JP5542844B2 - ハイドロスタティック式のファン駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の、内燃機関に用いられるハイドロスタティック式（流体静力学式）のファン駆動装置、すなわち「油圧ファン駆動装置」に関する。

内燃機関では、しばしばかなりの量となる損失熱を導出するために、冷却が必要となる。この冷却はたいてい、回転するファンホイールによって増幅される。ファンホイールは内燃機関の副出力シャフトもしくはパワーテイクオフシャフト（Nebenabtriebswelle）によって直接に駆動されるか、またはハイドロリック回路を介して駆動される。この場合、このハイドロリック回路は、パワーテイクオフシャフトにより駆動されるポンプと、ファンホイールを駆動するモータとを有している。

ドイツ連邦共和国特許第４３２１６３７号明細書には、内燃機関に用いられるハイドロスタティック式のファン駆動装置が開示されている。この公知のハイドロスタティック式のファン駆動装置は内燃機関によって駆動される可変容量形ポンプを有しており、この可変容量形ポンプは定容量形モータを介してファンホイールを駆動する。可変容量形ポンプの回転数は内燃機関の出力軸もしくはパワーテイクオフシャフトの回転数と直接に関連しているので、ファン出力は可変容量形ポンプの圧送容量の調節によって制御される。

米国特許第６３１１４８８号明細書には、比較可能なファン駆動装置が開示されている。この場合、定容量形モータの他に、ファンホイールに結合された可変容量形モータも開示されている。これにより、ファン駆動装置の改善された制御可能性が達成される。

このようなハイドロスタティック式のファン駆動装置において不都合となるのは、内燃機関が遮断されていると、ファン作動を可能にしない、駆動側の内燃機関へのファン駆動装置の連結である。さらに、内燃機関により最大出力が呼び出された場合にも、内燃機関の出力送出は減じられる。

これに対して、本発明の根底を成す課題は、内燃機関が遮断されている場合でもファン作動を可能にするような、内燃機関に用いられるハイドロスタティック式のファン駆動装置を提供することである。さらに、ファン作動にもかかわらず、内燃機関の過渡的に（uebergangsweise）最大に呼出し可能となる出力の向上が達成されることが目標とされる。

この課題は、請求項１に記載の、内燃機関に用いられるハイドロスタティック式のファン駆動装置または請求項２２〜２４に記載の、ハイドロスタティック式のファン駆動装置を作動させるための方法により解決される。

本発明の別の有利な実施態様は、請求項２〜２１もしくは請求項２５に記載されている。

本発明による、内燃機関に用いられるハイドロスタティック式のファン駆動装置は、内燃機関によって駆動可能である一次ユニットと、ファンモータとを有しており、このファンモータによってファン車もしくはファンホイールが駆動可能である。この場合、一次ユニットをファンモータに接続する高圧管路にハイドロアキュムレータが接続されている。したがって、内燃機関が遮断されている場合でも、ファン作動を可能にする、内燃機関に用いられるハイブリッド・ファン駆動装置が提供される。さらに、過渡的に、ファン作動にもかかわらず、内燃機関の、高められた、最大呼出し可能な出力が提供されている。なぜならば、このような場合（過渡的）には、ハイブリッドアキュムレータによってファンモータに圧力媒体を供給することができるからである。

本発明の特に有利な改良形では、高圧管路とハイドロアキュムレータとを接続する接続管路にアキュムレータ遮断弁が配置されている。これにより、たとえばハイドロアキュムレータが充填されている場合に、ハイドロアキュムレータを分離し、そして必要とされた場合にのみ、ハイドロアキュムレータを再び接続することができる。

一次ユニットが、調節可能な可変容量形のアキシャルピストン機械であると、特に有利である。ファン出力のこのような一次調節により、ファン出力を制御するための、損失を伴う圧力減少弁を不要にすることができる。

ファン遮断弁を備えた本発明によるファン駆動装置の特に有利な改良形では、内燃機関が、陸上車両の少なくとも１つのホイールまたは水上車両の少なくとも１つのスクリュもしくはプロペラに連結されている。このような車両において本発明によるファン駆動装置が使用されると、車両の制動時にブレーキエネルギの少なくとも一部が、連結された内燃機関と（ポンプとして運転される）アキシャルピストン機械とを介してハイドロアキュムレータ内にチャージされ得る。

調節可能な可変容量形のアキシャルピストン機械を備えた本発明によるファン駆動装置の特に有利な変化形では、アキシャルピストン機械が、回転方向を維持したままゼロを越えて調節可能であり、したがってポンプとして、かつモータとして利用可能である。この場合、高圧管路の、ファンモータをハイドロアキュムレータもしくは接続管路に接続する区分にファン遮断弁が配置されている。これにより、チャージされたハイドロアキュムレータのエネルギを、モータとして使用されるアキシャルピストン機械を介して内燃機関に再び供給することもでき、これにより、たとえば内燃機関を始動させるか、または（過渡的に）その最大出力を高めることができる。

この場合、ファン遮断弁が、２ポート２位置弁により形成されており、該２ポート２位置弁の弁体が、ばねによりプリロードをかけられた基本位置においてアキシャルピストン機械の高圧接続部を、高圧管路を介してファンモータの高圧接続部に接続しており、それに対して、切換位置においては前記弁体がこの接続を遮断していると、さらに有利である。

本発明によるファン駆動装置のさらに別の特に有利な変化形では、ファンモータが、コスト理由から、定容量形のアキシャルピストンモータであり、該アキシャルピストンモータが、高圧管路に接続された高圧接続部と、タンク管路を介してタンクに接続された低圧接続部とを有している。

アキュムレータ遮断弁が、３ポート３位置弁により形成されており、該３ポート３位置弁の弁体が、その第１の切換位置において接続管路を介して高圧管路をハイドロアキュムレータに接続していて、タンク管路に通じた接続管路を閉鎖している。前記弁体の第２の切換位置では、高圧管路がタンク管路に接続されており、ハイドロアキュムレータは遮断されている。前記弁体の、ばねによりセンタリングされた基本位置においては、ハイドロアキュムレータが遮断されているとともに、高圧管路とタンク管路との接続も遮断されている。第１の切換位置により、ハイドロアキュムレータをチャージまたは放出することができ、そして第２の切換位置および基本位置により、ハイドロアキュムレータは（たとえばチャージされた状態において）遮断される。

択一的には、アキュムレータ遮断弁が、コスト理由から、２ポート２位置弁により形成されていてよい。その場合、該２ポート２位置弁の弁体は、その切換位置においては接続管路を介して高圧管路をハイドロアキュムレータに接続しており、ばねによりプリロードをかけられた基本位置においては、この接続を遮断している。

本発明によるファン駆動装置の別の特に有利な変化形では、ファンモータが、調節可能な可変容量形のアキシャルピストンモータであり、該アキシャルピストンモータの回転数が、旋回角度の調節によって調節可能である。この場合、ファンモータの第１の接続部が、第１の作業管路を介して、ファンモータの第２の接続部が、第２の作業管路を介して、それぞれ反転弁に接続されており、該反転弁が、高圧管路を介して一次ユニットに接続されていて、タンク管路を介してタンクに接続されている。これにより、たとえばラジエータのリブまたはフィンからゴミ等の汚れを吹き出すために、ファンホイールの回転方向を変えることができる。

この場合、前記反転弁が、２ポート２位置弁により形成されており、該２ポート２位置弁の弁体が、ばねによってプリロードをかけられた基本位置において、高圧管路を第１の作業管路に接続し、第２の作業管路をタンク管路に接続しており、前記弁体が、その切換位置において、高圧管路を第２の作業管路に接続し、第１の作業管路をタンク管路に接続していると有利になる。

本発明によるファン駆動装置の第３の特に有利な変化形では、ファンモータが、調節可能な可変容量形のアキシャルピストンモータであり、該アキシャルピストンモータの回転数および回転方向が、旋回角度の調節によって調節可能であり、該ファンモータの高圧接続部が、高圧管路に接続されており、該ファンモータの低圧接続部が、タンク管路を介してタンクに接続されている。これにより、やはり、たとえばラジエータのリブまたはフィンからゴミ等の汚れを吹き出すために、ファンホイールの回転方向を変えることができる。

圧力を制限するために、もしくは安全性の理由に基づき、接続管路の、ハイドロアキュムレータに隣接した区分に、タンクに向かって放圧を行う圧力制限弁（プレッシャリリーフバルブ）が設けられていてよい。

本発明によるファン駆動装置は、さらに別の特に有利な改良形では、電子制御装置を有しており、該電子制御装置を介して一次ユニットの旋回角度および／またはファン遮断弁とアキュムレータ遮断弁と反転弁との各弁体の位置および場合によってはファンモータの旋回角度が調節可能である。

前記電子制御装置が、内燃機関の電子式のエンジン制御装置に接続されていると有利である。

接続管路の、アキュムレータ遮断弁とハイドロアキュムレータとの間に配置された区分に、または接続管路の、アキュムレータ遮断弁と高圧管路との間に配置された区分に、圧力センサが設けられていると有利である。この圧力センサは、やはり前記電子制御装置に接続されている。

さらに別の有利な実施態様では、ファンホイールまたはファンモータに回転数センサが配置されており、該回転数センサもやはり前記電子制御装置に接続されている。

ファン遮断弁および／または反転弁および／またはアキュムレータ遮断弁が、連続的に調節可能な比例弁であると有利になる。これにより、絞られた通流が形成可能となり、このような通流は、たとえばパティキュレートフィルタを再生させるために必要となる、内燃機関の運転温度もしくは排ガス温度の迅速な増大のために調節され得る。さらに、ファン遮断弁および反転弁においては、衝撃なしの切換によってファンモータおよびファンホイールの保護が達成される。

ファン駆動装置の、一層高いまたは一層長い熱発生に対しても適している改良形では、タンク管路に冷却器が配置されており、この場合、安全性の理由から、該冷却器に対して並列に配置されたバイパス管路に、ばねプリロードをかけられた逆止弁が設けられており、この逆止弁は、所定の最低圧が超えられると、バイパス管路を開放する。

安全性の理由から、アキシャルピストンポンプに隣接した高圧管路に、アキシャルピストンポンプからハイドロアキュムレータとファンモータとに向かって開く逆止弁が設けられていると、パワートレーンへのトルク伝達が不可能となる。それと同時に、ファン作動時にハイドロアキュムレータを経由する漏れも減じられる。

本発明によるファン駆動装置を、陸上車両の制動時に制御するための方法においては、アキシャルピストンポンプの旋回角度が、目標ブレーキトルクを介して調節され、ファンモータの旋回角度が、目標回転数およびファン・圧力・回転数特性線を介して調節される。

本発明によるファン駆動装置を、陸上車両の加速時に制御するための方法においては、ハイドロアキュムレータ内の圧力が、ファンモータの目標回転数のために十分となると、ファンモータの旋回角度が、ファン・圧力・回転数特性線を介して調節されると同時に、アキシャルピストンポンプの旋回角度がゼロにセットされる。これにより、内燃機関は負荷軽減される。

可変容量形のポンプおよび可変容量形のファンモータにより、ポンプの旋回角度およびファンモータの旋回角度を、ファンの目標回転数と、これによって規定されたファンモータのトルクとに関連して、効率が最適になるように調節することが可能になる。

このことは、理想的には特性マップ（ファンモータの回転数およびポンプの回転数に関連した）を介して行われる。

以下に、本発明の種々の実施形態を図面につき詳しく説明する。

本発明によるハイドロスタティック式のファン駆動装置の第１実施形態を示す回路図である。 本発明によるハイドロスタティック式のファン駆動装置の第２実施形態を示す回路図である。 本発明によるハイドロスタティック式のファン駆動装置の第３実施形態を示す回路図である。

図１には、本発明によるハイドロスタティック式のファン駆動装置、すなわち油圧ファン駆動装置の第１実施形態のブロック回路図が示されている。このファン駆動装置は主として、調節可能な、つまり可変容量形のアキシャルピストン機械１を有している。このアキシャルピストン機械１はシャフト２を介して内燃機関４に結合されている。

さらに、このファン駆動装置は、一定の、つまり定容量形のアキシャルピストンモータとして形成されたファンモータ６を有している。このファンモータ６は出力シャフト８を介してファンホイール１０を駆動する。このファンホイール１０により、冷却用の空気が、内燃機関４のラジエータ（図示しない）を通って搬送される。

アキシャルピストン機械１とファンモータ６とは、タンクＴを備えた開いたハイドロリック回路内に配置されている。タンクＴは吸込管路１２を介してアキシャルピストン機械１の低圧接続部１ａに接続されていて、さらに高圧管路１４ａ，１４ｂを介してアキシャルピストン機械１の高圧接続部１ｂを、ファンモータ６の高圧接続部６ａに接続している。さらに、ファンモータ６は低圧接続部６ｂを有しており、この低圧接続部６ｂはタンク管路１６ａ，１６ｂを介してタンクＴに接続されている。

高圧管路１４ａ，１４ｂからは、接続管路１８ａ，１８ｂ，１９が分岐している。本発明によれば、この接続管路１８ａ，１８ｂ，１９を介して高圧管路１４ａ，１４ｂにハイドロアキュムレータ２０が接続されている。接続管路１８ａ，１８ｂ，１９には、連続的に調節可能な３方向切換弁２２が配置されている。この３方向切換弁２２は３位置弁として形成されている。３方向切換弁２２は接続管路の両区分１８ｂ，１９と、タンク管路１６ａ，１６ｂに通じた別の接続管路２４とに接続されている。

タンク管路１６ａ，１６ｂへの前記接続管路２４の開口部の下流側では、タンク管路１６ａ，１６ｂに冷却器２６が配置されており、さらにこの冷却器２６に対して並列にバイパス管路２８が配置されている。このバイパス管路２８には、逆止弁３０が設けられている。この逆止弁３０は、予め規定された圧力になると、タンクＴに向かう方向で、ばねに抗して開く。

高圧管路１４ａ，１４ｂの、ハイドロアキュムレータ２０の接続部よりも上流側の区分１４ｂには、ファン遮断弁３２が配置されている。このファン遮断弁３２は２ポート２位置弁として形成されている。この弁の弁体は、ばねによりプリロードもしくは予荷重をかけられた基本位置（０）において、アキシャルピストン機械１の高圧接続部１ｂを、高圧管路１４ａ，１４ｂを介してファンモータ６の高圧接続部６ａに接続している。ファン遮断弁３２のソレノイドもしくは電磁石３２ａが操作されると、ファン遮断弁３２の弁体はばねに抗して切換位置（ａ）へ移動させられるので、高圧管路１４ａ，１４ｂは遮断される。

内燃機関４を制御するために、この内燃機関４は電子式のエンジン制御装置３４を有している。

図１に示した本発明によるファン駆動装置を制御するために、このファン駆動装置は電子制御装置３６を有している。この電子制御装置３６は回転数センサ３８から、出力シャフト８とファンホイール１０とを備えたファンモータ６の回転数に関する測定信号を受信する。さらに、電子制御装置３６は圧力センサ４０から、ハイドロアキュムレータ２０内の圧力に関する測定信号を受信し、センサ４２からアキシャルピストン機械１の旋回角度に関する測定信号を受信する。

電子制御装置３６はアキシャルピストン機械１の旋回角度調節装置４４と、ファン遮断弁３２および３ポート３位置弁２２の電磁石３２ａ，２２ａ，２２ｂとに制御信号を送信する。

以下に、図１につき、本発明によるファン駆動装置の機能を説明する。

ファン駆動装置の標準運転では、内燃機関４がシャフト２を介して、ポンプとして作動されるアキシャルピストン機械１を駆動する。このアキシャルピストン機械１はタンクＴから吸込管路１２と高圧管路１４ａ，１４ｂとを介して圧力媒体をファンモータ６へ圧送する。これにより、このファンモータ６はファンホイール１０を駆動する。このときに、ファン遮断弁３２の弁体は、ばねプリロードをかけられた基本位置（０）に位置している。ファンモータ６から圧力媒体はタンク管路１６ａ，１６ｂを介してタンクＴに流れ戻る。このときに、圧力媒体は冷却器２６を介して流れるか、または流れ抵抗が高すぎる場合にはバイパス管路２８を通って流れる。その場合には、このバイパス管路２８に設けられた逆止弁３０がばねに抗して開く。

ファンホイール１０における出力は、旋回角度調節装置４４を介してアキシャルピストン機械１のピストン行程を調節することにより制御される。

ファン出力が、必要以上に高い場合、または内燃機関４が、最適以下もしくは準最適（suboptimal）の下側負荷範囲で運転される場合、３ポート３位置弁２２の弁体を位置ａの方向に調節することができるので、高圧管路１４ａから接続管路１８ａ，１８ｂ，１９を介して圧力媒体がハイドロアキュムレータ２０へ流れ、このハイドロアキュムレータ２０をチャージする。

ハイドロアキュムレータ２０のチャージ後に、３ポート３位置弁２２は接続管路１８ａ，１８ｂ，１９を再び閉鎖することができる。

たとえば、内燃機関４が遮断されているにもかかわらずファン出力が要求された場合、または内燃機関４を最大出力で運転したい場合には、ハイドロアキュムレータ２０がチャージされた状態において３ポート３位置弁２２を開放することができる。このときにファン遮断弁３２が開放されていると、内燃機関４が停止しているか、またはアキシャルピストン機械１を介して十分な圧力媒体が圧送されない場合でも、ファンモータ６に圧力媒体を供給することができる。それに対して、ファン遮断弁３２が閉鎖されていると、ハイドロアキュムレータ２０の圧力媒体をアキシャルピストン機械１の高圧接続部１ｂに供給することができるので、アキシャルピストン機械１はモータとして運転される。このときにアキシャルピストン機械１の旋回角度が０゜を超えて調節されると、シャフト２の回転方向は、前で説明した運転状態の回転方向に相当する。したがって、内燃機関４は本発明によるファン駆動装置によって付加的に駆動されるか、もしくはアシストされる。このことは、内燃機関４を最大負荷で運転したい場合に特に有利になる。

図２には、本発明によるファン駆動装置の第２実施形態の回路図が示されている。このファン駆動装置は調節可能な、つまり可変容量形のアキシャルピストン機械１を有している。このアキシャルピストン機械１はシャフト２を介して内燃機関４によって駆動される。これにより、アキシャルピストン機械１はタンクＴから吸込管路１２と高圧管路１４ａ，１４ｂと作業管路１１５とを介して、可変容量形のファンモータ１０６に圧力媒体を圧送する。このファンモータ１０６の出力シャフト８はファンホイール１０を駆動する。低圧側では、ファンモータ１０６から別の作業管路１１７とタンク管路１６ａ，１６ｂとを介して圧力媒体がタンクＴに流れ戻る。このときに、高圧管路１４ａ，１４ｂと作業管路１１５との間もしくは作業管路１１７とタンク管路１６ａ，１６ｂとの間には、反転弁１３２が配置されている。この反転弁１３２は２ポート２位置弁として形成されており、この２ポート２位置弁は、ばねプリロードをかけられた基本位置（０）において、高圧管路１４ｂを作業管路１１５に接続し、作業管路１１７をタンク管路１６ａに接続し、それに対して切換位置（ａ）においては、高圧管路１４ｂを作業管路１１７に接続し、作業管路１１５をタンク管路１６ａに接続する。

高圧管路１４ａ，１４ｂからは、接続管路１８ａ，１８ｂ，１９が分岐している。この接続管路１８ａ，１８ｂ，１９を介してハイドロアキュムレータ２０が高圧管路１４ａ，１４ｂに接続されている。接続管路１８ａ，１８ｂ，１９には、アキュムレータ遮断弁１２２が配置されており、このアキュムレータ遮断弁１２２は、２ポート２位置弁として形成されている。このアキュムレータ遮断弁１２２は、ばねプリロードをかけられた基本位置（０）において接続管路１８ａ，１８ｂ，１９を閉鎖し、切換位置（ａ）において接続管路１８ａ，１８ｂ，１９を開放し、ひいては高圧管路１４ａ，１４ｂをハイドロアキュムレータ２０に接続する。

２ポート２位置弁であるアキュムレータ遮断弁１２２とハイドロアキュムレータ２０との間では、接続管路１８ａ，１８ｂ，１９から１つの管路が分岐しており、この管路には、調節可能な圧力制限弁１３４が配置されている。この圧力制限弁１３４は、ハイドロアキュムレータ２０内の予め規定された圧力が超過されると、ばねに抗して開き、このときにタンクＴに向かって放圧を行う。

高圧管路１４ａ，１４ｂと２ポート２位置弁もしくはアキュムレータ遮断弁１２２との間には、圧力センサ１４０が配置されている。

図２に示した本発明によるファン駆動装置を制御するためには、このファン駆動装置が電子制御装置１３６を有している。この電子制御装置１３６は圧力センサ１４０から、接続管路１８ａ，１８ｂ内の圧力に関する測定信号、ひいては高圧管路１４ａ，１４ｂ内の圧力に関する測定信号を受信する。電子制御装置１３６はアキシャルピストン機械１とファンモータ１０６とにその旋回角度に関する作動信号を送信する。さらに、電子制御装置１３６は反転弁１３２および２ポート２位置弁もしくはアキュムレータ遮断弁１２２の電磁石１３２ａ，１２２ａに作動信号を伝送する。

本発明によるファン駆動装置の第２実施形態は、直接にファンモータ１０６においても、その旋回角度を変えることによってファン出力の調節を可能にする。

反転弁１３２の弁体を切換位置（ａ）へ切り換えることにより、たとえばラジエータ（図示しない）のリブまたはフィンからゴミ等を吹き出すために、ファンホイール１０の回転方向の反転が達成される。

図３には、本発明によるファン駆動装置の第３実施形態の回路図が示されている。この第３実施形態は図２に示した第２実施形態とほぼ同じであるが、しかし特に、可変容量形のアキシャルピストン機械１の代わりに、可変容量形のアキシャルピストンポンプ１０１が設けられている点、および可変容量形のファンモータ２０６がその０゜位置を超えても調節可能であるので、この第３実施形態においても、反転弁（図２参照）が必要となることなしに、上で挙げた利点を有するファンホイール１０の回転方向の反転が達成され得る点で、第２実施形態とは異なっている。

ハイドロアキュムレータ２０の近傍における接続管路１９には、圧力センサ２４１が配置されている。この圧力センサ２４１は電子制御装置２３６に接続されている。圧力センサ２４１は、とりわけ本発明によるファン駆動装置が配置されている車両の停止後（イグニッションオフ）の自動的な排出の際の圧力の診断のために働くか、または２ポート２位置弁もしくはアキュムレータ遮断弁１２２が閉鎖された状態におけるハイドロアキュムレータ２０の目下のチャージ状態を算出するために働く。

図３に示した第３実施形態においても、内燃機関４のための燃料を節約することができる。なぜならば、ハイドロアキュムレータ２０内に蓄えられたエネルギをファン１０，２０６の駆動のために利用することができるので、このエネルギを内燃機関４によって付与しなくて済むからである。

さらに、第３実施形態は、バスのディーゼルエンジンを冷却するために働く既存のハイドロリック式のファン駆動装置へ、大きな安全措置なしに組み込むことを可能にする。このことは、以下の理由によってのみ達成され得る。すなわち、ハイドロアキュムレータ２０内に蓄えられたエネルギがファン１０，２０６の作動のために働くのであって、パワートレーンへ戻し供給されるのではないからである。

ハイドロアキュムレータ２０のチャージもしくは本発明によるファン駆動装置を備えた内燃機関４もしくはディーゼルエンジンが配置されている車両もしくはバスの制動は、アキシャルピストンポンプ１０１の容量Ｖ_{ｇ ｐｕｍｐ}が、圧力センサ１４０のポンプ圧ｐに関連して所望のトルクに調節されることにより行われる。

Ｖ_{ｇ＿ｐｕｍｐ}＝Ｍ_{ｐｕｍｐ＿ｄｅｓｉｒｅｄ}・２π／ｐ
内燃機関４の回転数ｎ_{ｅｎｇｉｎｅ}および内燃機関４からアキシャルピストンポンプ１０１への変速比により、旋回角度α_ｐｕｍｐをＶ_{ｇ＿ｐｕｍｐ}から算出することができる。

それと同時に、同じく可変のファンモータ１０６，２０６のＶ_{ｇ＿ｆａｎ}も、ファンホイール１０のトルク・回転数の関係を介して、要求された回転数ｎ_{ｆａｎ＿ｄｅｓｉｒｅｄ}が生じるように調節される。

Ｖ_{ｇ＿ｆａｎ}＝Ｍ_ｆａｎ（ｎ_{ｆａｎ＿ｄｅｓｉｒｅｄ}）・２π／ｐ
次いで、ｎ_{ｆａｎ＿ｄｅｓｉｒｅｄ}を用いて、ファンモータ１０６，２０６の旋回角度α_ｆａｎを算出することができる。

すなわち、アキシャルピストンポンプ１０１およびファンモータ１０６，２０６はそれぞれトルク制御されている。

ファンモータ１０６，２０６は回転数制御されていてもよく、そのためには図１に示した回転数センサ３８が必要となる。

減速トルクの要求は、アクセルペダルの負荷軽減、ブレーキペダルおよび内燃機関４の運転点シフトを考慮する上位の制御によって行われる。このためには、ファン制御により、可能な表示可能なトルクＭ_{ｐｕｍｐ＿ｐｏｓｓｉｂｌｅ}に関する情報が提供される。

しかし、表示可能なブレーキトルクはアキシャルピストンポンプ１０１を介して、エンジンブレーキ運転におけるディーゼルエンジンの引きずり出力のオーダ内で運動するので、アクセルペダルがアイドリング位置（負荷軽減）にあり、車両が減速している（実際速度＞０）場合に、ブレーキ運転の作動が簡単化されても行なわれ得る。これによって、内燃機関４の支持トルクは高められる。このことは、極めて簡単な組込みの利点を有している。

図１および図２に示した実施形態は、ファン遮断弁３２とアキシャルピストン機械１とを有しており、アキシャルピストン機械１の旋回角度は０゜位置を越えて可変である。図１に示したアキシャルピストン機械１は、モータとして利用可能であり、これにより内燃機関４を始動させるか、または内燃機関４の最大出力を向上させることができる。

さらに、第１実施形態および第２実施形態のファン遮断弁３２と、第２の実施形態の反転弁１３２と、第２実施形態および第３実施形態のアキュムレータ遮断弁１２２とは、連続的に調節可能に形成されていてよい。これにより、ファン駆動装置は圧力ピークおよびトルク衝撃から保護される。

第１の実施形態の定容量形のファンモータ６は、図２に示した可変容量形のファンモータ１０６または図３に示した可変容量形の、０゜位置を超えて旋回可能なファンモータ２０６として形成されていてもよい。ファンモータ２０６の、最後に挙げた変化形は、ゴミ等の汚れを吹き出すためにファンホイール１０が両方向に回転可能でなければならない場合にのみ必要となる。

図１および図２で見て、ファンの回転数は、高圧管路１４ａ内の圧力レベルが、ファンにより必要とされるよりも高く形成されている場合に、弁３２によっても制御され得る。弁３２はこの場合、流れ制御弁または圧力減少弁である。流れ制御弁により、直接にファンモータ６，１０６のための通流量が制御される。圧力減少弁により、ファンモータ６，１０６の圧力レベル、ひいては回転数が制御される。なぜならば、ファン回転数とファンモータ６，１０６の作業圧との間には、固定の関係が存在するからである。ある所定のファン回転数は、ある所定のトルクを必要とする（すなわち、ファンモータ６，１０６のための圧力）。この関係は、一方の座標軸にファン回転数をとり、他方の座標軸にファントルクをとる座標系にファン特性線として表すことができる。

弁３２の調節は電子制御装置３６によって設定される。

内燃機関に用いられるハイドロスタティック式のファン駆動装置であって、内燃機関によって駆動可能である一次ユニットと、ファンモータとが設けられていて、該ファンモータによってファンホイールが駆動可能である形式のものが開示されている。この場合、一次ユニットをファンモータに接続する高圧管路にハイドロアキュムレータが配置されている。したがって、内燃機関が遮断されている場合でもファン作動を可能にする、内燃機関に用いられるハイブリッド・ファン駆動装置が提供される。さらに、過渡的に、ファン作動にもかかわらず、内燃機関の高められた最大呼出し可能な出力が提供される。なぜならば、ファンモータにはこの場合（過渡的に）ハイドロアキュムレータによって圧力媒体が供給され得るからである。

１ アキシャルピストン機械
１ａ 低圧接続部
１ｂ 高圧接続部
２ シャフト
４ 内燃機関
６ ファンモータ
６ａ 高圧接続部
６ｂ 低圧接続部
８ 出力シャフト
１０ ファンホイール
１２ 吸込管路
１４ａ，１４ｂ 高圧管路
１６ａ，１６ｂ タンク管路
１８ａ，１８ｂ，１９ 接続管路
２０ ハイドロアキュムレータ
２２ ３ポート３位置弁
２２ａ，２２ｂ 電磁石
２４ 接続管路
２６ 冷却器
２８ バイパス管路
３０ 逆止弁
３２ ファン遮断弁
３２ａ 電磁石
３４ エンジン制御装置
３６ 制御装置
３８ 回転数センサ
４０ 圧力センサ
４２ センサ
４４ 旋回角度調節装置
１０１ アキシャルピストンポンプ
１０６ ファンモータ
１１５ 作業管路
１１７ 作業管路
１２２ ２ポート２位置弁
１２２ａ 電磁石
１３２ 反転弁
１３２ａ 電磁石
１３４ 圧力制限弁
１３６ 制御装置
１４０ 圧力センサ
２０６ ファンモータ
２０６ａ 高圧接続部
２０６ｂ 低圧接続部
２３６ 制御装置
２３８ 逆止弁
２４１ 圧力センサ
Ｔ タンク

Claims (23)

1. 内燃機関（４）に用いられるハイドロスタティック式のファン駆動装置であって、内燃機関（４）によって駆動可能である一次ユニット（１；１０１）と、ファンモータ（６；１０６；２０６）とが設けられており、該ファンモータ（６；１０６；２０６）によってファンホイール（１０）が駆動可能である形式のものにおいて、一次ユニット（１；１０１）をファンモータ（６；１０６；２０６）に接続する高圧管路（１４ａ，１４ｂ）にハイドロアキュムレータ（２０）が接続されており、高圧管路（１４ａ，１４ｂ）とハイドロアキュムレータ（２０）とを接続する接続管路（１８ａ，１８ｂ，１９）にアキュムレータ遮断弁（２２；１２２）が配置されており、一次ユニット（１；１０１）が、調節可能な可変容量形のアキシャルピストン機械（１）または調節可能な可変容量形のアキシャルピストンポンプ（１０１）であることを特徴とする、内燃機関に用いられるハイドロスタティック式のファン駆動装置。
2. 内燃機関（４）が、陸上車両の少なくとも１つのホイールまたは水上車両の少なくとも１つのプロペラに作用結合されている、請求項１記載のファン駆動装置。
3. アキシャルピストン機械（１）が、ゼロを超えて調節可能であって、ポンプとして、かつモータとして利用可能であり、高圧管路の、ハイドロアキュムレータ（２０）または接続管路（１８ａ，１８ｂ，１９）をファンモータ（６）に接続する区分（１４ｂ）にファン遮断弁（３２）が配置されている、請求項１または２記載のファン駆動装置。
4. ファン遮断弁（３２）が、調節可能な２ポート２位置弁（３２）により形成されており、該２ポート２位置弁（３２）の弁体が、ばねによりプリロードをかけられた基本位置（０）においてアキシャルピストン機械（１）の高圧接続部（１ｂ）を、高圧管路（１４ａ，１４ｂ）を介してファンモータ（６，１０６）の高圧接続部（６ａ；１０６ａ，１０６ｂ）に接続しており、切換位置（ａ）においてこの接続を遮断している、請求項３記載のファン駆動装置。
5. ファンモータ（６）が、定容量形のアキシャルピストンモータ（６）であり、該アキシャルピストンモータ（６）が、高圧管路（１４ａ，１４ｂ）に接続された高圧接続部（６ａ）と、タンク管路（１６ａ，１６ｂ）を介してタンク（Ｔ）に接続された低圧接続部（６ｂ）とを有している、請求項４記載のファン駆動装置。
6. アキュムレータ遮断弁（２２）が、調節可能な３ポート３位置弁（２２）により形成されており、該３ポート３位置弁（２２）の弁体が、第１の位置（ａ）において接続管路（１８ａ，１８ｂ，１９）を介して高圧管路（１４ａ，１４ｂ）をハイドロアキュムレータ（２０）に接続していて、タンク管路（１６ａ，１６ｂ）に通じた接続管路（２４）を閉鎖しており、前記弁体が、第２の位置（ｂ）において高圧管路（１４ａ，１４ｂ）をタンク管路（１６ａ，１６ｂ）に接続していて、ハイドロアキュムレータ（２０）を遮断しており、前記弁体が、ばねによりセンタリングされた基本位置（０）においてハイドロアキュムレータ（２０）と、タンク管路（１６ａ，１６ｂ）に通じた接続管路（２４）と、高圧管路（１４ａ，１４ｂ）に通じた接続管路（１８ａ，１８ｂ，１９）とを遮断している、請求項１から５までのいずれか１項記載のファン駆動装置。
7. アキュムレータ遮断弁（１２２）が、２ポート２位置弁（１２２）により形成されており、該２ポート２位置弁（１２２）の弁体が、その切換位置（ａ）において接続管路（１８ａ，１８ｂ，１９）を介して高圧管路（１４ａ，１４ｂ）をハイドロアキュムレータ（２０）に接続しており、前記弁体が、ばねによりプリロードをかけられた基本位置（０）において、この接続を遮断している、請求項１から５までのいずれか１項記載のファン駆動装置。
8. ファンモータ（１０６）が、調節可能な可変容量形のアキシャルピストンモータ（１０６）であり、該アキシャルピストンモータ（１０６）の回転数が、旋回角度の調節によって調節可能であり、ファンモータ（１０６）の第１の接続部が、第１の作業管路（１１５）を介して、ファンモータ（１０６）の第２の接続部が、第２の作業管路（１１７）を介して、それぞれ反転弁（１３２）に接続されており、該反転弁（１３２）が、高圧管路（１４ａ，１４ｂ）を介して一次ユニット（１）に接続されていて、タンク管路（１６ａ，１６ｂ）を介してタンク（Ｔ）に接続されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のファン駆動装置。
9. 前記反転弁（１３２）が、２ポート２位置弁（１３２）により形成されており、該２ポート２位置弁（１３２）の弁体が、ばねによりプリロードをかけられた基本位置（０）において、高圧管路（１４ｂ）を第１の作業管路（１１５）に接続し、第２の作業管路（１１７）をタンク管路（１６ａ，１６ｂ）に接続しており、前記弁体が、その切換位置（ａ）において、高圧管路（１４ｂ）を第２の作業管路（１１７）に接続し、第１の作業管路（１１５）をタンク管路（１６ａ，１６ｂ）に接続している、請求項８記載のファン駆動装置。
10. ファンモータ（２０６）が、調節可能な可変容量形のアキシャルピストンモータ（２０６）であり、該アキシャルピストンモータ（２０６）の回転数および回転方向が、旋回角度の調節によって調節可能であり、該ファンモータ（２０６）の高圧接続部（２０６ａ）が、高圧管路（１４ｂ）に接続されており、該ファンモータ（２０６）の低圧接続部（２０６ｂ）が、タンク管路（１６ａ，１６ｂ）を介してタンク（Ｔ）に接続されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のファン駆動装置。
11. 接続管路（１９）の、ハイドロアキュムレータ（２０）に隣接した区分に、タンク（Ｔ）に向かって放圧を行う圧力制限弁（１３４）が配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のファン駆動装置。
12. 電子制御装置（３６；１３６；２３６）が設けられており、該電子制御装置（３６；１３６；２３６）を介して一次ユニット（１；１０１）の旋回角度および／またはファン遮断弁（３２）とアキュムレータ遮断弁（２２；１２２）と反転弁（１３２）との各弁体の位置が調節可能である、請求項１から１１までのいずれか１項記載のファン駆動装置。
13. 前記電子制御装置（１３６；２３６）を介して、ファンモータ（１０６；２０６）の旋回角度が調節可能である、請求項１２記載のファン駆動装置。
14. 前記電子制御装置（３６）が、内燃機関（４）のエンジン制御装置（３４）に接続されている、請求項１２または１３記載のファン駆動装置。
15. 接続管路（１９）の、アキュムレータ遮断弁（２２；１２２）とハイドロアキュムレータ（２０）との間に配置された区分に、または接続管路（１８ａ，１８ｂ）の、アキュムレータ遮断弁（２２；１２２）と高圧管路（１４ａ，１４ｂ）との間に配置された区分に、圧力センサ（４０；１４０；２４１）が配置されており、該圧力センサ（４０；１４０；２４１）が、前記電子制御装置（３６；１３６；２３６）に接続されている、請求項１２から１４までのいずれか１項記載のファン駆動装置。
16. ファンホイール（１０）またはファンモータ（６）に回転数センサ（３８）が配置されており、該回転数センサ（３８）が、電子制御装置（３６）に接続されている、請求項１２から１５までのいずれか１項記載のファン駆動装置。
17. ２ポート２位置弁により形成されたファン遮断弁および／または２ポート２位置弁により形成された反転弁および／または２ポート２位置弁または３ポート３位置弁により形成されたアキュムレータ遮断弁が、連続的に調節可能な比例弁である、請求項４、６、７または９記載のファン駆動装置。
18. タンク管路（１６ａ，１６ｂ）に冷却器（２６）が配置されており、該冷却器（２６）に対して並列に配置されたバイパス管路（２８）に、ばねプリロードをかけられた逆止弁（３０）が設けられている、請求項１から１７までのいずれか１項記載のファン駆動装置。
19. アキシャルピストンポンプ（１０１）に隣接した高圧管路（１４ａ）に、アキシャルピストンポンプ（１０１）からハイドロアキュムレータ（２０）とファンモータ（２０６）とに向かって開く逆止弁（２３８）が設けられている、請求項１から１８までのいずれか１項記載のファン駆動装置。
20. 請求項１、２または１０記載のファン駆動装置を、陸上車両の制動時に制御するための方法において、アキシャルピストンポンプ（１０１）の旋回角度を目標ブレーキトルクを介して調節し、ファンモータ（２０６）の旋回角度を、目標回転数およびファン・圧力・回転数特性線を介して調節することを特徴とする、ファン駆動装置を制御するための方法。
21. 請求項１、２または１０記載のファン駆動装置を、陸上車両の加速時に制御するための方法において、ハイドロアキュムレータ（２０）内の圧力が、ファンモータ（２０６）の目標回転数のために十分となると、ファンモータ（２０６）の旋回角度を、ファン・圧力・回転数特性線を介して調節すると同時に、アキシャルピストンポンプ（１０１）の旋回角度をゼロに調整することを特徴とする、ファン駆動装置を制御するための方法。
22. 請求項１または１０記載のファン駆動装置を制御するための方法において、アキシャルピストンポンプ（１０１）の旋回角度およびファンモータ（２０６）の旋回角度を、ファンモータ（２０６）の目標回転数と、これによって規定されたファンモータ（２０６）のトルクとに関連して調節することを特徴とする、ファン駆動装置を制御するための方法。
23. アキシャルピストンポンプ（１０１）の旋回角度と、ファンモータ（２０６）の旋回角度とを、ファンモータ（２０６）の回転数とアキシャルピストンポンプ（１０１）の回転数とに関連した特性マップを介して調節する、請求項２２記載の方法。

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