JP2005351286A - 入出力回転数比可変型クラッチの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 入出力回転数比可変型クラッチの制御装置に関し、エンジン状態に対応した効果的な冷却制御することができるようにする。
【解決手段】 エンジン８に入力側を接続されるとともに冷却用ファン６に出力側を接続されて入出力回転数比を可変にしうるクラッチ７と、外気温度Ｔａを検出する第１温度検出手段１３と、エンジン関連液温Ｔｗ，Ｔｏを検出する第２温度検出手段１１，１２と、これらの温度情報を受けてクラッチ７の入出力回転数比を変更する制御手段４とを備え、該制御手段４が、エンジン関連液温Ｔｗ，Ｔｏの条件に応じて、該外気温度Ｔａに対して、或いは、該エンジン関連液温Ｔｗ，Ｔｏに対して要求されるファン６の回転速度のいずれかを決定し、ファン６の回転速度がこの要求ファン回転速度となるような制御信号を出力する主制御部５３を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンに駆動される冷却用ファンの入力回転数と出力回転数との比を制御する、入出力回転数比可変型クラッチの制御装置に関する。

従来より、冷却用ファンによってエンジンの冷却水や作動油を空冷させる冷却装置において、冷却用ファンの回転数を制御する制御装置を備えたものが開発されている。
例えば、特許文献１には、エンジンによって駆動される油圧ポンプの作動油温の冷却装置において、温度センサにより作動油温を検出し、その検出値に適合した冷却能力が得られる冷却ファンの適正回転数で冷却ファンを回転させる構成が記載されている。そしてこのような構成により、作動油が高温で流量が多い場合にも、高温に対応する冷却ファンの回転数が得られて、適正な冷却を行うことができ、また、作動油が低温で冷却する必要性が低い場合には、冷却ファンの回転数を抑えて発生する騒音を低減させることができるようになっている。

また、エンジンの冷却水をラジエータ内へ流通させ、ラジエータをエンジン駆動の冷却用ファンを用いて空冷させる冷却装置において、エンジンと冷却用ファンとの間に、雰囲気温度の変化に依存して係合状態を変化させるクラッチを介装させたものも開発されている。このような技術においては、例えば、雰囲気温度の検出にバイメタル等が用いられ、クラッチ周辺の雰囲気温度が所定温度未満の状態では、クラッチの係合状態が解除されたままとなり、エンジンから入力される駆動力が冷却用ファンへ伝達されることがないが、一方クラッチ周辺の雰囲気温度が所定温度以上になると、クラッチが係合してエンジンから入力される駆動力が冷却用ファンへ伝達され、冷却用ファンを回転させるようになっている。そして、このような構成により、雰囲気温度に応じて冷却用ファンの作動を制御し、適切な冷却を行うことができるようになっている。
特開２００２−６１６１１号公報

しかし、特許文献１に記載の技術や上述した後者の技術では、エンジン状態に対応した効果的な冷却制御を行うことができない。例えば、クラッチ周辺の雰囲気温度は外気温の変化だけでなくエンジン，油圧ポンプといった各種装置からの排熱によって大きく変化してしまうことがあるため、ラジエータを冷却する冷却風の温度の指標としてクラッチの雰囲気温度を用いると、クラッチの設置位置によっては、適切にラジエータを冷却できないことがある。

また、例えばクラッチ周辺の雰囲気温度（あるいは、冷却風の温度）が低温であったとしても、エンジンや油圧ポンプの負荷状態によっては、エンジン冷却水の温度や油圧ポンプの作動油温が上昇し、冷却ファンによる冷却が必要となる場合も考えられる。また、油圧ポンプの作動油圧がそれほど高温でない状態でも、例えば炎天下でエンジンを駆動しているような場合には、冷却ファンを作動させたい。

このように、冷却ファンの制御においては、単に雰囲気温度や油圧ポンプの作動油温のみに応じて回転数を制御するのでは十分な冷却性能が得られない状況が考えられ、よりきめの細かい制御が期待される。
本発明は、このような課題に鑑み案出されたもので、エンジン状態に対応した効果的な冷却制御が実施できる入出力回転数比可変型クラッチの制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の入出力回転数比可変型クラッチの制御装置（請求項１）は、エンジンに入力側を接続されるとともに冷却用ファンに出力側を接続されて、入出力回転数比を可変にしうるクラッチと、外気温度を検出する第１温度検出手段と、該エンジンに関連する液温を検出する第２温度検出手段と、上記の第１温度検出手段及び第２温度検出手段からの温度情報を受けて、該ファンの回転状態を制御すべく、該クラッチの入出力回転数比を変更する制御手段とを備え、該制御手段が、該第２温度検出手段で検出された該エンジン関連液温を受け、該エンジン関連液温の条件に応じて、該外気温度に対して要求される該ファンの回転速度又は該エンジン関連液温に対して要求される該ファンの回転速度のいずれかを決定し、該ファンの回転速度がこの要求ファン回転速度となるような制御信号を出力する主制御部を備えていることを特徴としている。

また、該クラッチが電子制御式ビスカスクラッチとして構成されることが好ましい（請求項２）。
また、該エンジンに油圧ポンプが接続され、該ファンが該エンジンの冷却水及び該油圧ポンプの作動油を冷却しうるように構成され、且つ、該第２温度検出手段がエンジン冷却水温及び油圧ポンプ作動油温の少なくともいずれかを検出する手段として構成されることが好ましい（請求項３）。

また、該制御手段が、該エンジン関連液温からの温度情報を受け、該エンジン関連液温と予め設定された設定値とを比較する比較手段を備え、該主制御部は、該比較手段で該エンジン関連液温が該設定値より小さいと判断されると、該外気温度に対して要求される第１要求ファン回転速度を決定し、該比較手段で該エンジン関連液温が該設定値以上と判断されると、該エンジン関連液温に対して要求される第２要求ファン回転速度を決定するように構成されていることが好ましい（請求項４）。

さらに、該制御手段が、該外気温度に対して要求される該ファンの回転速度の特性を記憶する第１記憶部と、該エンジン関連液温に対して要求される該ファンの回転速度の特性を記憶する第２記憶部とを備えていることが好ましい（請求項５）。
また、本発明の入出力回転数比可変型クラッチの制御装置（請求項６）は、建設機械に搭載のエンジンに入力側を接続されるとともに、該エンジンの冷却水及び該エンジンに駆動される油圧ポンプの作動油をそれぞれ冷却するためのファンに出力側を接続されて、入出力回転数比を可変にしうる電子制御式ビスカスクラッチと、外気温度を検出する外気温センサと、該油圧ポンプの作動油温を検出する油温センサと該エンジンの冷却水温を検出する冷却水温センサと、上記の外気温センサ、油温センサ及び冷却水温センサからの温度情報を受けて、該ファンの回転状態を制御すべく、該クラッチの入出力回転数比を変更するコントローラとを備え、該コントローラが、該外気温度に対して要求される該ファンの回転速度の特性を記憶する第１メモリと、該エンジン冷却水温に対して要求される該ファンの回転速度の特性を記憶する第２メモリと、該油圧ポンプ作動油温に対して要求される該ファンの回転速度の特性を記憶する第３メモリと、上記の冷却水温センサ及び油温センサからの温度情報を受け、該エンジン冷却水温と第１設定値との比較及び該油圧ポンプ作動油温と第２設定値との比較を行う比較手段と、該比較手段で、該エンジン冷却水温が該第１設定値よりも小さく且つ該油圧ポンプ作動油温が該第２設定値よりも小さい場合に、該第１メモリから対応する要求ファン回転速度を決定し、該エンジン冷却水温が該第１設定値以上の場合に、該第２メモリから対応する要求ファン回転速度を決定し、該油圧ポンプ作動油温が該第２設定値以上の場合に、該第３メモリから対応する要求ファン回転速度を決定するとともに、該ファンの回転速度が上記の要求ファン回転速度となるような制御信号を出力する主制御部を備えていることを特徴としている。

また、該主制御部は、該外気温度に対して要求される要求ファン回転速度及び該エンジン関連液温に対して要求される該ファンの回転速度の上限値をクリップして制限することが好ましい（請求項７）。
なお、該外気温度は、機体周りの外気温度であることが好ましいが、該エンジン周りの外気温度であってもよく、また、該エンジンの雰囲気温度であってもよい。

本発明の入出力回転数比可変型クラッチの制御装置（請求項１）によれば、外気温度とエンジン関連液温との双方を参照してクラッチの入出力回転数比を制御することができるため、適切な冷却制御を実施することができる。また、要求されるファンの回転速度の決定がエンジン関連液温の条件に応じて行われるため、エンジンの状態に対応した効果的な冷却制御を実施することができる。

また、本発明の入出力回転数比可変型クラッチの制御装置（請求項２）によれば、電子制御式のビスカスクラッチによってクラッチ制御が行われるため、応答性良く正確なクラッチの入出力回転数比の制御を実施することができる。
また、本発明の入出力回転数比可変型クラッチの制御装置（請求項３）によれば、冷却用ファンに要求される冷却性能（冷却用ファンの回転速度）を適切に設定することができる。

また、本発明の入出力回転数比可変型クラッチの制御装置（請求項４）によれば、冷却用ファンに要求される冷却性能の大きさの度合に応じて、クラッチが出力する冷却ファンの回転数の大きさを正確に設定することができる。
また、本発明の入出力回転数比可変型クラッチの制御装置（請求項５）によれば、ファンの回転速度の特性を記憶する記憶部を備えているため、要求されるファンの回転速度を柔軟に設定することができる。

また、本発明の入出力回転数比可変型クラッチの制御装置（請求項６）によれば、外気温度，エンジン冷却水温及び油圧ポンプ作動油温を参照してクラッチの入出力回転数比を制御することができ、適切な冷却制御を実施することができる。また、エンジン冷却水温及び油圧ポンプ作動油温の条件に応じて冷却用ファンの回転速度を設定するため、外気温度だけでなくエンジンの状態に対応した効果的な冷却のための制御を正確に実施することができる。

また、冷却用ファンに要求される冷却性能の大きさの度合に応じて、クラッチが出力する冷却ファンの回転数の大きさを正確に設定することができ、さらに、ファン回転速度の特性として記憶するメモリを備えることで、その要求される冷却性の大きさの度合を柔軟に設定することができ、特定条件下でのきめの細かい最適な制御が可能となる。
また、本発明の入出力回転数比可変型クラッチの制御装置（請求項７）によれば、要求ファン回転速度の上限値が制限されているため、冷却用ファンの回転による騒音を低減させることができる。

以下、図面により、本発明の実施形態について説明する。
図１〜図８は本発明の一実施形態としての入出力回転数比可変型クラッチの制御装置及び本装置を備えた建設機械を示すもので、図１は本装置を備えた建設機械の主にエンジンルーム内の構成を示す模式的な平面図、図２は本装置の機能的な構成を示すブロック図、図３は本装置の電子式ビスカスクラッチの構成を示す断面図、図４は本装置の電子式ビスカスクラッチのバルブ開閉構造を説明するための斜視図、図５は本装置の冷却ファンの構成を示す図であり、（ａ）は冷却用ファンを電子式ビスカスクラッチへ取り付けたときの縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ矢視図、図６は本装置によるクラッチ入出力回転数比の制御を説明するための制御フロー図、図７は本装置によって制御される冷却ファンの回転速度の制御特性を示すグラフであり、（ａ）は外気温に対する要求ファン回転数の特性を示すもの、（ｂ）はエンジン冷却水温に対する要求ファン回転数の特性を示すもの、（ｃ）は油圧ポンプ作動油温に対する要求ファン回転数の特性を示すもの、図８は本装置を備えた建設機械の全体構成を示す側面図である。

Ａ．機械的構成の説明
本発明の一実施形態にかかる入出力回転数比可変型クラッチの制御装置を備えた建設機械は、図８に示すように、下部走行体１と、下部走行体１の上側に旋回可能に配設された上部旋回体２と、上部旋回体２に設けられ種々の作業を行なう作業装置３との３つの部分で構成されている。このうち上部旋回体２には、その前部に建設機械の運転室としてのキャビン２Ａ、キャビン２Ａ後方の建屋カバー内にエンジンルーム２Ｂが、その後部にカウンタウェイト２Ｃが配置されている。

図１に示すように、エンジンルーム２Ｂ内には、キャビン２Ａの後方にＥＣＭ（電子制御装置,制御手段，コントローラ）４が配置され、ＥＣＭ４の車体後方にはラジエータとオイルクーラとを備えたクーリングパッケージ５，冷却ファン（冷却用ファン）６，電子式ビスカスクラッチ（クラッチ）７，エンジン８及びオイルポンプ９が機体左側からこの順に配置されている。なお、本実施形態では、エンジン８が油圧ポンプ９を駆動し、油圧ポンプ９が下部走行体１や作業装置３をはじめとする上部旋回体２の各装置を駆動するようになっているが、冷却ファン６については、後述する通り、エンジン８が直接駆動するようになっている。

また、エンジン８にはエンジン冷却水の温度Ｔｗを検出する冷却水温センサ１１が、油圧ポンプ９には作動油温（油圧ポンプ作動油温）Ｔｏを検出する油温センサ１２が、クーリングパッケージ５の外気面には外気温Ｔａを検出する外気温センサ１３が、それぞれ備えられている。そして、各センサで検出された冷却水温Ｔｗ，油温Ｔｏ及び外気温Ｔａの情報を有する信号（以下、これらの情報を有する信号を省略して、単に、冷却水温Ｔｗ，油温Ｔｏ，外気温Ｔａという場合がある）は、ＥＣＭ４へ出力されるようになっている。

また、キャビン２Ａ内にはオペレータの操作によってエンジン８の回転速度を設定するためのエンジン回転数ダイアルスイッチ１４が備えられている。ここでは、作業機械の作業内容（例えば、作業負荷等）に応じて、エンジン８の回転速度が低速な状態から高速な状態まで、１番から５番までの５段階から選択できるようになっており、ここで選択されたダイアルスイッチの番号の情報を有する信号（以下、これらの情報を有する信号を省略して、単に、ダイアルスイッチの番号という場合がある）がＥＣＭ４へ出力され、エンジン８の回転数がそれぞれの番号に対応したエンジン回転速度Ｎｅに制御されるようになっている。

冷却ファン６は、その軸流方向を機体左右方向に向けた姿勢で設置されており、エンジンルーム２Ｂの左側壁に設けられた図示しない吸気口から外気を冷却風として吸入するようになっている。この吸入された冷却風は、矢印Ｗで示すようにクーリングパッケージ５を通過する際に、クーリングパッケージ５内に設けられたラジエータ及びオイルクーラ内を流通するエンジン冷却水及び作動油を冷却するようになっている。また、クーリングパッケージ５を通過し冷却ファン６から吐出された冷却風は、図８に示すように、エンジンルーム２Ｂの上部に設けられた排気口２Ｄから機外へと排出される。

電子式ビスカスクラッチ７は、図１，３に示すように、その入力側の入力軸２１をファンプーリ１０を介してエンジン８に接続されるとともに、出力側を冷却ファン６に接続されている。また、入力軸２１から垂直方向に向けて、入力板２２が延設されている。これにより、入力板２１はエンジン８から入力された回転力に応じて、入力軸に対して略垂直な平面内で回転するようになっている。

一方、入力軸２１に対してベアリング２６を介し、回転本体２４が設けられており、回転本体２４には、入力板２２に対向する出力板２３が備えられている。入力板２２及び出力板２３の対向面にはそれぞれ、入力側スプライン２２ａ，出力側スプライン２３ａが形成されており、互いに非接触の（所定の間隙を保持した）まま入力軸２１に対して回転するようになっている。また、入力板２２と出力板２３とによって形成される間隙２５には、所定の粘性を持ったシリコンオイルが充填されて流通しうるようになっている。これにより、入力板２２の回転運動が、シリコンオイルを介して出力板２３へ伝達されるようになっている。また、回転本体２４には、冷却ファン６を取り付けるためのファン取付孔２７が備えられている。

また、この電子式ビスカスクラッチ７には、間隙２５を流通するシリコンオイルの流量を調整するためのロータリソレノイド２８が備えられている。ロータリソレノイド２８は、一般的なロータリ式ソレノイドの構成となっており、通電されて励磁する一対のソレノイド２９と、一対のソレノイド２９間に介装された回転子３０と、図３中において回転子３０を上下方向から挟持する一対の固定子３１とを備えて、ヨーク（金属壁）３３内に収められている。また、ロータリソレノイド２８の下部には、シリコンオイルを貯留する油壺３９が形成されており、ロータリソレノイド２８の底面３７に穿孔された供給孔３８から間隙２５へシリコンオイルが供給されるようになっている。つまり、ロータリソレノイド２８は、この供給孔３８の開度を調整することによってシリコンオイルの流量調整を行うようになっている。

具体的には、まず、回転子３０と固定子３１との対向面にそれぞれ、螺旋状の溝（回転子ボールレース３０ａ，固定子ボールレース３１ａ）とその溝内を転がるボール３２とが設けられている。これにより、ソレノイド２９が励磁されると、図３中において回転子３０を上下方向へ滑動させようとする力は、回転子ボールレース３０ａ及び固定子ボールレース３１ａが形成される回転子３０と固定子３１との対向面内において、回転子３０の回転力に変換されることになる。

また、図４に示すように、回転子３０の下面には回転軸３４が接続されるとともに、回転軸３４の下端には回転盤３５がシリコンオイルバルブ３６を形成されて、設けられている。また、シリコンオイルバルブ３６に対向するロータリソレノイド２９の底面３７には、シリコンオイルを間隙２５へ供給するための供給孔３８が形成されており、回転盤３５の回転動作によって、供給孔３８が開閉するようになっている。したがって、ソレノイド２９の励磁によって回転子３０が回転すると、回転子３０の下面に接続された回転軸３４を介して回転盤３５が回転し、シリコンオイルバルブ３６が供給孔３８を開閉することになる。

また、回転本体２４には間隙２５内に充填されたシリコンオイルを吐出する吐出口４０ａ及び吐出されたシリコンオイルをロータリソレノイド２８の油壺３９へ戻して循環させる油路４０ｂが設けられている。これにより、シリコンオイルバルブ３６の閉鎖時には、シリコンオイルが循環しないため、入力側スプライン２２ａと出力側スプライン２３ａとの係合状態が弱まることになり、入力板２２から出力板２３への回転力の伝達が弱まり、入力軸２１の回転数に対して回転本体２４の回転数が小さくなることになる。また逆に、シリコンオイルバルブ３６の開放時には、シリコンオイルが油壺３９，間隙２５及び油路４０ｂを循環するため、入力側スプライン２２ａと出力側スプライン２３ａとの係合状態が強まることになり、入力板２２から出力板２３への回転力の伝達も強まり、入力軸２１の回転数に対する回転本体２４の回転数比が大きくなることになる。

なお、本実施形態では、後述するＥＣＭ４が、ソレノイド２９の励磁時間を微小時間単位で制御する（デジタル的に単位時間当たりの励磁、非励磁の割合を変える）ことによって、シリコンオイルバルブ３６を擬似的に任意の開度に開放し、シリコンオイルの供給量を柔軟にコントロールするＰＷＭ（パルス幅変調）制御を実施するようになっている。これにより、入力軸２１の回転数に対する回転本体２４の回転数比を、自在に制御することができるようになっている。

図５（ａ），（ｂ）に示すように、冷却ファン６は、回転によって機体外部からの冷却風を吸引するフィン４１と、電子式ビスカスクラッチ７の回転本体２４に嵌装される嵌装孔４５と、冷却ファン６の回転本体２４への嵌装時にフィン取付孔２７に対応する位置に穿孔された取付孔４４とを備えており、ファン取付孔２７と取付孔４４とにファン取付ボルト４２を挿通させ、ファン取付ナット４３を締結することで、冷却ファン６が回転本体２４に固定されるようになっている。これにより、冷却ファン６と回転本体２４とが一体となって回転するようになっている。

Ｂ．制御部構成の説明
ＥＣＭ４は、図２に示すように、冷却水温センサ１１と油温センサ１２（ともに第２温度検出手段）、外気温センサ（第１温度検出手段）１３、エンジン回転数ダイアルスイッチ１４からの各入力情報が入力されるようになっており、このＥＣＭ４は、上記の各入力情報に基づいて、冷却ファン６の回転速度の制御に関し、ＰＷＭ制御を実施する電子制御装置である。本実施形態では、ＰＷＭ制御として水温制御モード，油温制御モード及び外気温制御モードの３つの制御モードが選択され、実施されるようになっている。

ＥＣＭ４は、この３つの制御モードのうちいずれを選択するかを判定する制御モード判定部（比較手段）５１と、冷却ファン６の回転速度の特性を記憶する特性記憶部５２と、各入力情報に基づいて冷却ファン６を回転させるべき目標値としての要求ファン回転数（要求ファン回転速度）を設定するとともに、冷却ファン６の回転速度が要求ファン回転数となるような制御信号としてＰＷＭ信号を出力する制御信号出力部（主制御部）５３とを備えて構成されている。

まず、制御モード判定部５１は、冷却水温センサ１１から入力された冷却水温Ｔｗが予め設定された所定値である水温制御開始水温Ｔｗ₁（第１設定値）以上であるか否かを判定するようになっている。ここで、冷却水温ＴｗがＴｗ₁以上である場合には、水温制御モードを選択するようになっている。つまり、所定値Ｔｗ₁は、水温制御モードを選択すべき状態の冷却水温Ｔｗの下限値として設定されており、冷却水温ＴｗがＴｗ₁以上であれば、例えば外気温や油圧ポンプ作動油温が平常な温度であったとしても、水温制御モードが選択されるようになっている。

また、制御モード判定部５１は、冷却水温Ｔｗ＜Ｔｗ₁の場合に、油温センサ１２から入力された油温Ｔｏが予め設定された所定値である油温制御開始油温Ｔｏ₁（第２設定値）以上であるか否かを判定するようになっている。ここで、油温Ｔｏ≧Ｔｏ₁である場合には、油温制御モードを選択するようになっている。つまり、所定値Ｔｏ₁は、油温制御モードを選択すべき状態の油温Ｔｏの下限値として設定されており、油温ＴｏがＴｏ₁以上であれば、例えば外気温が平常な温度であったとしても、油温制御モードが選択されるようになっている。

また、制御モード判定部５１は、油温Ｔｏ＜Ｔｏ₁の場合に、外気温制御モードを選択するようになっている。このように、ＰＷＭ制御の制御モード選択においては、制御モード判定部５１で、まず冷却水温Ｔｗの大きさが優先して判定され、次に油温Ｔｏの大きさが判定され、冷却水温Ｔｗ，油温Ｔｏがともに所定値未満である場合にのみ外気温制御モードが選択されるようになっている。

ここで、エンジン関連液温（冷却水温Ｔｗ，油温Ｔｏ）の条件に応じてＰＷＭ制御の制御モードが選択されるのは、以下の理由による。
すなわち、クーリングパッケージ５内を流通するエンジン冷却水，作動油の冷却機能に着目すると、冷却ファン６によってエンジンルーム２Ｂ内へ導入される冷却風が、クーリングパッケージ５内を流れるエンジン冷却水，作動油から熱を奪うように作用して、エンジン冷却水，作動油の冷却が行われるため、冷却風の温度（すなわち、外気温）が低いほど冷却作用が強められ、逆に冷却風の温度が高いほど冷却作用が弱められることになる。したがって、冷却風の温度に左右されない安定した冷却作用を得るためには、冷却風の温度が高いほど冷却ファンの回転数を大きくし、冷却風の風速を増加させて、冷却効果を高めることが好ましい。

しかし一方、クーリングパッケージ５内を流れるエンジン冷却水，作動油の温度は、エンジン８の負荷（すなわち、油圧ポンプ９の負荷）や駆動時間に応じて変化するものであるため、たとえクーリングパッケージ５における冷却作用が冷却風の温度に左右されずに安定していたとしても、エンジン冷却水，作動油の温度が上昇し、十分な冷却効果が得られなくなることがある。

また、外気温はエンジン関連液温と比較すると、天候や作業環境といった外的な要因によって影響を受けやすく変化しやすいという傾向もある。このため、本実施形態では、エンジン関連液温として、エンジン冷却水温Ｔｗ，油圧ポンプ作動油温Ｔｏの大きさを優先して判定して冷却水温Ｔｗ，油温Ｔｏに基づく制御を行うとともに、冷却水温Ｔｗ，油温Ｔｏがともに所定値未満である場合にのみ外気温Ｔａに基づく制御を行うようになっているのである。

特性記憶部５２は、制御モード判定部５１で選択された各制御モードに対応した、冷却ファン６の回転速度の特性を記憶しており、外気温制御モードに対応する外気温制御対応特性記憶部（第１記憶部,第１メモリ）５２ａと、水温制御モードに対応する水温制御対応特性記憶部（第２記憶部,第２メモリ）５２ｂと、油温制御モードに対応する油温制御対応特性記憶部（第２記憶部,第３メモリ）５２ｃとを備えて構成されている。

外気温制御対応特性記憶部５２ａは、外気温Ｔａと冷却ファン６の要求ファン回転数Ｎｆと対応関係を、図７（ａ）に示すような対応の特性マップとして記憶している。つまり、ここで記憶されている対応マップによれば、外気温Ｔａが入力されると、それに対応する要求ファン回転数Ｎｆが冷却ファン６を回転させるべき目標値として設定されることになる。

また、水温制御対応特性記憶部５２ｂは、冷却水温Ｔｗと冷却ファン６の要求ファン回転数Ｎｆと対応関係を、図７（ｂ）に示すような対応の特性マップとして記憶しており、油温制御対応特性記憶部５２ｃは、油温Ｔｏと冷却ファン６の要求ファン回転数Ｎｆと対応関係を、図７（ｃ）に示すような対応の特性マップとして記憶している。
外気温制御モード時に設定される冷却ファン６の回転速度特性について、図７（ａ）に示すように、選択されたエンジン回転数ダイアルスイッチ１４の番号が１番の場合には、外気温Ｔａの値に係わらず、常に要求ファン回転数ＮｆがＮｆ₁₁に設定される。そして、エンジン回転数ダイアルスイッチ１４の番号が大きくなる（エンジン回転数Ｎｅが大きくなる）につれて、要求ファン回転数Ｎｆも大きな値が設定されるようになっている。

また、選択されたエンジン回転数ダイアルスイッチ１４の番号が２，３番の場合には、外気温Ｔａが所定値Ｔａ₁未満の場合には、要求ファン回転数ＮｆがＮｆ₁₁に設定されるが、外気温が所定値Ｔａ₁以上、所定値Ｔａ₂未満の範囲では、外気温の増大に対応して要求ファン回転数も大きく設定される。また、外気温Ｔａが所定値Ｔａ₂以上の範囲では要求ファン回転数がそれ以上増大せず、外気温Ｔａの変化に対して一定の値として設定される。

また、選択されたエンジン回転数ダイアルスイッチ１４の番号が４，５番の場合にも略同様であり、外気温Ｔａが所定値Ｔａ₁未満の場合には、要求ファン回転数ＮｆがＮｆ₁₂に（Ｎｆ₃₁＜Ｎｆ₃₂）が設定され、外気温Ｔａが所定値Ｔａ₁以上、所定値Ｔａ₂未満の範囲では、外気温Ｔａの増大に対応して要求ファン回転数Ｎｆも増大するように設定され、外気温Ｔａが所定値Ｔａ₂以上の範囲では要求ファン回転数Ｎｆがそれ以上増大せず、外気温の変化に対して一定の値として設定される。なお、例えば、エンジン回転数Ｎｅが最大となる、エンジン回転数ダイアルスイッチ１４の番号が５番の場合において、要求ファン回転数Ｎｆの最大値は所定値Ｎｆ₁₃にクリップされている。
これにより、外気温Ｔａが所定値Ｔａ₂以上となっても、その外気温Ｔａに対応した過剰に大きい要求ファン回転数Ｎｆが設定されることがなく、要求ファン回転数Ｎｆの上限値が制限されて冷却ファン６の回転数が抑制され、発生する騒音を低減させることができるようになっている。

また、水温制御モード時，油温制御モード時に設定される冷却ファン６の回転速度特性についても同様であり、図７（ｂ），（ｃ）に示すように、選択されたエンジン回転数ダイアルスイッチ１４の番号が１番の場合には、常に要求ファン回転数Ｎｆがそれぞれ、Ｎｆ₂₁，Ｎｆ₃₁が設定され、エンジン回転数ダイアルスイッチ１４の番号が大きくなる（エンジン回転数Ｎｅが大きくなる）につれて、要求ファン回転数Ｎｆも大きな値が設定されるようになっている。また、冷却水温Ｔｗが所定値Ｔｗ₂以上の範囲では要求ファン回転数Ｎｆがそれ以上増大せず、冷却水温Ｔｗの変化に対して一定の値として設定されており、同様に、油温Ｔｏが所定値Ｔｏ₂以上の範囲では、要求ファン回転数Ｎｆがそれ以上増大せず、油温Ｔｏの変化に対して一定の値として設定されている。

また、例えば、エンジン回転数Ｎｅが最大となる、エンジン回転数ダイアルスイッチ１４の番号が５番の場合、水温制御モード時には要求ファン回転数Ｎｆの最大値が所定値Ｎｆ₂₃にクリップされ、油温制御時には所定値Ｎｆ₃₃にクリップされている。
これにより、冷却水温Ｔｗ，油温Ｔｏが所定値Ｔｗ₂，Ｔｏ₂以上となっても、過剰に大きい要求ファン回転数Ｎｆが設定されることがなく、要求ファン回転数Ｎｆの上限値が制限されて冷却ファン６の回転数が抑制され、発生する騒音を低減させることができるようになっている。

なお、水温制御モードは、制御モード判定部５１において冷却水温Ｔｗが予め設定された所定値Ｔｗ₁（第１設定値）以上のときにのみ選択されるようになっているため、要求ファン回転数Ｎｆの対応マップにおいても、図７（ｂ）に示すように、水温Ｔｗが所定値Ｔｗ₁以上の範囲においてのみ要求ファン回転数Ｎｆが設定されるようになっている。また、油温制御モードに関しても同様であり、図７（ｃ）に示すように、油温Ｔｏが所定値Ｔｏ₁以上の範囲においてのみ要求ファン回転数Ｎｆが設定されるようになっている。

制御信号出力部５３は、冷却ファン６を回転させるべき要求値としての要求ファン回転数Ｎｆを設定する要求ファン回転数設定部５３ａと、冷却ファン６の回転速度が要求ファン回転数となるような制御信号としてＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号変換部５３ｂとを備えて構成されている。
要求ファン回転数設定部５３ａは、制御モード判定部５１で判定された制御モードと、特性記憶部５２に記憶された上記の各対応マップとに基づいて、冷却ファン６の回転速度の目標値としての要求ファン回転数Ｎｆを設定するものである。

また、ＰＷＭ信号変換部５３ｂは、要求ファン回転数設定部５３ａで設定された要求ファン回転数Ｎｆと、エンジン回転数ダイアルスイッチ１４で選択された番号に対応するエンジン回転数Ｎｅとに基づいて、冷却ファン６を要求ファン回転数Ｎｆで回転させるための、電子式ビスカスクラッチ７における入出力回転数比を算出し、その入出力回転数比を達成するためのシリコンオイルバルブ３６の開度制御信号として、ＰＷＭ信号を電子式ビスカスクラッチ７へ出力するようになっている。

Ｃ．制御フローの説明
次に、図６に示す制御フロー図を用いて、本入出力回転数比可変型クラッチの制御装置における具体的な制御を説明する。なお本フローは、ＥＣＭ４において所定のサイクル（例えば、冷却水温センサ１１や油温センサ１２，外気温センサ１３等による情報検出サイクルに同期するサイクル）毎にサブルーチンとして適宜呼び出されて、繰り返し実行されるようになっている。

まず、ステップＡ１０では、エンジン回転数ダイアルスイッチ１４で選択された番号に対応するエンジン回転数Ｎｅ，冷却水温センサ１１で検出された冷却水温Ｔｗ，油温センサ１２で検出された油圧ポンプ作動油温Ｔｏ及び外気温センサ１３で検出された外気温ＴａがＥＣＭ４へ入力される。
次にステップＡ２０では、制御モード判定手段５１において、冷却水温Ｔｗが所定値Ｔｗ₁以上であるか否かが判定される。ここで、Ｔｗ≧Ｔｗ₁である場合には、ＰＷＭ制御として水温制御モードが選択されてステップＡ３０以降のフローへ進むが、Ｔｗ＜Ｔｗ₁である場合にはステップＡ５０へ進み、さらに判定が行われる。

すなわち、ステップＡ５０では、油温Ｔｏが所定値Ｔｏ₁以上であるか否かが判定される。ここで、Ｔｏ≧Ｔｏ₁である場合には、ＰＷＭ制御として油温制御モードが選択されてステップＡ６０以降のフローへ進み、Ｔｏ＜Ｔｏ₁である場合には、ＰＷＭ制御として外気温制御モードが選択されてステップＡ８０以降のフローへ進む。
ステップＡ２０において水温制御モードが選択された場合、ステップＡ３０では、冷却水温Ｔｗとエンジン回転数ダイアルスイッチ１４の番号とに基づき、図７（ｂ）の対応マップから要求ファン回転数Ｎｆが設定され、ステップＡ４０へ進み、冷却ファン６を要求ファン回転数Ｎｆで回転させるためのＰＷＭ信号を電子式ビスカスクラッチ７へ出力し、このフローを終了する。

また、ステップＡ５０において油温制御モードが選択された場合、ステップＡ６０では、油温Ｔｏとエンジン回転数ダイアルスイッチ１４の番号とに基づき、図７（ｃ）の対応マップから要求ファン回転数Ｎｆが設定され、ステップＡ７０へ進み、冷却ファン６を要求ファン回転数Ｎｆで回転させるためのＰＷＭ信号を電子式ビスカスクラッチ７へ出力し、このフローを終了する。

また、ステップＡ５０において外気温制御モードが選択された場合、ステップＢ８０では、外気温Ｔａとエンジン回転数ダイアルスイッチ１４の番号とに基づき、図７（ａ）の対応マップから要求ファン回転数Ｎｆが設定され、ステップＡ９０へ進んで、冷却ファン６を要求ファン回転数Ｎｆで回転させるためのＰＷＭ信号を電子式ビスカスクラッチ７へ出力し、このフローを終了する。

Ｄ．作用・効果
以上のような制御により、本実施形態における入出力回転数可変型クラッチの制御装置において、冷却水温センサ１１で検出された冷却水温Ｔｗが所定値Ｔｗ₁以上であるときには、ＥＣＭ４において冷却水温Ｔｗに対して要求される要求ファン回転数Ｎｆが設定され、冷却ファン６を要求ファン回転数Ｎｆで回転させるためのＰＷＭ信号が出力される。したがって、冷却ファン６は、冷却水温Ｔｗに対応したファン回転数に制御されることになり、冷却水温の温度状態に対応した冷却制御を実施することができる。

また、冷却水温が所定値Ｔｗ₁未満の場合には、油温Ｔｏによる判定を行い、油温Ｔｏが所定値Ｔｏ₁以上の場合には、ＥＣＭ４において油温Ｔｏに対して要求される要求ファン回転数Ｎｆが設定される。したがって、冷却ファン６は、油温Ｔｏに対応したファン回転数に制御されることになり、油温の温度状態に対応した冷却制御を行うことができる。
さらに、油温Ｔｏが所定値Ｔｏ₁未満の場合には、ＥＣＭ４において外気温Ｔａに対して要求される要求ファン回転数Ｎｆが設定される。したがって、冷却ファン６は、外気温Ｔａに対応したファン回転数に制御されることになり、外気温の温度状態に対応した冷却制御を行うことができる。

このように、外気温度とエンジン関連液温との双方を参照して制御が実施されるため、各々の温度条件に見合った適切な冷却制御を実施することができる。また、これらの制御は、エンジン関連液温（エンジン冷却水温Ｔｗ，油圧ポンプ作動油温Ｔｏ）の条件に応じて選択されるため、エンジンの状態に対応した効果的な冷却制御を実施することができる。

また、電子制御式のビスカスクラッチによってクラッチ制御が行われるため、応答性良く正確なクラッチの入出力回転数比の制御を実施することができる。
また、ＥＣＭ４が、冷却ファン６の回転速度の特性を記憶する特性記憶部５２を備えているため、要求されるファンの回転速度をエンジン回転数，冷却水温Ｔｗ，油温Ｔｏ及び外気温Ｔａへの対応マップとして柔軟に設定することができ、きめの細かい制御が可能となる。

また、本実施形態によれば、冷却水温Ｔｗが所定値Ｔｗ₂以上の範囲、油温Ｔｏが所定値Ｔｏ₂以上の範囲、及び、外気温Ｔａが所定値Ｔａ₂以上の範囲では、それぞれ、要求ファン回転数がそれ以上増大せず一定の値として設定されるようになっている。そのため、過剰に大きい要求ファン回転数が設定されることがなく、冷却ファン６の回転数が抑制されて、発生する騒音を低減させることができる。

Ｅ．その他
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述の実施形態では、冷却ファン６がクーリングパッケージ５を流通するエンジン冷却水と油圧ポンプ作動油とを冷却するようように構成されているが、冷却ファン６が併せてその他の補機を冷却するよう構成してもよい。また、上述の実施形態では、クーリングパッケージ５がラジエータとオイルクーラとを備えて構成されているが、これらが個別に設けられてもよく、ラジエータ及びオイルクーラの各々に冷却ファン６が備えられた構成としてもよい。なお、この場合、各々の冷却ファンに対して同一の制御が行われる（例えば、同一の制御信号が制御手段から各々の冷却ファンに対して出力される等）ように構成してもよいし、個別に制御される（例えば、個々の冷却ファンに対してそれぞれ異なる制御信号が制御手段から出力される等）ように構成してもよい。

また、上述の実施形態では、電子制御式のビスカスクラッチ７によって冷却ファン６の回転速度が可変となっているが、エンジン８から入力される回転数と冷却ファン６の回転数との比（入出力回転数比）を可変にしうるクラッチであれば種類は問われない。
また、上述の実施形態では、エンジン関連液温としてエンジン冷却水温Ｔｗ及び油圧ポンプ作動油温Ｔｏの条件に応じて冷却ファン６の回転速度Ｎｆを決定しているが、冷却水温Ｔｗ及び油温Ｔｏのいずれかのみを検出する構成としてもよい。

また、上述の実施形態では、外気温センサ１３がクーリングパッケージ５の外気面において外気温Ｔａを検出するようになっており、換言すると、建設機械の機体周りの外気温を検出するようになっているが、エンジン８周りの外気温度を検出するよう構成してもよいし、エンジンルーム２Ｂ内の気温や雰囲気温度を検出するよう構成してもよい。例えば、上述の実施形態において図７（ａ）に示されたようなマップ特性を設定する際に、エンジン雰囲気温度の影響をファン回転数制御に反映させたい場合には、エンジン雰囲気温度を外気温Ｔａとして検出し、これに対応した要求ファン回転数Ｎｆを設定することが考えられる。一方、外気温の変化（すなわち、冷却風の温度変化）によってもたらされる冷却作用への影響をファン回転数制御に反映させたい場合には、上述の実施形態のように、機体周りの外気温、すなわち、クーリングパッケージ５の外側の気温を外気温Ｔａとして検出し、これに対応した要求ファン回転数Ｎｆを設定すればよい。

また、上述の実施形態では、ＥＣＭ４が冷却ファン６の回転速度の特性マップを記憶する特性記憶部５２としてのメモリ（第１メモリ，第２メモリ及び第３メモリ）を備えた構成となっているが、このようなメモリを備えない構成も考えられる。例えば、入力された外気温度Ｔａやエンジン関連液温Ｔｗ，Ｔｏに対して要求される冷却ファン６の回転速度の特性を数式化しておき（例えば、要求ファン回転速度を外気温度Ｔａやエンジン関連液温Ｔｗ，Ｔｏの関数として定義しておく等）、ＥＣＭ４がかかる数式に基づいて要求ファン回転速度を決定する構成とすることで、上述の実施形態と同等の作用・効果が得られる。

なお、上述の実施形態では、本発明を建設機械として油圧ショベルに適用した例を説明したが、本発明は、油圧ショベルに限定されず、ホイールローダ，クレーン等の種々の建設機械や車両に適用しうるものである。

本発明の一実施形態としての入出力回転数比可変型クラッチの制御装置を備えた建設機械における、主にエンジンルーム内の構成を示す模式的な平面図である。 本発明の一実施形態としての入出力回転数比可変型クラッチの制御装置における機能的な構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態としての入出力回転数比可変型クラッチの制御装置における電子式ビスカスクラッチの構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態としての入出力回転数比可変型クラッチの制御装置における電子式ビスカスクラッチのバルブ開閉構造を説明するための斜視図である。 本発明の一実施形態としての入出力回転数比可変型クラッチの制御装置における冷却ファンの構成を示す図であり、（ａ）は冷却用ファンを電子式ビスカスクラッチへ取り付けたときの縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ矢視図である。 本発明の一実施形態としての入出力回転数比可変型クラッチによるクラッチ入出力回転数比の制御を説明するための制御フロー図である。 本発明の一実施形態としての入出力回転数比可変型クラッチにおける冷却ファンの制御特性を示すグラフであり、（ａ）は外気温に対する要求ファン回転数の特性を示すグラフ、（ｂ）はエンジン冷却水温に対する要求ファン回転数の特性を示すグラフ、（ｃ）は油圧ポンプ作動油温に対する要求ファン回転数の特性を示すグラフである。 本発明の一実施形態としての入出力回転数比可変型クラッチを備えた建設機械の全体構成を示す側面図である。

符号の説明

１ 下部走行体
２ 上部旋回体
２Ａ キャビン
２Ｂ エンジンルーム
２Ｃ カウンタウェイト
２Ｄ 排気口
３ 作業装置
４ ＥＣＭ（電子制御装置，制御手段，コントローラ）
５ クーリングパッケージ
６ 冷却ファン（冷却用ファン）
７ 電子式ビスカスクラッチ（クラッチ）
８ エンジン
９ 油圧ポンプ
１０ ファンプーリ
１１ 冷却水温センサ（第２温度検出手段）
１２ 油温センサ（第２温度検出手段）
１３ 外気温センサ（第１温度検出手段）
１４ エンジン回転数ダイアルスイッチ
２１ 入力軸
２２ 入力板
２２ａ 入力側スプライン
２３ 出力板
２３ａ 出力側スプライン
２４ 回転本体
２５ 間隙
２６ ベアリング
２７ ファン取付孔
２８ ロータリソレノイド
２９ ソレノイド
３０ 回転子
３０ａ 回転子ボールレース
３１ 固定子
３１ａ 固定子ボールレース
３２ ボール
３３ ヨーク（金属壁）
３４ 回転軸
３５ 回転盤
３６ シリコンオイルバルブ
３７ 底面
３８ 供給孔
３９ 油壺
４０ａ 吐出口
４０ｂ 油路
４１ フィン
４２ ファン取付ボルト
４３ ファン取付ナット
４４ 取付孔
４５ 嵌装孔
５１ 制御モード判定部（比較手段）
５２ 特性記憶部
５２ａ 外気温制御対応特性記憶部（第１記憶部，第１メモリ）
５２ｂ 水温対応特性記憶部（第２記憶部，第２メモリ）
５２ｃ 油温対応特性記憶部（第２記憶部，第３メモリ）
５３ 制御信号出力部（主制御部）
５３ａ 要求ファン回転数設定部
５３ｂ ＰＷＭ信号変換部

Claims (7)

1. エンジンに入力側を接続されるとともに冷却用ファンに出力側を接続されて、入出力回転数比を可変にしうるクラッチと、
   外気温度を検出する第１温度検出手段と、
   該エンジンに関連する液温を検出する第２温度検出手段と、
   上記の第１温度検出手段及び第２温度検出手段からの温度情報を受けて、該ファンの回転状態を制御すべく、該クラッチの入出力回転数比を変更する制御手段とを備え、
   該制御手段が、該第２温度検出手段で検出された該エンジン関連液温を受け、該エンジン関連液温の条件に応じて、該外気温度に対して要求される該ファンの回転速度又は該エンジン関連液温に対して要求される該ファンの回転速度のいずれかを決定し、該ファンの回転速度がこの要求ファン回転速度となるような制御信号を出力する主制御部を備えている
   ことを特徴とする、入出力回転数比可変型クラッチの制御装置。
2. 該クラッチが電子制御式ビスカスクラッチとして構成された
   ことを特徴とする、請求項１記載の入出力回転数比可変型クラッチの制御装置。
3. 該エンジンに油圧ポンプが接続され、
   該ファンが該エンジンの冷却水及び該油圧ポンプの作動油を冷却しうるように構成され、
   且つ、該第２温度検出手段がエンジン冷却水温及び油圧ポンプ作動油温の少なくともいずれかを検出する手段として構成された
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の入出力回転数比可変型クラッチの制御装置。
4. 該制御手段が、該エンジン関連液温からの温度情報を受け、該エンジン関連液温と予め設定された設定値とを比較する比較手段を備え、
   該主制御部は、該比較手段で該エンジン関連液温が該設定値より小さいと判断されると、該外気温度に対して要求される第１要求ファン回転速度を決定し、該比較手段で該エンジン関連液温が該設定値以上と判断されると、該エンジン関連液温に対して要求される第２要求ファン回転速度を決定するように構成されている
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の入出力回転数比可変型クラッチの制御装置。
5. 該制御手段が、
   該外気温度に対して要求される該ファンの回転速度の特性を記憶する第１記憶部と、
   該エンジン関連液温に対して要求される該ファンの回転速度の特性を記憶する第２記憶部とを備えている
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の入出力回転数比可変型クラッチの制御装置。
6. 建設機械に搭載のエンジンに入力側を接続されるとともに、該エンジンの冷却水及び該エンジンに駆動される油圧ポンプの作動油をそれぞれ冷却するためのファンに出力側を接続されて、入出力回転数比を可変にしうる電子制御式ビスカスクラッチと、
   外気温度を検出する外気温センサと、
   該油圧ポンプの作動油温を検出する油温センサと
   該エンジンの冷却水温を検出する冷却水温センサと、
   上記の外気温センサ、油温センサ及び冷却水温センサからの温度情報を受けて、該ファンの回転状態を制御すべく、該クラッチの入出力回転数比を変更するコントローラとを備え、
   該コントローラが、
   該外気温度に対して要求される該ファンの回転速度の特性を記憶する第１メモリと、
   該エンジン冷却水温に対して要求される該ファンの回転速度の特性を記憶する第２メモリと、
   該油圧ポンプ作動油温に対して要求される該ファンの回転速度の特性を記憶する第３メモリと、
   上記の冷却水温センサ及び油温センサからの温度情報を受け、該エンジン冷却水温と第１設定値との比較及び該油圧ポンプ作動油温と第２設定値との比較を行う比較手段と、
   該比較手段で、該エンジン冷却水温が該第１設定値よりも小さく且つ該油圧ポンプ作動油温が該第２設定値よりも小さい場合に、該第１メモリから対応する要求ファン回転速度を決定し、該エンジン冷却水温が該第１設定値以上の場合に、該第２メモリから対応する要求ファン回転速度を決定し、該油圧ポンプ作動油温が該第２設定値以上の場合に、該第３メモリから対応する要求ファン回転速度を決定するとともに、該ファンの回転速度が上記の要求ファン回転速度となるような制御信号を出力する主制御部を備えている
   ことを特徴とする、入出力回転数比可変型クラッチの制御装置。
7. 該主制御部は、該外気温度に対して要求される要求ファン回転速度及び該エンジン関連液温に対して要求される該ファンの回転速度の上限値をクリップして制限する
   ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の入出力回転数比可変型クラッチの制御装置。

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