(57)【要約】【課題】マグネットカップリングの小型化とファンの高風量化および、軸受装置の耐久性向上をはかったマグネット式ファンクラッチ装置の提供。【解決手段】マグネットカップリングと電磁クラッチとが組合され、ファンがマグネットカップリング側に取付けられ、前記電磁クラッチにより前記マグネットカップリングがＯＮ／ＯＦＦ制御される仕組みとなしたマグネット式ファンクラッチ装置において、前記マグネットカップリングの永久磁石の両側に導体を配置し、該永久磁石の両面でトルク伝達を行う仕組みとなしたことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネットカップリングと電磁クラッチとが組合され、ファンがマグネットカップリング側に取付けられ、前記電磁クラッチにより前記マグネットカップリングがＯＮ／ＯＦＦ制御される仕組みとなしたマグネット式ファンクラッチ装置において、前記マグネットカップリングの永久磁石の両側に導体を配置し、該永久磁石の両面でトルク伝達を行う仕組みとなしたことを特徴とするマグネット式ファンクラッチ装置。
【請求項２】
マグネットカップリングと電磁クラッチとが組合され、ファンがマグネットカップリング側に取付けられ、前記電磁クラッチにより前記マグネットカップリングがＯＮ／ＯＦＦ制御される仕組みとなしたマグネット式ファンクラッチ装置において、駆動軸と一体に回転する永久磁石回転体の当該永久磁石と、該永久磁石の両側に該磁石の両面と僅かなギャップを隔てて対向するごとく配置した導体および該導体を回転可能に支承する密閉形のケーシングとで前記マグネットカップリングを構成したことを特徴とするマグネット式ファンクラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に車両用内燃機関に適用される冷却ファンを回転制御する低騒音、低燃費で、回転初期時のショックの少ないマグネット式ファンクラッチ装置に係り、より詳しくはマグネットカップリングと電磁クラッチが一体化され、電磁クラッチによりマグネットカップリングがＯＮ／ＯＦＦ制御される仕組みとなしたマグネット式ファンクラッチ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のマグネット式ファンクラッチ装置としては、例えば駆動軸に支承され、かつ外部に支持された励磁コイルが組込まれたクラッチロータと、前記駆動軸に軸受装置を介して回転可能に支承された円板に取付けられたアーマチュアとからなる回転可能な電磁クラッチと、前記駆動軸に軸受装置を介して回転可能に支承され、その外周にファンが取着された永久磁石回転体および該永久磁石と僅かなギャップを隔てて対向するごとく前記円板に取付けられたヒステリシス材または導体を有し、前記永久磁石とヒステリシス材または導体間に働く吸引作用により当該永久磁石回転体と前記円板が一体もしくは相対的に回転する仕組みとなしたマグネットカップリングとから構成され、前記電磁クラッチにより前記マグネットカップリングがＯＮ／ＯＦＦ制御される仕組みとなしたもの等がある（特許文献１、２等参照）。
【０００３】
また、特許文献１には、マグネットカップリングと電磁クラッチが一体化されたマグネット式ファンクラッチ装置の場合は、永久磁石と導体間の僅かなギャップへのダスト（粉塵、金属粉等）や水分等の侵入を防止するため、永久磁石回転体と導体支持体との間に各種シール構造を設けたものも記載されている。
【０００４】
このような構成のマグネット式ファンクラッチ装置は、電磁クラッチのＯＮ／ＯＦＦ制御によってマグネットカップリングすなわちファン回転をコントロールすることができ、また、電磁クラッチは、冷却水温、スロットル開度、エンジン回転速度、エアコンスイッチに連動させてＯＮ／ＯＦＦ制御するので、精度よくかつ安定してファン回転を制御することができるとともに、永久磁石と導体間の僅かなギャップへのダスト（粉塵、金属粉等）や水分等の侵入を防止することができるので、ダストや水分等による機能障害を引起こすおそれがないなどの優れた効果を奏する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１９５３０３号公報
【特許文献２】特開２００３−１５６０７２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のマグネット式ファンクラッチ装置は、いずれのマグネットカップリングも永久磁石の片面のみでトルク伝達が行われる構造となっているため、永久磁石と導体間に働く吸引作用により永久磁石回転体と導体支持体の軸受装置にいわゆるスラスト荷重がかかり、軸受装置の耐久性（寿命）を低下させる欠点があり、また、ファンブレードの内径を小さくできないためファンクラッチ外径の小型化に限界があり、高風量化がはかられなかった。
【０００７】
本発明は上記した従来のマグネット式ファンクラッチ装置の問題を解消するためになされたもので、マグネットカップリングを構成する永久磁石の両面をトルク伝達に利用することによりマグネットカップリングの径方向の小型化とファンの高風量化および、該マグネットカップリングの軸受装置の耐久性向上をはかったマグネット式ファンクラッチ装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマグネット式ファンクラッチ装置は、マグネットカップリングと電磁クラッチとが組合され、ファンがマグネットカップリング側に取付けられ、前記電磁クラッチにより前記マグネットカップリングがＯＮ／ＯＦＦ制御される仕組みとなしたマグネット式ファンクラッチ装置において、（１）前記マグネットカップリングの永久磁石の両側に導体を配置し、該永久磁石の両面でトルク伝達を行う仕組みとなしたことを特徴とし、また、（２）駆動軸と一体に回転する永久磁石回転体の当該永久磁石と、該永久磁石の両側に該磁石の両面と僅かなギャップを隔てて対向するごとく配置した導体および該導体を回転可能に支承する密閉形のケーシングとでマグネットカップリングを構成したことを特徴とするものである。
さらに、前記永久磁石回転体は、鋳込み方式により形成した円板の外周に永久磁石を配列して構成したものや、前記ディスクの外周に配列した永久磁石群の外周をリングで固定して構成したもの等を用いることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の請求項１、２に対応するマグネット式ファンクラッチ装置の一実施例を示す縦断側面図、図２は図１に示すマグネット式ファンクラッチ装置における永久磁石回転体を示す正面図、図３は図２のａ−ａ線上の断面図、図４は同上の永久磁石回転体の他の実施例を示す正面図、図５は図４のｂ−ｂ線上の断面図、図６は本発明のマグネット式ファンクラッチ装置の他の実施例を示す縦断側面図であり、１１、３１は駆動軸、１２、３２は電磁クラッチ、１３、３３はマグネットカップリング、１４は支軸、１５は回転伝達用ハウジング、１６、４０はファンである。
【００１０】
図１に示すマグネット式ファンクラッチ装置は、支軸１４側に設けた電磁クラッチ１２と駆動軸１１側に設けたマグネットカップリング１３とから構成されており、その電磁クラッチ１２はエンジンブロック等に固定された支軸１４に軸受装置２１にて回転可能に支承されたプーリ１２−１ａ付きクラッチロータ１２−１と、このクラッチロータ１２−１内に設けられて前記支軸１４の付根側に取着したブラケット１２−３を介して取付けられた励磁コイル１２−２と、支軸１４に軸受装置２２にて回転可能に支承された回転伝達用ハウジング１５の前記励磁コイル１２−２側に前後動可能に保持されたアーマチュア１２−４とから構成され、前記アーマチュア１２−４は、支軸１４に外嵌されかつその一端側をボルト１２−６にて回転伝達用ハウジング１５に固定されたステーター１２−５と、該ステーター１２−５に一端を固定されたバネ１２−７を介してクラッチロータ１２−１に対向して取付けられている。
【００１１】
また、マグネットカップリング１３は、前記回転伝達用ハウジング１５に前記支軸１４と同軸線上にボルト１７にて締結した駆動軸１１に軸受装置２３を介して回転自在に支承したケース１３−１とカバー１３−２とからなる密封器匣（ケーシング）内に、前記駆動軸１１にボルト１８にて取着された永久磁石回転体１３−３が収容され、この永久磁石回転体１３−３に装着された永久磁石１３−３ａの両側に該磁石と僅かなギャップを隔てて対向する導体（もしくはヒステリシス材）１３−４ａ、１３−４ｂがそれぞれケース１３−１とカバー１３−２の内壁にコア材１３−５ａ、１３−５ｂを介して取付けられ、前記永久磁石１３−３ａとその両側の導体（もしくはヒステリシス材）１３−４ａ、１３−４ｂ間に働く渦電流による吸引作用により当該永久磁石回転体１３−３と、前記導体１３−４ａ、１３−４ｂを有する密封器匣が一体に回転もしくは相対回転するごとく構成されている。ファン１６は密封器匣を構成するケース１３−１に取付けられている。１３−６は放熱フィンである。
【００１２】
前記永久磁石回転体１３−３は、図２、図３に示すように多極構造となしたもので、例えばアルミ鋳物からなる円板１３−３ｂの外周に一体構造のディスク状永久磁石１３−３ａ用素材を鋳込んだ構造とし、その後永久磁石１３−３ａをＮ極、Ｓ極と交互に励磁したものや、図４、図５に示すように、ディスク１３−３ｃの外周に分割構造の永久磁石１３−３ａがＮ極、Ｓ極と交互に励磁された４個のセグメントとして配置され、さらに該永久磁石群の外周にリング１３−３ｄをボルト１３−３ｅで固定した多極構造のものを用いることができる。なお、図２、図３に示す多極構造の永久磁石回転体における一体構造の永久磁石１３−３ａは円板１３−３ｂの外周に鋳込まれて、図４、図５に示す多極構造の永久磁石回転体における分割構造の永久磁石１３−３ａは各セグメントがディスク１３−３ｃの外周に、それぞれ凹凸嵌合方式により結合されている。１３−３ｆは締結用のボルト孔である。
【００１３】
上記図１に示す構成のマグネット式ファンクラッチ装置において、プーリ１２−１ａを介してクラッチロータ１２−１が回転している状態において、電磁クラッチ１２をＯＮすると、クラッチロータ１２−１内に設けられた励磁コイル１２−２により、支軸１４に前後動可能に支持されているアーマチュア１２−４が吸引されてクラッチロータ１２−１に吸着し該クラッチロータ１２−１とアーマチュア１２−４および回転伝達用ハウジング１５が一体に回転する。この回転伝達用ハウジング１５が回転すると、該回転伝達用ハウジング１５に締結されている駆動軸１１に設けたマグネットカップリング１３によりファン１６が回転する。すなわち、駆動軸１１に取付けられた永久磁石回転体１３−３が一体に回転することにより、ケース１３−１とカバー１３−２とからなる密封器匣（ケーシング）が永久磁石１３−３ａとその両側の導体（もしくはヒステリシス材）１３−４ａ、１３−４ｂ間に働く吸引作用により回転し、密封器匣のケース１３−１に取付けられているファン１６が回転する。この時、マグネットカップリング１３は永久磁石１３−３ａの両側がトルク伝達に使われるため、永久磁石の片側のみでトルク伝達が行われる従来のマグネットカップリングに比べ伝達トルクが大幅（５０％程度）に向上するのみならず、電磁クラッチ１２がＯＦＦの時もＯＮに入った時も軸受装置２３にはスラスト荷重がかからないため該軸受装置の耐久性（寿命）も向上する。
【００１４】
また、図６に示すマグネット式ファンクラッチ装置は、駆動軸３１の駆動側に電磁クラッチ３２を、駆動側と反対側にマグネットカップリング３３をそれぞれ配設したもので、電磁クラッチ３２は駆動軸３１の端部に一体に支承されたクラッチロータ３２−１と、このクラッチロータ内に軸受装置３４を介して相互に回転可能に嵌合されかつブラケット３２−３を介して外部に固定された励磁コイル３２−２と、駆動軸３１に軸受装置３５を介して回転可能に支承された永久磁石回転体３３−３にばね３２−５を介して前後動可能に保持されたアーマチュア３２−４とから構成され、また、マグネットカップリング３３は駆動軸３１に軸受装置３６を介して回転自在に支承したケース３３−１とカバー３３−２とからなるケーシング内に、前記駆動軸３１に軸受装置３５を介して回転自在に支承された永久磁石回転体３３−３が収容され、この永久磁石回転体３３−３に装着された永久磁石３３−３ａの両側に該磁石と僅かなギャップを隔てて対向する導体（もしくはヒステリシス材）３３−４ａ、３３−４ｂがそれぞれケース３３−１とカバー３３−２の内壁にコア材３３−５ａ、３３−５ｂを介して取付けられ、前記永久磁石３３−３ａとその両側の導体（もしくはヒステリシス材）３３−４ａ、３３−４ｂ間に働く渦電流を伴なう吸引作用により当該永久磁石回転体３３−３と、前記導体３３−４ａ、３３−４ｂを有するケーシングが一体に回転もしくは相対回転するごとく構成されている。ファン４０はケース３３−１側に取付けられている。３３−６は放熱フィン、３７はスペーサ、３８は軸受装置３６を取付けるためのナット、３９は同固定板である。
なお、永久磁石回転体３３−３は、前記図２、図３に示すものと同様の多極構造となしたものを用いることができる。
【００１５】
上記図６に示す構成のマグネット式ファンクラッチ装置の場合は、駆動軸３１が回転している状態において電磁クラッチ３２をＯＮすると、該駆動軸３１と一体に回転するクラッチロータ３２−１内に設けられた励磁コイル３２−２により、マグネットカップリング３３側の永久磁石回転体３３−３にばね３３−５を介して保持されているアーマチュア３２−４が吸引されてクラッチロータ３２−１に吸着し、該クラッチロータ３２−１とアーマチュア３２−４および永久磁石回転体３３−３が一体に回転する。この永久磁石回転体３３−３が回転すると、駆動軸３１に設けたマグネットカップリング３３によりファン４０が回転する。
すなわち、駆動軸３１に軸受装置３５を介して回転自在に支承された永久磁石回転体３３−３がクラッチロータ３２−１と一体に回転することにより、ケース３３−１とカバー３３−２とからなるケーシングが永久磁石３３−３ａとその両側の導体（もしくはヒステリシス材）３３−４ａ、３３−４ｂ間に働く吸引作用により回転し、ケーシングのケース３３−１に取付けられているファン４０が回転する。この時も前記図１に示すものと同様、マグネットカップリング３３は永久磁石３３−３ａの両側がトルク伝達に使われるため、永久磁石の片側のみでトルク伝達が行われる従来のマグネットカップリングに比べ伝達トルクが大幅（５０％程度）に向上するのみならず、電磁クラッチ３２がＯＦＦの時もＯＮに入った時も軸受装置３５、３６にはスラスト荷重がかからないため該軸受装置の耐久性（寿命）も向上する。
【００１６】
上記した図１、図６に示す本発明のマグネット式ファンクラッチ装置の場合も、電磁クラッチ１２、３２をＯＮ／ＯＦＦさせることによりファン１６、４０の回転をコントロールすることができる。また電磁クラッチ１２、３２は冷却水温、スロットル開度、エンジンの回転速度、エアコンスイッチに連動させてＯＮ／ＯＦＦ制御するので、精度よくかつ安定してファン回転を制御することができる。
【００１７】
また、図１に示すマグネット式ファンクラッチ装置は、マグネットカップリング１３がケース１３−１とカバー１３−２とからなる密封器匣内に設けられた完全密閉形であるため、永久磁石１３−３ａと導体（もしくはヒステリシス材）１３−４ａ、１３−４ｂ間の僅かなギャップへのダスト（粉塵、金属粉等）や水分等の侵入を完全に防止することができる。さらに、図６に示すマグネット式ファンクラッチ装置の場合も、ケーシングのカバー３３−２と永久磁石回転体３３−３との隙間を可及的に小さくすることにより、永久磁石３３−３ａと導体（もしくはヒステリシス材）３３−４ａ、３３−４ｂ間の僅かなギャップへのダスト（粉塵、金属粉等）や水分等の侵入をほぼ完全に防止することができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上得説明したごとく、本発明に係るマグネット式ファンクラッチ装置は、マグネットカップリングの永久磁石の両面をトルク伝達に利用したことにより、以下に記載する効果を奏する。
（１）永久磁石の片側のみでトルク伝達が行われる従来のマグネットカップリングに比べ伝達トルクが大幅に向上するので、マグネットカップリングやファンの径方向の小型化および／またはファンの高風量化がはかられる。
（２）マグネットカップリングの軸受装置にスラスト荷重がかからないため該軸受装置の耐久性（寿命）が向上する。
（３）マグネットカップリングが密閉形であるため、永久磁石と導体（もしくはヒステリシス材）間の僅かなギャップへのダスト（粉塵、金属粉等）や水分等の侵入を完全に防止することができ、ダストや水分等による機能障害が皆無となることにより、マグネット式ファンクラッチ装置としての機能が常に良好に保持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の請求項１、２に対応するマグネット式ファンクラッチ装置の一実施例を示す縦断側面図である。
【図２】図１に示すマグネット式ファンクラッチ装置における永久磁石回転体を示す正面図である。
【図３】図２のａ−ａ線上の断面図である。
【図４】同上の永久磁石回転体の他の実施例を示す正面図である。
【図５】図４のｂ−ｂ線上の断面図である。
【図６】本発明のマグネット式ファンクラッチ装置の他の実施例を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１１、３１  駆動軸
１２、３２  電磁クラッチ
１３、３３  マグネットカップリング
１４  支軸
１５  回転伝達用ハウジング
１６、４０  ファン
２１、２２、２３、３４、３５、３６  軸受装置
３７  スペーサ
３８  ナット
３９  固定板
【図１】
2005048793.tif 000003
【図２】
2005048793.tif 000004
【図３】
2005048793.tif 000005
【図４】
2005048793.tif 000006
【図５】
2005048793.tif 000007
【図６】
2005048793.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月6日(2003.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2005048793.tif 000009