JP2008528354A - パワーステアリングギヤの冷却 - Google Patents

Abstract

本発明は、第一の面において、大型車両のパワーステアリングギヤ（１）に関し、該パワーステアリングギヤ（１）は、ハウジング（９）と、パワーステアリング流体のための流路と、該ハウジング（９）に取り付けられるか該ハウジングの一部である熱交換器（２）とを包含し、該熱交換器（２）は、該パワーステアリング流体のための第１流路と、該パワーステアリング流体と熱を交換するのに適した冷却液のための第２流路とを包含する。また本発明は、パワーステアリングギヤ（１）の冷却システム、冷却システムを有するパワーステアリングギヤ（１）を包含する大型車両、および大型車両のパワーステアリングギヤ（１）のパワーステアリング流体を冷却する方法に関する。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車のためのパワーステアリングギヤ、より詳しくはこの種のパワーステアリングギヤのための冷却システムに関連する。

自動車は、車両を操縦するのに必要な力を軽減するためパワーステアリング補助システムを採用することが多い。このようなシステムは概して、油圧流体などの流体を高圧でポンプ供給するパワーステアリングポンプを使用する。ポンプ供給圧力は車両の操縦力を補助するのに使用される。パワーステアリングポンプは使用時に熱を発生させ、これが流体を加熱する。この熱は、パワーステアリングギヤにおける高い磨耗と漏出のためステアリングギヤの寿命を縮めることがある。ステアリングギヤはまた、やはり熱を発生させるエンジンの付近に配置されることが多い。最近のトラックでは、ノイズを低減するためエンジンは封入され、これがエンジン周囲の熱を上昇させる。ステアリングギヤオイルを冷却するには、システムの高圧部分に熱交換システムを設置することが知られている。このような冷却のための周知のシステムは、エンジン冷却液のためラジエータで行われる液体冷却に類似した方法でポンプ流体が空気により冷却される空冷式熱交換器を含む。しかしこのような冷却システムは、低速またはアイドリング速度では非常に制限を受ける気流に大きく左右される。さらに、周囲の温度が高い時には冷却作用は不充分でもある。また、高圧のため設置に費用がかかるので、熱交換器を高圧部分に設置するのは不都合である。また、高圧部分の漏出は低圧部分よりも深刻である。

冷却速度を上昇させるため、エンジンからのエンジン冷却液を使用するシステムがある。このようなシステムの例は、ポンプハウジングを冷却するためパワーステアリングポンプハウジングの周囲に冷却ジャケットが設けられている特許文献１から周知である。この冷却ジャケットはステアリングポンプを冷却するが、比較的大型で、装置の複雑性を高める。

特許文献２および特許文献３は、流体を冷却するための一体型熱交換器を備える油圧流体容器を開示している。熱交換器はエンジン冷却液に接続されている。

特許文献４および特許文献５は、流体を冷却するための一体型冷却フィンを備える金属製油圧流体容器を開示している。この解決法は周囲の空気温度に左右される。

特許文献６は、冷却回路を構成するリターンチューブが必要よりもはるかに長いシステムを開示している。この解決法はリターンラインに高い損失を生じ、この損失を埋め合わせるのに大型のポンプを必要とする。

提示された解決法はすべて、場合によっては機能するが、主としてシステム重量、費用、装置複雑性を上昇させることによる様々な欠点が、そのすべてに見られる。

米国特許出願公開第２００３０１１６１０４号明細書（US20030116104） 欧州特許第１２１９５２６号明細書（EP1219526） 欧州特許第９６８９０２号明細書（EP968902） 米国特許第５５１３４９０号明細書（US5513490） 米国特許第５７１８２８１号明細書（US5718281） 米国特許第５００２１１７号明細書（US5002117）

本発明の目的は、自動車のパワーステアリング流体を冷却するための小型冷却システムを提供することである。すでに取り付けられたパワーステアリングシステムを改造してパワーステアリング流体の冷却を行うのに使用できる冷却システムを提供することは、本発明の別の目的である。

本発明は第一の面において、大型車両のためのパワーステアリングギヤに関連し、同パワーステアリングギヤは、ハウジングと、パワーステアリング流体のための流路と、ハウジングに取り付けられるかその一部である熱交換器とを包含し、熱交換器は、パワーステアリング流体のための第１流路と、パワーステアリング流体と熱を交換するのに適した冷却液のための第２流路とを包含する。

熱交換器は独立ユニットであるので、新パワーステアリングギヤの設計に一体化されることも、パワーステアリング流体の不充分な冷却についての問題が生じた時に、すでに使用されている稼働中システムの改造に使用されることも可能である。こうして本発明は、比較的安価で柔軟な解決法を提供する。すでに取り付けられたパワーステアリングシステムへ冷却システムを取り付けるオプションはさらに、納入時に顧客固有の必要性に合わせて新車を調整することを可能にする。

パワーステアリングギヤは、ポンプからパワーステアリング流体を受け取る高圧流体入口部分と、容器またはポンプへパワーステアリング流体を戻す低圧流体出口部分とを包含し、熱交換器は入口または出口部分に隣接して、あるいは入口または出口部分に取り付けられる。熱交換器が出口部分に取り付けられ、ゆえにシステムの低圧側の流体を冷却することが好ましい。

あるいは、パワーステアリングギヤを組み立てる時に、出口または入口部分が熱交換器を包含するように、熱交換器が入口または出口部分の一体的部分であって、さらに一層小型設計のパワーステアリングギヤを冷却することも可能である。

熱交換器は、冷却液のための入口および出口を備えるプレート冷却器を包含することが好ましく、冷却液は、このために専用ポンプにより熱交換器に供給される水でもよいが、冷却液は、パワーステアリングが取り付けられる車両のエンジンのエンジン冷却液であることが好ましい。こうして、冷却液がエンジンラジエータにより冷却されるように、熱交換器の入口および出口は車両のエンジンの冷却液システムに直接結合される。

冷却システムはさらに、パワーステアリング流体のさらに良好な冷却を行うための空冷手段を包含する。

第二の面によれば、本発明はパワーステアリングギヤのための冷却システムに関連し、同システムは、パワーステアリングギヤのハウジングに取り付けられるのに適するかハウジングの一部である熱交換器を包含するとともに、パワーステアリング流体と熱を交換するのに適した冷却液のための流路を包含する熱交換器を包含する。

熱交換器は、すでに稼動中のパワーステアリングギヤに取り付けられるのに適しているか、あるいはパワーステアリングギヤの一体的部分とすることも可能である。

熱交換器は、パワーステアリングギヤのパワーステアリング流体入口または出口に隣接して、あるいは入口または出口に熱交換器を取り付けるための手段を包含する。熱交換器は、パワーステアリングギヤのハウジングから突出する様々な入口または出口パイプスタブや他の部品を有する様々な種類のパワーステアリングギヤに熱交換器を取り付けることのできるアダプタプレートを包含する。こうして、アダプタプレートにより、様々な種類のパワーステアリングギヤに同じ種類の熱交換器を取り付けることができる。

熱交換器は、冷却液のための入口および出口を備えるプレート冷却器を包含し、上述したように、プレート冷却器は、パワーステアリングギヤが取り付けられる車両のエンジンからのエンジン冷却液を使用することが好ましい。

冷却システムは、パワーステアリング流体のさらに良好な冷却を行うための空冷手段を包含する。

第三の面によれば、本発明は、第一の面によるパワーステアリングギヤを包含するとともに第二の面による冷却システムを包含する大型車両に関連する。

第四の面によれば、本発明は大型車両のパワーステアリングギヤのパワーステアリング流体を冷却する方法に関連し、同方法は、
パワーステアリングギヤのパワー流体入口または出口に熱交換器を設ける段階と、
パワー流体を冷却するようにパワー流体と熱を交換するための熱交換器に冷却液をポンプ供給する段階と、
を包含する。

好ましくは、ポンプ供給段階は車両のエンジンの冷却液ポンプにより行われ、冷却液はエンジンラジエータにより冷却される。

冷却システムを過熱する危険を伴わずにポンプ流量を増大することが可能であるのは、ポンプ流体がエンジン冷却液により冷却される冷却システムの使用の長所である。このような流量の増大は、例えばアイドリング速度では好都合である。現存のシステムおよびポンプの設計を変更する必要なく採用が可能であることは本発明のさらなる長所である。比較的薄い壁厚を持つパイプなどを介してパワーステアリング流体が熱交換器の中を案内されることは、本発明のさらなる長所である。これは、ポンプハウジング全体など、ポンプの他の部分の冷却に基づくシステムである場合よりも効率的な冷却にする。

以下では、添付の図を参照して本発明の好適な実施例を説明する。

図１は、エンジン冷却液がパワーステアリング流体の冷却にも使用される冷却システムの好適な設計を概略的に示す。車両の操縦に必要な力の量を軽減するのにパワーステアリングギヤ１が使用される。熱交換器２は、アダプタプレート３を介してパワーステアリングギヤに取り付けられている。ポンプ５はパワーステアリング流体に高圧を発生させ、流体はパワーステアリングギヤ１へ入る。ステアリング流体の圧力はパワーステアリングギヤで低下するため、ステアリングギヤを出て熱交換器に入る時にはステアリング流体は低圧である。熱交換器から、ステアリング流体は流体容器４へ流れる。

図示された好適な実施例では、パワーステアリングギヤシステムのためのパワーステアリング流体を冷却するため、冷却システムはエンジン冷却液を使用する。エンジンの冷却流体ポンプ６は、エンジンラジエータ８を介したエンジン７からの冷却液を、パワーステアリングポンプ流体のための熱交換器２に循環させるのに使用される。熱交換器は、パワーステアリングポンプ流体のための第１流路と、冷却液のための第２流路とを包含する。

別の実施例では、パワーステアリング流体の冷却に使用される流体はエンジン冷却液でなく、この目的専用に使用される流体である。この場合、ポンプおよびラジエータを備える独立した冷却システムが使用される。

図２はパワーステアリングギヤ１を示し、熱交換器２は中間アダプタプレート３を介してパワーステアリングギヤのハウジング９に取り付けられている。パワーステアリングシステムは単独で、つまり冷却システムなしでも稼動状態にあり、これは、ポンプ流体の冷却が不必要である状況でシステムが使用される際に適切である。パワーステアリング流体は、高圧で、第１区分１１の入口１０を通ってパワーステアリングギヤ１へ入り、第２区分１３の出口（１２）を通ってパワーステアリングギヤ１から出る。図示された実施例では、熱交換器２は第２区分１３に取り付けられているが、本発明の別の実施例では、同様にして第１区分１１に取り付けられてもよい。入口および／または出口の位置に応じて、熱交換器はハウジングの側面に取り付けられることもある。熱交換器２は、アダプタプレート３を介してパワーステアリングギヤ出口を熱交換器２の第１流路の入口（不図示）に接続するための接続手段（不図示）を包含する。熱交換器２の第１流路は、パワーステアリング流体が図１の流体容器４へ戻される際に通るリターンパイプ１５を包含する。

アダプタプレート３は、平面から突出する出口パイプスタブ（１２）、ボルト１６、その他の部品を有するパワーステアリングギヤへの冷却システムの取り付けを可能にする。パワーステアリングギヤそのものをさらに改造する必要はないので、この実施例はパワーステアリングギヤシステムの容易な改造を可能にする。様々なパワーステアリングギヤ設計に確実に取り付けられるように特定の設計のアダプタプレート３を変形してもよい。

本発明の別の好適な実施例では、アダプタプレートを使用せずに熱交換器３がパワーステアリングギヤ１のハウジング９に直接取り付けられ、この実施例は一層小型の解決法を保証する。一種類のパワーステアリングギヤのみが使用される時には、アダプタプレートを熱交換器に一体化することは好都合である。こうして、例えばパワーステアリングギヤの底プレート２２に冷却を一体化することにより、パワーステアリングギヤの一体的部分として冷却システムを設計することが可能である。

アダプタプレートを備える、または備えない熱交換器の取り付けは、いくつかの方法で実施できる。一つの方法は、底プレート２２をハウジングに装着しているボルト１６の一部または全部を取り外して、代わりに、熱交換器を底プレートとともにハウジングに装着するボルト（不図示）を使用することである。別の方法は、底プレートを取り外して代わりに同じボルト穴を用いて熱交換器を設けることである。熱交換器は、底プレートの縁部にクランプすることなどによりハウジングにクランプすることもできる。

本発明の好適な実施例では、冷却流体は入口パイプスタブ１７を通って熱交換器２の第２流路へ入り、リターンパイプスタブ１８を通って熱交換器から出る。冷却流体は、エンジン冷却液でも、パワーステアリングポンプ流体の冷却のみに使用される別の流体でもよい。

図３は、第１流路２０を画定する一部らせんパイプ１９に冷却流体が流れる熱交換器２の内部の実施例である。熱交換器の内部は、ポンプ流体が通る第２流路を画定する室２１を形成する。二種類の流体は、らせんパイプの壁のみによって分離され、その結果、熱交換と冷却作用が行われる。熱交換器の外側形状は、図に示されたものから変化させてもよい。さらに、２本の流路の特定の設計は記載したものと異なってもよい。例えば、冷却流体を含む流路の形状を辿るらせんパイプをポンプ流体が流れてもよい。

必要であれば、冷却システムがさらに空冷を包含するとポンプ流体の冷却を高めることが可能だろう。このような空冷は、ポンプ流体が流れるパイプに従来の空冷システムを通過させることなどによって行われる。

上述した実施例の多数の改造および変形を添付の請求項の範囲内で行っても良いことを理解すべきである

車両に使用される本発明による冷却システムの好適な実施例の概略図である。 中間アダプタプレートを介して熱交換器がパワーステアリングギヤのハウジングに取り付けられる冷却システムを示す図である。 本発明による熱交換器の内部の実施例を示す図である。

Claims (18)

1. ハウジング（９）と、パワーステアリング流体のための流路と、該ハウジング（９）に取り付けられるか該ハウジングの一部である熱交換器（２）とを包含するパワーステアリングギヤ（１）であって、該熱交換器（２）が、該パワーステアリング流体のための第１流路と、該パワーステアリング流体を冷却するように該パワーステアリング流体と熱を交換するのに適した冷却液のための第２流路とを包含することを特徴とする、パワーステアリングギヤ。
2. 高圧流体入口（１０）および低圧流体出口（１２）、前記入口（１０）または前記出口（１２）にまたは近接して取り付けられた前記熱交換器（２）を包含する、請求項１に記載のパワーステアリングギヤ。
3. 高圧流体入口（１０）および低圧流体出口（１２）、前記入口（１０）または前記出口（１２）の一体的部分である前記熱交換器を包含する、請求項１に記載のパワーステアリングギヤ。
4. 前記熱交換器（２）が、前記冷却液のための入口（１７）および出口（１８）を備えるプレート冷却器（２）を包含する、請求項１乃至３のいずれかに記載のパワーステアリングギヤ。
5. 前記冷却液が、前記パワーステアリング（１）が取り付けられる車両のエンジン（７）のエンジン冷却液である、請求項１乃至４のいずれかに記載のパワーステアリングギヤ。
6. 前記冷却システムがさらに、前記パワーステアリング流体を冷却するための空冷手段を包含する、請求項１乃至５のいずれかに記載のパワーステアリングギヤ。
7. パワーステアリングギヤ（１）のための冷却システムであって、該パワーステアリングギヤ（１）のハウジング（９）へ取り付けられるのに適するか該ハウジングの一部である熱交換器（２）を包含するとともに、パワーステアリング流体のための第１流路と、該パワーステアリング流体と熱を交換するのに適した冷却液のための第２流路とを包含するシステム。
8. 前記熱交換器（２）が既に稼動中のパワーステアリングギヤ（１）に取り付けられるのに適する、請求項７に記載の冷却システム。
9. 前記熱交換器（２）が前記パワーステアリングギヤ（１）の一体的部分である、請求項７に記載の冷却システム。
10. 前記熱交換器（２）が、パワーステアリングギヤ（１）のパワーステアリング流体入口（１０）または出口（１２）へ該熱交換器を取り付けるための手段を包含する、請求項７乃至９のいずれかに記載の冷却システム。
11. 前記熱交換器（２）が、前記冷却液のための入口（１７）および出口（１８）を備えるプレート冷却器（２）を包含する、請求項７乃至１０のいずれかに記載の冷却システム。
12. さらに、パワーステアリングギヤ（１）のハウジング（９）から突出する様々な入口（１０）または出口（１２）パイプスタッドまたは他の部品を有する様々な種類のパワーステアリングギヤ（１）に前記熱交換器（２）を取り付けることのできるアダプタプレート（３）を包含する、請求項７、８、１０、１１のいずれかに記載の冷却システム。
13. 前記冷却システムが、前記パワーステアリングギヤ（１）が取り付けられた車両のエンジン（７）からのエンジン冷却液を使用するのに適している、請求項７乃至１２のいずれかに記載の冷却システム。
14. 前記冷却システムがさらに、前記パワーステアリング流体を冷却するための空冷手段を包含する、請求項７乃至１３のいずれかに記載の冷却システム。
15. 請求項１乃至６のいずれかに記載のパワーステアリングギヤ（１）を包含する大型車両。
16. 請求項７乃至１４のいずれかに記載の冷却システムを包含する、特許請求の範囲第１５項に記載の車両。
17. 大型車両のパワーステアリングギヤ（１）のパワーステアリング流体を冷却する方法であって、
    熱交換器（２）を、該パワーステアリングギヤ（１）のパワー流体入口（１０）または出口（１２）に設ける段階と、
    前記パワー流体を冷却するように、該パワー流体と熱を交換するため前記熱交換器（２）に冷却液をポンプ供給する段階と、
    を包含する方法。
18. 前記ポンプ供給段階が、前記車両の前記エンジン（７）の冷却液ポンプ（６）により行われ、前記冷却液が前記エンジンラジエータ（８）により冷却される、請求項１８に記載の方法。

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