(57)【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、内部に作動液が保持されたハウジングと、
該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ドリブンホィールと、
前記作動室内にドリブンホィールと対向配置され、前記駆動軸に固着されたロータと、
前記ドリブンホィールとロータの各外周部間に設けられて、該ロータの回転を前記ハウジングに伝達するほぼ円環状の凹凸部を噛合してなるトルク伝達部と、
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内に流入する作動液の流量を調整するバルブ機構とを備えた流体継手において、
前記ドリブンホィールのトルク伝達部の最内周側に位置する環状凸部より内周側に、前記ロータの前面方向へ突出した対向面を形成すると共に、該対向面と前記最内周側に位置する環状凸部との間に、前記環状凹部の幅よりも大きな幅に設定された環状溝を形成し、かつ該環状溝を前記連通孔と連通させたことを特徴とする流体継手。
【請求項２】
前記ドリブンホィール側のトルク伝達部に、前記環状溝と各環状凹部とを連通する切欠溝をほぼ径方向に沿って形成したことを特徴とする請求項１に記載の流体継手。
【請求項３】
前記切欠溝の内周側端部を、前記連通孔に対してドリブンホィールの回転方向側の位置に形成したことを特徴とする請求項２に記載の流体継手。
【請求項４】
前記連通孔の前記作動室側の開口縁に、前記環状溝の径方向の横断面積よりも大きな断面積の凹溝を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体継手。
【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、例えば特開平２０００−１８６７２５号公報等に記載されたものが知られている。
【０００３】
図５に基づいて概略を説明すれば、この従来の流体継手１０１は、内燃機関のクランク軸で回転駆動される駆動軸１０２に、ベアリング１０３を介して相対回転自在に支承されたハウジング１０４と、前記ハウジング１０４内を貯留室１０５と作動室１０６とに隔成すると共に、これら貯留室１０５と作動室１０６を連通する連通孔１０７を有するドリブンホィール１０８と、前記作動室１０６内に配置されて、前記駆動軸１０２に固着されたロータ１０９と、前記ロータ１０９の外周部の前後に２つ配置形成され、該ロータ１０９の回転を前記ハウジング１０４に伝達するラビリンス状のトルク伝達部１１０、１１１と、前記連通孔１０７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１０５から作動室１０６に流入する作動液の流量を調整するバルブ機構１１２とを備えている。
【０００４】
前記ハウジング１０４は、前記ベアリング１０３によって前記回転軸２に支承されたハウジング本体１２１と、該ハウジング本体１２１の前面側に嵌合固定されたカバー部１２２とからなっている。
【０００５】
前記カバー部１２２は、内周側に前記貯留室１０５を構成するための凹部１２３を有し、該凹部１２３と反対側に作動液の戻し孔１２４が形成されている。
【０００６】
前記ドリブンホィール１０８は、ほぼ円形状の中央部位１２５がロータ１０９側に突出形成されて、その突出面がロータ１０９の前端面に近接して対向配置されている。
【０００７】
前記各トルク伝達部１１０、１１１は、ハウジング１０４の一側壁の外周側と、ドリブンホィール１０８の外周側にそれぞれ設けられた同心円状の複数の環状凹凸部と、これら環状凹凸部にそれぞれ噛合させた状態で前記ロータ１０９の外周部に前後に設けられた同心円状の複数の環状凹凸部とで構成されている。
【０００８】
したがって、この流体継手１０１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１１２により、前記連通孔１０７を塞いで作動液が貯留室１０５から作動室１０６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１１０、１１１への作動液の供給を規制し、ロータ１０９からハウジング１０４側への伝達トルク量を低下させて、冷却ファンを停止或は低速で回転させるようになっている。
【０００９】
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１１２により、前記連通孔１０７を開いて、多量の作動液を貯留室１０５から作動室１０６に供給し、ここからさらにトルク伝達部１１０、１１１に供給して、ロータ１０９からハウジング１０４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。
【００１０】
また、前記ドリブンホィール１０８の中央部位１２５を突出形成してロータ１０９の前端面と近接配置し、両者間の作動室１０６の容積を小さくすることによって、機関の停止時に該作動室１０６内に残留する作動液量を減少させて、トルク伝達部１１０、１１１への作動液の流動を抑制して機関冷機始動時のロータ１０９に対するハウジング１０４の連れ回り現象を防止するようになっている。
【００１１】
【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、前述のように、ドリブンホィール１０８とロータ１０９との間の作動室１０６の容積を小さくすることによって、トルク伝達部１１０、１１１への作動液の流動を抑制して機関冷機始動時のロータ１０９に対するハウジング１０４の連れ回り現象を防止できるものの、作動室１０６の容積を小さくしたことによって、ラジエータの冷却要求時における作動室１０６からトルク伝達部１１０、１１１への作動液の流動性が悪化して、ハウジング１０４にトルクを十分に伝達できないばかりか、トルク伝達応答性も低下する。
【００１２】
【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、駆動軸に相対回転自在に支承され、内部に作動液が保持されたハウジングと、該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ドリブンホィールと、前記作動室内にドリブンホィールと対向配置され、前記駆動軸に固着されたロータと、前記ドリブンホィールとロータの各外周部間に設けられて、該ロータの回転を前記ハウジングに伝達するほぼ円環状の凹凸部を噛合してなるトルク伝達部と、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内に流入する作動液の流量を調整するバルブ機構とを備えた流体継手において、前記ドリブンホィールのトルク伝達部の最内周側に位置する環状凸部より内周側に、前記ロータの前面方向へ突出した対向面を形成すると共に、該対向面と前記最内周側に位置する環状凸部との間に、前記環状凹部の幅よりも大きな幅に設定された環状溝を形成し、かつ該環状溝を前記連通孔に連通させたことを特徴としている。
【００１３】
したがって、この発明によれば、ドリブンホィールの凸状対向面によって作動室の容量が小さくなり、機関始動時などのロータに対するドリブンホィールの連れ回り現象が防止できることは勿論のこと、機関高回転時などにおいてハウジング周囲の雰囲気温度が高くなり、バルブ機構により連通孔が開成されて、貯留室内の作動液が連通孔から作動室内に流入すると、この作動液は、該連通孔からそのまま環状溝内に流入して、ここから外周側近傍のトルク伝達部に速やかに供給することができる。このため、ハウジングに対して十分なトルク伝達が可能になる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記ドリブンホィール側のトルク伝達部に、前記環状溝と各環状凹部とを連通する切欠溝をほぼ径方向に沿って形成したことを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記切欠溝の内周側端部を、前記連通孔に対してドリブンホィールの回転方向側の位置に形成したことを特徴としている。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記連通孔の前記作動室側の開口縁に、前記環状溝の径方向の横断面積よりも大きな断面積の凹溝を形成したことを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１〜図４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、図１及び図２に示すように、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を連通する連通孔７が貫通形成された円板状のドリブンホィール６と、前記作動室５内に配置されて、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の回転を前記ハウジング３に伝達するラビリンス状のトルク伝達部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に流入する作動液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１２とから構成されている。前記カバー部１２は、内周側に前記貯留室４を構成するための円形状の凹部１４を有し、該凹部１４の外周側に有するフランジ部１５に、前記作動室５から貯留室４に作動液を戻す戻し通路１６が設けられている。
【００１９】
前記ロータ８は、図１及び図３に示すように、ほぼ円環板状に形成されて、外周部８ａがドリブンホィール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。
【００２０】
前記ドリブンホィール６は、図１及び図２に示すように、ほぼ円環板状を呈し、ねじ２２によって前記カバー部１２のボス部２３に取付け固定されていると共に、外周部６ａが前記ロータ８の外周部８ａに対応してロータ８方向へ凸状に形成されて、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いる。したがって、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。
【００２１】
前記トルク伝達部９は、図１に示すように、前記作動室５内において前記ドリブンホィール６の外周部６ａ一側（作動室５側）に設けられた同心円状の複数の環状凸部１７と、前記ドリブンホィール６の複数の環状凸部１７間に形成された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環状凸部１８とによって構成されている。また、このトルク伝達部９は、少なくともその一部が前記貯留室４の内周面４ａよりも内周側に位置するように配置されていると共に、前記各環状凸部１７、１８は、それぞれ全て略同じ高さに形成されている。
【００２２】
前記バルブ機構１０は、図１及び図３に示すように、前記連通孔７を開閉するバルブプレート１９と、該バルブプレート１９を駆動する渦巻状のバイメタル２０とから構成されている。このバイメタル２０は、カバー部１２の前面中央部に取り付けられて、回転軸２１を介してバルブプレート１９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２０が伸長して、回転軸２１を介してバルブプレート１９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１９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。
【００２３】
また、前記ドリブンホィール６は、図２に示すように、前記トルク伝達部９の最内周側に位置する環状凸部１７ａと前記凸状一側面６ｂとの間に環状溝２４が前記連通孔７に連通状態に形成されていると共に、内端部２５ａが前記環状溝２４まで延設されて連通した切欠溝２５が径方向に沿って形成されている。
【００２４】
前記連通孔７は、図１及び図２に示すように、ほぼＬ字形状に貫通されて、作動室５側の開口縁に凹溝である矩形状溝２６が形成されていると共に、一端部７ａが最内周側の環状凸部１７ａの内面に臨設し、かつ、他端部７ｂが矩形状溝２６の内周面に臨設している。前記矩形状溝２６は、前記最内周側の環状凸部１７ａの内周に沿って形成されて、径方向の横断面積が前記環状溝２４の径方向の横断面積よりも大きく設定されている。
【００２５】
前記環状溝２４は、前記連通孔７の一端部７ａ上を通過する形で前記環状凸部１７ａの内周面に沿って形成されて、前記連通孔７に連通していると共に、その幅Ｗが隣接する各環状凸部１７（１７ａ）、１７間のラビリンス溝１７ｂの幅Ｗ１よりも十分に大きく設定されている。
【００２６】
前記切欠溝２５は、ドリブンホィール６の円周方向の９０°位置にそれぞれ放射状に長手方向に沿って形成されて、各環状凸部１７と各ラビリンス溝１７ｂとを横断するように形成されていると共に、前記内端部２５ａが環状溝２４の内周面まで延設されていると共に、外端部２５ｂが前記最外周側の環状凸部１７よりも外側まで延設されている。また、１つの切欠溝２５は、前記連通孔７の一端部７ａ側面にほぼ沿った位置、つまり連通孔７に対してドリブンホィール６の回転方向側に配置されて、内端部２５ａが連通孔７の一端部７ａにほぼ連続するように配置されている。
【００２７】
一方、前記ロータ８の前記トルク伝達部９にも、図４に示すように、前記ドリブンホィール６の切欠溝２５と同じく、ロータ８の径方向に沿った第２の切欠溝２７が形成されている。この第２切欠溝２７は、ロータ８の円周方向の９０°位置にそれぞれ放射状に形成されて、内端部２７ａが前記環状溝２４に対応した位置まで延設されていると共に、外端部２７ｂが前記最外周側の環状凸部１８よりも外側まで延設されている。
【００２８】
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を塞いで作動液が貯留室４から作動室５へ流入するのを遮断し、これによって前記トルク伝達部９への作動液の供給を規制し、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。
【００２９】
特に、前記作動室５は、ドリブンホィール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、作動液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。
【００３０】
一方、機関の定常運転や高回転運転時などで、ハウジング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、ここから多量の作動液が貯留室４から作動室５さらにトルク伝達部９に供給される。
【００３１】
すなわち、前記連通孔７から作動室５側に流入した作動液は、矩形状溝２６に一旦流入し、ここから直接的に環状溝２４内に流入するが、その一部が、ここから連通孔７と隣接した１つの切欠溝２５に直接的に流入すると共に、その他は環状溝２４内を旋回しながら他の切欠溝２５の各内端部２５ａから径方向に流動して、ここからさらに各ラビリンス溝１７ｂ内に流入する。また、同時に環状溝２４から各第２の切欠溝２７にも流入して各ラビリンス溝１８ｂ内に流入する。
【００３２】
このため、トルク伝達部９には、作動液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側への伝達トルク量を大幅に増大させて、冷却ファンを高速で回転させる。  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。
【００３３】
特に、ドリブンホィール６とロータ８の両方に切欠溝２５，２７を形成したため、トルク伝達部９の各ラビリンス溝１７ｂ、１８ｂへの強制的な作動液の供給量が多くなるため、伝達トルクをさらに向上させることができる。
【００３４】
また、トルク伝達部９への作動液のほぼ強制的な供給により、冷却ファンの作動応答性も向上する。
【００３５】
しかも、この実施形態では、切欠溝２５を、連通孔７が形成されたドリブンホィール６側に形成したため、この切欠溝２５と連通孔７との相対的な位置を一定にすることができるため、トルク伝達部９への作動液の供給の安定化が図れて、トルク伝達特性を一定にできると共に、切欠溝２５の形成位置を任意な位置に設定することによってトルク伝達特性を自由に変更することも可能になる。
【００３６】
さらに、前記一つの切欠溝２５の内端部２５ａを、連通孔７に対してドリブンホィール６の回転方向側の位置に形成したため、連通孔７を通った作動液のトルク伝達部９への供給タイミングを良好にすることができ、この結果、前記連れ回り現象を効果的に防止しつつトルク伝達性能を向上させることができる。
【００３７】
また、連通孔７の開口縁に、比較的体積の大きな矩形状溝２６を形成し、ここに環状溝２４を開口接続するようにしたため、環状溝２４の横断面積の大きさに拘わらず、トルク伝達部９への作動液の供給量を大きくすることが可能になり、大きな伝達トルクを得ることができる。
【００３８】
さらに、各切欠溝２５、２７を環状溝２４から最外周側の環状凸部１７を通過するまで延設したため、各ラビリンス溝１７ｂ、１８ｂへの作動液の供給性が良好になり、トルク伝達部９での伝達トルクの生成効率を高めることができる。
【００３９】
本発明は、前記実施形態の構成に限定されず、例えば、連通孔７を複数設けることも可能であると共に、切欠溝２５、２７の形状を外端部２５ｂ側方向に縮径するようにテーパ状に形成すれば、各内外周のラビリンス溝１７ｂ、１８ｂへの作動液の供給効率をさらに向上させることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明で明かなように、請求項１に記載の発明によれば、ロータに対するドリブンホィールの連れ回り現象が防止できることは勿論のこと、バルブ機構により連通孔が開成されて、貯留室内の作動液が連通孔から作動室内に流入すると、この作動液は、該連通孔からそのまま環状溝内に流入して、ここから外周側近傍のトルク伝達部に速やかに供給することができるため、ハウジングに対して十分なトルク伝達が可能になる。
【００４１】
請求項２に記載の発明によれば、切欠溝をドリブンホィール側に形成したため、トルク伝達部へ作動液を効率よく供給できると共に、この切欠溝と連通孔との相対的な位置を一定にすることができる。したがって、トルク伝達部への作動液の供給の安定化が図れて、トルク伝達特性を一定にできると共に、切欠溝の形成位置を任意な位置に設定することによってトルク伝達特性を自由に変更することも可能になる。
【００４２】
請求項３に記載の発明によれば、切欠溝の特異配置構成によって、連通孔を通った作動液のトルク伝達部への供給タイミングを良好にすることができ、この結果、前記連れ回り現象を効果的に防止しつつトルク伝達性能を向上させることができる。
【００４３】
請求項４に記載の発明によれば、連通孔の環状溝側の内周部に凹溝を形成し、この凹溝によって環状溝の横断面積の大きさに拘わらず、連通孔の開口縁の開口面積を大きくしたため、トルク伝達部への作動液の供給量を大きくすることが可能になり、大きな伝達トルクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】本実施形態に供されるドリブンホィールの正面図。
【図３】本実施形態に供されるバルブ機構をドリブンホィールの背面方向からみた概略図。
【図４】本実施形態に供されるロータの正面図。
【図５】従来の流体継手の縦断面図。
【符号の説明】
１…駆動軸
３…ハウジング
４…貯留室
５…作動室
６…ドリブンホィール
６ｂ…一側面（対向面）
７…連通孔
８…ロータ
９…トルク伝達部
１０…バルブ機構
１７…環状凸部
１７ｂ…ラビリンス溝
１８…環状凸部
２４…環状溝
２５…切欠溝
２６…矩形状溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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