(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン１で駆動される主油圧ポンプ２と、この主油圧ポンプ２の吐出圧油をアクチュエータ５に供給する操作弁４と、冷却対象物に送風する冷却用ファン７と、この冷却用ファン７を回転する第１油圧回転機械８と、冷却用ファン７を回転する第２油圧回転機械９と、前記操作弁４から戻り圧油が流入する戻り回路１０と、前記第２油圧回転機械９に圧油を供給する油圧源とを備え、
前記戻り回路１０の圧油で油圧ポンプモータ４５を駆動し、この油圧ポンプモータに可変容量型油圧ポンプ４６を機械的連結して圧力変換器４４とし、この可変容量型油圧ポンプ４６の吐出圧油を第１油圧回転機械８に供給するようにしたことを特徴とする冷却用ファンの駆動装置。
【請求項２】
前記第１油圧回転機械８の圧油流入側及び第２油圧回転機械９の圧油流入側を吸込弁１１でタンク１２に接続した請求項１記載の冷却用ファンの駆動装置。
【請求項３】
第１油圧回転機械８をターボ式回転機とし、冷却用ファンをターボファンとし、第２油圧回転機械９を歯車式油圧モータとし、前記ターボ式回転機の一側部にターボファンを連結し、ターボ式回転機の他側部に歯車式油圧モータを連結した請求項１又は２記載の冷却用ファンの駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械や産業車両などのエンジン冷却水用のラジエータ、エンジンオイルクーラ、作動油オイルクーラ、油圧ポンプ等の冷却対象物に送風する冷却用ファンを駆動する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設機械や産業車両などのエンジンを冷却するには、エンジンの冷却水をラジエータに流通させると共に、冷却用ファンでラジエータに送風することが行なわれる。
【０００３】
前述の冷却用ファンはエンジンにより機械的に駆動したり、エンジンで駆動される油圧ポンプの吐出圧油で油圧モータを回転し、その油圧モータにより冷却用ファンを駆動している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の冷却用ファンはエンジンの馬力を利用して駆動しているから、エンジンの馬力が冷却用ファンの駆動のために消費されてしまう。
【０００５】
そこで、本発明は前述の課題を解決できるようにした冷却用ファンの駆動装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
第１の発明は、エンジン１で駆動される主油圧ポンプ２と、この主油圧ポンプ２の吐出圧油をアクチュエータ５に供給する操作弁４と、冷却対象物に送風する冷却用ファン７と、この冷却用ファン７を回転する第１油圧回転機械８と、冷却用ファン７を回転する第２油圧回転機械９と、前記操作弁４から戻り圧油が流入する戻り回路１０と、前記第２油圧回転機械９に圧油を供給する油圧源とを備え、
前記戻り回路１０の圧油で油圧ポンプモータ４５を駆動し、この油圧ポンプモータに可変容量型油圧ポンプ４６を機械的連結して圧力変換器４４とし、この可変容量型油圧ポンプ４６の吐出圧油を第１油圧回転機械８に供給するようにしたことを特徴とする冷却用ファンの駆動装置である。
【０００７】
第１の発明によれば、アクチュエータ５を作動しない時には油圧源の圧油によって第２油圧回転機械９が回転し、それによって冷却用ファン７が回転し、アクチュエータ５を作動した時には、その戻り圧油を利用して第１油圧回転機械８が回転するから、冷却用ファン７は第１、第２油圧回転機械８，９によって回転される。
【０００８】
このように、アクチュエータ５の戻り圧油を利用して冷却用ファン７を回転することができるので、冷却ファン７の送風能力を大きくできるし、エンジン馬力の消費が低減する。
また、戻り圧油を高圧として第１油圧回転機械８に供給できるので、戻り圧油が低圧であっても冷却ファン７の送風能力を大きくできる。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
第２の発明は、第１の発明における前記第１油圧回転機械８の圧油流入側及び第２油圧回転機械９の圧油流入側を吸込弁１１でタンク１２に接続した冷却用ファンの駆動装置である。
【００２２】
第２の発明によれば、第１又は第２油圧回転機械８，９がポンプ作用した時にタンク１２から油を吸込むので、負圧が発生することがない。
【００２３】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、第１油圧回転機械８をターボ式回転機とし、冷却用ファン７をターボファンとし、第２油圧回転機械９を歯車式油圧モータとし、前記ターボ式回転機の一側部にターボファンを連結し、ターボ式回転機の他側部に歯車式油圧モータを連結した冷却用ファンの駆動装置である。
【００２４】
第３の発明によれば、冷却用ファン７と第１油圧回転機械８と第２油圧回転機械９が一体的に連結されているから、コンパクトになる。
【００２５】
また、冷却用ファン７がターボファンで第１油圧回転機械８がターボ式回転機であるから、コンパクトでありながら冷却用ファン７の送風量が多くなる。
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の基本的な構成を図１に基づいて説明する。
図１に示すように、エンジン１で主油圧ポンプ２と補助油圧ポンプ３を駆動する。主油圧ポンプ２の吐出圧油は複数の操作弁４で複数のアクチュエータ５に供給される。
【００３４】
ラジエータ６に送風する冷却用ファン７は圧油が流入することで回転する第１油圧回転機械８と第２油圧回転機械９で回転される。第１油圧回転機械８は操作弁４の戻り回路１０を流れるアクチュエータ５の戻り圧油で回転される。第２油圧回転機械９は補助油圧ポンプ３の吐出圧油で回転される。第１、第２油圧回転機械８，９の圧油流入側は吸込弁１１を経てタンク１２に接続している。
【００３５】
次に作動を説明する。
操作弁４を中立位置Ａから第１又は第２位置Ｂ，Ｃ切換えて主油圧ポンプ２の吐出圧油をアクチュエータ５に供給している時には操作弁４の戻り回路１０を流れるアクチュエータ５の戻り圧油で第１油圧回転機械８が回転するので、冷却用ファン７は第１、第２油圧回転機械８，９で回転駆動される。
【００３６】
これによって、冷却用ファン７でラジエータ６に送風してエンジン１の冷却水を冷却する。
【００３７】
操作弁４が中立位置Ａの時には冷却用ファン７は第２油圧回転機械９で回転されるので、冷却用ファン７でラジエータ６に送風してエンジン１の冷却水を冷却する。
【００３８】
以上の動作の時に、第１油圧回転機械８が第２油圧回転機械９よりも高速回転すると第２油圧回転機械９はポンプ作用するので、吸込弁１１からタンク１２内の油を吸込みして負圧とならないよいうにする。
【００３９】
第２油圧回転機械９が高速回転して第１油圧回転機械８あがポンプ作用した時には吸込弁１１からタンク１２内の油を吸込みして負圧とならないようにする。
【００４０】
以上の様に、アクチュエータ５を作動する時には主油圧ポンプ２の駆動トルクが大となり、それだけエンジン１の負荷が大きいので冷却水温が高い。一方、冷却用ファンは第１、第２油圧回転機械８，９で回転されるから送風能力が大であり、エンジンの冷却水を十分に冷却できる。
【００４１】
また、アクチュエータ５を作動しない時には主油圧ポンプ２の駆動トルクが小となり、エンジン１の負荷が小さく、冷却水温が低い。このために、冷却用ファン７を第２油圧回転機械９のみで回転して送風能力が小であってもエンジンの冷却水を充分に冷却できる。
【００４２】
以上の実施例では冷却用ファン７でラジエータ６に送風してエンジンの冷却水を冷却するようにしたが、エンジンオイルクーラに送風してエンジンの潤滑油を冷却したり、作動油オイルクーラに送風して油圧ポンプの作動油を冷却したり、あるいは主油圧ポンプ２、補助油圧ポンプ３に送風して冷却しても良いことは勿論である。すなわち、冷却用ファン７は冷却対象物に送風して冷却するものである。
【００４３】
前記第１油圧回転機械８は図２に示すように、ターボハウジング２０内にターボ翼２１を軸２２とともに回転自在に設け、ターボハウジング２０の入口２３を形成すると共に、ターボケース２４に出口２５を形成したターボ式回転機としてある。
【００４４】
前記冷却用ファン７は図２に示すように、ターボハウジング２０に連結したファンハウジング２６内にファン翼２７を軸２８とともに回転自在に設けたターボ式ファンであり、空気が矢印方向に流れる。
【００４５】
前記軸２８はターボ式回転機の軸２２と一体であり、ファン翼２７の軸孔２９を挿通して外部に突出し、ネジ部３０にナット３１を螺合してファン翼２７を段差部３２に押しつけて固定している。３３はキャップである。
【００４６】
前記第２油圧回転機械９は歯車式油圧モータであり、そのモータケース３４がターボケース２４にボルト３５で連結してある。軸３６は軸２２のスプライン孔３７に嵌合している。
【００４７】
このようであるから、冷却用ファン７と第１油圧回転機械８と第２油圧回転機械９が一体的に連結されてコンパクトになる。
【００４８】
また、第１油圧回転機械８はターボ式回転機であるから、流入する圧油に比べて高速回転するし、冷却用ファン７はターボ式ファンであるから一回転当たりの送風量が多いので、全体がコンパクトでありながら冷却用ファン７の送風量が多くなる。
【００４９】
前述の基本的な構成においては、図３に示すように戻り回路１０に背圧弁４０を設け、その背圧弁４０の上流の圧油を第１油圧回転機械８に導入することができる。
【００５０】
このようにすれば、第１油圧回転機械８に背圧弁４０のセット圧の圧力の圧油が導入されるから、第１油圧回転機械８の駆動トルクを設定トルクとすることができる。
【００５１】
また、前述の背圧弁４０は次にようにすることができる。
図４に示すように、背圧弁４０をソレノイド４１の通電量でセット圧可変とする。このソレノイド４１に通電コントロールするコントローラ４２に温度センサ４３の検出温度を入力し、その検出温度に応じてソレノイド４１の通電量をコントロールして背圧弁４０のセット圧を検出温度に比例した圧力とする。
【００５２】
前記温度センサ４３はエンジン冷却水温を検出するものであるが、冷却用ファン７がエンジンオイルクーラ、作動油オイルクーラを冷却する場合にはオイルクーラ水温を検出し、主油圧ポンプ２、補助油圧ポンプ３を冷却する場合には油圧回路油温又はタンク油温を検出する。
【００５３】
このようにすれば、冷却用ファン７の送風能力が冷却対象物の温度に応じた値となり、効率良く冷却できるし、エンジン出力を無駄に消費しない。
【００５４】
また、前述した基本的な構成においては、図５に示すように、補助油圧ポンプ３の吐出路３ａに可変リリーフ弁５０を設ける。この可変リリーフ弁５０はソレノイド５１の通電量に応じたリリーフセット圧となる。そのソレノイド５１にはコントローラ５２で通電コントロールされ、コントローラ５２には温度センサ５３の検出温度が入力される。
【００５５】
前記温度センサ５３は前述の温度センサ４３と同様であり、冷却対象物の検出温度が設定温度以上の時にはコントローラ５２がソレノイド５１に大電流を通して可変リリーフ弁５０を高圧リリーフセットとしてリリーフ作動しないようにし、それ以下の温度の時にはソレノイド５１への通電量を少なくして低圧リリーフセットとしてリリーフ作動するようにする。
【００５６】
このようにすれば、冷却対象物が高温の時には第２油圧回転機械９に高圧を送って高トルクで回転して送風能力を大にできるし、冷却対象物が低温の時には第２油圧回転機械９に低圧を送って低トルクで回転してエンジン出力を無駄に消費しないようにできる。
【００５７】
また、前述した基本的な構成においては、図６に示すように補助油圧ポンプ３を可変容量式とし、その容量制御部材５４を前記コントローラ５２の指令にてコントロールして容量を増減するようにしてある。
【００５８】
このようにしても前述と同様となる。
【００５９】
また、前述した基本的な構成においては、図７に示すように第２油圧回転機械９を可変容量型油圧モータとし、その容量制御部材５５を前記コントローラ５２の指令にてコントロールして容量を増減するようにしてある。
【００６０】
このようにしても前述同様となる。
【００６１】
以上の様に、可変式の背圧弁４０、可変リリーフ弁５０、補助油圧ポンプ３の容量を制御すること、第２油圧回転機械９を可変容量型油圧モータとすることは、冷却対象物の温度により冷却用ファン７の送風能力を制御する手段となる。
【００６２】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
図８に示すように、前述した基本的な構成における戻り回路１０に圧力変換器４４を設ける。この圧力変換器４４は第１可変油圧ポンプ・モータ４５と第２可変油圧ポンプ・モータ４６を機械的に連結して同一回転速度で回転するようにしたものである。戻り回路１０が第１可変油圧ポンプ・モータ４５に接続してモータ作用させる。第２可変油圧ポンプ・モータ４６はポンプ作用して第１油圧回転機械８に圧油を吐出する。
【００６３】
このようにすることで、第２可変油圧ポンプ・モータ４６の容量を制御することによって吐出圧を任意に変更できるから、第１油圧回転機械８に供給する圧力を冷却ファン７を駆動するのに最適な圧力とすることができる。
【００６４】
また、前述した基本的な構成においては、図９に示すように、主油圧ポンプ２の吐出路２ａに分岐回路６０を接続し、この分岐回路６０を第２油圧回転機械９に接続する。
【００６５】
このようにすれば、主油圧ポンプ２の吐出圧油の一部で第２油圧回転機械９を回転して冷却用ファン７を駆動できる。
【００６６】
また、前述した基本的な構成においては、図１０に示すように、分岐回路６０に切換弁６１を設ける。この切換弁６１はスプリング６２で閉位置Ｄに保持され、ソレノイド６３に通電されると開位置Ｅとなる。このソレノイド６３には操作弁４を第１位置Ｂ又は第２位置Ｃに切換えた時に通電する。
【００６７】
このようにすれば、アクチュエータ５を作動しない時には第２油圧回転機械９に圧油が供給されずに回転しないし、アクチュエータ５を作動した時には第２油圧回転機械９に圧油が供給されて回転するので、冷却用ファン７の送風能力を増大してエンジンを十分に冷却できる。
【００６８】
また、前述した基本的な構成においては、図１１に示すように、分岐回路６０に減圧弁６４を設ける。このようにすれば主油圧ポンプ２の吐出圧力に関係なく設定の圧力の圧油を第２油圧回転機械９に供給して回転できるので、アクチュエータ５を高圧で作動しながら第２油圧回転機械９を回転できる。
【００６９】
また、前述した基本的な構成においては、図１２に示すように、分岐回路６０に可変減圧弁６５を設ける。この可変減圧弁６５はソレノイド６６の通電量に比例したセット圧となる。このソレノイド６６には前述と同様にコントローラ５２で検出温度に応じて通電される。
【００７０】
このようにすれば、冷却対象物の温度が高い時には可変減圧弁６５のセット圧が高くなり、第２油圧回転機械９に高圧の圧油が供給されて冷却用ファン７の送風能力が大となるので、効率良く冷却できる。
【００７１】
また、前述した基本的な構成においては、図１３に示すように、主油圧ポンプ２の吐出路２ａに分岐回路６０を接続し、この分岐回路６０を第２油圧回転機械９に接続する。
【００７２】
複数のアクチュエータ５の負荷圧における最も高い負荷圧を複数のシャトル弁６７で検出する。主油圧ポンプ２を可変容量型とし、その容量制御部材６８を最も高い負荷圧に応じた値とする。
【００７３】
このようにすれば、アクチュエータ５を作動しない時には負荷圧がほぼゼロであるから、主油圧ポンプ２の容量は最小となり、吐出路２ａの圧力が低い。アクチュエータ５を作動した時には、その負荷圧に応じた容量となって吐出路２ａの圧力が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の基本的な構成の形態を示す説明図である。
【図２】  冷却用ファンと第１油圧回転機械と第２油圧回転機械の具体構造の断面図である。
【図３】  本発明の基本的な構成に吸込弁を設けた形態を示す説明図である。
【図４】  本発明の基本的な構成に背圧弁を設けた形態を示す説明図である。
【図５】  本発明の基本的な構成に可変リリーフ弁を設けた形態を示す説明図である。
【図６】  本発明の基本的な構成における補助油圧ポンプを可変容量型とした形態を示す説明図である。
【図７】  本発明の基本的な構成における第２油圧回転機械を可変容量型油圧モータとした形態を示す説明図である。
【図８】  本発明の実施の形態を示す説明図である。
【図９】  本発明の基本的な構成における主油圧ポンプの吐出路に分岐回路を設けた形態を示す説明図である。
【図１０】  図９における分岐回路に切換弁を設けた形態を示す説明図である。
【図１１】  図９における分岐回路に減圧弁を設けた形態を示す説明図である。
【図１２】  図９における分岐回路に可変減圧弁を設けた形態を示す説明図である。
【図１３】  図１２における主油圧ポンプを可変容量型とし負荷圧に応じた容量となるようにした形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１…エンジン、２…主油圧ポンプ、３…補助油圧ポンプ、４…操作弁、５…アクチュエータ、６…ラジエータ、７…冷却用ファン、８…第１油圧回転機械、９…第２油圧回転機械、１０…戻り回路、１１…吸込弁、１２…タンク、２０…ターボハウジング、２１…ターボ翼、２２…回転軸、２４…ターボケース、、２６…ファンハウジング、２７…ファン翼、２８…回転軸、４０…背圧弁、４１…ソレノイド、４２…コントローラ、４３…温度センサ、４４…圧力変換器、５０…可変リリーフ弁、５１…ソレノイド、５２…コントローラ、５３…温度センサ、５４…容量制御部材、５５…容量制御部材、６０…分岐回路、６１…切換弁、６４…減圧弁、６５…可変減圧弁、６６…ソレノイド、６７…シャトル弁、６８…容量制御部材
【図１】
0003897185.tif 000002
【図２】
0003897185.tif 000003
【図３】
0003897185.tif 000004
【図４】
0003897185.tif 000005
【図５】
0003897185.tif 000006
【図６】
0003897185.tif 000007
【図７】
0003897185.tif 000008
【図８】
0003897185.tif 000009
【図９】
0003897185.tif 000010
【図１０】
0003897185.tif 000011
【図１１】
0003897185.tif 000012
【図１２】
0003897185.tif 000013
【図１３】
0003897185.tif 000014