JPH11270592A - 粘性流体継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸方向に大きくなることを防止すると共に、
部品点数を減らし、コストを抑えた粘性流体継手を提供
する。 【解決手段】 回転自在な入力部材５と、入力部材５に
支持されて相対回転を行う出力部材２、３と、出力部材
内に設けられ仕切板１０によって区画された第１貯蔵室
７と、出力部材内にロータ４により形成された第１作動
室８および第２作動室９と、仕切板１０に形成され第１
貯蔵室７から第１作動室８に流体を供給する第１通路２
０および第２通路１９と、ロータ４に形成され第１作動
室８から第２作動室９に流体を供給する第３通路１１
と、ロータ内に形成されロータ回転時に遠心力により第
３通路１１を開閉して作動室８，９と連通させる遠心バ
ルブ４０とを備えた粘性流体継手１において、出力部材
５の非回転時にロータ外周に設けられたオリフィス３２
を介して流体が溜まるロータ貯蔵室３１を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン冷却用フ
ァンの粘性流体継手に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図６に示されるように回転自在な
入力部材と、入力部材に支持され入力部材に対し相対回
転を行う出力部材と、出力部材内に配設された仕切板
と、仕切板によって区画され粘性をもった流体が溜まる
第１貯蔵室と、出力部材内に配設され入力部材と一体回
転を行うロータと、ロータと仕切板との間に形成された
第１作動室とロータと出力部材との間に形成された第２
作動室を備えた作動室と、仕切板に形成され第１貯蔵室
から第１作動室に流体を供給する第１通路および第２通
路と、ロータに形成され第１作動室から第２作動室に流
体を供給する第３通路と、仕切板に設けられ作動室から
第１貯蔵室へ流体を送るポンプ機構と、温度変化に応答
して前記第１通路および前記第２通路を選択的に開閉し
前記作動室へ流体供給を行う感温バルブと、ロータの内
部に設けられロータ回転時に遠心力により第３通路を開
閉して作動室と連通させる遠心バルブとを備え、ロータ
に内包された遠心力に応じて開閉する遠心バルブによ
り、入力部材の頻繁な回転数変動を出力部材に伝達しに
くくして、出力部材に装着されるファンの回転数変動を
小さくするようにした車両用冷却装置が、例えば、特開
平５−８７１６４号公報に開示されている。

【０００３】この装置は、ロータ非回転時に流体が溜ま
る貯蔵空間をロータの軸方向外側にもっており、ロータ
非回転時の流体の水位が貯蔵空間が形成されていること
により貯蔵空間が形成されていないものに比べ低くな
り、エンジン始動時の出力部材の回転が一時的に高くな
るつれ回り現象を小さく抑えられる。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
の装置に示されるロータは遠心バルブを内包することか
ら軸方向に大きく、しかも、軸方向に流体を溜める貯蔵
空間が設けられているために、軸方向は更に大きくな
る。この場合、ロータは遠心バルブを内包する必要から
２つの部材により形成されており、この貯蔵空間を形成
するためには仕切板が必要になり、部品点数が増え、コ
ストアップしてしまう。

【０００５】そこで、本発明は上記の問題点に鑑みてな
されたものであり、軸方向に大きくなることを防止する
と共に、部品点数を減らし、コストを抑えた粘性流体継
手を提供することを技術的課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに講じた技術的手段は、回転自在な入力部材と、該入
力部材に支持され前記入力部材に対し相対回転を行う出
力部材と、該出力部材内に配設された仕切板と、該仕切
板によって区画され粘性をもった流体が溜まる第１貯蔵
室と、前記出力部材内に配設され前記入力部材と一体回
転を行うロータと、該ロータと前記仕切板との間に形成
された第１作動室と前記ロータと前記出力部材との間に
形成された第２作動室を備えた作動室と、前記仕切板に
形成され前記第１貯蔵室から前記第１作動室に前記流体
を供給する第１通路および第２通路と、前記ロータに形
成され前記第１作動室から前記第２作動室に前記流体を
供給する第３通路と、前記仕切板に設けられ前記作動室
から前記第１貯蔵室へ前記流体を送るポンプ機構と、温
度変化に応答して前記第１通路および前記第２通路を選
択的に開閉し前記作動室へ流体供給を行う感温バルブ
と、前記ロータの内部に設けられ前記ロータ回転時に遠
心力により前記第３通路を開閉して前記作動室と連通さ
せる遠心バルブとを具備した粘性流体継手において、前
記出力部材の非回転時に前記ロータ内部に前記流体が溜
まるロータ貯蔵室を設けたことである。

【０００７】上記の構成により、ロータ内部に流体が溜
まるロータ貯蔵室を設けたので、ロータの余剰スペース
にロータ貯蔵室が形成されるため、軸方向に新たな空間
を必要としないことから、軸方向の大きさを小さくする
ことが可能である。

【０００８】また、流体の流れを区切る新たな仕切板を
必要としないために、部品点数の低減が可能となり、コ
ストを抑えることが可能となる。

【０００９】この場合、遠心バルブとロータ貯蔵室は周
方向に少なくとも１組設けられるようにすれば、ロータ
内部のスペースをより有効利用でき、出力部材のつれ回
り現象をより効率良く抑えることが可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。

【００１１】図１に示す粘性流体継手１は、エンジンの
クランク軸に同期して回転するシャフト（入力部材）５
上に、ロータ４（４ａ，４ｂの２部材から成る）が固定
されていると共に、ハウジング（出力部材）２，３が回
転可能に組付けられている。ハウジング２は圧入により
固定されたベアリング６を介してシャフト５に対し、回
転可能に支持されている。ハウジング２には対向して、
ハウジング３がボルト等の固定部材により固定される。
ハウジング２，３が固定された状態では、ハウジング内
部に中空部が形成されている。一方、ハウジング３には
図３に示されるようにハウジング２，３の回転により回
転を行うエンジン冷却用のファン３０が４ヶ所の取り付
け位置で固定されている。

【００１２】ハウジング３内の中空部には円盤状の区画
板１０が配設されており、区画板１０によりハウジング
３との間にシリコンオイル等の粘性をもった流体（粘性
流体ともいう）が貯蔵される第１貯蔵室７が形成され、
また、区画板１０とハウジング２，３との間にロータ４
（４ａ，４ｂ）が収容される作動室（第１作動室８およ
び第２作動室９）が形成されている。

【００１３】ロータ４ｂにはロータ径方向外方に複数の
環状溝が同心で設けられていると共に、区画板１０の一
側面にはこの環状溝に対向する複数の環状突起が同心で
設けられており、これらの環状溝および環状突起が第１
トルク伝達部（ラビリンス機構）Ｌ１を構成している。
同様に、ロータ４ａにはロータ径方向外方に複数の環状
溝が同心で設けられていると共に、ハウジング２の内壁
には環状溝に対向する複数の環状突起が同心で設けられ
ており、これらの環状溝および環状突起が第２トルク伝
達部（ラビリンス機構）Ｌ２を構成している。

【００１４】区画板１０の外周縁部には第１貯蔵室７と
第１作動室８とを連通する通孔２２と、これに近接して
設けられ第１作動室側へ突出する突出片２１が設けられ
ている。この通孔２２と突出片２１は、ロータ４とハウ
ジング２，３および区画板１０の間に相対回転が生じた
ときポンプ動作を行い、作動室８，９側の流体を第１貯
蔵室７へ汲み出すよう機能する。つまり、突出片２１と
通孔２２とで区画された作動室から第１貯蔵室７へ粘性
流体を吐出するポンプ機構を構成する。

【００１５】区画板１０には、第１貯蔵室７から第１ト
ルク伝達部Ｌ１に連通する第１通路２０が形成されてい
ると共に、第１通路２０よりも内径で周方向に所定角度
離れた位置に第２通路１９が形成されている。この第２
通路１９と径方向において同位置にあり、第２トルク伝
達部Ｌ２よりも内径に位置するロータ４ａ，４ｂの位置
には第３通路１１が形成されており、第１貯蔵室７から
第２通路１９を介して第１作動室８内に流入した粘性流
体が、後述するバルブ機構４０を介して第３通路１１を
通り、第２トルク伝達部Ｌ２に導かれるようになってい
る。

【００１６】ハウジング３にはシャフト５の同軸上に貫
通孔が設けられており、この貫通孔にブッシュ４３を介
してロッド１６が液密的に回転可能な状態で嵌合されて
いる。ロッド１６の第１貯蔵室７内に突入した端部には
ロッド１６の回転により、区画板１０の第１通路２０お
よび第２通路１９を開閉可能なプレート状の感温バルブ
１８が取り付けられており、外部に突出するロッド１６
の他端には温度で感温バルブ１８を動作させるバイメタ
ル１７が配設されている（図２参照）。バイメタル１７
はロッド１６の他端部１５とハウジング３に突設した係
止部１４とに係止され溶接等により固定されており、エ
ンジンの雰囲気温度に応じて変形してロッド１６を正逆
転させ、感温部材でとなる感温バルブ１８を周方向に摺
動させて第１通路２０および第２通路１９を開閉する。

【００１７】具体的にこの感温バルブ１８は、バイメタ
ル１７の感温温度（エンジン雰囲気温度）が第１所定温
度Ｔ１以下のときには、第１通路２０および第２通路１
９を閉塞し、第１所定温度Ｔ１以上になると周方向に摺
動して第１通路２０のみを開放して、第２所定温度Ｔ２
（Ｔ２＞Ｔ１）以上になると、更に周方向に摺動して第
１通路２０および第２通路１９を共に開放するよう動作
する。

【００１８】また、ロータ４の内部には遠心バルブ４０
が配設されている。この遠心バルブ４０は、バルブ部材
４１により第３通路１１を開閉可能とするものであり、
バルブ部材４１はロータ外周から径方向に移動可能とな
るようにスプリング４２により付勢されており、ロータ
非回転時には第３通路１１を閉塞するが、ロータ４が回
転し、遠心力が遠心バルブ４０に作用すれば、バルブ部
材４１はスプリング４２の付勢力に抗して遠心力が勝り
第３通路１１を開放するようになっている。

【００１９】ロータ４の回転軸に対し遠心バルブ４０と
反対方向には作動室８，９からオリフィス３２を介して
流体を貯蔵可能なロータ貯蔵室３１が設けられている。
このロータ貯蔵室３１と遠心バルブ４０は、周方向に少
なくとも１組以上設けられるようにする。

【００２０】このようにロータ貯蔵室３１が周方向に少
なくとも１組以上設けられることで、シャフト５の回転
が停止した状態においては作動室８，９の下側に粘性を
もった流体が溜まり、ロータ外周から設けられたオリフ
ィス３２を介してロータ貯蔵室３１に流体が流れ込むた
め、ロータ貯蔵室３１が設けられていない場合よりも、
粘性流体の水位は低くなり、作動室８，９の流体により
出力側の回転が一次的に高くなるつれ回り現象を抑える
ことが可能となる。

【００２１】次に、粘性流体継手１の動作について説明
する。

【００２２】エンジン雰囲気温度が第１所定温度Ｔ１以
下の場合には、感温バルブ１８が第１通路２０および第
２通路１９を閉塞し、作動室８，９内の流体はポンプ機
構により第１貯蔵室７へ送り込まれ、最小の量となる。
従って、第１および第２トルク伝達部Ｌ１，Ｌ２でのト
ルク伝達は最小となり、ハウジング２，３およびそれに
固定されるファン３０は低回転で回転する。

【００２３】その後、エンジン雰囲気温度が第１所定温
度Ｔ１以上になると、感温バルブ１８が第１通路２０を
開放し、流体が第１貯蔵室７から第１トルク伝達部Ｌ１
へ流入される。これにより、第１トルク伝達部Ｌ１での
トルク伝達によってハウジング２，３およびそれに固定
されるファン３０は中速回転する。

【００２４】更に、エンジン雰囲気温度が第２所定温度
Ｔ２以上になると、感温バルブ１８が第１および第２通
路２０，１９を開放するため、流体が第１貯蔵室７から
第１および第２トルク伝達部Ｌ１，Ｌ２へ流入する。こ
れにより、第１および第２トルク伝達部Ｌ１，Ｌ２での
最大トルク伝達によってハウジング２，３およびファン
３０は高速回転される。

【００２５】このように、エンジン雰囲気温度が上昇し
た場合、温度上昇に伴い第１通路２０、第２通路１９が
順次開放され、第１貯蔵室７の粘性をもった流体は作動
室８，９へ流れ込む。シャフト５の回転数が低い場合
は、バルブ部材４１に加わる遠心力よりもスプリング４
２の付勢力が勝り、第３通路１１はバルブ部材４１によ
り閉塞された状態となり、流体は第１作動室８のみ流れ
込み、出力側のハウジング２，３の回転は中速回転まで
しか上昇しない。

【００２６】シャフトの回転数が高い場合は、バルブ部
材４１に加わる遠心力がスプリング４２の付勢力を上回
り、バルブ部材４１が径方向外側へ移動することにより
第３通路１１は開放された状態となり、流体は作動室
８，９へ流れ込み、ハウジング３に固定されるファン３
０の回転数は最大まで上昇する。

【００２７】一方、シャフト５が回転しない場合は流体
が下方に溜り、流体は第１貯蔵室７および作動室８，９
に加え、オリフィス３２を介してロータ貯蔵室３１にも
溜まるものとなる。よって、流体の高さレベルはロータ
貯蔵室３１が設けられていることから、第２貯蔵室とな
るロータ貯蔵室がない場合と比べて低くなる。

【００２８】その結果、作動室８，９の粘性流体の量が
少なくなり、シャフト５が停止した状態から回転を始め
る場合、作動室８，９に存在する粘性流体により感温部
材の温度が低くてもファン３０の回転数が一時的に高く
なるつれ回り現象は、シャフト５の非回転時における作
動室８，９の粘性流体量が小さい程、軽微ですむ。この
ため、ロータ貯蔵室３１をロータ４の余剰スペースに形
成しており、従来のように貯蔵空間を設けるための新た
なスペースを必要としない。また、この場合には貯蔵空
間を区画する新たな仕切板を必要としないため、搭載ス
ペース、コストの面で有利となる。

【００２９】次に、車両のエンジンに本発明の粘性流体
継手を適用した場合について、図５を参照して説明す
る。車両が走行後に停止したとき、感温部材の温度はラ
ジエータを通過した熱風により高い状態にあり、第１通
路２０、第２通路１９とも開放状態となるが、第３通路
１１は閉塞状態となるため、粘性流体は第１作動室８へ
のみ第１貯蔵室７から流れ込む。

【００３０】その後、車両が加速する場合、変速ギヤの
変速によりエンジンの出力側につながるシャフト５の回
転数は上下変動し、遠心バルブ４０に遠心力が作用して
バルブ部材４１は開閉を繰り返す。シャフト５の回転速
度に合わせハウジング２，３の回転数は変化してゆく
が、加速初期の段階では第１作動室７だけにしか粘性流
体が存在しないために，ハウジング３に固定されるファ
ン３０の回転上昇は小さく抑えられる。

【００３１】遠心バルブ４０の開閉に伴い、第２作動室
８へ粘性流体の流入が発生するが、流入は流体の粘性に
より、直ぐには始まらず時間遅れを伴う。一方、車両の
加速によりラジエータの冷却が行われ、感温部材の温度
は徐々に低下し、第２通路１９、第１通路２０の順で徐
々に閉塞してゆき、作動室８，９への粘性流体の供給は
急減するものとなる。

【００３２】以上のことから、車両加速時の感温部材の
温度変化に対し、遠心バルブ４０の設定を適切にとれ
ば、第２作動室９へ粘性流体が充満することなく、しか
も、ハウジング３に固定された冷却用のファン３０の回
転数が最大値まで上昇することなく、車両は加速を終え
ることが可能となる。

【００３３】

【効果】本発明によれば、回転自在な入力部材と、該入
力部材に支持され前記入力部材に対し相対回転を行う出
力部材と、該出力部材内に配設された仕切板と、該仕切
板によって区画され粘性をもった流体が溜まる第１貯蔵
室と、前記出力部材内に配設され前記入力部材と一体回
転を行うロータと、該ロータと前記仕切板との間に形成
された第１作動室と前記ロータと前記出力部材との間に
形成された第２作動室を備えた作動室と、前記仕切板に
形成され前記第１貯蔵室から前記第１作動室に前記流体
を供給する第１通路および第２通路と、前記ロータに形
成され前記第１作動室から前記第２作動室に前記流体を
供給する第３通路と、前記仕切板に設けられ前記作動室
から前記第１貯蔵室へ前記流体を送るポンプ機構と、温
度変化に応答して前記第１通路および前記第２通路を選
択的に開閉し前記作動室へ流体供給を行う感温バルブ
と、前記ロータの内部に設けられ前記ロータ回転時に遠
心力により前記第３通路を開閉して前記作動室と連通さ
せる遠心バルブとを具備した粘性流体継手において、前
記出力部材の非回転時に前記ロータ内部に前記流体が溜
まるロータ貯蔵室を設けたことにより、ロータ内部に流
体が溜まるロータ貯蔵室を設けたので、ロータの余剰ス
ペースにロータ貯蔵室が形成されるために、軸方向に新
たな空間を必要とせず、軸方向の大きさを小さくするこ
とができる。

【００３４】また、流体の流れを区切る新たな仕切板を
必要としないために、部品点数の低減が可能となり、コ
ストを抑えることができる。

【００３５】この場合、遠心バルブとロータ貯蔵室は周
方向に少なくとも１組設けられるようにすれば、ロータ
内部のスペースをより有効利用でき、出力部材のつれ回
り現象をより効率良く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態における粘性流体継手の
断面図である。

【図２】 本発明の一実施形態における粘性流体継手の
外観図である。

【図３】 本発明の一実施形態における粘性流体継手の
外部との接続を示す図である。

【図４】 本発明の一実施形態における粘性流体継手の
バルブ機構であり、（ａ）はバルブ部材が閉塞した状
態、（ｂ）はバルブ部材が開放した状態を示す図であ
る。

【図５】 従来の粘性流体継手の要所部分断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 粘性流体継手 ２，３ ハウジング ４ ロータ ５ シャフト ７ 貯蔵室 ８ 第１作動室（作動室） ９ 第２作動室（作動室） １０ 区画板 １１ 第３通路 １９ 第２通路 ２０ 第１通路 ３１ ロータ貯蔵室（第２貯蔵室） ３２ オリフィス ４０ バルブ機構 ４１ バルブ部材 Ｌ１ 第１トルク伝達部 Ｌ２ 第２トルク伝達部

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年７月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態における粘性流体継手の
断面図である。

【図２】 本発明の一実施形態における粘性流体継手の
外観図である。

【図３】 本発明の一実施形態における粘性流体継手の
外部との接続を示す図である。

【図４】 本発明の一実施形態における粘性流体継手の
バルブ機構であり、（ａ）はバルブ部材が閉塞した状
態、（ｂ）はバルブ部材が開放した状態を示す図であ
る。

【図５】 加速時間に対する感熱部材の温度変化、およ
びシャフト回転の従来例と本発明との比較図である。

【図６】 従来の粘性流体継手の要所部分断面図であ
る。

【符号の説明】 １ 粘性流体継手 ２，３ ハウジング ４ ロータ ５ シャフト ７ 貯蔵室 ８ 第１作動室（作動室） ９ 第２作動室（作動室） １０ 区画板 １１ 第３通路 １９ 第２通路 ２０ 第１通路 ３１ ロータ貯蔵室（第２貯蔵室） ３２ オリフィス ４０ バルブ機構 ４１ バルブ部材 Ｌ１ 第１トルク伝達部 Ｌ２ 第２トルク伝達部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転自在な入力部材と、該入力部材に支
   持され前記入力部材に対し相対回転を行う出力部材と、
   該出力部材内に配設された仕切板と、該仕切板によって
   区画され粘性をもった流体が溜まる第１貯蔵室と、前記
   出力部材内に配設され前記入力部材と一体回転を行うロ
   ータと、該ロータと前記仕切板との間に形成された第１
   作動室と前記ロータと前記出力部材との間に形成された
   第２作動室を備えた作動室と、前記仕切板に形成され前
   記第１貯蔵室から前記第１作動室に前記流体を供給する
   第１通路および第２通路と、前記ロータに形成され前記
   第１作動室から前記第２作動室に前記流体を供給する第
   ３通路と、前記仕切板に設けられ前記作動室から前記第
   １貯蔵室へ前記流体を送るポンプ機構と、温度変化に応
   答して前記第１通路および前記第２通路を選択的に開閉
   し前記作動室へ流体供給を行う感温バルブと、前記ロー
   タの内部に設けられ前記ロータ回転時に遠心力により前
   記第３通路を開閉して前記作動室と連通させる遠心バル
   ブとを具備した粘性流体継手において、 前記出力部材の非回転時、前記ロータ内部に前記流体が
   溜まるロータ貯蔵室を設けたことを特徴とする粘性流体
   継手。
2. 【請求項２】 前記遠心バルブと前記ロータ貯蔵室は周
   方向に少なくとも１組設けられる請求項１に記載の粘性
   流体継手。