JPS59131040A - 内燃機関の冷却空気フアン用の液体摩擦クラツチ - Google Patents

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、内燃機関の冷却空気ファンを駆動するための
液体摩擦クラッチもしくは粘性クラッチに関する。

極めて異なる構造形式のファン用粘性クラッチが公知で
あり、このばあいクラッチから伝達されるトルクは内燃
機関の運転温度に関連して制御される。例えばアメリカ
合衆国特許第２８（４） ３８２４４号明細書によればせん断面を形成する２つの
構成部材の間の間隔が温度に関連して変えられる。別の
構成では粘性液体の充填レベルが温度に関連して調整さ
れる。従って例えばＰイツ連邦共和国特許出願公告第１
４２５２４４号明細書によれば粘性液体を含有する室は
壁の軸方向移動によって、湿らされる有効せん断面大き
さが変わるように変えられる。別の形式の充填レベル調
整は例えばＰイツ連邦共和国特許出願公開第２８０３９
７５号明細書から公知であり、このばあい作業室から連
続的に粘性液体が貯蔵室内に映み上げられかつ貯蔵室か
ら作業室内への流入は温度に関連して制御される。

更にドイツ連邦共和国特許第２２１２３６７号明細書か
らファン用粘性クラッチが公知であり、このばあい伝達
されるトルクは２つの異なるパラメータに関連して制御
される。クラッチは駆動される回転体を有しており、該
回転体は粘性液体用の作業室と貯蔵室との間の仕切壁と
して形成されている。この仕切壁内には弁開口が設けら
れており、該弁開口の大きさは回転数並びに温度に関連
して制御される。回転数に関連した制御は、所定の駆動
回転数以上で伝達されるトルクを減少させるのに役立つ
。温度に関連した制御は内燃機関の冷却器から到達する
冷却空気に応答しかつ温度の増大に伴ってトルク伝達の
増大を生せしめる。温度の増大に伴って伝達されるトル
クが増大される。

前記すべてのファン用粘性クラッチは、最大のトルクが
伝達されるばあい駆動回転数とは無関係に比較的低い出
力回転数を維持するかもしくは上回らないように設計さ
れている。このばあい駆動回転数が高いと過度に高いス
リップ値が生じ、これによってファン用粘性クラッチの
内部で不都合に高い熱が発生する。このような極端なば
あいのためにもファン用粘性クラッチを不変に設計する
ために、すべての材料は粘性液体を含めて相応に温度に
対する抵抗力を有しかつ更に異なる温度膨張のために増
大する支承遊びを制限する防護手段が講じられねばなら
な（７） い。

本発明の課題は、費用を最小にして不都合に高い熱発生
を避け、このばあいファン用粘性クラッチの運転特性が
低下させられないような、冒頭に述べた形式のファン用
粘性クラッチを提供することにある。

本発明の構成によれば、少なくとも部分的に粘性液体に
よって充填された作業室を形成するケーシングと、ケー
シングに対して相対的に回転可能に作業室内に配置され
た回転体と、作業室内でせん断ヤヤツプを形成して互い
に向かい合って位置する、一方ではケーシングにかつ他
方では回転体に設けられだせん断面と、内燃機関の運転
温度に応答する第１のトルク制御装置とを有していて、
該トルク制御装置が温度の増大に伴ってケーシングおよ
び回転体のせん断面の間で伝達されるトルクを高めるよ
うになっている形式の、内燃機関の冷却空気ファン用の
液体摩擦クラッチにおいて、液体摩擦クラッチの運転温
度に応答する第２のトルク制御装置が設（８） けられていて、該トルク制御装置が温度の増大に伴って
、ケーシングおよび回転体のせん断面の間で伝達するト
ルクを第１のトルク制御装置とは無関係に液体摩擦クラ
ッチの運転温度の所定の値以上で減少させるようになっ
ている。

本発明においては伝達されるトルクは内燃機関の運転温
度に関連してばかりでなく、附加的にファン用粘性クラ
ッチ自体の運転温度に関連しても、伝達されるトルクが
運転温度が増大したばあい減少されるように制御される
。このようにしてファン用粘性クラッチの出力回転数が
減少され、これによってクラッチのスリップは増大する
けれども、同時にファンの入力、ひいては熱に変換され
かつクラッチの運転温度を規定するクラッチの損失出力
が減少される。前記ｉ置によってファン用粘性クラッチ
の内部の不都合な温度上昇が阻止される。

本発明では原則的には、どのような形式でファン用粘性
クラッチの内部で伝達されるトルクが変えられるかとは
無関係である。せん断ギャツゾにおいて粘性液体の充填
レベルが変化するファン用粘性クラッチのばあい有利に
はファン用粘性クラッチのケーシング内又はケーシング
にバイメタル素子が配置されており、該バイメタル素子
は運転温度が上昇したばあいに充填レベル減少を生ぜし
める。このばあい有利には弁装置が外側に位置する第１
のバイメタル素子並びに内側に位置する第２のバイメタ
ル素子によって共通に制御される。これによって構成上
の費用は最小限に減少される。

次に図示の実施例につき本発明を説明する。

内燃機関の冷却ファン用の第１図で図示された液体摩擦
クラッチはケーシング１と、ケーシング１内に配置され
た回転体３とを有している０ケーシング１はケーシング
背壁５でころがり軸受け７を介して回転可能に駆動軸９
に支承されている。ケーシング背壁５は一体に成形され
た部分的にのみ図示されたファン羽根１１を有している
。ケーシング背壁５はケーシング前壁１３と協働して粘
性液体を含有するシールされた室を形成しており、該室
は仕切壁１５によって作業室１７と貯蔵室１９とに分割
されている。作業室１７はケーシング背壁５と仕切壁１
５とによって制限されていてかつ貯蔵室１９はケーシン
グ前壁１３と仕切壁１５とによって制限されている。回
転体３は作業室１７内に配置されていてかつ駆動軸１９
と回動不能に結合されている。貯蔵室１９内では仕切壁
１５に弁レバー２１が設けられており、該弁レバー２１
は仕切壁１５内の弁開口２３を開放又は閉鎖できる。弁
レバー２１は開放方向で初ばね力をかけられている。ケ
ーシング前壁１３内には操作ビン２５が軸方向に移動可
能に案内されていて、該操作Ｖン２５はバイメタル素子
としての温度を感知する制御部材の運動を弁レバー２１
に伝達する。バイメタル素子２Ｔはケーシング１の外側
でケーシング前壁１３から間隔をおいて保持体２９に固
定されている。弁レバー２１とケーシング前壁１３との
間にはバイメタル素子３１としての温度を感知する別の
制御部材が配置されており、前記バイメタル素子は弁レ
バーの縦長の形状を有している。バイメタル素子３１は
操作ピン２５を通過させるだめの開口３２を備えていて
かつ弁レバーと共に仕切壁１５に固定されている。

前記ファン用粘性クラッチの原則的な作用形式は次の通
りである。

回転体３は作業室１７内で一方ではケーシング背壁５と
共にかつ他方では仕切壁１５と共に定のトルクが回転体
３からケーシング１に伝達され、これによってファン羽
根が駆動される。

粘性液体のせん断力な介した力伝達はファン用粘性クラ
ッチを完全に接続したばあい、駆動軸９の駆動回転数が
所定の値以上に著しく上昇したばあいですら、ファン羽
根１１の回転数が所定の値を上回らないように同調させ
られる。このようにして例えばファン羽根１１の騒音発
生並びにファン羽根の大刀が制限される。作業室（１１
） １７０半径方向で外側範囲には例えば突起としてのポン
プ装置３５が配置されており、該ポンプ装置は回転体３
とケーシング１との相対回動時に仕切壁１５の開口３７
を介して連続的に粘性液体を作業室１７から貯蔵室１９
内に汲み上げる。ファン用粘性クラッチのトルク伝達は
、貯蔵室１９から弁開口２３を介してせん断面ギャップ
３３に向かう粘性液体の流入が制御されることによって
制御される。流入はバイメタル素子２７によって操作−
ン２５と弁レバー２１とを介して制御される。バイメタ
ル素子２７は内燃機関の冷却器から到達する冷却空気に
さらされかつ温度が上昇したばあいに著しく彎曲するの
で、弁開口２３が開放されかつファン羽根１１が駆動さ
れる。温度が下ったばあいにはバイメタル素子２７は伸
張するので、弁開口２３は部分的に又は完全におおわれ
る。回転体３とケーシング１とが相対回動するばあいポ
ンプ装置３５は常時作業するので、作業室１７内の粘性
液体は汲みつくされかつトルク伝達は中断さく１２） れる。

この限りではファン用粘性クラッチの作用はドイツ連邦
共和国特許第２８０３９７５号明細書で周知のものと相
応している。しかし問題点は一方では最大トルク伝達の
ばあいにファン羽根の最大回転数を比較的低く維持する
ことが望まれるということと、他方では内燃機関の比較
的高い定格回転数とから生ずる。完全に接続されたファ
ン用粘性クラッチが長い時間内燃機関の高い回転数で運
転されたばあい、この際に回転体３とケーシング１との
間で著しいスリップが生ずることによって高い熱が発生
する。ファン用粘性クラッチはこのようにして自体極め
て著しく加熱される。このことは不都合なことである。

何故ならば粘性液体の粘性が著しい加熱によって減少さ
れ、これによってトルク伝達が妨げられるからである。

更に粘性液体の耐用寿命もこのような温度ピークによっ
て著しく縮められる。ファン用粘性クラッチに使用され
るすべての材料はこのような高い温度のために設計され
ねばならない。せん断面ギャップ３１のギヤツノ幅は正
確に守らなくてよい。何故ならば通常使用されるころが
り軸受け７が外レースと内レースとの温度差が大きいば
あい大きな走行遊びを得るからである。

前記問題点を回避するために、ケーシング前壁１３と弁
レバー２１との間の貯蔵室１９内に別のバイメタル素子
３１が設けられており、このバイメタル素子３１はファ
ン用粘性クラッチの内部において形成される温度に直接
さらされる。ファン用粘性クラッチのだめの通常の温度
範囲では、即ち遮断状態では並びにファン用粘性クラッ
チが完全に接続されたばあいには、バイメタル素子３１
の自由端部はその固有ばね力に基づいてケーシング前壁
１３に接触するか又は少なくとも弁レバー２１から、弁
レバーの機能を妨げないような間隔を有する。ファン用
粘性クラッチの運転温度が所定の値以上に上昇したばあ
いに始めて、バイメタル素子３１は弁レバー２１を仕切
壁１５の方向に負荷しひいては弁開口２３を狭める。こ
れによってファン用粘性クラッチのトルク伝達能力が減
少させられる。このばあいスリップが増大するけれども
、内部温度を生ぜしめる損失出力は著しく減少される。

このばあいファン出力は減少するけれども、完全に遮断
されないバランス状態が生ずる。

これによって一方では冷却空気出力が生じかつ他方では
自己加熱が減少される。

第２図乃至第４図は両バイメタル素子２７゜３１の異な
る運転位置が概略的に図示されている。第２図ではファ
ン用粘性クラッチは完全に遮断された状態で示されてい
る。バイメタル素子２７は冷却器から到達する冷却空気
によってわずかにのみ負荷されるので、バイメタル素子
２７はほぼ伸張した位置を維持しかつ操作−ン２５を介
して弁レバー２５を仕切壁１５と接触状態で維持しかつ
弁開口２３を閉鎖する。これによって回転体３とケーシ
ング１との間の力伝達が中断される。ファン用粘性クラ
ッチ内部の温度は、バイメタル素子３１が基本位置を占
め（１５） るように低くされており、この基本位置ではバイメタル
素子３１はケーシング前壁の内側にほぼ当接しかつ弁レ
バー２１に影響を及ぼさない第６図はファン用粘性クラ
ッチの完全に接続された運転状態を図示している。冷却
空気温度によってバイメタル素子２７は著しく彎曲され
ている。弁レバー２１は固有の初ばね力に基づき弁開口
５を開放するので、粘性液体は貯蔵室１９から作業室１
７内に流れかつファン羽根１１は所定の伝達能力で駆動
される。

第４図は、ファン用粘性クラッチが第６図による完全接
続状態で所定の時間を越えて特に高い駆動回転数で駆動
されるばあいに生ずる運転状態を図示している。ファン
用粘性クラッチの運転温度の上昇に伴ってバイメタル素
子２７は弁開口２３の方向に移動する。バイメタル素子
は弁レバー２１を弁開口２３に向けて押しかつ弁開口２
３を通る粘性液体の流過量を減少させる。これに関連し
た伝達されるトルクの低下は（１６） 損失出力を減少させるので、バランス状態が生ずる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図は本
発明によるファン用粘性クラッチの縦断面図、第２図、
第３図および第４図は第１図のクラッチの種々の運転状
態を示した図である。 １・・ケーシング、３・・・回転体、５・・・ケーシン
グ背壁、７・・・ころがり軸受け、１１・・・ファン羽
根、１３・・・ケーシング前壁、１５・・・仕切壁、１
７・・・作業室、１９・・・貯蔵室、２１・・・弁レバ
ー、２３・・・弁開口、２５・・・操作ぎン、２７．３
１・・・バイメタル素子、２９・・・保持体、３２．３
７・・・開口、３３・・・せん断面ギャップ、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　内燃機関の冷却空気ファン用の液体摩擦クラッチ
   であって、少なくとも部分的に粘性液体によって充填さ
   れた作業室（１７）を形成するケーシング（１）と、ケ
   ーシング（１）に対して相対的に回転可能に作業室（１
   ７）内に配置された回転体（３）と、作業室内でせん断
   ギャップ（３３）を形成して互いに向かい合って位置す
   る、一方ではケーシング（１）にかつ他方では回転体（
   ３）に設けられだせん断面と、内燃機関の運転温度に応
   答する第１のトルク制御装置（２５，２７）とを有して
   おり、該トルク制御装置が温度の増大に伴って、ケーシ
   ング（１）および回転体（３）のせん断面の間で伝達さ
   れるトルクを高めるようになっている形式のものにおい
   て、液体摩擦クラッチの運転温度に応答する第２のトル
   ク制御装置（３１）が設けられており、該トルク制御装
   置が温度の増大に伴って、ケーシング（１）および回転
   体（３）のせん断面の間で伝達されるトルクを第１のト
   ルク制御装置（２５，２７）とは無関係に液体摩擦クラ
   ッチの運転温度の所定の値以上で減少させるようになっ
   ていることを特徴とする内燃機関の冷却空気ファン用の
   液体摩擦クラッチ。 ２、ケーシング（１）が粘性液体用の貯蔵室（１９）を
   有しており、該貯蔵室が仕切壁（１５）によって作業室
   （１７）から仕切られており、更にケーシング（１）と
   回転体（３）とが相対回転したばあいに作用するポンプ
   装置（３５）が設けられており、該ポンプ装置が相対回
   転時に粘性液体を作業室から貯蔵室内に搬送するように
   なっており、更に貯蔵室が貯蔵室から作業室への粘性液
   体の流れを制御する弁装置（２１，２３）を介して作業
   室と接続されており、更に第１のトルク制御装置が弁装
   置（２１，２３）を温度の増大に伴って開放しかつ第２
   のトルク制御装置が弁装置（２Ｌ　　２３）を温度の増
   大に伴って閉鎖するようになっている特許請求の範囲第
   １項記載の液体摩擦クラッチ。 ３、第１のトルク制御装置がケーシング（１）の外側に
   配置された、弁装置（２１，２３）を制御する第１のバ
   イメタル素子（２７）をかつ第２のトルク制御装置がケ
   ーシング（１）の内側に配置された弁装置（２１，２３
   ）を制御する第２のバイメタル素子（３１）を有してい
   る特許請求の範囲第２項記載の液体摩擦クラッチ。 ４、弁装置（２１，２３）が仕切壁（１５）内の弁開口
   （２３）と、弁開口（２３）を閉鎖するために貯蔵室（
   １９）内に配置された弁レバー（２１）とを有しており
   、更に両バイメタル素子（２７，３１）が共通に弁レバ
   ー（２１）を制御するようになっている特許請求の範囲
   第６項記載の液体摩擦クラッチ。 ５、第１のバイメタル素子（２７）がケーシング（１）
   を滑動可能に貫通する一ン（２５）を介して、弁開口（
   ２３）を温度の増大に伴って拡大しかつ温度の低下に伴
   って縮小するように、弁レバー（２１）に作用しており
   、更に第２のバイメタル素子（３１）が貯蔵室（１９）
   内に配置されていてかつ、弁開口（２３）を所定の温度
   値以上の温度の増大に伴って縮小しかつ温度の低下に伴
   って再び拡大するように、弁レバー（２１）に作用して
   いる特許請求の範囲第４項記載の液体摩擦クラッチ。 ６、弁レバー（２１）が弁開口（２３）を開放する位置
   にばね弾性的に初ばね力をかけられておりかつ第２のバ
   イメタル素子（３１）が所定の温度値以下の温度で弁レ
   バー（２１）との作用連結を解除されている特許請求の
   範囲第５項記載の液体摩擦クラッチ。 Ｚ　弁レバー（２１）と第２のバイメタル素子（６） （３１）とが縦長の形状を有していてかつ弁開口（２３
   ）とは反対側の端部で互いに重ね合わされて一緒に仕切
   壁（１５）に固定されている特許請求の範囲第６項記載
   の液体摩擦クラッチ。 ８、第２のバイメタル素子（３１）が弁レバー（２１）
   と第１のバイメタル素子（２７）との間に配置されてお
   り、更にピア（２５）が第２のバイメタル素子（３１）
   の開口（３２）を貫通している特許請求の範囲第５項乃
   至第７項のいずれか１項記載の液体摩擦クラッチ。