(57)【要約】【課題】建設機械などの産業用車両が備えるラジエータ、オイルクーラーなどの冷却器に冷却風を供給するための冷却ファンの駆動回路であって、単純な仕組みでよりコンパクトに構成することを可能とするものを提供する。【解決手段】冷却ファンの駆動回路に、その出力軸に冷却ファン１２が固定された油圧モータ１３と、作動油の吐出量を制御する吐出量制御部５ａを備え作動油タンク１５から作動油を吸引して吐出する可変容量式の油圧ポンプ５と、油圧ポンプ５から油圧モータ１３へ至るポンプ吐出路３１と、油圧モータ１３から作動油タンク１５へ至る戻り路３４と、ポンプ吐出路３１に分岐形成されて作動油タンク１５へ至る分岐路４１と、分岐路４１に設けられた絞り５１及び圧力制御弁５２と、分岐路４１の絞り５１と圧力制御弁５２の間に接続されて吐出量制御圧を吐出量制御部５ａへ供給する吐出量制御圧供給路４２とを設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却ファンを駆動する油圧モータと、
作動油の吐出量を制御する吐出量制御部を備え作動油タンクから作動油を吸引して吐出する可変容量式の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから前記油圧モータへ至る作動油のポンプ吐出路と、
前記油圧モータから前記作動油タンクへ至る作動油の戻り路と、
前記ポンプ吐出路に分岐形成されて前記作動油タンクへ至る分岐路と、
前記分岐路に設けられた絞りと、
前記分岐路の前記絞りよりも下流側に設けられた圧力制御弁と、
前記分岐路の前記絞りと前記圧力制御弁との間に接続されて前記油圧ポンプの吐出量を制御するための吐出量制御圧を前記吐出量制御部へ供給する吐出量制御圧供給路とを、有する冷却ファンの駆動回路。
【請求項２】
前記圧力制御弁は、可変リリーフ弁である、請求項１に記載の冷却ファンの駆動回路。
【請求項３】
前記可変リリーフ弁は、逆比例リリーフ弁である、請求項２に記載の冷却ファンの駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイールローダ、油圧ショベルなどの建設機械やトラクタなどの農業用車両を一例とする産業用車両に備えられた油圧駆動される冷却ファンの駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ホイールローダ、油圧ショベルなどの建設機械やトラクタなどの農業用車両を一例とする産業用車両において、エンジン冷却水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ーなどの冷却器（熱交換器）を、冷却ファンから供給される冷却風で冷却する構造を採用したものがある。一般的に、この冷却ファンは油圧モータの出力軸に取り付けられて、この油圧モータの回転駆動により回転するように構成されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示された冷却ファンの駆動回路は、冷却ファンを駆動する油圧モータと、油圧モータの回転数を制御する可変容量式油圧ポンプとを備え、冷却水温度と作動油温度とエンジン回転数とに応じて冷却ファンの回転数を連続的に制御するように構成されている。冷却ファンの回転数は油圧ポンプの吐出量により制御されており、油圧ポンプは作動油の吐出量を制御するサーボ弁を備えている。このサーボ弁は、建設機械に付帯された作業機を駆動する作業機回路の減圧弁からコントロール圧を受けた電磁比例弁より、コントローラからの冷却水温度と作動油温度とエンジン回転数とに基づく指令電流値に応じたパイロット圧を受けて、このパイロット圧に基づいて油圧ポンプの傾転角を制御するように構成されている。
【０００４】
また、例えば、特許文献２に開示された冷却ファンの駆動回路は、冷却ファンを回転駆動する油圧モータと、油圧モータの回転方向を切り換える切換弁と、油圧モータへ作動油を供給する油圧ポンプと、油圧ポンプから油圧モータへの油圧供給量を増減するべく駆動回路の回路圧を変化させる可変リリーフ弁とを備え、冷却ファンを正逆回転できるように構成されている。この駆動回路では、可変リリーフ弁によって駆動回路の回路圧を変化させることで、冷却ファンを回転させる油圧モータの回転速度を可変制御するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１８２５３５号公報
【特許文献２】特開２００６−４５８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の通り、特許文献１に記載された冷却ファンの駆動回路では、油圧ポンプの吐出量を変化させることにより冷却ファンの回転数を制御するように構成されているが、エンジン回転数や冷却水及び作動油の温度を検出したり、パイロット圧と作業機回路からのコントロール圧とを利用したりするなど、コントローラが複数の機器からの出力に基づき所定の演算を行ったうえで、この演算の結果に基づいて油圧ポンプの制御を行うので、油圧ポンプの吐出量の制御は煩雑なものとなっている。
【０００７】
一方、特許文献２に記載された冷却ファンの駆動回路では、冷却ファンの回転数を制御するために可変リリーフ弁の弁開度を制御するが、この可変リリーフ弁のサイズ（径）は流量に比例して大きなものを選定する必要がある。弁のサイズが大きくなれば、弁のためにそれに応じた大きな空間が必要となるだけでなく、弁にかかるコストも増大する。更に、弁の流量が多いほど負荷は大きく、また可変リリーフ弁から逃がす流量が多くなってエネルギーの損失が増大する。
【０００８】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであって、建設機械などの産業用車両が備えるラジエータ、オイルクーラーなどの冷却器に冷却風を供給するための冷却ファンを油圧モータで回転駆動するようにした冷却ファンの駆動回路であって、単純な仕組みでよりコンパクトな構成を実現できるものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る冷却ファンの駆動回路は、冷却ファンを駆動する油圧モータと、作動油の吐出量を制御する吐出量制御部を備え作動油タンクから作動油を吸引して吐出する可変容量式の油圧ポンプと、前記油圧ポンプから前記油圧モータへ至る作動油のポンプ吐出路と、前記油圧モータから前記作動油タンクへ至る作動油の戻り路と、前記ポンプ吐出路に分岐形成されて前記作動油タンクへ至る分岐路と、前記分岐路に設けられた絞りと、前記分岐路の前記絞りよりも下流側に設けられた圧力制御弁と、前記分岐路の前記絞りと前記圧力制御弁との間に接続されて前記油圧ポンプの吐出量を制御するための吐出量制御圧を前記吐出量制御部へ供給する吐出量制御圧供給路とを、有するものである。
【００１０】
上記構成によれば、分岐路に設けられた絞りの下流側の圧力を、油圧ポンプの吐出量を制御するために必要な圧力として利用することができる。この油圧ポンプの吐出量を制御するために必要な流量は、ポンプ吐出路を流れる作動油の流量と比較して十分に少ない。従って、絞りより下流側に設けられた圧力制御弁は、絞りを設けない場合と比較して小型の弁を用いることができる。このように少ない流量で油圧ポンプの吐出量を制御することで、圧力制御弁から逃がす作動油の流量が少なくなり、エネルギーの損失を低減することができる。さらに、小型の圧力制御弁を用いることで、圧力制御弁の専有空間を小さくして駆動回路のコンパクト化を図ることができるとともに、弁にかかるコストを低減することができる。また、ポンプ吐出路と吐出量制御圧供給路とは絞りを介して連通しているので、油圧ポンプの吐出圧の変化が即時に吐出量制御圧に反映される。よって、油圧ポンプの吐出圧と吐出量制御圧との差圧を一定とするようにロードセンシング制御することで、油圧ポンプの吐出量、ひいては、冷却ファンの回転数を良好な精度で制御することができる。さらに、上述のような効果を得るために複雑な制御を必要とせず仕組みの単純な絞りを回路に設けるだけでよいので、駆動回路の構造が複雑とならない。
【００１１】
前記冷却ファンの駆動回路において、前記圧力制御弁は、可変リリーフ弁であることがよい。これにより、吐出量制御圧を任意に設定することができる。
【００１２】
さらに、前記冷却ファンの駆動回路において、前記可変リリーフ弁は、逆比例リリーフ弁であることがよい。これにより、圧力制御弁を制御するコントローラが故障などにより制御できない状態になったときに吐出量制御圧は最大となって冷却ファンは最大回転数で回転駆動されることとなり、オーバーヒートが発生しない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、分岐路に絞りを設けることによって、絞りの下流側に設ける圧力制御弁を、絞りを設けない場合と比較して小型化でき、小流量でポンプ吐出量を制御することができるので、単純な仕組みで冷却ファンの駆動回路をよりコンパクトに構成することが可能となり、エネルギー損失の低減も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る冷却ファンの駆動回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明に係る冷却ファンの駆動回路は、例えばホイールローダや油圧ショベル等の建設機械を初めとする産業用車両に採用することができる。
【００１６】
図１は冷却ファンの駆動回路図である。冷却ファンの駆動回路は、冷却ファン１２を駆動する油圧モータ１３と、作動油タンク１５から作動油を吸引して吐出する可変容量式の油圧ポンプ５と、油圧ポンプ５から油圧モータ１３へ至る作動油のポンプ吐出路３１と、油圧モータ１３から作動油タンク１５へ至る作動油の戻り路３４とを備えている。このポンプ吐出路３１には、作動油タンク１５へ至る分岐路４１が分岐形成されており、この分岐路４１に絞り５１と圧力制御弁５２とが上流側から順に設けられている。そして、油圧ポンプ５は作動油の吐出量を変化させる吐出量制御部５ａを備えており、この吐出量制御部５ａへ吐出量制御圧を供給する吐出量制御圧供給路４２が、分岐路４１の絞り５１と圧力制御弁５２との間から分岐形成されている。以下、冷却ファンの駆動回路について詳細に説明する。
【００１７】
冷却ファン１２を回転駆動する油圧モータ１３は、油圧ポンプ５から圧油の供給を受けて回転する固定容量式の油圧モータである。油圧ポンプ５と油圧モータ１３との間には、油圧ポンプ５から油圧モータ１３へ至る作動油のポンプ吐出路３１と、油圧モータ１３から作動油タンク１５へ至る作動油の戻り路３４とが、それぞれ管路として形成されている。
【００１８】
本実施の形態に係る油圧ポンプ５は、吐出量制御部５ａとしてレギュレータを備えている。このレギュレータは、油圧ポンプ５の吐出容量をコントロールする制御装置であって、油圧ポンプ５の吐出量を変化させる斜板と連結されたサーボピストンを備え、このサーボピストンに付与される油圧に応じて斜板の傾転角を変化させて、付与された圧力と吐出圧とが一定となるように吐出容量を制御するように構成されている。なお、油圧ポンプ５及びそれが具備する吐出量制御部５ａは、公知の一般的な可変容量式油圧ポンプを油圧ポンプ５として採用することができる。
【００１９】
油圧ポンプ５の吐出量制御部５ａに付与する油圧（吐出量制御圧）を取り出すために、ポンプ吐出路３１の油圧ポンプ５から油圧モータ１３までの間に、作動油タンク１５へ至る分岐路４１が分岐形成されている。分岐路４１は、作動油タンク１５までの間に、絞り５１と圧力制御弁５２とを上流側から順に備えている。そして、分岐路４１の絞り５１と圧力制御弁５２との間に、吐出量制御圧を吐出量制御部５ａへ供給する吐出量制御圧供給路４２が分岐形成されている。なお、分岐路４１及び吐出量制御圧供給路４２はいずれも管路で形成することができ、分岐路４１は油圧ブロックで形成することもできる。
【００２０】
絞り５１は、油圧ポンプ５から吐出された作動油から、油圧ポンプ５の吐出量を制御するために必要な圧力の作動油を取り出すことを目的として設けられている。従って、絞り５１は、吐出量制御部５ａを動作させるために必要最小限の流量で十分であり、ポンプ吐出路３１を形成している管路と比較して十分に小さい径（例えば、φ＝１ｍｍ）にすることができる。
【００２１】
また、圧力制御弁５２は、分岐路４１の絞り５１よりも下流側の油圧、即ち、吐出量制御部５ａへ供給される吐出量制御圧を制御するための弁である。圧力制御弁５２は、流量が一定の固定リリーフ弁であってもよいが、可変リリーフ弁であることが、吐出量制御圧を任意に設定することができるので望ましい。本実施の形態では、圧力制御弁５２として、後述するコントローラ１７により弁開度が制御される電磁式比例弁を用いている。なお、この電磁式比例弁は、電流が流れないときに最大圧に設定される逆比例弁であることがより望ましい。これにより、万が一コントローラ１７が故障して圧力制御弁５２が制御不能となったとしても、吐出量制御部５ａへ最大の吐出量制御圧が供給されるので、油圧モータ１３は最大回転数で回転し続けることとなる。即ち、コントローラ１７の故障時にも冷却ファン１２は最大回転数で回転し続けるので、オーバーヒートを発生させずにホイールローダ等の本実施の形態に係る冷却ファンの駆動回路が適用された産業用車両は作業を継続することができる。
【００２２】
上述の通り油圧ポンプ５の吐出量制御圧を制御する圧力制御弁５２は、絞り５１を設けない場合と比較して小流量で圧力制御が可能となり小型の弁を採用することができる。このように小流量で圧力を制御することで、圧力制御弁５２から作動油タンク１５へ逃がす作動油の流量が少なくなり、エネルギーの損失を低減することができる。そして、小型の圧力制御弁５２を採用することで、圧力制御弁５２の専有空間を小さくして回路のコンパクト化を図ることができるとともに、弁にかかるコストを低減することができる。さらに、複雑な制御を必要としない絞り５１を設けるだけでよいので、駆動回路の構造は単純であってコストを抑えることができる。
【００２３】
圧力制御弁５２の弁開度を制御するコントローラ１７には、温度検出手段２３が接続されている。温度検出手段２３は、エンジンの冷却水の温度、作動油の温度、トルクコンバータ油の温度などを検出してその検出信号をコントローラ１７へ出力するように構成されている。そして、コントローラ１７は温度検出手段２３からの入力信号に基づいて、油圧モータ１３の駆動制御を行うべく圧力制御弁５２に対して制御信号を出力するように構成されている。
【００２４】
上述のコントローラ１７の制御と並行して、油圧ポンプ５では吐出量制御部５ａによるロードセンシング制御が行われている。このロードセンシング制御では、油圧ポンプ５の吐出圧と吐出量制御圧との差圧が一定となるように油圧ポンプ５の吐出量が制御される。この駆動回路では、ポンプ吐出路３１と吐出量制御圧供給路４２とが連通しているので、絞り５１を通過することで多少のタイムラグが発生するものの、吐出量制御圧に応じて油圧ポンプ５の吐出量が即時に変化するため、精度の良いロードセンシング制御を行うことが可能であり、冷却ファン１２の回転数を精度良く制御することができる。
【００２５】
ここで、冷却ファン１２の駆動回路の動作について説明する。コントローラ１７は、温度検出手段２３からの検出信号を受けて、検出された温度（冷却水の温度、作動油の温度、トルクコンバータ油の温度、エアコン用冷媒圧、アクスル油の温度、及びエアクーラーの温度のうち少なくとも一つ以上の温度）に基づいてこれに適した冷却ファン１２の回転数を決定し、この回転数に対応する吐出量制御圧となる制御電流値を求め、これを圧力制御弁５２へ出力する。このようにして、温度検出手段２３で検出された温度が高温になるほど高速回転するように回転数が変化する冷却ファン１２によって、冷却風がラジエータ１０及びオイルクーラー１１へ供給される。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、ホイールローダなどの建設機械に限定されず、エンジンを搭載し、このエンジンの動力を受けて回転する油圧ポンプからの圧油で作動する油圧モータで回転駆動される冷却ファンを備えた他の産業用車両にも広く適用することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１０  ラジエータ
１１  オイルクーラー
１２  冷却ファン
１３  油圧モータ
１５  作動油タンク
１７  コントローラ
１８  リリーフ弁
２３  温度検出手段
３１  ポンプ吐出路
３４  戻り路
３５  リリーフ路
４１  分岐路
４２  油路
５１  絞り
５２  圧力制御弁
【図１】
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