JP2000303837A - 冷却用ファンの駆動制御装置 - Google Patents

冷却用ファンの駆動制御装置

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JP2000303837A
JP2000303837A JP11115501A JP11550199A JP2000303837A JP 2000303837 A JP2000303837 A JP 2000303837A JP 11115501 A JP11115501 A JP 11115501A JP 11550199 A JP11550199 A JP 11550199A JP 2000303837 A JP2000303837 A JP 2000303837A
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    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
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  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】油圧源で冷却用ファンを駆動する場合に、最適
なエネルギー効率で駆動でき、騒音を最小にする制御を
なし得る。 【解決手段】冷却水温度検出手段23で検出された温度
Tcに対応する目標ファン回転数FAN RPMが設定され
る。そして容量制御手段(コントローラ47、EPC弁
40)によって、冷却用ファン8のファン回転数Nが上
記目標ファン回転数FAN RPMになるように、油圧ポン
プ2(または油圧モータ7)の容量2aが制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は冷却用ファンを駆動
する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】建設機械などの油圧駆動機械ではエンジ
ンによって油圧ポンプが駆動され、油圧ポンプから吐出
された作動圧油が操作弁を介して油圧シリンダなどの油
圧アクチュエータに供給される。これにより作業機が作
動することになる。
【0003】エンジンや作動油には冷却が必要である。
【0004】エンジンの冷却には主として水冷式の冷却
装置が用いられる。すなわちエンジン本体に設けられた
ウオータジェケットにクーラント(冷却水)を循環させ
ることで冷却が行われる。ウオータジャケット内で熱く
なったクーラントはラジエタに導かれて冷却され、冷や
されたクーラントは再びウオータジャケットに戻され
る。
【0005】作動圧油の冷却は作動圧油をオイルクーラ
に導くことで行われる。油圧回路内のエネルギー損失は
熱として作動圧油に伝導する。クーラントと同様に作動
圧油はオイルクーラへ導かれて冷却され、冷やされた作
動圧油は再び油圧回路に戻される。
【0006】ラジエータとオイルクーラは共に、冷却用
ファンによって発生する風によって冷やされる。大抵の
場合冷却用ファンの発生する風の通路にオイルクーラ、
ラジエータが順に設置される。その具体的配置は常に冷
却効率が考慮される。
【0007】この冷却用ファンはエンジンの駆動軸に取
り付けられている。このため冷却用ファンの回転数はエ
ンジン回転数に応じたものになる。
【0008】エンジンと冷却用ファンは設置スペースの
問題から自由にレイアウトしたいとの要請がある。この
ため冷却用ファンをエンジンから独立させるという対策
がとられる。このことは特開平6−58145号公報に
示されている。
【0009】この公報には、エンジンとは別体のファン
駆動用の可変容量型油圧ポンプとファン駆動用の固定容
量型油圧モータを配設しファン駆動用の可変容量型油圧
ポンプから吐出される圧油をファン駆動用の固定容量型
油圧モータに供給して冷却用ファンを駆動する発明が記
載されている。
【0010】この場合可変容量型油圧ポンプの斜板を制
御するファン駆動専用の電磁制御弁が設けられる。そし
てクーラントの温度が3段階の温度範囲のうちのいずれ
かの温度範囲に属しているかに応じて、上記電磁制御弁
の電磁ソレノイドに対して制御信号が加えられ、冷却用
ファンの回転数が3段階に切り換えられる。
【0011】また特開昭63−124820号公報にみ
られる技術が採用されている。
【0012】この公報には、エンジンとは別体のファン
駆動用の固定容量型油圧ポンプとファン駆動用の固定容
量型油圧モータとを設け、ファン駆動用の固定容量型油
圧ポンプから吐出される圧油を、流量制御弁を介してフ
ァン駆動用の固定容量型油圧モータに供給して冷却用フ
ァンを駆動する発明が記載されている。
【0013】この場合固定容量型油圧ポンプはエンジン
の回転数の大きさに応じた流量の圧油を吐出する。そし
て流量制御弁の開度を制御することによって固定容量型
油圧ポンプから固定容量型油圧モータへ供給される圧油
の流量が制御され、冷却用ファンの回転数が制御され
る。
【0014】また近年建設機械では騒音低減のためにフ
ァン回転数を下げたい、エネルギーロスを低減させたい
という要請がある。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】上記公報記載の発明は
いずれも、エンジンとは別体の油圧ポンプを駆動源とし
て冷却用ファンを駆動している。このため冷却用ファ
ン、ラジエータ、オイルクーラその他機器の配置の自由
度が増しエンジンの遮蔽と冷却用ファンによる冷却が両
立する。しかし次のような問題点を有している。
【0016】すなわち上記特開平6−58145号公報
記載の発明の制御は、クーラントの温度が3段階の温度
範囲のいすれかに属しているかに応じて、冷却用ファン
の回転数を3段階に制御するものでしかない。このため
クーラントは最適なエネルギー効率で冷却されるとは限
らない。また冷却用ファン自体で発生する音が必要以上
に大きくなる。すなわち冷却用ファンの回転数を3段階
に変化させているので、冷却に必要十分な回転数以上で
冷却用ファンが回転している場合もある。このため冷却
に必要十分な回転数に対し増加した回転数分だけエネル
ギーロスが生じる。またその回転数増加分だけ冷却用フ
ァンで騒音が発生する。
【0017】また上記特開昭63−124820号公報
記載の発明の制御は、固定容量型油圧ポンプから固定容
量型油圧モータへ供給される圧油を、流量制御弁の開度
を制御することによって制御するものでしかない。この
ため圧油を流量制御弁からタンクへ環流することにより
エネルギーロスが生じる。
【0018】すなわち固定容量型油圧ポンプから吐出さ
れる圧油の流量はエンジンの回転数の上昇に応じて大き
くなるため、エンジン回転数が大きいときには多量の圧
油が流量制御弁で制限されタンクへ環流される。このよ
うにエンジン回転数が高いときにはタンクへの環流量が
大きくなり、エネルギーロスが生じる。
【0019】そこで本発明は、油圧源で冷却用ファンを
駆動する場合に、最適なエネルギー効率で駆動でき、騒
音を最小にする制御をなし得ることを解決課題とするも
のである。
【0020】
【課題を解決するための手段および効果】そこで本発明
の第1発明では、駆動源(1)によって駆動される油圧
ポンプ(2)と、前記駆動源(1)の冷却水を冷却する
冷却用ファン(8)と、前記油圧ポンプ(2)から吐出
された圧油によって作動され前記冷却用ファン(8)を
回転させる油圧モータ(7)とを備えた冷却用ファンの
駆動制御装置において、前記冷却水の温度を検出する冷
却水温度検出手段(23)と、前記冷却水温度検出手段
(23)で検出された温度に対応する目標ファン回転数
を設定する目標ファン回転数設定手段(50)と、前記
冷却用ファン(8)のファン回転数と前記目標ファン回
転数設定手段(50)で設定された目標ファン回転数と
の差に応じて、前記油圧ポンプ(2)または油圧モータ
(7)の容量(2a)を制御する容量制御手段(47、
40)とを備えたことを特徴とする。
【0021】第1発明を図1、図2を参照して説明す
る。
【0022】第1発明によれば、冷却水温度検出手段2
3で検出された温度Tcに対応する目標ファン回転数F
AN RPMが設定される。そして容量制御手段(コントロ
ーラ47、EPC弁40)によって、冷却用ファン8の
ファン回転数Nが上記目標ファン回転数FAN RPMにな
るように、油圧ポンプ2(または油圧モータ7)の容量
2aが制御される。
【0023】第1発明によれば、現在の冷却水の温度T
cから冷却に必要十分な目標ファン回転数FAN RPMが
定められ、冷却用ファン8がこの目標ファン回転数FA
N RPMで回転される。
【0024】このため冷却水は最適なエネルギー効率で
冷却される。また冷却用ファン自体で発生する音が必要
以上に大きくなることもない。すなわち冷却用ファンの
回転数は冷却に必要十分な回転数になるように無段階に
変化するので、冷却に必要十分な回転数以上で冷却用フ
ァンが回転することはない。このため冷却に必要十分な
回転数以上に回転数が増加することなくエネルギーロス
が生じない。また冷却用ファンで騒音が発生することも
ない。さらに流量制御弁で流量を制限しタンクへ環流す
ることもないので、余剰流量によるエネルギーロスも生
じない。
【0025】このように第1発明によれば、油圧源で冷
却用ファンを駆動する場合に、最適なエネルギー効率で
駆動でき、騒音を最小にする制御をなし得る。
【0026】また第2発明では、駆動源(1)によって
駆動される油圧ポンプ(2)と、前記駆動源(1)によ
って作動する機器(43)の作動油を冷却する冷却用フ
ァン(8)と、前記油圧ポンプ(2)から吐出された圧
油によって作動され前記冷却用ファン(8)を回転させ
る油圧モータ(7)とを備えた冷却用ファンの駆動制御
装置において、前記作動油の温度を検出する作動油温度
検出手段(45)と、前記作動油温度検出手段(45)
で検出された温度に対応する目標ファン回転数を設定す
る目標ファン回転数設定手段(50)と、前記冷却用フ
ァン(8)のファン回転数と前記目標ファン回転数設定
手段(50)で設定された目標ファン回転数との差に応
じて、前記油圧ポンプ(2)または油圧モータ(7)の
容量(2a)を制御する容量制御手段(47、40)と
を備えたことを特徴とする。
【0027】第2発明は、第1発明の冷却水を冷却する
冷却用ファン8を、作動油を冷却する冷却用ファン8に
置き換えたものである。
【0028】第2発明によれば、第1発明と同様の効果
が得られる。
【0029】また第3発明では、駆動源(1)によって
駆動される油圧ポンプ(2)と、前記駆動源(1)の冷
却水を冷却するとともに当該駆動源(1)によって作動
する機器(43)の作動油を冷却する冷却用ファン
(8)と、前記油圧ポンプ(2)から吐出された圧油に
よって作動され前記冷却用ファン(8)を回転させる油
圧モータ(7)とを備えた冷却用ファンの駆動制御装置
において、前記冷却水の温度を検出する冷却水温度検出
手段(23)と、前記作動油の温度を検出する作動油温
度検出手段(45)と、前記冷却水温度検出手段(2
3)で検出された冷却水温度に対応する第1の目標ファ
ン回転数と、前記作動油温度検出手段(45)で検出さ
れた作動油温度に対応する第2の目標ファン回転数のう
ちで高い方の回転数を目標ファン回転数として設定する
目標ファン回転数設定手段(50)と、前記冷却用ファ
ン(8)のファン回転数と前記目標ファン回転数設定手
段(50)で設定された目標ファン回転数との差に応じ
て、前記油圧ポンプ(2)または油圧モータ(7)の容
量(2a)を制御する容量制御手段(47、40)とを
備えたことを特徴とする。
【0030】第3発明を図1、図2を参照して説明す
る。
【0031】第3発明によれば、冷却水温度検出手段2
3で検出された冷却水温度Tcに対応する第1の目標フ
ァン回転数と、作動油温度検出手段45で検出された作
動油温度Ttcに対応する第2の目標ファン回転数のうち
で高い方の回転数が目標ファン回転数FAN RPMとして
設定される。そして容量制御手段(コントローラ47、
EPC弁40)によって、冷却用ファン8のファン回転
数Nが上記目標ファン回転数FAN RPMになるように、
油圧ポンプ2(または油圧モータ7)の容量2aが制御
される。なお駆動源1によって作動する機器43の作動
油とは、トルクコンバータ43や作業機を駆動する油圧
シリンダなどの作動油を含む概念である。
【0032】第3発明によれば、現在の冷却水の温度T
c、作動油の温度Ttcから冷却に必要十分な目標ファン
回転数FAN RPMが定められ、冷却用ファン8がこの目
標ファン回転数FAN RPMで回転される。
【0033】このため冷却水および作動油は最適なエネ
ルギー効率で冷却される。また冷却用ファン自体で発生
する音が必要以上に大きくなることもない。すなわち冷
却用ファンの回転数は冷却に必要十分な回転数になるよ
うに無段階に変化するので、冷却に必要十分な回転数以
上で冷却用ファンが回転することはない。このため冷却
に必要十分な回転数以上に回転数が増加することなくエ
ネルギーロスが生じない。また冷却用ファンで騒音が発
生することもない。さらに流量制御弁で流量を制限しタ
ンクへ環流することもないので、余剰流量によるエネル
ギーロスも生じない。
【0034】このように第3発明によれば、油圧源で冷
却用ファンを駆動する場合に、最適なエネルギー効率で
駆動でき、騒音を最小にする制御をなし得る。
【0035】さらに第3発明によれば、冷却水と作動油
のうちで冷却が不足している方の冷却媒体に合わせて冷
却に必要十分な目標ファン回転数FAN RPMが定めら
れ、冷却用ファン8がこの目標ファン回転数FAN RPM
で回転されるので、冷却用ファン8で冷却水と作動油の
両方を冷却する場合でもいずれか一方の冷却が不足する
事態を回避することができる。
【0036】また第4発明では、第1発明または第2発
明または第3発明において、前記冷却用ファン(8)の
回転数を検出するファン回転数検出手段(36)を備
え、前記容量制御手段(47、40)は、前記目標ファ
ン回転数設定手段(50)で設定された目標ファン回転
数と、前記ファン回転数検出手段(36)で検出された
ファン回転数との偏差に応じて、前記油圧ポンプ(2)
または油圧モータ(7)の容量(2a)を制御すること
を特徴とする。
【0037】第4発明を図1を参照して説明する。
【0038】第4発明によれば、第1発明、第2発明、
第3発明と同様の効果が得られる。
【0039】さらに第4発明によれば、目標ファン回転
数と、ファン回転数検出手段36で検出されたファン回
転数との偏差がなくなるように、油圧ポンプ2(または
油圧モータ7)の容量2aが制御されるので、ファン回
転数をファン目標回転数FAN RPMに精度よく一致させ
ることができる。よってエネルギー効率が更に向上す
る。また油圧ポンプ2、油圧モータ7といった油圧機器
の効率が作動油温等に応じて変化することによって、制
御対象の冷却用ファン8の回転数の変動が生じるという
こともなくなる。
【0040】また第5発明では、駆動源(1)によって
駆動される油圧ポンプ(2)と、前記駆動源(1)の冷
却水を冷却する冷却用ファン(8)と、前記油圧ポンプ
(2)から吐出された圧油によって作動され前記冷却用
ファン(8)を回転させる油圧モータ(7)とを備えた
冷却用ファンの駆動制御装置において、前記冷却水の温
度と目標温度との差に応じて、前記油圧ポンプ(2)ま
たは油圧モータ(7)の容量(2a)を制御する容量制
御手段(47、40)とを備えたことを特徴とする。
【0041】第5発明を図1、図2を参照して説明す
る。
【0042】第5発明によれば、冷却水の温度が目標温
度になるように容量制御手段(コントローラ47、EP
C弁40)によって、油圧ポンプ2(または油圧モータ
7)の容量2aが制御される。
【0043】第5発明によれば、冷却水の目標温度にな
るように冷却用ファン8が回転される。このためエンジ
ン1の効率は常に最適な効率となる。また流量制御弁で
流量を制限しタンクへ環流することもないので、余剰流
量によるエネルギーロスも生じない。
【0044】このように第5発明によれば、油圧源で冷
却用ファンを駆動する場合に、エンジン1を常に最適な
効率で駆動することができる。
【0045】さらに第5発明によれば、第1発明と異な
り、各冷却水温度Tc毎に目標ファン回転数FAN RPM
を求める必要がない。すなわち機種毎に各冷却水温度T
cと各目標ファン回転数FAN RPMとの関係を予め設定
しておく必要がなく、各機種に共通な冷却水目標温度を
定めておくだけでよいので、演算式の設定や記憶テーブ
ルの設定の作業を容易に行うことができる。
【0046】また第6発明では、駆動源(1)によって
駆動される油圧ポンプ(2)と、前記駆動源(1)によ
って作動する機器(43)の作動油を冷却する冷却用フ
ァン(8)と、前記油圧ポンプ(2)から吐出された圧
油によって作動され前記冷却用ファン(8)を回転させ
る油圧モータ(7)とを備えた冷却用ファンの駆動制御
装置において、前記作動油の温度と目標温度との差に応
じて、前記油圧ポンプ(2)または油圧モータ(7)の
容量(2a)を制御する容量制御手段(47、40)と
を備えたことを特徴とする。
【0047】第6発明は、第5発明の冷却水を冷却する
冷却用ファン8を、作動油を冷却する冷却用ファン8に
置き換えたものである。
【0048】第6発明によれば、第5発明と同様の効果
が得られる。
【0049】また第7発明では、第1発明、第2発明、
第3発明において、前記容量制御手段(47、40)
は、前記冷却用ファン(8)のファン回転数が前記目標
ファン回転数設定手段(50)で設定された目標ファン
回転数に達するまでに前記冷却用ファン(8)のファン
回転数を徐々に変化させる制御を行うことを特徴とす
る。
【0050】第7発明を図1を参照して説明する。
【0051】第7発明によれば、第1発明、第2発明、
第3発明と同様の効果が得られる。
【0052】さらに第7発明によれば、冷却用ファン8
のファン回転数が目標ファン回転数FAN RPMに達する
までに冷却用ファン8のファン回転数が徐々に変化す
る。
【0053】このためファン回転数の急激な変動が防止
され、油圧機器とりわけ油圧モータ7の損傷を防止する
ことができる。
【0054】また第8発明では、第1発明、第2発明、
第3発明において、前記目標ファン回転数設定手段(5
0)で設定された目標ファン回転数が所定の制限回転数
以上である場合には、目標ファン回転数を当該制限回転
数に補正する補正手段(46)を備え、前記容量制御手
段(47、40)は、前記冷却用ファン(8)のファン
回転数と前記補正手段(46)によって補正された補正
目標ファン回転数との差に応じて、前記油圧ポンプ
(2)または油圧モータ(7)の容量(2a)を制御す
ることを特徴とする。
【0055】第8発明を図1、図2を参照して説明す
る。
【0056】第8発明によれば、第1発明、第2発明、
第3発明と同様の効果が得られる。
【0057】さらに第8発明によれば、目標ファン回転
数設定手段50で設定された目標ファン回転数(たとえ
ば1750rpm)が所定の制限回転数(たとえば12
25rpm)以上である場合には、目標ファン回転数が
当該制限回転数(1225rpm)に補正され、この補
正目標ファン回転数(1225rpm)で、冷却用ファ
ン8が回転される。
【0058】このように所定の制限回転数以下で冷却用
ファン8が回転するので、騒音が法規制等により制限さ
れている場合に騒音を一定レベル以下に抑制でき更なる
騒音低減が図れる。
【0059】また第9発明では、第1発明〜第8発明に
おいて、前記冷却用ファン(8)を、所定の時刻または
所定時間間隔毎に、前記冷却水または前記作動油を冷却
する際の回転方向とは逆の回転方向に回転させる制御を
行うことを特徴とする。
【0060】第9発明を図1を参照して説明する。
【0061】第9発明によれば、第1発明〜第8発明と
同様の効果が得られる。
【0062】さらに第9発明によれば、冷却水または作
動油の熱を放熱する放熱器57に対向して設けられた冷
却用ファン8が、所定の時刻または所定時間間隔毎に、
冷却水または作動油を冷却する際の回転方向とは逆の回
転方向に回転する。このため放熱器57に吸い込まれた
枯葉、埃等が定期的に吐き出される。よって枯葉や埃な
どが多い作業雰囲気であっても、放熱器57が格納され
た室内(エンジンルーム内)を清浄に保つことができ
る。
【0063】また第10発明では、第1発明〜第9発明
において、前記容量制御手段(47、40)は、前記駆
動源(1)が始動された際には、前記油圧ポンプ(2)
または油圧モータ(7)の容量(2a)を最小の容量に
する制御を行うことを特徴とする。
【0064】第10発明を図1を参照して説明する。
【0065】第10発明によれば、第1発明〜第9発明
と同様の効果が得られる。
【0066】さらに第10発明によれば、駆動源(エン
ジン)1が始動された際には、油圧ポンプ2(または油
圧モータ7)の容量2aが最小の容量にされ、油圧管路
42内の急激な油圧の上昇が抑えられる。このためエン
ジン始動時における急激な負荷増大が抑制され、油圧機
器の損傷が防止される。またエンジン1への負荷が減少
するため、エンジン1の始動性が向上する。
【0067】また第11発明では、第1発明〜第10発
明において、前記冷却用ファン(8)を、所定時間間隔
毎に、略最大回転数まで上昇させる制御を行うことを特
徴とする。
【0068】第11発明を図1を参照して説明する。
【0069】第11発明によれば、第1発明〜第10発
明と同様の効果が得られる。
【0070】さらに第11発明によれば、冷却用ファン
8が、所定時間間隔毎に、略最大回転数まで上昇する。
このため冷却用ファン8が格納された室内(エンジンル
ーム内)の熱気を排出でき、ハーネス、ホース等比較的
熱的耐久性の低い部品の長寿命化を図ることができる。
【0071】また、第12発明では、第1発明〜第11
発明において、前記目標ファン回転数を指示する指示手
段(55)を備え、前記目標ファン回転数設定手段(5
0)は、前記指示手段(55)で指示された目標ファン
回転数の指示内容に対応する目標ファン回転数を設定す
ることを特徴とする。
【0072】第12発明を図1を参照して説明する。
【0073】第12発明によれば、第1発明〜第11発
明と同様の効果が得られる。
【0074】さらに第12発明によれば、冷却水温度、
作動油温度だけではなく、指示手段55で指示された目
標ファン回転数の指示内容が考慮されて、目標ファン回
転数FAN RPMが設定される。このため、よりきめの細
かい回転数の制御が実現され、たとえば現在の作業モー
ドに適合した目標回転数で冷却用ファン8を回転させる
ことができる。これによりエネルギー効率を更に向上さ
せることができる。
【0075】また第13発明では、第1発明〜第12発
明において、前記油圧ポンプ(2)から吐出された作動
圧油が操作弁(3)を介して供給されることによって作
動する油圧アクチュエータ(4)と、 前記油圧ポンプ
(2)の吐出圧と前記油圧アクチュエータ(4)の負荷
圧との差圧が所望の設定差圧になるように前記油圧ポン
プ(2)の容量(2a)を変化させるポンプ容量制御弁
(20)とを備えていることを特徴とする。
【0076】第13発明を図10を参照して説明する。
【0077】第13発明によれば、第1発明〜第12発
明と同様の効果が得られる。
【0078】さらに第13発明の油圧ポンプ2は油圧ア
クチュエータ4とファン駆動用油圧モータ7の共通の油
圧駆動源である。
【0079】ポンプ容量制御弁20では、油圧ポンプ2
の吐出圧Pと油圧アクチュエータ4の負荷圧PLSに応じ
た信号圧との差圧を所望の設定差圧にするロードセンシ
ング制御が行われる。さらに油圧モータ7の容量7cを
制御する容量制御手段13、24によって、冷却用ファ
ン8が冷却水または作動油を冷却するに必要十分な目標
ファン回転数で回転される。あるいは冷却水または作動
油の温度が目標温度に一致しエンジン1または油圧シリ
ンダ4の効率が最大(最適)となる。
【0080】こうしたロードセンシング制御と冷却用フ
ァン回転数制御(または温度制御)とが同時になされる
ことにより、油圧アクチュエータ4とファン駆動用油圧
モータ7両方のアクチュエータのエネルギー効率を全体
として高めることができる。
【0081】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明に係る
冷却用ファンの駆動装置の実施形態について説明する。
同図1(a)は実施形態のブロック図を示す。
【0082】同図1(a)に示す油圧回路、コントロー
ラはたとえば油圧ショベルなどの建設機械に搭載され
る。適用対象が建設機械の場合同図1(a)に示す可変
容量型の油圧ポンプ2は、特に図示しないがたとえばブ
ームを作動させる油圧シリンダに圧油を供給する圧油供
給源でもある。
【0083】可変容量型油圧ポンプ2は冷却用ファン8
の駆動油圧源である。
【0084】可変容量型油圧ポンプ2は駆動源としての
エンジン1によって駆動される。エンジン1にはエンジ
ン1の回転数Neつまり油圧ポンプ2の入力回転数Neを
検出するエンジン回転数センサ44が設けられている。
回転数センサ44はたとえばパルスピックアップを使用
することができる。ここでエンジン1によって固定容量
型の油圧ポンプが同時に駆動される油圧システムの場合
には、回転数センサ44に代えて固定容量型油圧ポンプ
の吐出管路に固定絞りを設け、この固定絞りの前後差圧
を検出することによってエンジン1の回転数を検出して
もよい。
【0085】油圧ポンプ2はたとえば斜板式ピストンポ
ンプで構成される。油圧ポンプ2の斜板2aが変化する
ことによって油圧ポンプ2の押し退け容積(容量)Qcc
rev(cc/rev)が変化する。
【0086】油圧ポンプ2の押し退け容積(容量)はサ
ーボピストン21が作動されることによって変化され
る。
【0087】油圧ポンプ2はタンク9内の圧油を吸い込
み圧油吐出口から圧油を吐出する。
【0088】油圧ポンプ2の吐出圧油は管路42を介し
てファン駆動用油圧モータ7の流入ポートに供給され
る。油圧モータ7は固定容量型の油圧モータである。
【0089】油圧モータ7の出力軸には冷却用ファン8
が取り付けられている。油圧モータ7の上記出力軸には
冷却用ファン8の回転数Nを検出するファン回転数セン
サを配設することができる。たとえば図10に示すよう
なファン回転数センサ36が設けられる。
【0090】油圧モータ7は、油圧ポンプ2から吐出さ
れた圧油が流入ポートから流入されることによって回転
作動され冷却用ファン8を回転させる。油圧モータ7の
流出ポートから流出された圧油は管路42aを通過して
タンク9に戻される。
【0091】本実施形態では、油圧モータ7の回転方向
を切り換える切換弁65が管路42、42a上に設けら
れている。この切換弁65は操作レバー66が操作され
ることにより、または後述する油圧駆動ファンコントロ
ーラ47から出力される信号に応じて切り換えられる。
切換弁65が図1における切換位置から切り換えられる
と冷却用ファン8は正回転し、図1における切換位置に
あるときに冷却用ファン8は逆回転する。すなわち切換
弁65が下方に切り換えられると、油圧モータ7に対す
る圧油流入方向が切り換えられ、油圧モータ7が正方向
に回転する。これによって冷却用ファン8が正方向に回
転する。
【0092】なお図1(b)に示すように油圧回路を構
成して、冷却用ファン8の回転方向を変えてもよい。
【0093】同図1(b)に示す油圧回路では油圧ポン
プ2の代わりに、2方向流れ可能な油圧ポンプ2bが用
いられる。油圧ポンプ2bは斜板式であり斜板が変化さ
れることによって圧油を吐出する吐出口が切り換えら
れ、油圧モータ7に対する圧油流入方向が切り換えられ
る。これにより冷却用ファン8の回転方向がA1方向ま
たは逆のA2方向に切り換えられる。なお油圧ポンプ2
bは斜軸式とすることもできる。
【0094】エンジン1の冷却媒体であるクーラント
(冷却水)は、放熱器としてのラジエータ57へ導かれ
る。ラジエータ57ではクーラントのもつ熱が放熱され
る。冷却用ファン8はラジエータ57に対向して設けら
れている。
【0095】よって冷却用ファン8が回転することによ
りクーラントが冷却される。ラジエータ57には、クー
ラント57の温度Tcを検出する温度センサ23が設け
られている。
【0096】トルクコンバータ43はエンジン1によっ
て作動される。トルクコンバータ43には、トルクコン
バータ43の作動油の温度つまりトルコン(T/C)油
温Ttcを検出する温度センサ45が設けられている。
【0097】図示しない油圧シリンダには、油圧ポンプ
2から吐出される圧油が、供給される。この圧油により
油圧シリンダが作動する。上記温度センサ45を油圧シ
リンダの圧油の温度を検出するセンサとして用いてもよ
い。トルクコンバータ43の油温を検出する代わりに油
圧シリンダの油温を検出することができる。
【0098】こうしたトルクコンバータまたは油圧シリ
ンダ内の圧油はオイルクーラへ導かれる。
【0099】図14、図15は冷却用ファン8とラジエ
ータ57とオイルクーラ60との配置関係を示してい
る。
【0100】オイルクーラ60はラジエータ57と同様
に冷却用ファン8に対向して設けられている。このため
作動油は、冷却用ファン8が回転されることによって発
生する風によって冷やされる。
【0101】図14では、ラジエータ57、オイルクー
ラ60の放熱面に、冷却用ファン8で発生した風を遮断
するシャッタ62、61がそれぞれ設けられる。
【0102】また図15では、ラジエータ57、オイル
クーラ60の放熱面に、冷却用ファン8で発生しラジエ
ータ57、オイルクーラ60の放熱面に導かれる風の量
を調整する風量調整板63が設けられる。風量調整板6
3は矢印Bに示すように傾斜することができる。風量調
整板63が位置Cまで傾斜されると、オイルクーラ60
の放熱面へ向かう風がほぼ遮断されラジエータ57のみ
が冷却される。また風量調整板63が位置Dまで傾斜さ
れると、ラジエータ57の放熱面へ向かう風がほぼ遮断
されオイルクーラ60のみが冷却される。
【0103】本実施形態で想定している建設機械が油圧
ショベルなどである場合、運転室内の操作盤には油圧シ
ョベルが行う各種作業種類つまり各作業モードのうちか
らいずれかの作業モードMを選択する作業モード選択ス
イッチ55が設けられている。この実施形態では作業モ
ード選択スイッチ55によって重負荷作業を行うときに
重負荷モードが選択され、軽負荷作業を行うときに軽負
荷モードが選択されるものとする。重負荷モードでは、
軽負荷モードと比較してエンジン1で発生する熱量が大
きく、冷却用ファン8で発生する風量を大きくする必要
がある。
【0104】作業モード選択スイッチ55で選択された
作業モードMを示す信号SMは車両制御コントローラ5
6に入力される。車両制御コントローラ56は、エンジ
ン1の回転数、エンジン1のトルクがそれぞれ、作業モ
ードMに対応する目標エンジン回転数、目標エンジント
ルクとなるようにエンジン1の回転数、燃料噴射量を制
御するなどの各種制御を行う車両制御コントローラであ
る。車両制御コントローラ56で行われる制御内容は本
発明の趣旨と直接関係しないので、説明は省略する。
【0105】車両制御コントローラ56には車両内の他
のコントローラとの間でデータを送受信するために、通
信インタフェース56aが設けられている。
【0106】一方油圧駆動ファンコントローラ47(以
下コントローラ47という)は、上述したように油圧駆
動の冷却用ファン8で発生する風の風量を制御するため
に設けられている。コントローラ47にも、同様の通信
インタフェース47aが設けられている。両通信インタ
フェース56a、47aとの間は信号線64によって接
続されている。そして信号線64を介してコントローラ
56、47との間で所定データ量のデータが所定のプロ
トコルでフレーム信号としてシリアル伝送される。した
がって作業モード選択スイッチ55で選択された作業モ
ードMが記述されたフレーム信号が信号線64を介して
コントローラ47に入力される。
【0107】コントローラ47には、冷却用ファン8の
回転数を最大回転数の70%に制限するときに操作され
る回転数制限スイッチ46が設けられている。回転数制
限スイッチ46が操作されると、冷却用ファン8の回転
数を最大回転数の70%に制限するための回転数制限信
号S70がコントローラ47に入力される。
【0108】コントローラ47には、温度センサ23の
検出クーラント温度Tc、温度センサ45の検出トルコ
ン油温Ttc、エンジン回転数センサ44の検出エンジン
回転数Ne、作業モード選択スイッチ55で選択された
作業モードMを示す作業モード選択信号SM、回転数制
限スイッチ46が操作されたことを示す回転数制限信号
S70が入力される。またファン回転数センサ36(図1
0)の検出ファン回転数Nが入力される。
【0109】コントローラ47は、これら入力された信
号に基づき電流指令iを生成しこの電流指令iを、電磁
比例制御弁40(以下EPC弁40という)の電磁ソレ
ノイド40aに加えることによって当該EPC弁40の
弁位置を変化させて、油圧ポンプ2の斜板2a(容量)
を駆動制御する。
【0110】サーボピストン21は油圧ポンプ2の斜板
2aを駆動し斜板角を変化させる容量制御部材である。
斜板2aの傾転角つまり油圧ポンプ2の押し退け容積Q
ccrevに応じた位置に、サーボピストン21は移動す
る。
【0111】EPC弁40は、入力された電気指令iに
応じて、サーボピストン21の大径側に圧油(油圧ポン
プ2の吐出圧油)を供給する弁位置またはサーボピスト
ン21の大径側から圧油をタンク9に排出する弁位置に
切り換えられる弁である。
【0112】EPC弁40はコントローラ47から出力
された電流指令iが電磁ソレノイド40aに加えられる
ことによって弁位置が変化され電流値iに対応する出力
圧をサーボピストン21の大径側の油圧室に加える制御
弁である。
【0113】図8(b)は実施形態における指令電流値
iとポンプ押し退け容積Qccrev、EPC弁40の出力
圧との関係を示している。
【0114】同図8(b)に示すようにEPC弁40に
加えられる指令電流値iが大きくなるに伴ってEPC弁
40からサーボピストン21の大径側に出力される油圧
は破線で示すように大きくなる。またEPC弁40に加
えられる指令電流値iが大きくなるに伴って油圧ポンプ
2の押し退け容積(容量)Qccrevは実線で示すように
小さくなる。
【0115】このようにコントローラ47から油圧ポン
プ2の押し退け容積Qccrevに対応する電流指令iをE
PC弁40に対して出力することによって、油圧ポンプ
2から吐出される1回転当たりの流量Qccrevが制御さ
れる。これに応じて油圧モータ7に供給する圧油の流量
が制御され冷却用ファン8の回転数が制御される。
【0116】つぎに図1に示すコントローラ47で行わ
れる処理について図3〜図9に示すフローチャートを参
照して説明する。
【0117】コントローラ47で行われる全体の処理内
容は図3に示される。
【0118】初期処理(ステップ101)がなされた
後、入力処理(ステップ102)に移行され、図4に示
すステップ201〜203の入力処理が実行される。入
力処理(ステップ102)が終了すると制御計算(ステ
ップ103)に移行され、図5に示すステップ301〜
305の制御計算処理が実行される。制御計算(ステッ
プ103)が終了するとEPC弁出力処理(ステップ1
04)に移行され、図6に示すステップ401〜402
のEPC弁出力処理が実行される。EPC弁出力処理
(ステップ104)が終了すると、処理中にエラーが発
生したか否かの判定がなされ(ステップ105)、エラ
ーが発生した場合には、エラーが発生したことをLED
にて表示する(ステップ106)。上記ステップ102
〜106の処理は、たとえば10msecの周期で繰り
返し実行される。
【0119】入力処理(ステップ102)が開始される
と図4に示すように、回転数制限スイッチ46が操作さ
れることによりコントローラ47内に入力された回転数
制限信号S70が、目標ファン回転数計算部50に入力さ
れる。また作業モード選択スイッチ55で選択された作
業モードMを示す作業モード選択信号SMが通信インタ
フェース47aを介して目標ファン回転数計算部50に
入力される(ステップ201)。
【0120】つぎにコントローラ47のA/D変換部5
1で、クーラント温度検出信号Tc、トルコン油温検出
信号Ttcがアナログ信号からディジタル信号に変換さ
れ、制御温度変換部52に入力される(ステップ20
2)。
【0121】つぎにエンジン回転数検出信号Neを示す
パルスがパルスカウンタ48でカウントされ、エンジン
回転数変換部49でカウント値の大きさに応じた値のエ
ンジン回転数ENG RPMに工学単位変換され、目標ファ
ン回転数計算部50に入力される(ステップ203)。
【0122】制御計算(ステップ103)が開始される
と、制御温度換算の処理が実行される(ステップ30
1)。制御温度換算は図7に示す手順で制御温度変換部
52で実行される。
【0123】所定のサンプリング時間毎に検出されるク
ーラント検出温度Tcに対してフィードフォワード処理
による補正を施した上で、現在のクーラント温度Tcと
して算出する(ステップ501)。
【0124】ステップ501では、サンプリング時間前
に検出されたクーラント検出温度Tc-と現在検出されて
いるクーラント検出温度Tc+との差分dTをとることに
より、クーラント温度Tcが上昇しているか否かが判断
される。この結果クーラント温度Tcが上昇していると
判断された場合には、温度上昇を示すフラグが設定され
る。
【0125】温度Tc+を検出してからサンプリング時間
が経過すると、Tc-の内容がTc+の内容によって更新さ
れ、Tc-の内容が消去される。
【0126】そこで上記温度上昇を示すフラグが設定さ
れている場合には、以下の演算式(1)によって現在の
クーラント温度Tcが算出される。
【0127】Tc=Tc++dT …(1) (ステップ501) なおフィードフォワード処理を実行しないで現在のクー
ラント温度を求めてもよい。
【0128】つぎに制御温度変換部52では、上記
(1)式で求められたクーラント温度Tcと、トルコン
検出油温Ttcとに基づいて下記(2)式の演算が実行さ
れ、クーラント温度Tcと、トルコン検出油温Ttcから
25゜Cを減算した温度とのうちで大きい方の温度が制
御温度Tとして求められる。
【0129】 T=MAX(Tc、Ttc−25゜) …(2) 上記(2)式は、クーラントの温度とトルコン油温との
間には25゜Cのヒートバランスによる差があることを
考慮したものである。上記差の25゜の数値は例示であ
り、本発明はこの数値に限定されるわけではない。上述
したようにして求められた制御温度Tは目標ファン回転
数計算部50に入力される(ステップ502)。
【0130】上記制御温度換算の処理(ステップ30
1)が終了すると、つぎに目標ファン回転数計算の処理
以下の一連の計算処理が実行される(ステップ302〜
ステップ305)。この目標ファン回転数計算以下一連
の計算処理は図8(a)に示す手順で目標ファン回転数
計算部50で実行される。
【0131】図2は制御温度Tから目標ファン回転数F
AN RPMを求めるグラフを示している。また図2は目標
ファン回転数FAN RPMから油圧ポンプ2の押し退け容
積Qccrevを求めるグラフを示している。
【0132】すなわち図2に示すようにグラフの縦軸に
は、制御温度T(=MAX(Tc、Ttc−25゜))に
対応づけられて目標ファン回転数FAN RPMが設定され
ている。グラフの横軸には、エンジン回転数ENG RPM
が設定されている。横軸のエンジン回転数ENG RPMの
値と、縦軸の目標ファン回転数FAN RPMの値に応じ
て、油圧ポンプ2の押し退け容積Qccrevが定まる。な
お図2における縦軸、横軸の数値は例示であり、本発明
はこの数値に限定されるわけではない。
【0133】図2においてラインEは油圧ポンプ2の押
し退け容積Qccrevが最小容積(最小容量)(6.2c
c/rev)となるラインである。またラインFは油圧
ポンプ2の押し退け容積Qccrevが最大容積(最大容
量)(30cc/rev)となるラインである。なお上
記最小容積、最大容積の数値は例示であり、本発明はこ
の数値に限定されるわけではない。
【0134】図2のグラフの内容は、演算式としてある
いは記憶テーブルの形式として所定のメモリに記憶され
ている。記憶テーブルの形式でデータを記憶する場合に
は、記憶されていないデータは補間演算処理により算出
することができる。
【0135】図8(a)のステップ601では、まず上
記(2)式で求められた制御温度Tが80゜C未満であ
るか否かが判断される。制御温度Tが80゜C未満であ
る場合には、エンジン1の冷却(トルクコンバータ43
の冷却)が十分になされているものとして、冷却用ファ
ン8の回転数の制御目標値FAN RPMは設定されない。
つまり冷却用ファン8の回転数についての制御は「制御
無し」と判断され、油圧ポンプ2の斜板2aを最小の傾
転角にすべくEに示す最小容積(最小容量)(6.2c
c/rev)のラインが選択される(図2参照)。
【0136】このため図8(b)のグラフより、油圧ポ
ンプ2の押し退け容積Qccrevを最小容量とするべく指
令電流値iが1(A(アンペア))に定められる。なお
図8(b)における縦軸、横軸の数値は例示であり、本
発明はこの数値に限定されるわけではない。
【0137】これに対して制御温度Tが80゜C以上で
ある場合には、制御温度T(=MAX(Tc、Ttc−2
5゜))に対応する目標ファン回転数FAN RPMが図2
に示すグラフにしたがい求められる(ステップ60
1)。
【0138】つぎに回転数制限スイッチ46が操作され
ることにより回転数制限信号S70が入力されているか否
かが、つまり冷却用ファン8の回転数を最大回転数(1
750rpm)の70%の回転数(1225rpm)に
すべきか否かが判断される(ステップ602)。
【0139】この結果回転数制限信号S70が入力されて
いると判断された場合には、つぎの(3)式により目標
ファン回転数FANが最終的に定められる。
【0140】 FAN=MIN(FAN RPM、1225) …(3) 上記(3)式に示すように制御温度Tに対応する目標フ
ァン回転数FAN RPMと、ファンの最大回転数(175
0rpm)の70%の回転数1225rpmとのうちで
小さい方の回転数が、最終的な目標ファン回転数FAN
とされる。すなわち図2のグラフにおいて回転数制限信
号S70が入力されていれば最終的な目標回転数FAN R
PMはラインG以下の回転数に強制的に下げられる(ステ
ップ603)。
【0141】一方回転数制限信号S70が入力されていな
いと判断された場合には、つぎの(4)式により目標フ
ァン回転数FANが最終的に定められる。 FAN=FAN RPM …(4) 上記(4)式に示すように制御温度Tに対応する目標フ
ァン回転数FAN RPMが、最終的な目標ファン回転数F
ANとされる(ステップ604)。
【0142】たとえば図2において制御温度Tに対応す
る目標ファン回転数FAN RPMが1300rpmである
場合に回転数制限信号S70が入力されていれば、最終的
な目標ファン回転数FANは1225rpmに設定され
る。しかし制御温度Tに対応する目標ファン回転数FA
N RPMが1000rpmであった場合には、回転数制限
信号S70の入力の有無にかかわらず最終的な目標ファン
回転数FANはその回転数FAN RPM(=1000rp
m)のままにされる。
【0143】制御温度Tに対応する目標ファン回転数F
ANの設定の仕方には種々の変形が可能である。
【0144】油圧機器は油温に応じて効率が変化する。
例えば油圧ポンプ2を駆動源として油圧シリンダが作動
している場合には、油圧シリンダの駆動により油温が上
昇することが想定される。このとき油温上昇により油圧
ポンプ2、油圧モータ7の効率が落ち、結果として冷却
用ファン8の実際の回転数が目標回転数よりも落ちてし
まう。そこで、この実際のファン回転数の低下を防ぐた
めに、油圧シリンダの作動油の温度を検出する作動油温
検出センサを設け、この作動油温検出センサで検出され
た作動油温が大きくなるに応じて目標ファン回転数FA
Nを予め高めに設定してもよい。作動油温検出センサの
検出値によって補正された目標ファン回転数FANが設
定されることによって油圧機器の効率の低下があったと
しても冷却用ファン8の実際の回転数を適正な回転数に
保持することができる。なおトルクコンバータを独立に
別途冷却してもよい。
【0145】また冷却用ファン8に図10に示すファン
回転数センサ36が設けられている場合には、ファン回
転数センサ36で検出された実際のファン回転数Nをフ
ィードバック信号として、目標ファン回転数FANとフ
ァン回転数センサ36で検出されたファン回転数Nとの
偏差を求め、この偏差がなくなくように油圧ポンプ2の
斜板2aを制御してもよい。このようにフィードバック
制御がなされることにより冷却用ファン8の実際のファ
ン回転数Nを目標ファン回転数FANに精度よく一致さ
せることができる。このように制御対象の冷却用ファン
8の回転数をフィードバック制御しているので、油圧ポ
ンプ2、油圧モータ7といった油圧機器の効率の低下に
より制御対象の冷却用ファン8の回転数の変動が生じる
という事態を回避することができる。
【0146】また本実施形態では、回転数制限スイッチ
46から回転数制限信号S70が入力されている場合には
一律に最大回転数の70%以下の回転数に目標ファン回
転数FANを設定している。これにより低騒音運転が実
現される。しかし実際のクーラント検出温度Tcがヒー
トバランスの危険域の温度まで上昇している場合には、
冷却不足の状態である。そこでクーラント温度に所定の
しきい値を設定しておき実際のクーラント温度がこのし
きい値に達した時点で上記低騒音運転を強制的に解除し
(回転数制限信号S70オフ)、実際のクーラント検出温
度Tc(制御温度T)に対応する目標ファン回転数FA
N RPM(たとえば1300rpm)をそのまま最終的な
目標ファン回転数FANとして設定することができる。
【0147】また上述した本実施形態では、図2に示す
グラフより、制御温度Tのみから一義的に目標ファン回
転数FAN RPMを求めている。
【0148】ここでエンジン1の回転数が高くなるに伴
ってエンジン1の騒音が大きくなる。エンジン1の騒音
が大きくなると、冷却用ファン8の回転数が少々高くな
ったとしても、オペレータ等にとって官能的に冷却用フ
ァン8の騒音は耳障りではなくなる。またエンジン1の
回転数が高くなるに伴い冷却用ファン8の回転数を高く
することは、冷却能力が向上しヒートバランスの改善に
もなる。
【0149】そこで制御温度Tのみから一義的に定めた
目標ファン回転数FAN RPMに対して、さらにエンジン
1の回転数が大きくなるにつれて回転数を増加させるよ
うな補正を加えて目標ファン回転数FAN RPMを設定し
てもよい。たとえば図2においてクーラント温度Tc
(制御温度T)が80゜〜88゜Cの場合であってエン
ジン1の回転数ENG RPMが750rpmのときは目標
ファン回転数FAN RPMを1000rpmとする。これ
に対しエンジン1の回転数ENG RPMが2400rpm
のときは目標ファン回転数FAN RPMを100rpm高
くする補正を加えた1100rpmとすることが考えら
れる。
【0150】また作業モード選択スイッチ55で選択さ
れた作業モードMを示す作業モード選択信号SMに応じ
て目標ファン回転数FAN RPMを補正してもよい。
【0151】作業モードMが重負荷モードである場合に
はエンジン1で発生する熱量が大きい場合なので、制御
温度Tから得られた目標ファン回転数FAN RPMに対し
所定回転数分だけ増加させる補正を加えて目標ファン回
転数FAN RPMを設定することができる。また作業モー
ドMが軽負荷モードである場合にはエンジン1で発生す
る熱量が小さい場合なので、制御温度Tから得られた目
標ファン回転数FANRPMより所定回転数分だけ減少さ
せる補正を加えて目標ファン回転数FAN RPMを設定す
ることができる。
【0152】たとえば図2においてクーラント温度Tc
(制御温度T)が90゜Cの場合であって重負荷モード
が選択されているときは目標ファン回転数FAN RPMを
通常の1300rpmに対して200rpmだけ増加さ
せた1500rpmとする。これに対し軽負荷モードが
選択されているときは目標ファン回転数FAN RPMを通
常の1300rpmから200rpmだけ減少させた1
100rpmとすることが考えられる。
【0153】以上のように目標ファン回転数FANが定
められると、油圧ポンプ2の目標斜板傾転角つまり一回
転当たりの目標流量Qccrevを求める処理が、ポンプ斜
板角計算部53で実行される。具体的には下記(5)式
によって油圧ポンプ2の目標流量Qccrevが算出され
る。
【0154】 Qccrev=FAN・Mccrev/ENG RPM …(5) 上記(5)式に示すように目標ファン回転数FANと、
油圧モータ7の固定容量値Mccrevとエンジン1の回転
数ENG RPMとに基づいて、油圧ポンプ2の目標流量Q
ccrevが求められる。
【0155】そして図8(b)に示す対応関係に基づい
て、上記(5)式から得られた目標流量Qccrevに対応
する指令電流値iが求められる。
【0156】図2のグラフは油圧モータ7の固定容量値
Mccrevが既知の値のときの特性を示している。たとえ
ば目標ファン回転数FANが1300rpmで、エンジ
ン1の回転数ENG RPMが1500rpmのときには、
Hに示すラインが選択され、このラインHに対応する容
量QHが油圧ポンプ2の目標流量Qccrevとして求められ
る(ステップ605)。
【0157】ところで本実施形態では、油圧ポンプ2を
可変容量型とし油圧モータ7を固定容量型としている
が、油圧ポンプ2を固定容量型とし油圧モータ7を可変
容量型とした場合にも、同様にして油圧モータ7の斜板
(容量)を変化させることにより冷却用ファン8の風量
を制御することができる。
【0158】この場合にはステップ603の処理が終了
された後にステップ607の処理に移行される。
【0159】そして下記(6)式によって可変容量型油
圧モータ7の1回転当たりの目標流量Mccrevが算出さ
れる。
【0160】 Mccrev=Qccrev・ENG RPM/FAN …(6) 上記(6)式により目標ファン回転数FANと、固定容
量型油圧ポンプ2の固定容量値Qccrevとエンジン1の
回転数ENG RPMとに基づいて、油圧モータ7の目標流
量Mccrevが求められる。
【0161】そして図8(b)に示す対応関係に基づい
て、上記(6)式から得られた目標流量Mccrevに対応
する指令電流値iが求められる(ステップ607)。
【0162】以上が制御計算(ステップ103)の処理
の内容である。上記制御計算の処理(ステップ103)
が終了すると、つぎにEPC弁出力処理が実行される
(ステップ104)。EPC弁出力処理は図6に示す手
順でEPC弁出力変換部54で実行される。
【0163】まずモジュレーション処理が実行され(ス
テップ401)、EPC弁電流出力処理が実行される
(ステップ402)。これらモジュレーション処理、E
PC弁電流出力処理の内容は図9(a)に示される。
【0164】すなわち図9(a)のステップ701に示
すように、EPC弁40に加えるべき電流値iを徐々に
増加または減少させていくモジュレーション処理が実行
される。EPC弁40に対してはサンプリング時間毎に
指令電流iが加えられる。ここでサンプリング時間前に
EPC弁40に加えられた指令電流値iをEPCk-1と
する。そして今回EPC弁40に加えるべき指令電流値
iをEPCkとする。
【0165】そしてEPCkとEPCk-1との差分が求め
られ、この差分がモジュレーション定数Modxよりも
大きいか否かが判断される。
【0166】ここでEPCkとEPCk-1との差分値がモ
ジュレーション定数Modx以下である場合には、図8
(b)のグラフから求められた指令電流値iがそのまま
今回の指令電流値EPCkとされる。
【0167】これに対してEPCkとEPCk-1との差分
値がモジュレーション定数Modxよりも大きい場合に
は、下記(7)式により今回の指令電流値EPCkが算
出される。
【0168】EPCk=EPCk-1+Modx …(7) ここで上記モジュレーション定数Modxの値は、下記
に示す現在の各ステータス(1)、(2)、(3)に応
じて異なる。
【0169】(1)電流出力増加 (2)電流出力減少 (3)エンジン始動時および制御温度以下 すなわちEPCkとEPCk-1との差分値が正の極性であ
りEPC弁40に対する指令電流値iが増加しているス
テータス(1)の電流出力増加の場合には、図9(b)
に示す示すように電流増加の時定数t1が小さくなるよ
うに(t1=1sec)、モジュレーション定数Modx
が定められる。油圧ポンプ2のキャビテーションを防止
する等のためである。
【0170】またEPCkとEPCk-1との差分値が負の
極性でありEPC弁40に対する指令電流値iが減少し
ているステータス(2)の場合には、図9(c)に示す
ように電流減少の時定数t2が大きくなるように(t2=
2sec)、モジュレーション定数Modxが定められ
る。油圧モータ7のオーバランを防止する等のためであ
る。
【0171】また現在エンジン1が始動された直後であ
って現在のクーラント温度Tcが制御温度80゜C以下
であるステータス(3)の場合には、図9(c)に示す
ように電流変化の時定数t3が特に大きくなるように
(t3=3sec)、モジュレーション定数Modxが定
められる。油温低下時に油圧管路内でピーク圧が発生す
ることを防止する等のためである(ステップ702)。
【0172】つぎに上述したようにして求められた今回
の指令電流値EPCkをディジタル信号からアナログ信
号に変換した上で、EPC弁40に対して指令電流iと
して出力される(ステップ702)。
【0173】以上がEPC弁出力処理(ステップ10
4)の内容である。
【0174】この結果EPC弁40の出力圧が変化さ
れ、これに応じて油圧ポンプ2の斜板2aが変化され、
冷却用ファン8のファン回転数Nが目標ファン回転数F
ANに一致する。
【0175】このように本実施形態によれば、現在のク
ーラントの検出温度Tcから冷却に必要十分な目標ファ
ン回転数FANが定められ、冷却用ファン8がこの目標
ファン回転数FANで回転される。
【0176】このためクーラントは最適なエネルギー効
率で冷却される。また冷却用ファン8自体で発生する音
が必要以上に大きくなることもない。すなわち冷却用フ
ァン8の回転数は冷却に必要十分な回転数FANになる
ように無段階に変化するので、冷却に必要十分な回転数
以上で冷却用ファン8が回転することはない。このため
冷却に必要十分な回転数以上に回転数が増加することな
くエネルギーロスが生じない。また冷却用ファン8で騒
音が発生することもない。さらに従来技術のように流量
制御弁で流量を制限しタンクへ環流することもないの
で、余剰流量によるエネルギーロスも生じない。
【0177】このように本実施形態によれば、油圧モー
タ7を油圧源として冷却用ファン8を駆動する場合に、
最適なエネルギー効率で駆動でき、騒音を最小にする制
御ができる。
【0178】また別の実施形態によれば、図14、図1
5に示すように冷却用ファン8に、ラジエータ57以外
にオイルクーラ60を対向させて設けるようにしてい
る、これによりクーラントのみならずトルクコンバータ
43の作動油または油圧シリンダ内の圧油を効率よく冷
却することができる。
【0179】図14におけるシャッタ61、62はクー
ラントおよび作動油が最適の効率で冷却されるようにコ
ントローラ47により駆動制御される。
【0180】たとえばシャッタ61を適宜作動させ、作
動油温が下がり過ぎた時にラジエータ57の放熱面のみ
に向けて冷却用ファン8で発生した風を導入させること
ができる。またシャッタ62を適宜作動させ、クーラン
トの温度が下がり過ぎた時にオイルクーラ60の放熱面
のみを向けて冷却用ファン8で発生した風を導入させる
ことができる。
【0181】また図15における風量調節板63はクー
ラントおよび作動油が最適の効率で冷却されるようにコ
ントローラ47により駆動制御される。
【0182】たとえば風量調整板63の傾斜位置をC位
置の方向へ適宜変化させて、作動油の過冷却状態時に、
過冷却のオイルクーラ60に向かう冷却風を減少させる
ことができる。また風量調整板63の傾斜位置をD位置
の方向へ適宜変化させて、クーラントの過冷却状態時
に、過冷却のラジエータ57に向かう冷却風を減少させ
ることができる。
【0183】なお場合によっては、ラジエータ57、オ
イルクーラ60のいずれか一方のみを冷却用ファン8に
対向して設けるようにして、冷却用ファン8によってク
ーラントのみを冷却してもよく、また作動油のみを冷却
してもよい。
【0184】また本実施形態によれば、上記(2)式
(T=MAX(Tc、Ttc−25゜))に示すように、
クーラント検出温度Tcと、トルコン検出油温Ttcから
25゜Cを減算した温度とのうちで大きい方の温度を制
御温度Tとして求め、この制御温度Tに対応する目標フ
ァン回転数が定められる。すなわちクーラント検出温度
Tcに対応する目標ファン回転数と、トルコン検出油温
Ttcから25゜Cを減算した温度Ttc−25゜Cに対応
する目標ファン回転数のうちで高い方の回転数が目標フ
ァン回転数として定められる。そして冷却用ファン8の
回転数がこの目標ファン回転数になるように油圧ポンプ
2の斜板2aが制御される。
【0185】このように本実施形態によれば、現在のク
ーラントの検出温度Tc、作動油の検出油温Ttcから冷
却に必要十分な目標ファン回転数FANが定められ、冷
却用ファン8がこの目標ファン回転数FAN RPMで回転
される。
【0186】このためクーラントおよび作動油を最適な
エネルギー効率で冷却することができる。さらに本実施
形態によれば、上記(2)式(T=MAX(Tc、Ttc
−25゜) )に示すように、クーラント検出温度Tc
と、トルコン検出油温Ttcから25゜Cを減算した温度
とのうちで大きい方の温度を制御温度Tとして求めるよ
うにしているので、クーラントと作動油のうちで冷却が
不足している方の冷却媒体に合わせた冷却がなされ、冷
却用ファン8でクーラントと作動油の両方を冷却する場
合でもいずれか一方の冷却が不足する事態を回避するこ
とができる。
【0187】また本実施形態では上記(7)式(EPC
k=EPCk-1+Modx)により今回の指令電流値EP
Ckを算出してEPC弁40に逐次出力しているので、
冷却用ファン8の実際のファン回転数が目標ファン回転
数FANに達するまでに回転数が徐々に変化する。この
ためファン回転数の急激な変動が防止され、油圧機器と
りわけ油圧モータ7の損傷を防止することができる。
【0188】また本実施形態によれば、回転数制限スイ
ッチ46が操作されているときには、目標ファン回転数
FANを最大回転数(1750rpm)の70%(12
25rpm)以下になるように制限されるので、騒音が
法規制等により制限されている場合に騒音を一定レベル
以下に抑制することができる。
【0189】また本実施形態によれば、作業モード選択
スイッチ55で選択指示された作業モードMに応じて目
標ファン回転数FANが設定される。このため建設機械
で現在行われている作業モードに適合した目標回転数で
冷却用ファン8を回転させることができ作業に合わせて
最適なエネルギー効率で運転を行うことができる。
【0190】以上説明した実施形態については種々の変
形が可能である。以下種々の変形例について説明する。
【0191】本発明を建設機械に適用した場合、建設機
械の作業環境では、ラジエータ57あるいはオイルクー
ラ60の放熱面(コア)に、枯葉、埃等が吸い込まれる
ことがある。枯葉等が吸い込まれるとラジエータ57、
オイルクーラ60の冷却効率が低下する。従ってこれら
を除去する必要がある。
【0192】このために次のような操作を行う。操作レ
バー66により切換弁65の弁位置が逆方向の位置に切
り換えられる。これにより油圧モータ7に対する圧油流
入方向が切り換えられ、油圧モータ7が逆方向に回転さ
れる。このため冷却用ファン8がクーラント(あるいは
作動油)冷却時とは逆の方向に回転される。この結果ラ
ジエータ57あるいはオイルクーラ60に吸い込まれた
枯葉、埃等が吐き出される。
【0193】またコントローラ47によって、この切り
換え制御を自動的に行わせることができる。
【0194】コントローラ47は定期的に冷却用ファン
8の回転方向を切り換える制御をつぎのようにして実行
する。
【0195】すなわちコントローラ47ではエンジン回
転数センサ44の検出信号に基づきエンジン1が始動さ
れたか否かが判断される。この結果エンジン始動時であ
ると判断された場合には、切換弁65の電磁ソレノイド
に対して指令電流が出力され、切換弁65の弁位置が逆
方向の位置に切り換えられる。これにより油圧モータ7
に対する圧油流入方向が切り換えられ、油圧モータ7が
逆方向に回転される。このため冷却用ファン8がクーラ
ント(あるいは作動油)冷却時とは逆の方向に回転され
る。このときの冷却用ファン8の目標ファン回転数は、
最大回転数に設定することができる。この結果ラジエー
タ57あるいはオイルクーラ60に吸い込まれた枯葉、
埃等がエンジン1が始動される毎に最大の風量で定期的
に吐き出される。
【0196】またコントローラ47内にタイマを備えて
おき、エンジン1が稼働中の一定時間毎に(たとえば3
0分毎に)冷却用ファン8の回転を逆回転させてもよ
い。枯葉等の多い作業環境では一定時間毎に放熱面に吸
い込まれた枯葉等を吐き出させることが望ましい。
【0197】また図1(b)に示す2方向流れ可能なポ
ンプを備えた油圧回路を採用した場合には、コントロー
ラ47によって油圧ポンプ2bの斜板が制御され、圧油
吐出口が冷却時の吐出口と吸入口とが逆に切り換えられ
る。これにより油圧モータ7に対する圧油流入方向が切
り換えられる。このため冷却用ファン8の回転方向が冷
却時のA1方向とは逆のA2方向に切り換えられ、枯葉、
埃等がラジエータ57あるいはオイルクーラ60から吐
き出される。
【0198】このようにラジエータ57あるいはオイル
クーラ60に吸い込まれた枯葉、埃等が定期的に吐き出
されるので、枯葉や埃などが多い作業雰囲気であって
も、エンジンルーム内を清浄に保つことができる。また
枯葉、埃等の詰まりによってラジエータ57あるいはオ
イルクーラ60の冷却効率が低下することを防止でき
る。
【0199】ところで上述した実施形態ではエンジン始
動時であってもクーラント検出温度Tcが高い値を示し
ていれば、つぎのような問題を生じるおそれがある。す
なわちコントローラ47からEPC弁40に対して指令
電流iが出力され、この高い温度に応じた高圧の圧油が
油圧管路42内に流れるようにる。すると始動前には圧
力がゼロであったところ始動直後に管路42内にピーク
圧が立ち、管路42に過大な負荷がかかるおそれがあ
る。
【0200】そこでコントローラ47でエンジン始動時
にはクーラント検出温度Tcの大きさ如何にかかわらず
に以下の制御を行うことができる。
【0201】すなわちコントローラ47ではエンジン回
転数センサ44の検出信号に基づきエンジン1が始動さ
れたか否かが判断される。この結果エンジン始動時であ
ると判断された場合には、EPC弁40の電磁ソレノイ
ド40aに対して油圧ポンプ2の斜板2aの傾転角を最
小に(容量を最小に)するための指令電流iが出力され
る。
【0202】これによりエンジン1の始動時には低圧の
圧油が油圧管路42内に流れることになり管路42内に
ピーク圧が立つことはない。このためエンジン1の始動
時に既にクーラント検出温度Tcが高い値を示していた
としても管路42にピーク圧はかからなくなり、油圧機
器の損傷が防止される。またポンプ2の容量が最小であ
るためポンプ2の吸収トルクは最小となっている。従っ
てエンジン1への負荷が減少するため、エンジン1の始
動性が向上する。
【0203】またエンジン1が始動されてから一定の時
間だけ上記制御を行うようにしてもよい。図12はエン
ジン1が始動されてから一定の時間(20sec)だけ
上記制御を行う場合の処理手順を示している。
【0204】すなわち電源がオンされると(ステップ8
02)、 iの内容が1.0Aとされ(ステップ80
3)、エンジン1が始動されたことが検出されるとソフ
トウエアタイマの計時時間tは0にリセットされる(ス
テップ804)。
【0205】そしてサンプリング時間tsamplが経過す
る毎に上記ソフトウエアタイマの計時時間tの内容は、 t=t+tsampl と更新されていく。tの内容が20sec以下である限
りiの内容が1.0Aのままにされる。そして、この
1.0Aの指令電流iがEPC弁40に出力される。こ
のためエンジン1が始動されてから20sec間だけ強
制的に油圧ポンプ2の斜板2aの傾転角が最小に(容量
が最小に)される(ステップ805)。
【0206】なお油圧モータ7が可変容量型である場合
には、油圧ポンプ2の代わりに油圧モータ7の容量が最
小となるように上記制御を行うようにしてもよい。
【0207】ところで冷却用ファン8が格納されたエン
ジンルーム内にはハーネス、ホース等比較的熱的耐久性
の低い部品が設けられている。
【0208】そこでコントローラ47の制御によって定
期的にエンジンルーム内の熱気を排出し、上記ハーネ
ス、ホース等比較的熱的耐久性の低い部品の長寿命化を
図るようにしてもよい。
【0209】すなわちコントローラ47にはタイマが設
けられている。コントローラ47では、タイマがリセッ
ト時から一定時間(たとえば10分)を計時したか否か
が判断される。タイマによって一定時間の計時がされた
ことが判断されると、冷却用ファン8の現在の目標回転
数如何にかかわらずに強制的に最大回転数が目標ファン
回転数FANとして設定される。そして最大回転数が得
られる指令電流iがEPC弁40に対して短時間だけ出
力される。このため冷却用ファン8は短時間だけ最大回
転数で回転される。最大回転数で回転している短時間経
過後にはタイマはリセットされ、上述した処理が繰り返
し実行される。
【0210】このように、たとえエンジン1がアイドル
回転数であってクーラント検出温度Tcが低温の状態で
あったとしても、冷却用ファン8の回転数は強制的に最
大回転数まで上昇される。このため冷却用ファン8が格
納されたエンジンルーム内の熱気を定期的に排出でき、
ハーネス、ホース等比較的熱的耐久性の低い部品の長寿
命化を図ることができる。なお冷却用ファン8の上昇時
の回転数としては必ずしも最大回転数である必要はなく
最大回転数に近い高回転であればよい。
【0211】上述した実施形態では、図2に示すように
各制御温度T(クーラント検出温度Tc、作動油温Tt
c)毎に目標ファン回転数FAN RPMを対応づけておく
ようにしている。以下このような対応づけが不要な実施
形態について説明する。
【0212】図11はこの実施形態の制御ブロック図を
示している。図1のコントローラ47に対応する要素が
図11の制御部58である。
【0213】この実施形態ではクーラントの目標温度T
refとしてエンジン1の効率が最適となる温度が設定さ
れる。そしてこの目標温度Trefと温度センサ23で検
出された実際のクーラント検出温度Tcとの偏差Terrが
算出され、制御部58に加えられる。
【0214】制御部58では下記(8)式に従って指令
電流値iが求められる。
【0215】i=i0+Terr・Gain …(8) 上記(8)式において固定電流値i0、ゲインGainはそ
れぞれ既知の値である。
【0216】上記(8)式で得られた指令電流値iがE
PC弁(電磁比例制御弁)40に対して出力される。
【0217】この結果クーラントの実際の温度Tcが目
標温度Trefに精度よく一致しエンジン1の効率が最大
となる。また図11に示す実施形態によれば、図2に示
すように各クーラント温度Tc毎に目標ファン回転数F
AN RPMを対応づけておく必要がないので、演算式の設
定や記憶テーブルの設定の作業を容易に行うことができ
る。
【0218】なお図11に示す制御ブロック図におい
て、クーラントの目標温度の代わりに作動油(トルクコ
ンバータ43または油圧シリンダの作動油)の目標温度
を設定することができる。このときクーラントの温度を
検出する温度センサ23の代わりに作動油(トルクコン
バータ43または油圧シリンダの作動油)の油温を検出
する温度センサとして、作動油の実際の温度を目標温度
に一致させるように構成することができる。これにより
トルクコンバータ43または油圧シリンダを最適の効率
で作動させることができる。
【0219】つぎにクーラントの温度を最適値に一致さ
せると同時に冷却用ファン8で発生する騒音を低減させ
ることができる実施形態について同じ図11の制御ブロ
ック図を参照して説明する。
【0220】この実施形態ではクーラントの目標温度T
refとしてエンジン1の効率が最適となる温度たとえば
90゜Cが設定される。また冷却用ファン8の許容回転
数Fminとして1200rpmが設定されるものとす
る。この許容回転数1200rpmで冷却用ファン8が
回転しているときの騒音のレベルは85dBである。そ
して上記目標温度Trefと温度センサ23で検出された
実際のクーラント検出温度Tcとの偏差Terrが算出さ
れ、制御部58に加えられる。なお許容回転数Fminの
数値は例示であり、本発明はこれに限定されるわけでは
ない。
【0221】制御部58では以下(a)〜(f)の手順
にて指令電流値iが出力される。
【0222】(a)初期状態では指令電流値iが1.0
Aに設定される。
【0223】(b)現在の指令電流値iから下記(9)
式を用いて現在の目標ファン回転数FANを求める。
【0224】FAN=f(i) …(9) 上記関数式fは上記(5)式(Qccrev=FAN・Mccr
ev/ENG RPM)に示す目標ファン回転数FANとポン
プ目標流量Qccrevとの対応関係および図8(b)に示
す目標流量Qccrevと指令電流値iとの対応関係から取
得することができる。
【0225】(c)上記(9)式の演算の結果目標ファ
ン回転数FANが許容回転数Fmin(1200rpm)
以下であるか否かが判断される。
【0226】(d)目標ファン回転数FANが許容回転
数Fmin(1200rpm)以下である場合には、前述
した下記(8)式により指令電流値iが演算され、EP
C弁40に対して出力される。
【0227】i=i0+Terr・Gain …(8) (e)目標ファン回転数FANが許容回転数Fmin(1
200rpm)よりも大きい場合には、下記(10)式
により指令電流値iが演算され、EPC弁40に対して
出力される。
【0228】 i=i0+Terr・Gain−(FAN−Fmin)・Gfan …(10) 上記ゲインGfanは冷却用ファン8の回転数を許容回転
数Fmin以下にもっていくために設定される騒音低減用
のゲインである。一方ゲインGainはクーラントの温度
を目標温度Trefに一致させるために設定される温度制
御用のゲインである。騒音低減の制御を重視するときに
は騒音低減用ゲインGfanは温度制御用ゲインGainに対
して相対的に大きい値に設定される。また温度制御を重
視するときには騒音低減用ゲインGfanは温度制御用ゲ
インGainに対して相対的に小さい値に設定される。す
なわちGfan、Gainの設定の仕方によって騒音低減制御
と温度制御の重み付けが定まる。
【0229】(f)上記(b)に戻り同様の処理を繰り
返す。
【0230】このように本実施形態では、上記(d)に
示すように冷却用ファン8の回転数が許容回転数Fmin
以下である限りは、騒音は許容レベル(85dB)以下
にあるものとして(8)式によりクーラントの実際の温
度Tcを目標温度Trefに一致させる温度制御がなされ
る。また上記(e)に示すように冷却用ファン8の回転
数が許容回転数Fminよりも大きくなった場合には、騒
音は許容レベル(85dB)よりも大きいレベルにある
ので騒音を低減させるべく(10)式に従い所定の重み
付けをもってクーラントの実際の温度Tcを目標温度Tr
efに一致させる温度制御が行われるとともに冷却用ファ
ン8の実際の回転数を許容回転数Fmin以下にもってい
く騒音低減制御が行われる。
【0231】このため本実施形態によれば、クーラント
の温度を最適値に一致させることができると同時に冷却
用ファン8で発生する騒音をも低減させることができ
る。
【0232】上述した温度制御は一例であり、つぎのよ
うな手順(g)〜(k)で制御を行うことができる。
【0233】(g)目標温度Tref(90゜C)に対応
する回転数FAN1(1200rpm)が設定される。
この回転数FAN1(1200rpm)で冷却用ファン
8が回転しているときの騒音のレベルは85dBであり
許容レベル以下である。そしてまたエンジン1の効率と
して許容できる許容クーラント温度Tu(93゜C)が
設定される。この許容クーラント温度Tu(93゜C)
に対応する回転数FAN2(1300rpm)が設定さ
れる。この回転数FAN2(1300rpm)で冷却用
ファン8が回転しているときの騒音のレベルは90dB
である。
【0234】(h)温度センサ23によってクーラント
の実際の温度Tcが上記許容クーラント温度Tu以下であ
るか否かが判断される。
【0235】(i)クーラントの実際の温度Tcが上記
許容クーラント温度Tu以下である場合には、上記
(5)式(Qccrev=FAN・Mccrev/ENG RPM)の
目標ファン回転数FANの内容を回転数FAN1(12
00rpm)として目標流量Qccrevが演算される。そ
してこの演算された目標流量Qccrevと図8(b)に示
す対応関係から指令電流値iが求められる。そしてこの
指令電流値iがEPC弁40に対して出力される。
【0236】(j)クーラントの実際の温度Tcが上記
許容クーラント温度Tuを超えた場合には、上記(5)
式(Qccrev=FAN・Mccrev/ENG RPM)の目標フ
ァン回転数FANの内容を回転数FAN2(1300r
pm)として、目標流量Qccrevが演算される。そして
この演算された目標流量Qccrevと図8(b)に示す対
応関係から指令電流値iが求められる。そしてこの指令
電流値iがEPC弁40に対して出力される。これによ
りクーラントの実際の温度を許容クーラント温度Tu以
下にもっていくことができる。
【0237】(k)上記(h)に戻り同様の処理を繰り
返す。
【0238】このように本実施形態では、上記(i)、
(j)に示すようにクーラントの実際の温度Tcが許容
クーラント温度Tu以下である限りは、騒音は許容レベ
ル(85dB)に抑制され、クーラントの実際の温度T
cが許容クーラント温度Tuを超えた場合のみに、冷却用
ファン8の回転数を上昇させクーラントの実際の温度を
許容クーラント温度Tu以下にもっていくようにしてい
る。
【0239】このため本実施形態においても、クーラン
トの温度を最適値に制御できると同時に冷却用ファン8
で発生する騒音を低減させることができる。
【0240】またつぎのような手順(l)〜(q)で制
御を行うことができる。
【0241】(l)目標温度Tref(90゜C)に対応
する目標回転数FAN1(1200rpm)が設定され
る。この回転数FAN1(1200rpm)で冷却用フ
ァン8が回転しているときの騒音のレベルは85dBで
あり許容レベル以下である。またクーラントの温度の高
温側のしきい値(93゜C)が設定される。またクーラ
ントの温度の低温側のしきい値(80゜C)が設定され
る。
【0242】(m)温度センサ23によってクーラント
の実際の温度Tcが上記高温側しきい値を超えたか、低
温側しきい値よりも下回っているかが判断される。
【0243】(n)クーラントの実際の温度Tcが上記
高温側しきい値と低温側しきい値との間に入っている場
合には、上記(5)式(Qccrev=FAN・Mccrev/E
NG RPM)の目標ファン回転数FANの内容を目標回転
数FAN1(1200rpm)として目標流量Qccrevが
演算される。そしてこの演算された目標流量Qccrevと
図8(b)に示す対応関係から指令電流値iが求められ
る。そしてこの指令電流値iがEPC弁40に対して出
力される。
【0244】(o)クーラントの実際の温度Tcが上記
高温側しきい値を超えている場合には、上記(5)式
(Qccrev=FAN・Mccrev/ENG RPM)の目標ファ
ン回転数FANの内容を最大回転数(1750rpm)
として目標流量Qccrevが演算される。そしてこの演算
された目標流量Qccrevと図8(b)に示す対応関係か
ら指令電流値iが求められる。そしてこの指令電流値i
がEPC弁40に対して出力される。
【0245】(p)クーラントの実際の温度Tcが上記
低温側しきい値を下回っている場合には、上記(5)式
(Qccrev=FAN・Mccrev/ENG RPM)の目標ファ
ン回転数FANの内容を最小回転数(647rpm)と
して、目標流量Qccrevが演算される。そしてこの演算
された目標流量Qccrevと図8(b)に示す対応関係か
ら指令電流値iが求められる。
【0246】(q)上記(m)に戻り同様の処理を繰り
返す。
【0247】また上述した温度制御と騒音低減制御とを
組み合わせた実施形態は、クーラントの温度を制御する
場合だけではなく、作動油(トルクコンバータ43また
は油圧シリンダの作動油)の油温を制御する場合にも適
用することができる。上述した実施形態では、油圧ポン
プ2および油圧モータ7のいずれか一方が可変容量型で
あり他方が固定容量型である場合を想定して説明した。
つぎに図10を参照して油圧ポンプ2および油圧モータ
7の両方が可変容量型である場合の実施形態について説
明する。
【0248】図10に示す油圧回路はたとえば油圧ショ
ベルなどの建設機械に搭載される。適用対象が建設機械
の場合同図10に示す可変容量型の油圧ポンプ2はたと
えばブームを作動させる油圧シリンダ4に圧油を供給す
る圧油供給源となる。
【0249】油圧ポンプ2は駆動源としてのエンジン1
によって駆動される。油圧ポンプ2はたとえば斜板式ピ
ストンポンプで構成される。油圧ポンプ2の斜板2aが
変化することによって油圧ポンプ2の押し退け容積(容
量)(cc/rev)が変化される。
【0250】油圧ポンプ2の押し退け容積(容量)は斜
板駆動機構部5が作動されることによって変化される。
【0251】油圧ポンプ2はタンク9内の圧油を吸い込
み圧油吐出口2bから吐出圧Pの圧油を吐出する。油圧
ポンプ2の吐出圧油は管路11を介して操作弁3に供給
される。
【0252】操作弁3は、操作レバー14の操作量に応
じて開口面積が変化されることによって油圧ポンプ2か
ら吐出された圧油の流量が制御される。油圧ポンプ2の
吐出圧油は操作弁3を介して油圧シリンダ4に供給され
る。油圧シリンダ4に圧油が供給されることによってこ
の油圧シリンダ4が駆動される。油圧シリンダ4が駆動
されることによって図示せぬ作業機(ブーム)が作動さ
れる。
【0253】つぎに斜板駆動機構部5の構成について説
明する。
【0254】斜板駆動機構部5には、管路12から分岐
されたLS圧管路16が接続されているとともに管路1
1から分岐された管路22が接続されている。
【0255】斜板駆動機構部5は、流入される圧油の流
量に応じて油圧ポンプ2の斜板2aを駆動してポンプ容
量を変化させるサーボピストン21を備える。またパイ
ロットポート20bに加えられた油圧ポンプ2の吐出圧
P、油圧シリンダ4の負荷圧に応じた信号圧PLSをサー
ボピストン21に流入させるLS弁20とから構成され
ている。
【0256】LS弁20は、油圧ポンプ2の吐出圧Pと
油圧シリンダ4の負荷圧に応じた信号圧PLSとの差圧Δ
P(=P−PLS)を第1の設定差圧ΔPLSに保持する制
御を行う。この制御はロードセンシング制御といわれ
る。第1の設定差圧ΔPLSはLS弁20に付与されるバ
ネ20aのバネ力およびLS弁20のパイロットポート
20b、20cの受圧面積に応じて定まる。
【0257】すなわちLS弁20のパイロットポート2
0bには管路22を介してポンプ吐出圧Pが加えられ
る。一方上記パイロットポート20bに対向するように
バネ20aと同じ側に設けられたパイロットポート20
cにはLS圧管路16を介して負荷圧PLSに応じた信号
圧が加えられる。
【0258】したがって差圧P−PLSが第1の設定差圧
ΔPLSよりも大きいときにはLS弁20は図中左側の弁
位置に移動される。このためLS弁20からサーボピス
トン21に対してポンプ吐出圧油が流入される。したが
って油圧ポンプ2の斜板2aが最小容量MIN側に移動
される。このため油圧ポンプ2から吐出される流量が減
らされ油圧ポンプ2の吐出圧Pが小さくなる。この結果
差圧P−PLSが小さくなり第1の設定差圧ΔPLSに一致
される。逆に差圧P−PLSが第1の設定差圧ΔPLSより
も小さくなったときにはLS弁20は右側の弁位置に移
動される。このためサーボピストン21からLS弁20
を介して圧油がタンク9に流出され、油圧ポンプ2の斜
板2aが最大容量MAX側に移動される。このため油圧
ポンプ2から吐出される流量が増加され油圧ポンプ2の
吐出圧Pが大きくなる。この結果差圧P−PLSが大きく
なり第1の設定差圧ΔPLSに一致される。以上のように
してLS弁20によって常に差圧P−PLSが第1の設定
差圧ΔPLSに保持される。
【0259】本実施形態では作業機駆動用として備えら
れている上記油圧ポンプ2が冷却用ファン8の油圧駆動
源として利用され、冷却用ファン8が駆動される。図1
0の油圧回路において二点鎖線で囲まれた部分が冷却用
ファン駆動部10である。この冷却用ファン駆動部10
は一体のもの(モータアッセンブリ)として構築するこ
とができる。
【0260】油圧ポンプ2のポンプ吐出圧管路11は分
岐管路17に接続されており、この分岐管路17は上記
冷却用ファン駆動部10に接続されている。
【0261】また油圧シリンダ4の負荷圧PLSに応じた
信号圧を検出するLS圧管路16は分岐管路18に接続
されており、この分岐管路18は上記冷却用ファン駆動
部10に接続されている。
【0262】上記管路17はファン駆動用油圧モータ7
の流入ポート7aに連通している。ファン駆動用油圧モ
ータ7の出力軸には冷却用ファン8が取り付けられてい
る。このため油圧ポンプ2から吐出された圧油は管路1
1、17を介してファン駆動用油圧モータ7に供給され
これに応じて冷却用ファン8が回転される。
【0263】ファン駆動用油圧モータ7は可変容量型の
油圧モータである。
【0264】ファン駆動用油圧モータ7の容量D(cc
/rev)は斜板駆動機構部6が作動されることによっ
て変化される。
【0265】ファン駆動用油圧モータ7は油圧ポンプ2
の吐出圧油を流入ポート7aから流入させて出力軸を出
力回転数Nで回転させ冷却用ファン8を回転させる。そ
してファン駆動用油圧モータ7の流出ポート7bから流
出された圧油は管路27を通過してタンク9に戻され
る。ファン駆動用油圧モータ7の駆動圧力は油圧ポンプ
2の吐出圧Pである。ファン駆動用油圧モータ7の出力
回転数つまり冷却用ファン8の回転数Nはファン回転数
センサ36によって検出される。
【0266】ここでファン駆動用油圧モータ7の吸収ト
ルクTrと、冷却用ファン8の回転数Nとの間には、k1
を冷却用ファン8により定まる定数として次式(11)
の関係が成立する。なお^2は2乗を意味する(以下同
様である)。
【0267】Tr=k1・N^2 …(11) またファン駆動用油圧モータ7の1回転当たりの容量D
と駆動圧力P(kg/cm2)と、冷却用ファン8の回転
数Nとの間には、k2を定数として次式(12)の関係
が成立する。
【0268】P・D・k2=k1・N^2 …(12) またファン駆動用油圧モータ7の1回転当たりの容量D
と、ファン駆動用油圧モータ7に供給される圧油の流量
をQm(l/min)との間には、k3を定数として次式
(13)の関係が成立する。
【0269】Qm=N・D …(13) したがって上記(11)、(12)、(13)式から明
らかなように、ファン駆動用油圧モータ7の駆動圧力
P、流量Qmが大きくなると冷却用ファン8の回転数N
は大きくなる。そして冷却用ファン8の回転数Nの増加
に伴いファン駆動用油圧モータ7の吸収トルクTrが大
きくなる。
【0270】図16はファン駆動用油圧モータ7の駆動
圧力Pと容量Dと吸収トルクTrの関係を示している。
図16においてカーブA1は値の大きな設定吸収トルク
Tra1が得られる駆動圧力Pと容量Dの関係を示してい
る。カーブA1上では設定吸収トルクTra1の値は一定と
なる。またカーブA2は中程度の大きさの設定吸収トル
クTra2が得られる駆動圧力Pと容量Dの関係を示して
いる。カーブA2上では設定吸収トルクTra2の値は一定
となる。またカーブA3は値の小さい設定吸収トルクTr
a3が得られる駆動圧力Pと容量Dの関係を示している。
カーブA3上では設定吸収トルクTra3の値は一定とな
る。ここで設定吸収トルクTra1を最大トルク値とす
る。なお図16の各カーブ毎に吸収トルクは一定であ
る。
【0271】温度センサ45aではタンク9内の作動油
の温度Ttが検出される。
【0272】コントローラ13は上記温度センサ45a
の検出温度Ttを示す信号、上記ファン回転数センサ3
6の検出ファン回転数Nを示す信号を入力して設定吸収
トルク値Traを変化させるための電流指令iを生成す
る。さらにこの電流指令iを冷却用ファン駆動部10に
対して出力する。
【0273】冷却用ファン駆動部10の電磁比例制御弁
24はコントローラ13から出力された電流指令iが電
磁ソレノイド24aに入力されることによって弁位置が
変化する。電流値iに対応する大きさのパイロット圧P
pを後述するTC弁25のパイロットポート25cに加
える弁である。
【0274】斜板駆動機構部6は、流入される圧油の流
量に応じてファン駆動用油圧モータ7の斜板7cを駆動
して容量Dを変化させるサーボピストン26と、油圧ポ
ンプ2の吐出圧P(ファン駆動用油圧モータ7の駆動圧
力P)、電磁比例制御弁24から出力されたパイロット
圧Ppに応じて圧油の流量を制御し制御された圧油をサ
ーボピストン26に流入させるTC弁25(トルク制御
弁25)とを中心に構成されている。
【0275】TC弁25は、ファン駆動用油圧モータ7
の駆動圧力Pと容量Dの積つまり吸収トルクTrを設定
吸収トルク値Traに保持する制御を行う弁である。すな
わちTC弁25のパイロットポート25bには管路1
7、29、29aを介してポンプ吐出圧Pが加えられ
る。また上記パイロットポート25bと同じ側に設けら
れたパイロットポート25cには電磁比例制御弁24を
介してパイロット圧Ppが加えられる。TC弁25には
パイロットポート25b、25cに対向する側にバネ2
5aが配設されている。設定吸収トルク値TraはTC弁
25に付与されるバネ25aのバネ力、受圧面積に応じ
て定まる。バネ25aによって最大吸収トルク値Tra1
が設定されるとする。また設定吸収トルク値Traは、T
C弁25のパイロットポート25cに加えられるパイロ
ット圧Ppに応じて変化される。
【0276】サーボピストン26とTC弁25は管路3
5によって接続されている。管路35内の圧油は油圧モ
ータ7の流出ポート7bから流出された圧油である。こ
の管路35を介してTC弁25から圧油がサーボピスト
ン26に流入出される。
【0277】管路17は管路29、32を介してTC弁
25の流入ポートに連通されている。TC弁25の流入
ポートには管路17、29、32を介して油圧ポンプ2
のポンプ吐出圧油が流入される。
【0278】管路18はチェック弁19を介して管路3
3に接続されている。管路33はTC弁25に接続され
ている。管路33上には固定絞り34が配設されてい
る。チェック弁19はTC弁25、固定絞り34を通過
した圧油のみを管路18側に流出させる弁である。チェ
ック弁19の流出側つまり管路18側の圧力は負荷圧P
LSに応じた信号圧である。一方チェック弁19の流入側
つまり管路33側の圧力をPmLSとする。
【0279】タンク9は管路28、管路31、管路17
を介してファン駆動用油圧モータ7の流入ポート7aに
連通されている。管路28上にはタンク9内の圧油をフ
ァン駆動用油圧モータ7の流入ポート7a側のみに導通
させるチェック弁30が設けられている。
【0280】つぎに図10に示すコントローラ13で行
われる処理を中心に図10の油圧回路で行われる動作に
ついて説明する。
【0281】・トルク制御 コントローラ13は、ファン駆動用油圧モータ7の吸収
トルクTrが一定の吸収トルク値Traになるトルク一定
制御を行う。ここでトルク一定制御を行う理由について
説明する。
【0282】従来技術では、作業機を駆動する油圧ポン
プと別に設けられたファン駆動専用の油圧ポンプによっ
てファン駆動用油圧モータが駆動される。このためファ
ン駆動用油圧モータの吸収トルクは作業機にかかる負
荷、操作弁の開口面積の変動の影響を受けない。したが
ってファン駆動用油圧モータの吸収トルクは比較的安定
しており一定値を維持している。したがって冷却用ファ
ンのファン回転数の変動が抑制されて回転を安定させる
ことができる。
【0283】これに対して図10に示す実施形態の場合
には作業機を駆動する油圧ポンプ2がファン駆動用の油
圧ポンプとしてファン駆動用油圧モータ7を駆動する。
このため作業機にかかる負荷、操作弁3の開口面積の変
動の影響を受けてファン駆動用油圧モータ7の吸収トル
クは安定しない。したがって冷却用ファン8のファン回
転数が変動してしまい回転が安定しないことになる。
【0284】そこで冷却用ファン8のファン回転数の変
動を抑制して回転を安定させるべくファン駆動用油圧モ
ータ7の吸収トルクTrを一定値Traに維持する制御を
行うものである。
【0285】コントローラ13には、冷却用ファン8で
必要なファン目標回転数Naが記憶されている。ファン
目標回転数Naはタンク9の各温度Ttに対応づけられ
ている。ファン目標回転数Naで冷却用ファン8を回転
させると、最適に作動油が冷却される。これら温度Tt
とファン目標回転数Naの対応関係は、シミュレーショ
ン、実験などにより求められる。
【0286】なお図10の実施形態では冷却用ファン8
によって油圧シリンダ4などを作動させる作動油の温度
を冷却する場合を想定しているが、もちろん作動油とエ
ンジン1(クーラント)の両方を冷却する場合にも適用
することができる。この場合のラジエータ57、オイル
クーラ60の配置構成は前述した図14、図15に示す
ものを採用することができる。
【0287】この場合エンジン1はウオータジャケット
を循環するクーラントによって冷却される。エンジン1
を冷却することで温度が上がったクーラントはラジエー
タ57に供給され上記冷却用ファン8で発生する風によ
って冷却される。そしてエンジン1のウオータジャケッ
トに戻される。またエンジン1が強制空冷エンジンの場
合には冷却用ファン8で発生した風によってエンジン1
を直接冷却してもよい。
【0288】また冷却用ファン8によって作動油を冷却
しないでエンジン1のみを冷却する場合にも本発明を適
用することができる。
【0289】冷却用ファン8によってエンジン1と作動
油の両方を冷却する場合には、検出温度としてタンク9
の温度Tt以外にクーラントの温度(水温)Tcが温度セ
ンサ45aと同様の温度センサ23(図1参照)によっ
て検出される。
【0290】この場合の冷却に必要なクーラント温度T
c、タンク温度Ttとファン目標回転数Naの対応関係を
図17に示す。
【0291】すなわち同図17に示すように予めクーラ
ント温度Tcとファン目標回転数Naの対応関係が設定さ
れるとともにタンク温度Ttとファン目標回転数Naの
対応関係が設定される。そこで現在のクーラント温度T
c1に対応するファン目標回転数Na1が求められる。また
現在のタンク温度Tt2に対応するファン目標回転数Na
2が求められる。そしてこれら求められたファン目標回
転数Na1、Na2のうちで最も高い回転数MAX(Na1、
Na2)が最終的なファン目標回転数Naとされる。なお
上記クーラント、タンク以外の対象を冷却してもよい。
この場合の冷却に必要なファン目標回転数Naは、各冷
却対象ごとに求められるファン目標回転数をNa1、Na
2、Na3、…とした場合Na=MAX(N1a、Na2、Na
3、…)によって求めることができる。
【0292】以上のようにしてコントローラ13では温
度センサ45aで検出された温度Tt(たとえば作動油
温度Tt2)に対応する目標ファン回転数Naが求められ
ると、この目標ファン回転数Naに対応する目標吸収ト
ルクTraが上記(11)式(Tr=k1・N^2)にしたが
い求められる。そして上記求められた吸収トルクTraを
TC弁25で設定するために必要な電流指令iが電磁比
例制御弁24に対して出力される。
【0293】いま電流指令iが最大吸収トルク値Tra1
を設定する指令であるとすると、電磁比例制御弁24か
らTC弁25に対して加えられるパイロット圧Ppは遮
断される。このときのTC弁25の動作について説明す
る。
【0294】いまTC弁25のパイロットポート25b
に加えられる油圧モータ7の駆動圧力P(ポンプ吐出圧
P)がバネ25aによるバネ力よりも大きくなると、T
C弁25は図中右側に押され図中左側の弁位置に位置さ
れる。これによりTC弁25から管路35を介して圧油
がサーボピストン26に流入される。このためサーボピ
ストン26は最小容量MIN側に移動されファン駆動用
油圧モータ7の斜板7cを最小容量側に駆動する。この
結果ファン駆動用油圧モータ7の容量Dが減少される。
【0295】一方、TC弁25のパイロットポート25
bに加えられる油圧モータ7の駆動圧力P(ポンプ吐出
圧P)がバネ25aによるバネ力よりも小さくなると、
TC弁25は図中左側に押され図中右側の弁位置に位置
される。これによりサーボピストン26から管路35、
TC弁25を介して圧油がタンク9に排出される。この
ためサーボピストン26は最大容量MAX側に移動され
ファン駆動用油圧モータ7の斜板7cを最大容量側に駆
動する。この結果ファン駆動用油圧モータ7の容量Dが
増加される。
【0296】またTC弁25のパイロットポート25b
に加えられる油圧モータ7の駆動圧力P(ポンプ吐出圧
P)とバネ25aによるバネ力とが釣り合うと、TC弁
25は中央の弁位置に位置される。この中央の弁位置に
位置されるときには油圧ポンプ2の吐出圧油が管路32
を介してTC弁25内の絞りを通過する。さらに管路3
3上の固定絞り33を通過する。この結果油圧ポンプ2
の吐出圧Pが圧力PmLSまで減圧された上でチェック弁
19に流入されることになる。
【0297】このようにして図16のカーブA1上でフ
ァン駆動用油圧モータ7の駆動圧力P、容量Dの値が変
化され、ファン駆動用油圧モータ7の駆動圧力Pと容量
Dの積が設定吸収トルクTra1に一致される。
【0298】また目標ファン回転数Naがより低い回転
数に決定されると、より低い設定吸収トルクTra2また
はさらにより低い吸収トルクTra3にするための電流指
令iがコントローラ13から電磁比例制御弁24に対し
て出力される。このため電磁比例制御弁24からTC弁
25に対して加えられるパイロット圧Ppは増加され
る。
【0299】このときTC弁25のパイロットポート2
5cに加えられるパイロット圧Ppが増加するのでパイ
ロットポート25cに対向して設けられたバネ25aに
よるバネ力が強められる。したがってTC弁25でより
低い吸収トルク値Tra2またはさらにより低い吸収トル
ク値Tra3が設定される。
【0300】よって設定吸収トルクTra2にするための
電流指令iがコントローラ13から出力された場合には
図16のカーブA2上でファン駆動用油圧モータ7の駆
動圧力P、容量Dの値が変化され、ファン駆動用油圧モ
ータ7の駆動圧力Pと容量Dの積が設定吸収トルクTra
2に一致される。また設定吸収トルクTra3にするための
電流指令iがコントローラ13から出力された場合には
図16のカーブA3上でファン駆動用油圧モータ7の駆
動圧力P、容量Dの値が変化され、ファン駆動用油圧モ
ータ7の駆動圧力Pと容量Dの積が設定吸収トルクTra
3に一致される。
【0301】以上のようにしてファン駆動用油圧モータ
7の吸収トルクTrは一定の設定吸収トルク値Tra1また
はTra2またはTra3に保持される。この結果冷却用ファ
ン8のファン回転数Nの変動が抑制され回転が安定す
る。
【0302】ところでファン駆動用油圧モータ7の流入
ポート7aには、油圧ポンプ2から吐出された圧油とと
もに、タンク9から圧油が管路28、31、29、17
上をチェック弁30を通過して導入されている。したが
って油圧ポンプ2の吐出流量が急激に低下した場合な
ど、キャビテーションの発生を防止することができる。
【0303】なおコントローラ13において上述したよ
うな冷却用ファン8の回転数の制御(吸収トルクの制
御)を行うに際して、ファン回転数センサ36で検出さ
れた冷却用ファン8の実際のファン回転数Nをフィード
バック信号として、目標ファン回転数Naと実際のファ
ン回転数Nとの偏差が零となるようなフィードバック制
御を行うようにしてもよい。
【0304】図13はこの実施形態の制御ブロック図を
示している。図10のコントローラ13に対応する要素
が図13の制御部59である。冷却用ファン8の目標回
転数Naとファン回転数センサ36で検出された実際の
ファン回転数Nとの偏差Nerrが算出され、制御部59
に加えられる。そして制御部59では偏差Nerrを零に
するとともに吸収トルクTraをTC弁25で設定するた
めに必要な電流指令iが生成され電磁比例制御弁24に
対して出力される。
【0305】もちろんファン回転数センサ36で検出さ
れた冷却用ファン8の実際のファン回転数Nを制御に使
用しないオープンループ制御でファン回転数を制御して
もよい。
【0306】つぎに作業機の作動状況に応じた動作
(r)、(s)、(t)について説明する。なお以下の
説明では設定吸収トルクTrとしてTra1が設定されてい
るものとする。
【0307】冷却用ファンと作業機が複合動作していて
作業機の負荷が小さい場合いま冷却用ファン8と油圧シ
リンダ4により作動される作業機が複合動作していて作
業機の負荷が小さい場合を考える。
【0308】油圧ポンプ2側のLS弁20では、油圧ポ
ンプ2の吐出圧Pと油圧シリンダ4の負荷圧PLSに応じ
た信号圧との差圧ΔPを第1の設定差圧にするロードセ
ンシング制御が行われている。ここで油圧ポンプ2は油
圧シリンダ4とファン駆動用油圧モータ7の共通の油圧
駆動源である。このためつぎのような問題が生じる。
【0309】いま油圧シリンダ4の負荷(作業機の負
荷)が軽い状況下であるとすると油圧シリンダ4の負荷
圧PLSに応じた信号圧は低くなる。したがってLS弁2
0でロードセンシング制御が行われると油圧シリンダ4
の負荷圧PLSに応じた信号圧の低下に伴い油圧ポンプ2
の吐出圧Pが低くなる。したがって油圧ポンプ2からフ
ァン駆動用油圧モータ7に供給される流量が不足する。
このためファン駆動用油圧モータ7を回転させるに必要
な最低限のトルクが確保できなくなる。
【0310】そこで本実施形態では、つぎのようにして
ファン駆動用油圧モータ7を回転させるに必要な最低限
のトルクを確保している。
【0311】すなわちいまチェック弁19の流出側の圧
力は油圧シリンダ4の負荷圧PLSに応じた信号圧であり
チェック弁19の流入側の圧力はPmLSである。この圧
力PmLSは油圧ポンプ2の吐出圧(ファン駆動用油圧モ
ータ7の負荷圧)Pにほぼ一致する圧力である。
【0312】油圧シリンダ4の負荷(作業機の負荷)が
軽い状況下では、負荷圧PLSに応じた信号圧よりも圧力
PmLSの方が高いのでチェック19から圧力PmLSを示す
圧油が管路18に流出され、管路18、LS圧管路16
を介してLS弁20のパイロットポート20cに加えら
れる。なおチェック弁19と同様に、負荷圧PLSに応じ
た信号圧、圧力PmLSのうちで大きい方の圧力を選択し
てLS弁20に導くことができる部材であれば、チェッ
ク弁19の代わりに使用することができる。
【0313】このためLS弁20では、油圧ポンプ2の
吐出圧Pと上記選択された圧力PmLSとの差圧を第1の
設定差圧にするロードセンシング制御が行われる。選択
された圧力PmLSは油圧シリンダ4の負荷圧PLSに応じ
た信号圧よりも高いのでこれに伴い油圧ポンプ2の吐出
圧Pが高くなる。したがってファン駆動用油圧モータ7
の駆動圧力Pが増加していく。つまり図16に示すよう
にファン駆動用油圧モータ7の駆動圧力PはPcまで増
加される。TC弁25のパイロットポート25bに加え
られる油圧モータ7の駆動圧力Pcとバネ25aによる
バネ力とが釣り合うと、TC弁25は中央の弁位置に位
置される。この中央の弁位置に位置されるときには油圧
ポンプ2の吐出圧油がTC弁25内の絞り、固定絞り3
3を通過する。この結果油圧ポンプ2の吐出圧Pcが圧
力PmLSまで減圧された上でチェック弁19から流出さ
れLS弁20のパイロットポート20cに加えられる。
【0314】このようにしてファン駆動用油圧モータ7
は圧力Pcで吸収トルクが設定吸収トルクに一致し、フ
ァン駆動用油圧モータ7を回転させるために必要な最低
限のトルクが確保される。一方油圧ポンプ2側のLS弁
20では油圧シリンダ4の負荷圧PLSに応じた信号圧よ
りも高い圧力PmLSを用いてロードセンシング制御が行
われる。
【0315】(s)冷却用ファンが単独動作している場
合 いま冷却用ファン8のみが動作しており油圧シリンダ4
により作動される作業機が動作していない場合を考え
る。この場合も複合動作の場合と同様にして、ファン駆
動用油圧モータ7は圧力Pcでマッチングし、ファン駆
動用油圧モータ7を回転させるに必要な最低限のトルク
が確保される。一方油圧ポンプ2側のLS弁20のパイ
ロットポート20cには油圧シリンダ4の負荷圧PLSに
応じた信号圧よりも高い圧力PmLSが加えられた状態に
なっている。
【0316】(t)冷却用ファンと作業機が複合動作し
ていて作業機の負荷が大きい場合 いま冷却用ファン8と油圧シリンダ4により作動される
作業機が複合動作していて作業機の負荷が大きい場合を
考える。
【0317】油圧ポンプ2側のLS弁20では、油圧ポ
ンプ2の吐出圧Pと油圧シリンダ4の負荷圧PLSに応じ
た信号圧との差圧ΔPを第1の設定差圧にするロードセ
ンシング制御が行われている。
【0318】いま油圧シリンダ4の負荷(作業機の負
荷)が大きい状況下であるとすると油圧シリンダ4の負
荷圧PLSに応じた信号圧は高くなる。したがってLS弁
20でロードセンシング制御が行われると油圧シリンダ
4の負荷圧PLSに応じた信号圧の増大に伴い油圧ポンプ
2の吐出圧Pが高くなる。したがってファン駆動用油圧
モータ7の駆動圧力Pが増加していく。つまり図16に
示すようにファン駆動用油圧モータ7の駆動圧力PはP
aまで増加される。これに伴いファン駆動用油圧モータ
7の容量DはDaまで低下される。TC弁25のパイロ
ットポート25bに加えられる油圧モータ7の駆動圧力
Paとバネ25aによるバネ力とが釣り合うと、TC弁
25は中央の弁位置に位置される。このときファン駆動
用油圧モータ7の容量DはDaに設定される。TC弁2
5が中央の弁位置に位置されるときには油圧ポンプ2の
吐出圧油がTC弁25内の絞り、固定絞り33を通過す
る。チェック弁19の流出側の圧力は油圧シリンダ4の
負荷圧PLSに応じた信号圧でありチェック弁19の流入
側の圧力はPmLSである。
【0319】油圧シリンダ4の負荷(作業機の負荷)が
大きい状況下では、負荷圧PLSに応じた信号圧の方が圧
力PmLSよりも高いのでチェック19から圧力PmLSを示
す圧油は管路18に流出されない。このためLS弁20
では、油圧ポンプ2の吐出圧Pと油圧シリンダ4の負荷
圧PLSに応じた信号圧との差圧ΔPを第1の設定差圧に
するロードセンシング制御が行われる。
【0320】このようにしてファン駆動用油圧モータ7
は圧力Paで設定吸収トルクに一致し、ファン駆動用油
圧モータ7が一定吸収トルクTra1で駆動される。一方
油圧ポンプ2側のLS弁20では油圧シリンダ4の負荷
圧PLSに応じた信号圧を用いてロードセンシング制御が
行われる。
【0321】以上のように図10に示す実施形態によれ
ば、ファン駆動用油圧モータ7の吸収トルクTrを設定
吸収トルク値Traにするための指令iに応じてトルク制
御弁25が駆動制御される。この結果ファン駆動用油圧
モータ7の吸収トルクTrが変動する状況下であっても
吸収トルクTrが一定の設定トルク値Traに保持され
る。この結果冷却用ファン8のファン回転数Nの変動が
抑制され回転が安定する。
【0322】さらに本実施形態では、ロードセンシング
制御と冷却用ファン回転数の制御(または温度制御)と
が同時になされることにより、油圧アクチュエータ4と
ファン駆動用油圧モータ7両方のエネルギー効率を全体
として高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)は実施形態のブロック図であり図1
(b)は図1(a)の一部の構成の変形例を示す図であ
る。
【図2】図2は目標ファン回転数を求めるグラフであ
る。
【図3】図3は図1のコントローラで行われる制御の全
体の処理手順を示す図である。
【図4】図4は図3の入力処理の手順を示す図である。
【図5】図5は図3の制御計算の手順を示す図である。
【図6】図6は図3のEPC弁出力処理の手順を示す図
である。
【図7】図5の制御温度換算の処理の手順を示す図であ
る。
【図8】図8(a)は図5の目標ファン回転数計算の処
理の手順を示す図で、図8(b)はポンプ目標流量から
指令電流値を求めるグラフである。
【図9】図9(a)は図6のEPC弁出力処理の手順を
示す図であり図9(b)、(c)、(d)は各ステータ
ス毎に異なるモジュレーション処理の内容を説明する図
である。
【図10】図1は本発明に係る冷却用ファンの駆動装置
の実施形態を示す油圧回路図である。
【図11】図11は実施形態の制御ブロック図である。
【図12】図12はエンジン始動直後の制御の処理の手
順を示す図である。
【図13】図13は実施形態の制御ブロック図である。
【図14】図14は実施形態のラジエータとオイルクー
ラと冷却用ファンの配置関係を示す図である。
【図15】図15は実施形態のラジエータとオイルクー
ラと冷却用ファンの配置関係を示す図である。
【図16】図16はファン駆動用油圧モータの圧力と容
量の関係を示す図である。
【図17】図17は対象物の温度とファン目標回転数と
の関係を説明する図である。
【符号の説明】
1 エンジン 2 油圧ポンプ 3 操作弁 4 油圧シリンダ 5、6 斜板駆動機構部 7 ファン駆動用油圧モータ 8 冷却用ファン 9 タンク 13、47 コントローラ 20 LS弁 25 TC弁 24、40 電磁比例制御弁(EPC弁) 43 トルクコンバータ 46 回転数制御スイッチ 55 作業モード選択スイッチ 57 ラジエータ 60 オイルクーラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F04D 27/00 101 F04D 27/00 101M 29/36 29/36 F Fターム(参考) 3H021 AA01 BA11 BA12 BA20 CA04 CA06 CA09 CA10 DA03 DA08 EA06 EA09 EA12 EA19 3H033 AA01 AA11 BB02 BB08 CC01 DD28 EE03 EE15 EE17 3H045 AA04 AA10 AA12 AA24 AA32 BA19 BA28 BA32 BA38 CA24 CA29 DA10 DA25 DA45 EA33 EA35 EA38 EA49

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動源(1)によって駆動される油
    圧ポンプ(2)と、前記駆動源(1)の冷却水を冷却す
    る冷却用ファン(8)と、前記油圧ポンプ(2)から吐
    出された圧油によって作動され前記冷却用ファン(8)
    を回転させる油圧モータ(7)とを備えた冷却用ファン
    の駆動制御装置において、 前記冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段(2
    3)と、 前記冷却水温度検出手段(23)で検出された温度に対
    応する目標ファン回転数を設定する目標ファン回転数設
    定手段(50)と、 前記冷却用ファン(8)のファン回転数と前記目標ファ
    ン回転数設定手段(50)で設定された目標ファン回転
    数との差に応じて、前記油圧ポンプ(2)または油圧モ
    ータ(7)の容量(2a)を制御する容量制御手段(4
    7、40)とを備えたことを特徴とする冷却用ファンの
    駆動制御装置。
  2. 【請求項2】 駆動源(1)によって駆動される油
    圧ポンプ(2)と、前記駆動源(1)によって作動する
    機器(43)の作動油を冷却する冷却用ファン(8)
    と、前記油圧ポンプ(2)から吐出された圧油によって
    作動され前記冷却用ファン(8)を回転させる油圧モー
    タ(7)とを備えた冷却用ファンの駆動制御装置におい
    て、 前記作動油の温度を検出する作動油温度検出手段(4
    5)と、 前記作動油温度検出手段(45)で検出された温度に対
    応する目標ファン回転数を設定する目標ファン回転数設
    定手段(50)と、 前記冷却用ファン(8)のファン回転数と前記目標ファ
    ン回転数設定手段(50)で設定された目標ファン回転
    数との差に応じて、前記油圧ポンプ(2)または油圧モ
    ータ(7)の容量(2a)を制御する容量制御手段(4
    7、40)とを備えたことを特徴とする冷却用ファンの
    駆動制御装置。
  3. 【請求項3】 駆動源(1)によって駆動される油
    圧ポンプ(2)と、前記駆動源(1)の冷却水を冷却す
    るとともに当該駆動源(1)によって作動する機器(4
    3)の作動油を冷却する冷却用ファン(8)と、前記油
    圧ポンプ(2)から吐出された圧油によって作動され前
    記冷却用ファン(8)を回転させる油圧モータ(7)と
    を備えた冷却用ファンの駆動制御装置において、 前記冷却水の温度を検出する冷却水温度検出手段(2
    3)と、 前記作動油の温度を検出する作動油温度検出手段(4
    5)と、 前記冷却水温度検出手段(23)で検出された冷却水温
    度に対応する第1の目標ファン回転数と、前記作動油温
    度検出手段(45)で検出された作動油温度に対応する
    第2の目標ファン回転数のうちで高い方の回転数を目標
    ファン回転数として設定する目標ファン回転数設定手段
    (50)と、 前記冷却用ファン(8)のファン回転数と前記目標ファ
    ン回転数設定手段(50)で設定された目標ファン回転
    数との差に応じて、前記油圧ポンプ(2)または油圧モ
    ータ(7)の容量(2a)を制御する容量制御手段(4
    7、40)とを備えたことを特徴とする冷却用ファンの
    駆動制御装置。
  4. 【請求項4】 前記冷却用ファン(8)の回転数を検出
    するファン回転数検出手段(36)を備え、 前記容量制御手段(47、40)は、前記目標ファン回
    転数設定手段(50)で設定された目標ファン回転数
    と、前記ファン回転数検出手段(36)で検出されたフ
    ァン回転数との偏差に応じて、前記油圧ポンプ(2)ま
    たは油圧モータ(7)の容量(2a)を制御することを
    特徴とする請求項1または2または3記載の冷却用ファ
    ンの駆動制御装置。
  5. 【請求項5】 駆動源(1)によって駆動される油
    圧ポンプ(2)と、前記駆動源(1)の冷却水を冷却す
    る冷却用ファン(8)と、前記油圧ポンプ(2)から吐
    出された圧油によって作動され前記冷却用ファン(8)
    を回転させる油圧モータ(7)とを備えた冷却用ファン
    の駆動制御装置において、 前記冷却水の温度と目標温度との差に応じて、前記油圧
    ポンプ(2)または油圧モータ(7)の容量(2a)を
    制御する容量制御手段(47、40)とを備えたことを
    特徴とする冷却用ファンの駆動制御装置。
  6. 【請求項6】 駆動源(1)によって駆動される油
    圧ポンプ(2)と、前記駆動源(1)によって作動する
    機器(43)の作動油を冷却する冷却用ファン(8)
    と、前記油圧ポンプ(2)から吐出された圧油によって
    作動され前記冷却用ファン(8)を回転させる油圧モー
    タ(7)とを備えた冷却用ファンの駆動制御装置におい
    て、 前記作動油の温度と目標温度との差に応じて、前記油圧
    ポンプ(2)または油圧モータ(7)の容量(2a)を
    制御する容量制御手段(47、40)とを備えたことを
    特徴とする冷却用ファンの駆動制御装置。
  7. 【請求項7】 前記容量制御手段(47、40)
    は、前記冷却用ファン(8)のファン回転数が前記目標
    ファン回転数設定手段(50)で設定された目標ファン
    回転数に達するまでに前記冷却用ファン(8)のファン
    回転数を徐々に変化させる制御を行うことを特徴とする
    請求項1または2または3記載の冷却用ファンの駆動制
    御装置。
  8. 【請求項8】 前記目標ファン回転数設定手段(5
    0)で設定された目標ファン回転数が所定の制限回転数
    以上である場合には、目標ファン回転数を当該制限回転
    数に補正する補正手段(46)を備え、 前記容量制御手段(47、40)は、前記冷却用ファン
    (8)のファン回転数と前記補正手段(46)によって
    補正された補正目標ファン回転数との差に応じて、前記
    油圧ポンプ(2)または油圧モータ(7)の容量(2
    a)を制御することを特徴とする請求項1または2また
    は3または7記載の冷却用ファンの駆動制御装置。
  9. 【請求項9】 前記冷却用ファン(8)を、所定の
    時刻または所定時間間隔毎に、前記冷却水または前記作
    動油を冷却する際の回転方向とは逆の回転方向に回転さ
    せる制御を行うことを特徴とする請求項1または2また
    は3または5または6または7または8記載の冷却用フ
    ァンの駆動制御装置。
  10. 【請求項10】 前記容量制御手段(47、40)
    は、前記駆動源(1)が始動された際には、前記油圧ポ
    ンプ(2)または油圧モータ(7)の容量(2a)を最
    小の容量にする制御を行うことを特徴とする請求項1ま
    たは2または3または4または5または6または7また
    は8または9記載の冷却用ファンの駆動制御装置。
  11. 【請求項11】 前記冷却用ファン(8)を、所定
    時間間隔毎に、略最大回転数まで上昇させる制御を行う
    ことを特徴とする請求項1または2または3または4ま
    たは5または6または7または8または9または10記
    載の冷却用ファンの駆動制御装置。
  12. 【請求項12】 前記目標ファン回転数を指示する
    指示手段(55)を備え、前記目標ファン回転数設定手
    段(50)は、前記指示手段(55)で指示された目標
    ファン回転数の指示内容に対応する目標ファン回転数を
    設定することを特徴とする請求項1〜11のいずれかに
    記載の冷却用ファンの駆動制御装置。
  13. 【請求項13】 前記油圧ポンプ(2)から吐出さ
    れた作動圧油が操作弁(3)を介して供給されることに
    よって作動する油圧アクチュエータ(4)と、 前記油圧ポンプ(2)の吐出圧と前記油圧アクチュエー
    タ(4)の負荷圧との差圧が所望の設定差圧になるよう
    に前記油圧ポンプ(2)の容量(2a)を変化させるポ
    ンプ容量制御弁(20)とを備えていることを特徴とす
    る請求項1〜12のいずれかに記載の冷却用ファンの駆
    動制御装置。
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