JP2506760Y2 - 車両用冷却ファン駆動制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） 本考案は特に内燃機関のラジエータ内を流動する冷却
水を冷却するファンの制御装置に利用して有効な車両用
冷却ファン駆動制御装置に関するものである。

（従来の技術） 油圧ポンプから吐出された作動流体を用いて油圧モー
タを駆動し、この油圧モータによりラジエータ冷却ファ
ンを回転させる油圧駆動装置において、従来はECUから
の出力信号により制御弁（電磁ソレノイド）で油圧を調
整し、ファンの回転を制御していた。即ち、従来特開昭
62-142819号公報で提案されている車両用冷却システム
では、ポンプ吸入側へ還流するリリーフ通路を設け、吐
出通路のうちリリーフ通路の分岐点より下流側に可変絞
りを設け、かつ水温に応じて制御する制御弁を吐出通路
よりバイパスする通路に配設してバイパス通路を制御し
ていた。

この従来の車両用冷却システムを第４図について説明
すると、ECU260からの出力信号は、電磁ソレノイド250
だけでなく制御弁130にも伝えられる。またECU260には
油温センサ270からの信号のみでなく、水温センサ271及
びエアコンセンサ272からの信号も入力される。水温セ
ンサ271はエンジン冷却水の水温を検出し、エアコンセ
ンサ272は冷凍サイクル内の冷媒の圧力を検出するもの
である。更にECU260には、エアコンスイッチ273からの
信号も印加される。

しかし第４図に示す従来のシステムでは、作動流体の
温度が低い状態であっても、作動流体が油圧モータ110
に供給されることがある。即ち、作動流体の温度が低い
状態であっても、例えば圧縮機が作動されたような場合
には、コンデンサ141に充分な冷却能力が要求される。
このような場合には、エアコンスイッチ273からの信号
に基づき、電磁ソレノイド250へ可変絞り200を開くよう
な信号を出力する。その結果いくら作動流体の温度が低
くても、可変絞り200は強制的に開かれ、それによりリ
リーフ通路150へ流れる流量は減少する。

（考案が解決しようとする課題） 前記従来の冷却システムでは、低温時可変絞り200は
閉じ、バイパス通路120に設けてある差圧制御弁130は開
いているため、油圧モータ110への流量は少なくなって
おり、かつポンプ吐出口が絞られていて少量ではあるが
吐出通路（バイパス通路120）に流れるため、通油抵抗
が上昇し、ポンプ100の損失が大きい。

また高温時の油圧モータ110への流量制御は、差圧制
御弁130にて行われるが、ライン内流量を直接制御する
ため、精密制御が困難（通路内損失を小さくするため、
バルブ面積を大きくする必要があり、ワックスピストン
ストロークでは、開口面積が極端に変化する）であっ
た。

本考案はECUを使用せずにエンジン冷却水温を直接感
知し、流量制御弁の背圧室の油圧を制御することにより
ファンの回転を制御するようにし、またエアコンON時の
制御用にアクチュエータを制御弁と直列に配置すること
により、従来と同等の性能を有し、かつポンプに付加さ
れている流量制御弁の背圧を制御するため、ポンプ損失
馬力が小さく、また軽量で低廉な冷却ファン駆動制御装
置を提供せんとするものである。

〔考案の構成〕

（課題を解決するための手段） このため本考案は、油圧ポンプより吐出される作動流
体によって油圧モータを駆動することにより、ファンを
回転させてラジエータを冷却する装置において、油圧ポ
ンプを含むポンプ本体内の該油圧ポンプの吐出口直後に
流量制御弁を配設し、該流量制御弁の背圧室に連通する
動圧通路の下流側に、該動圧通路の抵抗を制御する可変
絞りと、該可変絞りを制御する制御手段を設けると共
に、該可変絞りの下流側に冷却水温に応じて作動する油
圧制御弁を設け、該油圧制御弁により前記動圧通路の圧
力を制御するようにしてなるもので、これを課題解決の
ための手段とするものである。

（作用） エンジン冷却水温が低温の時は、油圧制御弁は作動し
ないため、動圧通路及び流量制御弁の背圧室内の圧力は
リターン通路圧とほぼ同じ小さな圧力となる。従ってリ
リーフ通路の開口面積が拡大し、ポンプ吐出口からの流
量は少なくなり、油圧モータの回転数は低く、冷却ファ
ンによるラジエータの冷却は殆ど行われない。

次にエンジン冷却水温が高温になると、油圧制御弁が
作動し、動圧通路及び油圧制御弁の背圧室の圧力は吐出
口圧に近づき、油圧モータに多量の流量が流れ、冷却フ
ァンを高回転させ、ラジエータを冷却する。

（実施例） 以下本考案を図面の実施例について説明すると、第１
図及び第２図は本考案の実施例を示す。先ず第１図の油
圧回路図について説明すると、１はポンプ本体で、その
中には油圧ポンプ２、流量制御弁３、アクチュエータ
８、可変油圧制御弁９が配設されている。流量制御弁３
内には可変絞り12と制御弁15が設けられている。また13
はリリーフ通路、14はリターン通路、16,17,18は動圧通
路である。油圧ポンプ２はオイルタンク60より吸込み通
路４を介してオイルを吸込み、該オイルは吐出口20より
可変絞り12を通り、吐出通路５を経て油圧モータ６に送
られて該油圧モータ６を回転させ、モータシャフト6aを
介して冷却ファン50を回し、ラジエータ51、空調装置の
コンデンサ52を冷却する。油圧モータ６からの戻り油
は、戻り通路７を経てオイルタンク60に還流する。また
11は冷却水、19はリターン動圧通路、10は負圧溜、26は
エンジン負圧源、27は負圧制御弁、28はエアコントロー
ルスイッチである。

第２図は第１図における流量制御弁３、アクチュエー
タ８、可変油圧制御弁９の断面図及び配管の詳細図を示
す。先ず流量制御弁３における制御弁15のスプールバル
ブ22は、スプリング23に抗して移動することにより、リ
ターン通路14の開度をリニアに制御しているが、何かの
噛込みにより移動が停止した時には、チェック弁25を開
いて背圧室24の圧力をリターン通路14に逃すようになっ
ている。また21は出口、17aは動圧通路入口である。

アクチュエータ８はダイアフラム41により負圧室49を
形成し、該ダイアフラム41が図示しない負圧源から負圧
室49に流入する負圧40により移動すると、該ダイアフラ
ム41に固定部47aで固定されているロッド47を移動さ
せ、該ロッド47に設けた絞り47bと動圧通路17との重な
りを可変する可変絞りを形成している。また48はＯリン
グ、45は大気孔、42はハウジング、43はリターンスプリ
ング、44はダイアフラムガイド、46はストッパである。

次に可変油圧制御弁９について説明すると、冷却水通
路29に流入する冷却水11により膨張、収縮作動するサー
モワックス30によって、ロッド39、ガイド31、シャフト
33を介してポペット弁36を移動させ、動圧通路17とリタ
ーン動圧通路19との連通を開閉制御するものである。な
お、29aは冷却水入口、29bは同出口、32はシャフト33と
ガイド31を夫々ポペット弁36及びロッド39に押付けてい
るスプリング、35はスリーブ37とポペット弁36間に介設
され、ポペット弁36を開くようにシャフト33側に付勢し
ているスプリング、38はＯリング、30aはサーモワック
ス30のワックスを収納し、冷却水通路29内に突出してい
るケース、30bは該ワックスとロッド39を分離している
シール機能を有するダイアフラムである。

次に作用を説明する。先ず第１図において油圧ポンプ
２が作動すると、作動流体はオイルタンク60よりオイル
吸込み通路４を介して該ポンプ２内に吸入され、吐出口
20より可変絞り12を経て吐出通路５に圧送される。吐出
通路５に圧送されたオイルは油圧モータ６に送られ、該
油圧モータ６はこのオイルの油圧により回転し、モータ
シャフト6aを介して冷却ファン50を回転させ、ラジエー
タ51と空調装置のコンデンサ52を冷却する。そして油圧
モータ６からの排出油は、戻り通路７を経てオイルタン
ク60に還流される。

また吐出口20と可変絞り12間よりリリーフ通路13が分
岐しており、該リリーフ通路13の開口面積は可変絞り12
の差圧に応じて制御される。即ち、可変絞り12の下流側
圧力を動圧通路17,18を介して制御弁15におけるスプー
ルバルブ22の背圧室24側面に作用させ、可変絞り12の上
流側の圧力を動圧通路16よりスプールバルブ22の反背圧
室側面に作用させ、この両側の圧力差に応じてスプール
バルブ22を可変制御している。そして差圧が大きい状
態、即ち動圧通路16の油圧が背圧室24の油圧より大きい
状態では、スプールバルブ22はスプリング23に抗して背
圧室24側に移動し、リターン通路14をリニアに開くよう
制御する。また差圧が小さい時には、リターン通路14を
閉じるよう制御し、一定流量を流出できる。

アクチュエータ８は、流量制御弁３の動圧通路17と、
背圧室24に連通する動圧通路18との交点より下流側にお
いて動圧通路17と連結されており、またアクチュエータ
８の下流側に可変油圧制御弁９が配設されている。アク
チュエータ８と可変油圧制御弁９とは、動圧通路17によ
り直列に接続され、可変油圧制御弁９はリターン動圧通
路19を介してリターン通路14に連結されている。ここで
アクチュエータ８において、負圧室49に負圧が作用する
と、ダイアフラム41に固定部47aで固定してあるロッド4
7は図中左方へ移動するため、動圧回路17は絞り47bによ
って開口面積が絞られ、アクチュエータ８の上流側の動
圧通路17,18内の圧力は上昇する。

ここでエンジン冷却水温が低い時は、可変油圧制御装
置９のサーモワックス30は体積膨張しないため、ポペッ
ト弁36はロッド39、ガイド31、スプリング32、シャフト
33を介して図示右方に押されることはないため、図示の
如くスリーブ37との間に通路が形成されており、動圧通
路17,18及び背圧室24内の圧力は、リターン動圧通路19
とほぼ同じ小さな圧力となる。従ってスプールバルブ22
は圧力バランスを失って図示左方へ移動し、リリーフ通
路14の開口面積を拡大するため出口21からの流量は少な
くなり、吐出通路５に連結されている油圧モータ６の回
転数は低い。

次にエンジン冷却水温が高温になると、可変油圧制御
弁９のサーモワックス30が体積膨張し、ロッド39、ガイ
ド31、スプリング32及びシャフト33を介してポペット弁
36を図示右方へ移動させてスリーブ37と密着させる。こ
のようにサーモワックス30の膨張量に応じてロッド39は
移動し、ガイド31を介してシャフト33との間に介設され
たスプリング32の荷重が変化することにより、エンジン
冷却水温に応じた油圧を吐出通路５を介して油圧モータ
６に与えることができる。即ち、前記の如くポペット弁
36とスリーブ37の密着により、動圧通路17,18及び背圧
室24の圧力は吐出口20の圧力に近づくため、スプールバ
ルブ22はスプリング23により図示右方に移動し、リター
ン通路14の開口面積が小さくなるため、出口21より油圧
モータ６へ多量の流量が流れ、冷却ファン50は必要な高
回転で回り、ラジエータ51を冷却する。

またエンジン冷却水の温度が低温の時でも、エアコン
がオンの時は、コンデンサ52には充分な冷却が必要とな
る。即ち、エアコンがオンの時には、負圧制御弁27が開
き、エンジン負圧源26と負圧溜10が連通してアクチュエ
ータ８に負圧40が入り、ロッド47が移動して動圧通路17
を絞る。従ってアクチュエータ８の上流の動圧通路17,1
8及び背圧室24内の圧力が一定圧に上昇し、スプールバ
ルブ22は背圧室24と動圧通路16との差圧により図示右方
の一定の位置まで移動し、出口21よりは油圧モータ６へ
一定流量が供給され、所定の回転で回転する。

第３図は本考案の実施例装置の効果を示すものであ
る。図においてエンジン冷却水温に応じたファン回転数
は確保されるが、水温が低い時はファン回転は低い。ま
たエンジン冷却水温が低い状態でもエアコンがオンの時
は、点線のように必要なファン回転数が確保される。

〔考案の効果〕

以上詳細に説明した如く本考案は構成されているの
で、冷却水温の低温時には油圧モータ回転数を低く、高
温時には油圧モータ回転数を高くするよう、温度に応じ
て制御が可能である。またエアコンのオン時のファン回
転数も確保できる。しかも本考案では、低温時にポンプ
の吐出口を絞らずに流量制御弁が開くので、これがポン
プの吸込口にリターンし、ポンプ損失を小さくできる。
なお、ECUを使用すれば、エアコンのオン時の制御は可
能であるが、ポンプ出口に絞りがあり、かつ流量制御弁
が吐出通路（バイパス通路）にあるため、流路抵抗が高
くなり、ポンプ損失が増える。しかし本考案によるとこ
のような欠点はなく、しかも部品点数が少なく、安価な
システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す車両用冷却ファン駆動装
置の油圧回路図、第２図は第１図における要部の断面を
含む配管図、第３図は本考案の実施例装置における水温
とファン回転数との関係を示す線図、第４図は従来の車
両用の冷却システム図である。 図の主要部分の説明 １……ポンプ本体、２……油圧ポンプ ３……流量制御弁、５……吐出通路 ６……油圧モータ、８……アクチュエータ ９……可変油圧制御弁、12……可変絞り 13……リリーフ通路、14……リターン通路 15……制御弁、16,17,18……動圧通路 19……リターン動圧通路、20……吐出口 21……出口、22……スプールバルブ 23……スプリング、24……背圧室 30……サーモワックス、36……ポペット弁 40……負圧、47……ロッド 47b……絞り

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】油圧ポンプより吐出される作動流体によっ
   て油圧モータを駆動することにより、ファンを回転させ
   てラジエータを冷却する装置において、油圧ポンプを含
   むポンプ本体内の該油圧ポンプの吐出口直後に流量制御
   弁を配設し、該流量制御弁の背圧室に連通する動圧通路
   の下流側に、該動圧通路の抵抗を制御する可変絞りと、
   該可変絞りを制御する制御手段を設けると共に、該可変
   絞りの下流側に冷却水温に応じて作動する油圧制御弁を
   設け、該油圧制御弁により前記動圧通路の圧力を制御す
   ることを特徴とする車両用冷却ファン駆動制御装置。