(57)【要約】【課題】エンジンが低回転領域で動作して、冷却水温度が一定の温度以下である時に、ヒータスイッチがオン動作すれば、ウォータポンプの駆動速度を減少して、冷却水の循環速度を減少するように制御して、冷却水の温度上昇速度の促進により暖房機能が改善するようにした、暖房性能改善のためのウォータポンプ速度可変装置を提供する。【解決手段】本発明は、暖房性能改善のためのウォータポンプ速度可変装置に関し、特に、ウォータポンププーリを作動外径を可変できる可変プーリで実現したり、ポンプ駆動軸の途中にインペラに伝達する回転力を可変させる油圧クラッチを設け、エンジンを低回転領域で動作して、冷却水温度が一定の温度以下である時に、ヒータスイッチをオン動作すれば、ウォータポンプの駆動速度を減少して、冷却水の循環速度が減少するように制御して、冷却水の温度上昇速度促進により暖房機能を改善するようにした。【選択図】図１
2005127303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォータポンプの駆動軸外周縁にスライディング可能に形成した一対の第１及び第２本体からなり、前記一対の本体の間の空間にクランクプーリと連結するためのベルトを巻いた可変プーリと；
前記可変プーリの両側に設置され、前記可変プーリの本体の幅を狭めたり広げたりするようにスライディング駆動して、第１及び第２本体の間の空間の広さにより可変プーリの作動外径を可変して、駆動軸の回転速度を増加または減少するように制御するアクチュエータと；
ヒータスイッチ及びエンジン作動状態により前記アクチュエータを駆動すＥＣＵと；を含むことを特徴とする、暖房性能改善のためのウォータポンプ速度可変装置。
【請求項２】
前記ＥＣＵは、
ヒータスイッチがオン状態で、エンジンを設定回転数以下で駆動する時、可変プーリの作動外径が増加するように前記アクチュエータを制御することを特徴とする、請求項１に記載の暖房性能改善のためのウォータポンプ速度可変装置。
【請求項３】
前記ＥＣＵは、ヒータスイッチがオン状態で、エンジンを設定回転数以下で駆動する条件であっても、水温センサーが感知する冷却水温が設定温度以上であれば、アクチュエータを駆動せずに可変プーリの作動外径が小さい状態を維持するようにアクチュエータを制御することを特徴とする、請求項１に記載の暖房性能改善のためのウォータポンプ速度可変装置。
【請求項４】
クランクプーリとベルトで連結したポンププーリと、前記ポンププーリにより伝達した回転力でインペラを回転させるポンプ駆動軸とを含んでいて、
供給するオイル量により動力伝達率を可変して、インペラの回転速度を制御するクラッチを前記ポンプ駆動軸に設け、
オイルファンとクラッチとの間にオイル供給通路とオイルドレーン通路とを連結形成し、
前記オイル供給通路にオイルポンピング用オイルポンプを形成し、オイル供給通路とオイルドレーン通路とに各々オイル供給及び排出する量を制御する第１及び第２ソレノイドバルブを設け、
エンジンの運転条件により第１及び第２ソレノイドバルブを選択的に駆動させる制御手段を含んで構成することを特徴とする、暖房性能改善のためのウォータポンプ速度可変装置。
【請求項５】
前記クラッチが、
密閉したクラッチハウジング内部にポンププーリと連結する駆動円板と、インペラ側と連結する従動円板とを一定の間隙を有して対向するように配置し、クラッチハウジングの一端にオイル供給通路とオイルドレーン通路とを連結して、オイル供給通路を通じて供給するオイル量により、駆動円板の回転力を従動円板に伝達する比率が比例的に増減するように構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の暖房性能改善のためのウォータポンプ速度可変装置。
【請求項６】
前記制御手段が、
冷却水温度を感知する水温センサーと；
ヒータスイッチがオン状態で、エンジンが低回転で駆動する時に、水温センサーで感知した冷却水温度が一定の温度以下であれば、暖房性能向上のためにオイルドレーン通路に形成した第２ソレノイドバルブを開放し、クラッチハウジング内部のオイルを排出して、インペラの回転速度を減少するように制御するＥＣＵと；から構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の暖房性能改善のためのウォータポンプ速度可変装置。
【請求項７】
前記オイル供給通路とオイルドレーン通路とを通じて、供給及び排出するオイル量を感知する第１及び第２油量計をさらに含み、
ＥＣＵは、第１及び第２油量計で感知するオイル量情報により、クラッチハウジングに供給および排出するオイル量を調節するために前記ソレノイドバルブを制御することを特徴とする、請求項４に記載の暖房性能改善のためのウォータポンプ速度可変装置。
【請求項８】
前記オイル供給通路とオイルドレーン通路とを通じて、供給及び排出するオイル量を感知する第１及び第２油量計をさらに含み、
ＥＣＵは、第１及び第２油量計で感知するオイル量情報により、クラッチハウジングに供給および排出するオイル量を調節するために前記ソレノイドバルブを制御することを特徴とする、請求項６に記載の暖房性能改善のためのウォータポンプ速度可変装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暖房性能改善のためのウォータポンプ速度可変装置に関し、特に、エンジンが低回転領域で動作し、冷却水温度が一定温度以下である時に、ヒータスイッチをオン動作すると、ウォータポンプの駆動速度を減少して、冷却水の循環速度を減少させ、冷却水の温度上昇速度促進により暖房機能を改善するようにした、暖房性能改善のためのウォータポンプ速度可変装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンには、クランクプーリから伝えられた回転力により駆動し、エンジン内部に冷却水を強制循環させるウォータポンプを設けている。このようなウォータポンプは、エンジン回転数に比例した速度で作動する。
【０００３】
一般に、車両の暖房機能は、冷却水の温度と密接な関係を有する。ヒータスイッチをオン動作した場合に、冷却水温度が高ければ、車内に暖かい空気を迅速に供給できるが、冷却水温度が低ければ、冷却水温度が上昇するまで車内には冷たい空気を供給する。
エンジンを低回転領域で運転している間は、冷却水の温度が急速に上昇しないため、暖房機能の応答速度が遅くなる。
【０００４】
より迅速に室内に暖かい空気を供給することができるように、従来は車内に送風する空気を人為的に加熱する別途の加熱装置を吸気循環ダクト内に設置することもあった。このように別途の加熱装置を吸気循環ダクト内に設置するのは、空間的な側面や費用的な側面から効率が悪い。また、加熱装置の駆動のために別途に消費するエネルギーは、エンジンに負荷として作用するので、エンジンの燃費が悪化する。
【０００５】
特許文献１には、ウォータポンプの回転数を変える方法として、流体継手内部の流体の粘性度を電気的に変える方法が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−１５９８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので、ウォータポンププーリの作動外径を可変する可変プーリで実現する、または、ポンプ駆動軸の途中にインペラに伝える回転力を可変させることができる油圧クラッチを設けることにより、エンジンが低回転領域で動作して、冷却水温度が一定の温度以下である時に、ヒータスイッチをオン動作すると、ウォータポンプの駆動速度を減少して、冷却水の循環速度を減少して、冷却水の温度上昇速度を促進することにより暖房機能を改善するようにした、ウォータポンプ速度可変装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的の達成のために、本発明は第１実施例として、ウォータポンプの駆動軸外周縁にスライディング可能に形成した一対の第１及び第２本体からなり、前記一対の本体の間の空間にクランクプーリと連結するためのベルトを巻いた可変プーリと；前記可変プーリの両側に設置され、前記可変プーリの本体の幅を狭めたり広げたりするようにスライディング駆動して、第１及び第２本体の間の空間の広さにより可変プーリの作動外径を可変して、駆動軸の回転速度を増加または減少するようにするアクチュエータと；ヒータスイッチ及びエンジン作動状態により前記アクチュエータを駆動するＥＣＵと；を含むことを特徴とする。
【０００８】
前記ＥＣＵは、ヒータスイッチがオン状態で、エンジンを設定回転数以下で駆動する時、可変プーリの作動外径が増加するように前記アクチュエータを駆動するのが好ましい。
【０００９】
前記ＥＣＵは、ヒータスイッチがオン状態で、エンジンを設定回転数以下で駆動する条件であっても、水温センサーが感知する冷却水温が設定温度以上であれば、アクチュエータを駆動させずに可変プーリの作動外径が小さい状態を維持するようにアクチュエータを制御することを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２実施例として、クランクプーリとベルトで連結したポンププーリと、前記ポンププーリにより伝達した回転力でインペラを回転させるポンプ駆動軸とを含んでいて、供給するオイル量により動力伝達率を可変して、インペラの回転速度を制御するクラッチを前記ポンプ駆動軸に設け、オイルファンとクラッチとの間にオイル供給通路とオイルドレーン通路とを連結形成し、前記オイル供給通路にオイルポンピング用オイルポンプを設け、オイル供給通路とオイルドレーン通路とに各々オイル供給及び排出する量を制御する第１及び第２ソレノイドバルブを形成し、エンジンの運転条件により第１及び第２ソレノイドバルブを選択的に駆動させる制御手段を含んで構成することを特徴とする。
【００１１】
前記クラッチが、密閉したクラッチハウジング内部にポンププーリと連結する駆動円板と、インペラ側と連結する従動円板とを一定の間隙を有して対向するように配置し、クラッチハウジングの一端にオイル供給通路とオイルドレーン通路とを連結して、オイル供給通路を通じて供給するオイル量により、駆動円板の回転力を従動円板に伝達する比率が比例的に増減するように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
前記制御手段が、冷却水温度を感知する水温センサーと；ヒータスイッチがオン状態で、エンジンが低回転で駆動する時に、水温センサーで感知した冷却水温度が一定の温度以下であれば、暖房性能向上のためにオイルドレーン通路に形成した第２ソレノイドバルブを開放し、クラッチハウジング内部のオイルを排出して、インペラの回転速度を減少するように制御するＥＣＵと；から構成することを特徴とする。
【００１３】
前記オイル供給通路とオイルドレーン通路とを通じて、供給及び排出するオイル量を感知する第１及び第２油量計をさらに含み、ＥＣＵは、第１及び第２油量計で感知するオイル量情報により、クラッチハウジングに供給および排出するオイル量を調節するために前記ソレノイドバルブを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、エンジン運転条件によりウォータポンプの動作速度を可変することにより、必要時に冷却水の温度上昇速度を促進して暖房機能を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１乃至図５を参照して本発明の第１実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１に示すように、本発明の第１実施例によると、ウォータポンプ速度可変装置はクランクプーリ１とウォータポンプのポンププーリとをベルト９で連結し、前記ウォータポンプのポンププーリを、図１のように、作動外径が可変できる可変プーリ５により構成し、可変プーリ５の作動外径が減少すればウォータポンプの駆動速度が増加し、可変プーリ５の作動外径が増加すればウォータポンプの駆動速度が減少するように制御する。なおクランクプーリ１と可変プーリ５との間には、可変プーリ５の作動外径の可変によるベルト９の張力調節のためのオートテンショナ２を形成する。
【００１７】
前記可変プーリ５は、図２に示すように、ウォータポンプの駆動軸３の外周面に一定間隔でストッパー４を外向きに突出形成し、前記ストッパー４の間に一対の第１本体６と第２本体７とをスライディング可能に構成する。
【００１８】
前記第１及び第２本体６、７の間の空間にベルト９を巻き、本体６、７の間の空間の幅によりベルト９を巻く高さを低くしたり高くしたりする。
【００１９】
本体６、７の間の空間の広さが狭くなると、ベルト９を巻く高さが高くなり、可変プーリ５の作動外径が大きくなり、駆動軸３の回転速度が減少する。第１及び第２本体６、７の間の空間の広さが広くなると、ベルト９を巻く高さが低くなって、可変プーリ５の作動外径が小さくなり駆動軸３の回転速度が増加する。
【００２０】
一方、前記第１及び第２本体６、７とストッパー４との間には、本体６、７をスライディング駆動させるアクチュエータ８を設けるが、このアクチュエータ８は、油圧または空気圧により作動して、第１及び第２本体６、７をスライディング駆動させる。前記アクチュエータ８は、ＥＣＵ１１の制御により選択的に駆動できる。
【００２１】
設定したエンジン運転条件を満たす場合、つまり、ヒータスイッチ１０がオン状態で、エンジンが低回転領域で駆動する時、水温センサー１２で感知する冷却水温度が一定の温度以下であれば、前記ＥＣＵ１１は、前記アクチュエータ８を駆動して、可変プーリ５の本体６、７の幅が狭くなるように、可変プーリ５の作動外径が増加するように制御する。
【００２２】
図３に示すように、ＥＣＵ１１は、冷却水温度に反比例するように前記アクチュエータ８を制御して、ポンププーリの作動外径を増・減する。
【００２３】
前記可変プーリ５の作動外径が増加すれば、それだけウォータポンプの駆動軸３の回転速度が減少するので、エンジン内部を循環する冷却水の循環速度が減少する。したがって、冷却水温度が急速に上昇し、これによりヒータコアに供給する冷却水温度が急速に上昇するので、車内に暖かい空気を迅速に供給することができる。
【００２４】
ポンププーリの作動外径を図３に示すように制御するための前記ＥＣＵ１１のアクチュエータ８制御値は、データベース１３にマップテーブル形態で保存する。前記データベース１３に保存する好ましいマップテーブルの具体的な値は、実験により当業者が自明に定めることができる。
【００２５】
冷却水の温度が一定温度以上に上昇したり、またはエンジン回転が中高速に上昇すると、前記ＥＣＵ１１は、アクチュエータ８を元来の状態、つまり可変プーリ５の第１及び第２本体６、７の間が広がるように制御して、可変プーリ５の作動外径を減少するように制御する。
【００２６】
エンジンを低回転で駆動する条件で、ヒータスイッチがオン動作しても、冷却水の温度が一定の温度（暖房機能が実現できる温度）以上であれば、前記ＥＣＵ１１は、アクチュエータ８を駆動させずに可変プーリ５の作動外径が小さい状態を維持するようにアクチュエータを制御する。
【実施例２】
【００２７】
以下、本発明の第２実施例について詳細に説明する。
【００２８】
図６乃至図８は本発明の第２実施例を示したものである。
【００２９】
図６に示すように、本発明の第２実施例によると、ウォータポンプには、クランクプーリとベルトで連結するポンププーリ２３を設け、前記ポンププーリ２３とインペラ２０とを連結するポンプ駆動軸２１を含む。
【００３０】
前記ポンプ駆動軸２１の途中にインペラ２０に伝達する回転動力を可変させるクラッチ２２を設け、前記クラッチ２２に駆動用オイルを供給するオイル供給手段２９と、エンジン運転条件により前記オイル供給手段２９を制御してクラッチ２２に供給するオイル量を調節する制御手段とを備える。
【００３１】
前記クラッチ２２は、密閉したクラッチハウジング２４内部に、ポンププーリ２３と連結する駆動円板２５と、インペラ２０側と連結して前記駆動円板２５に対向するように配置する従動円板２６とを含む。駆動円板２５と従動円板２６との間には、一定の間隙のオイル流動通路２７を形成する。つまり、オイル流動通路２７に供給するオイル量により、駆動円板２５から従動円板２６への動力伝達率が比例的に増減するのである。
【００３２】
前記オイル供給手段２９は、オイルファン２８とクラッチ２２のクラッチハウジング２４との間に各々形成したオイル供給通路３０とオイルドレーン通路３４とを含む。前記オイル供給通路３０にはオイルポンピング用オイルポンプ３１を設け、オイル供給通路３０とオイルドレーン通路３４とにはオイルが供給及び排出するオイル量を制御する第１及び第２ソレノイドバルブ３２、３５を各々設ける。
【００３３】
前記クラッチ２２に供給または排出するオイル量を制御するために、前記制御手段は、前記第１及び第２ソレノイドバルブ３２、３５のオン／オフ動作を制御する。
【００３４】
前記制御手段は、オイル供給通路３０とオイルドレーン通路３４とを通じて供給及び排出するオイル量を感知する第１及び第２油量計３３、３６と；冷却水温度を感知する水温センサー３７と；ＥＣＵ３８とを含む。
【００３５】
前記ＥＣＵ３８は、ヒータスイッチがオン状態で、エンジンが低回転で駆動する時に、水温センサー３７で感知した冷却水温度が規定の温度以下であれば、暖房性能が向上するように、オイルドレーン通路３４に設けた第２ソレノイドバルブ３５をオン動作により開放して、クラッチハウジング２４内部のオイルが排出するように制御する。また、前記ＥＣＵ３８は、冷却水温度が一定の温度以上であり、エンジンが中高速回転で駆動する時に、第２ソレノイドバルブ３５をオフ動作により閉塞してオイルが排出しないようにすると同時に、第１ソレノイドバルブ３２をオン動作により開放してクラッチ２２内部に多量のオイルを供給するように制御する。
【００３６】
第１または第２ソレノイドバルブ３２、３５をオン動作により開放して、クラッチハウジング２４内部にオイルを供給または排出すると、前記ＥＣＵ３８は、第１及び第２油量計３３、３６により感知するオイル量情報により、クラッチハウジング２４内部に存在するオイル量を演算し、その演算した情報により、第１及び第２ソレノイドバルブ３２、３５のオン／オフ動作を制御する。
【００３７】
クラッチハウジング２４から排出するオイル量が多くなりすぎると、クラッチハウジング２４内部のオイルが完全に排出する場合が発生するので、ＥＣＵ３８は、第１及び第２油量計３３、３６で感知するオイル量情報によりクラッチハウジング２４内部に残っているオイル量を演算して、適正量のオイルが残っている時に、第２ソレノイドバルブ３５をオフ動作して適正量のオイルを維持し、過度にオイルが排出しないように制御する。
【００３８】
前記説明のように、本発明の第２実施例は、正常な条件である時に第１ソレノイドバルブ３２をオン動作により開放してクラッチハウジング２４内部に適正量のオイルを供給してクラッチ２２がポンププーリ２３の回転力をそのままインペラ２０に伝達するようにする。
【００３９】
ヒータスイッチがオン状態で、エンジンが低回転で駆動する時に、冷却水温度が基準値以下であれば、第２ソレノイドバルブ３５をオン動作により開放してクラッチハウジング２４内部に少量のオイルが存在するようにして、クラッチ２２がポンププーリ２３の回転力を減少してインペラ２０に伝達するようにして、冷却水循環速度を減速することより冷却水温度を急速に上昇させて暖房性能を早期に実現する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施例を示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施例に適用した可変プーリを示す断面図である。
【図３】本発明の可変プーリ作動外径と冷却水温度との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第１実施例に適用した制御手段を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施例の制御過程を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施例によるウォータポンプの断面図である。
【図７】本発明の第２実施例に適用した制御手段を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２実施例の制御過程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１  クランクプーリ
２  オートタンショナ
３  駆動軸
４  ストッパー
５  可変プーリ
６  第１本体
７  第２本体
８  アクチュエータ
９  ベルト
１０  ヒータスイッチ
１１  ＥＣＵ
１２  水温センサー
１３  データベース
２０  インペラ
２１  ポンプ駆動軸
２２  クラッチ
２３  ポンププーリ
２４  クラッチハウジング
２５  駆動円板
２６  従動円板
２７  オイル流動通路
２８  オイルファン
２９  オイル供給手段
３０  オイル供給通路
３１  オイルポンプ
３２  第１ソレノイドバルブ
３３  第１油量計
３４  オイルドレーン通路
３５  第２ソレノイドバルブ
３６  第１油量計
３７  水温センサー
３８  ＥＣＵ
【図１】
2005127303.tif 000003
【図２】
2005127303.tif 000004
【図３】
2005127303.tif 000005
【図４】
2005127303.tif 000006
【図５】
2005127303.tif 000007
【図６】
2005127303.tif 000008
【図７】
2005127303.tif 000009
【図８】
2005127303.tif 000010