JPH0615142Y2 - 液体カツプリング装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、液体カップリング装置に係り、例えば内燃機
関の冷却装置の感温型ファンカップリング装置等として
用いられる可変容量型の液体カップリング装置に係る。

従来の技術 内燃機関の冷却装置の感温型ファンカップリング装置等
として用いられる可変容量型の液体カップリング装置
は、一般に、軸部材と、前記軸部材により該軸部材に対
し同心に回転可能に担持されたカップリングハウジング
と、前記カップリングハウジング内の室空間を液体継手
作動室と液体貯蔵室とに仕切る仕切りと、前記液体継手
作動室内にあって前記軸部材に同心に固定され前記液体
継手作動室内にて前記カップリングハウジングと共に作
動液体を通すラビリンス通路を形成しまた前記カップリ
ングハウジングに対する相対的回転により前記液体継手
作動室内の作動流体を前記液体貯蔵室へ向けて排出する
ポンプ作用を行うロータと、前記液体貯蔵室より前記液
体作動室へ作動液体を導く作動液体供給通路と、前記作
動液体供給通路を選択的に開閉する第一の制御弁とを有
しており、この種の液体カップリング装置は、米国特許
第３，５８７，８０１号、実開昭５６−９５６２２号、
実公昭５９−３９２１８号の各公報に示されている。

考案が解決しようとする問題点 上述の如き構造の液体カップリング装置に於ては、作動
液体供給通路が開いている時には液体貯蔵室より作動液
体が作動液体通路を経て液体継手作動室へ流れ、これが
カップリングハウジングとロータとの間のラビリンス通
路に存在すので、作動液体の粘性によって軸部材とカッ
プリングハウジングの間にて液体継手式にトルク伝達が
行われる。制御弁により作動液体供給通路が閉じられる
と、液体貯蔵室よりの作動液体の供給を断たれた状態に
て液体継手作動室内の作動液体がロータのポンプ作用に
よって液体貯蔵室へ排出され、これによってカップリン
グハウジングとロータとの間のラビリンス通路に作動液
体が存在しなくなり、軸部材とカップリングハウジング
の間のトルク伝達が実質的に行われなくなる。

滑りによる動力損失を低減すべくカップリングハウジン
グ内に充填されるシリコンオイルの如き作動液体の粘性
が高められると、作動液体供給通路が開いていて液体継
手作用が行われている時の軸部材とカップリングハウジ
ングとの間の回転数差が小さくなる。このことはトルク
伝達効率を高めるためには有意義なことではあるが、し
かし上述の如き状態よりカップリングを切断状態にすべ
く制御弁により作動液体供給通路が閉じられたとき、液
体継手作動室内の作動液体が液体貯蔵室へ排出されるの
に長い時間がかかり、その切断応答性が非常に悪くな
る。従って、内燃機関の冷却装置がかかるファンカップ
リング装置を経て駆動されるときには、その切断応答遅
れの間、冷却ファンが高速回転することになり、内燃機
関が過冷却される虞れがある。このように流体継手作動
室内の作動液体が液体貯蔵室へ排出されるのに長い時間
がかかるのは、この排出がカップリングハウジングに対
するロータの相対的回転によるポンプ作用により行われ
るからである。即ち、軸部材とカップリングハウジング
の間の相対回転数が小さいほど、上記のポンプ作用によ
り液体継手作動室内に残留する作動液体を液体貯蔵室へ
向けて排出するのが遅れ、液体カップリング装置を接続
状態より切断状態へ切換えるのに時間がかかるようにな
る。

本考案は上述の如き問題点を解決した改良された液体カ
ップリング装置を提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段 上述の如き目的は、本考案によれば、軸部材と、前記軸
部材により該軸部材に対し同心に回転可能に担持された
カップリングハウジングと、前記カップリングハウジン
グ内の室空間を液体継手作動室と液体貯蔵室とに仕切る
仕切りと、前記液体継手作動室内にあって前記軸部材に
同心に固定され前記液体継手作動室内にて前記カップリ
ングハウジングと共に作動液体を通すラビリンス通路を
形成しまた前記カップリングハウジングに対する相対的
回転により前記液体継手作動室内の作動流体を前記液体
貯蔵室へ向けて排出するポンプ作用を行うロータと、前
記液体貯蔵室より前記液体継手作動室へ作動液体を導く
作動液体供給通路と、前記作動液体供給通路を選択的に
開閉する第一の制御弁とを有する液体カップリング装置
に於て、 前記カップリングハウジングにより前記作動液体供給通
路を閉じる第一の位置と前記作動液体供給通路を開く第
二の位置との間に移動可能に支持され、弾力的付勢手段
により前記第二の位置より前記第一の位置へ向けて弾力
的に付勢され、前記ロータの回転に対する前記カップリ
ングハウジングの回転の追従遅れによる両者間の相対的
回転数の増大に応じて前記ロータにより作動液体の粘性
を介して前記第一の位置より前記第二の位置へ向けて前
記弾力的付勢手段による付勢力に抗してより大きく偏倚
される第二の制御弁と、 前記第一の制御弁が前記作動液体供給通路を閉じる位置
へ偏倚することに対応して前記弾力的付勢手段による付
勢力に抗して前記第二の制御弁を前記第二の位置へ偏倚
させる連動手段と を有することを特徴とする液体カップリング装置によっ
て達成される。

考案の作用及び効果 上述の如き構成によれば、軸部材とカップリングハウジ
ングの間の相対回転数が所定値以下になると、第二の制
御弁により作動液体供給通路の開口度が絞られ、液体貯
蔵室より液体継手作動室へ供給される作動液体の流量が
低減し、これに伴ない液体継手による伝達トルク容量が
低減し、軸部材とカップリングハウジングの間の相対回
転数が増大するので、かかる制御の平衡により軸部材と
カップリングハウジングの間の相対回転数は所定値より
小さくならず、軸部材とカップリングハウジングの間に
少なくとも所定の相対回転数が保たれ、これによってロ
ータによる所要のポンプ作用が確保され、第一の制御弁
が閉弁することによって作動液体供給通路が閉じられた
時には、液体継手作動室の作動液体は液体貯蔵室へ速や
かに排出され、液体カップリング装置の接続状態より切
断状態への切換が応答性よく行われる。

実施例 以下に添付の図を参照して、本考案を実施例について詳
細に説明する。

第１図及び第２図は本考案による液体カップリング装置
を感温型カップリング装置として構成した一つの実施例
を示している。これらの図に於て、１０は軸部材であ
り、図示されていない内燃機関により直接的に回転駆動
されるようになっている。軸部材１０は、ボルト１２に
よって組立られたフロントカバー１４とリヤカバー１６
よりなるカップリングハウジング１８のリヤカバーをシ
ール付きボール軸受２０によって同心に回転可能に担持
している。カップリングハウジング１８にはボルト１２
によって図示されていない冷却フアンが取付けられるよ
うになっている。

カップリングハウジング１８内には該カップリングハウ
ジングの内部空間を二つに仕切る仕切板２２が設けられ
ている。仕切板２２は、リヤカバー１６の側に液体継手
作動室２４を、フロントカバー１４の側に液体貯蔵室２
６を各々郭定している。

液体継手作動室２４内には円盤状のロータ２８が配設さ
れている。ロータ２８は、液体継手作動室２４内にて軸
部材１０と固定連結され、軸部材１０より担持されてカ
ップリングハウジング１８に対し相対回転し得るように
なっている。

カップリングハウジング１８のリヤカバー１６とロータ
２８の互いの対向面部には互いに同心の複数個の円環状
の突条３０と３２とが設けられており、これら突条３０
と３２はたがい違いになってカップリングハウジング１
８とロータ２８との間にその径方向に延在するラビリン
ス通路３４を郭定している。

ロータ２８は、その外周部にギヤポンプ用の歯部３６を
有しており、カップリングハウジング１８との相対回転
によってポンプ作用を行い、液体継手作動室２４内の作
動液体をフロントカバー１４に形成された作動液体戻し
通路３８へ圧送し、これを液体貯蔵室２６へ排出するよ
うになっている。

ロータ２８には液体継手作動室２４の液体貯蔵室２６の
側よりシリコンオイルの如き作動液体をラビリンス通路
３４の側へ導くための貫通孔４０がその周方向に互いに
隔置して複数個設けられている。

仕切板２２には液体貯蔵室２０より液体継手作動室２４
へ作動液体を供給する作動液体供給通路として作動する
作動液体供給孔４２が設けられている。

カップリングハウジング１８の液体貯蔵室２６内には作
動液体供給孔４２の開閉を行う第一の制御弁としての感
温弁４４が設けられている。感温弁４４は、仕切板２２
の一方の面に摺接する板状の弁要素として構成され、支
持軸４６によってフロントカバー１４より回転可能に支
持されている。支持軸４６はフロントカバー１４の前方
部に配置されたスパイラルバイメタル４８の巻芯端部と
係止連結されている。スパイラルバイメタル４８はその
外端部をフック部材５０によってフロントカバー１４に
対し係止され、これによりスパイラルバイメタル４８は
感知温度の上昇に伴ない支持軸４６に対し第２図で見て
反時計廻り方向のトルクを与えるようになっている。こ
れにより感温弁４４は、スパイラルバイメタル４８の感
知温度が所定値以下である時には、第２図に示されてい
る如く、作動液体供給孔４２を閉じる閉弁位置に位置
し、スパイラルバイメタル４８の感知温度の上昇に伴な
い第２図で見て反時計廻り方向へ回転変位して作動液体
供給孔４２を開くようになっている。

流体継手作動室２４のロータ２８と仕切板２２の間には
作動液体供給孔４２の開口度を制御する第二の制御弁と
しての回転弁５２が設けられている。回転弁５２は、仕
切板２２の他方の面部に摺接し、支持軸５４によって仕
切板２２よりカップリングハウジング１８と同心に回転
可能に支持されている。第２図に示されている状態で
は、回転弁５２は、以下に説明する如く作動液体供給孔
４２を閉じる位置に戻っている感温弁４４によって図に
て時計廻り方向への終端位置迄強制的に回動されている
が、感温弁４４が感知温度の上昇に伴って図にて反時計
廻り方向へ回動し、回転弁５２に対する時計廻り方向の
強制偏倚を解除した状態では、回転弁５２は、ロータ２
８とカップリングハウジング１８の間の相対的回転（軸
部材１０は第２図で見て時計廻り方向に駆動される）に
起因して流体継手作動室２４の作動液体の粘性によって
与えられる第２図で見て時計廻り方向のトルクと捩りコ
イルばね５６による第２図で見て反時計廻り方向のトル
クとの平衡関係に応じた回動位置をとり、作動液体の粘
性によりロータ２８より伝えられるトルクの低減に伴な
って捩りコイルばね５６のばね力により第２図で見て反
時計廻り方向に回転し、作動液体供給孔４２の開口度を
減少せしめるようになっている。

仕切板２２には感温弁４４の回転中心と同心の円弧状ス
リット５８が設けられており、この円弧状スリット５８
には感温弁４４と一体に設けられた強制開弁爪６０が係
合している。強制開弁爪６０は、円弧状スリット５８を
貫通して回転弁５２と係合し、感温弁４４が第２図に示
されている如き閉弁位置にある時には回転弁５２を捩り
コイルばね５６のばね力に抗して第２図で見て時計廻り
方向へ駆動し、これをストッパ６２に当接する全開位置
へ強制的に偏倚させるようになっている。

上述の如き構成よりなる液体カップリング装置に於て
は、スパイラルバイメタル４８の感知温度が低い時には
感温弁４４は第２図に示されている如き閉弁位置に位置
し、これにより作動液体供給孔４２が閉じられ、液体貯
蔵室２６の作動液体が流体継手作動室２４へ供給される
ことが阻止される。この時にはラビリンス通路３４に作
動液体が存在しないことによって液体カップリング装置
は実質的な流体継手作用を行わず、切断状態にあり、内
燃機関によってファン駆動軸１０と共にロータ２８が回
転されてもカップリングハウジング１８が実質的に回転
しない。

スパイラルバイメルタ４８の感知温度が上昇すると、こ
れに伴ないスパイラルバイメタル４８が熱変形すること
によって支持軸と共に感温弁４４が第２図で見て反時計
廻り方向へ回転し、これによって作動液体供給孔４２が
開かれるようになる。これにより液体貯蔵室２６内の作
動液体が、作動液体供給孔４２を通って流体継手作動室
２４へ流れ、更にこれが貫通孔４０を経てラビリンス通
路３４へ流れ、該ラビリンス通路に作動液体が存在する
ようになり、これによりこの作動液体の粘性によってロ
ータ２８とカップリングハウジング１８との間にてトル
ク伝達が行われ、第２図で見て時計廻り方向のロータ２
８の回転に伴ないカップリングハウジング１８も同方向
へ回転するようになる。

上述の如く、回転弁５２は感温弁４４により強制開弁爪
６０を経て第２図で見て時計廻り方向に強制的に偏倚さ
れ、感温弁４４が充分に開弁するまでは作動液体供給孔
４２の開口度を減少しない開弁位置に保持されている。

ラビリンス通路３４に供給された作動液体は遠心力によ
ってロータ２８の外側部へ向い、そして歯部３６による
ポンプ作用によって作動液体戻し通路３８より液体貯蔵
室２６内に戻されるようになる。このように作動液体供
給孔４２が開かれている時には作動液体は液体貯蔵室２
６より作動液体供給孔４２を経て流体継手作動室２４に
入り、ロータ２８のポンプ作用により液体貯蔵室２６に
戻り、これらを繰返し巡回し、その際にラビリンス通路
３４にて液体継手作用を行い、ロータ２８とカップリン
グハウジング１８とをトルク伝達関係に接続する。

感温弁４４が充分に開弁した後には、回転弁５２は強制
開弁爪６０による強制開弁を解かれ、ロータ２８とカッ
プリングハウジング１８との相対回転に起因して液体継
手作動室２４のロータ２８と回転弁５２との間に存在す
る作動液体の粘性により第２図で見て時計廻り方向のト
ルクと捩りコイルばね５６による第２図で見て反時計廻
り方向のトルクとの平衡関係によってそり回転位置を決
定される。ロータ２８とカップリングハウジング１８の
間の回転数差が減少すると、作動液体を介してロータ２
８より回転弁５２へ伝わるトルクが低減することによ
り、回転弁５２は捩りコイルばね５６のばね力によって
第２図で見て反時計廻り方向へ回転変位し、感温弁４４
とは別に作動液体供給孔４２の開口度を減少せしめるよ
うになる。作動液体供給孔４２の開口度が減少すると、
これに伴ない液体貯蔵室２６より液体継手作動室２４へ
供給される作動液体の流量が減少することにより、液体
カップリング装置の伝達トルク容量が低減し、これに伴
ないロータ２８とカップリングハウジング１８との回転
数差が増大する。回転数差が増大すると、作動液体の粘
性を介してロータ２８より回転弁５２に伝わる第２図で
見て時計廻り方向のトルクが再び増大することにより、
作動液体供給孔４２の開口度が再び増大し、これに応じ
て液体貯蔵室２６より液体継手作動室２４へ供給される
作動液体の流量が再び増大し、液体カップリング装置の
伝達トルク容量が再び増大する。かかる平衡制御により
ロータ２８とカップリングハウジング１８の間の回転数
差が所定値以下になることが阻止され、両者間の相対回
転数が所定値以上に維持される。

かかる液体カップリング装置の接続状態よりスパイラル
バイメタル４８の感知温度が低下して感温弁４４が閉弁
し、作動液体供給孔４２が閉じられると、そのときロー
タ２８とカップリングハウジング１８の間には必ず所定
値以上の相対回転数が保たれているので、所定性能以上
のロータ２８によるポンプ作用が得られ、これにより流
体継手作動室２４内の作動液体は作動液体戻し通路３８
を経て速かに液体貯蔵室２６へ排出され、液体カップリ
ング装置の切断が応答性よく行われる。

第３図は冷却水温度と感温弁の作動とカップリングハウ
ジングの回転数、即ち冷却ファン回転数との関係を示し
ている。本考案による液体カップリング装置に於ては、
時点Ｔ₁にてスパイラルバイメタル４８の作動によって
感温弁４４が閉弁すると、これよりわずかな時間△Ｔが
経過した時点Ｔ₂にて早々に液体カップリング装置が切
断状態になることによって冷却ファン回転数が速やかに
低下するが、従来のものに於ては、この時に流体継手作
動室２４の作動液体の排出が速かに行われないことによ
り時点Ｔ₁よりかなり長い時間が経過した時点Ｔ₃にて初
めて液体カップリング装置が切断状態となって冷却ファ
ン回転数が低下する。

第４図及び第５図は本考案による液体カップリング装置
に於ける感温弁４４による回転弁５２の強制偏倚機構の
他の一つの実施例をその要部について示している。この
実施例に於ては、強制開弁爪６０が板ばね６４によって
感温弁４４に取付けられ、その板厚方向、即ち図にて左
右方向に移動可能で且感温弁４４に対し図にて左方へ付
勢されている。強制開弁爪６０は仕切板２２の円弧状ス
リット５８を貫通して回転弁５２に係合する位置迄延在
していると同時に感温弁４４に設けられたスリット６８
を貫通してその左端６０ａにてフロントカバー１４の内
壁に設けられた周方向のカム面６６に当接し、板ばね６
４のばね力によって該当接位置に押付けられている。カ
ム面６６は周方向に延在する途中の位置にて互いに段違
いになった二つのカム面６６ａと６６ｂとを有してい
る。強制開弁爪６０は、感温弁４４が閉弁位置にある時
には、第５図に於て実線で示されている如く、カム面６
６ａと当接して液体継手作動室２４の側に大きく突出
し、これに対し感温弁４４が開弁位置にある時には、第
５図にて仮想線IIにて示されている如く、カム面６６ｂ
と当接して液体継手作動室２４に対する突出量を減少す
るようになっている。強制開弁爪６０はカム面６６との
当接端部とは反対の端部にて回転弁５２と当接するよう
になっており、この端部は傾斜面６０ｂと垂直端面６０
ｃとにより構成されている。

感温弁４４が作動液体供給孔４２を閉じる閉弁位置にあ
る時には、強制開弁爪６０は第５図に於て実線で示され
た位置にあり、この時には回転弁５２は強制開弁爪６０
の垂直端面６０ｃと当接して開弁位置に保持されてい
る。感温弁４４が開弁し始めると、この開弁移動に伴な
って強制開弁爪６０も移動し、強制開弁爪６０はカム面
６６ａより離れてカム面６６ｂに対応するようになる。
回転弁５２に液体継手作動室２４内に於ける作動液体の
粘性を介したトルクが与えられるまでは、該回転弁が捩
りコイルばね５６のばね力によって強制開弁爪６０の垂
直端面６０ｃに押付けられていることにより、強制開弁
爪６０は第５図に於て仮想線Ｉで示されている如く突出
状態を維持する。

その後液体貯蔵室２６より作動液体供給孔４２を経て液
体継手作動室２４へ作動液体が流れ、この作動液体の粘
性によって回転弁５２にトルクが与えられると、回転弁
５２が強制開弁爪６０を押付けなくなることにより強制
開弁爪６０は板ばね６４のばね力によってフロントカバ
ー１４の側に移動してカム面６６ｂと当接するようにな
る。これより以降は回転弁５２は、強制開弁爪６０に当
接するとしても、第５図にて仮想線IIにて示されている
如く、強制開弁爪６０の傾斜面６０ｂと当接する。

上述の如き状態から感温弁４４が閉弁する過程に於て
は、強制開弁爪６０がカム面６６ｂよりカム面６６ａ上
へ乗り上げる迄は回転弁５２は強制開弁爪６０の傾斜角
６０ｂに係合する迄閉弁方向へ回動することができるの
で、感温弁４４が開く過程に於て回動弁５２が強制開弁
爪６０の垂直面６０ｃに係合しているときに比して感温
弁４４と回転弁５２の隔りをより小さくすることがで
き、このことによって感温弁４４により作動液体供給孔
４２ガ閉じられ始めるときに、感温弁４４により回転弁
５２が周方向へ強制駆動されるのが早過ぎて、それ迄折
角回転弁５２により絞られていた作動液体供給孔４２が
大きく開かれて回転弁５２によるロータ２８とカップリ
ングハウジング１８の間の回転数差維持効果が失われる
事態の発生が防止される。感温弁４４が開く過程に於て
は、上述の通り回転弁５２は強制開弁爪６０の垂直面６
０ａに係合しているので、感温弁４４と回転弁５２とは
感温弁４４が十分開く迄回転弁５２が作動液体供給孔４
２を閉じることがないよう、両者は互いに大きく隔置さ
れる。

感温弁４４が作動液体供給孔４２を完全に閉じる閉弁位
置に達する頃には、強制開弁爪６０がカム面６６ａ上に
乗上げており、回転弁５２の強制開弁爪６０に対する当
接位置は傾斜面６０ｂより垂直端面６０ｃに移行してい
る。

以上に於ては、本考案を特定の実施例について詳細に説
明したが、本考案はこれらに限定されるものではなく、
本考案の範囲内にて種々の実施例が可能であることは当
業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による液体カップリング装置を感温型フ
アンカップリング装置として構成した一つの実施例を示
す縦断面図、第２図は第１図に示された感温型ファンカ
ップリング装置の弁装置部分の背面図、第３図は第１図
及び第２図に示された本考案による液体カップリング装
置の作動特性を示すグラフ、第４図は本考案による液体
カップリング装置に於ける感温弁による回転弁強制偏倚
機構の他の一つの実施例をその要部について示す縦断面
図、第５図は第４図に示す構造の矢印Ｖ−Ｖによる底面
図である。 １０……ファン駆動軸、１２……ボルト、１４……フロ
ントカバー、１６……リヤカバー、１８……カップリン
グハウジング、２０……シール付きボール軸受、２２…
…仕切板、２４……液体継手作動室、２６……液体貯蔵
室、２８……ロータ、３０、３２……突条、３４……ラ
ビリンス通路、３６……歯部、３８……作動液体戻し通
路、４０……貫通孔、４２……作動液体供給孔、４４…
…感温弁、４６……支持軸、４８……スパイラルバイメ
タル、５０……フック部材、５２……回転弁、５４……
支持軸、５６……捩りコイルばね、５８……円弧状スリ
ット、６０……強制開弁爪、６２……ストッパ、６４…
…板ばね、６６……カム面、６８……スリット

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】軸部材と、前記軸部材により該軸部材に対
   し同心に回転可能に担持されたカップリングハウジング
   と、前記カップリングハウジング内の室空間を液体継手
   作動室と液体貯蔵室とに仕切る仕切りと、前記液体継手
   作動室内にあって前記軸部材に同心に固定され前記液体
   継手作動室内にて前記カップリングハウジングと共に作
   動液体を通すラビリンス通路を形成しまた前記カップリ
   ングハウジングに対する相対的回転により前記液体継手
   作動室内の作動流体を前記液体貯蔵室へ向けて排出する
   ポンプ作用を行うロータと、前記液体貯蔵室より前記液
   体継手作動室へ作動液体を導く作動液体供給通路と、前
   記作動液体供給通路を選択的に開閉する第一の制御弁と
   を有する液体カップリング装置に於て、 前記カップリングハウジングにより前記作動液体供給通
   路を閉じる第一の位置と前記作動液体供給通路を開く第
   二の位置との間に移動可能に支持され、弾力的付勢手段
   により前記第二の位置より前記第一の位置へ向けて弾力
   的に付勢され、前記ロータの回転に対する前記カップリ
   ングハウジングの回転の追従遅れによる両者間の相対的
   回転数の増大に応じて前記ロータにより作動液体の粘性
   を介して前記第一の位置より前記第二の位置へ向けて前
   記弾力的付勢手段による付勢力に抗してより大きく偏倚
   される第二の制御弁と、 前記第一の制御弁が前記作動液体供給通路を閉じる位置
   へ偏倚することに対応して前記弾力的付勢手段による付
   勢力に抗して前記第二の制御弁を前記第二の位置へ偏倚
   させる連動手段と を有することを特徴とする液体カップリング装置。