(57)【要約】【課題】  本発明は、建設機械を用いた作業中に、大気温度上昇及び作動油温度の過度な上昇により、作業を中断し、作動油の温度を速やかに下降させようとする際、ポンプの流量を迅速な冷却に必要とされる循環流量に保持することができるように制御することによって、迅速かつ高効率に冷却させることが可能な建設機械のポンプ流量制御装置及び該制御方法を提供する。【解決手段】  本発明によれば、エンジンに連結され、操作レバーの操作量によって作業装置を駆動するように設けられた可変容積ポンプと、作動油の温度を検出し、冷却ファンの速度を可変制御し、作動油を冷却させる冷却制御装置とを備えた建設機械において、冷却制御装置の冷却ファンを温度によって可変するばかりでなく、温度によって作動油の循環量も可変的に制御することから、迅速かつ高効率な冷却性能を保持することができる。【選択図】  図３
2006299795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに連結され、操作レバーの操作量によって作業装置を駆動するように設けられた可変容積ポンプと、作動油の温度を検出し、冷却ファンの速度を可変制御し、作動油を冷却させる冷却制御装置とを備えた建設機械において、前記可変容積ポンプの流量制御装置は、
前記操作手段の操作量によって可変容積型ポンプの容積を設定するポンプ容積設定ユニットと、
前記冷却制御装置から作動油の円滑な冷却に要する流量を指示するポンプ循環流量信号を入力され、循環流量を設定する循環流量設定ユニットと、
前記循環流量設定ユニットにより設定された循環流量信号及び前記ポンプ容積設定ユニットにより設定されたポンプ容積を入力され、望ましいポンプの容積を再設定することができるポンプ容積再設定ユニットと、
前記再設定されたポンプ容積信号により、可変容積ポンプの斜板を制御するポンプ斜板制御ユニットとを備えることから、効率よく作動油の冷却を行うことができるようにした建設機械のポンプ流量制御装置。
【請求項２】
前記循環流量設定ユニットは、
前記冷却制御装置からポンプ循環流量信号を入力される代わりに、作動油の温度を入力され、それに相応する円滑な作動油冷却に要するポンプ循環流量を設定することを特徴とする請求項１に記載の建設機械のポンプ流量制御装置。
【請求項３】
前記ポンプ容積再設定ユニットは、操作手段の操作可否を判断する操作可否判断手段をさらに備えることから、操作可否信号によって、操作が成されていない場合には前記循環流量によりポンプの容積を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の建設機械のポンプ流量制御装置。
【請求項４】
前記ポンプ容積再設定ユニットは、前記循環流量設定ユニットにより設定された循環流量信号及び前記ポンプ容積設定ユニットにより設定されたポンプ容積を入力されて、ポンプの容積が最小限に循環流量信号が指示する容積以上に保持し得るようにポンプ容積を再設定して出力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の建設機械のポンプ流量制御装置。
【請求項５】
エンジンと、該エンジンに連結された作業装置を駆動するメインポンプと、操作装置の操作量によるメインポンプ流量を制御するポンプ流量制御器と、作動油温度を検出して出力する温度センサーと、作動油温度による望ましい冷却ファン回転数を出力する冷却ファン制御手段とを有する建設機械のポンプ流量制御方法として、
（Ａ）作動油温度又は冷却ファン回転数による高効率の冷却に必要とされる循環流量を設定する段階と、
（Ｂ）循環流量を受信する段階と、
（Ｃ）建設機械の操作装置の操作を検出する段階と、
（Ｄ）建設機械が作業を中止した場合、前記循環流量と前記操作装置の操作量によるポンプ流量とを比較してより大きい方の流量を出力する段階とを含めることを特徴とする建設機械のポンプ流量制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械のポンプ流量制御装置及び該制御方法に関し、作業を一時中止し、作動油などのような流体を速やかに冷却させようとする場合、ポンプ吐出し流量を制御することによって、迅速かつ効率よく冷却することができる建設機械のポンプ流量制御装置及び該制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
オペレータが、建設機械を駆動させるべく操作レバーを作動させると、エンジンに連結されたメインポンプは操作量に応じる圧油を適宜に発生させると同時に、主制御弁は操作レバーの操作量に応じる油量を吐出することによって、オペレータの意図通りに作業装置を駆動させることになる。この際、ポンプ、制御弁、作業装置を駆動させるアクチュエータ及びリリーフバルブなどから生じ得る様々な絞縮現象や容積効率による損失が発生し、これによりエネルギーが熱に変わることになる。こうして生じられた熱により、作動油などの作動流体の温度は作業を続ければ続けるほどさらに上昇することになる。
【０００３】
油圧作動油の温度がある限界以上に上昇した場合は、作動油の特性が初期各種油圧装置を設計する時の値と相違するため、機器損傷及び作業効率が低下する惧れがある。これを防止するために、建設機械は作動油などのような作動流体を冷却させるための冷却装置を備えている。
【０００４】
近年、建設機械は騒音の緩和及び装備の効率などを考慮し、作動油の温度や周囲環境の変化によって、冷却ファンの回転数を変化させる自動制御技術を介して冷却ファンの駆動を制御している。こうした作動油冷却装置の可変ファン回転数制御方法を用いて作動油などの流体を冷却させる場合、建設機械は作動油の温度及び周囲環境に対するパラメータなどを入力され、目標とする作動油温度を保持すべく、様々な制御アルゴリズムによりファン回転数を設定しかつ制御している。
【０００５】
図１は、従来技術によるポンプ流量制御装置のブロック図である。
図１に示されたように、従来技術による建設機械のポンプ流量制御装置１１５は、操作レバー１００の操作により発生するパイロット圧力によりメインポンプ１１４の斜板が制御できるようになっている。メインポンプ１１４から吐き出された作動油は作業装置１１６を駆動し、この際、作業装置１１６などから発生された熱が作動油の温度を上昇させることになる。
【０００６】
そして、温度が上昇された作動油は、ラジエータを経て貯蔵タンクに帰還される。作動油はラジエータを通過しながら冷却されるものの、この際、冷却効率は冷却ファンの速度、大気と作動油との温度差、作動油の循環量などによって定められる。自動制御技術を用いる建設機械の作動油冷却ファン制御装置は、冷却ファン制御器１０６及び温度センサー１１０、冷却装置１０８などからなり、温度センサー１１０から作動油の温度を受信し、適切なアルゴリズムを用いて受信した温度による冷却ファンの回転速度を決定して出力することになる。次いで、該回転速度によって冷却装置１０８の冷却ファンが駆動されることから、作動油を冷却させることになる。
【０００７】
しかしながら、作動油の過熱時、オペレータは、作動油の冷却のために作業を一時中止してから、作動油の冷却を試みる。作動油の循環がメインポンプ１１４の油圧システムによりなされる冷却システムを備えた建設機械における作業を中止した場合、従来建設機械の流量制御装置１１５は操作装置の操作量がないため、メインポンプ１１４の最小流量により循環作動油の量を制御することになる。つまり、従来の建設機械において作業を中止し、作動油の冷却を行う場合、作動油の温度が高いために冷却ファンが高速に回転するが、冷却装置を通過する循環作動油の量が最小限に制限されるため、作動油の冷却が非効率になると共に、相対的に騒音が増加し、所要動力が浪費されるという問題を抱えていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の問題点等に鑑みてなされたものであり、該目的は、建設機械における作業を停止させた状態においても、作動油を効率よく、且つ、迅速に冷却させることができる建設機械のポンプ流量制御装置及び該制御方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の望ましい一実施例によれば、エンジンに連結され、操作レバーの操作量によって作業装置を駆動するように設けられた可変容積ポンプと、作動油の温度を検出し、冷却ファンの速度を可変制御し、作動油を冷却させる冷却制御装置とを備えた建設機械において、可変容積ポンプの流量制御装置は、操作手段の操作量によって可変容積型ポンプの容積を設定するポンプ容積設定ユニットと、冷却制御装置から作動油の円滑な冷却に要する流量を指示するポンプ循環流量信号を入力され、循環流量を設定する循環流量設定ユニットと、循環流量設定ユニットにより設定された循環流量信号及びポンプ容積設定ユニットにより設定されたポンプ容積を入力され、望ましいポンプの容積を再設定することが可能なポンプ容積再設定ユニットと、再設定されたポンプ容積信号により可変容積ポンプの斜板を制御するポンプ斜板制御ユニットとを備えることから、効率よく作動油の冷却を行うことができるようにした建設機械のポンプ流量制御装置から構成される。
【００１０】
また、本発明の他の実施例によれば、エンジンと、エンジンに連結された作業装置を駆動するメインポンプと、操作装置の操作量によるメインポンプ流量を制御するポンプ流量制御器と、作動油温度を検出して出力する温度センサーと、作動油温度による望ましい冷却ファン回転数を出力する冷却ファン制御手段とを備える建設機械のポンプ流量制御方法として、（Ａ）作動油温度による循環流量を設定する段階と、（Ｂ）循環流量を受信する段階と、（Ｃ）建設機械の作業可否を判断する段階と、（Ｄ）建設機械が作業を中止した場合、前記循環流量と前記操作装置の操作量によるポンプ流量とを比較してより大きい方の流量を出力する段階とを含むことを特徴とする建設機械のポンプ流量制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
前述したように、本発明の建設機械のポンプ流量制御装置によれば、建設機械の作動油温度が過度に上昇し、作動油の迅速な冷却を要する場合、建設機械の駆動を中止した状態でも作動油の循環量を最適な冷却効率を有する循環量に制御することによって、作動油冷却を速やかに行うことができる効果を奏する。
【００１２】
また、本発明によれば、作動油の冷却に要する時間を短縮することから、作業の効率を高めることが可能となる。
【００１３】
さらに、本発明によれば、作動油の冷却効率を上昇させることによって、エンジンにかかる負荷を速やかに低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の望ましい実施例を添付図面に基づいて、本発明による建設機械のポンプ流量制御装置及び該制御方法に対する好ましい実施例を詳しく説明する。図２及び図３は、それぞれ本発明の望ましい一実施例による建設機械のポンプ流量制御装置のブロック図である。
【００１５】
図２に示されたように、本発明によるポンプ流量制御装置は、操作レバー１００及び冷却ファン制御器１０６、流量制御器１０４、電磁比例弁１１８、シャットル弁１２０などからなる。
【００１６】
オペレータが操作レバー１００を作動させると、操作レバーのリモートコントロールバルブの２次圧力が主制御弁のスプールを動かせて作業装置１１６を作動せしめると同時に、リモートコントロールバルブの２次圧力がポンプ斜板制御装置１２２に伝わり、メインポンプの斜板を制御することになり、望ましい容積を設定することができる。
【００１７】
一方、作動油のタンクに設けられた温度センサー１１０で温度を感知し、冷却装置１０８の冷却ファンの回転数を制御する冷却ファン制御器１０６の温度によって２段階、又は温度に対して比例的に回転数を可変して制御することになり、望ましいポンプ循環流量を流量制御器１０４へ出力する。
【００１８】
このポンプ循環流量は、温度信号に直接対応されたり、又は冷却ファン制御器のファン回転数制御値など、迅速かつ高効率な冷却に要する作動油の好ましい値とみなすことができるものであって、該値が冷却ファン制御器で計算される場合もあり、冷却ファン制御器から温度や回転数の信号を受けて流量制御器１０４で計算されることも可能である。
【００１９】
しかし、究極の目的は、作動油温度に対するメインポンプの望ましい循環流量を計算することには相違ない。計算済みの循環流量は、流量制御器１０４内で望ましいポンプ斜板の容積で計算されて電磁比例弁１１８へ出力されると、電磁比例弁ではその値に応じるパイロット圧力を形成させ、出力することになる。
【００２０】
シャットル弁１２０は、操作レバー１００に取り付けられたリモートコントロールバルブの２次圧力と、設定された循環流量値に相応するパイロット圧力とのうち、より高い圧力の方を選択的にメインポンプ斜板制御装置１２２に供給するようにする。もし、作動油の温度が高いため、作業を中止した状態であれば、操作レバーによるパイロット圧力は最低に設定され、循環流量設定ユニットにより設定されたパイロット圧力はそれより高く設定され、メインポンプは迅速な冷却に要する循環流量で吐き出すことになるのである。
【００２１】
また、操作レバーの作動時に、ポンプ循環流量の設定値が操作レバーによる設定値よりさらに大きい場合は、主制御弁とポンプ流量とが相互マッチングできないため、過度な圧力上昇及び微細な操作を損なうおそれがあることから、圧力センサー１０２から信号を受けて操作量を計算し、且つ、操作レバーの作動がない場合にのみポンプ循環流量値を設定するという方法を介して前述した問題を回避することも可能である。
【００２２】
図３は、図２に示された回路とは異なってメインポンプが操作レバーの操作量によって予め設定された制御器２００の出力信号により制御されることを例示したものである。
【００２３】
先ず、圧力センサー１０２から信号を受け、操作レバーの操作量を計算し、それに相応する望ましいポンプ容積を設定することになる。図２に示されたように冷却ファン制御器１０６から信号を入力され、循環流量設定ユニット２０６から迅速な冷却に要する循環流量を計算し、ポンプ容積再調整ユニット２０４ではポンプ容積ユニットで設定された望ましいポンプ容積と循環流量設定ユニット２０６で設定された循環流量に相応するポンプ容積とを相互比較し、大きい方を出力したり、操作可否を判断して操作レバー１００の操作がない場合には設定された循環流量に相応するポンプ容積信号を電磁比例弁１１８へ出力し、メインポンプの斜板を制御することになる。
【００２４】
図４は、本発明の望ましい一実施例によるポンプ流量制御過程をフローチャートで示している。
図４を参照すると、循環流量設定ユニット２０６は、温度センサー１１０が感知した作動油の温度によって、最適の冷却効率を有する作動油の吐出し量を設定して出力する（Ｓ３００）。次いで、ポンプ容積再調整ユニット２０４は、循環流量設定ユニット２０６から出力された循環流量を受信し（Ｓ３０２）、作業装置の作業可否を判断する（Ｓ３０４）。即ち、圧力センサー１００の圧力信号又はこれと類似した別の操作可否を検出する圧力スイッチ、ポンプ容積設定ユニットで設定されたポンプ容積などから作業可否を判断することができる。
【００２５】
作業装置１１６の作業可否を判断した結果、作業装置１１６が駆動されていると判断されると、ポンプ容積再調整ユニット２０４は操作装置の操作量に応じるポンプ流量を出力する（Ｓ３１０）。
【００２６】
しかし、作業装置１１６の作動が中止された状態であると判断されると、ポンプ流量制御装置２０４は循環流量設定ユニット２０６による循環流量と操作装置の操作量に相応するポンプ流量とを比較する（Ｓ３０６）。
【００２７】
ポンプ容積再調整ユニット２０４は、ポンプ流量を比較した結果、循環流量の方が大きい場合には循環流量を電磁比例弁１１８へ出力する（Ｓ３０８）。しかし、操作装置の操作量に相応するポンプ流量の方が大きい場合は、ポンプ流量制御装置２０４は操作装置の操作量に相応するポンプ流量を電磁比例弁１１８へ出力することになる（Ｓ３１０）。電磁比例弁１１８は、ポンプ容積再調整ユニット２０４から出力されたポンプの望ましい流量信号によって作動油の吐出し量を制御することになる。
【００２８】
前述したような本願発明の望ましい実施例は、例示の目的のために開示されたものであって、本発明に対して通常の知識を有する者であれば本発明の思想と範囲内にて様々な修正、変形及び付加が可能であり、こうした修正、変形などは、前述した特許請求範囲に属するものとみなすべきであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来技術によるポンプ流量制御装置のブロック図である。
【図２】本発明の望ましい第１実施例によるポンプ流量制御装置のブロック図である。
【図３】本発明の望ましい第２実施例によるポンプ流量制御装置のブロック図である。
【図４】本発明の望ましい一実施例によるポンプ流量制御過程のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３０】
１００  操作レバー
１０２  圧力センサー
１０４  流量制御器
１０６  冷却ファン制御器
１０８  冷却装置
１１０  温度センサー
１１４  メインポンプ
１１６  作業装置
１１８  電磁比例弁
１２０  シャットル弁
１２２、１２４  斜板制御装置
２００  制御器
２０４  ポンプ容積再調整ユニット
２０６  循環流量設定ユニット
【図１】
2006299795.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006299795.tif 000006