(57)【要約】【課題】簡素な構造で、ファンの振れを抑制する好適なファンクラッチ用軸受支持構造を提供すること。【解決手段】ファンクラッチ用軸受構造（１００）は、ファンクラッチ本体（２４）と、駆動軸（２０）と、深溝玉軸受（１，１）と、予圧付与機構（３０）とを備える。予圧付与機構は、一方の深溝玉軸受の軌道輪に接する第１側板（３１）と、他方の深溝玉軸受けの軌道輪に接する第２側板（３２）と、第１側板と第２側板との間に配置され、遠心力によって径方向外側に移動し、第１側板と第２側板との間隔を広げる移動体（３３）とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファンクラッチ本体と、
前記ファンクラッチ本体に対して相対回転する駆動軸と、
前記ファンクラッチ本体に取り付けられる外輪、前記駆動軸に取り付けられる内輪、および前記外輪と前記内輪との間の環状領域に配置された複数の玉を含む深溝玉軸受と、
複列の前記深溝玉軸受間に配置され、両深溝玉軸受間に予圧を付加する予圧付与機構とを備え、
前記予圧付与機構は、一方の前記深溝玉軸受の軌道輪に接する第１側板と、他方の前記深溝玉軸受けの軌道輪に接する第２側板と、前記第１側板と前記第２側板との間に配置され、遠心力によって径方向外側に移動し、前記第１側板と前記第２側板との間隔を広げる移動体とを含む、ファンクラッチ用軸受支持構造。
【請求項２】
前記第１側板と前記第２側板との前記間隔は、径方向外側にいくほど小さい、請求項１に記載のファンクラッチ用軸受支持構造。
【請求項３】
前記ファンクラッチ本体は、予圧を付与される側と反対側の前記外輪の幅面に当接する当接面を有する、請求項１または２に記載のファンクラッチ用軸受支持構造。
【請求項４】
前記複列の深溝玉軸受は、単列の深溝玉軸受を前記駆動軸の軸方向に並列に配置したものである、請求項１〜３のいずれかに記載のファンクラッチ用軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファンクラッチ用軸受支持構造に関し、特に、自動車等における機関冷却用のファン回転を制御して冷却送風量を機関に供給するファン・カップリング装置等に使用されるファンクラッチ用軸受支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車等における機関冷却用のファン回転を制御して冷却送風量を機関に供給するファンカップリング装置等には、ファンクラッチが採用されることが多い。
【０００３】
ファンクラッチとは、エンジンの温度を適正に保つため、ラジエータを冷却するファンのことである。ファンクラッチは、エンジンの温度がファンクラッチの閾値を超えたときのみ、ファンが回転することで、エンジンの冷却を行う。ファンの回転制御は、一般に流体継ぎ手によって行われる。ファンクラッチの駆動軸に取り付けられ、ファンクラッチを支持する軸受は、ファン回転時は同期回転となり、ファン停止時は相対回転となる。
【０００４】
このようなファンクラッチは、例えば、特開２０１１−２３１８９６号公報（特許文献１）及び特開昭５３−０２１３５１号公報（特許文献２）に記載されている。
【０００５】
特許文献１には、高反応型流体式ファンカップリング装置が記載されている。特許文献１に記載のファンカップリング装置は、軸受を介して支持されたハウジングの内部が、油の供給調整孔が設けられた仕切板によって、油溜り室と、駆動ディスクを内装するトルク伝達室と、に区画されている。
【０００６】
回転時の油の集溜する駆動ディスクの外周壁部に対向するハウジングの内周壁面の一部には、ダムと、これに連なってトルク伝達室と油溜り室との間に、油循環流通路が形成されている。
【０００７】
かかるファンカップリング装置では、外部周囲の温度が設定値を超えると、仕切板の油供給調整孔を開放し、外部周囲の温度が設定値以下では、仕切板の油供給調整孔を閉鎖する弁部材が備えられている。そして、トルク伝達間隙部での油の有効接触面積を増減させて、駆動側から被駆動側への回転トルク伝達を制御するようにしている。
【０００８】
特許文献２には、駆動側の駆動軸とその回転力を受ける従動側との間に、ころがり軸受を介装した温度感応型ファンクラッチが記載されている。特許文献２に記載のファンクラッチでは、軸受の転動体は、駆動側の駆動軸に設けられた駆動輪と、従動側に設けられた従動輪とにより挟着されている。従動輪或いは駆動輪を形成して転動体の挟着圧力調整方向に摺動する部材に予圧調整バネと、転動体に対する部材の後退位置に温度感応部材と、が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−２３１８９６号公報
【特許文献２】特開昭５３−０２１３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、特許文献１に記載のファンカップリングにおいて、例えば、ファンクラッチのハウジングとして、駆動軸に設置される軸受外輪より線膨張係数の高い材料（例えばアルミニウム）が使用される場合、高温時にハウジングが膨張し、軸受内部の隙間が大きくなる。これにより、ファンの振れが大きくなり、場合によっては、ファンが他部品と接触し得る、といった問題がある。
【００１１】
また、ファンクラッチのハウジングと軸受外輪との嵌め合いをタイトにし、軸受外輪の収縮によって軸受内部の隙間を負隙間とすることで、ファンの振れが抑えられた場合、ファン停止時の軸受の回転トルク増加とともに、軸受寿命への影響及び組み立て性の悪化等が問題となる。
【００１２】
そこで、ファンの振れを抑えるべく、ファンクラッチの駆動軸に設置される軸受に、予圧を付与することが考えられる。しかしながら、特許文献１に記載のファンクラッチでは、駆動軸に取り付けられ、ファンクラッチ本体を支持する軸受に対しては、予圧は付与できない。
【００１３】
また、特許文献２に記載のファンクラッチにおいては、転動体への狭着圧力を用いて、駆動軸の回転力を伝えるものであり、予圧調整ばね及び温度感応部材を用い、予圧の調整を行うため、軸受に予圧を付与するため構造が複雑であり、煩雑である、という問題がある。
【００１４】
そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、簡素な構造で、ファンの振れを抑制する好適なファンクラッチ用軸受支持構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一態様に係るファンクラッチ用軸受支持構造は、ファンクラッチ本体と、ファンクラッチ本体に対して相対回転する駆動軸と、ファンクラッチ本体に取り付けられる外輪、駆動軸に取り付けられる内輪、および外輪と内輪との間の環状領域に配置された複数の玉を含む深溝玉軸受と、複列の深溝玉軸受間に配置され、両深溝玉軸受間に予圧を付加する予圧付与機構とを備え、予圧付与機構は、一方の深溝玉軸受の軌道輪に接する第１側板と、他方の深溝玉軸受けの軌道輪に接する第２側板と、第１側板と第２側板との間に配置され、遠心力によって径方向外側に移動し、第１側板と第２側板との間隔を広げる移動体とを含む。
【００１６】
上記構成のファンクラッチ用軸受支持構造によれば、ファンクラッチ本体と、駆動軸と、深溝玉軸受と、予圧付与機構とを備え、予圧付与機構は、一方の深溝玉軸受の軌道輪に接する第１側板と、他方の深溝玉軸受けの軌道輪に接する第２側板と、第１側板と第２側板との間に配置され、遠心力によって径方向外側に移動し、第１側板と第２側板との間隔を広げる移動体とを含むため、予圧付与機構といった簡素な構造で、ファンクラッチの駆動軸に取り付けられた両深溝玉軸受に予圧を付与することができ、両深溝玉軸受の内部隙間を小さくすることができ、ファンの振れを抑制することができる。たとえば、高温時に、予圧付与機構内の移動体に遠心力が働くことで、移動体に遠心力が働くことにより、第１側板と第２側板との間隔を広げる方向へ力が働き、各軸受に予圧が付与される。これにより、付与される予圧により深溝玉軸受のがたつきが抑えられ、高温時のファンの振れを抑制することができる。
【００１７】
好ましくは、第１側板と第２側板との間隔は、径方向外側にいくほど小さい。
【００１８】
上記構成のファンクラッチ用軸受支持構造によれば、第１側板と第２側板との間隔は、径方向外側にいくほど小さいため、高温時にファンが回転し、予圧付与機構内の移動体に遠心力が働いた場合、移動体は、第１側板と第２側板との間隔を広げやすくなる。これにより、付与される予圧により深溝玉軸受の軸方向のがたつきが抑えられ、高温時のファンの振れを抑制することができる。
【００１９】
好ましくは、ファンクラッチ本体は、予圧を付与される側と反対側の外輪の幅面に当接する当接面を有する。
【００２０】
上記構成のファンクラッチ用軸受支持構造によれば、ファンクラッチ本体は、予圧を付与される側と反対側の内輪幅面及び外輪幅面のそれぞれに当接する当接面を有するため、各深溝玉軸受に予圧が与えられると、内輪幅面及び外輪幅面と、当接面とが当接することで、内輪幅面及び外輪幅面の軸方向のがたつきを抑制すると共に、軸受の内部の隙間が小さくなることで、ファンの振れを抑制することができる。
【００２１】
好ましくは、複列の深溝玉軸受は、単列の深溝玉軸受を駆動軸の軸方向に並列に配置したものである。
【００２２】
上記構成のファンクラッチ用軸受支持構造によれば、複列の深溝玉軸受は、単列の深溝玉軸受を駆動軸の軸方向に並列に配置したものであるため、予圧付与機構といった簡素な構造で、駆動軸の軸方向に並列に配置した両深溝玉軸受に軸方向に予圧を付与することができる。これにより、両深溝玉軸受の内部隙間を小さくすることができ、ファンの振れを抑制することができる。なお、本発明において、複列とは、単列の深溝玉軸受を複数個もつものだけではなく、外輪、内輪のうちいずれかが軌道輪を複数個持つものも含まれる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、簡素な構造で、ファンの振れを抑制する好適なファンクラッチ用軸受支持構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例に係るファンクラッチ用軸受支持構造を備えたファンクラッチを示す縦断面図であり、（ａ）は、入力側回転部材と出力側回転部材とが解放された状態を示し、図１（ｂ）は、入力側回転部材と出力側回転部材とが締結された状態を示す。
【図２】本発明の一実施例に係るファンクラッチ用軸受支持構造の概略構成を示す縦断面図である。
【図３】本発明の一実施例における予圧付与機構を取り出してケース側から見た外観図である。
【図４】予圧付与機構の動作状態を示す図であり、（ａ）は停止状態の図であり、（ｂ）は回転状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態に係るファンクラッチ用軸受を備えたファンクラッチを、回転軸の中心を含む平面で破断して表す縦断面図である。ファンクラッチは、外周側に配設された冷却用ファンと、内周側に配設されたクラッチ機構とを備え、このクラッチ機構は入力側回転部材と出力側回転部材とを油圧あるいは電磁力を用いて締結および解放するものである。あるいはこのクラッチ機構は、これらの回転部材間に粘性流体を介在させたカップリング装置である。クラッチ機構がトルクを伝達される間、冷却用ファンが回転する。
【００２７】
本実施形態では、ファンカップリング装置であり、図１（ａ）は、入力側回転部材と出力側回転部材とが解放された状態を示し、図１（ｂ）は、入力側回転部材と出力側回転部材とが締結された状態を示す。このファンカップリング装置は、冷却用ファン９の内周縁と結合するケース１０内に、シリコーンオイル等の粘性流体が充填されたオイル室１１とドライブディスク１８が組込まれた撹拌室１２とが設けられている。オイル室１１と撹拌室１２との両室１１、１２間に設けられた仕切板１３にポート１４が形成されそのポート１４を開閉するスプリング１５の端部が上記仕切板１３に固定されている。ドライブディスク１８の中心部１８ａは、ケース１０の背面を貫通するドライブ軸２０の一端と結合する。ドライブ軸２０の他端は、エンジンと結合する。中心部１８ａとケース１０との間には、深溝玉軸受１が配置され、当該深溝軸受１がケース１０とドライブディスク１８との間の相対回転を許容する。ドライブディスク１８及びドライブ軸２０はトルクを入力する入力側の回転部材に相当する。
【００２８】
また、ケース１０の前面にバイメタル１６が取付けられ、そのバイメタル１６にスプリング１５を押圧するピストン１７が設けられている。ケース１０は、入力側の回転部材からトルクを伝達される出力側の回転部材に相当する。
【００２９】
バイメタル１６はラジエータを通過した空気の温度が設定温度、例えば６０℃以下の場合、図１（ａ）に示すように扁平の状態となり、ピストン１７はスプリング１５を押圧し、スプリング１５はポート１４を閉じる。
【００３０】
これに対し、上記空気の温度が設定温度をこえると、バイメタル１６は図１（ｂ）に示すように、外方向に湾曲し、ピストン１７はスプリング１５の押圧を解除する。そうすると、スプリング１５は弾性変形してポート１４を開く。
【００３１】
上記の構成からなるファンカップリング装置の運転状態において、ラジエータを通過した空気の温度がバイメタル１６の設定温度より低い場合、ポート１４はスプリング１５によって閉じられている。このため、オイル室１１内の粘性流体は撹拌室１２内に流れない一方で、撹拌室１２内の粘性流体は、ドライブディスク１８の回転により仕切板１３に設けた流通穴１９からオイル室１１内に流れる。
【００３２】
そうすると、撹拌室１２内の粘性流体の量はわずかになり、ドライブディスク１８の回転による粘性流体の剪断抵抗は小さくなるので、ケース１０への伝達トルクは減少し、冷却用ファン９は低速回転する。
【００３３】
これに対し、ラジエータを通過した空気の温度がバイメタル１６の設定温度を超えると、図１（ｂ）に示すように、バイメタル１６は外方向に湾曲し、ピストン１７はスプリング１５の押圧を解除する。このとき、スプリング１５は仕切板１３から離れる方向に弾性変形するため、ポート１４は開放し、オイル室１１内の粘性流体はポート１４から撹拌室１２内に流れる。
【００３４】
そうすると、撹拌室１２内の粘性流体の量は多くなり、ドライブディスク１８の回転による粘性流体の剪断抵抗が大きくなるので、ケース１０へ伝達される回転トルクが増大し、深溝玉軸受１に支持されている冷却用ファン９が高速回転する。
【００３５】
上述のとおり、本実施形態のファンカップリング装置は、雰囲気温度に応じて冷却用ファン９の回転速度が変化するため、暖機運転中のウォーミングアップを早めると共に、冷却水の過冷却を防止し、エンジンを効果的に冷却することができる。エンジン温度が低いと冷却用ファン９はドライブ軸２０と切り離されているに等しく、高温の場合は連結されているに等しい。このように、深溝玉軸受１は、低温から高温まで広い温度範囲および広い回転範囲で使用される。
【００３６】
次に、本実施形態に係る深溝玉軸受１を備えるファンクラッチ用軸受支持構造について、詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態に係るファンクラッチ用軸受支持構造１００は、上述のファンカップリング装置（クラッチ機構）に備えられるものである。
【００３７】
例えば、従来のファンクラッチのハウジングとして、深溝玉軸受１の後述する外輪２２より線膨張係数の高い材料（例えば、アルミニウム等）が使用される場合、高温時に、ファンクラッチのハウジングが膨張することで、深溝玉軸受１内部の隙間が大きくなり、冷却用ファン９の振れが大きくなる。
【００３８】
そこで、本発明では、ファンクラッチ用軸受支持構造１００において、冷却用ファン９の振れを抑えるべく、ファンクラッチ本体２４に対して相対回転するドライブ軸（駆動軸）２０に設置される深溝玉軸受１に、予圧を付与する予圧付与機構を備える。
【００３９】
より具体的には、図１に示すように、ファンクラッチ用軸受支持構造１００は、ファンクラッチ本体２４と、駆動軸２０と、複列の深溝玉軸受１，１と、予圧付与機構３０とを備える。
【００４０】
本実施形態において、複列の深溝玉軸受１，１は、ファンクラッチ本体２４に取り付けられる外輪２２、駆動軸２０に取り付けられる内輪２１、及び外輪２２と内輪２１との間の環状領域に配置された複数の玉２３を含み、ファンクラッチの駆動軸２０に取り付けられる。複列の深溝玉軸受１は、単列の深溝玉軸受１を駆動軸２０の軸方向に並列に配置したものである。予圧付与機構３０は、両深溝玉軸受１間に配置され、両深溝玉軸受１に対して、軸方向に予圧を付与する。なお、本実施形態において、予圧とは、両深溝玉軸受１に対して、この軸方向に予め加える荷重をいう。
【００４１】
図２〜４を参照して、予圧付与機構３０は、複列の深溝玉軸受１，１間に配置され、両深溝玉軸受１，１間に予圧を付加する。予圧付与機構３０は、一方の深溝玉軸受１の軌道輪に接する第１側板３１と、他方の深溝玉軸受１の軌道輪に接する第２側板３２と、第１側板３１と第２側板３２との間に配置され、遠心力によって径方向外側に移動し、第１側板３１と第２側板３２との間隔を広げる移動体３３とを含む。第１側板３１と第２側板３２とは、軸方向に対向して配置される。
【００４２】
具体的には、図４を参照して、第１側板３１は、内周部３１１と、内周部３１１から連なる立板部３１２と、立板部３１２から連なり傾斜する傾斜部３１３と、傾斜部３１３から連なる外周部３１４とを有する。第１側板３１と同様に、第２側板３２は、内周部３２１と、内周部３２１から連なる立板部３２２と、立板部３２２から連なり傾斜する傾斜部３２３と、傾斜部３２３から連なる外周部３２４とを有する。
【００４３】
内周部３１１，３２１の軸方向の間隔および外周部３１４，３２４の軸方向の間隔は、移動体３３が抜け落ちないように、移動体３３の直径よりも小さく形成されている。立板部３１２，３２２の軸方向の間隔は、移動体３３が径方向に移動できるように、移動体３３の直径よりも大きく形成されている。傾斜部３１３，３２３の軸方向の間隔は、径方向外側にいくほど小さくなるように形成されている。具体的には、傾斜部３１３，３２３は、内方に向かってそれぞれ傾斜している。
【００４４】
移動体３３は、たとえば、球状体であることが好ましい。また、図３に示すように、移動体３３は、円周方向に複数整列して設けられていてもよい。複数の移動体３３の間には、移動体３３の円周方向の移動を規制するために、移動禁止部３４が設けられている。移動禁止部３４は、移動体３３の直径よりも幅狭に設けられていればよい。
【００４５】
次に、図４を特に参照して、予圧付与機構３０の動作について説明する。
【００４６】
冷却用ファン９が回転しない場合には、図４（ａ）に示すように、深溝玉軸受１，１間に配置されている予圧付与機構３０も回転しない。したがって、予圧付与機構３０に遠心力が働かないため、深溝玉軸受１，１に予圧は付加されず、深溝玉軸受１，１の回転トルクが増加することはない。
【００４７】
これに対し、高温時、冷却用ファン９が回転する場合には、図４（ｂ）に示すように、深溝玉軸受１，１の外輪２２とともに、深溝玉軸受１，１間に設置されている予圧付与機構３０も回転する。これにより、予圧付与機構３０に遠心力が働き、外周方向に移動可能な移動体３３にも遠心力が働く。さらに、移動体３３は、傾斜部３１３，３２３の傾斜面に沿って外周方向外側に押し込まれ、第１，２側板３１，３２の軸方向の間隔を広げる方向へ力が働く。これにより、冷却用ファン９の回転時には、予圧付与機構３０により、深溝玉軸受１，１に予圧が付加され、冷却用ファン９の振れを抑制することができる。
【００４８】
また、図２に示すように、本実施形態において、ファンクラッチ本体２４は、予圧を付与される側と反対側の内輪幅面２１ｂ及び外輪幅面２２ｂのそれぞれに当接する当接面２４ａ，２４ａを有する。
【００４９】
図１に示すように、本実施形態において、当接面２４ａ，２４ａは、ファンクラッチ本体２４において、上述の出力側の回転部材に相当するケース１０側に設けられている。なお、本実施形態において、当接面２４ａ，２４ａは、出力側の回転部材に相当する上述のケース１０側に設けられているが、これに限定されるものではない。当接面２４ａ，２４ａは、ケース１０側に設けられているのみならず、ファンクラッチ本体２４において、入力側の回転部材に相当する上述のドライブディスク１８及びドライブ軸２０側に設けられていてもよい。
【００５０】
以上のように、本実施形態に係るファンクラッチ用軸受支持構造１００においては、予圧付与機構３０といった簡素な構造で、遠心力を利用して、両深溝玉軸受１に予圧を付与することができ、ファンクラッチの駆動軸２０に取り付けられた両深溝玉軸受１の内部隙間を小さくすることができ、冷却用ファン９の振れを抑制することができる。
【００５１】
なお、本発明のファンクラッチ用軸受支持構造１００は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更し得ることは勿論のことである。
【００５２】
また、上記実施の形態では、移動体３３は、球状体であるとして説明したが、これに限定されるものではなく、他の形状であってもよい。移動体３３は、第１側板３１と第２側板３２との間隔を広げることができればよいため、たとえば、円錐形状であってもよい。
【００５３】
以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明のファンクラッチ用軸受支持構造は、自動車等における機関冷却用のファン回転を制御して冷却送風量を機関に供給するファン・カップリング装置等に使用されるに有効に利用される。
【符号の説明】
【００５５】
１  深溝玉軸受、９  冷却用ファン、１０  ケース、１１  オイル室、１２  撹拌室、１３  仕切板、１４  ポート、１５  スプリング、１６  バイメタル、１７  ピストン、１８  ドライブディスク、１８ａ  中心部、１９  流通穴、２０  ドライブ軸（駆動軸）、２１  内輪、２１ｂ  内輪幅面、２２  外輪、２２ｂ  外輪幅面、２３  玉、２４  ファンクラッチ本体、２４ａ，２４ａ  当接面、３０  予圧付与機構、３１  第１側板、３２  第２側板、３３  移動体、３４  移動禁止部、１００  ファンクラッチ用軸受支持構造、３１１，３２１  内周部、３１２，３２２  立板部、３１３，３２３  傾斜部、３１４，３２４  外周部。
【図１】
2018105482.tif 000003
【図２】
2018105482.tif 000004
【図３】
2018105482.tif 000005
【図４】
2018105482.tif 000006