JP3459265B2 - 自動車の油圧ファンシステム - Google Patents

自動車の油圧ファンシステム

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JP3459265B2 JP53682598A JP53682598A JP3459265B2 JP 3459265 B2 JP3459265 B2 JP 3459265B2 JP 53682598 A JP53682598 A JP 53682598A JP 53682598 A JP53682598 A JP 53682598A JP 3459265 B2 JP3459265 B2 JP 3459265B2
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Description

【発明の詳細な説明】 1.発明の技術分野 この発明は自動車のラジエター用油圧駆動ファンに適
用される制御システムに関する。この制御システムは選
択的に１つ又は２つの油圧モータによりファンを駆動す
る。
発明の背景 自動車において一般にファンは、内部を冷媒が流れて
いる熱交換器つまりラジエターに空気を流すことによ
り、液体冷媒から熱を除去する。ファンは一般に、パワ
ー伝送ベルトを介してエンジンにより直接駆動される。
しかし、そのような直接駆動のファンの１つの問題点
は、ファンの速度がエンジン速度にリンクしていること
である。エンジン速度が上昇するにつれ、ファンの速度
も上昇する。しかし、車速の増加によりラジエターを介
したラム空気流（ram airflow）が増加し、従って冷媒
が冷却され、その結果ファンによる冷却の必要性が少な
くなる。
従って通常のエンジン高速運転時、ファンも高速に回
転するが、このときファンは必要以上に回転している。
この問題を解決するため、ファンの中にはエンジンが高
速に運転しているときに、エンジンからファンを切り離
すためのクラッチが装備されているものがある。
しかし、ファンはこの問題が解決したとしても、ファ
ンには他の問題がある。その一つにファンはうるさいと
いうことである。ファンのブレードは、観察者（observ
er）に音が伝わるとき、観察者に小さな圧力パルスを加
える。
ファンの速度が上昇するにつれ、１秒あたりの通過ブ
レードの数も増加し、その結果、１秒あたりのパルスの
数も増加する。更に、速度上昇に伴ってパルスの大きさ
も上昇する。従って、高速に運転するファンは周波数の
高い大きな音量のノイズ源になる。
他の問題は自動車の設計原則から見て、ファンに必ず
発生するというものではない。横置きエンジン（transv
ersely mounted engine）の場合、クランクシャフトは
車の進行方向に直交している。しかし、ラジエターの冷
却面及び冷却面を冷却する回転ファンによるディスク
は、車の進行方向に平行のラム空気流に対して直交して
いるのが望ましい。この構成で、ファンの回転軸はクラ
ンクシャフトに直交しているので、クランクシャフトか
らファンにパワーを伝送する機構が複雑となる。
これら多くの問題は、油圧駆動冷却ファンにより解決
されると考えられる。しかし、自動車に適用する場合、
ファンは低コストでなければならない。低コストにする
場合、必然的に一定排油量油圧ポンプを用いなければな
らず、又、トランスミッションを介してではなく、エン
ジンによって直接駆動する必要がある。（ここで“一定
排油量”とは、提供される流体の量すなわち排油量がポ
ンプの１サイクルについて一定であることを示す。） このようにして駆動されるタイプのポンプは、エンジ
ン高速回転時に多量の流体を提供する。しかし、上記し
たように、エンジン高速回転時では、多くの場合ファン
による冷却はそれほど必要とならない。従って、多量の
流体は必要ない。余分な流体は、ポンプに流体を供給す
る貯蔵部に貯蔵される。
このような流体の迂回路に関する１つの問題は、迂回
された流体は、使用されないにも関らず、ポンプにより
高圧に上昇されたということである。迂回された流体を
高圧にするにはパワーが必要となる。このパワーはエン
ジンにより提供しなければならず、迂回流体によるパワ
ーの消費は浪費を意味する。
発明の目的 本発明の目的は自動車に改良された冷却システムを提
供することである。
本発明の他の目的は、複数の油圧モータが冷却ファン
にパワーを提供する自動車用冷却システムを提供するこ
とである。
発明の概要 本発明の一実施例において、エンジンにより動力が与
えられる１つ又は２つの油圧モータによりラジエター冷
却ファンが選択的に駆動される。
図面の簡単な説明 図1A及び1Bは 全ての電気的負荷が同一の電流源によ
り駆動される場合に、単一の負荷により消費される電力
と、並列負荷により消費される電力を比較検討するため
の図である。
図1C及び1Dは本発明による動作の概要を示す。
図1Eは図1A及び1Bの続く図。
図２〜９は本発明の異なる動作条件における内部構成
部品に想定される様々な状態を示す。
図2Aは軸部材78の詳細な構成を示す。
図4Aは比較的低いポンプ速度での図２におけるバルブ
６の圧力及び流量をプロットした図。
図4Bは比較的高いポンプ速度での図２におけるバルブ
６の圧力及び流量をプロットした図。
発明の詳細な説明 分析 油圧機構は高度な技術事項であり、油圧システムに起
こる現象には簡単に直感的に理解できないものがあるの
で、分析が必要となる。この分析には電子工学の技術が
用いられる。
この分析は２つの部分に分けられる。第１に、（ａ）
単一の抵抗R1又は（ｂ）２つの並列抵抗R1及びR2に電流
を供給する定電流源を考え、両者の場合で提供される電
力を比較することである。第２は、抵抗R1又は並列の抵
抗R1及びR2に電力を選択的に供給することを可能とする
装置である。
分析の第１部 図1Aは電流源Ｓにより電力が供給される４オームの負
荷抵抗R1を示す。電源Ｓのタイプは定電流源である。即
ち、電源Ｓは抵抗R1のサイズに関らず一定電流を提供す
る。図1Aでこの定電流は４アンペアである。
R1により消費される電力Ｐは同図に示すように、I2R
（電流の２乗×抵抗値）即ち64ワットである。抵抗R1両
端の電圧はIR（電流×抵抗値）であって、これは16ボル
トである。
この電力は電流源Ｓにより供給される。しかし図1Bの
ように、同一の抵抗R2が並列に接続されると、電流源Ｓ
から見た等価抵抗は半分の２オームになる。これで消費
電力も半分の32ワットになる。
従って、この分析は、第２の負荷を第１の負荷に並列
に接続すると、消費電力が減少することを示している。
消費電力は次の２式によって表現できる。
（１）Ｐ＝I2R、又は（２）Ｐ＝IV ここで、Ｐは電力、Ｉは電流、Ｖは電圧である。
式（１）について、図1Bの追加負荷R2は電流源Ｓから
見た総合抵抗を減少している。Ｐ＝I2Rにおいて、“R"
を減少することにより“P"が減少する。
式（２）は他の観点から見た電力の低下を示す。図1A
及び1Bを比較することにより、減少した総合“R"によ
り、電圧降下の減少が生じるのが判る。減少した電圧降
下は式（２）の“V"によって示されている。式（２）で
のこの“V"の減少により“P"が減少する。
つまり、“R"は用語“抵抗”が示すように、電流の通
過に抵抗を与える。電圧はＶ＝IRにより示されるよう
に、抵抗を介して電流を流し、電流は電圧に比例する。
“R"が減少すると、同一の電流を流すために必要な電圧
が少なくなる。式（２）のＰ＝IVに示されるように、電
圧の減少に伴い、必要電力は減少する。
電流源Ｓは一定排油量のポンプに似ている。抵抗１及
びR2は、１つ又は複数の車のファンを駆動する油圧モー
タに似ている。全く同一の２つのモータが、図1Bの抵抗
R1およびR2のように並列に接続されると、ポンプからは
少ないパワーが供給される。
分析：第２部 図1Eは前述した電流源Ｓ及び抵抗R1及びR2を示す。再
び、R1及びR2は、１つ又は複数の冷却ファンを駆動する
油圧モータを示す。しかし図1Eの場合、電流源Ｓは可変
電流源である。これは、ポンプ速度に依存して流量を可
変可能な定排油量油圧ポンプに似ている。自動車のエン
ジンがこのポンプを駆動すると、流量はエンジン速度に
依存するが、流量は与えられたエンジン速度については
一定値である。
更に、コントローラＣが追加されている。コントロー
ラＣは“カレントバルブ（current valve）"Vを制御す
る。カレントバルブＶは理想化されたトランジスタとし
て見ることができ、抵抗R2を流れる電流の量を制御す
る。コントローラＣは又、可変バイパス抵抗RBを制御す
る。この抵抗RBはR1及びRBの等価並列抵抗値を制御し、
その結果R1両端電圧を制御する。コントローラＣによ
り、電流源Ｓにより供給されるパワーを、電流源Ｓが抵
抗R1のみに供給するときに比べ、減少させることができ
る。
この構成の利点を説明するため、負荷R1及びR2で必要
となる電力が最高値から最低値に変化したときの電流源
Ｓから負荷Ｒへの電力伝送効率を考える。（要求される
この変化は車の場合、抵抗R1及びR2により表現されるモ
ータにより供給される冷却の要求量が最大から最低に変
化するときに発生する。） 最大電力は、RBが十分に開回路でバルブＶが非導通の
ときに供給される。このとき、電源Ｓからの全電流は抵
抗R1を介して流れ、電力伝送効率は100パーセントであ
る。つまり、電源Ｓから供給される電力は全て抵抗R1で
消費される。
負荷R1及びR2により要求される電力が少なくなるにつ
れ、バルブＶを電流が流れ始め、その電流はバルブＶが
完全に導通するまで連続的に増加する。完全に導通した
とき、R1及びR2の並列ペアを介した電圧は、前述したよ
うに電流源Ｓにより供給される電流により決定される。
バルブＶでの損失がなければ、電力伝送効率は再び100
パーセントになる。
要求電力が更に減少すると、RBが機能するようにな
り、その結果、R1及びR2に並列のRBを介して電流が流れ
る。抵抗RBが減少するにつれ、負荷R1及びR2に供給され
る電力は減少し、一方RBは幾らかの電力を消費する。
従って、100パーセントの電力伝送が２つの動作点、
即ちR1が単一の負荷として作用する場合、及びR2と並列
のR1がその負荷として作用するときに発生する。これに
対して、R2がR1と並列に接続するために利用できない場
合（つまりR2及びバルブＶが存在しなければ）、100パ
ーセントの電力伝送は単一の動作点、即ちRBが無限大の
抵抗値を有し、R1が単一の負荷として作用する場合での
み発生する。
発明の一側面 図1Cにおいて、一組の動作条件の下に制御システム５
は、車のエンジン（図示されず）により駆動された油圧
ポンプ３から流体が流入される。制御システム５は点線
に示すように、流体流を油圧モータ９に供給し、このモ
ータはラジエター冷却ファン12を駆動する。この時点で
油圧モータ24に流体は供給されていない。
図1Dにおいて、他の一組の動作条件の下に、制御シス
テム５はモータ９及び24の両方に流体を供給し、これら
はファン12を駆動する。
油圧方式において、供給されるパワーは（流量）×
（圧力降下）に比例する。この表現は前述した式（２）
の（電流）×（電圧）の電気的表現に似ている。即ち、
電流は流体の流量に似ており、電圧は圧力降下に似てい
る。
図1Dにおいて、ポンプ３の与えられた流量に対して、
モータ対を介した圧力降下は、図1Cの単一モータを介し
て発生された圧力より少ない。これを理解するために、
図1Dにおいて、並列のモータ対は図1Bの並列抵抗と同様
に、流れに対する低い総合抵抗を示していることを考え
る。定流量ポンプ３は図1Dにおいて低抵抗負荷を有して
いるので、図1Cに比べ低い圧力が発生される。この値：
（流量）×（圧力降下）は減少するようになり、油圧モ
ータはエンジン（図示されず）から少ないパワーを引き
出す。
従って、以上をまとめると、一定油圧流体源によりパ
ワー供給される全く同一の２つの油圧モータは、該モー
タが１つの場合より少ないパワーを該流体源から引き出
す。
実際には、図1C及び1Dにおいて、ポンプ３は高速のエ
ンジンにより駆動されるので、過多の流れを発生するこ
とがある。制御システム５は、（ａ）この超過が流体経
路（図示されず）を介してモータ９及び24をバイパス
し、（ｂ）この超過を貯蔵部15に貯蔵されるように制御
する。
詳細な説明 図２〜９は本発明の詳細を提供するもので、この発明
の一実施例に係る幾つかの動作モードを示している。
図2:低ポンプ出力、冷却要求なし（始動時） 図２は本発明を適用する車両が始動するときに一時的
に発生する状態を示している。ポンプ３は流れをライン
50に供給し、その流れは穴53を介してバルブ６の空洞に
入る。この時、ホール62をブロックしているピストン59
Aの閉じた位置により、冷却要求はない。
ピストン59Aの拡大図がこの図の右上に明記されてい
る。ピストン59Aの相対位置を他の図面と比較できるよ
うに、点線65及び68が追加されている。ピストン59Aの
位置はソレノイドアクチュエータ72により制御され、こ
のアクチュエータ72は、ライン73上の冷却要求電気信号
により制御される。
バルブ６は一般に購入可能な部品である。これは速度
感知パワーステアリングシステムに用いられる。このよ
うなシステムでは、“冷却要求信号”として示される信
号に似た信号が用いられるが、その信号は冷却要求信号
を示すものではない。即ちその信号は車両の速度を示
す。
幾分異なるタイプのバルブでは、ピストン59Aは、ホ
ール62に対して固定位置に溶接され、その結果、ホール
62と共に固定アパチャーを定義している。ソレノイドア
クチュエータ72は省略される。このタイプのバルブは速
度感知システムと対抗するものとして、一般のパワース
テアリングシステムに良く見掛けるタイプである。
上記両タイプのバルブでは、ライン75に存在する流れ
が、ポンプ３の出力から独立して制御される。ソレノイ
ドアクチュエータ72を使用するバルブにおいて、その流
れはライン73上に信号により決定される。ソレノイドア
クチュエータ72がないバルブにおいて、流れはピストン
59Aによりカバーされずに残ったアパーチャー62のサイ
ズにより決定される。しかし又、移動ピストン59Aが装
備されたバルブでは、流量は勿論調節可能であるが、バ
ルブ６は油圧流体の一定流量源として作用する。
図２の説明に戻り、バルブ６内のピストン59Aはホー
ル62をロックしているので、ライン75に到達する流れは
ない。従って、図示されるライン50内に存在する比較的
高い圧力に比べ、低い圧力が図示されるライン76に存在
する。その結果、バルブ18内の軸部材（pintle）78は図
示される位置に駆動され、ここで環（annulus）80はア
パーチャー82に合致する。
図2Aは軸部材78の詳細を示す図である。環80はホール
103を介して内部ボア104と作用し、これにより、軸部材
78が適切に位置していれば、ボア104内の加圧流体は図
２のアパーチャー82に到達する。
しかし図２において、このときにピストン59Aの位置
によりライン75を介した流れは無いので、ライン76を介
したバルブ18への流入はなく、アパーチャー82に流れは
存在しない。モータ24は流体を受け入れることはなく、
動作しない。又、ライン75を介した流れはないので、モ
ータ９も流体を受け入れない。
従って、図２の始動状態において、軸部材78は図示さ
れる位置にあると想定され、モータ９及び24はオフであ
る。
図3:低ポンプ出力、ゼロ冷却要求（始動後） 図２の状態が発生した直後、バルブ６内の空洞56内に
圧力が発生し、この圧力は左方向の力で面59にかかる。
この力は軸部材66を押し、ライン90に流入する流れ88を
発生し、それは貯蔵部15に到達する。空洞56内の25psi
程度の圧力流体は、軸部材66のこの運動を発生するのに
十分な圧力である。この25psiの圧力は、軸部材66を押
し開け、流れ88を生成するので、“クラッキング圧力
（cracking pressure）”と呼ばれる。しかし、冷却要
求がないのでピストン59Aがまだホール62をブロックし
ているため、図２の説明で与えられた理由により、モー
タ９及び24はオフのままである。
図4:低ポンプ出力、少ない冷却要求 図４において、ピストン59Aの部分的な開位置により
示されるように、少ない冷却要求が発生しているが、ポ
ンプ３の出力はまだ小さい。これは車両のエンジンがア
イドル運転又はそれに近い回転数で回転しているためで
あると考えられる。このような状態で、図３の場合のよ
うに貯蔵部15に貯蔵される流れ88の大部分は、ピストン
59Aにより部分的にカバーされているホール62を介して
流れるようになる。
流れ88は十分にゼロになるか、又は流れ88の幾らかが
存在するが、それは図４に示すように貯蔵部15に貯蔵さ
れる。貯蔵された量はピストン59Aの位置及びポンプ３
の流量に依存する。
バルブ18内の軸部材78が右に移動しすぎて、ライン50
内の流れがバルブ18内のアパーチャー82を介して決して
流出しないように、バルブ18は構成される。従って、ポ
ンプ３からの全ての流れはホール62を介して流れ、又は
図３の流れ88として貯蔵される。ライン77を介した流れ
はない（あまり重要ではない一時的な軸部材78を移動さ
せる流れを除く）。再確認：（１）ホール62を介した流
れと（２）流れ88の加算した流れはポンプ３の出力に等
しい。
図４において、ホール62を出る流れはライン75に到達
し、そしてモータ９に達し該モータを作動する。更に、
ライン76内の圧力は以下に示す理由により、まだかなり
低い。即ち、ライン50からライン75までの圧力降下Δ−
Ｐは図３と同一で、約25psiである。（“Δ−P"は図に
示すように、ギリシャ文字のデルタを引用している。）
この圧力降下により、バルブ18内の軸部材78は、図３に
示すのと同様な位置に止まる。この位置により、流れ２
はモータ24に到達する。（対照的に、軸部材78が図３及
び４と同様な位置にあるという事実に関らず図３では流
れ２は存在しない。なぜなら、図３において、ピストン
59Aが、流れ２を供給するライン75内の流れをブロック
しているからである） ライン76内に存在する低い圧力を説明するために、図
4Aはライン73上の冷却要求信号を表す電流に対する２つ
の量をプロットしている。これらの量は、（１）図４に
示すライン50と75の間の圧力差Δ−Ｐ、及び（２）ライ
ン75を介した流れである。この状態で、図４の動作点は
ほぼ点Ａである。ライン75内の流れは比較的低く、約0.
5gpm（gallons per minute）である。この圧力差Δ−Ｐ
は比較的高く約28psiであって、これはライン77に対し
て、ライン76に比較的低い圧力を生成する。図4Aの２つ
の特徴は重要である。両方ともライン73上の信号による
ホール62を介した流れの制御に関係している。１つの特
徴は、図４において、バルブ６の動作点が図4Aのウイン
ドウＷ内にほぼ存在することである。この動作点におい
て、図４のバルブ３内のピストン59Aは、チャンバー56
内のクラッキング圧力が維持しないように、ホール62を
不十分にカバーする。
クラッキング圧力が維持されないと、図４の流れ88は
止り、ホール62を介した流量は、図4Aに流量（GPM）と
してプロットされた水平部Ｈのように、そのピークに達
する。ホール62を介したこの最大流量で、図４のライン
73上の冷却要求信号は効力をなさなくなり、ホール62を
介した更なる流れの増加はなくなる。
第２の特徴は、ピストン59Aがホール62の一部分をカ
バーした状態に関係し、ライン73上の冷却要求信号が、
流れの増加及び減少について有効となっている。図4A内
のウインドウＷのほぼ右の領域がこの状態を示す。この
領域で、クラッキング圧力は合致又は超過されている。
この状態で、図4Aの流量は冷却要求信号の大きさに幾
分反比例している。つまり、冷却要求信号が増加するに
つれ、流れは減少する。
この反比例関係は、フェールセーフ（fail−safe）の
特徴を提供する。ソレノイド72/ピストン59Aのシステム
は通常、ホール62を開状態に保つ。冷却要求信号はホー
ル62を閉じるために用いられる。配線73の断線等で冷却
要求信号に不具合が生じると、流れはライン75に到達し
続けモータ９を作動する。このシステムはこのような故
障にもかかわらず安全に動作する。
図４に示すモードに戻る：図4Aは図４のΔ−Ｐに対応
する“圧力差”を示す。ライン50内の圧力からΔ−Ｐ
（図4A参照）を引いた値はほぼライン76内の圧力に等し
い。Δ−Ｐが大きくなるほど、ライン76と50の間の圧力
差は大きくなる。十分な圧力差があると、軸部材78は右
に移動し、ライン76をアパーチャー82に接続する。
図４において、大きな圧力差が存在すると、軸部材78
の環80はアパーチャー82に合致し、これによりライン76
内の流体は流れ２としてバルブ18を出る。流れ２はモー
タ24を作動する。モータ24はオーバーランニングクラッ
チ27を介してファン12に接続されている：モータ９及び
24はファン12を駆動する。
従って、この時のように、ポンプ出力が低く、小さい
冷却が要求されているとき、モータ９及び24は好適に同
一速度で運転する。
図5:低いポンプ出力、中くらいの冷却要求 図５において、ポンプ出力は図２〜４と同様である
が、ピストン59Aによりカバーされるホール62の大きさ
により示されるように、図４の場合と比べて中くらいの
冷却が要求されている。図4Aで動作点は点Ｃとして取る
ことができる。この動作点Ｃでは、ライン75内の流量は
図４が示すように点Ａよりも大きいが、圧力差（即ち図
５のΔ−Ｐ）は少ない。このことは、ライン76及び77内
の圧力は図４よりも互いに接近してきることを示してい
る。
このように接近している圧力は図５では“高”及び
“ほぼ高圧”として示されている。その結果、バルブ18
内の軸部材78は、後述されるように図４の全開と図６の
全閉の中間の位置と考えられる。この仮定された特定中
間位置は流れ２の流量を制御し、そしてモータ24の速度
を変調する。
従って図５において、ライン73上の冷却要求信号はピ
ストン59Aの位置を制御し、ピストン59Aの位置は軸部材
78の位置を決定し、この軸部材は流れ２の流量を決定す
る。この流量はモータ24の速度を制御する。
図４及び５を比較することにより本発明の重要な特徴
が示される。図４において、冷却の要求は小さい。モー
タ９及び24は運転している。図５において、冷却の要求
は大きい。そしてモータ24の速度は中くらいであり、モ
ータ９は流れ１により決定する速度で運転する。
クラッキング圧力は超過されているか又は超過されて
いない。
図6:低いポンプ出力、大きな冷却要求 図６において、ピストン59Aはホール62を、Δ−Ｐが
非常に低くなる程度までに開ける。動作点は図4Aの点Ｄ
又は点Ｄの左の点により示される。
Δ−Ｐは小さい。（この小さいΔ−Ｐについての簡単
な説明は、大きなホール62を介した小さな流れにより小
さい圧力降下が生じるということである。）小さなΔ−
Ｐにより、ライン76及び77内の圧力は互いに非常に近い
値で、これによりバルブ18内を軸部材78はスプリングSP
の影響の下で左に移動する。モータ24への流れはブロッ
クされる。
クラッキング圧力は超過されていない。
図４〜６の比較により、本発明の重要な一連の動作が
示される。これらの図面で、冷却要求の順番を概略する
と以下のようになる。
（１）図４のように“小さい” （２）図５のように“中くらい” （３）図６のように“高い” 小さい冷却要求により、モータ９及び24は動作する。
中くらいの冷却要求により、モータ９及び24は動作する
がモータ24はバルブ18により変調され、高い冷却要求に
より、モータ９は排他的に動作する。中くらいの冷却の
状態は、デュアルモータ動作から単一モータ動作への移
行を示す。
図7:高いポンプ出力、冷却要求なし 図７において、ピストン59Aはホール62をブロックし
ている。ライン75に到達する流れはない。ライン50内に
流入する流れはライン90に移行され貯蔵部15に貯蔵され
る。モータ９及び24はオフである。
図８及び9:高いポンプ出力、小さい及び大きい冷却要求 高いポンプ出力及び小さい冷却要求を示す図８におい
て、ピストン59Aはホール62を部分的に開いている。高
いポンプ出力は、例えばポンプ速度が2000rpm以上のと
きに発生する。
Δ−Ｐは高い。高いΔ−Ｐを簡単に説明すると、一般
にホール62を介して大きな流れがいま発生し、図４で発
生していたように、これにより例えば小さい流れより大
きな圧力降下を発生する。ここで図4Bのプロットが適用
でき、動作点を点Ｅに取ることができる。
高いΔ−Ｐの状態で、バルブ18は全開又はほぼ全開で
ある。これはライン76内の低い圧力と比べて高いライン
77内の圧力による。両方のモータがここで運転し、流れ
２が流入しモータ24を駆動する。流れ１はモータ９を駆
動する。両方のモータは好適に同一速度で運転する。こ
こでモータ24の変調はない。
高いポンプ出力及び高い冷却要求を示す図９におい
て、ピストン59Aはホール62を全開にするか又はほぼ全
開にする。ポンプ３の出力は高く、Δ−Ｐは図８のとき
より僅かに少ないだけである。動作点は図4Bの点Ｆとし
て取ることができる。
図９において、この僅かに低いΔ−Ｐはライン76に関
係する“低圧”に付加された記号“＋”により示されて
いる。この記号“＋”はライン76内の圧力は図８の場合
より僅かに高いことを示している。
図９において、軸部材78は図８の場合とほとんど同一
の位置にある。両モータ９及び24は好適に同一速度で運
転し、モータ24は変調されていない。
図８及び９において、ポンプ３の出力はピストン59A
がホール62をいかに広く開いているかに関らず、クラッ
キング圧力が常に超過されるほど充分大きい。
発明者は次のように指摘する。即ち、アーパーチャー
62を充分多きくした異なる設計によるシステムでは、ピ
ストン59Aが開き始め、ピストン59Aが全開となる前に、
クラッキング圧力はポンプ３の圧力が高い場合でも誤っ
て維持されることが有る。この場合、図4BのポイントＧ
に到達し、ファンの速度は増加する。これは図４、５、
及び６の場合と同様な進行におけるモータ９に供給され
る流れの制限によるものである。
従って、クラッキング圧力を生成する最大流に到達す
るまでポンプ出力レベルを変化させるときに、図９のよ
うに全開したバルブ６にも関らず、回路のエネルギ節約
機能が採用される。
要点 図３〜８で発生する現象を次の表に要約する。
補足検討 1.前述したように、バルブ６はライン75内の流れを一定
値に保持する。流量が如何なる値でも、モータ９及び24
が作動しているとき、ライン75内の圧力は、モータ９が
単独で運転しているときより少なくなる。この少ない圧
力の状態で、バルブ６はモータ９及び24に小さいパワー
を供給する必要がある。バルブ６はそのパワーをポンプ
３から供給されるので、ポンプ３は小さいパワーを供給
する必要がある。
2.重要な特徴は例えば図８の流れ88に属する浪費エネル
ギの低減である。前述したように図８のモータ９及び24
が運転中、ライン75内の圧力は、モータ９が単独で運転
している場合より少ない。ライン75内の圧力が小さいと
き、ライン50内の圧力も小さい。（ライン50内の圧力は
ライン75内の圧力とΔ−Ｐの加算値に等しい。） 貯蔵された流れ88はライン50から生じているので、そ
のライン内の圧力が小さいということは、流れ88による
浪費パワーが低いということである。つまり、流れ88内
に含まれる流体は、必ずライン50内の圧力に上昇してい
た流体である。なぜなら、ライン50はポンプ３の出力で
あって、その流体はポンプ３から生じたものだからであ
る。しかし、それが貯蔵部15に到達すると、流れ88の圧
力は０に下がる。浪費パワーの量は（流れ88の流量）×
（ライン50内の圧力−貯蔵部15内の圧力）に比例する。
従って、ライン50内の圧力が減少すると、浪費パワーも
減少する。
3.単一の制御ライン73は複数要素を制御する。即ち、ラ
イン90内に流れが存在しないという条件の下で、ライン
73は（１）モータ９の速度、（２）モータ24を運転する
か否か、もし運転するのなら（３）モータ24の速度を制
御する。
4.モータ24の速度がモータ９の速度に到達したとき、モ
ータ24はファン12に対するパワーのみに貢献する。モー
タ24がモータ９より低速で運転しているとき、オーバー
ランニングクラッチ27は滑る。つまり、バルブ18内の環
80が不十分にアパーチャー82に合致しているという動作
条件の下で、流れ２が非常に小さいとき、モータ24の速
度は小さく、オーバーランニングクラッチ27は滑ること
になる。
5.オーバーランニングクラッチ27の機能は図９のチェッ
クバルブCVによって置き換えることができる。この場
合、モータ９及び24はファン12を駆動している共通シャ
フトＳにロックされる。オーバーランニングクラッチ27
は不在である。
モータ24がバルブ18によってパワー供給されていない
とき、それはポンプとして作用し、モータ９によって駆
動される。モータ24によってポンプ供給された流体はチ
ェックバルブCVを介して流れ、ループＬを循環する。
6.モータ９及び24は単一のファン12にパワーを供給する
必要はない。それらは２つの分離したファン、即ち図10
の同軸シャフト150及び153にパワーを供給できる。これ
らシャフトは、ラジエター160に空気を供給する共通ダ
クト58内に設けられた２つの155及び157にパワーを提供
する。
本発明の概念及び範囲から逸脱することなく、様々の
修正及び置き換えが可能である。特許として保護を求め
る本発明の内容は特許請求の範囲に記載されている。
フロントページの続き (72)発明者 ヒル、ジョン・エス アメリカ合衆国、オハイオ州 45405、 デイトン、ダブリュー・シーベントハー ラー・アベニュー 227 (56)参考文献 特開 昭55−102744（ＪＰ，Ａ) 国際公開96／016259（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01P 7/04

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】油圧ポンプを含む車両に設けられた第１及
    び第２油圧装置を制御するシステムであって、 ａ）前記ポンプから流体を受け入れ、そして前記第１及
    び第２油圧装置にかかる負荷の組合せに関する独立の制
    御信号によって制御される割合で流れを分配する第１バ
    ルブ、及び ｂ）前記第１バルブの所定動作条件に基づいて、前記油
    圧装置の１つへの流れを制限するため前記流れを分配す
    るために、前記第１バルブにかかる圧力に応答する前記
    第１バルブと油圧により結合された第２バルブ、 を具備することを特徴とする制御システム。
  2. 【請求項２】前記第２バルブは、 ｉ）前記第１の油圧装置の入力圧力を感知する第１ポー
    ト、 ii）前記ポンプ出力での圧力を感知する第２ポート、 iii）前記第１及び第２ポート間の圧力差が所定値に到
    達した場合、前記第１の油圧装置から前記第２の油圧装
    置へ、前記流れの進路を変更する軸部材、 を具備することを特徴とする請求項１記載のシステム。
  3. 【請求項３】油圧ポンプによりパワーが供給される第１
    及び第２油圧モータにより駆動されるファンを用いて、
    車両内の熱交換器を冷却する方法であって、 ａ）前記ポンプにより発生された流量が第１の固定レベ
    ルのとき、 ｉ）冷却要求が比較的低いときに両方のモータを作動さ
    せ、及び ii）前記冷却要求が中くらいのとき、前記第１モータの
    みを作動させ、及び ｂ）前記ポンプにより発生された流量が前記第１のレベ
    ルより高い第２の固定レベルのとき、 ｉ）冷却要求の実質的に存在しているときに両方のモー
    タを作動させる 方法。
  4. 【請求項４】車両の油圧冷却システムにおいて、 ａ）第１の流れを提供するポンプ、 ｂ）前記第１の流れから得られる第２の流れによりパワ
    ーが供給される第１ファンモータ、及び ｃ）前記第１の流れが前記第２の流れを超過しているか
    確認し、超過している場合、冷却要求信号が許容する場
    合に第２のファンモータにパワーを供給する制御システ
    ム、 を具備することを特徴とするシステム。
  5. 【請求項５】車両のエンジン冷却用システムであって、 ａ）圧力P1の流れを発生する油圧ポンプ、 ｂ）前記油圧ポンプから流体を受入れ、基本的に冷却要
    求信号に依存する流量で流体をラインに導く第１バル
    ブ、 ｃ）前記ラインから圧力P2で流体を受け入れる油圧モー
    タにより駆動され、予備油圧モータによりパワーの追加
    を受けることができるファン、 ｄ）前記ラインから流体を受入れ、前記予備油圧モータ
    に流体を導き、前記圧力P1及びP2に基づいて前記予備モ
    ータの速度を制御する第２バルブ、 を具備することを特徴とするシステム。
  6. 【請求項６】車両のエンジン冷却用システムであって、 ａ）油圧ポンプ、 ｂ）１つ又は複数のファンを駆動する第１及び第２油圧
    モータ、 ｃ）前記油圧ポンプからの流れを受入れ、冷却要求信号
    に基づいて、前記油圧ポンプにより発生される流量とは
    実質的に独立した油圧流体の流量を提供する第１バル
    ブ、 ｄ）過多の流れが前記第１バルブに供給されている場合
    に、前記第１バルブにより供給される流れを、前記第１
    及び第２油圧モータに分配する第２バルブ、 を具備することを特徴とするシステム。
  7. 【請求項７】車両のエンジン冷却用システムであって、 ａ）油圧ポンプ、 ｂ）１つ又は複数のファンを駆動する第１及び第２油圧
    モータ、 ｃ）前記油圧ポンプから油圧流体を受入れ、前記ポンプ
    の出力が所定レベル以下となった場合、冷却要求信号が
    比較的低いときに両方の油圧モータへ油圧流体を供給
    し、冷却要求が比較的高いときに単一の油圧モータに油
    圧流体を供給する制御システム、 を具備することを特徴とするシステム。
  8. 【請求項８】車両のエンジン冷却用システムであって、 ａ）油圧ポンプ（３）、 ｂ）前記油圧ポンプ（３）から第１流量で流体を受入
    れ、冷却要求信号（73）を受信し、前記冷却要求信号
    （73）により制御された第２流量で、第１出力ライン
    （75）に出力流体を供給し、前記第２流量を超える前記
    第１流量の超過分を、前記油圧ポンプに流体を提供する
    貯蔵部（15）に戻す第１制御バルブ（６）、 ｃ）前記第１出力ライン（75）から流体を受入れ、ファ
    ン（12）を駆動する第１油圧モータ（９）、 ｄ）第２油圧モータ（24）、 ｅ）前記油圧ポンプ（３）から流体を第１入力にて受入
    れ、前記第１制御バルブ（６）の前記第１出力ライン
    （75）から流体を第２の入力にて受入れ、前記第１入力
    での圧力が前記第２入力での圧力を所定マージンだけ超
    えたとき、前記流体を第２出力（82）に供給する第２制
    御バルブ（18）、 ｆ）前記第２出力を前記第２油圧モータ（24）に結合す
    る流体ライン、及び ｇ） 前記第２油圧モータから前記ファンにパワーを供
    給する連動機構、 を具備することを特徴とするシステム。
  9. 【請求項９】前記連動機構はオーバーランニングクラッ
    チを具備することを特徴とする請求項８記載のシステ
    ム。
  10. 【請求項１０】前記連動機構は、前記第２油圧モータと
    前記ファンとが直接接続されており、そして前記第１お
    よび第２油圧モータの速度間の差を吸収するチェックバ
    ルブを具備することを特徴とする請求項９記載のシステ
    ム。
  11. 【請求項１１】２つの装置により駆動され、共通ダクト
    内に設けられ、熱交換器を冷却する２つのファンを更に
    具備することを特徴とする請求項１記載のシステム。
  12. 【請求項１２】前記２つのモータは、熱交換器に冷却用
    空気を供給するための共通ダクト内に設けられたファン
    にパワーを供給することを特徴とする請求項４記載のシ
    ステム。
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