JP2000186552A - 車両用冷却装置 - Google Patents

車両用冷却装置

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JP2000186552A
JP2000186552A JP10365796A JP36579698A JP2000186552A JP 2000186552 A JP2000186552 A JP 2000186552A JP 10365796 A JP10365796 A JP 10365796A JP 36579698 A JP36579698 A JP 36579698A JP 2000186552 A JP2000186552 A JP 2000186552A
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cooling
cooling fan
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Seiya Tanaka
誠也 田中
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Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 所望の冷却効果を確保しつつ、冷却ファンの
回転に伴う騒音低減及び冷却ファン駆動の為の動力の省
動力化を図ることができる車両用冷却装置を提供する。 【解決手段】 電磁クラッチ16を介してエンジン10
により駆動される第1冷却ファン15と電動モータ31
により駆動される第2冷却ファン30とを設け、冷却水
温を検出する水温センサ41及びエンジン回転数を検出
する回転センサ40の各検出値に応じて電磁クラッチの
断続駆動を制御すると共に、水温センサ41及び冷媒圧
力を検出する圧力センサ42の各検出値に応じて前記電
動モータの駆動を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用エンジンの
ラジエータ及び車両用空調装置のコンデンサを強制的に
冷却する冷却ファンを備えた車両用冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の車両用冷却装置として
は、例えば、特開昭62−72933号公報に開示され
るような電磁クラッチ式のものと、実開平5−7759
8号公報に開示されるような電動モータ式のものが知ら
れている。
【0003】前者の電磁クラッチ式の車両用冷却装置に
おいては、冷却ファンとエンジンの駆動軸とが電磁クラ
ッチを介して断続可能に連結されていて、一般に、空調
装置の冷媒圧力が所定圧よりも低く、且つエンジン冷却
水温が所定温度以上の時、及び冷媒圧力が所定圧力以上
の時に冷却ファンと駆動軸を連結するように電磁クラッ
チが駆動制御される(オン作動される)ように構成され
ている。
【0004】又、後者の電動モータ式の車両用冷却装置
においては、冷却ファンが電動モータにより回転駆動さ
れるように構成されていて、一般に、空調装置の冷媒圧
力が所定圧よりも低く、且つエンジン冷却水温が所定温
度以上の時、及び冷媒圧力が所定圧力以上の時に電動モ
ータにより冷却ファンが回転駆動される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、この
種の車両用冷却装置においては、冷却ファンの回転に伴
う騒音の規制強化及び冷却ファン駆動の為の省動力化が
要求されている。
【0006】しかしながら、上記した電磁クラッチ式の
装置においては、冷媒圧力が所定圧力よりも低い時に、
冷却水温が所定温度以上となると、電磁クラッチがオン
作動して冷却ファンがエンジンにより回転駆動されるた
め、エンジンの高回転時の騒音が大きく、上記要求を満
足することができない。更に、冷媒圧力が所定圧力より
も低い時に、冷却水温が所定温度以上となると、エンジ
ン回転数の高低に係らず、電磁クラッチがオン作動され
るため、エンジン回転数が高い状態の頻度が高いと、エ
ンジン回転数が高い状態で電磁クラッチがオン−オフ作
動を繰り返すこととなり、その結果、電磁クラッチの接
合面の摩耗が増加して電磁クラッチの伝達効率が低下
し、所望の冷却効果が得られなくなる恐れがあるという
問題があった。
【0007】又、上記した電動モータ式の装置において
は、電磁クラッチ式の装置に比し騒音を低減することが
できるものの、電動モータが大型化し電動モータの駆動
のための消費電力が大きくなるため、上記した冷却ファ
ン駆動の為の省動力化の要求を満足できない。
【0008】ゆえに、本発明は、所望の冷却効果を確保
しつつ、冷却ファンの回転に伴う騒音低減及び冷却ファ
ン駆動の為の動力の省動力化を図ることができる車両用
冷却装置を提供することを、その課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に講じた請求項1の発明の技術的手段は、当該車両用冷
却装置を、車両用エンジンのラジエータ及び車両用空調
装置のコンデンサの近傍に設けられる第1冷却ファン及
び第2冷却ファンと、前記エンジンの駆動軸と前記第1
冷却ファンの連結を断続可能な電磁クラッチと、前記第
2冷却ファンを回転駆動可能な電動モータと、前記エン
ジンの回転数を検出する回転数検出手段と、前記エンジ
ンの冷却水温を検出する冷却水温検出手段と、前記空調
装置の冷媒圧力を検出する冷媒圧力検出手段と、前記冷
却水温検出手段及び前記回転数検出手段の各検出値に応
じて前記電磁クラッチの断続駆動を制御すると共に、前
記冷却水温検出手段及び前記冷媒圧力検出手段の各検出
値に応じて前記電動モータの駆動を制御する駆動制御手
段とを備えた構成とすることである。
【0010】上記した手段によれば、駆動制御手段によ
り電磁クラッチの断続駆動(オン−オフ作動)が冷却水
温及びエンジン回転数に応じて制御されると共に電動モ
ータの駆動が冷却水温及び冷媒圧力に応じて制御され
る。このため、高いエンジン回転数にて電磁クラッチの
オン作動の頻度を低減して電磁クラッチの接合面の摩耗
を抑え、電磁クラッチの耐久性の向上及び騒音の増大の
防止を図りつつ、電磁クラッチのオフ作動領域を補うよ
うに電動モータを駆動することで所望の冷却効果が確保
される。
【0011】また、電動モータにより駆動される第2冷
却ファンを、電動モータに比べて消費電力が小さい電磁
クラッチを介して回転駆動される第1冷却ファンと併用
することで、電動モータの小型化が図れ、その結果、消
費電力を著しく低減できて省動力化が図られる。
【0012】上記した請求項1の発明の手段において
は、請求項2に記載のように、前記駆動制御手段を、前
記回転数検出手段の検出値が所定回転数未満、且つ前記
冷却水温検出手段の検出値が第1所定温度以上の時、及
び前記回転数検出手段の検出値が所定回転数以上、且つ
前記冷却水温検出手段の検出値が前記第1所定温度より
も高い第2所定温度以上の時に、前記駆動軸と前記第1
冷却ファンとを連結するように前記電磁クラッチを駆動
すると共に、前記冷却水温検出手段の検出値が前記第2
所定温度以上の時、及び前記冷媒圧力検出手段の検出値
が所定圧力以上の時に前記電動モータを駆動するように
構成するのが望ましい。
【0013】更に、請求項3に記載のように、前記駆動
制御手段を、前記回転数検出手段の検出値の変化率を算
出し、前記回転数検出手段の検出値が前記所定回転数を
超える際の前記変化率が所定変化率以上の時、その後の
前記回転数検出手段の検出値と前記所定回転数との大小
判定を所定時間だけ禁止するように構成するのが望まし
い。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明に車両用冷却装置の
一実施形態を図面に基づき、説明する。
【0015】図1において、エンジン10のクランクシ
ャフト11に固定されるクランクプーリ12とエンジン
10に回転可能に支承される駆動プーリ14との間に
は、エンジン10のクランクシャフト11の回転動力が
駆動プーリ14に伝達されるようにベルト13が張架さ
れている。駆動プーリ14には、周知の電磁クラッチ1
6を介して第1冷却ファン15の駆動軸15aが断続可
能に連結されていて、後述するように電磁クラッチ16
がオン作動されると、第1冷却ファン15が駆動プーリ
14と共にエンジン10のクランクシャフト11からの
回転動力により回転駆動されるように構成されている。
【0016】第1冷却ファン15の前方には、エンジン
10の冷却水が冷却の為に循環されるラジエータ20と
図示しない空調装置の冷媒が冷却の為に循環されるコン
デンサ21が配設され、図示しない車体に固定されてい
る。ラジエータ20のエンジン10側の面には、第1冷
却ファン15の周囲を取り囲み、コンデンサ21及びラ
ジエータ20を通過した空気を第1冷却ファン15に導
く円筒状の第1導入部22aと第1導入部22aとほぼ
同形状の第2導入部22bを有するシュラウド22が固
定されている。シュラウド22の第2導入部22b内に
は、電動モータ31により回転駆動される第2冷却ファ
ン30が配設されている。尚、電動モータ31はシュラ
ウド22に固定されている。
【0017】本実施形態においては、電磁クラッチ16
のオン−オフ作動が、エンジン10の回転数NEを検出
する回転センサ40とエンジン10の冷却水温Twを検
出する水温センサ41の各検出値に応じて、制御装置5
0に記憶された図2に示す制御マップに基づき、制御装
置50により制御される。また、電動モータ31のオン
−オフ作動が、図示しない空調装置の冷媒圧力Hpを検
出する圧力センサ42と水温センサ41の各検出値に応
じて、制御装置50に記憶された図3に示す制御マップ
に基づき、制御装置50により制御される。尚、制御装
置50は所定の周期で各センサの検出値を読み込み、制
御マップに基づき上記制御を実行すると共に、回転セン
サ40が検出する回転数NEの変化率ΔNを算出する。
【0018】以上の構成からなる本実施形態の作用を説
明する。
【0019】エンジン10が始動されて、エンジン回転
数NEが所定回転数N1(例えば、1000rpm)未
満、且つ冷却水温Twが第1所定温度T1(例えば、9
0℃)未満である時には、制御装置50により電磁クラ
ッチ16はオフ状態に保たれ、第1冷却ファン15は回
転しない。その後、エンジン回転数NEが所定回転数N
1未満の状態で、冷却水温Twが第1所定温度T1以上
となると、制御装置50により電磁クラッチ16がオン
作動されて第1冷却ファン15が回転駆動され、ラジエ
ータ20及びコンデンサ21が強制冷却される。
【0020】本実施形態においては、エンジン回転数N
Eが所定回転数N1以上の時には、冷却水温Twが第1
所定温度T1よりも高い第2所定温度T2(例えば、1
00℃)以上になるまで、電磁クラッチ16は制御装置
50によりオフ状態に保たれる。これにより、エンジン
回転数NEが所定回転数N1よりも高い回転数にて、電
磁クラッチ16がオン作動される頻度が低減され、電磁
クラッチ16の接合面の負担が軽減されて電磁クラッチ
16の耐久性が向上される。この結果、エンジン回転数
が高い状態の頻度が高いエンジン運転状態であっても、
電磁クラッチ16の接合面の摩耗により電磁クラッチ1
6の伝達効率の低下が発生することを防止でき、第1冷
却ファン15の所望の冷却効果を確保することができ
る。更に、第1冷却ファン15が高回転で回転する頻度
を低減できて、第1冷却ファン15の高速回転に伴う騒
音の増大を防止することができる。尚、エンジン回転数
NEが所定回転数N1以上、且つ冷却水温Twが第2所
定温度T2以上の時には、電磁クラッチ16がオン作動
され、第1冷却ファン15によりラジエータ20(及び
コンデンサ21)が強制冷却されて、エンジン10のオ
ーバーヒートが回避される。
【0021】また、本実施形態においては、上記したよ
うにエンジン回転数NEが所定回転数N1未満、且つ冷
却水温Twが第1所定温度T1以上で第1冷却ファン1
5が回転駆動されている時に、エンジン回転数NEが上
昇して所定回転数N1以上となると、制御装置50にて
その時のエンジン回転数変化率ΔNと所定変化率ΔN1
との大小が判定される。この時、ΔN<ΔN1である
と、電磁クラッチ16がオフ作動されて、第1冷却ファ
ン15の回転が停止される。一方、ΔN≧ΔN1の時に
は、制御装置50は図4(a)に示すようにその後の所
定時間だけΔNとΔN1との大小判定を禁止する。これ
により、車両が停止から発進加速した場合に代表される
ような図4(a)、(b)に示す頻繁なエンジン回転数
の変化に対して、頻繁な電磁クラッチ16のオン−オフ
作動が回避され(図4(c)、(d)参照)、電磁クラ
ッチ16の耐久性が向上される。
【0022】一方、第2冷却ファン30は、冷媒圧力H
pが所定圧力Hp1未満且つ、冷却水温Twが第1所定
温度T1以上の時、及び冷媒圧力Hpが所定圧力Hp1
以上の時に、電動モータ31により回転駆動され、ラジ
エータ20及び21を強制冷却する。
【0023】これにより、エンジン回転数NEが所定回
転数N1以上、且つ冷却水温TwがT1≦Tw<T2の
時には第1冷却ファン15が回転しないものの、第2冷
却ファン30が回転されることで、騒音低減を図りつ
つ、所望の冷却効果が確保される。また、上記した従来
の電動モータ式の車両用冷却装置に比し、電動モータ3
1により駆動される第2冷却ファン30を、電動モータ
31に比べて消費電力が小さい電磁クラッチ16を介し
て回転駆動される第1冷却ファン15と併用すること
で、電動モータ31の小型化を図ることができ、消費電
力を著しく低減できて省動力化を図ることができる。
【0024】
【発明の効果】以上の如く、請求項1の発明によれば、
駆動制御手段により電磁クラッチの断続駆動(オン−オ
フ作動)が冷却水温及びエンジン回転数に応じて制御さ
れると共に電動モータの駆動が冷却水温及び冷媒圧力に
応じて制御される。このため、高いエンジン回転数にて
電磁クラッチのオン作動の頻度を低減して電磁クラッチ
の接合面の摩耗を抑え、電磁クラッチの耐久性の向上及
び騒音の増大の防止を図りつつ、電磁クラッチのオフ作
動領域を補うように電動モータを駆動して所望の冷却効
果を確保することができる。
【0025】また、電動モータにより駆動される第2冷
却ファンを、電動モータに比べて消費電力が小さい電磁
クラッチを介して回転駆動される第1冷却ファンと併用
することで、電動モータの小型化を図ることができ、消
費電力を著しく低減できて省動力化を図ることができ
る。
【0026】また、請求項2の発明によれば、冷却装置
の所望の冷却効果を確保しつつ、電動モータを効率良く
駆動させることができ、更に省動力化を図ることができ
る。
【0027】更に、請求項3の発明によれば、車両の発
進加速に代表されるような頻繁なエンジン回転数の変化
に対し、頻繁な電磁クラッチのオン−オフ作動を防止す
ることができ、更に電磁クラッチの耐久性を向上するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従った車両用冷却装置の一実施形態を
示す概略構成図である。
【図2】冷却水温とエンジン回転数から電磁クラッチの
オン−オフ作動を決定する制御マップである。
【図3】冷却水温と冷媒圧力から電動モータのオン−オ
フ作動を決定する制御マップである。
【図4】エンジン回転数が頻繁に変化する場合の電磁ク
ラッチの作動説明図である。
【符号の説明】
10 エンジン 11 クランクシャフト(駆動軸) 15 第1冷却ファン 16 電磁クラッチ 20 ラジエータ 21 コンデンサ 30 第2冷却ファン 31 電動モータ 40 回転センサ(回転数検出手段) 41 水温センサ(冷却水温検出手段) 42 圧力センサ(冷媒圧力検出手段) 50 制御装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両用エンジンのラジエータ及び車両用
    空調装置のコンデンサの近傍に設けられる第1冷却ファ
    ン及び第2冷却ファンと、前記エンジンの駆動軸と前記
    第1冷却ファンの連結を断続可能な電磁クラッチと、前
    記第2冷却ファンを回転駆動可能な電動モータと、前記
    エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、前記エ
    ンジンの冷却水温を検出する冷却水温検出手段と、前記
    空調装置の冷媒圧力を検出する冷媒圧力検出手段と、前
    記冷却水温検出手段及び前記回転数検出手段の各検出値
    に応じて前記電磁クラッチの断続駆動を制御すると共
    に、前記冷却水温検出手段及び前記冷媒圧力検出手段の
    各検出値に応じて前記電動モータの駆動を制御する駆動
    制御手段とを備えていることを特徴とする車両用冷却装
    置。
  2. 【請求項2】 前記駆動制御手段は、前記回転数検出手
    段の検出値が所定回転数未満、且つ前記冷却水温検出手
    段の検出値が第1所定温度以上の時、及び前記回転数検
    出手段の検出値が所定回転数以上、且つ前記冷却水温検
    出手段の検出値が前記第1所定温度よりも高い第2所定
    温度以上の時に、前記駆動軸と前記第1冷却ファンとを
    連結するように前記電磁クラッチを駆動すると共に、前
    記冷却水温検出手段の検出値が前記第2所定温度以上の
    時、及び前記冷媒圧力検出手段の検出値が所定圧力以上
    の時に前記電動モータを駆動することを特徴とする請求
    項1に記載の車両用冷却装置。
  3. 【請求項3】 前記駆動制御手段は、前記回転数検出手
    段の検出値の変化率を算出し、前記回転数検出手段の検
    出値が前記所定回転数を超える際の前記変化率が所定変
    化率以上の時、その後の前記回転数検出手段の検出値と
    前記所定回転数との大小判定を所定時間だけ禁止するこ
    とを特徴とする請求項2に記載の車両用冷却装置。
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