(57)【要約】【課題】  絞り弁も容量センサ及び回転数センサも用いないシンプルなシステム構成によって、温度に応じたファンの回転数制御を行う。【解決手段】  容量が一定の第１油圧モータ２と、容量可変の第２及び第３油圧モータ３,４を可変容量型の油圧ポンプ１とタンクＴとの間で並列に接続し、コントローラ１４により、第１油圧モータ２を基準にその冷却対象の温度に基づいてポンプ吐出圧を決め、この決められたポンプ吐出圧をもとに、第２及び第３油圧モータ３,４の回転数をそれぞれの冷却対象の温度に応じて制御する構成とした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの可変容量型の油圧ポンプを共通の油圧源として複数の油圧モータを駆動し、この各油圧モータによって複数の冷却ファンを個別に駆動するように構成された冷却ファンの駆動装置において、上記各油圧モータのうち、一つの油圧モータを容量一定の固定モータ、他の油圧モータを容量可変の可変モータとして、この固定モータと可変モータを上記油圧ポンプとタンクとの間で並列に接続し、かつ、各冷却ファンの冷却対象の温度を検出する温度センサと、この温度センサによって検出された温度に応じて上記油圧ポンプ及び可変モータを制御する制御手段とを設け、この制御手段は、上記固定モータについては、そのモータ容量と、同モータの冷却対象についての検出温度に対する冷却ファンの要求回転数とに基づいて上記油圧ポンプの吐出圧を制御することによって回転数を制御する一方、上記可変モータについては検出温度に応じたモータ容量制御を行って回転数を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駆動装置。
【請求項２】
一つの可変容量型の油圧ポンプを共通の油圧源として複数の油圧モータを駆動し、この各油圧モータによって複数の冷却ファンを個別に駆動するように構成された冷却ファンの駆動装置において、上記各油圧モータのうち、一つの油圧モータを容量一定の固定モータ、他の油圧モータを容量可変の可変モータとして、この固定モータと可変モータを上記油圧ポンプとタンクとの間で直列に接続し、かつ、各冷却ファンの冷却対象の温度を検出する温度センサと、この温度センサによって検出された温度に応じて上記油圧ポンプ及び可変モータを制御する制御手段とを設け、この制御手段は、上記固定モータの容量と、上記可変モータについて仮定された容量と、固定モータの冷却対象についての検出温度に対する冷却ファンの要求回転数とに基づいて上記油圧ポンプの吐出圧を制御することによって固定モータの回転数を制御する一方、可変モータについては、その冷却対象についての検出温度に応じたモータ容量制御を行って回転数を制御し、かつ、この可変モータの容量制御にかかわらず上記固定モータの圧力を一定に保つポンプ吐出圧制御を行うように構成したことを特徴とする冷却ファンの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧ショベル等の建設機械に搭載される冷却ファンの駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば油圧ショベルにおいては、冷却装置としてエンジン冷却用のラジエータ、作動油冷却用のオイルクーラー、キャビン内冷却用のキャビンクーラー等が設けられる。
【０００３】
これら冷却装置にはそれぞれ冷却ファンが設けられ、各冷却ファンは一つの油圧ポンプを油圧源とする複数の油圧モータで個別に駆動される。
【０００４】
このような構成を備えた冷却システムとして特許文献１に記載されたものが公知である。
【０００５】
この公知技術においては、各油圧モータとして容量一定の固定モータを用い、各固定モータを可変容量型の油圧ポンプに対して直列に接続するとともに、モータごとに絞り弁を並列に接続し、冷却対象の温度に応じて、ポンプ吐出量と絞り弁の開度を制御することによってモータ回転数、つまりファン回転数を制御する構成をとっている。
【特許文献１】特開２０００−８１４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、このように絞り弁でモータ通過流量を制御する公知技術によると、絞り弁の通過流量がすべて熱になるため、エネルギーロスが大きいとともに、絞り弁を設けることでシステムの構成が複雑かつ大型となり、コスト、スペース等の点で不利となる。
【０００７】
なお、上記絞り弁方式に代わる制御方式として、各油圧モータとして可変モータを用い、各可変モータの容量を個別に制御することでモータ回転数を制御する方式をとることが考えられる。
【０００８】
しかし、この全可変モータ方式では、モータ回転数を決める基礎となるモータ容量が変化することから、制御を可能とするためにはモータ容量を検出する容量センサか、回転数のフィードバック制御のためにモータ回転数を検出する回転数センサを温度センサとは別に設ける必要がある。
【０００９】
このため、システム構成が複雑となり、公知の絞り弁方式の問題の解決にはならない。
【００１０】
そこで本発明は、絞り弁も容量センサ及び回転数センサも用いないシンプルなシステム構成によって、温度に応じたファンの回転数制御を行うことができる冷却ファンの駆動装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、一つの可変容量型の油圧ポンプを共通の油圧源として複数の油圧モータを駆動し、この各油圧モータによって複数の冷却ファンを個別に駆動するように構成された冷却ファンの駆動装置において、上記各油圧モータのうち、一つの油圧モータを容量一定の固定モータ、他の油圧モータを容量可変の可変モータとして、この固定モータと可変モータを上記油圧ポンプとタンクとの間で並列に接続し、かつ、各冷却ファンの冷却対象の温度を検出する温度センサと、この温度センサによって検出された温度に応じて上記油圧ポンプ及び可変モータを制御する制御手段とを設け、この制御手段は、上記固定モータについては、そのモータ容量と、同モータの冷却対象についての検出温度に対する冷却ファンの要求回転数とに基づいて上記油圧ポンプの吐出圧を制御することによって回転数を制御する一方、上記可変モータについては検出温度に応じたモータ容量制御を行って回転数を制御するように構成したものである。
【００１２】
請求項２の発明は、一つの可変容量型の油圧ポンプを共通の油圧源として複数の油圧モータを駆動し、この各油圧モータによって複数の冷却ファンを個別に駆動するように構成された冷却ファンの駆動装置において、上記各油圧モータのうち、一つの油圧モータを容量一定の固定モータ、他の油圧モータを容量可変の可変モータとして、この固定モータと可変モータを上記油圧ポンプとタンクとの間で直列に接続し、かつ、各冷却ファンの冷却対象の温度を検出する温度センサと、この温度センサによって検出された温度に応じて上記油圧ポンプ及び可変モータを制御する制御手段とを設け、この制御手段は、上記固定モータの容量と、上記可変モータについて仮定された容量と、固定モータの冷却対象についての検出温度に対する冷却ファンの要求回転数とに基づいて上記油圧ポンプの吐出圧を制御することによって固定モータの回転数を制御する一方、可変モータについては、その冷却対象についての検出温度に応じたモータ容量制御を行って回転数を制御し、かつ、この可変モータの容量制御にかかわらず上記固定モータの圧力を一定に保つポンプ吐出圧制御を行うように構成したものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、一つの油圧ポンプで複数の油圧モータを駆動する構成を前提として、容量一定の固定モータと可変モータを油圧ポンプとタンクとの間で並列(請求項１)または直列(請求項２)に接続し、容量が既知の固定モータを基準にしてポンプ吐出圧を決め、このポンプ吐出圧をもとに可変モータの容量を制御する構成としたから、絞り弁方式のような絞り弁も、また全可変モータ方式の場合の容量センサまたは回転数センサも不要となる。
【００１４】
このため、シンプルなシステム構成でエネルギーロスもなく、コスト、スペース等の点で有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下の実施形態では、図１及び図５に示すように、一つの可変容量型の油圧ポンプ１によって第１〜第３の三つの油圧モータ２,３,４を駆動し、第１油圧モータ２でラジエータ５用の第１冷却ファン６、第２油圧モータ３でオイルクーラー７用の第２冷却ファン８、第３油圧モータ４でキャビンクーラー９用の第３冷却ファン１０をそれぞれ駆動する構成をとっている。
【００１６】
ここで、第１油圧モータ２として容量一定の固定モータ、第２及び第３両油圧モータ３,４として容量可変の可変モータをそれぞれ用いている。
【００１７】
また、センサとして、各冷却対象の温度を検出する第１〜第３各温度センサ１１,１２,１３を設け、この温度センサ１１〜１３からの温度信号に基づくコントローラ１４からの制御信号によって油圧ポンプ１及び第２、第３両油圧モータ３,４の容量を制御し、これによってポンプ吐出圧及びモータ回転数を制御するように構成している。
【００１８】
図１,５において、１５は油圧ポンプ１の容量を制御するポンプレギュレータ、１６は第２油圧モータ３の容量を制御するモータレギュレータ、１７は第３油圧モータ４の容量を制御するモータレギュレータ、Ｔはタンクである。
【００１９】
第１実施形態(図１〜図４参照)
第１実施形態においては、各油圧モータ２〜４を油圧ポンプ１とタンクＴとの間で並列に接続している。
【００２０】
この接続状態では、各油圧モータ２〜４にかかる圧力は同じとなる。
【００２１】
一方、油圧モータの一般的特性として、図２に示すようにモータ回転数はモータ圧力に比例し、モータ容量と圧力が決まればモータ回転数が決まる。
【００２２】
また、冷却対象の温度と、この温度に対して要求されるファン回転数(モータ回転数)の関係は予め設定可能であり、その一例を図３に示す。
【００２３】
第１実施形態においては、以上の事柄を前提として次のような制御を行う。
【００２４】
第１油圧モータ(固定モータ)２は容量が一定かつ既知であるため、その圧力(＝ポンプ吐出圧)を制御することにより、同モータ２の回転数を温度に応じた値に制御することができる。
【００２５】
すなわち、コントローラ１４は、第１温度センサ１１によって検出された温度に基づき、予め設定された図３の関係から第１冷却ファン６の要求回転数(モータ回転数)を求めるとともに、既知のモータ容量と要求回転数に基づき図２の特性から、要求回転数を得るためのモータ圧力を求める。
【００２６】
そして、求められたモータ圧力が得られるようにポンプレギュレータ１５によって油圧ポンプ１のポンプ容量を制御し、ポンプ吐出圧を制御する。
【００２７】
なお、ポンプ吐出圧が目標値に達したかどうかを検出するために圧力センサを設けてもよいが、ポンプ吐出圧は、コントローラ１４からポンプレギュレータ１５に送られる制御電流値に基づいて求めることが可能であるため、必ずしも圧力センサは設ける必要がない。
【００２８】
これにより、第１油圧モータ２を、検出温度に応じた回転数で回転させることができる。
【００２９】
このとき、可変モータである第２及び第３両油圧モータ３,４にも同じ圧力(ポンプ吐出圧)がかかる。
【００３０】
可変モータについてのモータ容量比と速度比の関係を図４に示す。同図から分かる通りモータ容量が大きくなるとモータ速度も上がり、ファン回転数を増加させることができる。
【００３１】
そこで、コントローラ１４は、第２及び第３両温度センサ１２,１３からの温度信号に基づき、モータレギュレータ１６,１７により、予め設定した監視温度範囲内で温度が上がればモータ回転数(モータ容量)を上げ、温度が下がればモータ回転数を下げる制御を行う。
【００３２】
この場合、第１油圧モータ２は圧力が一定で変動しないため、第２及び第３両油圧モータ３,４の容量変化にかかわらず回転数が一定(制御された値)に保たれる。
【００３３】
このように、容量が既知の固定モータである第１油圧モータ２を基準にしてポンプ吐出圧を決め、このポンプ吐出圧をもとに可変モータである第２及び第３油圧モータ３,４の容量を制御して回転数を制御する構成としたから、絞り弁方式のような絞り弁も、また全可変モータ方式の場合の容量センサまたは回転数センサも不要となる。
【００３４】
このため、シンプルなシステム構成でエネルギーロスもなく、コスト、スペース等の点で有利となる。
【００３５】
第２実施形態(図５参照)
第２実施形態においては、各油圧モータ２〜４を油圧ポンプ１とタンクＴとの間で直列に接続している。
【００３６】
この接続状態では、各油圧モータ２〜４に同一流量が供給され、圧力はモータ容量に応じて変化する。
【００３７】
コントローラ１４は、第１実施形態と同様に、第１温度センサ１１からの温度信号に基づいて、図３の関係から第１油圧モータ２に要求される回転数を求める。
【００３８】
そして、この要求回転数に基づき、第１油圧モータ２の容量と、第２及び第３両油圧モータ３,４について仮定された容量(たとえば標準容量)とから、第１油圧モータ２を要求回転数に設定するためのポンプ吐出圧を求め、油圧ポンプ１をこの吐出圧に制御する。
【００３９】
こうして、第１油圧モータ２を要求回転数で回転させる一方、第２及び第３油圧モータ３,４については検出温度に応じた回転数制御(容量制御)を行う。
【００４０】
この場合、両モータ３,４の容量を変化させることによってモータ圧力が変化するため、コントローラ１４において、変化した容量でのモータ必要圧力を計算し、これに基づきポンプ吐出圧を制御して第１油圧モータ２にかかる圧力を一定に保つ。
【００４１】
この第２実施形態によっても、第１実施形態と基本的に同様に、絞り弁も余分なセンサも必要としないシンプルな構成で各モータ２〜４の回転数を制御することができる。
【００４２】
ところで、本発明は冷却ファンが二つの場合、及び四つ以上の場合も上記同様に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態を示すシステム構成図である。
【図２】油圧モータの回転数と圧力の関係を示す図である。
【図３】冷却対象の温度と要求されるファン回転数の関係を示す図である。
【図４】油圧モータの容量比と速度比の関係を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  油圧ポンプ
２  固定モータである第１油圧モータ
３,４  可変モータである第２及び第３油圧モータ
６,８,１０  冷却ファン
１１,１２,１３  温度センサ
１４  制御手段としてのコントローラ
１５  同ポンプレギュレータ
１６,１７  同モータレギュレータ
【図１】
2006132621.tif 000003
【図２】
2006132621.tif 000004
【図３】
2006132621.tif 000005
【図４】
2006132621.tif 000006
【図５】
2006132621.tif 000007