JP2004251445A - ビスカス式クラッチの回転駆動部の回転速度を調整する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動車の冷却システムのビスカス式クラッチの回転駆動部の回転速度を調整する装置において、より高い動作の信頼性を保証すること。
【解決手段】 装置は、ビスカス式クラッチに供給される有効な流体量を調整信号に応じて制御する調整ユニットと、回転速度目標値と測定された回転速度現在値との調整誤差に応じて調整ユニットに調整信号を送る調整器とを備える。調整ユニットに、調整器（２０）の調整信号が送られる第１のスイッチ位置と目標値調整信号（ＧＰＷＭ）が送られる第２スイッチ位置との間で切換え可能であるスイッチ・ユニット（２８）を介して、調整信号（１０）が送られる。測定された回転速度現在値（３２）が存在しない場合、スイッチ・ユニット（２８）は、第１のスイッチ位置から第２のスイッチ位置へと自動的に切り換えられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車の冷却システムのビスカス式クラッチの回転駆動部の回転速度を調整する装置に関し、特に冷却システムのファンの回転速度を調整する装置に関する。

自動車の冷却システムにおいて、冷却システムの駆動部である特にファンを自動車エンジンと連結し、エンジンによって駆動するために、ビスカス式クラッチ即ち流体摩擦クラッチが使用される。例えばファンのようなビスカス式クラッチの回転駆動部の回転速度を最適値に保つため、ビスカス式クラッチに供給される効果的な流体の量は、例えばバルブのような調整ユニットを介して制御される。

米国特許第６，０７９，５３６号から、測定された回転速度現在値に依存する調整信号を調整ユニットに送る調整器を利用して、ビスカス式クラッチの回転駆動部の回転速度を調整することが公知である。

本発明の目的は、より高い動作の信頼性が保証されるよう、冒頭に記載した種類の装置を改良することである。

上記の課題は、特許請求の範囲の請求項１の特徴を有する装置によって解決される。本発明の有利な実施の形態は、従属請求項に記載される。
本発明によってビスカス式クラッチの回転駆動部の回転速度は、一つには、測定された回転速度現在値が所定の回転速度目標値に調整される調整回路において、既知の方法で調整（閉ループ制御）される。しかし、この様な調整回路に加えて、回転速度を所定の回転速度目標値に制御（開ループ制御）することも可能である。そのため、調整ユニットには、２つのスイッチ位置の間で切換え可能であるスイッチ・ユニットを介して調整信号が送られる。第１のスイッチ位置では、調整ユニットに調整器の調整信号が送られるため、回転駆動部の回転速度は所定の値に調整される。第２のスイッチ位置では、調整ユニットに予め決められた調整信号が送られるため、測定された回転速度現在値のフィードバックはなされずに、回転速度は所定の目標値に制御される。回転駆動部の測定された回転速度現在値が存在しない場合、スイッチ・ユニットは自動的に第２のスイッチ位置へと切り換わる。

本発明の装置によって、冷却システムの動作の確実性が改良される。調整回路が故障なく動作している限り、回転速度ひいてはシステムの冷却は、所定の最適値に調整される。例えば回転速度現在値を測定するセンサの故障によって回転速度現在値が無くなると、装置は調整から制御へと切り換わるので、最適な条件に正確に調整されない場合でも、冷却システムのそれ以降の機能は保証される。

例えば米国特許第６，０７９，５３６号に記載されているような多くの用例では、ビスカス式クラッチのカスケード式調整が行われる。第１の温度調整器では、冷却システムの測定された現在の温度値及び自動車エンジンの動作条件から回転速度目標値が計算される。次に接続されている回転速度調整器は、ビスカス式クラッチの回転駆動部の回転速度現在値を上記の回転速度目標値に調整する。このような実施の形態においては、後続の回転速度の調整が行われるか否かに関わりなく、温度調整器における回転速度目標値の計算が同様の方法により同一のソフトウェアで実施できるという、本発明による更なる利点が生ずる。自動車の冷却システムにおいて、ビスカス式クラッチの回転駆動部の測定された回転速度現在値が存在する場合には、本発明に係る調整器により回転速度の調整が行われる。自動車の冷却システムがこのような回転速度現在値の測定機能を備えていない場合、スイッチ・ユニットは自動的に制御動作へと切り換わり、温度調整により予め決められた回転速度目標値に回転速度が制御される。その際、調整回路は機能しないままである。それによりエンジン・メーカーには、回転速度現在値の測定機能を有するビスカス式クラッチと、そのような回転速度現在値の測定機能を有さないビスカス式クラッチとで、同一の装置及び同一のソフトウェアを使用できるという利点が生じる。

次に、図面に示された実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。図１は、ビスカス式クラッチの回転駆動部の回転速度調整のための装置を概略的に示す。
自動車の冷却システムのファンは、ビスカス式クラッチ（流体摩擦クラッチ）を介して自動車のエンジンにより駆動される。ファンの回転速度は、ビスカス式クラッチの係合度（エンゲージメント）によって調整される。そのため、例えばバルブ・ユニットのような調整ユニットにより、ビスカス式クラッチの作動室に供給されて有効に作用する流体の量が制御される。調整ユニットは、温度調整器により予め決められた回転速度目標値に回転速度を調整するために、調整信号１０、特にパルス幅変調されたクロック信号ＰＷＭによって制御される。

制御特性図１２には、例えばエンジン回転速度１４（入力速度）及び温度調整器によって設定された係合要求１６（エンゲージメント・デマンド）であるエンジン・データが渡される。蓄積された特性図１２に基づいて、その大きさによりパルス幅変調された回転速度目標値調整信号ＧＰＷＭが計算される。この回転速度目標値調整信号ＧＰＷＭは、ＰＩＤ調整器として構成されている高速調整器２０の入力１８に送られる。更なる入力２２により、調整器２０には回転速度誤差信号２４（誤差速度）が送られる。この回転速度誤差信号２４は、センサによって測定されたビスカス式クラッチの回転駆動部の回転速度現在値と、回転速度目標値ＧＰＭＷとの調整誤差に相当するものである。調整器２０は、ＰＩＤ機能を用いて、送られた調整信号ＧＰＷＭを調整誤差（誤差速度）がゼロになるまで適合させる。調整器２０は、適合されたこの調整信号を、出力２６を経て調整ユニット用の調整信号として送出する。

調整ユニットの前には、２つのスイッチ位置を備えたスイッチ・ユニット２８（スイッチ）が配置される。第１のスイッチ位置では、調整器２０の出力２６により、調整ユニットへの調整信号が送られる。図面に記載されている第２のスイッチ位置では、制御特性図１２の回転速度目標値調整信号ＧＰＷＭが、調整器２０をブリッジするバイパス線を介して調整ユニットに直接送られる。

スイッチ・ユニット２８は、制御入力３０を介して第１スイッチ位置と第２スイッチ位置との間で切換えられる。そのために、センサによってビスカス式クラッチの回転駆動部で測定された回転速度現在値信号３２（ファン速度）が、差動演算増幅器３４（比較演算器）に送られる。差動演算増幅器３４はゼロ・レベルとの比較によって、回転速度現在値信号３２が存在するか否かを確認する。回転速度現在値信号３２が存在する場合は、差動演算増幅器３４がスイッチ・ユニット２８を第１のスイッチ位置に切り換えるので、調整器２０の閉じた調整回路が作動して、ビスカス式クラッチの回転駆動部の回転速度を回転速度目標値ＧＰＷＭに調整する。差動演算増幅器３４が回転速度現在値信号３２の存在を確認できなかった場合、差動演算増幅器３４はスイッチ・ユニット２８を第２のスイッチ位置に切換える。この場合、調整器２０がブリッジされ、調整ユニットは制御特性図１２の回転速度目標値ＧＰＷＭに対応して制御される。

ビスカス式クラッチが回転駆動部の回転速度を測定するためのセンサを備えている場合、回転速度は調整器２０の閉じた調整回路を介して所定の目標値に調整され得る。センサが止まった場合、当該装置は自動的に切り換わり、ビスカス式クラッチの回転速度を所定の回転速度目標値に制御する。ビスカス式クラッチの回転駆動部の回転速度現在値を測定するためのセンサを備えていないビスカス式クラッチが本装置によって制御されると、回転速度現在値信号３２は出現せず、本装置は調整器２０の調整回路なしで自動的に動作する。

図１は、ビスカス式クラッチの回転駆動部の回転速度を調整するための装置を概略的に示す。

符号の説明

１０ 調整信号、１２ 制御特性図、１４ 入力速度、１６ 係合要求、１８ ＧＰＷＭ、２０ 調整器、２２ 入力、２４ 誤差速度、２６ 出力、２８ スイッチ、３０ 制御入力、３２ ファン速度、３４ 差動演算増幅器。

Claims (3)

1. 自動車の冷却システムのビスカス式クラッチ（流体摩擦クラッチ）の回転駆動部の回転速度、特に冷却システムのファンの回転速度を調整するための装置であって、
   前記ビスカス式クラッチに供給される有効な流体量を調整信号に応じて制御する調整ユニットと、
   回転速度目標値と測定された回転速度現在値との調整誤差に応じて前記調整ユニットに前記調整信号を送る調整器と、
   を備え、
   前記調整器（２０）の前記調整信号が送られる第１のスイッチ位置と目標値調整信号（ＧＰＷＭ）が送られる第２スイッチ位置との間で切換え可能であるスイッチ・ユニット（２８）を介して、前記調整ユニットに前記調整信号（１０）が送られ、
   測定された回転速度現在値（３２）が存在しない場合には、前記スイッチ・ユニット（２８）が、前記第１のスイッチ位置から前記第２のスイッチ位置へと自動的に切り換えられることを特徴とする装置。
2. 請求項１記載の装置であって、制御特性図（１２）が、前記自動車の動作データ（１４、１６）に基づいて回転速度目標値調整信号（ＧＰＷＭ）を計算し、該回転速度目標値調整信号（ＧＰＷＭ）が一方では前記調整器（２０）に送られ、他方では前記第２のスイッチ位置にある前記スイッチ・ユニット（２８）を介して前記調整ユニットに直接送られることを特徴とする装置。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載された装置であって、演算増幅器（３４）が前記回転速度現在値信号（３２）の有無を確認し、それに応じて前記スイッチ・ユニット（２８）を切り換えることを特徴とする装置。

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