JP2006097575A - 冷却ファンの制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 レギュレータ制御系統の異常発生時に、ファンを最大値と最小値の中間の回転数で運転する。
【解決手段】 冷却ファン11の駆動源としてのファンモータ12を可変容量型の油圧ポンプ13で駆動し、レギュレータ14でこの油圧ポンプ13の容量を調整してファンモータ12の回転数を制御する構成とする。このレギュレータ14を制御する手段として、コントローラ19と、このコントローラ19からの指令電流に応じて設定圧力が変化する電磁比例式の第1圧力設定弁18と、ファンモータの回転数が最大値と最小値の中間である中間回転数となる圧力を出力する第2圧力設定弁22とを設け、コントローラ19によるレギュレータ14の制御に異常が発生した場合に、第2圧力設定弁22の設定圧力に基づいてレギュレータ14を作動させるように構成した。
【選択図】 図1
【解決手段】 冷却ファン11の駆動源としてのファンモータ12を可変容量型の油圧ポンプ13で駆動し、レギュレータ14でこの油圧ポンプ13の容量を調整してファンモータ12の回転数を制御する構成とする。このレギュレータ14を制御する手段として、コントローラ19と、このコントローラ19からの指令電流に応じて設定圧力が変化する電磁比例式の第1圧力設定弁18と、ファンモータの回転数が最大値と最小値の中間である中間回転数となる圧力を出力する第2圧力設定弁22とを設け、コントローラ19によるレギュレータ14の制御に異常が発生した場合に、第2圧力設定弁22の設定圧力に基づいてレギュレータ14を作動させるように構成した。
【選択図】 図1
Description
本発明は油圧モータで駆動されてラジエータやオイルクーラ等の熱交換器を冷却する冷却ファンの制御装置に関するものである。
油圧ショベル等の建設機械においては、冷却ファンを油圧モータ(ファンモータ)で駆動し、このファンモータの油圧源である油圧ポンプの容量を調整することにより、ポンプ圧力または吐出流量を変えてモータ回転数を制御する構成をとっている。
ポンプ圧力を制御する圧力制御方式を例にとって従来の技術を説明する。
図4において、1はラジエータやオイルクーラ等の熱交換器を冷却する冷却ファン、2はこの冷却ファン1を駆動するファンモータ、3はこのファンモータ2の油圧源としての可変容量型の油圧ポンプで、レギュレータ4によりこの油圧ポンプ3の容量(傾転)を調整してポンプ圧力を制御する。
すなわち、ファン駆動トルク(モータトルク)をTとし、ファン回転数をNとすると、
T=C×N×N (Cは係数)
となる。
T=C×N×N (Cは係数)
となる。
また、
T=モータ容量×圧力×a (aは機械効率)
であって、トルクTはモータ容量が一定であれば圧力に比例するため、モータ回転数(ファン回転数)Nはレギュレータ4でポンプ圧力を調整することによって任意に制御することができる。
T=モータ容量×圧力×a (aは機械効率)
であって、トルクTはモータ容量が一定であれば圧力に比例するため、モータ回転数(ファン回転数)Nはレギュレータ4でポンプ圧力を調整することによって任意に制御することができる。
レギュレータ4は、両側パイロットポート5a,5bに加えられるパイロット圧によって作動する油圧パイロット弁として構成された容量制御弁5と、この容量制御弁5から出力される圧力によって作動する第1ピストン6と、ポンプ圧力に応じた推力を第1ピストン6に対抗する力として発揮する第2ピストン7とによって構成される。
容量制御弁5は、一方のパイロットポート(ポンプポート)5aにポンプ圧力、他方のパイロットポート(制御ポート)5bに制御圧力がそれぞれパイロット圧として加えられ、この両パイロット圧の差に基づいて第1ピストン6に加えられる圧力(容量制御圧力という)Poが変化する。
これにより、ポンプ容量が変わり、ポンプ圧力が制御される。
ここで、制御圧力Poを変える手段として、従来は、容量制御弁5の制御ポート5bとタンクTとの間に電磁比例式のリリーフ弁である圧力設定弁8を接続し、コントローラ9からの指令電流によりこの圧力設定弁8の設定圧力を変えて、容量制御弁5から出力される容量制御圧力Poを変える構成をとっている(特許文献1参照)。
コントローラ9には、冷却対象物の温度(たとえばエンジン冷却水温)を検出する温度センサ10からの信号が入力され、検出温度が高くなればモータ回転数を上げる制御が行われる。
具体的には、検出温度が高くなるほどコントローラ9から圧力設定弁8への指令電流値が減少し、この指令電流値が下がれば圧力設定弁8の設定圧力が上がってポンプ圧力が上昇する。指令電流値とポンプ圧力の関係を図5に示す。
そして、ポンプ圧力が上がればモータ回転数(ファン回転数)が増加し、この結果、対象物の温度とファン回転数の関係は図6のようになる。
特開2001−20869号公報
ところが、従来の構成によると、コントローラ9の故障や、コントローラ9と圧力設定弁8とを結ぶ信号線の断線、温度センサ10の検出異常等が原因でコントローラ9から圧力設定弁8に指令電流が送られないというレギュレータ制御系統の異常が発生すると、図5の特性に基づいて圧力設定弁8の設定圧力が最小となってポンプ圧力が最大とり、モータ回転数が最大となる。
こうなると、冷却ファン1が必要以上の高速回転を行うため、エネルギーの無駄遣いとなるとともにファン騒音が大きくなる等の弊害が生じる。
なお、上記のようなレギュレータ制御系統の異常発生時に逆の特性、つまりポンプ圧力が最小となってモータ回転数が最小となるように設定することは可能である。
しかし、こうすると冷却作用が失われるためエンジンがオーバーヒートする等、作業そのものに支障を来たす。
また、ポンプ圧力でなくポンプ吐出流量を制御する方式をとる場合にも、異常発生時にポンプ吐出流量が最大となるため、同様の問題が生じる。
そこで本発明は、レギュレータ制御系統の異常発生時に、冷却ファンを最大値と最小値の中間の回転数で運転することができるファン駆動ポンプの制御装置を提供するものである。
請求項1の発明は、冷却ファンの駆動源としてのファンモータと、このファンモータを駆動する可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプの容量を調整するレギュレータと、このレギュレータを作動させるための圧力を設定する圧力設定弁と、コントローラとを備え、このコントローラにより上記圧力設定弁の設定圧力を制御し、この設定圧力に基づく上記レギュレータの作動により上記油圧ポンプの容量を調整して上記ファンモータの回転数を制御する冷却ファンの制御装置において、上記圧力設定弁として、上記コントローラからの指令電流に基づいて設定圧力が変化する電磁比例式の第1圧力設定弁と、上記ファンモータの回転数が最大値と最小値の中間である中間回転数となる圧力を上記レギュレータに加える第2圧力設定弁とを設け、上記コントローラから上記第1圧力設定弁への指令電流が停止する異常発生時にのみ、上記第2圧力設定弁を上記レギュレータに接続するように構成したものである。
請求項2の発明は、請求項1の構成において、レギュレータによりポンプの容量を調整してポンプ圧力を制御し、異常発生時に第2圧力設定弁の設定圧力に基づいて、ポンプ圧力を、ファン回転数が中間回転数となる値に制御するように構成したものである。
請求項3の発明は、請求項1の構成において、レギュレータによりポンプの容量を調整してポンプ吐出流量を制御し、異常発生時に第2圧力設定弁の設定圧力に基づいて、ポンプ吐出流量を、ファン回転数が中間回転数となる値に制御するように構成したものである。
請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれかの構成において、第2圧力設定弁とレギュレータとの間に電磁弁を接続し、異常発生時のみこの電磁弁を作動させて第2圧力設定弁をレギュレータに接続するように構成したものである。
請求項5の発明は、請求項4の構成において、異常発生を検出する異常検出手段を設け、この異常検出手段によって異常発生が検出されたときにコントローラからの信号によって電磁弁を作動させるように構成したものである。
本発明によると、レギュレータ制御系統の異常が発生したときに、第2圧力設定弁の設定圧力がレギュレータに加えられ、これに基づいてポンプ圧力(請求項2)またはポンプ吐出流量(請求項3)が制御される。
ここで、第2圧力設定弁の設定圧力は、ファンモータの回転数が最大値と最小値の中間である中間回転数となる値であるため、異常発生時にファンモータが中間回転数で運転される。
このため、従来のようにモータ回転数が最大となる場合と比較してエネルギーの無駄使いや騒音の発生といった弊害を防止することができる。
この場合、第2圧力設定弁の設定圧力、つまりこれによって決まるモータ回転数(上記中間回転数)は、その機械の標準的な作業時に必要な冷却能力が確保される値として設定される。たとえば油圧ショベルでいうと、アイドリング運転時のファン回転数が900rpm、最大回転数が1500rpmの機械の場合、異常発生時にファン回転数が1100rpm〜1300rpm程度に設定される。
従って、異常発生時にも、作業に必要な冷却機能を確保することができる。
一方、レギュレータ制御系統の異常発生は、オペレータがそれを認識し得る環境にある場合には、手動スイッチの操作等によってコントローラ出力を切換える構成をとることも可能であるが、通常は請求項5のように異常検出手段と電磁弁を設け、異常発生時に電磁弁を作動させて第2圧力設定弁を機能させる構成をとる。
こうすれば、異常発生時にファン回転数を中間回転数に設定するという所期の目的を確実に達成することができる。
本発明の実施形態を図1〜図3によって説明する。
第1実施形態(図1参照)
第1実施形態では、ポンプ圧力を変えてモータ回転数を制御する圧力制御方式をとっている。
第1実施形態では、ポンプ圧力を変えてモータ回転数を制御する圧力制御方式をとっている。
この第1実施形態における基本構成とポンプ制御の基本原理は、図4に示す従来装置のそれと同じである。
すなわち、図1において11は冷却ファン、12はこの冷却ファン11を駆動するファンモータ、13はこのファンモータ12の油圧源としての可変容量型の油圧ポンプで、レギュレータ14によりこの油圧ポンプ13の容量(傾転)を調整してポンプ圧力を制御し、モータ回転数(ファン回転数)を制御する。
レギュレータ14は、両側パイロットポート15a,15bに加えられるパイロット圧によって作動する油圧パイロット弁として構成された容量制御弁15と、この容量制御弁15から出力される圧力によって作動する第1ピストン16と、ポンプ圧力に応じた推力を第1ピストン16に対抗する力として発揮する第2ピストン17とによって構成されている。
容量制御弁15は、一方のパイロットポート(ポンプポート)15aにポンプ圧力、他方のパイロットポート(制御ポート)15bに制御圧力がそれぞれパイロット圧として加えられ、この両パイロット圧の差に基づいて第1ピストン16に送られる容量制御圧力Poが変化する。
これにより、ポンプ容量が変わり、ポンプ圧力が制御される。
容量制御弁15の制御ポート15bとタンクTとの間には、図4中の圧力設定弁8に相当する電磁比例式のリリーフ弁である第1圧力設定弁18が接続され、コントローラ19からの指令電流によりこの第1圧力設定弁18の設定圧力が変わって、容量制御弁15から出力される容量制御圧力Poが変化するように構成されている。
コントローラ19には、冷却対象物の温度(たとえばエンジン冷却水温)を検出する温度センサ20からの信号が入力され、図6の特性に基づいて検出温度に応じた制御、すなわち、検出温度が高くなるほど第1圧力設定弁18への指令電流値を減少させて圧力設定弁18の設定圧力を上げ、これによりポンプ圧力を上昇させてモータ回転数(ファン回転数)を増加させるという制御が行われる。
また、コントローラ19には、異常検出手段としての異常検出部21が設けられ、コントローラ19の故障や、コントローラ19と第1圧力設定弁18とを結ぶ信号線の断線、温度センサ20の検出異常といったレギュレータ制御系統の異常発生がこの異常検出部21で検出される。
なお、異常検出部21は、たとえばコントローラ19から第1圧力設定弁18に送られる指令電流値を監視し、これが設定値以下になったときに異常と判断するように構成することができる。
一方、この実施形態においては、容量制御圧力Ppを変えるための圧力設定弁として、第1圧力設定弁18とは別の第2圧力設定弁22が、第1圧力設定弁18と並列状態で容量制御弁15の制御ポート15bに電磁弁23を介して接続されている。
電磁弁23は、通常時にはコントローラ19からの信号によって図上側の閉じ位置イにセットされ、異常発生時に開き位置ロに切換わる。
従って、通常時には第2圧力設定弁22が制御ポート15bから切り離されて第1圧力設定弁18の設定圧力が制御ポート15bに加えられ、異常発生時にのみ、第2圧力設定弁22の設定圧力が制御ポート15bに加えられる。
これにより、異常発生時に容量制御弁15が第2圧力設定弁22の設定圧力に応じた容量制御圧力Poを第1ピストン16に出力し、これに基づいてポンプ容量が調整されてポンプ圧力(ファンモータ回転数)が制御される。
ここで、第2圧力設定弁22の設定圧力は、ファンモータの回転数が最大値と最小値の中間である中間回転数となる値であって、その機械の標準的な作業時に必要な冷却能力を得るためのモータ回転数(ファン回転数)を実現する値として設定されている。
こうして、異常発生時に、ファンモータ回転数が中間回転数に設定されるため、従来のようにファンモータ回転数が最大値となる場合と比較してエネルギーの無駄使いや騒音の発生といった弊害を防止することができる。
しかも、このときのファンモータ回転数は、その機械の標準的な作業時に必要な冷却能力が確保される値として設定されるため、異常発生時にも、作業を継続するのに必要な冷却機能を確保することができる。
また、上記異常発生時の制御が、異常検出部21とコントローラ19と電磁弁23とによって自動的に行われるため、異常発生時にファンモータ回転数を中間回転数に設定するという所期の目的を確実に達成することができる。
第2実施形態(図2,3参照)
第2実施形態は、ポンプ吐出流量を変えてモータ回転数を制御する圧力制御方式をとっている。
第2実施形態は、ポンプ吐出流量を変えてモータ回転数を制御する圧力制御方式をとっている。
図2において、図1と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。
ポンプ容量を調整するレギュレータ24は、スプール弁構造の容量制御弁25と、外部から与えられる圧力に応じた推力をこの容量制御弁25のスプールに加える第1ピストン26と、ポンプ圧力と容量制御弁25の出力である制御圧力Poの差に応じて作動する第2ピストン27とによって構成され、この第2ピストン27の動きによってポンプ13の容量(傾転)が調整され、これによってポンプ吐出流量が制御される。
従って、第1ピストン26に与える外部圧力を変えるることによってポンプ容量(ポンプ吐出流量)を制御し、モータ回転数を制御することができる。
この第1ピストン26に外部圧力を加える圧力設定弁として、電磁比例減圧弁である第1圧力設定弁28が設けられ、通常時に、この第1圧力設定弁28の設定圧力が、温度センサ30からの温度信号に基づくコントローラ29からの指令電流に応じて変化し、これによってポンプ吐出流量が変化する。
この指令電流とポンプ吐出流量の関係を図3に示す。同図に示すように、指令電流値の増加に比例してポンプ吐出流量(モータ回転数)が減少する。
コントローラ29には、第1実施形態同様、レギュレータ制御系統の異常発生を検出する異常検出部31が設けられ、異常発生時にコントローラ29から第1圧力設定弁28に送られる指令電流が0となる。
従って、このままではポンプ吐出流量が最大となるため、これを回避する手段として、第1実施形態の第2圧力設定弁22と電磁弁23の直列回路に相当する、第2圧力設定弁32と電磁弁33の直列回路が第1ピストン26とタンクTとの間で第1圧力設定弁28と並列に接続されている。
電磁弁33は、第1実施形態の電磁弁23と同様に、異常発生時にコントローラ29からの信号に基づいて閉じ位置イから開き位置ロに切換わって、第2圧力設定弁32を第1ピストン26に接続する。
この第2圧力設定弁32の設定圧力は、第1実施形態の場合と同様に、ファンモータの回転数が最大値と最小値の中間である中間回転数となる値であって、その機械の標準的な作業時に必要な冷却能力を得るためのモータ回転数(ファン回転数)を実現する値として設定されている。
図2中、34は第1圧力設定弁28の一次圧源となるパイロット油圧源である。
この第2実施形態の構成によっても、第1実施形態と同様に、異常発生時にモータ回転数を最大値と最小値の中間値であって標準的な作業時に必要な冷却機能を確保し得る値に自動的に設定し、エネルギーの無駄使いや騒音の発生といった弊害を防止することができる。
ところで、レギュレータ制御系統の異常発生は、通常、オペレータが認識できないため、上記両実施形態のように異常検出部21,31によって自動検出する構成をとるのが望ましいが、異常発生をオペレータが認識し得る環境にある場合には、手動スイッチの操作等によってコントローラ出力を切換える構成をとってもよい。
また、両実施形態における第2圧力設定弁22,32を圧力可変とし、設定圧力を手動で任意に調整できるように構成してもよい。
11 冷却ファン
12 ファンモータ
13 油圧ポンプ
14 レギュレータ
15 レギュレータを構成する容量制御弁
16 同第1ピストン
17 同第2ピストン
18 第1圧力設定弁
19 コントローラ
20 温度センサ
21 異常検出部(異常検出手段)
22 第2圧力設定弁
23 電磁弁
24 レギュレータ
25 レギュレータを構成する容量制御弁
26 同第1ピストン
27 第2ピストン
28 第1圧力設定弁
29 コントローラ
30 温度センサ
31 異常検出部(異常検出手段)
32 第2圧力設定弁
33 電磁弁
12 ファンモータ
13 油圧ポンプ
14 レギュレータ
15 レギュレータを構成する容量制御弁
16 同第1ピストン
17 同第2ピストン
18 第1圧力設定弁
19 コントローラ
20 温度センサ
21 異常検出部(異常検出手段)
22 第2圧力設定弁
23 電磁弁
24 レギュレータ
25 レギュレータを構成する容量制御弁
26 同第1ピストン
27 第2ピストン
28 第1圧力設定弁
29 コントローラ
30 温度センサ
31 異常検出部(異常検出手段)
32 第2圧力設定弁
33 電磁弁
Claims (5)
- 冷却ファンの駆動源としてのファンモータと、このファンモータを駆動する可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプの容量を調整するレギュレータと、このレギュレータを作動させるための圧力を設定する圧力設定弁と、コントローラとを備え、このコントローラにより上記圧力設定弁の設定圧力を制御し、この設定圧力に基づく上記レギュレータの作動により上記油圧ポンプの容量を調整して上記ファンモータの回転数を制御する冷却ファンの制御装置において、上記圧力設定弁として、上記コントローラからの指令電流に基づいて設定圧力が変化する電磁比例式の第1圧力設定弁と、上記ファンモータの回転数が最大値と最小値の中間である中間回転数となる圧力を上記レギュレータに加える第2圧力設定弁とを設け、上記コントローラから上記第1圧力設定弁への指令電流が停止する異常発生時にのみ、上記第2圧力設定弁を上記レギュレータに接続するように構成したことを特徴とする冷却ファンの制御装置。
- 請求項1記載の冷却ファンの制御装置において、レギュレータによりポンプの容量を調整してポンプ圧力を制御し、異常発生時に第2圧力設定弁の設定圧力に基づいて、ポンプ圧力を、ファン回転数が中間回転数となる値に制御するように構成したことを特徴とする冷却ファンの制御装置。
- 請求項1記載の冷却ファンの制御装置において、レギュレータによりポンプの容量を調整してポンプ吐出流量を制御し、異常発生時に第2圧力設定弁の設定圧力に基づいて、ポンプ吐出流量を、ファン回転数が中間回転数となる値に制御するように構成したことを特徴とする冷却ファンの制御装置。
- 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の冷却ファンの制御装置において、第2圧力設定弁とレギュレータとの間に電磁弁を接続し、異常発生時のみこの電磁弁を作動させて第2圧力設定弁をレギュレータに接続するように構成したことを特徴とする冷却ファンの制御装置。
- 請求項4記載の冷却ファンの制御装置において、異常発生を検出する異常検出手段を設け、この異常検出手段によって異常発生が検出されたときにコントローラからの信号によって電磁弁を作動させるように構成したことを特徴とする請求項4記載の冷却ファンの制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004284804A JP2006097575A (ja) | 2004-09-29 | 2004-09-29 | 冷却ファンの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004284804A JP2006097575A (ja) | 2004-09-29 | 2004-09-29 | 冷却ファンの制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006097575A true JP2006097575A (ja) | 2006-04-13 |
Family
ID=36237633
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004284804A Pending JP2006097575A (ja) | 2004-09-29 | 2004-09-29 | 冷却ファンの制御装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2006097575A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021090486A1 (ja) | 2019-11-08 | 2021-05-14 | 日立建機株式会社 | ダンプトラックの油圧アクチュエータ制御装置 |
-
2004
- 2004-09-29 JP JP2004284804A patent/JP2006097575A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021090486A1 (ja) | 2019-11-08 | 2021-05-14 | 日立建機株式会社 | ダンプトラックの油圧アクチュエータ制御装置 |
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