JP2847975B2 - 車両用補機の駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パワーステアリング装
置と油圧式冷却ファン等の車両用補機との駆動を１つの
油圧ポンプで共用駆動させる車両用補機の駆動装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷却ファンとパワーステアリング装置
（以下ＰＳと称する）とを１個の油圧ポンプで駆動し、
且つ該ＰＳを優先的に駆動するシステムとしてＵＳＰ３
６５９５６７等が提案されている。然しながら、これ等
のシステムは、ファンモータをバイパスさせるバイパス
弁が必要であり、且つ流路構成が複雑であるため、小型
軽量化や低コスト化が困難であった。

【０００３】更に又、該バイパス弁はＰＳの上流圧力に
応動してファン側流路を迂回連通させる為に、該ＰＳ作
動時にはポンプに余力が有っても有効利用が出来ず、冷
却ファンの回転が低下し、冷却能力が不足し易いと言う
問題が有った。一方、操舵力を検知してソフトウェアに
よりＰＳを優先的に作動させながらファンの回転を制御
するものは、操舵力検出手段又はＰＳ圧力検手段の付加
が必要となり、従ってコスト上の問題が存在している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、係る
従来技術に於ける問題点を解決し、冷却ファン等の車両
用補機が駆動されている間に該ＰＳが作動された場合
に、該車両用補機を駆動させる油圧モータの圧力制御弁
を該油圧ポンプの吐出圧力に応じて開閉させ、該ＰＳの
必要とする圧力を確保すると共に、該油圧ポンプの定格
圧力において、該車両用補機の回転を保持させ、それに
よって、ＰＳ操作の安定と安全性を保証しつつ、油圧ポ
ンプの能力を最大限に有効利用することの出来る車両用
補機の駆動装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
する為に以下に示す様な技術構成を採用するものであ
る。即ち、油圧ポンプ１、油圧モータ２、パワーステア
リング装置３、とが作動油の流れの方向に沿って、上記
した順序で直列に配管接続されており、且つ、該油圧モ
ータ２には該作動油の圧力もしくはその流量を制御する
制御手段５が並列に接続された車両用補機の駆動装置に
於いて、該制御手段５に設けられたベントポート部53に
該ベントポート部53のゲージ圧に応答して開閉するリリ
ーフ弁７が接続されている車両用補機の駆動装置であ
る。

【０００６】即ち本発明の技術構成においては油圧ポン
プ１から吐出された作動油は、車両用補機の１つである
冷却ファン用油圧モータ２、PS３の順に通過し、作動油
タンク４に戻る。又、該油圧モータ２は制御手段５の１
つであり作動油の圧力を制御する機能をもつ例えばバラ
ンスピストン型電磁比例圧力制御弁と並列結合されてお
り電子制御装置（以下ＥＣＵと称する）６の指令に基づ
き回転制御される。また該制御手段５のベントポート53
にはパイロットリリーフ弁７が接続されている。

【０００７】

【作用】本発明においては、油圧モータ２が所定の要求
圧力で作動中にステアリング装置３（ＰＳ）が作動され
ることによって油圧ポンプ１が定格圧力Ｐmax を超える
場合に制御手段５に設けられたリリーフ弁７が開き油圧
モータ２への作動油の流量をバイパスさせて油圧ポンプ
１にかかる圧力を定格圧力に維持させながらＰＳには優
先的に作動油を供給させるとともに、油圧モータ２には
所定の要求圧力には不足するがかかる制限内での最大の
駆動能力を発揮させるように作動させるものである。

【０００８】

【実施例】以下本発明に係る車両用補機の駆動装置の具
体例を図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係
る車両用補機の駆動装置の１具体例を示すブロックダイ
アグラムである。

【０００９】図中、１は油圧ポンプで、図示しない車両
用の原動機によって、プーリー11を介して回転駆動さ
れ、エンジンの回転数に比例してその回転数が決まる。
また油圧ポンプ１は例えば容積型油圧ポンプであること
が好ましく、回転数に比例的に吐出流量も決まるように
構成されている。

【００１０】２は油圧モータで、油圧ポンプ１から加圧
された作動油の供給を受けて回転作動する。また21は、
図示しない車両用補機例えば熱交換機に設けられた冷却
用ファンで、油圧モータ２の回転軸に装着されて回転駆
動される。

【００１１】３は油圧式パワーステアリング装置（Ｐ
Ｓ）で、上流からの圧油の供給を受け、図示しない車両
の操舵入力とに基づいて作動するもので、図示しない車
輪の操向を動力補助する装置である。なお、PS３は概念
上、油圧ポンプ機構を除くすべての油圧式動力操舵機構
（流量制御弁、方向切り替え弁、ピストン、等々…）を
包含したものとする。

【００１２】４はタンクで、本油圧駆動系の作動油にて
満たされている。

【００１３】以上の各構成要素は、タンク４、油圧ポン
プ１、油圧モータ２、PS３、タンク４の順に直列状に閉
回路を形成している。５は本発明における制御手段であ
り、油圧モータ２に供給される作動油の圧力を制御する
ものであってもよく、又その流量を制御するものであっ
てもよい。図１においては作動油の圧力を制御する手段
の例が示されており、例えば比例電磁式圧力制御弁が使
用される。又かかる制御手段は電子制御装置(ECU) ６の
指令に基づき、該制御手段の上流側51の圧力が下流側52
の圧力に対して予め定められた指令値を越えた場合に開
弁しそれ以外には閉弁するように構成されている。従っ
て本発明においては、かかる指令値に応じて該制御手段
５の上下流間の差圧或は流量を可変制御できる。

【００１４】なお、上記制御手段５の原理、構造は、一
般的公知技術である。又６は電子式制御装置(ECU) で、
図示しない原動機の冷却水温や、空調用冷媒の圧力、そ
の他の車両運転条件の検知信号を入力として、制御手段
５に対して指令信号を出力するものである。

【００１５】次に本発明における構成上の特徴の１つに
ついて説明するならば、53は制御手段５に設けられたベ
ントポートで、 ECU６からの指令に関わらず、外部から
制御手段５の開弁圧を制御するためのポートである。そ
して該制御手段のベントポート部53には、リリーフ弁７
が設けられている。該リリーフ弁７は、例えばボール式
逆止弁などのを応用した構造を有しており、該リリーフ
弁７はベントポート53のゲージ圧が所定の設定値を越え
たときにのみ開弁する向きに装着されている。

【００１６】つまりリリーフ弁７は、その開弁圧よりも
制御手段５の上流51の圧力、すなわちポンプ１の吐出圧
力が高くなった場合に、制御手段５を強制的に開弁さ
せ、過度な圧力上昇を制限するためのものである。

【００１７】更に本発明における上記具体例において
は、該制御手段５に並列に配管結合された他のバイパス
用リリーフ弁９を設けることが好ましい。該リリーフ弁
９はリリーフ弁７と同様に、ボール式逆止弁などのを応
用した構造を有するものであり、制御手段５の上流５の
圧力が下流52の圧力に対して（即ち差圧が）設定値を
（例えば図２のPfm)越えた時にのみ開弁する向きに装着
されている。

【００１８】つまりリリーフ弁９は、その開弁圧よりも
油圧モータ２の作動圧が高くなった場合に開弁し、作動
圧の過度な上昇を制限する機能を付加するもので、制御
手段５の不時の作動不良をバックアップするためのもの
である。

【００１９】以下に本発明に係る車両用補機の駆動装置
の作動について図２を参照しながら説明する。以下の説
明において、図１記載の駆動装置における各部の圧力を
次のように定義する。 Ｐ１：油圧ポンプ１吐出圧。

【００２０】Ｐ２：油圧モータ２入口圧。 Ｐp ：PS３作動圧、即ち油圧モータ２の出口圧。 Ｐf （＝Ｐp −Ｐ２）：油圧モータ２の作動圧。

【００２１】なお以下圧力に関する記述は、断りのない
限り作動油タンク４の内圧を０としたゲージ圧を意味す
るものとする。図示しない原動機によって回転駆動され
る油圧ポンプ１によって、タンク４から吸引され、油圧
ポンプ１から吐出された作動油は、冷却ファン等の車両
補機用油圧モータ２、PS３の順に通過し、タンク４に戻
る。

【００２２】図示しない原動機の回転数が上昇すると、
ポンプ１の回転数も上昇し、作動油の吐出量も増加す
る。従って、油圧モータ２および冷却ファン21は回転数
が上昇する。このとき冷却ファン21は、送風量が増加す
ると同時に回転抵抗は２次比例的に増大する。ファン21
の回転抵抗増大は油圧モータ２の負荷抵抗であり、すな
わち油圧モータ２の作動圧Ｐf の増大を意味する。

【００２３】つまり、ファン回転数Ｎf に対して油圧モ
ータ２の作動圧Ｐf は略２次比例的な相関関係を持って
いる。PS３は、図示しない車両のハンドル操作により作
動されるもので、図示しない舵輪の操向動作負荷状態に
応じて、ＰＳの上流の圧力すなわち作動圧Ｐp が変化す
る。一般に車両の速度が低いほど、また舵輪の舵角が大
きいほど操向動作負荷も高く、したがって作動圧Ｐp も
高くなる。

【００２４】図２は、モータ２の作動圧Ｐf 、ＰＳ３の
作動圧Ｐp など、システムの作動状態とポンプ１の定格
圧力との関連について表した図である。まずはじめに、
油圧モータ２の要求圧力がPf１，PS３の要求圧力がPp
１、すなわち油圧ポンプ１の動作点はＲ１にあるものと
する。このときの油圧ポンプ１の吐出流量をＱt 、油圧
モータ２の要求流量をQf１、実際の通過流量をＱf とす
る。

【００２５】ここでＱt ＜Qf１のときはＱf ＝Ｑt とな
り、ファン21の回転数は必要とされる回転数Nf１より低
い回転数となる。

【００２６】次に図示しない原動機の回転がさらに上昇
して油圧ポンプ１の吐出流量Ｑt が増大し、Ｑt ＞Qf１
になると、油圧モータ２の作動圧Ｐf もPf１を越える。
この時 ECU６の指令値によって例えば比例電磁圧力制御
弁からなる制御手段５の開弁圧がPf１に設定されている
と、制御手段５が開弁して作動油は上流51から下流52
へ、油圧モータ２を迂回して流れ、油圧モータ２の作動
圧はPf１に保持される。その結果、油圧ポンプ１の吐出
流量Ｑt が増大しても油圧モータ２へ供給される流量Ｑ
f はQf１以上には増大せず、油圧モータ２すなわち冷却
ファン21の回転数はNf１に保持される。

【００２７】油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐ１は、図１の構
成においては常に、油圧モータ２の作動圧Ｐf とPS３の
作動圧Ｐp の和となる。この状態において油圧ポンプ１
の吐出圧力Ｐ１は、油圧ポンプ１の最高使用圧力Ｐmax
の線を越えていないために、システム全体は安全に作動
可能である。

【００２８】次にPS３が操作され、要求圧力がPp１から
Pp２へ上昇した場合を考える。この時図２において作動
点Ｒ１はＲ２に移動し、図から明らかなように油圧ポン
プ１の要求圧力はＲ２で油圧ポンプの定格圧力Ｐmax を
越えてしまう。このような状態になると油圧ポンプ１は
寿命短縮、破壊などに至る。

【００２９】本発明はこのような状態に陥ることを防止
するために、制御手段５のベントポート部53にパイロッ
トリリーフ弁７を付加したものであって、該リリーフ弁
７の開弁圧は、油圧ポンプ１の最高使用圧力Ｐmax 相当
値に設定されている。すなわち、油圧ポンプ１の吐出圧
Ｐ１がＰmax を越えると、ベントポート53に接続された
リリーフ弁７が開弁し、 ECU６の指令に関わらず制御手
段５を強制的に開弁する。これにより、作動油の一部は
油圧モータ２を迂回して下流に流れるため、作動圧Ｐf
を ECU６の指令値Pf１よりもPf２に強制的に低下させ
る。その結果、油圧ポンプ１の吐出圧Ｐ１、すなわちPf
２＋Pp２は最高使用圧力Ｐmax 付近の作動点Ｒ２’まで
低下せしめられる。

【００３０】こうして油圧モータ２の作動圧Ｐf を一時
的に犠牲にして、PS３の作動圧Pp２を必ず満足させるよ
うに動作させ、PS３の安全かつ確実な作動、すなわち車
両操舵の安全性を優先的に確保することが出来る。

【００３１】その後PS３の作動圧Pp２が低下すれば、こ
れに相応して油圧モータ２の作動圧Ｐf が上昇し、作動
点はＰmax 線上を左上に移動しつつ、作動圧Ｐf をPf１
まで回復させる。このように、リリーフ弁７を設けるこ
とによって、油圧モータ２の作動圧の犠牲は最小限に抑
えられ、油圧ポンプ１の能力は限界内において最大に利
用できることになる。

【００３２】なおこの場合、油圧モータ２の要求作動圧
Pf１は満足されないため、ファン21の回転数が低下し、
一時的に冷却能力不足の状態になるが、PS３の作動は、
時間軸で見た場合はごく短時間であり、実用上の問題は
ない。

【００３３】次にバイパスリリーフ弁９の役割に付いて
説明する。該リリーフ弁９は、何らかの原因によって比
例電磁圧力制御弁からなる制御手段５が閉固着した場合
に、油圧モータ２の作動圧Ｐf が過度に上昇するのを抑
止し、油圧モータ２や油圧ポンプ１、その他油圧配管系
の故障発生を防止するものである。

【００３４】リリーフ弁９は、該制御手段５の上流と下
流における圧力差が予め定められた値以上となった場
合、その圧力値に応動して弁を開弁するように構成され
ているものであるから制御手段５の不時の作動不良に備
えてこれをバックアップ（補償）する安全弁であり、リ
リーフ弁７と共に、その下流に存在するPS３の安全確実
な作動を最優先的に保証することを目的としている。

【００３５】以上説明した本発明に係る具体例において
は、油圧モータ２に圧力制御する制御手段５を並列接続
するものとしたが、油圧モータ２への流量を規制する流
量制御手段を設けるものでもよい。前記の具体例では、
冷却ファンの回転制御を行なうものを例として説明した
が、本発明における車両用補機としては油圧モータによ
って駆動されるものであって、発電機、コンプレッサ、
冷却水ポンプ、その他の回転機器など、一時的な回転低
下が許容されるあらゆる回転機器が対象として用いられ
る。

【００３６】又前記の具体例では、PS３の上流に接続さ
れる油圧モータ２は１個としたが、複数の油圧モータ２
を接続することも可能である。又前記の具体例では、PS
３の上流に接続されるものを油圧モータ２としたが、油
圧ピストンなど他の油圧アクチュエータを接続すること
も可能である。

【００３７】

【発明の効果】本発明は上記した構成を採用したことに
よって、ＰＳ装置３の安全かつ確実な作動を保証すると
ともに当該システムの全体の保護を計ることが出来しか
も油圧ポンプの能力の有効利用が出来、従ってファン回
転数の犠牲を最小にすることが可能となる。又制御手段
が作動不良となった場にはリリーフ弁９を制御手段５に
並列に設けてあるのでPS３の安全確実な作動を保証し、
システムの保護を計りうるので二重フェイルセーフ機構
が低コストで実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る車両用補機の駆動装置の
一具体例を示すブロック図である。

【図２】図２は、図１に示される本発明の車両用補機の
駆動装置の一具体例に於ける油圧モータとステアリング
装置に於ける各作動圧と油圧ポンプの定格圧力との関係
を示す図である。

【符号の説明】

１…油圧ポンプ ２…油圧モータ ３…ステアリング装置 ４…作動油タンク ５…制御手段 ６…電子制御回路 ７，９…リリーフ弁 11…プーリー 21…ファン 51…制御手段の上流部 52…制御手段の下流部 53…ベントポート部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧ポンプ、油圧モータ、パワーステア
   リング装置、とが作動油の流れの方向に沿って、上記し
   た順序で直列に配管接続されており、且つ、該油圧モー
   タには該作動油の圧力もしくはその流量を制御する制御
   手段が並列に接続された車両用補機の駆動装置に於い
   て、該制御手段に設けられたベントポート部に該ベント
   ポート部のゲージ圧に応答して開閉するリリーフ弁が接
   続されている事を特徴とする車両用補機の駆動装置。
2. 【請求項２】 該制御手段の上流と下流間の作動油の差
   圧に応答して開閉するリリーフ弁が該制御手段と並列に
   設けられている事を特徴とする請求項１記載の車両用補
   機の駆動装置。
3. 【請求項３】 該車両用補機は、発電機、コンプレッ
   サ、冷却水ポンプ、冷却用ファン、エアポンプ、バキュ
   ームポンプ等から選択された一つである事を特徴とする
   請求項１乃至２記載の車両用補機の駆動装置。