JP2010169112A - 建設機械における冷却ファンの速度制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧モータにより駆動する冷却ファンにおいて、該冷却ファンの回転速度を低速回転と高速回転とに切換え自在に構成するにあたり、コスト低減を図る。
【解決手段】冷却ファン１を駆動する油圧モータ２の油圧供給源として、冷却ファン１を低速回転せしめる流量を油圧モータ２に供給する低速用ポンプとしての第一ギアポンプ３と、冷却ファン１を高速回転せしめる流量を油圧モータ２に供給する高速用ポンプとしての第二ギアポンプ４とを設けると共に、これら第一、第二ギアポンプ３、４のうち何れか一方のポンプ流量を油圧モータ２に供給するべく切換わる切換バルブ８を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧モータにより駆動する冷却ファンが設けられた建設機械における冷却ファンの速度制御装置の技術分野に属するものである。

一般に、油圧ショベル、ホイ−ルロ−ダ等の建設機械においては、ラジエータやオイルクーラー等の冷却器に冷却風を供給するための冷却ファンが設けられているが、従来、この様な冷却ファンを油圧モータにより駆動させるように構成すると共に、該油圧モータの容量、或いは油圧モータの油圧供給源となる油圧ポンプの容量を可変せしめることで、冷却ファンの回転速度を可変制御できるようにした技術が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
さらに、前記冷却ファンの回転速度を可変制御するにあたり、油圧モータの駆動回路の回路圧を可変リリーフ弁で変化させることで、油圧モータへの供給流量を増減させるようにした技術も知られている（例えば、特許文献３参照。）。

特開２００５−２４０９３５号公報 特開２００６−９７５７５号公報 特開２００６−４５８０８号公報

しかるに、前記特許文献１、２のように、油圧モータの容量、或いは油圧ポンプの容量を可変せしめることで冷却ファンの回転速度を可変制御するように構成する場合には、可変容量型の油圧モータ、或いは可変容量型の油圧ポンプが必要であるが、該可変容量型の油圧モータや油圧ポンプは高価であって、コスト低減の妨げになるという問題がある。
一方、前記特許文献３のように、油圧モータの駆動回路の回路圧を可変リリーフ弁で変化させるように構成する場合には、固定容量型の油圧モータおよび油圧ポンプを採用することができるが、この場合には、可変リリーフ弁を経由して高圧の油がタンクに排出されることになって、無駄なエネルギー損失になるという問題があり、ここに本発明が解決しようとする課題がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、油圧モータにより駆動する冷却ファンを設けてなる建設機械において、前記冷却ファンの回転速度を低速回転と高速回転とに切換え自在に構成するにあたり、前記油圧モータの油圧供給源として第一ギアポンプおよび第二ギアポンプを設け，第一ギアポンプは、冷却ファンを低速回転せしめる流量を油圧モータに供給する低速用ポンプとし、第二ギアポンプは、冷却ファンを高速回転せしめる流量を油圧モータに供給する高速用ポンプにすると共に、これら第一、第二ギアポンプから油圧モータに至る油路に、第一、第二ギアポンプのうち何れか一方のポンプ流量を油圧モータに供給するべく切換わる切換バルブを設けたことを特徴とする建設機械における冷却ファンの速度制御装置である。
請求項２の発明は、油圧モータにより駆動する冷却ファンを設けてなる建設機械において、前記冷却ファンの回転速度を低速回転と高速回転とに切換え自在に構成するにあたり、前記油圧モータの油圧供給源として第一ギアポンプおよび第二ギアポンプを設け，第一ギアポンプは、冷却ファンを低速回転せしめる流量を油圧モータに供給する低速用ポンプとし、第二ギアポンプは、増速用の流量を前記第一ギアポンプの流量に合流させて油圧モータに供給することで冷却ファンを高速回転せしめる増速用ポンプにすると共に、第二ギアポンプの増速用流量を第一ギアポンプの流量に合流させる合流油路に、増速用流量の合流、非合流を切換える切換バルブを設けたことを特徴とする建設機械における冷却ファンの速度制御装置である。
請求項３の発明は、第一ギアポンプは、建設機械に設けられるパイロット回路の油圧源になるパイロットポンプを兼用することを特徴とする請求項１または２に記載の建設機械における冷却ファンの速度制御装置である。

請求項１の発明とすることにより、低速用ポンプとしての第一ギアポンプと高速用ポンプとしての第二ギアポンプとの二台のギアポンプを用いて、冷却ファンの回転速度を低速回転と高速回転とに切換え制御できることになり、而して、高価な容量可変型の油圧モータや油圧ポンプを用いて冷却ファンの回転速度を可変制御する場合と比して、コストを大幅に低減できる。しかも、第一、第二ギアポンプのポンプ流量は、流量制御弁やリリーフ弁により流量制御されることなく油圧モータに供給されることになるから、流量制御する場合のように高圧の油が油タンクに排出されるエネルギー損失もなく、省エネルギー化に貢献できる。
請求項２の発明とすることにより、低速用ポンプとしての第一ギアポンプと増速用ポンプとしての第二ギアポンプとの二台のギアポンプを用いて、冷却ファンの回転速度を低速回転と高速回転とに切換え制御できることになり、而して、高価な容量可変型の油圧モータや油圧ポンプを用いて冷却ファンの回転速度を可変制御する場合と比して、コストを大幅に低減できる。しかも、第一、第二ギアポンプのポンプ流量は、流量制御弁やリリーフ弁により流量制御されることなく油圧モータに供給されることになるから、流量制御する場合のように高圧の油が油タンクに排出されるエネルギー損失もなく、省エネルギー化に貢献できる。
請求項３の発明とすることにより、第一ギアポンプがパイロットポンプを兼用するため、ポンプの個数を削減でき、更なる低コスト化に貢献できる。

第一の実施の形態の冷却ファンの速度制御装置の回路図である。 第二の実施の形態の冷却ファンの速度制御装置の回路図である。 第三の実施の形態の冷却ファンの速度制御装置の回路図である。 第四の実施の形態の冷却ファンの速度制御装置の回路図である。

次に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
まず、第一の実施の形態を図１に示すが、該図１において、１は建設機械に設けられるラジエータやオイルクーラー（何れも図示せず）に冷却風を供給する冷却ファン、２は該冷却ファン１を駆動せしめる固定容量型の油圧モータ、３、４はエンジンＥにより駆動されて上記油圧モータ２の油圧供給源になる第一、第二ギアポンプ、５は油タンクである。

ここで、前記第一ギアポンプ３は、前記冷却ファン１を予め設定される低速回転速度で回転せしめる流量を油圧モータ２に供給する小容量の低速用ポンプに設定されており、また、第二ギアポンプ４は、冷却ファン１を予め設定される高速回転速度で回転せしめる流量を油圧モータ２に供給する大容量の高速用ポンプに設定されている。

さらに、前記第一、第二ギアポンプ３、４から油圧モータ２に至る油路には、コントローラ７からの制御信号に基づいて切換わる切換バルブ８が配設されている。

前記切換バルブ８は、電磁式の二位置切換弁であって、ソレノイド８ａの非励磁状態では、第一ギアポンプ３のポンプ流量を前記油圧モータ２に供給する一方、第二ギアポンプ４のポンプ流量を油タンク５に流す低速側位置Ｘに位置しているが、コントローラ７からの制御信号によりソレノイド８ａが励磁することによって、第二ギアポンプ４のポンプ流量を油圧モータ２に供給する一方、第一ギアポンプ３のポンプ流量を油タンク５に流す高速側位置Ｙに切換わるように構成されている。

而して、前記切換バルブ８が低速側位置Ｘに位置している場合には、第一ギアポンプ３のポンプ流量、つまり、冷却ファン１を低速回転速度で回転せしめる流量が油圧モータ２に供給され、これにより冷却ファン１は低速回転する。また、このときの第二ギアポンプ４のポンプ流量は油タンク５に流れ、これにより第二ギアポンプ４は無負荷状態になる。一方、切換バルブ８が高速側位置Ｙに位置している場合には、第二ギアポンプ４のポンプ流量、つまり、冷却ファン１を高速回転速度で回転せしめる流量が油圧モータ２に供給され、これにより冷却ファン１は高速回転する。また、このときの第一ギアポンプ３のポンプ流量は油タンク５に流れ、これにより第一ギアポンプ３は無負荷状態になる。而して、切換バルブ８の切換え作動に基づいて、第一、第二ギアポンプ３、４のうち何れか一方のポンプ流量が油圧モータ２に供給されることになり、これによって、冷却ファン１の回転速度を低速回転と高速回転とに切換えることができるように構成されている。

一方、前記コントローラ７は、エンジン冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ９と、作動油の温度を検出する作動油温度センサ１０とからの検出信号を入力し、これら入力信号に基づいて、前記切換バルブ８に制御信号を出力する。

つまり、コントローラ７は、冷却水温度センサ９により検出されるエンジン冷却水温度Ｔｗが予め設定される冷却水設定温度ＴｗＳ以上であるか否かを判断し、さらに、作動油温度センサ１０により検出される作動油温度Ｔｏが予め設定される作動油設定温度ＴｏＳ以上であるか否かを判断する。そして、エンジン冷却水温度Ｔｗが冷却水設定温度ＴｗＳ以上（Ｔｗ≧ＴｗＳ）の場合、或いは、作動油温度Ｔｏが作動油設定温度ＴｏＳ以上（Ｔｏ≧ＴｏＳ）の場合には、コントローラ７から切換バルブ８のソレノイド８ａに対して励磁の制御信号が出力される。これにより、切換バルブ８は高速側位置Ｙに位置することになり、前述したように、冷却ファン１は高速回転する。一方、エンジン冷却水温度Ｔｗが冷却水設定温度ＴｗＳ未満（Ｔｗ＜ＴｗＳ）で、且つ、作動油温度Ｔｏが作動油設定温度ＴｏＳ未満（Ｔｏ＜ＴｏＳ）の場合には、切換バルブ８に対して励磁の制御信号を出力しない。これにより、切換バルブ８は低速側位置Ｘに位置することになり、前述したように、冷却ファン１は低速回転する構成になっている。

叙述の如く構成された第一の実施の形態において、冷却ファン１は、油圧モータ２により駆動してラジエータやオイルクーラーに冷却風を供給することになるが、前記油圧モータ２の油圧供給源として、冷却ファン１を低速回転せしめる流量を油圧モータ２に供給する低速用ポンプとしての第一ギアポンプ３と、冷却ファン１を高速回転せしめる流量を油圧モータ２に供給する高速用ポンプとしての第二ギアポンプ４とが設けられていると共に、切換バルブ８の切換え作動に基づいて、第一、第二ギアポンプ３、４のうち何れか一方のポンプ流量が油圧モータ２に供給されることになり、これにより、エンジン冷却水温度や作動油温に応じて、冷却ファン１の回転速度を低速回転と高速回転とに切換えできることになる。

而して、低速用ポンプとしての第一ギアポンプ３と高速用ポンプとしての第二ギアポンプ４との二台のギアポンプを用いて、冷却ファン１の回転速度を低速回転と高速回転とに切換え制御できることになるが、ギアポンプは構造簡単で耐久性に優れると共に安価なものであるから、高価な容量可変型の油圧モータや油圧ポンプを用いて冷却ファンの回転速度を可変制御する場合と比して、コストを大幅に低減することができる。しかも、第一、第二ギアポンプ３、４のポンプ流量は、流量制御弁やリリーフ弁により流量制御されることなく油圧モータ２に供給されることになるから、流量制御する場合のように高圧の油が油タンクに排出されるエネルギー損失もなく、省エネルギー化に貢献できる。

次いで、第二の実施の形態を図２に示すが、該図２において、冷却ファン１、油圧モータ２、油タンク５は第一の実施の形態と同一のものであって、同一の符号を附してある。また、１１、１２は第二の実施の形態の第一、第二ギアポンプであって、これら第一、第二ギアポンプ１１、１２は、エンジンＥにより駆動されて上記油圧モータ２の油圧供給源になる。

ここで、前記第一ギアポンプ１１は、第一の実施の形態の第一ギアポンプ３と同じく、冷却ファン１を予め設定される低速回転速度で回転せしめる流量を油圧モータ２に供給する小容量の低速用ポンプに設定されている。一方、第二ギアポンプ１２は、増速用の流量を前記第一ギアポンプ１１からの流量に合流させて油圧モータ２に供給することで、冷却ファン１を予め設定される高速回転速度で回転せしめる増速用ポンプに設定されている。

さらに、１３は前記第二ギアポンプ１２の増速用流量を第一ギアポンプ１１の流量に合流させる合流油路であって、該合流油路１３には、コントローラ７からの制御信号に基づいて増速用流量の合流、非合流を切換える切換バルブ１４が配設されている。

前記切換バルブ１４は、電磁式の二位置切換弁であって、ソレノイド１４ａの非励磁状態では、第二ギアポンプ１２の増速用流量を第一ギアポンプ１１の流量に合流させる合流位置Ｘに位置しているが、コントローラ７からの制御信号によりソレノイド１４ａが励磁することによって、第二ギアポンプ１２の流量を油タンク５に流す非合流位置Ｙに切換わるように構成されている。尚、図２中、１５ａは第一ギアポンプ１１から第二ギアポンプ１２方向への油の流れを阻止するチェック弁、１５ｂは第二ギアポンプ１２から第一ギアポンプ１１方向への油の流れを阻止するチェック弁である。

而して、前記切換バルブ１４が合流位置Ｘに位置している場合には、第二ギアポンプ１２の増速用流量が第一ギアポンプ１１の流量に合流して油圧モータ２に供給され、これにより油圧モータ２には、冷却ファン１を高速回転速度で回転せしめる流量が供給されることになって、冷却ファン１は高速回転する。一方、切換バルブ１４が非合流位置Ｙに位置している場合には、第二ギアポンプ１２の流量は第一ギアポンプ１１の流量に合流せず、これにより油圧モータ２には、第一ギアポンプ１１のみの流量、つまり、冷却ファン１を低速回転速度で回転せしめる流量が供給されることになって、冷却ファン１は低速回転する。また、このときの第二ギアポンプ１２のポンプ流量は油タンク５に流れ、これにより第二ギアポンプ１２は無負荷状態になる。而して、切換バルブ１４の切換え作動に基づいて、第二ギアポンプ１２の増速用流量が第一ギアポンプ１１の流量に合流する、或いは合流しないことになり、これによって、冷却ファン１の回転速度を高速回転と低速回転とに切換えることができるように構成されている。

一方、コントローラ７は、前記第一の実施の形態と同様に、エンジン冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ９と、作動油の温度を検出する作動油温度センサ１０とからの検出信号を入力し、これら入力信号に基づいて、前記切換バルブ１４に制御信号を出力する。つまり、エンジン冷却水温度Ｔｗが冷却水設定温度ＴｗＳ以上（Ｔｗ≧ＴｗＳ）の場合、或いは、作動油温度Ｔｏが作動油設定温度ＴｏＳ以上（Ｔｏ≧ＴｏＳ）の場合には、切換バルブ１４に対して励磁の制御信号を出力しない。これにより、切換バルブ１４は合流位置Ｘに位置することになり、前述したように、冷却ファン１は高速回転するようになっている。一方、エンジン冷却水温度Ｔｗが冷却水設定温度ＴｗＳ未満（Ｔｗ＜ＴｗＳ）で、且つ、作動油温度Ｔｏが作動油設定温度ＴｏＳ未満（Ｔｏ＜ＴｏＳ）の場合には、切換バルブ１４のソレノイド１４ａに対して励磁の制御信号を出力する。これにより、切換バルブ１４は非合流位置Ｙに位置することになり、前述したように、冷却ファン１は低速回転するようになっている。

叙述の如く構成された第二の実施の形態においては、油圧モータ２の油圧供給源として、冷却ファン１を低速回転せしめる流量を油圧モータ２に供給する低速用ポンプとしての第一ギアポンプ１１と、増速用の流量を前記第一ギアポンプ１１の流量に合流させて油圧モータ２に供給することで冷却ファン１を高速回転せしめる増速用ポンプとしての第二ギアポンプ１２とが設けられていると共に、切換バルブ１４の切換え作動に基づいて、第二ギアポンプ１２の増速用流量が第一ギアポンプ１１の流量に合流する、或いは合流しないことになり、これにより、エンジン冷却水温度や作動油温に応じて、冷却ファン１の回転速度を高速回転と低速回転とに切換えできることになる。

而して、低速用ポンプとしての第一ギアポンプ１１と増速用ポンプとしての第二ギアポンプ１２との二台のギアポンプを用いて、冷却ファン１の回転速度を高速回転と低速回転とに切換え制御できることになり、もって、前述した第一の実施の形態のものと同様に、コストを低減できると共に、省エネルギー化に貢献できる。

次いで、第三、第四の実施の形態を図３、図４に示すが、該第三、第四の実施の形態では、冷却ファン１を低速回転速度で回転せしめる流量を油圧モータ２に供給する低速用ポンプとして、前記第一、第二の実施の形態の第一ギアポンプ３、１１に代えて、建設機械に設けられるパイロット回路１６の油圧源になるパイロットポンプを兼用する第一ギアポンプ１７、１８が設けられている。ここで、前記パイロット回路１６は、建設機械に設けられるパイロット作動式制御弁（図示せず）にパイロット圧を出力するパイロットバルブ１９や、容量可変型油圧ポンプの容量可変手段（図示せず）に制御信号を出力する電磁比例減圧弁２０等が配される回路であって、該パイロット回路１６は、必要に応じて設けられる減圧弁２１を介して、第一ギアポンプ１７、１８に接続されている。また、図３に示す第三の実施の形態において、２２は切換バルブであって、該切換バルブ２２は、コントローラ７からの制御信号に基づいて、第一ギアポンプ１７のポンプ流量を油圧モータ２に供給する低速側位置Ｘと、第二ギアポンプ４のポンプ流量を油圧モータ２に供給する高速側位置Ｙとに切換わるように構成されている。尚、第三、第四の実施の形態において、前記第一、第二の実施の形態と同じものは、同一の符号を附すと共に、説明を省略する。

そして、これら第三、第四の実施の形態のものにおいても、前記第一、第二の実施の形態と同様の作用効果を奏することになるが、さらに第三、第四の実施の形態のものは、第一ギアポンプ１７、１８がパイロットポンプを兼用しているため、ポンプの個数を削減できることになり、更なる低コスト化に貢献できる。

尚、本発明は上記第一〜第四の実施の形態に限定されないことは勿論であって、例えば、上記実施の形態では、冷却ファンが冷却風を供給する冷却器としてラジエータおよびオイルクーラーを例示すると共に、エンジン冷却水温および作動油温に基づいて冷却ファンの回転速度を低速回転と高速回転とに切換える構成になっているが、冷却ファンがターボチャージャ用クーラーやエアコンディショナー用コンデンサ等の他の冷却器を冷却する構成であっても勿論よく、この場合には、各々の冷却器に応じた基準で、冷却ファンの回転速度の切換え制御が行なわれることになる。

本発明は、油圧モータにより駆動する冷却ファンが設けられた建設機械において、冷却ファンの回転速度を低速回転と高速回転とに切換えたい場合に利用することができる。

１ 冷却ファン
２ 油圧モータ
３ 第一ギアポンプ
４ 第二ギアポンプ
８ 切換バルブ
１１ 第一ギアポンプ
１２ 第二ギアポンプ
１４ 切換バルブ
１６ パイロット回路
１７ 第一ギアポンプ
１８ 第一ギアポンプ
２２ 切換バルブ

Claims (3)

1. 油圧モータにより駆動する冷却ファンを設けてなる建設機械において、前記冷却ファンの回転速度を低速回転と高速回転とに切換え自在に構成するにあたり、前記油圧モータの油圧供給源として第一ギアポンプおよび第二ギアポンプを設け，第一ギアポンプは、冷却ファンを低速回転せしめる流量を油圧モータに供給する低速用ポンプとし、第二ギアポンプは、冷却ファンを高速回転せしめる流量を油圧モータに供給する高速用ポンプにすると共に、これら第一、第二ギアポンプから油圧モータに至る油路に、第一、第二ギアポンプのうち何れか一方のポンプ流量を油圧モータに供給するべく切換わる切換バルブを設けたことを特徴とする建設機械における冷却ファンの速度制御装置。
2. 油圧モータにより駆動する冷却ファンを設けてなる建設機械において、前記冷却ファンの回転速度を低速回転と高速回転とに切換え自在に構成するにあたり、前記油圧モータの油圧供給源として第一ギアポンプおよび第二ギアポンプを設け，第一ギアポンプは、冷却ファンを低速回転せしめる流量を油圧モータに供給する低速用ポンプとし、第二ギアポンプは、増速用の流量を前記第一ギアポンプの流量に合流させて油圧モータに供給することで冷却ファンを高速回転せしめる増速用ポンプにすると共に、第二ギアポンプの増速用流量を第一ギアポンプの流量に合流させる合流油路に、増速用流量の合流、非合流を切換える切換バルブを設けたことを特徴とする建設機械における冷却ファンの速度制御装置。
3. 第一ギアポンプは、建設機械に設けられるパイロット回路の油圧源になるパイロットポンプを兼用することを特徴とする請求項１または２に記載の建設機械における冷却ファンの速度制御装置。

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