能な板状のベーンと、前記密封ケース内部にあって
    前記ベーンの半径方向突出長さを変化させるような曲面
    状に形成されている作動室と、前記作動室に隣接して連
    通配置されている複数の流体ポートと、前記複数の流体
    ポート間の連通状態を変化させる弁ブロックと、前記密
    封ケースのカバー側外部に配置された感温体と、この感
    温体の変形を前記弁ブロックに伝達して弁ブロックを軸
    線方向又は回転方向に移動させる伝達手段とを備え、 前記感温体の温度変化による湾曲変形に連動して弁ブロ
    ックにより流体ポートの連通状態を変化させ、作動室内
    部でベーンによりかき出される流体が密封ケースに及ぼ
    す抵抗を増減させるように構成したことを特徴とするベ
    ーンポンプ式ファンカップリング装置。 ２、前記感温体は渦巻状に巻回され、温度変化により前
    記弁ブロックを回動させるようになっている請求項１記
    載の装置。 ３、前記感温体は平板状に作られその中心付近にピスト
    ン杆が当接しており、温度変化により前記ピストン杆が
    前記弁ブロックを軸線方向に移動させるようになってい
    る請求項１記載の装置。
JP2110551A 1990-04-27 1990-04-27 ベーンポンプ式フアンカツプリング装置 Expired - Fee Related JP2942931B2 (ja)

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DE4113564A DE4113564C2 (de) 1990-04-27 1991-04-25 Fluidkupplung mit einer Flügelzellenpumpe
GB9108963A GB2244101B (en) 1990-04-27 1991-04-26 Temperature-controlled fan drive coupling

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