JPS61278626A - 流体クラツチ - 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、殊に冷却ファン用の流体クラッチに関する。

この型式の流体クラッチは、例えば米国特許第３４６３
２８２号明細書により公知である。

流体クラッチは一般に回転軸線全中心にして回転可能な
ロータ及び、該ロータに対して同軸的に相対的に回転可
能なケーシング全有し、該ケーシングは粘性液体又は剪
断液体用の貯蔵室並びに作業室ヲ有している。ロータは
上記作業室内に配置されていて、ケーシングの壁面との
間に少なくとも１つの剪断ギャップを形成し、該ギャッ
プは、こ＼に粘性液体が充几されているときに、ロータ
からケーシングにトルク全伝達することができる。温度
制御装置は、貯蔵室と作業室との間での粘性液体の循環
全制御し、温度に関連して働く弁並びに、ロータとケー
シングとの相対回転のさいに作動するポンプ装置を有し
ている。上記の弁は貯蔵室から作業室内への粘性液体の
流入量を温度に関連して制御し、これに対して、上記ポ
ンプ装置は作業室から貯蔵室内へ粘性液体を送出して戻
す。

従来の流体クラッチのポンプ装置は環状のポンプギャッ
プを有しており、このポンプイヤツブ内へは、ケーシン
グに固定されたスクレーパが侵入している。スクレーパ
はポンプギャップ内における粘性液体をせき止め、その
動圧により粘性液体を孔もしては通路介して貯蔵室内へ
送出して戻す。米国特許第３４６３２８２号明細書のク
ラッチの場合には、ポンプギャップはロータ及びケーシ
ングの、互いに半径方向で回ぎ合っている環状面によっ
て形成されている。

流体クラッチは多くの要求を充たさなければならない。

その構造上、剪断ギャップには、クラッチが回転してい
ない場合、粘性液体が充たされる。従って内燃機関が冷
えた状態で始動される場合、クラッチははじめ連結され
ている。

このことはそれ自体としては望ましいことではない。内
燃機関が冷えていて暖機すべきときに冷却ファンを回わ
すことになるからである。従って、次にクラッチが遮断
されるまでの所要時間はできるだけ短かくされなければ
ならない。

この所要時間の短縮はポンプ装置のポンプ出力（送出量
）を高めることによってえられる。送出量の高いポンプ
装置では、スクレーパと、ポンプギャップの対向してい
る環状面との間のスクレーパギャップは、動圧損失を少
なくするために、著して狭く設定されている。

他面において、ポンプ装置の比較的高いポンプ出力は大
ぎな切換ヒステリシス金主じる。換言すれば、クラッチ
の連結切換時の温度と遮断切換時の温度との温度差が大
きくなる。上記の大きな切換ヒステリシスは、就中、作
業室への粘性液体の流入量を制御する弁が、ポン？の高
いポンプ出力（作業室からの送出量）とバランスするべ
く、比較的遠くまで開かれなければならないことに起因
する。ヒステリシスが大きいことは、これにより、クラ
ッチの連結・遮断による温度調整機能が悪くなるため、
望ましてない。

本発明の課題は、機関の良好な低温始動性を保証する、
切換ヒステリシスの小さい流体クラッチ、殊に内燃機関
の冷却ファン用の流体クラッチ金提供することにある。

本発明の流体クラッチは、ロータ及びケーシングの、互
いに半径方向で向き合っていて、環状のポンプギャップ
を半径方向で制限し形成する環状面並びに、ケーシング
の環状面から半径方向でロータの環状面へ向って突出し
てロータの環状面との間に、半径方向のスクレーパギャ
ップを形成するスクレーパを有するポンプ装置を備えて
いる。半径方向外側の環状面を形成する部分は、半径方
向内側の環状面を形成する部分の材料よりも熱膨張係数
の大きい材料から成っている。このような形式でポンプ
装置は良好な低温時始動特性？Ｗするように設計するこ
とができる。本発明によって選択された熱膨張係数に基
き、スクレーパギャップは温度上昇と共に増大し、これ
により、ポンプ装置のポンプ出力は、温度上昇に伴って
減少する。ポンプ出力の減少は同時にまた、切換ヒステ
リシスをも減少させ、換言すれば、機関の高温運転時に
おけるクラッチの遮断温度と連結温度との差金減少させ
る。本発明のクラッチは特に簡単な構造を有している。

次に図示の実施例につき本発明全説明する。

流体クラッチは、自動車の内燃機関から回転軸線１金中
心にして駆動される駆動軸：ｌＮＬ、この駆動軸３の端
面には、回転軸線１に対してほぼ垂直のロータディスク
５が固定されている。

駆動軸３にはロータディスク５に対して相対的に同軸的
に回転可能に、はぼカップ状のケーシング部分７が支承
されている。ケーシング部分７はロータディスク５の外
周をこれらから離れて取囲んでいると共に、ロータディ
スク５の、駆動軸３側とは軸方向で反対の側においては
、カバー９によって閉鎖されている。さらに、隔壁１１
がケーシング部分７とカバー９とによって形成されたケ
ーシングの内室を、粘性液体の貯蔵室１３とこれに軸方
向で隣接している作業室１５とに区分しており、この作
業室１５はロータディスク５を取囲んでいる。ロータデ
ィスク５の側面１７．１９と、該側面にそれぞれ対向し
ている隔壁１１の壁面２１もしてはケーシング部分７の
壁面２３との間には、剪断ギャップ２５が形成されてお
り、該剪断ギャップ２５は、ここに粘性液体が充填され
ているときに、トルクをロータディスク５からケーシン
グ部分７へ、ひいてはまた、第１図には几んに部分的に
しか示されていないファン羽根２７へ伝達する。

クラッチは温度に関連して連結及び遮断可能である。こ
のため隔壁１１には弁孔２９が設げられていて、該弁孔
２９は、隔壁１１に固定された弁レバー３１によって閉
鎖可能になっている。弁レバー３１は板ばねとして構成
されており、内部応力により弁孔２９を開放する位置に
保持されている。カバー９の外側にはホルダ３３にバイ
メタルエレメント３５が取付けられており、該エレメン
トはカバー９内に軸方向で移動可能に案内されている中
心のぎン３７を介して、弁レバー３１に作用する。バイ
メタルエレメント３５は弁レバー３１を、低い温度状態
では弁孔２９が閉じられ、温度の上昇に伴って弁孔２９
が開かれるように、制御する。

ロータディスク５の外周範囲には、符号３９で示されて
いるポンプ装置が設けらｎている。

ポンプ装置３９はスクレーパ４１を有し、該スクレーパ
はケーシング部分７の円筒形内周面から半径方向内側へ
突出している。スクレーパ４１はケーシング部分７と一
体に結合し、ロータディスク５の円筒形の外周の環状面
４７がら半径方向で離れた個所で終っていて、スクレー
パギャップ４５全形成している。半径方向で互いに対向
し合っている円筒形の環状面４３゜４７は環状のポンプ
ギャップ全形成し、このポンプギヤツブ全スクレーパ４
１は軸方向全幅に亘り、かつスクレーパギャップ４５に
達するところまで、閉鎖している。スクレーパ４１の、
ロータディスク５とケーシング部分７との相対回内転方
向でみて後方に位置している側には、隔壁１１内に孔５
１が設けられており、ロータディスク５及びケーシング
部分７が相対的に回転するさいせき止められた粘性液体
は上記の孔５１全通ってポンプ作業室１５から貯蔵室１
３内へ送り戻される。

クラッチの働きは以下の通りである。

クラッチが連結されている場合、剪断ギャップ２５には
粘性液体が充填されており、ごれにより、駆動軸３の駆
動トルクは剪断ギャップ２５内のロータディスク５及び
剪断液体全弁して、ケーシング部分７もしては隔壁１１
へひいては、ファン羽根２７へ伝達される。不可避的に
生じるスリップに基いて、ロータディスク５とスクレー
パ４１とが相対的に回転し、このロータディスク及びス
クレーパにより、剪断液体は孔５１全通って作業室１５
から貯蔵室１３内へ送出される。バイメタルエレメント
３５によって検出される温度に関連して、弁レバー３１
、ひいては孔２９の開き幅が制御され、その結果流入す
る粘性液体と流出する粘性液体との間に平衡状態が生じ
る。

低温での機関運転時には、弁レバー３１は孔２９を閉鎖
し、これにより、貯蔵室１３から作業室１５への粘性液
体の流入が遮断される。ポンプ装置３９は粘性液体をほ
ぼ完全に作業室１５から送り出し、これによりクラッチ
は遮断される。

ポンプ装［３９のポンプ出力はスクレーパギャップ４５
の半径方向の幅５３に関連する。このスクレーパギャッ
プ４５が小さくなればなる程、ポンプ出力は大きくなる
。それというのは動圧損失がなくなるからである。ポン
プ装置３９のポンプ出力は、クラッチが機関の良好な低
温時始動性を保証するようにするため、大きくすべきで
あろう。しかしクラッチの停止時には、例えば孔２９を
経て、粘性液体が作業室１５内に集まる。このことは機
関の低温運転時には望ましてない。それというのは、上
記の粘性液体の集合によってクラッチは連結されており
、従ってクラッチの剪断ギャップ２５が空になってクラ
ッチが遮断されるまでに、若干の時間を要するからであ
る。スクレーパギャップ４５を狭くすることにより、機
関低温時にクラッチ遮断のｔめの所要時間は短かくなる
。しかし、このためにポンプ出力を高めると次のような
結果を生じる。即ち高温運転時に弁レバー３１は、作業
室から送出される粘性液体と均合う十分多量の粘性液体
が作業室内へ送出されるようにするｔめに、孔２９から
比較的遠く離れた位置まで離れなければならない。この
ためバイメタルエレメント３５を比較的大きな動作行程
ヲ有するように設計しなければならず、これにより温度
ヒステリシスも比較的大きくなる。

しかし、冷却ファンによって調整さるべき温度上できる
だけ一定に保持するためには、温度ヒステリシスは小さ
い方が望ましい。

機関の高温運転時におけるクラッチの温度ヒステリシス
を減少させるため、スクレーパ４１を支持しているケー
シング部分７は、ロータディスク５の材料よりも熱膨張
係数が大きい材料から成っている。このような手段によ
れば、スクレーパギャップ４５が温度上昇に伴って増大
し、これによりポンプ装置３９のポンプ出力は減少する
。スクレーパギャップ４５が半径方向の、比較的狭い、
二、三十分（ｆ）　１ｍ乃至数十分の１朋の間隙である
場合、回転軸線１から外周４７までの長さと、回転軸線
１からスクレーパ４１までの長さとの間には、十分な長
さの差が生じる。適当な材料対として、例えば、ロータ
ディスク５に鋼鋳物もしては鼠銑全、ケーシング部分に
アルミニウム鋳物全使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は内燃機関の冷却ファン用の流体クラッチの一実
施例の軸方向縦断面略示図、第゛２図は第１図のクラッ
チの■−■線による部分的横断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体クラッチであつて、 （イ）回転軸線（１）を中心にして回転可能なロータ（
   ５）を有し、 （ロ）該ロータ（５）に対して相対的に同軸的に回転可
   能のケーシング（７、９）を有し、該ケーシング（７、
   ９）が粘性液体用の貯蔵室（１３）及び作業室（１５）
   を有しており、かつロータ（５）が作業室（１５）内に
   配置されていて、トルク伝達のためにケーシング（７、
   ９）と、少なくとも１つの剪断ギャップ（２５）を形成
   しており、 （ハ）貯蔵室（１３）と作業室（１５）との間での粘性
   液体の循環を温度に関連して制御する制御装置（２９、
   ３１、３５、３９）を有し、該制御装置は温度に関連し
   て働く弁 （２９、３１、３５）及び、ロータ（５）とケーシング
   （７、９）とが相対的に回転するさいに作動する、ロー
   タ（５）の外周範囲に位置するポンプ装置（３９）を有
   しており、（ニ）上記ポンプ装置（３９）は、ロータ（
   ５）及びケーシング（７、９）の、互いに半径方向で対
   向していて、環状のポンプギャップ（４９）を半径方向
   で制限している環状面（４３、４７）を有すると共に、
   ケーシング（７、９）の環状面（４３）から半径方向で
   ロータ（５）の環状面（４７）に向つて突出しているス
   クレーパ（４１）を有しており、該スクレーパ（４１）
   はロータ（５）の環状面（４７）との間に１つの半径方
   向のスクレーパギャップ（４５）を形成している形式の
   ものにおいて、 （ホ）半径方向外側の環状面（４３）を形成する、スク
   レーパ（４１）を支持する部分（７）が、半径方向内側
   の環状面（４７）を形成する部分（５）の材料よりも熱
   膨張係数の大きい材料から成つていることを特徴とする
   流体クラッチ。 ２、ロータが、入力軸（３）に固定されたロータディス
   ク（５）として構成されており、該ロータディスク（５
   ）の外周が半径方向内側の環状面（４７）を形成してお
   り、かつケーシング（７、９）が、入力軸（３）に回転
   可能に支承された少なくとも１つの端壁（７）を有して
   おり、該端壁（７）に、ロータディスク（５）の外周よ
   り半径方向外側に、スクレーパ（４１）が結合されてお
   り、かつ、少なくとも、ケーシング（７、９）の、入力
   軸（３）に支承された端壁（７）が、ロータディスク（
   ５）の材料よりも大きな熱膨張係数を荷する材料から成
   つている、特許請求の範囲第１項記載の流体クラッチ。 ３、スクレーパ（４１）が端壁（７）に一体に結合され
   ている、特許請求の範囲第１項記載の流体クラッチ。