WO2019131312A1

WO2019131312A1 - 冷却ファン制御装置

Info

Publication number: WO2019131312A1
Application number: PCT/JP2018/046508
Authority: WO
Inventors: 飯田　吉信; 勝実丹澤; 亮甫仁科
Original assignee: 臼井国際産業株式会社
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2019-07-04
Also published as: JP2019116866A

Abstract

ファンクラッチに発生する応力を低コストで抑制可能な冷却ファン制御装置を提供する。エンジン（１０）により回転される駆動軸（１１）と冷却ファン（２１）との間に介在されたファンクラッチ（３０）のクラッチバルブ（３３）を制御する冷却システムコントローラ（４１）およびファンクラッチコントローラ（４２）は、冷却制御に基づいてクラッチバルブ（３３）を閉弁状態としてファンクラッチ（３０）を非駆動力伝達状態に制御しているときに、エンジン（１０）の駆動によりファンクラッチ（３０）に発生する応力が応力低下を必要とするまで高まった所定の応力低下要求状態と判定した際には、クラッチバルブ（３３）を開弁してドライブディスク（３１）とクラッチケース（３２）との間に粘性流体を供給する応力抑制処理を行う冷却ファン制御装置とした。

Description

冷却ファン制御装置

　本開示は、冷却ファン制御装置に関する。

　従来、エンジンの冷却に用いる冷却ファンの回転制御を、エンジンにより駆動される駆動軸と、冷却ファンとの間に設けられたファンクラッチの駆動力伝達状態を制御して行う制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この従来の冷却ファン制御装置は、ファンクラッチにおいて、駆動軸に一体的に結合された駆動部材と、駆動軸に軸受を介して支持された冷却ファン側の従動部材との駆動力伝達を粘性流体により行う。そして、駆動部材と従動部材との間の粘性流体の供給量は、電磁バルブにより制御し、この粘性流体の供給量に応じて冷却ファンの回転数を制御している。また、この従来の冷却ファン制御装置は、ファン回転数を、ラジエータ冷却液温度、ファン回転速度、トランスミッションオイル温度、車速、エンジン回転速度などのエンジンの冷却に関する情報に基づいて制御するとともに、ＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential Controller）制御に基づいてフィードバック制御を行うようにしている。

特開２００６－１７７１６３号公報

　ところで、エンジンにより駆動される冷却ファンでは、エンジンの振動が駆動軸を介してファンクラッチに伝達される。
このファンクラッチへの振動伝達の際に、ファンクラッチが非駆動力伝達状態である場合、ファンクラッチにおいて駆動軸と一体の駆動部材側と、駆動軸に軸受を介して支持される従動部材側とで、振動伝達状態が異なる。また、この場合、ファンクラッチの駆動部材と従動部材との間に粘性流体が介在しないため、粘性流体による減衰効果も得られない。このため、ファンクラッチに応力が生じ、かつ、この応力が、粘性流体を介して駆動力伝達を行っている場合と比較して相対的に大きくなる。
そこで、ファンクラッチには、この応力に対応できる強度を与える必要があり、大型化、重量増、コストアップなどを招くおそれがある。また、このようなエンジン振動による発生応力特性は、エンジンの種別により異なるため、搭載されるエンジンによっては、既存のファンクラッチの設計変更が必要になる場合もあり、その場合には、さらなるコストアップを招く。

　本開示は、上記問題に着目して成されたもので、ファンクラッチに発生する応力を低コストで抑制可能な冷却ファン制御装置の提供を目的とする。

　本開示の冷却ファン制御装置は、
エンジンにより回転され、前記エンジンの冷却を行う冷却ファンと、
前記エンジンにより回転される駆動軸と前記冷却ファンとの間に介在され、粘性流体を介して前記駆動軸により回転される駆動部材から前記冷却ファンに連結された従動部材に駆動力を伝達可能なファンクラッチと、
前記ファンクラッチに設けられ、前記駆動部材と前記従動部材との間に前記粘性流体を供給して前記ファンクラッチを駆動力伝達状態とする開弁状態と、前記駆動部材と前記従動部材との間へ前記粘性流体を非供給状態として前記ファンクラッチを非駆動力伝達状態とする閉弁状態とを形成可能な電磁バルブと、
　前記エンジンの冷却に関する入力情報に基づいて前記電磁バルブの開閉を制御し、前記ファンクラッチを前記駆動力伝達状態と前記非駆動力伝達状態とに切り替えて前記冷却ファンの回転を制御する冷却制御を実行するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記冷却制御に基づいて前記電磁バルブを前記閉弁状態として前記ファンクラッチを非駆動力伝達状態に制御しているときに、前記エンジンの駆動により前記ファンクラッチに発生する応力が応力低下を必要とするまで高まった所定の応力低下要求状態と判定した際には、前記電磁バルブを前記開弁状態として前記駆動部材と前記従動部材との間に前記粘性流体を供給する応力抑制処理を行う冷却ファン制御装置とした。

　本開示の冷却ファン制御装置では、電磁バルブを閉弁状態としてファンクラッチが非駆動力伝達状態となっているときにファンクラッチの発生応力が高まった場合、コントローラが応力抑制処理を行い、ファンクラッチの駆動部材と従動部材との間に粘性流体を供給する。
したがって、供給された粘性流体により減衰作用が得られ、発生応力を抑制することができる。また、従動部材側への駆動力伝達により振動系の質量が変化し、共振周波数特性が変化することでも、発生応力を抑制することができる。そして、この発生応力の抑制を、単に、既存の電磁バルブの制御により行うため、ファンクラッチの各部材の強度を高める場合と比較して、低コストで応力の低減が可能である。

実施の形態１の冷却ファン制御装置が適用された冷却装置を示す全体概略図である。実施の形態１の冷却ファン制御装置に適用されたファンクラッチの断面図である。実施の形態１の冷却ファン制御装置の制御系を示すブロック図である。実施の形態１の冷却ファン制御装置における冷却制御時の雰囲気温度に応じたターゲットファン回転数特性を示す制御特性図である。実施の形態１の冷却ファン制御装置におけるエンジン回転数とファンクラッチの発生応力との関係を示す応力特性図である。実施の形態１の冷却ファン制御装置における応力抑制処理の流れを示すフローチャートである。

　以下、本開示の冷却ファン制御装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の冷却ファン制御装置が適用された冷却装置を示す全体概略図であり、実施の形態１の冷却ファン制御装置は、車両の駆動源としてのエンジン１０の冷却装置２０に設けられた冷却ファン２１の作動を制御する。

　ここで、冷却装置２０の構成を簡単に説明する。
この冷却装置２０は、エンジン１０の冷却水を、エンジン１０とラジエータ２２との間で循環させる循環路２３と、この循環路２３に冷却水を送るウォータポンプ２４と、ラジエータ２２に送風する冷却ファン２１とを備える。

　また、冷却ファン２１は、エンジン１０により回転される駆動軸１１により回転され、この駆動軸１１と冷却ファン２１との間にファンクラッチ３０が介在されている。

　ファンクラッチ３０は、駆動軸１１から粘性流体（不図示）を介して冷却ファン２１に駆動力伝達可能であり、粘性流体の供給量に応じて駆動力の伝達状態（締結状態）を変化させファン回転数を可変制御するものである。なお、ファンクラッチ３０の構造については後述する。
また図１では、駆動軸１１は、クランクシャフト１２の回転がプーリ１３を介して伝達されるものを示しているが、クランクシャフト１２により直接回転させるようにしてもよい。

　以下に、ファンクラッチ３０の断面図である図２に基づいて、ファンクラッチ３０の構造を説明する。
ファンクラッチ３０は、駆動力伝達状態（締結状態）を可変制御し、ファン回転数を任意に変更可能な「外部制御式」と称されるものが用いられており、ドライブディスク（駆動部材）３１と、クラッチケース（従動部材）３２と、粘性流体（不図示）、クラッチバルブ（電磁バルブ）３３とを備える。

　ドライブディスク３１は駆動軸１１の先端部（図において左方向の先端）に結合され、駆動軸１１と一体的に回転する。
  クラッチケース３２は、ドライブディスク３１を収容する収容空間３２ａを有し、かつ、駆動軸１１に軸受３４を介して相対回転可能に支持されている。さらに、クラッチケース３２の外周には、冷却ファン２１がボルト２１ａを締結して結合されている。
  粘性流体（不図示）は、ドライブディスク３１とクラッチケース３２との間で駆動力を伝達するもので、この粘性流体としては、例えば、シリコンオイルを用いることができる。
  クラッチバルブ３３は、開弁および閉弁することにより粘性流体の供給量を調整して駆動力伝達状態と、非駆動力伝達状態とに切り替える。

　したがって、ファンクラッチ３０は、駆動力伝達状態では、ドライブディスク３１からクラッチケース３２へ駆動力を伝達して冷却ファン２１をクラッチケース３２と共に回転させる。一方、ファンクラッチ３０は、非駆動力伝達状態では、クラッチケース３２および冷却ファン２１は非回転となる。

　以下、ファンクラッチ３０の構成を詳細に説明する。
ドライブディスク３１は、金属製（アルミニウム、鉄など）の円板であり、中央部に貫通穴３１ａが形成されている。そして、ドライブディスク３１の貫通穴３１ａに、セレーションが形成された駆動軸１１の先端部を圧入し、貫通穴３１ａを塑性変形させて結合されている。なお、駆動軸１１に対するドライブディスク３１の結合構造としては、上記の他に、貫通穴３１ａに駆動軸１１の先端部を強圧入（締り嵌め）して結合してもよい。あるいは、駆動軸１１の先端部に雄ネジを形成し、貫通穴３１ａに雌ネジを形成し、この雄ネジと雌ねじとを噛み合わせて結合させてもよい。さらに、いずれの結合構造であっても、ロックナット３１ｂを用いてドライブディスク３１を駆動軸１１に固定し、結合のバックアップを行うようにしてもよい。

　クラッチケース３２は、軸方向（駆動軸１１の回転中心軸に沿う方向）に並設されたケース３２ｂとカバー３２ｃとを備えている。これらケース３２ｂおよびカバー３２ｃは、例えば、アルミニウム合金、スチール、マグネシウム、銅などの金属や、ポリフェニレンサルファイド樹脂などの耐熱性樹脂などにより形成することができる。

　ケース３２ｂとカバー３２ｃとの間には、前述した収容空間３２ａが形成されている。そして、この収容空間３２ａは、仕切板３５により油溜室３６とトルク伝達室３７とに区画されている。さらに、トルク伝達室３７には、前述したドライブディスク３１が収容され、ドライブディスク３１の外周と、カバー３２ｃとの間にラビリンス溝３８が形成されている。

　したがって、ファンクラッチ３０では、トルク伝達室３７に粘性流体が供給されると、ドライブディスク３１とカバー３２ｃとの間のラビリンス溝３８においてトルク伝達を行う。そして、このトルク伝達状態では、カバー３２ｃがドライブディスク３１に連れ回り、よって、冷却ファン２１が回転する。

　ここで、粘性流体は、ラビリンス溝３８において生じるせん断応力に対する抵抗力が高く、この時の冷却ファン２１の回転数（ファン回転数）は、粘性流体の供給量およびラビリンス溝３８のせん断応力に依存する。すなわち、粘性流体の供給量が相対的に多い程、また、駆動軸１１の回転数（回転速度）が高い程、駆動軸１１と冷却ファン２１との回転数差が小さくなり、両者は一体的に回転する。逆に、粘性流体の供給量が相対的に少ない程、また、駆動軸１１の回転数（回転速度）が低い程、駆動軸１１と冷却ファン２１との回転数差が大きくなり、冷却ファン２１の回転速度が低下する。なお、トルク伝達室３７に供給された粘性流体は、トルク伝達室３７の外周から循環路を介して油溜室３６に戻される。

　トルク伝達室３７への粘性流体の供給量は、クラッチバルブ３３の開度（後述するデューティ比）に依存する。
  ここで、クラッチバルブ３３の構造を説明する。
  クラッチバルブ３３は、板バネ３３ｂ、アーマチュア３３ｃを備える。
  板バネ３３ｂは、油供給調整孔３３ａを開閉可能な弁部を有するとともに、磁気ループエレメント３２ｄに軸方向に沿う方向に対向する位置に、電磁石３３ｄの磁力により吸引可能なアーマチュア３３ｃが設けられている。なお、油供給調整孔３３ａは、仕切板３５を貫通し、油溜室３６とトルク伝達室３７を連通して形成されている。

　電磁石３３ｄは、ケース３２ｂに対し軸方向に隣接する位置で、駆動軸１１の外周に軸受３９を介して取り付けられている。また、ケース３２ｂには、電磁石３３ｄに嵌り合ってリング状の磁気ループエレメント（磁性体）３２ｄが組み込まれている。

　そして、電磁石３３ｄがＯＦＦ（非励磁状態）の時はアーマチュア３３ｃが板バネ３３ｂの付勢力により磁気ループエレメント３２ｄから離間し、油供給調整孔３３ａが閉じられた閉弁状態となり、油溜室３６からトルク伝達室３７への粘性流体の供給は行われない。この場合、ファンクラッチ３０は、非駆動力伝達状態であり、いわゆるクラッチ解放状態となる。

　一方、電磁石３３ｄがＯＮ（励磁状態）の時は、アーマチュア３３ｃが板バネ３３ｂの付勢力に抗して磁気ループエレメント３２ｄに吸引され、板バネ３３ｂが、軸方向に沿う方向でケース３２ｂの方向（図において右方向）に移動し、閉方向の付勢力が弱まる。これにより、油供給調整孔３３ａが開かれ、つまり、開弁状態となり、油溜室３６からトルク伝達室３７へ粘性流体が供給される。この場合、ファンクラッチ３０は、駆動力伝達状態となり、いわゆるクラッチ締結状態となる。

　次に、電磁石３３ｄの制御に基づくファンクラッチ３０の駆動力伝達状態の制御について説明する。
図３は、ファンクラッチ３０の制御システムの概略を示すブロック図である。
ファンクラッチ３０の制御を行うコントローラとして、冷却システムコントローラ４１と、ファンクラッチコントローラ４２とを備える。

　冷却システムコントローラ４１は、エンジン１０の冷却制御を実行するもので、エンジン１０の冷却に関する入力情報に応じて最適なファン回転数であるターゲットファン回転数を求める。ファンクラッチコントローラ４２は、冷却システムコントローラ４１により求めたターゲットファン回転数で冷却ファン２１を回転させるよう電磁石３３ｄの吸引状態を制御する。

　そこで、冷却システムコントローラ４１は、エンジン１０の冷却に関する入力情報として、トランスミッションオイル温度、エンジンオイル温度、エアコンヘッドプレッシャ、車両速度、エンジン冷却液温度、エンジン１０の雰囲気温度を入力する。

　冷却システムコントローラ４１には、これらの入力情報に応じた最適なファン回転数が予め設定されている。
図４は、冷却システムコントローラ４１によるターゲットファン回転数の制御特性の一例であって、雰囲気温度に応じたターゲットファン回転数特性を示している。
このようにターゲットファン回転数は、雰囲気温度に応じて、最低回転数Ｒｍｉｎと最大回転数Ｒｍａｘとの間で、図において点線により示す第１の特性（ライン）ＦＣ１、第２の特性（ライン）ＦＣ２、第３の特性（ライン）ＦＣ３のいずれかを用いて決定する。例えば、雰囲気温度が高い程、冷却要求が高いと判断し、ターゲットファン回転数を高く設定する。

　また、雰囲気温度に対する冷却ファン回転数の特性は、第１～第３の特性ＦＣ１～ＦＣ３のいずれか１つの特定を用いて制御してもよい。あるいは、他の入力情報、例えば、エンジンオイル温度やエンジン冷却液温度などに応じて、第１～第３の特性ＦＣ１～ＦＣ３から選択して制御してもよい。例えば、他の入力情報（エンジンオイル温度やンジン冷却液温度など）の値が高い程、冷却要求が高いとして、第３の特性ＦＣ３以外の、第１の特性ＦＣ１や第２の特性ＦＣ２を用いる。逆に、他の入力情報（エンジンオイル温度やエンジン冷却液温度など）の値が低い場合は、第３の特性ＦＣ３を用いる。さらに、第１～第３の特性ＦＣ１～ＦＣ３以外の特性を用いることもできる。

　図３に戻り、ファンクラッチコントローラ４２は、冷却システムコントローラ４１において決定したターゲットファン回転数に応じたデューティ比（ＰＷＭ信号）を求め、このデューティ比に応じて電磁石３３ｄ（図２参照）を駆動させる制御信号を出力する。なお、デューティ比は、その値が高いほどバルブ開弁率（粘性流体の流量）が高くなり、ファン回転数が大きな値となる。

　これにより、図２に示すファンクラッチ３０のクラッチバルブ３３では、デューティ比に応じた弁開度に制御され、この弁開度に応じた供給量の粘性流体が、油溜室３６からトルク伝達室３７に供給される。そして、この粘性流体の供給量に応じて、ファンクラッチ３０においてドライブディスク３１からクラッチケース３２に駆動力が伝達され、冷却ファン２１が回転して冷却風が形成され、冷却装置２０によるエンジン１０の冷却を行う。
なお、図３に示すように、ファンクラッチコントローラ４２は、ファンクラッチ３０から実際のファン回転数を入力し、ＰＩＤ制御などのフィードバック制御により冷却ファン２１がターゲットファン回転速度で回転するように補正を行う。

　さらに、ファンクラッチコントローラ４２では、ファンクラッチ３０を非駆動力伝達状態としているとき（冷却ファン２１の非回転制御時）に、ファンクラッチ３０に発生する応力を低減するための応力抑制処理を実行する。

　すなわち、ファンクラッチ３０では、ドライブディスク３１はエンジン１０の駆動中は駆動軸１１により常時回転される。一方、クラッチケース３２および冷却ファン２１は、ファンクラッチ３０が駆動力伝達状態となった場合に回転する。

　このため、ファンクラッチ３０の非駆動力伝達時には、エンジン振動による固有共振周波数帯域では、非固有共振周波数域と比較して相対的に大きな応力が発生する。
これについて説明を加えると、ファンクラッチ３０のドライブディスク３１は、駆動軸１１に結合され、エンジン１０で発生した振動が伝播する。
一方、クラッチケース３２は、駆動軸１１に軸受３４により支持されており、この軸受３４にはクリアランスがあることから、駆動軸１１から伝わる振動が増大する。

　特に、トルク伝達室３７に粘性流体が注入されていないときは、ファンクラッチ３０の構造上内部にクリアランスを有し、重量バランスが不安定な状態となっており、エンジン回転数（振動数）が変化する際に、ファンクラッチ３０に共振現象が発生する運転領域が生じる。

　そして、ファンクラッチ３０に共振現象が発生した場合、ファンクラッチ３０に大きな応力が発生する。
図５は、実施の形態１の冷却ファン制御装置におけるエンジン回転数とファンクラッチ３０の発生応力との関係を示す応力特性図である。
すなわち、この応力特性図は、横軸に示すエンジン回転数（ファンクラッチ振動数としてもよい）に対応するファンクラッチ３０において発生する応力（ファンクラッチ３０における出力加速度でもよい）を縦軸で表している。なお、この応力特性は、ファンクラッチ３０が非駆動力伝達状態、すなわち、クラッチ解放状態で駆動軸１１から冷却ファン２１に駆動力を伝達していない状態における特性である。

　そして、図５において実線は、クラッチバルブ３３が電磁石３３ｄに非通電状態の閉弁状態であり、ファンクラッチ３０が非駆動力伝達状態における発生応力の特性を示している。
この実線の応力特性に示すように、第１のエンジン回転数領域Ｎｒｆｒ１と第２のエンジン回転数領域Ｎｒｆｒ２の２つの回転数領域で、ファンクラッチ３０において発生する応力が立ち上がるピーク域が生じている。そして、両エンジン回転数領域Ｎｒｆｒ１，Ｎｒｆｒ２において発生する応力は、ファンクラッチ３０に対して悪影響を与えるおそれがある値であって、応力の低下が必要な値である。

　そこで、本実施の形態１では、エンジン回転数Ｎｅがこの２つのエンジン回転数領域Ｎｒｆｒ１，Ｎｒｆｒ２のいずれかの領域の値となっているときを応力低下要求状態として、ファンクラッチ３０に発生する応力を低下させる処理である応力抑制処理を実行する。なお、これらのエンジン回転数領域Ｎｒｆｒ１，Ｎｒｆｒ２は、実験やシミュレーションに基づいて、発生応力がファンクラッチ３０の剛性などに応じて設定した許容範囲を超える領域として設定する。

　以下に、図６のフローチャートに基づいて、応力抑制処理を説明する。
なお、図６は実施の形態１の冷却ファン制御装置における応力抑制処理の流れを示すフローチャートである。

　最初のステップＳ１では、ファンクラッチ３０が非駆動力伝達状態であるか否か、すなわち、クラッチバルブ３３を閉弁状態に制御しているか否か判定する。つまり、ステップＳ１では、冷却システムコントローラ４１による冷却制御に基づくターゲットファン回転速度が０であり、ファンクラッチコントローラ４２からファンクラッチ３０に対してクラッチバルブ３３を閉弁状態に維持しているか否か判定する。

　そして、ファンクラッチ３０が非駆動力伝達状態（クラッチバルブ閉弁＝デューティ比０）である場合は、ステップＳ２に進み、ファンクラッチ３０が駆動力伝達状態（クラッチバルブ開弁＝デューティ比が最低回転数Ｒｍｉｎ相当の値以上）である場合は、１回の応力抑制処理を終了する。

　ファンクラッチ３０の非駆動力伝達状態の場合に進むステップＳ２では、エンジン回転数Ｎｅが、第１のエンジン回転数領域Ｎｒｆｒ１と第２のエンジン回転数領域Ｎｒｆｒ２のいずれかの領域内であるか否か判定する。そして、エンジン回転数Ｎｅが両エンジン回転数領域Ｎｒｆｒ１，Ｎｒｆｒ２いずれかの領域内である場合には、ステップＳ３に進み、両エンジン回転数領域Ｎｒｆｒ１，Ｎｒｆｒ２のいずれでもない場合には、ステップＳ４に進む。

　エンジン回転数Ｎｅが両エンジン回転数領域Ｎｒｆｒ１，Ｎｒｆｒ２のいずれかである場合、すなわち、ファンクラッチ３０に生じる応力のピーク域である場合に進むステップＳ３では、クラッチバルブ３３を応力抑制駆動させる制御信号を出力する。

　このクラッチバルブ３３の応力抑制駆動では、油溜室３６の粘性流体を、ファンクラッチ３０の共振を抑制させることのできる所定量だけトルク伝達室３７へ供給するように、クラッチバルブ３３を開弁駆動させる。

　また、この応力抑制駆動時にトルク伝達室３７に供給する粘性流体の量は、本実施の形態１では、冷却ファン２１の回転制御を行う場合に供給する量よりも少ない量とする。
すなわち、ファン回転数を、最低回転数Ｒｍｉｎから０の範囲内に制御可能な粘性流体の供給量となるようにクラッチバルブ３３の流量（開度）を制御する。
なお、このステップＳ３におけるファンクラッチ応力抑制駆動を行う場合の粘性流体の供給量（クラッチバルブ３３の開度）は、上記流量に限定されるものではない。すなわち、実験結果などに基づいて、ファンクラッチ３０において発生する応力を所定値以下に低下させる範囲内で、できるだけ少ない供給量（クラッチバルブ開度）となるようにすればよく、その際のファン回転数が、最大回転数Ｒｍａｘ以下の範囲内であればよい。そして、適正な流量は、適用するエンジンの型式ごとに、実験を行って決定すればよい。

　このステップＳ３のファンクラッチ応力抑制駆動を行った場合、トルク伝達室３７に粘性流体が供給されることにより、ドライブディスク３１とクラッチケース３２との間に、粘性流体が存在することで、共振に対するダンパ効果による振動抑制効果が得られる。
さらに、粘性流体の供給により、クラッチケース３２に回転力が生じ、ジャイロ効果が生まれ、共振振動数域を変更し、発生応力を抑制することが可能となる。

　図５において点線は、応力抑制駆動を行った場合のファンクラッチ３０の応力特性を示している。
実線により示すファンクラッチ解放時の応力特性と比較して、ピーク域における発生応力が低下するとともに、ピーク域のエンジン回転領域が、ファンクラッチ解放時のピーク値である両エンジン回転数領域Ｎｒｆｒ１，Ｎｒｆｒ２から高回転側に変化している。

　したがって、その時点のエンジン回転数Ｎｅに対応して発生する応力が大幅に低下する。
また、この際、粘性流体の供給量は、通常のファン回転時に供給する量よりも少ないため、エンジン１０の負荷成分を低く抑えることができ、応力抑制駆動による燃費悪化を抑えることができる。

　図６に戻り、ステップＳ２においてＮＯと判定、すなわち、エンジン回転数Ｎｅが両エンジン回転数領域Ｎｒｆｒ１，Ｎｒｆｒ２のいずれの領域でもない場合に進むステップＳ４では、クラッチバルブ３３を閉状態に維持し、ファンクラッチ３０を非駆動力伝達状態に維持する。この場合、発生応力は、両エンジン回転数領域Ｎｒｆｒ１，Ｎｒｆｒ２で発生する値よりも小さく、ファンクラッチ３０に悪影響を与えることはない。

　以上のように、本実施の形態では、クラッチバルブ３３をＯＦＦ（閉弁）して、ファンクラッチ３０が非駆動力伝達状態であるときに、エンジン回転数が、両エンジン回転数領域Ｎｒｆｒ１，Ｎｒｆｒ２のいずれかの領域内の場合、クラッチバルブ３３の応力抑制駆動を行う。また、エンジン回転数が両エンジン回転数領域Ｎｒｆｒ１，Ｎｒｆｒ２のいずれでもない場合は、クラッチバルブ３３のＯＦＦ（閉弁）状態、すなわち、ファンクラッチ３０の非駆動力伝達状態を維持する。

　（実施の形態１の効果）
  以下に、実施の形態１の冷却ファン制御装置の効果を列挙する。
  １）実施の形態１の冷却ファン制御装置は、
エンジン１０により回転され、エンジン１０の冷却を行う冷却ファン２１と、
エンジン１０により回転される駆動軸１１と冷却ファン２１との間に介在され、粘性流体を介して駆動軸１１により回転される駆動部材としてのドライブディスク３１から冷却ファン２１に連結された従動部材としてのクラッチケース３２に駆動力を伝達可能なファンクラッチ３０と、
ファンクラッチ３０に設けられ、ドライブディスク３１とクラッチケース３２との間へ粘性流体を供給してファンクラッチ３０を駆動力伝達状態とする開弁状態と、ドライブディスク３１とクラッチケース３２との間へ粘性流体を非供給状態としてファンクラッチ３０を非駆動力伝達状態とする閉弁状態とを形成可能な電磁バルブとしてのクラッチバルブ３３と、
エンジン１０の冷却に関する入力情報に基づいてクラッチバルブ３３の開閉を制御し、ファンクラッチ３０を駆動力伝達状態と非駆動力伝達状態とに切り替えて冷却ファン２１の回転を制御する冷却制御を実行する冷却システムコントローラ４１およびファンクラッチコントローラ４２と、
を備え、
冷却システムコントローラ４１およびファンクラッチコントローラ４２は、冷却制御に基づいてクラッチバルブ３３を閉弁状態としてファンクラッチ３０を非駆動力伝達状態に制御しているときに、エンジン１０の駆動によりファンクラッチ３０に発生する応力が応力低下を必要とするまで高まった所定の応力低下要求状態と判定した際には、クラッチバルブ３３を開弁状態としてドライブディスク３１とクラッチケース３２との間に粘性流体を供給する応力抑制処理を行う冷却ファン制御装置とした。
  クラッチバルブ３３を閉弁状態としてファンクラッチ３０が非駆動力伝達状態となっているときには、ファンクラッチ３０に発生する応力が高まる場合がある。この発生応力が応力低下を必要とする所定の応力低下要求状態と判定した際には、応力抑制処理を行ってクラッチバルブ３３を開弁してドライブディスク３１とクラッチケース３２との間に粘性流体を供給する。
  したがって、この供給された粘性流体により減衰作用が得られる。また、粘性流体の供給によりクラッチケース３２に回転力が生じ、ジャイロ効果が生まれることで、共振振動数域が変化し、発生応力を抑制することが可能となる。
  よって、ファンクラッチ３０の各部材の強度を高める場合と比較して、低コストでファンクラッチ３０に生じる応力の低減が可能である。また、搭載対象のエンジンが異なることによりその共振周波数が変化した場合にも、応力低下要求状態と判定する条件（例えば、各エンジン回転数領域Ｎｒｆｒ１、Ｎｒｆｒ２の値）を変えて容易に対応して、発生応力の低減が可能であり、汎用性に優れる。

　２）実施の形態１の冷却ファン制御装置は、
ファンクラッチコントローラ４２は、エンジン回転数が、予め設定された判定値の領域である第１のエンジン回転数領域Ｎｒｆｒ１および第２のエンジン回転数領域Ｎｒｆｒ２にあるときに応力低下要求状態と判定する。
このエンジン回転数Ｎｅは、車両において一般的な検出信号であり、センサなどを新たに追加することなく検出可能であり、この既存の検出信号を用いて応力低下要求状態を判定することができる。よって、低コストで応力低下要求状態の判定が可能である。

　３）実施の形態１の冷却ファン制御装置は、
ファンクラッチコントローラ４２は、応力抑制処理時のクラッチバルブ３３における粘性流体の流量を、ファンクラッチ３０の共振を緩和可能な量とする。
したがって、ファンクラッチ３０に発生する応力を確実に低減することができる。

　４）実施の形態１の冷却ファン制御装置は、
ファンクラッチコントローラ４２は、応力抑制処理時には、クラッチバルブ３３の流量を、冷却制御時のファン回転数よりも低い回転数とする流量とする。
したがって、応力抑制処理により粘性流体を供給した際のエンジン負荷を抑えることが
できる。

　５）実施の形態１の冷却ファン制御装置は、
冷却システムコントローラ４１およびファンクラッチコントローラ４２は、冷却制御時に、クラッチバルブ３３における流量を、クラッチバルブ３３の電磁石３３ｄへのＯＦＦ信号とＯＮ信号とによるデューティ比により制御し、かつ、応力抑制処理時には、冷却制御時に使用するデューティ比よりも開弁率が低いデューティ比とする。
したがって、応力抑制処理により粘性流体を供給した際のエンジン負荷を抑えることができ、かつ、高精度で粘性流体の供給を行うことができる。

　以上、本開示の冷却ファン制御装置を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られず、請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

　例えば、実施の形態では、応力低下要求状態の判定を、エンジン回転数に基づいて行う例を示したが、これに限定されずファンクラッチの振動数や出力加速度などファンクラッチに生じる応力を判定できる値を用いてもよい。
  また、エンジンの冷却に関する入力情報として、トランスミッションオイル温度、エンジンオイル温度、エアコンヘッドプレッシャ、車両速度、エンジン冷却液温度、エンジンの雰囲気温度を示したが、これらに限定されないとともに、これら全ての情報を用いることなく、これらの情報を１以上用いるようにしてもよい。
  また、実施の形態では、粘性流体としてシリコンオイルを用いたが、高いせん断応力が得られる流体であれば、シリコンオイルに限定されない。
  また、クラッチバルブの開度は、デューティ比による制御の他、ストローク量に基づいて制御してもよい。

Claims

　エンジンにより回転され、前記エンジンの冷却を行う冷却ファンと、
　前記エンジンにより回転される駆動軸と前記冷却ファンとの間に介在され、粘性流体を介して前記駆動軸により回転される駆動部材から前記冷却ファンに連結された従動部材に駆動力を伝達可能なファンクラッチと、
　前記ファンクラッチに設けられ、前記駆動部材と前記従動部材との間に前記粘性流体を供給して前記ファンクラッチを駆動力伝達状態とする開弁状態と、前記駆動部材と前記従動部材との間へ前記粘性流体を非供給状態として前記ファンクラッチを非駆動力伝達状態とする閉弁状態とを形成可能な電磁バルブと、
　前記エンジンの冷却に関する入力情報に基づいて前記電磁バルブの開閉を制御し、前記ファンクラッチを前記駆動力伝達状態と前記非駆動力伝達状態とに切り替えて前記冷却ファンの回転を制御する冷却制御を実行するコントローラと、
を備え、
　前記コントローラは、前記冷却制御に基づいて前記電磁バルブを前記閉弁状態として前記ファンクラッチを前記非駆動力伝達状態に制御しているときに、前記エンジンの駆動により前記ファンクラッチに発生する応力が応力低下を必要とするまで高まった所定の応力低下要求状態と判定した際には、前記電磁バルブを前記開弁状態として前記駆動部材と前記従動部材との間に前記粘性流体を供給する応力抑制処理を行う冷却ファン制御装置。
　請求項１に記載の冷却ファン制御装置において、
　前記コントローラは、エンジン回転数と前記ファンクラッチの振動数とのいずれかが、予め設定された判定値の領域にあるときに前記応力低下要求状態と判定する冷却ファン制御装置。
　請求項１または請求項２に記載の冷却ファン制御装置において、
　前記コントローラは、前記応力抑制処理時の前記電磁バルブにおける前記粘性流体の流量を、前記ファンクラッチの共振を緩和可能な量とする冷却ファン制御装置。
　請求項３に記載の冷却ファン制御装置において、
　前記コントローラは、前記応力抑制処理時の前記電磁バルブにおける前記流量を、前記冷却制御時のファン回転数よりも低い回転数とする流量とする冷却ファン制御装置。
　請求項４に記載の冷却ファン制御装置において、
　前記コントローラは、前記冷却制御時に、前記電磁バルブにおける前記流量を、ＯＦＦ信号とＯＮ信号とによるデューティ比により制御し、かつ、前記応力抑制処理時には、前記冷却制御時に使用するデューティ比よりも低い開弁率のデューティ比とする冷却ファン制御装置。