JP5599504B2

JP5599504B2 - 液圧式ファン駆動装置

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Publication number: JP5599504B2
Application number: JP2013501623A
Authority: JP
Inventors: シュッテミヒャエル; プフリュンダートビアス; ファスベンダーマーティン; リルエーゴン
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2011-03-03
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2031-03-03
Also published as: KR20130018253A; WO2011120486A3; WO2011120486A2; DE102011012905A1; EP2553231A2; JP2013524107A; CN102812218B; US20130202452A1; CN102812218A; EP2553231B1

Description

本発明は、液圧式ファン駆動装置に関するものであって、該液圧式ファン駆動装置は、行程容積を調節することができる液圧ポンプと、該液圧ポンプに対応配置された、行程容積の調節によりポンプ圧を制御する圧力制御弁装置と、ファンホイールを駆動する液圧モータと、該液圧モータの圧力入力部に接続されている圧力管路とを有し、該圧力管路内に前記液圧ポンプによって圧力媒体が圧送可能である、液圧式ファン駆動装置に関する。このようなファン駆動装置はとりわけ、建設機械、農耕機械、森林用機械、搬送技術、トラック、バス、レール車両において使用することができる。

このような形式のファン駆動装置は例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第４３２１６３７号明細書により公知である。この公知の技術では、圧力制御される液圧ポンプが、一定の押しのけ容積の液圧モータと共に、開いた液圧回路内で運転される。圧力制御弁装置は、主として１つの制御弁と、電気比例的に調節可能な直接制御される圧力制限弁と、液圧ポンプの圧力出口と圧力制限弁の入口との間に配置されたノズルとから成っている。前記制御弁は、液圧ポンプの圧力出口に接続された、即ちポンプ圧がかかる圧力接続部と、タンクに接続されたタンク接続部と、調節ピストンにおける調節室に接続された制御接続部とを有している。制御弁の制御ピストンは、液圧ポンプの圧力出口を制御接続部に流体接続する方向で、かつ液圧ポンプの行程容積（１回転ごとの圧送量）を減じる方向でポンプ圧によって負荷されており、制御接続部をタンク接続部に流体接続する方向で、かつ行程容積を拡大する方向で、ばねと、圧力制限弁の入口に生じる圧力とによって負荷されている。従って圧力制限弁の所定の調節により所定のポンプ圧が生じ、これにより、液圧モータにおける所定のモーメントと、ファンホイールにおける所定の回転数とが生じる。

本発明の課題は、請求項１の上位概念に記載の形式の液圧式ファン駆動装置を改良して、エネルギの回復のために使用できるようにすることである。

この課題を解決するために本発明の構成では、請求項１の上位概念に記載の特徴を備えた液圧式ファン駆動装置において、圧力管路に液圧アキュムレータが接続されていて、液圧モータの押しのけ容積が調節可能であるようにした。本発明による液圧式ファン駆動装置では、圧力管路に接続された液圧アキュムレータにより、圧力媒体を、液圧モータによって押しのけられる量以上に供給することによって、エネルギを中間貯蔵することができ、このエネルギを機械における別の過程で、例えば、ブレーキ過程や負荷の低下時に放出することができる。中間貯蔵及びエネルギの放出に伴う圧力管路における圧力の変化は、液圧モータの押しのけ容積の変更により補償することができ、これにより、液圧モータから生じる回転モーメントを所望のファン回転数に相応させることができる。液圧アキュムレータは有利には操作すべき弁なしに直接、圧力管路に接続される。

本発明による液圧式ファン駆動装置の好ましい構成は従属請求項に記載されている。

請求項２に記載のように、前記圧力制御弁装置の調節は遠隔制御されて変更可能であるならば、付加的なエネルギは例えば直接、液圧ポンプによって供給することができる。通常運転では、圧力制御弁装置は好ましくは、最大のアキュムレータ運転圧と最小のアキュムレータ運転圧との間の中間の圧力に調節される。圧力制御弁装置が高い圧力に調節されると、例えばブレーキ過程で、又は液圧ポンプを駆動するディーゼルエンジンがその回転数を維持するために突然放圧する際に、付加的な圧力媒体が液圧アキュムレータに供給される。高められた圧力レベルは、液圧モータの押しのけ容積を減じることにより相殺されるので、ファン回転数は変化しない。

請求項３に記載されたように、前記液圧ポンプと、前記圧力管路の、前記液圧アキュムレータが接続されている区分との間に、前記液圧ポンプに向かって閉じられている逆止弁が配置されていると、液圧ポンプに依存せず、液圧ポンプを高い圧力レベルに圧力調節することに依存せず、圧力媒体を圧力管路に供給することができる。

請求項４に記載されたように、外部の圧力源からも、圧力管路に開口している分岐管路を介して供給することもできる。分岐管路には、請求項５に記載されているように好適には、前記分岐管路に、前記圧力管路の前記区分に向かって開く逆止弁が設けられている。従って、分岐管路内の圧力を、逆止弁の上流側で、圧力管路内の圧力又はタンク圧力よりも小さくすることもできる。

中間貯蔵されたエネルギは、液圧モータの駆動のために使用することができ、ポンプ出口に逆止弁が設けられている場合、調節可能な圧力制御弁装置は、付加的な圧力媒体量の供給後に、すぐに再びもとの値に調節することができる。逆止弁が設けられていない場合、圧力制御弁装置がそれぞれ、そのときのアキュムレータ圧よりも幾分高く調節されていると好ましい。このことは、圧力制御弁装置のための制御信号を時間に応じてゆっくりと解除することによっても得られる。

請求項６に記載されているように、前記液圧ポンプは、回転方向を維持したまた液圧モータとしても運転可能であると特に好ましい。基本的にはこのことは、液圧ポンプの高圧接続部と低圧接続部とを互いに取り替えることができる位置切替弁によって既に可能である。

しかしながら、請求項７に記載されているように、前記液圧ポンプは、ゼロを超えて調節可能な液圧ポンプであって、液圧モータとしても、同じ圧力接続部と同じ回転方向において運転可能であるならばより好ましい。この場合好ましくは、液圧ポンプの圧力接続部と液圧アキュムレータとの間に逆止弁は配置されない。液圧アキュムレータ内に形成される圧力よりも低い圧力に、圧力制御弁装置を調節することにより、液圧ポンプはゼロを超えて旋回し、液圧モータとして働く。このように減じられた液圧アキュムレータ内の圧力レベルは、液圧モータの押しのけ容積を増大することによりファン回転数に関して相殺される。ファンホイールはさらに、所望の回転数で回転する。このようなモータ運転において、モータとして働く液圧ポンプがディーゼルエンジンを補助する。

ディーゼルエンジンに必要な駆動出力が低い場合に液圧アキュムレータをチャージし、必要な駆動出力が高い場合に、液圧モータとして働く液圧ポンプを介して液圧アキュムレータから放出することにより、ディーゼルエンジンによる出力の放出は均され、又は一定に維持される。圧力制御弁装置は通常の圧力レベル未満の値に調節することもでき、これにより、ディーゼルエンジンの補助、又は一般的に内燃機関の補助、又は、電気モータ（プライマリユニット）の補助のために特に多量のエネルギを提供することができる。付加的に、液圧モータを押しのけ容積ゼロに調節することもでき、これにより確かにファンホイールは短期間駆動されないが、蓄えられた全てのエネルギをプライマリユニットの補助のために使用することができる。

液圧ポンプとは異なる圧力媒体源から、圧力媒体が圧力管路に、ひいては液圧アキュムレータに供給される場合でも、プライマリユニットは、平均化された負荷により保護され、これによりプライマリエネルギの良好な消費が得られる。

請求項８に記載の特に好適な構成によれば、前記液圧モータには、押しのけ容積の調節によりモータトルクを制御するトルク制御弁装置が設けられている。液圧モータは、所定の制御信号のもとで、その都度、ちょうど圧力管路及び液圧アキュムレータ内に形成された圧力で、ファンホイールの所望の回転数に応じた回転トルクを形成するような押しのけ容積に調節される。この回転トルクは、圧力変動の際に自動的に調整される。液圧的な制御圧の変更又は電気的な制御信号の変更により、トルク特性線は平行移動される。複数のファンホイールを駆動するための複数のトルク制御されたファンモータを特に簡単に並列に配置することもできる。

トルク制御弁装置は、好ましくは請求項９のように形成される。

請求項１０によれば、前記液圧モータに、制御信号に比例して前記液圧モータの押しのけ容積を変更することができる制御弁装置が設けられており、前記制御信号は、一方では前記液圧モータの回転数目標値に、他方では、前記液圧モータの検出された回転数又は前記圧力管路内の検出された圧力に依存している。検出された回転数から、目標回転数と比較することにより直接的に、押しのけ容積を増大すべきか縮小すべきかがわかる。検出された圧力及び目標回転数により、目標押しのけ容積を得ることができ、規定することができる。

本発明による液圧式ファン駆動装置の３つの実施例を図面に示した。これらの図面につき本発明を以下に詳しく説明する。

第１実施例を示す図であって、第１実施例では、液圧ポンプが、液圧アキュムレータ内の圧力レベルを変更するために遠隔制御可能な圧力制御弁装置を有しており、かつ、液圧ポンプはゼロを超えて調節可能である。第２実施例を示す図であって、第２実施例では、液圧ポンプが、不動の値に調節可能な圧力制御弁装置を有しており、液圧アキュムレータ内の圧力レベルは外部の圧力媒体源を介して上げることができ、液圧モータはトルク制御されている。第３実施例を示す図であって、第３実施例では、第１実施例と同様に液圧ポンプは、液圧アキュムレータ内の圧力レベルを変更するために遠隔制御可能な圧力制御弁装置を有しており、かつ、液圧ポンプはゼロを超えて調節可能であって、第２実施例と同様に液圧モータはトルク制御されている。

図１に示したように、液圧的なファン駆動装置には第１の液圧機械１０が設けられている。これは液圧ポンプとしても液圧モータとしても運転可能であるので、液圧機械１０と称する。液圧機械１０はディーゼルエンジン１１に機械的に結合されている。液圧機械１０は、高圧接続部（圧力接続部）１２と、継続的にタンク９に接続されている低圧接続部（タンク接続部）１３とを有している。圧力接続部１２からは圧力管路１４が液圧モータ１５へと通じていて、液圧モータ１５によってファンホイール１６が駆動可能である。圧力管路１４には液圧アキュムレータ１７が直接接続されている。この液圧アキュムレータ１７は例えば、１００〜３００ｂａｒの圧力範囲で運転可能であり、通常作動時は２００ｂａｒでチャージされている。

液圧機械１０は例えば、斜板式のアキシャルピストン機械であり、その行程容積はプラスの最大値とマイナスの最大値との間でゼロを超えて調節可能である。プラスの行程容積の場合は、液圧機械１０は液圧ポンプとして圧力媒体を圧力管路１４へと圧送する。マイナスの行程容積の場合は、液圧機械１０は同じ回転方向で液圧モータとして作動し、圧力管路１４から圧力媒体が供給される。

行程容積の調節のために、２つの調節ピストンと１つのばねが設けられており、これらのうち、他方の調節ピストンよりも大きな作用面を有する一方の調節ピストン１８は、調節室１９を制限している。この調節室には圧力媒体が供給され、この調節室から圧力媒体が出て行く。

このような圧力媒体の供給と導出とは、液圧機械１０に組み付けられた圧力制御弁装置２０によって制御される。この圧力制御弁装置２０には、制御縁部間のオーバラップがゼロである又は小さなプラスのオーバラップを有する連続的に調節可能な制御弁２１が設けられていて、この制御弁２１は、液圧機械１０の圧力接続部１２に流体接続されている圧力接続部２２と、液圧機械１０のケーシングの内室を介して漏れ油接続部３０に接続されているタンク接続部２３と、減衰ノズル２５を介して調節室１９に接続されている制御接続部２４とを有している。制御弁の弁ピストンは、制御接続部２４を圧力接続部２２に接続する方向で、かつ液圧機械１０の行程容積をマイナスの値に至るまで縮小する方向で、ポンプ圧によって押圧されており、制御接続部２４をタンク接続部２３に接続する方向で、かつ行程容積が拡大する方向で、ばね２６と、可変の制御圧とによって押圧されている。この制御圧は、制御油ノズル２７と、電磁石２９によって比例的に調節可能な圧力制限弁２８との間で確定され、即ち圧力制限弁の調節値に相当する。制御弁が、弁ピストンが中間位置の周りで僅かな運動を行う制御位置にあると、液圧機械の圧力接続部における圧力はばね２６の圧力等価分だけ常に、この制御圧よりも高く、ひいては、ノズル２７を介した差圧が常に同じであるので、制御油流量は圧力レベルに関係なく常に同じである。圧力制限弁２８は下降する特性線を有しており、即ち、圧力制限弁２８の入口における圧力は、電磁石２９の給電が大きいほど低くなる。この結果、電気系統の故障の際には、圧力制限弁２８は最大調節値をとり、相応に、液圧機械１０の圧力接続部１２の圧力は最大となる。

液圧モータ１５は有利には、アキシャルピストン式、特に斜板式であって、押しのけ容積ゼロと最大の押しのけ容積との間で調節可能である。液圧モータ１５は圧力接続部３５で圧力管路１４に接続されていて、タンク接続部３６を介してタンク９に接続されている。押しのけ容積の変更のために、液圧モータ１５は調節ピストン３７を有しており、この調節ピストン３７は一方の側でピストンロッド３８を有していて、これによりピストンロッド側の環状室３９とピストンロッドとは反対側の調節室４０とを互いに分離している。調節室４０への圧力媒体の供給と調節室４０からの圧力媒体の流出とは、電磁石４１によって比例的に負荷可能な制御弁４２によって制御される。制御弁４２は液圧モータ１５に組み込まれていて、圧力接続部３５に接続されている圧力接続部４３と、液圧モータのケーシングの内部と詳しくは図示しない漏れ接続部とを介してタンク９に接続されているタンク接続部４４と、調節室４０に接続されている制御接続部４５とを有している。環状室３９は、制御弁４２の詳しくは図示されていないケーシングを介して圧力接続部３５に継続的に流体接続されている。

電磁石４１は制御弁４２の制御ピストンを、制御接続部４５と圧力接続部４３とが接続されて、液圧モータ１５の押しのけ容積が縮小される方向に押圧する。制御接続部４５とタンク接続部４４とを接続する方向では、制御ピストンは、ケーシングに固定支持されて制御開始を調節可能な第１のばね４６と、制御ピストンとピストンロッド３８、即ち調節ピストン３７との間に配置されている第２のばね４７とによって押圧される。このような構成では、調節ピストン３７の位置、ひいては液圧モータ１５の押しのけ容積は、電磁石４１の力、即ち、電磁石のコイルを通って流れる電流の高さに直接依存している。

オフ制御状態では、即ち、一方では調節ピストンが休止していなければならず、他方では、調節ピストンの位置に関係なく制御位置にある制御弁の制御ピストンが力の均衡を形成しなければならない。即ち、両ばね４６，４７によって加えられる力の合計が、電磁石４１の力と同じでなければならない。ばね４６の力は制御ピストンの制御位置では常に同じである。即ち、ばね４７の力は磁力に応じて異なっている必要がある。このような異なるばね４７の力は、磁力に応じて種々異なる調節ピストン３７の位置により生じる。このような形式の調節は、電気比例調節として公知である。

液圧モータ１５の、ひいてはファンホイール１６の回転数は回転数センサ５０によって検出され、この回転数センサ５０は相応の信号を電気制御機器５１に送る。電気制御機器５１にはさらに、冷却したい媒体の温度から算出された回転数目標値も供給される。制御機器５１は、調節された押しのけ容積に基づき所望の回転数が得られるように電磁石４１を制御する。

回転数センサとは選択的に、圧力管路１４内の圧力を検出する圧力センサ５２を設けることもできる。ファンホイールでは駆動モータと回転数との間に一定の関係がある。従って圧力によって、所望の回転数を得る又は維持するために必要な駆動モーメントを付与するための押しのけ容積を算出し、電磁石を相応に制御することができる。

単なるファン運転では、液圧機械１０は液圧ポンプとして、例えば１５０ｂａｒの圧力値にまで調節することができる。この圧力は、圧力管路１４及び液圧アキュムレータ１７内に形成される。この場合、液圧モータ１５の押しのけ容積は、１５０ｂａｒの圧力において、所望の回転数によるファンホイールの駆動のために必要な駆動モーメントが得られるように調節される。電気系統の故障の際には、液圧機械が最大の圧力に、液圧モータが最大の押しのけ容積に調節され、これにより冷却すべき媒体の十分な冷却がいずれにせよ保証されている。

液圧機械１０における圧力値の調節、ひいては液圧アキュムレータ１７のチャージ状態の調節は、例えば液圧モータ１５を極めて大きな押しのけ容積で運転するために、又はディーゼルエンジン１１からの出力を平均化するために変更することができる。ディーゼルエンジン１１の出力が不足している場合、圧力レベルを短期間上げ、過剰である場合、短期間下げることができる。圧力レベルの上昇によりディーゼルエンジン１１は過剰回転数とならないように保護される。

ブレーキ過程ではブレーキエネルギは、液圧機械１０が液圧ポンプとして車両自体によって駆動されることにより使用される。この場合、圧力は最大値に調節することができ、液圧機械１０は最大の旋回角度となり、ブレーキ作用は最大の行程容積と液圧アキュムレータにおける目下の圧力とから生じる。

ディーゼルの圧縮の際には、電磁石２９に相応に給電することにより、液圧アキュムレータにおける圧力よりも低い圧力が調節され、これにより液圧機械はゼロを超えて、最大のマイナスの行程容積の値にまで旋回し、液圧モータとして働き、ディーゼルエンジンを、アキュムレータ圧力が液圧機械１０において調節される圧力に下がるまで補助する。

前もって液圧アキュムレータに蓄えられたブレーキエネルギは、即ち、ディーゼルエンジンを支援（ブースト）するために使用することができる。しかしながら液圧モータ１５への供給のために、ひいてはファンホイールの駆動のために使用することも可能である。液圧機械において調節された圧力は、液圧モータ１５によって押しのけられる圧力媒体量を考慮して、調節された圧力が蓄えられた圧力よりも低くならないようにゆっくりと下げられる。

図２の液圧的なファン駆動装置には液圧ポンプ６０が設けられている。この液圧ポンプ６０は、連結部を介して機械的にプライマリユニット６１に接続可能であり、このプライマリユニット６１によって駆動することができる。この場合、機械６０に関してはモータ運転は行われない。従って、液圧ポンプの行程容積は、ゼロ又はゼロに近い最小値と最大値の間でのみ調節可能である。液圧ポンプは圧力接続部６２と吸込接続部６３とを有しており、吸込接続部６３は継続的にタンク９に接続されている。圧力接続部６２からは圧力管路１４が液圧モータ６５へと通じていて、液圧モータ６５によってファンホイール１６が駆動可能である。圧力管路１４にはさらに液圧アキュムレータ１７が接続されており、この液圧アキュムレータ１７は例えば１００〜３００ｂａｒの圧力範囲で運転可能である。液圧アキュムレータ１７と圧力接続部６２との間には、圧力管路１４において逆止弁６６が設けられていて、この逆止弁６６は液圧ポンプ６０の方向への流れを遮断している。

液圧ポンプ６０は例えば斜板式のアキシャルピストンポンプである。

液圧ポンプ６０の行程容積の調節のためには、第１実施例の液圧機械１０と同様に２つの調節ピストンが設けられていて、他方の調節ピストンよりも大きな作用面を有している一方の調節ピストン１８が調節室１９を制限していて、この調節室１９には圧力媒体が供給され、この調節室１９からは圧力媒体が出て行く。

圧力媒体のこのような供給及び導出は、液圧ポンプ６０に組み込まれた圧力制御弁装置７０によって制御される。この圧力制御弁装置７０には、連続的に調節可能な制御弁７１が設けられており、この制御弁７１の制御縁部間のオーバラップは０又は僅かなプラスのオーバラップであり、この制御弁７１は、液圧ポンプ６０の圧力接続部６２に流体接続されている圧力接続部７２と、液圧ポンプ６０のケーシングの内室を介して漏れ油接続部６７に接続されているタンク接続部７３と、調節室１９に接続されている制御接続部７４とを備えている。制御弁７１の弁ピストンは、制御接続部７４を圧力接続部６２と接続する方向で、かつ液圧ポンプ６０の行程容積を縮小する方向で、ポンプ圧によって負荷され、制御接続部７４をタンク接続部７３と接続する方向では、かつ行程容積を拡大する方向では、ばね７５によってのみ負荷される。運転中は、液圧ポンプ６０の圧力接続部６２に、ばね７５の圧力に等価の圧力、例えば１００ｂａｒの高さの圧力が形成される。図１の実施例とは異なり、この圧力の遠隔調節は行われない。しかしながら、エンジン始動前又は保守作業時にはばね７５の調節を変更することができる。

液圧モータ６５は好適には、特に斜板式のアキシャルピストンポンプであって、図１の実施例の液圧モータ１５と同様に、押しのけ容積ゼロと最大の押しのけ容積との間で調節可能である。液圧モータ６５は圧力接続部７６で圧力管路１４に接続されていて、タンク接続部７７を介してタンク９に接続されている。押しのけ容積を変更するために、液圧モータ６５は調節ピストン７８を有しており、この調節ピストン７８は一方の側にピストンロッド７９を有しており、従ってピストンロッド側の環状室８０とピストンロッドとは反対側の調節室８１とを互いに分離している。圧力媒体の調節室８１への供給と調節室８１からの導出とは、制御弁８２を備えたトルク制御弁装置６９によって制御される。トルク制御弁装置６９は液圧モータ６５に組み込まれており、圧力接続部７６に接続された圧力接続部８３と、液圧モータのケーシングの内室と漏れ接続部（詳しくは図示せず）を介してタンク９に接続されているタンク接続部８４と、調節室８１に接続されている制御接続部８５とを有している。環状室８０は継続的に圧力接続部７６に流体接続されている。

制御弁８２の制御ピストンは、制御接続部８５をタンク接続部８４に接続する方向でかつ液圧モータ６５の押しのけ容積を拡大する方向で、ケーシング支持されたばね８６と、制御管路８７を介して可変の制御圧とによって押圧される。従って、この制御圧を介して、遠隔制御により変更可能な力を制御ピストンに加えることができる。好適には、電気系統の故障の際にこの制御圧は最大である。制御接続部を圧力接続部８３に接続する方向では、制御ピストンは、調節ピストン７８の位置と、ひいては液圧モータ６５の押しのけ容積と、圧力管路１４における圧力とに依存している力によって押圧される。このためにはまず、制御ピストンは、制御位置において、レバー８８のケーシング固定の旋回軸線から常に同じ間隔を置いて、このレバー８８に支持されている。逆にレバー８８は、調節ピストン７８に可動に差し込まれて、圧力管路１４内に形成される圧力が作用しているロッド８９を介して下方から力を受ける。ロッド８９を介してレバー８８に形成される回転モーメントは、従って、液圧モータ６５で生じる圧力と、液圧モータ６５の押しのけ容積との積、ひいては液圧モータ６５の駆動トルクを生ぜしめるものである。レバー８８における逆方向の回転モーメントは、ばね８６と制御圧とによって制御弁８２の制御ピストンに加えられる力の合計により生じる。安定状態では、レバー８８に作用する回転モーメントの合計はゼロでなければならない。例えば圧力管路１４における圧力が上昇すると、ロッド８９を介してレバー８８に加えられる回転モーメントは、制御ピストンを介して加えられる回転モーメントよりも大きくなる。レバー８８は回転され、制御ピストンは摺動され、これにより制御接続部８５は制御弁８２の圧力接続部８３に接続される。調節室８１には圧力媒体が流入し、調節ピストン７８は押しのけ容積を縮小する方向で動く。調節ピストン７８と共にロッド８９はレバー８８に沿って動き、これにより、ロッド８９を介して作用する圧力に対するてこ長さは、再び回転モーメント間の均衡が生じるまで小さくなる。従って、制御管路８７内の制御圧が変化しない場合には、液圧モータ６５によって加えられる回転トルクは、圧力管路１４内の圧力レベルの変化の際に変化しない。逆に、制御圧の変化により回転トルク、ひいてはファン回転数は変化する。

図２の実施例では、液圧ポンプ６０に依存せずに圧力媒体を液圧的なファン回路に供給することができる。この場合、液圧アキュムレータ１７に基づいて、供給量を液圧モータ６５によってそのとき押しのけられる量よりも増大させることができ、しかも余剰量が圧力制限弁を介して噴出することはない。

図２には、付加的な供給の２つの可能性が示されている。液圧ポンプ６０のほかに、例えば、電子比例的に調節可能な別の液圧ポンプ９０が設けられていて、この液圧ポンプ９０は連結部９１を介して車両のパワートレインに連結可能である。ブレーキ過程では、連結部が閉鎖され、液圧ポンプ９０が車両によって駆動され、液圧ポンプ９０の方向への流れを遮断する逆止弁９２を介して圧力媒体が圧力管路１４へと圧送される。この場合、ファン回路の圧力の高さに関係なく常に供給できるという利点がある。

第２の手段として、液圧シリンダ９５によって負荷を下げる場合の供給が示されている。下降運動の制御のために、詳しくは示されていない比例調節可能な測定オリフィスとこれに対して直列に配置された圧力補償部とを備えた流れ制御弁９６が設けられている。流れ制御弁９６と圧力管路１４との間の分岐管路９４には、流れ制御弁９６の方向への流れを遮断する逆止弁９７が位置している。流れ制御弁９６と逆止弁９２との間の流体的な接続部には２ポート２位置切替弁９８が接続されており、これによりタンクへの貫流が開放される。

負荷圧が、流れ制御弁９６の測定オリフィスにおける圧力降下の分だけ、圧力管路１４及び液圧アキュムレータ１７における圧力よりも高い場合、液圧シリンダ９５から押しのけられた圧力媒体は、所望の下降速度において圧力管路１４へと供給される。これは、下降運動の開始時に生じることがあるが、液圧アキュムレータ１７における圧力が上昇するので、その後の経過ではもはや生じない。そうすると弁９８を開放させなければならない。さらに供給が可能であるかどうかは、負荷圧とアキュムレータ圧とを検出する圧力センサによって確定することができる。圧力補償部の位置監視も可能である。圧力補償部が完全に開放された場合、供給はもはや不可能である。しかしながら、位置切替弁９８の開放後は情報は失われるので、アキュムレータ圧が一定の時間後に、液圧モータ６５の圧力媒体消費により再び、負荷圧以下に降下しているかどうかわからない。次の降下過程で初めて再び供給が試みられる。

付加的に供給される圧力媒体量に関して２つのケースを区別することができる。供給される圧力媒体量が、液圧モータ６５によって消費される量よりも少ない場合、残量は液圧ポンプ６０によって圧送され、システムにおける圧力レベルは、液圧ポンプ６０において調節される高さにとどまる。このような場合も、液圧ポンプ６０はより小さな行程容積となるよう傾転するので、エネルギの節約が得られる。

付加的に供給される圧力媒体量が、液圧モータ６５によって消費される量よりも多い場合、ファン回路における圧力は、液圧ポンプ６０において調節されるレベルを超えて上昇する。液圧ポンプ６０は圧力カットによりゼロ行程となるように戻し制御される。圧力レベルは、圧力管路１４に接続される圧力制限弁９９によって制限されるまで、例えば３００ｂａｒのきわめて高い値をとる。全く供給されなくなると、又は液圧モータ６５が消費する量よりも少量しか供給されなくなると、まず、液圧アキュムレータ１７は、１００ｂａｒの圧力レベルで液圧ポンプ６０が再び吐出するよう傾転するまで、ファン回路の完全又は部分的な供給を受け持つ。

基本的に、図２の実施例でも、液圧モータ６５の駆動トルクの電気的な制御を考えることができ、この場合、アキュムレータ圧はセンサによって検出され、行程容積は必要な回転トルクに応じて調節される。

図２の実施例では、圧力接続部７６とタンク接続部７７との間に、タンク接続部７７から圧力接続部７６の方向で開放される吸込弁１００が配置されている。このような吸込弁１００は図１の実施例でも設けることができる。

図３のファン駆動装置では、図１の実施例による液圧ポンプと図２の実施例による液圧モータとが組み合わせられている。従って、図３における対応する部分には図１及び図２において使用したものと同じ符号を用いる。即ち、図３のファン駆動装置には第１の液圧機械１０が設けられている。これは液圧ポンプとしても液圧モータとしても運転可能であるので、液圧機械１０と称する。液圧機械１０はディーゼルエンジン１１に機械的に結合されている。液圧機械１０は、高圧接続部（圧力接続部）１２と、継続的にタンク９に接続されている低圧接続部（タンク接続部）１３とを有している。圧力接続部１２からは圧力管路１４が液圧モータ６５へと通じていて、液圧モータ６５によってファンホイール１６が駆動可能である。圧力管路１４には液圧アキュムレータ１７が直接接続されている。この液圧アキュムレータ１７は例えば、１００〜３００ｂａｒの圧力範囲で運転可能であり、通常作動時は２００ｂａｒでチャージされている。さらに、圧力管路１４には圧力制限弁９９が接続されている。

図３の実施例の液圧モータ６５は有利には、アキシャルピストン式、特に斜板式であって、図１の実施例の液圧モータ１５と同様に、押しのけ容積ゼロと最大の押しのけ容積との間で調節可能である。液圧モータ６５は圧力接続部７６で圧力管路１４に接続されていて、タンク接続部７７を介してタンク９に接続されている。押しのけ容積の変更のために、液圧モータ６５は調節ピストン７８を有しており、この調節ピストン７８は一方の側でピストンロッド７９を有していて、これによりピストンロッド側の環状室８０とピストンロッドとは反対側の調節室８１とを互いに分離している。調節室８１への圧力媒体の供給と調節室８１からの圧力媒体の流出とは、制御弁８２を有したトルク制御弁装置６９によって制御される。制御弁８２は液圧モータ６５に組み込まれていて、圧力接続部７６に接続されている圧力接続部８３と、液圧モータのケーシングの内部と詳しくは図示しない漏れ接続部とを介してタンク９に接続されているタンク接続部８４と、調節室８１に接続されている制御接続部８５とを有している。環状室８０は圧力接続部７６に継続的に流体接続されている。

制御弁８２の制御ピストンは、制御接続部８５をタンク接続部８４に接続する方向でかつ液圧モータ６５の押しのけ容積を拡大する方向で、ケーシング支持されたばね８６と、制御管路８７を介した可変の制御圧とによって押圧される。従って、この制御圧を介して、遠隔制御により変更可能な力を制御ピストンに加えることができる。好適には、電気系統の故障の際にこの制御圧は最大である。制御接続部８５を圧力接続部８３に接続する方向では、制御ピストンは、調節ピストン７８の位置と、ひいては液圧モータ６５の押しのけ容積と、圧力管路１４における圧力とに依存している力によって押圧される。このためにはまず、制御ピストンは、制御位置において、レバー８８のケーシング固定の旋回軸線から常に同じ間隔を置いて、このレバー８８に支持されている。逆にレバー８８は、調節ピストン７８に可動に差し込まれて、圧力管路１４内に形成される圧力が作用しているロッド８９を介して下方から押圧される。ロッド８９を介してレバー８８に形成される回転モーメントは、従って、液圧モータ６５で生じる圧力と、液圧モータ６５の押しのけ容積との積、ひいては液圧モータ６５の被駆動トルクを生ぜしめる。レバー８８における逆方向の回転モーメントは、ばね８６と制御圧とによって制御弁８２の制御ピストンに加えられる力の合計により生じる。安定状態では、レバー８８に作用する回転モーメントの合計はゼロでなければならない。例えば圧力管路１４における圧力が上昇すると、ロッド８９を介してレバー８８に加えられる回転モーメントは、制御ピストンを介して加えられる回転モーメントよりも大きくなる。レバー８８は回転され、制御ピストンは摺動され、これにより制御接続部８５は制御弁８２の圧力接続部８３に接続される。調節室８１には圧力媒体が流入し、調節ピストン７８は押しのけ容積を縮小する方向で動く。調節ピストン７８と共にロッド８９はレバー８８に沿って動き、これにより、ロッド８９を介して作用する圧力に対するてこ長さは、再び回転モーメント間の均衡が生じるまで小さくなる。従って、制御管路８７内の制御圧が変化しない場合には、液圧モータ６５によって加えられる回転トルクは、圧力管路１４内の圧力レベルの変化の際に変化しない。逆に、制御圧の変化により回転トルク、ひいてはファン回転数は変化する。

図３の実施例では図２の実施例と同様に、液圧ポンプ１０に依存せずに圧力媒体を液圧的なファン回路に供給することができる。この場合、液圧アキュムレータ１７は、液圧モータ６５によってそのとき押しのけられる量よりも供給量が増えたとしても、余剰量が圧力制限弁を介して噴出しないように作用する。

図３の実施例では、負荷の下降時における圧力管路及び液圧アキュムレータ１７への圧力媒体の供給が示されており、これは液圧シリンダ９５によって図示されている。下降運動の制御のために、詳しくは示されていない比例調節可能な測定オリフィスとこれに対して直列に配置された圧力補償部とを備えた流れ制御弁９６が設けられている。流れ制御弁９６と圧力管路１４との間の分岐管路９４には、流れ制御弁９６の方向への流れを遮断する逆止弁９７が位置している。流れ制御弁９６と逆止弁９７との間の流体的な接続部には２ポート２位置切替弁９８が接続されており、これによりタンクへの貫流が開放される。

負荷圧が、流れ制御弁９６の測定オリフィスにおける圧力降下の分だけ、圧力管路１４及び液圧アキュムレータ１７における圧力よりも高い場合、液圧シリンダ９５から押しのけられた圧力媒体は、所望の下降速度において圧力管路１４へと供給される。これは、下降運動の開始時に生じることがあるが、液圧アキュムレータ１７における圧力が上昇するので、その後の経過ではもはや生じない。そうすると弁９８を開放させなければならない。さらに供給が可能であるかどうかは、負荷圧とアキュムレータ圧とを検出する圧力センサによって確定することができる。圧力補償部の位置監視も可能である。圧力均衡部が完全に開放された場合、供給はもはや不可能である。しかしながら、位置切替弁９８の開放後は情報は失われるので、アキュムレータ圧が一定の時間後に、液圧モータ６５の圧力媒体消費により再び、負荷圧以下に低下しているかどうかわからない。次の降下過程で初めて再び供給が試みられる。

図３の実施例でも図２の実施例と同様に、ディーゼルエンジン１１により駆動される別の液圧ポンプによる供給が行われる。

付加的に供給される圧力媒体量が、液圧モータ６５によって消費される量よりも多い場合、ファン回路における圧力は、液圧ポンプ６０において調節されるレベルを超えて上昇する。液圧ポンプ６０は圧力カットによりゼロ行程となるように戻し制御される。この場合、傾転角度センサを使用することができ、この傾転角度センサによって傾転角度が検出される。そして弁２８はその都度、傾転角度がゼロ又はゼロを僅かに上回るように調節される。圧力レベルは、圧力管路１４に接続される圧力制限弁９９によって制限されるまで、例えば３００ｂａｒのきわめて高い値をとる。全く供給されなくなると、又は液圧モータ６５が消費するよりも少なく供給される場合、まず、液圧アキュムレータ１７は、１００ｂａｒの圧力レベルで液圧ポンプ６０が再び傾転するまで、ファン回路の完全な又は部分的な供給を受け持つ。

図３の実施例でも、圧力接続部７６と液圧モータ６５のタンク接続部７７との間に、タンク接続部７７から圧力接続部７６に向かって開放する吸込弁１００が配置されている。

基本的に、図３の実施例でも、液圧モータ６５の駆動トルクの電子制御が考えられる。この場合、アキュムレータ圧がセンサによって検出され、行程容積が必要な回転トルクに応じて調節される。

図３の実施例では、即ち、ファンホイールを駆動するために外部エネルギ源が使用され、例えば下降過程にある行程シリンダが、又は付加的な液圧ポンプが使用される。さらに、液圧機械１０を介してディーゼルエンジンを短期間補助することができる。

本発明によるファン駆動装置、特に図１の実施例による液圧モータのＥＰ調節を行う、又は電気的な傾転角度センサによって傾転角度戻しガイドと共に電気的な調節を行うファン駆動装置では、ゼロを超えて傾転可能な液圧モータも使用することができる。さらに、付加的な弁を使用せずにファンホイールの回転方向を逆にすることができ、これによりクーラーに清潔に吹き付けることができる。これは特に、森林用機械や工作機械において好ましい。

Claims

行程容積を調節することができる液圧ポンプ（１０，６０）と、
該液圧ポンプに対応配置された、行程容積の調節によりポンプ圧を制御する圧力制御弁装置（２０，７０）と、
ファンホイール（１６）を駆動する液圧モータ（１５，６５）と、
該液圧モータ（１５，６５）の圧力接続部（３５，７６）に接続されている圧力管路（１４）とを有し、該圧力管路（１４）内に、前記液圧ポンプ（１０，６０）によって圧力媒体が圧送可能である、液圧式ファン駆動装置であって、
前記圧力管路（１４）に液圧アキュムレータ（１７）が接続されていて、前記液圧モータ（１５，６５）の押しのけ容積が調節可能であることを特徴とする、液圧式ファン駆動装置。
前記圧力制御弁装置（２０）の調節は遠隔制御されて変更可能である、請求項１記載の液圧式ファン駆動装置。
前記液圧ポンプ（６０）と、前記圧力管路（１４）の、前記液圧アキュムレータ（１７）が接続されている区分との間に、前記液圧ポンプ（６０）に向かって閉じられている逆止弁（６６）が配置されている、請求項１又は２記載の液圧式ファン駆動装置。
前記圧力管路（１４）に分岐管路（９４）が開口しており、該分岐管路（９４）を介して、前記液圧ポンプ（６０）に依存せずに圧力媒体が前記圧力管路（１４）に供給可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載の液圧式ファン駆動装置。
前記分岐管路（９４）に、前記圧力管路（１４）の前記区分に向かって開く逆止弁（９７）が設けられている、請求項４記載の液圧式ファン駆動装置。
前記液圧ポンプ（１０）は、回転方向を維持したまた液圧モータとしても運転可能である、請求項１記載の液圧式ファン駆動装置。
前記液圧ポンプ（１０）は、ゼロを超えて調節可能な液圧ポンプであって、液圧モータとしても、同じ圧力接続部（１２）と同じ回転方向において運転可能である、請求項６記載の液圧式ファン駆動装置。
前記液圧モータ（１５，６５）には、押しのけ容積の調節によりモータトルクを制御するトルク制御弁装置（６９）が対応して配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の液圧式ファン駆動装置。
前記トルク制御弁装置（６９）は弁ピストンを有し、該弁ピストンは液圧モータ（６５）の押しのけ容積を拡大する方向で、遠隔制御されて変更可能な力によって押圧されていて、レバー（８８）の旋回軸線から少なくともほぼ一定の距離を置いて前記レバー（８８）に支持されており、前記レバー（８８）には逆方向で、前記圧力管路（１４）内の圧力に応じて、押しのけ容積を縮小する方向で弁ピストンに作用する圧力が作用し、前記レバー（８８）の旋回軸線から前記レバー（８８）への押圧力の導入点までの距離が、前記液圧モータ（６５）の調節ピストン（７８）の位置、ひいては前記液圧モータ（６５）の押しのけ容積に依存している、請求項８記載の液圧式ファン駆動装置。
前記液圧モータ（１５）に制御弁装置（４２）が対応配置されており、該制御弁装置（４２）によって制御信号に比例して前記液圧モータ（１５）の押しのけ容積が変更可能であり、前記制御信号は、一方では前記液圧モータ（１５）の回転数目標値に、他方では、前記液圧モータ（１５）の検出された回転数又は前記圧力管路（１４）及び液圧アキュムレータ（１７）内の検出された圧力に依存している、請求項１から７までのいずれか１項記載の液圧式ファン駆動装置。