JPH10213157A - 粘性流体継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粘性流体継手の製造コストの増大を招くこと
なく、所望のポンプ機能を確保すること。 【解決手段】 ロータ１４の外周面にロータ回転方向側
のその側面が突起１３ａに対向するロータの一面側から
他面側に渡りロータの回転方向に向けて傾斜した台形形
状の凸部１４ｂ、１１４ｂを複数個設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン冷却用フ
ァンの流体継手等、粘性流体継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の粘性流体継手として、例えば、特
公昭５５−４９７１号公報や実開平２−４７４２９号公
報に示されるものがある。これらの粘性流体継手は、エ
ンジンにより駆動されるシャフト上に固定されたロータ
と、前記シャフト上に回転可能に支承されるハウジング
と、該ハウジング内を粘性流体のための貯蔵室と該貯蔵
室と戻し通路を介して連通すると共に前記ロータを収容
する作動室とに区画する区画部材と、前記作動室の外周
に前記貯蔵室側から突出するように形成された突起及び
該突起に近接して形成され前記作動室と前記貯蔵室とを
連通する通孔からなり、前記ハウジングと前記ロータと
の相対回転により作動して前記作動室の流体を前記貯蔵
室へ排出するポンプ機構とを備え、ロータの回転時に作
動室内にてロータとハウジング間に介在する粘性流体の
剪断力によりロータのトルクをハウジングに伝達し、同
ハウジングおよびこれに一体的に設けた冷却ファン等の
アクチュエータを回転させる。また、当該粘性流体継手
においては、ラジエータ通過空気温度の低温時には貯蔵
室から作動室への流体の流入を停止または規制するとと
もに高温時には許容または増大させ、これにより、ロー
タからハウジングへのトルク伝達を低温時小さくかつ高
温時大きくし、冷却ファン等のアクチュエータの回転駆
動が温度変化に対応して制御される。

【０００３】ここで、ポンプ機構は、低温時にトルク伝
達を減少させて動力損失を低減させるべく、作動室内の
粘性流体をロータの回転により突起へ衝突させて該突起
に近接して設けられる通孔より貯蔵室へ排出させるもの
である。ところが、ロータの回転により突起に粘性流体
が衝突した時にロータ外周面とハウジング間の隙間から
粘性流体が逃げてしまうと所望のポンプ機能が得られな
いことから、この粘性流体の逃げを防止すべく、上記し
た前者の公報に開示される粘性流体継手においては、ロ
ータの外周面上に回転平面を含む横断面形状が略三角形
で且つその頂が綾線を形成する突起を設けると共に該綾
線をポンプ機構の突起からみてロータの右回転の場合は
右方向に又ロータが左回転する場合は左方向に略３０乃
至６０度の捩じれ角をなすように形成し、又上記した後
者の公報に開示される粘性流体継手においては、ロータ
の外周に歯切りを形成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の粘性流
体継手によれば、所望のポンプ機能を確保することがで
きるものの、ロータの外周面の構造上、型抜きができな
いことから、一般にアルミ等の金属材によりダイキャス
トによって成形されるロータの成形時に同時に外周面を
成形することができない。そのため、ロータ成形後にそ
の外周面をボブ加工する必要があり、当該粘性流体継手
の製造コストが増大するという問題があった。

【０００５】本発明は、上記した実情に鑑みなされたも
ので、当該粘性流体継手の製造コストの増大を招くこと
なく、所望のポンプ機能を確保することを、その課題と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に講じた本発明の技術的手段は、エンジンにより駆動さ
れるシャフト上に固定されたロータと、前記シャフト上
に回転可能に支承されるハウジングと、該ハウジング内
を粘性流体のための貯蔵室と該貯蔵室と戻し通路を介し
て連通すると共に前記ロータを収容する作動室とに区画
する区画部材と、前記作動室の外周に前記貯蔵室側から
突出するように形成された突起及び該突起に近接して形
成され前記作動室と前記貯蔵室とを連通する通孔からな
り、前記ハウジングと前記ロータとの相対回転により作
動して前記作動室の流体を前記貯蔵室へ排出するポンプ
機構とを備えてなる粘性流体継手において、前記ロータ
の外周面に前記ロータ回転方向側のその側面が前記突起
に対向する前記ロータの一面側から他面側に渡り前記ロ
ータの回転方向に向けて傾斜した台形形状の凸部を複数
個設けたことである。

【０００７】上記した手段によれば、ロータの回転時に
ロータ外周面とハウジング間に介在する粘性流体及びポ
ンプ機構の突起に対向するロータの一面側から他面側へ
ロータ外周面とハウジング間を介して移動しようとする
粘性流体は、台形形状の凸部の傾斜面によりロータの一
面側へ強制的に流動させられる。これにより、突起への
粘性流体の衝突により十分な圧力上昇が得られ、通孔を
介して貯蔵室へ粘性流体が排出される。また、台形形状
の凸部はロータ成形時に型抜きを妨げるものではなく、
ロータ成形時に同時に成形される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従った粘性流体継
手を図面に基づいて説明するに、図１及び図２には本発
明の粘性流体継手の一実施形態であるエンジン冷却用フ
ァンの流体カップリング１０が示されている。

【０００９】当該流体カップリング１０においては、エ
ンジンにより駆動されるシャフト１１上にロータ１４が
固定されているとともにハウジング１２、１３が回転可
能に組付けられている。ハウジング１２は、軸受１５を
介してシャフト１１に回転可能に支承されており、該ハ
ウジング１２には内空部を有するハウジング１３がビス
により固定されている。ハウジング１２、１３において
は、ハウジング１３の内空部の開口近傍に固定されるプ
レート１６及びハウジング１３とハウジング１２との間
に作動室Ｒ１が形成され、プレート１６とハウジング１
３の内空部との間に貯蔵室Ｒ２が形成されている。この
作動室Ｒ１内に配置されたロータ１４には、その図示右
側面の径方向外方に複数条の環状溝が同心的に設けられ
ており、またハウジング１２の内壁には前記各環状溝に
嵌入する複数条の環状突起が同心的に設けられていて、
これら環状溝および環状突起がラビリンス機構Ｌを構成
している。作動室Ｒ１を区画するハウジング１３の下端
部には両室Ｒ１、Ｒ２を連通させる通孔１３ｂとこれに
近接してロータ１４の回転方向側にて作動室Ｒ１側へ突
出する突出片１３ａが設けられている。この通孔１３ｂ
と突出片１３ａとは、ロータ１４とハウジング１３間に
相対回転が生じたとき、ロータ１４の回転により流動す
る粘性流体が突出片１３ａに衝突して圧力上昇し、通孔
１３ｂ内へ押し出すポンプ作用を行い、作動室Ｒ１内の
粘性流体を貯蔵室Ｒ２へ排出する。従って、これら両者
１３ａ、１３ｂはポンプ機構を構成している。

【００１０】プレート１６には、貯蔵室Ｒ２を作動室Ｒ
１に連通する連通路１６ａが形成されており、該連通路
１６ａと径方向において同位置にあり且つ、ラビリンス
機構Ｌの内周縁部が位置するのロータ１４の部分には通
孔１４ａが形成されていて、貯蔵室Ｒ２から連通路１６
ａを介して作動室Ｒ１に侵入した流体が通孔１４ａを通
してラビリンス機構Ｌに導かれるようになっている。

【００１１】ハウジング１３には、シャフト１１の軸心
の同軸上に孔が設けられており、該孔にはブッシュ２０
を介してロッド１７が液密的に回転可能に嵌合されてい
る。該ロッド１７の貯蔵室Ｒ２内に突入した一端部に
は、ロッド１７の回転により、プレート１６の連通路１
６ａを開閉可能なプレート状のバルブＶが固定されてい
る。外部に突出するロッド１７の他端には、感温作動手
段たる公知のバイメタル１８が配設されている。バイメ
タル１８は、ロッド１７の他端部とハウジング１３に突
設した係止部１９とに係止されていて、エンジンの雰囲
気温度に応じて変形してロッド１７を正逆転させ、バル
ブＶを摺動させ、連通路１６ａを開閉する。

【００１２】本実施形態においては、プーリ３０が固定
されると共に図示しないウオーターポンプの回転軸３１
が嵌合されるシャフト１１は、ばね材により構成されて
おり、これによりハウジング１２、１３に固定される図
示しない冷却ファンやロータ１４のアンバランスによる
ふれ回り振動が減衰され、該振動がウオーターポンプ回
転軸３１へ伝達され応力的ダメージを与えるのを防止し
ている。また、ハウジング１２の軸受１５の支承部の外
周には環状の空洞部１２ａが形成されており、作動室Ｒ
１内における粘性流体の剪断による熱が軸受１５に伝導
するのを防いでいる。これにより、軸受１５の温度上昇
を抑えることができ、軸受１５内に充填されるグリスと
して低グレードのものの使用を可能としている。尚、空
洞部１２ａには放射状に延びる図示しない複数個のリブ
が設けられており、軸受１５が嵌合固定されるハウジン
グ１２の部位の剛性を確保している。尚、空洞部１２ａ
内には図７に示すように、断熱材としてゴム、プラスチ
ック、セラミック等を充填させてもよく、これによれば
軸受１５への伝熱を更に抑制することができる。

【００１３】また、本実施形態においては、図２乃至図
４に示すように、ロータ１４の外周面にロータ１４の回
転方向側のその側面が突出片１３ａに対向するロータ１
４の一面側から他面側に渡りロータ１４の回転方向に向
けて傾斜した台形形状の凸部１４ｂが周方向に連続して
複数個形成されている。尚、凸部１４ｂの傾斜面のロー
タ１４平面に対する傾斜角θは３０〜７０°に設定され
ている。

【００１４】かかる構成の流体カップリングにおいて
は、図示しないラジエータの通過空気温度が所定以下の
低温である場合、バルブＶは連通路１６ａを全閉してい
る。それゆえ、貯蔵室Ｒ２から作動室Ｒ１への粘性流体
の流入は阻止され、作動室Ｒ２内の粘性流体はロータ１
４の回転に伴い、ポンプ機構により貯蔵室Ｒ１へ排出さ
れる。このとき、ロータ１４の外周面とハウジング１
２、１３間に介在する粘性流体及びポンプ機構の突出片
１３ａに対向するロータ１４の一面側から他面側へロー
タ１４の外周面とハウジング１２、１３間を介して移動
しようとする粘性流体は、台形形状の凸部の傾斜面によ
り図３に示すようにロータ１４の一面側へ強制的に流動
させられる。これにより、突出片１３ａへの粘性流体の
衝突により十分な圧力上昇が得られ、通孔１３ｂを介し
て貯蔵室Ｒ２へ粘性流体が排出され、ポンプ機構による
所望のポンプ機能が得られ、ラビリンスＬによるトルク
伝達が減少される。

【００１５】ラジエータの通過空気温度が漸次高温にな
ると、バルブＶが連通路１６ａを漸次開放し、ラビリン
ス機構Ｌに介在する流体が増大して生じる剪断力が大き
くなり、ロータ１４からハウジング１２、１３へのトル
ク伝達が大きくなって、冷却ファンの回転数はエンジン
の温度に応じて増大し、所定の高温回転数となる。これ
により、図６に示すような、ラジエータ通過空気温度に
対するファン回転数の特性が得られる。

【００１６】以上のように、本実施形態によれば、ロー
タ１４の外周に形成した台形形状の凸部１４ｂによりポ
ンプ機構による所望のポンプ機能を確保することがで
き、図６に示すような特性を維持することができる。ま
た、凸部１４ｂの外周面の面積を適宜変更することによ
って外周面でのトルク伝達量が変更されることにより図
６における低温域でのファン回転数を変更することがで
き、これにより低温時のトルク伝達を抑制しつつ、低温
時のファン回転数を所定値に保ち、コンデンサ等の冷却
能力を確保することができる。

【００１７】また、更に本実施形態によれば、台形形状
の凸部１４ｂはアルミ等の金属材によるダイキャストに
よるロータ１４の成形時に型抜きを妨げるものではない
ため、後加工を必要とすることなく、ロータ成形時に同
時に成形されるので、製造コストの増大を招くことな
く、上記した優れた効果を奏することができる。

【００１８】図５は、本発明に従ったロータの別の実施
形態の一部側面を示す。この実施形態においては、ロー
タの外周面にロータの回転方向側のその側面がポンプ機
構の突出片に対向するロータの一面側から他面側に渡り
ロータの回転方向に向けて傾斜し、ロータの反回転方向
側のその側面がポンプ機構の突出片に対向するロータの
一面側から他面側に渡りロータの反回転方向に向けて傾
斜した台形形状の凸部１１４ｂが周方向に連続して複数
個形成されている。尚、凸部１１４ｂの傾斜面のロータ
平面に対する傾斜角θは上記した実施形態と同様に３０
〜７０°に設定されている。この実施形態によれば、ロ
ータの回転方向（正転、逆転）によらず、上記した実施
形態と同じ効果を奏することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、ロータの
回転時にロータ外周面とハウジング間に介在する粘性流
体及びポンプ機構の突起に対向するロータの一面側から
他面側へロータ外周面とハウジング間を介して移動しよ
うとする粘性流体は、台形形状の凸部の傾斜面によりロ
ータの一面側へ強制的に流動させられるので、ポンプ機
構の突起への粘性流体の衝突により十分な圧力上昇が得
られ、ポンプ機構の所望のポンプ機能を確保することが
できる。また、台形形状の凸部はアルミ等の金属材等に
よるダイキャストによるロータの成形時に型抜きを妨げ
るものではないため、後加工を必要とすることなく、ロ
ータ成形時に同時に成形されるので、製造コストの増大
を招くことなく、上記した所望のポンプ機能の確保とい
う効果を奏することができる。

【００２０】また、更に、凸部の外周面の面積を適宜変
更することにより低温域でのファン回転数を変更するこ
とができ、これにより低温時のトルク伝達を抑制しつ
つ、低温時のファン回転数を所定値に保ち、コンデンサ
等の冷却能力を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従った粘性流体継手の一実施形態の断
面図である。

【図２】図１の一実施形態のロータの側面図である。

【図３】図１の一実施形態におけるロータの外周面とポ
ンプ機構との関係の説明図である。

【図４】図１の実施形態におけるロータの外周面の一部
拡大図である。

【図５】本発明に従った粘性流体継手の他の実施形態の
ロータの外周面の一部拡大図である。

【図６】本発明に従った粘性流体継手のラジエータ通過
空気温度に対するファン回転数の特性図である。

【図７】図１に示す粘性流体継手の軸受部の変形例を示
す一部断面図である。

【符号の説明】

１０ 流体カップリング（粘性流体継手） １１ シャフト １２、１３ ハウジング １３ａ 突出片（ポンプ機構） １３ｂ 通孔（ポンプ機構） １４ ロータ １４ｂ 凸部 １６ プレート（区画部材） Ｌ ラビリンス機構 Ｖ バルブ Ｒ１ 作動室 Ｒ２ 貯蔵室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンにより駆動されるシャフト上に
   固定されたロータと、前記シャフト上に回転可能に支承
   されるハウジングと、該ハウジング内を粘性流体のため
   の貯蔵室と該貯蔵室と戻し通路を介して連通すると共に
   前記ロータを収容する作動室とに区画する区画部材と、
   前記作動室の外周に前記貯蔵室側から突出するように形
   成された突起及び該突起に近接して形成され前記作動室
   と前記貯蔵室とを連通する通孔からなり、前記ハウジン
   グと前記ロータとの相対回転により作動して前記作動室
   の流体を前記貯蔵室へ排出するポンプ機構とを備えてな
   る粘性流体継手において、前記ロータの外周面に前記ロ
   ータ回転方向側のその側面が前記突起に対向する前記ロ
   ータの一面側から他面側に渡り前記ロータの回転方向に
   向けて傾斜した台形形状の凸部を複数個設けたことを特
   徴とする粘性流体継手。