(57)【要約】【課題】低温時にオイル供給穴を閉じてもトルク伝達室に残存するシリコンオイルによって生じる連れ回りを阻止し、冷却ファンを確実に停止させて、冷却ファンの駆動損失を減らす。【解決手段】制動機７は、流体クラッチを介して駆動軸に取り付けられた冷却ファン４を制動する。制動機７は、バイメタル製のストッパプレート８を備え、ストッパプレート８は、冷却ファン４との間に隙間を有して設けられる。ストッパプレート８は、所定の温度以下の温度で冷却ファン４に接触して冷却ファン４の回転を規制し、所定の温度を超える温度で冷却ファン４と非接触となり当該冷却ファン４の回転を許容する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体クラッチを介して駆動軸に取り付けられた冷却ファンの制動機であって、
所定の温度以下の温度で前記冷却ファンに接触して該冷却ファンの回転を規制し、また前記所定の温度を超える温度で前記冷却ファンと非接触となり該冷却ファンの回転を許容するバイメタル製のストッパプレートを備えた
ことを特徴とする冷却ファンの制動機。
【請求項２】
流体クラッチを介して駆動軸に取り付けられた冷却ファンの制動機であって、
前記冷却ファンとの間に隙間を有して設けられ、変形に対する復元力を有するストッパプレートと、
伸長した場合に前記ストッパプレートを押して前記冷却ファンに接触させることで該冷却ファンの回転を規制し、また収縮した場合に前記復元力によって前記ストッパプレートを前記冷却ファンと非接触にすることで該冷却ファンの回転を許容するアクチュエータと、
センサからの信号に基づいて前記アクチュエータを伸縮させる制御手段とを備えた
ことを特徴とする冷却ファンの制動機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の冷却ファンの制動機であって、
前記ストッパプレートは、前記冷却ファンとの間に隙間を有して設けられるファンガイドに設置される
ことを特徴とする冷却ファンの制動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体クラッチを介して駆動軸に取り付けられた冷却ファンの制動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの冷却ファンには、流体クラッチを介して駆動軸に取り付けられるものがある（例えば、特許文献１参照）。流体クラッチは、トルク伝達室内のシリコンオイルの量によって、接続と切離しの状態を切り替える。トルク伝達室内のシリコンオイルの量は、温度に応じて開閉するオイル供給穴を介して導かれるシリコンオイルの量と、駆動軸と一体に回転するディスクの回転力によって吐き出されるシリコンオイルの量との割合によって決まる。
【０００３】
このような流体クラッチは、高温時にオイル供給穴を開くことでトルク伝達室に導かれるシリコンオイルの量の割合を増やし、冷却ファンを駆動軸に接続させる。また、流体クラッチは、低温時にオイル供給穴を閉じることでトルク伝達室から吐き出されるシリコンオイルの量の割合を増やし、冷却ファンを駆動軸から切り離す。すなわち、冷却ファンは、高温時に流体クラッチが接続されて回転し、低温時に流体クラッチが切り離されて停止する。これにより、高温時には、冷却ファンを回転してエンジンを冷却することができ、低温時には、冷却ファンを停止させて駆動損失を減らすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平０１−０４７６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の流体クラッチでは、低温時にオイル供給穴が閉じても、シリコンオイルの吐き出し不足によりトルク伝達室にシリコンオイルが残存し、残存したシリコンオイルの粘性による連れ回り現象によって冷却ファンが継続して回転してしまう。このため、駆動損失を減らすことができない場合があった。特にエンジンを加速すると冷却ファンの回転速度が上昇するという特性から、上記傾向が顕著であった。
【０００６】
そこで、本発明は、低温時にオイル供給穴を閉じてもトルク伝達室に残存するシリコンオイルによって生じる連れ回りを阻止し、冷却ファンを確実に停止させて駆動損失を減らすことが可能な冷却ファンの制動機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく、本発明の第１態様の冷却ファンの制動機は、流体クラッチを介して駆動軸に取り付けられたものであって、ストッパプレートを備える。
【０００８】
ストッパプレートは、所定の温度以下の温度で冷却ファンに接触して当該冷却ファンの回転を規制し、また所定の温度を超える温度で冷却ファンと非接触となり当該冷却ファンの回転を許容するバイメタル製である。
【０００９】
上記所定の温度は、バイメタルの設計仕様（組合わせる材料や形状など）によって決まる温度であり、流体クラッチが必ず切断される温度以下に予め設定される。換言すると、流体クラッチの接続時にはストッパプレートが冷却ファンに接触せず、流体クラッチの切断時にのみストッパプレートが冷却ファンに接触するように予め設定される。
【００１０】
上記構成では、所定の温度を超える温度の場合は、流体クラッチによって駆動軸に接続された冷却ファンを回転することで、エンジン等の対象物を冷却することができる。
【００１１】
一方、所定の温度以下の温度の場合は、バイメタル製のストッパプレートが冷却ファンに接触する。これにより、冷却ファンの回転が強制的に規制され、流体クラッチが切断された状態で冷却ファンが確実に停止する。
【００１２】
従って、低温時にオイル供給穴を閉じてもトルク伝達室に残存するシリコンオイルによって生じる連れ回りを阻止して、冷却ファンを確実に停止させることができ、駆動損失を減らすことができる。
【００１３】
本発明の第２態様の冷却ファンの制動機は、流体クラッチを介して駆動軸に取り付けられたものであって、ストッパプレートとアクチュエータと制御手段とを備える。
【００１４】
ストッパプレートは、冷却ファンとの間に隙間を有して設けられ、変形に対する復元力を有する。アクチュエータは、伸長した場合にストッパプレートを押して冷却ファンに接触させることで冷却ファンの回転を規制し、収縮した場合に復元力によってストッパプレートを冷却ファンと非接触にすることで冷却ファンの回転を許容する。制御手段は、センサからの信号に基づいてアクチュエータを伸縮させる。
【００１５】
センサが検出する情報は、流体クラッチの断接を判断可能な情報を含み、制御手段は、流体クラッチが切断されていることを条件としてアクチュエータを伸長させる。例えば、センサが温度センサであり、温度センサが検出する温度が所定の温度以下であるときに制御手段がアクチュエータを伸長させる場合、所定の温度は、流体クラッチが必ず切断される温度以下に設定される。
【００１６】
上記構成では、所定の温度を超える温度の場合等に、センサからの信号に基づいてアクチュエータを収縮させることで、ストッパプレートが冷却ファンと非接触となる。これにより、冷却ファンの回転が許容される。
【００１７】
このように、所定の温度を超える温度の場合等は、流体クラッチによって駆動軸に接続された冷却ファンを回転することで、エンジン等の対象物を冷却することができる。
【００１８】
一方、所定の温度以下の温度の場合等は、センサからの信号に基づいてアクチュエータを伸長させることで、アクチュエータがストッパプレートを押し、ストッパプレートが冷却ファンに接触する。これにより、冷却ファンの回転が強制的に規制され、流体クラッチが切断された状態で冷却ファンが確実に停止する。
【００１９】
従って、低温時にオイル供給穴を閉じてもトルク伝達室に残存するシリコンオイルによって生じる連れ回りを阻止して、冷却ファンを確実に停止させることができ、駆動損失を減らすことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、冷却ファンの駆動損失を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る冷却ファンの制動機を採用したエンジンの外観斜視図である。
【図２】流体クラッチの接続状態を示す断面図である。
【図３】流体クラッチの切り離し状態を示す断面図である。
【図４】図１の冷却ファンの制動機の模式図であり、（ａ）は冷却ファンの回転を許容した状態を、（ｂ）は冷却ファンの回転を規制した状態をそれぞれ示す。
【図５】本発明の第２実施形態に係る冷却ファンの制動機の模式図であり、（ａ）は冷却ファンの回転を許容した状態を、（ｂ）は冷却ファンの回転を規制した状態をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図１に示すエンジン１は、動力源として車両等に搭載されるものであり、エンジン本体２と、駆動軸３（図２及び図３参照）と、冷却ファン４と、流体クラッチ５と、ファンガイド６と、制動機７（図４（ａ）及び図４（ｂ）参照）と、を備えている。
【００２４】
駆動軸３は、エンジン本体２の出力軸（図示省略）に連結されて、当該出力軸の回転に連動して回転する。冷却ファン４は、流体クラッチ５を介して駆動軸３に取り付けられ、回転することでエンジン本体２を冷却する。
【００２５】
図２及び図３に示す流体クラッチ５は、後述するトルク伝達室ＳＰ２内のシリコンオイルＳＯの量によって、接続と切離しの状態を切り替えるものであり、ベアリング２０と、ケース２１と、カバー２２と、セパレートプレート２３と、板バネ２４と、ピストン２５と、バイメタル２６と、リニアウェイト２７と、ディスク２８とを備えている。
【００２６】
ケース２１は、ベアリング２０を介して駆動軸３に取り付けられ、当該駆動軸３を中心に回転する。ケース２１の外周には、冷却ファン４が固定されている。カバー２２は、ケース２１に固定されて当該ケース２１との間に、シリコンオイルＳＯが循環する空間ＳＰを形成する。
【００２７】
セパレートプレート２３は、ケース２１とカバー２２との間に形成された空間ＳＰを、カバー２２側のオイル溜り室ＳＰ１と、ケース２１側のトルク伝達室ＳＰ２とに仕切る。セパレートプレート２３には、オイル溜り室ＳＰ１からトルク伝達室ＳＰ２へのシリコンオイルＳＯの供給を許容するオイル供給穴２３ａが形成されている。
【００２８】
板バネ２４は、オイル溜り室ＳＰ１内においてセパレートプレート２３に固定され、オイル供給穴２３ａを開閉する弁として機能する。この板バネ２４は、その反発力よりも強い力でピストン２５によってセパレートプレート２３の表面に押付けられてオイル供給穴２３ａを閉じ、ピストン２５の押しが解除されることでオイル供給穴２３ａを開く。ピストン２５は、一端が板バネ２４に当接し、他端がカバー２２の外部に設けられたバイメタル２６に固定されている。このピストン２５は、所定の設定温度以下の低温時に、バイメタル２６によって板バネ２４側に押し込まれ、板バネ２４を押す。また、所定の設定温度を超える高温時には、バイメタル２６とピストン２５による押す力が弱くなり、板バネ２４がバイメタル２６側に動き、オイル供給穴２３ａが開く。
【００２９】
リニアウェイト２７は、板バネ２４に取り付けられている。リニアウェイト２７の重量は、バイメタル２６の変形度合等とともに、オイル供給穴２３ａの開閉に影響を及ぼすものであり、予め設定されている。
【００３０】
ディスク２８は、トルク伝達室ＳＰ２内において駆動軸３に固定され、当該駆動軸３と一体となって回転する。ディスク２８のカバー２２側の面の外周には、カバー２２に形成された複数のラビリンス溝２２ａに対応するように、複数のラビリンス溝２８ａが形成されている。ディスク２８の回転力は、ラビリンス溝２２ａ，２８ａ同士の間に介在するシリコンオイルＳＯの量、すなわちトルク伝達室ＳＰ２内のシリコンオイルＳＯの量に応じて、カバー２２に伝達される。
【００３１】
オイル溜り室ＳＰ１に溜められているシリコンオイルＳＯは、オイル供給穴２３ａを介してトルク伝達室ＳＰ２に供給される。カバー２２には、トルク伝達室ＳＰ２の最外周と連通するオイル回収穴２２ｂが形成され、トルク伝達室ＳＰ２に供給されたシリコンオイルＳＯは、ディスク２８の回転力によってトルク伝達室ＳＰ２の最外周からオイル回収穴２２ｂに集まり、オイル回収穴２２ｂに設けられた回収ダムベーンＤＭによってオイル溜り室ＳＰ１に掃き出されて回収される。
【００３２】
トルク伝達室ＳＰ２内のシリコンオイルＳＯの量は、オイル供給穴２３ａを介して導かれるシリコンオイルＳＯの量と、ディスク２８の回転によってオイル回収穴２２ｂを介して吐き出されるシリコンオイルＳＯの量との割合によって決まる。オイル供給穴２３ａを介してトルク伝達室ＳＰ２内に導かれるシリコンオイルＳＯの量は、オイル供給穴２３ａの開閉度合によって決まる。オイル回収穴２２ｂを介してトルク伝達室ＳＰ２から吐き出されるシリコンオイルＳＯの量は、ディスク２８とカバー２２の相対回転速度差によって決まる。
【００３３】
このような流体クラッチ５は、所定の設定温度を超える高温時にオイル供給穴２３ａを開くことでトルク伝達室ＳＰ２に導かれるシリコンオイルＳＯの量の割合を増やし、冷却ファン４を駆動軸３に接続させる。また、流体クラッチ５は、所定の設定温度以下の低温時にオイル供給穴２３ａを閉じることでトルク伝達室ＳＰ２から吐き出されるシリコンオイルＳＯの量の割合を増やし、冷却ファン４を駆動軸３から切り離す。
【００３４】
ファンガイド６は、冷却ファン４の外周を囲う環状に形成されており、当該冷却ファン４との間に隙間を有して設けられ、エンジン本体２に対して固定される。このファンガイド６は、冷却ファン４とラジエータ（図示省略）との間を連通する通風路の上流側外周を区画する。冷却ファン４からラジエータへの通風路を囲うことによって、冷却ファン４の送出風が上流側に還流することに起因する冷却ファン４の効率低下を防止する。なお、高性能を求めるほど、冷却ファン４とファンガイド６との隙間は可能な限り小さく設定される。
【００３５】
制動機７は、ファンガイド６に設置される一又は複数のストッパプレート８を備えている。ストッパプレート８は、熱膨張率の異なる２種類の薄い金属板を、１枚の板状に張り合わせたバイメタル製である。
【００３６】
このストッパプレート８は、所定の設定温度を超える温度で外側に膨らむことで冷却ファン４と非接触となり当該冷却ファン４の回転を許容する（図４（ａ）参照）。また、ストッパプレート８は、所定の設定温度以下の温度で冷却ファン４に接触して当該冷却ファン４の回転を強制的に規制する（図４（ｂ）参照）。
【００３７】
なお、ストッパプレート８が冷却ファン４に接触する上記所定の設定温度は、バイメタルの設計仕様（組合わせる材料や形状など）によって決まる温度であり、流体クラッチ５が必ず切断される温度（板バネ２４がオイル供給穴２３ａを確実に開放する温度）以下に予め設定される。換言すると、流体クラッチ５の接続時にはストッパプレート８が冷却ファン４に接触せず、流体クラッチ５の切断時にのみストッパプレート８が冷却ファン４に接触するように予め設定される。
【００３８】
本実施形態によれば、所定の設定温度を超える温度の場合、バイメタル製のストッパプレート８が冷却ファン４と非接触となる（図４（ａ）参照）。これにより、冷却ファン４の回転が許容される。
【００３９】
従って、所定の設定温度を超える温度の場合には、流体クラッチ５によって駆動軸３に接続された冷却ファン４を回転することで、エンジン本体２を冷却することができる。
【００４０】
一方、所定の設定温度以下の温度の場合、バイメタル製のストッパプレート８が冷却ファン４に接触する（図４（ｂ）参照）。これにより、冷却ファン４の回転が強制的に規制される。
【００４１】
従って、所定の設定温度以下の温度の場合には、流体クラッチ５が切断状態（オイル供給穴２３ａが閉じた状態）であるにも拘わらず、トルク伝達室ＳＰ２に残存するシリコンオイルＳＯによる連れ回り状態にて回転し得る冷却ファン４を確実に停止させて、駆動損失を減らすことができる。
【００４２】
次に、本発明の第２実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、第２実施形態に係るエンジン９は、第１実施形態に係る制動機７に代えて制動機１０を備え、さらに温度センサ１１ａとコントロールユニット（ＥＣＵ：Electric Control Unit）１２とを備えたものであり、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、制動機１０は、ストッパプレート１３とアクチュエータ１４とを備えている。
【００４４】
ストッパプレート１３は、ボルト１５等によって固定されることで、ファンガイド６に設置される。ストッパプレート１３は、変形に対する復元力を有している。これにより、ストッパプレート１３は、外力が加えられることで変形する一方で、加えられた外力が除去されることで復元する。
【００４５】
アクチュエータ１４は、ストッパプレート１３に対応させて配置されている。このアクチュエータ１４は、ＥＣＵ１２によって駆動制御される。
【００４６】
このアクチュエータ１４は、収縮した場合に、ストッパプレート１３を押していた状態が解除されて、ストッパプレート１３が復元力によって冷却ファン４と非接触となり、当該冷却ファン４の回転が許容される（図５（ａ）参照）。
【００４７】
また、アクチュエータ１４は、伸長した場合に、ストッパプレート１３を押して冷却ファン４に接触させることとなり、当該冷却ファン４の回転が強制的に規制される（図５（ｂ）参照）。
【００４８】
温度センサ１１ａは、エンジン９の冷却水の温度を検出するものであり、検出信号をＥＣＵ１２に出力する。
【００４９】
ＥＣＵ１２は、温度センサ１１ａから受信する検出信号に基づいてアクチュエータ１４を駆動制御する。温度センサ１１ａからの検出信号が、所定の設定温度を超える温度となったことを示す信号である場合、ＥＣＵ１２は、アクチュエータ１４を収縮させる。一方、温度センサ１１ａからの検出信号が、所定の設定温度以下の温度となったことを示す信号である場合、ＥＣＵ１２は、アクチュエータ１４を伸長させる。
【００５０】
なお、アクチュエータ１４が伸長する上記所定の設定温度は、流体クラッチ５が必ず切断される温度（板バネ２４がオイル供給穴２３ａを確実に開放する温度）以下に予め設定される。換言すると、流体クラッチ５の接続時にはストッパプレート８が冷却ファン４に接触せず、流体クラッチ５の切断時にのみストッパプレート８が冷却ファン４に接触するように予め設定される。
【００５１】
また、エンジン９は、温度センサ１１ａに代えて、エンジン９の回転数を検出する回転数検出センサ１１ｂを備えるものであってもよい。この場合、ＥＣＵ１２は、回転数検出センサ１１ｂから受信する検出信号に基づいてアクチュエータ１４を駆動制御する。回転数検出センサ１１ｂからの検出信号が、所定の設定回転数を超える回転数となったことを示す信号である場合、ＥＣＵ１２は、アクチュエータ１４を収縮させる。一方、回転数検出センサ１１ｂからの検出信号が、所定の設定回転数以下の回転数となったことを示す信号である場合、ＥＣＵ１２は、アクチュエータ１４を伸長させる。
【００５２】
本実施形態によれば、所定の設定温度を超える温度の場合等に、センサ１１ａ又は１１ｂからの信号に基づいてアクチュエータ１４を収縮させることで、ストッパプレート１３が冷却ファン４と非接触となる（図５（ａ）参照）。これにより、冷却ファン４の回転が許容される。
【００５３】
従って、所定の設定温度を超える設定温度の場合等には、流体クラッチ５によって駆動軸３に接続された冷却ファン４を回転することで、エンジン本体２を冷却することができる。
【００５４】
一方、所定の設定温度以下の温度の場合等に、センサ１１ａ又は１１ｂからの信号に基づいてアクチュエータ１４を伸長させることで、アクチュエータ１４がストッパプレート１３を押し、ストッパプレート１３が冷却ファン４に接触する（図５（ｂ）参照）。これにより、冷却ファン４の回転が強制的に規制される。
【００５５】
従って、所定の設定温度以下の温度の場合等には、流体クラッチ５が切断状態であるにも拘わらず、トルク伝達室ＳＰ２に残存するシリコンオイルＳＯによる連れ回り状態にて回転し得る冷却ファン４を確実に停止させて、駆動損失を減らすことができる。
【００５６】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、エンジンの冷却ファンの制動機として広く用いることができる。
【符号の説明】
【００５８】
３  駆動軸
４  冷却ファン
５  流体クラッチ
６  ファンガイド
７，１０  制動機（冷却ファンの制動機）
８，１３  ストッパプレート
１１ａ  温度センサ（センサ）
１１ｂ  回転数検出センサ（センサ）
１２  コントロールユニット（制御手段）
１４  アクチュエータ
【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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