JP2006009966A

JP2006009966A - Cooling system

Info

Publication number: JP2006009966A
Application number: JP2004188723A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Iwai; 哲夫岩井
Original assignee: Bosch Rexroth Corp Japan
Current assignee: Bosch Rexroth Corp Japan
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2006-01-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling system with a cooling fan having improved controllability even when using a variable capacity pump near the maximum discharge pressure while actualizing the control of the maximum discharge pressure of fluid from the variable capacity pump in simple construction. <P>SOLUTION: The cooling system comprises a hydraulic motor for driving the cooling fan, the variable capacity pump having a control piston for supplying the fluid to the hydraulic motor, and a discharge amount control means for controlling hydraulic pressure to be supplied to the control piston. Into the discharge amount control means, the fluid is supplied which is extracted from a flow path connecting the discharge side of the variable capacity pump to the hydraulic motor. The discharge amount control means controls the hydraulic pressure to be supplied to the control piston corresponding to toque required for the hydraulic motor. The discharge amount control means has a pressure control means for controlling the upper limit of the hydraulic pressure of the extracted fluid. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、流体圧モータにより駆動される冷却ファンを有する冷却システムに関するものである。 The present invention relates to a cooling system having a cooling fan driven by a fluid pressure motor.

従来、この種の冷却システムとしては、例えば、図２に示されるものが知られている。図示されるシステムでは、ラジエータを冷却する冷却ファン３１と、冷却ファン３１を駆動する流体圧モータ３２と、流体圧モータ３２に流体を圧送するためのコントロールピストン３４を備えた可変容量ポンプ３３と、コントロールピストン３４へ供給される流体圧を制御して可変容量ポンプ３３の吐出量を制御する吐出量制御手段３５とを備えている。
冷却ファン３１の回転数（Ｎ）と、前記冷却ファン３１の駆動トルク（＝流体圧モータの３２駆動トルク）（Ｔ）とは、２次関数（Ｔ＝ａＮ²）の関係を有しているため、冷却ファン３１の回転数は、流体圧モータ３２により生じるトルクにより制御される。
前記流体圧モータ３２のトルクは、可変容量ポンプ３３から吐出される流体圧により決定され、この流体圧の制御は、可変容量ポンプ３３のコントロールピストン３４により行われる。尚、前記コントロールピストン３４は、コントロールピストン３４に供給される流体の流体圧により、例えば、斜板式の可変容量ポンプ３３であれば斜板の傾転角を制御するように作用するものである。
前記コントロールピストン３４に供給される流体の流体圧は、吐出量制御手段３５により制御され、前記吐出量制御手段３５では、エンジン冷却水等の温度等に応じて開度が制御される比例弁３６により、コントロールピストン３４に供給される流体の流体圧を制御する。 Conventionally, as this type of cooling system, for example, the one shown in FIG. 2 is known. In the illustrated system, a cooling fan 31 that cools the radiator, a fluid pressure motor 32 that drives the cooling fan 31, a variable capacity pump 33 that includes a control piston 34 that pumps fluid to the fluid pressure motor 32, and Discharge amount control means 35 for controlling the discharge amount of the variable displacement pump 33 by controlling the fluid pressure supplied to the control piston 34 is provided.
The rotational speed (N) of the cooling fan 31 and the driving torque (= 32 driving torque of the fluid pressure motor) (T) of the cooling fan 31 have a quadratic function (T = aN ² ). Therefore, the rotation speed of the cooling fan 31 is controlled by the torque generated by the fluid pressure motor 32.
The torque of the fluid pressure motor 32 is determined by the fluid pressure discharged from the variable displacement pump 33, and the fluid pressure is controlled by the control piston 34 of the variable displacement pump 33. The control piston 34 functions to control the tilt angle of the swash plate by the fluid pressure of the fluid supplied to the control piston 34, for example, if the variable displacement pump 33 is a swash plate type.
The fluid pressure of the fluid supplied to the control piston 34 is controlled by the discharge amount control means 35, and the discharge amount control means 35 controls the opening degree of the proportional valve 36 according to the temperature of the engine coolant or the like. Thus, the fluid pressure of the fluid supplied to the control piston 34 is controlled.

上記システムは、安全性を確保するために、可変容量ポンプ３３の最大吐出圧を制限する必要がある。このため、可変容量ポンプ３３の吐出口と流体圧モータ３２との間に、圧力制御手段として、リリーフ弁を設けて、最大吐出圧を制限する方法がある。
しかしながら、可変容量ポンプ３３からの吐出圧をリリーフ弁により直接制御するようにしたのでは、リリーフ弁の容量を大きくする必要があり、また、可変容量ポンプ３３から吐出される流体は最大流量で吐出されることになるので無駄な馬力を消費してしまうことになる。 In the above system, it is necessary to limit the maximum discharge pressure of the variable displacement pump 33 in order to ensure safety. For this reason, there is a method of limiting the maximum discharge pressure by providing a relief valve as a pressure control means between the discharge port of the variable capacity pump 33 and the fluid pressure motor 32.
However, if the discharge pressure from the variable displacement pump 33 is directly controlled by the relief valve, it is necessary to increase the capacity of the relief valve, and the fluid discharged from the variable displacement pump 33 is discharged at the maximum flow rate. Will consume wasted horsepower.

また、可変容量ポンプ３３の吐出圧の制御は、システムの電気系統においてトラブルが生じた場合にフェールセーフ機能を持たせるために、電流値が０の時に吐出圧が最大となるように、図３で示す関係で制御されている。更に、通常、このような冷却システムにおける可変容量ポンプ３３は、効率を考慮して最大吐出圧近傍で最大冷却能力が得られるように設定されている。
しかしながら、最大吐出圧近傍での制御は、電流値が０に近いため、指令のディザ効果が十分に得られず、円滑な吐出圧の制御ができず、結果として、冷却ファン３１の十分な制御が困難であった。 In addition, the control of the discharge pressure of the variable displacement pump 33 is performed so that the discharge pressure is maximized when the current value is 0 in order to provide a fail-safe function when trouble occurs in the electrical system of the system. It is controlled by the relationship indicated by. Furthermore, the variable displacement pump 33 in such a cooling system is usually set so that the maximum cooling capacity can be obtained in the vicinity of the maximum discharge pressure in consideration of efficiency.
However, in the control near the maximum discharge pressure, since the current value is close to 0, the command dither effect cannot be sufficiently obtained, and the smooth discharge pressure cannot be controlled. As a result, the cooling fan 31 is sufficiently controlled. It was difficult.

そこで、本発明は、可変容量ポンプからの流体の最大吐出圧の制御を比較的簡易な構成により達成するとともに、可変容量ポンプを最大吐出圧近傍で使用する場合であっても冷却ファンの制御性を高めた冷却システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention achieves control of the maximum discharge pressure of the fluid from the variable displacement pump with a relatively simple configuration, and controllability of the cooling fan even when the variable displacement pump is used near the maximum discharge pressure. It aims at providing the cooling system which raised the.

上記課題を解決するために、本発明者は、鋭意検討の結果、下記の通り解決手段を見出した。
即ち、本発明の冷却システムは、請求項１に記載の通り、冷却ファンを駆動するための流体圧モータと、前記流体圧モータに流体を供給するためにコントロールピストンを備える可変容量ポンプと、前記コントロールピストンに供給される流体圧を制御するための吐出量制御手段とを備え、前記吐出量制御手段には、前記可変容量ポンプの吐出側と前記流体圧モータとを接続する流路から抽出された流体が供給され、前記吐出量制御手段において、前記コントロールピストンに供給される流体圧を、前記流体圧モータに必要なトルクに応じて制御するようにした冷却システムであって、前記吐出量制御手段において、前記抽出された流体の流体圧の上限を制御するための圧力制御手段を設けたことを特徴とする。
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の冷却システムにおいて、前記吐出量制御手段は、ソレノイドへの通電により弁体が駆動して、前記コントロールピストンに供給される流体圧の制御を行う電磁切換弁を備え、前記ソレノイドへの通電量は、前記流体圧モータの回転数を最大とするときに０になるようにしたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present inventor has found a solving means as follows as a result of intensive studies.
That is, the cooling system of the present invention includes a fluid pressure motor for driving a cooling fan, a variable displacement pump including a control piston for supplying fluid to the fluid pressure motor, and A discharge amount control means for controlling the fluid pressure supplied to the control piston, wherein the discharge amount control means is extracted from a flow path connecting the discharge side of the variable displacement pump and the fluid pressure motor. In the cooling system, the fluid pressure supplied to the control piston is controlled in accordance with the torque required for the fluid pressure motor in the discharge amount control means. In the means, pressure control means for controlling the upper limit of the fluid pressure of the extracted fluid is provided.
According to a second aspect of the present invention, there is provided the cooling system according to the first aspect, wherein the discharge amount control means is configured such that the valve body is driven by energization of the solenoid and the fluid pressure supplied to the control piston is supplied. An electromagnetic switching valve for controlling the above is provided, and the energization amount to the solenoid is set to 0 when the rotation speed of the fluid pressure motor is maximized.

本発明によれば、吐出量制御手段に圧力制御手段を設けることにより、可変容量ポンプの最大吐出量を規制するためのリリーフ弁等の容量を大きくする必要がない。しかも、必要最小限の吐出量で制御することができるので、可変容量ポンプの無駄なエネルギーを消費することがない。 According to the present invention, it is not necessary to increase the capacity of a relief valve or the like for regulating the maximum discharge amount of the variable displacement pump by providing the pressure control means in the discharge amount control means. In addition, since the control can be performed with the minimum required discharge amount, useless energy of the variable displacement pump is not consumed.

本発明の第１の実施の形態によれば、前記吐出量制御手段において、前記抽出された流体の流体圧の上限を制御するための圧力制御手段を設けたものである。 According to the first embodiment of the present invention, the discharge amount control means is provided with pressure control means for controlling the upper limit of the fluid pressure of the extracted fluid.

これにより、可変容量ポンプの吐出圧が高くなると、吐出量制御手段に送られる流体は、所定の流体圧になるまでは、通常通り、コントロールピストンに送られ、可変容量ポンプの吐出圧を制御する。更に、吐出圧が高くなると、吐出量制御手段に送られる流体の一部が圧力制御手段により制限され、可変容量ポンプの吐出圧の高い領域をカットすることができる。
本発明において、流体圧モータに必要な流体圧に応じて制御するためには、例えば、ラジエータの冷却水や油圧回路のオイルクーラー等の温度をセンサにより検知し、この結果に基づいて吐出圧を制御することができる。 Thus, when the discharge pressure of the variable displacement pump becomes high, the fluid sent to the discharge amount control means is sent to the control piston as usual until the predetermined fluid pressure is reached, and the discharge pressure of the variable displacement pump is controlled. . Furthermore, when the discharge pressure increases, a part of the fluid sent to the discharge amount control means is limited by the pressure control means, and the high discharge pressure region of the variable displacement pump can be cut.
In the present invention, in order to control according to the fluid pressure required for the fluid pressure motor, for example, the temperature of the cooling water of the radiator or the oil cooler of the hydraulic circuit is detected by a sensor, and the discharge pressure is determined based on the result. Can be controlled.

また、本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態において、前記吐出量制御手段は、ソレノイドへの通電により弁体が駆動して、前記コントロールピストンに供給される流体圧の制御を行う電磁切換弁を備え、前記ソレノイドへの通電量は、前記流体圧モータの回転数を最大とするときに０になるようにしたものである。
上記電磁切換弁により、本システムにおいて電気系統のトラブルが生じた場合に、電流値を０にし、可変容量ポンプから供給される流体圧を最大にして流体圧モータの回転数を最大にする、いわゆるフェールセーフ機能を持たせることができる。また、電流値が０となる近傍で可変容量ポンプの最大吐出圧が得られ、ディザ効果が得られやすくなる。 Further, according to a second embodiment of the present invention, in the first embodiment, the discharge amount control means is configured to control a fluid pressure supplied to the control piston by driving a valve body by energizing a solenoid. An electromagnetic switching valve for controlling is provided, and the energization amount to the solenoid is set to 0 when the rotation speed of the fluid pressure motor is maximized.
When the electromagnetic switching valve causes trouble in the electric system in the system, the current value is set to 0, the fluid pressure supplied from the variable displacement pump is maximized, and the rotation speed of the fluid pressure motor is maximized. A fail-safe function can be provided. Further, the maximum discharge pressure of the variable displacement pump is obtained in the vicinity where the current value becomes 0, and the dither effect is easily obtained.

次に、本発明の一実施例について図１を用いて説明する。
可変容量ポンプ３として斜板式のピストンポンプを使用し、この可変容量ポンプ３には、コントロールピストン４が設けられている。可変容量ポンプ３の吐出側には、冷却ファン１を備える流体圧モータ２が接続され、図示していないがラジエータ等を冷却する。尚、本実施例では、流体圧モータ２と並列にチェック弁７を設け、供給流量不足時に生じるキャビテーションを防止するようにしている。
前記可変容量ポンプ３の吐出側と流体圧モータ２とを接続する流路は分岐され、吐出量制御手段５の上流側に接続される。この吐出量制御手段５の下流側は、コントロールピストン４に接続され、可変容量ポンプ３の斜板の傾転角を調整できるようになっている。図示されるコントロールピストン４の状態では、可変容量ポンプ３の傾転角は大きく、可変容量ポンプ１の吐出圧の高い状態を示している。
尚、図中Ｌ及びＬ１はそれぞれ、エアー抜き及びオイル抜きのためのポートである。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
A swash plate type piston pump is used as the variable displacement pump 3, and a control piston 4 is provided in the variable displacement pump 3. A fluid pressure motor 2 including a cooling fan 1 is connected to the discharge side of the variable capacity pump 3 to cool a radiator or the like (not shown). In this embodiment, a check valve 7 is provided in parallel with the fluid pressure motor 2 to prevent cavitation that occurs when the supply flow rate is insufficient.
The flow path connecting the discharge side of the variable displacement pump 3 and the fluid pressure motor 2 is branched and connected to the upstream side of the discharge amount control means 5. The downstream side of the discharge amount control means 5 is connected to the control piston 4 so that the tilt angle of the swash plate of the variable displacement pump 3 can be adjusted. In the state of the control piston 4 shown in the figure, the tilt angle of the variable displacement pump 3 is large and the discharge pressure of the variable displacement pump 1 is high.
In the drawing, L and L1 are ports for air bleeding and oil bleeding, respectively.

前記吐出量制御手段５は、切換弁８、電磁比例弁６及びリリーフ弁９を備えている。
前記切換弁８を通過する可変容量ポンプ３から分岐された流体圧は、可変容量ポンプ３から分岐された流体の流体圧と、分岐された流体が絞り１０を介して電磁比例弁６により圧力制御されたラインＭの流体圧及びバネによる付勢力とで制御される。切換弁８の図示されたブロックでは、可変容量ポンプ３から分岐された流体は、コントロールピストン４に送られない。 The discharge amount control means 5 includes a switching valve 8, an electromagnetic proportional valve 6, and a relief valve 9.
The fluid pressure branched from the variable displacement pump 3 passing through the switching valve 8 is controlled by the electromagnetic pressure of the fluid branched from the variable displacement pump 3 by the electromagnetic proportional valve 6 via the throttle 10. The line M is controlled by the fluid pressure of the line M and the biasing force of the spring. In the illustrated block of the switching valve 8, the fluid branched from the variable displacement pump 3 is not sent to the control piston 4.

前記電磁比例弁６によるラインＭの流体圧の制御は、電磁比例弁６の開度に応じて、ラインＭを通過する流体圧を制御することにより行われる。
電磁比例弁６の開度は、ソレノイドコイルに生じる力及びラインＭの流体圧と、バネによる付勢力とで制御される。従って、開度の制御は、ソレノイドコイルにより生じる力による。
このソレノイドコイルには、例えば、ラジエータの冷却水や油圧回路のオイルクーラー等の温度が変換された電流値が送られる。本実施例では、電流値が小さくなるにしたがって、冷却ファン１の回転数を増大させるような制御をするために、図３に示されるように、流体圧モータ２の回転数を増加させる場合は低い電流値が送られ、冷却ファン１の回転数を下げる場合は高い電流値が送られる。
そして、低い電流値がソレノイドコイルに送られた場合には、電磁比例弁６の開度が狭められラインＭの圧力が上昇し、反対に、高い電流値が送られた場合にはラインＭの圧力が低下する。 The control of the fluid pressure in the line M by the electromagnetic proportional valve 6 is performed by controlling the fluid pressure passing through the line M in accordance with the opening degree of the electromagnetic proportional valve 6.
The opening degree of the electromagnetic proportional valve 6 is controlled by the force generated in the solenoid coil, the fluid pressure of the line M, and the biasing force by the spring. Therefore, the opening degree is controlled by the force generated by the solenoid coil.
For example, a current value obtained by converting the temperature of a cooling water of a radiator, an oil cooler of a hydraulic circuit, or the like is sent to the solenoid coil. In this embodiment, in order to control to increase the rotation speed of the cooling fan 1 as the current value decreases, the rotation speed of the fluid pressure motor 2 is increased as shown in FIG. A low current value is sent, and a high current value is sent when the rotational speed of the cooling fan 1 is lowered.
When a low current value is sent to the solenoid coil, the opening of the electromagnetic proportional valve 6 is narrowed and the pressure of the line M increases. Conversely, when a high current value is sent, the line M The pressure drops.

上記ラインＭの流体圧の制御が行われる状態で、切換弁８を通過する流体の量は、ラインＭの流体圧及びバネによる付勢力と、流体圧ポンプ３からの流体の流体圧とで制御される。
前記電流値が低いとラインＭの流体圧が高くなり、切換弁８は、図示されるブロックの状態となり、コントロールピストン４に流体は供給されず、流体圧ポンプ３の斜板の傾転角は大きいまま、即ち、吐出圧が高い状態を維持する。そして、電流値が高くなるとラインＭの流体圧が下がり、切換弁８の開度は広くなる。その結果、流体圧ポンプ３から吐出される流体は、切換弁８及び絞り１２を介してコントロールピストン４に流入して、斜板の傾転角度を小さくして吐出圧を抑えるように作動する。 In a state where the fluid pressure of the line M is controlled, the amount of fluid passing through the switching valve 8 is controlled by the fluid pressure of the line M and the biasing force by the spring and the fluid pressure of the fluid from the fluid pressure pump 3. Is done.
When the current value is low, the fluid pressure in the line M becomes high, the switching valve 8 is in the state of the block shown in the figure, no fluid is supplied to the control piston 4, and the tilt angle of the swash plate of the fluid pressure pump 3 is It remains large, that is, the discharge pressure is kept high. When the current value increases, the fluid pressure in the line M decreases and the opening degree of the switching valve 8 increases. As a result, the fluid discharged from the fluid pressure pump 3 flows into the control piston 4 via the switching valve 8 and the throttle 12, and operates so as to reduce the tilt angle of the swash plate and suppress the discharge pressure.

そして、本実施例では、吐出量制御手段５において、流体圧ポンプ３から供給される流体を絞り１０及びリリーフ弁９を介してタンク１４に戻すようにしている。
このリリーフ弁９は、絞り１０により絞られた流体圧とバネによる付勢力とで制御され、絞り１０により絞られた流体圧が、バネによる付勢力よりも大きくなった場合に、タンク１４へ接続するようになっている。
上記のように吐出量制御手段５にリリーフ弁９を設けるだけで、流体圧ポンプ２の吐出圧を規制することができるようになるので、流体圧ポンプ２の吐出圧を直接リリーフ弁９により規制する場合に比べて、リリーフ弁９の容量を小さくすることができる。また、電流値の小さい範囲で、ほぼ最高の吐出圧が得られるのでディザ効果を得やすくなり、円滑に冷却ファン１の回転数の制御を行うことができる。 In this embodiment, the discharge amount control means 5 returns the fluid supplied from the fluid pressure pump 3 to the tank 14 via the throttle 10 and the relief valve 9.
The relief valve 9 is controlled by the fluid pressure throttled by the throttle 10 and the biasing force by the spring, and is connected to the tank 14 when the fluid pressure throttled by the throttle 10 becomes larger than the biasing force by the spring. It is supposed to be.
Since the discharge pressure of the fluid pressure pump 2 can be restricted simply by providing the relief valve 9 in the discharge amount control means 5 as described above, the discharge pressure of the fluid pressure pump 2 is directly regulated by the relief valve 9. Compared to the case, the capacity of the relief valve 9 can be reduced. In addition, since almost the highest discharge pressure can be obtained in a range where the current value is small, it is easy to obtain a dither effect, and the rotation speed of the cooling fan 1 can be controlled smoothly.

本発明の一実施例の冷却システムの説明図Explanatory drawing of the cooling system of one Example of this invention 従来の冷却システムの説明図Illustration of a conventional cooling system 流体圧ポンプの吐出圧と制御弁の電流値との関係を示す制御線図A control diagram showing the relationship between the discharge pressure of the fluid pressure pump and the current value of the control valve

符号の説明Explanation of symbols

１冷却ファン
２流体圧モータ
３可変容量ポンプ
４吐出圧制御手段
５吐出量制御手段
６電磁比例弁
７チェック弁
８切換弁
９リリーフ弁
１０絞り
１１絞り
１２絞り
１４タンク
３１冷却ファン
３２流体圧モータ
３３可変容量ポンプ
３４吐出量制御手段
３５吐出量制御手段
３６比例制御弁

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cooling fan 2 Fluid pressure motor 3 Variable capacity pump 4 Discharge pressure control means 5 Discharge amount control means 6 Electromagnetic proportional valve 7 Check valve 8 Switching valve 9 Relief valve 10 Restriction 11 Restriction 12 Restriction 14 Tank 31 Cooling fan 32 Fluid pressure motor 33 Variable displacement pump 34 Discharge amount control means 35 Discharge amount control means 36 Proportional control valve

Claims

冷却ファンを駆動するための流体圧モータと、前記流体圧モータに流体を供給するためにコントロールピストンを備える可変容量ポンプと、前記コントロールピストンに供給される流体圧を制御するための吐出量制御手段とを備え、
前記吐出量制御手段には、前記可変容量ポンプの吐出側と前記流体圧モータとを接続する流路から抽出された流体が供給され、
前記吐出量制御手段において、前記コントロールピストンに供給される流体圧を、前記流体圧モータに必要なトルクに応じて制御するようにした冷却システムであって、
前記吐出量制御手段において、前記抽出された流体の流体圧の上限を制御するための圧力制御手段を設けたことを特徴とする冷却システム。 A fluid pressure motor for driving a cooling fan, a variable displacement pump having a control piston for supplying fluid to the fluid pressure motor, and a discharge amount control means for controlling the fluid pressure supplied to the control piston And
The discharge amount control means is supplied with fluid extracted from a flow path connecting the discharge side of the variable displacement pump and the fluid pressure motor,
In the discharge amount control means, the cooling system is configured to control the fluid pressure supplied to the control piston according to the torque required for the fluid pressure motor,
The cooling system according to claim 1, wherein the discharge amount control means includes pressure control means for controlling an upper limit of the fluid pressure of the extracted fluid.

前記吐出量制御手段は、ソレノイドへの通電により弁体が駆動して、前記コントロールピストンに供給される流体圧の制御を行う電磁切換弁を備え、前記ソレノイドへの通電量は、前記流体圧モータの回転数を最大とするときに０になるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。
The discharge amount control means includes an electromagnetic switching valve that controls a fluid pressure supplied to the control piston by driving a valve body by energizing the solenoid, and the energization amount to the solenoid is the fluid pressure motor. The cooling system according to claim 1, wherein the cooling system is set to 0 when the rotational speed of the motor is maximized.