JPS62224734A - 粘性流体継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 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。

〔従来技術〕

粘性流体継手の一形式として、エンジンにより駆動され
るシャフト上に固定したロータと、前記シャフト上に回
転可能に組付けられ内部に前記ロータを収容する第１の
室と同第１の室に通路を通して連通ずる第２の室を有す
るハウジングと、同ハウジングの前記第１の室の内壁と
前記ロータ間に形成されたラビリンス機構と、前記ハウ
ジングの前記画室の区画壁に設けられ同ハウジングと前
記ロータとの相対回転により作動して前記第１の室の流
体を前記第２の室へ排出するポンプ機構と、前記第２の
室に配設されて前記通路に臨み同第２の室から前記第１
の室へ流入する流体の流量を制御すべく作動するバルブ
と、同バルブをエンジンの温度上昇に応じて制御する感
温作動手段を備えてなる粘性流体継手がある。

この種形式の粘性流体継手においては、前記ハウジング
の両室にシリコンオイル等の粘性流体が収容されていて
、ロータの回転時ラビリンス機構に介在する流体に生じ
る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ものである。また、当該
粘性流体継手においては、前記バルブがハウジングの第
２の室から第１の室へ流入する流体を制御するもので、
感温作動手段により作動して第１の室への流体の流入を
低温時には停止または規制するとともに高温時には許容
または増大させる。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
応して制御されるものである。

しかして、この種形式の粘性流体継手においては、例え
ば特公昭６０−４８６５３号公報に示されているように
、一般にハウジングの第１の室がロータを収容する関係
から第２の室に比し大径に形成されている。このため、
エンジンの始動時ラビリンス機構内には多量の流体が介
在し、大きな剪断力が生じてロータとハウジング間に大
きな相対回転が得られない。従って、ポンプ機構が的確
に駆動せずに第１の室から第２の室への流体の排出に時
間を要し、冷却ファン等アクチュエータの回転駆動が過
度な状態になる。

前記公報に示された流体継手はかかる問題を解決すべく
提案されたもので、上記形式の粘性流体継手において、
前記ハウジングの第２の室に隔壁板を配設して同室内を
第１の室に連通ずる小容積の第１貯留室と同貯留室に連
通ずる大容積の第２貯留室とに区画し、エンジンの始動
時流体の一部を第２貯留室に一時的に貯留する構成とな
っている。これにより、エンジンの始動時第１の室に滞
留する流体を従来に比して少くしてラビリンス機構によ
り生じる剪断力を小さくすることができ、ロータとハウ
ジングの相対回転によりポンプ機構を駆動させて第１の
室からの流体の排出を早め、アクチュエータの始動初期
における過度な回転駆動を抑制しようとするものである
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、かかる流体継手においても、ハウジング
の構造上第１の室には多量の流体が滞留し、第２の室の
内部を上記のごとく２つの貯留室に区画して始動時第２
貯留室に流体を一時的に貯留させても、第１の室には不
必要な相当な量の流体が滞留するため、始動初期におけ
るアクチュエータの過度な回転駆動を十分に抑制するこ
とはできない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はかかる問題に対処すべ（上記した形式の粘性流
体継手において、前記ハウジングの第２の室を第１の室
より大径に形成するとともに、前記シャフトの回転によ
り作動して前記第２の室内の外周に滞留する流体を流入
して前記通路へ吐出する第２のポンプ機構を設けたこと
を特徴とするものである。

〔作用効果〕

かかる構成においては、ハウジングにおける第２の室が
第１の室に比し大径であるため、第１の室内に形成され
たラビリンス機構は第２の室内の外周より内周側に位置
し、停止時および始動時に同機構内に介在する流体が少
なく、かつ第１の室内に滞留する流体も少ない。このた
め、始動時ラビリンス機構により生じる剪断力が小さく
てロータとハウジングの相対回転によりポンプ機構が的
確に駆動し、第１の室内から第２の室内への流体の排出
が早（なりアクチュエータの始動初期における過度な回
転駆動が十分に抑制される。

また、第２の室内へ排出された流体は遠心力にて同室内
の外周に流動し第２のポンプ機構の作用により前記通路
え吐出され、吐出された流体の第１の室内への流入量を
前記バルブの作用にてエンジンの温度に応じて制御し、
高温時第１の室内の流体の滞留量を増大してラビリンス
機構により生じる剪断力を大きくし、ロータからハウジ
ングヘのトルク伝達を大きくしてハウジングおよびこれ
と一体のアクチュエータの回転駆動を高める。従って、
かかる構成によれば、第２の室を第１の室より大径に形
成しても流体継手本来の機能が損なわれることは全くな
い。

〔実施例〕

以下本発明を図面に基づいて説明するに、第１図および
第２図には本発明の粘性流体継手の一実施例であるエン
ジン冷却用ファンの流体カップリングが示されている。

当該流体カップリングにおいては、エンジンにより駆動
されるシャフトｌｌ上にロータ１２が固定されていると
ともにハウジング２０が回転可能に組付けられている。

ハウジング２０は３個のケース２１，２２．２３からな
り、シャフト１１上に回転可能に組付けた第１ケース２
１に第２ケース２２および第３ケース２３がボルト等の
手段にて固着されてハウジング２０が構成されている。

かかるハウジング２０においては、第１および第２ケー
ス２１．２２間に第１の室たるロータ室Ｒ１が形成され
、かつ第２および第３ケース２２゜２３間に第２の室た
る貯留室Ｒ２が形成されている。このロータ室Ｒ１内に
配置されたロータ１２には、その環状の広幅突起部１２
ａに複数条の環状溝が同心的に設けられており、また第
１ケース２１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、これらの環状溝
および環状突起がラビリンス機構りを構成している。第
２ケース２２はハウジング２０の内部をロータ室Ｒ１と
貯留室Ｒ２とに区画する区画璧として機能するもので、
壁部２２ａの下端部には両室Ｒ１，Ｒ２を連通させる通
孔２２ｂとこれに近接してロータ室Ｒ１側へ突出する突
出片２２ｃが設けられている。この通孔２２ｂと突出片
２２Ｃとは、ロータ１２とハウジング２０間に相対回転
が生じたときポンプ作用を行い、ロータ室Ｒ１内の流体
を貯留室Ｒ２へ排出する。従って、これら両者２２ｂ、
２２ｃは第１のポンプ機構を構成している。貯留室Ｒ２
はロータ室Ｒ１より大径に形成されていて、ロータ室Ｒ
１の外周に臨む環伏部ｒ２を備えている。かかる貯留室
Ｒ２には、第２のポンプ機構３０ａとバルブ機構３０ｂ
とが配設されており、また第３ケース２３の外側周縁部
には複数の冷却ファン２４が組付けられている。

各冷却ファン２４はエンジン冷却用ファンとして機能す
る。

ポンプ機構３０ａは、ポンプハウジング３１とその内部
でポンプ室を形成する一対のギヤ３２゜３３とからなり
、第１駆動ギヤ３２はポンプハウジング３１内に回転可
能に嵌合され、また第２駆動ギヤ３３はシャフト１１の
内端に突設した駆動軸１３上にトルク伝達可能に組付け
られて第１′ｒＪＡ勤ギヤ３２内に収容されている。一
方、ポンプハウジング３１は第２ケース２２の壁部２２
ａに固着されていて、両ギヤ３２．３３にて形成された
ポンプ室に連通ずる流入孔３１ａ、吐出孔３１ｂを備え
ている。流入孔３１ａには貯留室Ｒ２の外周側に延びる
導管３４が嵌着され、またポンプハウジング３１の吐出
孔３１ｂ側には同吐出孔３１ｂを貯留室Ｒ２およびロー
タ室Ｒ１へ連通させる連通路Ｐが形成されている。連通
路Ｐはポンプハウジング３ｒの第１開口３１ｃを通して
貯留室Ｒ２に連通ずるとともに第２開口３１ｄ、第２ケ
ース２２の通孔２２ｄを通してロータ室Ｒ１に連通して
いて、ロータ室Ｒ１に流入する流体がロータ１２の通孔
１２ｂを通してラビリンス機構りに導びかれる構成とな
っている。

バルブ機構３０ｂは連通路Ｐに吐出される流体を制御す
るもので、連通路Ｐの第１開口３１Ｃの開口面積を調節
するプレート状のバルブ３５と、感温作動手段たる公知
のバイメタル３６を備えている。バルブ３５は第３ケー
ス２３の中央部にて液密的かつ回転可能に軸支した回転
軸３７の内端に組付けられ、ポンプハウジング３１の外
周面に摺動可能に当接して連通路Ｐの第１開口３１Ｃを
漸次開閉する。バイメタル３６は回転軸３７の外端と第
３ケース２３に突設した掛止部２３ａとに掛止めされて
いて、エンジンの温度に応じて変形して回転軸３７を正
逆回転させ、バルブ３５を第２図の（Ａ）位置と（Ｂ）
位置間の範囲内で摺動させる。

かかる構成の流体カップリングにおいては、エンジンの
温度が所定以下の低温である場合バルブ３５は第２図の
（Ａ）位置にあって連通路Ｐの第１開口３１ｃを全開状
態にしているにの状態でエンジンを始動させるとシャフ
トＩＩおよびロータ１２が回転し、ラビリンス機構り内
に介在する流体に生ずる剪断力によりハウジング２０が
シャフト１１と瞬時一体的に回転する。このため、停止
時第１図の線Ｃにて示したように滞留していた流体が遠
心力により瞬時に外周部に流動し、その滞留レベルが線
りに示す状態になる。この状態においては、ラビリンス
機構り内に介在する流体が少ないため同流体に生ずる剪
断力が小さく、ロータ１２とハウジング２０間には第１
ポンプ機構（２２ｂ、２２Ｃ）が作動するに十分な相対
回転が生じ、ロータ室Ｒ１内の流体が順次貯留室Ｒ２へ
排出されて上記剪断力がさらに小さくなる。この結果、
ハウジング２０およびこれと一体の冷却ファン２４の回
転数は早期に所定の低速回転数となり、エンジンの過冷
却・燃料消費が抑制される。

この間、第２ポンプ機構３０ａにおいては駆動軸１３の
回転により駆動し、貯留室Ｒ２内の外周に滞留する流体
を吸引して連通路Ｐへ吐出するが、連通路Ｐの第１開口
３１ｃが全開状態にあるため流体の大部分が同開口３１
ｃを通して貯留室Ｒ２内に還流する。このため、流体の
ロータ室Ｒ１内への流入量は極めて少なく、ラビリンス
機構り内に介在する流体は極めて少ない状態に保持され
る。

この場合のロータ１２、冷却ファン２４の回転数の経過
時変化（Ｎ１．Ｎ２）を第３図に示す。なお、同図にお
ける符号Ｎ３．Ｎ４は流体カップリングの常用型、冒頭
の公報にて示された改良型における回転数の経過時変化
を示している。

また、エンジンが漸次高温になると、バルブ３５が第２
図の（Ａ）位置から（Ｂ）位置側へ移行してポンプハウ
ジング３１の第１開口３１Ｇの開口面積を漸次縮小する
。このため、第１開口３１Ｃを通して貯留室Ｒ２へ還流
する流体の流量が減少し、これに対応してロータ室Ｒ１
内への流入量が増大してロータ室Ｒ１内での流体の滞留
量を増大させる。この結果、ラビリンス機構り内に介在
する流体が増大して生じる剪断力が大きくなり、ロータ
１２からハウジング２０へのトルク伝達が大きくなって
、冷却ファン２４の回転数はエンジンの温度に応じて増
大し、早期に所定の高温回転数となる。

このように、かかる構成の流体カップリングにおいては
、ハウジング２０における貯留室Ｒ２がロータ室Ｒ１に
比し大径であるため、ロータ室Ｒ１内に形成されたラビ
リンス機構りは貯留室Ｒ２内の外周より内周側に位置し
、停止時および始動時同機構り内に介在する流体が少な
く、かつロータ室Ｒ１内に滞留する流体も少ない。従っ
て、始動時ラビリンス機構りにより生じる剪断力が小さ
くてロータ１２とハウジング２０の相対向転により第１
ポンプ機構（２２ｂ、　　２２　ｃ）が的確に駆動して
ロータ室Ｒ１内から貯留室Ｒ２への流体の排出が早（な
り、第３図に示すように冷却ファン２４の始動初期にお
ける過度な回転駆動が十分に抑制される。

しかして、貯留室Ｒ２へ排出された流体は遠心力にて同
室Ｒ２内の外周に流動し、第２ポンプ機構３０ａの作用
にて連通路Ｐへ吐出され、吐出された流体はバルブ３５
の作用にてエンジンの温度に応じてロータ室Ｒ１への流
入量を制御され、高温時ロータ室Ｒ１内の流体の滞留量
を増大してラビリンス機構りにより生ずる剪断力を増大
させる。

これにより、ロータ１２からハウジング２０へのトルク
伝達が大きくなり、冷却ファン２４の回転駆動が高まる
。従って、貯留室Ｒ２がロータ室Ｒ１より大径に形成さ
れていても、流体カップリング本来の機能が損われるこ
とは全くない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る粘性流体継手たるエン
ジン冷却用ファンの流体カップリングの断面図、第２図
は同カップリングの第１図矢印■−ｎ方向へみた正面図
、第３図は各種流体カップリングにおけるロータ、冷却
ファンの回転数の経時的変化を示すグラフである。 符号の説明 １１・・・シャフト、１２・・・ロータ、１３・・・駆
動軸、２０・・・ハウジング、（２２ｂ。 ２２ｃ）・・・第１ポンプ機構、２４・・・冷却ファン
、３０ａ・・・第２ポンプ機構、３０ｂ・・・バルブ機
構、３１・・・ポンプハウジング、３２．３３・・・ギ
ヤ、３５・・・バルブ、３６・・・バイメタル、Ｌ・・
・ラビリンス機構、Ｐ・・・連通路、Ｒ１・・・ロータ
室、Ｒ２・・・貯留室。 出廓人　　アイシン精機株式会社 代理人　　弁理士　長　谷　照　− （外１名） 第２図 〃 １３　　・　　集シＪ軸 ３１　　・　ボンブハウノング ３２．３３　　・・キヤ ３５・・　バルブ 第３図 Ｏ−＋　経過時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンにより駆動されるシャフト上に固定したロータ
   と、前記シャフト上に回転可能に組付けられ内部に前記
   ロータを収容する第１の室と同第１の室に通路を通して
   連通する第２の室を有するハウジングと、同ハウジング
   の前記第１の室の内壁と前記ロータ間に形成されたラビ
   リンス機構と、前記ハウジングの前記両室の区画壁に設
   けられ同ハウジングと前記ロータとの相対回転により作
   動して前記第１の室の流体を前記第２の室へ排出するポ
   ンプ機構と、前記第２の室に配設されて前記通路に臨み
   同第２の室から前記第１の室へ流入する流体の流量を制
   御すべく作動するバルブと、同バルブをエンジンの温度
   上昇に応じて制御する感温作動手段を備えてなる粘性流
   体継手において、前記ハウジングの第２の室を第１の室
   より大径に形成するとともに、前記シャフトの回転によ
   り作動して前記第２の室内の外周に滞留する流体を流入
   して前記通路へ吐出する第２のポンプ機構を設けたこと
   を特徴とする粘性流体継手。