(57)【要約】【課題】車両の走行負荷が低負荷であるとき、或いは車両の走行負荷が短時間の高負荷であるときには、ファンクラッチを切断状態に制御することにより、オーバヒートを起こすことなく燃費の向上を図る。【解決手段】車両のエンジン１１からこのエンジンの冷却用ファン１２への動力の伝達がファンクラッチ１３により断続され、このファンクラッチの接続状態又は切断状態への切換えが切換手段１４により行われる。車両の走行予定の道路情報が道路情報取得手段３２により取得され、車両の位置が車両位置センサ３３により検出される。コントローラ３８はエンジンの運転条件及び車両位置センサの各検出出力と道路情報取得手段の取得した道路情報に基づいて切換手段を制御するように構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のエンジン（１１）から前記エンジン（１１）の冷却用ファン（１２）への動力の伝達を断続するファンクラッチ（１３）と、前記ファンクラッチ（１３）を接続状態又は切断状態に切換える切換手段（１４）と、前記エンジン（１１）の運転条件に応じて前記切換手段（１４）を制御するコントローラ（３８）とを備えた車両用ファンクラッチの制御装置において、
前記車両の走行予定の道路情報を取得する道路情報取得手段（３２）と、前記車両の位置を検出する車両位置センサ（３３）とを更に備え、
前記コントローラ（３８）が前記エンジン（１１）の運転条件及び前記車両位置センサ（３３）の各検出出力と前記道路情報取得手段（３２）の取得した道路情報に基づいて前記切換手段（１４）を制御するように構成されたことを特徴とする車両用ファンクラッチの制御装置。
【請求項２】
エンジン（１１）の運転条件を検出するセンサが前記エンジン（１１）の冷却水の温度を検出する温度センサ（３４）と、車両の速度を検出する車速センサ（３６）とを有し、
道路情報取得手段（３２）が車両の走行予定の道路の勾配情報と渋滞情報とを取得し、
前記エンジン（１１）の冷却水の温度がファンクラッチ（１３）を接続状態に切換える所定の範囲内であっても、前記車両の速度が所定値以上であり前記道路の勾配が所定値未満であってかつ前記道路が所定距離以上渋滞していないとき、コントローラ（３８）がファンクラッチ（１３）を切断状態に切換えるように構成された請求項１記載の車両用ファンクラッチの制御装置。
【請求項３】
エンジン（１１）の運転条件を検出するセンサが前記エンジン（１１）の冷却水の温度を検出する温度センサ（３４）と、車両のアクセル開度を検出するアクセルセンサ（３７）とを有し、
道路情報取得手段（３２）が車両の走行予定の道路の勾配情報を取得し、
前記エンジン（１１）の冷却水の温度がファンクラッチ（１３）を接続状態に切換える所定の範囲内であっても、前記道路の勾配が所定値未満であってかつ前記アクセル開度の開き速度が所定値以上であるとき、コントローラ（３８）がファンクラッチ（１３）を切断状態に切換えるように構成された請求項１記載の車両用ファンクラッチの制御装置。
【請求項４】
車両のエンジンの運転条件を検出するセンサが前記エンジンの冷却水の温度を検出する温度センサと、車両が空車であるか否かを検出する空車状態検出センサとを有し、
道路情報取得手段が車両の走行予定の道路の勾配情報を取得し、
前記エンジンの冷却水の温度がファンクラッチを接続状態に切換える所定の範囲内であっても、前記道路の勾配が所定値未満であってかつ前記車両が空車であるとき、コントローラがファンクラッチを切断状態に切換えるように構成された請求項１記載の車両用ファンクラッチの制御装置。
【請求項５】
車両がトラックであって、空車状態検出センサが車軸及びシャシフレーム間の距離を検出する車高センサである請求項４記載の車両用ファンクラッチの制御装置。
【請求項６】
車両がトレーラを牽引可能なトラクタであって、空車状態検出センサが前記トラクタに前記トレーラが連結されたか否かを検出する連結検出センサである請求項４記載の車両用ファンクラッチの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用エンジンからこのエンジンの冷却用ファンへの動力の伝達を断続するファンクラッチを制御する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の制御装置として、エンジンからこのエンジンの冷却用ファンへの動力の伝達がファンクラッチにより断続され、エンジンが搭載された車両が降坂状態であることが検出されたとき、上記ファンクラッチを接続状態に制御するように構成された内燃機関のファンクラッチ制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このように構成された内燃機関のファンクラッチ制御装置では、車両が降坂状態のときに冷却用ファンを駆動しているエンジンの負荷が増大するので、この冷却用ファンがエンジンの補助的な制動装置として作用する。この結果、車両の降坂状態における車両の制動が補助されるので、降坂時の排気ブレーキやホイールブレーキ等の制動手段の負荷を低減できるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
実開平６−１８６２５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１に示された内燃機関のファンクラッチ制御装置では、車両の制動を補助することはできても、燃費を向上することはできない不具合があった。
本発明の目的は、車両の走行負荷が低負荷であるとき、或いは車両の走行負荷が短時間の高負荷であるとき、ファンクラッチを切断状態に切換えることにより、オーバヒートを起こすことなく燃費を向上できる、車両用ファンクラッチの制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１及び図２に示すように、車両のエンジン１１からこのエンジン１１の冷却用ファン１２への動力の伝達を断続するファンクラッチ１３と、ファンクラッチ１３を接続状態又は切断状態に切換える切換手段１４と、エンジン１１の運転条件に応じて切換手段１４を制御するコントローラ３８とを備えた車両用ファンクラッチの制御装置の改良である。
その特徴ある構成は、車両の走行予定の道路情報を取得する道路情報取得手段３２と、車両の位置を検出する車両位置センサ３３とを更に備え、コントローラ３８がエンジン１１の運転条件及び車両位置センサ３３の各検出出力と道路情報取得手段３２の取得した道路情報に基づいて切換手段１４を制御するように構成されたところにある。
【０００６】
この請求項１に記載された車両用ファンクラッチの制御装置では、コントローラ３８がエンジン１１の運転条件及び車両位置センサ３３の各検出出力と道路情報取得手段３２の取得した道路情報に基づいて、その走行予定の道路を走行するときのエンジン１１の負荷を予測し、車両の走行負荷が低負荷であるか、或いは車両の走行負荷が短時間の高負荷であると判断すると、ファンクラッチ１３を切断状態に制御する。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図１及び図２に示すように、エンジン１１の運転条件を検出するセンサがエンジン１１の冷却水の温度を検出する温度センサ３４と、車両の速度を検出する車速センサ３６とを有し、道路情報取得手段３２が車両の走行予定の道路の勾配情報と渋滞情報とを取得するように構成されたことを特徴とする。
この請求項２に記載された車両用ファンクラッチの制御装置では、エンジン１１の冷却水の温度がファンクラッチ１３を接続状態に切換える所定の範囲内であっても、道路の勾配が所定値未満であり道路が所定距離以上渋滞しておらずかつ車両の速度が所定値以上であるとき、即ち車両の走行負荷が低負荷であるときには、コントローラ３８はファンクラッチ１３を切断状態に切換えて、冷却用ファン１２の回転を停止させる。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図１及び図２に示すように、エンジン１１の運転条件を検出するセンサがエンジン１１の冷却水の温度を検出する温度センサ３４と、車両のアクセル開度を検出するアクセルセンサ３７とを有し、道路情報取得手段３２が車両の走行予定の道路の勾配情報を取得するように構成されたことを特徴とする。
この請求項３に記載された車両用ファンクラッチの制御装置では、エンジン１１の冷却水の温度がファンクラッチ１３を接続状態に切換える所定の範囲内であっても、道路の勾配が所定値未満でありかつアクセル開度の開き速度が所定値以上であるとき、即ち車両の負荷が高負荷であってもその高負荷の時間が短時間であるときには、コントローラ３８はファンクラッチ１３を切断状態に切換えて、冷却用ファン１２の回転を停止させる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に車両のエンジンの運転条件を検出するセンサがエンジンの冷却水の温度を検出する温度センサと、車両が空車であるか否かを検出する空車状態検出センサとを有し、道路情報取得手段が車両の走行予定の道路の勾配情報を取得するように構成されたことを特徴とする。
この請求項４に記載された車両用ファンクラッチの制御装置では、エンジンの冷却水の温度がファンクラッチを接続状態に切換える所定の範囲内であっても、道路の勾配が所定値未満であってかつ車両が空車であるとき、即ち車両の走行負荷が低負荷であるときには、コントローラはファンクラッチを切断状態に切換えて、冷却用ファンの回転を停止させる。
【００１０】
なお、車両がトラックである場合には、請求項４に記載の空車状態検出センサは車軸及びシャシフレーム間の距離を検出する車高センサであることが好ましい。
また、車両がトレーラを牽引可能なトラクタである場合には、請求項４に記載の空車状態検出センサはトラクタにトレーラが連結されたか否かを検出する連結検出センサであることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、車両のエンジン１１からこのエンジン１１の冷却用ファン１２への動力の伝達がファンクラッチ１３により断続され、このファンクラッチ１３が切換手段１４により接続状態又は切断状態に切換えられるように構成される。エンジン１１の発生した動力はクランクシャフト１６の回転力に変換され、エンジン１１のシリンダブロック１１ａには回転軸１７がこのブロック１１ａ前面から突出した状態で回転可能に取付けられる。クランクシャフト１６には駆動プーリ１８が嵌着され、回転軸１７には従動プーリ１９が嵌着され、これらのプーリ１８，１９にはファンベルト２１が掛け渡される。上記ファンクラッチ１３は回転軸１７の先端部に設けられ、上記冷却用ファン１２はファンクラッチ１３のケース２２に取付けられる。なお、図１の符号２３はラジエータであり、冷却用ファン１２の回転によりラジェータ２３の複数のフィン（図示せず）間を通過する空気の流れが発生し、この空気流によりラジエータ２３内を流通するエンジン１１の冷却水が冷却されるように構成される。
【００１２】
図２に示すように、ファンクラッチ１３は粘性流体継手であり、回転軸１７の先端に嵌着された円板２４と、この円板２４を収容しかつ回転軸１７に相対回転可能に取付けられた上記ケース２２とを備える。ケース２２は一対の椀状部材２２ａ，２２ｂの周縁を互いに突き合わせてボルト締め（図示せず）することにより形成される。またケース２２内は隔壁２６により貯留室２２ｃと作動室２２ｄとに区画され、上記円板２４は作動室２２ｄに収容される。隔壁２６は一方の椀状部材２２ａに固定された環状体２６ａと、この環状体２６ａ内に固着された隔壁本体２６ｂとからなる。貯留室２２ｃには粘性流体が貯留され、この粘性流体は作動室２２ｄ内を流通可能に構成される。粘性流体はこの実施の形態ではシリコーンオイルである。
【００１３】
また円板２４と他方の椀状部材２２ｂとの相対向する面には、環状リング及び環状凹部により相互に補完される歯型部２４ａ，２２ｅがそれぞれ形成される。これらの歯型部２４ａ，２２ｅの間には、粘性流体が通過可能なラビリンス（迷路）２７が形成される。更に作動室２２ｄの外周部にポンプ室２２ｆが設けられ、このポンプ室２２ｆ内にはポンプ突起（図示せず）及びポンプ穴（図示せず）が設けられる。ポンプ突起は円板２４及びケース２２の回転速度の相違に基づく滑りによって粘性流体に静圧を付与し、この静圧により粘性流体がポンプ穴を通って作動室２２ｄから貯留室２２ｃに戻されるようになっている。
【００１４】
また切換手段１４は、図２及び図３に示すように、貯留室２２ｃ内の粘性流体の作動室２２ｄ内への導入を開始するか或いは停止するバルブ２８と、このバルブ２８を駆動する駆動部２８ｂとを備える。バルブ２８ａは、隔壁本体２６ｂの上下に配設された一対の通孔２８ａ，２８ａと、フラットバーにより形成され上記一対の通孔２８ａ，２８ａを開閉可能なバルブ本体２８ｂと、一方の椀状部材２２ａに回転可能に挿通され一端がバルブ本体２８ｂの中心部に挿着された揺動軸２８ｃとを有する。揺動軸２８ｃには一対の通孔２８ａ，２８ａを開放する方向にバルブ本体２８ｂを付勢するねじりコイルばね（図示せず）が遊嵌される。
【００１５】
また駆動部２９は、揺動軸２８ｃに嵌着された電機子２９ａと、この電機子２９ａに対向するようにカバー３１内に固着された界磁２９ｂとを有する。カバー３１は揺動軸２８ｃの突出部を収容するように一方の椀状部材２２ａの外面に取付けられる。上記界磁２９ｂにスリップリング（図示せず）を介して所定の電流を流すと、電磁力により電機子２９ａがねじりコイルばねの弾性力に抗して一対の通孔２８ａ，２８ａを閉止する方向にバルブ本体２８ｂを回転させるように構成される。一対の通孔２８ａ，２８ａが開放されると、粘性流体がラビリンス２７内に流入しその粘性によりケース２２が円板２４に連れ回ってファンクラッチ１３が接続状態となる。また一対の通孔２８ａ，２８ａが閉止されると、ラビリンス２７内の粘性流体が排出されケース２２の回転が停止してファンクラッチ１３が切断状態となる。なお、図２の符号２４ｂ，２４ｂは円板に形成された一対の透孔である。
【００１６】
図１に戻って、車両の走行予定の道路情報は道路情報取得手段３２により取得され、車両の位置は車両位置センサ３３により検出される。道路情報取得手段３２及び車両位置センサ３３を組合せたシステムは一般にカーナビゲーションシステムと呼ばれる。このカーナビゲーションシステムは、ＧＰＳ衛星から送信される車両の位置情報と、車載のＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ等に記憶された地図情報と、道路交通通信センタ（ＶＩＣＳセンタ）から送信される渋滞情報とを組合せることにより、車両の走行や運転を支援するシステムである。
【００１７】
この実施の形態では、道路情報取得手段３２が取得する情報は道路の勾配情報と渋滞情報である。またエンジン１１の運転条件を検出するセンサは、エンジン１１の冷却水の温度を検出する温度センサ３４と、車両の速度を検出する車速センサ３６と、車両のアクセル開度を検出するアクセルセンサ３７とを有する。上記道路情報取得手段３２の取得した道路情報と、車両位置センサ３３、温度センサ３４、車速センサ３６及びアクセルセンサ３７の各検出出力はコントローラ３８の制御入力に電気的に接続され、コントローラ３８の制御出力は切換手段１４の駆動部２９の界磁２９ａに電気的に接続される。
【００１８】
このように構成された車両用ファンクラッチ１３の制御装置の動作を図４及び図５のフローチャートに沿って説明する。
エンジン１１の冷却水の温度がファンクラッチ１３を接続状態に切換える所定の範囲内（８０〜９５℃、好ましくは８０〜９０℃）であることを温度センサ３４が検出すると、コントローラ３８はファンクラッチ１３を接続状態に切換えて冷却用ファン１２を回転させる。冷却用ファン１２が回転している状態で走行して、道路の勾配が所定値未満（３％未満、好ましくは２％未満）であることを道路情報取得手段３２が取得し、かつアクセル開度の開き速度が所定値以上（０．５秒間に１０％以上、好ましくは０．５秒間に２０％以上）であることをアクセルセンサ３７が検出すると、コントローラ３８は車両の負荷が高負荷であってもその高負荷の時間が短時間であると判断する、即ち車両が比較的平坦な道路で急加速していると判断するので、冷却用ファン１２の回転を停止させる。この結果、車両は速やかに加速されるとともに、エンジン１１がオーバヒートを起こすことなく燃費を向上できる。
【００１９】
一方、冷却用ファン１２が回転している状態で走行して、道路の勾配が所定値未満（３％未満、好ましくは２％未満）であることを道路情報取得手段３２が取得し、道路が所定距離以上（１ｋｍ以上、好ましくは２ｋｍ以上）渋滞していないことを道路情報取得手段３２が取得し、かつ車両の速度が所定値以上（６０ｋｍ／時以上、好ましくは８０ｋｍ／時以上）であることを車速センサ３６が検出すると、コントローラ３８は車両の走行負荷が低負荷であると判断する、即ち車両が比較的平坦な道路で高速走行していると判断するので、ファンクラッチ１３を切断状態に切換える。この結果、エンジン１１がオーバヒートを起こすことなく燃費を向上できる。
【００２０】
次に本発明の第２の実施の形態を説明する。
この実施の形態では、車両のエンジンの運転条件を検出するセンサがエンジンの冷却水の温度を検出する温度センサと、車両が空車であるか否かを検出する空車状態検出センサとを有し、道路情報取得手段が車両の走行予定の道路の勾配情報を取得するように構成される。車両はトラックであり、空車状態検出センサは車軸及びシャシフレーム間の距離を検出する車高センサである。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。
【００２１】
このように構成されたファンクラッチの制御装置の動作を説明する。
トラックの走行中に、エンジンの冷却水の温度がファンクラッチを接続状態に切換える所定の範囲内（８０〜９５℃、好ましくは８０〜９０℃）に達したことを温度センサが検出しても、道路の勾配が所定値未満（３％未満、好ましくは２％未満）であることを道路情報取得手段が取得し、かつトラックに荷物が積載されていないことを車高センサが検出したとき、即ちエンジンの冷却水温が比較的高くても、トラックの走行負荷が低いときには、コントローラはファンクラッチを切断状態に切換える。この結果、エンジンの動力が冷却用ファンを駆動するために消費されないので、オーバヒートを起こすことなく燃費を向上できる。
【００２２】
次に本発明の第３の実施の形態を説明する。
この実施の形態では、車両のエンジンの運転条件を検出するセンサがエンジンの冷却水の温度を検出する温度センサと、車両が空車であるか否かを検出する空車状態検出センサとを有し、道路情報取得手段が車両の走行予定の道路の勾配情報を取得するように構成される。車両はトレーラを牽引可能なトラクタであり、空車状態検出センサはトラクタにトレーラが連結されたか否か、即ちトラクタのカプラにトレーラのキングピンが結合された否かを検出する連結検出センサである。上記以外は第１の実施の形態と同一に構成される。
【００２３】
このように構成されたファンクラッチの制御装置の動作を説明する。
トラクタの走行中に、エンジンの冷却水の温度がファンクラッチを接続状態に切換える所定の範囲内（８０〜９５℃、好ましくは８０〜９０℃）であっても、道路の勾配が所定値未満（３％未満、好ましくは２％未満）であることを道路情報取得手段が取得し、かつトラクタがトレーラを牽引していないことを連結検出センサが検出したとき、即ちエンジンの冷却水温が比較的高くても、トラクタの走行負荷が低いときには、コントローラがファンクラッチを切断状態に切換える。この結果、エンジンの動力が冷却用ファンを駆動するために消費されないので、オーバヒートを起こすことなく燃費を向上できる。
【００２４】
なお、上記実施の形態では、ファンクラッチとして粘性流体継手を挙げたが、電磁クラッチでもよい。
また、上記実施の形態では、粘性流体としてシリコーンオイルを挙げたが、自動変速機用オイル（ＡＴＭオイル）でもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、切換手段がファンクラッチを接続状態又は切断状態に切換え、車両の走行予定の道路情報を道路情報取得手段により取得し、車両の位置を車両位置センサにより検出するように構成したので、コントローラはエンジンの運転条件及び車両位置センサの各検出出力と道路情報取得手段の取得した道路情報に基づいて、その走行予定の道路を走行するときのエンジンの負荷を予測し、車両の走行負荷が低負荷であるか、或いは車両の走行負荷が短時間の高負荷であると判断すると、ファンクラッチを切断状態に制御する。この結果、冷却用ファンは回転しないか或いは冷却用ファンの回転が停止するので、オーバヒートを起こすことなく燃費を向上できる。
【００２６】
またエンジンの運転条件を検出するセンサがエンジンの冷却水の温度を検出する温度センサと、車両の速度を検出する車速センサとを有し、道路情報取得手段が車両の走行予定の道路の勾配情報と渋滞情報とを取得すれば、エンジンの冷却水の温度がファンクラッチを接続状態に切換える所定の範囲内であっても、道路の勾配が所定値未満であり道路が所定距離以上渋滞しておらずかつ車両の速度が所定値以上であるときには、コントローラはファンクラッチを切断状態に切換える。この結果、エンジンの冷却水温が高くても車両の走行負荷が低負荷であるときには、コントローラは冷却用ファンの回転を停止させるので、オーバヒートを起こすことなく燃費を向上できる。
【００２７】
またエンジンの運転条件を検出するセンサがエンジンの冷却水の温度を検出する温度センサと、車両のアクセル開度を検出するアクセルセンサとを有し、道路情報取得手段が車両の走行予定の道路の勾配情報を取得すれば、エンジンの冷却水の温度がファンクラッチを接続状態に切換える所定の範囲内であっても、道路の勾配が所定値未満でありかつアクセル開度の開き速度が所定値以上であるときには、コントローラはファンクラッチを切断状態に切換える。この結果、エンジンの冷却水温が高く、車両の負荷が高負荷であっても、その高負荷の時間が短時間であるときには、コントローラは冷却用ファンの回転を停止させるので、オーバヒートを起こすことなく燃費を向上できる。
【００２８】
更に車両のエンジンの運転条件を検出するセンサがエンジンの冷却水の温度を検出する温度センサと、車両が空車であるか否かを検出する空車状態検出センサとを有し、道路情報取得手段が車両の走行予定の道路の勾配情報を取得すれば、エンジンの冷却水の温度がファンクラッチを接続状態に切換える所定の範囲内であっても、道路の勾配が所定値未満であってかつ車両が空車であるときは、コントローラはファンクラッチを切断状態に切換える。この結果、エンジンの冷却水の温度が高くても、車両の走行負荷が低負荷であるときには、コントローラは冷却用ファンの回転を停止させるので、オーバヒートを起こすことなく燃費を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施形態のファンクラッチの制御装置を含むエンジンの要部構成図。
【図２】そのファンクラッチの縦断面図。
【図３】そのファンクラッチの隔壁本体及びバルブ本体を含む要部斜視図。
【図３】そのファンクラッチの制御装置の動作の前半を示すフローチャート。
【図４】そのファンクラッチの制御装置の動作の後半を示すフローチャート。
【符号の説明】
１１  エンジン
１２  冷却用ファン
１３  ファンクラッチ
１４  切換手段
３２  道路情報取得手段
３３  車両位置センサ
３４  温度センサ
３６  車速センサ
３７  アクセルセンサ
３８  コントローラ
【図１】
2004162542.tif 000003
【図２】
2004162542.tif 000004
【図３】
2004162542.tif 000005
【図４】
2004162542.tif 000006
【図５】
2004162542.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成14年11月27日(2002.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施形態のファンクラッチの制御装置を含むエンジンの要部構成図。
【図２】そのファンクラッチの縦断面図。
【図３】そのファンクラッチの隔壁本体及びバルブ本体を含む要部斜視図。
【図４】そのファンクラッチの制御装置の動作の前半を示すフローチャート。
【図５】そのファンクラッチの制御装置の動作の後半を示すフローチャート。
【符号の説明】
１１  エンジン
１２  冷却用ファン
１３  ファンクラッチ
１４  切換手段
３２  道路情報取得手段
３３  車両位置センサ
３４  温度センサ
３６  車速センサ
３７  アクセルセンサ
３８  コントローラ