JPS6237255B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は流体継手、とくに機関室内温度のよ
うな予め定めた状態の変化に応答して係合し、ま
たは離脱する流体継手に関する。

このような型式の流体継手は、入力継手部材、
及び出力継手部材を有する。出力継手部材はカバ
ーと協働して流体室を形成し、弁板が流体室を貯
留室と作動室とに区分する。入力継手部材はその
前面を弁板に隣接して作動室内に回転可能に配置
されている。入力継手部材の後面及び出力継手部
材の隣接表面は、組合つた一連のランドと溝を形
成して両者間に剪断空所を形成する。

このような流体継手は、弁板に形成され、かつ
作動室の外周近傍に配置された排出ポートを有
し、この場合ポンプ要素をこれに隣接して作動室
内に配置させ、これによつて継手が係合状態にあ
るときも少量の流体が作動室から貯留室内に戻
る。この継手の総トルク伝動能力は剪断空所内の
流体量に関連し、したがつて継手が係合状態にあ
るとき、作動室からの流体排出速度と、剪断空所
内への流体流入速度とが適切に釣り合うことが重
要である。

通常の流体継手では、流体は入口ポートから剪
断空所への２つの流路の１つ、又は２つを流通す
る。その一方の流路は、入力部材の前面に沿つて
半径方向外方に流れ、次いで入力部材の外周に沿
い、最後に半径方向内方へ流れて剪断空所に流入
するためのものである。他方の流路は、入力部材
に形成された１個以上の循環孔と連通するため、
半径方向内方へ延びる環状流れが実現するまで、
入力部材の前面に沿つて半径方向に流れ、これに
よつて流体は前記孔を通して軸方向に流通し、次
いで入力部材及び出力部材のランド並びに溝を流
通する複数の半径方向流路を通つて剪断空所内へ
半径方向外方に流れるものである。充填時におい
て上述の半径方向流路に影響されるという見地か
ら、後者の流路の方が一層実現され易い。

前記の型式の装置はその出力部材のピーク速度
が不十分な場合に問題が生ずる。この問題は、排
出流体の速度に対する流入流体の速度が、剪断空
所内において、十分な量の流体を維持し得ない程
度に不十分な場合、または入力部材の前面と弁板
との間の作動室内に過大な流体が保留される場合
に発生するものである。また高粘度の流体が継手
のトルク能力を増大する目的で用いられれば、剪
断空所の十分な充填は一層困難となる。

剪断空所の充填に関する前記の問題は、応答時
間として知られる特性である。この答応時間特性
とは、弁部材の開きに応答して流体を迅速かつ正
確に剪断空所へ流通し、短時間内に離脱状態から
完全係合状態に進行させるための継手の能力をい
う。例をもつて示せば、継手が乗物機関のラジエ
ータ冷却フアンを駆動するのに用いられる場合、
継手をピーク速度にもたらして、機関の過熱を防
止するために、温度が許容最大値に近づいたと
き、弁部材が開くのに伴つて迅速かつ十分に応答
して剪断空所に流体を充たすことが重要である。
また、弁部材が閉じるとき、流体が剪断空所から
圧送されて迅速に貯留室に戻つて継手を離脱状態
に戻し、継手によつて不必要かつ無駄な動力消費
を防止することが望ましい。

したがつて、この発明の目的は、剪断空所の流
体の充填が弁部材の作動に迅速かつ正確に応答す
る、いわゆる応答特性のよい流体継手を提供する
にある。

この発明の目的は、その第２継手部材が弁板と
隣接して配置された一側面、及びこれと反対側の
他側面を有し、この他側面と第１継手部材の隣接
表面との間に剪断空所を形成し第２継手部材は流
体通路をもち、この通路は、剪断空所の半径方向
の長さの大部分を亘つて一側面側から他側面にか
けて、ランドを円周方向において中断することな
く延び、一側面側の作動室と剪断空所とを連通す
るこの発明の流体継手によつて達成される。

以下に、この発明を図面を参照しつつ説明す
る。図面に示す実施例は、この発明を限定するも
のではない。

この流体継手は、入力部材からなる第２継手部
材１１及び出力部材からなる第１継手部材１３を
有する。この発明の流体継手は、自動車のラジエ
ータ冷却フアンの駆動装置として用いることがで
きる。フアン（図示されていない）は、第１継手
部材１３に形成された複数のねじ孔１５によつて
第１継手部材１３にボルト結合される。しかし、
この発明の使用対象は、後述の説明で特に付記す
る以外は、特定の用途の流体継手に限定されるも
のではない。

この流体継手は入力軸１７を有し、この軸には
第２継手部材１１が取付けられ、機関の水ポンプ
（図示されていない）のフランジにボルト結合さ
れるフランジＦによつて回転される。入力軸１７
は第１継手部材１３の中心孔に着座された軸受１
９に軸受けされている。

第２継手部材１１は入力軸１７の前方端によつ
て支持されたハブ部分２１をもつ円盤で形成され
ている。ハブ部分２１は入力軸１７のセレーシヨ
ンを施した部分と嵌合している貫通孔をもつてい
る。ハブ部分２１は軸受１９の内レースの側部と
接触するまで、セレーシヨン部分２３に押嵌さ
れ、入力軸１７の出力端（第１図では左端）に
は、入力軸１７に第２継手部材１１を確実に保持
するための保持部分２５が設けられているから、
入力軸１７が回転すると第２継手部材１１が回転
する。

第１継手部材１３はカバー２７と協働して両者
間に流体室を形成し、この流体室は弁板２９によ
つて作動室３１と貯留室３３とに区分される。作
動室３１は弁板２９と第１継手部材１３との間の
全容積を占める。

型打ち成形のカバー部材３５がカバー２７の一
部を形成し、このカバー部材３５にはカバー２７
の中央円筒部分３７が形成されている。カバー部
材３５を外方へ貫通する弁軸３９が、円筒部分３
７内に回転可能に支持されている。弁アーム４１
が弁軸３９の内方端に取付けられ、このアーム４
１の構造及び動作は、米国特許第3055473号明細
書に詳細に開示されているように周知である。弁
軸３９の外方端にはバイメタルコイル４３が取付
けられ、このコイルは弁軸３９の外方端に形成さ
れた溝孔内に受入れられた内端４５、及びブラケ
ツト４９に受入れられた外端４７を有する。ブラ
ケツト４９は溶接などでカバー部材３５に取付け
られているから、バイメタルコイル４３の外端４
７はカバー部材３５に対して固定されている。バ
イメタルコイル４３が弁アーム４１の運動を制御
するように動作する態様についてのこれ以上の説
明は省略する。

第１図を参照しつつ第４図において、弁板２９
は流体入口ポート５１をもつている。弁アーム４
１が第１図に示す位置にあると、貯留室３３から
入口ポート５１を通つて作動室３１に流入する流
体の流れは阻止される。しかし、弁アーム４１が
第４図に示すように入口ポート５１を覆わない位
置に移動すると、流体は入口ポート５１を通つて
作動室３１へ流動できる。

ポンプ要素５３が作動室３１及び第２継手部材
１１の外周近くに配置され、このポンプ要素５３
は相対的に回転する流体と係合して高い圧力を発
生し、連続的に少量の流体を作動室３１から図示
されていない隣接する排出オリフイスを通つて貯
留室３３に戻流させるが、このオリフイスについ
ては米国特許第3055473号明細書に詳細に開示さ
れている。

以下の説明のため、必ずしもこれに限定するも
のではないが、例として、この発明の流体継手を
具備する乗物が第１図において左方に動くと仮定
すれば、この装置の前方は左方を向いて配置さ
れ、また装置の後方は右方に向いて配置されるこ
とになる。第２継手部材１１は弁板２９に隣接し
て配置された一側面５５、及び他側面５７を有す
る（第４図参照）。他側面５７と第１継手部材１
３の隣接表面５９とは協働して両者間に剪断空所
を形成する。当業界では公知のように、このよう
な流体継手のトルク伝達能力は、総剪断面積及び
この剪断空所が粘性流体で充たされる程度などの
ような多くの因子に関連する。

第２継手部材１１の他側面５７には、複数の環
状ランド６１（第３，４図）が形成され、これら
のランド６１間に複数の環状溝を形成する。同様
に第１継手部材１３の表面５９には複数の環状溝
を形成する複数の環状ランド６３（第４，５図）
が形成される。これらのランド及び溝は互に組合
つて、相互間に蛇行形状の剪断空所を形成して、
直径が一定の場合、隣接する表面が平坦な場合に
比べて大きい総剪断面積を提供する。

第１，２，３図で見るように、第２継手部材１
１は従来のものと同様に複数の循環孔６５をもつ
ている。前記のように、剪断空間を充たすため
に、流体入口ポート５１を通つて作動室３１に流
入した流体は、半径方向外向きに流動して、一側
面５５と弁板２９とによつて形成される環状空所
に流入し、半径方向内方に位置する循環孔６５を
流れるまで環状空所を充たす。流体は循環孔６５
を通つて後方に流れて、第２継手部材１１と第１
継手部材１３との間の空所内に流入し、それから
剪断空所内へ半径方向外方に流れる。極力速かに
流体を剪断空所の溝内に充たすために、従来では
第２継手部材１１の後面に設けた複数の半径方向
流路６７（第２図）および第１継手部材１３に形
成された複数の半径方向流路６９（第５図）を用
い、これらの流路６７，６９の数は、継手部材１
１，１３の相対回転運動中に、これら流路間で相
のずれた連通様態を提供するために相違すること
が好ましい。

第２，３図とも併せ参照しつつ第４図におい
て、この発明は、流体が入口ポート５１を通つて
作動室３１に流入するとき、一側面５５から直接
剪断空所に流通させるように動作する流路を提供
する。逆にこの流路は、入口ポート５１を通る流
体の流れが阻止されるときは、流体を直接剪断空
所からポンプ要素５３に向つて半径方向外方へ流
通する。この実施例において、流路は１対の直径
上に対向配置された流路７１（第２図）からな
る。各流路７１は、この実施例では組合わされた
ランドと溝とによつて形成された剪断空所の半径
方向の長さとほぼ同一の半径方向長さをもつてい
る。したがつて、第４図の矢印で見るように、蛇
行する剪断空所を半径方向に流体を流通すること
が必要とせずに、単に一側面５５と隣接する作動
室３１から軸方向に流通させるので、比較的短時
間内にほぼ全剪断空所を充たすことができる。

剪断空所へ、及び該空所から迅速に流体を流通
する能力は、さらにこの発明によつて高められ、
第４図からよく判るように、入口ポート５１は流
路７１の半径方向最内方範囲に隣接して配置さ
れ、ポンプ要素５３及び排出ポートは、流路７１
の半径方向最外方範囲に隣接して配置されてい
る。したがつて、所望の流路が遠心力の効果によ
つて助けられる。

この発明の重要な特色は、流路７１は流体を剪
断空所に、及び該空所から流通するが、ランド６
１を円周方向において中断しないことであり、こ
のような中断は有効剪断面積およびトルク伝動能
力を減ずる。このようにこの発明にあつてはラン
ド６１が円周方向に連続しているので、有効剪断
面積及びトルク伝動能力を減ずることがない。こ
の発明の実施例ではわずか２つの流路７１をもつ
にすぎないが、別の数の流路７１を設けてもよ
く、さらにこれらの流路は、図示のような長方形
状でない種々の形態を採り得ることが瞭らかであ
る。

流路７１がランド６１を中断しないために、流
路７１を適当数の盲凹部として鋳造または形削加
工によつて、一側面５５に形成することが好まし
い。第４図から明らかなように、これらの盲凹部
は流路７１と、ランド６１間の溝との間の連通
を、ランドと溝との継続機械加工によつて得させ
るように十分に深く造られなければならない。

この発明は前記のようであつて、第２継手に形
成された流体通路が、剪断空所の半径方向長さの
ほぼ大部分に亘つて、一側面から他側面に向け
て、ランドを円周方向において中断することなく
延び、一側面側の作動室と、剪断空所とを連通し
ているので、継手が係合状態となる際弁部材の開
きに応答して、前記流体通路を介して作動室から
剪断空所への迅速かつ正確に流体を流通し、しか
もランドは連続した環状体のままであるため、剪
断面積を減少することがないので離脱状態から係
合状態への移行がきわめて短時間内に遂行される
のに加えて、ランドの強度の減少もなくて、変形
する恐れがない等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の縦断正面図、第２
図は第１図よりは縮小尺度で画かれた同上の一部
材の左側面図、第３図は第２図のものの一部を第
１図と同一尺度で示した右側面図、第４図は第１
図の一部の拡大図、第５図は第２図と同一尺度で
示した同上の他部材の左側面図である。 １１…第２継手部材、１３…第１継手部材、１
７…入力軸、２１…ハブ部分、２７…カバー、２
９…弁板、３１…作動室、３３…貯留室、３５…
カバー部材、３９…弁軸、４１…弁アーム、４３
…バイメタルコイル、５１…入口ポート、５３…
ポンプ、５５…第２継手部材の一側面、５７…第
２継手部材の他側面、５９…第１継手部材の表
面、６１，６３…環状ランド、６５…循環孔、６
７，６９…半径方向流路、７１…流路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転可能な第１継手部材１３と、この第１継
   手部材１３と協働して両者間に流体室を形成する
   カバー部材３５と、前記流体室内に配置されて、
   この流体室を作動室３１と貯留室３３とに区分
   し、かつ流体入口ポート５１及び排出ポートを有
   する弁板２９と、流体入口ポート５１から作動室
   ３１内に流体を流通させる第１位置と、流体入口
   ポート５１からの流体の流通を阻止する第２位置
   との間で移動可能な可動弁部材４１と、作動室３
   １内に配置され、かつ第１継手部材１３に対して
   回転可能な第２継手部材１１と、カバー部材３５
   に設けられ、予め定めた状態の変動に応答して、
   貯留室３３と作動室３１との間の流量を制御する
   ように弁部材４１を作動する作動部材４３とを具
   え、第２継手部材１１が弁板２９に隣接して配置
   された一側面及び他側面５７をもつ円盤で形成さ
   れ第２継手部材１１の他側面５７と第１継手部材
   １３の隣接表面５９が近接して配置されて、互い
   に組合う複数のランド及び溝からなる剪断空所を
   形成し、該空所内の流体圧力に応答してトルクを
   伝動するようになつている流体継手において、第
   ２継手部材１１が流体通路７１を有し、この通路
   ７１は剪断空所の半径方向長さのほぼ大部分に亘
   つて、一側面５５から他側面５７に向けて、ラン
   ド６１を円周方向において中断することなく延
   び、一側面５５側の作動室と、剪断空所とを連通
   していることを特徴とする流体継手。 ２ 流体排出ポートが流体入口ポート５１より半
   径方向外方に配置されている特許請求の範囲第１
   項記載の流体継手。 ３ 流体排出ポートが流体通路７１の半径方向最
   外方部位に隣接して配置され、流体入口ポート５
   １が流体通路７１の半径方向最内方部位に隣接し
   て配置されている特許請求の範囲第１項記載の流
   体継手。 ４ 流体通路７１が回転軸線に対し均等の位置に
   配置された複数の通路からなる特許請求の範囲第
   １項記載の流体継手。 ５ 第２継手部材１１がその一側から他側に流体
   を連通するように動作する複数の流体循環孔６５
   をもち、この循環孔６５が剪断空所より半径方向
   内方に配置されている特許請求の範囲第１項記載
   の流体継手。