JPH04347382A - ポンプの吐出圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば内燃機関を搭
載した自動車に設置される冷却装置に係るものであり、
特に油圧モータのような流体圧によって作動される負荷
を備え、この負荷に作動流体を供給するポンプの吐出圧
力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車等に搭載される冷却装置は、内燃
機関の冷却水を循環するラジエータ、さらに冷房装置の
冷媒が循環されるコンデンサ部に対して、ファンによっ
て冷却風を発生して供給する構成となっている。そして
、この冷却ファンを駆動する手段としては、内燃機関に
よって直接的に駆動する手段と共に、油圧ポンプから吐
出される油を油圧モータに供給し、この油圧モータによ
って冷却ファンを駆動する油圧冷却装置が存在する。

【０００３】流体圧、具体的には油圧を利用した冷却シ
ステムは、例えば実開昭５３−１４０８２７号公報に示
された油圧駆動装置が知られている。図７はこの様な油
圧を用いた制御装置の構成を示すもので、固定容量の油
圧ポンプ５１から吐出された油は、油圧回路５２を介し
て油圧モータ５３に供給し、この油圧モータ５３によっ
て冷却ファン５４を回転駆動するようにしている。そし
て、この冷却ファン５４によって発生された冷却風は、
内燃機関の冷却水が循環されるラジエータ５５、さらに
冷房装置の冷媒が循環されるコンデンサ５６に供給され
るようにしている。

【０００４】油圧モータ５３には、並列にして油圧回路
５７が設けられ、この油圧回路５７に圧力制御弁５８が
設けられ、この油圧制御弁５８を制御することによって
油圧回路５７に流れる油量が制御され、油圧モータ５３
に供給される油圧が可変制御される。

【０００５】すなわち、油圧制御弁５８によって油圧モ
ータ５３に供給される油圧が制御され、その回転速度、
すなわち冷却ファン５４の回転速度が制御されて冷却能
力が設定されるもので、この油圧制御弁５８は電子制御
ユニット（ＥＣＵ）５９により制御される。このＥＣＵ
５９にはラジエータ５５に設定された水温センサ６０か
らの検出信号、さらにこの車両に搭載されたエアコン装
置６１からのオン・オフ信号等が供給されているもので
、要求される冷却能力にしたがって圧力制御弁２８の開
度が制御される。

【０００６】この様に構成される装置にあっては、油圧
ポンプ５１からは常に最大必要量に対応した油が吐出さ
れ、油圧モータ５３で必要とされる油の量に対する油の
余剰流量が、圧力制御弁２８を介してドレイン側に捨て
られる。したがって、損失動力が大きい。

【０００７】図８は流量Ｑと油圧ポンプ５１の回転速度
Ｎｐ　との関係を示すものであるが、固定容量のポンプ
５１で、回転数に対応してＧｃ　で示すような吐出容量
が設定される場合、負荷で要求される流量がこの図のａ
１　およびａ２　点で示す量である場合には、油圧ポン
プ５３の必要流量Ｑｒ１およびＱｒ２であるのに対して
、それぞれＱｌ１およびＱｌ２で示す量の油が捨てられ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、油圧等の作動流体圧力を発
生するポンプからの吐出流体圧によって、油圧モータの
ような負荷を制御する場合、この負荷で要求される流量
に対応した流体圧制御が円滑に行われ、特に不必要な余
剰流量の発生を充分に小さくして経済性を良好とするこ
とのできる、例えば自動車用の内燃機関の冷却装置を構
成するポンプの吐出圧力制御装置を提供しようとするも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係るポンプの
吐出圧力制御装置は、作動流体を圧送する吐出容量が制
御される可変容量型のポンプを備え、このポンプからの
出力流体は例えば油圧モータで構成される負荷に供給す
る。この負荷の流体回路には並列にして絞り作用機構を
備えたパイロット流体回路を形成し、このパイロット流
体回路に圧力制御弁を設定する。そして、このパイロッ
ト流体回路の絞り作用機構の上流および下流側の圧力差
を検出し、前記圧力制御弁の設定圧力に対応して前記ポ
ンプの吐出容量を制御するようにしている。

【００１０】

【作用】この様に構成される吐出圧力制御装置において
は、基本的にはパイロット流体回路に設定された圧力制
御弁の圧力を制御することによって、負荷に対して要求
量に対応した作動流体が供給されるようになる。この場
合、パイロット流体回路に流される余剰流量はパイロッ
ト流体回路に設けられた絞り作用機構の前後の圧力差に
表れるようになり、この圧力差の大きい状態でポンプの
吐出容量を減少制御させる。すなわち、負荷に対する流
体圧制御が円滑に実行されると共に、要求流体量が減少
された状態において、ポンプの吐出容量が減少され、例
えば効率的な内燃機関の冷却装置が構成されるようにな
る。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は内燃機関の冷却装置を例にした実施例
を示すもので、油圧ポンプ１１は図示しない内燃機関に
よって駆動されるもので、ベーン式可変容量ポンプによ
って構成されている。このポンプ１１はリザーバ１２に
設定された油を吸い上げて、油圧回路１３に吐出してい
るもので、この油圧回路１３に送り出された油は、例え
ば歯車式、ベーン式、ピストン式等で構成される油圧モ
ータ１４に供給される。そして、この油圧モータ１４を
通過した油はリザーバ１２に帰される。

【００１２】この油圧の供給される負荷を構成する油圧
モータ１４は、冷却ファン１５を回転駆動している。そ
して、この冷却ファン１５で発生される冷却風の上流側
には、内燃機関の冷却水が循環されるラジエータ１６、
およびこの車両に搭載される冷房装置の冷媒が循環され
るコンデンサ１７が直列的に配置設定され、ファン１５
で発生された冷却風によって冷却されるようにしている
。

【００１３】油圧モータ１４の油圧回路に並列的にして
パイロット流体回路１８が設けられている。このパイロ
ット流体回路１８には圧力制御弁１９を設定して、パイ
ロット流体回路１８の圧力を可変制御するようにしてい
るもので、このパイロット流体回路１８の圧力にほぼ比
例して油圧モータ１４に供給される流量が制御される。

【００１４】パイロット流体通路１８には、さらに絞り
機構２０が設けられ、この絞り機構２０を通過した油が
圧力制御弁１９に供給されるようになるもので、この絞
り機構２０部の上流側と下流側との圧力差が、このパイ
ロット流体回路１８を通過する油の流量に対応して発生
されるようにする。

【００１５】ここで、圧力制御弁１９を制御するソレノ
イド１９１　は、ＥＣＵ２１によって制御されるもので
あり、このＥＣＵ２１にはラジエータ１６に設定した水
温センサ２２からの検出信号、さらにエアコン装置２３
のオン・オフ信号が供給され、このＥＣＵ２１からの指
令によって圧力制御弁１９を流れる油の圧力が制御され
、油圧モータ１４の回転速度が要求冷却能力に対応して
可変制御されるようになっている。

【００１６】油圧ポンプ１１の容量は、カムリング１１
１　の偏心量によって可変制御されるように構成されて
いる。 このカムリング１１１　の偏心量は容量制御ピストン１
１２　および１１３　で決定されるもので、このピスト
ン１１２　および１１３　はそれぞれその背圧によって
その位置が制御される。ここでピストン１１２　はカム
リング１１１　の偏心量を増加させる方向に作用し、ピ
ストン１１３　は偏心量を減少させる方向に作用するよ
うに設定されている。

【００１７】このピストン１１２　および１１３　の背
圧は、ポート１１４　および１１５　から供給される油
圧によって設定されるもので、このポート１１４　およ
び１１５　それぞれの圧力は、四方弁２４によって制御
される。

【００１８】四方弁２４には、絞り機構２０の上流側に
連通される上流圧ポート２４４　、およびその下流側に
連通される下流圧ポート２４５　を介してその差圧が供
給され、この前後差圧とスプリング２４３　とのバラン
スによって、高圧ポート２４１　およびドレイン圧ポー
ト２４２　をポート１１４　および１１５　のいずれに
連通させるかを制御している。

【００１９】この様に構成される装置において、ＥＣＵ
２１によって油圧モータ１４の回転数が一定で安定した
状態に制御されているときに、可変容量の油圧ポンプ１
１の駆動軸の回転数が変動したと仮定する。

【００２０】この状態で、油圧ポンプ１１の回転数が増
加すると、このポンプ１１の吐出量が回転数増加量に対
応して増加する。したがって、パイロット流体回路１８
に流れる油の量が増大し、絞り機構２０の前後差圧が増
大する。

【００２１】すなわち、上流圧ポート２４４　から四方
弁２４に供給される圧力によって発生される力が、下流
圧ポート２４５　によって発生される力とスプリング２
４３　で設定される力を上回り、高圧ポート２４１　が
ポート１１５　にドレイン圧ポート２４２　がポート１
１４にそれぞれ連通されるようになる。したがって、容
量制御用のピストン１１３　の背圧が増加し、カムリン
グ１１１　はポンプ１１の容量を減少させる方向に変位
されるようになる。

【００２２】この様な制御によってポンプ１１の吐出容
量が減少されるものであるが、もし吐出容量が減少し過
ぎ、油圧モータ１４が所定の回転速度で回転できないよ
うな状態となると、パイロット流体回路１８の流量が減
少する。この様な状態となると、絞り機構２０の前後差
圧が減少し、四方弁２４が切換えられて高圧ポート２４
１　がポート１１２　に連通される状態となって、ポン
プ１１の吐出容量が増加する方向に制御される。

【００２３】したがって、例えばポンプ１１を駆動する
内燃機関の回転速度が一定ではなく、ポンプ１１の回転
速度に変動が生ずる状態であっても、油圧モータ１４の
回転速度が一定となるように、ポンプ１１の吐出容量が
可変制御されるようになる。

【００２４】ここで、油圧モータ１４の回転速度の制御
、すなわち冷却ファン１５の回転速度制御は、例えばエ
アコン装置２３のオン・オフスイッチの状態、ラジエー
タ１６の水温センサ２２からの検出温度等の状態をＥＣ
Ｕ２１が判断して決定されるもので、その判断結果に基
づいて圧力制御弁２４のソレノイド１９１　への駆動電
流を制御する。

【００２５】例えば、内燃機関の熱負荷が上昇し、冷却
ファン１５の回転速度を上昇させる必要が生じた場合を
想定すると、ＥＣＵ２１は圧力制御弁２４の設定圧を上
昇させるようにソレノイド１９への駆動電流を制御する
。

【００２６】この圧力制御弁２４の設定圧が上昇される
ことは、すなわち絞り機構２０の下流側の下流圧ポート
２４５　の圧力が上昇することであり、絞り機構２０の
前後差圧が減少する。このため、下流圧ポート２４５か
ら四方弁２４に供給される圧力によって発生される力と
、スプリング２４３　の力とが、上流圧ポート２４４　
の圧力によって発生する力を上回り、高圧ポート２４１
　がポート１１４　に、ドレイン圧ポート２４２　がポ
ート１１５　にそれぞれ連通される。したがって、容量
制御用ピストン１１２　の背圧が増加し、カムリング１
１１　はポンプ１１の容量を増大させる方向に変位され
る。

【００２７】この様な制御によってポンプ１１の吐出容
量が増大し、油圧モータ１４への供給流量が増大して、
冷却ファン１５の回転速度が上昇されるものであるが、
もし吐出容量が増大し過ぎ、油圧モータ１４が所定の回
転数以上になるような状態となると、パイロット油圧回
路１８の流量が増大し、絞り機構２０の前後差圧が増大
する。

【００２８】したがって、この状態では四方弁２４が切
換えられて、高圧ポート２４１　がポート１１３　に連
通されるようになって、ポンプ１１の吐出容量が減少す
る方向に制御される。

【００２９】この様にしてパイロット油圧回路１８の圧
力制御弁２４が制御されることにより、油圧モータ１４
へ供給される流体の流量が制御され、この油圧モータ１
４で駆動される冷却ファン１５の回転速度が制御される
。

【００３０】図２はその制御パターンの例を示すもので
、エアコン装置２３のスイッチがオフのときは、ラジエ
ータ１７内の冷却水温がＴ１　からＴ２　にまで、圧力
制御弁１９のソレノイド１９１　に供給される駆動電流
Ｉを比例的に増加させる。すなわち、圧力制御弁１９の
流量を比例的に減少させ、油圧モータ１４、すなわち冷
却ファン１５の回転数を、ラジエータ１７内の水温に比
例して増加させるようにする。

【００３１】ラジエータ１６の水温が温度Ｔ１　以下の
状態では、ソレノイド１９１　の駆動電流を最小電流値
Ｉｍｉｎ　に設定し、また水温がＴ２　を越える状態の
ときは、駆動電流がＩｍａｘ　とされる油圧モータ１４
の回転数で一定とする。

【００３２】ここで、エアコン装置２３のスイッチがオ
ンの状態で冷房装置が作動しているようなときには、コ
ンデンサ１７に冷媒が循環されて熱負荷が増加するよう
になるため、油圧モータ１４の最小回転数（駆動電流Ｉ
ｍｉｎ　）が、図２に鎖線で示すように増加されるよう
にする。

【００３３】上記実施例では油圧ポンプ１１のカムリン
グ１１１　を制御するために、一対のピストン１１２　
および１１３　を使用した。しかし、この油圧ポンプ１
１の容量を制御するカムリング１１１　は、図３で示す
ようにピストン１１２　とこのピストン１１２　と反対
の方向に弾性力が作用するスプリング１１６　によって
変位制御されるように構成することができる。

【００３４】すなわち、スプリング１１４　によってカ
ムリング１１１　を常時減量側に押し、ピストン１１２
　がこのスプリング１１６　の力に抗して作動させられ
るようにするもので、このピストン１１２　に背圧を作
用させるポート１１４　は、三方弁３１から供給される
ようにする。

【００３５】具体的には、パイロット流体回路１８の油
の流量が増加し、絞り機構２０の上流側の圧力が上昇し
た状態では、ポート１１４　はドレイン圧ポート２４２
　と連通され、スプリング１１６　の力によってカムリ
ング１１１　が吐出容量を減少させる方向に変位される
。逆にパイロット流体回路１８の流量が減少し状態では
、ポート１１４　が高圧のポート２４１　に連通され、
スプリング１１６　に抗してピストン１１２よってカム
リング１１１　が変位され、油圧ポンプ１１の吐出容量
が増加されるようになる。

【００３６】図４はさらに他の実施例を示すもので、こ
の実施例においては図１および図３で示した実施例にお
ける絞り機構２０の代わりに、フィルタ３０をパイロッ
ト流体回路１８に設けている。

【００３７】このフィルタ３０は、パイロット流体回路
１８に流れる流体中のごみやコンタミ等を除去し、圧力
制御弁１９を保護すると同時に、絞り機構と同様なパイ
ロット流体回路１８の絞り作用を行う。

【００３８】また、この実施例においては圧力制御弁１
９および三方弁３１のドレイン圧通路を油圧ポンプ１１
の吸入通路に連通させているものであり、したがって一
点鎖線で囲んだシステム２８内の構成要素を一体化する
ことができ、装置の小型化が容易に図れるようになる。

【００３９】図５は、図３および図４で使用された油圧
ポンプ１１の構成例を示すもので、この油圧ポンプ１１
はハウジング１０によって構成される室内に設けられた
カムリング１１１　、ロータ１０１　、複数のベーン１
０２　等によって構成されている。

【００４０】ロータ１０１　はシャフト１０３　を備え
、このシャフト１０３　を介して図示しない内燃機関に
よって回転駆動される。また、カムリング１１１　はハ
ウジング１０に固定されたピン１０４　を支点として揺
動可能に配置されている。

【００４１】ハウジング１０に対して形成された吐出ポ
ート１０５　は、ピン１０４　の軸心とロータ１０１　
の軸心を結ぶ中心線１０６　に対して、図の左側部分が
右側部分より大きくなるように非対称に配置されている
。

【００４２】このため、カムリング１１１　は吐出圧に
ほぼ比例した偏心量を減らす方向に力が作用し、スプリ
ング１１６　の作用を助成する。このため、このスプリ
ング１１６　のセット荷重は小さくすることができ、そ
の体格を小さくすることができる。

【００４３】これまでの実施例においては、パイロット
流体回路１８に設定される圧力制御弁１９の上流側に設
定した絞り機構２０の上流側に連通して高圧ポート２４
１　を設け、さらに圧力制御弁１９の下流側にドレイン
圧ポート２４２　が連通されるようにした。しかし、上
流圧ポート２４４　は絞り機構２０の上流側に連通され
ればよいもので、例えば図６の（Ａ）に示すように高圧
ポート２４１　を絞り機構２０と圧力制御弁１９との間
に連通するようにしてもよい。

【００４４】また図６の（Ｂ）で示すように、パイロッ
ト流体回路１８の上流側から、圧力制御弁１９、絞り機
構２０が順次並べて配置され、この圧力制御弁１９の上
流側に高圧ポート２４１　を連通し、絞り機構２０の下
流側にドレイン圧ポート２４２　を連通するように構成
することもできる。

【００４５】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係るポンプの吐
出圧力制御装置によれば、例えば油圧モータのような負
荷に対する作動流体の制御に際して、パイロット流体回
路の圧力を圧力制御弁によって制御する場合、負荷で要
求される流量に対応して圧力制御弁が制御され、パイロ
ット流体回路に流れる流体の圧力の制御によって負荷に
対する作動流体の流量が安定制御されるものであるが、
パイロット流体回路に設けられた絞り作用機構の前後差
圧が増加しまたは減少する状態で、このパイロット流体
回路の圧力に対応して油圧ポンプの容量が可変制御され
る。したがって、例えば自動車の冷却装置を構成し、油
圧ポンプが内燃機関によって直接的に駆動され、負荷に
一定の流体圧を作用させる場合にあっても、油圧ポンプ
の回転速度に対応した吐出容量制御が実行され、負荷に
安定した作動流体を供給するようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るポンプの吐出圧力制
御装置を、内燃機関の冷却装置を例にして説明する構成
図。

【図２】パイロット流体回路の流量制御の態様を説明す
る図。

【図３】この発明の他の実施例を説明する構成図。

【図４】この発明のさらに他の実施例を説明する構成図
。

【図５】この発明に係る装置に使用されるポンプの構造
例を説明する図。

【図６】（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれこの発明の他の
実施例を説明する構成図。

【図７】従来の機関冷却装置他の例を示す構成図。

【図８】制御弁による負荷制御を行った場合の余剰流量
を説明する図。

【符号の説明】

１１…油圧ポンプ、１１１　…カムリング、１１２　、
１１３　…ピストン（容量制御用）、１１４　、１１５
　…ポート、１４…油圧モータ、１５…冷却ファン、１
６…ラジエータ、１７…コンデンサ、１８…パイロット
流体回路、１９…圧力制御弁、２０…絞り機構、２１…
電子制御ユニット、２４…四方弁、２４１　…高圧ポー
ト、２４２　…ドレイン圧ポート、３１…三方弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　作動流体を圧送する吐出容量が制御さ
   れる可変容量型のポンプと、 このポンプから吐出される前記作動流体が供給され、供
   給された作動流体の量に対応して駆動される負荷装置と
   、 この負荷装置に並列的に設定されて前記ポンプから吐出
   された作動流体が前記負荷装置への流体回路から分離し
   て供給されるパイロット流体回路と、このパイロット流
   体回路に設けられた絞り作用機構と、前記パイロット流
   体回路の圧力を制御する圧力制御弁と、前記絞り作用機
   構の前後の流体圧力をそれぞれ検知し、その圧力差に基
   づいて制御される切換え弁機構とを具備し、前記圧力制
   御弁の設定圧力に対応して、前記ポンプの吐出容量が制
   御されるようにしたことを特徴とするポンプの吐出圧力
   制御装置。