(57)【要約】【課題】  省スペースで軽量・小型のアクチュエータを用いながらも、バルブを確実に作動させることが可能な粘性流体継手装置を提供する。【解決手段】  粘性流体を貯蔵室２２から作動室２３に流通させるべく仕切部材２４に設けた流通孔２５と、アクチュエータ３０の作動により、流通孔２５を開閉するべく当該流通孔２５の開口面に沿って変位可能であり、流通孔２５を閉鎖する位置で仕切部材２４に当接する当接状態となり、流通孔２５を開く動作を行う際に仕切部材２４と反対方向に外力が加えられるバルブ２６とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの駆動力が入力される駆動回転体と、粘性流体を介して前記駆動回転体と共に回転する従動回転体とを備えた粘性流体継手装置であって、
前記従動回転体は、前記駆動回転体の少なくとも一部を包囲するハウジングを備えるとともに、前記ハウジングの内部を前記粘性流体を貯蔵する貯蔵室と前記駆動回転体の少なくとも一部を収容する作動室とに仕切部材で分割し、
前記粘性流体を前記貯蔵室から前記作動室に流通させるべく前記仕切部材に設けた流通孔と、
アクチュエータの作動により、前記流通孔を開閉するべく当該流通孔の開口面に沿って変位可能であり、前記流通孔を閉鎖する位置で前記仕切部材に当接する当接状態となり、前記流通孔を開く動作を行う際に前記仕切部材と反対方向に外力が加えられるバルブと、
を備えた粘性流体継手装置。
【請求項２】
前記バルブを磁性材料で構成し、前記アクチュエータが電磁ソレノイドであり、当該電磁ソレノイドの作動により、前記バルブが前記電磁ソレノイドの方向に磁気吸引される請求項１に記載の粘性流体継手装置。
【請求項３】
前記仕切部材に対して相対回転するバルブ作動部材を設け、当該バルブ作動部材に板状部材で構成した前記バルブの一端側を取り付けてある請求項２に記載の粘性流体継手装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンからの駆動力が入力される駆動回転体と、粘性流体を介して前記駆動回転体と共に回転する従動回転体とを備えた粘性流体継手装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粘性流体継手装置として、エンジンを循環する冷却媒体と熱交換された冷却風の温度を感知し、粘性流体の流通状態を切替えて冷却風の風量調整を行うものが従来から知られている。粘性流体継手装置は、基本的にはエンジンの駆動力を受けて回転する駆動回転体と、この駆動回転体に連れて回転する従動回転体とで構成される。駆動回転体は、駆動軸と、この駆動軸と一体に回転するロータとを備える。ロータは、従動回転体を構成するハウジングの内部に配置される。ハウジングの内部には、シリコーンオイルが充填してあり、ロータの回転力がハウジングに伝達される。これにより、ハウジングの外周に設けた冷却ファンが回転し、エンジンが冷却される。
【０００３】
ハウジングの内部は、仕切板により、シリコーンオイルを貯蔵する貯蔵室と、前記ロータを備えた作動室とに分割されている。仕切板には流通孔が設けてあり、この流通孔を介して貯蔵室から作動室にシリコーンオイルが供給される。作動室に供給されたシリコーンオイルは、ロータの回転によって遠心力を付与され、ロータに形成されたラビリンスを通過し、作動室の外周部分の通路を介して再び貯蔵室に戻される。ハウジング内を循環するシリコーンオイルの量が増大すると、ラビリンスを通過するシリコーンオイルの剪断抵抗が増加し、ハウジングがロータに伴って回転するようになる。
【０００４】
前記流通孔の開度は、バルブを用いて調節する。バルブの駆動手段としては、アクチュエータを使用した粘性流体継手装置が知られている。例えば、特許文献１の粘性流体継手装置は、粘性流体が流通する流通孔を設けたプレート状部材に対して僅かに隙間をおいてバルブを配置し、当該バルブに対して電機子および電磁アクチュエータを配置してある。電磁アクチュエータを作動させると電機子に回転トルクが発生し、これによりバルブは電機子とともにプレート状部材に対して回転し、流通孔の開度調節を行う。
【０００５】
一方、粘性流体継手装置においては、冷却ファンの作動によって発生する騒音を低減するため、冷却ファンの過剰な起動を低減することが求められる。そこで、例えば、特許文献２の粘性流体継手装置では、バルブの開閉動作の確実性を向上させるべく、バルブの形状を変更している。特許文献２の粘性流体継手装置は、上記特許文献１の粘性流体継手装置と同様にバルブをアクチュエータによって作動させるものであるが、バルブの表面に流通孔に僅かに嵌まる突起物を設けている。この突起物により、冷却ファンの非作動時においては、バルブは流通孔の位置からずれ難くなり、粘性流体が貯蔵室側から作動室側に不意に流入することが防止される。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−４２５５８号公報
【特許文献２】米国特許第６０５６０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
粘性流体継手装置に使用するバルブには、非作動時において粘性流体が流通する流通孔を確実に閉鎖するシール性、および作動時における良好な作動性・応答性が求められる。この点、特許文献１の粘性流体継手装置はアクチュエータを使用するタイプであり、アクチュエータを作動させれば直ちにバルブを動かすことができる。ところが、この粘性流体継手装置では、流通孔を設けたプレート状部材とバルブとの間に常に隙間があるため、バルブが流通孔の閉鎖位置にあっても、この隙間からオイルが若干流出し、良好なシール性が得られない。なお、単純にプレート状部材とバルブとの隙間を無くしてもバルブの摺動抵抗が大きくなるため、アクチュエータの負担が増大するという別の問題が発生する。
【０００８】
特許文献２の粘性流体継手装置もアクチュエータを使用するタイプである。この粘性流体継手装置ではバルブに突起物を設けており、バルブの閉鎖時において突起物が流通孔の内部に突出するようになっている。しかし、このような構成では、バルブの開動作を行うときに突起物が流通孔の内縁部に引っ掛かって抵抗となり、良好な作動性が得られない。このため、バルブを作動させるにはより大きな回転トルクを与えなければならない。なお、バルブを作動させるアクチュエータは、装置重量の低減および設置スペースの縮小を達成するために、できる限り軽量化・小型化することが望ましい。しかし、特許文献２のように大きな回転トルクが必要となる場合には、アクチュエータを軽量化・小型化することは困難である。
【０００９】
このように、バルブの確実な作動性・応答性を実現することと、アクチュエータを軽量化・小型化することとを両立させるのは従来においては困難であった。
【００１０】
従って、本発明の目的は上記従来技術の課題に鑑み、省スペースで軽量・小型のアクチュエータを用いながらも、バルブを確実に作動させることが可能な粘性流体継手装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る粘性流体継手装置の特徴構成は、エンジンからの駆動力が入力される駆動回転体と、粘性流体を介して前記駆動回転体と共に回転する従動回転体とを備えた粘性流体継手装置であって、前記従動回転体は、前記駆動回転体の少なくとも一部を包囲するハウジングを備えるとともに、前記ハウジングの内部を前記粘性流体を貯蔵する貯蔵室と前記駆動回転体の少なくとも一部を収容する作動室とに仕切部材で分割し、前記粘性流体を前記貯蔵室から前記作動室に流通させるべく前記仕切部材に設けた流通孔と、アクチュエータの作動により、前記流通孔を開閉するべく当該流通孔の開口面に沿って変位可能であり、前記流通孔を閉鎖する位置で前記仕切部材に当接する当接状態となり、前記流通孔を開く動作を行う際に前記仕切部材と反対方向に外力が加えられるバルブとを備えた点にある。
【００１２】
本構成の粘性流体継手装置では、アクチュエータの作動により、仕切部材に設けた流通孔の開口面に沿って変位可能なバルブを設ける。このバルブは、流通孔を閉鎖する位置で前記仕切部材に当接する当接状態となり、前記流通孔を開く動作を行う際に仕切部材と反対方向に外力が加えられる。従って、バルブが流通孔を閉鎖した位置で停止しているときにはバルブが仕切部材に当接して流通孔に対するシール性を向上させる。シール性が向上すれば、貯蔵室から作動室への粘性流体の不意の流入が防止されるので過剰な冷却ファンの起動が発生せず、結果として騒音を低減することできる。一方、流通孔を閉鎖した状態から開いた状態にするべくバルブを変位させる場合には、バルブに仕切部材と反対方向に外力が加えられることでバルブの摺動抵抗が低減する。摺動抵抗が低減すると、バルブの作動性・応答性が良好になるとともに、低出力のアクチュエータ（すなわち、軽量・小型のアクチュエータ）を採用することができるので、粘性流体継手装置を軽量化・小型化・省スペース化することができる。
【００１３】
本発明に係る粘性流体継手装置において、前記バルブを磁性材料で構成し、前記アクチュエータが電磁ソレノイドであり、当該電磁ソレノイドの作動により、前記バルブが前記電磁ソレノイドの方向に磁気吸引されるように構成することも可能である。
【００１４】
本構成の粘性流体継手装置では、アクチュエータである電磁ソレノイドを作動させると磁界が形成される。このとき、バルブは磁性材料で構成されているので、バルブは電磁ソレノイドからの磁気を受けて電磁ソレノイドの方向に磁気吸引される。その結果、仕切部材に対してバルブが当接するための押圧力が低減する。あるいは、バルブは仕切部材から離間した離間状態となる。従って、電磁ソレノイドを作動させれば、それに伴って仕切部材に対するバルブの摺動抵抗を低減することができる。また、電磁ソレノイドを停止させれば磁気は消滅するので、磁気吸引力は無くなり、バルブは直ちに元の当接状態に戻る。
【００１５】
本発明に係る粘性流体継手装置において、前記仕切部材に対して相対回転するバルブ作動部材を設け、当該バルブ作動部材に板状部材で構成した前記バルブの一端側を取り付けることも可能である。
【００１６】
本構成の粘性流体継手装置では、仕切部材に対して相対回転するバルブ作動部材を設け、当該バルブ作動部材に板状部材で構成したバルブの一端側を取り付けている。このため、電磁ソレノイドがバルブ作動部材を回転させることにより、容易にバルブの開度調節を行うことができる。また、バルブの変位量はバルブ作動部材の回転量に一致するため、バルブの開閉動作を正確且つ確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は以下の実施形態および図面に記載される構成に限定されるものではなく、これらと均等な構成も含み得る。
【００１８】
〔粘性流体継手装置の全体構成〕
図１は、本発明の粘性流体継手装置１００の断面図である。図２は、粘性流体継手装置１００の要部を示す分解斜視図である。図３は、粘性流体継手装置１００の要部を示す正面図である。図４は、粘性流体装置１００の要部を示す拡大断面図である。
【００１９】
粘性流体継手装置１００は、図示しないエンジンからの駆動力が入力される駆動回転体１０と、粘性流体を介して駆動回転体１０と共に回転する従動回転体２０とを備える。駆動体１０は、エンジンのクランクシャフトに接続された駆動軸１１と、この駆動軸１１の端部に固定されたロータ１２とを備える。従動回転体２０はハウジング２１を備える。ハウジング２１は駆動回転体１０の少なくとも一部を包囲する。
【００２０】
本実施形態では、ハウジング２１はロータ１２の全体と駆動軸１１の一部とを包囲している。ハウジング２１には、粘性流体として例えばシリコーンオイルが封入される。さらに、ハウジング２１にはその内部をシリコーンオイルを貯蔵する貯蔵室２２と前記ロータ１２および前記駆動軸１１の一部を収容する作動室２３とに分割する仕切部材２４が設けられる。仕切部材２４は、図２に示すように円盤形状を有する。
【００２１】
仕切部材２４には粘性流体を貯蔵室２２から作動室２３に流通させるための流通孔２５が形成されている。流通孔２５は、図２に示すように仕切部材２４の中心に対して点対称となる位置に二箇所設けられ、貯蔵室２２の側に設けたバルブ２６によって開閉される。なお、流通孔２５を設ける位置は一箇所でもよく、あるいは三箇所以上でもよい。
【００２２】
貯蔵室２２の側には、仕切部材２４に対して相対回転するバルブ作動部材２７がさらに設けられる。このバルブ作動部材２７は、図２に示すように放射状に広がる６つの羽状部２７ａ〜２７ｆを有しており、本実施形態では、これら羽状部２７ａ〜２７ｆのうちバルブ作動部材２７の中心線に対して点対称の位置関係にある２つの羽状部２７ａおよび２７ｄにバルブ２６を取り付けている。なお、流通孔２５の位置および数に応じて、他の羽状部にもバルブ２６を設けることができる。
【００２３】
バルブ２６は、図２に示すように板状部材で構成され、一端側を接着やスポット溶接等によってバルブ作動部材２７の中心側に固定し、他端側を適宜折り返してバルブ作動部材２７の表面から僅かに離間した状態にしてある。この構成においてバルブ作動部材２７を回転させると、その回転方向に沿ってバルブ２６が変位する。これにより、バルブ２６の開度調節を容易に行うことができる。また、バルブ２６の変位量はバルブ作動部材２７の回転量に一致するため、バルブ２６の開閉動作を正確且つ確実に行うことができる。
【００２４】
バルブ作動部材２７は、ハウジング２１の外部に設けたアクチュエータ３０によって作動される。アクチュエータ３０は、ハーネス５０を介してエンジンＥＣＵ（図示せず）に接続される。例えば、エンジンＥＣＵがエンジン冷却水の水温が高いと判断するとアクチュエータ３０に起動命令が伝達され、アクチュエータ３０に電力が供給されて駆動を開始する。これによりバルブ作動部材２７が作動し、同時にバルブ作動部材２７の羽状部２７ａおよび２７ｄに取り付けたバルブ２６が流通孔２５の開口面に沿って変位することで、流通孔２５が開放される。なお、アクチュエータ３０を起動させるためのエンジンＥＣＵの判断材料として、上記のエンジン冷却水の温度の他に、エンジン回転数、エアコンの動作信号等を利用することもできる。
【００２５】
バルブ作動部材２７を作動させるアクチュエータ３０として、本実施形態では電磁ソレノイド３０を採用している。電磁ソレノイド３０は磁力を発生させて、バルブ作動部材２７を回転駆動する。具体的には、バルブ作動部材２７を鉄等の磁化可能な金属で構成し、さらに図３に示すように、羽状部２７ａ〜２７ｆに対応させた磁気吸着可能な複数の固定子３１を、バルブ作動部材２７の回転方向に沿って流通孔２５の位置から所定の角度だけ偏位させて配置する。バルブ作動部材２７は、電磁ソレノイド３０の非作動時において、羽状部２７ａおよび２７ｄに取り付けたバルブ２６が流通孔２５を閉鎖する位置に存在するようにスプリング２８によって付勢されている（図３（ａ））。次に、この状態において電磁ソレノイド３０を作動させると、電磁ソレノイド３０からバルブ作動部材２７および固定子３１にかけて磁気回路が形成される。このとき、バルブ作動部材２７は磁化され、固定子３１に吸い寄せられるように回転する。その結果、バルブ２６は流通孔２５に対して変位し、流通孔２５は開状態となる（図３（ｂ））。
【００２６】
流通孔２５が開くと、貯蔵室２２の内部のシリコーンオイルは流通孔２５を通って作動室２３に流入する。流入したシリコーンオイルは、作動室２３の内部のロータ１２の周縁部に形成してあるラビリンス１３を通過する。ラビリンス１３ではシリコーンオイルの粘性により剪断抵抗が発生し、駆動回転体１０の回転トルクが従動回転体２０に伝達される。これにより、従動回転体２０は駆動回転体１０に伴って回転し、冷却ファンが作動する。ラビリンス１３を通過したシリコーンオイルは、従動回転体２０の回転によって発生する遠心力の作用により、作動室２３の外周部分に形成した通路を通って貯蔵室２２に戻される。
【００２７】
電磁ソレノイド３０を停止させると、前記磁気回路は消滅し、バルブ作動部材２７はスプリング２８の作用により元の位置に戻される（図３（ａ））。このときバルブ２６は閉状態になるため、貯蔵室２２から作動室２３へのシリコーンオイルの流通は遮断される。するとやがて作動室２３の内部のラビリンス１３にシリコーンオイルが供給されなくなり、剪断抵抗が無くなる。その結果、駆動回転体１０は従動回転体２０に対して空転し、冷却ファンは停止する。
【００２８】
ところで、本発明の粘性流体継手装置１００は、上述のように、バルブ作動部材２７に取り付けられたバルブ２６が電磁ソレノイド３０の作動によって変位することで流通孔２５を開閉するものであるが、バルブ２６と仕切部材２４とが接触していると、先の「発明が解決しようとする課題」で説明したように、バルブ２６の摺動抵抗が大きくなり、作動性・応答性の低下、ひいては電磁ソレノイド３０の大型化を招くことになる。そこで、本発明の粘性流体継手装置１００では、バルブ２６について以下に説明する構成を採用している。
【００２９】
〔バルブの構成〕
従来、粘性流体継手装置に使用するバルブは、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６）等の非磁性材料で構成していた。これに対し、本発明の粘性流体継手装置１００のバルブ２６は、鉄鋼（例えば、ＳＰＣＣ、ＳＰＨ、ＳＰＳ）等の磁性材料で構成している。
【００３０】
先に説明したように、電磁ソレノイド３０の非作動時（電源ＯＦＦ時）では、バルブ作動部材２７の羽状部２７ａおよび２７ｄに取り付けた板状部材のバルブ２６は、スプリング２８によって流通孔２５を閉鎖する位置に付勢されている（図３（ａ））。この状態では、バルブ２６は自身の板バネ作用により仕切部材２４に対してある程度の押圧力をもって当接し、流通孔２５を良好にシールしている（図４（ａ））。従って、この当接状態では、貯蔵室２２から作動室２３への粘性流体の流入が防止され、冷却ファンが過剰に起動することはない。その結果、冷却ファンの動作に伴う騒音を低減することできる。
【００３１】
電磁ソレノイド３０が作動すると（電源ＯＮ時）、図４（ｂ）において矢印で示したように、電磁ソレノイド３０からバルブ作動部材２７および固定子３１にかけて磁気回路が形成され、バルブ作動部材２７が磁化されて固定子３１の存在する方に回転動作を開始する。このとき、磁性材料で構成されるバルブ２６は電磁ソレノイド３０から発生する磁気回路の影響を受けることにより、仕切部材２４と反対方向である電磁ソレノイド３０の方向に吸引される。これにより、仕切部材２４に当接するバルブ２６の押圧力が低減するため、バルブ２６の摺動抵抗も低減する。電磁ソレノイド３０の磁力が所定の閾値を超える場合はバルブ２６の押圧力はゼロになり、バルブ２６の取り付け部（一端側）の反対側（他端側）が仕切部材２４から浮き上がって端部がバルブ作動部材２７に当接する（図４（ｂ））。すなわち、バルブ２６は仕切部材２４から離間した離間状態となる。この離間状態では、バルブ２６の摺動抵抗は略ゼロとなる。このようにバルブ２６の摺動抵抗が低減されるか、あるいは略ゼロになると、バルブ２６の作動性・応答性が向上する。また、この場合、バルブ２６を変位させるに際して大きな回転トルクを必要としないので、低出力のアクチュエータ（すなわち、軽量・小型のアクチュエータ）を採用することができる。このため、粘性流体継手装置１００を軽量化・小型化・省スペース化することができる。
【００３２】
図４（ｂ）の離間状態から電磁ソレノイド３０を再度停止（電源ＯＦＦ）すると、磁気回路は消滅し、電磁ソレノイド３０の磁気吸引力が無くなるため、バルブ２６は再び仕切部材２４に対して図４（ａ）の当接状態となるとともに、スプリング２８の作用によって元の付勢位置（図３（ａ）の状態）に戻る。
【００３３】
〔別実施形態〕
＜１＞上記実施形態では、仕切部材２４に当接するバルブ２６の押圧力を低減またはバルブ２６を離間させる手段として、電磁ソレノイド３０による磁力を利用しているが、他の手段によってバルブ２６の押圧力を低減またはバルブ２６を離間させることも可能である。例えば、バルブ作動部材２７の回転軸まわりにネジ溝を形成し、バルブ２６が開く方向にバルブ作動部材２７が回転すると、バルブ作動部材２７がネジ溝に沿って仕切部材２４から離間する方向に移動するように構成する。この場合、バルブ作動部材２７の回転に伴って、バルブ２６は仕切部材２４から離間する方向に移動するので、バルブ２６の押圧力を低減またはバルブ２６を離間させることができる。なお、この別実施形態１を採用する場合は、バルブ２６を磁性材料で構成する必要はない。磁性材料の代わりとして、例えば、シール性および耐食性に優れたフッ素樹脂、フッ素ゴム等によりバルブ２６を構成することが可能である。
【００３４】
＜２＞上記実施形態では、バルブ作動部材２７は、電磁ソレノイド３０の非作動時において、羽状部２７ａおよび２７ｄに取り付けたバルブ２６が流通孔２５を閉鎖する位置になるようにスプリング２８によって付勢され、電磁ソレノイド３０が作動すると、バルブ２６が変位を開始する構成としたが、これとは異なる動作を行う構成であってもよい。例えば、流通孔２５に対するバルブ２６の開度調節を、バルブ２６の回転方向の変位だけでなく仕切部材２４からの離間距離の変動によって行ってもよい。この場合、バルブを流通孔２５の開口面に対して垂直方向に動かす別のアクチュエータを設ける。
【００３５】
＜３＞上記実施形態では、バルブ２６をバルブ作動部材２７に一端側を取り付けた板状部材としたが、仕切部材との摺動抵抗を増加させずに流通孔２４を開閉できる構成であれば、他の形状のバルブを採用することも可能である。また、バルブ２６のシール性をより向上させるため、あるいは摩擦を低減するため、バルブ２６の表面にフッ素樹脂コーティング等の二次加工を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】粘性流体継手装置の断面図
【図２】粘性流体継手装置の要部を示す分解斜視図
【図３】粘性流体継手装置の要部を示す正面図
【図４】粘性流体装置の要部を示す拡大断面図
【符号の説明】
【００３７】
１０    駆動回転体
２０    従動回転体
２１    ハウジング
２２    貯蔵室
２３    作動室
２４    仕切部材
２５    流通孔
２６    バルブ
３０    電磁ソレノイド（アクチュエータ）
１００  粘性流体継手装置
【図１】
2008115928.tif 000003
【図２】
2008115928.tif 000004
【図３】
2008115928.tif 000005
【図４】
2008115928.tif 000006