(57)【要約】    【課題】無駄なエネルギを消費しない油圧駆動ファンシステムを提供する。    【解決手段】電磁クラッチ２７を介してファン用油圧ポンプ２６の入力軸とエンジン・減速機ユニット１５の出力軸とを接続し、エンジン・減速機ユニット１５からの駆動力がファン用油圧ポンプ２６の入力軸に伝達または遮断されるように構成した。そして、油温センサ３１で検出した作動油の温度、および、水温センサ３０で検出したエンジン冷却水の温度に基づいて、流量制御弁１８ｂおよび電磁クラッチ２７を制御することで、送風ファン１７の回転を制御する。【選択図】図３
2007155092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換機に冷却風を供給する送風ファンと、
前記送風ファンを駆動する油圧モータと、
前記油圧モータに圧油を供給する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプを駆動する動力を発生する動力源と、
前記動力源で発生した動力を前記油圧ポンプに伝達または遮断する動力伝達・遮断手段とを備えることを特徴とする油圧駆動ファンシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の油圧駆動ファンシステムにおいて、
油圧駆動ファンシステムが搭載される装置の状況を検出する検出手段をさらに備え、
前記動力伝達・遮断手段は、前記検出手段で検出された前記装置の状況に応じて前記動力源で発生した動力を前記油圧ポンプに伝達または遮断することを特徴とする油圧駆動ファンシステム。
【請求項３】
請求項２に記載の油圧駆動ファンシステムにおいて、
前記検出手段は、前記被冷却物の温度を検出する温度センサであり、
前記動力伝達・遮断手段は、前記温度センサで検出された前記被冷却物の温度に応じて前記動力源で発生した動力を前記油圧ポンプに伝達または遮断することを特徴とする油圧駆動ファンシステム。
【請求項４】
請求項３に記載の油圧駆動ファンシステムにおいて、
前記被冷却物が複数存在する場合、
前記温度センサは、前記複数の被冷却物のそれぞれの温度を検出し、
前記動力伝達・遮断手段は、前記温度センサで検出された複数の前記被冷却物の温度の内、少なくとも１つの温度があらかじめ定められた所定の温度を超えている場合には、前記動力源で発生した動力を前記油圧ポンプに伝達することを特徴とする油圧駆動ファンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被冷却物を冷却するための油圧駆動ファンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を原動機とする油圧式の作業機械において、油圧駆動送風ファンによって熱交換機に送風して作動油や原動機冷却水を冷却するファンシステムが採用されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１３０１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この油圧駆動ファンシステムでは、流量制御機構によって送風ファンの駆動モータの回転数を制御できる。しかし、ファン駆動用油圧ポンプの入力軸が原動機の出力軸に直接接続されているので、送風ファンを駆動する必要がないときであってもファン駆動用油圧ポンプが駆動されるため、無駄なエネルギが消費される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）  請求項１の発明による油圧駆動ファンシステムは、熱交換機に冷却風を供給する送風ファンと、送風ファンを駆動する油圧モータと、油圧モータに圧油を供給する油圧ポンプと、油圧ポンプを駆動する動力を発生する動力源と、動力源で発生した動力を油圧ポンプに伝達または遮断する動力伝達・遮断手段とを備えることを特徴とする。
（２）  請求項２の発明は、請求項１に記載の油圧駆動ファンシステムにおいて、油圧駆動ファンシステムが搭載される装置の状況を検出する検出手段をさらに備え、動力伝達・遮断手段は、検出手段で検出された装置の状況に応じて動力源で発生した動力を油圧ポンプに伝達または遮断することを特徴とする。
（３）  請求項３の発明は、請求項２に記載の油圧駆動ファンシステムにおいて、検出手段は、被冷却物の温度を検出する温度センサであり、動力伝達・遮断手段は、温度センサで検出された被冷却物の温度に応じて動力源で発生した動力を油圧ポンプに伝達または遮断することを特徴とする。
（４）  請求項４の発明は、請求項３に記載の油圧駆動ファンシステムにおいて、被冷却物が複数存在する場合、温度センサは、複数の被冷却物のそれぞれの温度を検出し、動力伝達・遮断手段は、温度センサで検出された複数の被冷却物の温度の内、少なくとも１つの温度があらかじめ定められた所定の温度を超えている場合には、動力源で発生した動力を油圧ポンプに伝達することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、送風ファンを駆動する油圧モータに油圧ポンプで圧油を供給するように構成するとともに、動力源で発生した動力を動力伝達・遮断手段によって油圧ポンプに伝達または遮断するように構成した。これにより、必要に応じて、油圧ポンプを駆動または停止できるので、油圧ポンプや油圧モータでエネルギが無駄に消費されることを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１〜４を参照して、本発明による油圧駆動ファンシステムを作業機械に適用した一実施の形態を説明する。図１は、作業機械の一例としてのホイールローダの側面図である。ホイールローダ１は、アーム８，バケット７，タイヤ１１等を有する前部車体２と、運転室９，エンジン室１０，タイヤ２０等を有する後部車体３とから構成されている。前部車体２と後部車体３とはセンタピン４により互いに回動自在に連結され、センタピン４の左右側方には両端部が車体２，３にそれぞれ連結された左右一対のステアリングシリンダ（不図示）が設けられている。ステアリングシリンダを伸縮させると後部車体３に対して前部車体２が屈折し、車両を操向できる。
【０００８】
前部車体２は、アームシリンダ６により上下方向に揺動自在に取り付けられたアーム８と、アーム８の先端部分に連結されてバケットシリンダ５により上下方向に回動自在に取り付けられたバケット７とを有する。
【０００９】
図２は、後部車体３のエンジン室１０の内部を示す図である。エンジン室１０にはエンジンと減速機を組み合わせたエンジン・減速機ユニット１５が配設されている。エンジン・減速機ユニット１５の後方には、エンジン冷却水や油圧作動油を冷却するための熱交換器によって構成される熱交換器ユニット１６が車幅方向にわたって配置されている。熱交換器ユニット１６は、エンジン冷却水を冷却するための冷却水用熱交換器１６ａと、作動油を冷却するための作動油用熱交換器１６ｂとを有する。
【００１０】
熱交換器ユニット１６の後方には、熱交換器ユニット１６に冷却風を送風する送風ファン１７と、送風ファン１７を駆動する油圧モータユニット１８とが配設されている。送風ファン１７は、油圧モータユニット１８の出力軸に固定されて、熱交換器ユニット１６の通気面に対向して配置されている。熱交換器ユニット１６と送風ファン１７の間は図示しないシュラウドにより冷却風通路が形成されている。後部車体３の後端部にはカウンタウエイト１９が設けられている。
【００１１】
油圧モータユニット１８の駆動により送風ファン１７が回転すると、図示しない吸気口を介してエンジン室１０内に冷却風が吸い込まれ、熱交換器ユニット１６の内側のフィン部を通過する。熱交換器ユニット１６ではエンジン冷却水や油圧作動油が冷却風と熱交換されて冷却される。熱交換器ユニット１６を通過した冷却風はシュラウドの内側の送風通路を通過し、エンジン室１０の後方に開口された排気口からエンジン室１０の外に排出される。なお、走行風がエンジン室１０内に流入して熱交換器ユニット１６の内側のフィン部を通過するように構成されているため、送風ファン１７が停止していても、ホイールローダ１が走行することで、エンジン冷却水や油圧作動油が冷却される。
【００１２】
図３は、本実施の形態に係る油圧駆動ファンシステムの油圧回路と、バケットシリンダ５およびアームシリンダ６を駆動する作業機用油圧回路とを示す図である。油圧駆動ファンシステムの油圧回路には、ファン用油圧ポンプ２６と、油圧モータユニット１８と、作動油タンク３２とが設けられている。油圧駆動ファンシステムの油圧回路には、この油圧回路の各構成機器を制御するために制御回路２８と、電磁クラッチ２７と、油温センサ３１とが設けられている。作業機用油圧回路には、作業機用油圧ポンプ２５と、コントロールバルブ２９と、作動油用熱交換器１６ｂとが設けられている。
【００１３】
なお、図３には、油圧駆動ファンシステムの油圧回路および作業機用油圧回路に加えて、エンジン・減速機ユニット１５および冷却水用熱交換器１６ａも記載している。エンジン冷却水の流路の途中には、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ３０が設けられている。エンジン冷却水は、エンジン・減速機ユニット１５に設けられた不図示のポンプによって吐出されて、冷却水用熱交換器１６ａへ供給され、送風ファン１７によって送風される冷却風との熱交換によって温度が下げられて、エンジン・減速機ユニット１５へ戻る。
【００１４】
ファン用油圧ポンプ２６の入力軸は、電磁クラッチ２７を介してエンジン・減速機ユニット１５の出力軸に接続されている。電磁クラッチ２７がオンされるとエンジン・減速機ユニット１５からの駆動力がファン用油圧ポンプ２６の入力軸に伝達される。電磁クラッチ２７がオフされるとエンジン・減速機ユニット１５からファン用油圧ポンプ２６の入力軸への駆動力が遮断される。電磁クラッチ２７は、後述するように制御回路２８からの制御信号によってオンオフされる。ファン用油圧ポンプ２６から吐出される圧油は油圧モータユニット１８に供給される。
【００１５】
油圧モータユニット１８は、油圧モータ１８ａと流量制御弁１８ｂとを有している。油圧モータユニット１８の出力軸、すなわち、油圧モータ１８ａの出力軸には、上述のように送風ファン１７が取り付けられている。流量制御弁１８ｂは、制御回路２８からの制御信号によって制御されて油圧モータ１８ａへの圧油供給量を制御する。したがって、油圧モータ１８ａの回転数は制御回路２８からの制御信号によって制御される。
【００１６】
制御回路２８には、作動油の温度を検出する油温センサ３１と、上述した水温センサ３０とが接続されている。制御回路２８は、油温センサ３１で検出した作動油の温度、および、水温センサ３０で検出したエンジン冷却水の温度に基づいて、電磁クラッチ２７をオンまたはオフする指令信号と、流量制御弁１８ｂの流量制御量に関する指令信号とを出力する。制御回路２８による流量制御弁１８ｂおよび電磁クラッチ２７の制御については後述する。
【００１７】
作業機用油圧ポンプ２５の入力軸はエンジン・減速機ユニット１５の出力軸に接続されており、エンジン・減速機ユニット１５からの駆動力が直接作業機用油圧ポンプ２５の入力軸に伝達される。エンジン・減速機ユニット１５により作業機用油圧ポンプ２５が駆動されると、作動油タンク３２の作動油がコントロールバルブ２９へ供給される。コントロールバルブ２９は、不図示の操作レバーがオペレータによって操作されると、その操作量に応じて圧油をバケットシリンダ５やアームシリンダ６へ供給する。
【００１８】
作業機用油圧ポンプ２５から吐出された圧油の一部は、作動油用熱交換器１６ｂに供給される。作動油用熱交換器１６を通過する圧油は、送風ファン１７によって送風される冷却風との熱交換によって温度が下げられて、作動油タンク３２へ戻る。
【００１９】
−−−流量制御弁１８ｂおよび電磁クラッチ２７の制御−−−
制御回路２８は、油温センサ３１で検出した作動油の温度、および、水温センサ３０で検出したエンジン冷却水の温度に基づいて、流量制御弁１８ｂおよび電磁クラッチ２７を次のように制御する。なお、以下に説明する制御内容は、エンジン・減速機ユニット１５のエンジンの駆動中、繰り返して実行される。
【００２０】
制御回路２８は、油温センサ３１で検出した作動油の温度、および、水温センサ３０で検出したエンジン冷却水の温度のうち高い方の温度が検出されるセンサを選択し、その温度（以下、選択センサ検出温度と呼ぶ）をあらかじめ定められたしきい値と比較する。なお、このしきい値は、ホイールローダ１の設計過程で決定されて、工場出荷時に設定される温度である。
【００２１】
選択センサ検出温度がしきい値未満の場合、制御回路２８は、電磁クラッチ２７をオフする信号を出力する。その結果、エンジン・減速機ユニット１５からファン用油圧ポンプ２６の入力軸への駆動力が遮断されるので、ファン用油圧ポンプ２６は駆動されず、油圧モータユニット１８には圧油が供給されない。したがって、選択センサ検出温度がしきい値未満の場合、送風ファン１７は回転駆動されない。
【００２２】
選択センサ検出温度がしきい値以上の場合、制御回路２８は、電磁クラッチ２７をオンする信号を出力する。その結果、エンジン・減速機ユニット１５からファン用油圧ポンプ２６の入力軸へ駆動力が伝達されるので、ファン用油圧ポンプ２６は駆動されて、油圧モータユニット１８に圧油が供給される。また、制御回路２８は、選択センサ検出温度が高いほど油圧モータ１８ａへの圧油供給量を増やすように流量制御弁１８ｂへ指令信号を出力する。したがって、選択センサ検出温度がしきい値以上の場合に送風ファン１７が回転駆動され、送風ファン１７の回転数、すなわち、熱交換器ユニット１６への冷却風の送風量は、熱交換器ユニット１６で熱交換すべき熱負荷に応じて制御される。
【００２３】
上述のように、本発明による油圧駆動ファンシステムでは、ホイールローダ１の稼働状況を熱負荷の点から検出し、検出した熱負荷に応じて流量制御弁１８ｂおよび電磁クラッチ２７を制御することで、送風ファン１７の回転を制御している。
【００２４】
−−−フローチャート−−−
図４は、油圧駆動ファンシステムの上述した制御を実現するためのフローチャートである。この処理は、制御回路２８で実行されるプログラムにより行われる。不図示のエンジンキースイッチがオンされるとこのプログラムが起動される。ステップＳ１において、水温センサ３０で検出したエンジン冷却水の温度を読み込んでステップＳ３に進む。ステップＳ３において、油温センサ３１で検出した作動油の温度を読み込んでステップＳ５へ進む。
【００２５】
ステップＳ５において、ステップＳ１で読み込んだエンジン冷却水の温度と、ステップＳ３で読み込んだ作動油の温度とを比較して、いずれの温度の方が高いかを判断する。ステップＳ５でエンジン冷却水の温度が作動油の温度よりも高いと判断されるとステップＳ７へ進み、エンジン冷却水の温度が規定温度（しきい値）未満であるか否かを判断する。ステップＳ７が肯定判断されるとステップＳ９へ進み、電磁クラッチ２７をオフする信号を出力してリターンする。
【００２６】
ステップＳ７が否定判断されるとステップＳ１１へ進み、電磁クラッチ２７をオンする信号を出力するとともに、選択センサ検出温度に基づいて流量制御弁１８ｂへ指令信号を演算して出力した後、リターンする。
【００２７】
ステップＳ５で作動油の温度がエンジン冷却水の温度よりも高いと判断されるとステップＳ１３へ進み、作動油の温度がしきい値未満であるか否かを判断する。ステップＳ１３が肯定判断されるとステップＳ９へ進む。ステップＳ１３が否定判断されるとステップＳ１１へ進む。
【００２８】
上述した油圧駆動ファンシステムでは、次の作用効果を奏する。
（１）  電磁クラッチ２７を介してファン用油圧ポンプ２６の入力軸とエンジン・減速機ユニット１５の出力軸とを接続し、エンジン・減速機ユニット１５からの駆動力がファン用油圧ポンプ２６の入力軸に伝達または遮断されるように構成した。これにより、必要に応じて、ファン用油圧ポンプ２６を駆動または停止できるので、ファン用油圧ポンプ２６や油圧モータ１８ａでエネルギが無駄に消費されることを防止できる。また、不必要な送風ファン１７の駆動を防止できるので、ファン駆動力によってエネルギが無駄に消費されることを防止できる。
【００２９】
（２）  ホイールローダ１の稼働状況を熱負荷の点から検出し、検出した熱負荷に応じて流量制御弁１８ｂおよび電磁クラッチ２７を制御することで、送風ファン１７の回転を制御しているので、作動油およびエンジン冷却水の温度を適切に管理できる。作業待ち等でエンジンを駆動させたまま待機するような熱負荷が小さい場合や、高速走行による走行風によって作動油およびエンジン冷却水を十分に冷却できる場合には、ファン用油圧ポンプ２６が駆動されず、ファン用油圧ポンプ２６や油圧モータ１８ａでエネルギが消費されない。したがってホイールローダ１の燃費を向上できる。
【００３０】
また、エンジンの暖機運転が必要な状況では、作動油およびエンジン冷却水の温度が低く、ファン用油圧ポンプ２６が駆動されないので、暖機運転の所要時間を短縮できる。一般的に暖機運転時にはエンジン回転数が高いため、燃料消費量も多いが、この暖機運転時にファン用油圧ポンプ２６が駆動されないので、暖機運転時の燃料消費量を大幅に抑制できる。
【００３１】
（３）  選択センサ検出温度がしきい値以上の場合にはファン用油圧ポンプ２６が駆動されるように構成したので、作動油およびエンジン冷却水の温度上昇を適切に抑制できる。
【００３２】
−−−変形例−−−
（１）  上述の説明では、選択センサ検出温度によって送風ファン１７を回転駆動するかしないか、すなわち、電磁クラッチ２７をオンするかオフするかを決定するように構成しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、エンジン始動時には電磁クラッチ２７をオフすることとしてもよい。ホイールローダ１の走行頻度に応じて電磁クラッチ２７をオンまたはオフするようにしてもよい。また、走行用のトルクコンバータの入出力軸回転速度比を検出し、この入出力軸回転速度比に応じて電磁クラッチ２７をオンまたはオフするようにしてもよい。電子制御式燃料噴射装置を搭載したホイールローダ１の場合には燃料噴射量を検出して、エンジン負荷が小さいときには電磁クラッチ２７をオフすることとしてもよい。
【００３３】
（２）  上述の説明では、油圧駆動ファンシステムによってエンジン冷却水や油圧作動油を冷却しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、エンジン冷却水や油圧作動油以外にも、油圧駆動ファンシステムによってトランスミッションの潤滑油やトルクコンバータの潤滑油を冷却するようにしてもよい。
【００３４】
（３）  上述の説明では、選択センサ検出温度がしきい値以上の場合、制御回路２８は、選択センサ検出温度が高いほど油圧モータ１８ａへの圧油供給量を増やすように流量制御弁１８ｂへ指令信号を出力するように構成しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、選択センサ検出温度がしきい値以上の場合、油温センサ３１および水温センサ３０の検出温度に基づいて、少なくともいずれか一方の温度が高くなると油圧モータ１８ａへの圧油供給量を増やすように構成してもよい。
【００３５】
（４）  上述の説明では、電磁クラッチ２７によって、エンジン・減速機ユニット１５からの駆動力をファン用油圧ポンプ２６の入力軸に伝達または遮断しているが、本発明はこれに限定されず、電磁クラッチ２７の代わりに他の動力伝達／遮断装置を用いてもよい。
【００３６】
（５）  上述の説明では、ファン用油圧ポンプ２６の入力軸とエンジン・減速機ユニット１５の出力軸との間に電磁クラッチ２７を配設しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、電磁クラッチを油圧モータユニット１８と送風ファン１７との間に配設することで、不必要な送風ファン１７の駆動を防止するように構成してもよい。
【００３７】
（６）  上述の説明では、電磁クラッチ２７のオンオフによって、送風ファン１７を回転駆動するかしないかを決定するように構成しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、送風ファン１７を回転駆動する必要がない場合には、流量制御弁１８ｂによって油圧モータ１８ａをアンロードするようにしてもよい。また、送風ファン１７を回転駆動する必要がない場合には、バイパス弁によって油圧モータ１８ａに供給される圧油を低圧側に流すことで、油圧モータ１８ａが回転されないように構成してもよい。
【００３８】
（７）  上述の説明では、本発明による油圧駆動ファンシステムをホイールローダに適用しているが、本発明はホイールローダに限らず、エンジン冷却水や油圧作動油を冷却する必要がある、あらゆる作業機械に適用できる。
（８）  上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。
【００３９】
以上の実施の形態およびその変形例において、たとえば、油圧ポンプはファン用油圧ポンプ２６に、動力源はエンジン・減速機ユニット１５に、動力伝達・遮断手段は電磁クラッチ２７にそれぞれ対応する。検出手段は水温センサ３０および油温センサ３１に、温度センサは水温センサ３０および油温センサ３１にそれぞれ対応する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係になんら限定も拘束もされない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明が適用されるホイールローダ１の側面図である。
【図２】後部車体３のエンジン室１０の内部を示す図である。
【図３】油圧駆動ファンシステムの油圧回路、および、バケットシリンダ５およびアームシリンダ６を駆動する作業機用の油圧回路を示す図である。
【図４】油圧駆動ファンシステムの本発明による制御を実現するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１  ホイールローダ                      １５  エンジン・減速機ユニット
１６  熱交換器ユニット                  １６ａ  冷却水用熱交換器
１６ｂ  作動油用熱交換器                １７  送風ファン
１８  油圧モータユニット                １８ａ  油圧モータ
２６  ファン用油圧ポンプ                ２７  電磁クラッチ
２８  制御回路                          ３０  水温センサ
３１  油温センサ
【図１】
2007155092.tif 000003
【図２】
2007155092.tif 000004
【図３】
2007155092.tif 000005
【図４】
2007155092.tif 000006