JPS5822656B2 - ヘンソクソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 従来よりエンジンあるいはモータによって駆動される出
力部品の変速比を２段階に切換えるためにワンウェイク
ラッチを用い、増速の必要ある時はエンジンあるいはモ
ータの入力を他のクラッチを使用して出力部品に連結さ
せてワンウェイクラッチを遊転させ、増速の不要の時は
他のクラッチを切ってワンウェイクラッチにより出力部
品を１駆動することはよく知られていることである。

しかしながら従来装置では機械的接触によって回転を伝
達するワンウェイクラッチを使用するのが一般的である
ため、ワンウェイクラッチの空転時における機械的接触
の介在ワンウェイクラッチの空転順転の切替時における
衝撃等が問題となっていた。

そのため長時間使用する時には接触部の磨耗発生のため
寿命の低下は避けられず、また切替時のショックが出力
部品に与える影響も太きかった。

このような問題を解決する方法として、実開昭４９−９
４０４１号に示す如く粘性流体継手をワンウェイクラッ
チとして使用する方法が提案されている。

しかしこの方法では粘性流体継手内の流体の量は空転、
正転とも同じため、空転時には強制的に駆動部と被駆動
部は異なった回転で駆動される。

従って滑りによる熱の発生のため作動流体の劣化、ある
いは損失馬力の増加という欠点があった。

本発明は前記従来の欠点を解消するために提案されたも
ので、作動流体の量を空転時には殆ど零にする憔構を備
えた粘性流体継手をワンウェイクラッチとして使用する
ことにより、前記の欠点を完全に除去し得る変速装置を
発明するに至ったものである。

以下本発明の実施例を図面について説明する。

先ず第１〜第６図に示す第１実施例について説明すると
、エンジンまたはモーフ等の入力源１の駆動シャフト２
土には粘性流体継手３および電磁クラッチ４が装着され
ている。

ここで先ず電磁クラッチ４についてその構造を詳細に説
明すると、前記シャフト２土にはベアリング５が圧入さ
れており、該ベアリング５を介してプーリ６がシャフト
２に対し回転自在に装着されている。

プーリ６にはスプリング７がリベット８によって固定さ
れており、該スプリング７の外周にはアーマチュア９が
リベット１０によって固定されている。

またシャフト２士にはコイル１１がアーマチュア９と隙
間をもって固定されている。

なお図面には示されていないが、コイル１１への電流を
人力回転数がある一定値を越えると遮断する電流制御装
置が別に設けである。

また１駆動シヤフト２と離れた位置に出力部品１２（例
えば自動車エンジンにおいて冷却ファン、オイルネータ
、クーラコンプレッサー等）が設置され、該出力部品１
２の出力軸１３上にはブーＩＪ １４ 、１５が固定さ
れている。

なお、特許請求の範囲における補機は該出力部品１２を
意味する。

次に前記粘性流体継手３についてその構造を説明すると
、駆動シャフト２の先端にはクーラ２ａが圧入されてお
り、また該シャフト２の外周にはベアリング２ｂが設置
され、該ベアリング２ｂの外周にはケース１６が圧入さ
れてシャフト２およびクーラ２ａに対し回転自在となっ
ている。

ケース１６の外周には出力を伝達するための部分として
プーリ１７が形成され、またケース１６の開口部にはカ
バー１８がその開口部を覆うように設置されてケース１
６と共に流体室を形成している。

またケース１６とカバー１８の間にはプレート１９が設
置され、前記流体室を作動室２０と貯蔵室２１に区分け
している。

そしてプレート１９土には貯蔵室２１と作動室２０を連
絡する流体連絡口２２、貯蔵室２１と作動室２０内の流
体の吸入排出を行なうポンプ突起２３および貯蔵室２１
と作動室２０内の空気の吸入排出を行なう空気孔２４が
形成されている。

またプーリ１７とプーリ１４の間にはベルト２５が、プ
ーリ６とプーリ１５の間にはベルト２６が装着されてお
り、前記プーリ１７とプーリ１４との外径の比はプーリ
６とプーリ１５の外径の比より小さくして、ベルト２５
による駆動よりもベルト２６による駆動の方が出力軸を
速く回転できるようになっている。

なお冷却ファンを駆動する場合、電流制御装置を入力回
転数ではなく、冷却状態の温度を検出するように改造し
てもよい。

次に以十説明した第１図〜第６図の第１実施例について
作用を説明する。

先ず電磁クラッチ４に電流が流れていない場合について
説明すると、この場合にはプーリ６は空転するのでベル
ト２６を介しての駆動は行なわれない。

次に入力シャフト２がエンジン等の入力源１によって回
転するとクーラ２ａも回転し、Ｕ−夕２ａとケース１６
、クーラ２ａとプレート１９の間の隙間を通じてシャフ
ト２の回転はプーリ１７に伝達される。

なおこの時はシャフト２の方がプーリ１７よりも回転速
度が太きい。

次に第２図においてポンプ突起２３十面十の流体の絶対
速度Ｖｍはポンプ突起２３自□体の速度Ｖｏより大きい
ので、ポンプ突起２３に対する該突起２３上面十の流体
の相対速度Ｖｆは回転方向と同一になる。

従って第４図において流体はポンプ突起２３の右手方向
Ｂ面にぶつかる。

この結果ポンプ突起２３の左手方向Ａ面部は流れ・の圧
力が負圧になり、貯蔵室２１内の流体の圧力よりも作動
室２０内の流体の圧力は低くなる。

従って流体は貯蔵室２１より作動室２０へ流体連絡口２
２を通って導かれ作動室２０内の流体の量が増加して来
るので、シャフト２の回転はプーリ・１７に伝達される
。

この時プーリ１７の回転はベルト２５を介してプーリ１
４および出力シャフト１３を通じて出力部品１２に導か
れる。

次に電磁クラッチ４に電流が流れる場合について説明す
ると、この場合にはアーマチュア９はコイル１１に継合
され、入力シャフト２の回転はプーリ６に伝えられる。

同時にこの回転はクーラ２ａに伝えられ、前記の場合と
同様にプーリ１７は回転しようとする。

ところがプーリ６の回転はベルト２６を介してプーリ１
５に伝えられ、かつこの回転は出力軸１３およびプーリ
１４を介しベルト２５を経てプーリ１７にも伝達される
。

この時ロータ２ａによるプーリ１７の回転は流体を介し
た１駆動であるが、プーリ１４によるプーリ１７の回転
は機械的摩擦による駆動であって前者よりも後者の方が
伝達力が大きい。

よってプーリ１７はロータ２ａによる流体１駆動によら
ず、プーリ１４による機械的駆動により回転される。

またブー１６の外径に対するプーリ１５の外径の比は、
プーリ１７の外径に対するプーリ１４の外径の比より小
さいため、プーリ１７はプーリ６よりも速く回転し、従
って入力シャフト２よりも速く回転する。

即ち、プレート１９０回転の方がロータ２ａの回転より
犬である。

第３図においてポンプ突起２３自体の速度Ｖｏは、ポン
プ突起２３十面の流体の絶対速度Ｖｍより犬である。

即ち、ポンプ突起２３に対するポンプ突起２３士面の流
体の相対速度Ｖｆは回転方向に逆向きとなる。

従って第５図において流体はポンプ突起２３の左手方向
Ａ面にぶつかる。

この結果ポンプ突起２３の左手方向Ａ面部は流れの圧力
が高くなり、貯蔵室２１内の流体の圧力よりも作動室２
０内の流体の圧力が高くなる。

結局作動室２０より貯蔵室２１へ流体連絡口を通って流
体は導かれ、作動室２０内の流体の量は減少し、ロータ
２ａによってプーリ１７に伝達される回転は遮断される
。

即ち、プーリ１７はシャフト２に対して空転する。

このような機構において、空転から順転、あるいは順転
から空転へ移行する場合は流体の移転は徐々に行なわれ
る。

従って移行の際の衝撃は最小限に押えられる。

なお、本発明は自動車エンジン用オルタネータ、クーラ
コンプレッサ、冷却ファン等に応用できるが、これらの
ものは一般にエンジン回転数の低い時に合せてその性能
が設定されるため、エンジン回転数の高い時は余分に回
転して動力損失、騒音、耐久性、制御対象部品への悪影
響（冷却ファンの場合はエンジンの過冷却）等の欠点が
あった。

しかし前記応用例の如く出力部品の回転を２段階に押え
られるものにあってはそのような欠点は除去される。

そのためエンジン寿命の増大、燃費同士、加速性の同士
等の効果が発生する。

勿論流体を介してワンウェイクラッチ作動が行なわれる
ため駆動の際人力軸に衝撃が加わるのを防ぐことができ
るので、エンジンの回転軸に対する強度上の悪影響の除
去、およびベルト寿命の増大等の効果が生ずる。

次に第６図について前記オルタネータ、クーラコンプレ
ッサの場合の入力回転数と出力回転数の関係を説明する
と、入力回転数が小さい時には、コイルに電流を流すと
出力部品はプーリ６、プーリ１５により比較的大きな変
速比で回転する（直線Ｐ）。

次に入力回転数が高くなると電流制御装置の働きにより
コイルの電流が遮断され、ロータ２ａおよびプーリ１７
、ベルト２５、プーリ１４により出力部品が回転するが
、流体駆動を介して変速比の比較的大なるベルト駆動が
行なわれるため、比較的勾配の小さい変速状態となる（
曲線Ｑ）。

次に第７図〜第９図の第２実施例ｔこついて説明λする
と、この実施例は第１図の実施例と異なり、プレート１
９がロータ２ａ土に装着され、貯蔵室２１がプレート１
９とロータ２ａの間に形成されているが他は同じであり
、作用効果において差異はない。

即ち、第８図においてロータ２ａの回転１がカバー１８
の回転より高い時は図面のような速度分布となり、第４
図に相当するパターンとなる。

次いでカバー１８の回転がロータ２ａの回転より犬なる
時は第９図に示す速度分布となり、第５図に相当するパ
ターンとなる。

なおこの第２実施例ノは第１実施例とは流体連絡口２２
のポンプ突起２３に対する相対位置関係が逆である。

以上の如く第１、第２実施例とも流体連絡口２２が１個
しか配設されていないため、ロータ２ａの回転方向が前
述の回転方向と逆になった場ｉ合その作用は逆転してし
まう。

第１７図および第１８図はその状態を説明するもので、
第１７図の如くロータ２ａの回転方向が図において左方
向で、かつプレート１９よりもロータ２ａの回転速度が
大きい時は前記第１実施例で説明したように、流１体は
貯蔵室２１より作動室２０へ排出される。

しかしながら第１８図の如くロータ２ａの回転方向が図
の右方向の場合、ロータ２ａがプレート１９よりも回転
速度が高い時でも、ポンプ突起２３の土面における流体
のポンプ突起に対する相対速度；は図の右方向となり、
流体はポンプ突起２３の流体連絡口２２側にてポンプ突
起２３に衝突する。

このため第５図に示すパターンと同一となり、流体は作
動室２０より貯蔵室２１へ吸引される。

またロータ２ａよりもプレート１９の回転速度が犬；き
い場合でも同様の理由で、ロータ２ａの回転方向が左方
向と右方向では流体の吸込、排出の作用は逆転すること
は明白である。

即ち、第１、第２実施例においては、流体の貯蔵室２１
から作動室２０への排出および作動室２０から貯蔵室２
１への吸込の作用は、ロータ２ａの回転方向によって定
まってしまい、使用する回転方向により流体連絡口２２
の穴を変える必要がでて来る。

これを避けるためには予めポンプ突起２３の両側に２個
の流体連絡口２２ｂ、２２ａを設け（第１５図、第１６
図）、これを弁装置２７によって回転方向により選択的
に開閉すればよい。

この点を第１０図〜第１６図の第３実施例について説明
すると、ポンプ突起２３の前後に１対の流体連絡口２２
ａ 、２２ｂを設け、該連絡口２２ａ。

２２ｂを選択的に開閉し得る固定弁装置２７をカバー１
８の外周付近に設けた点で第１実施例と異なるが、他は
同じである。

さてこの第３実施例においてロータ２ａの方がプレート
１９より回転速度が犬なる時は、第１２図および第１５
図の如き弁配置の時、即を固定弁装置２７か流体連絡口
２２ｂを閉じている時は第１５図に示す回転方向（右方
向）の場合に流体の吸込みが行なわれる。

逆に第１３図および第１６図の如き弁配置、即ち固定弁
装置２７が流体連絡口２２ａを閉じている時は第１６図
に示す回転方向（左方向）の場合に流体の吸込みが行な
われる。

またプレート１９の方がロータ２ａより回転速度が犬な
る時は、第１２図および第１５図の如き弁配置、即ち固
定弁装置２７が流体連絡口２２ｂを閉じている時は、第
１５図の右手方向の回転方向について流体の排出が行な
われ、第１３図および第１６図の如き弁配置、即ち固定
弁装置２７が流体連絡口２２ａを閉じている時は、第１
６回圧手方向の回転方向について流体の吸込みが行なわ
れる。

次に第１９図〜第２０図の第４実施例について説明する
と、この実施例と前記第３実施例との相違点は固定弁装
置２７がカバー１８の中央部に設置されている点のみで
他は同じである。

なおシャフト２がカバー１８を貫通しない構成が許され
るならば、固定弁装置２７がカバー１８の中央を貫通し
ているので流体のシール十からみて第３実施例より有利
である。

次に第２１図の第５実施例について説明すると、この第
５実施例はポンプ突起２３の前後に１対の。

流体連絡口２２ａ、２２ｂを設け、該連絡口２２ａ。

２２ｂを選択的に開閉し得る弁２７ａを有する固定弁装
置２７がシャフト２の中央を貫通し、ローク２ａ内へ延
びている点で前記第７図〜第９図の第２実施例と相違す
るが作用効果において差異はない。

次に第２２図、第２３図、第２４図および第２５図の実
施例について説明すると、これらの実施例は第１図の実
施例と異なった軸配置をなすものである。

先ず第２２図の第６実施例について説明すると、第１図
と異なる点は粘性流体継手３、電磁クラッチ４が出力部
品１２側に連結されている点、および粘性流体継手３内
のプレート１９土の流体連絡口２２の位置がポンプ突起
２３に対しテローク２ａの回転方向からみて逆になって
いる点であるが、他は同じである。

なお、プーリ２８、ベルト２６、プーリ２９を介する増
速比は、プーリ３０、ベルト２５、プーリ３１を介する
増速比よりも大きく設定されている。

さて第２２図において電磁クラッチ４がオフの時は、粘
性流体継手３の駆動側たるプーリ３１は被駆動側たるロ
ータ２ａよりも回転速度は犬であるが、流体連絡口２２
の位置は第１図とは逆であるので、流体は貯蔵室２１か
ら作動室２０へ排出される。

次に電磁クラッチ４がオンの時は、粘性流体継手３のプ
ーリ３１よりロータ２ａの方が回転速度が犬なるため、
流体は作動室２０より貯蔵室２１へ吸込まれる。

次に第２３図の第７実施例について説明すると、第１図
とは電磁クラッチ４が出力部品１２側に連結されている
点のみ異なり、他は同じである。

また第２２図と同様にプーリ２８、ベルト２６、プーリ
２９を介する増速比は、プーリ３０、ベルト２５、プー
リ３１を介する増速比よりも大きく設定されている。

次に第２４図の第８実施例について説明すると、この実
施例は前記第２２図の実施例とは電磁クラッチ４部がエ
ンジン側に連結されている点で異なるが、作用効果にお
いて差異はない。

次に第２５図の第９実施例について説明すると、以上説
明した実施例はすべて入力側たるエンジンおよびモータ
は１個であるが、この実施例は主入力側たるエンジンお
よびモータ以外に他に補助モータあるいはエンジンを設
け、この補助モータのオン、オフにより速度比の切換え
を行なうようにしたものである。

３２は補助モータでその回転軸にはプーツ３３が取付け
られている。

またプーリ３４、ベルト３５、プーリ３６を介する増速
比はプーリ３３、ベルト３７、プーリ３８を介する増速
比より小さく設定されている。

なおこの実施例では粘性流体継手３のプレート１９＋の
流体連絡口２２の位置は第２２図の実施例と同じである
。

またこの実施例は第２２図の実施例で電磁クラッチ４を
断続する代りに補助モータ３２をオン、オフさせる点が
異なるが作用効果において差異はない。

なお、１駆動される部品によっては前述の各実施例と異
なった構成にした方がよい場合がある。

例えば駆動される部品か′冷却ファンの場合、流体連絡
口２２をポンプ突起２３を挾んで２２ａ 、 ２２ｂの
１対とし、その流体連絡口２２を特公昭４７−１１２８
４号のように温度に応じて選択開閉する弁装置２７を設
けるようにしてもよい。

この場合低温時は電流制御装置の作用によりコイル１１
に流す電流を断ち、かつ該弁装置２７を温度制御装置に
より第１５図の如き装置におくと流体駆動は行なわれな
い。

よって冷却ファンの回転に殆ど零に近くなる（直線Ｒ・
・・第６図）。

なお、この場合軸受の転り摩擦等により厳密には零にな
らない。

またある程度温度が上昇して弁装置２７を温度制御装置
により第１６図に示す位置におくと流体駆動が行なわれ
、冷却ファンの回転は中位まで上昇する（曲線Ｑ’＋Ｑ
）。

更に温度が上昇すると電流制御装置の作用によりコイル
１１に電流を流すが弁装置２７は第１６図に示す位置の
ままである。

従ってこの場合プーリ６による機械駆動が行なわれ、冷
却ファンの回転は増大する（直線Ｐ＋Ｐ’）。

なお以上の実施例は従来のレイアウトに限定されるもの
ではなく、他のレイアウトの場合にも適用されるのは云
うまでもない。

例えば第１図の電磁クラッチ４の代りに遠心力によって
クラッチが切れる遠心クラッチを使用してもよい。

以上詳細に説明した如く本発明によると、増速時（電磁
クラッチ、オン時）は粘性流体継手、作動室内の流体の
量を殆ど零に出来るので、粘性流体継手の駆動シャフト
およびローフ間に加わるトルクは非常に小さい。

従って粘性流体継手内部の滑りによる熱損失は非常に小
さいので損失馬力が節減される。

また作動流体の熱による劣化は小さくなり寿命を長くす
ることができ、粘性流体継手のプーリに加わる力は殆ど
電磁クラッチ、オフ時の時のみになり、ベルトに加わる
張力はその分だけ緩和されベルト寿命、およびブアリン
グ寿命を延ばすことができる。

また本発明は、クラッチ又は他の１駆動手段がフリー状
態にある時は、ポンプ穴部分の流体圧が負圧になること
を利用して、ポンプ穴部分から強制的に流体を作動室へ
導くものである。

従って粘性流体の量が少なくなり、また貯蔵室の深さも
減少し、重量、コスト、放熱の面で有利となる。

なお、この効果は粘性流体継手とは別系統の回転手段が
存在する場合に、はじめて生まれるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の変速装置の実施例の１つを示す縦断面
図、第２図および第３図はそれぞれ第１図のＡ−Ａ線断
面図、第４図および第５図はそれぞれ同流体の流れを示
す説明図、第６図は入力回転数と出力回転数の関係を示
す線図、第７図は第２実施例を示す断面図、第８図およ
び第９図はそれぞれ第７図のＢ−Ｂ線断面図、第１０図
は第３実施例を示す断面図、第１１図は第１０図のＣ矢
視図、第１２図および第１３図はそれぞれ第１０図のＤ
−Ｄ線断面図、第１４図は第１０図のＥ〜Ｅ線断面図、
第１５図および第１６図は第１０図のＧ−Ｇ線断面図、
第１７図および第１８図は同流体の流れの分布を示す説
明図、第１９図は第４実施例を示す断面図、第２０図は
第１９図のＦ〜Ｆ線断面図、第２１図は第５実施例を示
す断面図、第２２図は第６実施例を示す縦断面図、第２
３図は第７実施例を示す縦断面図、第２４図は第８実施
例を示す断面図、第２５図は第９実施例を示す断面図で
ある。 図の主要部分の説明、１・・・・・・入力源、２・・・
・・・１駆動シヤフト、２ａ・・・・・・（ロータ（第
２回転部材）、３・・・・・・粘性流体継手、４・・・
・・・電磁クラッチ、６゜１４．１５，１７・・・・・
・プーリ、１３・・・・・・出力軸、１６・・・・・・
ケース（第１回転部材）、１９・・・・・・プレート、
２０・・・・・・作動室、２１・・・・・・貯蔵室、２
２・・・・・・流体連絡下、２３・・・・・・ポンプ突
起、２５．２６・・・・・・ベルト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エンジンあるいはモータにより、駆動される入力軸
   、補機へ回転力を供給する出力軸、該出力軸と前記入力
   軸の間に相互に並列に配設され、且つ異なった変速比（
   補機の回転数のエンジンあるいはモータの回転数に対す
   る比）を有する第１及び第２回転伝達手段、前記入力軸
   上に配設され該入力軸と前記第１及び第２伝達手段との
   間を夫々継合するクラッチ手段と粘性流体継手、及び該
   クラッチ手段の継脱を制御する手段を具有し、前記粘性
   流体継手が、流体室を内部に形成する第１回転部材と、
   該第１回転部材に固定され前記流体室を貯蔵室と作動室
   に区画するプレートと、前記入力軸上に固定され前記作
   動室内に回転自在に配設される第２回転部材と、該第２
   回転部材または前記プレート士に形成され前記作動室内
   に突出するポンプ突起と、該ポンプ突起と略同一円周上
   に配置され前記貯蔵室と前記作動室とを連絡するポンプ
   穴と、前記第１及び第２回転部材間の隙間に充填される
   粘性流体とから成り、前記第１及び第２回転伝達手段は
   相互に独立して作動し、前記クラッチ手段用の第１回転
   伝達手段の変速比は前記粘性流体継手用の第２回転伝達
   手段のそれよりも犬となるように設定され、前記クラッ
   チ手段が係合時に前記人力軸の回転力が前記第１回転伝
   達手段、前記出力軸、前記第２回転伝達手段を介して前
   記第１回転部材に伝達され、該第１回転部材の回転数が
   前記第２回転部材のそれより犬となることを特徴とする
   変速装置。