JPH10220492A - 車両のカップリングファン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造の簡易化と製造工程の簡素化を通してコ
スト低減を実現したカップリングファン装置を提供す
る。 【解決手段】 車両エンジン（４）により回転させられ
る駆動軸（２）と、被駆動軸たる冷却ファン（５）の回
転軸（３）とをカップリング（１）で結合したカップリ
ングファン装置において、駆動軸（２）の一端部と回転
軸（３）の一端部に対向形成されて周方向へ相対移動可
能な各対向面（２１ａ，３１ａ，２ａ，３２ａ）に、こ
れら対向面を磁気的に結合する磁気結合部（７１，７
２，７１Ａ，７１Ｂ，７２Ａ，７２Ｂ）を形成してカッ
プリング（１）を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両のカップリング
ファン装置に関し、特にカップリング部の構造簡易化を
図ったカップリングファン装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ラジエータに冷却風を供給する冷却ファ
ンとして、エンジン駆動ファンが知られており、これ
は、冷却ファンの回転軸をプーリおよびベルトを介して
エンジン出力軸に連結して、車両エンジンと一体に回転
させるものである。この場合、エンジン回転数が増大す
るとこれに応じて冷却ファンの回転数も増して、ラジエ
ータを通過するエンジン冷却水が効率的に放熱させら
れ、車両エンジンの過熱が防止される。ところで、１０
０Ｋｍ／ｈ程度以上で高速走行する場合にはラジエータ
には十分な走行風が流入するため、冷却ファンを回転さ
せる必要は特にないばかりか、このようなエンジン高速
回転時に冷却ファンを回転させると、冷却ファンの回転
駆動のためにエンジン出力が無駄に浪費されるとともに
ファン回転に伴う騒音が過大になるといった問題があ
る。

【０００３】そこで、従来は、車両エンジンにより回転
させられる駆動軸と冷却ファンの回転軸とを、シリコン
オイルを封入したカップリングで結合し、エンジン高速
回転時にはカップリングが滑って冷却ファンの回転を抑
えるようにしたカップリングファン装置が多用されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のカ
ップリングファン装置では、オイルの作動室等をカップ
リング内に形成する必要があるとともにオイル漏れ防止
のシール性向上等のために構造が複雑化するといった難
点があり、また、オイル注入等による製造工程の煩雑化
も問題となっていた。

【０００５】本発明は上記問題を解決するもので、構造
の簡易化と製造工程の簡素化を通してコスト低減を実現
したカップリングファン装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、車両エンジンにより回転さ
せられる駆動軸と、被駆動軸たる冷却ファンの回転軸と
をカップリングで結合したカップリングファン装置にお
いて、前記駆動軸の一端部と前記回転軸の一端部とに対
向形成されて周方向へ相対移動可能な各対向面に、これ
ら対向面を磁気的に結合する磁気結合部を形成して前記
カップリングを構成したことを特徴とする車両のカップ
リングファン装置にある。ここで、「対向面を磁気的に
結合する」は、例えば、磁石と磁石や磁石と磁石に吸引
される鉄，ニッケル，コバルトなどの強磁性体で結合す
ることをいう。

【０００７】請求項１の発明において、車両エンジンが
低速回転域にある時は、駆動軸と回転軸はその対向面が
磁気結合部により結合されて一体回転し、冷却ファンは
車両エンジンによりその回転数に応じた回転数で回転さ
せられる。車両エンジンが高速回転域に達すると、冷却
ファンを回転させるための駆動力が増大し、両軸の剪断
回転力が磁気結合部の結合力を越える。この結果、磁気
結合部で滑りを生じて駆動軸と回転軸が分離され、冷却
ファンの過度な高速回転が防止される。これにより、エ
ンジン出力の浪費が回避されるとともに、冷却ファンか
らの騒音発生が抑えられる。なお、エンジン高速回転域
では通常十分な車速となっているから、冷却ファンの回
転数が上がらなくても、走行風によってラジエータには
十分な冷却風が供給される。請求項１の発明によれば、
駆動軸と回転軸の結合を磁気結合部により行っているか
ら、従来のシリコンオイルを使用するものに比して構造
が簡単になるとともに製造工程も簡素化される。

【０００８】請求項２の発明の車両のカップリングファ
ン装置は、請求項１で、駆動軸の一端部端面と前記回転
軸の一端部端面を互いに対向させてそれぞれ前記対向面
となすとともに、これら対向面に磁石を設けて前記磁気
結合部となし、両対向面を前記磁石で互いに吸着結合さ
せたことを特徴とする。請求項２の発明によれば、駆動
軸と回転軸の磁気的結合を簡易に実現できる。ここで、
「対向面に磁石を設けて」とは、両面とも磁石は勿論、
一方が磁石で他方が強磁性体で設けた場合も含む。

【０００９】請求項３の発明の車両のカップリングファ
ン装置は、請求項２で、駆動軸若しくは回転軸の対向面
に設けた前記磁石を径方向へ移動可能に設けるととも
に、前記磁石を径方向の所定位置に位置決めするバネ部
材を設けたことを特徴とする。請求項３の発明において
は、車両エンジンの回転数が所定値を越えると、駆動軸
側の磁石は遠心力によってバネ部材のバネ力に抗して径
方向外方へ移動し、回転軸側の磁石との相対位置がずれ
る。この結果、両磁石の吸着力が低下して、剪断回転力
により磁石同士の吸着状態が速やかに解消され、駆動軸
と回転軸が対向面で滑って両者が確実に分離される。

【００１０】請求項４の発明の車両のカップリングファ
ン装置は、請求項１で、回転軸の一端部を筒状に成形し
て、当該筒状部内に前記駆動軸の一端部を挿入し、互い
に対向する前記筒状部の内周面と前記駆動軸の一端部外
周面を前記対向面となして、これら対向面の必要位置に
磁石を設けて前記磁気結合部となし、両対向面の磁石を
互いに吸着結合させたことを特徴とする。ここで、「対
向面の必要位置に磁石を設けて」は、両面とも磁石は勿
論、一方が磁石で他方が強磁性体で設けた場合も含む。
請求項４の発明によれば、吸着結合力を増すために磁石
を複数列設ける場合に、回転軸および駆動軸の軸方向へ
設けることができるから、カップリングが大径化するの
を回避することができる。

【００１１】請求項５の発明は、車両エンジンにより回
転させられる駆動軸と、被駆動軸たる冷却ファンの回転
軸とをカップリングで結合したカップリングファン装置
において、前記回転軸の一端部を筒状に成形して、当該
筒状部内に前記駆動軸の一端部を挿入して両者が結合さ
れる一方、前記回転軸の回転数の増大に伴い前記筒状部
が遠心力でその口を開け、駆動軸と回転軸との結合が解
除されることを特徴とする車両のカップリングファン装
置にある。

【００１２】回転軸の回転数の増大に伴い前記筒状部が
遠心力でその口を開けるので、駆動軸に密着結合してい
た筒状部が離れ、駆動軸と回転軸とが分離される。尚、
請求項４，５で、回転軸に筒状部を成形しこれに駆動軸
の一端部を挿入しているが、駆動軸に筒状部を成形しこ
れに回転軸の一端部を挿入する逆ケースも、本発明の範
囲内とする。同様の作用，効果を得るからである。

【００１３】

【発明の実施の形態】

（１）実施形態１ 図１には本発明のカップリングファン装置を備えた車両
エンジンの全体側面を示す。同図において、車両エンジ
ン４の出力軸たるクランクシャフト４１に設けたクラン
クプーリ４２と上方の補機プーリ４３とはＶベルト４４
により連結されており、補機プーリ４３の中心から延び
る駆動軸２は詳細を後述するカップリング１を介して、
ラジエータ６背後に配設された冷却ファン５の被駆動軸
たる回転軸３に結合されている。

【００１４】図２にはカップリング設置部の拡大斜視図
を示す。補機プーリ４３から延びる駆動軸２の先端、お
よび冷却ファン５から延びる回転軸３の先端は、それぞ
れカップリングハウジング１１内へ進入して同径の拡大
円盤部２１，３１となっており、これら円盤部２１，３
１には対向面２１ａ，３１ａ（図４参照）の周方向複数
箇所に互いに同一配置で同一円周上にそれぞれ円形磁石
７１，７２が埋設されて（図３に円盤部２１の対向面２
１ａを示す）磁気結合部となっている。これら円盤部２
１，３１の円形磁石７１，７２は互いに異極が露出し
て、図４に示すように、対向する円形磁石７１，７２同
士が吸着している。該円形磁石７１，７２は、試験では
フェライト磁石が使用されたが、吸着結合力を高めるた
めには、残留磁束密度，保磁力，最大エネルギー積の大
きな希土類磁石（例えばサマリウムコバルト）や希土類
鉄磁石（例えばネオジウム鉄ボロン）等がより好まし
い。所定の磁気結合力が得られれば、円形磁石７１，７
２の一方を鉄，ニッケル，コバルト及びこれらを含んだ
合金からなる強磁性体に置き換えることもできる。

【００１５】このような構造のカップリングファン装置
は、車両エンジン４の低速回転域（例えば２０００ｒｐ
ｍ以下の領域）では、駆動軸２の回転力は円形磁石７
１，７２により吸着結合された回転軸３へそのまま伝達
され、冷却ファン５は車両エンジン４の回転数に比例し
て回転駆動される。車両エンジン４の回転数が増すと、
これに応じて冷却ファン５を回転させるに要する駆動力
は増大し、円盤部２１，３１における剪断回転力が増
す。この結果、例えばエンジン回転数が５０００ｒｐｍ
程度になると剪断回転力が円形磁石７１，７２の吸着力
を越え、円形磁石７１，７２同士の吸着状態が解消され
て駆動軸２と回転軸３が円盤部２１，３１で滑って両者
が分離される。これにより、冷却ファン５の過度な高速
回転が防止され、エンジン出力の浪費が回避されるとと
もに、冷却ファン５からの騒音発生が抑制される。な
お、このようなエンジン高速回転域では車速は通常１０
０ｋｍ／ｈを越えているから、冷却ファン５の回転数が
上がらなくても、走行風によってラジエータ６には十分
な冷却風が供給される。

【００１６】このように、本実施形態のカップリングフ
ァン装置によれば、駆動軸２と回転軸３の結合を円形磁
石７１，７２の磁気吸着で行っているから、従来のシリ
コンオイルを使用するものに比して構造が簡単になると
ともに製造工程も簡素化される。なお、本実施形態にお
いて、円形磁石７１，７２を同心状に複数列配置するこ
ともできる。

【００１７】（２）実施形態２ 図５には、車両エンジン４が高回転域に達した時に駆動
軸２と回転軸３の結合をより確実に解消できる構造を示
す。すなわち、同図は駆動軸側円盤部２１の対向面２１
ａの正面図であり、対向面２１ａの周方向へ等間隔で配
設された円形磁石７１は、それぞれ径方向へ延びる長溝
２２内に位置している。各長溝２２内には円形磁石７１
の外側位置にコイルバネ７３が設けられて、円形磁石７
１を長溝２２の内端に押し付け付勢している。この内端
位置にある時に、上記円盤部２１の各円形磁石７１は回
転軸側円盤部３１（図４参照）の対向面３１ａに固定さ
れた円形磁石７２と同一円周上で対向して、互いに吸着
している。車両エンジン４（すなわち駆動軸２）の回転
数が所定値を越えると、円形磁石７１に作用する遠心力
によって、図６に示すように、円盤部２１上の各円形磁
石７１はコイルバネ７３を圧縮しつつ長溝２２内を径方
向外方へ移動し、回転軸側円盤部３１に設けた円形磁石
７２との相対位置がずれる。この結果、両円形磁石７
１，７２の吸着力が低下して、この時の剪断回転力によ
り円形磁石７１，７２同士の吸着状態が速やかに解消さ
れ、駆動軸２と回転軸３が円盤部２１，３１で滑って両
者が確実に分離される。円形磁石７１が移動を開始する
回転数は、円形磁石７１の質量とコイルバネ７３のバネ
力を調整することによって任意に設定することができ
る。本実施形態では、駆動軸円盤部２１に長溝２２，コ
イルバネ７３を設けて、遠心力によって円形磁石７１が
回転軸側円盤部３１の円形磁石７２との相対位置がずれ
るよう構成したが、これに代え、回転軸側円盤部３１に
長溝，コイルバネを設けて円形磁石７２が遠心力によっ
て駆動軸円盤部２１に固定した円形磁石７１から外方へ
離れるようにしてもよい。

【００１８】（３）実施形態３ 図７にはカップリング１のさらに他の例を示し、ハウジ
ング１１内に挿入された駆動軸２の先端には、その外周
面２ａ上で軸方向へ間隔を置いて二列に、周方向へ間隔
をおいて複数の円形磁石７１Ａ，７１Ｂが埋設されてい
る。一方、ハウジング１１内に挿入された回転軸３の先
端は筒状に成形されて駆動軸２の先端を覆っており、駆
動軸外周面２ａと対向する筒状部３２の内周面３２ａに
は駆動軸２の円形磁石７１Ａ，７１Ｂに対応する位置に
円形磁石７２Ａ，７２Ｂが埋設されて互いに露出面で吸
着し、駆動軸２と回転軸３を結合している。このような
構造によっても、前記実施形態１と同様の作用効果が得
られるとともに、実施形態１に比して、円形磁石７１Ａ
〜７２Ｂの設置列数を増すことによってカップリング１
の外径増大を招くことなく駆動軸２と回転軸３の結合力
を増強することができる。尚、上記形態に代え、筒状部
を駆動軸２に形成し、該筒状部を回転軸外周面に対向す
るように形成することもできる。また、円形磁石７１Ａ
〜７２Ｂの対向する二つの磁石のうち一つを磁性体に置
き換えることもできる。

【００１９】（４）実施形態４ 図８は、他形態の車両のカップリングファン装置であ
る。ハウジング１１内に挿入された駆動軸２の先端はテ
ーパ状に形成されている。一方、ハウジング１１内に挿
入された回転軸３の先端は筒状に成形されて駆動軸２の
先端テーパ部分２５を覆っている。筒状部３２は、分割
されていて支軸３２１を中心に回転可能で、通常は駆動
軸２のテーパ部分２５に密着結合している（図８の実
線）。密着結合を高めるべく、その結合面に係止部を形
成したり結合面を粗面とするとより好ましい。そして、
駆動軸２の回転数に筒状部３２が当初は追随するが、そ
の回転数が所定値を越えると、筒状部３２が振り回され
て遠心力で支軸３２１を中心に拡がる（口を開ける）構
成にある（図８の鎖線）。その結果、駆動軸２と回転軸
３が切り離される。こうして、冷却ファン５の過度な高
速回転が防止され、冷却ファン５による騒音問題も解消
される。本実施形態は、回転軸３の先端に筒状部３２を
設けたが、駆動軸２の先端に筒状部を設け、該筒状部に
回転軸の先端が挿入結合される構造にあってもよい。他
の構成，作用効果は実施形態１と同様でその説明を省略
する。

【００２０】尚、本発明においては、前記実施形態に示
すものに限らず、目的，用途に応じて本発明の範囲で種
々変更できる。円形磁石の設置数は上記各実施形態に限
られるものではなく、また、磁石の形状も円形に限るも
のではない。また、一方の軸の円盤部ないし周面にのみ
磁石を埋設し、他方の軸の円盤部ないし周面を強磁性体
たる金属面とすることもできる。さらに、磁石を電磁石
として、エンジン（すなわち駆動軸）回転数以外の、例
えばラジエータ通過後の冷却風温度によって電磁石への
通電を制御し、冷却風温度が所定温度より低くなると電
磁石への通電を停止して駆動軸と回転軸の結合を解消す
るようにしてもよい。また、磁石の表面や強磁性体たる
金属面の表面を粗面として確実な吸着固定を図ることも
できる。

【００２１】

【発明の効果】以上のごとく、本発明のカップリングフ
ァン装置は、車両エンジンにより回転させられる駆動軸
と冷却ファンの回転軸とを磁気的結合または摩擦結合
（係止結合を含む）としたことにより、従来のシリコン
オイルを使用したものに比して、構造の簡易化と製造工
程の簡素化が可能となり、これにより大幅なコスト低減
が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１におけるカップリングファン装置を
備えた車両エンジンの全体概略側面図である。

【図２】カップリングファン装置の拡大斜視図である。

【図３】駆動軸円盤部の正面図である。

【図４】カップリングファン装置の縦断面図である。

【図５】実施形態２における駆動軸円盤部の正面図であ
る。

【図６】エンジン高回転域における駆動軸円盤部の正面
図である。

【図７】実施形態３におけるカップリングファン装置の
縦断面図である。

【図８】実施形態４におけるカップリングファン装置の
縦断面図である。

【符号の説明】

１ カップリング ２ 駆動軸 ２ａ 外周面（対向面） ２１ａ，３１ａ 対向面 ３２ａ 内周面（対向面） ３ 回転軸 ４ 車両エンジン ５ 冷却ファン ７１，７１Ａ，７１Ｂ 円形磁石 ７２，７２Ａ，７２Ｂ 円形磁石 ７３ コイルバネ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両エンジンにより回転させられる駆動
   軸と、被駆動軸たる冷却ファンの回転軸とをカップリン
   グで結合したカップリングファン装置において、前記駆
   動軸の一端部と前記回転軸の一端部とに対向形成されて
   周方向へ相対移動可能な各対向面に、これら対向面を磁
   気的に結合する磁気結合部を形成して前記カップリング
   を構成したことを特徴とする車両のカップリングファン
   装置。
2. 【請求項２】 前記駆動軸の一端部端面と前記回転軸の
   一端部端面を互いに対向させてそれぞれ前記対向面とな
   すとともに、これら対向面に磁石を設けて前記磁気結合
   部となし、両対向面を前記磁石で互いに吸着結合させた
   請求項１に記載の車両のカップリングファン装置。
3. 【請求項３】 前記駆動軸若しくは回転軸の対向面に設
   けた前記磁石を径方向へ移動可能に設けるとともに、前
   記磁石を径方向の所定位置に位置決めするバネ部材を設
   けた請求項２に記載の車両のカップリングファン装置。
4. 【請求項４】 前記回転軸の一端部を筒状に成形して、
   当該筒状部内に前記駆動軸の一端部を挿入し、互いに対
   向する前記筒状部の内周面と前記駆動軸の一端部外周面
   を前記対向面となして、これら対向面の必要位置に磁石
   を設けて前記磁気結合部となし、両対向面の磁石を互い
   に吸着結合させた請求項１に記載の車両のカップリング
   ファン装置。
5. 【請求項５】 車両エンジンにより回転させられる駆動
   軸と、被駆動軸たる冷却ファンの回転軸とをカップリン
   グで結合したカップリングファン装置において、前記回
   転軸の一端部を筒状に成形して、当該筒状部内に前記駆
   動軸の一端部を挿入して両者が結合される一方、前記回
   転軸の回転数の増大に伴い前記筒状部が遠心力でその口
   を開け、駆動軸と回転軸との結合が解除されることを特
   徴とする車両のカップリングファン装置。