JP4222983B2 - 建設機械の冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は油圧ショベル等の建設機械の冷却装置に関するものであり、特に、エンジン冷却用のファンがエンジンの停止後も継続して回転している時間を短縮させ、エンジン停止後に於ける冷却ファン単体による回転音の周囲に及ぼす影響を少なくすることができるようにした建設機械の冷却装置に関するものである。

従来、油圧ショベル等の建設機械では、エンジンを冷却する方法として、エンジンの動力を駆動源として回転する油圧モータにより冷却ファンを一方向に回転させ、この冷却ファンの回転によって起こされる風をエンジンやラジエータに吹き付けて冷却するようにした構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

又、冷却ファンを一方向に回転させている冷却構造では、風を送る方向が一方向であることから、枯葉やゴミ等が冷却風と共にラジエータ等に送り込まれ、目詰まりを起こす場合もある。そこで、この冷却ファンの回転方向を正逆２方向に切り換えできるようにし、冷却ファンの反転で逆風を起こさせ、この逆風でラジエータ等に詰まったゴミを吸い出して排出させるようにした冷却構造も知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−１５８９１７号公報。 特開平１０−６８１４２号公報。

しかしながら、特許文献１，特許文献２に記載の何れの発明も、冷却ファンはエンジンに直結した構造ではないため、エンジンの停止後も慣性でファン自体が回転する。この冷却ファンの回転は、エンジンが停止し、エンジン騒音が無くなった状態で行われているので、周囲の人にはその回転音が大きく聞こえ、耳障りになっている問題があった。

そこで、エンジン冷却用のファンがエンジン停止後も継続して回転している時間を短縮させ、エンジン停止後に於ける冷却ファン単体による回転音の周囲に及ぼす影響を少なくするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、エンジンと、該エンジンにより回転される油圧ポンプと、該油圧ポンプから供給される作動油の流れを駆動源として回転駆動する油圧モータと、該油圧モータの回転軸と一体に回転してエンジン冷却用の風を起こす冷却ファンと、
前記作動油が流れる向きを正方向から負方向に切り換えて前記油圧モータの回転を逆転させるコントロールバルブと、前記エンジンの停止動作を検出して前記コントロールバルブを制御し、前記油圧モータに反転力を付与する制御手段、
とを備え、
前記エンジンの停止後における冷却ファンの継続回転を短縮するように構成した建設機械の冷却装置を提供する。

この構成によれば、エンジンが停止すると、制御手段は、エンジンからの駆動力が無くなり慣性で回転している油圧モータ内の作動油の流れをコントロールバルブを介して強制的に反転させて、その反転力で油圧モータの回転にブレーキをかける。従って、このブレーキ力で、エンジンの停止から油圧モータが停止するまでの時間、すなわちエンジンの停止から冷却ファンが停止するまでの時間が短縮できる。

請求項１記載の発明は、エンジンの停止から油圧モータが停止するまで時間、すなわちエンジンの停止から冷却ファンが停止するまでの時間が短縮するので、
エンジン停止後に於ける冷却ファン単体による回転音の影響が少なくなる。

以下、本発明に係る建設機械の冷却装置について、好適な実施例をあげて説明する。エンジン冷却用のファンがエンジン停止後も継続して回転している時間を短縮させ、エンジン停止後に於ける冷却ファン単体による回転音の周囲に及ぼす影響を少なくするという目的を、エンジンが停止すると、制御手段が、エンジンからの駆動力が無くなり慣性で回転している油圧モータの内部を流れる作動油の量を、モータ速度制御手段を介して強制的に調節し、この調節で油圧モータの回転にブレーキを付与し、エンジンの停止から油圧モータが停止するまでの時間、すなわちエンジンの停止から冷却ファンが停止するまでの時間を短縮するようにして実現した。

図１は、本発明に係る建設機械の冷却装置を適用した油圧ショベルを示す。図１に於いて、油圧ショベル１０は、下部走行体１１と、この下部走行体１１上に旋回機構１２を介して旋回可能に取れ付けられている上部旋回体１３とを備えている。又、上部旋回体１３には、その前方一側部に運転室（キャブ）１４が設けられていると共に、前方中央部に土砂の掘削、その他の作業を行う作業機構１８が設けられている。更に、作業機構１８は、バケット１７を支持するブーム１５及びアーム１６と、これらを作動させる各種の油圧シリンダ、リンクロッド等からなるアクチュエータとから構成されている。

図２に、本発明に係る建設機械の冷却装置に於ける要部回路構成を示す。図２に於いて、冷却装置１９は、油圧ショベル１０の上部旋回体１３上に搭載されている。冷却装置１９には、装置全体の制御を行うプログラムが組み込れているマイクロコンピュータで構成された制御手段としての制御部２０と、原動機であるエンジン２１と、このエンジン２１の駆動を制御するＥＣＭ（電子制御モジュール）２２と、エンジン２１を駆動源として駆動される油圧ポンプ２３と、この油圧ポンプ２３から吐出される圧油（作動油）の流れを駆動源として回転する油圧モータ２４と、リレー２５等で構成されている。

又、制御部２０には、スロットルバルブ２６、ファンリバーススイッチ２７、エンジン２１の始動を行うキースイッチ２８、モニタ２９、リバースセンサ３０、コントロールバルブ３１のソレノイド３１ａ、モータ速度制御バルブ３２のソレノイド３２ａ、リレー２５のソレノイド２５ａ等が接続されている。

油圧モータ２４は出力軸２４ａを有し、この出力軸２４ａに冷却ファン３３が一体回転可能に取り付けられている。この油圧モータ２４と油圧ポンプ２３との間には、前記コントロールバルブ３１とモータ速度制御バルブ３２が配設されている。

前記コントロールバルブ３１は、制御部２０からの信号で駆動されるソレノイド３１ａの操作により、正転位置Ａと逆転位置Ｂとに切り換えできるようになっている。そして、コントロールバルブ３１が、図２中に示す正転位置Ａに切り換えられているとき、油圧ポンプ２３から吐出された作動油は油圧モータ２４内を正方向に流れ、該油圧モータ２４が正方向に回転する。反対に、逆転位置Ｂに切り換えられると、作動油は油圧モータ２４内を逆方向に流れ、該油圧モータ２４が負方向に回転する。

ファンリバーススイッチ２７は、油圧モータ２４の回転を正方向から負方向に切り換える信号を、外部から制御部２０に入力するスイッチである。このファンリバーススイッチ２７は、通常、オフ状態に保持されており、オペレータ等によって押下されるとオン状態に切り換わり、押下力が取り除かれると再びオフ状態に自動復帰するモーメンタリー式のスイッチである。従って、該ファンリバーススイッチ２７は、エンジン２１を再始動させたときには、常にオフの状態にあり、これにより油圧モータ２４及び後述する冷却ファン３３は常に正方向回転でスタートする設定になっている。

モータ速度制御バルブ３２は、制御部２０からの信号で駆動されるソレノイド３２ａの操作により、油圧モータ２４内を流れる作動油の流量を調節し、油圧モータ２４の回転速度及び冷却ファン３３の回転速度を制御する。

スロットルバルブ２６は、制御部２０の信号出力に従ってエンジン２１の出力を調節する。モニタ２９は、冷却装置１９の動作状態を外部表示する。

リレー２５は、ゲートスイッチ３５及びレバーロックソレノイド３６と共に作業機構操作禁止ロック手段３７を構成しているものである。この作業機構操作禁止ロック手段３７は、作業機構１８の操作が一時的に行えなくなるようにするためのもので、レバーロックソレノイド３６に電流が流されているときには作業機構１８の操作は自由に行え、レバーロックソレノイド３６の電流が断たれると、電流が断たれている間、作業機構１８の操作が行えなくなるというように、作業機構１８の操作が一時的にロックされる構造になっている。尚、ゲートスイッチ３５は、オペレータが作業機構１８を操作する操作レバー（不図示）に連動するスイッチであり、操作レバーが操作位置に動かされるとオフからオンに切り換わってレバーロックソレノイド３６が通電されて作業可能となり、非操作位置に再び戻されるとオンからオフに切り換わり、レバーロックソレノイド３６の通電が断たれて作業禁止になる。

（実施例１）
図３は、エンジン２１の停止時に、制御部２０が油圧モータ２４及び冷却ファン３３の回転を制御する処理動作の第１の実施例を示すフローチャートである。図３のフローチャートに従って、図２に示した回路構成に於けるエンジン停止処理動作を説明する。まず、キースイッチ２８がオフに切り換えられてエンジン２１の駆動が停止されると（ステップＳ１）、エンジン２１から油圧ポンプ２３に供給されていた駆動力が断たれる。しかし、油圧ポンプ２３と油圧モータ２４及び冷却ファン３３は、駆動力が断たれてもしばらくの間、慣性だけで回転を続けることが可能である。

又、制御部２０には、キースイッチ２８のオフ後も一定の時間は電源の供給が保持されるように電源カット遅延機能が持たされている。そのため、制御部２０は、キースイッチ２８がオフに切り換えられると、モータ速度制御バルブ３２が油圧モータ２４内を流れる作動油の量を絞り方向に調節して油圧モータ２４及び冷却ファン３３の回転速度を低速にするための信号をソレノイド３２ａに一定の時間出力する（ステップＳ２）。これによりソレノイド３２ａはモータ速度制御バルブ３２を制御し、この制御でモータ速度制御バルブ３２が油圧モータ２４内を流れる作動油の量を絞る。尚、ここでのモータ速度制御バルブ３２による絞り調節は、油圧モータ２４内を流れる作動油をほぼ完全に遮断して該油圧モータ２４を完全に停止させることを目的とした信号であってもよい。そして、このモータ速度制御バルブ３２による作動油の絞り調節は油圧モータ２４にブレーキ力として働き、エンジン２１の駆動力を受けていない油圧モータ２４は急速に減速し、冷却ファン３３と共に急速停止する（ステップＳ３）。

従って、この第１の実施例の場合では、キースイッチ２８がオフされ、エンジン２１が停止されると、油圧モータ２４の回転にブレーキをかけ、エンジン２１の停止から油圧モータ２４が停止するまでの時間、すなわちエンジン２４の停止から冷却ファン３３が停止するまでの時間を短縮することができる。これにより、エンジン２４の停止後、冷却ファン３３の回転音が周囲に及ぼす影響を少なくすることができる。

（実施例２）
図４は、エンジン２１の停止時に、制御部２０が油圧モータ２４及び冷却ファン３３の回転を制御する処理動作の第２の実施例を示すフローチャートである。図４のフローチャートに従って、図２に示した回路構成に於けるエンジン停止処理動作を説明する。まず、キースイッチ２８がオフに切り換えられてエンジン２１の駆動が停止されると（ステップＳ１１）、エンジン２１から油圧ポンプ２３に供給されていた駆動力が断たれ、しばらくの間、油圧ポンプ２３と油圧モータ２４及び冷却ファン３３は慣性だけで回転を続ける。

又、制御部２０には、キースイッチ２８のオフ後も一定の時間は電源の供給が保持されるように電源カット遅延機能が持たされていて、キースイッチ２８がオフに切り換えられると、制御部２０がソレノイド３１ａに切り換え信号を出力し、コントロールバルブ３１を図２中の正転位置Ａから逆転位置Ｂ（又は、逆転位置Ｂから正転位置Ａ）に切り換え、油圧モータ２４内を流れる作動油の向きをコントロールバルブ３１により反転させる。この作動油の流れの反転切換は、油圧モータ２４にブレーキ力として働き、エンジン２１の駆動力を受けていない油圧モータ２４は、このブレーキ力を受けることによって冷却ファン３３と共に急速に停止する。

従って、この第２の実施例の場合でも、キースイッチ２８がオフされてエンジン２１が停止されると、油圧モータ２４の回転にブレーキをかけ、エンジン２１の停止から油圧モータ２４が停止するまでの時間、すなわちエンジン２４の停止から冷却ファン３３が停止するまでの時間を短縮することができる。これにより、エンジン２４の停止後、冷却ファン３３の回転音が周囲に及ぼす影響を少なくすることができる。

尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明の冷却装置を適用した油圧ショベルの全体側面図。 本発明の一実施の形態に於ける冷却装置の要部構成回路図。 同上実施形態装置でエンジン停止時に制御部が油圧モータの回転を制御する処理ルーチンの第１実施例を示すフローチャート。 同上実施形態装置でエンジン停止時に制御部が油圧モータの回転を制御する処理ルーチンの第２実施例を示すフローチャート。

符号の説明

１９ 冷却装置
２０ 制御部（制御手段）
２１ エンジン
２３ 油圧ポンプ
２４ 油圧モータ
３１ コントロールバルブ
３１ａ ソレノイド
３２ モータ速度制御バルブ
３２ａ ソレノイド
３３ 冷却ファン

Claims (1)

1. エンジンと、
   該エンジンにより回転される油圧ポンプと、
   該油圧ポンプから供給される作動油の流れを駆動源として回転駆動する油圧モータと、
   該油圧モータの回転軸と一体に回転してエンジン冷却用の風を起こす冷却ファンと、
   前記作動油が流れる向きを正方向から負方向に切り換えて前記油圧モータの回転を逆転させるコントロールバルブと、
   前記エンジンの停止動作を検出して前記コントロールバルブを制御し、前記油圧モータに反転力を付与する制御手段、
   とを備え、
   前記エンジンの停止後における冷却ファンの継続回転を短縮するように構成したことを特徴とする建設機械の冷却装置。

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