JPH0949427A - 建設機械の冷却制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水温及び油温を適正に制御することを可能と
し、機械の作業効率を向上させ、寿命を長くすること。 【解決手段】 エンジン冷却水のためのラジエータ及び
作動油のためのオイルクーラへ送風する共通の冷却ファ
ンと、冷却ファンを回転駆動するための油圧モータとを
備えた建設機械の冷却制御装置。該装置は、更に、油圧
モータの回転を制御する切換弁と、冷却水の温度を検出
する水温検出器及び作動油の温度を検出する油温検出器
からの出力信号に基づいて切換弁に制御信号を出力する
コントローラとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、エンジン冷却水
を冷却するためのラジエータ及び各種のアクチュエータ
を作動させる作動油を冷却するためのオイルクーラに送
風する共通の冷却ファンを備えた、建設機械の冷却制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設機械、例えば油圧ショベルにおいて
は、作業機、走行装置、旋回装置等のアクチュエータを
作動させるための油圧装置が備えられている。この油圧
装置は同油圧ショベルに搭載されたエンジンにより駆動
される。すなわち油圧装置はエンジンにより駆動される
油圧ポンプを備え、油圧ポンプの吐出圧油（作動油）に
より各アクチュエータが作動させられる。エンジンには
その冷却水を冷却するためのラジエータと、前記作動油
を冷却するためのオイルクーラとが付設されている。エ
ンジンにはまた、前記ラジエータ及びオイルクーラに送
風するための共通の冷却ファンが備えられている。この
冷却ファンは、プーリ、Ｖベルト等を介して、機械的に
エンジンにより回転駆動される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、冷却水の温度
（以下、単に「水温」と称する）、作動油の温度（以
下、単に「油温」と称する）共に、寒冷時においてはあ
る温度範囲に上昇するまで暖気運転の必要がある。逆
に、温暖時あるいは連続運転による水温、油温の上昇時
においては、可能な限り早急にそれらを適正な温度範囲
まで下げる必要がある。

【０００４】しかしながら前記従来の装置においては、
冷却ファンの回転数はエンジンの回転数に比例している
ため、常に所定の回転数しか得られない。したがって、
水温、油温共に、外気温度及び機械の運転状況に適した
温度制御が困難であり、作業に制限を受けることがあ
る。すなわち、例えば水温を８０°Ｃ〜９０°Ｃ以下に
保持するよう制御したいのに、機械の稼働状況あるいは
環境状況によっては、冷却ファンの回転数がエンジン回
転数に比例しているため、必要とする回転数（風量）が
不足して、適温に戻すことができず、オーバヒートのお
それがある。したがってオーバヒート前に作業を中断せ
ざるをえないことがある。

【０００５】また外部の想定限界周囲温度は、一般的に
は過酷な条件を想定することとなり、ファンの回転数は
エンジンの能力に許される限界に近い高速回転に設計さ
れる。その結果、機械の状況に関係なく、常に冷却ファ
ンを高速回転させる必要があり、機械の作業効率が悪
く、寿命を短くする要因となっていた。

【０００６】本発明は以上の事実に基づいてなされたも
ので、その主目的は、水温及び油温を適正に制御するこ
とを可能とし、機械の作業効率を向上させ、寿命を長く
することができる、改良された建設機械の冷却制御装置
を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記主目的を達成するた
め本発明によれば、エンジンの冷却水のためのラジエー
タ及び作動油のためのオイルクーラへ送風する共通の冷
却ファンと、該冷却ファンを回転駆動するための油圧モ
ータと、該油圧モータの回転を制御する切換弁と、該冷
却水の温度を検出する水温検出器及び該作動油の温度を
検出する油温検出器からの出力信号に基づいて該切換弁
に制御信号を出力するコントローラとを備えている、こ
とを特徴とする建設機械の冷却制御装置、が提供され
る。この構成は本発明の第１の特徴である。

【０００８】本発明における建設機械の冷却制御装置に
おいては、冷却ファンは油圧モータにより回転駆動させ
られる。この構成により冷却ファンの回転数を、エンジ
ンの回転数に関係なく設定することができるので、常に
安定した水温、油温を得ることができる。また従来のよ
うに、機械の状況に関係なく、常に冷却ファンを高速回
転させる必要がなくなるので、機械の作業効率を向上さ
せ、寿命を長くすることができると共に、エンジンの消
費馬力を低下させ、騒音を低減することができる。冷却
ファンの回転数を、エンジンの回転数に関係なく無段階
に設定した場合には、ＯＮ−ＯＦＦのみに比較して、作
動停止時の冷却ファンの初期の負荷による負担を軽減
し、装置のコンパクト化、耐久性及び寿命の向上を図る
ことができる。更に冷却ファンの回転数の上限を、エン
ジンの回転数に関係なく設定することができるので、オ
ーバヒートのおそれのある場合、高速回転させて効率的
に対応することができる。

【０００９】一般に冷却装置を作動させるための設定温
度は、水温、油温共に、一般的使用時における想定外気
温度に対して、限界温度又はある余裕を設けて冷却効果
が得られるよう設定される。水温又は油温のうち、どち
らが先に所定の設定温度をオーバするかは稼働状況、環
境状況によって異なる。これに対して、本発明において
は、油圧モータの回転は水温又は油温に基づいて制御さ
れる。すなわち、水温又は油温のうち、どちらか厳しい
方の条件に応じて冷却ファンの回転数を制御することが
できるので、常に安定した水温、油温を得ることができ
る。また水質の状態（不凍液、防錆剤、地域による水
質）に応じて、あるいは作動油の寿命向上を図る場合な
ど、個別に水温、油温の上限値を変更するニーズに対し
ても容易に対応することができる。

【００１０】本発明においては前記第１の特徴とする構
成に加えて、油圧モータは可変容量機構を付設した可変
容量油圧モータからなり、該切換弁は該エンジンにより
駆動される油圧源から該可変容量機構へ供給される油量
を制御する、ことを第２の特徴とする。この構成によれ
ば、冷却ファンの回転数を無段階変化させることも容易
であり、常に安定した水温、油温を確実に得ることがで
きる。

【００１１】本発明においては前記第１の特徴とする構
成に加えて、該切換弁は該エンジンにより駆動される油
圧源から該油圧モータへ供給される油量を制御する、こ
とを第３の特徴とする。この構成によれば、比較的低コ
ストで本発明を実用化できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
この発明に従って構成された建設機械の冷却制御装置の
実施の形態について詳細に説明する。先ず図１を参照し
て、本発明に従って構成された建設機械の冷却制御装置
の第１の実施の形態について説明する。番号２は油圧ポ
ンプ（油圧源を構成する）であってエンジン４により回
転駆動される。６は冷却ファン、８は可変容量油圧モー
タであって冷却ファン６を回転駆動するようそれと連結
されている。油圧モータ８はアキシャルピストン形斜板
式油圧モータから構成されている。油圧モータ８には可
変容量機構１０が付設されている。油圧モータ８の回転
数は可変容量機構１０により制御される。可変容量機構
１０はシリンダ、ピストン、ばね等からなり、シリンダ
は、ピストンによって二つの室に分けられる。油圧ポン
プ２と油圧モータ８とは油路１２により接続され、油圧
モータ８と作動油タンク１４とは油路１６により接続さ
れている。また油圧ポンプ２と作動油タンク１４とは油
路１８により接続されている。２０はエンジン４の冷却
水のためのラジエータ、２２は図示しない油圧装置の作
動油のためのオイルクーラである。冷却ファン６は、ラ
ジエータ２０及びオイルクーラ２２に送風する共通の冷
却ファンである。

【００１３】２４はパイロットポンプ（他の油圧源を構
成する）であって、エンジン４により回転駆動される。
２６は電磁式の４ポート３位置切換弁である。前記パイ
ロットポンプ２４と切換弁２６とは油路２８により接続
され、またパイロットポンプ２４と作動油タンク１４と
は油路３０により接続されている。切換弁２６と作動油
タンク１４とは油路３２により接続され、切換弁２６と
可変容量機構１０のシリンダのピストンによって分けら
れる二つの室とは油路３４及び３６により接続されてい
る。切換弁２６が、図１に示す中立位置にあるときは、
パイロットポンプ２４の吐出圧油は可変容量機構１０に
供給されないので、斜板の傾斜角はその状態を保持され
る。また可変容量機構１０によって、斜板の傾斜角をゼ
ロにすると、油圧モータ８は回転しない（冷却ファン６
も回転しない）。切換弁２６が第１の位置Ａに位置付け
られると、パイロットポンプ２４の吐出圧油は、油路２
８、切換弁２６、油路３４を介して可変容量機構１０の
一方の室に供給され、油圧モータ８の斜板の傾斜角が増
大し、回転数が増加する（冷却ファン６の回転数も増加
する）。他方、切換弁２６が第２の位置Ｂに位置付けら
れると、パイロットポンプ２４の吐出圧油は、油路２
８、切換弁２６、油路３６を介して可変容量機構１０の
他方の室（ばね側の室）に供給され、油圧モータ８の斜
板の傾斜角が減少し、したがって回転数が低下する（冷
却ファン６の回転数も低下する）。

【００１４】３８は油路２８と作動油タンク１４との間
に設けられたリリーフバルブである。４０は冷却水の温
度を検出する水温センサ（水温検出器）、４２は作動油
の温度を検出する油温センサ（油温検出器）、４４は可
変容量機構１０のピストンの作動位置を検出する位置セ
ンサ（位置検出器）、５０はコントローラである。コン
トローラ５０はマイクロコンピュータからなり、水温セ
ンサ４２、油温センサ４４及び位置センサ４４からの出
力信号に基づいて切換弁２６に制御信号を出力するよう
構成されている。コントローラ５０から切換弁２６へ供
給される制御信号は、この実施の形態においては所定の
増幅電流である。

【００１５】以上のように構成された冷却制御装置にお
いて、エンジン４の水温は設定温度８０°Ｃ〜９０°Ｃ
以下、また作動油の油温は設定温度７０°Ｃ〜８０°Ｃ
以下となるよう制御される。エンジン４が始動すると、
水温センサ４０、油温センサ４２及び位置センサ４４か
らの出力信号がコントローラ５０に入力される。水温及
び油温が、それぞれ前記設定温度に達しない状態におい
ては、コントローラ５０は切換弁２６に制御信号を出力
し、油圧モータ８（したがって冷却ファン６）が低速回
転を行なうよう、その位置を制御する。冷却ファン６に
よる送風量はオーバクールとならない程度に少なく制御
される。この制御により、水温及び油温の急激な温度上
昇を防止することができる。コントローラ５０は、位置
センサ４４からの出力信号により油圧モータ８の実際の
回転数を演算する。そして、水温及び油温のうち高い方
の温度に対応した所定の回転数と比較し、実際の回転数
を所定の回転数とすべく切換弁２６を制御する。油圧モ
ータ８は無段階にその回転数が制御される。したがって
前記の場合、水温が上昇するにつれて油圧モータ８の回
転数が増加し、降下するにつれてその回転数が減少する
よう、コントローラ５０は切換弁２６を制御する。

【００１６】水温及び油温のうちの一方、例えば水温が
前記設定温度８０°Ｃに達すると（このとき油温は所定
の温度７０°Ｃに達していない）、コントローラ５０は
切換弁２６に制御信号を出力し、油圧モータ８の回転数
を更に上昇させるよう、その位置を制御する。この回転
数は、水温が前記設定温度８０°Ｃ〜９０°Ｃ以下に保
持されるよう規定される。水温が前記設定温度より降下
すると、切換弁２６はコントローラ５０によりその位置
が切り換えられ、油圧モータ８の回転数は低下させられ
る。外部環境、作業状況等により水温が前記設定温度を
越えた場合には、コントローラ５０は切換弁２６に制御
信号を出力し、油圧モータ８の回転数をファンの性能で
許される上限に近い回転数とするよう、その位置を制御
する。このオーバヒート防止の非常高速回転数はエンジ
ン４の回転数に関係なく得ることができ、冷却ファンの
送風量は、エンジン４の回転数では得られない最大の大
きさとなる。これは、ポンプ２の容量を大きくする、油
圧モータ８を高回転油圧モータとする、油圧ポンプを２
個使用し、油圧モータ８への油路１２に必要に応じて合
流させる、等により容易に遂行されるものである。

【００１７】次に、図２を参照して、本発明に従って構
成された建設機械の冷却制御装置の第２の実施の形態に
ついて説明する。なお図２において、図１と同一部分は
同一番号で示し、説明は省略する。９は油圧モータであ
って、定容量形である。６０は電磁式の４ポート２位置
切換弁である。油圧ポンプ２と切換弁６０とは油路６２
により接続され、切換弁６０と作動油タンク１４とは油
路６４により接続されている。切換弁６０と油圧モータ
９とは油路６６及び６８により接続されている。

【００１８】水温及び油温が、それぞれ前記設定温度に
達しない状態においては、コントローラ５０は切換弁６
０に制御信号を出力し、油圧モータ９（したがって冷却
ファン６）が回転しないよう、その位置を制御する（図
２に示す位置）。この状態においては、油圧ポンプ２の
吐出圧油は油圧モータ９に供給されない。水温及び油温
のうちの一方、例えば水温が前記設定温度８０°Ｃに達
すると（このとき油温は所定の温度７０°Ｃに達してい
ない）、コントローラ５０は切換弁６０に制御信号を出
力し、油圧モータ９を回転させるよう、その位置を切換
制御する。この状態で、油圧ポンプ２の吐出圧油は油圧
モータ９に供給される。このときの油圧モータ９の回転
数は、水温が前記設定温度８０°Ｃ〜９０°Ｃ以下に保
持されるよう規定される。水温が前記設定温度より低下
すると、コントローラ５０により切換弁６０は図２の位
置に切り換えられ、油圧モータ９の回転は停止する。こ
れにより冷却ファン６の送風時間が制御される。

【００１９】次に、図３を参照して、本発明に従って構
成された建設機械の冷却制御装置の第３の実施の形態に
ついて説明する。なお図３において、図１及び図２と同
一部分は同一番号で示し、説明は省略する。７０は電磁
式の４ポート３位置切換弁である。切換弁７０が図３に
示す中立位置から第１の位置又は第２の位置に切り換え
られると、油圧ポンプ２の吐出圧油が油圧モータ９に供
給され、油圧モータ９は所定の回転数で回転される。切
換弁７０の第２の位置における戻り流路７２には絞り７
４が設けられており、したがって、切換弁７０が第２の
位置に位置付けられているときは、第１の位置に位置付
けられているときより油圧モータ９から排出される油量
が少なくなって、その回転数が少なくなる。

【００２０】水温及び油温が、それぞれ前記設定温度に
達しない状態においては、コントローラ５０は切換弁７
０に制御信号を出力し、油圧モータ９（したがって冷却
ファン６）が回転しないよう、その位置を制御する（図
３に示す中立位置）。水温及び油温のうちの一方、例え
ば水温が前記設定温度８０°Ｃに達すると（このとき油
温は所定の温度７０°Ｃに達していない）、コントロー
ラ５０は切換弁７０に制御信号を出力し、第２の位置に
位置付けるよう制御する。この状態における油圧モータ
９の回転数は、水温が前記設定温度８０°Ｃ〜９０°Ｃ
以下に保持されるよう規定される。

【００２１】水温が前記設定温度を越えた場合には、コ
ントローラ５０は切換弁７０に制御信号を出力し、第２
の位置に位置付けるよう制御する。油圧モータ９の回転
数は冷却ファン６の性能で許される上限に近い回転数と
なる。このオーバヒート防止の非常高速回転数は前記し
たよにエンジン４の回転数に関係なく得ることができ、
冷却ファン６の送風量は、エンジン４の回転数では得ら
れない最大の大きさとなる。

【００２２】以上本発明を、実施の形態に基づいて詳細
に説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定される
ものではなく、本発明の範囲内においてさまざまな変形
あるいは修正ができるものである。前記実施の形態にお
いては、水温が先に設定温度に達した場合について説明
したが、油温が先に設定温度に達した場合には、油温に
基づいて油圧モータの回転数が制御される。またコント
ローラにより制御される切換弁は、制御電流に比例して
流量を調整できる比例電磁式流量制御弁から構成するこ
とも考えられる。更に、図１に示す第１の実施の形態に
おいて、可変容量機構１０を備えた油圧モータ８に替え
て、可変容量機構１０を備えない油圧モータを使用し、
油路１２を流れる油量を制御することにより油圧モータ
の回転を制御することも考えられる。この場合、油路１
２に、例えば比例電磁式流量制御弁を配置し、これをコ
ントローラにより制御すればよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明による建設機械の冷却制御装置に
よれば、水温及び油温を適正に制御することを可能と
し、したがって常に安定した水温、油温を得ることがで
きるので、機械の作業効率を向上させ、寿命を長くする
ことができる。更には、エンジンの消費馬力を低下さ
せ、騒音を低減することができる。冷却ファンの回転数
の上限を、エンジンの回転数に関係なく設定することが
できるので、オーバヒートのおそれのある場合、高速回
転させて効率的に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成された建設機械の冷却制御
装置の第１の実施の形態を示す構成図。

【図２】本発明に従って構成された建設機械の冷却制御
装置の第２の実施の形態を示す構成図。

【図３】本発明に従って構成された建設機械の冷却制御
装置の第３の実施の形態を示す構成図。

【符号の説明】 ２ 油圧ポンプ ４ エンジン ６ 冷却ファン ８ 可変容量形油圧モータ ９ 定容量形油圧モータ １０ 容量制御機構 １４ 作動油タンク ２０ ラジエータ ２２ オイルクーラ ２４ パイロットポンプ ２６ 切換弁 ４０ 水温センサ ４２ 油温センサ ４４ 位置センサ ５０ コントローラ ６０ 切換弁 ７０ 切換弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの冷却水のためのラジエータ及
   び作動油のためのオイルクーラへ送風する共通の冷却フ
   ァンと、該冷却ファンを回転駆動するための油圧モータ
   と、該油圧モータの回転を制御する切換弁と、該冷却水
   の温度を検出する水温検出器及び該作動油の温度を検出
   する油温検出器からの出力信号に基づいて該切換弁に制
   御信号を出力するコントローラとを備えている、ことを
   特徴とする建設機械の冷却制御装置。
2. 【請求項２】 該油圧モータは可変容量機構を付設した
   可変容量油圧モータからなり、該切換弁は該エンジンに
   より駆動される油圧源から該可変容量機構へ供給される
   油量を制御する、請求項１記載の建設機械の冷却制御装
   置。
3. 【請求項３】 該切換弁は該エンジンにより駆動される
   油圧源から該油圧モータへ供給される油量を制御する、
   請求項１記載の建設機械の冷却制御装置。