JPWO2009119407A1 - ファン駆動制御装置および建設機械 - Google Patents

Abstract

ファン駆動制御装置は、エンジンで駆動される油圧ポンプから供給される作動油により冷却ファンを駆動する油圧モータと、油圧モータに流入する作動油の流量を調節する流量調節手段と、冷却ファンにより冷却される被冷却流体の温度を検出する温度センサと、温度センサの検出値に基づいて、エンジンの出力を操作するためのアクセル開度を検出するアクセル開度センサと、油圧モータに流入する作動油の目標流量を設定する目標流量設定手段と、アクセル開度センサの検出値に基づいて、目標流量を補正する目標流量補正手段と、目標流量補正手段により補正された目標流量に応じて流量調節手段への制御指令を生成する制御指令生成手段とを備えている。

Description

本発明は、ファン駆動制御装置および建設機械に関する。

ダンプトラック、ホイールローダ、ブルドーザ等の建設機械では、エンジンの冷却水やトルクコンバータの作動油等をそれぞれラジエータまたはオイルクーラを通して循環し、冷却ファンでラジエータ等に外気を送風することにより、エンジン等の冷却を行っている。建設機械の場合、冷却ファンを油圧モータで駆動することが一般的であり、近年では、冷却水の温度、トルクコンバータやブレーキ等に用いられる作動油の温度、およびエンジン回転数に応じて、ファンの回転数を連続的に可変制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、被冷却流体である冷却水や作動油の温度に基づいて、ファンの目標回転数やファンを駆動する油圧モータへの目標流量を設定し、設定した目標状態となるように、油圧モータへ作動油を供給する油圧ポンプの吐出量を調節する。このように、被冷却流体の温度が適切となるようにファンの回転数を連続に変化させることで、被冷却流体が適切な温度となるようにし、エンジン等のオーバーヒートを防止している。

特開２０００−１１０７７９号公報

しかし、特許文献１のファンの制御では、被冷却流体の温度に応じた回転数制御を基本的な制御としており、エンジンの負荷を考慮した制御を行っていない。ここで、特許文献１では、作業機を動作させるための操作レバーの操作量を考慮することにより、ファンの回転数を強制的かつ短時間のみ低下させる制御を行うが、あくまで作業機での作業効率の低下を防止するためのものである。このため、走行に対するオペレータの意図や走行時の路面の状態とは関係なく、被冷却流体の温度によっては、油圧モータを高回転で駆動することとなり、その分エンジンの出力が消費されてしまう。従って、例えば、地盤の軟弱な場所での走行時のように、エンジンの駆動力を出来る限り多く路面に伝達する必要がある場合でも、エンジン出力がファン駆動に消費されてしまうため、その分走行性能が低下するという問題がある。

一方、坂道を下っている場合のようにアクセルペダルがオフとなっている状況下では、そもそも加速は要求されておらず、場合によっては減速が要求されているので、加速性が低下してもオペレータの意図には反しない。そこで、ファンの回転数を上げて、積極的に冷却を行うことが考えられる、しながら、特許文献１では、被冷却流体の温度に応じてファンの回転を制御しているため、このような場合であっても積極的にファンの回転数を上げることができない。従って、効率的な冷却を行うことができないという問題がある。

ここで、例えば、軟弱地や坂道などの走行中の路面状況を判定し、特定の路面を走行中にファンの駆動を停止させることも考えられるが、路面状況を高精度に判定することは難しく、誤判定によりかえって走行性能を低下させてしまうおそれがある。また、ファンの駆動を停止してしまうと、冷却性能が低下し、効率的な冷却を行うことができなくなってしまう。

本発明の目的は、ファンの駆動に伴う走行性能の低下を防止でき、かつ効率的な冷却を行うことができるファン駆動制御装置、およびこのファン駆動制御装置を備えた建設機械を提供することである。

本発明のファン駆動制御装置は、建設機械の冷却ファンの駆動を制御するファン駆動制御装置であって、エンジンで駆動される油圧ポンプから供給される作動油により前記冷却ファンを駆動する油圧モータと、前記油圧モータに流入する作動油の流量を調節する流量調節手段と、前記冷却ファンにより冷却される被冷却流体の温度を検出する温度センサと、前記エンジンの出力を操作するためのアクセル開度を検出するアクセル開度センサと、前記温度センサの検出値に基づいて、前記油圧モータに流入する作動油の目標流量を設定する目標流量設定手段と、前記アクセル開度センサの検出値に基づいて、前記目標流量を補正する目標流量補正手段と、前記目標流量補正手段により補正された目標流量に応じて、前記流量調節手段への制御指令を生成する制御指令生成手段とを備えたことを特徴とする。

このような本発明によれば、ファン駆動制御装置は、アクセル開度センサの検出値に基づいて、冷却ファンを駆動する油圧モータへの作動油の目標流量を補正する目標流量補正手段を備えている。このような構成によれば、アクセル開度センサの検出値に基づいて、油圧モータの目標流量が補正されるため、アクセル開度に応じて冷却ファンの回転数が変化する。ここで、エンジンの駆動力を出来る限り多く路面に伝達する必要がある状況下では、オペレータによってアクセル開度が大きくされる。つまり、アクセル開度を考慮することで、加速が要求され大きな駆動力を路面に伝達すべき状況にあるのか、または加速が要求されていない状況にあるのかを的確に判定することができる。このため、アクセル開度を検出し、アクセル開度に応じて油圧モータの目標流量を変化させることにより、ファン駆動によるエンジン出力の消費量を低減したり、逆に目標流量を上げることで積極的に冷却を行ったりすることができる。従って、ファンの駆動に伴う走行性能の低下を防止しつつ、ファンによる効率的な冷却を行うことができる。

本発明のファン駆動制御装置において、前記目標流量補正手段は、前記アクセル開度が所定値より大きい場合は前記目標流量を小さくし、前記アクセル開度が所定値より小さい場合は前記目標流量を大きくすることが望ましい。

このような本発明によれば、ファン駆動制御装置は、アクセル開度が所定値より大きい場合は油圧モータの目標流量を小さくし、アクセル開度が所定値より小さい場合は目標流量を大きくする。このため、アクセル開度に応じて油圧モータの目標流量を小さくまたは大きくするだけの簡単な方法で、ファン駆動によるエンジン出力の消費量を低下させることができる。従って、ファン駆動制御装置全体のコスト上昇を抑制することができる。

本発明のファン駆動制御装置において、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサと、前記温度ごとに一定であり、かつ前記エンジン回転数に対する前記目標流量の比率である目標流量勾配が、複数の温度に対応して複数記憶された記憶手段とを備え、前記目標流量設定手段は、前記温度センサの検出値と前記記憶手段の記憶値とに基づいて前記目標流量勾配を設定するとともに、前記目標流量勾配と前記エンジン回転数センサの検出値とに基づいて前記目標流量を設定し、前記目標流量補正手段は、前記目標流量勾配の補正により前記目標流量を補正することが望ましい。

このような本発明によれば、ファン駆動制御装置は、前記温度ごとに一定であり、かつエンジン回転数に対する油圧モータの目標流量の比率である目標流量勾配を、複数の温度に対応して複数記憶しており、ファン駆動制御装置は、この目標流量勾配の補正により油圧モータの目標流量を補正する。ここで、油圧モータの回転数は、油圧モータに流入する作動油の流量により定まることから、エンジン回転数に対する目標流量の比率を一定にすることで、油圧モータがエンジン回転数に対して一定の減速比を有するようになる。補正後の目標流量勾配は、温度が一定であればエンジン回転数にかかわらず固定されるため、エンジン回転数が変化しても、油圧モータへの作動油の流入量を変化させる必要がない。従って、油圧モータに流入する作動油の流量を調節する流量調節手段を頻繁に動作させる必要がないので、流量調節手段の耐久性を向上させることができる。

本発明のファン駆動制御装置においては、エンジン回転数にかかわらず一定の目標流量が、複数の温度に対応して複数記憶された記憶手段を備え、前記目標流量設定手段は、前記温度センサの検出値と前記記憶手段の記憶値とに基づいて前記目標流量を設定し、前記目標流量補正手段は、前記温度ごとに一定の前記目標流量を補正することが望ましい。

このような本発明によれば、ファン駆動制御装置は、エンジン回転数にかかわらず一定の目標流量を、複数の温度に対応して複数記憶しており、ファン駆動制御装置は、この温度ごとに一定の目標流量を補正する。これによれば、予め油圧モータの目標流量勾配を記憶させたり、目標流量勾配を目標流量に変換したりする必要がないため、簡易な構成で油圧モータに流入する作動油の流量を調節することができる。従って、ファン駆動制御装置全体のコスト上昇を効果的に抑制することができる。

本発明のファン駆動制御装置においては、前記建設機械の車速を検出する車速センサと、前記車速が所定値以下の場合に前記目標流量の補正を禁止する補正禁止手段とを備えていることが望ましい。

このような本発明によれば、ファン駆動制御装置は、車速が所定値以下の場合に目標流量の補正を禁止する。これによれば、低速走行中や停車中の目標流量が補正されなくなるので、冷却ファンの回転数が高くなることを防ぐことができる。従って、アイドリング時のファン駆動に伴うエンジン出力の消費量の増加を防止できるので、エンジンの燃料消費率を良好な状態に維持することができる。

本発明のファン駆動制御装置において、前記油圧ポンプは可変容量型のポンプであり、前記流量調節手段は、前記油圧ポンプの容量を変化させて、前記油圧ポンプから吐出される作動油の流量を調節することが望ましい。

このような本発明によれば、ファン駆動制御装置は、可変容量型の油圧ポンプの容量を変化させて、油圧ポンプから吐出される作動油の流量を調節する。このため、可変容量型の油圧ポンプが用いられている場合は、油圧ポンプの容量を変化させるだけで、油圧モータに流入する作動油の流量を調節することができる。従って、油圧機器を別途追加する必要がないため、ファン駆動に伴う走行性能の低下の防止と効率的な冷却とを、簡易な構成により実現することができる。

本発明のファン駆動制御装置において、前記油圧ポンプは固定容量型のポンプであり、前記流量調節手段は、前記油圧モータの吸込側と排出側とをバイパスするフローコントロールバルブを備え、前記油圧モータをバイパスする作動油の流量を調節することが望ましい。

このような本発明によれば、ファン駆動制御装置は、固定容量型の油圧ポンプを備え、流量調節手段は、油圧モータの吸込側と排出側とをバイパスするフローコントロールバルブを備え、油圧モータをバイパスする作動油の流量を調節する。このため、固定容量型の油圧ポンプが用いられている場合でも、油圧モータをバイパスするフローコントロールバルブを設けるだけで、油圧モータに流入する作動油の流量を調節することができる。従って、油圧ポンプを可変容量型のポンプに交換する必要がないため、ファン駆動制御装置全体のコストを抑制しつつ、ファン駆動に伴う走行性能の低下を防止することができる。

本発明建設機械は、冷却ファンと、前述した本発明のファン駆動制御装置とを備えていることを特徴とする。

このような本発明によれば、上述した効果を奏し得る建設機械を得ることができる。

本発明の第１実施形態に係る建設機械の構成を示す模式図。 前記第１実施形態に係るファン駆動制御装置を構成するコントローラの制御ブロック図。 前記第１実施形態に係るコントローラの作用を説明するためのグラフ。 前記第１実施形態に係るコントローラの制御フローを示すフローチャート。 前記第１実施形態に係るコントローラの作用を説明するためのグラフ。 前記第１実施形態に係るコントローラの作用を説明するためのグラフ。 本発明の第２実施形態に係る建設機械の構成を示す模式図。 本発明の第３実施形態に係るコントローラの作用を説明するためのグラフ。 前記第３実施形態に係るコントローラの制御ブロック図。

符号の説明

１…ダンプトラック（建設機械）、６…冷却水温センサ（温度センサ）、７…ステアリング作動油温センサ（温度センサ）、８…トルクコンバータ作動油温センサ（温度センサ）、９…ブレーキ作動油温センサ（温度センサ）、１０…エンジン回転数センサ、１１…車速センサ、１２…アクセル開度センサ、４２…ファンポンプ（油圧ポンプ）、４３…ファンモータ（油圧モータ）、４６…フローコントロールバルブ（流量調節手段）、５１…記憶手段、５４…目標流量設定手段、５５…補正禁止手段、５６…目標流量補正手段、４２１…容量可変部（流量調節手段）、４２２…レギュレータ部（流量調節手段）。

以下に本発明の各実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、後述する第２実施形態以降において、次説する第１実施形態と同一の構成部分には同じ符合を付すとともに、その説明を省略する。

〔第１実施形態〕
〔１−１〕ダンプトラック１の全体構成
本発明の第１実施形態に係るダンプトラック（建設機械）１を模式的に示す図１において、ダンプトラック１は、エンジン２により駆動される図示しない走行手段によって自走可能に構成され、作業機駆動部３、ファン駆動部４、およびコントローラ５を備えている。

作業機駆動部３は、土砂の荷降ろし等の作業用に構成され、作業機３１、作業機ポンプ３２、およびホイストバルブ３３を備え、作業機３１は、ボディ（ホイストまたはベッセルと称することもある）３１１およびホイストシリンダ３１２を備えている。ボディ３１１は、土砂等を積み込むための荷台であり、ダンプトラック１の図示しない車体フレームに対して起伏自在に支承軸Ｐに支承されている。ボディ３１１および車体フレーム間はホイストシリンダ３１２で連結され、ホイストシリンダ３１２の両端部分がボディ３１１および車体フレームにそれぞれ回動自在に支持されている。ホイストシリンダ３１２は、作業機ポンプ３２から供給される作動油で駆動され、ホイストバルブ３３の弁位置の切り換えに応じて、ホイストシリンダ３１２が伸縮する。このホイストシリンダ３１２の伸縮に伴って、ボディ３１１は車体フレームに対して起伏動作を行う。

ファン駆動部４は、冷却ファン（以下、単にファンと称する）４１を駆動する部分であり、ファンポンプ（油圧ポンプ）４２、ファンモータ（油圧モータ）４３、およびファン逆転制御弁４４を備えている。
ファンポンプ４２は、エンジン２を動力源として駆動される可変容量型の油圧ポンプであり、ファンモータ４３に作動油を供給する。このファンポンプ４２は、ポンプ容量を変化させる斜板等の容量可変部４２１と、容量可変部４２１を駆動する電磁弁等のレギュレータ部４２２とを備えている。レギュレータ部４２２は、コントローラ５からの制御指令により容量可変部４２１を駆動し、容量可変部４２１がポンプ容量を変えることでファンポンプ４２の吐出量が変化する。これら容量可変部４２１およびレギュレータ部４２２により、本実施形態における流量調節手段が構成される。

ファンモータ４３は、正逆両方向に回転可能な油圧モータであり、ファンポンプ４２の吐出量に応じてファンモータ４３へ流入する作動油の流量が変化し、これによりファンモータ４３の回転数が変化する。ファンモータ４３の出力軸にはファン４１が設けられ、ファンモータ４３の駆動によりファン４１が回転駆動される。

ファン逆転制御弁４４は、ファンモータ４３とファンポンプ４２との間に設けられ、ファン逆転ソレノイド４４１および方向切換弁４４２を備えている。ファン逆転制御弁４４において、ファン逆転ソレノイド４４１がコントローラ５からの制御指令に従って駆動すると、方向切換弁４４２の弁位置が切り換わり、ファンモータ４３の回転方向が切り換わる。

コントローラ５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を備え、ファン４１の駆動を制御する手段として構成されている。コントローラ５の入力側には、冷却水温センサ６、ステアリング作動油温センサ７、トルクコンバータ作動油温センサ８、ブレーキ作動油温センサ９、エンジン回転数センサ１０、車速センサ１１、およびアクセル開度センサ１２が電気的に接続されている。また、コントローラ５の出力側には、ファン逆転ソレノイド４４１、ファンポンプ４２のレギュレータ部４２２が電気的に接続されている。コントローラ５は、各温度センサ６〜９からの温度信号、エンジン回転数センサ１０からのエンジン回転数信号、車速センサ１１からの車速信号、およびアクセル開度センサ１２からのアクセル開度信号に基づいて、ファンポンプ４２、ファン逆転ソレノイド４４１に対する制御指令の生成および出力を行う。

以上のような構成のダンプトラック１において、本実施形態のファン駆動制御装置１００は、コントローラ５、各温度センサ６〜９、エンジン回転数センサ１０、車速センサ１１、アクセル開度センサ１２、ファンポンプ４２、およびファンモータ４３を備えて構成される。コントローラ５は、被冷却流体である冷却水や作動油の温度、エンジン回転数、ダンプトラック１の車速、およびアクセル開度に基づいて制御指令を生成し、ファンポンプ４２は、コントローラ５からの制御指令に従って吐出量を変化させる。ファンモータ４３の回転数は、ファンポンプ４２からの吐出量に応じて変化するため、コントローラ５がファンポンプ４２に対する制御指令を変更することで、ファン４１の回転数を制御することができる。

〔１−２〕ファン駆動制御装置１００におけるコントローラ５の制御構造
次に、図２を参照して、ファン駆動制御装置１００におけるコントローラ５の制御構造について説明する。
コントローラ５は、図２に示すように、記憶手段５１、基準温度選択手段５２、補正値設定手段５３、目標流量設定手段５４、補正禁止手段５５、目標流量補正手段５６、上限流量設定手段５７、および制御指令生成手段５８を備えている。

記憶手段５１は、目標流量勾配マップ、上限流量データテーブル、温度変換データテーブル、および補正値データテーブルを記憶している。目標流量勾配マップは、図３に示すように、エンジン回転数に対するファンモータ４３への流量の比率である目標流量勾配と、被冷却流体の温度とが関連付けられたマップである。本実施形態では、被冷却流体の温度ごとに一定の勾配を有する低温側の目標流量勾配ＫＬおよび高温側の目標流量勾配ＫＨが目標流量勾配マップとして記憶されている。そして、これら目標流量勾配ＫＬ，ＫＨに基づいて目標流量を設定することで、被冷却流体の温度ごとにファンモータ４３がエンジン回転数に対して一定の減速比を有するようになっている。すなわち、目標流量勾配マップは、エンジン回転数に対するファンモータ４３の減速比を被冷却流体の温度に関連付けて記憶したマップに相当する。

上限流量データテーブルは、ファンモータ４３の目標流量に対する上限流量とアクセル開度とが関連付けられたデータテーブルであり、目標流量の上限の基準となる基準上限流量Ｎを含む複数の上限流量が記憶されている。
また、温度変換データテーブルは、各作動油温に対応する水温が関連付けられた変換テーブルである。

補正値データテーブルは、目標流量勾配に対する複数の補正値がアクセル開度ごとに関連付けて記憶されたものである。本実施形態では、アクセル開度が所定値より大きい場合に用いられて目標流量勾配を小さくなるように補正する補正比率Ｒ１と、アクセル開度が所定値より小さい場合に用いられて目標流量勾配を大きくなるように補正する補正比率Ｒ２とが、それぞれアクセル開度ごとに複数設けられ、補正値データテーブルとして記憶されている。

図２に戻り、基準温度選択手段５２は、各油温センサ７〜９により得られる作動油温を、記憶手段５１に記憶されている温度変換データテーブルに従ってそれぞれ水温に換算し、冷却水温センサ６により得られる冷却水温と合わせた温度のうち、最も高い温度を基準温度として選択する。
補正値設定手段５３は、アクセル開度信号に基づいて、目標流量の補正値を設定する。本実施形態において、補正値設定手段５３は、記憶手段５１に記憶されている補正値データテーブルとアクセル開度とから、目標流量勾配に対する補正比率Ｒを補正値として設定する。

目標流量設定手段５４は、目標流量勾配設定部５４１および目標流量設定部５４２を備えている。このうち、目標流量勾配設定部５４１は、基準温度選択手段５２で選択された基準温度で低温側および高温側の各目標流量勾配ＫＬ，ＫＨ間を補間して、基準温度での目標流量勾配Ｋ（図５参照）を設定する。これにより、エンジン回転数に対するファンモータ４３の減速比が設定されることになる。また、目標流量設定部５４２は、算出された目標流量勾配Ｋとエンジン回転数とに基づいて、補正前の目標流量を設定する。すなわち、目標流量設定部５４２は、目標流量勾配Ｋとエンジン回転数とを乗算し、その結果を補正前の目標流量とする。

補正禁止手段５５は、車速センサ１１により得られる車速が所定速度以下であるか否かを判定し、車速が所定速度以下であると判定した場合は、目標流量の補正を禁止する。
目標流量補正手段５６は、目標流量設定手段５４で設定された補正前の目標流量を、補正値設定手段５３で設定された補正値で補正する。つまり、目標流量補正手段５６は、アクセル開度に応じて目標流量を補正比率Ｒで乗算し、目標流量を補正する。
上限流量設定手段５７は、アクセル開度と上限流量データテーブルとに基づいて、目標流量の上限値を設定する。

制御指令生成手段５８は、目標流量、上限流量、エンジン回転数、および補正禁止手段５５の判定結果に基づいて、ファンポンプ４２に対する制御指令の生成および出力を行う。具体的に、制御指令生成手段５８は、補正禁止手段５５が補正を禁止する判定を行った場合は、補正前の目標流量および基準上限流量Ｎのうちの小さい方の値を選択し、選択された流量に対応する制御指令を生成してファンポンプ４２へ出力する。そうでない場合、制御指令生成手段５８は、補正後の目標流量と、アクセル開度および上限流量データテーブルに基づいて設定された上限流量とのうちの小さい方の値を選択し、選択された流量に対応する制御指令を生成してファンポンプ４２へ出力する。

〔１−３〕コントローラ５の作用
次に、図４に示されるフローチャートに基づき、コントローラ５の作用について説明する。
先ず、コントローラ５は、各センサ６〜１２からの信号を読み込んだ後、基準温度選択手段５２が、温度変換データテーブルに従って各作動油温をそれぞれ水温に換算し、冷却水の温度と合わせた温度のうち、最も高い温度を基準温度として選択する（ステップＳ１）。

次に、補正値設定手段５３は、アクセル開度信号に基づいて、目標流量の補正比率Ｒを設定する（ステップＳ２）。
目標流量設定手段５４は、基準温度の温度値で低温側およびおよび高温側の目標流量勾配ＫＬ，ＫＨ間を補間して、基準温度での、エンジン回転数に対するファンモータ４３の目標流量勾配Ｋを設定する（ステップＳ３）。また、目標流量設定手段５４は、目標流量勾配Ｋとエンジン回転数とを乗算し、その結果を補正前の目標流量とする（ステップＳ４）。

その後、補正禁止手段５５は、車速が所定速度以下であるか否かを判定する（ステップＳ５）。補正禁止手段５５により車速が所定速度以下ではないと判定された場合、目標流量補正手段５６は、アクセル開度に応じて目標流量を補正比率Ｒで乗算して、目標流量を補正する（ステップＳ６）。すなわち、目標流量補正手段５６は、アクセル開度が所定値より大きい場合は、目標流量を補正比率Ｒ１で補正して目標流量を小さくし、そうでない場合は、目標流量を補正比率Ｒ２で補正して目標流量を大きくする。なお、このような目標流量の補正は、ファンモータ４３の目標流量勾配Ｋを各補正比率Ｒ１，Ｒ２で補正することと同じであり、目標流量補正手段５６は、目標流量勾配Ｋを補正することにより目標流量を補正することになる。

また、上限流量設定手段５７は、上限流量データテーブルに記憶されている複数の上限流量をアクセル開度で補間して、最終的な上限流量を設定する（ステップＳ７）。これにより、上限流量設定手段５７は、図６に示すように、アクセル開度が所定値より大きい場合は、上限流量を基準上限流量Ｎに対して小さくし、そうでない場合は、基準上限流量Ｎに対して大きくする。

一方、ステップＳ５で車速が所定速度以下であると判定された場合、目標流量補正手段５６による補正は禁止され、補正前の目標流量がそのまま用いられる。また、上限流量設定手段５７は、アクセル開度に応じた上限流量の設定を行わず、基準上限流量Ｎを上限流量として設定する（ステップＳ８）。

そして、制御指令生成手段５８は、図３に示すように、目標流量を上限流量で制限して最終的な目標流量として設定し、この目標流量に対応する制御指令を生成してファンポンプ４２へ出力する（ステップＳ９）。

以上のような構成のダンプトラック１において、ファン駆動制御装置１００は、アクセル開度を考慮して、ファン４１のを駆動するファンモータ４３の目標流量を補正している。これにより、ファン駆動制御装置１００は、ファンモータ４３の回転数をアクセル開度に応じて減少または増加させるので、ファン４１の回転に伴う走行性能の低下を防止しつつ、積極的な冷却を行うことができるのである。

〔第２実施形態〕
次に、図７に基づき、本発明の第２実施形態について説明する。
前述した第１実施形態では、可変容量型のファンポンプ４２が用いられ、ファンポンプ４２の吐出量を変化させてファンモータ４３に流入する作動油の流量を調節することで、ファン４１の回転数を制御していた。
これに対し、第２実施形態では、図７に示すように、固定容量型のファンポンプ４５が用いられ、流量可変式のフローコントロールバルブ４６でファンモータ４３への流入量を調節してファン４１の回転数を制御する点が相違する。

フローコントロールバルブ４６は、ファンモータ４３の吸込側と排出側とをバイパスする位置に設けられている。フローコントロールバルブ４６を切り換えるためのパイロットラインには比例電磁弁４６１が設けられており、比例電磁弁４６１がコントローラ５からの制御指令に従ってリニア駆動することで、フローコントロールバルブ４６の流量が変化する。このフローコントロールバルブ４６および比例電磁弁４６１により、本実施形態における流量調節手段が構成される。

コントローラ５には、図７に示すように、ファンポンプ４２の容量可変部４２１を駆動するレギュレータ部４２２のかわりに、出力側に比例電磁弁４６１が電気的に接続されている。そして、制御指令生成手段５８は、補正禁止手段５５の判定結果に応じ、目標流量を上限流量で制限し、この流量に対応する制御指令を生成して比例電磁弁４６１へ出力する。コントローラ５のその他の構成は、基本的に第１実施形態と同様である。

以上のような構成のダンプトラック１において、ファン駆動制御装置１００は、コントローラ５、各温度センサ６〜９、エンジン回転数センサ１０、車速センサ１１、アクセル開度センサ１２、ファンモータ４３、ファンポンプ４５、およびフローコントロールバルブ４６を備えて構成される。本実施形態のファン駆動制御装置１００においても、コントローラ５が比例電磁弁４６１に対する制御指令を変更することで、フローコントロールバルブ４６の流量が調節される。これにより、ファンモータ４３への作動油の流入量が変化させることができるので、ファンモータ４３の回転数を制御することができる。従って、本実施形態のファン駆動制御装置１００によっても、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。

〔第３実施形態〕
次に、図８および図９に基づき、本発明の第３実施形態について説明する。
前述した第１実施形態および第２実施形態では、被冷却流体の温度ごとに一定の目標流量勾配を有する目標流量勾配マップを用いて目標流量を設定し、この目標流量を補正比率Ｒで補正していた。
これに対し、第３実施形態では、図８に示すように、被冷却流体の温度ごとに一定の目標流量を有する目標流量マップを用いて目標流量を設定し、この目標流量を補正比率Ｒで補正する点が相違する。

これに伴い、第１実施形態および第２実施形態で設けられていた目標流量勾配設定部５４１は不要となる。また、上限流量設定手段５７が必ずしも必要でなくなることから、本実施形態のコントローラ５は、上限流量設定手段５７も備えていない。従って、コントローラ５は、図９に示すように、記憶手段５１、基準温度選択手段５２、補正値設定手段５３、目標流量設定手段５４、補正禁止手段５５、目標流量補正手段５６、および制御指令生成手段５８を備えて構成されている。

本実施形態において、記憶手段５１は、第１実施形態および第２実施形態と同様に、温度変換データテーブルおよび補正値データテーブルを記憶している。また、記憶手段５１は、目標流量勾配マップのかわりに目標流量マップを記憶している。目標流量マップは、図８に示すように、エンジン回転数にかかわらず一定の目標流量が被冷却流体の温度ごとに記憶されたマップであり、本実施形態では、被冷却流体が低温時の目標流量ＮＬ、高温時の目標流量ＮＨ、およびこれらの間の温度における中温時の目標流量ＮＭが、目標流量マップとして記憶されている。

目標流量設定手段５４は、基準温度で各目標流量ＮＬ，ＮＭ，ＮＨ間を補間して、目標流量を設定する。
また、制御指令生成手段５８は、目標流量を上限流量で制限することは行わないが、補正禁止手段５５の判定結果に応じて設定された最終的な目標流量とエンジン回転数とから、この目標流量に対応する制御指令を生成して、流量調節手段へ出力する点は、第１実施形態および第２実施形態と同様である。
なお、本実施形態では、第１実施形態および第２実施形態とは異なり上限流量データテーブルは記憶されていないが、例えば、上限流量データテーブルの上限流量のうち基準上限流量Ｎのみ記憶させておき、補正後の目標流量を制限するようにしてもよい。

以上のように、本実施形態のファン駆動制御装置１００では、第１実施形態および第２実施形態の構成と比べ、目標流量勾配マップ、目標流量勾配設定部、および上限流量設定手段を省略することができる。このため、コントローラ５の演算負荷を低減できるとともに、コントローラ５の構成を簡略化できる。従って、第１実施形態および第２実施形態と同様の効果に加え、ファン駆動制御装置１００全体のコストを抑制できる。なお、本実施形態は、一般的に作業中のエンジン回転数の変動が小さく、そもそもファン回転数の変動も小さい油圧ショベルやブルドーザに適している。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、温度センサ６〜９の検出値に基づいてファン回転用のファンモータ４３に流入する作動油の目標流量を設定し、アクセル開度センサ１２の検出値に基づいて目標流量を補正して、流量調節手段への制御指令を生成する実施形態にて説明したがこれに限られず、ファンモータ４３に流入する作動油の目標流量のかわりにファン４１の目標回転数を用いて制御しても良い。すなわち、温度センサ６〜９の検出値に基づいてファン４１の目標回転数を設定し、アクセル開度センサ１２の検出値に基づいて目標回転数を補正して、流量調節手段への制御指令を生成しても良い。ファン４１の目標回転数は、ファンモータ４３への目標流量の置き換えの１つの方法であるため、このような場合でも、前記各実施形態と同様の効果を奏することができる。

前記各実施形態では、アクセル開度が所定値より大きい場合は目標流量を小さくし、そうでない場合は目標流量を大きくしていたがこれに限られず、例えば、必要に応じて何れか一方のみを実施するようにしてもよい。
また、前記各実施形態では、目標流量勾配または目標流量に対する補正比率を記憶していたがこれに限られず、例えば、目標流量勾配または目標流量に対する補正量を記憶しておき、アクセル開度に応じて、補正量を目標流量勾配または目標流量に加減するようにしてもよい。

前記第１実施形態および第２実施形態では、記憶手段５１に低温側および高温側の各目標流量勾配ＫＬ，ＫＨが記憶され、各目標流量勾配ＫＬ，ＫＨ間を補間してファンモータ４３の目標流量勾配Ｋを算出していたがこれに限られない。例えば、低温、中温、高温の目標流量勾配を記憶させて各目標流量勾配間で補間するようにしたり、さらに多くの目標流量勾配を記憶させて各目標流量勾配間で補間するようにしたりしてもよい。

同様に、前記第３実施形態では、低温時、中温時、および高温時の各目標流量ＮＬ，ＮＭ，ＮＨが目標流量マップとして記憶され、各目標流量ＮＬ，ＮＭ，ＮＨ間を補間してファンモータ４３の目標流量を算出していたがこれに限られず、さらに多くの目標流量を記憶させて各目標流量間で補間するようにしてもよい。

前記第１実施形態および第２実施形態では、基準上限流量Ｎを含む複数の上限流量とアクセル開度とが関連付けられた上限流量データテーブルを記憶しておき、上限流量データテーブルに記憶されている上限流量をアクセル開度に基づいて補間して上限流量を設定していたがこれに限られず、例えば、基準上限流量Ｎに対する補正比率をアクセル開度ごとに記憶しておき、この補正比率を基準上限流量Ｎに乗算して上限流量を設定するようにしてもよい。

前記第１実施形態および第２実施形態では、目標流量勾配Ｋをアクセル開度に応じて補正するとともに、上限流量をアクセル開度に応じて設定していたがこれに限られずない。例えば、アクセル開度に応じて上限流量を設定することは行わずに、基準上限流量Ｎを上限流量として設定して基準上限流量Ｎで目標流量を制限するようにしてもよい。

前記第３実施形態では、被冷却流体の温度ごとに一定の目標流量を有する目標流量マップを用いて目標流量を設定していたことから、上限流量設定手段５７を備えていなかったが、上限流量設定手段５７を設けてもよい。すなわち、上限流量データテーブルを記憶しておき、目標流量の上限値を上限流量で制限するようにしてもよい。

前記第１実施形態および第２実施形態では、基準温度を選択した上で、基準温度に対応する目標流量勾配Ｋを設定し補正前の目標流量を設定していたがこれに限られない。例えば、各油温センサ７〜９により得られる作動油温や冷却水温センサ６により得られる冷却水温ごとに目標流量勾配Ｋおよび目標流量を設定した上で、これらのうちの１つを選択して補正前の目標流量とするようにしてもよい。この場合、コントローラ５は、基準温度選択手段５２を備えている必要はなく、目標流量設定手段５４には、エンジン回転数センサ１０で検出されるエンジン回転数の他に、各温度センサ６〜９で検出された温度値が入力されることになる。また、記憶手段５１は、温度変換データテーブルを記憶しておく必要はないが、目標流量勾配マップとして低温側および高温側の各目標流量勾配ＫＬ，ＫＨに作動油の所定の温度と冷却水の所定の温度とがそれぞれ独立して関連付けられたものを記憶しておく必要がある。

このような構成のコントローラ５において、先ず目標流量設定手段５４は、作動油および冷却水のそれぞれの温度で低温側および高温側の目標流量勾配ＫＬ，ＫＨ間を補間して、作動油温および冷却水温ごとに目標流量勾配Ｋを設定する。次に、目標流量設定手段５４は、各目標流量勾配Ｋとエンジン回転数とを乗算して作動油温および冷却水温ごとに目標流量を算出し、このうちの最も高い回転数を補正前の目標流量として設定する。その後は、第１実施形態における図４のステップＳ５以降と同様の処理が行われる。このような構成のファン駆動制御装置１００においても、第１実施形態および第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

前記各実施形態では、補正禁止手段５５は、車速センサ１１により得られる車速が所定速度以下であるか否かを判定して目標流量の補正を禁止していたがこれに限られず、例えば、オペレータにより操作可能なスイッチを設け、このスイッチの開閉状態を判定して目標流量の補正を禁止するようにしてもよい。

前記各実施形態では、ダンプトラック１に対して本発明が適用されていたがこれに限られず、例えば、ホイールローダ、ブルドーザ、油圧ショベル等の他の建設機械であってもよい。

本発明は、建設機械に利用できる他、エンジンを動力源として油圧モータで駆動される冷却ファンを備えたあらゆる走行車両に利用することができる。

Claims (10)

1. 建設機械の冷却ファンの駆動を制御するファン駆動制御装置であって、
   エンジンで駆動される油圧ポンプから供給される作動油により前記冷却ファンを駆動する油圧モータと、
   前記油圧モータに流入する作動油の流量を調節する流量調節手段と、
   前記冷却ファンにより冷却される被冷却流体の温度を検出する温度センサと、
   前記エンジンの出力を操作するためのアクセル開度を検出するアクセル開度センサと、
   前記温度センサの検出値に基づいて、前記油圧モータに流入する作動油の目標流量を設定する目標流量設定手段と、
   前記アクセル開度センサの検出値に基づいて、前記目標流量を補正する目標流量補正手段と、
   前記目標流量補正手段により補正された目標流量に応じて、前記流量調節手段への制御指令を生成する制御指令生成手段とを備えた
   ことを特徴とするファン駆動制御装置。
2. 請求項１に記載のファン駆動制御装置において、
   前記目標流量補正手段は、前記アクセル開度が所定値より大きい場合は前記目標流量を小さくし、前記アクセル開度が所定値より小さい場合は前記目標流量を大きくする
   ことを特徴とするファン駆動制御装置。
3. 請求項１に記載のファン駆動制御装置において、
   エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサと、
   前記温度ごとに一定であり、かつ前記エンジン回転数に対する前記目標流量の比率である目標流量勾配が、複数の温度に対応して複数記憶された記憶手段とを備え、
   前記目標流量設定手段は、前記温度センサの検出値と前記記憶手段の記憶値とに基づいて前記目標流量勾配を設定するとともに、前記目標流量勾配と前記エンジン回転数センサの検出値とに基づいて前記目標流量を設定し、
   前記目標流量補正手段は、前記目標流量勾配の補正により前記目標流量を補正する
   ことを特徴とするファン駆動制御装置。
4. 請求項１に記載のファン駆動制御装置において、
   エンジン回転数にかかわらず一定の目標流量が、複数の温度に対応して複数記憶された記憶手段を備え、
   前記目標流量設定手段は、前記温度センサの検出値と前記記憶手段の記憶値とに基づいて前記目標流量を設定し、
   前記目標流量補正手段は、前記温度ごとに一定の前記目標流量を補正する
   ことを特徴とするファン駆動制御装置。
5. 請求項１に記載のファン駆動制御装置において、
   前記建設機械の車速を検出する車速センサと、
   前記車速が所定値以下の場合に前記目標流量の補正を禁止する補正禁止手段とを備えた
   ことを特徴とするファン駆動制御装置。
6. 請求項１ないし請求項５の何れかに記載のファン駆動制御装置において、
   前記油圧ポンプは可変容量型のポンプであり、
   前記流量調節手段は、前記油圧ポンプの容量を変化させて、前記油圧ポンプから吐出される作動油の流量を調節する
   ことを特徴とするファン駆動制御装置。
7. 請求項１ないし請求項５の何れかに記載のファン駆動制御装置において、
   前記油圧ポンプは固定容量型のポンプであり、
   前記流量調節手段は、前記油圧モータの吸込側と排出側とをバイパスするフローコントロールバルブを備え、前記油圧モータをバイパスする作動油の流量を調節する
   ことを特徴とするファン駆動制御装置。
8. 建設機械であって、
   冷却ファンと、
   請求項１ないし請求項５の何れかに記載のファン駆動制御装置とを備えている
   ことを特徴とする建設機械。
9. 建設機械であって、
   冷却ファンと、
   請求項６に記載のファン駆動制御装置とを備えている
   ことを特徴とする建設機械。
10. 建設機械であって、
    冷却ファンと、
    請求項７に記載のファン駆動制御装置とを備えている
    ことを特徴とする建設機械。

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