JP2008031752A - 作業機械における冷却ファン - Google Patents

Abstract

【課題】油圧ショベル等の作業機械において、副油圧ポンプを設けて冷却装置を冷却する冷却ファンを回転駆動させるにあたり、エンジンのローアイドリング状態で作動油のオーバークール現象が生じないように構成する。
【解決手段】副油圧ポンプ６と冷却ファン７のファンモータ７ａとのあいだの冷却ファン駆動用油圧回路部８に、油圧回路を所定の圧力に設定するリリーフ弁１０を設ける一方、作動油温度が基準温度Ｔになることに伴いスイッチ切り換えする温度検知センサ１１ｃと、前記温度検知センサ１１ｃのスイッチ切り換えに伴い、冷却ファン７と副油圧ポンプ６とのあいだの油路を開閉して、冷却ファン７の回転数を増減する可変絞り弁１１ａと、チェック弁１１ｂとにより構成される回転数調整手段１１を設ける構成とする。
【選択図】図１

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。

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。

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。
特開２０００−２７４２４２

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

油圧ショベルの油圧回路図である。 エンジン直結型冷却ファンと専用油圧ポンプにより駆動する冷却ファンとにおけるエンジン回転数に対する冷却ファンの回転数を比較するグラフ図である。

符号の説明

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

Claims (3)

1. 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。
2. 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。
3. 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。

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