JPH0810016B2 - 流体摩擦クラッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は特に流体冷却される内燃機関の冷却空気送風
機のための流体摩擦クラツチであつて、 ａ）回転軸線を中心に回転可能なロータと、 ｂ）ロータに対して相対的に回転軸線を中心に回転可能
なケーシングであつて、剪断流体のためのストツク室
と、仕切り壁によつてこのストツク室から分離されかつ
ロータを少なくとも１つの剪断ギヤツプを形成しつつ取
り囲む作業室とを有するものと、 ｃ）ロータとケーシングとの相対回転時に仕切り壁の、
ロータの外径範囲内の第１の開口を介して剪断流体を、
作業室からストツク室内へ吐出するためのポンプ装置
と、 ｄ）仕切り壁の、回転軸線に対して前記第１の開口より
も近くに位置する第２の開口を介して行なわれる、スト
ツク室から作業室への剪断流体の供給を制御するため
の、温度に依存して制御可能な弁装置とを有する形式の
ものに関する。

従来の技術 ヨーロツパ特許出願第9959号明細書によれば内燃機関
の冷却器フアンのための流体摩擦クラツチが公知であ
り、この場合内燃機関が、駆動軸の上に位置するほぼ板
状のロータを駆動するようになつている。この駆動軸に
は、フアン羽根を保持するケーシングが回転可能に支承
されている。このケーシングは、ロータを取り囲む作業
室から仕切り壁によつて分離されて高粘性の剪断流体を
含有するストツク室を有している。この作業室はロータ
と協働して少なくとも１つの剪断ギヤツプを制限形成し
ている。またポンプ装置によつて、ロータの外径範囲内
で仕切り壁内に形成された第１の開口を介して剪断流体
が作業室からストツク室へ搬送される。ストツク室から
作業室への剪断流体の供給は弁によつて温度に応じて制
御される。この流体摩擦クラツチによつて伝達される回
転モーメントは、剪断流体による剪断ギヤツプの充填状
態に依存する。常温状態では弁によつて作業室への剪断
流体供給が遮断され、ポンプ装置によつて剪断流体が吐
出され、それによつてクラツチが外される。高温状態で
は弁が開かれ、それによつて回転モーメント伝達のため
に剪断ギヤツプが剪断流体によつて充填される。

従来の流体摩擦クラツチにおいては、クラツチの非回
転状態において剪断流体が重力に基づいてポンプ装置の
開口を介して作業室内に逆流してしまう。こうして作業
室が充填された状態では常温時、特に温度が極めて低い
場合の始動特性が悪化するので不都合がある。このよう
な場合には、内燃機関が冷えているにも拘わらず実際に
はフアンクラツチによつて駆動軸の回転運動がフアン羽
根にスリツプなしに伝達され、これによつて内燃機関の
迅速な加熱が妨げられてしまう。またこの場合、ロータ
とケーシングとの間の相対回転数が少ないので、作業室
からの剪断流体の吐出がゆつくりにのみ可能である。更
にこのようなフアンクラツチは高いフアン騒音を生ぜし
める。

ヨーロツパ特許出願第9959号明細書によれば常温始動
特性を改良するために、ポンプ装置の、仕切り壁の半径
方向外側範囲内に設けられた開口がストツク室内の管部
材を介して回転軸線の近くまで案内されている。これに
よつてフアンクラツチの非回転時に剪断流体が作業室内
に逆流することが防がれる。しかしこのヨーロツパ特許
出願において提案された、常温始動の改良のための手段
は部分的成功のみをもたらし、何故ならこの手段が機能
するためには、内燃機関の停止時にフアンクラツチが遮
断されそしてほとんどの剪断流体がストツク室内にある
ことが条件となつているからである。しかし内燃機関が
冷却機構の高温状態において停止されると、フアンクラ
ツチはオンされており、作業室に剪断流体が充填され
る。従つて続く常温始動時に、従来のフアンクラツチに
おける前述の各欠点が生じてしまう。

発明の課題 本発明の課題は内燃機関が常温状態で停止されたか高
温状態で停止されたかに拘わらず、流体摩擦クラツチの
常温始動特性をより良好なものとし得る構造上単純な手
段を提供することである。

課題を解決するための手段及びその作用 本発明による流体摩擦クラツチはストツク室が作業室
の他に付加的に緩衝室を有し、この緩衝室が、ロータ又
はケーシングの非回転時には該ケーシング内に含有され
た剪断流体の１部分を受容し、それによつてポンプ装置
と弁装置とによつて制御形成された剪断流体循環回路を
中断させるようになつている。従つて従来の流体摩擦ク
ラツチに比べて、クラツチの非回転時のストツク室及び
作業室内の剪断流体レベルが低くなる。従つて常温始動
時には作業室に従来のクラツチにおけるよりも少ない剪
断流体が充填されており、これによつてクラツチの遮断
遅延程度が低くなる。この緩衝室は絞り開口を介して前
記の剪断流体循環回路に接続されており、その貯えられ
た剪断流体を遅れて再び放出する。従つて該クラツチの
続いての平常運転のためには、再び全ての剪断流体量が
使用に供される。従つて常温始動特性は、内燃機関がフ
アンクラツチの常温状態で又は高温状態で停止されたか
に関係なく改良せしめられる。いずれにせよこの緩衝室
は、クラツチの駆動機構と非駆動機構との間に始めから
大きなスリツプを生ぜしめるために働き、このスリツプ
が一方ではフアン回転数を制限し、他方では残りの剪断
流体を作業室からストツク室へ吐出するためにポンプ装
置を即座に作動せしめるために働く。

実施態様 この受容室（緩衝室）は有利には、回転軸線に対して
同心的な環状室として形成され、また循環回路への剪断
流体の放出を行なう絞り開口が有利には環状室の外周範
囲内に、また流入開口が同じく内周範囲体に形成されて
いるとよい。この流入開口としては有利には環状ギヤツ
プが形成されており、それによつて剪断流体が環状室の
あらゆる回転位置において流入可能となる。

更に前記緩衝室は作業室押呼びストツク室と接続して
いるとよい。有利には緩衝室の絞り開口が作業室に接続
し、またこの緩衝室がロータ内に又はより有利にはケー
シングの壁部内に、しかも特にロータの、仕切り壁と反
対の側に配置されているとよい。この側でケーシングは
ベアリングを介して、ロータを保持する駆動軸に回転可
能に支承されており、従つてそのベアリングのために必
要なスペースが同時に、環状室のスペース節約的な配設
のために活用され得る。

実施例 第１図には図示されていない内燃機関の、回転軸線３
を中心に駆動軸１を駆動させるフアンクラツチが示され
ている。駆動軸１上にはケーシング７がボールベアリン
グ５を介して回転可能に支承されており、このケーキン
グ７は周方向で分配されて半径方向で突出した多数のフ
アン羽根９を保持している。このケーシング７は、駆動
軸１に支承された鉢形部分11と、該鉢形部分11を密に閉
鎖するカバー部材13とから成つている。この鉢形部分11
とカバー部材13との間にそう着された仕切り壁15によつ
て、ケーシング内室がストツク室17と作業室19とに分け
られている。作業室19内には駆動軸１に固定結合された
板形状のロータ21が、ケーシング７に対して相対的に回
転可能なように配置されている。ロータ21の軸線方向で
の両側面に仕切り壁15及び鉢形部材11の、それぞれ該側
面に向い合つた各面との間には比較的に狭い剪断ギヤツ
プ23が形成されている。この剪断ギヤツプ23には、駆動
軸１からフアン羽根９への回転モーメント伝達のために
温度に応じて、粘性のある剪断流体が充填される。この
充填のために、一方端部を以つて仕切り壁15に固定され
た弁プレート25が配設されており、該弁プレートの自由
な他方端部によつて仕切り壁15内の開口27が制御され
る。弁プレート25はその独自の弾性に基づいて、開口27
を開放保持すべき位置に向けてプレロードをかけられて
おりかつ、ホルダ29を以つてカバー部材13の外面上に固
定されたバイメタル31によつて、カバー部材13内に軸線
方向摺動可能に案内されたピン33を介して制御されてい
る。常温状態では開口27が閉じられまた高温状態では開
かれる。この開口27を介して、ストツク室17内に保持さ
れている剪断流体が作業室19及び剪断ギヤツプ23内に流
入する。

ロータ21の外周面の範囲内で仕切り壁15にもう１つの
開口35が形成されており、この開口35を介してポンプ装
置37によつて剪断流体が作業室19又は剪断ギヤツプ23か
らストツク室17内へ戻し吐出される。

ケーシング７の鉢形部分11はロータ21の、仕切り壁15
に対して軸線方向反対の側に緩衝室としての環状室39を
有しており、この環状室39はボールベアリング５のため
にいずれにせよ必要な軸線方向スペースを活用しつつ駆
動軸１を回転軸線３に対して同心的に取り囲んでいる。
この環状室39はロータ21に対してリング板41によつて制
限されており、このリング板41の、環状室39の内径ｄの
範囲内には流入開口としての環状ギヤツプ43が形成され
ており、このギヤツプ43を介して環状室39が作業室19と
接続されている。またリング板41の、環状室39の外径Ｄ
の範囲内には、やはり該環状室39を作業室19と接続する
絞り開口45が形成されている。

第１図には内燃機関の停止状態におけるフアンクラツ
チが示されている。この状態では剪断流体はケーシング
７の下側範囲内に集められており、そのレベル47は環状
ギヤツプ43の最も低い個所よりも上に位置している。従
つて剪断流体は環状室39の１セグメントをも充填してい
る。この環状室39の充填範囲のセグメント角度は少なく
とも60゜である。第２図には内燃機関の常温始動直後の
フアンクラツチが示されている。回転軸線３を中心に矢
印49の方向で回転するロータ21が、剪断ギヤツプ23内に
位置する剪断流体を介してケーシング７を駆動する。こ
の剪断流体は遠心力に基づいてケーシング７の内周面に
沿つて配分される。ストツク室17内の剪断流体レベルは
符号51で、また作業室19内の剪断流体レベルは符号53で
示されている。ストツク室17の半径方向側範囲が軸線方
向で拡大されているので、作業室19内のレベル53はスト
ツク室17内のレベル51よりも低くなつている。環状室39
内の剪断流体レベルは符号55を以つて示されている。環
状室39内に保持されている剪断流体量の分だけ、ストツ
ク室17及び作業室19内の剪断流体量が減少されており、
従つてレベル51,53は環状室39を有さないフアンクラツ
チの場合と比べて低くなつている。また作業室19内のレ
ベル53が比較的に低いことに基づいて、常温始動直後に
伝達される回転モーメントは従来のフアンクラツチにお
けるよりも小さく、これによつてロータ21とケーシング
７との間の相対回転数と延いてはポンプ装置37の吐出効
率が高められる。従つて作業室19内のいずれにせよ少量
である剪断流体が迅速にストツク室17内に吐出される。

環状室39内に蓄えられた剪断流体量は絞り開口45を介
して遅れて放出される。常温始動時にはこの剪断流体の
高い粘性に基づいてその流出速度は低く、そして作業室
19に供給されたその剪断流体はポンプ装置37によつて即
座に吐出される。この場合の伝達される回転モーメント
の上昇は問題にならない程度である。

またフアンクラツチが運転中の高温状態にある時に内
燃機関が停止され、続いてやはり高温状態で新たに始動
される場合、環状室39内に集められていた剪断流体がそ
の高い温度と延いては低い粘性とに基づいて、やはり絞
り開口45を通つて比較的に短い時間で作業室19に再び供
給され得る。

発明の効果 本発明によるフアンクラツチの利点は、内燃機関の常
温始動時においてその回転モーメント伝達が少ないこと
と、発生騒音が少ないことである。また常温始動時の高
いスリツプ発生に基づいてポンピング効率が著しく良く
なつており、それによつて常温始動時のクラツチ遮断遅
延が短縮され得る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の１実施例を示すものであつて、第１図は
停止状態における内燃機関のフアンクラツチの軸線方向
縦断面図、第２図は常温始動直後のフアンクラツチの軸
線方向縦断面図である。 １……駆動軸、３……回転軸線、５……ボールベアリン
グ、７……ケーシング、９……フアン羽根、11……鉢形
部分、13……カバー部材、15……仕切り壁、17……スト
ツク室、19……作業室、21……ロータ、23……剪断ギヤ
ツプ、25……弁プレート、27,35……開口、29……ホル
ダ、31……バイメタル、33……ピン、37……ポンプ装
置、39……環状室、41……リング板、43……環状ギヤツ
プ、45……絞り開口、47,51,53,55……レベル、49……
矢印

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】特に流体冷却される内燃機関の冷却空気送
   風機のための流体摩擦クラツチであつて、 ａ）回転軸線（３）を中心に回転可能なロータ（21）
   と、 ｂ）ロータ（21）に対して相対的に回転軸線（３）を中
   心に回転可能なケーシング（７）であつて、剪断流体の
   ためのストツク室（17）と、仕切り壁（15）によつてこ
   のストツク室（17）から分離されかつロータ（21）を、
   少なくとも１つの剪断ギヤツプ（23）を形成しつつ取り
   囲む作業室（19）とを有するものと、 ｃ）ロータ（21）とケーシング（７）との相対回転時に
   仕切り壁（15）の、ロータ（21）の外径範囲内の第１の
   開口（35）を介して剪断流体を、作業室（19）からスト
   ツク室（17）内へ吐出するためのポンプ装置（37）と、 ｄ）仕切り壁（15）の、回転軸線（３）に対して前記第
   １の開口（35）よりも近くに位置する第２の開口（27）
   を介して行なわれる、ストツク室（17）から作業室（1
   9）への剪断流体の供給を制御するための、温度に依存
   して制御可能な弁装置（25,31,33）とを有する形式のも
   のにおいて、ロータ（21）及び（又は）ケーシング
   （７）の非回転時には、該ケーシング（７）内に含有さ
   れた剪断流体の１部分を受容し、またロータ（21）及び
   （又は）ケーシング（７）の回転時には当該の剪断流体
   を少なくとも１つの絞り開口（45）を介して再び放出す
   る緩衝室（39）が配設されていることを特徴とする、流
   体摩擦クラツチ。
2. 【請求項２】前記の緩衝室が、回転軸線（３）に対して
   同心的な環状室（39）として形成されておりかつ、該環
   状室（39）の外径範囲内に単数又は複数の絞り開口（4
   5）が形成されている、特許請求の範囲第１項記載の流
   体摩擦クラツチ。
3. 【請求項３】環状室（39）が剪断流体のための少なくと
   も１つの流入開口（43）を有し、ロータ（21）及び（又
   は）ケーシング（７）の非回転時にはこの流入開口（4
   3）が少なくとも部分的に剪断流体レベル（47）より下
   に位置している、特許請求の範囲第２項記載の流体摩擦
   クラツチ。
4. 【請求項４】流入開口が、回転軸線（３）を同軸的に取
   り囲む環状ギヤツプ（43）として形成されている、特許
   請求の範囲第３項記載の流体摩擦クラツチ。
5. 【請求項５】単数又は複数の絞り開口（45）が作業室
   （19）に接続している、特許請求の範囲第１項から第４
   項までのいずれか１項記載の流体摩擦クラツチ。
6. 【請求項６】緩衝室（39）が、単数又は複数の剪断ギヤ
   ツプ（23）によつて取り囲まれた範囲より、ほぼ完全に
   半径方向内方に配置されている、特許請求の範囲第１項
   から第５項までのいずれか１項記載の流体摩擦クラツ
   チ。
7. 【請求項７】緩衝室（39）がケーシング（７）の壁部内
   に一体形成されている、特許請求の範囲第１項から第６
   項までのいずれか１項記載の流体摩擦クラツチ。
8. 【請求項８】緩衝室（39）がロータ（21）の、仕切り壁
   （15）と軸線方向反対の側に配置されている、特許請求
   の範囲第７項記載の流体摩擦クラツチ。