(57)【要約】【課題】外気温度が極めて低い寒冷地等においても、冷却装置の冷却器を効率良く冷却でき、しかもエンジンのエネルギーを回収して、作動油の保温を行い、効率向上を達成して、走行や作業機による作業を安定して行うことができる建設機械を提供する。【解決手段】冷却ファン１２は、その冷却風を冷却器に供給してこの冷却器を冷却した後、その冷却風を外部へ排出する正回転と、その冷却風を上記冷却器を通過させて温風として、この温風をエンジン７側に送る暖気運転となる逆回転との切換えが可能である。正回転及び逆回転において、少なくとも冷却器を流れる冷却水等の流体の温度に応じて冷却ファン１２の回転数を制御して、冷却器の冷却高効率化運転となる負荷連動運転を行う。【選択図】      図１
2004197681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの冷却水等の流体を冷却するラジエータ等の冷却器と、冷却ファンとを有する冷却装置を備えた建設機械であって、上記冷却ファンは、その冷却風を上記冷却器に供給してこの冷却器を冷却した後、その冷却風を外部へ排出する正回転と、その冷却風を上記冷却器を通過させて温風として、この温風を上記エンジン側に送る暖気運転となる逆回転との切換えが可能であり、上記正回転及び逆回転において、少なくとも上記冷却器を流れる冷却水等の流体の温度に応じて上記冷却ファンの回転数を制御して、冷却器の冷却高効率化運転となる負荷連動運転を行うことを特徴とする建設機械。
【請求項２】
上記冷却ファンを駆動する油圧モータと、この油圧モータの回転数を制御可能な可変容量型油圧ポンプとを有し、この可変容量型油圧ポンプが上記エンジンの駆動にて駆動されるファン駆動回路を備え、少なくとも上記冷却器を流れる冷却水等の流体の温度に応じて上記可変容量型油圧ポンプの吐出容量を決定し、この吐出容量により上記冷却ファンの回転数を制御することを特徴とする請求項１の建設機械。
【請求項３】
上記冷却ファンの逆回転に、ファン回転数を最大回転数として、上記冷却器に付着したごみ等を吹き飛ばす清掃モードを有していることを特徴とする請求項１又は請求項２の建設機械。
【請求項４】
上記冷却ファンの正回転と逆回転との切換えを行う切換手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの建設機械。
【請求項５】
エンジン回転中における上記冷却ファンの正回転と逆回転との切換えを不能とする切換禁止手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかの建設機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ブルドーザ、油圧ショベル、ホイールローダ等の建設機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記建設機械には、一般に、エンジンの冷却水を冷却するラジエータと、油圧装置の作動油を冷却するオイルクーラと、これらに冷却風を供給する冷却ファン等を有する冷却装置が搭載されている。そして、冷却装置としては、その冷却ファンの正回転と逆回転との切換えが可能なものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１に記載の冷却装置は、図１３に示すような回路図で示されるように構成される。すなわち、エンジン５１に対してラジエータ５２及びオイルクーラ５３を別置きで配置し、これらを冷却ファン５４によって冷却する。また、冷却ファン５４はファン駆動回路５８にて回転駆動される。ファン駆動回路５８は、エンジン５１により駆動される油圧ポンプ５５と、この油圧ポンプ５５から供給される作動油により作動される油圧モータ５６と、油圧ポンプ５５と油圧モータ５６との間に介設される電磁切換弁５７等を備える。すなわち、エンジン５１の駆動により、油圧ポンプ５５から吐出された圧油が上記電磁切換弁５７を介して油圧モータ５６に供給される。この際、冷却ファン５４は、電磁切換弁５７の切換にて制御される油圧モータ５６によって、正回転又は逆回転に駆動される。また、電磁切換弁５７を中立状態とすることによって、冷却ファン５４の回転を停止させることができる。
【０００４】
そして、冷却ファン５４を正回転させれば、冷却ファン５４からの冷却風が図１３の矢印Ｘの方向に吹き出すことになる。このため、この正回転では、この冷却風をオイルクーラ５３及びラジエータ５２に送って、作動油及び冷却水を冷却することができる。しかしながら、エンジン始動時において、冷却水及び作動油の温度が機械稼動に適した温度（暖気温度）に達していなければ、冷却ファン５４は停止状態が維持される。そして、エンジン５１が始動して冷却水温度が所定温度に上昇したが、作動油が所定温度に上昇していない場合に、冷却ファン５４を逆回転させることにより、冷却ファン５４にて上記矢印Ｘと反対方向に冷却風を吸い込んで、この冷却風をラジエータ５２を通過させることによって、温風としてこの温風でオイルクーラ５３内の作動油を暖める暖気運転を行う。そして、冷却水及び作動油の温度が暖気温度に達すれば、この暖気運転を停止して、冷却ファン５４を正回転に戻して、冷却水及び作動油を冷却する通常運転を行う。
【０００５】
しかしながら、上記図１３に示す冷却装置では、油圧ポンプ５５はエンジン５１の駆動にて駆動され、この油圧ポンプ５５から吐出された圧油が電磁切換弁５７を介して油圧モータ５６に供給されるので、エンジン５１の回転数の変動に伴って、冷却ファン５４のファン回転数が変動する。すなわち、エンジン負荷が大きくなってエンジン回転数が低下すれば、ファン回転数が低下して、冷却能力が低下する。また、エンジン負荷が小さくなってエンジン回転数が上昇すれば、ファン回転数が上昇して、過冷却となる。そこで、近年では、冷却不足や過冷却を防止するために、冷却ファンの回転数を冷却水温度及び作動油温度に応じた回転数とするものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
すなわち、特許文献２に記載のものでは、エンジンの回転数の変化に関わらず、冷却水温度及び作動油温度等に応じて冷却ファンの回転数を制御するものである。このため、エンジンに負荷変動があってその回転数が変動しても、冷却ファンは冷却水温度及び作動油温度等に応じて一定の回転数に制御することができ、冷却能力の低下や、過冷却による不必要なエネルギーの消費をなくすことができる。
【０００７】
また、上記特許文献１及び特許文献２に記載のもの等においては、オイルクーラ５３及びラジエータ５２にはごみ等が付着することがあるが、上記冷却ファン５４を正回転させれば、冷却ファン５４からの冷却風を図１３の矢印Ｘの方向に吹き出して、オイルクーラ５３及びラジエータ５２に付着しているごみ等のうち、反冷却ファン側のごみ等は吹き飛ばすことができる。この場合、冷却ファン側のごみ等は吹き飛ばすことは困難である。そこで、冷却ファン５４を逆回転させることにより、上記矢印Ｘと反対方向に冷却風を吸い込んで、この冷却風をラジエータ５２及びオイルクーラ５３を通過させ、これによって、ラジエータ５２及びオイルクーラ５３に付着しているごみ等のうち、正回転において吹き飛ばされないものを、この逆回転により吹き飛ばすようにしている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−６８１４２号公報（第３−第４頁、図１）
【特許文献２】
特開２００１−１８２５３５号公報（第４−第７頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記特許文献１に記載のものでは、冷却水及び作動油の温度が機械稼動に適した暖気温度に達すれば、暖気運転を解除して、通常の運転に戻る。すなわち、冷却ファンを正回転に戻し、冷却水及び作動油を冷却することになる。また、特許文献２に記載のものでも、同様に暖気運転が可能であると思われるが、この場合も、冷却水及び作動油の温度が機械稼動に適した暖気温度に達すれば、暖気運転を解除して、通常の運転に戻ることになる。このため、この特許文献１及び特許文献２に記載のものを、外気温度が極めて低い寒冷地等において使用すれば、走行中や作業機による作業中に、極めて低い外気温度に加え冷却ファンによる冷却風による冷却作用にて、冷却水及び作動油が冷却される。この際、エンジンの温度は比較的高温に保たれるので、冷却ファンを正回転させることによってこの冷却水を冷却する必要がある。しかしながら、作動油は、作動油タンクや動力伝達系が低温外気にさらされているので、その温度上昇は少なくなり、冷却ファンを正回転し続ければ、逆に作動油の温度が低下することにもなって、作動油粘性の増加により機械の効率が低下する。
【００１０】
この発明は上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、外気温度が極めて低い寒冷地等においても、冷却装置の冷却器を効率良く冷却でき、しかもエンジンのエネルギーを回収して、作動油の保温を行い、効率向上を達成して、走行や作業機による作業を安定して行うことができる建設機械を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び効果】
そこで請求項１の建設機械は、エンジンの冷却水等の流体を冷却するラジエータ等の冷却器と、冷却ファンとを有する冷却装置を備えた建設機械であって、上記冷却ファンは、その冷却風を上記冷却器に供給してこの冷却器を冷却した後、その冷却風を外部へ排出する正回転と、その冷却風を上記冷却器を通過させて温風として、この温風を上記エンジン側に送る暖気運転となる逆回転との切換えが可能であり、上記正回転及び逆回転において、少なくとも上記冷却器を流れる冷却水等の流体の温度に応じて上記冷却ファンの回転数を制御して、冷却器の冷却高効率化運転となる負荷連動運転を行うことを特徴としている。
【００１２】
上記請求項１の建設機械によれば、正回転及び逆回転において、少なくとも冷却器を流れる冷却水等の流体の温度に応じて冷却ファンの回転数を制御して、冷却器の冷却高効率化運転となる負荷連動運転を行うので、冷却器の冷却能力の低下や、過冷却による不必要なエネルギーの消費をなくすことができる。さらに、暖気運転を行いつつ、この建設機械の走行や作業機による作業を行うことができる。このため、外気温度が極めて低い寒冷地等において、この建設機械を使用すれば、暖気運転を行うことによって、エンジン側に温風を送って、オイルクーラの作動油を暖め、次にエンジンを通過することによって、エンジンのエネルギーを回収して、さらにこの温風が暖められ、その温風にて、動力伝達系や作動機駆動回路を循環する作動油、さらには作動油タンク内の作動油を暖めることができる。これによって、正回転時に比べて効率向上を達成でき、外気温度が極めて低い寒冷地等においても、走行や作業機による作業を安定して行うことができる。
【００１３】
請求項２の建設機械は、上記冷却ファンを駆動する油圧モータと、この油圧モータの回転数を制御可能な可変容量型油圧ポンプとを有し、この可変容量型油圧ポンプが上記エンジンの駆動にて駆動されるファン駆動回路を備え、少なくとも上記冷却器を流れる冷却水等の流体の温度に応じて上記可変容量型油圧ポンプの吐出容量を決定し、この吐出容量により上記冷却ファンの回転数を制御することを特徴としている。
【００１４】
上記請求項２の建設機械によれば、上記冷却器を流れる冷却水等の流体の温度等に応じて可変容量型油圧ポンプの吐出容量を決定し、この吐出容量により冷却ファンの回転数を制御するので、冷却ファンの回転制御を高精度に行うことができ、冷却器の冷却高効率化運転となる負荷連動運転の信頼性を向上させることができる。
【００１５】
請求項３の建設機械は、上記冷却ファンの逆回転に、ファン回転数を最大回転数として、上記冷却器に付着したごみ等を吹き飛ばす清掃モードを有していることを特徴としている。
【００１６】
上記請求項３の建設機械によれば、冷却ファンを逆回転させる場合、暖気運転モードと、清掃モードとの２つのモードがあり、これを使い分けることによって、使用上の利便性の向上を図ることができる。しかも、この清掃モードのファン回転数が最大回転数であるので、ごみ吹き飛ばし性に優れ、冷却器に付着するごみ等を確実に除去することができる。
【００１７】
請求項４の建設機械は、上記冷却ファンの正回転と逆回転との切換えを行う切換手段を備えたことを特徴としている。
【００１８】
上記請求項４の建設機械によれば、切換手段にて冷却ファンの正回転と逆回転との切換えを行うことができるので、この切換を簡単かつ確実に行うことができ、切換操作性の向上を図ることができる。
【００１９】
請求項４の建設機は、エンジン回転中における上記冷却ファンの正回転と逆回転との切換えを不能とする切換禁止手段を備えたことを特徴としている。
【００２０】
上記請求項５の建設機械によれば、切換禁止手段にて、エンジン回転中における冷却ファンの正回転と逆回転との切換えを不能とするので、冷却ファンのショック等を防止でき、特に、冷却ファンのファン駆動回路が油圧回路であれば、切換えによる油圧回路内のピーク圧の発生を回避することができ、油圧機器等の故障を防止して、ファン駆動の信頼性を向上することができる。また、エンジン回転中のファン停止がなくなるので、冷却ファンのファン駆動回路等が故障したとのオペレータ等の不安感がなくなって、オペレータ等に対する冷却ファンの作動信頼感を確保することができる。さらに、停止後の突然の予期しない回転がなく、安全性に優れたものとなって、予期しないファン回転のための防護対策を必要とせず、コスト高を招くことがない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の建設機械の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図５は建設機械の一例としてのブルドーザの簡略図を示し、下部走行体１と、この下部走行体１の上部に配設される車体２とを備える。また、車体２の後部には運転室３が設けられ、車体２の前方には作業機４（この場合、ブレード５）が設けられている。そして、車体２の前部にはエンジンルーム６が設けられ、このエンジンルーム６に、図２に示すように、エンジン７、及び冷却装置８が搭載されている。上記冷却装置８は、エンジン７の冷却水を冷却する冷却器であるラジエータ１０と、後述する動力伝達系Ｐ及び作業機用の作動油を冷却する冷却器であるオイルクーラ１１と、ラジエータ１０とオイルクーラ１１とに冷却風を送る冷却ファン１２とを備える。
【００２２】
また、図２に示すように、動力伝達系Ｐは、ＨＳＳ（ハイドロスティックステアリングシステム）ポンプ１３と、トルクコンバータ１４と、ファンポンプ１５と、トランスミッション１６と、ＨＳＳモータ１７等から構成される。すなわち、エンジン７で発生した動力はダンパ１８によってねじり振動を緩和されて、ユニバーサルジョイント１９を介してトルクコンバータ１４に伝達される。また、エンジン７からの動力は負荷の変動に応じて、トルクコンバータ１４によりオイル（作動油）を介して、トランスミッション入力シャフト（タービンシャフト）に伝達される。そして、トランスミッション１６は動力をそのベベルピニオンからベベルギアー２０に伝達する。このベベルギアー２０から横軸に伝わった動力は、ＨＳＳユニット２１に伝達される。また、ＰＴＯ２２により駆動されるＨＳＳポンプ１３は吐出油（作動油）によりＨＳＳモータ１７を回転する。ＨＳＳユニット２１の左右一対の遊星歯車部の回転をＨＳＳモータ１７によって制御し、左右の回転数に差を生じさせることにより旋回方向を操作する。そして、ＨＳＳユニット２１のブレーキ２３を出た動力はファイナルドライブ２４へ伝達される。ファイナルドライブ２４はスプロケットを回転させ、トラックシュ２５を駆動させて、この車両（建設機械）を走行させる。また、ＰＴＯ２２により駆動されるファンポンプ１５の吐出油によりファンモータ２６を回転する。
【００２３】
図１に示すように、上記冷却装置８は、冷却ファン１２を回転駆動させるためのファン駆動回路９を含む。ファン駆動回路９は、エンジン７により駆動される上記油圧ポンプ（ファンポンプ）１５と、この油圧ポンプ１５から供給される作動油により作動される上記油圧モータ（ファンモータ）２６と、油圧ポンプ１５と油圧モータ２６との間に介設される電磁切換弁２７等を備える。すなわち、エンジン７の駆動により、可変容量型の油圧ポンプ１５が駆動し、この油圧ポンプ１５から吐出された圧油が管路２８を経由して電磁切換弁２７の入力ポートに流入し、この電磁切換弁２７から油圧モータ２６に供給される。油圧モータ２６からの戻り油は、電磁切換弁２７、管路２９を経由してオイルクーラ１１に入り、このオイルクーラ１１で冷却されて管路３１を通って作動油タンク３２に戻る。なお、管路２８、２９の間には、油圧ポンプ１５及び油圧モータ２６の停止時に慣性で回転する油圧モータ２６の油を循環させるチェック弁３３が接続されている。また、油圧モータ２６の出力軸には冷却ファン１２が取付けられ、この油圧モータ２６の出力軸２６の駆動で冷却ファン１２が回転する。
【００２４】
そして、作動油タンク３２には、作動油の温度を検出する作動油温度センサ３４が設けられ、その検出値がコントローラ３５に入力される。油圧ポンプ１５は、サーボ弁１５ｂの作動により出力容量が制御されて吐出量を変化させる。この吐出量により、冷却ファン１２の回転数が制御される。電磁比例弁１５ｃは、コントローラ３５からの指令電流値に応じたパイロット圧をサーボ弁１５ｂに出力し、サーボ弁１５ｂはこのパイロット圧に基づいて油圧ポンプ１５の傾転角を制御する。そして、上記電磁切換弁２７は２位置弁であり、コントローラ３５からの電流指令信号によりＡ位置、Ｂ位置に切換って出力流量及びその方向を制御し、これによって、冷却ファン１２の回転方向を制御している。
【００２５】
また、作業機４は図示省略の作動機駆動用回路にて作動する。作動機駆動用回路は、エンジン７の駆動にて駆動する可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプからの圧油がコントロールバルブを介して供給される油圧シリンダ等を備える。すなわち、油圧ポンプから吐出した圧油がコントロールバルブを介して油圧シリンダに供給され、この油圧シリンダの伸縮により、作業機４が作動する。また、油圧シリンダからの戻り油は、上記コントロールバルブ等を介してオイルクーラ１１に入り、このオイルクーラ１１で冷却されて管路３１を通って作動油タンク３２に戻る。
【００２６】
エンジン７の水ポンプ７ａから流出した冷却水は、往路３６ａと通ってラジエータ１０に入り、このラジエータ１０で冷却され、復路３６ｂを通ってエンジン７のウォータジャケット７ｂに戻る。そして、ラジエータ１０の往路３６ａには、冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ３８が設けられ、エンジン７には、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ３９が設けられている。そして、冷却水温度センサ３８にて検出された冷却水温度、及びエンジン回転数センサ３９にて検出されたエンジン回転数等は上記コントローラ３５に入力される。
【００２７】
ところで、上記コントローラ３５は、マイクロコンピュータや数値演算プロセッサ等の演算処理装置を主体にして構成されており、後述する各種のデータを記憶する記憶部を有している。また、このコントローラ３５には、冷却ファン１２の回転方向を切換えるための手動式切換スイッチ４０が設けられ、この切換スイッチ４０を操作して、正回転と、逆回転と、逆回転であって、ファン回転数を最大回転数とする清掃モードとの切換を行うことができる。すなわち、切換スイッチ４０とコントローラ３５と電磁切換弁２７等にて、冷却ファンの正回転と逆回転との切換えを行う切換手段４２を構成している。なお、手動式切換スイッチ４０としては、押し釦式やダイヤル式等の種々の方式を使用することができる。また、この切換スイッチ４０が配置される操作パネル４１（図１参照）は運転室３に設けられ、この運転室３内のオペレータの切換スイッチ操作を可能としている。
【００２８】
そして、コントローラ３５の記憶部には、冷却水温度Ｔｗに基づく目標ファン回転数Ｎｗ、作動油温度Ｔｏに基づく目標ファン回転数Ｎｏ、エンジン回転数Ｅに基づく上限目標ファン回転数Ｎｅ等が記憶されている。冷却水温度Ｔｗに基づく目標ファン回転数Ｎｗは、図７に示すような冷却水温度Ｔｗと目標ファン回転数Ｎｗとの関係を示すグラフから設定でき、作動油温度Ｔｏに基づく目標ファン回転数Ｎｏは、図８に示すような作動油温度Ｔｏと目標ファン回転数Ｎｏとの関係を示すグラフから設定でき、エンジン回転数Ｅに基づく上限目標ファン回転数Ｎｅは、図９に示すようなエンジン回転数Ｅと上限目標ファン回転数Ｎｅとの関係を示すグラフから設定できる。なお、これらのグラフは実験等にて作成される。
【００２９】
また、図１０は、冷却水温度Ｔｗ及び作動油温度Ｔｏが所定低温度Ｔｃ以下の時の目標ファン回転数Ｎｃを示し、図１１は、目標ファン回転数Ｎに対する目標ポンプ容量Ｄｐと電磁比例弁１５ｃへの指令電流値Ｉとの関係を示している。そして、これら図１０と図１１のこれらのデータも、実験等にて作成されてコントローラ３５の記憶部に記憶されている。
【００３０】
ところで、上記建設機械によれば、冷却ファン１２を正回転させれば、冷却ファン１２からの冷却風が、図１の矢印Ｘの方向に吹き出してエンジルーム６から外部へ排出される。このため、この正回転では、この冷却風をオイルクーラ１１及びラジエータ１０に送って、作動油及び冷却水を冷却することができる。そして、外気温度が低い場合には、冷却ファン１２を逆回転させることにより、冷却ファン１２にて上記矢印Ｘと反対方向に冷却風を吸い込んで、この冷却風をラジエータ１０を通過させることによって、温風としてこの温風でオイルクーラ１１内の作動油を暖める暖気運転を行う。この暖気運転を行うことによって、エンジン７側に温風を送って、オイルクーラ１１の作動油を暖め、次にエンジン７を通過することによって、エンジン７のエネルギーを回収して、さらにこの温風が暖められ、その温風にて、動力伝達系Ｐや作動機駆動回路を循環する作動油、さらには作動油タンク３２内の作動油を暖めることができる。しかも、温風が運転室３にも送られることになって、運転室３をわずかながら暖めることができる。
【００３１】
また、冷却ファン１２は正回転させても逆回転（清掃モードを省く逆回転）させても、上記冷却器を流れる冷却水等の流体の温度に応じて上記冷却ファン１２の回転数を制御して、冷却器の冷却高効率化運転となる負荷連動運転を行うようにしている。この場合、エンジン回転中における上記冷却ファン１２の正回転と逆回転との切換えを不能とする切換禁止手段４３を備えている。そして、この切換禁止手段４３は上記コントローラ３５にて構成している。
【００３２】
すなわち、図３に示すように、上記切換スイッチ４０を操作して、モード（正回転モード、逆回転モード）を選択すれば、その切換信号がコントローラ３５に入力され、ファンモータ（油圧モータ）２６に対しては電磁切換弁２７の切換えに応じてファン回転方向が制御され、ファンポンプ（油圧ポンプ）１５に対してはファン回転数が制御される。この際、図４に示すように、エンジン回転中であれば、上記切換スイッチ４０を操作して、ファン回転方向を変更しようとしても変更することができない。
【００３３】
例えば、切換スイッチ（モード選択スイッチ）４０を操作した場合、コントローラ３５では、スイッチ状態の認識を行って、ステップＳ２１で現在の回転方向に対して回転方向がかわるか否かの判断を行う。そして、ステップＳ２１で回転方向が変わらないならば、ステップＳ２２へ移行してそのままの状態を維持させる信号をファン駆動回路９に送信し、ステップＳ２１で回転方向が変わるものであれば、ステップＳ２３へ移行して、エンジン７が回転中か否かを判断する。ステップＳ２３でエンジン７が回転中であれば、ステップＳ２４へ移行して反転不能（切換不能）とする。また、ステップＳ２３でエンジン７が回転中でなければ、つまり停止していれば、ステップＳ２５へ移行して、上記切換スイッチ４０の切換えに応じて切換えを行う信号をファン駆動回路９に送信する。そして、ステップＳ２４で反転不能とした後は、ステップＳ２６及びステップＳ２７へ移行する。ステップＳ２６では、ステップＳ２２と同様、そのままの状態を維持させる信号をファン駆動回路９に送信し、ステップＳ２７では、図１に示すように、操作パネル４１の設けられるランプ４５を点灯することによって、切換不能である旨をオペレータに知らせる。すなわち、ランプ４５が切換不能である旨を表示する表示手段４６を構成することになる。
【００３４】
次に、図６等を使用して正回転時と逆回転（清掃モードを省く逆回転）時における負荷連動運転を説明する。まず、ステップＳ１のように、冷却水温度センサ３８により検出した冷却水温度Ｔｗに対応する目標ファン回転数Ｎｗを上記図７に示すグラフのテーブル等から求める。また、ステップＳ２のように、作動温度センサ３４により検出した作動油温度Ｔｏに対応する目標ファン回転数Ｎｏを上記図８に示すグラフのテーブル等から求める。次にステップＳ３へ移行して、冷却水温度Ｔｗに対応する目標ファン回転数Ｎｗと、作動油温度Ｔｏに対応する目標ファン回転数Ｎｏとを比較して、大きい方を選択する。これは、冷却水温度Ｔｗ及び作動油温度Ｔｏが共に所定値以下の温度となるようなファン回転数を設定するためである。
【００３５】
その後は、ステップＳ４へ移行して、エンジン回転数センサ３９により検出したエンジン回転数Ｅに対応する上限目標ファン回転数Ｎｅを図９に示すグラフのテーブル等から選択して、ステップＳ５で、エンジン回転数Ｅに対応する目標ファン回転数Ｎｅと、上記ステップＳ３で選択した目標ファン回転数とを比較して、小さい方を選択する。そして、ステップＳ６で、冷却水温度Ｔｗと作動油温度Ｔｏとが所定温度以下の場合に対する目標ファン回転数Ｎｃを図１０に示すグラフのテーブル等から選択して、ステップＳ７で、ステップＳ６で選択した目標ファン回転数と、ステップＳ５で選択した目標ファン回転数とを比較して、大きい方を選択する。これを最終の目標ファン回転数として選択することになる。
【００３６】
次に、ステップＳ８で、ステップＳ７において選択した目標ファン回転数に対する目標ポンプ容量Ｄｐを求める。この場合、この目標ポンプ容量Ｄｐは、次の数１の数式から求めることができる。
【００３７】
【数１】
2004197681.tif 000003
【００３８】
そして、ステップＳ９で、数１にて求めた目標ポンプ容量Ｄｐに対応した電磁比例弁１５ｃへの指令電流値Ｉ１を図１１に示すグラフのテーブル等に基づいて求める。ステップＳ１０で、ステップＳ９で求めた指令電流値Ｉ１をコントローラ３５から電磁比例弁１５ｃに出力する。これにより、冷却ファン１２の回転数は、冷却水温度Ｔｗ、作動油温度Ｔｏ、及びエンジン回転数に応じて各目標ファン回転数Ｎｗ、Ｎｏ、Ｎｅ、Ｎｃのいずれかの回転数に制御される。
【００３９】
ところで、図７に示すように、冷却水温度Ｔｗに対する回転数Ｎｗは所定の水温制御範囲（例えば、８０℃から１００℃）において、０から最大回転数Ｎｍａｘまで略線形に増加しており、また、図８に示すように、作動油温度Ｔｏに対する回転数Ｎｏは所定の油温制御範囲（例えば、８０℃から１１０℃）において、０から最大回転数Ｎｍａｘまで略線形に増加しており、さらに、図９に示すように、エンジン回転数Ｅに対応する目標ファン回転数Ｎｅは、所定回転数（例えば、１５００ｒｐｍ）までは最大回転数Ｎｍａｘに向けて略線形に増加し、所定回転数以上では最大回転数Ｎｍａｘで制限される。
【００４０】
従って、冷却水温度Ｔｗ及び作動油温度Ｔｏがそれぞれ所定の水温制御範囲（例えば、８０℃から１００℃）及び油温制御範囲（例えば、８０℃から１１０℃）内の値のときに、所定エンジン回転数以上になると、ファン回転数は、エンジン回転数から求まる上限目標ファン回転数Ｎｅよりも小さい値となるように選択される。この際、冷却水温度Ｔｗ又は作動油温度Ｔｏのいずれか大きいほうが、所定低温度Ｔｃ（例えば、８０℃）未満である場合に対する目標ファン回転数Ｎｃ（例えば、１０ｒｐｍ）よりも大きいので、この大きい方の回転数が選択される。このため、所定エンジン回転数以上のときの目標ファン回転数Ｎの上限値は、図１２に示すような冷却水温度Ｔｗに応じた目標ファン回転数Ｎｗ、あるいは、作動油温度Ｔｏに応じた目標ファン回転数Ｎｏにそれぞれ設定される。なお、所定エンジン回転数未満のときには、エンジン回転数Ｅから求まる目標ファン回転数Ｎｅのほうが、ステップＳ３で選択された回転数よりも小さいので、この目標ファン回転数Ｎｅが設定される。
【００４１】
また、冷却水温度Ｔｗ及び作動油温度Ｔｏが徐々に上昇した場合、上記ステップＳ３にて選択された目標ファン回転数Ｎｗ又は目標ファン回転数Ｎｏが最大目標ファン回転数（例えば、９８８ｒｐｍ）になっても、所定のエンジン回転数Ｅｓ以上ではこの最大目標ファン回転数よりも上限目標ファン回転数Ｎｅが小さくなるように設定されている。したがって、冷却水温度Ｔｗ又は作動油温度Ｔｏが所定最高温度に達し、かつエンジン７が所定のエンジン回転数Ｅｓ以上のときには、目標ファン回転数Ｎは上限目標ファン回転数に設定される。すなわち、冷却水温度Ｔｗをパラメータとすると、冷却水温度Ｔｗ又は作動油温度Ｔｏが所定の最高温度に達するまでは、目標ファン回転数は図１２に示すように、冷却水温度Ｔｗ又は作動油温度Ｔｏに応じた目標ファン回転数に制限され、冷却水温度Ｔｗ又は作動油温度Ｔｏが所定の最高温度に達したら、所定のエンジン回転数Ｅｓ以上では上限目標ファン回転数Ｎｅに制限される。なお、作動油温度Ｔｏをパラメータとしても、ファン回転数はこのように制限される。
【００４２】
このように、負荷連動運転を行えば、ファン回転数Ｎは、エンジン回転数Ｅの変化にかかわらず、冷却水温度Ｔｗ又は作動油温度Ｔｏに応じて所定の回転数以下に制御されるので、エンジン負荷が大きくなりエンジン回転数Ｅが低下しても、またエンジン負荷が小さくなりエンジン回転数Ｅが上昇しても、ファン回転数Ｎはほぼ一定に制御される。これによって、冷却器の冷却能力の低下や、逆に過冷却による不必要なエネルギーの消費がなく、効率的な冷却が可能となる。また、過剰な高速でのファン回転が無くなって、冷却ファン１２の騒音低減を達成できると共に、ファン駆動エネルギーの増大に見合う冷却能力の増加が得られ、冷却器に対して効率的な冷却が可能となる。さらに、冷却ファン１２を必要充分な回転数以上としないので、エンジン負荷を軽減して、作業機４による作業に必要なエンジン出力に余裕を持たせることができる。
【００４３】
そして、冷却水温度Ｔｗ及び作動油温度Ｔｏが所定低温度（例えば、８０℃）以下では、冷却水温度Ｔｗに基づく目標ファン回転数Ｎｗ及び作動油温度Ｔｏに基づく目標ファン回転数Ｎｏが０ｒｐｍに設定されるので、図６のステップＳ７では、低回転の目標ファン回転数Ｎｃが選択される。すなわち、冷却水温度Ｔｗ及び作動油温度Ｔｏが所定低温度以下では、冷却能力の無い程度の回転とされる。
【００４４】
ところで、上記建設機械では、暖気運転を行いつつ、この建設機械の走行や作業機４による作業を行うことができる。このため、外気温度が極めて低い寒冷地等において、この建設機械を使用すれば、暖気運転を行うことによって、エンジン７側に温風を送って、オイルクーラ１１の作動油を暖め、次にエンジン７を通過することによって、エンジン７のエネルギーを回収して、さらにこの温風が暖められ、その温風にて、動力伝達系Ｐや作動機駆動回路を循環する作動油、さらには作動油タンク３２内の作動油を暖めることができる。これによって、正回転時に比べて効率向上を達成でき、外気温度が極めて低い寒冷地等においても、走行や作業機４による作業を安定して行うことができる。しかも、温風が運転室３にも送られることになって、運転室３をわずかながら暖める効果もある。
【００４５】
また、エンジン停止中においては、切換手段４２にて冷却ファン１２の正回転と逆回転との切換えを行うことができるので、この切換えを簡単かつ確実に行うことができ、切換操作性の向上を確保することができる。さらに、切換禁止手段４３にて、エンジン回転中における冷却ファン１２の正回転と逆回転との切換えを不能とするので、冷却ファン１２のショック等を防止でき、特に、冷却ファン１２のファン駆動回路９が油圧回路であるので、切換えによる油圧回路内のピーク圧の発生を回避することができ、油圧機器等の故障を防止して、ファン駆動の信頼性を向上することができる。また、エンジン回転中のファン停止がなくなるので、オペレータ等に対して、冷却ファンのファン駆動回路等が故障したのではないかとの不安感を与えることがなくなって、オペレータ等に対する冷却ファンの作動信頼感を確保することができる。さらに、停止後の突然の予期しないファン回転が規制されるので、安全性に優れたものとなって、予期しないファン回転のための防護対策を必要とせず、コスト高を招くことがない。このように、エンジン回転中のファン停止をなくすことによって、作業上の利便性を多少は犠牲にしながらも、作業信頼感及び安全性を確保した。
【００４６】
さらに、上記建設機械では、使用上の利便性の向上を図るために、手動式切換スイッチ４０を設けているが、この場合、エンジン回転中における冷却ファンの正回転と逆回転との切換えが禁止されており、オペレータが誤操作しても回転方向が切換らないので、安全性の向上を図ることができる。さらに、オペレータ等がエンジン回転中に手動式切換スイッチ４０の切換操作を行ったときには、表示手段４６にて切換不能である旨が表示される。これにより、オペレータ等が現在において、冷却ファン１２の正回転と逆回転との切換えが行えない状態であって、誤操作したと確認することができ、切換らないことによる不安感を確実に回避することができる。
【００４７】
ところで、オイルクーラ１１及びラジエータ１０には、ごみ等が付着するおそれがあるが、上記冷却ファン１２を正回転させれば、冷却ファン１２からの冷却風を図１の矢印Ｘの方向に吹き出して、オイルクーラ１１及びラジエータ１０に付着しているごみ等のうち、反冷却ファン側のごみ等は吹き飛ばすことができる。この場合、冷却ファン側のごみ等は吹き飛ばすことは困難である。そこで、冷却ファン１２を逆回転となる清掃モード（逆回転であって、ファン回転数が最大となるモード）とすれば、上記矢印Ｘと反対方向に冷却風を吸い込んで、この冷却風をラジエータ１０及びオイルクーラ１１を通過させ、これによって、ラジエータ１０及びオイルクーラ１１に付着しているごみ等のうち、正回転において吹き飛ばされないものを、この逆回転により吹き飛ばすことができる。しかも、清掃モードのファン回転数が最大回転数であるので、ごみ吹き飛ばし性に優れ、冷却器に付着するごみ等を確実に除去することができる。これによって、冷却器能力の低下を防止することができる。このように、冷却ファン１２を逆回転させる場合、暖気運転モードと、清掃モードとの２つのモードがあり、これを使い分けることによって、使用上の利便性の向上を図ることができる。
【００４８】
以上にこの発明の建設機械の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、冷却ファン１２の回転数を制御する場合、上記実施の形態では、冷却水温度、及び作動油温度等を使用したが、冷却水温度のみであっても、作動油温度のみであってもよい。また、冷却ファン１２の上限回転数の設定を変更できるようにしてもよい。さらに、冷却ファン１２の回転数制御は、上記実施の形態では、可変容量型油圧ポンプ１５の吐出量を制御することにより行われていたが、定容量型油圧ポンプと、可変容量型油圧モータとを用いてこの可変容量型油圧モータの容量を制御するようにしてもよい。なお、この建設機械としては、ブルドーザ以外のホイールローダや油圧ショベル等の種々の建設機械であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の建設機械の実施形態を示すファン駆動回路図である。
【図２】上記建設機械の簡略図である。
【図３】上記建設機械のファン切換時の制御を示すブロック図である。
【図４】上記建設機械の切換禁止状態の制御を示すフローチャート図である。
【図５】上記建設機械の全体側面図である。
【図６】上記建設機械の制御フローチャート図である。
【図７】冷却水温度と目標ファン回転数との関係図である。
【図８】作動油温度と目標ファン回転数との関係図である。
【図９】エンジン回転数と上限目標ファン回転数との関係図である。
【図１０】冷却水温度及び作動油温度が所定低温度以下の時の目標ファン回転数を示す図である。
【図１１】目標ポンプ容量と電磁比例弁への電流値との関係図である。
【図１２】冷却水温度に対するエンジン回転数とファン回転数との関係図である。
【図１３】従来の建設機械のファン駆動回路図である。
【符号の説明】
７    エンジン
８    冷却装置
１０    ラジエータ
１２    冷却ファン
１５    油圧ポンプ
２６    油圧モータ
４２    切換手段
４３    切換禁止手段
【図１】
2004197681.tif 000004
【図２】
2004197681.tif 000005
【図３】
2004197681.tif 000006
【図４】
2004197681.tif 000007
【図５】
2004197681.tif 000008
【図６】
2004197681.tif 000009
【図７】
2004197681.tif 000010
【図８】
2004197681.tif 000011
【図９】
2004197681.tif 000012
【図１０】
2004197681.tif 000013
【図１１】
2004197681.tif 000014
【図１２】
2004197681.tif 000015
【図１３】
2004197681.tif 000016