JP2934638B2 - 冷却ファンの油圧駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車における冷却ファンの油圧駆動装置
に関する。

［従来の技術］ 第２図は、大型車等における従来の冷却ファンの油圧
駆動装置をシステム図によって示したものであり、図示
していないエンジンによって駆動されている油圧ポンプ
１は吐出管路1bを介して油圧モータ２に連通し、油圧モ
ータ２はエンジンから離れた位置に設置されたラジエー
タ用の冷却ファン2bに連動し、油圧モータ２の排出管路
2cはリザーバ７に連通し、吐出管路1bにはリリーフ弁８
を設け、リリーフ弁８の出口管路はリザーバ７に開放
し、油圧モータ２と並列にチェック弁2aを設けている。

上記従来における第２図の冷却ファンの油圧駆動装置
において、その作用は下記のようになっている。

エンジンが駆動されることによって、油圧ポンプ１は
リザーバ７から作動油を吸入し、その吸入した作動油は
油圧モータ２に圧送されて油圧モータ２を駆動し、その
駆動によって冷却ファン2bが回転し、その回転によって
生じた空気の流れがラジエータにおける水を冷却する。

このような従来における冷却ファンの油圧駆動装置に
おいて、冷却ファン2bの送風能力は、特別のエンジン使
用状態、例えば自動車の低速高出力の走行状態等を考慮
して、エンジンから発生する熱量をラジエータにおいて
放散させるに十分な容量に設計されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来における冷却ファンの油圧駆動装置が、上記
のように、特別なエンジン使用に対しても、エンジンか
ら発生する熱をラジエータにおいて放散させるに十分な
容量に設計されていると言うことは、逆に言えば、通常
の使用状態において、冷却ファン2bの余分の送風能力を
有していることになる。

このことは、その冷却ファンの油圧駆動における通常
の使用範囲において、その駆動にエンジンが必要以上の
動力を使用していることになる。

本発明の目的は、冷却ファン2bの有効動力使用を可能
とした冷却ファンの油圧駆動装置を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ （１）請求項１の発明 エンジンによって駆動される油圧ポンプ（第１の油圧
ポンプ）からの吐出圧油によって駆動される油圧モータ
は、該エンジンの冷却水を冷却するラジエータの空冷フ
ァンを駆動する構成において、 その油圧ポンプの主吐出管路にはチェック弁を介して
枝管路を設け、その枝管路には電動機によって選択的に
駆動される第２の油圧ポンプの吐出管路が連通している
点に特徴がある。

このことは、通常、冷却ファンの冷却風量の少なくて
済む状態において第２の油圧ポンプを駆動せず、第１の
油圧ポンプから吐出した圧油のみによって油圧モータ、
すなわち冷却ファンを駆動する。

これに対して冷却ファンに大量の風量を必要とすると
きは、第１の油圧ポンプと第２の油圧ポンプの両者から
の吐出圧油によって油圧モータを駆動して、冷却ファン
2bをより高速回転で回転させる。

すなわち、第１の油圧ポンプを駆動しているエンジン
の回転速度が同じであっても、冷却ファンの回転速度を
選択的に高あるいは低に設定できる。したがって、通常
の冷却ファン駆動に対しては、第１の油圧ポンプの容量
を特殊使用状態を考慮した余裕をも含めた大容量にして
おく必要がない。

なお、第２の油圧ポンプの作動が停止しているとき
は、主吐出管路側の油圧によってチェック弁が閉じてい
る。

（２）請求項２の発明 エンジンによって駆動される油圧ポンプからの吐出圧
油によって駆動される油圧モータが、該エンジンの冷却
水を冷却するラジエータの空冷ファンを駆動する冷却フ
ァンの油圧駆動装置において、 その油圧ポンプからの吐出管路に第１のチェック弁を
設け、その油圧ポンプとその第１のチェック弁との間の
吐出管路に高あるいは低の油圧設定を可能とする圧力設
定手段を設け、その第１のチェック弁と油圧モータとの
間の主油圧管路から第２のチェック弁を介して枝管路を
設け、その枝管路は電動機によって選択的に駆動される
第２の油圧ポンプの吐出管路が連通していることを特徴
としている。

このことは、上記請求項１において「エンジンの回転
速度が同じであっても、冷却ファンの回転速度を選択的
に高あるいは低に設定できる」と言う使用に加え、下記
の使用方法も可能になる。

自動車の加速時において、圧力設定手段の設定圧を大
気圧等の低い値に設定すれば、油圧ポンプが無負荷にな
って、その分エンジンは自動車の加速エネルギを高める
ことが可能になる。

この場合において、第２の油圧ポンプを駆動してやれ
ば、その油圧エネルギによって冷却ファンを駆動するこ
とが可能になる。

また、この場合において、第１のチェック弁は第２の
油圧ポンプからの吐出油圧によって閉じられている。

［実施例］ 以下、実施例に基づいて本発明を説明する。

第１図は、本発明における冷却ファンの油圧駆動装置
の一実施例をシステム図によって示したものであり、図
示していないエンジンによって駆動されている油圧ポン
プ１は吐出管路1b、チェック弁1a、主油圧管路1c、切換
弁３および入口管路2dを介して油圧モータ２に接続し、
油圧モータ２はエンジンから離れた位置に設置されたラ
ジエータ用の冷却ファン2bに連動し、油圧モータ２の排
出管路2cはリザーバ７に連通している。

吐出管路1bには第１のリリーフ弁４を設け、リリーフ
弁４におけるパイロット管路4bは、絞り流路4cおよび第
２のリリーフ弁4aを介してリザーバ７に連通し、且つパ
イロット管路4bからはバイパス回路として、リリーフ弁
4aと並列にリザーバ７に接続したオン・オフ弁６を設
け、油圧モータ２と並列にチェック弁2aを設けている。

チェック弁1aと切換弁３を接続する主油圧管路1cから
は、枝管路になってチェック弁5aおよび管路5cを介して
油圧ポンプモータ５に接続し、油圧ポンプモータ５の管
路5dはリザーバ７に連通し、切換弁３からの枝管路3bは
油圧ポンプモータ５の管路5cに連通し、油圧ポンプモー
タ５はモータ・ジェネレータ5bに連動している。

以上の本発明における実施例の構成において、以下そ
の作用を説明する。

通常の状態、すなわちエンジンのウオータジャケット
における水温が適切な温度にあり、且つ自動車が駆動走
行状態にあるときは、切換弁３におけるソレノイド3aが
オフ（off）になり、オン・オフ弁６におけるソレノイ
ド6aはオン（on）となって、切換弁３の切換位置が3Bに
設定し、オン・オフ弁６は閉の状態になっている。

この状態において、エンジンによって駆動された油圧
ポンプ１からは、リザーバ７から汲み上げた作動油が、
吐出管路1b、チェック弁1a、主油圧管路1c、切換位置3B
およよび入口管路2dを介して油圧モータ２に圧送され、
その圧送によって油圧モータ２は冷却ファン2bを回転さ
せ、その油圧モータ２において仕事をした作動油は排出
管路2cを介してリザーバ７に戻る。

この場合において、リリーフ弁4aはリリーフ弁４の設
定圧を設定し、そのリリーフ弁４の設定圧は吐出管路1b
の最高設定圧となっている。

ここで、入口管路2dにおける作動油圧は冷却ファン2b
の駆動トルクに比例し、その駆動トルクは冷却ファン2b
の回転速度の自乗に比例している。したがって、この状
態においては、従来と同様、そのリリーフ弁４によって
設定されている設定圧力までの間において、冷却ファン
2bあるいは油圧ポンプ１の回転速度の自乗に比例して、
吐出管路1b、主油圧管路1cおよび入口管路2dの作動油圧
が変化する。

また、このように駆動された冷却ファン2bの回転によ
ってラジエータに空気流が生じ、その空気流がラジエー
タに流れる水を冷却する。

なお、この場合、チェック弁5aおよび2aのそれぞれ
は、主油圧管路1cあるいは入口管路2dにおいて生じてい
る油圧によってそれぞれ閉じた状態になっている。

この油圧ポンプ１の駆動状態からエンジンの回転速度
が急速に低下させられた場合、油圧モータ２および冷却
ファン2bは、今までの回転慣性によって回転するため、
入口管路2dが排出管路2cに対して低圧化しようとする。

しかし、その入口管路2dが排出管路2cの圧力以下にな
ったことによって、排出管路2c側の作動油がチェック弁
2aを介して入口管路2d側に補充され、油圧モータ２およ
び冷却ファン2bはフリーホイール作用を行なう。

上記通常の状態に対して、ラジエータ水温が未だ低い
状態においては、ラジエータに冷却用の風を送る必要は
ない。そのため、このようなラジエータ水温の未だ低い
状態においては、ソレノイド6aをオフにして、オン・オ
フ弁６を開状態とする。

このことは、リリーフ弁４においてパイロット管路4b
がオン・オフ弁６を介してリザーバ７の大気圧に開放さ
れ、リリーフ弁４の設定圧をそのパイロット管路4bの圧
力、すなわち大気圧に設定したことになる。

その結果、この状態においては吐出管路1bが大気圧と
なって冷却ファン2bは駆動されず、油圧ポンプ１は無負
荷状態となる。

上記エンジンの駆動状態に対して、その自動車におい
てエンジンブレーキの必要となるときは、下記のような
作用となる。

通常、自動車の走行開始後のエンジンブレーキが必要
となるときには、既にラジエータ水温は適温になってい
るから、ソレノイド6aはオンになって、オン・オフ弁６
は閉の状態になり、リリーフ弁４の設定圧は高い値に設
定されている。

この状態において、エンジンのアクセルペダルを零に
戻したとき、あるいはエンジンブレーキの指示信号によ
って、ソレノイド3aはオンにされ、切換弁３の切換位置
が3Aに設定される。

このことによって、油圧ポンプ１から吐出した圧力油
は、吐出管路1b、チェック弁1a、主油圧管路1cおよび切
換位置3Aを介して枝管路3bから管路5cに圧送されて、油
圧ポンプモータ５を駆動し、モータ・ジェネレータ5bが
発電機として駆動され、そのモータ・ジェネレータ5bに
おいて発電した電力は、図示していないバッテリに充電
される。

このように、エンジンに対して油圧ポンプ１が駆動負
荷を与え、その油圧ポンプ１の駆動によって発生した油
圧エネルギは、モータ・ジェネレータ5bにおいて電気エ
ネルギに変換してバッテリに回収され、且つその駆動負
荷分が、エンジンのエンジンブレーキ能力を向上させ
る。

なお、この場合において、切換弁３における切換位置
3Aには主油圧管路1cから入口管路2dに連通する通路に絞
りが入っている。

このことは下記のことを意味している。

今まで冷却ファン2bを比較的に高速で駆動していた場
合、仮に急に上記エンジンブレーキに入るために入口管
路2dへの圧油供給を完全に停止させたとすると、油圧モ
ータ２の回転慣性によって入口管路2dが急激な負圧にな
る。

また、この場合、そのことによって上述のように、チ
ェック弁2aの存在によって油圧モータ２はフリーホイー
ル作用をすることにはなる。

しかし、そのとき主油圧管路1c側からの圧油供給が完
全に停止すると、チェック弁2aの存在のみでは、入口管
路2dにおける作動油圧が低くなり過ぎ、入口管路2dにキ
ャビテーションの生ずる恐れがある。

このようなことから、切換位置3Aにおける主油圧管路
1cから入口管路2dの間に主油圧管路1c側から入口管路2d
側への一部圧油供給用の絞り流路を設けているものであ
る。

上記エンジンブレーキを必要とする場合において、仮
に上記のようにラジエータ水温が低過ぎる場合であって
も、オン・オフ弁６はそのエンジンブレーキを優先し
て、この場合、ソレノイド6aをオンにしてリリーフ弁４
の設定圧力を正規の高い設定圧力に設定し、上記エンジ
ンブレーキのかかる状態とするようにしている。

上記エンジンブレーキの作用に対して、自動車の加速
時においては、下記のような作用となる。

自動車の加速時には、切換弁３を切換位置3Bに設定
し、オン・オフ弁６を開の状態に設定し、モータ・ジェ
ネレータ5bを電動機の状態に設定して、上記充電したバ
ッテリにおける電力によってモータ・ジェネレータ5bを
駆動する。

このことによって、リリーフ弁４の設定圧、すなわち
吐出管路1bの設定圧はリザーバ７と同じ大気圧になり、
モータ・ジェネレータ5bの駆動によって油圧ポンプモー
タ５がポンプ作用を行ない、油圧ポンプモータ５はリザ
ーバ７からの作動油を管路5dから吸入して管路5cに吐出
し、その吐出した圧油はチェック弁5aを押し開き、更に
主油圧管路1c、切換位置3Bおよび入口管路2dを介して油
圧モータ２を駆動し、その駆動によって冷却ファン2bが
上述の場合と同様に、ラジエータに冷却風を送ることに
なる。

この場合において、吐出管路1bは上記のように大気圧
になり、且つ主油圧管路1c側に油圧ポンプモータ５から
の吐出油圧が生じているから、チェック弁1aは閉じ、且
つチェック弁2aも入口管路2dに生じている油圧によって
閉じている。

上記加速時の作用によって、冷却ファン2bの駆動はエ
ンジンからのエネルギを使用せず、すなわち油圧ポンプ
１を無負荷にしてバッテリの電気エネルギによって冷却
ファン2bを駆動している。

したがって、自動車の加速時には、今まで冷却ファン
2bをエンジンによって駆動していた分、エンジンの出力
に余裕が生じ、その余裕分をもって、エンジンは有効に
自動車を加速させることができることになる。

上記第１図の構成は、上記加速時のように第１の油圧
ポンプとしての油圧ポンプ１を無負荷にして、油圧ポン
プモータ５を第２の油圧ポンプとしてポンプ作用させて
いるが、この第１図の構成は下記の使用方法も可能とな
っている。

第１の油圧ポンプ１にポンプ作用を行なわせると共
に、油圧ポンプモータ５を第２の油圧ポンプとして作動
させて冷却ファン2bを駆動したとき、その状態における
冷却ファン２からの風量を、その自動車の走行状態にお
ける最大のラジエータ冷却風量となるように設計してお
く。

このような設計において、通常のラジエータ冷却風量
の比較的小容量でよい状態においては、切換弁３を切換
位置3Bに設定し、オン・オフ弁６を閉の状態に設定した
まま、第１の油圧ポンプとしての油圧ポンプ１のみの駆
動によって冷却ファン2bを駆動する。

これに対して、自動車の走行速度が遅く且つエンジン
からの出力を長時間、高い出力にするような走行、すな
わちエンジンからの熱発生量が多く且つ自動車の走行に
よってラジエータに入ってくる風量が少ないような走行
の場合は、冷却ファン2bによるラジエータへの冷却風量
を多くしてやる必要がある。

このような場合は、同じく切換弁３を切換位置3Bに設
定し、オン・オフ弁６の閉の状態に設定したまま、油圧
ポンプ１からの吐出圧油を油圧モータ２に圧送すると共
に、油圧ポンプモータ５にも第２の油圧ポンプとしての
作動をさせ、その油圧ポンプモータ５からの吐出圧油を
も油圧モータ２に圧送する。

すなわち、油圧モータ２の回転速度は入口管路2dに供
給される圧油流量に比例するから、油圧ポンプ１からの
圧油に加えて油圧ポンプモータ５からの圧油が入口管路
2dに圧送されたことによって、油圧モータ２すなわち冷
却ファン2bは、上記通常時の作用に比し、より高速の回
転をする。

このことは下記のことを意味している。

上述のように、冷却ファン2bの駆動トルクは、入口管
路2dに圧送される単位時間あたりの圧油流量の自乗に比
例しあるいは入口管路2d、管路1cおよび吐出管路1bの油
圧に比例している。すなわち、入口管路2dの作動油圧は
入口管路2dへ圧送される単位時間あたりの圧油流量の自
乗に比例している。

したがって、エンジンの回転速度が同じであったと仮
定し、油圧ポンプ１のみの圧油圧送による冷却ファン2b
の回転速度の低いときは、油圧ポンプ１および油圧ポン
プモータ５の両者による冷却ファン2bを高い回転速度に
して駆動する場合に比し、入口管路2dおよび吐出管路1b
の作動油圧が低くなってる。

また、この場合において、油圧ポンプ１の負荷トルク
も吐出管路1bにおける作動油圧に比例しており、且つ油
圧ポンプ１の駆動出力［ps］は、その負荷トルクとその
回転速度との積に比例している。

その結果、同一エンジン回転速度の場合、油圧ポンプ
１と油圧ポンプモータ５の両者によって冷却ファン2bを
駆動する特殊走行時に比し、油圧ポンプ１のみによって
冷却ファン2bを駆動する通常走行時には、エンジン１の
冷却ファン2bを駆動する消費電力が少なくて済むことに
なる。

以上の実施例において、上記加速時に吐出管路1bを大
気圧にして、油圧ポンプ１を無負荷にするような作用を
させる必要のない場合は、チェック弁1aを省略して、吐
出管路1bと主油圧管路1cを連通状態のままにすることが
できる。

また、上述のエンジンブレーキ時においても油圧ポン
プ１によって冷却ファン2bを駆動したままにし、且つ主
油圧管路1cの油圧エネルギによって油圧ポンプモータ５
を駆動してバッテリに電気エネルギを充電させるような
作用をさせる必要のない場合は、切換弁３および枝管路
3bを省略して、主油圧管路1cを入口管路2dに連通させた
ままの構成にできる。

また、以上の実施例において、第１のリリーフ弁４、
第２のリリーフ弁4aおよびオン・オフ弁６は、上記のよ
うに、吐出管路1bにおける設定圧力を設定する圧力設定
手段となっている。それは吐出管路1bにおける最高圧力
を所定の許容最大圧力かあるいは大気圧かのいずれかに
選択設定するものである。

しかし、この圧力設定手段は、例えばリリーフ弁４に
おけるパイロット管路4bの設定圧力を電磁比例制御弁に
よってアナログ的に連続制御させるものであってもよ
い。

また、上記第１図における実施例においては、油圧ポ
ンプモータ５によってエンジンブレーキ時における油圧
ポンプ１の負荷動力を電気エネルギに変換して、これを
バッテリに充電させている。

しかし、上記のように、油圧ポンプモータ５を第２の
油圧ポンプとして作用させるのみに使用するときは、モ
ータ・ジェネレータ5bを電動機とし、その電動機は、他
の発電機によって充電された電気エネルギを使用するも
のであってもよい。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明における効果
は下記のとおりである。

（１）請求項１の発明の効果 ラジエータ冷却風量の多く必要になる特別の状態にお
いてのみ、エンジンによって駆動されている第１の油圧
ポンプ１に加え、バッテリ電力によって駆動される第２
の油圧ポンプからの吐出圧油も合流させて冷却ファン2b
をより高速で駆動し、通常時においては、エンジン駆動
の第１の油圧ポンプ１からの吐出圧油のみによって冷却
ファン2bを比較的に低回転速度で駆動させうることにし
ている。

したがって、通常時における冷却ファン2bのエンジン
による駆動消費出力を有効に少なくすることが可能にな
るものである。

（２）請求項２の発明の効果 請求項１の発明の構成に加え、第１の油圧ポンプ１と
第１のチェック弁1aとの間の吐出管路1bに高あるいは低
に設定可能な圧力設定手段を設けているから、 イ：請求項１におけると同じ使用とその効果が可能であ
り、 ロ：且つ、自動車の加速時において、その圧力設定手段
の低の設定圧力に設定して第１の油圧ポンプ１を無負荷
化し、電力駆動による第２の油圧ポンプを作動させて冷
却ファン2bを駆動するようにできるから、その加速時に
おいて、エンジンが今まで駆動していた第１の油圧ポン
プ１の無負荷化した分、エンジンの加速余裕を生じさせ
ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における冷却ファンの油圧駆動装置の
一実施例をシステム図によって示したものであり、第２
図は、従来における冷却ファンの油圧駆動装置をシステ
ム図によって示したものである。 実施例に使用した主な符号は下記のとおりである。 1:油圧ポンプ、1b……吐出管路、2:油圧モータ、2b:冷
却ファン、3:切換弁、４および4a:リリーフ弁、5:油圧
ポンプモータ、5b:モータ・ジェネレータ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンによって駆動される第１の油圧ポ
   ンプからの吐出圧油によって駆動される油圧モータが、
   該エンジンの冷却水を冷却するラジエータの空冷ファン
   を駆動する構成において、 前記第１の油圧ポンプの主吐出管路にはチェッケ弁を介
   して枝管路を設け、その枝管路は電動機によって選択的
   に駆動される第２の油圧ポンプの吐出管路が連通してい
   ることを特徴とする冷却ファンの油圧駆動装置。
2. 【請求項２】エンジンによって駆動される第１の油圧ポ
   ンプからの吐出圧油によって駆動される油圧モータが、
   該エンジンの冷却水を冷却するラジエータの空冷ファン
   を駆動し、その第１の油圧ポンプからの吐出管路には第
   １のチェック弁を設け、その第１の油圧ポンプとその第
   １のチェック弁との間の該吐出管路には、高あるいは低
   の油圧設定を可能とする圧力設定手段を設け、その第１
   のチェック弁と前記油圧モータとの間の主油圧管路から
   は、第２のチェック弁を介して枝管路を設け、その枝管
   路は電動機によって選択的に駆動される第２の油圧ポン
   プの吐出管路が連通していることを特徴とする冷却ファ
   ンの油圧駆動装置。