(57)【要約】【課題】簡素な構造で、ファンクラッチの支持軸受に予圧を付与することができ、ファンの振れを抑制することができる、ファンクラッチ用軸受支持構造を提供する。【解決手段】本発明のファンクラッチ用軸受支持構造は、ファンクラッチ本体（２３）と、ファンクラッチ本体（２３）に対して相対回転するドライブ軸（２０）と、ファンクラッチ本体（２３）に取り付けられる外輪（２２）、ドライブ軸（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（２４）を含み、ファンクラッチのドライブ軸（２０）に取り付けられ、ファンクラッチを支持する複列の深溝玉軸受１と、複列の深溝玉軸受１間に配置され、両深溝玉軸受１に予圧を付加するスペーサ２５と、を備えている。【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と、前記駆動軸に取り付けられる内輪と、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と、を有し、ファンクラッチの駆動軸に取り付けられ、当該ファンクラッチを支持する複列の深溝玉軸受と、
前記複列の深溝玉軸受間に配置され、両深溝玉軸受に予圧を付加するスペーサと、を備え、
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り、前記スペーサは、両深溝玉軸受間に配置され、
前記スペーサは、隣接する内輪幅面に接する内輪接触部と、隣接する外輪幅面に接する外輪接触部と、を有し、前記内輪接触部と、前記外輪接触部とは、異なる線膨張係数の材質で形成されている、ファンクラッチ用軸受支持構造。
【請求項２】
前記外輪接触部は、前記内輪接触部より高い線膨張係数の材質で形成されている、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、前記与圧を付与される側と反対側の前記内輪幅面及び前記外輪幅面のそれぞれに当接する当接面を有する、請求項１又は２に記載のファンクラッチ用軸受支持構造。
【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では、先端部に駆動ディスクを固着した駆動軸上に、軸受を介して支持されたハウジングの内部を、油の供給調整孔を有する仕切板によって、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】
係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、ファン停止時における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、ファンクラッチの支持軸受に予圧を付与することができ、ファンの振れを抑制することのできる、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、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と、前記駆動軸に取り付けられる内輪と、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と、を有し、ファンクラッチの駆動軸に取り付けられ、当該ファンクラッチを支持する複列の深溝玉軸受と、前記複列の深溝玉軸受間に配置され、両深溝玉軸受に予圧を付加するスペーサと、を備え、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り、前記スペーサは、両深溝玉軸受間に配置され、前記スペーサは、隣接する内輪幅面に接する内輪接触部と、隣接する外輪幅面に接する外輪接触部と、を有し、前記内輪接触部と、前記外輪接触部とは、異なる線膨張係数の材質で形成されている、ことを特徴とする。
【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、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と、駆動軸に取り付けられる内輪と、外輪と内輪との間の環状領域に配置された複数の玉と、を有し、ファンクラッチの駆動軸に取り付けられ、当該ファンクラッチを支持する複列の深溝玉軸受と、複列の深溝玉軸受間に配置され、両深溝玉軸受に予圧を付加するスペーサと、を備え、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、スペーサといった簡素な構造で、ファンクラッチの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。
【００１７】
また、本発明の深溝玉軸受は、配置される一方の軸受の外輪と、ファンクラッチの本体との嵌め合いをタイトとし、他方の軸受の外輪と、ファンクラッチの本体との嵌め合いをルーズとする。上記構成のファンクラッチ用軸受支持構造によれば、内輪接触部と、外輪接触部とは、異なる線膨張係数の材質で形成されているため、例えば、外輪接触部が内輪接触部より高い線膨張係数の材質で形成されている場合、高温時には、外輪側のスペーサが内輪側に対して膨張し、外輪が押されて各軸受に予圧が与えられる。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。
【００１８】
本発明の他態様として、前記外輪接触部は、前記内輪接触部より高い線膨張係数の材質で形成されている、のが好ましい。
【００１９】
上記構成のファンクラッチ用軸受支持構造によれば、外輪接触部は、内輪接触部より高い線膨張係数の材質で形成されているため、高温時には、外輪側のスペーサが内輪側に対して膨張し、外輪が押されて各軸受に予圧が与えられる。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。
【００２０】
本発明の他態様として、前記ファンクラッチ本体は、前記与圧を付与される側と反対側の前記内輪幅面及び前記外輪幅面のそれぞれに当接する当接面を有する、のが好ましい。
【００２１】
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、与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し、ファンの振れを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明のファンクラッチ用軸受支持構造によれば、簡素な構造で、ファンクラッチの支持軸受に予圧を付与することができ、ファンの振れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るファンカップリング装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態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図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るファンクラッチ用軸受支持構造に設けられたスペーサを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態に係るファンクラッチ用軸受支持構造について、図１〜図３を参照して説明する。
【００２５】
本実施形態に係るファンクラッチ用軸受支持構造は、例えば、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のクラッチ機構等に使用されるためのものである。
【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を備える。ケース１０内には、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、両室１１、１２間に設けられた仕切板１３にポート１４が形成されている。そのポート１４を開閉するスプリング１５の端部は、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。図示しないドライブ軸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、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を取付け、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がスプリング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の設定温度をこえると、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】
これにより、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、ファンクラッチのドライブ軸（駆動軸）２０に設置される深溝玉軸受１に、予圧を付与するスペーサ２５を備えている。
【００３９】
より具体的には、本実施形態に係るファンクラッチ用軸受支持構造１００は、図２に示すように、ファンクラッチ本体２３と、ファンクラッチ本体２３に対して相対回転する駆動軸２０と、ファンクラッチ本体２３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２４，２４を含み、ファンクラッチの駆動軸２０に取り付けられ、ファンクラッチを支持する複列の深溝玉軸受１，１と、複列の深溝玉軸受１間に配置され、両深溝玉軸受１に予圧を付加するスペーサ２５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、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。スペーサ２５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】
本実施形態において、図３に示すように、スペーサ２５は、断面視において、略円形状に形成されている。スペーサ２５は、隣接する内輪幅面２１ａ（図２を参照のこと）に接する内輪接触部２５ａと、隣接する外輪幅面２２ａ（図２を参照のこと）に接する外輪接触部２５ｂと、を有している。すなわち、スペーサ２５は、内輪接触部２５ａと、内輪接触部２５ａの径方向外方側の外輪接触部２５ｂと、を有している。内輪接触部２５ａと、外輪接触部２５ｂとは、異なる線膨張係数の材質で形成されている。内輪接触部２５ａには、孔２５ｃが形成されている。
【００４２】
本実施形態において、外輪接触部２５ｂは、内輪接触部２５ａより高い線膨張係数の材質で形成されている。スペーサ２５の内輪接触部２５ａの材質として、例えば、深溝玉軸受１と同様の軸受鋼などが考えられる。それに対して、外輪接触部２５ｂの材質として、線膨張係数の高いポリアミド樹脂等の樹脂材料又はアルミ等の軽合金が考えられる。
【００４３】
なお、線膨張係数は、試料の一軸方向の長さが熱による線膨張によって変化したとき、その比率の温度変化に対する割合を表す。線膨張係数は、熱機械分析（ＴＭＡ：Ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）を用いて、試験片の温度を変化させながら、非振動的な圧縮荷重（一定荷重）のもとで求めたＴＭＡ曲線（変位量）より算出する。
【００４４】
本実施形態において、ファンクラッチ本体２３は、与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２３ａ，２３ａを有している。
【００４５】
本実施形態において、当接面２３ａ，２３ａは、ファンクラッチ本体２３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（図１を参照のこと）。なお、本実施形態において、当接面２３ａ，２３ａ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２３ａ，２３ａ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２３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（図１を参照のこと）に設けられていてもよい。
【００４６】
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、スペーサ２５といった簡素な構造で、ファンクラッチの駆動軸２０の軸方向に並列に配置した両深溝玉軸受１に軸方向に予圧を付与することができる。これにより、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。
【００４７】
また、高温時には、例えば、外輪２２側のスペーサ２５（外輪接触部２５ｂ）が内輪２１側に対して膨張し、外輪２２が押されて各深溝玉軸受１に予圧が与えられる。これにより、付与される予圧により深溝玉軸受１のがたつきが抑えられ、高温時の冷却用ファン９の振れを抑制することができる。
【００４８】
尚、本発明のファンクラッチ用軸受支持構造は、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。
【００４９】
上記実施形態において、複列とは、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が、これに限定されるものではない。例えば、複列とは、単列の深溝玉軸受１を複数個持つものだけではなく、外輪２２、内輪２１のうち何れかが、軌道輪を複数個持つものも含まれる。
【００５０】
上記実施形態において、スペーサ２５は、断面視において、略円形形状に形成されているが、これに限定されるものではなく、他の形状を有してもよい。要は、スペーサ２５は、外輪２２側のスペーサ２５が内輪２１側に対して膨張し、外輪２２が押されて各深溝玉軸受１に予圧が与えられ、付与される予圧により深溝玉軸受１のがたつきが抑えられ、高温時の冷却用ファン９の振れを抑制することができるような形状であればよい。
【００５１】
上記実施形態において、スペーサ２５は、内輪接触部２５ａと、内輪接触部２５ａの外方側の外輪接触部２５ｂと、を有し、内輪接触部２５ａには、孔２５ｃが形成されているが、これに限定されるものではなく、他の形状を有してもよい。
【００５２】
要は、スペーサ２５は、外輪２２側のスペーサ２５が内輪２１側に対して膨張し、外輪２２が押されて各深溝玉軸受１に予圧が与えられ、付与される予圧により深溝玉軸受１のがたつきが抑えられ、高温時の冷却用ファン９の振れを抑制することができるような構成であればよい。
【００５３】
上記実施形態において、スペーサ２５の内輪接触部２５ａの材質は、例えば、両深溝玉軸受１と同様の軸受鋼などが考えられ、それに対して、外輪接触部２５ｂの材質は、線膨張率の高いポリアミド樹脂などの樹脂材料またはアルミなどの軽合金が考えられるが、これに限定されるものではない。
【００５４】
要は、外輪２２側のスペーサ２５が内輪２３側に対して膨張し、外輪２２が押されて各深溝玉軸受１に予圧が与えられ、付与される予圧により深溝玉軸受１のがたつきが抑えられ、高温時の冷却用ファン９の振れを抑制することができるような材質であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
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】
【００５６】
１  深溝玉軸受、９  冷却用ファン、１０  ケース（出力側回転部材）、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（入力側回転部材）、１９  流通穴、２０  ドライブ軸（駆動軸）、２１  内輪、２１ａ  内輪幅面、２１ｂ  反対側の内輪幅面、２２  外輪、２２ａ  外輪幅面、２２ｂ  反対側の外輪幅面、２３  ファンクラッチ本体、２３ａ  当接面、２４，２４・・・  複数の玉、２５  スペーサ、２５ａ  内輪接触部、２５ｂ  外輪接触部、２５ｃ  孔、１００  ファンクラッチ用軸受支持構造。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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