外部制御式粘性流体継手装置及び車両用冷却ファン装置
【課題】 制御部の耐久性、信頼性を増大し、且つ、駆動側回転体から従動側回転体への伝達トルクを好適に制御することができる外部制御式粘性流体継手装置及び車両用冷却ファン装置を提供する。
【解決手段】 外部制御式粘性流体継手装置は、ハウジング１１と、ハウジングに回転可能に支持されたボディ１２と、ボディと同軸に配置されてこれに回転可能に支持された出力軸１３と、ハウジングに対し直線移動可能に設けられた仕切り板１４と、仕切り板の変位に応じて貯蔵するシリコンオイル４３の液面４３ａの高さが変更されるオイル貯蔵室４２と、オイル貯蔵室に貯蔵されたシリコンオイルの液面の高さに応じたオイル貯蔵室からのシリコンオイルの供給量に応じて、ボディから出力軸への伝達トルクが変更されるトルク伝達部４１と、オイル戻し路２６と、ハウジングに固定され、外部信号に基づき仕切り板を変位させる電磁ソレノイド１５及びＥＣＵ１６とを備えている。
【解決手段】 外部制御式粘性流体継手装置は、ハウジング１１と、ハウジングに回転可能に支持されたボディ１２と、ボディと同軸に配置されてこれに回転可能に支持された出力軸１３と、ハウジングに対し直線移動可能に設けられた仕切り板１４と、仕切り板の変位に応じて貯蔵するシリコンオイル４３の液面４３ａの高さが変更されるオイル貯蔵室４２と、オイル貯蔵室に貯蔵されたシリコンオイルの液面の高さに応じたオイル貯蔵室からのシリコンオイルの供給量に応じて、ボディから出力軸への伝達トルクが変更されるトルク伝達部４１と、オイル戻し路２６と、ハウジングに固定され、外部信号に基づき仕切り板を変位させる電磁ソレノイド１５及びＥＣＵ１６とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部制御式粘性流体継手装置及び車両用冷却ファン装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、粘性流体継手装置として種々のものが提案されている。例えば、特許文献１の粘性流体継手装置は、駆動軸（１）に固定された駆動側回転体（７）を挟み込むようにして構成されるケース（２）及びカバー（３）により形成される作動側空間（１４）と、カバーに設けられた油の貯蔵室（６）とから構成される。この粘性流体継手装置は、カバー前面に固定された空気温度感応式バイメタル（１０）を前面空気温度（ラジエータ通過風温度）により変形させ、これにより弁部材（８）を動作させて貯蔵室からトルク伝達部（４）へとつながる油の供給孔（５−１）の開度を変化させることで、伝達トルクを制御しファン回転数を変化させる。
【０００３】
ところで、この粘性流体継手装置では、前面空気温度による空気温度感応式バイメタルの変形によって伝達トルクが制御されるため、所要の応答性が得られないことがある。そして、例えばファン回転数が、実際に必要な風量に対し応答遅れや過剰供給を生じて制御されてしまう。
【０００４】
そこで、近年では、空気温度感応式バイメタルに代えて、永久磁石、電磁コイルから構成される制御部を設け、この制御部に対して外部からラジエータ水温（エンジン冷却液の温度）、油温、エンジン回転数等の信号（外部信号）を入力し、制御部により弁部材を動作させて油の供給孔の開度、即ち伝達トルクを制御する外部制御式粘性流体継手装置が提案されている。例えば特許文献２の外部制御式粘性流体継手装置は、空気温度感応式バイメタルを廃止し、電磁石で軸心周りの周方向に弁部材を駆動して油の供給孔の開度を制御するものである。また、特許文献３の外部制御式粘性流体継手装置は、空気温度感応式バイメタルを廃止し、電磁石で上下方向に弁部材を駆動して油の供給孔の開度を制御するものである。
【特許文献１】特許第３５８２７３９号公報（第１図）
【特許文献２】特許第３４７９６７５号公報
【特許文献３】特開２００４−１６２９１１号公報
【特許文献４】特開２００５−３１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献２、３の外部制御式粘性流体継手装置は、既存の粘性流体継手装置の構造を利用することから、信号を伝える制御部等を回転体に設置する必要がある。従って、制御部に対し外力が加えられる分、制御部の耐久性・信頼性を低減させてしまう。
【０００６】
一方、粘性流体を使用せず、電磁クラッチによる外部制御にて伝達トルクを制御する機構も提案されている（例えば特許文献４など）。しかしながら、この機構では構造が複雑化してシステムとして大掛かりなものとなり、加えてファン回転数を必要風量に対しリニアに制御することが難しい。
【０００７】
本発明の目的は、制御部の耐久性、信頼性を増大し、且つ、駆動側回転体から従動側回転体への伝達トルクを好適に制御することができる外部制御式粘性流体継手装置及び車両用冷却ファン装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングと、前記ハウジングに回転可能に支持された駆動側回転体と、前記駆動側回転体と同軸に配置されて該駆動側回転体に回転可能に支持された従動側回転体と、流体の液面の高さが変更可能に該流体を貯蔵する流体貯蔵室と、前記駆動側回転体と、前記従動側回転体との間に形成され、前記流体貯蔵室に貯蔵された流体の液面の高さに応じた該流体貯蔵室からの流体の供給量に応じて、前記駆動側回転体から前記従動側回転体への伝達トルクが変更されるトルク伝達部と、前記駆動側回転体又は前記従動側回転体に形成され、前記トルク伝達部に供給された流体を前記流体貯蔵室に戻す流体戻し路と、外部信号に基づき、前記流体貯蔵室の液面の高さを調節する制御部とを備えたことを要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の外部制御式粘性流体継手装置において、前記ハウジングに対し直線移動可能に設けられた仕切部材を有し、前記流体貯蔵室は、前記ハウジングと前記仕切部材との間に形成され、前記制御部は、前記仕切部材を変位させることにより前記流体貯蔵室の液面の高さを調節するものであることを要旨とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の外部制御式粘性流体継手装置において、前記トルク伝達部は、前記流体貯蔵室からの流体の供給量に応じて前記駆動側回転体から前記従動側回転体への伝達トルクが変更される複数の作動部からなり、前記複数の作動部は、軸方向に直列に並べられていることを要旨とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の外部制御式粘性流体継手装置において、前記駆動側回転体又は前記従動側回転体には、前記複数の作動部をそれぞれ前記流体戻し路に連通する複数の流体回収路が形成されていることを要旨とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の外部制御式粘性流体継手装置において、前記従動側回転体又は前記ハウジングには、放熱フィンが設けられていることを要旨とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の外部制御式粘性流体継手装置を備えた車両用冷却ファン装置であることを要旨とする。
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、外部信号に基づき、前記制御部により流体貯蔵室に貯蔵された流体の液面の高さが変更される。そして、この貯蔵された流体の液面の高さに応じて、前記流体貯蔵室から前記トルク伝達部への流体の供給量がリニアに変更される。この流体の供給量に応じて、前記駆動側回転体から前記従動側回転体への伝達トルクが変更される。そして、前記トルク伝達部に供給された流体は、前記流体戻し路により前記流体貯蔵室に戻される。つまり、流体貯蔵室に貯蔵される流体の液面の高さは、外部信号に基づき前記制御部により制御されており、前記駆動側回転体から前記従動側回転体への伝達トルクは、前記流体貯蔵室に貯蔵された流体の液面の高さに応じた前記トルク伝達部への流体の供給量のリニアな変更によって好適に制御される。特に、前記流体貯蔵室の一部を固定側である前記ハウジングにて形成し、更に前記制御部を前記ハウジングに固定すれば、該制御部の耐久性、信頼性が増大される。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、仕切部材の変位を制御することで、流体貯蔵室の容積変化によって該流体貯蔵室に貯蔵された流体の液面の高さを変更することができ、仕切部材の変位をリニアに制御すれば、それに応じてトルク伝達部への流体の供給量をリニアに変更することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、前記トルク伝達部における前記駆動側回転体から前記従動側回転体への伝達トルクは、前記複数の作動部における全ての伝達トルクを併せたものになるため、例えば同様の作動部を単独で備えるトルク伝達部に比べてそのトルク伝達能力が増大される。また、これら複数の作動部は、軸方向に直列に並べられることで、径方向への大型化が解消され、より小型化が可能となる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、前記各作動部に対応して該作動部を前記流体戻し路に連通する流体回収路が形成されていることで、流体の回収性が向上される。これにより、前記トルク伝達部（作動部）に残留する流体によって前記従動側回転体が連れ回りすることが防止され、意図せぬ作動音の発生も抑制される。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、本装置の作動による発熱は、前記放熱フィンによる大気中への放熱によって冷却される。
請求項６に記載の発明によれば、所要の冷却性に応じて伝達トルクを好適に制御可能な車両用冷却ファン装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上詳述したように、請求項１乃至６に記載の発明では、制御部の耐久性、信頼性を増大し、且つ、駆動側回転体から従動側回転体への伝達トルクを好適に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、例えば自動車などの車両用冷却ファン装置に適用される外部制御式粘性流体継手装置を示す断面図である。図１では、その上下方向を鉛直方向に一致させて描画している。同図に示されるように、この外部制御式粘性流体継手装置は、内燃機関としての車載エンジン上に固定されるハウジング１１と、駆動側回転体としてのボディ１２と、従動側回転体としての出力軸１３と、仕切部材としての仕切り板１４と、制御部を構成する電磁ソレノイド１５及び電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）１６とを備えている。
【００２０】
前記ハウジング１１は、段差１１ａを有する段付き円筒状に形成されており、一側及び他側（図１の左側及び右側）にそれぞれ第１筒部２１及び第２筒部２２を備えている。第１筒部２１の内径は、第２筒部２２の内径よりも小さく設定されている。そして、上記ハウジング１１には、第１筒部２１において前記ボディ１２が回転可能に支持されている。
【００２１】
すなわち、前記ボディ１２は、前記第１筒部２１の内径よりも小さい外径を有する円筒状に形成されており、その軸方向中間部において、第１筒部２１の開口端部に設けられたベアリング３１を介して前記ハウジング１１に回転可能に支持されている。また、このボディ１２は、その軸方向他側（図１の右側であって、第２筒部２２側）端部において、前記段差１１ａの内周側に設けられたオイルシール３２により前記ハウジング１１に液密的に支持されている。なお、上記ボディ１２は、軸方向他側の端面が段差１１ａよりも若干、第２筒部２２側に突出する態様で前記ハウジング１１に支持されている。
【００２２】
前記ボディ１２は、その軸方向中間部を境に一側（図１の左側）に拡開されており、一側及び他側にそれぞれ第１内周面２３及び第２内周面２４を形成している。第１内周面２３の内径が第２内周面２４の内径よりも大きく設定されていることはいうまでもない。そして、上記第２内周面２４には、軸方向に所定間隔をおいて径方向内側に突設された複数（本実施形態では７個）の円環状の内向フランジ２５が形成されている。
【００２３】
また、上記ボディ１２には、第２内周面２４近傍の第１内周面２３から径方向外側に凹設され、更にその先端から軸方向と平行に凹設されて前記第２筒部２２側に開口する流体戻し路としてのオイル戻し路２６が形成されている。そして、上記ボディ１２には、各隣接する内向フランジ２５間において、前記第２内周面２４から径方向外側に凹設されて前記オイル戻し路２６に連通する複数（本実施形態では６個）の流体回収路としてのオイル回収路２７が形成されている。
【００２４】
なお、上記ボディ１２の軸方向中間部には、前記第１筒部２１の外径よりも大きい内径を有して径方向外側に有底円筒状に突設されたプーリ１２ａが一体形成されている。上記プーリ１２ａの底壁部は、前記ベアリング３１よりも軸方向一側（図１の左側）に離隔配置されている。ボディ１２は、このプーリ１２ａに掛けられるベルト（図示略）を介してエンジンの回転（駆動力）が伝達されることでその軸線（ベアリング３１）周りに回転駆動される。
【００２５】
上記ボディ１２には、前記出力軸１３が回転可能に支持されている。すなわち、前記出力軸１３は、前記第２内周面２４の内径よりも小さい外径を有する円柱状のシャフト２８と、前記ボディ１２（第１内周面２３）から軸方向に突出する同シャフト２８の先端に一体形成されたロータ２９とを有している。そして、この出力軸１３は、シャフト２８の軸方向中間部において、第１内周面２３側の開口端部に設けられたベアリング３３を介して前記ボディ１２に回転可能に支持されている。上記出力軸１３は、ボディ１２と同軸で配置・支持されている。また、この出力軸１３は、前記オイル戻し路２６と前記ベアリング３３との間の軸方向の位置で、前記第１内周面２３の内周側に設けられたオイルシール３４により前記ボディ１２に液密的に支持されている。なお、上記出力軸１３は、軸方向他側（図１の右側）端面が前記ボディ１２の軸方向他側端面と面一になるように同ボディ１２に支持されている。
【００２６】
前記シャフト２８には、前記ボディ１２の各隣接する内向フランジ２５の中央部において、径方向外側に突設された複数（本実施形態では６個）の円環状の外向フランジ３０が形成されている。そして、上記ボディ１２と出力軸１３との間には、これら内向フランジ２５及び外向フランジ３０によってトルク伝達部４１が形成されている。このトルク伝達部４１は、段差１１ａよりも若干、第２筒部２２側で開口している。図２に拡大して示したように、上記トルク伝達部４１は、各隣接する内向フランジ２５の両対向面及び当該内向フランジ２５に挟まれる外向フランジ３０の外壁面等により形成される作動部４１ａが軸方向に直列に複数（本実施形態では６個）並べられて構成されている。上記ボディ１２から出力軸１３への伝達トルクは、後述の態様でトルク伝達部４１（各作動部４１ａ）に供給されるシリコンオイルの供給量に応じて変更される。そして、上記出力軸１３は、上記ボディ１２からの伝達トルクに応じた回転数で回転駆動される。なお、前記オイル回収路２７は、各作動部４１ａごとに配設されて、供給されたシリコンオイルの円滑な回収が図られている。
【００２７】
前記第２筒部２２の開口端部の内周側にはオイルシール３５が設けられており、同オイルシール３５には前記仕切り板１４が液密的に装着されている。上記仕切り板１４は、前記オイルシール３５の内径と同等の外径を有する円盤状に形成されており、前記第２筒部２２（オイルシール３５）に沿ってボディ１２等の軸方向に移動可能に設けられている。この仕切り板１４は、前記ボディ１２等を支持するハウジング１１との間で流体貯蔵室としてのオイル貯蔵室４２を形成しており、同オイル貯蔵室４２には流体としてのシリコンオイル４３が貯蔵されている。そして、前記第２筒部２２の鉛直方向上側には、上下方向に貫通して上記オイル貯蔵室４２を大気に開放する大気孔１１ｂが形成されている。このシリコンオイル４３の液面４３ａの高さは、前記仕切り板１４の変位（軸方向への移動）に基づき前記オイル貯蔵室４２の容積が変化することで変更される。
【００２８】
なお、前記トルク伝達部４１及びオイル戻し路２６は、前記オイル貯蔵室４２に連通しており、同オイル貯蔵室４２に貯蔵されるシリコンオイル４３の液面４３ａの高さに応じてトルク伝達部４１に供給されるシリコンオイルの供給量が変更される。このシリコンオイルは、上記液面４３ａの高さに応じてオイル貯蔵室４２からトルク伝達部４１に直接供給されるため、その供給量のリニアな変更が可能となっている。従って、上記ボディ１２から出力軸１３への伝達トルクも、リニアな変更が可能となっている。そして、前記トルク伝達部４１（各作動部４１ａ）に供給されたシリコンオイルは、前記オイル戻し路２６等を介してオイル貯蔵室４２に戻される。上記オイル貯蔵室４２に貯蔵されるシリコンオイル４３は、前記オイルシール３２によってベアリング３１側への浸入が遮断されることはいうまでもない。同様に、トルク伝達部４１に供給されたシリコンオイルは、前記オイルシール３４によってベアリング３３側への浸入が遮断される。
【００２９】
前記電磁ソレノイド１５は、図示しないブラケットを介して前記ハウジング１１に固定されており、前記ＥＣＵ１６からの駆動信号に基づいて駆動制御される。これにより、上記電磁ソレノイド１５は、その可動片１５ａを出没させて、同可動片１５ａの先端に固着された仕切り板１４を変位させる。
【００３０】
前記ＥＣＵ１６は、図示しないブラケットを介して前記ハウジング１１に固定されている。このＥＣＵ１６は、デジタルコンピュータを主体に構成されており、各種外部信号（例えば、エンジン回転数、エンジン冷却液の温度、エンジンオイルの油温等を表す外部からの入力信号）に基づいて前記電磁ソレノイド１５に駆動信号を出力し、同電磁ソレノイド１５を駆動制御する。なお、この電磁ソレノイド１５の駆動によって前記仕切り板１４が変位され、前述の態様で前記トルク伝達部４１における前記ボディ１２から前記出力軸１３への伝達トルクが変更される。
【００３１】
ここで、前記出力軸１３のロータ２９には、ラジエータコアに対向する態様で冷却ファン（図示略）が固着される。この冷却ファンは、前記ボディ１２から前記出力軸１３への伝達トルクに応じたファン回転数で回転駆動され、同回転数に応じた送風量でラジエータコア、即ちエンジン冷却液を冷却する。つまり、冷却ファンの回転によって冷却性能が得られる。
【００３２】
また、前記ボディ１２には、前記プーリ１２ａよりも軸方向一側（図１の左側）に放熱フィン４４が設けられている。従って、本装置の作動による発熱（トルク伝達部４１におけるシリコンオイルの発熱）は、主として前記放熱フィン４４及び前記ハウジング１１による大気中への放熱によって冷却される。
【００３３】
次に、前記ＥＣＵ１６により制御される前記仕切り板１４の位置と、伝達トルク及びこれに対応するファン回転数との関係について説明する。まず、図１で示したように、上記仕切り板１４がトルク伝達部４１等から最も離隔される、前記オイルシール３５の一端の位置にあり、同仕切り板１４等の形成するオイル貯蔵室４２の容積が最大に設定されているとする。このとき、前記液面４３ａの高さは、未だトルク伝達部４１の高さに達せず、同トルク伝達部４１に供給されるシリコンオイルは皆無である。従って、前記ボディ１２から前記出力軸１３への伝達トルクも皆無であり、これに対応してファン回転数も最小（零）となる。
【００３４】
さて、前記電磁ソレノイド１５の駆動により前記仕切り板１４がトルク伝達部４１等に近付くように同仕切り板１４を変位させ、図３で示したように、このときの容積変化に対応して前記液面４３ａの高さを前記トルク伝達部４１の中間の高さに設定する。このとき、前記トルク伝達部４１には、液面４３ａの高さに応じた供給量のシリコンオイル供給され、前記ボディ１２から前記出力軸１３へとトルクが伝達される。
【００３５】
そして、前記電磁ソレノイド１５の更なる駆動により、前記仕切り板１４がトルク伝達部４１等に最も近付くように前記オイルシール３５の他端まで同仕切り板１４を変位させ、図４で示したように、このときの容積変化に対応して前記液面４３ａの高さを前記トルク伝達部４１及び前記オイル戻し路２６等の全体がシリコンオイル４３に浸る高さに設定する。このとき、前記トルク伝達部４１には、最大供給量のシリコンオイルが供給され、前記ボディ１２から前記出力軸１３への伝達トルクも最大となって、これに対応してファン回転数も最大となる。
【００３６】
このように、図１に示した状態から図４に示した状態までの範囲で前記仕切り板１４を変位させることで、前記液面４３ａの高さに応じて前記トルク伝達部４１へのシリコンオイルの供給量（ボディ１２から出力軸１３への伝達トルク）がリニアに変更され、ファン回転数もリニアに変更される。前記ＥＣＵ１６は、各種外部信号に基づいて、上述の態様でシリコンオイルの供給量を制御することでファン回転数を制御し、冷却液の温度をフィードバック制御する。
【００３７】
ここで、図１に示した状態から図４に示した状態までの範囲で前記仕切り板１４を各種態様で前記オイルシール３５の一端から他端まで変位させたときのファン回転数等の推移を、図５を併せ参照して説明する。なお、図５は、前記仕切り板１４を各種態様で変位させたときの冷却液の温度とファン回転数との関係、即ち感温特性を示すグラフである。同図では、ファン回転数が最小（最小値Ｎ１）となる図１に示した状態を状態（Ｉ）として、ファン回転数が最大（最大値Ｎ２）となる図４に示した状態を状態（ＩＩＩ）としてそれぞれ図示している。また、ファン回転数がこれらの中間（最小値Ｎ１〜最大値Ｎ２の中間値）となる状態（図３参照）を状態（ＩＩ）として図示している。
【００３８】
例えば、図１に示した状態から図４に示した状態までの範囲で前記仕切り板１４を変位させる際、中間の状態（図３に示した状態）が短時間になるように同仕切り板１４を早く移動させたとする。この場合、ファン回転数も短時間で最小値Ｎ１から最大値Ｎ２へと推移するため、状態（ＩＩ）は短時間になる。そして、図５（ａ）に示したように、冷却液の温度は、概ね２段階のファン回転数（最小値Ｎ１、最大値Ｎ２）によって制御される。
【００３９】
また、図１に示した状態から図４に示した状態までの範囲で前記仕切り板１４を変位させる際、中間の状態（図３に示した状態）が長時間になるように同仕切り板１４をゆっくり移動させたとする。この場合、ファン回転数も長時間をかけて最小値Ｎ１から最大値Ｎ２へと推移するため、状態（ＩＩ）は長時間になる。そして、図５（ｂ）に示したように、冷却液の温度は、２段階のファン回転数（最小値Ｎ１、最大値Ｎ２）による制御に加え、状態（ＩＩ）においてリニア（無段階）に推移するファン回転数によっても制御される。
【００４０】
さらに、図１に示した状態から図４に示した状態までの範囲で前記仕切り板１４を変位させる際、中間の状態（図３に示した状態）で一時的に止めるように同仕切り板１４を移動させたとする。この場合、ファン回転数は、最小値Ｎ１から最大値Ｎ２へと推移する間に一時的にこれらの中間値Ｎ３（Ｎ１＜Ｎ３＜Ｎ２）に保持される。そして、図５（ｃ）に示したように、冷却液の温度は、概ね３段階のファン回転数（最小値Ｎ１、中間値Ｎ３、最大値Ｎ２）によって制御される。
【００４１】
次に、本実施形態の動作について、図６に模式的に示したフローチャートに従って総括的に説明する。まず、Ｓ（ステップ）１１において、ＥＣＵ１６は各種外部信号に基づき目標とする冷却液の温度（水温）を設定する。そして、ＥＣＵ１６はこの水温に応じて前記電磁ソレノイド１５を駆動し（Ｓ１２）、前記トルク伝達部４１にシリコンオイルを供給する（Ｓ１３）。これにより、前記トルク伝達部４１に供給されたシリコンオイルを介して前記ボディ１２から前記出力軸１３へとトルクが伝達され（Ｓ１４）、同出力軸１３が回転する（Ｓ１５）。これに伴い、出力軸１３（ロータ２９）に固着された冷却ファンが回転し（Ｓ１６）、冷却液が空冷されて水温が低下する（Ｓ１７）。
【００４２】
この水温の低下はＥＣＵ１６にフィードバックされ（Ｓ１８）、Ｓ１１において新たに目標とする水温の設定に供される。すなわち、冷却液の水温が低下すると、ＥＣＵ１６は新たに目標とする水温の設定によって前述のシリコンオイルの供給量を制限し、前記ボディ１２から前記出力軸１３への伝達トルクを減少させてファン回転数が低下するように冷却ファンを回転させる（Ｓ１１〜Ｓ１６）。
【００４３】
なお、Ｓ１４におけるトルク伝達は、エンジンの回転（駆動力）がベルトを介してボディ１２に伝達されることによる、ボディ１２の回転を駆動源とするものである（Ｓ２１〜Ｓ２３）。また、Ｓ１４のトルク伝達においてトルク伝達部４１に供給されたシリコンオイルは、オイル戻し路２６等を介して前記オイル貯蔵室４２に戻され（Ｓ２４〜Ｓ２５）、Ｓ１３におけるシリコンオイルの供給に供される。
【００４４】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、前記仕切り板１４の変位は、各種外部信号に基づき前記電磁ソレノイド１５及びＥＣＵ１６により制御されており、同仕切り板１４の変位に伴う、前記オイル貯蔵室４２に貯蔵されたシリコンオイル４３の液面４３ａの高さに応じた前記トルク伝達部４１へのシリコンオイルの供給量のリニアな変更によって、前記ボディ１２から前記出力軸１３への伝達トルクを好適に制御することができる。そして、外部信号としてエンジン冷却液の温度を直接監視した伝達トルクの制御によって、所要の冷却性に対し冷却ファンのファン回転数を好適に制御することができる。
【００４５】
特に、前記オイル貯蔵室４２の一部（第２筒部２２の内周面等）を固定側である前記ハウジング１１にて形成し、更に電磁ソレノイド１５及びＥＣＵ１６を実質的にハウジング１１に固定したことで、これら電磁ソレノイド１５等の耐久性、信頼性を増大することができる。
【００４６】
また、例えば電磁クラッチによる外部制御にて伝達トルクを制御する機構に比べ、構造を簡易化し、システム全体として小規模化することができる。
（２）本実施形態では、前記トルク伝達部４１における前記ボディ１２から前記出力軸１３への伝達トルクは、複数の作動部４１ａにおける全ての伝達トルクを併せたものになるため、例えば同様の作動部を単独で備えるトルク伝達部に比べてそのトルク伝達能力を増大することができる。また、これら複数の作動部４１ａは、軸方向に直列に並べられることで、径方向への大型化を解消することができ、より小型化が可能となる。
【００４７】
（３）本実施形態では、前記各作動部４１ａに対応して同作動部４１ａを前記オイル戻し路２６に連通するオイル回収路２７が形成されていることで、シリコンオイルの回収性を向上することができる。これにより、前記トルク伝達部４１（作動部４１ａ）に残留するシリコンオイルによって前記出力軸１３が連れ回りすることを防止でき、意図せぬ作動音の発生も抑制することができる。
【００４８】
（４）本装置の作動による発熱を、前記放熱フィン４４及び前記ハウジング１１による大気中への放熱によって冷却することができる。そして、シリコンオイルの劣化防止を図ることができる。
【００４９】
（５）本実施形態では、所要の冷却性に応じて伝達トルクを好適に制御可能な車両用冷却ファン装置を提供することができる。
（６）本実施形態では、例えば特許文献１の粘性流体継手装置に対し、入力側及び出力側の配置が逆になる構造とし、入力側（出力軸１３に対する駆動側）となるボディ１２に、出力軸１３を内包するケース及びカバーとしての形状と、エンジンからの動力を受ける形状（プーリ１２ａ）とを一体的に設けたことで、部品点数を削減することができる。
【００５０】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記実施形態において、トルク伝達に係る流体は、適宜のオイルや水などであってもよい。
【００５１】
・前記実施形態において、前記第２筒部２２は、仕切り板１４の直線移動の方向（ボディ１２等の軸方向）への移動可能範囲で同方向に一定断面を有する形状であれば円筒状でなくてもよい。
【００５２】
・前記実施形態において、前記仕切り板１４の移動方向は、ボディ１２等の軸方向に一致させる必要はない。例えば、上記仕切り板１４の直線移動の方向を所定方向に設定したとすれば、仕切り板１４の移動可能範囲で同方向に前記第２筒部２２が一定断面を有する形状とすればよい。
【００５３】
・前記実施形態において、前記第２筒部２２は、軸方向に一定断面を有する形状であれば円筒状でなくてもよい。
・前記実施形態において、冷却液の温度は、４段階以上のファン回転数で制御してもよい。
【００５４】
・前記実施形態において、電磁ソレノイド１５に代えてシリンダを採用してもよい。この場合、ＥＣＵ１６によるシリンダ内の圧力制御によって、前記仕切り板１４を変位させればよい。
【００５５】
・前記実施形態において、電磁ソレノイド１５及びＥＣＵ１６は、実質的にハウジング１１に固定されるのであれば、ブラケットの有無に関わらずエンジン上やその他の適宜位置に固定してもよい。
【００５６】
・前記実施形態において、各種外部信号として、トランスミッションオイルの油温、車両速度、エアコンディショナの作動状態等を表す外部からの入力信号を採用してもよい。
・前記実施形態においては、車両用冷却ファン装置に本発明を適用したが、それ以外の適宜の装置に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図。
【図２】同実施形態を示す拡大図。
【図３】同実施形態を示す断面図。
【図４】同実施形態を示す断面図。
【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、冷却液の温度とファン回転数との関係を示すグラフ。
【図６】同実施形態の動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５８】
１１…ハウジング、１２…駆動側回転体としてのボディ、１３…従動側回転体としての出力軸、１４…仕切部材としての仕切り板、１５…制御部を構成する電磁ソレノイド、１６…制御部を構成するＥＣＵ、２６…流体戻し路としてのオイル戻し路、２７…流体回収路としてのオイル回収路、４１…トルク伝達部、４１ａ…作動部、４２…流体貯蔵室としてのオイル貯蔵室、４３…流体貯蔵室に貯蔵される流体としてのシリコンオイル、４３ａ…液面、４４…放熱フィン。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部制御式粘性流体継手装置及び車両用冷却ファン装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、粘性流体継手装置として種々のものが提案されている。例えば、特許文献１の粘性流体継手装置は、駆動軸（１）に固定された駆動側回転体（７）を挟み込むようにして構成されるケース（２）及びカバー（３）により形成される作動側空間（１４）と、カバーに設けられた油の貯蔵室（６）とから構成される。この粘性流体継手装置は、カバー前面に固定された空気温度感応式バイメタル（１０）を前面空気温度（ラジエータ通過風温度）により変形させ、これにより弁部材（８）を動作させて貯蔵室からトルク伝達部（４）へとつながる油の供給孔（５−１）の開度を変化させることで、伝達トルクを制御しファン回転数を変化させる。
【０００３】
ところで、この粘性流体継手装置では、前面空気温度による空気温度感応式バイメタルの変形によって伝達トルクが制御されるため、所要の応答性が得られないことがある。そして、例えばファン回転数が、実際に必要な風量に対し応答遅れや過剰供給を生じて制御されてしまう。
【０００４】
そこで、近年では、空気温度感応式バイメタルに代えて、永久磁石、電磁コイルから構成される制御部を設け、この制御部に対して外部からラジエータ水温（エンジン冷却液の温度）、油温、エンジン回転数等の信号（外部信号）を入力し、制御部により弁部材を動作させて油の供給孔の開度、即ち伝達トルクを制御する外部制御式粘性流体継手装置が提案されている。例えば特許文献２の外部制御式粘性流体継手装置は、空気温度感応式バイメタルを廃止し、電磁石で軸心周りの周方向に弁部材を駆動して油の供給孔の開度を制御するものである。また、特許文献３の外部制御式粘性流体継手装置は、空気温度感応式バイメタルを廃止し、電磁石で上下方向に弁部材を駆動して油の供給孔の開度を制御するものである。
【特許文献１】特許第３５８２７３９号公報（第１図）
【特許文献２】特許第３４７９６７５号公報
【特許文献３】特開２００４−１６２９１１号公報
【特許文献４】特開２００５−３１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献２、３の外部制御式粘性流体継手装置は、既存の粘性流体継手装置の構造を利用することから、信号を伝える制御部等を回転体に設置する必要がある。従って、制御部に対し外力が加えられる分、制御部の耐久性・信頼性を低減させてしまう。
【０００６】
一方、粘性流体を使用せず、電磁クラッチによる外部制御にて伝達トルクを制御する機構も提案されている（例えば特許文献４など）。しかしながら、この機構では構造が複雑化してシステムとして大掛かりなものとなり、加えてファン回転数を必要風量に対しリニアに制御することが難しい。
【０００７】
本発明の目的は、制御部の耐久性、信頼性を増大し、且つ、駆動側回転体から従動側回転体への伝達トルクを好適に制御することができる外部制御式粘性流体継手装置及び車両用冷却ファン装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ハウジングと、前記ハウジングに回転可能に支持された駆動側回転体と、前記駆動側回転体と同軸に配置されて該駆動側回転体に回転可能に支持された従動側回転体と、流体の液面の高さが変更可能に該流体を貯蔵する流体貯蔵室と、前記駆動側回転体と、前記従動側回転体との間に形成され、前記流体貯蔵室に貯蔵された流体の液面の高さに応じた該流体貯蔵室からの流体の供給量に応じて、前記駆動側回転体から前記従動側回転体への伝達トルクが変更されるトルク伝達部と、前記駆動側回転体又は前記従動側回転体に形成され、前記トルク伝達部に供給された流体を前記流体貯蔵室に戻す流体戻し路と、外部信号に基づき、前記流体貯蔵室の液面の高さを調節する制御部とを備えたことを要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の外部制御式粘性流体継手装置において、前記ハウジングに対し直線移動可能に設けられた仕切部材を有し、前記流体貯蔵室は、前記ハウジングと前記仕切部材との間に形成され、前記制御部は、前記仕切部材を変位させることにより前記流体貯蔵室の液面の高さを調節するものであることを要旨とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の外部制御式粘性流体継手装置において、前記トルク伝達部は、前記流体貯蔵室からの流体の供給量に応じて前記駆動側回転体から前記従動側回転体への伝達トルクが変更される複数の作動部からなり、前記複数の作動部は、軸方向に直列に並べられていることを要旨とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の外部制御式粘性流体継手装置において、前記駆動側回転体又は前記従動側回転体には、前記複数の作動部をそれぞれ前記流体戻し路に連通する複数の流体回収路が形成されていることを要旨とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の外部制御式粘性流体継手装置において、前記従動側回転体又は前記ハウジングには、放熱フィンが設けられていることを要旨とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の外部制御式粘性流体継手装置を備えた車両用冷却ファン装置であることを要旨とする。
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、外部信号に基づき、前記制御部により流体貯蔵室に貯蔵された流体の液面の高さが変更される。そして、この貯蔵された流体の液面の高さに応じて、前記流体貯蔵室から前記トルク伝達部への流体の供給量がリニアに変更される。この流体の供給量に応じて、前記駆動側回転体から前記従動側回転体への伝達トルクが変更される。そして、前記トルク伝達部に供給された流体は、前記流体戻し路により前記流体貯蔵室に戻される。つまり、流体貯蔵室に貯蔵される流体の液面の高さは、外部信号に基づき前記制御部により制御されており、前記駆動側回転体から前記従動側回転体への伝達トルクは、前記流体貯蔵室に貯蔵された流体の液面の高さに応じた前記トルク伝達部への流体の供給量のリニアな変更によって好適に制御される。特に、前記流体貯蔵室の一部を固定側である前記ハウジングにて形成し、更に前記制御部を前記ハウジングに固定すれば、該制御部の耐久性、信頼性が増大される。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、仕切部材の変位を制御することで、流体貯蔵室の容積変化によって該流体貯蔵室に貯蔵された流体の液面の高さを変更することができ、仕切部材の変位をリニアに制御すれば、それに応じてトルク伝達部への流体の供給量をリニアに変更することができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、前記トルク伝達部における前記駆動側回転体から前記従動側回転体への伝達トルクは、前記複数の作動部における全ての伝達トルクを併せたものになるため、例えば同様の作動部を単独で備えるトルク伝達部に比べてそのトルク伝達能力が増大される。また、これら複数の作動部は、軸方向に直列に並べられることで、径方向への大型化が解消され、より小型化が可能となる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、前記各作動部に対応して該作動部を前記流体戻し路に連通する流体回収路が形成されていることで、流体の回収性が向上される。これにより、前記トルク伝達部（作動部）に残留する流体によって前記従動側回転体が連れ回りすることが防止され、意図せぬ作動音の発生も抑制される。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、本装置の作動による発熱は、前記放熱フィンによる大気中への放熱によって冷却される。
請求項６に記載の発明によれば、所要の冷却性に応じて伝達トルクを好適に制御可能な車両用冷却ファン装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上詳述したように、請求項１乃至６に記載の発明では、制御部の耐久性、信頼性を増大し、且つ、駆動側回転体から従動側回転体への伝達トルクを好適に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、例えば自動車などの車両用冷却ファン装置に適用される外部制御式粘性流体継手装置を示す断面図である。図１では、その上下方向を鉛直方向に一致させて描画している。同図に示されるように、この外部制御式粘性流体継手装置は、内燃機関としての車載エンジン上に固定されるハウジング１１と、駆動側回転体としてのボディ１２と、従動側回転体としての出力軸１３と、仕切部材としての仕切り板１４と、制御部を構成する電磁ソレノイド１５及び電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」という）１６とを備えている。
【００２０】
前記ハウジング１１は、段差１１ａを有する段付き円筒状に形成されており、一側及び他側（図１の左側及び右側）にそれぞれ第１筒部２１及び第２筒部２２を備えている。第１筒部２１の内径は、第２筒部２２の内径よりも小さく設定されている。そして、上記ハウジング１１には、第１筒部２１において前記ボディ１２が回転可能に支持されている。
【００２１】
すなわち、前記ボディ１２は、前記第１筒部２１の内径よりも小さい外径を有する円筒状に形成されており、その軸方向中間部において、第１筒部２１の開口端部に設けられたベアリング３１を介して前記ハウジング１１に回転可能に支持されている。また、このボディ１２は、その軸方向他側（図１の右側であって、第２筒部２２側）端部において、前記段差１１ａの内周側に設けられたオイルシール３２により前記ハウジング１１に液密的に支持されている。なお、上記ボディ１２は、軸方向他側の端面が段差１１ａよりも若干、第２筒部２２側に突出する態様で前記ハウジング１１に支持されている。
【００２２】
前記ボディ１２は、その軸方向中間部を境に一側（図１の左側）に拡開されており、一側及び他側にそれぞれ第１内周面２３及び第２内周面２４を形成している。第１内周面２３の内径が第２内周面２４の内径よりも大きく設定されていることはいうまでもない。そして、上記第２内周面２４には、軸方向に所定間隔をおいて径方向内側に突設された複数（本実施形態では７個）の円環状の内向フランジ２５が形成されている。
【００２３】
また、上記ボディ１２には、第２内周面２４近傍の第１内周面２３から径方向外側に凹設され、更にその先端から軸方向と平行に凹設されて前記第２筒部２２側に開口する流体戻し路としてのオイル戻し路２６が形成されている。そして、上記ボディ１２には、各隣接する内向フランジ２５間において、前記第２内周面２４から径方向外側に凹設されて前記オイル戻し路２６に連通する複数（本実施形態では６個）の流体回収路としてのオイル回収路２７が形成されている。
【００２４】
なお、上記ボディ１２の軸方向中間部には、前記第１筒部２１の外径よりも大きい内径を有して径方向外側に有底円筒状に突設されたプーリ１２ａが一体形成されている。上記プーリ１２ａの底壁部は、前記ベアリング３１よりも軸方向一側（図１の左側）に離隔配置されている。ボディ１２は、このプーリ１２ａに掛けられるベルト（図示略）を介してエンジンの回転（駆動力）が伝達されることでその軸線（ベアリング３１）周りに回転駆動される。
【００２５】
上記ボディ１２には、前記出力軸１３が回転可能に支持されている。すなわち、前記出力軸１３は、前記第２内周面２４の内径よりも小さい外径を有する円柱状のシャフト２８と、前記ボディ１２（第１内周面２３）から軸方向に突出する同シャフト２８の先端に一体形成されたロータ２９とを有している。そして、この出力軸１３は、シャフト２８の軸方向中間部において、第１内周面２３側の開口端部に設けられたベアリング３３を介して前記ボディ１２に回転可能に支持されている。上記出力軸１３は、ボディ１２と同軸で配置・支持されている。また、この出力軸１３は、前記オイル戻し路２６と前記ベアリング３３との間の軸方向の位置で、前記第１内周面２３の内周側に設けられたオイルシール３４により前記ボディ１２に液密的に支持されている。なお、上記出力軸１３は、軸方向他側（図１の右側）端面が前記ボディ１２の軸方向他側端面と面一になるように同ボディ１２に支持されている。
【００２６】
前記シャフト２８には、前記ボディ１２の各隣接する内向フランジ２５の中央部において、径方向外側に突設された複数（本実施形態では６個）の円環状の外向フランジ３０が形成されている。そして、上記ボディ１２と出力軸１３との間には、これら内向フランジ２５及び外向フランジ３０によってトルク伝達部４１が形成されている。このトルク伝達部４１は、段差１１ａよりも若干、第２筒部２２側で開口している。図２に拡大して示したように、上記トルク伝達部４１は、各隣接する内向フランジ２５の両対向面及び当該内向フランジ２５に挟まれる外向フランジ３０の外壁面等により形成される作動部４１ａが軸方向に直列に複数（本実施形態では６個）並べられて構成されている。上記ボディ１２から出力軸１３への伝達トルクは、後述の態様でトルク伝達部４１（各作動部４１ａ）に供給されるシリコンオイルの供給量に応じて変更される。そして、上記出力軸１３は、上記ボディ１２からの伝達トルクに応じた回転数で回転駆動される。なお、前記オイル回収路２７は、各作動部４１ａごとに配設されて、供給されたシリコンオイルの円滑な回収が図られている。
【００２７】
前記第２筒部２２の開口端部の内周側にはオイルシール３５が設けられており、同オイルシール３５には前記仕切り板１４が液密的に装着されている。上記仕切り板１４は、前記オイルシール３５の内径と同等の外径を有する円盤状に形成されており、前記第２筒部２２（オイルシール３５）に沿ってボディ１２等の軸方向に移動可能に設けられている。この仕切り板１４は、前記ボディ１２等を支持するハウジング１１との間で流体貯蔵室としてのオイル貯蔵室４２を形成しており、同オイル貯蔵室４２には流体としてのシリコンオイル４３が貯蔵されている。そして、前記第２筒部２２の鉛直方向上側には、上下方向に貫通して上記オイル貯蔵室４２を大気に開放する大気孔１１ｂが形成されている。このシリコンオイル４３の液面４３ａの高さは、前記仕切り板１４の変位（軸方向への移動）に基づき前記オイル貯蔵室４２の容積が変化することで変更される。
【００２８】
なお、前記トルク伝達部４１及びオイル戻し路２６は、前記オイル貯蔵室４２に連通しており、同オイル貯蔵室４２に貯蔵されるシリコンオイル４３の液面４３ａの高さに応じてトルク伝達部４１に供給されるシリコンオイルの供給量が変更される。このシリコンオイルは、上記液面４３ａの高さに応じてオイル貯蔵室４２からトルク伝達部４１に直接供給されるため、その供給量のリニアな変更が可能となっている。従って、上記ボディ１２から出力軸１３への伝達トルクも、リニアな変更が可能となっている。そして、前記トルク伝達部４１（各作動部４１ａ）に供給されたシリコンオイルは、前記オイル戻し路２６等を介してオイル貯蔵室４２に戻される。上記オイル貯蔵室４２に貯蔵されるシリコンオイル４３は、前記オイルシール３２によってベアリング３１側への浸入が遮断されることはいうまでもない。同様に、トルク伝達部４１に供給されたシリコンオイルは、前記オイルシール３４によってベアリング３３側への浸入が遮断される。
【００２９】
前記電磁ソレノイド１５は、図示しないブラケットを介して前記ハウジング１１に固定されており、前記ＥＣＵ１６からの駆動信号に基づいて駆動制御される。これにより、上記電磁ソレノイド１５は、その可動片１５ａを出没させて、同可動片１５ａの先端に固着された仕切り板１４を変位させる。
【００３０】
前記ＥＣＵ１６は、図示しないブラケットを介して前記ハウジング１１に固定されている。このＥＣＵ１６は、デジタルコンピュータを主体に構成されており、各種外部信号（例えば、エンジン回転数、エンジン冷却液の温度、エンジンオイルの油温等を表す外部からの入力信号）に基づいて前記電磁ソレノイド１５に駆動信号を出力し、同電磁ソレノイド１５を駆動制御する。なお、この電磁ソレノイド１５の駆動によって前記仕切り板１４が変位され、前述の態様で前記トルク伝達部４１における前記ボディ１２から前記出力軸１３への伝達トルクが変更される。
【００３１】
ここで、前記出力軸１３のロータ２９には、ラジエータコアに対向する態様で冷却ファン（図示略）が固着される。この冷却ファンは、前記ボディ１２から前記出力軸１３への伝達トルクに応じたファン回転数で回転駆動され、同回転数に応じた送風量でラジエータコア、即ちエンジン冷却液を冷却する。つまり、冷却ファンの回転によって冷却性能が得られる。
【００３２】
また、前記ボディ１２には、前記プーリ１２ａよりも軸方向一側（図１の左側）に放熱フィン４４が設けられている。従って、本装置の作動による発熱（トルク伝達部４１におけるシリコンオイルの発熱）は、主として前記放熱フィン４４及び前記ハウジング１１による大気中への放熱によって冷却される。
【００３３】
次に、前記ＥＣＵ１６により制御される前記仕切り板１４の位置と、伝達トルク及びこれに対応するファン回転数との関係について説明する。まず、図１で示したように、上記仕切り板１４がトルク伝達部４１等から最も離隔される、前記オイルシール３５の一端の位置にあり、同仕切り板１４等の形成するオイル貯蔵室４２の容積が最大に設定されているとする。このとき、前記液面４３ａの高さは、未だトルク伝達部４１の高さに達せず、同トルク伝達部４１に供給されるシリコンオイルは皆無である。従って、前記ボディ１２から前記出力軸１３への伝達トルクも皆無であり、これに対応してファン回転数も最小（零）となる。
【００３４】
さて、前記電磁ソレノイド１５の駆動により前記仕切り板１４がトルク伝達部４１等に近付くように同仕切り板１４を変位させ、図３で示したように、このときの容積変化に対応して前記液面４３ａの高さを前記トルク伝達部４１の中間の高さに設定する。このとき、前記トルク伝達部４１には、液面４３ａの高さに応じた供給量のシリコンオイル供給され、前記ボディ１２から前記出力軸１３へとトルクが伝達される。
【００３５】
そして、前記電磁ソレノイド１５の更なる駆動により、前記仕切り板１４がトルク伝達部４１等に最も近付くように前記オイルシール３５の他端まで同仕切り板１４を変位させ、図４で示したように、このときの容積変化に対応して前記液面４３ａの高さを前記トルク伝達部４１及び前記オイル戻し路２６等の全体がシリコンオイル４３に浸る高さに設定する。このとき、前記トルク伝達部４１には、最大供給量のシリコンオイルが供給され、前記ボディ１２から前記出力軸１３への伝達トルクも最大となって、これに対応してファン回転数も最大となる。
【００３６】
このように、図１に示した状態から図４に示した状態までの範囲で前記仕切り板１４を変位させることで、前記液面４３ａの高さに応じて前記トルク伝達部４１へのシリコンオイルの供給量（ボディ１２から出力軸１３への伝達トルク）がリニアに変更され、ファン回転数もリニアに変更される。前記ＥＣＵ１６は、各種外部信号に基づいて、上述の態様でシリコンオイルの供給量を制御することでファン回転数を制御し、冷却液の温度をフィードバック制御する。
【００３７】
ここで、図１に示した状態から図４に示した状態までの範囲で前記仕切り板１４を各種態様で前記オイルシール３５の一端から他端まで変位させたときのファン回転数等の推移を、図５を併せ参照して説明する。なお、図５は、前記仕切り板１４を各種態様で変位させたときの冷却液の温度とファン回転数との関係、即ち感温特性を示すグラフである。同図では、ファン回転数が最小（最小値Ｎ１）となる図１に示した状態を状態（Ｉ）として、ファン回転数が最大（最大値Ｎ２）となる図４に示した状態を状態（ＩＩＩ）としてそれぞれ図示している。また、ファン回転数がこれらの中間（最小値Ｎ１〜最大値Ｎ２の中間値）となる状態（図３参照）を状態（ＩＩ）として図示している。
【００３８】
例えば、図１に示した状態から図４に示した状態までの範囲で前記仕切り板１４を変位させる際、中間の状態（図３に示した状態）が短時間になるように同仕切り板１４を早く移動させたとする。この場合、ファン回転数も短時間で最小値Ｎ１から最大値Ｎ２へと推移するため、状態（ＩＩ）は短時間になる。そして、図５（ａ）に示したように、冷却液の温度は、概ね２段階のファン回転数（最小値Ｎ１、最大値Ｎ２）によって制御される。
【００３９】
また、図１に示した状態から図４に示した状態までの範囲で前記仕切り板１４を変位させる際、中間の状態（図３に示した状態）が長時間になるように同仕切り板１４をゆっくり移動させたとする。この場合、ファン回転数も長時間をかけて最小値Ｎ１から最大値Ｎ２へと推移するため、状態（ＩＩ）は長時間になる。そして、図５（ｂ）に示したように、冷却液の温度は、２段階のファン回転数（最小値Ｎ１、最大値Ｎ２）による制御に加え、状態（ＩＩ）においてリニア（無段階）に推移するファン回転数によっても制御される。
【００４０】
さらに、図１に示した状態から図４に示した状態までの範囲で前記仕切り板１４を変位させる際、中間の状態（図３に示した状態）で一時的に止めるように同仕切り板１４を移動させたとする。この場合、ファン回転数は、最小値Ｎ１から最大値Ｎ２へと推移する間に一時的にこれらの中間値Ｎ３（Ｎ１＜Ｎ３＜Ｎ２）に保持される。そして、図５（ｃ）に示したように、冷却液の温度は、概ね３段階のファン回転数（最小値Ｎ１、中間値Ｎ３、最大値Ｎ２）によって制御される。
【００４１】
次に、本実施形態の動作について、図６に模式的に示したフローチャートに従って総括的に説明する。まず、Ｓ（ステップ）１１において、ＥＣＵ１６は各種外部信号に基づき目標とする冷却液の温度（水温）を設定する。そして、ＥＣＵ１６はこの水温に応じて前記電磁ソレノイド１５を駆動し（Ｓ１２）、前記トルク伝達部４１にシリコンオイルを供給する（Ｓ１３）。これにより、前記トルク伝達部４１に供給されたシリコンオイルを介して前記ボディ１２から前記出力軸１３へとトルクが伝達され（Ｓ１４）、同出力軸１３が回転する（Ｓ１５）。これに伴い、出力軸１３（ロータ２９）に固着された冷却ファンが回転し（Ｓ１６）、冷却液が空冷されて水温が低下する（Ｓ１７）。
【００４２】
この水温の低下はＥＣＵ１６にフィードバックされ（Ｓ１８）、Ｓ１１において新たに目標とする水温の設定に供される。すなわち、冷却液の水温が低下すると、ＥＣＵ１６は新たに目標とする水温の設定によって前述のシリコンオイルの供給量を制限し、前記ボディ１２から前記出力軸１３への伝達トルクを減少させてファン回転数が低下するように冷却ファンを回転させる（Ｓ１１〜Ｓ１６）。
【００４３】
なお、Ｓ１４におけるトルク伝達は、エンジンの回転（駆動力）がベルトを介してボディ１２に伝達されることによる、ボディ１２の回転を駆動源とするものである（Ｓ２１〜Ｓ２３）。また、Ｓ１４のトルク伝達においてトルク伝達部４１に供給されたシリコンオイルは、オイル戻し路２６等を介して前記オイル貯蔵室４２に戻され（Ｓ２４〜Ｓ２５）、Ｓ１３におけるシリコンオイルの供給に供される。
【００４４】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、前記仕切り板１４の変位は、各種外部信号に基づき前記電磁ソレノイド１５及びＥＣＵ１６により制御されており、同仕切り板１４の変位に伴う、前記オイル貯蔵室４２に貯蔵されたシリコンオイル４３の液面４３ａの高さに応じた前記トルク伝達部４１へのシリコンオイルの供給量のリニアな変更によって、前記ボディ１２から前記出力軸１３への伝達トルクを好適に制御することができる。そして、外部信号としてエンジン冷却液の温度を直接監視した伝達トルクの制御によって、所要の冷却性に対し冷却ファンのファン回転数を好適に制御することができる。
【００４５】
特に、前記オイル貯蔵室４２の一部（第２筒部２２の内周面等）を固定側である前記ハウジング１１にて形成し、更に電磁ソレノイド１５及びＥＣＵ１６を実質的にハウジング１１に固定したことで、これら電磁ソレノイド１５等の耐久性、信頼性を増大することができる。
【００４６】
また、例えば電磁クラッチによる外部制御にて伝達トルクを制御する機構に比べ、構造を簡易化し、システム全体として小規模化することができる。
（２）本実施形態では、前記トルク伝達部４１における前記ボディ１２から前記出力軸１３への伝達トルクは、複数の作動部４１ａにおける全ての伝達トルクを併せたものになるため、例えば同様の作動部を単独で備えるトルク伝達部に比べてそのトルク伝達能力を増大することができる。また、これら複数の作動部４１ａは、軸方向に直列に並べられることで、径方向への大型化を解消することができ、より小型化が可能となる。
【００４７】
（３）本実施形態では、前記各作動部４１ａに対応して同作動部４１ａを前記オイル戻し路２６に連通するオイル回収路２７が形成されていることで、シリコンオイルの回収性を向上することができる。これにより、前記トルク伝達部４１（作動部４１ａ）に残留するシリコンオイルによって前記出力軸１３が連れ回りすることを防止でき、意図せぬ作動音の発生も抑制することができる。
【００４８】
（４）本装置の作動による発熱を、前記放熱フィン４４及び前記ハウジング１１による大気中への放熱によって冷却することができる。そして、シリコンオイルの劣化防止を図ることができる。
【００４９】
（５）本実施形態では、所要の冷却性に応じて伝達トルクを好適に制御可能な車両用冷却ファン装置を提供することができる。
（６）本実施形態では、例えば特許文献１の粘性流体継手装置に対し、入力側及び出力側の配置が逆になる構造とし、入力側（出力軸１３に対する駆動側）となるボディ１２に、出力軸１３を内包するケース及びカバーとしての形状と、エンジンからの動力を受ける形状（プーリ１２ａ）とを一体的に設けたことで、部品点数を削減することができる。
【００５０】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記実施形態において、トルク伝達に係る流体は、適宜のオイルや水などであってもよい。
【００５１】
・前記実施形態において、前記第２筒部２２は、仕切り板１４の直線移動の方向（ボディ１２等の軸方向）への移動可能範囲で同方向に一定断面を有する形状であれば円筒状でなくてもよい。
【００５２】
・前記実施形態において、前記仕切り板１４の移動方向は、ボディ１２等の軸方向に一致させる必要はない。例えば、上記仕切り板１４の直線移動の方向を所定方向に設定したとすれば、仕切り板１４の移動可能範囲で同方向に前記第２筒部２２が一定断面を有する形状とすればよい。
【００５３】
・前記実施形態において、前記第２筒部２２は、軸方向に一定断面を有する形状であれば円筒状でなくてもよい。
・前記実施形態において、冷却液の温度は、４段階以上のファン回転数で制御してもよい。
【００５４】
・前記実施形態において、電磁ソレノイド１５に代えてシリンダを採用してもよい。この場合、ＥＣＵ１６によるシリンダ内の圧力制御によって、前記仕切り板１４を変位させればよい。
【００５５】
・前記実施形態において、電磁ソレノイド１５及びＥＣＵ１６は、実質的にハウジング１１に固定されるのであれば、ブラケットの有無に関わらずエンジン上やその他の適宜位置に固定してもよい。
【００５６】
・前記実施形態において、各種外部信号として、トランスミッションオイルの油温、車両速度、エアコンディショナの作動状態等を表す外部からの入力信号を採用してもよい。
・前記実施形態においては、車両用冷却ファン装置に本発明を適用したが、それ以外の適宜の装置に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図。
【図２】同実施形態を示す拡大図。
【図３】同実施形態を示す断面図。
【図４】同実施形態を示す断面図。
【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、冷却液の温度とファン回転数との関係を示すグラフ。
【図６】同実施形態の動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５８】
１１…ハウジング、１２…駆動側回転体としてのボディ、１３…従動側回転体としての出力軸、１４…仕切部材としての仕切り板、１５…制御部を構成する電磁ソレノイド、１６…制御部を構成するＥＣＵ、２６…流体戻し路としてのオイル戻し路、２７…流体回収路としてのオイル回収路、４１…トルク伝達部、４１ａ…作動部、４２…流体貯蔵室としてのオイル貯蔵室、４３…流体貯蔵室に貯蔵される流体としてのシリコンオイル、４３ａ…液面、４４…放熱フィン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに回転可能に支持された駆動側回転体と、
前記駆動側回転体と同軸に配置されて該駆動側回転体に回転可能に支持された従動側回転体と、
流体の液面の高さが変更可能に該流体を貯蔵する流体貯蔵室と、
前記駆動側回転体と、前記従動側回転体との間に形成され、前記流体貯蔵室に貯蔵された流体の液面の高さに応じた該流体貯蔵室からの流体の供給量に応じて、前記駆動側回転体から前記従動側回転体への伝達トルクが変更されるトルク伝達部と、
前記駆動側回転体又は前記従動側回転体に形成され、前記トルク伝達部に供給された流体を前記流体貯蔵室に戻す流体戻し路と、
外部信号に基づき、前記流体貯蔵室の液面の高さを調節する制御部とを備えたことを特徴とする外部制御式粘性流体継手装置。
【請求項２】
請求項１に記載の外部制御式粘性流体継手装置において、
前記ハウジングに対し直線移動可能に設けられた仕切部材を有し、
前記流体貯蔵室は、前記ハウジングと前記仕切部材との間に形成され、
前記制御部は、前記仕切部材を変位させることにより前記流体貯蔵室の液面の高さを調節するものであることを特徴とする外部制御式粘性流体継手装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の外部制御式粘性流体継手装置において、
前記トルク伝達部は、前記流体貯蔵室からの流体の供給量に応じて前記駆動側回転体から前記従動側回転体への伝達トルクが変更される複数の作動部からなり、
前記複数の作動部は、軸方向に直列に並べられていることを特徴とする外部制御式粘性流体継手装置。
【請求項４】
請求項３に記載の外部制御式粘性流体継手装置において、
前記駆動側回転体又は前記従動側回転体には、前記複数の作動部をそれぞれ前記流体戻し路に連通する複数の流体回収路が形成されていることを特徴とする外部制御式粘性流体継手装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の外部制御式粘性流体継手装置において、
前記従動側回転体又は前記ハウジングには、放熱フィンが設けられていることを特徴とする外部制御式粘性流体継手装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の外部制御式粘性流体継手装置を備えたことを特徴とする車両用冷却ファン装置。
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに回転可能に支持された駆動側回転体と、
前記駆動側回転体と同軸に配置されて該駆動側回転体に回転可能に支持された従動側回転体と、
流体の液面の高さが変更可能に該流体を貯蔵する流体貯蔵室と、
前記駆動側回転体と、前記従動側回転体との間に形成され、前記流体貯蔵室に貯蔵された流体の液面の高さに応じた該流体貯蔵室からの流体の供給量に応じて、前記駆動側回転体から前記従動側回転体への伝達トルクが変更されるトルク伝達部と、
前記駆動側回転体又は前記従動側回転体に形成され、前記トルク伝達部に供給された流体を前記流体貯蔵室に戻す流体戻し路と、
外部信号に基づき、前記流体貯蔵室の液面の高さを調節する制御部とを備えたことを特徴とする外部制御式粘性流体継手装置。
【請求項２】
請求項１に記載の外部制御式粘性流体継手装置において、
前記ハウジングに対し直線移動可能に設けられた仕切部材を有し、
前記流体貯蔵室は、前記ハウジングと前記仕切部材との間に形成され、
前記制御部は、前記仕切部材を変位させることにより前記流体貯蔵室の液面の高さを調節するものであることを特徴とする外部制御式粘性流体継手装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の外部制御式粘性流体継手装置において、
前記トルク伝達部は、前記流体貯蔵室からの流体の供給量に応じて前記駆動側回転体から前記従動側回転体への伝達トルクが変更される複数の作動部からなり、
前記複数の作動部は、軸方向に直列に並べられていることを特徴とする外部制御式粘性流体継手装置。
【請求項４】
請求項３に記載の外部制御式粘性流体継手装置において、
前記駆動側回転体又は前記従動側回転体には、前記複数の作動部をそれぞれ前記流体戻し路に連通する複数の流体回収路が形成されていることを特徴とする外部制御式粘性流体継手装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の外部制御式粘性流体継手装置において、
前記従動側回転体又は前記ハウジングには、放熱フィンが設けられていることを特徴とする外部制御式粘性流体継手装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の外部制御式粘性流体継手装置を備えたことを特徴とする車両用冷却ファン装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２６６４８９（Ｐ２００６−２６６４８９Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９００２２（Ｐ２００５−９００２２）
【出願日】平成１７年３月２５日（２００５．３．２５）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２５日（２００５．３．２５）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
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