JPS597844B2 - 特に内燃機関の冷却フアンのための流体摩擦クラツチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、駆動軸に対じ回動可能なクラッチケースを有
し、該ケースは分離壁によって貯蔵室と、内部に駆動板
を有する駆動室に分割され、その際該分離壁には弁によ
って閉鎖可能な開口が存在し、該開口は貯蔵室と駆動室
とを互に連結している充填制御装置を形成し、更にクラ
ッチケースに取り付けられ温度に依存して弁のレバーを
操作する作動要素を備えた、特に内燃機関の冷却ファン
のための流体摩擦クラッチに関する。

自動車の冷却装置では、冷却ファンの回転数は制御可能
なクラッチを用いてその都度の冷却の要求に適合させら
れることが多い。

特に、充填制御装置を備えた流体摩擦クラッチが使用さ
れ、該流体摩擦クラッチは、駆動軸に対して回動可能な
クラッチケースから成り、該クラッチケースは分離壁に
よって貯蔵室と、内部に駆動板を有する駆動室とに分割
されている。

上記２つの室の分離壁には、弁によって閉鎖可能な開口
があり、弁によるこの開口の開閉制御により回転モーメ
ントの伝達のために貯蔵室より１駆動室へ流入する液体
の量を制御することができる。

上記弁の操作は、現在採用されている構造では、クラッ
チの前側面に配置されているバイメタル要素を介して行
われている。

この温度感知器の形状の変化を弁に伝達するのは、ピス
トン又はいわゆるトリツピングピンを介して行われる。

冷却ファンを備えたクラッチは、それの前方に配置され
ている冷却器からの温たかい空気に触れる。

従って温度感知器は、冷却水の温度程度を表わしている
冷却空気の温度によってクラッチを制御している。

上記した如き流体摩擦クラッチは、例えばドイツ連邦共
和国特許第１２８４１８６号公報に記載されている。

自動車部門の最近の進歩によって、例えば放熱装置の前
方に強制空冷装置が配置されている場合、半径方向に吹
き出す送風機とリング状の冷却器を使用している場合、
平たい冷却器を使用し圧力の高い送風機を用いている場
合、又は空冷式エンジンのために送風機が用いられてい
る場合には、前記した様な簡単な流体摩擦クラッチは使
用不可能である。

即ち、この様な場合には、冷却空気は強制空冷装置によ
って熱せられ、又は空気は送風機を通過した後で始めて
熱せられる。

従ってクラッチは、冷却媒質又は構成部材の温度によっ
て直接制御される様になっていなければならない。

この際制御信号は、重要な位置に配置されている温度ス
イッチにより発せられ、そしてクラッチに伝達される。

上記信号伝達媒質として、圧縮空気、油又は電流が用い
られる。

これらの媒質のうちの圧縮空気又は油を使用する方法の
費用は、配管並びに必要なパッキングおよび弁のため高
価につ匂この様な空気を用いた制御装置は、米国特許第 ３８８０２６５号明細書によって公知となっている。

信号伝達を電気によって行う方法は、本質的に安価なも
のである。

流体摩擦クラッチのための磁石を用いた電気的制御装置
は、例えばドイツ連邦共和国特許公告第１２７０３３９
号公報によって公知となっている。

しかし、電磁石は費用のかかるものであり、そしてクラ
ッチに取り付ける場合、それの重い重量によって、クラ
ッチの軸承ばかりでなく駆動側の軸承、例えば送水ポン
プ又はクランク軸の軸承にも荷重をかけることになる。

本発明の目的は、例えば強制空冷装置の空気の温度、冷
却水の温度、潤滑剤の温度、内燃機関のシリンダー壁の
温度等から得られる任意の信号によって制御される安価
で軽量で且つ大なる容積を必要としない普偏的に使用可
能な流体摩擦クラッチを創成し、その際信号発生器とク
ラッチとの間の連結はできる限り簡単な方法、即ち電気
的な方法で行われるものとすることである。

上記の目的は本発明により、冒頭に述べた種類の流体摩
擦クラッチにおいて、次の様にして達成される。

温度に依存する作動要素が所要の冷却出力に依存して作
動可能でありかつ正特性サーミスタよりなる加熱装置を
備え、上記温度に依存する作動要素が、加熱時膨脹する
材料を容器内に封入し、この材料が弁レバーと作動結合
している作動ピストンを動かすようにした膨脹材料要素
であり、上記の正特性サーミスタが膨脹材料要素の容器
の外側又は内側に配置され、上記正特性サーミスタへの
電流の供給が温度スイッチにより制御されることにより
達成される。

上記した種類の加熱装置を有する作動要素、即ち膨脹材
料要素は小さく、軽く、且つ犬なる容積を必要とせず、
その上安価である。

何故ならば、該要素は他の部門でも多数使用されるもの
であるからである。

電気的に加熱される温度感知器は、それ自体公知となっ
ており、そしてドイツ連邦共和国特許公告第１２８４７
２１号公報において、流体摩擦クラッチに関連して記述
されている。

しかし上記特許公告公報には、制御要素の加熱がクラッ
チの機能にとって決定的な事柄であるのにもかかわらず
、加熱に関しての詳細な説明がなされていなし・。

膨脹材料要素を電気的加熱装置によって加熱する際、膨
脹材料の温度、従って体積の変化は周囲の温度に依存す
る。

周囲の温度は、年間を通じてー２０℃から＋３５℃の間
を変動する。

従って、正しい時点にクラッチを接続するということは
疑問とされる。

この様な欠点は、制御装置を、加熱装置を含めて、注意
深く隔離することでは除去することができない。

何故ならば、この場合には電流が切られた後の膨脹材料
の冷却に非常に長い時間を要し、そのため確実な制御可
能性が前同様に疑問となって来るからである。

本発明により、それ自体公知の膨脹材料要素を正特性サ
ーミスタを用いて加熱することにより、上記した如き欠
点が除去される。

上記した正特性サーミスタは、低温の状態では適合した
電流を流し、そしてその際自体を非常に速く加熱する。

それ自体の温度が上昇するにつれて内部抵抗も増大し、
かくして最後に、その都度到達する一定の温度では、内
部抵抗が非常に大になり、電流がもはや流れなくなる。

かくして、正特性サーミスタはもはやそれ以上加熱され
ない。

温度が下降する場合には、抵抗が再び減少し、従って電
流が再び流れ始める。

この様な整温特性により、正特性サーミスタは温度に依
存する規正過程に都合よく利用される。

何故ならば、この整温特性によって、熱伝導又は輻射に
よる損失は直ちにそして非常に精密に補充されるからで
ある。

従来の如き温度に無関係な加熱抵抗を用いて加熱する場
合には、加熱の制御が不可能なため膨脹材料要素のピス
トンが非常に大なる超過行程を移動し、その結果電流が
断たれた時クラッチの戻り時間が許容し難い程度に長引
かせられるのに対し、本発明により使用された正特性サ
ーミスタの特性により、上記超過行程は最小におさえる
ことができ、或いは実技上超過行程を避けることができ
る。

本発明の一つの実施例では、正特性サーミスタを有する
膨脹材料要素がクラッチ正面の中心に、クラッチに対し
て回動可能に支承されている。

この様にして、膨脹材料要素を周囲（例えば送風機の枠
）で支えることによって、集電環なしで電流を供給する
ことができる。

膨脹材料要素のピストンと弁のレバーとの間に働らく軸
方向の力を伝達するために、推力軸承が設けられ、該軸
承は球軸承又ｃ劃傘擦軸承として形成されているのが特
に有利である。

この様にして位置固定した膨脹材料要素とクラッチの弁
レバーとの間の相対的な回転が容易になる。

本発明の別の形成では、何等かの原因で膨脹材料が過熱
された際、ピストンと弁レバーに大なる圧力荷重がかか
るのを避けるため、本発明により弁レバーは少くともピ
ストン軸の範囲が弾性を有する材料、例えばばね鋼によ
って造られている。

本発明のその他の特徴並びに長所を、図示の実施例によ
り説明する。

第１図には、冷却剤循環装置を有する内燃機関２０が図
式的に示され、該内燃機関には本発明による流体摩擦ク
ラッチが使用されている。

内燃機関２０は、冷却剤導管２４および２５を介して冷
却器２１と任意の態様で結合している。

冷却器の背後で内燃機関の前方には、本発明による流体
摩擦クラッチと結合した送風機２２が示されており、該
送風機は公知の態様で内燃機関のクランクシャフトによ
って駆動されている。

図示されている実施例では、冷却剤還流導管２４の中に
電気スイッチとして形成された温度感知器２３が配置さ
れており、該感知器は流体摩擦クラッチを制御するため
の電気信号を発生する。

第１図には、更に流体摩擦クラッチを制御するために役
立つ、電気的に加熱される膨脹材料要素８が図式的に示
されており、該要素は例えば加熱電流導線１９を介して
温度感知器２３と結合している。

第２図には、本発明による流体摩擦クラッチが、第１図
よりも拡大された尺度で表現された断面図で示されてい
る。

流体摩擦クラッチはクラッチ前側而１を有し、該前側面
には、任意の態様で送風器ファン１７が固着されるか、
又はクラッチ前側面１と１体に形成されている。

分離壁２は、背後壁１６を有するクラッチの内部を、貯
蔵室２ａおよび駆動室１５に分離している。

駆動室１５の内部には、公知の態様で駆動板２６が配置
されている。

分離壁２は駆動室１５への油流入孔３を備え、該孔は例
えば弁レバー４により開放され又は閉鎖される。

軸承５により旋回可能に支承されている弁レバー４を作
動させるために膨脹材料要素８が用いられ、該要素は軸
帯部１１を有するピストン１０を介して圧力ばね１３の
作用に抗し、そして起動プッシュ１２を介し弁レバー４
の起動円板１４を圧しており、かくして弁レバーを動か
す。

弁レバー４は、分離壁２に対して圧力ばね６により支え
られている。

クラッチ前側而１には軸承９が設けられ、その中に膨脹
材料要素８が保持されている。

膨脹材料要素８は、公知の態様で、中空空間の内部に、
加熱された際に膨脹する材料２９、例えばろうを包含し
、該ろうは膜２８を介してピストン１０に作用を伝える
。

加熱された場合該膨脹材料は、一定温度に達すると固体
から液体に転移するために著るしく膨脹し、そしてピス
トン１０に比較的強い圧力を加える。

膨脹材料要素８が適当に加熱されると、ピストン１０は
（図面では）右方に向って推移させられ、かくして弁レ
バー４は油流入孔を閉鎖しそしてクラッチは遮断される
。

望ましい温度状態を達成するため、膨脹材料要素８の容
器上又は容器の中に、本発明により正特性サーミスタ１
８が配置され、該サーミスタは加熱電流導線１９と結合
されている。

この際正特性サーミスタ１８の加熱は、内燃機関の一定
の部材の温度又は付加物、例えば加圧空気、冷却水（第
１図に示す）、潤滑剤、シリンダー壁等の温度に依存し
て行われる。

このためには、温度感知器２３を夫々の内燃機関部材又
は流体（加圧空気、冷却水、潤滑剤）と熱的に接触状態
に置けばよい。

電流供給装置に故障が起きた時、冷却流体又は内燃機関
部材の過熱を避けるため、温度感知器によって制御され
そして正特性サーミスタを加熱する電気回路に電流が流
れない場合、送風機クラッチが連結されるようになって
いる。

それ故、クラッチが遮断されている時には、正特性サー
ミスタに電圧が印加されていなければならないし、その
逆も成り立たなければならない。

実際上、送風機のクラッチが連結されるのは、自動車の
運転時間の約５％の時間にすぎないことが知られている
。

このことは、膨脹材料要素８への電流供給が運転時間の
約９５％の間行われても・なければならないことを意味
する。

本発明により正特性サーミスタ１８を用いて加熱されて
いる膨脹材料要素８の特性は、上記した状態に最も適し
たものである。

何故ならば、この際冷却されることによる損失だけを補
充する僅かな電流が流れているのみとなっているからで
ある。

正特性サーミスタが、流れる電流が減少し或いは電流の
供給が遮断されて冷却すると、ピストン１０は圧力ばね
１３によって再び（図では左方に向って）膨脹材料要素
８の容器の内部に押込まれ、そして油流入孔３は、弁レ
バー４がはね６の作用で（図では左方に向って）分離壁
２から移動するので、多少開放される。

図示の実施例では、正特性サーミスタ１８を有する膨脹
材料要素８は、クラッチ前側而１の中心又は軸線Ｔ上に
、クラッチに対して回動可能に支承されている。

起動プッシュ１２、圧力ばね１３および起動円板１４に
よって形成されている推力軸承は、すでに前述した如く
、膨脹材料要素８のピストン１０と弁レバー４との間の
軸方向に作用する力を伝達するのに役立っている。

膨脹材料要素８の内部にある膨脹材料２９が過熱され、
ピストン１０と弁レバー４とに大なる荷重がかかつて変
形するのを避けるため、弁レバー４は少くともピストン
軸線１の近くの部分が弾性を有する材料（例えばばね鋼
）によって造られている。

しかしまた、弁レバー４は、第２図に示されている様に
、クラッチ軸の範囲において、ピストンの先端が自由に
通過でき、る様な孔を有することも可能である。

本発明は、添附図而に表現されそして説明された実施例
に限定されるものではなく、特に流体摩擦クラッチの形
成は、添附図面に示す実施例と異なったものを選択する
ことも可能である。

重要なことは、貯蔵室と駆動室との間の分離壁にある油
流入孔の弁の操作が、正特性サーミスタを用いて加熱さ
れる温度に依存する作動要素３０を用いて行われるとい
うことである。

それ故本発明は、専門家によるすべての変形や改良を包
括し、そして記述されそして／または図示された特徴お
よび手段の一部を組み合わせたものも包含するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷却装置と送風機とを有する内燃機関の図式図
、第２図は本発明による流体摩擦クラッチの一つの実施
例の断面図である。 １・・・・・・クラッチ前側面、４・・・・・・弁レバ
ー、８・・・・・・膨脹材料要素、１０・・・・・・ピ
ストン、１ ２ ， １ ３，１４・・・・・・推力軸
受、１８・・・・・・正特性サーミスタ、２３・・・・
・・温度スイッチ、２９・・・・・・膨脹材料、３０・
・・・・・作動要素。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動軸に対じ回動可能なクラッチケースを具備し、
   このクラッチケースが分離壁によって貯蔵室と内部に駆
   動板を有する駆動室に分割され、その際該分離壁には弁
   によって閉鎖可能な一つの開口が存在し、該開口は貯蔵
   室と駆動室とを互に連結しており、更にクラッチケース
   に取り付けられ温度に依存して弁レバーを操作する作動
   要素を有し、それによって回転モーメントの伝達のため
   に駆動室へ流入させる液体の量を制御する充填制御性能
   を有する、特に内燃機関の冷却ファンのための流体摩擦
   クラッチにおいて、温度に依存する作動要素が所要の冷
   却出力に依存して作動可能でありかつ正特性サーミスタ
   よりなる加熱装置を備え、上記温度に依存する作動要素
   が加熱時膨脹する材料を容器内に封入し、この材料が弁
   レバーと作動結合している作動ピストンを動かすように
   した膨脹材料要素であり、上記の正特性サーミスタが膨
   脹材料要素の容器の外側又は内側に配置され、上記正特
   性サーミスタへの電流の供給が温度スイッチにより制御
   されることを特徴とする流体クラッチ。 ２ 正特性サーミスタを有する膨脹材料要素が、クラッ
   チ前側而１の中心に、クラッチに対して相対回転可能に
   支承されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の流体摩擦クラッチ。 ３ 軸力向の力を伝達するため膨脹材料要素のピストン
   と弁レバーとの間に推力軸承が設けられていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の流体
   摩擦クラッチ。 ４ 弁レバーが、少くとも膨脹材料要素のピストン軸の
   範囲にて弾性を有する材料によって造られていることを
   特徴とする特許請求の範囲第３項記載の流体摩擦クラッ
   チ。