JP2899919B2 - 冷却ファンの駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車における冷却ファンの駆動方法に関
する。

［従来の技術］ 第２図は、大型車等における従来の冷却ファンの駆動
装置をシステム図によって示したものであり、図示して
いないエンジンによって駆動されている油圧ポンプ１は
吐出管路1bを介して油圧モータ２に連通し、油圧モータ
２はエンジンから離れた位置に設置されたラジエータ用
の冷却ファン2bに連動し、油圧モータ２の排出管路2cは
リザーバ７に連通し、吐出管路1bにはリリーフ弁８を設
け、リリーフ弁８の出口管路はリザーバ７に開放し、油
圧モータ２と並列にチェック弁2aを設けている。

上記従来における第２図の冷却ファンの駆動装置にお
いて、その作用は下記のようになっている。

エンジンが駆動されることによって、油圧ポンプ１は
リザーバ７から作動油を吸入し、その吸入した作動油は
油圧モータ２に圧送して油圧モータ２を駆動し、その駆
動によって、冷却ファン2bが回転し、その回転によって
生じた空気の流れがラジエータにおける水を冷却する。

この場合、油圧ポンプ１は固定容積型の油圧ポンプで
あるから、吐出管路1bに吐出される作動油の単位時間あ
たりの流量はエンジンの回転速度に比例している。ま
た、油圧モータ２も固定容積型であるから、油圧モータ
２によって駆動される冷却ファン2bの回転速度は、油圧
ポンプ１からの単位時間あたりの流量、すなわちエンジ
ンの回転速度に比例している。

また、油圧モータ２が冷却ファン2bを駆動する駆動ト
ルクは冷却ファン2bの回転速度の自乗に比例し、冷却フ
ァン2bの駆動馬力は、その回転速度とその駆動トルクの
積に比例している。

したがって、冷却ファン2bの所用馬力は、その回転速
度の３乗に比例し、その所用馬力は、動力伝達効率を10
0％とすれば、エンジンが油圧ポンプ１を駆動する所用
馬力に等しいものであるから、エンジンにおいては、冷
却ファン2bの駆動のために、エンジン回転速度の３乗に
比例した駆動馬力を消費していることになる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来における冷却ファンの駆動装置は、上記のよ
うに、エンジンの駆動時にエンジンのウオータジャケッ
トで吸収したエンジンの発生熱をラジエータにおいて冷
却するための装置となっているものである。

したがって、エンジンの駆動、すなわちその車両の駆
動時に、そのようにラジエータにおける冷却水の冷却用
としてエンジンの回転速度の３乗に比例した駆動馬力を
消費しているのであるが、このことは、上記装置の構成
上の必然から、エンジンブレーキ時にも、エンジンは冷
却ファン2bを駆動することになる。

それゆえ、そのエンジンブレーキ時にもそのエンジン
回転速度の３乗に比例した冷却ファン2bの駆動馬力を生
じさせて、そのエンジンブレーキ能力を高めるものとは
なっている。

しかし、この冷却ファンの駆動によるエンジンブレー
キ能力の向上は、上記のように、エンジン回転速度の３
乗に比例するものとなっているから、エンジンの回転速
度を相当に高く設定しないとエンジンブレーキ能力向上
には役立たない。

また逆に、エンジンブレーキ時において、そのように
エンジンブレーキを大きく設定するためにエンジンの回
転速度、すなわち冷却ファン2bの回転速度を高くしたま
まにし続けると、ラジエータ水温を過冷却にしてしまう
恐れがある。

本発明の目的は、エンジン回転速度が比較的に低い回
転速度であっても、エンジンブレーキ能力を向上させる
ことが可能となる冷却ファンの駆動方法を提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］ （１）請求項１の発明 エンジンによって駆動される油圧ポンプからの吐出圧
油によって駆動される油圧モータが、該エンジンの冷却
水を冷却するラジエータの空冷ファンを駆動し、その油
圧ポンプからの吐出管路に圧力設定手段を設けた油圧駆
動において、下記の冷却ファン駆動の方法を採用してい
る点に特徴がある。

すなわち、 （ａ）通常の走行時には、上記従来のまま、油圧ポンプ
からの吐出圧油によって冷却ファンを駆動し、 （ｂ）エンジンブレーキ時には、上記圧力設定手段から
油圧モータまでの間の吐出管路を絞ってそのエンジンの
駆動負荷を高める方法を採用している。

このことは、エンジンの回転速度が低い状態にあって
も、その回転速度とは無関係に、その吐出管路の絞りに
よって、油圧ポンプ吐出圧が圧力設定手段の設定圧力ま
で増大するから、その圧力増大によるエンジン負荷の増
大が、エンジンブレーキ能力を大きく向上させることを
意味している。

なお、この場合、圧力設定手段の設定圧は、そのエン
ジンブレーキ操作に連動させた可変設定であってもよ
い。

（２）請求項２の発明 上記請求項１の発明に加え、上記エンジンブレーキ時
に、吐出管路を絞ってその油圧ポンプ吐出管路の油圧を
増圧させ、その増圧した圧油によって発電機に連動した
他の油圧モータを駆動させている点に特徴がある。

すなわち、上記請求項１においては圧力設定手段から
エンジンブレーキ時に増圧した油圧エネルギを捨ててい
たが、この請求項２の場合は、その油圧エネルギを使用
して他の油圧モータによって発電機を駆動し、エネルギ
回収を行なっている点に特徴がある。

（３）請求項３の発明 請求項１における圧力設定手段は、その圧力設定がラ
ジエータ水温によって調節される圧力設定手段となって
おり、エンジンブレーキ時には、請求項１において吐出
管路を絞ることと同時に、上記ラジエータ水温とは無関
係に、その圧力設定手段の設定圧を高める点に特徴があ
る。

すなわち、そのラジエータ水温によってその圧力設定
が調節される圧力設定手段は、ラジエータ水温が低いと
きは、その圧力設定手段を低い圧力に設定して、冷却フ
ァン2bの回転速度を低速化あるいは停止させるものであ
るが、エンジンブレーキ時には、ラジエータ水温が低く
とも、圧力設定手段の圧力設定値を高めて、エンジンブ
レーキ能力を高めるものである。

［実施例］ 以下、実施例に基づいて本発明を説明する。

第１図は、本発明における冷却ファンの駆動方法を実
施するに必要な冷却ファン駆動装置をシステム図によっ
て示したものであり、図示していないエンジンによって
駆動されている油圧ポンプ１は吐出管路1b、チェック弁
1a、切換弁３および入口管路2dを介して油圧モータ２に
接続し、油圧モータ２はエンジンから離れた位置に設置
されたラジエータ用の冷却ファン2bに連動し、油圧モー
タ２の排出管路2cはリザーバ７に連通し、吐出管路1bに
は第１のリリーフ弁４を設け、リリーフ弁４におけるパ
イロット管路4bは、絞り流路4cおよび第２のリリーフ弁
4aを介してリザーバ７に連通し、且つパイロット管路4b
からはバイパス回路として、リリーフ弁4aと並列にリザ
ーバ７に連通したオン・オフ弁６を設け、油圧モータ２
と並列にチェック弁2aを設けている。

チェック弁1aと切換弁３を接続する管路1cからは、チ
ェック弁5aおよび入口管路5cを介して油圧ポンプモータ
５に接続し、油圧ポンプモータ５の排出管路5dはリザー
バ７に連通し、切換弁３からの枝管路3bは油圧ポンプモ
ータ５の入口管路5cに連通し、油圧ポンプモータ５はモ
ータ・ジェネレータ5bに連動している。

以上の本発明における実施例の構成において、以下そ
の作用を説明する。

通常の状態、すなわちエンジンのウオータジャケット
における水温が適切な温度にあり、且つ自動車が駆動走
行状態にあるときは、切換弁３におけるソレノイド3aが
オフ（off）になり、オン・オフ弁６におけるソレノイ
ド6aはオン（on）となって、切換弁３の切換位置が3Bに
設定し、オン・オフ弁６は閉の状態になっている。

この状態において、エンジンによって駆動された油圧
ポンプ１からは、リザーバ７から汲み上げた作動油が、
吐出管路1b、チェック弁1a、管路1c、切換位置3Bおよよ
び入口管路2dを介して油圧モータ２に圧送され、その圧
送によって油圧モータ２は冷却ファン2bを回転させ、そ
の油圧モータ２において仕事をした作動油は排出管路2c
を介してリザーバ７に戻る。

この場合において、リリーフ弁4aはリリーフ弁４の設
定圧を設定し、そのリリーフ弁４の設定圧は吐出管路1b
の最高設定圧となっている。

ここで、入口管路2dにおける作動油圧は冷却ファン2b
の駆動トルクに比例し、その駆動トルクは上述のように
冷却ファン2bの回転速度の自乗に比例している。したが
って、この状態においては、従来と同様、そのリリーフ
弁４によって設定されている設定圧力までの間におい
て、冷却ファン2bあるいは油圧ポンプ１の回転速度の自
乗に比例して、吐出管路1b、管路1cおよび入口管路2dの
作動油圧が変化する。

また、このように駆動された冷却ファン2bの回転によ
ってラジエータに空気流が生じ、その空気流がラジエー
タに流れる水を冷却する。

なお、この場合、チェック弁5aおよび2aのそれぞれ
は、管路1cあるいは入口管路2dにおいて生じている油圧
によってそれぞれ閉じた状態になっている。

この油圧ポンプ１の駆動状態からエンジンの回転速度
が急速に低下させられた場合、油圧モータ２および冷却
ファン2bは、今までの回転慣性によって回転するため、
入口管路2dが排出管路2cに対して低圧化しようとする。

しかし、その入口管路2dが排出管路2cの圧力以下にな
ったことによって、排出管路2c側の作動油がチェック弁
2aを介して入口管路2d側に補充され、油圧モータ２およ
び冷却ファン2bはフリーホイール作用を行なう。

上記通常の状態に対して、ラジエータ水温が未だ低い
状態においては、冷却ファン2bを駆動してラジエータに
冷却用の風を送る必要はない。そのため、このようなラ
ジエータ水温の未だ低い状態においては、ソレノイド6a
をオフにして、オン・オフ弁６を開状態とする。

このことは、リリーフ弁４においてパイロット管路4b
がオン・オフ弁６を介してリザーバ７の大気圧に開放さ
れ、リリーフ弁４の設定圧をそのパイロット管路4bの圧
力、すなわち大気圧に設定したことになる。

その結果、この状態において吐出管路1bが大気圧とな
って冷却ファン2bは駆動されず、油圧ポンプ１は無負荷
状態となる。

上記エンジンの駆動状態に対して、その自動車におい
てエンジンブレーキの必要となるときは、下記のような
作用となる。

通常、自動車の走行開始後のエンジンブレーキが必要
となるときには、既にラジエータ水温は適温になってい
るから、ソレノイド6aはオンになって、オン・オフ弁６
は閉の状態になって、リリーフ弁４の設定圧は高い値に
なっている。

この状態において、エンジンのアクセルペダルを零に
戻したとき、あるいはエンジン・ブレーキの指示信号に
よって、ソレノイド3aはオンにされ、切換弁３の切換位
置が3Aに設定される。

このことによって、油圧ポンプ１から吐出した圧力油
は、吐出管路1b、チェック弁1a、管路1cおよび切換位置
3Aを介して枝管路3bから入口管路5cに圧送されて、油圧
ポンプモータ５を駆動し、モータ・ジェネレータ5bが発
電機として駆動され、そのモータ・ジェネレータ5bにお
いて発電した電力は、図示していないバッテリに充電さ
れる。

このように、エンジンに対して油圧ポンプ１が駆動負
荷を与え、その駆動において発生した油圧エネルギは、
モータ・ジェネレータ5bにおいて電気エネルギに変換し
てバッテリに回収され、且つその駆動負荷分が、エンジ
ンのエンジンブレーキ能力を向上させる。

なお、この場合において、切換弁３における切換位置
3Aには管路1cから入口管路2dに連通する通路に絞りが入
っている。

このことは下記のことを意味している。

今まで冷却ファン2bを比較的に高速で駆動していた場
合、仮に急に上記エンジンブレーキに入るために入口管
路2dへの圧油供給を完全に停止させたとすると、油圧モ
ータ２の回転慣性によって入口管路2dが急激な負圧にな
る。

また、この場合、そのことによって上述のように、チ
ェック弁2aの存在によって油圧モータ２はフリーホイー
ル作用をすることにはなる。

しかし、そのとき管路1c側からの圧油供給が完全に停
止すると、チェック弁2aの存在のみでは、入口管路2dに
おける作動油圧が低くなり過ぎ、そのフリーホイール作
用が不十分になる恐れがある。

このようなことから、切換位置3Aにおける管路1cから
入口管路2dの間に管路1c側から入口管路2d側への一部圧
油供給用の絞り流路を設けているものである。

上記エンジンブレーキを必要とする場合において、仮
に上記のようにラジエータ水温が低過ぎる場合であって
も、オン・オフ弁６はそのエンジンブレーキを優先し
て、この場合、ソレノイド6aをオンにしてリリーフ弁４
の設定圧力を正規の高い設定圧力に設定し、上記エンジ
ンブレーキのかかる状態とするようにしている。

更に、上記バッテリに充電されたエネルギは、自動車
の加速時において、下記のように再使用される。

自動車の加速時には、切換弁３を切換位置3Bに設定
し、オン・オフ弁６を開の状態に設定し、モータ・ジェ
ネレータ5bを電動機の状態に設定して、上記充電したバ
ッテリにおける電力によってモータ・ジェネレータ5bを
駆動する。

このことによって、リリーフ弁４の設定圧、すなわち
吐出管路1bの設定圧はリザーバ７と同じ大気圧になり、
モータ・ジェネレータ5bの駆動によって油圧ポンプモー
タ５がポンプ作用を行ない、油圧ポンプモータ５はリザ
ーバ７からの作動油を排出管路5dから入口管路5cに吐出
し、その吐出した圧油はチェック弁5aを押し開き、更に
管路1c、切換位置3Bおよび入口管路2dを介して油圧モー
タ２を駆動し、その駆動によって冷却ファン2bが上述の
場合と同様に、ラジエータに冷却風を送ることになる。

この場合において、吐出管路1bは上記のように大気圧
になり、且つ管路1c側に油圧ポンプモータ５からの吐出
油圧が生じているから、チェック弁1aは閉じ、且つチェ
ック弁2aも入口管路2dに生じている油圧によって閉じて
いる。

上記操作によって、冷却ファン2bの駆動はエンジンか
らのエネルギを使用せず、すなわち油圧ポンプ１を無負
荷にしてバッテリの電気エネルギによって冷却ファン2b
を駆動している。

したがって、自動車の加速時には、今まで冷却ファン
2bをエンジンによって駆動していた分、エンジンの出力
に余裕が生じ、その余裕分をもって、エンジンは有効に
自動車を加速させることができることになる。

以上の実施例において、第１のリリーフ弁４、第２の
リリーフ弁4aおよびオン・オフ弁６は、上記のように、
吐出管路1bにおける設定圧力を設定する圧力設定手段と
なっている。それは吐出管路1bにおける最高圧力を所定
の許容最大圧力か大気圧かのいずれかに選択設定するも
のでる。

しかし、この圧力設定手段は、例えばリリーフ弁４に
おけるパイロット管路4bの設定圧力を電磁比例制御弁に
よってアナログ的に連続変化させるものであってもよ
い。

また、圧力設定手段は、従来におけるリリーフ弁８の
ようにその設定圧力が一定のものであってもよい。

唯、その圧力設定手段が段階的にあるいはアナログ的
に調整できるものであるときは、上述のエンジンブレー
キ時において、エンジンの回転速度が同じであっても、
油圧ポンプ１に生じさせる圧力負荷を連続的に変化させ
て、そのエンジンブレーキ能力を制御することが可能に
なる有利さがある。

また、上記第１図における実施例においては、油圧ポ
ンプモータ５によってエンジンブレーキ時における油圧
ポンプ１の負荷動力をエネルギ回収している。

しかし、従来、ラジエータ冷却の必要の無いエンジン
ブレーキ時において、エネルギ回収することなく、冷却
ファン2bを駆動してその駆動エネルギを消費させていた
のである。

本発明は、そのエンジンブレーキ時に管路1cを絞っ
て、エンジン回転速度の低い状態においても、従来以上
のエンジンブレーキがかかるものである。したがって、
そのエンジンブレーキ能力向上の目的のみからすると、
上記エネルギ回収は必ずしも必要ではない。

また、エンジンブレーキ・エネルギを電気エネルギに
変換して回収し、その自動車の加速時にその回収エネル
ギを再利用しているが、この電気エネルギは、必ずしも
自動車の加速に再利用するのではなく、他の電力利用に
供するものであってもよい。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明における効果
は下記のとおりである。

（１）請求項１の発明については、冷却ファンの油圧駆
動装置において、油圧ポンプ１の吐出管路を絞ることに
よって、エンジン回転速度とは無関係に、エンジンにお
ける負荷抵抗を高め、そのことによってエンジンブレー
キ能力の向上を図ることが可能となる。

（２）請求項２の発明については、請求項１における効
果に加え、請求項１において油圧ポンプ１の吐出管路を
絞ることによって生じた高油圧エネルギを電気エネルギ
に変換回収することは、その回収分について、ブレーキ
・エネルギの有効利用を図ることが可能となる。

（３）請求項３の発明については、請求項１における油
圧ポンプ１の吐出管路に設けた圧力設定手段を、ラジエ
ータ水温の低いとき、その設定値を大気圧に設定できる
構成とし、そのラジエータ水温の低いとき冷却ファン2b
の回転を停止させて、有効にラジエータ水温を高めるこ
とが可能となる。

また、請求項３の場合、エンジンブレーキ時において
その圧力設定手段の設定圧力を高めることができるか
ら、そのエンジンブレーキ時において、油圧ポンプ１に
おける吐出管路を絞ることと同時に、その圧力設定手段
の設定圧力を高め、そのことによって、そのエンジンブ
レーキ能力を向上させることが可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における冷却ファンの駆動方法を実施
するに必要な冷却ファンの油圧駆動装置をシステム図に
よって示したものであり、第２図は、従来における冷却
ファンの油圧駆動装置をシステム図によって示したもの
である。 実施例に使用した主な符号は下記のとおりである。 1:油圧ポンプ、1b……吐出管路、2:油圧モータ、2b:冷
却ファン、3:切換弁、４および4a:リリーフ弁、5:油圧
ポンプモータ、5b:モータ・ジェネレータ。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンによって駆動される油圧ポンプか
   らの吐出圧油によって駆動される油圧モータは、該エン
   ジンの冷却水を冷却するラジエータの空冷ファンを駆動
   し、その油圧ポンプからの吐出管路に圧力設定手段を設
   けた油圧駆動において、 エンジンブレーキ時には、前記圧力設定手段から前記油
   圧モータまでの間の前記吐出管路を絞ってそのエンジン
   の駆動負荷を高め、通常の走行時にはその吐出管路のそ
   の絞りを開いて、その油圧ポンプからの吐出圧油によっ
   て前記冷却ファンを駆動するようにしたことを特徴とす
   る冷却ファンの駆動方法。
2. 【請求項２】エンジンブレーキ時において、油圧ポンプ
   から圧力設定手段までの間に生じた圧油によって、発電
   機に連動した他の油圧モータを駆動するようにした請求
   項１記載の冷却ファンの駆動方法。
3. 【請求項３】エンジンによって駆動される油圧ポンプか
   らの吐出圧油によって駆動される油圧モータは、該エン
   ジンの冷却水を冷却するラジエータの空冷ファンを駆動
   し、その油圧ポンプからの吐出管路に前記ラジエータ水
   温によってその圧力設定を調節する圧力設定手段を設け
   た油圧駆動において、 前記エンジンのエンジンブレーキ時には、前記圧力設定
   手段から前記油圧モータまでの間の前記吐出管路を絞り
   且つ前記圧力設定手段の設定圧も高めて、そのエンジン
   の駆動負荷を高め、 通常の走行時にはその吐出管路のその絞りを開いて、そ
   の油圧ポンプからの吐出圧油によって前記冷却ファンを
   駆動するようにしたことを特徴とする冷却ファンの駆動
   方法。