JPH11101272A

JPH11101272A - 流体摩擦クラッチ

Info

Publication number: JPH11101272A
Application number: JP10189161A
Authority: JP
Inventors: Hans Dr Martan; マルチンハンス
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1997-09-27
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 1999-04-13
Also published as: DE19742823B4; DE19742823A1; US6032775A

Abstract

(57)【要約】【課題】流体摩擦クラッチを簡単な制御で被駆動体が
迅速に応答できるような構造にする。【解決手段】駆動軸(1) 内部の中空室（10）は永久磁
石（11）のガイドを形成している。永久磁石は制御ピス
トン（13）を備えた制御ロッド（12）と連結されてい
る。制御ピストンは油の貯留室（15）を形成し、カバー
（16）によって閉め切られた一次ディスク(2) 内部の円
筒形ガイド（14）内に配置されている。電磁石（24）を
励磁すると、送出路（20）が閉鎖され、貯留室（15）内
の油は、動作室(7) から還流路（21）を通して還流され
る。電磁石（24）が励磁されない時、還流路（21）は、
永久磁石（19）の磁力によりストッパまで褶動する制御
ピストン（13）により完全にふさがれ、動作室から貯留
室（15）への還流が行われず動作室(7) の充填がきわめ
て迅速に進行される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二次部分として働
くハウジングの、油で満たすことのできる動作室の中を
回転する被駆動一次ディスクを具備し、その油のための
貯留室が設けられており、動作室の半径方向外側領域内
に、油を貯留室へ戻すリターンポンプシステムと、貯留
室から動作室への流通を電気的に制御する弁装置が設け
られている流体摩擦クラッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の流体摩擦クラッチは、DE 43440
85 A1 から知られている。かかる従来公知の構造様式で
は、貯留室はクラッチハウジングの側でインサート部品
の内部に設けられており、クラッチをモータ軸につなぐ
接続フランジと向き合っている。貯留室の中に電磁石が
配置されており、これが軸受を介してクラッチハウジン
グと向き合って支持され、動作中にねじれないように保
持されている。かかる電磁石は弁レバーに作用し、これ
で貯留室と仕切の後方に配置された動作室の間の通流口
が開放される。動作室はそこで、外側領域内に同心環状
突起の形の異形品を具備し、これが互いに対応する一次
ディスクの環状リブを受容し、その結果そのようにし
て、一次ディスクとクラッチハウジングの間に作用し、
動作室の充填度に左右される剪断力を増大させることが
できる。動作室は、その半径方向外側領域内に、通例堰
止め体とともに働く還流穴を有し、これが、半径方向に
貯留室の中に通じる還流チャンネルの中までつながって
いる。

【０００３】かかるリターンポンプシステムにより、油
は動作室から送出され、貯留室に還流される。これで、
電磁石とこれによって制御される弁レバーとにより、動
作室内の充填度は決められることになる。一次ディスク
自体は、駆動軸端に回転しないようにはめてあり、駆動
軸端の方はモータ軸と直結することができる。クラッチ
ハウジングには通常、モータのクーラントのための冷却
器とともに働くファン羽根が割り当てられいる。ファン
の回転数は、各種パラメータを使って電磁石を介して制
御することができる。

【０００４】このような流体摩擦クラッチの機能は、外
からの電気制御の可能性を除いて、バイメタルによって
制御される従来公知の粘性ファンクラッチ(DE 3226634
C1）の働き方に相当する。そこでは、制御される弁が貯
留室からの動作室の充填をチェックし、必要な圧力差
は、クラッチハウジングとともに循環する貯留室の回転
の結果生じる遠心力から生まれる。動作室の充填は、こ
のような構造様式の場合、ファン回転数に相当するクラ
ッチハウジングの回転数に大きく左右されるので、低い
ファン無負荷回転数（毎分約 200回転）の要求に合わせ
て低いファン回転数が見込まれているような時、動作室
の充填によってファン回転数が所望値に上がるまでに最
大数分が経過することがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来公知の構造様式で
は、堰止め体によって連続的に油が動作室から貯留室に
送り返され、ファン無負荷運転とファン全負荷運転の間
のあらゆる安定的な動作点において、動作室に向かう油
量（弁によって調整される）はそれぞれ送り返される油
量に相当する。しかし、その際堰止め体によって作り出
される差圧は、すでに述べた通り、被駆動一次ディスク
とファン羽根を備えたクラッチハウジングの間の回転数
差に左右される、すなわちスリップ回転数に左右され
る。ファン回転数を下げるものとすると、動作室内の油
のレベルの低下が見込まれる。これは通例、絞りの増大
によって生じる。スリップ回転数がきわめて低い場合
（毎分50回転未満、平均的な駆動回転数での全負荷運転
に相当）、堰止め体ポンプの働きはごく僅かである。こ
れによっても、ファン回転数が言うに値するほど下がる
までに分単位の時間が経過することがある。

【０００６】ファン回転数が低い場合、弁穴にかかる圧
力はきわめて小さい、すなわちごく僅かな充填しか行わ
れない。回転数差が常時存在するので、取り込まれるよ
り多くの油が吐き出されることが起こる。クラッチはも
はや切り替わらなくなる。

【０００７】本発明の基礎にある課題は、冒頭に挙げた
種類の流体摩擦クラッチを、簡単な制御でファンが迅速
に応答できるような構造に作ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、本発明による冒頭に挙げた種類の流体摩擦クラッチ
において、貯留室が一次ディスクに配置され、少なくと
も１つの送出路と１つの還流路を介して動作室と連結さ
れており、かつ、両方の連絡穴が貯留室の周囲から分岐
し、一次ディスクを通って半径方向に外へ動作室に通じ
ていることを提案する。かかる構造により、動作室にお
いて見込まれる油量はファン回転数に左右されなくな
る。それはいよいよ駆動回転数に左右されるだけとな
る。貯留室は今、省スペースの仕方で駆動回転数で回転
する一次ディスクの中に収納されており、これにより、
貯留室から動作室に至るまでの圧力落差はこの駆動回転
数によって決められる。この駆動回転数はまた、貯留室
から連絡穴を経て動作室に至る油量も決める。動作室か
ら貯留室に戻る油は、リターンポンプシステムによって
還流される。このポンプシステムは、従来公知の仕方で
堰止め体ポンプからなるものであってもよい。

【０００９】本発明の改良形態では、送出路を電磁作動
式の制御ロッドを介して開放または閉鎖することを見込
む。そこでは、還流路を送出路の開放または閉鎖の動作
と反対の方向で閉鎖、開放し、それでクラッチがはるか
に迅速に応答できるようにすることを見込む。

【００１０】本発明の改良形態では、かかる制御ロッド
はクラッチ軸と同軸で延び、永久磁石を具備し、これ
が、定位置に保持された電磁石によって外側を包囲され
たガイドの中を走る。磁気影響を避けるために、そこで
はガイドが非磁性材料から製造してあってよい。合目的
的に、ガイドは、一次ディスクおよび貯留室も連結され
た駆動軸の中に配置する。これにより、相対的に単純な
形の実施態様が得られる。

【００１１】本発明の改良形態では、少なくとも貯留室
の一部が制御ロッドと連結された制御ピストンのための
シリンダガイドの形をなし、詳記すれば、かかるシリン
ダガイドの領域内に少なくとも送出路が通じていて、こ
うして制御ロッドの軸方向褶動によって開閉できるよう
に作ってあってよい。

【００１２】本発明の改良形態では、還流路もシリンダ
ガイドの領域内に通じていてよいが、貯留室の壁に、貯
留室の軸方向において制御ピストンの軸方向突起に合っ
た凹部の形の接合領域を備えている。こうして、還流路
は、その接合口が軸方向において送出路のそこからそれ
相当にずれている時、送出路が閉鎖されると、制御ピス
トンの位置に応じて開放され、またその逆となる。

【００１３】本発明の改良形態ではしかし、別の実施態
様において、制御ロッドが貯留室内に配置された弁板と
連結されていて、送出路が貯留室の外側領域内で軸方向
に弁板前方に通じていることを見込むこともできる。こ
うしてあれば、制御ピストンが円筒領域内を案内される
構造は回避することができ、従って、制御装置の質量が
その分小さくなることから、きわめて迅速に応答する弁
配置を作ることができる。

【００１４】かかる実施態様では、本発明の改良形態に
おいて還流路が、制御ロッドの横断面に合った横断面を
有する制御ロッド案内セクションを貫通してよく、制御
ロッドは、送出開口が弁板によって閉鎖された位置でし
か還流路を解放しない、より小さい直径のセクションを
備えていてよい。かかる策により、前述の実施態様にお
けると同様、流入口が開いている時、動作室からの油の
逆流が阻止され、それで、より迅速な応答が可能とされ
る。このより迅速な応答は、動作室を満たす際にも動作
室を空にする際にも可能とされる。なぜなら、どちらの
場合にもその都度、送出か還流かどちらかが阻止されて
いるからである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す２つの
実施例に則して詳細に説明する。第１図は先ず、（詳細
に図示されていない仕方でモータ軸にフランジで連結す
べき）駆動軸１が中空軸の形をなし、その右端に動かな
いようにはめられた一次ディスク２を備えていることを
示す。駆動軸１には、玉軸受３を介して、一次ディスク
２を包囲するハウジング４の形の流体摩擦クラッチの二
次部分がはめてあり、該ハウジングは従来公知の仕方で
外側領域内に同軸の溝５を付けており、該溝が一次ディ
スク２の対応する突起６とともに剪断ギャップを形成
し、これを介して、ハウジング４の内部に作られた動作
室７の油充填の度合いに応じて駆動力が軸１からハウジ
ング４に伝達できるようになっている。クラッチハウジ
ング４は、一方の側に半径方向に突き出る冷却フィン８
を備えており、このフィン８と向き合う方の側に、従来
公知の仕方で（図示されていない）自動車ラジエータと
共働するファンの一部であるファン翼を締結するための
穴９を有する。

【００１６】駆動軸１の内部の中空室10は、円筒形をな
し、永久磁石11のためのガイドを形作り、永久磁石11
は、これと反対の方を向いた端に制御ピストン13を備え
た制御ロッド12と固定的に連結されている。該制御ピス
トン13は、そこで、油のための貯留室15を形作ってい
て、フラップ状のカバー16によって閉め切られた一次デ
ィスク２の内部の円筒形ガイド14の中に配置されてい
る。カバー16には、クラッチの軸17にはめられた埋込み
鉄片18が設けられており、これが、永久磁石19とともに
制御ピストン13を無通電状態でその右端位置、すなわち
制御ピストンがカバー16の縁に当たる位置まで引き寄せ
る働きをする。

【００１７】一次ディスク２には、貯留室15の周囲14か
ら半径方向に外へ通じる送出路20が設けられており、こ
れが動作室７の半径方向に最も外側の領域にまで達して
いる。かかる送出路20は、ガイド14の領域内で貯留室15
の中に通じており、制御ピストン13の図示位置において
該制御ピストンによって密閉される。一次ディスク２に
は、しかしまた、半径方向に貯留室15の中に通じる還流
路21も設けられており、これが動作室７の半径方向に最
も外側の領域から出発し、そこで詳細には示されていな
い方法で、例えば堰止め体と共働する形で連絡してお
り、これが還流路21とともにリターンポンプシステムを
形作っている。還流路21は、ガイド14の領域内でも、軸
方向に多少ずれているが凹部22の中に通じており、該凹
部は図示位置において軸方向に制御ピストン13より上に
突き出ている。従って、図示位置において還流路21は貯
留室15に向けて開放されており、送出路20は反対に閉鎖
されている。

【００１８】駆動軸１は、定位置にホルダ23で固定され
た電磁石24によって包囲されている。該電磁石は、制御
ロッド12とともに永久磁石11を軸方向に褶動させるのに
役立つ。駆動軸１は、かかる目的のために非磁性材料、
例えばオーステナイト鋼から製造されている。

【００１９】電磁石24を励磁すると、制御ロッド12は図
示位置にくる。制御ピストンも図示位置にくる。送出路
20がそこで閉鎖され、詳細に図示されていない制御ピス
トン13の開口を通して駆動軸１の中の円筒形の中空室10
とも連絡している貯留室15の中にある油は、動作室７か
ら還流路21を通して送り返される。電磁石24が励磁され
ない時、還流路21は、右へカバー16のストッパまで褶動
する制御ピストン13によって完全にふさがれ、そこで、
動作室から貯留室15への還流が行われなくなるので、動
作室７の充填はきわめて迅速に進行できることになる。
それゆえ、凹部22の軸方向長さは、送出路20が全開（ピ
ストン13がカバー16に当たっている）状態の時に該凹部
が制御ピストン13によって完全に覆われるように設計さ
れている。

【００２０】第１図の流体摩擦クラッチは、迅速な応答
の点ですぐれている。これは動作室７を油で満たす場合
に当てはまるだけでなく、空にする場合にも当てはま
る。なぜなら、この場合、第１図の位置が示す通り、送
出路20は閉鎖されており、還流路21は反対に開放されて
いるからである。非通電の場合、ピストン13はその右端
位置にもたらされる。クラッチはその際“フェイル・セ
ーフ”である。もちろん、後に第２図に示す通り、永久
磁石19によるリセットの代わりに、永久磁石11の左に配
置された圧力ばねを設けてもよい。

【００２１】第２図は、類似の種類の流体摩擦クラッチ
を示す。そのため、同等の部分に同じ参照記号も付け
た。第２図の実施態様において違っているのは、動作室
７へ行く流れと動作室７から戻る流れのそれぞれの制御
の仕方である。かかる実施例では、一次ディスク２の中
に還流路121 と送出路120 が配置されており、これらの
穴が、一次ディスク２の中を半径方向に動作室７の最も
外側の領域に向かって延びている。しかしここでは、送
出路120 は半径方向に貯留室15の中まで通じておらず、
その軸17の方を向いた端で閉鎖され、軸方向に延びる穴
25を経由して貯留室の中まで通じている。還流路121
は、一次ディスク２の内周に沿って半径方向に、貯留室
15に向かって開いた中空室10にはめ込まれたガイドイン
サート26の中に通じている。ガイドインサート26は、ク
ラッチの軸17と同軸で延びるガイド27を備えており、こ
れが中空室10の中を延び、そのガイドインサート26と反
対の方を向いた端がストッパ28によって穴10の中で支持
されている。ガイドインサート26とガイド27の内部を制
御ロッド112 が通っていて、その左端に永久磁石111 お
よび突起29を備えており、そこを渦巻ばね119 が通って
いて、これが一方において永久磁石111 で支持され、他
方において中空室10の閉鎖側で支持されている。

【００２２】制御ロッド112 は、その目的に合わせて円
筒形に作られており、小さい直径の部分30を有する。そ
の持つ意味にはなお後に言及することとする。制御ロッ
ド112 は、その永久磁石111 と反対の方を向いた端で弁
板31を支持し、これが、その半径方向に外側の部分31a
をもって穴25と向き合っている。

【００２３】第２図はまた、還流路121 が穴32の中まで
通じており、該穴がガイドインサート26の内部にあるガ
イド27の部分27a を半径方向に貫通し、部分33の中まで
通じており、該セクションの方が軸方向に貯留室15の中
まで通じていることを示す。ガイド27の部分27a は、制
御ロッド112 がかかる領域の中を漏れ止めされた状態で
案内されるように横断面寸法が決められていなければな
らない。

【００２４】そのため、永久磁石111 が図中の実線位置
にある時、還流路121 が制御ロッド112 によってふさが
れているのに対し、送出路120 の方は全開させられてい
る。

【００２５】今、第１図の実施例における通り、電磁石
24を働かせると、永久磁石111 は、軸方向に左へ図中の
破線位置111'まで褶動させられる。永久磁石がこの位置
にある時、部分30は穴32の前方に位置し、弁板31の部分
31a は穴25をふさぐ。従って、この位置にある時、還流
路121 は全開の状態にあり、送出路120 は反対に閉鎖の
状態にある。そのため、動作室７を空にする過程はきわ
めて迅速に進行する。これに対し、永久磁石111 が図中
の実線位置にある時は、動作室７を満たす過程がきわめ
て迅速に進行する。この場合には動作室７からの戻りが
起こらないからである。電磁石の相応のクロック動作
と、送出路および還流路の相応の開閉効果とにより、動
作室へ行く流れと動作室から戻る流れをそれぞれ望みの
仕方で制御することができる。注目すべきは、永久磁石
111 が図中の実線位置に戻る戻り行程の時、中空室10の
中にある油が連絡開口34を通して動作室７の中まで押し
やられることである。よって、流体摩擦クラッチのかか
る実施態様も、単純な構造であるが、その働き方におい
てきわめて効果的なクラッチである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による流体摩擦クラッチの第１の実施態
様の縦断面を示す図である。

【図２】流体摩擦クラッチの第２の実施態様の縦断面を
示す図である。

【符号の説明】

１…駆動軸２…一次ディスク４…ハウジング７…動作室８…フィン１０…中空室１１，１１１…永久磁石１２…制御ロッド１３…制御ピストン１５…貯留室１６…カバー１８…埋め込み鉄片１９…永久磁石２０，１２０…送出路２１，１２１…還流路２６…ガイドインサート２７…ガイド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動軸(1) に嵌まっていて、二次部分と
して働くハウジング(4) の、油で満たすことのできる動
作室(7) の中を回転する一次ディスク(2) を具備する流
体摩擦クラッチであって、その油のための貯留室(15)が
設けられており、動作室の半径方向外側領域内に、油を
貯留室へ戻すリターンポンプシステム、および、貯留室
と動作室の間の油循環を電気的に制御する弁装置が設け
られている流体摩擦クラッチにおいて、貯留室(15)が一次ディスク(2) に配置され、少なくとも
１つの送出路(20 、120)と１つの還流路(21 、121)を介
して動作室(7) と連結されており、かかる流路はそれぞ
れ貯留室(15)の周囲から分岐し、一次ディスク(2) を通
って半径方向に外へ動作室(7) に通じていることを特徴
とする前記流体摩擦クラッチ。
【請求項２】送出路(20 、120)が電磁作動式の制御ロ
ッド(12 、112)を介して開放または閉鎖できることを特
徴とする前記請求項１に記載の流体摩擦クラッチ。
【請求項３】還流路(21 、121)が制御ロッド(12 、11
2)を介して送出路(20 、120)と反対の方向で閉鎖または
開放できることを特徴とする前記請求項２に記載の流体
摩擦クラッチ。
【請求項４】制御ロッド(12 、112)がクラッチ軸(17)
と同軸で延び、永久磁石(11 、111)を具備し、これが、
定位置に保持された電磁石(24)によって外側を包囲され
たガイド(10 、27) の中を動くことを特徴とする前記請
求項３に記載の流体摩擦クラッチ。
【請求項５】ガイド(1、10) が非磁性材料から製造さ
れていることを特徴とする前記請求項４に記載の流体摩
擦クラッチ。
【請求項６】ガイド(10 、27) が駆動軸(1) の中に配
置されており、これに一次ディスク(2) および貯留室(1
5)が締結されていることを特徴とする前記請求項５に記
載の流体摩擦クラッチ。
【請求項７】少なくとも貯留室(15)の一部が制御ロッ
ド(12)と連結された制御ピストン(13)のためのシリンダ
ガイド(14)の形をなし、該シリンダガイド(14)の領域内
に少なくとも送出路(20)が通じていることを特徴とする
前記請求項４に記載の流体摩擦クラッチ。
【請求項８】還流路(21)もシリンダガイド(14)の領域
内に通じているが、貯留室の壁に設けられた、貯留室の
軸方向において制御ピストン(13)の軸方向突起に合った
凹部(22)の形の接合領域と連絡していることを特徴とす
る前記請求項７に記載の流体摩擦クラッチ。
【請求項９】制御ロッド(112) が貯留室(15)内に配置
された弁板(31)と連結されていて、送出路(120) が貯留
室(15)の外側領域内で軸方向に弁板前方(31a) に通じて
いることを特徴とする前記請求項４に記載の流体摩擦ク
ラッチ。
【請求項１０】還流路(121) が、制御ロッド(112) の
横断面に合った横断面を有する制御ロッド案内セクショ
ン(27a) を貫通し、該制御ロッドが、送出路(120) が弁
板(31)によって閉鎖された位置でしか還流路(121）を解
放しない、小さい直径の部分(30)を備えていることを特
徴とする前記請求項９に記載の流体摩擦クラッチ。