JPH0526041A - エンジンの冷却フアン回転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンにより粘性式ファンクラッチ８又は
差動歯車機構３２を介して駆動される冷却ファン６をエ
ンジンの運転状態に応じた適正回転数で回転制御して、
エンジンの過冷却の防止及びファン騒音の低減と、エン
ジンのオーバーヒートの防止とを簡単な構成で低コスト
で両立させる。 【構成】 ファンクラッチ８においてファンに連結され
たクラッチケース１０（もしくはクラッチディスク１
４）、又は差動歯車機構３２においてファン６及びエン
ジンに連結されていない制御部を電動モータ２５及び流
体式制動手段２９に連結し、その制動手段２９に対する
クラッチケース１０（もしくはクラッチディスク１４）
又は制御部の連結を断続する断続手段２８を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、エンジンを冷却する
冷却ファンの回転制御装置に関し、特に、ファンがエン
ジンにより駆動されるようにしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の冷却ファン回転制御
装置として、例えば実開昭６２―３１７２２号公報に示
すように、冷却ファンを電動モータに連結するととも
に、このモータの回転軸とエンジンの出力軸とを電磁ク
ラッチを介して連結し、通常の条件下では、電磁クラッ
チをＯＮ状態にして冷却ファンをエンジンで駆動する一
方、エンジンの冷却水温度が一定温度以上で高くかつエ
ンジンが低回転域にあるとき、電磁クラッチをＯＦＦ状
態にしてファンを電動モータで駆動するようにしたもの
が知られている。

【０００３】この従来のものでは、モータによりファン
をエンジン回転数で決まる回転数よりも高い回転数で回
転させることができ、冷却性能を増大させてエンジンが
オーバーヒートに陥るのを防止することができる。

【０００４】ところが、このものでは、基本的に、エン
ジンにより駆動されるファンの冷却性能が不足したとき
には、電動モータによるファン駆動に切り換えるという
考え方であるので、例えばエンジンが始動直後に暖機促
進等のために比較的高い回転数で回転するときには、フ
ァンはそのままエンジンにより駆動されて高い回転数で
回転し、ファン騒音が増大するという問題がある。

【０００５】また、高速走行時に走行風によりエンジン
冷却水が十分に冷却され、ファンによる冷却があまり必
要でないときにも、ファンがエンジンにより駆動される
ので、エンジンが過冷却状態になる虞れもあった。

【０００６】一方、例えば実開昭６０―１８７３２６号
公報に示されるように、冷却ファンとエンジンの駆動軸
とを粘性式ファンクラッチを介して連結し、そのファン
クラッチにおいてファン側に連結された例えばクラッチ
ケースに被停止部材を設ける一方、この被停止部材にそ
れを制動する停止手段を近接して配置し、エンジン水温
及びエンジン回転数に応じて停止手段を作動させて被停
止部材を制動し、ファンの回転数を低下させるようにし
たものがある。

【０００７】このものでは、エンジンが始動直後にファ
ンクラッチでのオイル粘度が高い状態で暖機促進等のた
めに高回転数で回転しても、被停止部材を停止手段で制
動することで、ファンがエンジンに追従して回転するの
を抑制でき、ファン騒音の低減を図ることができる。ま
た、高速走行時に走行風によりエンジン冷却水が十分に
冷却されるときにも、ファンの回転を抑えて、エンジン
が過冷却状態になるのを防止することができ、上記従来
例の持つ問題は解消される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、その反
面、冷却ファンはエンジンにより駆動されるので、その
回転数をエンジン回転数に比例した上限値を越えて高く
することはできず、例えば低速走行時等でエンジン温度
が高いときには、ファン回転数が要求した冷却性能に対
し不足することがあり、場合によってはエンジンのオー
バーヒートを招くことがある。

【０００９】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、上記のようにエンジンにより駆動され
るファンを有するファン回転制御装置において、その制
御システムを改良することで、従来技術の背反した問題
を一挙に解決し、低コストで簡単な構成で、冷却ファン
をエンジンの運転状態に応じて最適状態に回転制御し
て、エンジンの過冷却状態及びオーバーヒートを防止
し、ファン騒音を低減することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１の発明では、エンジンに粘性式ファンクラ
ッチを介して駆動連結される冷却ファンをその増速のた
めの電動モータと減速のための流体式制動手段とに連結
し、これら機器の組合せにより冷却ファンを回転制御す
るようにした。

【００１１】すなわち、この発明では、エンジンと冷却
ファンとを連結する粘性式ファンクラッチにおけるクラ
ッチケース又はクラッチディスクのうち、ファンに連結
されるファン連結部を増速方向に回転駆動する電動モー
タと、ファン連結部に回転抵抗を与える流体式制動手段
と、該制動手段に対するファン連結部の連結を断続する
断続手段と、ファン回転数が設定回転数になるように上
記電動モータ及び断続手段を作動制御する制御手段とを
備えたことを特徴とする。

【００１２】請求項２の発明では、エンジンに差動歯車
機構を介して駆動連結される冷却ファンを上記と同様に
電動モータと流体式制動手段とに連結した。

【００１３】すなわち、この発明では、エンジンとファ
ンとを差動歯車機構を介して駆動連結し、上記差動歯車
機構は、エンジンに連結された入力部と、ファンに連結
されたファン連結部と、該ファン連結部の回転を制御す
る制御部とからなり、そのうち、上記ファン連結部が増
速するように制御部にエンジンによる回転方向とは逆方
向の回転力を与える流体式制動手段及び電動モータと、
上記制動手段に対する制御部の連結を断続する断続手段
と、ファン回転数が設定回転数になるように上記電動モ
ータ及び断続手段を作動制御する制御手段とを備えたこ
とを特徴とする。

【００１４】請求項３の発明では、上記電動モータと流
体式制御手段とを配置する場合において、モータの出力
軸の端部においてファン側への連結端と反対側の端部に
断続手段を介して流体式制動手段を同軸上に連結する。

【００１５】請求項４の発明では、流体式制動手段を粘
性流体クラッチで構成する。

【００１６】請求項５の発明では、冷却ファンの回転数
を検出するファン回転数検出手段を設けるとともに、制
御手段を、上記ファン回転数検出手段により検出された
ファン回転数の上昇率が所定値以上のとき流体式制動手
段が作動するように断続手段を制御する構成とする。

【００１７】請求項６の発明では、エンジン温度を検出
する温度検出手段を設け、制御手段を、該温度検出手段
により検出されたエンジン温度に応じて流体式制動手段
が作動するように断続手段を制御する構成とする。

【００１８】請求項７の発明では、エンジン水温が所定
温度以上に上昇したときにＯＦＦ作動して制御手段と断
続手段との間の接続を断つ水温スイッチを設ける。

【００１９】請求項８の発明では、ファンに連結された
クラッチケース又はクラッチディスクの一方からなるフ
ァン連結部をベルト伝動手段によりモータに駆動連結す
るとともに、該ベルト伝動手段においてファン側のプー
リをファン連結部に断熱材を介して回転一体に取り付け
る。

【００２０】

【作用】上記の構成により、請求項１の発明では、粘性
式ファンクラッチにおいて冷却ファンに連結されている
クラッチケース又はクラッチディスクの一方からなるフ
ァン連結部は電動モータに連結され、また断続手段を介
して流体式制動手段に連結されているので、制御手段に
より電動モータ及び断続手段を作動制御することで、フ
ァン回転数を設定回転数に保つことができる。すなわ
ち、冷却ファンの回転数が設定回転数よりも低いときに
は、断続手段をＯＦＦ作動させて冷却ファンと流体式制
動手段との連結を遮断するとともに、電動モータを作動
させることで、冷却ファンを増速回転させる。一方、逆
に、ファン回転数が設定回転数よりも高いときには、電
動モータの作動を停止保持するとともに、断続手段をＯ
Ｎ作動させて冷却ファンと流体式制動手段とを連結する
ことにより、冷却ファンを制動手段で制動して減速回転
させる。従って、エンジンにより粘性式ファンクラッチ
を介して駆動される冷却ファンをエンジンの運転状態に
応じた適正回転数で回転制御でき、エンジンの過冷却の
防止及びファン騒音の低減と、エンジンのオーバーヒー
トの防止とを簡単な構成で低コストで両立させることが
できる。また、ファンの回転を流体式制動手段により制
動するので、制動に伴う発熱の問題は小さく、安定した
制動効果を確保できる。

【００２１】請求項２の発明では、エンジンとファンと
を連結する差動歯車機構において、ファンに連結された
ファン連結部の回転を制御する制御部が電動モータに連
結され、また断続手段を介して流体式制動手段に連結さ
れているので、この電動モータ及び断続手段を作動制御
することにより、ファン回転数を設定回転数に保つこと
ができる。つまり、冷却ファンの回転数が設定回転数よ
りも低い場合には、断続手段の作動により制御部と流体
式制動手段とを連結して制御部の回転を制動するか、或
いは、ファン回転数が不足するときには、断続手段をＯ
ＦＦ作動させて制御部と流体式制動手段とを連結遮断し
かつ電動モータを作動させて、該モータで制御部を通常
時の回転方向とは逆方向（制動方向）に駆動回転させる
かして、ファン連結部を増速させる。一方、逆に、冷却
ファンの回転数が設定回転数よりも高い場合には、断続
手段をＯＦＦ作動させて制御部と流体式制動手段とを連
結遮断しかつ電動モータの作動を停止させる制御によ
り、ファン連結部を回転フリーとして冷却ファンを減速
回転させる。従って、この場合でも、冷却ファンをエン
ジンの運転状態に応じた適正回転数で回転制御でき、エ
ンジンの過冷却の防止及びファン騒音の低減と、エンジ
ンのオーバーヒートの防止との両立が図れる。

【００２２】請求項３の発明では、流体式制動手段が電
動モータの出力軸においてファン側への連結端と反対側
の端部に断続手段を介して同軸上に連結されているの
で、電動モータと流体式制御手段とを近接位置にまとめ
てコンパクトに配置することができる。

【００２３】請求項４の発明では、流体式制動手段が粘
性流体クラッチで構成されているので、制動手段が既存
の部品を利用して安価に得られる。

【００２４】請求項５の発明では、ファン回転数検出手
段により冷却ファンの回転数が検出され、この検出され
たファン回転数の上昇率が所定値以上のとき、制御手段
により断続手段が制御されて流体式制動手段が作動する
ので、例えばエンジン始動直後や加速時等でファン回転
数が急激に上昇したときに、素早く、そのファンを制動
して低速に抑えることができ、ファン騒音を低く保つこ
とができる。

【００２５】請求項６の発明では、温度検出手段により
エンジン温度が検出され、この検出手段により検出され
たエンジン温度に応じて制御手段により断続手段が制御
されて流体式制動手段が作動するので、例えばエンジン
始動後等でエンジン温度が未だ低いときに、ファンを制
動して低速に抑えることができ、エンジンが過冷却状態
になるのを防止して暖機促進等を図ることができる。

【００２６】請求項７の発明では、エンジン水温が所定
温度以上に上昇すると、水温スイッチがＯＦＦ作動して
制御手段と断続手段との接続が断たれ、断続手段がＯＦ
Ｆ状態になって制動手段の作動が停止する。このため、
制御システムの故障等によりエンジン水温が異常上昇し
ても、ファンは制動手段の抵抗を受けることなくエンジ
ンにより駆動されて回転することとなり、異常時に冷却
不足になるのを防ぐというフェイルセイフ機能を確保す
ることができる。

【００２７】請求項８の発明では、ベルト伝動手段にお
いてファン側のプーリと粘性式ファンクラッチのファン
連結部との間に断熱材が介在されているので、ファンク
ラッチで粘性流体の剪断により生じた熱がプーリに伝達
され難くなり、該プーリに掛けられているベルト等の良
好な耐久性を確保することができる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２９】（実施例１）図１は本発明の実施例１の全
体構成を示す。１はエンジンのクランク軸、２はクラン
ク軸１の前端部に取り付けられたクランクプーリであ
る。３はクランク軸１と平行に配置されてエンジンの前
側壁に回転自在に支持された回転軸で、この回転軸３の
後端部にはプーリ４が回転一体に取り付けられ、このプ
ーリ４と上記クランクプーリ２との間にはＶベルトから
なるファンベルト５が巻き掛けられており、クランク軸
１により回転軸３が回転駆動されるようになっている。

【００３０】上記回転軸３の前端には粘性式ファンクラ
ッチ８を介して冷却ファン６が支持されている。上記フ
ァンクラッチ８は、回転軸３の先端にベアリング９を介
して相対回転可能に支持された略密閉状のクラッチケー
ス１０を有し、このクラッチケース１０の外周に冷却フ
ァン６を構成するファンブレード７，７，…が取り付け
られている。つまり、クラッチケース１０がファン連結
部を構成している。クラッチケース１０の内部には隔壁
１１により前後に仕切られた貯蔵室１２及び作動室１３
が形成され、これらの両室１２，１３内には粘性流体と
してのシリコンオイルが所定量封入されている。上記作
動室１３内には回転軸３の先端に回転一体に取り付けた
クラッチディスク１４が配置されており、このディスク
１４が回転軸３と共に作動室１３内で回転したとき、そ
の回転トルクを作動室１３内のシリコンオイルを介して
クラッチケース１０に伝達することで、ファン６を回転
するようになっている。

【００３１】また、上記隔壁１１には両室１２，１３を
連通する弁孔１５が開口され、貯蔵室１２内には弁孔１
５を開閉する弁体１６が配設されている。この弁体１６
は貯蔵室１２内を直径方向に延びる板ばね式のもので、
その一端が隔壁１１にビス１７，１７により固定されて
おり、他端で弁孔１５を開閉するようになっている。ま
た、弁体１６は板ばねのばね力により開弁方向に付勢さ
れている。クラッチケース１０の前端にはバイメタル１
８が両端部にて固定されている。このバイメタル１８は
周りの雰囲気温度により反応するもので、その中央部に
はロッド１９が取り付けられ、このロッド１９はクラッ
チケース１０の前壁を貫通して貯蔵室１２内に延び、そ
の後端は上記弁体１６の中間部に当接している。そし
て、雰囲気温度が低いときには、バイメタル１８は略直
線状に延び、このことで弁体１６がロッド１９により押
されて閉弁する一方、雰囲気温度の上昇に伴い、バイメ
タル１８が中央部を前側に突出するように彎曲してロッ
ド１９を前進させ、このことで弁体１６を開弁させて、
貯蔵室１２から作動室１３に入るシリコンオイルの量を
増加させ、クラッチディスク１４からクラッチケース１
０に伝達される動力を増大させて、ファン６の回転数を
高めるようになっている。

【００３２】上記クラッチケース１０の後端には回転軸
３の周りに位置するプーリ２１がセラミック材料等から
なる環状の断熱材２０を介して回転一体に取り付けられ
ている。また、回転軸３の側方には回転軸３と平行な出
力軸２６を有する電動モータ２５が配置固定されてい
る。このモータ２５の出力軸２６前端には上記プーリ２
１と同等のプーリ径を有するプーリ２２が回転一体に取
り付けられ、両プーリ２１，２２間にはＶベルト２３が
巻き掛けられている。つまり、ファン６と一体に回転す
るファン連結部たるクラッチケース１０はプーリ２１，
２２及びベルト２３からなるベルト伝動機構２４を介し
て電動モータ２５に駆動連結されており、モータ２５を
クラッチディスク１４、従ってエンジンよりも高い回転
数で回転させることで、ファン６を増速方向に回転駆動
するようになっている。

【００３３】上記モータ２５の出力軸２６後端はモータ
本体から後方に延び、その後方には伝動軸２７が同心に
配置されて支持され、この伝動軸２７の前端とモータ２
５の出力軸２６後端との間は、両軸２６，２７を連結又
は連結遮断する断続手段としての常時ＯＦＦの電磁クラ
ッチ２８が配設されている。また、上記伝動軸２７の後
端は流体式制動手段としての流体クラッチ２９に連結さ
れている。つまり、流体クラッチ２９は、電動モータ２
５の出力軸２６においてファン６への連結端たる前端と
は反対の後端に電磁クラッチ２８を介して同軸上に連結
されている。上記流体クラッチ２９は、基本的に上記フ
ァンクラッチ８と同様の構成であり、シリコンオイルを
封入したクラッチケース３０と、このクラッチケース３
０内に配置され、伝動軸２７と一体に回転するクラッチ
ディスク３１とを有し、クラッチディスク３１がクラッ
チケース３０内で回転するときのシリコンオイルの粘性
抵抗により、伝動軸２７、電磁クラッチ２８、モータ２
５及びベルト伝動機構２４を介して連結されているファ
ンクラッチ８のクラッチケース１０ないしファン６に回
転抵抗を与える。

【００３４】そして、上記モータ２５の回転制御及び電
磁クラッチ２８の断続制御はコントローラ６１により行
われるようになっている。図２に詳示するように、上記
コントローラ６１はＣＰＵ６２を備え、このＣＰＵ６２
には、エンジン温度としてのエンジン冷却水温度を検出
する水温センサ６３の出力信号と、車速を検出する車速
センサ６４の出力信号と、エンジン回転数を検出する回
転数センサ６５の出力信号と、車載空気調和機（図示せ
ず）におけるコンプレッサの作動によりガス冷媒が高圧
状態になったことを検出する圧力センサ６６の出力信号
とが入力されている。

【００３５】モータ２５のプラス側端子とバッテリ６７
（図１参照）との間の回路には電流増幅トランジスタＴ
r1が接続され、このトランジスタＴr1のベースにはオペ
アンプ６８の出力側が接続されている。オペアンプ６８
の入力側には抵抗Ｒ1 ，Ｒ2により設定される電圧信号
と、ＣＰＵ６２のモータ回転数設定部６２ａから出力さ
れるアナログの回転数設定信号とが入力されており、回
転数設定信号に応じたモータ供給電圧をオペアンプ６８
から出力させ、その電圧信号をトランジスタＴr1で電流
増幅してモータ２５に供給する。また、上記トランジス
タＴr1のコレクタは、ＣＰＵ６２のモータＯＮ／ＯＦＦ
制御部６２ｂから出力されるモータ停止信号の有無によ
りＯＮ／ＯＦＦ動作するトランジスタＴr2を介してアー
スされており、ＣＰＵ６２からトランジスタＴr2にモー
タ停止信号が出力されたとき、トランジスタＴr2がＯＮ
作動してバッテリ電源をアース側に短絡することで、モ
ータ２５の作動を停止する。さらに、モータ２５のプラ
ス側端子はＣＰＵ６２の逆起電力モニタ部６２ｃに接続
されており、モータ２５が回転するときにその回転数に
応じて変化するように生じる逆起電力をＣＰＵ６２で監
視し、この逆起電力の大きさによりファン６の実際の回
転数を検出するようになっている。つまり、ＣＰＵ６２
は冷却ファン６の回転数を検出するファン回転数検出手
段を構成する。

【００３６】一方、ＣＰＵ６２のクラッチＯＮ／ＯＦＦ
制御部６２ｄと電磁クラッチ２８とは常時ＯＮの水温ス
イッチ６９を介して接続されており、水温スイッチ６９
がＯＮ状態にあるとき、ＣＰＵ６２から出力される信号
に応じて電磁クラッチ２８がＯＮ／ＯＦＦ作動する。上
記水温スイッチ６９は、エンジン水温が所定温度以上に
上昇すると機械的にＯＦＦ作動するもので、この水温ス
イッチ６９がＯＦＦ状態になったときには、コントロー
ラ６１と電磁クラッチ２８との接続を断って電磁クラッ
チ２８を強制的にＯＦＦ状態にし、流体クラッチ２９の
作動を停止するようになっている。

【００３７】上記ＣＰＵ６２において、冷却ファン６の
回転を制御するときの手順について図３により説明す
る。まず、ステップＳ1 でエンジン始動後の経過時間を
検出し、ステップＳ2 で経過時間が基準値よりも長いか
否かを判定する。この判定がＮＯのときには、ステップ
Ｓ3 に進み、電磁クラッチ２８をＯＮ状態にしてファン
クラッチ８のクラッチケース１０（ファン連結部）を流
体クラッチ２９に連結し、この流体クラッチ２９の粘性
抵抗によりファン６を停止保持し、しかる後にステップ
Ｓ1 に戻る。

【００３８】エンジンの始動から一定時間が経過して上
記ステップＳ2 の判定がＹＥＳになるとステップＳ4 に
進み、水温スイッチ６９がＯＮ状態にあるかどうかを判
定する。この判定がＹＥＳのときにはステップＳ5 にお
いて、エンジン温度が異常状態になっているとして、モ
ータ２５の回転数を最大にした後、ステップＳ1 に戻
る。

【００３９】上記ステップＳ4 でＮＯと判定されるとス
テップＳ6 に進み、車速センサ６４により検出された車
速と、水温センサ６３により検出されたエンジン水温、
回転数センサ６５により検出されたエンジン回転数、モ
ータ２５の逆起電力により求められる実際のファン回転
数、及び圧力センサ６６により検出された空気調和機の
ガス冷媒の圧力を読み込む。次いで、ステップＳ7で上
記ファン回転数の変化率を算出した後、ステップＳ8 で
上記算出したファン回転数の変化率が所定値以上に上昇
しているかどうかを判定し、この判定がＹＥＳのときに
はステップＳ9に進み、モータ２５の回転数を下げると
ともに、電磁クラッチ２８をＯＮ作動させてファン６
（ファンクラッチ８のクラッチケース１０）を流体クラ
ッチ２９に連結し、流体クラッチ２９の粘性抵抗により
ファン６の回転を減速する。

【００４０】上記ステップＳ8 の判定がＮＯのときに
は、ファン回転数を設定回転数に保つための通常のフィ
ードバック制御を行う。つまり、ステップＳ10で、予め
設定されている制御マップによりエンジン運転状態に対
応したファン回転数の設定値を演算する。上記制御マッ
プは車速、エンジン水温、エンジン回転数及び空気調和
機のガス冷媒圧力を基に設定される。この後、ステップ
Ｓ11で上記実際のファン回転数と設定回転数との差の絶
対値が基準値よりも小さいかどうかを判定し、この判定
がＹＥＳのときには、ファン回転数が設定値近くの一定
範囲以内にあるので、ステップＳ12においてモータ２５
の回転制御又は電磁クラッチ２８のＯＮ／ＯＦＦ制御を
それまでと同じに維持し、しかる後にステップＳ1 に戻
る。

【００４１】また、上記ステップＳ11でＮＯと判定され
ると、ファン回転数が設定値近くの一定範囲を越えたの
で、ステップＳ13に進み、ファン回転数と設定値との大
小を比較する。ファン回転数が設定値よりも高くて判定
がＹＥＳのときには、ステップＳ14においてファン６を
減速すべく、モータ２５の回転数を下げるとともに、電
磁クラッチ２８をＯＮ作動させてファン６（ファンクラ
ッチ８のクラッチケース１０）を流体クラッチ２９に連
結し、流体クラッチ２９の粘性抵抗によりファン６の回
転を減速する。このとき、図４に示すように、ファン回
転数に応じて電磁クラッチ２８のＯＮ時間を変えるよう
にしてもよい。つまり、ファン回転数が高いほどクラッ
チＯＮ時間を長くし、図４（ａ）に示すようにクラッチ
ＯＮ時間Ｔ1 ，Ｔ2 ，…をファン回転数の一定回転数Ｎ
1 ，Ｎ2 ，…を越える毎に変えたり、或いは図４（ｂ）
に示すようにファン回転数の増大に応じて比例的に増大
させるようにすることができる。

【００４２】また、ステップＳ13での判定がファン回転
数が設定値以下のＮＯのときには、ステップＳ15におい
てファン６を増速すべく、電磁クラッチ２８をＯＦＦ作
動させてファン６（ファンクラッチ８のクラッチケース
１０）と流体クラッチ２９との連結を切り離すととも
に、モータ２５の回転数を上げてファン６の回転を増速
する。上記ステップＳ14，Ｓ15の後はステップＳ1 に戻
る。

【００４３】次に、上記実施例の作用について説明す
る。エンジンの始動後、一定時間が経過すると、コント
ローラ６１において、水温センサ６３により検出された
エンジン水温（冷却水温度）、回転数センサ６５により
検出されたエンジン回転数、及び圧力センサ６６により
検出されたガス冷媒の圧力に基づいて、エンジン運転状
態に対応したファン回転数の設定値が求められ、この設
定値と、モータ２５の逆起電力により求められる実際の
ファン回転数とが比較されて、ファン回転数が設定値に
なるようにモータ２５及び電磁クラッチ２８がフィード
バック制御される。すなわち、実際のファン回転数と設
定回転数との差が一定範囲内にあるときには、モータ２
５の回転制御又は電磁クラッチ２８のＯＮ／ＯＦＦ制御
をそれまでと同じに維持するが、ファン回転数が設定値
よりも一定範囲を越えて高くなると、モータ２５の回転
数が下げられ、かつ電磁クラッチ２８がＯＮ作動してフ
ァン６及びファンクラッチ８のクラッチケース１０がベ
ルト伝動機構２４、モータ２５及び電磁クラッチ２８を
介して流体クラッチ２９に連結され、この流体クラッチ
２９の粘性抵抗によりファン６の回転が減速される。逆
に、ファン回転数が設定値よりも低いときには、電磁ク
ラッチ２８がＯＦＦ作動して上記ファン６（ファンクラ
ッチ８のクラッチケース１０）と流体クラッチ２９との
連結が切り離されるとともに、モータ２５の回転数が上
昇してファン６の回転が増速される。

【００４４】この実施例では、上記のように、モータ２
５による増速及び流体クラッチ２９による制動を組み合
わせて、冷却ファン６をエンジンの運転状態に応じた適
正回転数で回転制御でき、エンジンの過冷却の防止及び
ファン騒音の低減と、エンジンのオーバーヒートの防止
とを簡単な構成で低コストで両立できる。

【００４５】さらに、流体クラッチ２９が電動モータ２
５の出力軸２６後端に電磁クラッチ２８を介して同軸上
に連結されているので、電動モータ２５と流体クラッチ
２９とを一体的にまとめてコンパクトに配置することが
できる。

【００４６】流体クラッチ２９でファン６の回転を制動
するので、制動手段が既存の部品を利用して低コストで
得られる。しかも、制動により発生する熱の問題が少な
く、安定した制動効果が得られる。

【００４７】また、ベルト伝動機構２４においてファン
６と一体に回転するプーリ２１とファンクラッチ８のク
ラッチケース１０との間に断熱材２０が介在されている
ので、粘性式ファンクラッチ８においてクラッチケース
１０とクラッチディスク１４との相対回転に伴いシリコ
ンオイルの剪断による発熱があっても、その熱はプーリ
２１に伝達され難くなり、ベルト２３等の良好な耐久性
を確保できる。

【００４８】そして、冷却ファン６の回転数が監視さ
れ、その上昇率が所定値以上のとき、電磁クラッチ２８
がＯＮ状態に制御されて流体クラッチ２９が作動する。
このため、例えばエンジン始動直後や加速時等でファン
回転数が急上昇したときでも、素早く、そのファン６を
制動して低速に抑えることができ、ファン騒音を低減す
ることができる。

【００４９】また、ファン回転数の設定値を演算する制
御マップの要素にエンジン水温が含まれているので、エ
ンジン水温に応じて電磁クラッチ２８がＯＮ／ＯＦＦ制
御されて流体クラッチ２９の作動が制御される。このた
め、例えばエンジン始動直後等でエンジン温度が低いと
きに、ファン６を制動して低速に保つことができ、エン
ジンが始動後に過冷却状態になるのを防止して暖機促進
を図ることができる。

【００５０】また、エンジン水温が所定温度以上に上昇
すると、水温スイッチ６９がＯＦＦ作動して電磁クラッ
チ２８がＯＦＦ状態になり、ファン６と流体クラッチ２
９との伝動経路が切り離される。従って、制御システム
の故障等によりエンジン水温が異常上昇しても、ファン
６は流体クラッチ２９の制動を受けることなくエンジン
により駆動されて回転することとなり、異常時に冷却不
足になるのを防いでフェイルセイフ機能を確保すること
ができる。

【００５１】尚、上記実施例では、ファンクラッチ８の
クラッチディスク１４をエンジンに、またクラッチケー
ス１０をファン６にそれぞれ連結しているが、逆に、ク
ラッチケースをエンジンに、またクラッチディスクをフ
ァン連結部としてファン６にそれぞれ連結した構造のフ
ァンクラッチにも適用できる。その場合、ファン６に連
結されるクラッチディスクを電動モータ２５及び流体ク
ラッチ２９に連結する。

【００５２】（実施例２）図５は本発明の実施例２を示
し（尚、図１と同じ部分については同じ符号を付してそ
の詳細な説明は省略する）、エンジンとファン６とを差
動歯車機構を介して連結するとともに、流体クラッチ２
９の粘性抵抗を可変としたものである。

【００５３】すなわち、この実施例では、回転軸３の前
端には遊星歯車機構からなる差動歯車機構３２が連結さ
れている。この差動歯車機構３２は、図６にも示すよう
に、回転軸３に回転一体に取り付けられたサンギヤ３３
と、回転軸３にベアリング３４，３４を介して回転可能
に支持され、上記サンギヤ３３に噛合する３つのピニオ
ン３５，３５，…を回転自在に担持するピニオンキャリ
ア３６と、このピニオンキャリア３６の周りにベアリン
グ３７，３７を介して回転可能に支持され、内周の歯３
８ａで各ピニオン３５に噛合するリングギヤ３８とを備
えてなり、このリングギヤ３８の外周にファンブレード
７，７，…が取り付けられている。従って、この実施例
では、上記サンギヤ３３がエンジンに連結された入力部
を、またリングギヤ３８がファン６に連結されたファン
連結部を、さらにピニオンキャリア３６がファン連結部
たるリングギヤ３８の回転を制御する制御部をそれぞれ
構成しており、上記制御部としてのピニオンキャリア３
６の回転を制動することで、ファン連結部としてのリン
グギヤ３８つまりファン６の回転数を増速させるように
なっている。

【００５４】また、流体クラッチ２９′はエンジンオイ
ルを粘性流体として使用するように構成されていて、オ
イル配管４５を介してエンジンのオイルパン４６及びオ
イルポンプ４７に接続され、上記オイル配管４５にはコ
ントローラ６１により制御される流量制御弁４８が配設
されており、オイルポンプ４７から圧送されたオイルの
一部を流量制御弁４８で流量調整して流体クラッチ２
９′に供給することで、その粘性抵抗を変えて制動力を
可変とするようになっている。

【００５５】この実施例では、上記差動歯車機構３２に
おける制御部としてのピニオンキャリア３６の後端にベ
ルト伝動機構２４のプーリ２１が回転一体に取り付けら
れている。そして、ファン回転数を増速回転させるとき
には、電磁クラッチ２８をＯＮ作動させて流体クラッチ
２９′によりピニオンキャリア３６を制動力を変えなが
ら制動するか、或いは電磁クラッチ２８をＯＦＦ作動さ
せてモータ２５によりピニオンキャリア３６をエンジン
による通常の回転方向とは逆方向（制動方向）に駆動す
ることで、リングギヤ３８つまりファン６を増速回転さ
せ、一方、ファン回転数を減速回転させるときには、電
磁クラッチ２８をＯＦＦ作動させ、かつモータ２５を作
動停止させてリングギヤ３８に対する伝動を遮断するこ
とで、ファン６を減速回転させようになっている。その
他の構造は、実施例１と同様である。

【００５６】したがって、この実施例においては、電動
モータ２５の回転及び電磁クラッチ２８のＯＮ／ＯＦＦ
作動を制御することで、ファン６を設定回転数に制御で
き、ファン回転数が設定回転数よりも低いために増速回
転させるときには、モータ２５が停止保持されるととも
に、電磁クラッチ２８がＯＮ作動してピニオンキャリア
３６が流体クラッチ２９′に連結され、この流体クラッ
チ２９′によりピニオンキャリア３６の回転が制動され
て、リングギヤ３８つまりファン６を増速回転させるこ
とができる。そのとき、オイルポンプ４７から圧送され
たオイルの一部を流量制御弁４８で流量調整すること
で、流体クラッチ２９′の制動力、すなわちファン回転
数を調整することができる。

【００５７】また、上記ピニオンキャリア３６を流体ク
ラッチ２９′により制動する状態では、ピニオンキャリ
ア３６の回転数が零となると、ファン回転数が最大にな
るが、実際のファン回転数が設定回転数に対し大幅に低
くて、ピニオンキャリア３６の制動のみではファン回転
数が不足することがある。このときには、電磁クラッチ
２８がＯＦＦ作動してピニオンキャリア３６と流体クラ
ッチ２９′との連結が遮断されるとともに、モータ２５
が作動し、このモータ２５によりピニオンキャリア３６
がエンジンによる回転方向とは逆方向（制動される方
向）に駆動される。このようなモータ２５による駆動に
より、ファン回転数をエンジン回転数で決まる最大回転
数よりもさらに高い回転数で回転させることができる。
尚、上記ピニオンキャリア３６の流体クラッチ２９′又
はモータ２５に対する連結の切換えを一方向クラッチを
利用して行うようにしてもよく、切換制御がスムーズと
なる利点がある。

【００５８】一方、ファン回転数が設定回転数よりも高
いために減速回転させるときには、電磁クラッチ２８が
ＯＦＦ作動してピニオンキャリア３６と流体クラッチ２
９′との連結が遮断されるとともに、モータ２５が作動
停止され、ピニオンキャリア３６は回転自在な状態にな
る。このため、エンジンの回転がリングギヤ３８に伝達
されず、ファン６が減速回転される。よって、この実施
例でも、実施例１と同様の作用効果が得られる。

【００５９】（実施例３）図７は実施例３を示し、差動
歯車機構の構造を変えたものである。すなわち、差動歯
車機構３２′は、回転軸３に回転一体に取り付けられ後
側面外周に歯３９ａを有する第１のサイドギヤ３９と、
このサイドギヤ３９後側の回転軸３にベアリング４０，
４０を介して回転自在に支持され、外周に上記サイドギ
ヤ３９の歯３９ａに噛合するピニオン４１，４１，…を
有するピニオンキャリア４２と、このピニオンキャリア
４２及び第１のサイドギヤ３９を包むように配置されて
ピニオンキャリア４２のボス部４２ａにベアリング４３
を介して回転可能に支持され、後側壁部の前面に上記各
ピニオン４１に噛合する歯４４ａを有する第２のサイド
ギヤ４４とを備えてなり、上記第２のサイドギヤ４４外
周にファンブレード７，７，…が取り付けられ、上記ピ
ニオンキャリア４２のボス部４２ａ後端にプーリ２１が
回転一体に取り付けられている。

【００６０】また、上記ピニオンキャリア４２を制動す
る制動手段としてオイルポンプ４９が連結されている。
このオイルポンプ４９はコントローラ６１により制御さ
れる差圧制御弁５０を配設したオイル配管４５を介して
エンジンのオイルパン４６及びオイルポンプ４７に接続
されており、オイルポンプ４９の駆動負荷によりピニオ
ンキャリア４２を制動するとともに、そのオイルポンプ
４９に対するオイル量を差圧制御弁５０で制御すること
で、オイルポンプ４９の制動力を可変としている。その
他は上記実施例２と同様である。従って、この実施例で
も上記実施例２と同様の作用効果を奏することができ
る。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よると、エンジンと冷却ファンとの間に介在される粘性
式ファンクラッチにおいて、ファンに連結されるクラッ
チケース又はクラッチディスクを電動モータ及び流体式
制動手段に連結し、その制動手段に対するクラッチケー
ス又はクラッチディスクの連結を断続する断続手段を設
けたことにより、電動モータ及び断続手段の作動制御に
より、エンジンにより粘性式ファンクラッチを介して駆
動される冷却ファンをエンジンの運転状態に応じた適正
回転数で回転制御でき、エンジンの過冷却の防止及びフ
ァン騒音の低減と、エンジンのオーバーヒートの防止と
を簡単な構成で低コストで両立させることができる。

【００６２】請求項２の発明によると、エンジンとファ
ンとを連結する差動歯車機構において、ファンに連結さ
れるファン連結部を制御する制御部を電動モータ及び流
体式制動手段に連結し、その制動手段に対する制御部の
連結を断続する断続手段を設けたことにより、電動モー
タ及び断続手段の作動制御により、エンジンにより差動
歯車機構を介して駆動される冷却ファンをエンジンの運
転状態に応じた適正回転数で回転制御でき、請求項１の
発明と同様の効果が得られる。

【００６３】請求項３の発明によれば、上記流体式制動
手段を、電動モータの出力軸においてファン側への連結
端と反対側の端部に断続手段を介して同軸上に連結した
ので、電動モータと流体式制御手段とを一箇所にまとめ
て配置でき、ファン回転制御装置のコンパクト化を図る
ことができる。

【００６４】請求項４の発明によると、流体式制動手段
を粘性流体クラッチで構成したので、コストダウン化を
図ることができる。

【００６５】請求項５の発明によると、冷却ファンの回
転数を検出するファン回転数検出手段を設け、この検出
手段により検出されたファン回転数の上昇率が所定値以
上のとき流体式制動手段が作動するように断続手段を制
御する構成としたので、例えばエンジン始動直後や加速
時等でファン回転数が急上昇するのを防止してファン騒
音を低減することができる。

【００６６】請求項６の発明によれば、エンジン温度を
検出する温度検出手段を設け、該検出手段により検出さ
れたエンジン温度に応じて流体式制動手段が作動するよ
うに断続手段を制御する構成としたので、例えばエンジ
ン始動後等でエンジン温度が低いときにファンを制動で
き、エンジンが始動後に過冷却状態になるのを防止して
暖機促進を図ることができる。

【００６７】請求項７の発明によれば、エンジン水温が
所定温度以上に上昇したとき、制御手段と断続手段との
間の接続を断って断続手段をＯＦＦ状態にし、制動手段
の作動を停止するように構成したので、制御システムの
故障等によりエンジン水温が異常上昇しても、ファンは
制動手段の抵抗を受けることなくエンジンにより駆動回
転でき、異常時に冷却不足になるのを防ぐというフェイ
ルセイフ機能を確保することができる。

【００６８】請求項８の発明によると、ファンに連結さ
れたクラッチケース又はクラッチディスクをベルト伝動
手段によりモータに駆動連結するとともに、ファン側の
プーリをクラッチケース又はクラッチディスクに断熱材
を介して回転一体に取り付けたので、粘性式ファンクラ
ッチで粘性流体の剪断により生じた熱がプーリに伝達さ
れるのを断熱材で遮断でき、ベルト等の良好な耐久性を
確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る冷却ファン回転制御装
置の全体構成図である。

【図２】制御装置の構成を示す電気回路図である。

【図３】ＣＰＵでの信号処理手順を示すフローチャート
図である。

【図４】ファンの設定回転数に応じて電磁クラッチのＯ
Ｎ時間を設定するための特性図である。

【図５】実施例２を示す図１相当図である。

【図６】図５のVI―VI線断面図である。

【図７】実施例３を示す図１相当図である。

【符号の説明】

６…冷却ファン ８…ファンクラッチ １０…クラッチケース（ファン連結部） １４…クラッチディスク ２０…断熱材 ２１…プーリ ２４…ベルト伝動機構 ２５…電動モータ ２６…出力軸 ２８…電磁クラッチ（断続手段） ２９，２９′…流体クラッチ（流体式制動手段） ３２，３２′…差動歯車機構 ３３…サンギヤ（入力部） ３６…ピニオンキャリア（制御部） ３８…リングギヤ（ファン連結部） ３９…サイドギヤ（入力部） ４２…ピニオンキャリア（制御部） ４４…サイドギヤ（入力部） ４９…オイルポンプ（流体式制動手段） ６１…コントローラ ６２…ＣＰＵ（ファン回転数検出手段） ６３…水温センサ（エンジン温度検出手段） ６９…水温スイッチ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンに粘性式ファンクラッチを介し
   て駆動連結された冷却ファンの回転制御装置であって、 上記ファンクラッチのクラッチケース又はクラッチディ
   スクの一方が、上記ファンに連結されたファン連結部と
   され、 上記ファン連結部を増速方向に回転駆動する電動モータ
   と、ファン連結部に回転抵抗を与える流体式制動手段
   と、該制動手段に対するファン連結部の連結を断続する
   断続手段と、ファン回転数が設定回転数になるように上
   記電動モータ及び断続手段を作動制御する制御手段とを
   備えたことを特徴とするエンジンの冷却ファン回転制御
   装置。
2. 【請求項２】 エンジンに差動歯車機構を介して駆動連
   結された冷却ファンの回転制御装置であって、 上記差動歯車機構は、エンジンに連結された入力部と、
   ファンに連結されたファン連結部と、該ファン連結部の
   回転を制御する制御部とからなり、 上記ファン連結部が増速するように制御部にエンジンに
   よる回転方向とは逆方向の回転力を与える流体式制動手
   段及び電動モータと、上記制動手段に対する制御部の連
   結を断続する断続手段と、ファン回転数が設定回転数に
   なるように上記電動モータ及び断続手段を作動制御する
   制御手段とを備えたことを特徴とするエンジンの冷却フ
   ァン回転制御装置。
3. 【請求項３】 流体式制動手段が、電動モータの出力軸
   においてファン側への連結端と反対側の端部に断続手段
   を介して同軸上に連結されていることを特徴とする請求
   項１又は２記載のエンジンの冷却ファン回転制御装置。
4. 【請求項４】 流体式制動手段が粘性流体クラッチであ
   ることを特徴とする請求項１、２又は３記載のエンジン
   の冷却ファン回転制御装置。
5. 【請求項５】 冷却ファンの回転数を検出するファン回
   転数検出手段が設けられ、 制御手段は、上記ファン回転数検出手段により検出され
   たファン回転数の上昇率が所定値以上のとき流体式制動
   手段が作動するように断続手段を制御するものであるこ
   とを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のエンジン
   の冷却ファン回転制御装置。
6. 【請求項６】 エンジン温度を検出する温度検出手段が
   設けられ、 制御手段は、上記温度検出手段により検出されたエンジ
   ン温度に応じて流体式制動手段が作動するように断続手
   段を制御するものであることを特徴とする請求項１、
   ２、３又は４記載のエンジンの冷却ファン回転制御装
   置。
7. 【請求項７】 エンジン水温が所定温度以上に上昇した
   ときにＯＦＦ作動して制御手段と断続手段との間の接続
   を断つ水温スイッチが設けられていることを特徴とする
   請求項１、２、３又は４記載のエンジンの冷却ファン回
   転制御装置。
8. 【請求項８】 ファン連結部がベルト伝動手段によりモ
   ータに駆動連結されており、該ベルト伝動手段において
   ファン側のプーリはファン連結部に断熱材を介して回転
   一体に取り付けられていることを特徴とする請求項１記
   載のエンジンの冷却ファン回転制御装置。