JP4023144B2 - 粘性流体継手装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の冷却ファン制御装置に使用される粘性流体継手装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の粘性流体継手装置としては、特開平08−206337号公報にその開示がある。この粘性流体継手装置は、回転伝達部材と、回転伝達部材を粘性流体を貯える貯蔵室と作動室とに分割する仕切板と、仕切板に形成され貯蔵室と作動室とを連通する連通穴と、作動室内に配設される回転体と、回転体の一側面と仕切板の一側面とで形成される第1トルク伝達面と、回転体の他側面と回転伝達部材の一側面で形成される第2トルク伝達面と、貯蔵室に配設され且つ連通穴を開閉するバルブと、バルブを回転可能に支持する回転駆動部材を有し、バルブの開閉によって粘性流体の作動室への流通量をコントロールし回転伝達体の回転数を変化させるものである。
【0003】
ところで、冷却能力を向上するためには、伝達トルクを増加する必要がある。このためには粘性流体の粘度アップ及びトルク伝達面積拡大があるが、粘度アップすると粘性流体の流れが悪化し始動時のつれ周り、ヒステリシスの悪化に至り、またトルク伝達面積拡大のためには回転体のサイズ拡大が必要であり小型軽量化のニーズに対応できない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、粘性流体継手装置において粘性流体の粘度及び回転体のサイズを変えることなく伝達トルクを増加することを、その技術的課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第1の技術的手段は、回転伝達部材と、該回転伝達部材の内部空間を貯蔵室と作動室とに分割する仕切板と、該内部空間内に封入される粘性流体と、該仕切板に形成され前記貯蔵室と前記作動室とを連通する流通穴と、前記作動室内に配設され前記回転伝達部材と相対回転する回転体と、前記回転体の一側面と前記仕切板の一側面とで形成される第1トルク伝達面と、前記回転体の他側面と前記回転伝達部材の一側面で形成される第2トルク伝達面と、前記貯蔵室に配設され且つ前記流通穴を開閉するバルブと、該バルブを回転可能に支持する回転駆動体を有した粘性流体継手装置において、前記回転体の他側面と前記回転伝達部材の一側面との間に前記第2トルク伝達面より内周側に第3トルク伝達面を設け、前記回転体の一側面に、その外周側端部がその内周側端部よりも回転方向側に位置されて前記流通穴の開口部の軌跡に対向されるオイル溝を設けると共に、該オイル溝の内周側端部に前記第3トルク伝達面の内周側に開口するように前記回転体を軸方向に貫通する第1連通穴を設けたことである。
【0006】
第1の技術的手段によれば、流体継手周辺の雰囲気温度(ラジエータ後方の空気温度)が高温となりバイメタルがバルブを回転させ流通穴が全開となると流通穴の開口部軌跡と回転体に形成されたオイル溝の外周側端部が連通するためオイル溝にオイルが流れる。オイルは遠心力に逆らって強制的に径方向に所定の角度を成すオイル溝に沿って内周に向かって流れるため、第1連通穴を通って第3トルク伝達面に到達する。これによりトルク伝達面積を拡大でき、伝達トルクを増加することができる。
【0007】
上記手段においては、前記オイル溝は外周側端部と内周側端部を連結する壁面がR形状で形成されていることが望ましい。これによれば、オイルがオイル溝をスムーズに流れるようにすることが可能となる。
【0008】
上記手段においては、前記オイル溝は外周側壁面の周方向幅が前記第1連通穴の直径より大きく形成されていることが望ましい。これによれば、オイル溝を流通するオイル量を増量するようにすることが可能となる。
【0009】
上記手段においては、前記オイル溝は外周側壁面の周方向幅が前記第1連通穴の直径より小さく形成されていることが望ましい。これによれば、オイル溝の内周側を低圧にしオイルが内周側に向けて流れやすくすることが可能となる。
【0010】
上記手段においては、前記オイル溝は外周側端部に周方向の所定の長さのオイル溝が結合され形成されていることが望ましい。これによれば、オイル溝を流通するオイル量をさらに増量するようにすることが可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施形態を説明する。図1及び図2において、粘性流体継手装置1は主に、シャフト(回転体)10と、ハウジング(回転伝達部材)11、カバー(回転伝達部材)12と、ベアリング13と、ロータ14と、プレート(仕切板)15と、バルブ16と、バイメタル17と、ロッド(回転駆動体)18と、バイメタルホルダ42などから構成されている。
【0012】
シャフト10の図示左端には、円板状のロータ14が固着されている。ハウジング11は、ロータ14を収容し、ロータ14と相対回転するためにベアリング13を介してシャフト10に回転自在に支承されている。又、ハウジング11の図示左端面には、カバー12が一体的に固定されている。このハウジング11とカバー12とで、内部空間20が形成されている。
【0013】
プレート15の外周端は、カバー12に固着され、このプレート15は、内部空間20をロータ14が収容される作動室21とカバー12側の貯蔵室22とに分割している。又、ロータ14とプレート15とが相対する第1トルク伝達面には、前面ラビリンス溝14aが形成されている。又、ロータ14とハウジング11とが相対する第2トルク伝達面にも背面外周側ラビリンス溝14bおよび本発明の特徴である第3トルク伝達面にも背面内周側ラビリンス溝14cが形成されている。
【0014】
プレート15は、前面ラビリンス溝14aよりも内周側に貯蔵室22と作動室21とを連通する2つの正面視略L字状の流通穴33a、33b(図2)が配設されている。また、プレート15の外周端近傍には、ポンプ穴31とポンプ突起32から構成されるポンプ機構30が形成されている。このポンプ穴31は、作動室21と貯蔵室22とを連通している。
【0015】
ロータ14は、第1トルク伝達面の内周側にロータ14の軸方向に貫通する2つの第2連通穴35a、35bが形成されている。第1トルク伝達面側には、本発明の特徴である外周側端部が第2連通穴35a、35bの内周側にあると共にプレート15の略L字状の流通穴33a、33bの縦軸側部33aa、33baの開口軌跡に対向し、内周側端部がロータ14の軸方向に貫通する第1連通穴34a、34b、34c、34dを形成している径方向に所定の角度αを成す4つのオイル溝36a、36b、36c、36dが形成されている。これらオイル溝36a、36b、36c、36dは、A−A図に示す略矩形断面を呈している。
【0016】
ロッド18の一端には、渦巻き状のバイメタル17が固着されており、他端には、ロッド18と一体回転する板状のバルブ16が個着されている。又、ロッド18には、シール部材23が設けられており、粘性流体の漏れを防止している。バルブ16は、その一端が流通穴33aを他端が流通穴33bをそれぞれ開閉自在となるように配設されている。バイメタル17は、図示しないラジエータ後方の空気温度を検出し、バイメタル17の作動に応じてバルブ16がロッド18を介してプレート15の流通穴33a、33bを開閉制御するようになっている。又、作動室21と貯蔵室22との内部には、粘性流体(例えばシリコンオイル)が封入されている。又、バイメタルホルダ42を用いる場合は、カバー12との間に配設された断熱部材43により、粘性流体継手本体の温度が上昇してもバイメタル17に影響することはない。
【0017】
次に本実施形態の作用を説明する。
【0018】
図示しない駆動手段と接続され回転駆動するシャフト10とともに、ロータ14が一体回転する。これによって、作動室21内の粘性流体は、ポンプ機構30の作用により順次貯蔵室22へと流れる。バイメタル17の温度に対する動きによってロッド18を介してバルブ16がプレート15の流通穴33a、33bを開閉し、これにより、貯蔵室22と、作動室21の間の粘性流体の流量を制限し、シャフト10からハウジング11への伝達トルクを制御する。
【0019】
図1、2はエンジン始動時や低負荷走行時等、流体継手周辺の雰囲気温度(ラジエータ後方の空気温度)が低い場合の状態を示す。バルブ16により、プレート15の流通穴33a、33bが閉じられているため、オイルはポンプ機構30により貯蔵室22に回収される。この場合ロータ14周辺のオイルは微量でありトルク伝達は行われない。
【0020】
図3、4は雰囲気温度が上昇し始めた場合の状態を示す。温度に感応するバイメタル17がバルブ16を回転させ、プレート15の流通穴33a、33bが開き始める。粘性流体継手1自体が回転しているため、遠心力により貯蔵室22のオイルは流通穴33a、33bを通じて前面ラビリンス溝14aに、また流通穴33a、33bと第2流通穴35a、35bを通じて背面外周側ラビリンス溝14bに流れ込む。この状態で従来技術と同等のトルク伝達面積を有し同等の伝達トルクを発生する。
【0021】
図5、6は雰囲気温度がさらに上昇した場合の状態を示す。流通穴33a、33bが全開となると、流通穴33a、33bのL字状の縦軸側部穴33aa、33baの開口部軌跡とロータ14に形成されたオイル溝36a、36b、36c、36dが連通するためオイル溝36a、36b、36c、36dにオイルが流れる。オイルはオイル溝36a、36b、36c、36dに沿ってロータ14内周に向けて流れるため、第1連通穴34a、34bを通じて背面内周側ラビリンス溝14cに流れ込む。これによりトルク伝達面積を拡大でき、従来以上の伝達トルクを発生する。
【0022】
図7〜10は、本発明のその他の実施形態を示す。図7はオイル溝36aの対向する壁面70a、71aの径方向形状を所定のR形状で形成し、オイルがオイル溝36aをスムーズに流れるようにした実施形態である。
【0023】
図8はオイル溝36aの外周側壁面の周方向の幅81aを第1連通穴34aの直径より拡大し、第1連通穴34aを流通するオイル量を増量するようにした実施例である。
【0024】
図9はオイル溝36aの外周側壁面の周方向の幅91aを第1連通穴34aの直径より縮小し、オイル溝の内周側を低圧にしオイルが内周側に向けて流れやすくした実施例である。
【0025】
図10は図7のオイル溝36aの外周側に周方向に所定の長さがあるオイル溝101aを結合し、図8の実施例に対して第1連通穴34aを流通するオイル量をさらに増量するようにした実施例である。
【0026】
【発明の効果】
上記したように本発明によれば、貯蔵室から遠心力によって外周方向流れ出るオイルを外周側の前面ラビリンス溝と背面外周側ラビリンス溝に加えて、内周側に配設した背面内周側ラビリンス溝にも遠心力に逆らって強制的に導くために、トルク伝達面積を拡大でき、従来以上の伝達トルクを発生するようにしたことで、ロータのサイズを拡大することなく、充分なファン回転を得ることができ、冷却能力を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における雰囲気温度が低い場合の粘性流体継手の縦断面図である。
【図2】雰囲気温度が低い場合のバルブ位置とオイル状態を示すの平面図である。
【図3】雰囲気温度が上昇し始めた場合のバルブ位置とオイル状態を示すの平面図である。
【図4】雰囲気温度が上昇し始めた場合の粘性流体継手の縦断面図である。
【図5】雰囲気温度が更に上昇した場合のバルブ位置とオイル状態を示すの平面図である。
【図6】雰囲気温度が更に上昇した場合の粘性流体継手1の縦断面図である。
【図7】本発明のその他の実施例を示す第1連通穴を形成するロータの平面図である。
【図8】本発明のその他の実施例を示す第1連通穴を形成するロータの平面図である。
【図9】本発明のその他の実施例を示す第1連通穴を形成するロータの平面図である。
【図10】本発明のその他の実施例を示す第1連通穴を形成するロータの平面図である。
【符号の説明】
1・・・粘性流体継手
11・・・ハウジング(回転伝達部材)
12・・・カバー(回転伝達部材)
14・・・ロータ(回転体)
15・・・プレート(仕切板)
16・・・バルブ
17・・・バイメタル
18・・・ロッド
21・・・作動室
22・・・貯蔵室
33a、33b・・・流通穴
34a、34b、34c、34d・・・第1連通穴
36a、36b、36c、36d・・・オイル溝
14a・・・第1トルク伝達面(前面ラビリンス溝)
14b・・・第2トルク伝達面(背面外周側ラビリンス溝)
14c・・・第3トルク伝達面(背面内周側ラビリンス溝)
α・・・所定角度
Claims (5)
- 回転伝達部材と、
該回転伝達部材の内部空間を貯蔵室と作動室とに分割する仕切板と、
該内部空間内に封入される粘性流体と、
該仕切板に形成され前記貯蔵室と前記作動室とを連通する流通穴と、
前記作動室内に配設され前記回転伝達部材と相対回転する回転体と、
前記回転体の一側面と前記仕切板の一側面とで形成される第1トルク伝達面と、
前記回転体の他側面と前記回転伝達部材の一側面で形成される第2トルク伝達面と、
前記貯蔵室に配設され且つ前記流通穴を開閉するバルブと、
該バルブを回転可能に支持する回転駆動体を有した粘性流体継手装置において、
前記回転体の他側面と前記回転伝達部材の一側面との間に前記第2トルク伝達面より内周側に第3トルク伝達面を設け、前記回転体の一側面に、その外周側端部がその内周側端部よりも回転方向側に位置されて前記流通穴の開口部の軌跡に対向されるオイル溝を設けると共に、該オイル溝の内周側端部に前記第3トルク伝達面の内周側に開口するように前記回転体を軸方向に貫通する第1連通穴を設けたことを特徴とする粘性流体継手装置。 - 前記オイル溝は、外周側端部と内周側端部を連結する壁面がR形状で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の粘性流体継手装置。
- 前記オイル溝は、外周側端部の壁面の周方向幅が前記第1連通穴の直径より大きく形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の粘性流体継手装置。
- 前記オイル溝は、外周側端部の壁面の周方向幅が前記第1連通穴の直径より小さく形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の粘性流体継手装置。
- 前記オイル溝は、外周側端部に周方向の所定の長さのオイル溝が結合され形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載の粘性流体継手装置。
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