JP3760275B2 - 液圧駆動アセンブリ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンによって駆動される車両に関連した補助的機能をサポートするための液圧駆動アセンブリに関する。より詳細には、本発明は、システムの駆動条件に一致するように、出力流量を変えることができるように、容積可変形ポンプを利用することにより、効率を改善する液圧駆動システムに関する。本発明は、道路用車両において、冷却ファンまたはコンプレッサをスムーズかつ効率的に作動させるのに適するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両に動力を供給するために、内燃機関を含む種々のエンジンを利用できる。車両に動力を与えるプロセスでは、エンジンはかなりの熱を発生する。
従って、車両で実行しなければならない共通する補助的機能として、ファンシステムによりエンジンを冷却することが一般に行われている。かかるファンシステムは、一般にファンを備え、このファンは、間欠的に、または連続的にラジエータに空気を通過させる。
その他の補助的機能は、エンジンから動力を引き出すことによっても達成できる。例えば、空調、冷却、またはブレーキシステムのためにコンプレッサを駆動できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、補助的機能装置として、２つの形の駆動システムが存在する。１つの形では、ダイレクトベルト駆動装置を利用し、必要に応じて、駆動装置をオンオフするように、電磁クラッチまたは空気クラッチによって切り替える。ベルト駆動装置を使用する場合、補助的駆動装置は、急激なフル状態のオンオフ動作に限られる。このような離散的かつ急激な作動は、一般にノイズが大きく、部品の摩耗も大きく、メンテナンスも必要となる。更にベルト駆動装置は、実際の補助的システム条件に一致するように、ダイナミックに調節できない。従って、低エンジン速度で最大出力を必要とするようなシステムは、高いエンジン速度で、余裕のある出力を不充分にしか発生できない大きな部品を有することとなる。
【０００４】
第２の形の補助駆動システムは、オンオフの切り換え、または変調を行うためのバイパスバルブ、すなわちダンプバルブを備えた容積固定形液圧ポンプを内蔵している。
このような容積固定形ポンプは、実際の補助的システムの条件と無関係な流量を発生する。このことは、最低エンジン速度で最大出力条件を発生するような大きさのポンプの時に、このポンプは、高いエンジン速度で余分な流量を発生することを意味している。
すべての余分な流れは、非効率的にリザーバへ戻されるように向きが変えられる。更に変調が必要な場合には、制御バルブを増設する必要がある。ベルト駆動システムと同じように、容積固定形ポンプの液圧駆動装置は、出力流量を補助システムの条件に効率的に一致させることができない。
【０００５】
本発明の主な課題は、出力を、補助システム条件に一致させうる液圧駆動システムを提供することにある。
【０００６】
本発明の別の課題は、エンジン冷却ファンのための改良された液圧駆動システムを提供することにある。
【０００７】
本発明の別の課題は、ファンまたはその他の補助装置を離して取り付けることができる液圧駆動システムを提供することにある。
【０００８】
本発明の別の課題は、容積可変形ポンプと、ファンまたはその他の補助装置を駆動するための液圧モータを含む、閉ループ液圧回路を備える液圧駆動システムを提供することにある。
【０００９】
本発明の別の課題は、補助液圧回路からオイルを再循環し、補給コイルのための閉ループにオイルを注入する液圧駆動システムを提供することにある。
【００１０】
本発明の別の課題は、液圧リザーバの容積が小さくてすむ液圧駆動システムを提供することにある。
【００１１】
以下の説明により、当業者には、上記およびそれ以外の課題は明らかとなると思う。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、冷却ファン、コンプレッサ、オルタネータ等を含む（必ずしもこれらのみに限定されるわけではない）補助装置をサポートするための液圧駆動アセンブリに関する。
本発明の特徴は、エンジンのコンピュータまたはマイクロプロセッサからの信号に基づき、補助装置を駆動するための液圧モータを備える閉回路内で、電子的に制御される容積可変形のポンプを設けることにある。例えば温度センサが冷却が必要なことをマイクロプロセッサに示すと、エンジンのラジエータ冷却ファンを駆動できる。この補助装置は、スムーズにランプ制御しながらオンオフされる。
【００１３】
本発明の別の特徴は、閉回路ループ内の損失分を補うように、補助回路、例えばパワーステアリング回路から排出された流体を利用することにある。補助駆動のために、従来のような開回路ではなく、閉回路を使用し、このように閉回路を補うことにより、より小さいリザーバを使用することが可能となる。その結果、コストおよび重量を大幅に節約できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図面では、本発明の液圧駆動システムすなわちアセンブリ全体を符号（１０）で示している。液圧駆動アセンブリ（１０）は、電子的に制御される容積可変形ポンプ（１２）を含み、この容積可変形ポンプ（１２）は、液圧モータ（１４）を備える閉ループ回路（１３）に流体によって接続されており、液圧モータ（１４）は、補助装置、例えばファンを駆動する。液圧モータ（１４）は、キャビテーション防止用チェックバルブ（１８）を備える容積固定モータであることが好ましい。この閉ループ回路（１３）は、熱交換機（２０）とフィルタ（２２）を含んでいる。
【００１５】
容積可変形ポンプ（１２）の入力シャフト（２４）には、これを駆動するようにエンジン（２３）が接続されている。このエンジンには、複数のセンサ（図示せず）からの車輌のシステムパラメータ信号を受信するマイクロプロセッサ（２５）が装備されている。
【００１６】
エンジン（２３）は、駆動接続装置（２４Ａ）により、容積可変形ポンプ（１２）から離間した補助ポンプ（２６）を駆動する。この補助ポンプ（２６）は、容積固定形ポンプであり、リザーバ（２８）から流体を吸引し、優先流れ分割器（３０）を通して、第１の優先度で流体をパワーステアリング回路（３２）へポンプ送りし、第１の優先度で、補助回路（Ａ２）へポンプ送りする。このため、補助ポンプ（２６）を、以下パワーステアリングポンプとも称す。
優先流れ分割器（３０）は、この分割器に連動し、優先機能を果たすための最大圧力を設定するためのレリーフバルブ（３１）を利用している。
【００１７】
パワーステアリング回路（３２）は、車両のステアリング機構のために流体動力を発生する。補助回路（Ａ２）は、リフト機構または流体により駆動される装置（これらに限定されるわけではない）を含む種々の機能装置のために、流体の動力を発生できる。
図１では、パワーステアリング回路（３２）は、再循環回路（３４）を含み、この再循環回路（３４）は、液圧モータ（１４）の下流部、好ましくは熱交換機（２０）の上流部で、パワーステアリングアクチュエータ（３３）の排出出口を、流体により閉ループ回路（１３）に接続している。
【００１８】
本発明の再循環回路（３４）は、フィルタ保護レリーフバルブ（３６）と、チャージレリーフバルブ（３８）とを含んでいる。一般に、チャージレリーフバルブの設定値よりも１平方センチ当たり５．２７ｋｇ（７５ｐｓｉ）高く設定されるフィルタ保護レリーフバルブ（３６）は、低温始動時におけるフィルタ（２２）に過度の圧力が加わることを防止する。第２優先補助回路（Ａ２）は、最大圧力を制限するレリーフバルブ（３９）を含んでいる。
【００１９】
容積可変形ポンプ（１２）の出力回路には別の補助回路（Ａ３）が接続されている。この補助回路は、補助機能装置に対して可変レートで流体パワーを供給するのに使用される。補助機能装置としては、電気オルタネータまたは発電駆動装置、空調冷却コンプレッサ駆動装置、ブレーキ用空気コンプレッサ駆動装置が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
【００２０】
容積可変形ポンプ（１２）には、電子制御バルブ（４２）が連動するように接続されている。この電子制御バルブ（４２）は、車両のマイクロプロセッサ（２５）からの電子信号（４４）を受信する。容積可変形ポンプ（１２）の出力には制御バルブ（４２）が接続されており、接続ラインにオリフィス（４６）が設けられている。
【００２１】
オリフィス（４６）の下流部において、制御バルブ（４２）に２つの液圧制御バルブ（４８）（５０）が接続されている。
これらバルブ（４８）（５０）は、圧力可変補償／負荷検出システム（５１）を構成している。これらバルブ（４８）（５０）は、基本的には、３方向の２ポジションスプールバルブであり、一つの位置に向かって調節自在に押圧されている。バルブ（４８）（５０）は、容積可変形ポンプ（１２）に直接取り付けることが好ましく、バルブ（４８）は負荷を検出し、バルブ（５０）は圧力を補償するようになっている。
【００２２】
バルブ（５０）は、容積可変形ポンプ（１２）の容積可変手段に流体により接続されている。ポンプのこの容積可変手段は、従来の斜板（詳細には図示していないが容積可変形ポンプ（１２）を通る長い矢印によりシンボルとして表示されている）と、この斜板に従来通り連動自在に接続されたサーボ手段（５２）とを含んでいる。バルブ（４８）（５０）は、通路（５４）を介し流体により接続されている。導管すなわち通路（５６）が、制御バルブ（４８）と電子制御バルブ（４２）とを接続している。
【００２３】
容積可変形ポンプ（１２）から液圧モータ（１４）への流体の押しのけ量を徐々に調節するように、バルブ（４８）（５０）およびオリフィス（４６）が配置されている。従って、電子制御装置（４０）は、マイクロプロセッサ（２５）によりモニタされる種々のシステムパラメータに応答して、ファンモータ１４を徐々に駆動するようになっている。このようなシステムの応答は、従来の急激にオンオフするファンモータ動作とは異なっている。
【００２４】
作動時に、流体駆動アセンブリ（１０）には、パワーステアリングポンプ（２６）によりパワーステアリングアクチュエータ（３３）からの再循環流体が供給される。この供給圧力は、供給レリーフバルブ（３８）により設定される。
パワーステアリングポンプ（２６）からの流れの一部は、優先流れ分割器（３０）を通過し、パワーステアリングアクチュエータ（３３）を駆動する。このパワーステアリングアクチュエータ（３３）から排出された流体は導管（３４）を通って閉ループ回路（１３）へ戻り、流体の損失に対する補充を助ける。
ステアリング回路（３２）への優先流れの要求が一旦満たされると、パワーステアリングポンプ（２６）からの余分な流れを、他の用途、例えば第２補助回路（Ａ２）に利用できる。他方、第１補助回路（Ａ３）は、容積可変形ポンプ（１２）からオイルを受けるが、これは、容積可変形ポンプ（１２）が正の押しのけ量を有する場合に限られる。
【００２５】
容積可変形ポンプ（１２）は、液圧モータ（１４）に対して押しのけ量可変の流体の流れも提供する。電子制御バルブ（４２）は、マイクロプロセッサ（２５）からの電子信号（４４）に従い、容積可変形ポンプ（１２）の押しのけ量を調節する。バルブ（４２）（４８）（５０）は、容積可変形ポンプ（１２）の押しのけ量を比較的スムーズに変化させるようになっている。
図示のファン駆動システムに対しては、エンジン冷却水内に配置された温度センサ（図示せず）から信号を発生できる。この電子制御論理回路は、温度センサおよびマイクロプロセッサ（２５）が更に冷却する必要があると判断する限り、容積可変形ポンプ（１２）が流体を押しのけ、液圧モータ（１４）を駆動するようになっている。
電子制御バルブ（４２）には、制御信号（４４）の電流がゼロの時に、図示の位置に、スプリングによって押圧されるようになっている。制御バルブ（４２）がこの位置にある状態において、冷却の必要が低下したことを示す非ゼロ信号がマイクロプロセッサ（２５）に送られるまで、液圧モータ（１４）は連続的に作動する。
次に制御バルブ（４２）は、スプリングに抗して、最上位置へ向かって信号に比例して移動する。これに応答して、液圧モータ（１４）はランプ状にオンオフし、望ましくないノイズの大きい作動を防止する。
【００２６】
この液圧駆動システムの閉ループ回路により、このシステムは、少ない容積の液圧流体（およびより小さいリザーバ）で作動できる。その理由は、このような回路を使用しない場合、リザーバを通過させる必要がある流体の一部を、閉ループ内の流体の損失分を補うように向け直すからである。
電子的に制御される容積可変形ポンプ（１２）は、冷却ファン以外の補助システム、例えば空調冷却液コンプレッサに流体の動力を提供できる。この場合、冷却液回路内の圧力を検出し、要求時にコンプレッサのモータへ流体を押しのけるよう、容積可変形ポンプ（１２）に信号を送る電子制御論理回路にこの圧力を送ることとなる。
【００２７】
図２は、本発明の別の実施例を示しており、この実施例は、２つの点で図１の実施例と異なっている。
第１に、マイクロプロセッサ（２５）は、エンジンに取り付けられているのではなく、エンジンから離間されている。これにより、車両全体の設計上のフレキシビリティが大きくなり、マイクロプロセッサをエンジンの熱から離間させることができ、マイクロプロセッサを、もともとマイクロプロセッサの設けられていない車両に後付けできるようになる。
第２に、補助ポンプ（２６）は容積可変形ポンプ（１２）に取り付けられており、容積可変形ポンプ（１２）の入力シャフトによって駆動される。このような一体化されたパッケージは、スペースを節約し、エンジンからの駆動接続装置を大幅に簡略化し、必要な外部接続装置の数を少なくする。
当然ながら、図１の実施例に、上記２つの特徴の一方だけを設けることにより、別の形の実施例とすることも可能である。
【００２８】
従って、本発明は、少なくとも上記課題を解決するものであることが理解されると思う。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液圧駆動システムまたはアセンブリの略図である。
【図２】本発明の液圧駆動システムまたはアセンブリの別の実施例の略図である。
【符号の説明】
Ａ２ 補助回路
Ａ３ 別の補助回路
１０ 液圧駆動システムまたはアセンブリ
１２ 容積可変形ポンプ
１３ 閉ループ回路
１４ 液圧モータ
１６ 補助装置
１８ チェックバルブ
２０ 熱交換機
２２ フィルタ
２３ エンジン
２４ 入力シャフト
２４Ａ 駆動接続装置
２５ マイクロプロセッサ
２６ 補助ポンプ
２８ リザーバ
３０ 優先流れ分割器
３１ レリーフバルブ
３２ パワーステアリング回路
３３ パワーステアリングアクチュエータ
３４ 再循環回路
３６ フィルタ保護レリーフバルブ
４２ 電子制御バルブ
４４ 電子信号
４６ オリフィス
４８、５０ 制御バルブ

Claims (2)

1. 電子制御式容積可変形ポンプと、閉ループ回路内において、流体によりポンプに接続されており、ポンプからの出力流れを受けて、補助装置を駆動する液圧モータと、流体リザーバと、このリザーバに作動的に接続されており、リザーバから流体を吸引し、この流体を閉ループ回路に供給し、回路内の流体の損失に対して流体を補充するための補助ポンプとを備え、補助ポンプは、リザーバから流体を吸引し、優先流れ分割器を通して、第１の優先度で流体をパワーステアリング回路へポンプ送りし、第２の優先度で補助回路へポンプ送りし、容積可変形ポンプには第２の補助回路が接続されており、第２の補助回路は、補助機能装置に対して可変レートで流体パワーを供給するようになっている、液圧駆動アセンブリ。
2. 容積可変形ポンプと、閉ループ回路内において流体によりポンプに接続されており、ポンプからの出力流れを受けて、補助装置を駆動する液圧モータと、流体リザーバと、ポンプ、リザーバおよびモータに作動的に接続されており、リザーバからの流体を吸引し、この流体を閉ループ回路に供給し、回路内の流体の損失に対して流体を補充するための補助ポンプと、モータの下流部において、閉ループ回路に流体により接続された再循環通路を有する補助ポンプに、流体により接続された補助液圧回路とを備え、補助ポンプは、リザーバから流体を吸引し、優先流れ分割器を通して、第１の優先度で流体をパワーステアリング回路へポンプ送りし、第２の優先度で補助回路へポンプ送りし、容積可変形ポンプには第２の補助回路が接続されており、第２の補助回路は、補助機能装置に対して可変レートで流体パワーを供給するようになっており、電子制御バルブが容量可変形ポンプに接続され、液圧モータの動作を制御するために、コンピュータからの電子信号が入力されるようになっている液圧駆動アセンブリ。

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