JP3230684B2 - 液体クラッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液体クラッチに係り、特
にケースとディスク間のトルク伝達間隙に外部から油を
供給し、駆動部によってケースを駆動することにより、
ディスクに取り付けたファンを回転する液体クラッチに
関する。

【０００２】

【従来の技術】ケース内を仕切板によってトルク伝達室
と油溜り室とに区分し、トルク伝達室内に駆動ディスク
を駆動部の駆動によって回転自在に設け、油溜り室の油
を仕切板に形成した流出調整孔からトルク伝達室に供給
し、トルク伝達室の油を循環路により油溜り室に戻すよ
うにした構造のカップリング装置が、例えば特公昭６３
−２１０４８号公報に開示されている。この種のカップ
リング装置によると、油溜り室からトルク伝達室に供給
される油によって、駆動ディスクの駆動トルクがケース
に伝達されケースに取り付けられたファンが回転し、例
えば自動車機関の冷却が行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来のカップリ
ング装置ではバイメタルによって雰囲気温度を検出し、
この温度が上昇すると流出調整孔の開度を増加させて伝
達室内の油量を増加させてケースの回転数を上げ、ファ
ンを高速度で回転し冷却効果を上げるようにしている。
しかし、自動車用機関は各種の条件下で駆動され、例え
ば高速道路を走行中は駆動ディスクは高速度で回転する
が、走行風による空冷効果が高められるのでファンを余
り高速度で回転させる必要がなかったり、冷間始動時に
はファンの回転数が高いと、暖気運転を阻害し且つファ
ン騒音を生じるのでファンは低速度で回転したいという
ように、それぞれの場合に応じた制御が要求される。こ
の要求に応じるためには、雰囲気温度のみで油量を制御
するだけでは不充分である。また従来の方式では、ケー
ス内に封入された油で制御を行っていたために、油が劣
化し易いと共に油量の高精度調整ができず制御に限度が
あった。さらに従来の方式では、駆動部が駆動ディスク
を回転するので、駆動ディスクの回転軸に取り付けたベ
アリングに駆動部の振動や衝撃が直接伝達されるため、
耐久性の面で問題があった。

【０００４】本発明は前述したようなこの種の液体クラ
ッチの現状に鑑みてなされたものであり、その目的は各
種の動作条件に応じて油量を迅速かつ高精度に調整して
常時適確な制御を行い耐久性も向上された液体クラッチ
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、ケースとその内部に収容されたディスクと、
前記ケース又はディスクのいずれか一方にフレキシブル
ジョイントを介して接続された駆動部と、前記ケースま
たはこのケースを回転自在に支持する回転軸に取付けら
れるファンと、他方を固定部に回転自在に支持するベア
リングと、前記ケースと前記ディスクの対向面間に形成
されるトルク伝達間隙に外部から油を供給する油供給手
段と、少なくとも前記ケースに取付けられるファンの回
転数、前記駆動部の回転数及び該駆動部の冷却水の水温
に基づいて、前記油供給手段による油の供給の制御をす
る制御手段とを有する液体クラッチを特徴とするもので
ある。

【０００６】

【作用】このように構成されているので、本発明では駆
動部の駆動によって、該駆動部からの振動をケースやデ
ィスクに伝えることがないフレキシブルジョイントを介
してディスク又はケースが回転し、ケースとディスクの
対向面間に形成されているトルク伝達間隙に、油供給手
段により外部から供給される油を介して、ケース又はこ
のケースに収容されたディスクに取り付けられたファン
が回転する。

【０００７】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面（図１〜図４）
を参照して説明する。ここで図１は実施例の構成を示す
説明図、図２は実施例の動作を示すフローチャート、図
３及び図４は実施例の動作特性図である。

【０００８】図１Ａに示すように、回転軸２の一端に円
板状のディスク５が固定され、他端にはファン１５が固
設されている。前記ディスク５の近傍において、回転軸
２にベアリング３を介して短寸大径の筒状のケース４
が、ディスク５を内部に収容してディスク５を覆うよう
に回転自在に取り付けてある。前記回転軸２のほぼ中央
部は車体またはエンジンブロック等の外枠にブラケット
９およびベアリング１０を介して支持され、一方回転軸
２の軸方向に貫通する油路２ａが、回転軸２の軸芯位置
にディスク５側の端面に通じて形成し、この油路２ａの
端部はプラグ２６で閉塞してある。油路２ａの外端はベ
アリング１１を介して取出管１３を経て送油管１６に接
続されている。そしてディスク５には、この油路２ａに
通じる少なくとも１つの貫孔５ａがトルク伝達室７にそ
の外周面が開口するよう設けてあり、ディスク５の外周
面とこの外周面に対向するケース４の内周面間には、ト
ルク伝達間隙７′が形成されている。また駆動部として
のエンジン１の回転軸が、トルクチューブ、螺旋ばねあ
るいはスリット入りの中空シャフトなどで構成されるフ
レキシブルジョイント１Ａによりケース４に接続してい
る。

【０００９】前記送油管１６にはモータ２０で駆動され
るポンプ１７が接続してあり、このポンプ１７にはシリ
コン油が貯えられたオイルタンク１８が接続してある。
前記エンジン１には、エンジン１の冷却水の水温を検出
する冷却水温センサ２４が、ケース４にはケース４の回
転数を検出する回転数センサが、ファン１５にはファン
１５の回転数を検出するファン回転数センサ２２がそれ
ぞれ取り付けてある。そして、これらの冷却水温センサ
２４、回転数センサ２３及びファン回転数センサ２２の
各出力端子が、前記モータ２０の回転を制御する制御装
置２１に接続してある。

【００１０】このように構成されているので、エンジン
１の回転がフレキシブルジョイント１Ａを介してケース
４に非衝撃的且つ安定に振動を伝えることなく伝達され
て、ケース４はベアリング３を介して回転軸２を中心に
回転する。一方で冷却水温センサ２４の検出信号、回転
数センサ２３の検出信号及びファン回転数センサ２２の
検出信号を取り込んで作動する制御装置２１によってモ
ータ２０が制御駆動される。このモータ２０の回転によ
ってポンプ１７が作動し、オイルタンク１８内のシリコ
ン油を送油管１６、取出管１３、油路２ａ、貫孔５ａを
介してケース４内のトルク伝達室７に送り込み、或いは
該流路を介してトルク伝達室７のシリコン油がオイルタ
ンク１８に戻される。そして、前記トルク伝達間隙７′
内のシリコン油の量によって、ケース４の回転トルクの
ディスク５への伝達率が調整されるので、ディスク５の
回転により回転するファン１５の回転速度を常時所望の
値に調整することができる。

【００１１】本発明は図１Ａの実施例のみならず図１Ｂ
のようにエンジン１の駆動をディスク５に伝え、トルク
伝達室７のトルク伝達間隙７′を介してケース４に伝達
トルクを伝える型式の液体クラッチにも応用できる。

【００１２】即ち、図１Ｂにおいてはエンジン１の回転
はフレキシブルジョイント１Ａを介して駆動軸５′に伝
えられ、その端部に固定されたディスク５を回転させ
る。ディスク５の回転はトルク伝達室７のトルク伝達間
隙７′のシリコン油によりケース４に伝えられる。ケー
ス４はベアリング１０′により車体又はエンジンブロッ
ク等の外枠に回転自在に支持される。

【００１３】ケース４内は隔壁６によりトルク伝達室７
と油路８に二分され、油路８は取出管１３を介して送油
管１６と、その外周で連通路８ａ，８ｂに連通してトル
ク伝達室７に開口している。連通路８ａの開口の後方で
ケース４の内周面にはポンピング機能を有するダム２５
等が設けられる。

【００１４】なお、３、３ａはそれぞれ取出管１３とケ
ース４及びケース４と駆動軸５′との間に設けられたベ
アリングであり、２６は前記外枠に対しケース４を回転
自在に支持するベアリングであり、ベアリング１０′に
代えて、又はこのベアリングとともに用いるものであ
る。

【００１５】図１Ｂの実施例の動作は図１Ａの実施例の
それとほぼ同様であるがトルク伝達室７へのシリコン油
の送り込みはポンプ１７により油路８より連通路８ａ，
８ｂより行われ、一方取り出しはポンプ１７の逆転とダ
ム２５等のポンピング機能により連通路８ａより行わ
れ、ポンプが作動していない時シリコン油はダム２５に
より連通路８ａを介して油路８に入り、油路８から連通
路８ｂを介してトルク伝達室７に循環するよう構成され
ている。

【００１６】次に実施例の動作を図２乃至図４を参照し
て説明する。各実施例においては、所定時間間隔ごとに
冷却水温センサ２４、回転数センサ２３及びファン回転
数センサ２２からの検出データが制御装置２１に取り込
まれ、制御装置２１のメモリに書き込まれる。図２のス
テップＳ１において、冷却水温センサ２４から取り込ま
れる現在の水温データと所定時間前の水温データとが比
較され、両データの差が予め設定された基準値より大き
いかどうかの判定が行われる。この判定に際してはエン
ジン１の冷却水の許容上限値及び許容下限値が判定の参
照にされる。

【００１７】ステップＳ１の判定がＹＥＳであると、ス
テップＳ２に進んで回転数センサ２３により取り込まれ
る現在の回転数データが、所定時間前の回転数データと
比較され、急加速状態であるかどうかの判定が行われ
る。ステップＳ２の判定がＮＯであるとステップＳ３に
進んで、ファン回転数センサ２２により取り込まれる現
在のファン回転数データが、所定時間前の回転数データ
と比較され、両データの差が予め設定された基準値より
大きいかどうかの判定が行われる。

【００１８】ステップＳ３の判定がＮＯであると、ステ
ップＳ４に進んで制御装置２１からの制御信号によって
作動するモータ２０によってポンプ１７が駆動し、オイ
ルタンク１８のシリコン油が送油管１６を介してケース
４内に送り込まれる。またステップＳ３の判定がＹＥＳ
であると、ステップＳ５に進んで制御装置２１からの制
御信号によって作動するモータ２０によってポンプ１７
が駆動し、ケース４内のシリコン油が送油管１６を介し
てオイルタンク１８内に戻される。ステップＳ３におけ
る、オイルタンク１８からケース４内へのシリコン油の
送り込み量或いはケース４内からオイルタンク１８への
シリコン油の戻し量は、冷却水温センサ２４、回転数セ
ンサ２３及びファン回転数センサ２２の検出データに基
づいて設定される。

【００１９】またステップＳ１の判定がＮＯ或いはステ
ップＳ２の判定がＹＥＳであると、ステップＳ８に進ん
でシリコン油がケース４からオイルタンク１８に戻され
ているかどうかが判定される。そして、ステップＳ８の
判定がＹＥＳであると、ステップＳ７に進んでその状態
が保持され、ステップＳ８の判定がＮＯであると、ステ
ップＳ６に進んで制御装置２１からの制御信号によっ
て、ポンプ１７はシリコン油をケース４からオイルタン
ク１８に戻すように切換え駆動される。

【００２０】ステップＳ７でのシリコン油戻し動作の継
続時間、或いはステップＳ６でのケース４へのシリコン
油の送り込み量は、冷却水温センサ２４、回転数センサ
２３及びファン回転数センサ２２の検出データに基づい
て設定される。

【００２１】実施例においては、図３に示すようにエン
ジン１の冷却水の水温の上限水温付近で、冷却水の温度
上昇が大きい場合にはファン回転数を上昇させる。逆に
冷却水の温度が下がってきたらファン回転数を低下す
る。またケース４又は駆動軸１′の回転数が急上昇した
場合には点線で示すように、ファン回転数を低下させる
方向に制御し、斜線で示されるようなファン回転数の低
減効果を発揮する。

【００２２】また図４に示すケース４又は駆動軸５′と
ファン１５の回転特性において、エンジン１の冷却水温
度が通常の温度の状態ではＢ領域で制御が行われるが、
冷却水温度が上限水温を越えるとＡ領域で制御が行われ
る。

【００２３】このように制御することにより、実施例で
はケース４内のシリコン油の量を、オイルタンク１８か
らケース４内にシリコン油を送り込み或いはケース４内
からオイルタンク１８にシリコン油を戻すことにより、
高精度で且つ広範囲に変化させている。このためエンジ
ン１の冷却水の温度、ケース４又は駆動軸５′の回転数
（エンジン１の回転数に比例）及びファン１５の回転数
に対応した適量のシリコン油が取出管１３、油路２ａ及
び貫孔５ａ（図１Ａ）又は取出管１３、連通路８ｂ（図
１Ｂ）からトルク伝達間隙７′内に送り込まれ、或いは
トルク伝達間隙７′内のシリコン油の量が適量となるよ
うに貫孔５ａ、油路２ａ及び取出管１３（図１Ａ）又は
連通路８ａ、取出管１３（図１Ｂ）を通ってトルク伝達
間隙７′からシリコン油が抜き取られる。そして、トル
ク伝達室７内の適量のシリコン油を介してケース４又は
ディスク５の一方のトルクが他方に伝達されてファン１
５が回転する。

【００２４】このようにして実施例によると、エンジン
１の冷却水の温度、エンジン１の回転数及びファン１５
の回転数に対応した最適のシリコン油をトルク伝達間隙
７′内に存在させて、図３に示すようにファン１５の回
転数が大幅に変化しない状態で制御が行われる。エンジ
ン１の冷却水の温度もほぼ一定に保たれ、冷間始動や高
速道路での走行や急加速にも適応した最適の条件で制御
が行われファン１５の騒音も低下し無駄な燃料消費が防
止される。また各実施例ではケース４又はディスク５側
が固定部に支持されているためエンジン１の回転のみを
伝えるフレキシブルジョイントを用いることができ、従
って例えエンジンのクランクシャフトに直結した駆動伝
達であっても、回転軸２に取り付けられているベアリン
グがエンジン１の駆動時の衝撃や振動を直接受けること
がなく、製造コストの嵩むベアリングの作動寿命が延び
て耐久性が向上すると共に、製造コスト上の難点も解決
することができる。

【００２５】なお実施例では、エンジンの冷却水温度、
エンジンの回転数及びファンの回転数に基づいてケース
内の油量を制御するものを説明したが、本発明は実施例
に限定されるものでなく、例えばこれらに加えて走行風
量、外気音、吸気温度、車速、スロットル開度、気圧、
ノッキングの有無、エアコン状態、排気ブレーキ状態等
をも制御因子に加えた構成とすることもできる。

【００２６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は駆
動部の駆動条件及びその他諸条件に対応して、外部から
駆動ディスクとケースのトルク伝達間隙に供給される油
を迅速かつ高精度に常時制御することにより、前記諸条
件に対応してケース又はディスクの一方の駆動トルクを
最適の伝達状態で他方に伝達し、各種の条件下で最適の
クラッチ動作を行うことができ、ファン用の液体クラッ
チとしてはファン騒音を低減し、燃料を節約できると共
に、加速性能を向上することができる。また、ディスク
側又はケース側が固定部に回転自在に支持されているた
め回転軸に取り付けたベアリングへの負担を軽減し、か
つ液体クラッチとエンジンとがフレキシブルジョイント
で連結されているので駆動時の衝撃や振動を受けず、作
動寿命が延び全体の耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】本発明の一実施例の構成を示す説明図であ
る。

【図１Ｂ】本発明の他の実施例を示す説明図である。

【図２】本発明の動作を示すフローチャートである。

【図３】本発明の一実施例の動作特性図である。

【図４】本発明の動作特性を示す他の図である。

【符号の説明】

１Ａ フレキシブルジョイント ４ ケース ５ ディスク ７ トルク伝達室 ７′ トルク伝達間隙 １０，１０′ ベアリング １５ ファン １７ ポンプ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケースとその内部に収容されたディスク
   と、前記ケースにフレキシブルジョイントを介して接続
   された駆動部と、一端に前記ディスクが固着され、他端
   にファンが取付けられ、前記ケースを回転自在に支持す
   る回転軸と、前記回転軸を外枠に回転自在に支持するベ
   アリングと、一端が前記回転軸に設けられた油路に連通
   するごとく該回転軸にベアリングを介して接続され、他
   端が送油管に接続された取出管と、前記ケースと前記デ
   ィスクの対向面間に形成されるトルク伝達間隙に外部か
   ら油を供給する油供給手段と、前記ファンの回転数、前
   記ケースの回転数および駆動部の冷却水の水温に基づい
   て、前記油供給手段による油の供給の制御をする制御手
   段とを有することを特徴とする液体クラッチ。
2. 【請求項２】 駆動部にフレキシブルジョイントを介し
   て接続された回転軸に回転自在に支持されたケースと、
   該ケースに取付けられたファンと、該ケースの内部に収
   容され前記回転軸に固着されたディスクと、前記ケース
   を外枠に回転自在に支持するベアリングと、一端が前記
   ケースに設けられた油路に開口するごとく前記ケースに
   ベアリングを介して接続され、他端が送油管に接続され
   た取出管と、前記ケースと前記ディスクの対向面間に形
   成されるトルク伝達間隙に外部から油を供給する油供給
   手段と、前記ファンの回転数、前記駆動部の回転数およ
   び駆動部の冷却水の水温に基づいて、前記油供給手段に
   よる油の供給の制御をする制御手段とを有することを特
   徴とする液体クラッチ。