(57)【要約】【課題】流体継手の小型化を維持しつつ伝達トルクを高めると共に、第１切欠溝と第２切欠溝の周方向の位置ずれによる通路断面積の減少を防止する。【解決手段】駆動軸１に回転自在に支承されたハウジング３と、該ハウジング内で仕切られた貯留室４と作動室５を連通する連通孔７を有する仕切板６と、カバー部材１２とロータの各外周部間に設けられた第１トルク伝達部９とを備えている。前記仕切板の外周側と該外周側と対向するロータの内周側対向面間に第２ビリンス部１９を設けと共に、第１切欠溝２２と連続して径方向に延びる第２切欠溝２３の外側切欠部位２３ｂを、周方向に沿って大きく形成して、第１切欠溝との常時大きな通路断面積での連通を確保した。【選択図】  図１
2005003174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸に相対回転自在に支承され、外周側に第１ラビリンス突起が形成されたカバー部材を有するハウジングと、
前記カバー部材に対して周方向の任意の位置に固定され、ハウジング内を貯留室と作動室とに隔成する仕切板と、
前記駆動軸に固着され、外周側に前記第１ラビリンス突起にラビリンス溝を介して互いに係合して第１ラビリンス突起とともにトルク伝達部を構成する第２ラビリンス突起が形成されたロータと、
前記第１ラビリンス突起と第２ラビリンス突起にそれぞれ径方向に沿って形成されて、前記トルク伝達部に粘性流体を供給する切欠溝と、
前記仕切板に形成されて、前記貯留室と作動室とを連通する連通孔と、
該連通孔をハウジング周囲の雰囲気温度に応じて開閉して、前記貯留室から作動室内に流入する粘性流体の流量を調整するバルブ機構と、
前記トルク伝達部から流出した前記粘性流体を捕集して連通路から前記貯留室に回収する回収部と備えた流体継手において、
前記仕切板の外周側に、第３ラビリンス突起を周方向に沿って設ける一方、前記ロータの前記第２ラビリンス突起の内周側に、前記第３ラビリンス突起にラビリンス溝を介して係合して第３ラビリンス突起とともに第２トルク伝達部を構成する第４ラビリンス突起を設け、
少なくとも前記第３ラビリンス突起に、前記切欠溝と連続して径方向に延びる第２切欠溝を設け、該第２切欠溝の前記切欠溝に臨む前記第３ラビリンス突起の少なくとも最外周側の切欠部位を、他の部位よりも周方向に沿って大きく形成したことを特徴とする流体継手。
【請求項２】
少なくとも前記一方側のラビリンス突起における切欠溝及び第２切欠溝を、前記各ラビリンス溝の深さよりも深く形成したことを特徴とする請求項１に記載の流体継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用内燃機関の冷却ファン等に用いられる流体継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用内燃機関の冷却ファンに用いられる流体継手としては、例えば、以下の特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
この従来の流体継手は、内燃機関のクランク軸で回転駆動される駆動軸に、ベアリングを介して相対回転自在に支承されたハウジングと、前記ハウジング内を貯留室と作動室とに隔成すると共に、これら貯留室と作動室を連通する連通孔を有する仕切板と、前記作動室内に配置されて、前記駆動軸に固着されたロータと、前記ロータの外周部の前後に２つ配置形成され、該ロータの回転トルクをシリコンオイル等の粘性流体を介して前記ハウジングに伝達するトルク伝達部と、前記連通孔をハウジング周囲の雰囲気温度に応じて開閉して、前記貯留室から作動室に流入する粘性流体の流量を調整するバルブ機構とを備えている。
【０００４】
したがって、この流体継手によれば、前記ハウジング周囲の雰囲気温度が低い場合には、前記バルブ機構により、前記連通孔を塞いで粘性流体が貯留室から作動室へ流入するのをカットし、これによって前記各トルク伝達部への粘性流体の供給を規制し、ロータからハウジング側への伝達トルク量を低下させて、冷却ファンを停止あるいは低速で回転させるようになっている。
【０００５】
一方、ハウジング周囲の雰囲気温度が高い場合には、前記バルブ機構により、前記連通孔を開いて、多量の粘性流体を貯留室から作動室に供給し、ここからさらにトルク伝達部に供給して、ロータからハウジング側への伝達トルク量を増大させて、冷却ファンを高速で回転させて、内燃機関のラジエータを十分に冷却するようになっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−８９３８６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の流体継手は、トルク伝達部が仕切板の外側、つまりカバー部材とロータとの対向面間にのみに形成されて、径方向の全体幅が比較的小さくなっているため、ロータからハウジングへの伝達トルクが十分に得られない。
【０００８】
そこで、トルク伝達部の径方向の全体の幅をさらに大きくするために、ハウジングとロータとを径方向に大きくすることも考えられるが、このようにすると、流体継手が径方向に大型化してしまう。
【０００９】
また、他の方法として、カバー部材の内側に存する仕切板側に第２のトルク伝達部を増設することも考えられるが、この第２のトルク伝達部には、粘性流体を該各トルク伝達部へ供給あるいは排出する径方向に沿った切欠溝が形成されるようになっているため、カバー部材に対する仕切板の組付固定時における円周方向の位置決め時、すなわち前記バルブ機構のバルブプレートの位置と連通孔の開口位置とを予め適正にチューニングするために、仕切板をカバー部材に対して周方向へ調整移動させると、カバー部材側の切欠溝と仕切板側の切欠溝が周方向で互いの軸線が位置ずれを起こして、通路断面積が小さくなってしまう。これによって、各トルク伝達部から粘性流体を速やかに排出することができなくなって、各トルク伝達部のラビリンス溝内に残留してしまうおそれがある。
【００１０】
この結果、前記雰囲気温度が低い場合には、ロータに対するハウジングの連れ回り現象が発生してしまう、といった技術的課題を招いている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来の流体継手の技術的課題に鑑みて案出されたものであって、請求項１に記載の発明は、とりわけ、仕切板の外周側に、第３ラビリンス突起を周方向に沿って設ける一方、ロータの第２ラビリンス突起の内周側に、前記第３ラビリンス突起にラビリンス溝を介して係合して第３ラビリンス突起とともに第２トルク伝達部を構成する第４ラビリンス突起を設け、少なくとも前記第３ラビリンス突起に、前記切欠溝と連続して径方向に延びる第２切欠溝を設け、該第２切欠溝の前記切欠溝に臨む前記第３ラビリンス突起の最外周側の切欠部位を、他の部位よりも周方向に沿って大きく形成したことを特徴としている。
【００１２】
この発明によれば、仕切板にも第２ラビリンス突起を形成して、ロータの第４ラビリンス突起と共同して第２トルク伝達部を形成したことから、トルク伝達部の全体の径方向の幅が大きくなって、流体継手の径方向の増加を抑制しつつ伝達トルクを大きくすることが可能になる。
【００１３】
しかも、第２切欠溝の切欠部位を周方向へ大きく形成したことから、バルブ機構のバルブに対して連通孔を周方向への位置決めを行うために、仕切板をカバー部材に対して周方向へ移動調整しても前記切欠部位と第１切欠溝とを常時連続させることが可能になる。
【００１４】
したがって、作動室内の粘性流体が第２切欠溝から切欠溝へ流入する際の流動抵抗の発生が防止されて、雰囲気温度の低下時において、各切欠溝から粘性流体を回収部へ速やかに回収させることが可能になり、これによってハウジングの連れ回りを防止することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、少なくとも前記一方側のラビリンス突起における切欠溝及び第２切欠溝を、各ラビリンス溝の深さよりも深く形成したことを特徴としている。
【００１６】
この発明によれば、各溝の深さを大きくすることによって、粘性流体の排出作用がさらに良好になり、この結果、ハウジングの連れ回りをより確実に防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図２は本発明に係る流体継手の一実施形態を示し、この流体継手は、内燃機関のクランク軸で回転駆動される駆動軸１に、ベアリング２を介して相対回転自在に支承されたハウジング３と、前記ハウジング３内を貯留室４と作動室５とに隔成しかつ外周側に貯留室４と作動室５を連通するほぼＬ字形の連通孔７が貫通形成された円板状の仕切板６と、前記作動室５内に前記仕切板６に対向して配置されて、前記駆動軸１に固着されたロータ８と、該ロータ８の外周部の前後に配置形成され、該ロータ８の回転トルクを前記ハウジング３に伝達する第１トルク伝達部９と、前記連通孔７をハウジング３周囲の雰囲気温度に応じて開閉して、前記貯留室４から作動室５に流入するシリコンオイルである粘性流体の流量を調整するバルブ機構１０とを備えている。
【００１８】
前記ハウジング３は、前記ベアリング２によって駆動軸１に支承されたハウジング本体１１と、該ハウジング本体１１の前面側にボルト１３によって取付けられたカバー部材１２とから構成されている。
【００１９】
前記カバー部材１２は、図１〜図３に示すように、内周側に前記貯留室４を構成するための円形状の凹部１２ａを有し、外周部に前記第１トルク伝達部９や、後述する第２トルク伝達部１９から流出した粘性流体を回収する回収部である回収孔１４が形成されていると共に、外周側に有するフランジ部には、前記回収孔１４から回収された粘性流体を貯留室４に戻す戻し通路１５が設けられている。
【００２０】
前記ロータ８は、図２に示すように、ほぼ円環板状に形成されて、外周部の仕切板６側が凹状に形成されて、全体が縦断面皿状に形成されている。
【００２１】
前記仕切板６は、図１〜図３に示すように、ほぼ円環板状を呈し、前記カバー部材１２の前記凹部１２ａの外周側に形成された段差部１２ｂに外周部が円周方向に移動自在に嵌合していると共に、内周部のほぼ１８０度位置に円周方向に沿った長孔６ａ、６ａが形成されている。この長孔６ａ、６ａは、カバー部材１２に形成された２つのボス部１２ｃに対して螺着するねじ１６、１６が挿通して、組付時において、後述するバルブ機構１０のバルブプレート２４の回動位置と連通孔７の開口位置を周方向に位置決めをする際に、仕切板６の周方向に移動を許容するためのものである。また、仕切板６は、一側面６ｂがロータ８の前端面８ａに十分に近接配置されて、前記作動室５は、その容積が十分に小さく設定されている。
【００２２】
前記第１トルク伝達部９は、図２に示すように、前記作動室５内においてカバー部材１２の外周部一側（作動室５側）に設けられた同心円状の複数の第１ラビリンス突起１７と、該複数の第１ラビリンス突起１７間の複数の円環状ラビリンス溝内に噛合させた状態で前記ロータ８に設けられた同心円状の複数の第２ラビリンス突起１８とによって構成されている。
【００２３】
また、前記仕切板６の外周部とロータ８の内周部との間に、第２トルク伝達部１９が形成されている。
【００２４】
すなわち、この第２トルク伝達部１９は、前記仕切板６の前記カバー部材１２の第１ラビリンス突起１７寄りの外周側に設けられた内外２重の第３ラビリンス突起２０と、前記ロータ８の前記第２ラビリンス突起１８より内側寄りの内周側に設けられて、前記第３ラビリンス突起２０間のラビリンス溝に係合する第４ラビリンス突起２１とから構成され、これら各ラビリンス突起２０，２１は、径方向の形成位置が前記第１ラビリンス突起１７と第２ラビリンス突起１８と径方向で連続する幅に設定されている。
【００２５】
また、カバー部材１２とロータ８の前記第１、第２ラビリンス突起１７，１８の円周方向の約９０度位置には、図１及び図２に示すように、径方向に沿って細長い第１切欠溝２２がそれぞれ対向して形成されている。一方、仕切板６とロータ８の前記第３、第４ラビリンス突起２０，２１の円周方向の約９０度位置には、前記各第１切欠溝２２と径方向にほぼ連続する４つの第２切欠溝２３がそれぞれ対向して形成されている。
【００２６】
この第２切欠溝２３は、仕切板６側のみを示す図１に記載されているように、第２トルク伝達部１９の最外周側、つまり第１、第２ラビリンス突起１７，１８の最内周側と隣接した最外周側の切欠部位２３ａを、その内側の部位２３ｂよりも周方向に大きく設定されて、所定長さの円弧状に形成されている。
【００２７】
また、前記第１、第２切欠溝２２，２３は、その深さが前記各ラビリンス溝の深さよりも大きく形成されている。
【００２８】
前記バルブ機構１０は、図１に示すように、前記連通孔７を開閉するバルブプレート２４と、該バルブプレート２４を駆動する渦巻状のバイメタル２５とから構成されている。このバイメタル２５は、カバー部材１２の前面中央部に取り付けられて、回転軸２６を介してバルブプレート２４と連結されている。そして、ハウジング３の周囲の雰囲気温度が上昇するとバイメタル２５が伸長して、回転軸２５を介してバルブプレート２４を一方向に回動させて連通孔７を開成する一方、雰囲気温度が下降すると、バルブプレート２４を他方向に回動させて連通孔７を閉成するようになっている。
【００２９】
したがって、この実施形態によれば、冷機始動時などのハウジング３の周囲の雰囲気温度が低い場合には、前記バルブ機構１０により、前記連通孔７を塞いで粘性流体が貯留室４から作動室５へ流入するのを遮断し、これによって前記第１、第２トルク伝達部９、１９への粘性流体の供給を規制し、ロータ８からハウジング３側への伝達トルク量を低下させて、冷却ファンの回転をほぼ停止させるようになっている。
【００３０】
特に、前記作動室５は、仕切板６の一側面６ｂとロータ８の前端面８ａとの間の狭い空間内に形成されて、その容積が十分に小さく設定されているため、粘性流体の残留量が少ないことから、トルク伝達部９への流量も少なくなり、したがって、ロータ８の回転駆動に伴う連れ回り現象の発生を十分に抑制できる。この結果、駆動騒音の発生や機関の暖気性能などの低下を防止できる。
【００３１】
一方、機関の定常運転や高回転運転時などで、ハウジング３周囲の雰囲気温度が高くなった場合には、前記バルブ機構１０により、前記連通孔７が開かれて、ここから多量の粘性流体が貯留室４から作動室５に流入して、さらに第２切欠溝２３と第１切欠溝２２に流入するとともに、第１，第２トルク伝達部９，１９の各、第３、第４ラビリンス突起２０，２１と第１，第２ラビリンス突起１７，１８間のそれぞれの各ラビリンス溝内に流入する。
【００３２】
このため、第１、第２トルク伝達部９、１９には、多量の粘性流体が強制的に供給されてトルク伝達用に供される。したがって、ロータ８からハウジング３側への伝達トルクを大幅に増大させて、冷却ファンを高速で回転させる。
【００３３】
この結果、ラジエータを効果的に冷却して、機関性能を十分に引き出すことが可能になる。
【００３４】
以上のように、この実施形態では、第１トルク伝達部９の内側に第２トルク伝達部１９を形成したことから、ハウジング３の外径を大きくすることなく、伝達トルクを大きくすることが可能になる。
【００３５】
しかも、第２切欠溝２３の外側切欠部位２３ｂを、周方向に沿って大きく形成したことから、前述のように、カバー部材１２に仕切板６を組付固定する際に、バルブプレート２４と連通孔７との周方向の位置決めを行うために、該仕切板６を各長孔６ａ、６ａを介して周方向へ僅かに移動させることにより、第１切欠溝２２と第２切欠溝２３の軸方向の位置が周方向にずれたとしても、そのずれを前記外側切欠部位２３ｂが吸収して、第１切欠溝２２との相対的な開口面積を十分に確保する。したがって、周方向のずれによる両者２２，２３間の通路断面積の減少が防止され、各トルク伝達部９，１９からの粘性流体の排出性が良好になる。
【００３６】
これによって、ロータ８の回転駆動に伴うハウジング３の連れ回りの発生が十分に防止できる。
【００３７】
また、第１切欠溝２２と第２切欠溝２３の深さを、各ラビリンス溝の深さよりも深く形成したことから、粘性流体の排出作用がさらに良好になり、この結果、ハウジングの連れ回りをより確実に防止することができる。
【００３８】
前記実施形態では、第２切欠溝２３の最外周側のみに周方向に沿って大きく形成したが、内周側も外周側と同様に周方向に沿って大きく形成してもよい、このように、要求特性に合わせて第２切欠溝２３を形成することが可能である。
【００３９】
前記実施形態から把握できる請求項以外の技術的思想について、以下に記載する。
（イ）前記仕切板に、前記カバー部材に固定する固定ボルトが挿通する周方向に沿った長孔を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の流体継手。
【００４０】
この発明によれば、カバー部材に対して仕切板を組付固定するに際、すなわちバルブ機構と連通孔との円周方向の位置決めを行うために、仕切板を周方向への移動調整を長孔を介して容易に行うことができる。また、単純構造の長孔であるから、成形作業も容易である。
（ロ）前記切欠溝及び第２切欠溝を、周方向の等間隔位置に複数形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の流体継手。
【００４１】
この発明によれば、切欠溝と第２切欠溝を複数形成したことから、ハウジングがロータに対してどの位置で停止しても各トルク伝達部から粘性流体を各溝から効率良く排出することができるので、ロータに対するハウジングのいわゆる連れ回り現象を防止することができる。
（ハ）前記第１ラビリンス突起を、内外複数条に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の流体継手。
【００４２】
これによって、トルク伝達部による粘性流体の保持性が高くなるので、伝達トルクを十分に大きくすることができる。
（ニ）前記第３及び第４ラビリンス突起を、仕切板の内周側とロータの内側にさらに増設したことを特徴とする請求項１または２に記載の流体継手。
【００４３】
この発明によれば、第２のトルク伝達部による粘性流体の保持性が高くなるので、伝達トルクを十分に大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る流体継手の実施形態に供されるカバー部材と仕切板の正面図である。
【図２】本発明に係る流体継手の一実施形態を示す縦断面図である。
【図３】本実施形態に供されるカバー部材と仕切板を分離して示すそれぞれの縦断面図である。
【符号の説明】
１…駆動軸
３…ハウジング
４…貯留室
５…作動室
６…仕切板
７…連通孔
８…ロータ
９…第１トルク伝達部
１０…バルブ機構
１４…回収孔（回収部）
１５…戻し通路
１７…第１ラビリンス突起
１８…第２ラビリンス突起
１９…第２トルク伝達部
２０…第３ラビリンス突起
２１…第４ラビリンス突起
２２…第１切欠溝
２３…第２切欠溝
２３ｂ…外側切欠部位
【図１】
2005003174.tif 000003
【図２】
2005003174.tif 000004
【図３】
2005003174.tif 000005