JPS58184325A

JPS58184325A - 流体制御継手

Info

Publication number: JPS58184325A
Application number: JP58050582A
Authority: JP
Inventors: ヘルム−ト・ミユ−ラ−; クラウス・ブロジユ−ス
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1982-03-27
Filing date: 1983-03-28
Publication date: 1983-10-27
Also published as: DE3211337A1; US4597481A; GB2117500A; IT1160832B; FR2524092A1; FR2524092B1; IT8320251A0; GB2117500B; GB8304883D0; DE3211337C2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、定置ダクトにより導かれる作用流体に対する
入口及び出口を備える循環路を有し、かつ、作用流体に
対する冷却系路を有する流体制御継手に関するものであ
り、この冷却系路には、作用室の充填しはルを決めるバ
ルブと、継手の軸に対しである角度をなして傾いた羽根
が設けられている。

公知の制御継手は、特に軍用タンクにおいてよく見られ
るように、冷却ファンの５駆動用として１、′、・、ｉ
′ 多く使われている。この場合、継手は、外部の作動条件
に対して、速やかに応答することが、特に重要である。

なかでも、継手に対する迅速表充填とドレンは、極めて
重要である。

過負荷が生じた時、例えば、継手の２次側回転速度が、
より高いトルクによって減速されるとか、或いは、継手
の充填レベルが変わらないま壕、回転入力速度が増加し
たような場合、作動流体が、完全にあるいは部分的にド
レンされるようになっている継手は公知である。その際
、伝達されるトルクは、回転速度の２乗に比例して増加
する。

いずれの場合も、スリップが大きくなると、それに応じ
て、作用室の求心側領域内の流体は、遠心方向（外周方
向）へ拡がらせられる。このことについては、［エムテ
イーツエツ）　（ＭＴＺ　）　Ｊ誌の第１１／１９５８
号の３８８は−ジに詳述されている。

オースｌ−’　ＩＪア国特許第２２４４１１号の明細書
は、求心側領域に設けた軸方向の孔より、継手の作用室
をドレンし得るようにした解決策について１１：。

開示している。

西ドイツ国特許第８８３９８７号明細書では、スリップ
が高レベルにある時、作用流体を、求心側領域に逃がす
ようにした継手について開示している。

同様の目的で、２次側羽根車の壁面に対して接線方向を
向く出口スリットを設けた継手が、アメリカ合衆国特許
第２５７０７６８号明細書により公知である。これによ
れば、作用室内のドレンは迅速に行なわれるが、作用流
体は、継手内のヘッダー室に逃げ込んでしまう。このよ
うなヘッダー室を有する継手では、作動条件が変わると
、作用流体は作用室内に再び逆流してしまう。従って、
このような継手をもって、トルクを一定に制御すること
は不可能である。

ドーナツ型の作用室の遠心側領域よシ、作用流体が流山
し得るようにした継手も、例えば西ドイツ国特許出願公
告第２６１４４７６号公報により公知である。羽根の外
部領域における作用流体を排除することにより、この継
手は、特に、衝撃型のトルクピークが生じた時の過負荷
の保護用として有効である。過負荷が生じたときに、作
用室から逃げ出す作用流体は、適当なダクトを経て、噴
ｄ’となって吐出する。この場合における不都合な点は
、供給制御装置によって予め決めである充填レベルに自
動的に戻すべく、一定のトルクに調整することが困難で
あるということである。

アメリカ合衆国特許第３１７８８８９号明細書では、２
次側羽根車の内壁に、パイプを放射状接続した継手につ
いて開示している。それによれば、スリップが高いレベ
ルにある時、２次側羽根車の壁面上の流れが、ある厚さ
以上になると、一定量の作用流体が、集合室の中へ流れ
出るようになっている。また、継手のドレンは、排出・
ξイブを介して行なわれる。

作用流体に対する外部供給装置、傾斜羽根、及びトルク
を一定にするための調整装置を備える継手については、
西ドイツ国特許公開第５０１１２４号公報により公知で
ある。しかしこの継手は、作動条件の急激なる変化に対
して、迅速に反応することは不可能である。

ファンを駆動するための継手は、西ドイツ国特許公開第
２６１２１３３号公報により公知である。

こめ継手では、２次側羽根車の遠心側領域に、接線方向
の吐出口が設けられ、作用流体は、この孔を介して、制
御装置若しくは調整装置に導かれる。

しかし、この流体の流れは、回転によって生ずる遠心力
に応じて変化し、かつ、最終的に、継手内の流れに直接
影響を及ぼす滑動式の円筒状バルブに作用する。温度は
、継手自体の外側のところで測られる。もし継手が、ハ
ウジングの中に収容され、かつ外部の給油装置によって
供給される型式のものの場合には、この構造を採用する
ことはできがい。

以上挙げてきたすべての継手は、相当に高価であり、し
かも、充填レベルを変化させるためには、相当な時間を
要し、実用上必ずしも好ましいものではない。

本発明は、前述したような、小型で、軽く、しかも構成
が簡単であり、従って、価格を可及的に：１１（低減することができ、かつトルクのレベルを迅速に調整
することができ、またスリップによって影響を受けるこ
との々い流体継手を提供することを目的とするものであ
る。

この目的は、特許請求の範囲に記載されている手段によ
って達成される。

それ自体公知の傾斜羽根を有する継手によれば、次のこ
とが達成される。

即ち、この継手の作用室内には、その内壁部に近接して
、特に大きい速さで循環する流れが生成する。この作用
流体は、循環している間、直線羽根を有する継手におけ
るとは異なり、作用室内を、ハブに最も近い羽根の端部
に至るまで充たしている。

本発明によれば、出口が接線方向を向いているため、継
手のドレンは、非常に積極的に、従って迅速に行なわれ
る。しかも、作用流体の充填を、短かい時間で行ないう
る。これは、入口ダクトが、コアリングと呼ばれる圧力
が最も低い作用室の中心方向を向いているか・１．５で
ある。作用流体の内部流れは、継手と共に一転″してい
る供給ダクトの中で、遠心力の働きを受けて増大される
。

接線方向の孔を経て、作用室から出た作用流体は、継手
の回転速度と充填レベルに左右される一定の過圧を受け
ている。この作用流体は、）・ウジングに取りつけられ
゛ていて、継手とは一緒に回転することのない調整装置
へ、定置ダクトを介して送られる。

本発明者は、傾斜羽根を有する継手の中の作用流体がな
くなると、流れの方向に対して接線方向を向く孔を通っ
て、外向きの流れが生じた時、伝達されるトルク量の測
定値として使用し得る圧力測定値が得られること、また
、前記外向きの流れは、回転速度及び充填レベルに左右
されないことを知った。その際、調整装置に作用する超
過圧力は、トルクを異・なる高いレベルに設定するだめ
の参考として使用しうる。

この調整装置自体は、西ドイツ国特許公開第５０１３０
２４号公報により公知である。これは、スプリング式溢
流バルブからなるものであり、このバルブのスプリング
の初期応力をいろいろに定めることによって、溢流バル
ブ前面の圧力、それによる継手からの出口における圧力
、従って、それによって伝達されるトルク量を調整する
ことができる。

傾斜羽根は、直線羽根に比して、より強力な流れを作用
室内に生成する。継手のいわゆるに値も、これによって
大きくなる。従って、一定量の伝達力に対する継手の大
きさを小さくすることができる。

継手の作用室から排除される作用流体は、動くことのな
い調整装置を介して、集合容器の中に導かれ、そこから
、適当に中間冷却された後、再び継手に供給される。従
って、この装置全体は、調整する必要はなくなる。寸法
を小さくすることができ、従って、継手に必要な作動流
体の量を少なくできるということは、特に有利な点であ
る。

この継手は、車輛のエンジンクーラーのファン駆動用と
して、特に適するものであるので、この発明のある展開
においては、使用される冷却媒体（一般には水）の温度
を監視できるようにしである。すなわち、温度指示器を
、冷却水系路の中に取り付け、また、例えば、調整装置
におけるスゾリング式溢流バルブのスプリングの初期応
力を、機械的な方法で直接に変化させてもよい。

電気温度指示器を使うのも便利である。この場合には、
調整装置の溢流バルブに、電磁石を使うのが望ましい。

つまり、この電磁石は、溢流バルブの弁体に、異なる値
の逆方向の力を与えるのである。

異なる圧力若しくはトルクのレベルを得るために、専ら
要求されることは、例えば、マグネットに、異々る電圧
を供給することである。

本発明の継手は、内部圧力を受けており、かつ、圧力調
整装置を介して調整されるので、例えば、ピストンリン
グのような滑動的なシール部材を、回転部相互間、また
は回転部とハウジングとのシール用に使用するのがよい
。

本発明の継手の利点は、特に小さくまとまっていること
と、エンジンの回転連率が急激に増大した時でさえ、冷
却水がまだ低ニ蒜度であれば、冷却ファンの回転速度を
低く、しかも一定に保つことができ、ファンに対して必
要のない力を、車輛の牽引力として利用できるようにす
る自己調整機能を持っていることである。

添付の図面を参照して、本発明につき、史に詳しく説明
する。

第１図に示す継手は、１次側羽根車（２）を有する入カ
シャフ）　（１）、及び２次側羽根車（４）を有する出
力シャフト（３）を備えている。この出力シャフト（３
）は、ファンイ／はラーを駆動する。

両羽根車によって形成される作用室（５）内へは、油溜
め（６）内の油が、ポンプ（７）により、切替えノ（ル
ブ（８）、供給孔（９）及び、作用室（５）の中心方向
を向いている送入孔（１０）を経て、送り込まれる。

２次側羽根車（４）には、出口孔的）があけられている
。この孔（１１）は、内層間から接線方向に、継手の軸
の方へ向いており、その軸線に対して、ある角度傾斜し
ている。出口孔０υの求心側、すなわち継手の軸方向の
端部は、自由空間に向かって開口し、・：′［：かつ、そこから圧力調整装置（１３）に通じる連通孔（
１２）が、静止ハウジングに穿設されている。

この圧力調整装置（１３）は、溢流バルブ（１４）を備
え、その可動弁体には、連通孔（１２及び２次側羽根車
（４）の出口孔（１１）における圧力が、制御管（１ω
で象徴的に示される「開」の方向に作用している。

溢流バルブ（１４）を出た作用流体は、必要に応じてク
ーラー（１６）を通り、油溜め（６）の中に戻される。

このように、継手の作用室（５）は、ポンプ（力によっ
て、作用流体で充たされている。

継手の内室は、圧力に依存する調整を行なうためシール
されている。すなわち、２つの羽根車（２）及び（４）
の間は、シールされ、また、羽根車と静止ハウジングの
間も、シールされている。

２次側羽根車（４）は、ケーシング状をなす１次側羽根
車（２）の周囲と結合されている。

羽根車の傾斜を、然るべく選定すると、作用室を介して
、強い流れが発生することは知られている。しかし、そ
れにも拘わらず、作用室（５）の中心部には、低圧ゾー
ンが形成されるので、このゾーンの中へ作用流体を供給
することは、きわめて効果的である。

通常の運転中、出口孔的）及び連通孔（１２１を介して
、作用室（５）と溢流バルブα（イ）との間には、常圧
力が作用している。そのため、常にある量の作用流体が
溢流バルブ０４）より流出する。

ここで作用する圧力は、そのとき継手によって伝達され
るトルクの量に比例する。しかし、例えは冷却用のファ
ンインはラーを運転している時には、伝達されるトルク
の量は、２次側羽根車（４）の回転速度の２乗に比例す
る。

通例、エンジンの回転速度に比例して駆動される１次側
羽根車（２）の回転速度が、急に減少したとすると、こ
れは、継手の一時的が過負荷となったことを意味する。

この際、２次側羽根車（４）は、低速でなお回り続ける
ので、その結果、高いレベルの滑りが生じる。

１次側羽根車（２）を介して伝えられる回転速度が急に
大きくなると、出口孔（１１）の接線方向における圧力
は上昇し、この圧力は、溢流バルブ（１４）にも及ぶ。

溢流バルブ（１４）は、継手から出る作用流体の強大な
ドレンに反応し、その充填レベルは下がる。

従って、２次側羽根車（４）のトルクは、１次側の高い
回転速度にも拘らず、一定に保たれる。

本発明の別の実施例においては、溢流バルブ（１４）が
、温度に依存するインパルスの影響を受けて応答するよ
うになっている。

温度センサー（２０）が、例えばエンジンの冷却水系路
中に設けられている。水温により、温度センサー　＋２
０１は、溢流バルブ（１司におけるバルブスプリングの
プレストレスを変化させる。このようにして、次のよう
なことがなされる。

例えば、もし冷却水が比較的まだ冷たければ、エンジン
の回転速度と出力が急激に増大しても、ファンの回転を
速くする必要はない。温度センサー（２■が、溢流バル
ブ０４）でのプレストレスヲ弱クシており、その結果、
このバルブは低い圧力で開き、従って、低レベルのトル
クで継手をドレンする。

ファンは、低い回転速度でのみ回転する。そこで、すべ
てのエンジン出力を、乗物の牽引力として利用できる。

時間が経過して、冷却水の温度が上昇してくれば、溢流
バルブ（１４）のスプリングは、温度センサー（２０）
によって一層強く抑えられ、その結果、出口孔（１１）
のところで、高い圧力が働く。そのため、継手は、更に
高いレベルのトルクを伝達せざるを得なくなり、ファン
の回転速度は増加する。

この調整作用は、初期の回転速度とは無関係になされる
。従って、たとえ、エンジンが再度減速した速度で回わ
っていても、冷却水が暖かいうちは、継手を完全に結合
した状態で、ファンを駆動することができる。

エンジンが、アイドリング速度で回転している時でも、
適当な冷却効果を発揮し得るように、ファンの寸法は定
められる。または、回転速度を増加する中間ギヤを、継
手とファンの間に設けておいてもよい。

後冷却は、エンジンにおける熱を上昇させることなく、
自動的に行なわれる。

このようにして、回艷速度に直接依存して駆動される冷
却ファンの欠点は、−掃される。調整過程は、自動的に
進行し、かつ、駆動装置の効率を高める。

第２図は、継手の羽根の一部を円周方向に切った断面図
であり、羽根の傾斜している状態を示している。矢印の
方向に伝達されるトルクの量は、軸と平行に取り付けら
れた羽根を有する継手におけるよりも高くなっている。

第６図は、第１図に示す実施例の変形としての電気油圧
式調整、Ｓルブ（２２）を、模式的に示すものである。

このバルブ（２２）には、異なる力量に調整し得るマグ
ネット（２３）がついている。このマグネツ）　＋２３
１は、電気式温度指示器（２１）が発生した信号を、電
気油圧式調整バルブ（２２の本体のところで、異なる磁
気力量に変換する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の継手の一部を示す縦断面図、第２図
は、第１図における線ｎ−Ｕで切断した羽根車の部分断
面図、第６図は、溢流バルブとして、電気油圧式調整バルブを
使用した例を示す略図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）定置ダクトにより導かれる作用流体の入口及び出
口を備える作用系路を有し、かつ前記作用流体を冷却す
るための冷却系路と、該冷却系路中に設けられ、作用室
の充填レベルを決定するバルブと、継手の軸線に対しあ
る角度をなして傾斜している羽根車とを有する流体制御
継手において、前記作用系路における出口が、流れの方
向に対して接線方向を向く出口孔的）であることを特徴
とする流体制御継手。
（２）２次側羽根車（４）における接線方向の出口孔（
１わが、継手の軸線方向、すなわち求心方向を向いてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の
流体制御継手。
（３）継手の充填レベルを決定する前記バルブは、スプ
リング式溢流バルブ（１４）として構成され、かつ、作
動流体に前記接線方向の出口孔（１１）の出口における
圧力よりも大きな負荷を与えていることを特徴とする特
許請求の範囲第（１）項又は第（２）項に記載の流体制
御継手。
（４）前記溢流バルブ（１４）は、異なる応答圧力で設
定しうるようになっていることを特徴とする特許請求の
範囲第（１）項乃至第（３）項のいずれかに記載の流体
制御継手。
（５）前記溢流バルブ（１４）におけるスプリングの初
期応力は、例えば、内燃機関の冷却水系路の如き冷却系
路に備えられる温度センサー（２０！によって変化させ
られるように々っていることを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項乃至第（４）項のいずれかに記載の流体制
御継手。
（６）前記溢流バルブにおけるスプリングの初期応力に
より、温度センサー（２０）での温度が低い時、溢流バ
ルブにおける閉塞力を小さくし、かつ温度が上昇するに
つれて、その閉塞力が大きくなるように々つていること
を特徴とする特許請求の範囲第（１）項乃至第（５）項
のいずれかに記載の流体制御継手。（力　前記冷却系路には、変化する水温を電気信号に変
える温度センサーＣＤがあり、かつ、前記溢流バルブが
、弁体における前記閉塞力を、変化する磁気力に応じて
電磁石（２３）により調整しうる電気油圧式調整バルブ
（２２）として構成されることを特徴とする特許請求の
範囲第（１）項乃至第（５）項のいずれかに記載の流体
制御継手。