JPH0587164A - 自動車用冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 本発明は、自動車用冷却装置におけるフアン
騒音の低減を目的とする。 【構成】 貯蔵空間２７，２８内に配設されるロータ３
５には第１，第２トルク伝達機構４８，５０が配設さ
れ、入力部材１５から出力部材１８へのトルク伝達を可
能としている。ここで、貯蔵空間２７，２８と作動空間
２６とを連通する第１連通孔２９と連通する第２連通孔
３６を、入力部材１５の遠心力に応じて開閉するバルブ
部材３７がロータ３５に配設されている。第２連通孔３
６が閉じていると第１トルク伝達機構４８のみが作用
し、第２連通孔３６が開くと第２トルク伝達機構５０も
併せて作用する。バルブ部材３７はその収容部との間に
形成された液密的隙間に存在する粘性流体の抵抗を受
け、その移動応答性が制限されている。従つて、入力部
材１５の回転数の頻繁な上下動にもバルブ部材３７は直
ちに反応せず、出力部材１８の回転数の上下動量を抑え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用冷却装置に関
するもので、特に自動車用冷却装置を構成する粘性流体
継手の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用冷却装置の従来技術として、例
えば実開昭６２−１１４２２３号公報に開示されたもの
がある。

【０００３】この従来技術を図１０に基づいて説明する
と、自動車用冷却装置の構成要素である粘性流体継手７
０の入力部材７１は図示しない自動車エンジン等の出力
軸と間接的に接続され、外周部に冷却フアン７２を固設
された出力部材７３がベアリング７４を介して回転自在
に支承されている。

【０００４】出力部材７３はハウジング７３ａ及びカバ
ー７３ｂからなり、その内部空間７５は区画部材７６に
よつて作動空間７７と貯蔵空間７８に区画されている。
区画部材７６には、作動空間７７と貯蔵空間７８とを連
通する複数の第１連通孔７９が形成され、この第１連通
孔７９は開閉部材８０によつて開閉自在とされている。
ここで、開閉部材８０はロツド８１を介してバイメタル
８２により駆動される。尚、内部空間７５には適量の粘
性流体が封入されている。

【０００５】伝達部材８３は入力部材７１の一端に固設
されると共に、作動空間７７の内部に位置している。ハ
ウジング７３ａの一内側面と伝達部材８３の一側面との
間には伝達機構（一般にラビリンス機構が用いられる）
８４が形成されている。ここで、伝達機構８４及び粘性
流体を介して入力部材７１から出力部材７３へのトルク
伝達が行われる。伝達部材８３には、第１連通孔７９と
相対し互いに連通しあう複数の第２連通孔８５が形成さ
れ、この第２連通孔８５は後述する開閉手段８６により
開閉制御される。

【０００６】カバー７３ｂには回収通路８７が形成さ
れ、作動室７７内の粘性流体を貯蔵室７８へと回収でき
るようになつている。

【０００７】開閉手段８６は、図１１に示すように、伝
達部材８３に扇形のバルブ部材８８が軸８９を中心とし
て回動自在に支承され、第２連通孔８５を開閉する。ま
た、バルブ部材８８の側部には磁石９０が配設され、伝
達部材８３の磁石９０の回動線上にも磁石９１が配設さ
れる。各磁石９０，９１は互いに反発しあうようにその
極性が決められて配設されている。

【０００８】この粘性流体継手７０は、例えば図示しな
い水冷式自動車エンジン（以下エンジン）の出力軸と冷
却フアン７２との間に配設され、エンジンの図示しない
ラジエター下流側に配置される。ここで、エンジンの冷
間時にはラジエター通過空気温度が低く、バイメタル８
２は開閉部材８０が第１連通孔７９を閉じる方向に付勢
する。従つて、作動室７７内の粘性流体は回収通路８７
を介して殆ど貯蔵室７８へと回収され、作動室７７内に
僅かに残つた粘性流体により冷却フアン７２は低速で回
転する。このとき、入力部材７１の回転数に従つて開閉
手段８６が開閉されるが、エンジン冷間時には冷却フア
ン７２の回転数に影響を与えない。

【０００９】次いでエンジン温度が上昇すると、ラジエ
ター通過空気温度が上昇し、バイメタル８２は開閉部材
８０が第１連通孔７９を開く方向に付勢する。従つて、
作動室７７内の粘性流体は回収通路８７を介して貯蔵室
７８へと回収されると同時に、貯蔵室７８内の粘性流体
は作動室７７へと第１連通孔７９を介して供給されるの
で、粘性流体は作動室７７と貯蔵室７８との間を循環す
ることになる。

【００１０】ここで、開閉手段８６において、磁石９
０，９１間の反発力により、バルブ部材８８は第２連通
孔８５を閉じる方向に付勢されている。従つて、入力部
材７１の回転数が低い領域では、第１連通孔７９より作
動室７７内に供給された粘性流体は伝達機構８４に供給
されない。しかし、入力部材７１の回転数が低い領域で
は、伝達機構８４における粘性流体量の多少に係わらず
冷却フアン７２の回転数は同一とされているので、開閉
手段８６の開閉状態に係わらずラジエターを通過する風
量に差異は生じない。

【００１１】一方、入力部材７１の回転数が高い領域で
は、図１２に示すように、バルブ部材８８に作用する遠
心力が磁石９０，９１間の反発力に打ち勝つので、バル
ブ部材８８は第２連通孔８５を開き、第１連通孔７９よ
り作動室７７内に供給された粘性流体は伝達機構８４に
供給される。従つて、入力部材７１の回転トルクが粘性
流体及び伝達機構８４を介して出力部材７３に伝達さ
れ、冷却フアン７２が入力部材７１の回転数に応じて回
転する。尚、バルブ部材８８はエンジン回転数が例えば
１２００ｒｐｍ程度を境にして第２連通孔８５を開閉す
るとされている。

【００１２】また、図１３に粘性流体継手７０の入出力
部材７１，７３間の回転数の関係を示す特性図を示す。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、自動車が市
街地等を走行する際には頻繁に加減速が行われるため、
エンジン出力回転数が上下動する。従つて、入力部材７
１の回転数も同様に頻繁に上下動し、開閉手段８６も頻
繁に第２連通孔８５を開閉する。ここで、ラジエター通
過空気温度が充分に高い場合には第１連通孔７９は開い
たままであるので、第２連通孔８５の開閉の繰り返しに
従つて伝達機構８４への粘性流体の供給が断続し、出力
部材７３の回転数も上下動する。この様子を図１４に示
す。

【００１４】従つて、図１４から分かるように、従来技
術の粘性流体継手７０を用いた自動車が市街地を走行す
ると、前述のとおりエンジン回転数が頻繁に上下動し、
出力部材７３に固設された冷却フアン７２の回転数がエ
ンジン回転数の上下動に追従するため、その騒音が非常
に煩わしく感じられるといつた不具合を有する。

【００１５】そこで、本発明では、自動車用冷却装置に
おけるフアン騒音の低減を、その技術的課題とする。

【００１６】

【発明の構成】

【００１７】

【課題を解決するための手段】前述した本発明の技術的
課題を解決するために講じた本発明の技術的手段は、エ
ンジンと、エンジンの冷却水を冷却するラジエターと、
エンジンとラジエターとの間に配置される冷却フアン
と、エンジンの出力軸と冷却フアンとを接続する粘性流
体継手とを有する自動車用冷却装置において、エンジン
の出力軸と連結される入力部材と、入力部材に支承手段
を介して回転自在に支承され、冷却フアンが外周部に固
設される出力部材と、出力部材の内部空間を作動空間と
貯蔵空間とに区画する区画部材と、区画部材に形成され
る少なくとも１つの第１連通孔と、第１連通孔の開閉を
行う開閉手段と、内部空間内に封入される粘性流体と、
入力部材の一端に固設されると共に作動空間内に配置さ
れる伝達部材と、区画部材の一側面と伝達部材の一側面
との間に形成される第１伝達機構と、伝達部材の他側面
と出力部材との間に形成される第２伝達機構と、区画部
材の外周部に配設されるポンプ手段と、伝達部材に形成
され、第１連通孔と相対すると共に互いに連通しあう第
２連通孔とから粘性流体継手を構成し、第２連通孔は伝
達部材内部に形成されるバルブ収容部に配設されるバル
ブ部材及びバルブ部材を第２連通孔が閉じられる方向に
付勢するスプリング手段によつて開閉制御され、バルブ
収容部とバルブ部材との間には液密的スキマが形成され
て、バルブ部材の移動時に液密的スキマに付着する粘性
流体の粘性抵抗が作用するようにし、第２連通孔は入力
部材の高速回転時に開くようにしたことである。

【００１８】

【作用】上述した本発明の技術的手段によれば、粘性流
体継手において、入力部材の回転数が変動する際に、入
力部材の回転数に従つて第２連通孔を開閉するバルブ部
材は粘性流体の粘性抵抗を受けるため、入力部材の回転
数変動に対するバルブ部材の動きの追従性に劣る。従つ
て、出力部材の回転数は入力部材の回転数の変動による
影響を受けにくい。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の技術的手段を具体化した実施
例について添付図面に基づいて説明する。

【００２０】図１に示す本発明第１実施例の自動車用冷
却装置１０では、自動車５１に搭載されるエンジン１１
とエンジン１１の冷却水を冷却するラジエター１２との
間に冷却フアン１３が配置され、エンジン１１の図示し
ない出力軸と冷却フアン１３とは粘性流体継手１４を介
して接続されている。

【００２１】図２に示す粘性流体継手１４において、エ
ンジン１１の出力軸と間接的に接続される入力部材１５
に、カバー１６及びケース１７よりなる出力部材１８が
ベアリング（支承手段）１９を介して回転自在に支承さ
れている。尚、カバー１６とケース１７とは適宜数のボ
ルト２０により一体とされ、その外周部には冷却フアン
１３が適宜数のボルト２１により固設されている。ま
た、カバー１６とケース１７との間にはシール部材２２
が配設されている。

【００２２】出力部材１８の内部空間２３には適量の粘
性流体（例えばシリコンオイル等）が封入され、内部空
間２３は出力部材１８に固設された区画部材２４と補助
区画部材２５により作動空間２６と貯蔵空間２７，２８
とに区画される。この区画部材２４には複数の第１連通
孔（図示１つ）２９が穿設され、作動空間２６と貯蔵空
間２７とを連通している。

【００２３】この第１連通孔２９はバルブ部材３０によ
り開閉されるもので、バルブ部材３０の回動中心にはロ
ツド３１の一端が固設されている。このロツド３１はカ
バー１６にベアリング３２を介して回転自在に支承さ
れ、その他端には感温部材（例えばスパイラル状バイメ
タル）３３の中心端が固設されている。また、感温部材
３３の外周端はカバー１６に固設されている。そして、
これらのバルブ部材３０、ロツド３１及び感温部材２７
により開閉手段３４が構成される。

【００２４】作動空間２６内には入力部材１５の一端に
固設されたロータ（伝達部材）３５が配設され、ロータ
３５には第１連通孔２９と相対すると共に互いに連通し
あう第２連通孔３６が穿設されている。第２連通孔３６
はバルブ部材３７により開閉されるもので、このバルブ
部材３７はロータ３５内部に形成されたバルブ収容部３
８内に摺動自在に収容され、スプリング（スプリング手
段）３９によつて第２連通孔３６が閉じる方向に付勢さ
れている。ここで、バルブ部材３７とバルブ収容部３８
との間には液密的スキマが形成されて、バルブ部材３７
の移動時に液密的スキマに付着する粘性流体の粘性抵抗
が作用するようになつている。

【００２５】作動空間２６と貯蔵空間２８との間に配設
されるポンプ手段４０は、区画部材２４の外周部に形成
されたポンプ孔４１及び区画部材２４に一体的に且つロ
ータ３５の回転方向におけるポンプ孔４１の下流側に形
成されたポンプ突起４２により構成される。また、ロー
タ３５の外周面にはヘリカルスプライン４３が形成され
ている。

【００２６】また、作動空間２６と貯蔵空間２８との間
には補助ポンプ手段４４が配設され、補助区画部材２５
の外周部に形成されたポンプ孔４５及び補助区画部材２
５に一体的に且つロータ３５の回転方向におけるポンプ
孔４５の上流側に形成されたポンプ突起４６により構成
される。

【００２７】区画部材２４の図示右側面とロータ３５の
図示左側面に固設された係止部材４７との間の隙間によ
つて第１伝達機構４８が構成される。ここで、係止部材
４７はロータ３５へのバルブ部材３７等の配置が完了し
た後にロータ３５に固設される。

【００２８】一方、ロータ３５の図示右側面と出力部材
１８のケース１７に固設された補助区画部材２５の図示
左側面との間に形成されたラビリンス溝４９により第２
伝達機構５０が構成される。

【００２９】以上の構成を有する自動車用冷却装置１０
の作用について、以下に説明する。

【００３０】エンジン１１が始動されると、それに伴つ
て入力部材１５及びロータ３５が回転する。このとき、
貯蔵空間２８にある粘性流体は補助ポンプ手段４４の作
用により作動空間２６へと排出されると共に、作動空間
２６にある粘性流体はヘリカルスプライン４３及びポン
プ手段４０の作用により貯蔵空間２７へと、そのほとん
どが回収される。

【００３１】このとき、エンジン１１は十分に暖まつて
おらずその水温も低い。従つて、ラジエタ１２を通過す
る空気温度は低いため、この空気温度を感知する感温部
材３３の作用により、バルブ部材３０は第１連通孔２９
を閉鎖する。しかし、作動空間２６内には全く粘性流体
が存在しなくなつたわけではないので、図７に示すＯＦ
Ｆ時のような関係で入力部材１５の入力回転数が出力部
材１８に伝達され、出力部材１８に固設されたフアン１
３を低速にて回転させる。

【００３２】エンジン１１が暖まつてくると冷却水温が
上昇するため、ラジエタ１２を通過する空気温度も上昇
していき、感温部材３３の作用によりバルブ部材３０は
第１連通孔２９を開く。ここで、入力部材１５の回転数
がある設定値よりも低い場合には、図３乃至図４に示す
ようにバルブ部材３７にかかる遠心力よりもスプリング
３９の付勢力の方が大きいので、バルブ部材３７は第２
連通孔３６を閉じたままである。すると、貯蔵空間２１
内の粘性流体は第１連通孔２９を介して作動空間２６内
の第１伝達機構４８にのみ供給される。従つて、ロータ
３５の回転はこの第１伝達機構４８に存在する粘性流体
を介して区画部材２４を介して出力部材１８に伝達され
る。このとき、図７に示すＭｉｄ時のような関係で入力
部材１５の入力回転数が出力部材１８に伝達される。
尚、第１伝達機構４８に流入した粘性流体は遠心力によ
り作動空間２６内の最外周部へと流れていき、ポンプ手
段４０の作用により貯蔵空間２７へと回収されていく。
即ち、粘性流体は貯蔵空間２７〜第１連通孔２９〜第１
伝達機構４８〜ポンプ手段４０〜貯蔵空間２７と還流し
ている。

【００３３】一方、第１連通孔２９が開かれている状態
で、入力部材１５の回転数が前述のある設定値よりも高
くなると、図５乃至図６に示すようにバルブ部材３７に
かかる遠心力の方がスプリング３９の付勢力よりも大き
くなつて、バルブ部材３７は第２連通孔３６を開くこと
になる。すると、貯蔵空間２１内の粘性流体は第１連通
孔２９を介して作動空間２６内の第１，第２伝達機構４
８，５０の両方に供給される。従つて、ロータ３５の回
転はこの第１，第２伝達機構４８，５０に存在する粘性
流体を介して区画部材２４及び補助区画部材２５を介し
て出力部材１８に伝達される。このとき、図７に示すＨ
ｉ時のような関係で入力部材１５の入力回転数が出力部
材１８に伝達される。尚、第１，第２伝達機構４８，５
０に流入した粘性流体は遠心力により作動空間２６内の
最外周部へと流れていき、ポンプ手段４０の作用により
貯蔵空間２７へと回収されていく。即ち、粘性流体は貯
蔵空間２７〜第１連通孔２９〜第１伝達機構４８〜ポン
プ手段４０〜貯蔵空間２７及び貯蔵空間２７〜第１連通
孔２９〜第２連通孔３６〜第２伝達機構５０〜ポンプ手
段４０〜貯蔵空間２７と還流している。

【００３４】さて、自動車５１が市街地等を走行する際
には頻繁に加減速が行われ、エンジン１１の出力回転数
が上下動する。同様に、入力部材１５の回転数も頻繁に
上下動する。このとき、バルブ部材３７には前述の粘性
抵抗が付与されているので、入力部材１５の回転数が上
昇してもバルブ部材３７はすぐには第２連通孔３６を開
かず、入力部材１５の回転数が上昇よりもやや遅れて開
く。従つて、図８に示すように出力部材１８の回転数変
動は入力部材１５の回転数変動をそのまま受けず、入力
部材１５の回転数が頻繁に大きく上下動しても、出力部
材１８の回転数の上下動の度合は小さい。

【００３５】次に、図９に本発明第２実施例の自動車用
冷却装置５５の要部を示すが、第１実施例と同一の部分
については同一の符号・番号を付すことにより説明を省
略する。バルブ部材５６には、その移動方向と平行にバ
ルブ部材５６を貫通するオリフイス５７が形成されてい
る。このオリフイス５７は、バルブ部材３７の移動時に
スプリング３９の収容される空間の圧力を作動空間２６
内と同一にするためのもので、バルブ部材３７の移動に
不要な力が作用しない。他の作用については第１実施例
と同一であり説明を省略する。

【００３６】

【発明の効果】以上に示した様に本発明では、粘性流体
継手の入力部材の回転数が変動する際に、入力部材の回
転数に従つて第２連通孔を開閉するバルブ部材が、バル
ブ部材とバルブ収容部との間の液密的隙間に存在する粘
性流体の粘性抵抗を受けるため、入力部材の回転数変動
に対するバルブ部材の動きの追従性に劣る。従つて、出
力部材の回転数は入力部材の回転数の変動による影響を
受けにくく、特に自動車が市街地走行する際にエンジン
回転数（入力部材の回転数）が頻繁に上下動しても、フ
アン回転数（出力部材の回転数）の上下動の度合は小さ
い。この結果、フアン回転数の変動による騒音が抑えら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１実施例の自動車用冷却装置１０の構
成図を示す。

【図２】図１における粘性流体継手１４の拡大断面図を
示す。

【図３】図２における低速回転域での要部拡大断面図を
示す。

【図４】図２における低速回転域での要部拡大正面図を
示す。

【図５】図２における高速回転域での要部拡大断面図を
示す。

【図６】図２における高速回転域での要部拡大正面図を
示す。

【図７】図２における作動特性図（１）を示す。

【図８】図２における作動特性図（２）を示す。

【図９】本発明第２実施例の自動車用冷却装置の要部拡
大断面図を示す。

【図１０】従来技術の粘性流体継手７０の断面図を示
す。

【図１１】図１０における第２連通孔閉時の要部正面図
を示す。

【図１２】図１０における第２連通孔開時の要部正面図
を示す。

【図１３】図１０における作動特性図（１）を示す。

【図１４】図１０における作動特性図（２）を示す。

【符号の説明】

１０ 自動車用冷却装置、 １１ エンジン、 １２ ラジエター、 １３ 冷却フアン、 １４ 粘性流体継手、 １５ 入力部材、 １８ 出力部材、 １９ ベアリング（支承手段）、 ２３ 内部空間、 ２４ 区画部材、 ２６ 作動空間、 ２７，２８ 貯蔵空間、 ２９ 第１連通孔、 ３４ 開閉手段、 ３５ ロータ（伝達部材）、 ３６ 第２連通孔、 ３７ バルブ部材、 ３８ バルブ収容部、 ３９ スプリング（スプリング手段）、 ４０ ポンプ手段、 ４８ 第１伝達機構、 ５０ 第２伝達機構、 ５７ オリフイス。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンと、 該エンジンの冷却水を冷却するラジエターと、 前記エンジンと該ラジエターとの間に配置される冷却フ
   アンと、 前記エンジンの出力軸と該冷却フアンとを接続する粘性
   流体継手とを有する自動車用冷却装置において、 前記粘性流体継手は、 前記エンジンの出力軸と連結される入力部材と、 該入力部材に支承手段を介して回転自在に支承され、前
   記冷却フアンが外周部に固設される出力部材と、 該出力部材の内部空間を作動空間と貯蔵空間とに区画す
   る区画部材と、 該区画部材に形成される少なくとも１つの第１連通孔
   と、 該第１連通孔の開閉を行う開閉手段と、 前記内部空間内に封入される粘性流体と、 前記入力部材の一端に固設されると共に前記作動空間内
   に配置される伝達部材と、 前記区画部材の一側面と前記伝達部材の一側面との間に
   形成される第１伝達機構と、 前記伝達部材の他側面と前記出力部材との間に形成され
   る第２伝達機構と、 前記区画部材の外周部に配設されるポンプ手段と、 前記伝達部材に形成され、前記第１連通孔と相対すると
   共に互いに連通しあう第２連通孔とを有し、 該第２連通孔は前記伝達部材内部に形成されるバルブ収
   容部に配設されるバルブ部材及び該バルブ部材を前記第
   ２連通孔が閉じられる方向に付勢するスプリング手段に
   よつて開閉制御され、 前記バルブ収容部と前記バルブ部材との間には液密的ス
   キマが形成されて、前記バルブ部材の移動時に該液密的
   スキマに付着する前記粘性流体の粘性抵抗が作用するよ
   うにし、 前記第２連通孔は前記入力部材の高速回転時に開くこと
   を特徴とする自動車用冷却装置。
2. 【請求項２】 前記バルブ部材内部には、その移動方向
   と平行に前記バルブ部材を貫通するオリフイスが形成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の自動車用冷却
   装置。