JP2636318B2 - 液圧駆動式冷却ファンの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、液圧駆動式冷却ファンの制御装置に係り、
特に自動車等の車輌に用いられる内燃機関の液圧駆動式
冷却ファンの制御装置に係る。

［従来の技術］ 自動車等の車輌に用いられる内燃機関に於て、機関冷
却用のラジエータへ冷却風を供給する冷却ファンを油圧
モータの如き液圧モータによって駆動し、その回転速度
を冷却水温度等に応じて制御することが既に考えられて
おり、これは例えば、実公昭49−40183号、特開昭58−1
3119号の各公報に示されている。

上述の如き液圧駆動式の冷却ファンに於ては、液圧モ
ータに供給される作動液体の流量により液圧モータの回
転数が制御されてファン回転数が制御される。

液圧駆動式冷却ファンのファン回転数の制御を行う制
御装置として、ポンプより冷却ファン駆動用の液圧モー
タへ作動液体を供給する作動液体供給通路の途中に絞り
部を設け、この絞り部より前記ポンプの側のポンプ側作
動液体供給通路の圧力を及ぼされる第一の圧力室と前記
絞り部より前記液圧モータの側のモータ側作動液体供給
通路の圧力を及ぼされる第二の圧力室とを有し前記第一
の圧力室と前記第二の圧力室との差圧に応じてスプール
弁体が移動することにより前記ポンプ側作動液体供給通
路のドレン通路に対する接続を制御するよう構成された
圧力制御装置を用い、これによって前記ポンプ側作動液
体供給通路とモータ側作動液体供給通路との差圧をほぼ
一定に制御し、そして前記絞り部の絞り度を電磁比例弁
等を用いて可変設定することにより前記液圧モータに対
する作動液体の供給流量を制御する制御装置が考えられ
ている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述の如き制御装置は、通常作動時に於ては問題を生
じることなくファン回転数制御を良好に行うが、しかし
低温始動時にポンプの吐出圧力が一気に上昇すると、作
動液体の粘性が高いことと相俟って前記圧力制御装置が
作動応答遅れにより一時的に作動不能状態に陥り、高い
圧力の作動液体が液圧モータに作用すると云う不具合が
生じる。

これは、ポンプ吐出圧の上昇により前記第一の圧力室
の圧力が上昇すると、これに応じてこの圧力が前記第二
の圧力室へ伝わろうとすることに加えて作動液体の粘性
が高いことから第二の圧力室の作動液体が該第二の圧力
室より速やかに流出せずにここに作動液体が封入された
如き状態が生じ、このために前記スプール弁体が前記第
一の圧力室をリリーフ通路に接続する方向へ移動でき
ず、前記第一の圧力室のリリーフ通路に対する接続が良
好に行われなくなることに起因している。特に前記第二
の圧力室の入口部にハンチング防止のための平滑用のチ
ョーク部が設けられている場合に於ては、このチョーク
部による通路抵抗により作動液体の粘性が高いことと相
俟って前記第二の圧力室に作動液体が封入される状態が
より顕著なものになり、スプール弁体の移動不能によっ
て液圧モータに供給する作動液体の圧力が調節されず、
液圧モータに特に高圧力の作動流体が供給されことにな
る。これは液圧モータの耐久性を低下する原因になり、
また内燃機関の燃費の悪化の原因になる。

ポンプに単純なリリーフ弁が内蔵されている場合に
は、上述の如き不具合は生じないが、しかし高速走行に
より冷却ファンが走行風を受けてこれが自ずから高速回
転すると、冷却ファン駆動用の液圧モータがポンプとし
て作用するようになり、この時には本来のポンプはその
吐出圧が前記リリーフ弁により規定される圧力になるま
でポンプ吐出流量を増大しようとし、これに応じてポン
プに作動液体タンクよりの作動液体吸入量が増大し、ポ
ンプの吸入不良が生じる虞れが生じるようになる。また
この時には液圧モータの回転数も高くなり、これの耐久
性も問題になる。

本発明は、上述の如き不具合に鑑み、高速走行時にポ
ンプの作動液体吸入量を不必要に増大することなく、即
ち、ポンプにリリーフ弁を設けることなく、低温始動時
に液圧モータへ高圧の作動流体を供給することがない制
御装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上述の如き目的は、本発明によれば、ポンプより冷却
ファン駆動用の液圧モータへ作動液体を供給する作動液
体供給通路の途中に設けられた絞り部と、前記絞り部よ
り前記ポンプの側のポンプ側作動液体供給通路の圧力を
及ぼされる第一の圧力室と前記絞り部より前記液圧モー
タの側のモータ側作動液体供給通路の圧力を及ぼされる
第二の圧力室とを有し前記第一の圧力室と前記第二の圧
力室との差圧に応じてスプール弁体が移動することによ
り前記ポンプ側作動液体供給通路のリリーフ通路に対す
る接続を制御して前記ポンプ側作動液体供給通路と前記
モータ側作動液体供給通路との差圧を制御する圧力制御
装置と、少なくとも低温時には前記第二の圧力室或いは
前記第二の圧力室へ前記モータ側作動液体供給通路の圧
力を伝達する圧力通路をリリーフ通路に接続する低温時
減圧弁とを有する油圧駆動式冷却ファンの制御装置によ
って達成される。

［発明の作用及び効果］ 上述の如き構成によれば、低温時減圧弁が設けられた
ことにより、低温時には第二の圧力室或いはこれに圧力
を伝達する圧力通路がリリーフ通路に接続され、第二の
圧力室の作動液体が高粘性状態であってもこれが速やか
に流出し得る状態になり、これにより低温始動時に於
て、ポンプの吐出圧が上昇して第一の圧力室の圧力が上
昇すると、第二の圧力室の作動液体がリリーフ通路へ流
出しつつスプール弁体が速やかに移動し、第一の圧力室
も速やかにリリーフ通路に接続されるようになる。これ
により前記第一の圧力室の圧力が異常上昇するそとが回
避され、液圧モータに高圧の作動液体が供給されること
が回避されるようになる。

低温時減圧弁が開弁して減圧作用を行う低温時とは、
作動液体自体の温度が低い時、或いはこれと相関関係を
有する機関冷却水温度、機関潤滑油温度等が低い時であ
ってよい。尚、この様な低温時は内燃機関の暖機過程時
であり、この時には冷却ファンは回転されなくてよいか
ら、前記第二の圧力室がリリーフ通路に接続されて前記
第一の圧力室の圧力が低下し、液圧モータにこれの駆動
に必要な圧力を有する作動液体が必ずしも供給されなく
なってもよい。

［実施例］ 以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳
細に説明する。

第１図は本発明による液圧駆動式冷却ファンの制御装
置の一つの実施例を示している。この実施例に於ては、
ポンプと圧力制御装置とが一つのハウジング組立体10に
構成されている。ハウジング組立体は、吸入通路11と、
吸入ポート12と、吐出ポート13と、吐出通路14とを有
し、複数個のベーン16を有するロータ18を回転可能に受
入れており、これらによりベーンポンプ20が構成されて
いる。ベーンポンプ20はロータ18を図示されていない内
燃機関により回転駆動されることにより作動液体タンク
としてのリザーバ106の作動液体を吸入通路11を経て吸
入ポート12より吸入し、これを吐出ポート13より吐出通
路14へ吐出するようになっている。

ハウジング組立体10には圧力制御装置の弁室22が形成
されている。弁室22にはスプール弁体24がその軸線方向
に移動可能に設けられており、これにより弁室22は第一
の圧力室26と第二の圧力室28とに区分されている。第一
の圧力室26にはベーンポンプ20の吐出通路14が直接連通
しており、第一の圧力室26にはベーンポンプ20の吐出圧
が直接及ぼされるようになっている。第一の圧力室26は
可変絞り部30及び作動液体通路32を経てハウジング組立
体10に設けられた作動液体出力ポート34に連通してい
る。

出力ポート34は導管100によって液圧モータ102に連通
接続されている。液圧モータ102は出力ポート34より作
動液体を導管100を経て与えられ、この作動液体を導管1
04によってリザーブタンク106に戻し、この際に作動液
体の流れによって回転駆動されて冷却ファン108を回転
駆動するようになっている。

第二の圧力室28は、平滑用のオリフィス36及び圧力通
路38を経て通路32に連通し、可変絞り部30より液圧モー
タ102の側の作動液体の圧力を及ぼされるようになって
いる。

スプール弁体24は第一の圧力室26と第二の圧力室28の
差圧に応じて図にて左右方向に移動し、第一の圧力室26
の圧力が第二の圧力室28の圧力より所定値以上高い時に
は図示されている如き位置より圧縮コイルばね40のばね
力に抗して図にて左方へ移動して第一の圧力室26をハウ
ジング組立体10に設けられているリリーフ通路42に連通
せしめ、そうでない時には圧縮コイルばね40のばね力に
よって図示されている如き位置に位置して第一の圧力室
26とリリーフ通路42との連通を遮断するようになってい
る。リリーフ通路42はベーンポンプ20の吸入ポート12に
連通している。

これにより、通常作動下に於ては、第一の圧力室26の
圧力と第二の圧力室28の圧力、換言すれば通路32の圧力
とは圧縮コイルばね40がスプール弁体24に及ぼすばね力
により決まるほぼ一定の圧力差に保たれるようになる。
即ち、通路32の圧力は第一の圧力室26の圧力より常に所
定量低い圧力に保たれるようになる。

第一の圧力室26より通路32へ流れる作動液体の流量は
可変絞り部30の実効通路断面積により決まり、この実効
通路断面積はハウジング組立体10に対して固定の弁座部
材44と可動の弁要素46とにより決定されるようになって
いる。弁要素46はハウジング組立体10に取付けられたリ
ニアソレノイド装置48により図にて左右方向に駆動さ
れ、弁座部材44に対する接近量を制御されて可変絞り部
30の実効通路断面積をリニアソレノイド装置48の電磁コ
イル50に与えられる電流量に応じて定量的に制御するよ
うになっている。

リニアソレノイド装置48の電磁コイル50の電流制御は
冷却ファン108の回転数を制御する冷却水温度等の各種
パラメータに応じて行われればよく、これにより液圧モ
ータ102に供給される作動液体の流量が制御されてモー
タ回転数が制御され、ファン108の回転数が制御される
ようになる。

ハウジング組立体10には第二の圧力室28を通路42に直
接連通接続するリリーフ通路52が設けられており、また
このリリーフ通路52の途中には該リリーフ通路を開閉す
る低温時減圧弁としての感温弁54が設けられている。感
温弁54は、作動液体の温度に感応して作動するサーモワ
ックス型の感温弁であってよく、作動液体温度が所定値
以下である時には開弁してリリーフ通路52の連通を確立
し、これに対し作動液体の温度が所定値以上である時に
は閉弁してリリーフ通路52の連通を遮断するようになっ
ている。

上述の如き構成によれば、作動液体の温度が低い時に
は、感温弁54が開弁することにより、リリーフ通路52の
連通が確立して第二の圧力室28がリリーフ通路42を経て
ベーンポンプ20の吸入ポート12に連通するようになる。
これにより低温始動時に於て、第二の圧力室28に低温の
高粘性の作動液体が溜っていても、ポンプ20の起動によ
って第一の圧力室26の圧力が上昇すると、その圧力によ
ってスプール弁体24が図にて左方へ押されることに伴
い、また第二の圧力室28の作動液体がベーンポンプ20に
より吸引されることにより第二の圧力室28の作動液体が
リリーフ通路52及び42を経て速やかに流出するようにな
る。これによりスプール弁体24が速やかに図にて左方へ
移動し、第一の圧力室26がリリーフ通路42に接続され、
第一の圧力室26の減圧が速やかに行われるようになる。

上述の如き作動により低温始動時であっても液相ポン
プ102に高い圧力の作動液体かいきなり供給されること
が回避されるようになる。

尚、スプール弁体24には上述の如き減圧構造以外に第
二の圧力室28の圧力が異常上昇した時にはこの第二の圧
力室28を弁要素24に設けられた孔25を経てドレン通路42
に連通接続するためのボール弁式のリリーフ弁54が組込
まれている。

第２図は本発明による液圧駆動式冷却ファンの制御装
置の他の一つの実施例を示している。尚、第２図に於て
第１図に対応する部分は第１図に付した符号と同一の符
号により示されている。かかる実施例に於ては、通路32
の途中に固定絞り部材56が設けられ、圧力通路38は固定
絞り部材56より液圧モータ102の側の通路32に連通して
おり、また圧力通路38はリリーフ通路58によってリリー
フ通路42に連通し、圧力通路38とリリーフ通路58との連
通度が可変絞り装置60により制御されるようになってい
る。可変絞り装置60は、ハウジング組立体10に設けらた
れ固定の弁座部62と、リニアソレノイド装置64により図
にて上下方向に駆動されて弁座部62に対する接近度を制
御される弁要素66とを有し、その実効開口面積をリニア
ソレノイド装置64の電磁コイル68に与えられる電流に応
じて制御するようになっている。電磁コイル68は、上述
の実施例に於けるリニアソレノイド装置48の電磁コイル
50に対する通電制御と同様に冷却ファン108の回転数制
御特性に応じて電流制御されることに加え、冷却水温度
が所定値以下である時は弁要素64を弁座部62より最も引
離して可変絞り部60の実効開口面積を最大にすべく電流
を与えられるようになっている。

この実施例に於ては、冷却水温度が所定値以下の低温
時、特に低温始動時に於ては、圧力通路38は実質的な絞
りを含むことなくリリーフ通路58を経てリリーフ通路42
に連通され、また第二の圧力室28もオリフィス36を介し
ながらもリリーフ通路54に連通接続され、これにより低
温状態にての始動に際してポンプ20が起動されて第一の
圧力室26の圧力が上昇し、またこれに伴い圧力通路38の
圧力が上昇してもこの圧力はリリーフ通路58及び42を経
てポンプ20の吸入ポート12に速やかに逃され、また第二
の圧力室28に圧力通路38の圧力が実質的に及ばないこと
から、第二の圧力室28内の作動液体の粘性が高くとも第
一の圧力室26の圧力上昇によってスプール弁体24が図に
て左方へ押されると、第二の圧力室28内の作動液体はオ
リフィス36を経て圧力通路38へ流出するようになり、こ
れによりスプール弁体24の図にて左方への移動が阻害さ
れることが回避され、スプール弁体24の移動により第一
の圧力室26がドレン通路42に連通するようになる。これ
により第一の圧力室26の圧力上昇が抑えられ、これに伴
い液圧モータ102に高圧の作動液体が作用されることが
回避されるようになる。

この実施例に於ては、通常作動下に於ては、リニアソ
レノイド装置64による弁要素64の位置制御により圧力通
路38の圧力が制御されて第二の圧力室28に及ばされる圧
力が制御され、これによって第一の圧力室26の圧力と通
路32の圧力との差が制御されるようになってこの圧力差
に応じて液圧ポンプ102に供給される作動液体の流量が
制御され、冷却ファン108の回転数が制御されるように
なる。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に
説明したが、本発明はこれらに限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であること
は当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による液圧駆動式冷却ファンの制御装置
の一つの実施例を示す縦断面図、第２図は本発明による
液圧駆動式冷却ファンの制御装置の他の一つの実施例を
示す縦断面図である。 10……ハウジング組立体,11……吸入通路,12……吸入ポ
ート,13……吐出ポート,14……吐出通路,16……ベーン,
18……ロータ,20……ベーンポンプ,22……弁室,24……
スプール弁体,26……第一の圧力室,28……第二の圧力
室,30……可変絞り部,32……通路,34……作動液体出力
ポート,36……オリフィス,38……圧力通路,40……圧縮
コイルばね,42……リリーフ通路,44……弁座部材,46…
…弁要素,48……リニアソレノイド装置,50……電磁コイ
ル,52……リリーフ通路,54……感温弁,56……固定絞り
部材,58……リリーフ通路,60……可変絞り装置,62……
弁座部,64……リニアソレノイド装置,66……弁要素,68
……電磁コイル,100……導管,102……液圧モータ,104…
…導管,106……リザーバ,108……冷却ファン

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプより冷却ファン駆動用の液圧モータ
   へ作動液体を供給する作動液体供給通路の途中に設けら
   れた絞り部と、前記絞り部より前記ポンプの側のポンプ
   側作動液体供給通路の圧力を及ぼされる第一の圧力室と
   前記絞り部より前記液圧モータの側のモータ側作動液体
   供給通路の圧力を及ぼされる第二の圧力室とを有し前記
   第一の圧力室と前記第二の圧力室との差圧に応じてスプ
   ール弁体が移動することにより前記ポンプ側作動液体供
   給通路のリリーフ通路に対する接続を制御して前記ポン
   プ側作動液体供給通路と前記モータ側作動液体供給通路
   との差圧を制御する圧力制御装置と、少なくとも低温時
   には前記第二の圧力室或いは前記第二の圧力室へ前記モ
   ータ側作動液体供給通路の圧力を伝達する圧力通路をリ
   リーフ通路に接続する低温時減圧弁とを有する油圧駆動
   式冷却ファンの制御装置。