(57)【要約】【課題】車載上のエンジンレイアウト等を大幅に変更することなく実施でき、冷却ファンの回転速度を制御する冷却ファン装置を提供する。【解決手段】エンジン１を冷却する冷却ファン３を駆動する冷却ファン装置において、冷却ファン３の回転軸が連結されるサンギヤ１１と、このサンギヤ１１に噛み合うプラネットギヤ１３と、このプラネットギヤ１３の回転軸を回動可能に支持しかつエンジン出力軸４が連結されるキャリア１４と、プラネットギヤ１３に噛み合いサンギヤ１１と同軸上で回転して遊星ギヤ機構１０を構成するリングギヤ１２と、このリングギヤ１２に噛み合う速度調節ギヤ１５と、この速度調節ギヤ１５を回転駆動する油圧モータ２１と、リングギヤ１２の回転を制動するブレーキ１７とを備える。【選択図】    図１
2004285988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンを冷却する冷却ファンを駆動する冷却ファン装置において、
前記冷却ファンの回転軸が連結されるサンギヤと、このサンギヤに噛み合うプラネットギヤと、このプラネットギヤの回転軸を回動可能に支持しかつエンジン出力軸が連結されるキャリアと、プラネットギヤに噛み合いサンギヤと同軸上で回転して遊星ギヤ機構を構成するリングギヤと、このリングギヤに噛み合う速度調節ギヤと、この速度調節ギヤを回転駆動するアクチュエータと、リングギヤの回転を制動するブレーキとを備えたことを特徴とする冷却ファン装置。
【請求項２】
エンジンを冷却する冷却ファンを駆動する冷却ファン装置において、
前記冷却ファンの回転軸が連結されるサンギヤと、このサンギヤに噛み合うプラネットギヤと、このプラネットギヤの回転軸を回動可能に支持しかつエンジン出力軸が連結されるキャリアと、プラネットギヤに噛み合いサンギヤと同軸上で回転して遊星ギヤ機構を構成するリングギヤと、このリングギヤに噛み合う速度調節ギヤと、この速度調節ギヤを回転駆動する油圧モータと、この油圧モータから流出する作動油の流れを遮断可能とする弁と、前記油圧モータの出口圧が所定値を超えて高まるのに伴って作動油を逃がすリリーフ弁を備えたことを特徴とする冷却ファン装置。
【請求項３】
前記アクチュエータとして正逆両方向に回転する油圧モータと、この油圧モータに送られる作動油の流れ方向を切換える方向切換弁を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の冷却ファン装置。
【請求項４】
前記アクチュエータとして設けられる油圧モータと、この油圧モータの出口側と入口側を短絡する弁とを備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の冷却ファン装置。
【請求項５】
前記アクチュエータとして設けられる油圧モータと、車両の油圧源として設けられる油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される作動油を分流して油圧モータへと導く分岐通路とを備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の冷却ファン装置。
【請求項６】
前記アクチュエータとして前記速度調節ギヤを直接駆動する電動機を設けたことを特徴とする請求項１に記載の冷却ファン装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンに備えられる冷却ファンの回転速度を制御する冷却ファン装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大型トラック等に搭載されるディーゼルエンジンは、その小型化に伴って高出力化される傾向にある。しかし、エンジン出力軸に冷却ファンを直接連結する従来装置にあっては、要求される冷却能力を確保しようとすると、冷却ファンやラジエータの大型化を招き、これらの搭載スペースを確保することが難しくなっている。
【０００３】
この対策として、従来例えば特許文献１に開示されたものは、冷却ファンを油圧モータによって駆動し、エンジン冷却水温度検出値等の運転条件にこの油圧モータの回転速度を制御するようになっている。この場合、冷却ファンの回転速度を高めることによって、冷却ファンやラジエータを大型化することなく、要求される冷却能力を確保できる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２００１−１８２５３５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の冷却ファン装置にあっては、冷却ファンがエンジン出力軸と同軸上に配置されるものに適用しようとすると、油圧モータの介装スペースを確保することが難しいという問題点があった。
【０００６】
また、ベルトやギア機構を用いて冷却ファンを増速して駆動する構成も考えられるが、この場合も冷却ファンとエンジン出力軸の間にこれの機構の介装スペースを確保することが難しいという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、車載上のエンジンレイアウト等を大幅に変更することなく実施でき、冷却ファンの回転速度を制御する冷却ファン装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、エンジンを冷却する冷却ファンを駆動する冷却ファン装置に適用する。
【０００９】
そして、冷却ファンの回転軸が連結されるサンギヤと、このサンギヤに噛み合うプラネットギヤと、このプラネットギヤの回転軸を回動可能に支持しかつエンジン出力軸が連結されるキャリアと、プラネットギヤに噛み合いサンギヤと同軸上で回転して遊星ギヤ機構を構成するリングギヤと、このリングギヤに噛み合う速度調節ギヤと、この速度調節ギヤを回転駆動するアクチュエータと、リングギヤの回転を制動するブレーキとを備えたことを特徴とするものとした。
【００１０】
第２の発明は、冷却ファンの回転軸が連結されるサンギヤと、このサンギヤに噛み合うプラネットギヤと、このプラネットギヤの回転軸を回動可能に支持しかつエンジン出力軸が連結されるキャリアと、プラネットギヤに噛み合いサンギヤと同軸上で回転して遊星ギヤ機構を構成するリングギヤと、このリングギヤに噛み合う速度調節ギヤと、この速度調節ギヤを回転駆動する油圧モータと、この油圧モータから流出する作動油の流れを遮断可能とする弁と、油圧モータの出口圧が所定値を超えて高まるのに伴って作動油を逃がすリリーフ弁とを備えたことを特徴とするものとした。
【００１１】
第３の発明は、第１または第２の発明において、アクチュエータとして正逆両方向に回転する油圧モータと、この油圧モータに送られる作動油の流れ方向を切換える方向切換弁を備えたことを特徴とするものとした。
【００１２】
第４の発明は、第１から第３のいずれか一つの発明において、アクチュエータとして設けられる油圧モータと、この油圧モータの出口側と入口側を短絡する弁とを備えたことを特徴とするものとした。
【００１３】
第５の発明は、第１から第４のいずれか一つの発明において、アクチュエータとして設けられる油圧モータと、車両の油圧源として設けられる油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される作動油を分流して油圧モータへと導く分岐通路とを備えたことを特徴とするものとした。
【００１４】
第６の発明は、第１の発明において、アクチュエータとして速度調節ギヤを直接駆動する電動機を設けたことを特徴とするものとした。
【００１５】
【発明の作用および効果】
第１の発明によると、アクチュエータの回転が遊星ギヤ機構を介して冷却ファンに伝えられることにより、冷却ファンの回転速度を高められる。このため、冷却ファンを大型化することなくエンジンの冷却性を高められ、エンジンの高出力化に対応することができる。
【００１６】
アクチュエータの停止時にブレーキが速度調節ギヤの回転を制動する運転状態では、エンジン出力軸と冷却ファンの速度比を一定値に保つことができる。
【００１７】
アクチュエータを停止しても冷却ファンはエンジンと共に回転するため、アクチュエータのみによって冷却ファンを駆動する構成に比べて、アクチュエータに要求される出力が小さくて済み、アクチュエータの小型化及び消費エネルギの低減がはかれる。
【００１８】
冷却ファン装置はエンジン出力軸と冷却ファンが遊星ギヤ機構を介して同軸上に配置される構造のため、その軸方向の介装スペースが小さくて済み、エンジン出力軸に冷却ファンを直接連結する従来装置に対して冷却ファンの取付位置等を大幅に変更することなく容易に実施することができる。
【００１９】
第２の発明によると、リングギヤの回転を制動する条件で、弁が油圧モータから流出する作動油の流れを遮断することにより、油圧モータの回転を停止させる。これにより、機械式ブレーキを廃止し、構造の簡素化がはかれる。
【００２０】
弁が作動油の流れを遮断し、油圧モータの吐出圧が所定値を超えて高まるとリリーフ弁が作動油を逃がし、リリーフ弁が付与する抵抗によって油圧モータの回転を緩やかに停止させる。
【００２１】
第３の発明によると、油圧モータを正逆両方向に回転させることにより、冷却ファンの増速と減速が行われ、冷却ファンの回転速度の調節範囲を拡大することができる。
【００２２】
第４の発明によると、弁が油圧モータの出口側と入口側を短絡することにより、リングギヤの回転が自由になり、エンジン出力軸がキャリアを回動させてもリングギヤが回転することによりサンギヤが回転せず、冷却ファンの回転を止められる。
【００２３】
第５の発明によると、冷却ファン装置と例えばパワステアリング装置等の間で油圧ポンプを共用することにより、車両に搭載される油圧源の構造を簡素化し、消費エネルギの低減がはかれる。
【００２４】
第６の発明によると、電動機が速度調節ギヤを直接駆動するため、油圧回路等を廃止することが可能となり、構造の簡素化及び消費エネルギの低減がはかれる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１はエンジンに備えられる冷却ファン装置のシステム図である。図において、１は車両等に搭載される水冷式エンジン、２はこのエンジン冷却水を循環させる熱交換器として設けられるラジエータ、３はこのラジエータ２に送風する冷却ファンである。冷却ファン３の送風によってラジエータ２を循環するエンジン冷却水の放熱を促し、エンジン冷却水がエンジン１を循環することによってエンジン１の温度を適度に保つようになっている。
【００２７】
エンジン１の出力軸４の回転は、ビスカスカップリング５及び遊星ギヤ機構１０を介して冷却ファン３に伝えられる。
【００２８】
ビスカスカップリング５は低温時にエンジン出力軸４の回転を遊星ギヤ機構１０に伝えず、冷却ファン３の回転を止めてエンジン１の暖機を促す一方、高温時にエンジン出力軸４の回転を遊星ギヤ機構１０に伝え、冷却ファン３を回転させてエンジン１を冷却するようになっている。
【００２９】
遊星ギヤ機構１０は互いに同軸上で回転するサンギヤ１１及びリングギヤ１２と、この両ギヤ１１，１２に噛み合うプラネットギヤ１３と、このプラネットギヤ１３の回転軸を回動可能に支持するキャリア１４とを備える。
【００３０】
冷却ファン３の回転軸はサンギヤ１１に連結され、エンジン出力軸４はキャリア１４に連結される。リングギヤ１２の回転が係止された状態では、エンジン出力軸４と冷却ファン３は１対１の速度比で回転する。
【００３１】
運転条件に応じて冷却ファン３の回転速度を調節するため、リングギヤ１２の外周側の歯に噛み合う速度調節ギヤ１５と、この速度調節ギヤ１５を回転駆動するアクチュエータとして設けられる油圧モータ２１と、リングギヤ１２の回転を制動するディスク式ブレーキ１６とを備える。
【００３２】
油圧モータ２１は油圧ポンプ２２から油圧回路２３を介して圧送される作動油によって回転駆動される。油圧回路２３は油圧ポンプ２２から吐出される作動油を油圧モータ２１に送る第一通路２４と、油圧モータ２１から排出される作動油を油圧ポンプ２２の吸込側に送る第二通路２５とを備える。
【００３３】
油圧ポンプ２２は電動機７によって回転駆動される。電動機７の作動はコントローラ６によって制御される。コントローラ６はエンジン１の運転条件に応じて、電動機７を作動させるとともに、ブレーキ１６によるリングギヤ１２の制動を解除する。一方、コントローラ６は電動機７を停止する運転条件にてブレーキ１６を作動させてリングギヤ１２の回転を制動する。
【００３４】
以上のように構成され、図２はエンジン回転速度と冷却ファン３の回転速度の関係を示す特性図である。
【００３５】
油圧モータ２１の停止時にブレーキ１６がリングギヤ１２の回転を制動する運転状態では、図２に２点鎖線で示すように、エンジン出力軸４と冷却ファン３は１対１の速度比で回転する。
【００３６】
油圧モータ２１の作動時にブレーキ１６によるリングギヤ１２の制動が解除される運転状態では、図２に実線で示すように、冷却ファン３の回転速度がエンジン出力軸４の回転速度より一定の比率で高められる。
【００３７】
このように油圧モータ２１の回転が遊星ギヤ機構１０を介して冷却ファン３に伝えられることにより冷却ファン３の回転速度を高められる。このため、冷却ファン３を大型化することなくエンジン１の冷却性を高められ、エンジン１の高出力化に対応することができる。
【００３８】
油圧モータ２１を停止しても冷却ファン３はエンジン１と共に回転するため、油圧モータのみによって冷却ファン３を駆動する構成に比べて、油圧モータ２１に要求される出力が小さくて済み、油圧モータ２１の小型化及び消費エネルギの低減がはかれる。
【００３９】
また、冷却ファン装置は、エンジン出力軸４と冷却ファン３が遊星ギヤ機構１０を介して同軸上に配置される構造のため、その軸方向の介装スペースが小さくて済み、エンジン出力軸に冷却ファンを直接連結する従来装置に対して冷却ファンの取付位置等を大幅に変更することなく容易に実施することができる。
【００４０】
次に図３に示す他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００４１】
油圧回路２３に油圧ポンプ２２から油圧モータ２１に給排される作動油の流れ方向を切換える方向切換弁２６を備える。方向切換弁２６は油圧モータ２１を正方向に回転させるポジションａと、油圧モータ２１を逆方向に回転させるポジションｂとを有する。
【００４２】
コントローラ６は冷却ファン３の回転速度をエンジン回転速度より高める増速条件で方向切換弁２６をポジションａに切換え、冷却ファン３の回転速度をエンジン回転速度より低くする減速条件で方向切換弁２６をポジションｂに切換える。こうして油圧モータ２１を正逆両方向に回転させることにより、図４に示すように、冷却ファン３の回転速度の調節範囲を拡大することができる。
【００４３】
次に図５に示す他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００４４】
油圧回路２３は油圧によりリングギヤ１２の回転を制動する機能として、方向切換弁２６に油圧モータ２１の回転を停止する遮断ポジションｃを設けるとともに、第一通路２４または第二通路２５に生じる油圧モータ２１の出口圧が所定値を超えて高まるのに伴って作動油を逃がすリリーフ弁２７が設けられ、このリリーフ弁２７をブレーキ機能として用いる。
【００４５】
コントローラ６はリングギヤ１２の回転を制動する条件で、方向切換弁２６を遮断ポジションｃに切換えて油圧モータ２１の回転を停止させる。これにより、リングギヤ１２の回転を制動する機械式ブレーキを廃止し、構造の簡素化がはかれる。
【００４６】
方向切換弁２６をポジションａから遮断ポジションｃに切換えるときに第一通路２４の作動油圧が所定値を超えて高まるとリリーフ弁２７が開弁し、第一通路２４の作動油がチェック弁３１及びリリーフ弁２７を介してタンクへ流出する一方、タンクからの作動油がチェック弁３３を介して第二通路２５へと流入し、リリーフ弁２７が付与する抵抗によって油圧モータ２１の回転を緩やかに停止させ、減速度を調節する機能が果たされる。
【００４７】
方向切換弁２６をポジションｂから遮断ポジションｃに切換えるときに第二通路２５の作動油圧が所定値を超えて高まると、リリーフ弁２７が開弁し、第二通路２５の作動油がチェック弁３２及びリリーフ弁２７を介してタンクへ流出する一方、タンクからの作動油がチェック弁３４を介して第一通路２４へと流入し、リリーフ弁２７が付与する抵抗によって油圧モータ２１の回転を緩やかに停止させる。
【００４８】
油圧ポンプ２２の吐出側にはリリーフ弁２８が介装され、ポンプ吐出圧が所定値を超えて上昇しないようになっている。
【００４９】
次に図６に示す他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００５０】
油圧回路２３はエンジン１の運転時に冷却ファン３の回転を止める機能として、油圧モータ２１の出口側と入口側を短絡する弁として、方向切換弁２９は第一通路２４と第二通路２５を短絡するポジションｂを有する。
【００５１】
コントローラ６は冷却ファン３の回転を止める条件で、方向切換弁２９をポジションｂに切換え、第一通路２４と第二通路２５を短絡する。これにより、リングギヤ１２の回転が自由になり、エンジン出力軸４がキャリア１４を回動させてもリングギヤ１２が回転することによりサンギヤ１１が回転せず、冷却ファン３の回転を止められる。
【００５２】
コントローラ６は冷却ファン３を回転させる条件で、方向切換弁２９をポジションａに切換え、第一通路２４と第二通路２５の短絡を遮断する。これにより、前記実施の形態と同様に方向切換弁２６のポジションを切換えて冷却ファン３の回転速度を増減できる。
【００５３】
次に図７に示す他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００５４】
油圧ポンプ２２は図示しない車両のパワステアリング装置の油圧源として用いられ、油圧ポンプ２２の吐出側に接続する通路４１はパワステアリング装置（ＰＳ）の油圧駆動回路へと延びている。通路４１から分岐する分岐通路４３が油圧モータ２１の油圧駆動回路へと延び、この分岐通路４３は優先弁４２を介して通路４１に接続される。
【００５５】
この場合、油圧ポンプ２２からパワステアリング装置に供給される作動油の余剰分が優先弁４２を介して油圧モータ２１へと供給される。図８に示すように、油圧ポンプ２２の吐出流量は電動機７の回転速度に比例して増える。電動機７の回転速度が所定値Ａに達すると、パワステアリング装置に必要な作動油の流量ＱＡが得られる場合に、冷却ファン３の回転速度を高めようとすると、電動機７の回転速度を所定値Ｂまで高めることにより、優先弁４２を介して余剰作動油が油圧モータ２１へと導かれ、冷却ファン装置に必要な流量ＱＢ−ＱＡが供給される。
【００５６】
このようにして冷却ファン装置とパワステアリング装置の両方で油圧ポンプ２２を用いることにより、車両に搭載される油圧源の構造を簡素化し、消費エネルギの低減がはかれる。
【００５７】
次に図９に示す他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００５８】
油圧ポンプ２２は図示しない車両のパワステアリング装置及び他の補機の油圧源として用いられ、油圧ポンプ２２の吐出側に接続する通路４１はパワステアリング装置（ＰＳ）の油圧駆動回路へと延びている。通路４１から分岐する分岐通路４５が他の補機の油圧駆動回路へと延び、この分岐通路４５は優先弁４６を介して通路４１に接続される。さらに、分岐通路４５から分岐する分岐通路４７が油圧モータ２１の油圧駆動回路へと延び、この分岐通路４７は優先弁４８を介して分岐通路４５に接続される。
【００５９】
この場合、油圧ポンプ２２からパワステアリング装置に供給される作動油の余剰分が優先弁４７を介して補機へと供給され、さらに補機に供給される作動油の余剰分が優先弁４８を介して油圧モータ２１へと供給される。図１０に示すように、油圧ポンプ２２の吐出流量は電動機７の回転速度に比例して増える。電動機７の回転速度が所定値Ａに達すると、パワステアリング装置に必要な作動油の流量ＱＡが得られ、電動機７の回転速度が所定値Ｂに達すると、パワステアリング装置に必要な作動油の流量ＱＢが得られる場合に冷却ファン３の回転速度を高めようとすると、電動機７の回転速度を所定値Ｃまで高めることにより、冷却ファン装置に必要な流量ＱＣ−ＱＢ−ＱＡが得られる。
【００６０】
このようにして冷却ファン装置とパワステアリング装置及び他の補機の間で油圧ポンプ２２を用いることにより、車両に搭載される油圧源の構造を簡素化し、消費エネルギの低減がはかれる。
【００６１】
次に図１１に示す他の実施の形態を説明する。なお、前記実施の形態と同一構成部には同一符号を付す。
【００６２】
速度調節ギヤ１５を回転駆動するアクチュエータとして速度調節ギヤ１５を直接駆動する電動機７を設け、リングギヤ１２の回転を制動するブレーキ１６を設ける。
【００６３】
電動機７の作動はコントローラ６によって制御される。コントローラ６はエンジン１の運転条件に応じて、電動機７を作動させるとともに、ブレーキ１６によるリングギヤ１２の制動を解除する。このように電動機７の回転が遊星ギヤ機構１０を介して冷却ファン３に伝えられることにより冷却ファン３の回転速度を高められる。一方、コントローラ６は電動機７を停止する運転条件にてブレーキ１６を作動させてリングギヤ１２の回転を制動する。
【００６４】
電動機７が速度調節ギヤ１５を直接駆動するため、油圧回路等を廃止することが可能となり、構造の簡素化及び消費エネルギの低減がはかれる。
【００６５】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す冷却ファン装置のシステム図。
【図２】同じくエンジン回転速度と冷却ファンの回転速度の関係を示す特性図。
【図３】他の実施の形態を示す冷却ファン装置のシステム図。
【図４】同じくエンジン回転速度と冷却ファンの回転速度の関係を示す特性図。
【図５】他の実施の形態を示す冷却ファン装置のシステム図。
【図６】他の実施の形態を示す冷却ファン装置のシステム図。
【図７】他の実施の形態を示す冷却ファン装置のシステム図。
【図８】同じく電動機の回転速度とポンプの吐出流量の関係を示す特性図。
【図９】他の実施の形態を示す冷却ファン装置のシステム図。
【図１０】同じく電動機の回転速度とポンプの吐出流量の関係を示す特性図。
【図１１】他の実施の形態を示す冷却ファン装置のシステム図。
【符号の説明】
１  エンジン
３  冷却ファン
４  エンジン出力軸
６  コントローラ
７  電動機
１０  遊星ギヤ機構
１１  サンギヤ
１２  リングギヤ
１３  プラネットギヤ
１４  キャリア
１５  速度調節ギヤ
１６  ブレーキ
２２  油圧ポンプ
２６  方向切換弁
４３  分岐通路
４７  分岐通路
【図１】
2004285988.tif 000003
【図２】
2004285988.tif 000004
【図３】
2004285988.tif 000005
【図４】
2004285988.tif 000006
【図５】
2004285988.tif 000007
【図６】
2004285988.tif 000008
【図７】
2004285988.tif 000009
【図８】
2004285988.tif 000010
【図９】
2004285988.tif 000011
【図１０】
2004285988.tif 000012
【図１１】
2004285988.tif 000013