JP2013249661A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】ファンを駆動する油圧モータへの流量を制御するスプール及び電磁比例弁を含む弁ブロックのディザ電流に関連する共振を防ぐことができるようにした。
【解決手段】本発明は、ギヤポンプ２２から油圧モータ２６に供給される流量を制御するスプール２８、及びスプール２８の作動を制御する電磁比例弁２９を含む弁ブロック２７と、電磁比例弁２９を制御するコントローラ３０とを備え、このコントローラ３０が、ディザ電流に関連して発生する弁ブロック２７の共振状態のときに、基準周波数として予め設定されるディザ電流のディザ周波数Ｆ１とは異なるディザ周波数Ｆ２のディザ電流を、制御電流に重畳させ制御信号として電磁比例弁２９に出力するディザ周波数変更手段を含む構成にしてある。
【選択図】図３

Description

本発明は、車体に搭載された熱交換器に冷却風を送風するファンと、このファンを駆動するファン駆動回路を備えた油圧ショベル等の作業機械に関する。

この種の従来技術として特許文献１に示されるものがある。この特許文献１には、建設車両すなわち作業機械において、エンジンと、このエンジンによって駆動するファン駆動油圧ポンプと、このファン駆動油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する油圧駆動ファンモータとを備えた構成が開示されている。

また、この特許文献１には、ファン駆動油圧ポンプから油圧駆動ファンモータに供給される流量を制御するファン変速・逆転制御弁本体、すなわちスプールと、このファン変速・逆転制御弁本体の作動を制御するＥＰＣ弁（電磁パイロット制御弁）、すなわち電磁比例弁を含むファン変速・逆転制御弁、すなわち弁ブロックとが開示されている。

また、この特許文献１には、オイルクーラ、水クーラ、すなわち熱交換器と、油圧駆動ファンモータによって駆動され、オイルクーラ、水クーラに冷却風を送風するファンと、ファン変速・逆転制御弁本体の作動を制御する制御電流を制御信号として上述したＥＰＣ弁に出力するコントローラ、すなわち制御手段とが開示されている。

なお、特許文献１には開示されていないが、通常、スプールの応答性の改善等のために、すなわち特許文献１にあってはファン変速・逆転制御弁本体の応答性の改善等のために、電磁比例弁、すなわち特許文献１にあってはＥＰＣ弁に出力される制御信号にディザ電流を含ませることが行われている。つまり、スプールを作動させる制御電流にディザ電流を重畳させた制御信号を、制御手段を構成するコントローラから電磁比例弁、すなわち特許文献１にあってはＥＰＣ弁に出力することが行われている。

特開２００４−２５１１２０号公報

上述した特許文献１に示される従来技術は、エンジンを駆動させて作業を行う間、ＥＰＣ弁、すなわち電磁比例弁に出力される制御信号に含まれるディザ電流のディザ周波数に関連してファン変速・逆転制御弁、すなわち弁ブロックが共振する懸念がある。このような弁ブロックの共振を生じたときには、不快な異音が発生する。

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、ファンを駆動する油圧モータへの流量を制御するスプール及び電磁比例弁を含む弁ブロックのディザ電流に関連する共振を防ぐことができる作業機械を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は、車体と、この車体に取り付けられた作業装置と、上記車体に搭載されたエンジンと、このエンジンによって駆動するファン駆動油圧ポンプと、このファン駆動油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する油圧モータと、上記ファン駆動油圧ポンプから上記油圧モータに供給される流量を制御するスプール、及びこのスプールの作動を制御する電磁比例弁を含む弁ブロックと、上記車体に搭載された熱交換器と、上記油圧モータによって駆動され、上記熱交換器に冷却風を送風するファンと、上記スプールの作動を制御する制御電流にディザ電流を重畳させた制御信号を上記電磁比例弁に出力する制御手段とを備えた作業機械において、上記制御手段は、上記ディザ電流に関連して発生する上記弁ブロックの共振状態のときに、基準周波数として予め設定されるディザ電流のディザ周波数とは異なるディザ周波数のディザ電流を、上記制御電流に重畳させ上記制御信号として上記電磁比例弁に出力する処理を行うディザ周波数変更手段を含むことを特徴としている。

このように構成した本発明は、ファンを駆動する油圧モータに供給される流量を制御するスプール、及びこのスプールの作動を制御する電磁比例弁を含む弁ブロックがディザ電流に関連して共振状態となるときには、ディザ周波数変更手段によって、基準周波数として予め設定されるディザ電流のディザ周波数とは異なる周波数のディザ電流が、制御電流に重畳されて制御信号として弁ブロックの電磁比例弁に出力する処理が行われる。このようにディザ電流のディザ周波数が変更されることにより、スプール及び電磁比例弁を含む弁ブロックのディザ電流に関連する共振を防ぐことができる。

また本発明は、上記発明において、上記ディザ周波数変更手段は、基準周波数として予め設定されるディザ電流のディザ周波数とは異なるディザ周波数が設定される設定部と、上記弁ブロックの共振状態のときに、上記設定部で設定されたディザ周波数を選択し、この選択されたディザ周波数のディザ電流を上記制御電流に重畳させ上記制御信号として上記電磁比例弁に出力する処理を行う選択処理部とを含むことを特徴としている。

このように構成した本発明は、弁ブロックがディザ電流に関連して共振状態となるときには、設定部で設定され、基準周波数として予め設定されるディザ周波数とは異なるディザ周波数が選択処理部で選択され、この選択処理部の処理により設定部で設定されたディザ周波数のディザ電流が制御電流に重畳されて制御信号として弁ブロックの電磁比例弁に出力される。

また本発明は、上記発明において、手動操作され、指示信号を出力するディザ周波数変更指示手段を備え、上記ディザ周波数変更指示手段の上記選択処理部は、上記指示信号に応じて上記設定部で設定されたディザ周波数を選択する処理を行うことを特徴としている。

このように構成した本発明は、共振状態となったことに気付いたオペレータの手動操作により、直ちに弁ブロックのディザ電流に関連する共振を防ぐことができる。

また本発明は、上記発明において、上記弁ブロックの共振状態を検出する共振検出手段を備え、上記ディザ周波数変更手段は、上記共振検出手段から出力される信号に基づいて上記弁ブロックが共振状態かどうか判別し、共振状態と判別したときに指示信号を上記選択処理部に出力する判別部を含み、上記選択処理部は、上記判別部から出力される指示信号に応じて上記設定部で設定されたディザ周波数を選択する処理を行うことを特徴としている。

このように構成した本発明は、共振検出手段による共振状態の検出に応じて、オペレータの手を煩わせることなく自動的に、弁ブロックのディザ電流に関連する共振を防ぐことができる。

また本発明は、上記発明において、上記共振検出手段は、上記エンジンの回転数を検出する回転数センサ、上記ファン駆動油圧ポンプに吸い込まれる圧油の温度を検出する油温センサ、及び上記ファン駆動油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサのうちの少なくとも１つから成ることを特徴としている。

このように構成した本発明は、作業機械の制御に関連して設けられることが多い回転数センサ、油温センサ、圧力センサを、弁ブロックの共振状態を検出する共振検出手段に兼用させることができる。

本発明は、ファンを駆動する油圧モータへの流量を制御するスプール及び電磁比例弁を含む弁ブロックの電磁比例弁の駆動を制御する制御手段に含まれるデイザ周波数変更手段によって、弁ブロックのディザ電流に関連する共振を防ぐことができる。これにより本発明は、弁ブロックの共振により従来生じる懸念のあつた不快な異音の発生を防ぐことができ、信頼性の高い作業機械を実現させることができる。

本発明に係る作業機械の第１実施形態を構成する油圧ショベルの側面図である。 第１実施形態に備えられるファン駆動回路を示す図である。 第１実施形態のファン駆動回路に備えられるコントローラの要部構成を示す図である。 第２実施形態に備えられるファン駆動回路を示す図である。 第２実施形態のファン駆動回路に備えられるコントローラの要部構成を示す図である。

以下、本発明に係る作業機械の実施の形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明に係る作業機械の第１実施形態を構成する油圧ショベルの側面図、図２は第１実施形態に備えられるファン駆動回路を示す図、図３は第１実施形態のファン駆動回路に備えられるコントローラの要部構成を示す図である。

図１に示すように、本発明に係る作業機械の第１実施形態は、例えば油圧ショベルから成っている。この油圧ショベルは、走行体１と、この走行体１上に配置される旋回体２とを備えている。これらの走行体１と旋回体２は車体を構成している。また、この第１実施形態は、旋回体２に上下方向の回動可能に取り付けられる作業装置３を備えている。この作業装置３は、旋回体２に取り付けられるブーム４と、このブーム４の先端に取り付けられるアーム５と、このアーム５の先端に取り付けられるバケット６とを含んでいる。旋回体２の前側位置には運転室１０が配置され、後側位置には重量バランスを確保するカウンタウェイト１１が配置されている。また、運転室１０とカウンタウェイト１１との間にはエンジン室１２が配置されている。

図２に示すように、第１実施形態は、旋回体２上のエンジン室１２内に搭載されるエンジン２０と、このエンジン２０によって駆動するメインポンプ２１、及びファン駆動油圧ポンプすなわちギヤポンプ２２とを備えている。メインポンプ２１から吐出された圧油はアクチュエータ駆動部２３に供給される。このアクチュエータ駆動部２３は、上述した作業装置３を作動させるブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９の他、図示しない左右走行モータ、旋回モータ等のアクチュエータを含んでいる。また、このアクチュエータ駆動部２３は、上述した各アクチュエータをそれぞれ制御する複数の方向制御弁も含んでいる。

また、この第１実施形態は、旋回体２のエンジン室１２内に搭載されたラジエータ、オイルクーラ等の熱交換器２４と、この熱交換器２４に冷却風を送風するファン２５とを備えている。

同図２に示すように、この第１実施形態に備えられるファン駆動回路は、上述したエンジン２０及びギヤポンプ２２と、このギヤポンプ２２から吐出される圧油によって駆動し、ファン２５を回転させる油圧モータ２０とを備えている。また、このファン駆動回路は、ギヤポンプ２２から油圧モータ２６に供給される流量を制御するスプール２８、及びこのスプール２８の作動を制御する電磁比例弁２９を含む弁ブロック２７を備えている。

さらに、このファン駆動回路は、スプールの作動を制御する制御電流にディザ電流を重畳させた制御信号を電磁比例弁２９に出力する制御手段、例えば運転室１０内に配置されるコントローラ３０を備えている。

この第１実施形態に備えられるファン駆動回路のコントローラ３０は、上述したディザ電流に関連して発生する弁ブロック２７の共振状態のときに、基準周波数として予め設定されるディザ電流のディザ周波数Ｆ１とは異なるディザ周波数Ｆ２のディザ電流を、上述した制御電流に重畳させ制御信号として電磁比例弁２９に出力する処理を行うディザ周波数変更手段を含んでいる。

図３に示すように、コントローラ３０は、ディザ電流の基準周波数としてディザ周波数Ｆ１が予め設定される第１設定部３０ａと、上述のディザ周波数Ｆ１とは異なるディザ周波数Ｆ２が設定される第２設定部３０ｂとを備えている。ディザ周波数Ｆ２は、基準周波数であるディザ周波数Ｆ１に比べて１パルスの出力時間が例えば長い周波数から成っている。なお、ディザ電流に関連して発生する弁ブロック２７の共振状態は、例えばエンジン２０の回転数Ｎが特定の回転数ＮＡとなるときに発生しやすいことが、経験的に知られている。

同図３に示すように、コントローラ３０は第１設定部３０ａで設定される基準周波数のディザ周波数Ｆ１と、第２設定部３０ｂで設定され、ディザ周波数Ｆ１とは異なるディザ周波数Ｆ２のうちのいずれかを選択する選択処理部３０ｃを備えている。この選択処理部３０ｃは弁ブロック２７の共振状態のときに、第２設定部３０ｂで設定されたディザ周波数Ｆ２を選択し、この選択されたディザ周波数Ｆ２のディザ電流を制御電流に重畳させ制御信号として電磁比例弁２９に出力する処理を行う。

上述した第２設定部３０ｂと選択処理部３０ｃとによって、ディザ周波数変更手段が構成されている。

また、この第１実施形態は、手動操作され、指示信号を出力するディザ周波数変更指示手段、例えばスイッチ３１を備えている。ディザ周波数変更手段の選択処理部３０ｃは、スイッチ３１のＯＮ操作によって出力される指示信号に応じて、第２設定部３０ｂで設定されたディザ周波数Ｆ２を選択する処理を行う。

このように構成した第１実施形態にあっては、エンジン２０によってメインポンプ２１が駆動され、このメインポンプ２１からアクチュエータ駆動部２３に圧油が供給されることにより、作業装置３による土砂の掘削作業等、あるいは走行体１の走行、旋回体２の旋回が行われる。

また、エンジン２０によってギヤポンプ２２が駆動されるとともに、コントローラ３０から出力される制御信号によって電磁比例弁２９が制御され、これによりスプール２８の作動が制御されることにより、ギヤポンプ２２から吐出される圧油がスプール２８を介して油圧モータ２６に供給される。これにより油圧モータ２６が駆動し、これに伴ってファン２５が回転する。ファン２５の回転によって生起された冷却風は、熱交換器２４に送風される。これにより熱交換器２４は冷却される。

また、スイッチ３１がＯＦＦに保たれている状態で、コントローラ３０の選択処理部３０ｃから電磁比例弁２９に与えられる制御信号に含まれるディザ電流、すなわち第１設定部３０ａで設定された基準周波数であるディザ周波数Ｆ１のディザ電流により、電磁比例弁２９は微動を繰り返す。これにより、電磁比例弁２９の焼き付き等が防止され、良好な応答性を確保できる。

このような各動作が実施される間、例えばエンジン２０の回転数が特定の回転数ＮＡとなると、上述したように弁ブロック２７はディザ電流に関連する共振を生じやすい状態となる。共振状態となり、異音が発生し始めたときにはオペレータはスイッチ３１をオンに手動操作する。これにより、コントローラ３０の選択処理部３０ｃは、第２設定部３０ｂで設定されたディザ周波数、すなわち基準周波数であるそれまでのディザ周波数Ｆ１とは異なるディザ周波数Ｆ２を選択し、その選択したディザ周波数Ｆ２のディザ電流を制御電流に重畳させ、制御信号として電磁比例弁２９に出力する処理を行う。

このようにディザ電流のディザ周波数が基準周波数であるディザ周波数Ｆ１から、このディザ周波数Ｆ１とは異なるディザ周波数Ｆ２に変更されることにより、例えばエンジン２０の回転数ＮがＮＡとなったときに生じる弁ブロック２７の共振を防ぐことができる。これにより第１実施形態は、弁ブロック２７の共振に伴う不快な異音の発生を防ぐことができ、信頼性の高い油圧ショベルを実現させることができる。

また、この第１実施形態は、共振状態となったことに気付いたオペレータの手動操作により、直ちに弁ブロック２７のディザ電流のディザ周波数Ｆ１に関連する共振を防ぐことができる。すなわち、オペレータの意思による弁ブロックの共振の防止を実現させることができる。

図４は第２実施形態に備えられるファン駆動回路を示す図、図５は第２実施形態のファン駆動回路に備えられるコントローラの要部構成を示す図である。

この第２実施形態に係る作業機械も、例えば上述した図１に示した油圧ショベルと同様の油圧ショベルから成っている。この第２実施形態は、弁ブロック２７の共振状態を検出する共振検出手段、例えばエンジン２０の回転数を検出する回転数センサ３２を備えている。また、コントローラ３０に備えられるディザ周波数変更手段が、回転数センサ３２から出力される信号に基づいて弁ブロック２７が共振状態かどうか判別し、共振状態と判別したときに指示信号を選択処理部３０ｃに出力する判別部３０ｄを含んでいる。選択処理部３０ｃは、判別部３０ｄから出力される指示信号に応じて第２設定部３０ｂで設定されたディザ周波数Ｆ２を選択する処理を行う。その他の構成は上述した第１実施形態と同等である。

この第２実施形態にあっては、第２設定部３０ｂと、判別部３０ｄと、選択処理部３０ｃとによって、ディザ周波数変更手段が構成されている。

この第２実施形態では、エンジン２０の回転数Ｎがディザ電流に関係する弁ブロック２７の共振を生じやすい特定の回転数ＮＡとなったことが回転数センサ３２で検出されたとき、コントローラ３０の判別部３０ｄは指示信号を選択処理部３０ｃに出力する。この指示信号を受けた選択処理部３０ｃは、第２設定部３０ｂで設定されたディザ周波数Ｆ２のディザ電流を制御電流に重畳させ、制御信号として電磁比例弁２９に出力する処理を行う。

このように構成した第２実施形態も第１実施形態と同様に、エンジン２０の回転数Ｎが特定の回転数ＮＡとなって生じる弁ブロック２７の共振を防ぐことができる。これにより、この第２実施形態も、弁ブロック２７の共振に伴う不快な異音の発生を防ぐことができ、信頼性の高い油圧ショベルを実現させることができる。

また、この第２実施形態は、回転数センサ３２による共振状態の検出に応じて、オペレータの手を煩わせることなく自動的に弁ブロック２７のディザ電流のディザ周波数Ｆ１に関連する共振を防ぐことができる。

なお、第１，第２実施形態は、コントローラ３０の第２設定部３０ｂで、基準周波数であるディザ周波数Ｆ１に比べて１パルスの出力時間が例えば長い周波数であるディザ周波数Ｆ２を設定したが、本発明は、第２設定部３０ｂにこのようなディザ周波数Ｆ２を設定することには限られない。例えば、第２設定部３０ｂで、基準周波数であるディザ周波数Ｆ１に比べて１パルスの出力時間が短い周波数であるディザ周波数Ｆ３を設定するようにしてもよい。

また、上記第２実施形態では、弁ブロック２７の共振状態を検出する共振検出手段として、エンジン２０の特定の回転数ＮＡを検出する回転数センサ３２を設けたが、本発明は、このように共振検出手段として回転数センサ３２を設けることには限られない。ディザ電流に関連する弁ブロック２７の共振は、ギヤポンプ２２に吸い込まれる圧油の温度とか、ギヤポンプ２２の吐出圧などにも関係することが経験的に知られている。したがって、共振検出手段として、回転数センサ３２に代えて、あるいは回転数センサ３２とともに、ギヤポンプ２２に吸い込まれる圧油の温度を検出する油温センサやギヤポンプ２２の吐出圧を検出する圧力センサを設けるようにしてもよい。すなわち本発明は、共振検出手段を、回転数センサ３２、油温センサ、及び圧力センサのうちの少なくとも１つによって構成することができる。このように構成した場合には、当該油圧ショベルの各種制御に関連して設けられることが多い上述した回転数センサ３２、油温センサ、圧力センサを、弁ブロック２７の共振状態を検出する共振検出手段に兼用させることができる。

１ 走行体（車体）
２ 旋回体（車体）
３ 作業装置
１２ エンジン室
２０ エンジン
２２ ギヤポンプ（ファン駆動油圧ポンプ）
２４ 熱交換器
２５ ファン
２６ 油圧モータ
２７ 弁ブロック
２８ スプール
２９ 電磁比例弁
３０ コントローラ（制御手段）
３０ａ 第１設定部
３０ｂ 第２設定部
３０ｃ 選択処理部
３０ｄ 判別部
３１ スイッチ（ディザ周波数変更指示手段）
３２ 回転数センサ（共振検出手段）

Claims (5)

1. 車体と、この車体に取り付けられた作業装置と、上記車体に搭載されたエンジンと、このエンジンによって駆動するファン駆動油圧ポンプと、このファン駆動油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動する油圧モータと、
   上記ファン駆動油圧ポンプから上記油圧モータに供給される流量を制御するスプール、及びこのスプールの作動を制御する電磁比例弁を含む弁ブロックと、
   上記車体に搭載された熱交換器と、上記油圧モータによって駆動され、上記熱交換器に冷却風を送風するファンと、
   上記スプールの作動を制御する制御電流にディザ電流を重畳させた制御信号を上記電磁比例弁に出力する制御手段とを備えた作業機械において、
   上記制御手段は、上記ディザ電流に関連して発生する上記弁ブロックの共振状態のときに、基準周波数として予め設定されるディザ電流のディザ周波数とは異なるディザ周波数のディザ電流を、上記制御電流に重畳させ上記制御信号として上記電磁比例弁に出力する処理を行うディザ周波数変更手段を含むことを特徴とする作業機械。
2. 請求項１に記載の作業機械において、
   上記ディザ周波数変更手段は、
   基準周波数として予め設定されるディザ電流のディザ周波数とは異なるディザ周波数が設定される設定部と、
   上記弁ブロックの共振状態のときに、上記設定部で設定されたディザ周波数を選択し、この選択されたディザ周波数のディザ電流を上記制御電流に重畳させ上記制御信号として上記電磁比例弁に出力する処理を行う選択処理部とを含むことを特徴とする作業機械。
3. 請求項２に記載の作業機械において、
   手動操作され、指示信号を出力するディザ周波数変更指示手段を備え、
   上記ディザ周波数変更指示手段の上記選択処理部は、上記指示信号に応じて上記設定部で設定されたディザ周波数を選択する処理を行うことを特徴とする作業機械。
4. 請求項２に記載の作業機械において、
   上記弁ブロックの共振状態を検出する共振検出手段を備え、
   上記ディザ周波数変更手段は、上記共振検出手段から出力される信号に基づいて上記弁ブロックが共振状態かどうか判別し、共振状態と判別したときに指示信号を上記選択処理部に出力する判別部を含み、
   上記選択処理部は、上記判別部から出力される指示信号に応じて上記設定部で設定されたディザ周波数を選択する処理を行うことを特徴とする作業機械。
5. 請求項４に記載の作業機械において、
   上記共振検出手段は、上記エンジンの回転数を検出する回転数センサ、上記ファン駆動油圧ポンプに吸い込まれる圧油の温度を検出する油温センサ、及び上記ファン駆動油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサのうちの少なくとも１つから成ることを特徴とする作業機械。

Images