JP4900625B2

JP4900625B2 - 冷却用ファンの駆動制御装置

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Publication number: JP4900625B2
Application number: JP2010143506A
Authority: JP
Inventors: 和弘丸田
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2010-06-24
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2021-05-25
Also published as: JP2010236556A

Description

本発明は、冷却用ファンに関し、特に冷却用ファンの回転方向を切換制御する装置に関するものである。

建設機械などの車両のエンジンで発生した熱はラジエータで放熱される。ラジエータは、油圧駆動ファンによって送風されることによって冷却される。油圧駆動ファンは、油圧モータによって回転駆動される。ラジエータの冷却用に用いるファンは一方向に回転できればよい。

ファンの種類によっては、回転方向が異なる。そこで従来より、ファンの種類に応じて、油圧モータの回転方向を切り換え、ファンの回転方向を切り換える切換弁が設けられている。

そこで、この切換弁を利用して、ファンを逆回転させることができればラジエータに詰まっているゴミを吹き飛ばしてラジエータの目詰まりを防止することができる。

なおラジエータの目詰まりを防止する技術としては、その他に以下のものがある。

１）エンジンを停止して、洗浄器によってラジエータに詰まっているゴミを洗浄する。

２）ファンの取付角度を変える機構を設け、ファンの取付角度を変えることによって送風方向を逆転させて、ラジエータに詰まっているゴミを吹き飛ばす（特開平８−３０３１９９号公報、特開平８−３１２５８８号公報等）。

しかし１）の技術を採用した場合には、エンジンを停止して、洗浄器を扱わなければならないため、作業者は多大な手間と時間をとられるという問題がある。

また２）の技術を採用した場合には、ファンに複雑な機構を装着しなければならないためコストが上昇するとともに、強度不足を招くなどして信頼性が低下する。

このため油圧モータの回転方向を切り換える切換弁を用いる技術が、採用されるに至っている。

特開平８−３０３１９９号公報特開平８−３１２５８８号公報

建設機械などの車両に搭載される油圧駆動ファンは、エンジンを駆動源として回転される。すなわち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圧油によって油圧モータが駆動され、油圧モータによってファンが駆動される。

この構成において、切換弁によって油圧モータの回転方向を正回転方向から逆回転方向に切り換えると、キャビテーションが発生し、油圧機器で異音が発生するおそれがある。そこで、このような事態を未然に防止するために、正逆回転切換時には、エンジンを一旦停止させて油圧モータの回転駆動を停止させファンの回転を停止させる必要がある。そしてファンの回転停止を確認した上で、再度エンジンを始動して切換弁を逆回転位置に切換操作する必要がある。

しかし、こうした一連の操作は煩わしく作業効率を大幅に損なう。

本発明は、冷却用ファンの正逆回転切換時に、エンジンを一旦停止させ再度エンジンを始動するという煩わしい操作をなくし、作業効率を高めることを解決課題とするものである。

第１発明は、
エンジン（５）によって駆動される油圧ポンプ（２）と、前記油圧ポンプ（２）から吐出された圧油によって駆動される油圧モータ（１）と、前記油圧モータ（１）の回転方向を切り換える切換弁（１２０）と、前記油圧モータ（１）によって駆動される冷却用ファン（３６）とを備えた冷却用ファンの駆動制御装置において、
前記冷却用ファン（３６）をそれぞれ、正回転させる正回転位置（Ａ）、逆回転させる逆回転位置（Ｂ）、回転停止させる停止位置（Ｃ）を、前記切換弁（１２０）に設け、
エンジン（５）を稼動させた状態で、前記切換弁（１２０）を正回転位置（Ａ）から逆回転位置（Ｂ）に、あるいは逆回転位置（Ｂ）から正回転位置（Ａ）に切換制御することによって、前記冷却用ファン（３６）を正回転から逆回転に、あるいは逆回転から正回転に切り換えるとともに回転切換時に前記切換弁（１２０）を停止位置（Ｃ）にして前記冷却用ファン（３６）の回転を停止させること
を特徴とする。

第１発明を、図８、図１０を参照して説明する。

図８に示すように、冷却用ファン３６をそれぞれ、正回転させる正回転位置Ａ、逆回転させる逆回転位置Ｂ、回転停止させる停止位置Ｃが、切換弁１２０に設けられる。そこで図１０に示すように、エンジン５を稼動させた状態で、切換弁１２０を切換制御することによって、冷却用ファン３６を正回転と逆回転に切り換えるとともに回転切換時に冷却用ファン３６の回転を停止させる。

第１発明によれば、エンジン５を稼動させた状態で、切換弁１２０を正回転位置Ａ、停止位置Ｃ、逆回転位置Ｂに切り換え制御することによって、冷却用ファン３６の回転切換時に、エンジン５を停止させることなく油圧モータ１の回転駆動を停止させ冷却用ファン３６の回転を停止させることができる。このため冷却用ファン３６の回転切換時に、エンジン５を一旦停止させ再度エンジン５を始動するという煩わしい操作が不要となり、作業効率を高めることができる。しかも本発明によれば、切換制御をするに際して、１つの切換弁１２０で足り、図５で示すような他の切換弁４０が不要となり、構造を簡易なものにすることができる。

図１（ａ）、（ｂ）は冷却用ファンの配置図である。図２は冷却用ファンの配置図である。図３は冷却用ファンの配置図である。図４は冷却用ファンの断面図である。図５は第１の実施形態の油圧回路図である。図６は油圧モータの断面図である。図７は第１の実施形態の油圧モータの断面図であり、図６のＡ−Ａ断面図である。図８は第２の実施形態の油圧回路図である。図９は第２の実施形態の油圧モータの断面図であり、図６のＡ−Ａ断面図である。図１０は正逆切換制御を示す図である。図１１は第３の実施形態の油圧回路図である。図１２（ａ）、（ｂ）は第３の実施形態の油圧モータの断面図である。

以下、本発明に係る冷却用ファンの駆動制御装置の実施の形態について説明する。なお本実施形態では、ブルドーザ、ホイールローダ、ダンプトラック、油圧ショベル等の建設機械に、冷却用ファンが搭載される場合を想定している。しかし本発明としては建設機械に限定されることなく、他の作業機械、一般の自動車等の車両に、冷却用ファンを搭載した場合にも適用することができる。また本実施形態では、冷却用ファンとして油圧で駆動される油圧駆動ファンを想定している。しかし本発明としては、油圧駆動ファンに限定されることなく、電動ファンに対しても適用することができる。

図１は実施形態の車両２０に搭載される各機器の配置関係を示している。

図１において車両２０の長手方向をＸとし、車幅方向をＹとする。車両２０は履帯２４を備えており、この履帯２４が回転することにより、長手方向Ｘに走行する。

すなわち同図１に示すように、車両２０の運転室２１に対して一方側に、エンジン５、ラジエータ２３、冷却用ファン３６が順次配置されている。

図４は冷却用ファン３６と、この冷却用ファン３６を駆動する駆動ユニットとしてのモータボディ１１との配置関係を示している。

同図４に示すように、冷却用ファン３６は大きくは、回転中心部としてのボス部３２と、羽根部３０とから構成されている。ボス部３２と羽根部３０とはボルト３１で締結されることによって、接続されている。

ボス部３０は凹部に形成されている。この凹部に形成されたボス部３０内には、モータボディ１１が収容されている。モータボディ１１内には、油圧モータ１が内蔵されるとともに、後述する切換弁１２が内蔵されている。この切換弁１２は、油圧モータ１の回転方向を正回転方向と逆回転方向とに切り換える制御弁である。

油圧モータ１の回転軸は、冷却用ファン３６のボス部３２に固定されている。

このため油圧モータ１が回転駆動されることにより冷却用ファン３６が回転する。また切換弁１２によって油圧モータ１の回転方向が切り換えられることにより冷却用ファン３６の回転方向が切り換えられる。

モータボディ１１には、切換弁１２に圧油を供給し切換弁１２からの圧油を排出する配管３３が接続されている。

このように切換弁１２は、冷却用ファン３６に近接して設けられている。しかもモータボディ１１内に切換弁１２が内蔵されている。

このため冷却用ファン３６を駆動する駆動ユニットをコンパクトにでき、簡易な構造とすることができる。さらに切換弁１２を内蔵したモータボディ１１を、冷却用ファン３６のボス部３２内に収容するようにしているので、冷却用ファン３６とモータボディ１１とを合計した長さを短くすることができる。

図４を用いて従来の装置構成と比較する。従来の構成によれば、冷却用ファン３６のボス部３２は凹部に形成されていない。このため冷却用ファン３６と、モータボディ１１′とを合計した車両長手方向Ｘの長さは長大なものとなる。しかもモータボディ１１′と切換弁１２とは別体であるため、切換弁１２に相当する分だけ余分に場積をとる。

これに対して本実施形態によれば、モータボディ１１を、冷却用ファン３６のボス部３２内に収容しているため、冷却用ファン３６と、モータボディ１１とを合計した車両長手方向Ｘの長さが、従来のものよりもΔＸだけ短くなる。さらに切換弁１２はモータボディ１１に内蔵されていため、これ以上の場積は不要となる。

このように本実施形態によれば冷却用ファン３６と、油圧モータ１と、切換弁１２とを、車両２０内の小さな設置スペースに場積をとることなく設置することができる。

また切換弁１２を、モータボディ１１に内蔵したため、切換弁１２と油圧モータ１とが別体である場合と比較して構造が簡易なものとなり、管路、継手等の部品点数を少なくでき装置コストを低く抑えることができる。

冷却用ファン３６の回転切換制御は、オープンループ制御、クローズド制御（フィードバック制御）のいずれでも実施することができる。

オープンループ制御で切換制御を行う場合には、タイマ等の計時手段が設けられる。図１０を併せ参照して冷却用ファン３６の回転方向を切り換える制御の内容について説明する。

図１０は実施形態のタイムチャートを示している。図１０の横軸は時間を示し縦軸は「正回転」、「回転停止」、「逆回転」を示している。

すなわちタイマによってＴ1（たとえば１５分）が計時されるまで、切換弁１２が正回転位置に位置されており、冷却用ファン３６が時間Ｔ1だけ正回転する。タイマによってＴ1が計時されると、後述するように油圧モータ１の回転駆動が停止される。タイマによってＴ2（たとえば１０秒〜１０数秒）が計時されるまで油圧モータ１の回転駆動が停止されており、冷却用ファン３６の回転が時間Ｔ2だけ停止する。タイマによってＴ2が計時されると、切換弁１２が逆回転位置に切り換えられる。タイマによってＴ3（たとえば２〜３分）が計時されるまで、切換弁１２は逆回転位置に位置されており、冷却用ファン３６が時間Ｔ3だけ逆回転する。

以上の処理が繰り返し実行される。

ここで冷却用ファン３６を正回転から逆回転に、あるいは逆回転から正回転に切り換える場合に、油圧モータ１の回転駆動を所定時間Ｔ2だけ停止するようにしているのは、キャビテーションを防止したり異音の発生を防止する等のためである。

フィードバック制御で切換制御を行う場合には、ラジエータ２３を通過する通過風量を検出する風量検出センサが設けられる。そこで風量検出センサの検出値に、しきい値が設定される。このしきい値は、ラジエータ２３でゴミによる目詰まりが発生しているか否かを判定できる値に設定される。

風量検出センサの検出風量が、上記しきい値以上である場合には、ラジエータ２３でゴミによる目詰まりが発生していないものと判定され、切換弁１２の切換位置が正回転位置に維持され冷却用ファン３６が正回転を維持する。

しかし風量検出センサの検出風量が、上記しきい値よりも小さくなった場合には、ラジエータ２３でゴミによる目詰まりが発生したものと判定され、油圧モータ１の回転駆動が所定時間Ｔ2だけ停止された後、切換弁１２の切換位置が逆回転位置に切り換えられ冷却用ファン３６が逆回転する。

そこで更に風量検出センサの検出風量が、上記しきい値以上になった場合には、油圧モータ１の回転駆動が所定時間Ｔ2だけ停止された後、切換弁１２の切換位置が正回転位置に切り換えられ冷却用ファン３６が正回転する。

フィードバック制御で切換制御を行った場合には、必要最小限の時間だけ冷却用ファン３６が逆回転するのでラジエータ２３の冷却効率が、オープンループ制御と比較して向上する。

図１は冷却用ファン３６の回転に伴う風の流れを示している。

図１（ａ）に示すように切換弁１２が正回転位置に切り換えられ、冷却用ファン３６が正回転方向に回転すると、矢印で示すようにラジエータ２３を通過する空気が冷却用ファン３６に吸い込まれ車両２０の前方に空気を排出する。これによりラジエータ２３が冷却される。

また図１（ｂ）に示すように切換弁１２が逆回転位置に切り換えられ、冷却用ファン３６が逆回転方向に回転すると、矢印で示すように車両２０の前方の空気が冷却用ファン３６に吸い込まれラジエータ２３に向けて排出される。これによりラジエータ２３に詰まっていたゴミを吹き飛ばすことができる。またこのときエンジン室２２内の暖かい空気が、運転室２１側に向けて送風される。このためエンジン室２２と運転室２１とを仕切る壁２５に、通風口を設けることによって、エンジン室２２内の暖かい空気を運転室２１内に導入することができる。このためヒータ等を設けることなく運転室２１内を暖房することができる。またエンジン５の暖気を早めることができる。

図１ではエンジン５をその長手方向が車両長手方向Ｘに一致するように配置しているが、図２に示すように、エンジン５をその長手方向が車幅方向Ｙに一致するように配置してもよい。このような配置構成をとった場合には、エンジン室２２の車両長手方向Ｘの長さを、更に短くでき、車両２０内の小さな設置スペースに各種機器を場積をとることなく設置することが可能になる。

また図３に示すように、エンジン室２２とラジエータ室２７と壁２６によって仕切るようにしてもよい。エンジン室２２にはエンジン５が配置され、ラジエータ室２７にはラジエータ２３と冷却用ファン３６が配置される。

図５は第１の実施形態の油圧回路を示している。

同図５に示すように実施形態の装置は、大きくは、油圧ポンプ２のポンプボディ１１０と、油圧モータ１のモータボディ１１と、冷却用ファン３６と、冷却用ファン３６の回転方向を切換制御するコントローラ３７とからなる。

油圧ポンプ２は可変容量型の油圧ポンプである。しかし定容量型の油圧ポンプを用いる実施も可能である。

油圧ポンプ２はエンジン５によって駆動され圧油をポンプ吐出油路７に吐出する。電磁比例制御弁３８はコントローラ３７から出力される電気指令信号に応じたパイロット圧を斜板駆動部３９に導く。斜板駆動部３９は電磁比例制御弁３８から導かれたパイロット圧に応じて油圧ポンプ２の斜板２ａを駆動し油圧ポンプ２の容量を変化させる。

ポンプ吐出油路７は切換弁４０を介して切換弁１２のポンプポートＰに接続されている。

切換弁４０は圧油供給位置４０ａと圧油遮断位置４０ｂとを有した２位置切換弁である。切換弁４０はポンプボディ１１０に内蔵されている。

電磁比例制御弁４１はコントローラ３７から出力される電気指令信号に応じたパイロット圧を切換弁４０のパイロットポート４０ｃに導く。

切換弁４０はパイロットポート４０ｃに作用するパイロット圧に応じて弁位置が変化する。切換弁４０が圧油供給位置４０ａに切り換えられると油圧ポンプ２から吐出された圧油は切換弁４０を通過して切換弁１２のポンプポートＰに供給される。切換弁４０が圧油遮断位置４０ｂに切り換えられると油圧ポンプ２から吐出された圧油は切換弁４０で遮断され切換弁１２のポンプポートＰに供給されることなくタンク３に排出される。

切換弁１２と油圧モータ１の圧油供給排出用ポートＭＡ、ＭＢとはそれぞれ油路７４、７５によって接続されている。

切換弁１２は油路７を介してポンプ吐出圧油を入力し圧油の方向を制御して油圧モータ１のポートＭＡまたはポートＭＢに圧油を供給する。

切換弁１２は正回転位置Aと逆回転位置Ｂとを有した２位置切換弁である。切換弁１２は前述したようにモータボディ１１に内蔵されている。

電磁比例制御弁４２は低圧位置４２ａと高圧位置４２ｂとを有した２位置切換弁である。電磁比例制御弁４２は、コントローラ３７から出力される電気指令信号に応じて弁位置が切り換えられる。電磁比例制御弁４２が高圧位置４２ｂに切り換えられると、ポンプ吐出油路７内の高圧のポンプ吐出圧をパイロット圧として油路４４を介して切換弁１２のパイロットポート１２ｃに導く。また電磁比例制御弁４２が低圧位置４２ａに切り換えられると、切換弁１２のパイロットポート１２ｃがタンク３に連通し切換弁１２のパイロットポート１２ｃに低圧のパイロット圧が作用する。

切換弁１２は、パイロットポート１２ｃに低圧のパイロット圧が作用すると正回転位置Ａに位置され、パイロットポート１２ｃに高圧のパイロット圧が作用すると逆回転位置Ｂに位置される。

切換弁１２が正回転位置Ａに位置すると、油圧モータ１のポートＭＡに圧油が供給され油圧モータ１が正方向に回転する。切換弁１２が逆回転位置Ｂに位置すると、油圧モータ１のポートＭＢに圧油が供給され油圧モータ１が逆方向に回転する。

切換弁１２の上流側には吸込弁１３と安全弁４とが配置されている。

吸込弁１３はモータボディ１１に内蔵されている。安全弁４はポンプボディ１１０に内蔵されている。

切換弁１２のタンクポートＴは油路６に連通している。油路６とポンプ吐出油路７とは油路８によって連通されている。

油路８には吸込弁１３が設けられており、この吸込弁１３は、切換弁１２のタンクポートＴから排出される圧油を油路６からポンプ吐出油路７の方向のみに導く。

またポンプ吐出油路７は油路９に分岐しておりこの油路９上には安全弁４が設けられている。安全弁４は、ポンプ吐出油路７の油圧が設定圧以上になったときに圧油をタンク３に導く。

つぎに図５に示す第１の実施形態で行われる動作について説明する。

冷却用ファン３６を正回転方向に切り換えるときには、コントローラ３７から、切換弁４０を圧油供給位置４０ａを位置させる電気指令信号が電磁比例制御弁４１に出力されるとともに、電磁比例制御弁４２を低圧位置４２ａに位置させ切換弁１２を正回転位置Ａを位置させる電気指令信号が電磁比例制御弁４２に出力される。

切換弁４０が圧油供給位置４０ａに位置し、切換弁１２が正回転位置Ａに位置すると、油圧ポンプ２から吐出された圧油はポンプ吐出油路７、切換弁４０、切換弁１２を通過し、油路７４を介して油圧モータ１のポートＭＡに供給される。これにより油圧モータ１が正回転し、冷却用ファン３６が正方向に回転する。

油圧モータ１の回転駆動を停止するときには、コントローラ３７から、切換弁４０を圧油遮断位置４０ｂを位置させる電気指令信号が電磁比例制御弁４１に出力される。

切換弁４０が圧油遮断位置４０ｂに位置すると、油圧ポンプ２から吐出された圧油は切換弁４０で遮断され切換弁１２のポンプポートＰに圧油は供給されなくなる。このため油圧モータ１のポートＭＡ、ＭＢのいずれにも圧油は供給されなくなる。

油圧モータ１は、負荷から受ける駆動力や油圧モータ１自身の慣性により回転を続ける。このとき油圧モータ１はポートＭＢから圧油を吐出するポンプ作用を行う。このためポートＭＢに連通する油路６の圧油はポンプ吐出油路７と比較して高圧となる。このとき高圧となった油路６の圧油は油路８上の吸込弁１３を介してポンプ吐出油路７に導かれる。このため高圧の圧油は油圧モータ１のポートＭＡに吸い込まれる。

冷却用ファン３６を逆回転方向に切り換えるときには、コントローラ３７から、切換弁４０を圧油供給位置４０ａを位置させる電気指令信号が電磁比例制御弁４１に出力されるとともに、電磁比例制御弁４２を高圧位置４２ｂに位置させ切換弁１２を逆回転位置Ｂを位置させる電気指令信号が電磁比例制御弁４２に出力される。

切換弁４０が圧油供給位置４０ａに位置し、切換弁１２が逆回転位置Ｂに位置すると、油圧ポンプ２から吐出された圧油はポンプ吐出油路７、切換弁４０、切換弁１２を通過し、油路７５を介して油圧モータ１のポートＭＢに供給される。これにより油圧モータ１が逆回転し、冷却用ファン３６が逆方向に回転する。

つぎに図６、図７を参照して第１の実施形態である油圧モータ１の構造例について説明する。

図６は油圧モータ１のモータボディ１１の断面図である。

図７は図６に示すモータボディ１１のＡ−Ａ断面図である。

図７に示すようにモータボディ１１内には切換弁１２のスプール１０が摺動自在に収容されている。スプール１０の図中右側のパイロットポート１２ｃには、電磁比例制御弁４２を介してパイロット圧が作用する。

図７の動作について説明する。

電磁比例制御弁４２を介して、スプール１０のパイロットポート１２ｃに低圧のパイロット圧が作用しているときには、図示のとおりスプール１０が右側に位置している。この位置ではポンプポートＰがポートＭＡに連通し、ポートＭＢがタンクポートＴに連通する。したがって油圧ポンプ２から吐出された圧油はポンプ吐出油路７、スプール１０の開口を介して、油圧モータ１のポートＭＡに供給される。これにより油圧モータ１が正回転する。

電磁比例制御弁４２を介して、スプール１０のパイロットポート１２ｃに、油路７内の高圧のパイロット圧が作用しているときには、スプール１０は図示している位置から左側に移動する。スプール１０が図中左側に位置すると、ポンプポートＰがポートＭＢに連通し、ポートＭＡがタンクポートＴに連通する。したがって油圧ポンプ２から吐出された圧油はポンプ吐出油路７、スプール１０の開口を介して、油圧モータ１のポートＭＢに供給される。これにより油圧モータ１が逆回転する。

以上のように第１の実施形態によれば、切換弁４０を圧油供給位置４０ａ、圧油遮断位置４０ｂに切り換え制御するとともに、切換弁１２を正回転位置Ａ、逆回転位置Ｂに切り換え制御することによって、冷却用ファン３６の正逆回転切換時に、エンジン５を停止させることなく油圧モータ１の回転駆動を停止させ冷却用ファン３６の回転を停止させることができる。このため冷却用ファン３６の正逆回転切換時に、エンジン５を一旦停止させ再度エンジン５を始動するという煩わしい操作が不要となり、作業効率を高めることができる。

上述した第１の実施形態では、モータボディ１１内の切換弁１２とは、別に切換弁４０を設けるようにしているが、つぎに切換弁４０を不要とする第２の実施形態について説明する。

図８は第２の実施形態の油圧回路を示している。以下図８において図５の第１の実施形態と同じ符号を使用するものについては同じ構成要素であるとして適宜説明を省略する。

図８に示すようにポンプ吐出油路７は切換弁１２０のポンプポートＰに接続されている。

切換弁１２０は前述した切換弁１２に相当するものであり、切換弁１２と同様に、油路７を介してポンプ吐出圧油を入力し圧油の方向を制御して油圧モータ１のポートＭＡまたはポートＭＢに圧油を供給する。

切換弁１２０は正回転位置Aと逆回転位置Ｂに加えて停止位置Ｃを有した３位置切換弁である。

電磁比例制御弁４２は低圧位置４２ａと高圧位置４２ｂとを有した２位置切換弁である。電磁比例制御弁４２は、コントローラ３７から出力される電気指令信号に応じて弁位置が切り換えられる。電磁比例制御弁４２が高圧位置４２ｂに切り換えられると、ポンプ吐出油路７内の高圧のポンプ吐出圧をパイロット圧として油路４４を介して切換弁１２０のパイロットポート１２０ｃに導く。また電磁比例制御弁４２が低圧位置４２ａに切り換えられると、切換弁１２０のパイロットポート１２０ｃがタンク３に連通し切換弁１２０のパイロットポート１２０ｃに低圧のパイロット圧が作用する。

切換弁１２０のパイロットポート１２０ｃに対向する側には、ロッド４５が設けられている。ロッド４５はパイロットポート４５ｃに作用するパイロット圧に応じて作動し、パイロットポート１２０ｃに作用するパイロット圧に対向する力を、切換弁１２０に付与する。

電磁比例制御弁４３は低圧位置４３ａと高圧位置４３ｂとを有した２位置切換弁である。電磁比例制御弁４３は、コントローラ３７から出力される電気指令信号に応じて弁位置が切り換えられる。電磁比例制御弁４３が高圧位置４３ｂに切り換えられると、ポンプ吐出油路７内の高圧のポンプ吐出圧をパイロット圧としてロッド４５のパイロットポート４５ｃに導く。また電磁比例制御弁４３が低圧位置４３ａに切り換えられると、ロッド４５のパイロットポート４５ｃがタンク３に連通しロッド４５のパイロットポート４５ｃに低圧のパイロット圧が作用する。

切換弁１２０は、パイロットポート１２０ｃに低圧のパイロット圧が作用しロッド４５のパイロットポート４５ｃに高圧のパイロット圧が作用すると、正回転位置Ａに位置される。また切換弁１２０は、パイロットポート１２０ｃに高圧のパイロット圧が作用しロッド４５のパイロットポート４５ｃに低圧のパイロット圧が作用すると、逆回転位置Ｂに位置される。また切換弁１２０は、パイロットポート１２０ｃに高圧のパイロット圧が作用しロッド４５のパイロットポート４５ｃに高圧のパイロット圧が作用すると、停止位置Ｃに位置される。

切換弁１２０が正回転位置Ａに位置すると、油圧モータ１のポートＭＡに圧油が供給され油圧モータ１が正方向に回転する。切換弁１２０が逆回転位置Ｂに位置すると、油圧モータ１のポートＭＢに圧油が供給され油圧モータ１が逆方向に回転する。

また切換弁１２０が停止位置Ｃに位置すると、油圧モータ１のポートＭＡ、ＭＢの両方に圧油が供給される。またこのときポートＭＡ、ＭＢはいずれもタンク３に連通する。

つぎに図８に示す第２の実施形態で行われる動作について説明する。

冷却用ファン３６を正回転方向に切り換えるときには、コントローラ３７から、電磁比例制御弁４２を低圧位置４２ａに位置させ、電磁比例制御弁４３を高圧位置４３ｂに位置させて、切換弁１２０を正回転位置Ａを位置させる電気指令信号が電磁比例制御弁４２、４３に出力される。

切換弁１２０が正回転位置Ａに位置すると、油圧ポンプ２から吐出された圧油はポンプ吐出油路７、切換弁１２０を通過し、油路７４を介して油圧モータ１のポートＭＡに供給される。これにより油圧モータ１が正回転し、冷却用ファン３６が正方向に回転する。

油圧モータ１の回転駆動を停止するときには、コントローラ３７から、電磁比例制御弁４２を高圧位置４２ｂに位置させ、電磁比例制御弁４３を高圧位置４３ｂに位置させて、切換弁１２０を停止位置Ｃを位置させる電気指令信号が、電磁比例制御弁４２、４３に出力される。

切換弁１２０が停止位置Ｃに位置すると、油圧ポンプ２から吐出された圧油は油圧モータ１のポートＭＡ、ＭＢの両方に供給される。このとき油圧モータ１のポートＭＡ、ＭＢはタンク３に連通する。これにより油圧モータ１の回転駆動が停止し、冷却用ファン３の回転が停止する。

冷却用ファン３６を逆回転方向に切り換えるときには、コントローラ３７から、電磁比例制御弁４２を高圧位置４２ｂに位置させ、電磁比例制御弁４３を低圧位置４３ａに位置させて、切換弁１２０を逆回転位置Ｂを位置させる電気指令信号が電磁比例制御弁４２、４３に出力される。

切換弁１２０が逆回転位置Ｂに位置すると、油圧ポンプ２から吐出された圧油はポンプ吐出油路７、切換弁１２０を通過し、油路７５を介して油圧モータ１のポートＭＢに供給される。これにより油圧モータ１が逆回転し、冷却用ファン３６が逆方向に回転する。

つぎに図９を参照して第２の実施形態である油圧モータ１の構造例について説明する。

図９は図６に示すモータボディ１１のＡ−Ａ断面図である。

図９に示すようにモータボディ１１内には切換弁１２０のスプール１００が摺動自在に収容されている。スプール１００の図中右側のパイロットポート１２０ｃには、電磁比例制御弁４２を介してパイロット圧が作用する。スプール１００の図中左側のロッド４５のパイロットポート４５ｃには、電磁比例制御弁４３を介してパイロット圧が作用する。

図９の動作について説明する。

電磁比例制御弁４２を介して、スプール１００のパイロットポート１２０ｃに低圧のパイロット圧が作用し、電磁比例制御弁４３を介して、ロッド４５のパイロットポート４５ｃに、油路７内の高圧のパイロット圧が作用しているときには、図示のとおりスプール１００が右側に位置している。この位置ではポンプポートＰがポートＭＡに連通し、ポートＭＢがタンクポートＴに連通する。したがって油圧ポンプ２から吐出された圧油はポンプ吐出油路７、スプール１００の開口を介して、油圧モータ１のポートＭＡに供給される。これにより油圧モータ１が正回転する。

電磁比例制御弁４２を介して、スプール１００のパイロットポート１２０ｃに、油路７内の高圧のパイロット圧が作用し、ロッド４５のパイロットポート４５ｃにも、油路７内の高圧のパイロット圧が作用しているときには、スプール１００は図示している位置から左側に移動し中立位置に位置決めされる。スプール１００が図中左側の中立位置に位置決めされると、ポンプポートＰがポートＭＡ、ＭＢの両方に連通し、ポートＭＡ、ＭＢの両方がタンクポートＴに連通する。これにより油圧モータ１の回転駆動が停止する。

電磁比例制御弁４２を介して、スプール１００のパイロットポート１２０ｃに、油路７内の高圧のパイロット圧が作用し、ロッド４５のパイロットポート４５ｃに、低圧のパイロット圧が作用しているときには、スプール１００は上述した中立位置から更に左側に移動する。スプール１００が中立位置より更に左側に位置すると、ポンプポートＰがポートＭＢに連通し、ポートＭＡがタンクポートＴに連通する。したがって油圧ポンプ２から吐出された圧油はポンプ吐出油路７、スプール１００の開口を介して、油圧モータ１のポートＭＢに供給される。これにより油圧モータ１が逆回転する。

以上のように第２の実施形態によれば、切換弁１２０を正回転位置Ａ、停止位置Ｃ、逆回転位置Ｂに切り換え制御することによって、冷却用ファン３６の正逆回転切換時に、エンジン５を停止させることなく油圧モータ１の回転駆動を停止させ冷却用ファン３６の回転を停止させることができる。このため冷却用ファン３６の正逆回転切換時に、エンジン５を一旦停止させ再度エンジン５を始動するという煩わしい操作が不要となり、作業効率を高めることができる。しかも第２の実施形態によれば、切換制御をするに際して第１の実施形態の切換弁４０が不要となり、更に構造が簡易なものとなる。

以上説明した実施形態では、スプール１０、１００が直動することによって弁位置が切り換えられる切換弁１２、１２０を想定して説明した。しかしスプールが回転することによって弁位置が切り換えられるいわゆるロータリタイプの切換弁を使用してもよい。

図１１は、図５に示す第１の実施形態における切換弁１２を、ロータリタイプの切換弁１２１に置換した第３の実施形態の油圧回路を示している。

すなわち図１１に示すように、図５に示す電磁比例制御弁４２の代わりにステッピングモータ１１３が設けられる。ステッピングモータ１１３の回転軸１１３ａは、切換弁１２１のスプール１３０に接続している。

ステッピングモータ１１３の回転軸１１３ａは、コントローラ３７から出力される電気指令信号に応じて、回転する。回転軸１１３ａの回転に伴い切換弁１２１のスプール１３０が回転する。スプール１３０が所定の各回転角度に位置決めされるに応じて、切換弁１２１は正回転位置Ａ、逆回転位置Ｂに位置する。

切換弁１２１が正回転位置Ａに位置すると、油圧モータ１のポートＭＡに圧油が供給され油圧モータ１が正方向に回転する。切換弁１２１が逆回転位置Ｂに位置すると、油圧モータ１のポートＭＢに圧油が供給され油圧モータ１が逆方向に回転する。

図１２は図１１に示すモータボディ１１の断面図である。図１２（ａ）は切換弁１２１が正回転位置Ａに位置した状態を示し、図１２（ｂ）は切換弁１２１が逆回転位置Ｂに位置した状態の要部を示している。

図１２に示すようにモータボディ１１内には切換弁１２１のスプール１３０が、軸回りに回動自動に収容されている。スプール１３０には切欠き部１３１、１３２が形成されている。

図１２の動作について説明する。

コントローラ３７からステッピングモータ１１３に対して正回転位置Ａにさせるための電気指令信号が与えられると、図１２（ａ）に図示のとおりの回転角度にスプール１３０が位置決めされる。スプール１３０がこの回転角度に位置したときポンプポートＰが切欠き部１３１を介してポートＭＡに連通し、ポートＭＢが切欠き部１３２を介してタンクポートＴに連通する。したがって油圧ポンプ２から吐出された圧油はポンプ吐出油路７、切換弁１２１のポンプポートＰ、切欠き部１３１を介して、油圧モータ１のポートＭＡに供給される。これにより油圧モータ１が正回転する。

コントローラ３７からステッピングモータ１１３に対して逆回転位置Ｂにさせるための電気指令信号が与えられると、スプール１３０は図１２（ａ）の回転角度から更に図中右回りに９０゜だけ回転し図１２（ｂ）に図示のとおりの回転角度に位置決めされる。スプール１３０がこの回転角度に位置したときポンプポートＰが切欠き部１３１を介してポートＭＢに連通し、ポートＭＡが切欠き部１３２を介してタンクポートＴに連通する。したがって油圧ポンプ２から吐出された圧油はポンプ吐出油路７、切換弁１２１のポンプポートＰ、切欠き部１３１を介して、油圧モータ１のポートＭＢに供給される。これにより油圧モータ１が逆回転する。

以上図５に示す第１の実施形態における切換弁１２を、ロータリタイプの切換弁１２１に置換した場合を想定して説明したが、図８に示す第２の実施形態における切換弁１２０を、同じくロータリタイプの切換弁に置換する実施も可能である。

なお図１〜図３では運転室２１に対して一方側に、エンジン５を配置させているが、この場合運転室２１における運転席の配置方向は任意である。オペレータの視線の前方にエンジンが配置されるように運転席を配置してもよくオペレータの視線の後方にエンジンが配置されるように運転席を配置してもよい。

１油圧モータ
２油圧ポンプ
５エンジン
１２、１２０、１２１切換弁
４０切換弁
３６冷却用ファン

Claims

エンジン（５）によって駆動される油圧ポンプ（２）と、前記油圧ポンプ（２）から吐出された圧油によって駆動される油圧モータ（１）と、前記油圧モータ（１）の回転方向を切り換える切換弁（１２０）と、前記油圧モータ（１）によって駆動される冷却用ファン（３６）とを備えた冷却用ファンの駆動制御装置において、
前記冷却用ファン（３６）をそれぞれ、正回転させる正回転位置（Ａ）、逆回転させる逆回転位置（Ｂ）、回転停止させる停止位置（Ｃ）を、前記切換弁（１２０）に設け、
エンジン（５）を稼動させた状態で、前記切換弁（１２０）を正回転位置（Ａ）から逆回転位置（Ｂ）に、あるいは逆回転位置（Ｂ）から正回転位置（Ａ）に切換制御することによって、前記冷却用ファン（３６）を正回転から逆回転に、あるいは逆回転から正回転に切り換えるとともに回転切換時に前記切換弁（１２０）を停止位置（Ｃ）にして前記冷却用ファン（３６）の回転を停止させること
を特徴とする冷却用ファンの駆動制御装置。