JP2008031752A - Cooling fan in working machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、作動油の供給に基づいて作動するアクチュエータを備えた作業機械における冷却ファンの技術分野に属するものである。 The present invention belongs to the technical field of a cooling fan in a work machine including an actuator that operates based on supply of hydraulic oil.
一般に、油圧ショベルやホイールローダ等の作業機械は、エンジン駆動に伴い油圧ポンプから作動油を供給することで、機体に配した種々のアクチュエータが所定の作動をするように構成されている。このような作業機械では、エンジンを冷却するラジエータや、作動油を冷却するオイルクーラ等の冷却装置が搭載されており、これら冷却装置は、冷却ファンからの冷却風を受けることにより冷却機能を維持するようにしている。ところで、作業機械において、特に大型の作業機械においては、冷却装置として前記ラジエータやオイルクーラの他に、空調用のコンデンサ等、複数の冷却装置が搭載されることがあり、これら複数の冷却装置に対応して、複数の冷却ファンを設ける必要がある。
一方、作業機械における冷却ファンとしては、従来、エンジンの駆動軸に直結して回転する所謂エンジン直結型の冷却ファンが知られているが、前述したように、複数の冷却装置が設けられるような場合では、エンジン直結型の冷却ファンだけでは各冷却装置の温度を最適に保つことができない。
In general, work machines such as a hydraulic excavator and a wheel loader are configured such that various actuators arranged in the machine body perform predetermined operations by supplying hydraulic oil from a hydraulic pump as the engine is driven. Such work machines are equipped with cooling devices such as a radiator that cools the engine and an oil cooler that cools hydraulic oil, and these cooling devices maintain the cooling function by receiving cooling air from the cooling fan. Like to do. By the way, in a work machine, particularly in a large work machine, in addition to the radiator and the oil cooler, a plurality of cooling devices such as an air conditioning condenser may be mounted as a cooling device. Correspondingly, it is necessary to provide a plurality of cooling fans.
On the other hand, as a cooling fan in a work machine, a so-called engine direct-coupled cooling fan that is directly connected to an engine drive shaft and rotates is known. However, as described above, a plurality of cooling devices are provided. In some cases, it is not possible to keep the temperature of each cooling device optimally by using only a cooling fan directly connected to the engine.
この改善策として、前記アクチュエータ用の油圧ポンプの他に、別個、冷却ファン専用の油圧ポンプを設け、エンジン駆動に伴い、前記専用の油圧ポンプから供給される作動油の油圧により冷却ファンを回転させるように構成することが提唱されている。
ところで、従来のものにおいて、専用の油圧ポンプを用いて冷却ファン(ファンモータ)を予め設定される最大回転数の回転状態に維持する場合、専用の油圧ポンプとファンモータとのあいだに形成される油圧回路に、リリーフ弁等により構成される圧力調整手段を設けることで実施することができる。しかるに、このようにした場合、図2に示すように、エンジン直結型のファンモータは、エンジンの回転数と正比例の関係で回転数が大きくなるのに対し、専用の油圧ポンプに接続されたファンモータは、エンジンが所定の回転数に達することで最大回転数に達すると、その後は、圧力調整手段により作動油がオイルタンクに戻されて油圧が一定に保たれ、エンジン回転数の増加とは関係なく冷却ファンの最大回転数が維持される。このため、圧力調整手段が機能してファンモータを最大回転数に維持している状態から、作業機械による作業が終了し、エンジンがローアイドリング状態に移行したような場合では、エンジンの回転数は低下するが、ファンモータの回転数は、作動油の油圧が圧力調整手段による圧力調整を受けなくなる(圧力調整手段が機能しなくなる)までのあいだは最大回転数が維持されることになる。このため、前記ローアイドリング状態では、作業機械による作業がなく、作動油が高温になることがないのに冷却ファンの最大回転数での回転が維持されることになり、オイルクーラーが必要以上に冷却されて作動油にオーバークール(過冷却)現象が生じる惧れがあるという問題がある。さらに、寒冷地においてオーバークール現象が生じたような場合では、最終的には作動油がゲル状に変化してオイルクーラーを通過できなくなることがあり、この状態で、暖気運転で作動油温度を上昇させる操作が行われると、作動油がオイルクーラーを通過しないため作動油温度が急激に上昇してオーバーヒート状態となってしまうという問題があり、これらに本発明の解決すべき課題がある。 By the way, in the conventional one, when a cooling fan (fan motor) is maintained at a preset rotation speed using a dedicated hydraulic pump, it is formed between the dedicated hydraulic pump and the fan motor. This can be implemented by providing a pressure adjusting means including a relief valve or the like in the hydraulic circuit. However, in this case, as shown in FIG. 2, the engine direct-coupled fan motor has a rotational speed that is directly proportional to the rotational speed of the engine, whereas a fan connected to a dedicated hydraulic pump. When the motor reaches the maximum rotation speed when the engine reaches a predetermined rotation speed, the hydraulic oil is returned to the oil tank by the pressure adjusting means and the hydraulic pressure is kept constant. Regardless of the maximum rotation speed of the cooling fan is maintained. For this reason, when the pressure adjustment means functions and maintains the fan motor at the maximum rotation speed, when the work by the work machine is finished and the engine shifts to the low idling state, the engine rotation speed is Although the rotational speed of the fan motor decreases, the maximum rotational speed is maintained until the hydraulic pressure of the hydraulic oil is not subjected to pressure adjustment by the pressure adjusting means (the pressure adjusting means stops functioning). For this reason, in the low idling state, there is no work by the work machine, and the hydraulic oil does not reach a high temperature, but the rotation at the maximum rotation speed of the cooling fan is maintained, and the oil cooler is more than necessary. There is a problem that overcooling (supercooling) may occur in the hydraulic oil after being cooled. Furthermore, when an overcool phenomenon occurs in a cold region, the hydraulic oil may eventually change to a gel state and cannot pass through the oil cooler. When the operation to raise is performed, since the hydraulic oil does not pass through the oil cooler, there is a problem that the hydraulic oil temperature rapidly rises and an overheating state occurs, and there are problems to be solved by the present invention.
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項1の発明は、エンジン駆動に伴う主油圧ポンプの作動油供給で、機体に配したアクチュエータが所定作動をしてなる作業機械において、作動油冷却用のオイルクーラを冷却する冷却ファンを、エンジン駆動に伴う副油圧ポンプの作動油供給で駆動するにあたり、前記副油圧ポンプと冷却ファンとのあいだの冷却ファン駆動用油圧回路には、前記油圧回路を所定の圧力に設定する圧力調整手段と、作動油温度が所定温度になることに伴う検知スイッチのスイッチ切り換えに伴い、冷却ファンと副油圧ポンプとのあいだの油路を開閉して、冷却ファンの回転数を増減する回転数調整手段とが設けられている作業機械における冷却ファンである。
請求項2の発明は、回転数調整手段は、絞り弁とチェック弁とを備えて構成されていることを特徴とする請求項1に記載の作業機械における冷却ファンである。
請求項3の発明は、絞り弁は、油路の絞り量が調整可能な可変絞り弁で構成されている請求項2に記載の作業機械における冷却ファンである。
The present invention was created with the object of solving these problems in view of the above-mentioned circumstances, and the invention of claim 1 is the operation of supplying hydraulic oil to the main hydraulic pump accompanying the engine drive. When a cooling fan that cools the oil cooler for cooling the hydraulic oil is driven by the hydraulic oil supplied by the auxiliary hydraulic pump when the engine is driven in the work machine in which the arranged actuator performs a predetermined operation, the auxiliary hydraulic pump and the cooling fan are cooled. The cooling fan driving hydraulic circuit between the fan and the fan includes a pressure adjusting means for setting the hydraulic circuit to a predetermined pressure, and a switching switch of a detection switch when the hydraulic oil temperature reaches a predetermined temperature. A cooling fan in a work machine provided with a rotation speed adjusting means for increasing or decreasing the rotation speed of the cooling fan. That.
The invention according to
According to a third aspect of the present invention, the throttle valve is a cooling fan in a work machine according to the second aspect, wherein the throttle valve is configured by a variable throttle valve capable of adjusting a throttle amount of the oil passage.
請求項1の発明とすることにより、回転数調整手段を簡単な構成とするものでありながら、作動油温度が不用意に低下してオーバークール現象を生じてしまうような不具合をなくすことができる。
請求項2の発明とすることにより、冷却ファンの回転制御の構成を、簡単、かつ、安価で、メンテナンスが容易なものに構成できる。
請求項3の発明とすることにより、作業環境に応じて冷却ファンの回転数を制御することができる。
According to the invention of claim 1, it is possible to eliminate a problem that the hydraulic oil temperature is inadvertently lowered and an overcool phenomenon occurs due to the simple configuration of the rotation speed adjusting means. .
According to the invention of
By setting it as invention of Claim 3, the rotation speed of a cooling fan can be controlled according to a working environment.
つぎに、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図面において、1は作業機械の一例である油圧ショベルの油圧回路であって、該油圧回路1は、オイルタンク2の作動油を、主油圧ポンプ3を介して、例えば作業部を構成するブームを作動せしめる油圧シリンダ4a等、複数のアクチュエータ4に供給し、オイルタンク(作動油タンク)2に循環するアクチュエータ駆動用油圧回路部5と、オイルタンク2の作動油を、副油圧ポンプ6から冷却ファン7を構成するファンモータ7aに供給し、オイルタンク2に循環する冷却ファン駆動用油圧回路部8とを備えて構成されている。
ここで、前記冷却ファンは、作動油の油圧により回転数を制御するように構成されており、エンジン回転数の増大に伴う油圧の上昇で回転数が大きくなり、作動油が所定の油圧に達することで予め設定される最大回転数で回転するように設定されている。
そして、前記アクチュエータ駆動用油圧回路部5には、アクチュエータとオイルタンク2とのあいだの回路に、オイルタンク2に循環する前の段階で作動油が通過して冷却するためのオイルクーラー9が接続されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the drawings, reference numeral 1 denotes a hydraulic circuit of a hydraulic excavator that is an example of a work machine. The hydraulic circuit 1 supplies a working oil of an
Here, the cooling fan is configured to control the rotational speed by the hydraulic pressure of the hydraulic oil. The rotational speed increases as the hydraulic pressure increases as the engine rotational speed increases, and the hydraulic oil reaches a predetermined hydraulic pressure. Thus, it is set to rotate at a preset maximum number of rotations.
An
一方、冷却ファン駆動用油圧回路部8において、ファンモータ7aと副油圧ポンプ6とのあいだの回路には、圧力調整手段を構成するリリーフ弁10が設けられているが、該リリーフ弁10は、エンジンの回転数の上昇に基づいて冷却ファン駆動用油圧回路8の作動油が予め設定される設定油圧に達することに伴い、該設定油圧を維持するべく作動油をオイルタンク2に循環するように構成され、これによって、冷却ファン7は、前記設定油圧における最大回転数での回転が維持されるように設定されている。
On the other hand, in the cooling fan drive
さらに、冷却ファン駆動用油圧回路部8において、ファンモータ7aとリリーフ弁10とのあいだの回路には、本発明が実施された回転数調整手段11が接続されている。前記回転数調整手段11は、ファンモータ7側に接続され、作動油の供給量を調整自在に変化させるように構成された可変絞り弁11aと、オイルタンク2側に接続され、冷却ファン7とオイルタンク2とのあいだの油路を、開状態と閉状態とに切り換えるチェックバルブ11bとにより構成されている。そして、前記チェックバルブ11bに、温度検知センサ11cが電気配線を介して接続されている。
前記温度検知センサ11cは、オイルタンク2の温度を検知して、該検知値が予め設定される基準温度(本発明の所定温度)Tに達することによりOFF状態からON状態に切り換えられるように構成されている。そして、温度検知センサ11cとチェックバルブ11bとは、温度検知センサ11cのOFF状態ではチェックバルブ11bを閉状態とし、温度検知センサ11cのON状態ではチェックバルブ11bを開状態とするように設定されている。
Further, in the cooling fan driving
The
ここで前記基準温度Tは、オーバークール現象を生じる作動油の温度よりも高く設定されており、作業機械の通常の作業時における作動油温度よりは低く設定されている。そして、通常作業時であって、作動油温度が基準温度Tより高い状態では、温度検知センサ11cはOFF状態になっており、チェックバルブ11bを閉状態として、副油圧ポンプ6からの作動油はチェックバルブ11bに流れることがない状態となっている。前記状態から、作動油温度が低下して基準温度Tになると、温度検知センサ11cはOFF状態からON状態に切り換わり、チェックバルブ11bを開状態に切り換えて、副油圧ポンプ6からの作動油を、可変絞り弁11aを介してチェックバルブ11bからオイルタンク2に循環させるように設定されており、これによって、ファンモータ7に供給される作動油の油圧が低下して、冷却ファン7の回転数を小さくする制御がなされるように構成されている。
このように構成することにより、冷却ファン7が最大回転数において回転している状態から、作業が終了してローアイドリング状態になったような場合に、作動油の温度が低下して基準温度Tに達することで、チェックバルブ11bが開状態となって冷却ファン7の回転数が小さくなり、もって、オイルクーラー9自体の冷却機能が低下して、作動油のオーバークール現象の発生を防止できるように構成されている。
ここで、可変絞り弁11aは、前述したように、絞り量を適宜調整することができる構成であり、該可変絞り弁11aを調整することにより冷却ファン7の回転数の制御状態を調整することが可能となる。これによって、作業機械の作業環境(例えば寒冷地、熱帯地)に応じて可変絞り弁11aの調整を行うことにより、作動油のオーバークール現象を確実に回避することが可能となる。
Here, the reference temperature T is set higher than the temperature of the hydraulic oil that causes the overcool phenomenon, and is set lower than the hydraulic oil temperature during normal work of the work machine. During normal operation, when the hydraulic oil temperature is higher than the reference temperature T, the
With this configuration, when the
Here, as described above, the
叙述の如く構成された本形態において、作業機械に設けられる各種アクチュエータを駆動するための主油圧ポンプ3とともに副油圧ポンプ6を設けて、オイルクーラー9を冷却するための冷却ファン7が回転作動するが、この場合に、冷却ファン7と副油圧ポンプ6とのあいだの油圧回路には回転数調整手段11が設けられていて、作動油温度が予め設定される基準温度Tになると、温度検知センサ11cがON状態となってチェックバルブ11bを開状態とし、冷却ファン7の回転数を小さくすることができるので、冷却ファン7が一定の回転速度で回転する状態からエンジンがローアイドリング状態となったような場合でも、作動油温度が必要以上に低下してオーバークール現象が生じてしまうような不具合をなくすことができる。しかも、回転数調整手段11は、作動油温度が基準温度Tになることにより切り換わる温度検知センサ11cを、チェックバルブ11bに電気的な接続をするだけの簡単な構成でよいという利点がある。
そのうえ、オーバークール現象を防止することができるので、寒冷地においてオーバークール現象が生じているにもかかわらず暖気運転してしまった場合に生じるオーバーヒート現象についても、防止することができる。
In the present embodiment configured as described, the auxiliary hydraulic pump 6 is provided together with the main hydraulic pump 3 for driving various actuators provided in the work machine, and the
In addition, since an overcool phenomenon can be prevented, an overheat phenomenon that occurs when a warm-up operation is performed despite the occurrence of an overcool phenomenon in a cold region can also be prevented.
また、本発明が実施されたものにおいては、回転数調整手段11を、可変絞り弁11aとチェック弁11bと温度検知センサ11cとにより構成したので、構造が簡略で、安価に構成することができるうえ、メンテナンスも容易に行うことができる。
In the embodiment in which the present invention is implemented, since the rotation speed adjusting means 11 is constituted by the
さらに、このものでは、回転数調整手段11を、作動油の供給量が調整可能な可変絞り弁11bを用いて構成したので、絞り量を調整することで、冷却ファンの回転数を調整することができて、作業機械の使用環境に応じて最適化することが可能となる。
Further, in this device, the rotation speed adjusting means 11 is configured by using the
1 油圧回路
2 オイルタンク
3 主油圧ポンプ
5 アクチュエータ駆動用油圧回路部
6 副油圧ポンプ
7 冷却ファン
8 冷却ファン駆動用油圧回路部
9 オイルクーラー
10 リリーフ弁
11 回転数調整手段
11a 可変絞り弁
11b チェックバルブ
11c 温度検知センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
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