JP2000509785A - 自動車の油圧ファンシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 車両の冷却システム用の油圧駆動ファンシステム。油圧ポンプにより駆動される２つの油圧モータは、ラジエターを冷却する共通ファンを駆動する。単一のモータに動力を提供するのに必要な量を超える油圧流が存在する場合、前記単一のモータに並列に接続された第２モータも駆動される。これにより、システム圧力が減少し、ポンプにより消費されるパワーが減少する。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車の油圧ファンシステム 関連する出願の表示 この出願は１９９５年３月９日に出願された特許出願第０８／４００，９２７ 号（米国特許第５，５３５，８４５号）の継続出願（出願日：１９９６年６月１ ５日、出願番号第０８／６８０，４８２号）の一部継続出願である。 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(r am 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、ファンの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、オブザー バ(observer)を通過するとき、オブザーバに小さな圧力パルスを発生する。 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(transversely 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、エンジンか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はピントル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Ｒ ２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の迫加負荷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Ｒ１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及び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ろ。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、流対流を油圧モータ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５９Ａ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上の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内のピントル(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はピントル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、ピントル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、ピントル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。この力はピントル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２５ｐ ｓｉ程度の圧力流体は、ピントル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、ピントル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 がないのでビストン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内のピントル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 ではない一時的なピントル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 に到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内のピントル 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、ピントル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、ピントル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、ピントル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内のピントル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の位置はピントル７８の位置を決定し、このピントルは 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 によりバブル１８内をピントル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２００ ０ｒｐｍ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は全開又はほば全開である。これはライン７ ６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、ピントル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、アパーチャー６２を充分大きくした異な 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。 表 図 ポンプ３出力 冷却要求 流れ８８ モータ９ モータ２４ ３ 低 ０ ＹＥＳ ＯＦＦ ＯＦＦ ４ 低 小 可能 ＯＮ ＯＮ ５ 低 中くらい 可能 ＯＮ 変調 ６ 低 大 ＮＯ ＯＮ ＯＦＦ ７ 高 ０ ＹＥＳ ＯＦＦ ＯＦＦ ８ 高 小 ＹＥＳ ＯＮ ＯＮ ９ 高 大 ＹＥＳ ＯＮ ＯＮ 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８ ８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

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、前記流体の流れを前記油圧装 置に分配する第２バルブ、 を具備することを特徴とする制御システム。 ２．前記第２バルブは、 ｉ）前記第１モータ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 モータから前記第２モータへ、前記流れの進路を変更するピントル、 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．（Ａ）車のラジエターを冷却し、（Ｂ）一定排油量の油圧ポンプによりパワ ーが供給され、油圧モータシステムを作動させるための方法であって、 ａ）前記ポンプが前記モータシステムにより要求される流量を超える流量を発 生しいている場合、前記ポンプのモータ負荷を増加することにより、前記ポンプ の出力圧力を減少するステップを具備することを特徴とする方法。 ４．油圧ポンプによりパワーが供給される車両用油圧駆動冷却システムに用いら れる装置であって、 ａ）冷却に要求される値を超えて前記ポンプが流れを供給している場合、前記 ポンプの出力圧力を減少する手段を含む。 ５．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。 ６．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れ場合に第２のファンモータにパワーを供給する制 御システム。 ７．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。 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、 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。 ９．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ヘ油圧流体 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。 １０．車両のエンジン冷却用システム 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リンク機構、 を具備することを特徴とするシステム。 １１．前記リンク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１０記載のシステム。 １２．前記リンク機構は前記第２油圧モータと前記ファンの間の直接接続と、モ ータ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１ １記載のシステム。 １３．２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。 １４．前記ポンプによりパワーが供給される２つのモータにより駆動され、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４記載のシステム。 １５．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６記載のシス テム。