JPS5851128B2 - 自動車用内燃機関の冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車用内燃機関によって、駆動される冷却フ
ァンの、駆動力伝達装置の改良に関する。

自動車用内燃機関を冷却するための冷却ファンに１駆動
動力を伝達する方式として従来は次の３通りが一般的で
ある。

ａ０機関のクランクシャフトの回転１駆動力が伝達され
るウォータポンプに冷却ファンを直結したもの。

ｂ、ａにおいてウォータポンプと冷却ファンとの間に流
体カップリングを介装し、ファン駆動動力を流体のスリ
ップにより高速回転時に常に低減してファンに伝達する
もの。

Ｃ０電動ファンを用い、冷却水温が設定温度以上になる
と通電し回転させるもの。

又、ファン消費馬力はファン回転速度の３乗に略比例し
て増大するため特に機関高速回転のカロ速時等において
ファンの高速回転は機関出力向上を阻害し、加速性、燃
費を悪化させる要因となっている。

しかも同時に自動車から発生する騒音のうちで機関騒音
と並んで主騒音源とされるファン騒音はファン回転速度
が高速になると急激に増大する。

これらの観点から上記従来方式をみてみるとａは機関高
速回転時にファンも高速で回転し、機関出力、加速力の
向上を妨げ、騒音が増大する。

ｂはａのもつ上記欠点を解消するものではあるが、機関
高速回転時にファン回転速度を低減するために常に流体
スリップを行わせるからスリップ領域が発熱しスティッ
クが生じ易く、また、温度による流体の粘度変化の影響
を受は特性が変り易い。

更に例えば連続登板時弊機関高速回転状態が継続するよ
うな場合はファン回転が充分でなく機関冷却不足を招い
てオーバーヒートを発生し易い。

Ｃは冷却水温が上昇した時にファン回転を開始するがア
イドリンク時等でこの急激な回転開始が行なわれると運
転者に不快感を伴う欠点があった。

ところで自動車の市街地走行において、絞弁を全開にし
て力目速し機関回転速度が所定回転速度以上（例えば機
関回転速度４０００ ｒｐｍ以上、第１速又は第２速の
低速変速位置、車速的５０ ｋｍ／ ｈ ）になる騒音
大、ファン消費動力大の領域は制限速度を受けてせいぜ
い数秒、どんなに長くても６０秒とかかるものではなく
一過性のものである。

これに対して山道登板等の郊外地走行においては、上記
状態が長期に亘って継続するものでありオーバーヒート
し易い状態となるから、ファン騒音、消費動力を犠牲に
しても機関冷却のためにファンを高速回転する必要があ
る。

本発明は上記諸点に鑑み、機関が加速されて所定高速回
転以上に到達してから一定時間はファン駆動動力を断つ
ようにし、もって市街地走行におけるファン騒音、ファ
ン消費動力大の領域を上記一定時間内に含ませてこれら
を低減し、この一定時間を越えてまでファン回転を軽減
したままでは、長登板時等にオーバーヒートし易くなる
からこの領域では、ファン駆動動力をファンに直結して
これを防止し、機関回転が所定高速回転より下まわった
後に再び加速して所定高速回転以上に到達することがな
い限り、前記直結状態を維持することにより、従来の冷
却装置の有する欠点を除去するものである。

以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は第１の発明の実施例の概略図を示し、機関１の
駆動動力は、クランクシャフト２に軸着したクランクプ
ーリ３、ベルト４、ファンプーリ５、該ファンプーリ５
を軸着したウォータポンプ６０回転軸７、該回転軸７と
該回転軸７に回転自由に軸支されたファン８との間に介
装されたクラッチ９を順に介してファン８に伝達される
。

第２図に上記クラッチ９の具体例としての電磁クラッチ
を示す。

図においてウォータポンプの回転軸７に磁性体からなる
ファンプーリ５が軸着されて一体となっており、ファン
プーリ５のバブにベアリング１１を介して回転自由にフ
ァン８が軸支されている。

ファンプーリ５のドラム部には周方向に複数の空間１２
が設けてあり、該空間１２を挾んで両側に励磁コイル１
３と磁性体からなるディスク１４とが配設されている。

励磁コイル１３は空間１２側の壁面を開放した断面コ字
形リング状の磁性体からなるコイルケース１５を介して
ウォータポンフロのハウジング６ａに固定され、ディス
ク１４は周方向に複数個植設したピン１６を有して該ピ
ン１６の先端がファン８のバブフランジ８ａに穿った穴
８ｂに嵌入している。

ピン１６０代りにディスク１４とパブフランジ８ａ間に
板ばねを介在させてもよい。

従って、今、後述する第３図の励磁回路の通電によって
励磁コイル１３が励磁されると、磁気回路Ｍがコイルケ
ース１５、ファンプーリ５の空間周辺のドラム部、ディ
スク１４間に形成され、ディスク１４はコイル１３側に
吸引されてファンプーリ５のドラム部に圧接され、ファ
ンプーリ５と一体に回転し、ピン１６を介してファン８
を回転する。

この励磁コイル１３の励磁回路を第３図に示す。

２０は車輌電源、２１はキースイッチ、２２は常閉のク
ラッチスイッチでこれらは電磁クラッチの励磁コイル１
３に直列に接続される。

３０は機関を加速して所定高速運転状態に達したことを
検出する機関運転状態検出装置で一例としてスロットル
スイッチ３０ａとトランスミッションスイッチ３０ｂと
の並列回路によって構成しである。

スロットルスイッチ３０ａは吸気通路３１の絞弁３２の
弁開度と連動するカム３３に従動ロッド３４が弾性力を
受けて圧接しており、その他端が常閉のスロットルスイ
ッチ３０ａに連結されることにより構成されている。

カム３３はこの場合絞弁３２の開度が９０％以上になっ
た時に従動ロッド３４をリフトしてスロットルスイッチ
３０ａを開くようになっている。

又、トランスミッションスイッチ３０ｂは変速機の所定
の変速位置例えば第１速及び第２速の低速位置でＯＦＦ
となる常閉スイッチである。

該機関運転状態検出装置３０はリレーコイル２４を直列
に介してキースイッチ２１とクラッチスイッチ２２間に
接続される。

充電側（財）抵抗Ｒ１はコンデンサ２３を介してアース
されると共にこれと独立に接片２４ａの逆接側接点２４
ａ″下流に配設した放電時間制御抵抗Ｒ２はパワトラン
ジスタ２５０ベースを介してアースされる。

リレーコイル２４の常閉接点２４ａ′とクラッチスイッ
チ２２のリレーコイル２２ｂとは並列にクラッチスイッ
チ２２の車両電源側端子に接続されている。

そしてこれらコンデンサ２３、リレー２４゜２４ａ 、
２４ａ’、２４ａ”、放電時間制御抵抗Ｒ２、クラッチ
スイッチ２２により、機関運転状態検出装置が、機関を
加速して所定高速運転状態に達したことを検出した後一
定の時間クラッチ切断の信号を発生する装置を構成する
。

今、キースイッチ２１を閉じ機関を回転させると、機関
運転状態検出装置３０の少くともいずれか一方のスイッ
チ３０ａ又は３０ｂが閉じている限り、車両電源２０か
ら電流がキースイッチ２１゜リレーコイル２４、スイッ
チ３０ａ若しくは３０ｂ又はその両方を通って流れる。

接点２４ａ′にプラスの電位が与えられない限り、リレ
ーコイル２２ｂを通る電流はパワトランジスタ２５によ
り遮断されているため通電されずクラッチスイッチ２２
を閉じたままである。

従って電流はキースイッチ２１．クラッチスイッチ２２
を介して電流クラッチの励磁コイル１３に供給され、第
２図で説明したようにクラッチを接続状態にしてファン
８を回転する。

絞弁３２の開度を９０％以上即ちフルスロットル近（に
して加速するとカム３３が従動ロッド３４をリフトして
スロットルスイッチ３０ａをＯＦＦとする。

このときの変速位置が例えば第１速又は第２速位置であ
るとトランスミッションスイッチ３０ｂもＯＦＦとなる
。

かかる状態は例えば車速６０ ｋｍ／ ｈ以下であると
きの機関回転速度が約４０００ ｒｐｍ以上の状態に到
達した状態或いは直ちに到達し得る状態で、ファン騒音
が犬であり加速力が必要なのにファン消費動力が犬であ
る領域である。

この領域に到達したことを２つのスイッチ３０ａ 、３
０ｂのＯＦＦによって知ると、接片２４ａが逆接側接点
２４ａ′に切換りそれまで充電されていたコンデンサ２
３の蓄電圧が抵抗Ｒ１゜Ｒ２を介しパフトランジスタ２
５０ベースを流れアースされる。

従って、コレクタ電流が誘起され電源電流をリレーコイ
ル２２ｂに流しこれを励磁するから、該コイル２２ｂは
クラッチスイッチ２２の接点を吸引しこれをＯＦＦにす
る。

このためクラッチの励磁コイル１３が消磁され、ファン
８は第２図においてディスク１４とファンプーリ５のド
ラム部との接着が解かれることにより、回転軸７との一
体回転から解放され、自動車走行風によりまわされるの
みとなる。

かかる状態はコンデンサ２３の蓄電圧が一定電圧以下に
なるまで継続する。

この継続時間はコンデンサ２３の容量と抵抗Ｒ，，Ｒ２
で決定されるが約数秒、長くて６０秒であればよい。

ファン８が動力回転から解放されている間、市街地走行
時ならば絞弁開度９０％の加速走行は既に終了しており
、その力ロ速中ファン８は機関１駆動力を消費しないか
ら加速力、加速性能が向上し、ファン８の高速回転によ
る騒音が発生することがない。

コンデンサ２３の蓄電圧が消費され、一定時間後に一定
電圧以下になるとパワトランジスタ２５０ベース電流が
遮断電流以下となり、リレーコイル２２ｂのアースが遮
断されるため、消磁されてクラッチスイッチ２２をＯＮ
とし再びクラッチの励磁コイル１３を励磁してファン８
を回転する。

このときは市街地走行においては加速が終了しているは
ずであり、山道登板等の郊外地走行においてはファン８
による機関冷却を行わないと機関がオーバーヒートする
のでこれを防止することができる。

尚上記実施例において加速して所定高速回転速度に達し
たことを検出するための機関運転状態検出装置としては
、上記の他、機関回転速度（例えば４０００ ｒｐｍ以
上）を直接検出し、或いは絞弁開度機関回転速度又は機
関吸入負圧（例えば１００ｍｍＨｇより大気圧側）に、
変速位置（自動変速機においてはライン圧検出若し７く
はキックダウンスイッチ利用）、車速（例えば７０ ｋ
ｍ／ ｈ以下）の複数を組み合わせて検出する等するこ
とができる。

スクラッチ９として電磁クラッチの他に機械的クラッチ
例えば摩擦クラッチを用いてもよい。

例としては第４図に示すように機関吸入負圧等の負圧源
Ｓを図示しない摩擦クラッチのヨークレバーに連結した
ダイヤフラム装置４１の負圧作動室４２に負圧通路４３
を介して接続し、該負圧通路４３に接続した大気開放口
４４を上記第２図に示す電気回路により０Ｎ−ＯＦＦさ
れる電磁開閉弁４５により開閉操作するように構成する
。

更に第３図に示すように機関冷却水温度スイッチ５１を
キースイッチ２１とリレーコイル２２ｂとの間に介装す
れば機関低温時に温度スイッチ５１を閉じさせ）ル−コ
イル２２ｂを励磁してクラッチ９を切断し、ファン８０
回転を停止させることができる。

以上述べたように本発明によると、機関を加速して所定
の高速領域に達してから一定時間フアン駆動動力を切断
したので市街地走行中の加速によりファン騒音が犬にな
る領域のファン騒音を低減すると共にファン消費動力を
なくしてカロ速力を増大し、しかも一定時間経過後フア
ンを、駆動するので郊外地走行の例えば長登板時の機関
オーバーヒートを防止できる。

そして一旦クラッチ切断信号が停止されクラッチが接続
されれば、機関が再び力目速しで所定の高速運転状態に
達しない限り、該クラッチ切断を再び行うことがないか
ら、上記機関冷却不足の防止が確実になされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の概略構成図、第２図Ａは同上クラ
ッチ部の拡大断面図、第２図（Ｂは第２図ＡのＡ−Ａ矢
視図、第３図は同上クラッチの励磁回路図、第４図は他
の実施、例のクラッチの作動機構の概略図である。 １・・・・・・機関、３・・・・・・クランクプーリ、
４・・・・・・ベルト、５・・・・・・ファンプーリ、
６・・・・・・ウォータポンプ、７・・・・・・回転軸
、８・・・・・・ファ／、９・・・・・・クラッチ、２
２・・・・・・クラッチスイッチ、２３・・・・・・コ
ンデンサ、Ｒ１，Ｒ２・・・・−・抵抗、３０・・・・
・・機関運転状態検出装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 機関動力を冷却ファンに伝達する１駆動系に信号に
   基づいてファン駆動力を接続又は切断する常時接続のク
   ラッチを介装すると共に、機関を加速して所定高速運転
   状態に達したことを検出する機関運転状態検出装置と、
   該検出装置が前記運転状態に達した検出信号を出力した
   後一定時間前記クラッチ切断の信号を発生する装置とを
   設け、該クラッチ切断信号の停止後は機関が再び前記運
   転状態に達しない限り該クラッチ切断信号を再び発生す
   ることがないようにしたことを特徴とする自動車用内燃
   機関の冷却装置。