JPS5911049B2 - 流体継手 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 従来の自動車用粘性流体継手においては、急加速時にフ
ァンのオーバシュートが起り、ファン騒音が高くなる欠
点があった。

即ち、低回転域では駆動軸回転数とファン回転数の差が
少ないので、その間に介入するシリコンオイルの剪断に
よる発熱も少なく、かつ低温であってその粘度も高い。

しかし駆動軸回転数を徐々に上昇させると、ファンの消
費馬力が増大するためロータとファン側との間のシリコ
ンオイルの剪断力が大きくなって滑りが増大するので、
発熱が多くなり、かつ粘度が大きく低下する。

一般にオイルの剪断によりファン回転数を制御すること
が粘性流体継手における最犬の目的であるが、ここで問
題になるのは低速域から急加速して回転上昇させた場合
、シリコンオイルの剪断による発熱のための粘度低下に
時間の遅れが生じ、定常回転時よりもファン回転数が高
くなることである。

本発明はオーバシュートを防止し、急加速時の騒音低下
と燃費向上を計ることができ、かつ耐久性の向上した流
体継手を提供せんとするものである。

以下本発明の実施例を図面について説明すると、第１図
は第１実施例を示し、１はスプリングハウジングでシヱ
フト２に圧入されて一体化されており、該ハウジング１
に収容されたスプリング３によりフエーシング４がフエ
ーシング５に圧着されている。

またスプリングハウジング１の突出端とフエーシング４
の突出端は直角に交差している。

フエーシング５はリベット６によりロータ７にカシメら
れて一体化されている。

ロータ７はカバー８のシャフト部に圧入されたベアリン
グ９に圧入されているため、ロータ７とカバー８は自由
に回動できるようになっている。

１０はシヱフト２に圧入されたベアリング１１に圧入さ
れているケースで、該ケース１０とシャフト２も自由に
回動できるようになっている。

またケース１０とカバー８はネジ１２により連結されて
一体化されており、ファン１３は該ケース１０に植込ま
れたボルトスタツド１４、ワツシ−１７１５およびナッ
ト１６によりカバー８に装着されている。

次に第１図の実施例について作用を説明する。

先ずシャフト２が回転すると、シヱフト２の伝達力はス
プリングハウジング１の突出部とフエーシング４の突出
部で伝えられる円周方向の力と、スプリング３によって
生じるフエーシング４とフ工−シング５の間の圧着によ
る摩擦力との合成力としてロータ７に伝わり、粘性流体
継手内に封入されたシリコンオイルはその粘性によって
ロータ７と共に回転を始める。

このように回転を始めたシリコンオイルには遠心力が働
き、カバー８とロータ７、或はケース１０とロータ７と
の隙間に均一に分散され、その隙間に侵入したシリコン
オイルはその粘性によりロータ７の回転をカバー８また
はケース１０に伝える。

そしてこの伝達トルクがファンを回転させる動力となる
。

ここでシャフト２を急加速させると、シリコンオイルは
剪断力の増大のための発熱を伴な・うことなく、かつ高
い粘度のままで大きな伝達トルクをファン側に伝え、フ
ァンの回転を上昇させようとする。

しかしファンには急加速による急激なトルク増加が生じ
、これがフエーシング４とフエーシング５の間で伝え得
るトルクよりも大きくなった時、該フエーシング間で滑
りを生じ、ファンの回転が急激に上昇するのを防ぎ、か
つシリコンオイルの発熱による粘度低下が起り、ロータ
７が伝えるトルクがフエーシング間で伝えるトルクより
も小さくなるまで滑る。

次いでシヱフト２が安定した回転になるとシリコンオイ
ルの粘度低下によりロータの必要トルクが小さくなるの
で、フエーシング４及び５間の伝達トルクを正規の状態
での口−タの伝達トルクよりも少し高目にしておけば、
滑りは無くなり、ローク７とシャフト２は直結の状態で
回転を続ける。

次に第２図は第２実施例を示し、ローク７に圧入されて
いるベアリング９をシャフト２に圧入し、カバー８を組
付けなくても伝達トルクを調整できるように構成したも
のであるが、第１図の実施例と比べ作用効果において差
異はない。

次に第３図は第３実施例を示し、伝達トルク調整機構の
中でフエーシング部に常時シリコンオイルを循環させる
ために、オイル通路１７をカバー８内に設けたものであ
るが、やはり作用効果において差異はない。

次に第４図は第４実施例を示し、前記フエーシング４，
５の代りに永久磁石１８と強磁性体１９を設けたもので
あるが、この場合も作用効果において差異はない。

次にトルクリミット機構を自動車エンジン用粘性流体継
手に付加する技術的意味について（従来技術との関係に
於いて）説明すると、本文中での説明では、作動オイル
量、つまりシリコンオイル量が常に一定であるタイプ（
トルク一定タイプ）の流体継手について主として説明さ
れているが、自動車エンジンに使用される粘性流体継手
の場合には、シリコンオイル量を周囲温度（正しくは、
ラジエータ通過の空気温度）に応答して調節し、そのト
ルク伝達能力を変化させ、ファン回転数の制御を行なう
タイプ（トルクオートタイプ）が主流となっている。

トルク一定タイプの流体継手の基本構造は、第６図の様
に、駆動部材ａにロータｂが固定され、作動室Ｃ内のシ
リコンオイルｄの粘性により、ロータｂの回転がカバー
ｅとケーシングｆに伝達され、つまりシリコンオイルｄ
がトルク伝達手段となる（尚、ケーシングｆは６駆動部
材上にベアリングｇを介して回転自在に取り付けられて
いる）。

一方、自動車エンジンに使用されるトルクオー１・タイ
プの粘性流体継手の基本構造は、第７図に示すように、
エンジンにより７駆動される駆動部材ａ上にロータｂが
固定され、駆動部材ａ上にベアリングｇを介して回転自
在に支持されるケーシングｆにカバーｅが固定され、ケ
ーシングｆの内部は仕切板ｈによりリザーバ室ｌと、作
動室ｊに分割されており、作動室ｊ内にはロータｂが収
容されている。

バイメタルｋに連動するバルブ板により作動室ｊ内のシ
リコンオイルｄ量が制御され、，駆動部材ａと一体にロ
ータｂが回転すると、該ロークｂの回転力がシリコンオ
イルｄの剪断力によりカバーｅとケーシングｆに伝達さ
れ、カバーｅに装着されるファン回転の動力になってい
る。

第８図はトルクオートタイプの作動特性を表示するもの
で、高温時には作動室にシリコンオイルが充満してＯＮ
状態を成し、低温時にはシリコンオイルが作動室に無く
なり、ＯＦＦ状態となる。

さて、エンジンの回転数が上昇すると、シリコンオイル
の剪断により発熱して、該オイルの粘度が低下する。

そこで、エンジンを低速域から急加速して回転上昇させ
た場合、シリコンオイルの発熱に伴う粘度低下に時間葬
れが生じるので、この間一時的に高い粘度のシリコンオ
イルが作用する、つまり定常のエンジン回転時よりもフ
ァン回転数が高くなるので、第８図の特性図に示される
様に、オーバシュートという実明上の不具合が生じる。

従って本発明は、ファン回転数のオーバシュートという
現象を防ぐ目的で、既存の粘性継手（トルク一定タイプ
とトルクオートタイプの両方を含む）に、トルクリミッ
ト機構を付υ口したものである。

次にトルクリミット機構りこついて説明する。

従来の粘性継手は、作動室内ｊこ収容されるロータが、
１駆動部材上に固定され、１駆駆部材と一体になってロ
ータが回転する構造になっている。

本発明のトルクリミット機構は、駆動部材からロータへ
所定以上のトルク伝達を規制するために、ロー夕と駆動
部材間に配設されるものである。

即ち、駆動部材→トルクリミット機構→粘注流体のトル
ク伝達手段（ロータとカバー及びケーシングとの間のシ
リコンオイル剪断力を意味する）→出力部材（ファン回
転力）というトルク伝達の構成を有する。

特に、前記トルクリミット機構に於いて、駆動部材から
ロータへの摩擦力（スプリング構成入または磁力（マグ
ネット構成）によるトルク伝達力を、粘性流体の剪断力
と発熱による粘度低下が一定となった時の使用回転域内
での粘性流体の最大トルクよりも大きく設定することに
特徴がある。

以上詳細に説明した如く、伝達トルクリミット機構とし
てのフエーシングによって伝え得る最大伝達トルクを、
経過時間を十分もたせ、粘性流体の剪断と発熱による粘
度低下が一定となった時の使用回転域粘での粘性流体の
最大伝達トルクよりも少し大きく設定することにより、
シャフトが急加速された時にファンの必要以上の回転の
上昇を押えることができ、加速時のファン騒音を低下さ
せることができる。

エンジン冷却用ファンを駆動するために用いられる粘性
流体継手に於いては、入力側の短時間内でのトルク変動
に対してその機能が発揮されず、オーバシュートという
実害が発生している。

つまり、エンジンを低速域から急加速して回転上昇させ
た場合、定常回転時よりもファン回転数が高くなる。

本発明は、入力の短時間内での変化に於いても、駆動軸
のファンへの伝達トルクを一定にするために、入力軸一
→トルクリミット機構（入力軸とロータ間に配設）→粘
性流体のトルク伝達手段（ロータとカバー及びケース間
に配設）→出力（ファン回転力）というトルク伝達形式
を採用している。

特にトルクリミット機構の構成に特徴を有している。

即ち、該リミット機構は、駆動軸に固定されるリミット
ハウジングと、該ハウジングに固定される第１フエーシ
ングと、ロータに固定される第２フエーシングと、該両
フエーシング間を圧着する圧着手段を備えている。

なお本発明は温度感応タイプ流体継手にも応用すること
ができる。

即ち、温度感応のトルクオートタイプは前述の如く、温
度によりロータが収容される作動室内のシリコンオイル
量を調節しており、ＯＦＦ時には作動室内のトルク伝達
部（つまりロータとカバー及びケーシングとの間）にシ
リコンオイルが無く、そのシリコンオイルによる伝達力
は、トルクリミット機構に比べてはるかに小さいもので
ある。

よって、ＯＦＦ時にはトルクリミット機構は作動せず、
ＯＮ時のオーバシュート時のみに作用するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図および第４図は本発明のそれぞ
れ異なる実施例を示す断面図、第５図は本発明と従来品
における時間とエンジン回転数、ファン回転数との関係
を示す線図、第６図はトルク一定タイプの流体継手の基
本構造を示す断面図、第７図は自動車エンジンに使用さ
れるトルクオートタイプの粘性流体継手の基本構造を示
す断面図、．第８図はトルクオートタイプの作動特性線
図である。 図の主要部分の説明、１・・・・・・スプリングハウジ
ング、２・・・・・・シャフト、３・・・・・・スプリ
ング、４，５・・・・・・フエーシング、７・・・・・
・ロータ、８・・・・・・カハー、１０・・・・・・ケ
ース、１３・・・・・・ファン、１８，１９・・・・・
・永久磁石。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンによって駆動されるシャフト、該シャフト
   上にベアリングを介して回転自在に支承されるケース、
   該ケースに液密的に固定されるカバー、及び前記ケース
   と該カバーによって形成される空間内に収容されるロー
   夕を有し、前記ロータと前記カバー及びケースとの間に
   介在する粘性流体の剪断力により、前記シャフトの回転
   力を前記カバー及びケースに伝達する流体継手に於いて
   、前記ロータは前記シャフトまたは前記カバーにベアリ
   ングを介して回転自在に支承され、前記ロータと前記シ
   ャフト間に、前記シャフ１・上に固定され、前記シャフ
   トと一体に回転する回転ハウジングと、該ハウジングに
   固定される第１フエーシングと、前記ロータに固定され
   、該第１フエーシングに対面する第２フエーシングと、
   前記ハウジング内に配設され、前記第１フエーシングを
   前記第２フエーシングに圧着させるスプリングとを有す
   る伝達トルクリミツ１・機構を配設し、且つ該リミット
   機構に於ける前記シャフトから前記ロータへのトルク伝
   達力を、前記粘性流体の剪断と発熱による粘度低下が一
   定となった時の使用回転域での粘性流体の最大トルクよ
   りも大きく設定したことを特徴とする流体継手。 ２ エンジンによって駆動されるシャフト、該シャフト
   上にベアリングを介して回転自在に支承されるケース、
   該ケースに液密的に固定されるカバー、及び前記ケース
   と該カバーによって形成される空間内に収容されるロー
   クを有し、前記ロークと前記カバー及びケースとの間に
   介在する粘性流体の剪断力により、前記シャフトの回転
   力を前記カバー及びケースに伝達する流体継手に於いて
   、前記ロータは前記シギフｈ上にベアリングを介して回
   転自在に支承され、前記ロータと前記シャフト間に、前
   記シヱフト上に固定され、前記シャフトと一体に回転す
   る回転ハウジングと、該ハウジングに固定される永久磁
   石プレートと、前記ロータに固定され、該永久磁石プレ
   ートに対面する強磁性体プレートとを有する伝達トルク
   リミット機構を配設し、且つ該リミット機構に於ける前
   記シヱフｌ・から前記ロータへのトルク伝達力を、前記
   粘性流体の剪断と発熱による粘度低下が一定となった時
   の使用回転域での粘性流体の最大トルクよりも大きく設
   定したことを特徴とする流体継手。