JP2008126843A - 作業機械の冷却装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 清掃用空気流の流量を効果的に増大させ、熱交換器に付着したダスト等を吹き飛ばして清掃作業性を向上することができるようにする。
【解決手段】 第1,第2の熱交換器14,15を清掃するときに、第1,第2の方向制御弁21,25のうちいずれか一方の方向制御弁を切換位置(c)に切換えて冷却ファン16または18を逆転制御し、他方の方向制御弁は停止位置(a)に切換えて冷却ファンの回転を停止させる。これにより、例えば方向制御弁25を停止位置(a)に切換えたときには、油圧ポンプ12からの圧油が油圧モータ19側に分流されるのを遮断できる。そして、切換位置(c)に切換えた一方の方向制御弁21側では、該当する油圧モータ17に対して油圧ポンプ12からの圧油を全て供給し、冷却ファン16を高速で逆回転させるものである。
【選択図】 図5
【解決手段】 第1,第2の熱交換器14,15を清掃するときに、第1,第2の方向制御弁21,25のうちいずれか一方の方向制御弁を切換位置(c)に切換えて冷却ファン16または18を逆転制御し、他方の方向制御弁は停止位置(a)に切換えて冷却ファンの回転を停止させる。これにより、例えば方向制御弁25を停止位置(a)に切換えたときには、油圧ポンプ12からの圧油が油圧モータ19側に分流されるのを遮断できる。そして、切換位置(c)に切換えた一方の方向制御弁21側では、該当する油圧モータ17に対して油圧ポンプ12からの圧油を全て供給し、冷却ファン16を高速で逆回転させるものである。
【選択図】 図5
Description
本発明は、例えば油圧ショベル、油圧クレーン、ホイールローダ、荷役機械等に搭載され、ラジエータ、オイルクーラ等の熱交換器を冷却ファンからの冷却風によって冷却するのに好適に用いられる作業機械の冷却装置に関する。
一般に、油圧ショベル等の作業機械には、原動機および油圧機器を熱交換作用で冷却するために複数の熱交換器が搭載され、これらの熱交換器には冷却風を発生させるための冷却ファンが付設されている。そして、これらの冷却ファンを油圧モータにより回転駆動する構成としたものが知られている(例えば、特許文献1,2,3参照)。
この種の従来技術では、例えば車体のフレーム上に機械室を画成する建屋カバーを設け、この機械室内には、ディーゼルエンジン等からなる原動機と、該原動機により回転駆動されタンクと共に油圧源を構成する油圧ポンプと、前記原動機の冷却水を冷却するラジエータ等からなる第1の熱交換器と、前記油圧源から油圧アクチュエータに給排する作動油を冷却するオイルクーラ等からなる第2の熱交換器と、これらの熱交換器に対して冷却風を供給する第1,第2の冷却ファン等が設けられている。
そして、これらの冷却ファンを原動機または油圧モータで回転駆動すると、外気が建屋カバー内の機械室に冷却風となって吸込まれ、この冷却風により前記原動機、油圧ポンプおよび各熱交換器等を外側から冷却(空気流により空冷)することができるものである。
また、この種の従来技術では、冷却ファンの駆動源として油圧モータを用いることにより、冷却ファンの回転方向を適宜に変えることができ、例えば熱交換器に対する清掃作業等を容易に行うことができるという利点がある。
即ち、冷却ファンの一方向回転(正転)により機械室内へと吸込まれる空気流(冷却風)中には、作業現場で発生し易い砂塵、塵埃等のダストが多量に含まれている。そして、これらのダストが熱交換器の防塵ネット、機器表面等に付着すると、冷却風による熱交換作用が低下してしまう。
このため、前記油圧モータで冷却ファンを他方向に回転(逆回転)することにより、例えば機械室内から外部に向けた空気流を清掃用空気流として定期的に発生させることができ、熱交換器に付着したダスト等を清掃用空気流で吹き飛ばして外部に除去することができる。
ところで、上述した従来技術では、第1,第2の冷却ファンのうち一方の冷却ファンを原動機によって回転駆動し、他方の冷却ファンを油圧モータにより回転駆動する構成としているものが多い。
このため、例えば第1,第2の熱交換器に対する清掃作業を行うときに、油圧モータを用いた方の冷却ファン側では、逆回転操作を行うことによって清掃作業を行うことができるが、原動機で回転される方の冷却ファン側では、当該冷却ファンを原動機で逆回転することができず、熱交換器の清掃作業を行うのが難しいという問題がある。
そこで、本発明者等は、第1,第2の冷却ファンをそれぞれ油圧モータを用いて回転駆動することを検討した。しかし、この場合には、例えば第1,第2の熱交換器に対する清掃作業を行うときに、第1,第2の冷却ファンをそれぞれの油圧モータにより逆回転させるだけである。
このため、第1,第2の冷却ファンを夫々の油圧モータで逆回転させることにより発生できる清掃用空気流は、ダスト等を吹き飛ばすのに十分な流量まで増大することができず、清掃用空気流の流量が不足してしまうという未解決な問題がある。
即ち、単一の油圧源から2つの油圧モータに給排される圧油の流量は、各油圧モータを共に逆回転させるためには、例えば1/2の流量に分流して各油圧モータに供給される。これにより、各冷却ファンの回転数(逆転操作時の回転数)は、各油圧モータ毎の分流量に比例した回転数に制限されてしまう。
この結果、冷却ファンの逆転による清掃用空気流の流量(風量)が不足して、熱交換器にはダスト等が付着したままとなり、本来の熱交換作用が付着または目詰りしたダスト等により阻害され、所謂オーバヒート等の原因になり易いという問題がある。
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、清掃用空気流の流量を効果的に増大させ、熱交換器に付着したダスト等を吹き飛ばして清掃作業性を向上できると共に、熱交換器や冷却ファンの運転効率を高めることができるようにした作業機械の冷却装置を提供することにある。
上述した課題を解決するため、請求項1の発明による作業機械の冷却装置は、作業機械の原動機の冷却水を冷却する第1の熱交換器と、油圧機器の作動油を冷却する第2の熱交換器と、前記第1,第2の熱交換器に対して冷却風を送風する第1,第2の冷却ファンと、油圧源から圧油が給排されることにより該第1,第2の冷却ファンを回転駆動する第1,第2の油圧モータと、該第1,第2の油圧モータと前記油圧源との間に互いに並列となって設けられ該第1,第2の油圧モータに対する圧油の給排方向を切換える第1,第2の方向制御弁とを備え、前記第1,第2の方向制御弁は、前記第1,第2の冷却ファンを止めるため前記圧油の給排を停止する停止位置と、前記第1,第2の冷却ファンを正転させるため前記圧油を一方向に給排する第1の切換位置と、前記第1,第2の冷却ファンを逆転させるため前記圧油を他方向に給排する第2の切換位置とのいずれかに切換えられる構成とし、前記第1,第2の熱交換器を清掃するときには、前記第1,第2の方向制御弁のうちいずれか一方の方向制御弁を前記第2の切換位置に切換えて冷却ファンを逆転制御し、他方の方向制御弁は前記停止位置に切換えて冷却ファンの回転を停止する構成としている。
また、請求項2の発明は、前記熱交換器の清掃を行うための操作手段を備え、該操作手段を清掃モードに設定したときには、前記一方の方向制御弁を第2の切換位置に切換制御し、他方の方向制御弁を停止位置に切換制御する構成としている。
さらに、請求項3の発明によると、前記油圧源は、前記原動機により回転駆動される可変容量型の油圧ポンプを用いて構成し、前記操作手段を清掃モードとしたときには、前記油圧ポンプの吐出容量を小容量側から大容量側に切換える構成としている。
上述の如く、請求項1に記載の発明によれば、第1,第2の熱交換器を清掃するときに、第1,第2の方向制御弁のうちいずれか一方の方向制御弁を第2の切換位置に切換えて冷却ファンを逆転制御し、他方の方向制御弁は停止位置に切換えて冷却ファンの回転を停止する構成としているので、前記第2の切換位置に切換えられた一方の方向制御弁側では、該当する油圧モータに対して油圧源からの圧油を分流させることなく、全ての圧油を供給することができ、当該油圧モータの回転速度を圧油の流量に比例して増大できると共に、逆転制御する冷却ファンの回転数を効率的に高めて、清掃用空気流の流量を増大することができる。
従って、第1,第2の熱交換器の清掃作業時には、一方の冷却ファンを逆転制御し、他方の冷却ファンは一時的に停止させることにより、清掃用空気流の流量を効果的に増大でき、熱交換器に付着したダスト等を吹き飛ばして清掃作業性を向上することができる。これにより、熱交換器や冷却ファンの運転効率を高めることができ、本来の熱交換作用を長期にわたって維持することができる。
また、請求項2に記載の発明によれば、操作手段を清掃モードに設定したときには、一方の方向制御弁と他方の方向制御弁とを第2の切換位置と停止位置とに切換制御する構成としているので、操作手段による清掃モードの選択操作に従って、第1,第2の冷却ファンを選択的に逆転制御することができ、熱交換器の清掃作業を必要な時間にわたって大なる流量で行うことができる。
さらに、請求項3に記載の発明は、原動機により回転駆動される可変容量型の油圧ポンプを用いて油圧源を構成し、操作手段を清掃モードとしたときには、前記油圧ポンプの吐出容量を小容量側から大容量側に切換える構成としているので、油圧源から第1,第2の油圧モータに給排する圧油の流量が急激に変化するのを防ぐことができ、例えばサージ圧等の発生を抑えて、油圧モータの正,逆転、停止制御を滑らかに行うことができる。
以下、本発明の実施の形態による作業機械の冷却装置を、油圧ショベルに適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
ここで、図1ないし図6は本発明の第1の実施の形態を示している。図中、1は作業機械としての油圧ショベルで、この油圧ショベル1は、自走可能なクローラ式の下部走行体2と、この下部走行体2上に旋回可能に搭載された上部旋回体3とによって車体が構成され、上部旋回体3の前部側には掘削作業用の作業装置4が設けられている。
そして、油圧ショベル1の冷却装置は、後述する第1,第2の熱交換器14,15、第1,第2の冷却ファン16,18、第1,第2の油圧モータ17,19、第1,第2の方向制御弁21,25、コントロールユニット28および第1,第2のスイッチ29,30等により構成されるものである。
5は上部旋回体3のベースをなす車体フレームとしての旋回フレームで、該旋回フレーム5の前部側には、作業装置4が俯仰動可能に取付けられ、旋回フレーム5の後端側には、作業装置4との重量バランスをとるカウンタウエイト6が取付けられている。
また、旋回フレーム5上には、上部旋回体3の前部左側となる位置に運転室を画成するキャブ7が設けられ、該キャブ7の内部には、オペレータが着席する運転席、操作レバー(いずれも図示せず)および後述のスイッチ29,30等が設けられている。
8は旋回フレーム5上に設けられた作動油タンクで、該作動油タンク8は、図2に示すようにキャブ7の後方となる左側位置に配置され、走行用、旋回用および作業用等、各種の油圧アクチュエータに供給すべき作動油が貯留されるものである。また、旋回フレーム5の右側となる位置には燃料タンク9が設けられ、該燃料タンク9は、後述のエンジン11に供給される燃料を貯留するものである。
10はカウンタウエイト6の前側に位置して旋回フレーム5上に設けられた建屋カバーで、該建屋カバー10は、図1〜図3に示す如く後述のエンジン11、油圧ポンプ12、熱交換器14,15、冷却ファン16,18等を外側から覆う外装カバーを構成するものである。また、建屋カバー10の側面部には、例えば右側の側面部に防塵ネット10A,10Bが着脱可能に取付けられている。
ここで、防塵ネット10A,10Bは、建屋カバー10内に冷却風を流通させるための通風口を構成し、図1、図2に示すように建屋カバー10の前,後方向に並列状態で配置されている。そして、防塵ネット10A,10Bは、作業現場等に発生する粉塵、塵埃等のダストが建屋カバー10内に侵入するのを防ぐもので、防塵ネット10Aは、後述の熱交換器14を外側から覆っている。また、防塵ネット10Bは、後述の熱交換器15等を外側から覆うものである。
11はカウンタウエイト6の前側に位置して旋回フレーム5の後部側に設けられた原動機としてのエンジンで、該エンジン11は、図2、図4に示すように旋回フレーム5の後部側で左,右方向に延在するように横置き状態に配置されている。そして、エンジン11の左側位置には、油圧ポンプ12とパイロットポンプ13等とが設けられ、これらの油圧ポンプ12、パイロットポンプ13は、エンジン11により回転駆動されるものである。
ここで、油圧ポンプ12は、図5に示すように容量可変部12Aを有する可変容量型の油圧ポンプからなり、作動油タンク8と共にメインの油圧源を構成している。そして、油圧ポンプ12は、作動油タンク8内の作動油を吸込んで高圧の圧油を吐出し、このときの吐出量は、容量可変部12Aの傾転角等に応じて可変に制御されるものである。また、パイロットポンプ13は、作動油タンク8と共に補助油圧源を構成し、作動油タンク8内の作動油を吸込んで後述のパイロット圧を比較的低圧な圧油として吐出するものである。
14はエンジン11の右側となる位置に配設された第1の熱交換器で、該第1の熱交換器14は、図3、図4に示すようにラジエータ14A、インタクーラ14B等により構成され、ラジエータ14Aは、エンジン11の冷却水を後述の如く熱交換作用により冷却するものである。また、インタクーラ14Bは、ターボ過給機(図示せず)によって吸入される空気(過給気)の熱を冷却風との熱交換により冷却するものである。
15は第1の熱交換器14よりも前側に位置して建屋カバー10内に配設された第2の熱交換器で、該第2の熱交換器15は、オイルクーラ15A、エアコン用コンデンサ15Bおよび燃料クーラ15C等により構成されている。そして、オイルクーラ15Aは、油圧ショベル1に搭載された各種の油圧アクチュエータ等の油圧機器から作動油タンク8に向けて戻る作動油(戻り油)の熱を、冷却風との熱交換により冷却し、作動油タンク8内の油温を相対的に低い温度に保つものである。
また、エアコン用のコンデンサ15Bは、キャブ7内の空気を調和する空調装置(図示せず)の冷媒を冷却するものである。一方、燃料クーラ15Cは、例えば排気ガス中の有害成分を低減する目的で、燃料タンク9内に収容される燃料を冷却するものである。
16は第1の熱交換器14に対面して建屋カバー10内に設けられた第1の冷却ファンで、該第1の冷却ファン16は、第1の油圧モータ17で回転駆動されることにより、防塵ネット10A側から建屋カバー10内に外気を吸込み、この外気を図4中に示す矢示A方向の冷却風として、第1の熱交換器14(ラジエータ14A、インタクーラ14B)およびエンジン11等に流通(供給)するものである。
また、作業現場で発生した砂塵、塵埃等のダストが防塵ネット10Aの通気孔周囲等に付着し、防塵ネット10Aに目詰まり等が生じるような場合には、第1の冷却ファン16が後述の如く逆回転(逆転)され、このときには図4中の矢示A方向とは逆向き(矢示A1 方向)に清掃用空気流を発生させるものである。
18は第2の熱交換器15に対面して建屋カバー10内に設けられた第2の冷却ファンで、該第2の冷却ファン18は、第2の油圧モータ19で回転駆動されることにより、防塵ネット10B側から建屋カバー10内に外気を吸込み、この外気を冷却風として図4中の矢示B方向に流通させる。そして、第2の熱交換器15(オイルクーラ15A、コンデンサ15B、燃料クーラ15C)は、冷却ファン18による矢示B方向の冷却風で熱交換により冷却されるものである。
また、第2の冷却ファン18も後述の如く必要に応じて逆回転(逆転)され、図4中の矢示B方向とは逆向き(矢示B1 方向)に清掃用空気流を発生させる。そして、防塵ネット10Bに付着したダスト等を、この清掃用空気流で吹き飛ばすことにより防塵ネット10Bの目詰まり等を防ぐものである。
20A,20Bは第1の油圧モータ17に圧油を給排する第1の主管路で、該主管路20A,20Bは、図5に示すように可変容量型の油圧ポンプ12と作動油タンク8とを第1の油圧モータ17に接続し、油圧ポンプ12からの圧油を第1の油圧モータ17に給排するものである。
21は主管路20A,20Bの途中に設けられた第1の方向制御弁で、該第1の方向制御弁21は、例えば4ポート3位置の方向制御弁により構成され、その左,右両側には油圧パイロット部21A,21Bが設けられている。そして、方向制御弁21の油圧パイロット部21A,21Bは、パイロット管路22A,22Bを介してパイロットポンプ13と作動油タンク8とに選択的に接続されるものである。
ここで、方向制御弁21は、油圧パイロット部21A,21Bに供給されるパイロット圧に従って停止位置(a)、第1の切換位置(b)または第2の切換位置(c)のいずれかに切換制御され、停止位置(a)では、圧油の給排を停止して油圧モータ17の回転を止めるものである。
また、方向制御弁21が停止位置(a)から第1の切換位置(b)に切換えられたときには、油圧ポンプ12から油圧モータ17に向けて圧油が一方向に給排され、油圧モータ17は正方向に回転(正転)される。一方、方向制御弁21が第1の切換位置(b)から第2の切換位置(c)に切換えられたときには、油圧ポンプ12から油圧モータ17に向けて圧油が他方向に給排され、これにより油圧モータ17を逆方向に回転(逆転)させるものである。
23A,23Bはパイロット管路22A,22Bの途中に設けられた切換弁としての電磁弁で、該電磁弁23A,23Bは、後述するコントロールユニット28からの制御信号に従って励磁または消磁される。そして、電磁弁23A,23Bは、図5に示す如く常時は消磁されることにより、油圧パイロット部21A,21Bに供給すべきパイロット圧をタンク圧まで低下させ、このときには方向制御弁21を第1の切換位置(b)に保持するものである。
また、電磁弁23A,23Bのうち一方の電磁弁23Aが励磁され、他方の電磁弁23Bが消磁された状態では、一方の油圧パイロット部21A側でパイロット圧が上昇することにより、方向制御弁21は第1の切換位置(b)から第2の切換位置(c)に切換えられる。そして、一方の電磁弁23Aが消磁され、他方の電磁弁23Bが励磁された状態では、他方の油圧パイロット部21B側でパイロット圧が上昇することにより、方向制御弁21は第1の切換位置(b)から停止位置(a)に切換えられるものである。
24A,24Bは第2の油圧モータ19に圧油を給排する第2の主管路で、該第2の主管路24A,24Bは、図5に示すように可変容量型の油圧ポンプ12と作動油タンク8とに対して第1の主管路20A,20Bと並列に接続されている。そして、主管路24A,24Bは、可変容量型の油圧ポンプ12と作動油タンク8とを第2の油圧モータ19に接続し、油圧ポンプ12からの圧油を第2の油圧モータ19に給排するものである。
25は主管路24A,24Bの途中に設けられた第2の方向制御弁で、該第2の方向制御弁25は、例えば4ポート3位置の方向制御弁により構成され、その左,右両側には油圧パイロット部25A,25Bが設けられている。そして、方向制御弁25の油圧パイロット部25A,25Bは、パイロット管路26A,26Bを介してパイロットポンプ13と作動油タンク8とに選択的に接続されるものである。
ここで、第2の方向制御弁25は、主管路20A,20B側の方向制御弁21と主管路24A,24Bを介して並列状態に配設されている。そして、方向制御弁25は、油圧パイロット部25A,25Bに供給されるパイロット圧に従って停止位置(a)、第1の切換位置(b)または第2の切換位置(c)のいずれかに切換制御され、停止位置(a)では、圧油の給排を停止して油圧モータ19の回転を止めるものである。
また、方向制御弁25が停止位置(a)から第1の切換位置(b)に切換えられたときには、油圧ポンプ12から油圧モータ19に向けて圧油が一方向に給排され、油圧モータ19は正方向に回転(正転)される。一方、方向制御弁25が第1の切換位置(b)から第2の切換位置(c)に切換えられたときには、油圧ポンプ12から油圧モータ19に向けて圧油が他方向に給排され、これにより油圧モータ19を逆方向に回転(逆転)させるものである。
27A,27Bはパイロット管路26A,26Bの途中に設けられた切換弁としての電磁弁で、該電磁弁27A,27Bは、後述するコントロールユニット28からの制御信号に従って励磁または消磁される。そして、電磁弁27A,27Bは、図5に示す如く常時は消磁されることにより、油圧パイロット部25A,25Bに供給すべきパイロット圧をタンク圧まで低下させ、このときには方向制御弁25を第1の切換位置(b)に保持するものである。
また、電磁弁27A,27Bのうち一方の電磁弁27Aが励磁され、他方の電磁弁27Bが消磁された状態では、一方の油圧パイロット部25A側でパイロット圧が上昇することにより、方向制御弁25は第1の切換位置(b)から第2の切換位置(c)に切換えられる。そして、一方の電磁弁27Aが消磁され、他方の電磁弁27Bが励磁された状態では、他方の油圧パイロット部25B側でパイロット圧が上昇することにより、方向制御弁25は第1の切換位置(b)から停止位置(a)に切換えられるものである。
28はマイクロコンピュータ等によって構成されるコントロールユニットで、該コントロールユニット28は、その入力側が操作手段としてのスイッチ29,30に接続され、出力側は電磁弁23A,23B、電磁弁27A,27B等に接続されている。また、コントロールユニット28は、ROM,RAM等からなる記憶部28Aを有し、この記憶部28Aには、図6に示す冷却ファン16,18の回転制御用プログラム等が格納されている。
ここで、第1のスイッチ29は、第1の方向制御弁21を切換操作するものであり、例えばオペレータの手動によって「正転操作」、「逆転操作」または「停止操作」の3位置で選択的に切換えられる。そして、第1のスイッチ29を「正転操作」としたときには、コントロールユニット28からの信号で電磁弁23A,23Bが共に消磁されたままとなり、第1の方向制御弁21は図5に示す第1の切換位置(b)に置かれるものである。
また、第1のスイッチ29を「逆転操作」としたときには、コントロールユニット28からの信号で電磁弁23Aが励磁され、電磁弁23Bは消磁状態に保持されることにより、第1の方向制御弁21は図5に示す第1の切換位置(b)から第2の切換位置(c)に切換えられる。一方、第1のスイッチ29を「停止操作」としたときには、コントロールユニット28からの信号で電磁弁23Aが消磁され、電磁弁23Bは励磁されることにより、第1の方向制御弁21は図5に示す第1の切換位置(b)から停止位置(a)に切換えられるものである。
また、第2のスイッチ30は、第2の方向制御弁25を切換操作するもので、オペレータの手動により「正転操作」、「逆転操作」または「停止操作」の3位置で選択的に切換えられる。そして、第2の方向制御弁25は、スイッチ30の操作に従って第1の方向制御弁21と同様に、第1の切換位置(b)、第2の切換位置(c)または停止位置(a)に切換操作されるものである。
なお、図5中の符号31はリリーフ弁を示し、該リリーフ弁31は、例えば主管路20A,20B、主管路24A,24B内の最高圧力を設定し、これ以上の過剰圧が油圧モータ17,19、方向制御弁21,25等に作用するのを防ぐものである。
本実施の形態による油圧ショベル1の冷却装置は、上述の如き構成を有するもので、次に、コントロールユニット28による冷却ファン16,18の回転制御処理について、図6を参照して説明する。
まず、エンジン11の起動等に伴って処理動作がスタートすると、ステップ1で両スイッチ29,30の操作を読込み、ステップ2では、両方のスイッチ29,30が共に「正転操作」されているか否かを判定する。そして、ステップ2で「YES」と判定したときには、ステップ3に移って圧油の流量を最小流量に下げる制御を行う。
即ち、ステップ3の制御では、図5に示す油圧ポンプ12の容量可変部12Aを最小容量になるように傾転駆動すると共に、エンジン11の回転数を所謂ローアイドル回転数(例えば、800rpm程度)まで下げ、これによって、油圧モータ17,19に給排される圧油の流量を最小流量まで低下させ、方向制御弁21,25を切換えるときにサージ圧等が発生するのを抑えるものである。
そして、次なるステップ4では、スイッチ29,30が共に「正転操作」されている場合であるから、これに従って方向制御弁21,25を共に第1の切換位置(b)にそれぞれ切換える。これにより、油圧モータ17,19には、油圧ポンプ12からの圧油が一方向(正方向)に給排され、第1,第2の冷却ファン16,18は共に正転される。
次に、ステップ5では、方向制御弁21,25を共に第1の切換位置(b)にそれぞれ切換えた状態で、従来から知られている通常の冷却処理(冷却用の制御処理)に移行し、油圧モータ17,19に給排する圧油の流量を通常通りに増大させる。即ち、この場合には、油圧ポンプ12の容量可変部12Aを大容量側に傾転駆動すると共に、エンジン11の回転数を通常のエンジン回転数まで上げ、これによって、油圧モータ17,19に給排される圧油の流量を必要流量まで増大させるものである。
この結果、図4に示す上部旋回体3の建屋カバー10内では、第1の冷却ファン16の正転動作に伴って防塵ネット10A側から矢示A方向に向けた冷却風が発生し、この冷却風により第1の熱交換器14(ラジエータ14A、インタクーラ14B)を熱交換により冷却できると共に、エンジン11等も外側から冷却することができる。
また、このときには第2の冷却ファン18も正方向に回転(正転)しているので、建屋カバー10内では防塵ネット10B側から矢示B方向に向けた冷却風を発生でき、この冷却風によって第2の熱交換器15(オイルクーラ15A、コンデンサ15B、燃料クーラ15C)を熱交換により冷却できると共に、エンジン11等も外側から冷却することができる。そして、その後はステップ6でメインの制御処理(図示せず)にリターンする。
次に、ステップ2で「NO」と判定したときには、両スイッチ29,30が共に「正転操作」されていない場合であるから、次なるステップ7に移って両スイッチ29,30のうち一方が「逆転操作」されているか否かを判定する。そして、ステップ7で「YES」と判定したときには、次なるステップ8に移って他方のスイッチが「停止操作」されているか否かを判定する。
そして、ステップ8で「YES」と判定したときには、スイッチ29,30のうち一方が「逆転操作」され、他方は「停止操作」されている場合であるから、操作手段としてスイッチ29,30は、清掃モードに設定されていると判断することができる。
そこで、この場合には、例えば図5中に示す油圧モータ17(または油圧モータ19)のみを逆転させ、油圧モータ19(または油圧モータ17)を停止させることにより、油圧ポンプ12からの圧油を油圧モータ17,19に分流させることなく、一方の油圧モータに全ての圧油を集中して給排でき、その逆転速度(回転数)を確実に増大させ、所謂清掃作業を効率的に行うことができる。
即ち、ステップ8で「YES」と判定したときには、ステップ9に移って前述したステップ3の処理と同様に圧油の流量を最小流量に下げる制御を行う。そして、次なるステップ10では一方の方向制御弁(例えば、方向制御弁21)を第2の切換位置(c)に切換えて、油圧モータ17をゆっくりと逆転させる。また、ステップ11では他方の方向制御弁(例えば、方向制御弁25)を停止位置(a)に切換えて、油圧モータ19を停止させる。
次に、この状態でステップ12では、圧油の流量を増大させる制御を予め決められた所定の時間(例えば10〜60秒程度)だけ行う。そして、この場合には、油圧ポンプ12の容量可変部12Aを大容量側に傾転駆動すると共に、エンジン11の回転数をハイアイドル回転数(例えば、1900rpm程度)まで上げる。
これによって、逆回転を始めた油圧モータ17に給排される圧油の流量を増大させ、冷却ファン16の逆転速度を後述の清掃作業に必要な回転数まで上昇させる。そして、前記所定の時間が経過したときには、ステップ6に移ってリターンするものである。
一方、前記ステップ7で「NO」と判定したときには、例えば2つのスイッチ29,30を共に「逆転操作」した場合であるから、この場合にもステップ3〜5にわたる処理を実行する。そして、この場合は、スイッチ29,30の「逆転操作」に従って方向制御弁21,25をそれぞれ第2の切換位置(c)に切換える。
これにより、油圧モータ17,19には、油圧ポンプ12からの圧油が共に他方向(逆方向)に給排され、第1,第2の冷却ファン16,18は共に逆回転される。そして、このときには、第1の冷却ファン16が図4中の矢示A方向とは逆向き(矢示A1 方向)に冷却風を発生し、第2の冷却ファン18は、図4中の矢示B方向とは逆向き(矢示B1 方向)に冷却風を発生するものである。
また、前記ステップ8で「NO」と判定したときには、例えば2つのスイッチ29,30を共に「停止操作」した場合であるから、この場合にもステップ3〜5にわたる処理を実行する。そして、この場合は、スイッチ29,30の「停止操作」に従って方向制御弁21,25をそれぞれ停止位置(a)に切換え、油圧モータ17,19の回転を停止させると共に、冷却ファン16,18の回転を止める制御を行うものである。
かくして、本実施の形態によれば、第1,第2の熱交換器14,15を清掃するときに、第1,第2の方向制御弁21,25のうちいずれか一方の方向制御弁(例えば、方向制御弁21)を第2の切換位置(c)に切換えて冷却ファン16を逆転制御し、他方の方向制御弁(例えば、方向制御弁25)は停止位置(a)に切換えて冷却ファン18の回転を停止する構成としている。
これにより、停止位置(a)に切換えた方向制御弁25は、油圧ポンプ12からの圧油が油圧モータ19側に分流されるのを遮断でき、切換位置(c)に切換えた一方の方向制御弁21側では、該当する油圧モータ17に対して油圧ポンプ12からの圧油を全て供給することができる。
この結果、逆向きに回転する油圧モータ17の回転速度を圧油の流量に比例して効果的に増大させることができ、清掃作業に伴って逆転制御する冷却ファン16の回転数を効率的に高めることができると共に、図4中の矢示A1 方向に向けた清掃用空気流の流量を増大することができ、例えば防塵ネット10A等に付着したダスト等を矢示A1 方向の清掃用空気流により吹き飛ばして除去することができる。
また、方向制御弁25を切換位置(c)に切換えて冷却ファン18を逆転制御し、方向制御弁21を停止位置(a)に切換えて冷却ファン16の回転を停止する場合には、逆向きに回転する油圧モータ19の回転速度を圧油の流量に比例して効果的に増大させることができ、清掃作業に伴って逆転制御する冷却ファン18の回転数を効率的に高めることができると共に、図4中の矢示B1 方向に向けた清掃用空気流の流量を増大することができ、例えば防塵ネット10B等に付着したダスト等を矢示B1 方向の清掃用空気流により吹き飛ばして除去することができる。
従って、本実施の形態によれば、第1,第2の熱交換器14,15の清掃作業時には、2つの冷却ファン16,18のうち一方の冷却ファンを逆転制御し、他方の冷却ファンは一時的に停止させることにより、清掃用空気流の流量を効果的に増大でき、防塵ネット10A,10B、熱交換器14,15の外側面等に付着したダスト等を吹き飛ばして清掃作業を容易に行うことができる。
これにより、熱交換器14,15等の清掃時間を短縮することができ、その清掃作業性を向上することができる。また、熱交換器14,15等を清浄な清掃状態に保つことにより、熱交換器14,15や冷却ファン16,18の運転効率を高めることができ、本来の熱交換作用を長期にわたって維持することができる。
次に、図7、図8は本発明の第2の実施の形態を示し、本実施の形態では、前述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
然るに、本実施の形態の特徴は、単一のスイッチ41を用いて清掃モードの設定操作を実現し、第1,第2の熱交換器14,15に対する清掃作業をコントロールユニット42により予め決められた順序で連続的に行う構成としたことにある。
ここで、コントロールユニット42は、第1の本実施の形態で述べたコントロールユニット28とほぼ同様に構成され、その記憶部42Aには図8に示す冷却ファン16,18の回転制御用プログラム等が格納されている。そして、コントロールユニット42の出力側には、電磁弁23A,23B、電磁弁27A,27B等が接続されている。しかし、コントロールユニット42の入力側には、操作手段として単一のスイッチ41が接続されている点で、第1の実施の形態とは異なるものである。
即ち、この場合のスイッチ41は、オペレータの手動操作により「通常操作」と「清掃操作」との2位置で選択的に切換えられるものである。そして、スイッチ41を「清掃操作」に切換えたときには、清掃モードとなって後述の如く冷却ファン16,18が選択的に逆転制御され、第1,第2の熱交換器14,15に対する清掃作業が予め決められた順番で実行される。
また、スイッチ41を「清掃操作」から「通常操作」に切換えたときには、後述の如く冷却ファン16,18が共に正方向で回転するように正転制御され、第1,第2の熱交換器14,15に対する冷却風の供給動作が通常の冷却処理として行われるものである。
本実施の形態による油圧ショベル1の冷却装置は、上述の如き構成を有するもので、次に、コントロールユニット42による冷却ファン16,18の回転制御処理について、図8を参照して説明する。
まず、エンジン11の起動等に伴って処理動作がスタートすると、ステップ21でスイッチ41の操作を読込み、ステップ22では、スイッチ41が「清掃操作」されているか否かを判定する。そして、ステップ22で「NO」と判定するときには、スイッチ41が「通常操作」側に切換えられた場合である。
そこで、この場合には、ステップ23に移って冷却ファン16,18を共に正転動作させる制御を行うものである。即ち、前述した図6中のステップ3,4と同様の制御を行い、方向制御弁21,25を共に第1の切換位置(b)にそれぞれ切換えることにより、油圧ポンプ12からの圧油を一方向(正方向)で油圧モータ17,19に給排しつつ、第1,第2の冷却ファン16,18を共にゆっくりと正転させる。
そして、次なるステップ24では、従来から知られている通常の冷却処理に移行し、油圧モータ17,19に給排する圧油の流量を通常通りに増大させる。これにより、油圧モータ17,19に給排される圧油の流量を必要流量まで増大させ、冷却ファン16,18の正転動作に伴う冷却風により、第1の熱交換器14(ラジエータ14A、インタクーラ14B)と第2の熱交換器15(オイルクーラ15A、コンデンサ15B、燃料クーラ15C)とを冷却する。そして、その後はステップ25でメインの制御処理(図示せず)にリターンする。
次に、ステップ22で「YES」と判定したときには、スイッチ41が「清掃操作」に切換えられ、清掃モードに設定されている場合である。そこで、この場合には次なるステップ26に移って、圧油の流量を最小流量に下げる制御を行うものである。即ち、図6中のステップ9と同様に油圧ポンプ12の容量可変部12Aを最小容量になるように傾転駆動すると共に、エンジン11の回転数を所謂ローアイドル回転数まで下げ、これによって、油圧モータ17,19に給排される圧油の流量を最小流量まで低下させる。
そして、次なるステップ27では、例えば図7中に示す一方の方向制御弁21を切換位置(c)に切換えることにより、油圧モータ17をゆっくりと逆転させて冷却ファン16の逆転制御を行う。また、ステップ28では他方の方向制御弁25を停止位置(a)に切換えることにより、油圧モータ19を停止させ、冷却ファン18の停止制御を行う。
次に、この状態でステップ29では、圧油の流量を増大させる制御を予め決められた所定の時間(例えば10〜60秒程度)だけ行う。即ち、この場合には、油圧ポンプ12の容量可変部12Aを大容量側に傾転駆動すると共に、エンジン11の回転数をハイアイドル回転数まで上げる。これにより、逆回転を始めた油圧モータ17に給排される圧油の流量を増大させ、冷却ファン16の逆転速度を清掃作業に必要な回転数まで上昇させる。
そして、前記所定の時間が経過すると、次なるステップ30に移り、前述したステップ26の処理と同様に圧油の流量を最小流量に下げる制御を行う。次に、ステップ31では、方向制御弁25を切換位置(c)に切換えることにより、油圧モータ19をゆっくりと逆転させ、冷却ファン18の逆転制御を行う。
また、ステップ32では、方向制御弁21を停止位置(a)に切換えることにより、油圧モータ17を停止させ、冷却ファン16の停止制御を行う。そして、この状態で次なるステップ33では、圧油の流量を増大させる制御を前述したステップ29と同様に予め決められた所定の時間だけ行う。
これにより、逆回転を始めた油圧モータ19に給排される圧油の流量を増大させ、冷却ファン18の逆転速度を清掃作業に必要な回転数まで上昇させる。そして、前記所定の時間が経過すると、熱交換器14,15に対する清掃作業が終了または完了した場合であるから、次なるステップ34に移り、前述したステップ26の処理と同様に圧油の流量を最小流量に下げる制御を行う。
そして、次なるステップ35では、冷却ファン16,18を共に正転動作させる通常の制御に戻すため、方向制御弁21,25を共に切換位置(b)にそれぞれ切換え、これによって油圧ポンプ12からの圧油を油圧モータ17,19に給排しつつ、第1,第2の冷却ファン16,18を共に正転させる。そして、その後は前述したステップ24に戻って、従来から知られている通常の冷却処理に移行し、油圧モータ17,19に給排する圧油の流量を通常通りに増大させる。そして、その後はステップ25でリターンする。
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前述した第1の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができ、冷却ファン16,18を選択的に逆回転させることにより、第1,第2の熱交換器14,15に対する清掃作業を効率的に行うことができる。
特に、本実施の形態では、オペレータの手動操作によりスイッチ41を「通常操作」と「清掃操作」との2位置で選択的に切換める構成としているので、「通常操作」を選択してときには、冷却ファン16,18による冷却風で熱交換器14,15等を冷却することができる。
そして、スイッチ41により「清掃操作」を選択したときには、図8中のステップ26〜33にわたる処理を連続的に行うことができ、冷却ファン16,18の逆転制御を予め決められた順番で選択的に行いつつ、第1,第2の熱交換器14,15に対する清掃作業を効率的に行うことができるものである。
なお、前記第2の実施の形態では、第1の熱交換器14側で清掃作業を行うため冷却ファン16の逆転制御を先に行い、その後に第2の熱交換器15側で清掃作業を行うため冷却ファン18の逆転制御を行う場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば冷却ファン18の逆転制御(熱交換器15側の清掃作業)を先に行い、その後に冷却ファン16の逆転制御(熱交換器14側の清掃作業)を行う構成としてもよいものである。
また、前記各実施の形態では、冷却対象の作業機械として油圧ショベル1を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば油圧クレーン、ホイールローダ、ブルドーザ、荷役機械等のように複数の熱交換器を備えた種々の作業機械にも広く適用できるものである。
また、前記各実施の形態では、第1,第2の熱交換器14,15と、これに付設される第1,第2の冷却ファン16,18等とを備えた作業機械の冷却装置を例に挙げて説明した。しかし、本発明は2つの冷却ファンを用いる場合に限定されるものではなく、例えば3台以上の冷却ファンを夫々の油圧モータにより並列接続された各方向制御弁を用いて駆動制御する場合にも適用できるものである。
1 油圧ショベル(作業機械)
2 下部走行体
3 上部旋回体
5 旋回フレーム
8 作動油タンク
9 燃料タンク
10 建屋カバー
10A,10B 防塵ネット
11 エンジン(原動機)
12 油圧ポンプ(油圧機器)
12A 容量可変部
14 第1の熱交換器
14A ラジエータ
14B インタクーラ
15 第2の熱交換器
15A オイルクーラ
15B コンデンサ
15C 燃料クーラ
16 第1の冷却ファン
17 第1の油圧モータ
18 第2の冷却ファン
19 第2の油圧モータ
21 第1の方向制御弁
23A,23B,27A,27B 電磁弁(切換弁)
25 第2の方向制御弁
28,42 コントロールユニット
29,30,41 スイッチ(操作手段)
2 下部走行体
3 上部旋回体
5 旋回フレーム
8 作動油タンク
9 燃料タンク
10 建屋カバー
10A,10B 防塵ネット
11 エンジン(原動機)
12 油圧ポンプ(油圧機器)
12A 容量可変部
14 第1の熱交換器
14A ラジエータ
14B インタクーラ
15 第2の熱交換器
15A オイルクーラ
15B コンデンサ
15C 燃料クーラ
16 第1の冷却ファン
17 第1の油圧モータ
18 第2の冷却ファン
19 第2の油圧モータ
21 第1の方向制御弁
23A,23B,27A,27B 電磁弁(切換弁)
25 第2の方向制御弁
28,42 コントロールユニット
29,30,41 スイッチ(操作手段)
Claims (3)
- 作業機械の原動機の冷却水を冷却する第1の熱交換器と、油圧機器の作動油を冷却する第2の熱交換器と、前記第1,第2の熱交換器に対して冷却風を送風する第1,第2の冷却ファンと、油圧源から圧油が給排されることにより該第1,第2の冷却ファンを回転駆動する第1,第2の油圧モータと、該第1,第2の油圧モータと前記油圧源との間に互いに並列となって設けられ該第1,第2の油圧モータに対する圧油の給排方向を切換える第1,第2の方向制御弁とを備え、
前記第1,第2の方向制御弁は、前記第1,第2の冷却ファンを止めるため前記圧油の給排を停止する停止位置と、前記第1,第2の冷却ファンを正転させるため前記圧油を一方向に給排する第1の切換位置と、前記第1,第2の冷却ファンを逆転させるため前記圧油を他方向に給排する第2の切換位置とのいずれかに切換えられる構成とし、
前記第1,第2の熱交換器を清掃するときには、前記第1,第2の方向制御弁のうちいずれか一方の方向制御弁を前記第2の切換位置に切換えて冷却ファンを逆転制御し、他方の方向制御弁は前記停止位置に切換えて冷却ファンの回転を停止する構成としてなる作業機械の冷却装置。 - 前記熱交換器の清掃を行うための操作手段を備え、該操作手段を清掃モードに設定したときには、前記一方の方向制御弁を第2の切換位置に切換制御し、他方の方向制御弁を停止位置に切換制御する構成としてなる請求項1に記載の作業機械の冷却装置。
- 前記油圧源は、前記原動機により回転駆動される可変容量型の油圧ポンプを用いて構成し、前記操作手段を清掃モードとしたときには、前記油圧ポンプの吐出容量を小容量側から大容量側に切換える構成としてなる請求項2に記載の作業機械の冷却装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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JP2006314278A JP2008126843A (ja) | 2006-11-21 | 2006-11-21 | 作業機械の冷却装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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Family
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101565167B1 (ko) | 2009-12-21 | 2015-11-03 | 두산인프라코어 주식회사 | 건설기계의 팬모터 제어시스템 |
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-
2006
- 2006-11-21 JP JP2006314278A patent/JP2008126843A/ja active Pending
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