JPS607127B2 - 液体摩擦クラツチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、駆動軸と、この駆動軸に対して相対回転可能
に支持されるクラッチハウジングと、このクラッチハウ
ジング内において隔壁により区分される動作空間および
液だめ空間と、動作空間内に設けられて駆動軸に相対回
転しないように結合される円板状駆動板とをもち、隔壁
にあって弁レバーにより閉鎖可能な流入関口を介して液
だめ空間が動作空間につながり、また隔壁にある戻り関
口およびこれに蓮適する戻り通路を介して動作空間が液
だめ空間につながり、駆動板により連行されて回転する
粘性液体が流入関口および戻り関口を介して液だめ空間
と動作空間との間で循環可能であり、この粘性液体を介
して駆動板からクラッチハウジングヘトルクが伝達可能
である、液体摩擦クラッチに関する。

この種のクラッチは、例えばドイツ連邦共和国特許第１
２８４１８６号明細書から公知であり、自動車用液袷内
燃機関の送風機用クラッチとして使用される。

クラッチが切離されていると、粘性液体のほとんど全部
が液だめ空間内にあり、したがってクラッチハウジング
に取り付けられる送風機は、クラッチハウジングと駆動
軸との間の軸受摩擦、およびクラッチハウジングと駆動
板との間の動作間隙における空気摩擦のみによって、駆
動軸に連行されて回転する。この場合クラッチの従動回
転数したがって送風機の回転数は比較的低く、しかも大
型トラック用送風機では大きな反抗トルクのため、従動
回転数が毎分約３００回転の非常に低い値へ低下するこ
とがある。温度が上昇してバイメタルにより弁が開かれ
ると、隔壁にある流入閉口を通って液だめ空間から動作
空間へ粘性液体が供給される。一方動作空間内の粘性液
体は、ポンプ機構としてのじやま体により動作空間から
隔壁にある戻り開口にある液だめ空間へ戻されるので、
弁が開いているとき、液だめ空間と動作空間との間で液
体の循環が行なわれる。クラッチハウジングの液だめ空
間内にある粘性液体は、回転するクラッチハウジングに
連行されて回転し、遠０力により半径方向外方へ放出さ
れて、液だめ空間の内周壁に沿う液体環を形成する。

この液体環の液体圧力は、液体に加えられる遠心力に比
例し、したがってクラッチハウジングの回転数すなわち
従動回転数の２乗に比例している。弁が開いているとき
、液だめ空間内の液体は、隔壁にある流入閉口を通って
動作空間へ達する。このように流入閉口を経て液だめ空
間から動作空間へ流入する液体の量は、液体環の圧力し
たがってクラッチハウジングの従動回転数のみに関係す
るので、クラッチが切り離されているときまたはクラッ
チハウジングの従動回転数が低い場合、液だめ空間から
動作空間への液体流入量は少ない。一方隔壁の戻り関口
の所に設けられるポンプ機構としてのじやま体は、駆動
板と共同作用して動作空間から粘性液体を液だめ空間へ
排出するので、動作空間から液だめ空間への液体戻し量
は、駆動板と隔壁（クラッチハウジング）との相対回転
数、すなわちクラッチの駆動回転数と従動回転数との差
に関係している。

したがってクラッチの特定の駆動回転数に対して従動回
転数が低い場合、流入関口を通って液ため空間から動作
空間への液体流入量は少ないのに反し、駆動回転数と従
動回転数との差は大きいので、動作空間から戻り開□を
通って液だめ空間へ排出される液体量は多く、したがっ
て動作空間内に残る液体量は少なくなってしまい、所望
のトルク伝達が行なわれなくなる。

すなわちクラッチの従鰯回転数が低に場合には、動作空
間への液体の充填が遅れ、同時にクラッチの駆動回転数
と従動回転数との差が大きいため動作空間から液体の排
出が比較的遠く行なわれてしまう。特に粘性液体の粘度
が高く、例えば０．０１５〆／ｓｅｃまたは１５，００
０センチストークス以上では不利である。なぜならば、
これによりクラッチの接続したがって送風機の加速が遅
延し、内燃機関が過熱する可能性があるからである。ク
ラッチ接続の遅延は、内燃機関の出力が急速に増大する
と特に危険である。粘性液体は低温では非常に粘度が高
いので、液だめ空間から流入閉口を通って動作空間へ流
入するのは全く困難である。直径が大きくかつ駆動トル
クが大きい送風機では、数分間のクラッチ接続遅延が生
ずるので、負荷の急速な上昇の際内燃機関の冷却はもは
や保証されない。したがって本発明の課題は、液だめ空
間から動作空間への粘性液体の供給を駆動回転数と従動
回転数との差に関係して行ない、低に従動回転数におい
ても液だめ空間から動作空間への液体流入を保証するこ
とである。

この課題を解決するため本発明によれば、液だめ空間内
に、駆動軸に相対回転しないように結合される付加的な
円板状回転板が設けられて、液だめ空間の粘性液体に没
入可能であり、流入開□が回転板の外径の範囲に位置し
ている。

こうして本発明によれば、駆動軸に設けられている回転
板はクラッチハウジングに対して相対回転するので、ク
ラッチハウジングの液だめ空間内で回転板に連行されて
回転する液体環は、従動部分としてのクラッチハウジン
グに対して、駆動回転数と従動回転数との差の回転数で
回転し、クラッチハウジングの従動回転数が低いほどこ
の差の回転数は大きく、したがって液体環の遠心力によ
り生ずる圧力も高くなる。

こうしてクラッチが切り離されているときまたはクラッ
チの従動回転数が低い場合にも、液だめ空間から動作空
間への粘性液体の供給が可能となる。弁が開いていると
、この圧力に応じて液だめ空間から流入関口を経て動作
空間へ粘性液体を供給することができる。したがってク
ラッチの従動回転数が低いと、通常はほぼ一定の駆動回
転数との差したがって液体圧力が高くなるので、動作空
間への粘性流体の供給が保証され、クラッチの接続の遅
延が効果的に回避される。さらに本発明による回転板に
よって、液だめ空間内にある粘性液体が、回転板と液体
との摩擦により熱くなり、それによって液体の粘度が低
下し、動作空間への液体の流入条件が改善される。本発
明の実施態様では、液だめ空間から動作空間への流入関
口が回転板のほぼ外径の所に位置しているので、回転板
の回転に基〈遠心力による粘性液体の圧力上昇を、流入
開□を通して粘性液体の供給に有利に利用することがで
きる。

′本発明の別の実施態様では、回転板とクラッチハウジ
ングとの間に、トルクの伝達に役だつ付加的な動作間隙
（付加間隙）が形成されている。

この付加間隙により、液だめ空間内の粘性液体が回転板
との摩擦熱のため速かに熱くなり、それによって液体の
粘度が低下する。またこの付加間隙は、駆動板の所にお
ける動作間隙と同様にトルクの伝達に役だつので、クラ
ッチのいわゆる空転回転数すなわち最低従動回転数を高
く設定することができる。空転回転数が上昇することに
より、動作空間への粘性液体の流入も改善される。さら
に本発明の実施態様では、回転板に複数の通過閉口が設
けられており、これらの通過開□が回転板の前面から付
加間隙への粘性液体の流入を可能にするので、付加間隙
におけるトルクの伝達性を高める。

本発明の他の実施態様によれば、回転板に複数の溝ある
いは翼が設けられて、流入開□への粘性液体の流入を改
善する。

本発明のさらに他の実施態様によれば、流入閉口の範囲
にポンプ機構としてのじやま体が設けられて、回転板に
連行されて旋回する粘性流体を偏向して、流入閉口を通
って動作空間への流入を促進する。

また本発明の別の実施態様では、液だめ空間において戻
り通路の範囲にじやま体が設けられて、動作空間から液
だめ空間への液体の戻りを遅らせる。

すなわちこのじやま体のため、回転板により連行される
液体が戻り通路へ流入しようとして、この戻り通路から
液だめ空間へ戻る戻り液体の流れを阻止するので、液だ
め空間への液体の戻りが遅くなり、その結果動作空間か
らの液体排出が遅くなる。動作空間からの液体排出の遅
延は、動作空間内における粘性液体の充満したがってク
ラッチの接続を改善する。本発明の実施態様では、じや
ま体は隔壁およびこれに対向する帯板と共に回転板の外
周範囲の一部を包囲して、回転する液体の捕集ポケット
を形成しているので、戻り流の阻止効果したがって動作
空間からの液体排出の遅延効果がさらに大きくなる。

本発明のさらに別の実施態様では、液だめ空間と動作空
間とを運通する付加孔が隔壁に設けられているので、弁
が閉鎖されているとき、液だめ空間から動作空間への粘
性液体の付加的な流入が行なわれる。

これによりクラッチの空転回転数が高められ「 したが
ってクラッチの接続特性が改善される。本発明の他の実
施態様によれば、付加孔の範囲にじやま体または捕集ポ
ケットを設けることにより、付加的な液体流入を増大す
ることができる。

こうして本発明により、クラッチの低い従動回転数すな
わち低い送風機回転数において、液だめ空間から動作空
間への液体の流入を増大することができる。クラッチの
従動回転数が空転回転数から完全接続回転数まで除々に
上昇することにより、もはや接続の遅延が生じないから
、このような本発明による液体摩擦クラッチを備えた内
燃機関は過熱に対して保護される。

さらに本発明によればこのようなクラッチに従来より大
きい粘性の液体を使用することができるので、一層大き
いトルクが伝達可能となる。本発明の実施例を図面によ
り以下に詳細に説明する。

第１図は、なるべく液冷内燃機関用送風機を駆動するの
に使用できる液体摩擦クラッチを示している。

このクラッチの駆動軸１は、内燃機関または内燃機関の
補機によって駆動される。円板状駆動板２が駆動麹１に
相対回転しないつうに結合されており、この駆動板は、
クラッチハウジングの本体３と隔壁７との間に存在する
。ハウジング本体３の外周には、内燃機関の水冷却器用
冷却空気流を発生させる送風機を設けることができる。
ハウジングカバー４は内側カバー５により覆われ、ハウ
ジング本体３と共にクラッチハウジングを形成し、この
クラッチハウジングは１対の玉軸受６を介して回転可能
に駆動麹１上に支持されている。駆動板２と隔壁７との
間、および駆動板２とハウジング本体３との間にそれぞ
れ動作間隙１０および１１が存在し、これら動作間隙は
クラッチの動作空間８内にある。この動作空間８から隔
壁７により分離されて液だめ空間９が設けられ、この液
だめ空間９が隔壁７にある流入閉口１２を介して、また
隔壁７にある戻り開□１９とカバー４にある戻り通路２
０とを介して、動作空間８につながっている。液だめ空
間９内には粘性液体があり、静止しているクラッチに対
するこの液体の充填状態が第１図に示されている。液だ
め空間９から動作空間８への流入の制御は弁レバー１３
を介して行なわれ、この弁レバー１３は流入関口１２を
開閉し、バイメタル１７によって操作される切換ピン１
６を介して内側カバー５にある支持部１４の回りに揺動
せしめられ、その際圧縮ばね１５が流入開□１２から弁
レバー１３を離すように作用する。動作空間８から戻り
関口１９を介して液だめ空間９への粘性液体の戻りは、
駆動板２の闇縁の範囲で隔壁に設けられたポンプ機構と
してのじやま体１８によって行なわれる。このじやま体
１８は、駆動板２により周方向に連行された液体の方向
を変えて、戻り開ロー９および戻り通路２０を介して液
だめ空間９へ戻す。弁レバー１３が離れることにより流
入閉口１２が開放されると、動作空間８と液だめ空間９
との間に粘性液体の循環が行なわれる。いままで述べて
きた液体摩擦クラッチの構造および動作は公知である。
本発明によれば、液だめ空間９内に、駆動板２に対して
付加的に円板状回転板２１が設けられ、そのボス部分は
隔壁７を貫通して、駆動軸１に相対回転しないように結
合されている。

この回転板２１は半径方向に流入開ロー２の近くまで延
びている。第１図に示した実施例では、回転板２１の裏
面と隔壁７の前面との間に付加的な動作間隙（付加間隙
）２３がある。粘性液体のせん断力によってこのような
トルクを伝達するため、周知のシリコーン油が使用され
、このシリコーン油の粘度は６，０００ないし６０，０
００センチストークスの範囲内にある。液体摩擦クラッ
チと共に使用される本発明による回転板２１の動作を以
下に説明する。第１図に示したように、クラッチの停止
の際液だめ空間９には粘性液体が図示した液面まである
ので、回転板２１はこの液体に投入している。

駆動軸１が回転すると、回転板２１により粘性液体が連
行され、回転板２１の回転数とクラッチハウジングまた
は隔壁７の回転数との差の回転数に関係する遠心力によ
って半径方向外方へ放出されて、この遠心力に比例する
圧力の液体環を形成する。弁レバー１３が離れていると
、この圧力に応じて液体が流入開口１２を経て動作空間
８へ流入する。特定の駆動回転数に対しクラッチの従動
回転数が低いほど、回転数差は大きくなり、動作空間８
への液体流入量が増大する。こうしてクラッチの低い従
動回転数において、動作空間８内の粘性液体によるトル
クの伝達が保証される。なお液だめ空間９にある付加間
隙２３を介しても、トルクが付加的に回転板２１からク
ラッチハウジングへ伝達される。同時に液だめ空間９内
の粘性液体は回転板２１によるすべり摩擦のため熱くな
り、その結果粘度が低下する。液体の粘度が低下するこ
とによって液体の流れ特性が改善されるので、液体は一
層遠くクラッチの動作間隙１０および１１へ達し、それ
によってクラッチの一層均一な加速が保証される。第２
図、第３図および第４図に本発明の別の有利な構成が示
されており、同じ部分にはそれぞれ同じ符号が使用され
ている。

液だめ空間９から動作空間８への粘性液体の流入を改善
するために、第２図に時計回りの矢印で示して回転方向
において流入関口１２の後にじやま体２４が設けられて
おり、このじやま体２４は第３図にも見られる。回転板
２１により連行された粘性液体はこのじやま体２４の前
で方向を変えられるので、一層遠く流入閉口１２を通っ
て動作空間８へ流入する。クラッチの制御特性をさらに
改善するために、第２図および第３図からわかるように
、別のじやま体２５が液だめ空間９において戻り通路２
０の出口の範囲に設けられている。このじやま体２５の
ため、回転板２１により連行される粘性液体が戻り通路
２０へ逆に流入しようとして、動作空間８からこの戻り
通路２０を通って出る戻り流を阻止するように作用する
。これにより動作空間８からの液体の速すぎる戻りが遅
延されるので、クラッチの従動回転数が低い場合、すな
わちクラッチの駆動回転数と従動回転数との差が大きい
場合にも、動作空間８は粘性液体で充分満たされたまま
であり、したがってトルクの伝達が保証される。じやま
体２５の前における液体のせき止め効果を増大するため
、このじやま体２５の側方において、回転板２１の一部
を覆う帯板２６が設けられて、橘集ポケット２７を形成
している。液だめ空間９から動作空間８への粘性液体の
流入特性をさらに改善するために、隔壁７に付加孔２８
が設けられ、この付加孔２８の範囲に設けられたじやま
体２９と共に、流入関口１２が閉鎖されている場合動作
空間８への付加的な液体供給を行なう。

付加孔２８の前におけるせき止め効果を増大するために
、このじやま体２９も、回転板２１の一部を覆う帯板３
０と共に、捕集ポケット３１を形成している。回転板２
１の供給効果を改善するために、回転板２１にはほぼ半
径方向に延びる複数の溝３２が設けられ、これらの溝は
回転板の一方の端面または両端面に設けられている。

第２図ないし第４図では、これらの溝３２は回転板２１
の前面にしか設けられていない。図示した溝３２の代り
もこ隆起した翼を設けることもできる。最後に、回転板
２１には、第２図からわかるように複数の通過開□３３
が設けられており、これらの通過開□３３が回転板２１
の前面２２から裏側の付加間隙２３への液体の流入を可
能にする。

それによって付加間隙２３へ粘性液体を充分供給するこ
とができる。クラッチの動作を説明するために、第１図
、第３図および第４図に動作空間８または液だめ空間９
の種々の充填状態が示されている。

第１図に停止状態のクラッチが示されており、この場合
液面は比較的高い所にあり、液だめ空間９の下半分の殆
んど全部を満たしている。第１図において弁レバー１３
は流入関口１２を閉鎖し、液体のほぼ全部が動作空間８
から液だめ空間９へ排出されている。機関の運転中すな
わち駆動軸１の回転中、クラッチハウジング３，４，５
は軸受６の摩擦と動作間隙１０および１１における空気
摩擦とを介して連行される。さらに回転板２１と隔壁７
との間の付加間隙２３を介した、トルクが駆動軸ｉから
クラッチハウジング３，４，５へ伝達されるので、クラ
ッチハウジングの回転数が高められる。それによって、
液だめ空間９にある液体も、液だめ空間９の周囲に第３
図のような液体環を形成する。この状態において弁レバ
ー１３は流入開口翼２を閉鎖しており、全液体は回転に
よる遠心力のため安定した液体環の形で液だめ空間９内
に存在する。この充填状態においてクラッチハウジング
に取付けられた送風機は、内燃機関の冷却器が送風機に
より供給される空気流をまだ必要としないようないわゆ
る空転回転数で回転する。内燃機関の冷却媒体の温度が
上昇し「それにより冷却器から出てバイメタル１７に作
用する冷却空気の温度が上昇すると「弁レバー１３が流
入関口１２からゆっくり離されるので、液だめ空間９内
の液体圧力により液体が動作空間８へ流入することがで
きる。

摩擦熱により液体の粘度が低下することにより「また本
明により設けられた回転板２１のため液体圧力が高めら
れることによって、クラッチの動作間隙１０および１１
への液体の流入が一層よくなる。それによって内燃機関
の冷却媒体の温度上昇にほぼ比例したクラッチの均一な
加速が保証され、クラッチの接続の遅延が回避される。
弁レバー１３が冷却器の最大冷却出力において流入閉口
１２を完全に開くと、第４図に示すクラッチの充填状態
が生ずる。

この場合液だめ空間９内には液体環の形で比較的粘性の
小さいわずかな液体しか存在せず、液体の大部分が動作
空間８すなわち動作間隙ＩＱおよび１１内にあり、液体
は前述したように動作空間８と液だめ空間９との間で循
環する。第４図からわかるように、冷却器のこの全負荷
回転数では、回転板２１はもはや液体に没入していない
ので、この回転板の作用は、クラッチの完全接続された
回転数範囲において停止される。この場合クラッチが完
全接続されているので「クラッチハウジングも駆動軸と
一体に高い回転数で回転し、遠心力に基〈液体環の圧力
も高いので、液体は回転板２１の作用ないこ流入閉口亀
２を通って動作空間８へ流入する。こうして回転板２１
は、クラッチの従動回転数が低い間は「液だめ空間から
動作空間への粘性液体の供給を改善し、それによってク
ラッチの制御特性を改善する一方、高い従動回転数では
回転板の作用が停止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転板をもつ液体摩擦クラッチの軸線に沿う断
面図、第２図は第１図のローロ線に沿うクラッチの断面
図、第３図は第２図のｍ−ｍ線に沿うクラッチの断面図
、第４図は第２図のｍ−Ｗに沿うクラッチの断面図であ
る。 １……駆動軸、２・…。 ・駆動板、３，４，５州・・・クラッチハウジング、７
……隔壁、８・・・・・・動作空間、９……液だめ空間
、翼２…・・・流入閉口、】３……弁レバー、１８……
ポンプ機構（じやま体）、１９…・・・戻り開□、２１
・・・・・・回転板。ＦＩＧ．ＩＦＩＧ．２ ＦＩＧ．３ ＦＩＧ，Ｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動軸と、この駆動軸に対して相対回転可能に支持
   されるクラツチハウジングと、このクラツチハウジング
   内において隔壁により区分される動作空間および液だめ
   空間と、動作空間内に設けられて駆動軸に相対回転しな
   いように結合される円板状駆動板とをもち、隔壁にあっ
   て弁レバーにより閉鎖可能な流入開口を介して液だめ空
   間が動作空間につながり、また隔壁にある戻り開口およ
   びこれに連通する戻り通路を介して動作空間が液だめ空
   間につながり、駆動板により連行されて回転する粘性液
   体が流入開口および戻り開口を介して液だめ空間と動作
   空間との間で循環可能であり、この粘性液体を介して駆
   動板からクラツチハウジングへトルクが伝達可能である
   クラツチにおいて、液だめ空間９内に、駆動軸１に相対
   回転しないように結合される付加的な円板状回転板が設
   けられて、液だめ空間９内の粘性液体に没入可能であり
   、流入開口１２が回転板２１の外径の範囲に位置してい
   ることを特徴とする、液体摩擦クラツチ。 ２ 回転板２１が、隔壁７に対して、付加的にトルクの
   伝達に役だつ付加間隙２３を形成していることを特徴と
   する、特許請求の範囲第１項に記載の液体摩擦クラツチ
   。 ３ 回転板２１に、その両端面に開く通過開口３３が設
   けられていることを特徴とする、特許請求の範囲第２項
   に記載の液体摩擦クラツチ。 ４ 回転板２１の一方または両方の端面に、ほぼ半径方
   向に延びる溝あるいは翼３２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項に記載の液体摩擦クラ
   ツチ。 ５ 液だめ空間９において流入開口１２の範囲に、流入
   開口への液体の流入を促進するじやま体２４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項に記載
   の液体摩擦クラツチ。 ６ 液だめ空間９において戻り通路２０の所に、動作空
   間８から液だめ空間９への液体戻りを阻止する流れを生
   ずるじやま体２５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項に記載の液体摩擦クラツチ。 ７ じやま体２５が隔壁７およびこれに対向する帯板２
   ６と共に回転板２１の外周範囲の一部を包囲して、回転
   する液体の捕集ポケツト２７を形成していることを特徴
   とする、特許請求の範囲第６項に記載の液体摩擦クラツ
   チ。 ８ 回転板２１の半径方向外側において隔壁７に、液だ
   め空間９から動作空間８への流体流入用付加孔２８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
   に記載の液体摩擦クラツチ。 ９ 液だめ空間９において付加孔２８の範囲に、液だめ
   空間９から動作空間８への液体流入を促進するじやま体
   ２９が設けられていることを特徴とする、特許請求の範
   囲第８項に記載の液体摩擦クラツチ。 １０ じやま体２９が、隔壁７およびこれに対向する帯
   板３０と共に回転板２１の外周範囲の一部を包囲して、
   回転する液体の捕集ポケツト３１を形成していることを
   特徴とする、特許請求の範囲第９項に記載の液体摩擦ク
   ラツチ。