(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体のエンジンルーム内に配設されるエンジンと、
エンジンにより駆動される第１の油圧ポンプ及び第２の油圧ポンプと、
第１の油圧ポンプから吐出される圧油を旋回および作業機のアクチュエータへ供給する方向切換弁と、
前記エンジンの冷却水を冷却するラジエータと、
旋回および作業機のアクチュエータの作動油を冷却する作動油クーラと、
このラジエータおよび作動油クーラを冷却する冷却フアンを第２の油圧ポンプからの圧油により駆動する駆動源とを備えた建設機械の冷却装置において、
前記ラジエータ、前記作動油クーラ、前記冷却フアンおよび前記冷却フアンを駆動する駆動源は前記エンジンに対して別置きし、かつ、
前記冷却ファンを駆動する駆動源は、第２の油圧ポンプからの圧油と、前記旋回および／あるいは作業機のアクチュエータからの戻り油とを合流して駆動され油圧エネルギーを再生利用することを特徴とする建設機械の冷却装置。
【請求項２】
車体のエンジンルーム内に配設されるエンジンと、
エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
油圧ポンプから吐出される圧油を旋回および作業機のアクチュエータへ供給する方向切換弁と、
前記エンジンの冷却水を冷却するラジエータと、
旋回および作業機のアクチュエータの作動油を冷却する作動油クーラと、
このラジエータおよび作動油クーラを冷却する冷却フアンを前記油圧ポンプからの圧油により駆動する駆動源とを備えた建設機械の冷却装置において、
前記ラジエータ、前記作動油クーラ、前記冷却フアンおよび前記冷却フアンを駆動する駆動源は前記エンジンに対して別置きし、
かつ、前記冷却ファンを駆動する駆動源は、油圧ポンプからの圧油と、前記旋回および／あるいは作業機のアクチュエータからの戻り油とを合流して駆動され油圧エネルギーを再生利用することを特徴とする建設機械の冷却装置。
【請求項３】
車体のエンジンルーム内に配設されるエンジンと、
エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
油圧ポンプから吐出される圧油を旋回および作業機のアクチュエータへ供給する方向切換弁と、
前記エンジンの冷却水を冷却するラジエータと、
旋回および作業機のアクチュエータの作動油を冷却する作動油クーラと、
このラジエータおよび作動油クーラを冷却する冷却フアンを駆動する駆動源と
を備えた建設機械の冷却装置において、
前記旋回および／あるいは作業機のアクチュエータからの戻り油により冷却フアンを駆動する駆動源と、
前記旋回アクチュエータの駆動管路内に発生する油圧を検知する第１検知手段と、
前記作業機のアクチュエータの駆動管路内に発生する油圧を検知する第２検知手段とを有し、
これらの第１検知手段および第２検知手段からの信号を受けて、予め記憶されている油圧とフアン回転数との関数に応じて冷却フアンの回転数を制御するように駆動源に指令を出力するコントローラを備えた
ことを特徴とする建設機械の冷却装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちのいずれかに記載の建設機械の冷却装置において、
前記ラジエータの水温を検知する水温検知手段と、
前記作動油クーラの油温を検知する油温検知手段とを有し、
これらの水温検知手段および油温検知手段からの信号を受けて、予め記憶されている水温および油温と冷却フアン回転数との関数に応じて冷却フアンの回転数を制御するように駆動源に指令を出力するコントローラを備えた
ことを特徴とする建設機械の冷却装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のうちのいずれかに記載の建設機械の冷却装置において、
前記旋回および作業機のアクチュエータが停止しているときは、
エンジンで駆動される油圧ポンプから吐出する圧油により前記駆動源を駆動して冷却フアンを回転駆動する
ようにしたことを特徴とする建設機械の冷却装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のうちのいずれかに記載の建設機械の冷却装置において、
前記駆動源は、前記旋回および／あるいは作業機のアクチュエータからの戻り油により冷却フアンを駆動する油圧モータ、
あるいは、前記旋回および／あるいは作業機のアクチュエータからの戻り油により油圧駆動装置を介して駆動される給電器からの出力電圧によって駆動する電気モータからなる
ことを特徴とする建設機械の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧ショベル等の建設機械の冷却装置に係り、特にエンジンの設置位置に対してラジエータ、作動油クーラおよび冷却フアン等を別置し、ラジエータおよび作動油クーラを冷却する冷却フアンの駆動源を旋回および作業機のアクチュエータからの戻り油により駆動するようにした油圧エネルギーを再生利用する建設機械の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は油圧ショベルの全体側面図であり、下部走行体１の上部に旋回サークル３を介して上部旋回体２（以下、車体２と言う。）が図示しない旋回アクチュエータにより左右の旋回が可能となっている。この車体２の後方にはエンジンルーム４が配設されている。また、車体２の前部にはブーム５が取着されている。このブーム５はブーム用アクチュエータ３８（以下、作業機アクチュエータ３８と言う。）の駆動により上下に作動可能となっている。
ブーム５の先端にはアーム６が取着されている。このアーム６はアームシリンダ３８ａの駆動により掘削・ダンプの作動が可能となっている。このアーム６の先端にはバケット７が取着されている。このバケット７はバケットシリンダ３８ｂの駆動により掘削・ダンプの作動が可能となっている。
図６に示すように、車体２の前後方向に対して横置きにエンジン１０を載置している。この油圧ショベルの冷却装置はエンジンルーム４内に、エンジン１０に装着された冷却ファン１１の前方側にエンジンの冷却水を冷却するラジエータ２０，作動油を冷却する作動油クーラ２１を直列に配置している。
このエンジン１０は油圧ポンプ３１を駆動している。また、エンジンにはエアを吸い込むためのエアクリーナ１６，エア管路１７，ターボチャージャ１５等が搭載されている。
前記冷却フアン１１で送られる風を車外に出すためにエンジンルーム４は密閉状態にはできない。冷却フアン音は低周波（約２００Hz〜５００Hz））の騒音が高く、エンジン音は中〜高周波（約１０００Hz以上）の騒音が高い。
したがって、エンジンルーム４内の低周波〜高周波の騒音が車外に出ることになる。
【０００３】
ところで、従来の油圧ショベル等の建設機械は、ブーム下げ停止や旋回停止のように大きな慣性力に打ち勝ってアクチュエータをコントロールする場合には、その戻り油を方向切換弁で絞る必要があるので方向切換弁を通過するときの発熱により作動油温が上昇するとの問題がある。
【０００４】
建設機械の冷却装置の先行技術として、例えば、実公平６−２５６３７号公報によれば、エンジン室内にエンジン、エンジン冷却用ラジエータおよび別に設けた電動ファンで冷却される水冷のインタクーラ冷却用ラジエータを配置し、水冷インタクーラに流れる冷却水の水量を制御してエンジンへ供給される吸気温度を最適に制御するようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の図６に示す冷却装置の配置では、ラジエータ２０，および作動油クーラ２１を冷却する冷却フアン１１の駆動をエンジン１０により行うため、また前述の如くエンジンルーム４内を密閉状態にできないのでエンジン騒音、冷却フアン騒音が車外に出るため騒音大との問題がある。
【０００６】
また、油圧ショベルの旋回および作業機の各アクチュエータから排出される戻り油の全量を方向切換弁で絞ることによる発熱を防止し、その油圧エネルギーを再生利用して他の油圧機器等を駆動することによる効率を向上する必要がある。
【０００７】
また、上記の実公平６−２５６３７号公報に記載された先行技術は、エンジンルーム内にエンジンと各種熱交換器とを収納したため、エンジンルーム内の温度が上昇して熱交換器の効率を低下させるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記の問題点に着目してなされたもので、ラジエータ、作動油クーラおよび冷却フアン等をエンジンに対して別置にして水温および油温のオーバヒートしない範囲内で密閉状態とすることにより冷却フアンの低周波音の低減をすると共に、この冷却フアンは旋回および作業機の各アクチュエータから排出される油圧エネルギーを再生利用して駆動するようにした建設機械の冷却装置を提供することを目的とする。
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明に係る建設機械の冷却装置の第１発明は、車体のエンジンルーム内に配設されるエンジンと、エンジンにより駆動される第１の油圧ポンプ及び第２の油圧ポンプと、第１の油圧ポンプから吐出される圧油を旋回および作業機のアクチュエータへ供給する方向切換弁と、前記エンジンの冷却水を冷却するラジエータと、旋回および作業機のアクチュエータの作動油を冷却する作動油クーラと、このラジエータおよび作動油クーラを冷却する冷却フアンを第２の油圧ポンプからの圧油により駆動する駆動源とを備えた建設機械の冷却装置において、前記ラジエータ、前記作動油クーラ、前記冷却フアンおよび前記冷却フアンを駆動する駆動源は前記エンジンに対して別置きし、かつ、前記冷却ファンを駆動する駆動源は、第２の油圧ポンプからの圧油と、前記旋回および／あるいは作業機のアクチュエータからの戻り油とを合流して駆動され油圧エネルギーを再生利用する構成としたものである。
上記構成によれば、ラジエータ２０、作動油クーラ２１、冷却フアン４６および冷却フアンを駆動する駆動源をエンジンと別置にして、冷却フアン４６によりラジエータ２０と作動油クーラ２１を冷却するようにした。
また、冷却フアン４６を駆動する駆動源は、第２の油圧ポンプからの圧油と、前記旋回および／あるいは作業機のアクチュエータからの戻り油とを合流して駆動されるので、油圧エネルギーを再生利用することができる。
さらに、旋回および／あるいは作業機のアクチュエータ３５，３８からの戻り油により駆動源を駆動する場合には、従来の方向切換弁を介してタンクへドレーンする構造に比して戻り油の発熱を防止することができる。
さらにまた、従来はエンジンで駆動するために必要であった冷却フアンの消費馬力は不必要となりエンジンの駆動効率が向上する。
したがって、従来のようにエンジンルーム内で低周波のフアン音と、中〜高周波のエンジン音が混在して騒音大となっていた構造に比して、ラジエータ、作動油クーラおよび冷却フアンをエンジンに対して別置にしたので冷却フアン音は騒音低減が可能となり、車外に出る騒音の全体も低減することができる。
また、油圧エネルギーを再生利用することにより無駄な油のドレーンによる発熱を防止し油圧機器の耐久性が向上する。
【００１０】
第２発明は、車体のエンジンルーム内に配設されるエンジンと、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出される圧油を旋回および作業機のアクチュエータへ供給する方向切換弁と、前記エンジンの冷却水を冷却するラジエータと、旋回および作業機のアクチュエータの作動油を冷却する作動油クーラと、このラジエータおよび作動油クーラを冷却する冷却フアンを前記油圧ポンプからの圧油により駆動する駆動源とを備えた建設機械の冷却装置において、前記ラジエータ、前記作動油クーラ、前記冷却フアンおよび前記冷却フアンを駆動する駆動源は前記エンジンに対して別置きし、かつ、前記冷却ファンを駆動する駆動源は、油圧ポンプからの圧油と、前記旋回および／あるいは作業機のアクチュエータからの戻り油とを合流して駆動され油圧エネルギーを再生利用する構成としている。
【００１１】
第３発明は、車体のエンジンルーム内に配設されるエンジンと、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出される圧油を旋回および作業機のアクチュエータへ供給する方向切換弁と、前記エンジンの冷却水を冷却するラジエータと、旋回および作業機のアクチュエータの作動油を冷却する作動油クーラと、このラジエータおよび作動油クーラを冷却する冷却フアンを駆動する駆動源とを備えた建設機械の冷却装置において、前記旋回および／あるいは作業機のアクチュエータ３５，３８からの戻り油により冷却フアン４６を駆動する駆動源と、前記旋回アクチュエータ３５の駆動管路内に発生する油圧を検知する第１検知手段４９ａ，４９ｂと、前記作業機アクチュエータ３８の駆動管路内に発生する油圧を検知する第２検知手段４９ｃ，４９ｄとを有し、これらの第１検知手段４９ａ，４９ｂおよび第２検知手段４９ｃ，４９ｄからの信号を受けて、予め記憶されている油圧とフアン回転数との関数に応じて冷却フアン４６の回転数を制御するように駆動源に指令を出力するコントローラ５０を備えた構成としたものである。
上記構成によれば、旋回用アクチュエータ３５の駆動管路の油圧および作業機アクチュエータ３８の駆動管路の油圧に応じて駆動源４５を可変駆動して冷却フアン回転数を増減制御することができる。
これにより、旋回および作業機のアクチュエータ３５，３８に加わる負荷が軽負荷のときは油圧は低いので、これに対応する冷却フアンの回転数を低くすれば冷却フアンの騒音を低くすることができる。
したがって、従来のようにエンジンの一定回転で駆動される冷却フアンの騒音に比して、本発明の構成によれば旋回および作業機のアクチュエータに加わる負荷に応じて冷却フアンの回転数が制御されるので冷却フアンの騒音を低減すると共に、冷却フアンの駆動の効率を向上することができる。
【００１２】
第４発明は、第１乃至第３発明のうちのいずれかに記載される構成において、前記ラジエータの水温を検知する水温検知手段と、前記作動油クーラの油温を検知する油温検知手段とを有し、これらの水温検知手段および油温検知手段からの信号を受けて、予め記憶されている水温および油温と冷却フアン回転数との関数に応じて冷却フアンの回転数を制御するように駆動源に指令を出力するコントローラを備えた構成としている。
上記構成によれば、ラジエータ２０の水温および作動油クーラ２１の油温に応じて駆動源４５を可変駆動して冷却フアン回転数を増減制御することができる。
これにより、旋回および作業機のアクチュエータ３５，３８に加わる負荷が軽負荷のときは水温および油温は低いので、これに対応して冷却フアンの回転数を低くすれば冷却フアンの騒音を低くすることができる。
したがって、冷却フアンの騒音を低減すると共に、冷却フアンの駆動の効率を向上することができる。
【００１３】
また第５発明は、第１乃至第３発明のうちのいずれかに記載される構成において、前記旋回および作業機のアクチュエータが停止しているときは、エンジンで駆動される油圧ポンプから吐出する圧油により前記駆動源を駆動して冷却フアンを回転駆動する構成としたものである。
上記構成によれば、建設機械が作業待ちで停車しているときでもエンジン３０で駆動される油圧ポンプ３１，３３の吐出する圧油によって駆動源４５を駆動して冷却フアン４６を回転駆動させることができる。
したがって、建設機械が停車しているときでもラジエータおよび作動油クーラを冷却することができる。
また第６発明は、第１乃至第３発明のうちのいずれかに記載される構成において、前記駆動源は、前記旋回および／あるいは作業機のアクチュエータ３５，３８からの戻り油により冷却フアン４６を駆動する油圧モータ４５、あるいは、前記旋回および／あるいは作業機のアクチュエータ３５，３８からの戻り油により油圧駆動装置６０を介して駆動される給電器６１からの出力電圧によって駆動する電気モータ６３からなる構成としたものである。
上記構成によれば、機種やアクチュエータの油圧回路の形態に応じて油圧モータ４５あるいは電気モータ６３を選択できるようにしたので建設機械の冷却装置として有用である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る建設機械の冷却装置の一実施例を図１乃至図４により説明する。尚、図５，図６と同一符号を付したものは同一であり、図５，図６を参照して説明する。
先ず、図４に示すように、車体２の後方にはエンジンルーム４を設けている。
このエンジンルーム４内にはエンジン１０（後述する実施例ではエンジン３０として説明する。）が配設されている。エンジン１０は図６で説明したものと同一であるが図は省略してある。
このエンジンルーム４の横に専用冷却ルーム４ａが設けている。この専用冷却ルーム４ａ内にラジエータ２０および作動油クーラ２１が配設されている。
図では専用冷却ルーム４ａを設けているが、この例以外にエンジンルーム４内にラジエータ２０および作動油クーラ２１を別置にするようにしても良い。
ラジエータ２０は水管路２３，２４を介してエンジン１０，水ポンプ１２と接続している。冷却フアン４６は駆動源４５，６３により回転駆動される。
このように、エンジンとは別置に専用冷却ルーム４ａ内にラジエータ２０、作動油クーラ２１、冷却フアン４６、駆動源４５，６３を配設している。
この駆動源は、例えば、図１に示すように油圧モータ４５を固定ポンプにして、この固定ポンプに供給する前記戻り油の流量を制御する比例電磁式制御弁４０ｆを備えて固定ポンプの回転を可変駆動するようにしても良い。
また、油圧モータ４５を可変モータにして、この可変モータの斜板角を制御するようにしても良い。
さらに、図２に示すように油圧駆動装置６０を介して駆動される給電器６１からの出力電圧によって駆動する電気モータ６３にしても良い。
これらの駆動源および制御回路については図１乃至図３により詳細説明する。
【００１５】
本発明に係る建設機械の冷却装置の第１実施例を図１により説明する。
エンジン３０は主油圧ポンプ３１および副油圧ポンプ３３を駆動している。
この主油圧ポンプ３１は管路３２を介して第１方向切換弁５０と接続している。この第１方向切換弁５０の下流側の管路３４ａ，３４ｂを介して旋回アクチュエータ３５と接続している。この第１方向切換弁５０の操作部５０ａにコントローラ５０からの指令信号ｉ01が入力される。同弁５０の操作部５０ｂにコントローラ５０からの指令信号ｉ02が入力される。
前記主油圧ポンプ３１は管路３２から分岐する管路３２ａを介して第２方向切換弁５１と接続している。この第２方向切換弁５１の下流側の管路３７ａ，３７ｂを介して作業機アクチュエータ３５と接続している。この第２方向切換弁５１の操作部５１ａにコントローラ５０からの指令信号ｉ03が入力される。同弁５１の操作部５１ｂにコントローラ５０からの指令信号ｉ04が入力される。
【００１６】
第１方向切換弁５０の下流側の管路３４ｂは分岐する管路３４ｅを介して第１開閉弁４０ａと接続している。この第１開閉弁４０ａは開位置ａと閉位置ｂの２位置を有し、コントローラ５０からの指令信号ｉ05により開位置ａに作動する。この第１開閉弁４０ａは逆止弁４１ａから管路４２を通って逆止弁４１ｄから管路４３を介して比例電磁式制御弁４０ｆと接続している。
第１方向切換弁５０の下流側の管路３４ａは分岐する管路３４ｆを介して第２開閉弁４０ｂと接続している。この第２開閉弁４０ｂは開位置ａと閉位置ｂの２位置を有し、コントローラ５０からの指令信号ｉ06により開位置ａに作動する。
この第２開閉弁４０ｂは逆止弁４１ｂから管路４２を通って逆止弁４１ｄから管路４３を介して比例電磁式制御弁４０ｆと接続している。
第２方向切換弁５１の下流側の管路３７ｂは分岐する管路３７ｅを介して第３開閉弁４０ｃと接続している。この第３開閉弁４０ｃは開位置ａと閉位置ｂの２位置を有し、コントローラ５０からの指令信号ｉ07により開位置ａに作動する。
この第３開閉弁４０ｃは逆止弁４１ｃから管路４２を通って逆止弁４１ｄから管路４３を介して比例電磁式制御弁４０ｆと接続している。
前記主油圧ポンプ３１は管路３２から分岐する管路３２ａを介して第４開閉弁４０ｄと接続している。この第４開閉弁４０ｄは開位置ａと閉位置ｂの２位置を有し、コントローラ５０からの指令信号ｉ08により開位置ａに作動する。
この第４開閉弁４０ｄは逆止弁４１ｆから管路４３を介して比例電磁式制御弁４０ｆと接続している。
【００１７】
前記副油圧ポンプ３３は管路３３ａから逆止弁４１ｅを通って管路４３を介して比例電磁式制御弁４０ｆと接続している。
同ポンプ３３は管路３３ｂを介して第５開閉弁４０ｅと接続している。この第５開閉弁４０ｅは開位置ａと閉位置ｂの２位置を有し、コントローラ５０からの指令信号ｉ09により開位置ａに作動する。
前記比例電磁式制御弁４０ｆは開位置ａと閉位置ｂの２位置を有し、コントローラ５０からの指令信号ｉ10により開位置ａに作動する。
同弁４０ｆは管路４４を介して油圧モータ４５（以下、駆動源４５と言う。）と接続している。この駆動源４５は冷却フアン４６と連結している。この駆動源４５の回転駆動により冷却フアン４６が回転する。この冷却フアン４６の回転によりラジエータ２０および作動油クーラ２１へ冷却風が送られるようになっている。このラジエータ２０には水温を検知する水温センサ２０ａ（以下、水温検知手段２０ａと言う。）が取着されている。この水温検知手段２０ａから水温を検知した信号をコントローラ５０に入力している。
作動油クーラ２１ａには油温を検知する油温センサ２１ａが（以下、油温検知手段２１ａと言う。）が取着されている。この油温検知手段２１ａから油温を検知した信号をコントローラ５０に入力している。
【００１８】
前記第１方向切換弁５０の下流側の管路３４ａは分岐する管路３４ｃを介して油圧センサ４９ａ（以下、第１検知手段４９ａと言う。）と接続している。
この第１検知手段４９ａ油圧を検知した信号をコントローラ５０に入力している。同弁５０の下流側の管路３４ｂは分岐する管路３４ｄを介して油圧センサ４９ｂ（以下、第１検知手段４９ｂと言う。）と接続している。
この第１検知手段４９ｂから油圧を検知した信号をコントローラ５０に入力している。前記第２方向切換弁５１の下流側の管路３７ｂは分岐する管路３７ｃを介して油圧センサ４９ｃ（以下、第２検知手段４９ｃと言う。）と接続している。この第２検知手段４９ｃから油圧を検知した信号をコントローラ５０に入力している。同弁５１の下流側の管路３７ａは分岐する管路３７ｄを介して油圧センサ４９ｄ（以下、第２検知手段４９ｄと言う。）と接続している。この第２検知手段４９ｄから油圧を検知した信号をコントローラ５０に入力している。
前記主油圧ポンプ３２の吐出管路３２は分岐管路３２ｂを介して油圧センサ４９ｅ（以下、第５検知手段４９ｅと言う。）と接続している。この第５検知手段４９ｅから油圧を検知した信号をコントローラ５０に入力している。
前記比例電磁式制御弁４０ｆの上流側の管路４３は分岐する管路４３ａを介して油圧センサ４９ｆ（以下、第６検知手段４９ｆと言う。）と接続している。この第６検知手段４９ｆから油圧を検知した信号をコントローラ５０に入力している。
【００１９】
次に、前記第１および第２方向切換弁５０，５１の切換えについて説明する。
ポテンショメータ５４は電気レバー５２の操作変位に対応する電圧信号Ｖ1 を発生し、この電圧信号Ｖ1 をコントローラ５０に出力する。このコントローラ５０は電圧信号Ｖ1 に基づき第１方向切換弁５０の操作部５０ａ，５０ｂへの指令信号ｉ01, ｉ02を演算し、これらの指令信号ｉ01, ｉ02はコントローラ５０に内蔵される増幅器によって増幅される。
例えば、電気レバー５２を左旋回側に操作したときは、コントローラ５０から指令信号ｉ01が同弁５０の操作部５０ａに作用する。このため、同弁５０はａ位置に切換わり、主油圧ポンプ３１から吐出される圧油は管路３２から同弁５０のａ位置を通って管路３４ｂを介して旋回アクチュエータ３５に流入する。
これにより、旋回アクチュエータ３５は左回転し車体２を左旋回せしめる。
同レバー５２を右旋回側に操作したときは、コントローラ５０から指令信号ｉ02が同弁５０の操作部５０ｂに作用する。このため、同弁５０はｂ位置に切換わり、主油圧ポンプ３１から吐出される圧油は管路３２から同弁５０のｂ位置を通って管路３４ａを介して旋回アクチュエータ３５に流入する。
これにより、旋回アクチュエータ３５は右回転し車体２を右旋回せしめる。
【００２０】
ポテンショメータ５３は電気レバー５１の操作変位に対応する電圧信号Ｖ1 を発生し、この電圧信号Ｖ1 をコントローラ５０に出力する。このコントローラ５０は電圧信号Ｖ1 に基づき第２方向切換弁５１の操作部５１ａ，５１ｂへの指令信号ｉ03, ｉ04を演算し、これらの指令信号ｉ03, ｉ04はコントローラ５０に内蔵される増幅器によって増幅される。
例えば、電気レバー５1 をブーム上げ側に操作したときは、コントローラ５０から指令信号ｉ03が同弁５１の操作部５１ａに作用する。このため、同弁５１はａ位置に切換わり、主油圧ポンプ３１から吐出される圧油は管路３２から分岐管路３２ａを介して同弁５１のａ位置を通って管路３７ｂから作業機アクチュエータ３８のボトム室ｂに流入する。これにより、作業機アクチュエータ３８は伸長駆動し図５に示すブーム５を上げ作動せしめる。
同レバー５２をブーム下げ側に操作したときは、コントローラ５０から指令信号ｉ04が同弁５１の操作部５１ｂに作用する。このため、同弁５１はｂ位置に切換わり、主油圧ポンプ３１から吐出される圧油は管路３２から分岐管路３２ａを介して同弁５１のｂ位置を通って管路３７ａをから作業機アクチュエータ３８のヘッド室ａに流入する。これにより、作業機アクチュエータ３８は短縮駆動し図５に示すブーム５を下げ作動せしめる。
【００２１】
次に、本発明の建設機械の冷却装置の第１実施例の図１，図４の作動について説明する。
先ず、図４に示すように、エンジンルーム４外の冷却専用ルーム４ａ内にラジエータ２０と作動油クーラ２１を別置して、冷却フアン４６によりラジエータ２０と作動油クーラ２１を冷却するようにしたので、冷却専用ルーム４ａは水温および油温のオーバヒートしない範囲内で密閉状態にすることができる。
これにより、従来のようにエンジンルーム内で低周波のフアン音と、中〜高周波のエンジン音が混在して騒音大となっていた構造に比して冷却フアン音は騒音低減が可能となり、車外に出る騒音の全体も低減することができる。
【００２２】
図１に示す制御回路によれば、旋回アクチュエータ３５と作業機アクチュエータ３８を単独あるいは同時操作しているときは、第１検知手段４９ａ，４９ｂ，および第２検知手段４９ｃ，４９ｄから油圧を検知した信号がコントローラ５０に入力される。この第１検知手段４９ａ，４９ｂ，および第２検知手段４９ｃ，４９ｄからの信号を受けて、コントローラ５０から第１開閉弁４０ａ，第２開閉弁４０ｂおよび第３開閉弁４０ｃに指令信号ｉ05, ｉ06, ｉ07  が出力され、それぞれ開位置ａとなる。
このため、旋回アクチュエータ３５および作業機アクチュエータ３８から排出される戻り油は第１開閉弁４０ａ，第２開閉弁４０ｂおよび第３開閉弁４０ｃから逆止弁４１ａ，４１ｂ，４１ｃを通って管路４２に流入する。
これと同時に、コントローラ５０から比例電磁式制御弁４０ｆに指令信号ｉ10が出力され、同弁４０ｆは開位置ａとなっている。
これにより、管路４２に流入した戻り油は逆止弁４１ｄを通って同弁４０ｆの開位置ａから管路４４を介して駆動源４５に流入する。
この駆動源４５が駆動することにより冷却フアン４６が回転し、ラジエータ２０および作動油クーラ２１を冷却することができる。
このような構成となっており、冷却フアン４６を駆動する駆動源４５は旋回および作業機のアクチュエータ３５，３８からの戻り油により駆動されるので油圧エネルギーを再生利用することができる。
また、旋回および作業機のアクチュエータ３５，３８からの戻り油により駆動源４５を駆動するようにしたので、従来の方向切換弁を介してタンクへドレーンする構造に比して無駄な油のドレーンによる発熱を防止し油圧機器の耐久性が向上する。
さらに、従来はエンジンで駆動するために必要であった冷却フアンの消費馬力は不必要となりエンジンの駆動効率が向上する。
【００２３】
また、図１に示す制御回路によれば、ラジエータ２０の水温を検知する水温検知手段２０ａ，および作動油クーラ２１の油温を検知する油温検知手段２１ａを備えている。この水温検知手段２０ａから水温を検知した信号、および油温検知手段２１ａから油温を検知した信号がコントローラ５０に入力している。
このラジエータ２０の水温および作動油クーラ２１の油温に応じて、コントローラ５０に予め記憶されている水温および油温と冷却フアン回転数との関数に応じて比例電磁式制御弁４０ｆの開口量を調整し冷却フアン４６の回転数を制御する。例えば、コントローラ５０はラジエータ２０の水温が所定値以下となり、水温がオーバクールとなったときは比例電磁式制御弁４０ｆの開口量を調整し冷却フアン４６の回転数を低下させる指令を出力するようになっている。
また、旋回および作業機のアクチュエータ３５，３８に加わる負荷が軽負荷のときは水温および油温は低いので、この水温および油温に対応して冷却フアンの回転数を低くすれば冷却フアンの騒音を低くすることができると共に、冷却フアンの駆動の効率を向上することができる。
【００２４】
さらに、図１に示す制御回路によれば、旋回用アクチュエータ３５の駆動管路の油圧および作業機のアクチュエータ３８の駆動管路の油圧に応じて比例電磁式制御弁４０ｆの開口量を調整して駆動源４５を駆動し冷却フアン回転数を制御するようになっている。
これにより、旋回および作業機のアクチュエータ３５，３８に加わる負荷が軽負荷のときは油圧は低いので、この油圧に対応して冷却フアンの回転数を低くすれば冷却フアンの騒音を低くすることができる。
このように、従来のようにエンジンの一定回転で駆動される冷却フアンの騒音に比して、本発明の構成によれば旋回および作業機のアクチュエータ３５，３８に加わる負荷に応じて油圧が変化するので、この油圧に応じて冷却フアンの回転数が制御されるので冷却フアンの騒音を低減すると共に、冷却フアンの駆動の効率を向上することができる。
【００２５】
ここで、比例電磁式制御弁４０ｆの作動について説明する。
前記旋回および作業機のアクチュエータ３５，３８の駆動中、あるいは、旋回および作業機のアクチュエータ３５，３８の駆動停止中でもエンジンにより主油圧ポンプ３１および副油圧ポンプ３３が駆動されているときは、コントローラ５０から指令信号ｉ10が比例電磁式制御弁４０ｆに出力され、同弁４０ｆは開位置ａとなっている。
この主油圧ポンプ３１および副油圧ポンプ３３が駆動中であるか否かをコントローラが演算するようになっており、主油圧ポンプ３１および副油圧ポンプ３３から吐出されて管路３２，３２ｂ，４３ａ内で発生する油圧は油圧センサ４９ｅ，４９ｆで検知され、コントローラ５０へ油圧信号を入力している。
この油圧信号をコントローラ５０が受けて、その油圧が所定値以上であるときは主油圧ポンプ３１および副油圧ポンプ３３が駆動中であるとコントローラ５０が判定し、前述のようにコントローラ５０から指令信号ｉ10が比例電磁式制御弁４０ｆに出力され、同弁４０ｆは開位置ａとなる。
【００２６】
そして、図１に示す制御回路によれば、旋回および作業機のアクチュエータ３５，３８の駆動を停止しているときは、第１検知手段４９ａ，４９ｂ，および第２検知手段４９ｃ，４９ｄからの油圧信号はコントローラ５０に入力されない。これにより、コントローラ５０からの指令信号ｉ05, ｉ06, ｉ07は出力されず、前記第１開閉弁４０ａ，第２開閉弁４０ｂおよび第３開閉弁４０ｃは、いずれも閉位置ｂとなる。
これと同時に、前述のように油圧センサ４９ｅ，４９ｆからの油圧信号を受けて、主油圧ポンプ３１および副油圧ポンプ３３が駆動中であるとコントローラ５０が判定したときは、指令信号ｉ08が第４開閉弁４０ｄに出力され、同弁４０ｄは開位置ａとなる。また指令信号ｉ10が比例電磁式制御弁４０ｆに出力され、同弁４０ｆは開位置ａとなる。
したがって、旋回および作業機のアクチュエータ３５，３８の駆動を停止しているときは、主油圧ポンプ３１から吐出される圧油は管路３２から分岐管路３２ａを通って第４開閉弁４０ｄの開位置ａから逆止弁４１ｆを介して管路４３に流入する。これと同時に、副油圧ポンプ３３から吐出される圧油は管路３３ａから逆止弁４１ｅを通って管路４３に流入する。
この主油圧ポンプ３１から吐出される圧油と副油圧ポンプ３３から吐出される圧油は管路４３で合流し、比例電磁式制御弁４０ｆの開位置ａから管路４４を介して駆動源４５に流入する。
これにより、この駆動源４５が駆動することにより冷却フアン４６が回転し、ラジエータ２０および作動油クーラ２１を冷却することができる。
この副油圧ポンプ３３の吐出管路３３ａから分岐する管路３３ｂに設けた第５開閉弁４０ｅの作動について説明する。ラジエータ２０の水温が所定値以下となったときにコントローラ５０から指令信号ｉ09が出力され、同弁４０ｅは開位置ａとなる。
このため、副油圧ポンプ３３から吐出される圧油は管路３３ｂから同弁４０ｅの開位置ａを通ってタンクへドレーンされる。
これにより、主油圧ポンプ３１から吐出される圧油のみで駆動源４５駆動することにより冷却フアン４６が回転し、ラジエータ２０および作動油クーラ２１を冷却することができる。
【００２７】
次に、本発明の建設機械の冷却装置の第２実施例を説明する。
尚、第２実施例は冷却フアンの回転駆動を電気回路を用いたものであり、その他の基本制御回路は第１実施例の図１と同一であり、図２では省略してあるが図１，図２を参照して説明する。
図１に示す比例電磁式制御弁４０ｆは図２に示す管路４４を介して給電器６１（オルタネータとも言う。）を駆動する油圧駆動装置６０と接続している。
この油圧駆動装置６０は、油圧モータ、油圧モータの出力軸に噛合うピニオン、ギャおよび駆動軸等からなっている。油圧モータの回転駆動を駆動軸に伝達し、この駆動軸により給電器６１が駆動される。
この油圧駆動装置６０により駆動される給電器６１はバッテリ６４と電圧変換器６２とを並列に接続し、電圧変換器６２を介して電気モータ６３と接続している。この電気モータ６３に冷却フアン４６が連結している。２０はラジエータ、２１は作動油クーラである。
【００２８】
第２実施例の図２の作動について説明する。
図１に示す旋回および作業機のアクチュエータ３５，３８が駆動中は、そのアクチュエータ３５，３８からの戻り油は比例電磁式制御弁４０ｆから管路４４を介して油圧駆動装置６０に流入する。この油圧駆動装置６０により給電器６１が駆動して発電される。
また、旋回および作業機のアクチュエータ３５，３８が駆動停止してもエンジン３０が駆動中は主油圧ポンプ３１および副油圧ポンプ３３から吐出される圧油は比例電磁式制御弁４０ｆから管路４４を介して油圧駆動装置６０に流入する。
この油圧駆動装置６０により給電器６１が駆動して発電される。
このようになっており、図１に示すラジエータ２０の水温、作動油クーラ２１の油温、あるいは、第１検知手段４９ａ，４９ｂで検知される旋回アクチュエータ３５の油圧、第２検知手段４９ｃ，４９ｄで検知される作業機アクチュエータ３８の油圧の各信号を受けて、コントローラ５０は予め記憶されている水温、油温および油圧と冷却フアン回転数との関数に応じて電気モータ６３の速度指令値ｉ1,ｉ2,ｉ3 ……を演算し指令出力する。
このコントローラ５０からの指令値ｉ1,ｉ2,ｉ3 ……は電圧変換器６２に出力される。電圧変換器６２は電気モータ６３を回転させる速度指令値ｉ1,ｉ2,ｉ3 ……に対応するように給電器６１の出力電圧Ｖをオン−オフ（スイッチング）する。このスイッチングした電圧を電圧変換器６２に内蔵されるコンデンサ等で平滑化して直流電圧を得る。電圧変換器６２は直流電圧値が前記コントローラ５０からの速度指令値ｉ1,ｉ2,ｉ3 ……に比例するようにスイッチングするオン時間を制御し直流電圧を出力する。この出力電圧を電気モータ６３に印加して所定の回転速度に制御するようになっている。
【００２９】
例えば、ラジエータ２０の水温が所定値以下となり、水温がオーバクールとなったときはコントローラ５０から電気モータ６３の回転速度を低下させる速度指令値ｉ5 が出力される。この速度指令値ｉ5 に対応するように給電器６１の出力電圧Ｖをオン−オフ（スイッチング）して、スイッチングした電圧を電圧変換器６２に内蔵されるコンデンサ等で平滑化して直流電圧を得る。電圧変換器６２は直流電圧値が前記コントローラ５０からの速度指令値ｉ5 に比例するようにスイッチングするオン時間を制御し直流電圧を出力する。この出力電圧を電気モータ６３に印加して回転速度を低下してラジエータ２０の水温がオーバクールとならないように制御が可能としてある。
【００３０】
また、旋回および作業機のアクチュエータ３５，３８の駆動中の油圧が低いときは軽負荷である。その軽負荷の油圧が一定時間続いたときは、この油圧信号を受けて、コントローラ５０は予め記憶されている油圧と冷却フアン回転数との関数に応じて電気モータ６３の速度指令値ｉ6 を演算し指令出力する。
この速度指令値ｉ6 に対応するように給電器６１の出力電圧Ｖをオン−オフ（スイッチング）して、スイッチングした電圧を電圧変換器６２に内蔵されるコンデンサ等で平滑化して直流電圧を得る。電圧変換器６２は直流電圧値が前記コントローラ５０からの速度指令値ｉ6 に比例するようにスイッチングするオン時間を制御し直流電圧を出力する。この出力電圧を電気モータ６３に印加して回転速度を低下させる制御が可能としてある。
このように、図２の制御回路によれば、各水温、油温および油圧信号を受けてコントローラで電気モータ６３への速度指令値ｉ1,ｉ2,ｉ3 ……を演算し、この速度指令値ｉ1,ｉ2,ｉ3 ……により電気モータ６３を回転駆動させることにより、冷却フアンの回転数の増減が自動的に行うことが可能となる。
したがって、第１実施例と同様に冷却フアン４６を駆動する電気モータ６３は旋回および作業機のアクチュエータ３５，３８からの戻り油を再生利用して油圧駆動装置６０を駆動し、同装置６０により給電器６１が発電されるので油圧エネルギーを再生利用することができる。
また、旋回および作業機のアクチュエータ３５，３８からの戻り油を油圧駆動装置６０に直接流入するようにしたので、従来の方向切換弁を介してタンクへドレーンする構造に比して無駄な油のドレーンによる発熱を防止し油圧機器の耐久性が向上する。
さらに、従来はエンジンで駆動するために必要であった冷却フアンの消費馬力は不必要となりエンジンの駆動効率が向上する。
そして、コントローラからの速度指令値によって電気モータ６３を回転駆動させるようにしたので、冷却フアンの駆動効率が向上すると共に、従来のエンジンの一定回転速度で駆動される冷却フアンの騒音に比して、第２実施例の制御回路により冷却フアンの回転速度を各水温、油温および油圧に対応して制御されるので冷却フアン騒音を低くすることができる。
【００３１】
次に、本発明の建設機械の冷却装置の第３実施例を説明する。
尚、第３実施例は第１実施例の副油圧ポンプを廃止し、主油圧ポンプの吐出する圧油により駆動源が駆動するようにしたものである。これ以外の基本制御回路は第１実施例の図１と同一であり、図３では省略してあるが図１，図３を参照して説明する。
先ず、第１実施例と異なる部分について説明する。エンジン３０により駆動される主油圧ポンプ３１は、管路３２から分岐する管路３２ｃを通って逆止弁４１ｇから管路４３を介して比例電磁式制御弁４０ｆと接続している。
この管路４３には図１に示す旋回および作業機のアクチュエータ３５，３８の戻り油と、前記主油圧ポンプ３１の吐出する圧油が合流するようになっている。
比例電磁式制御弁４０ｆは管路４４を介して冷却フアン４６を駆動する駆動源４５と接続している。この管路４４から分岐する管路４４ａに油圧センサ４９ｇが設けられている。この油圧センサ４９ｇから検知される油圧信号はコントローラ５０に入力されている。これ以外は図１と同じであり説明は省略する。
【００３２】
次に、第３実施例の図３の作動を説明する。
この第３実施例は図１に示す副油圧ポンプ３３を廃止している。図１に示す、旋回および作業機のアクチュエータ３５，３８が駆動停止しても主油圧ポンプ３１から吐出する圧油により駆動源４５を駆動して冷却フアン４６を回転駆動するものである。油圧センサ４９ｆ，４９ｇから検知される油圧信号をコントローラ５０が受けて、比例電磁式制御弁４０ｆに指令信号ｉ10を出力し、同弁４０ｆを開位置ａに制御するようになっている。
この制御回路によれば、小型の建設機械でラジエータ２０，作動油クーラ２１の熱交換器が小型の場合は主油圧ポンプ３１が１つでも駆動源４５を駆動して冷却フアン４６を回転駆動することができる。
第１実施例と同様に、旋回および作業機のアクチュエータ３５，３８からの戻り油により駆動源４５を駆動することができるので、油圧エネルギーの再生利用が可能である。
【００３３】
本願発明は、旋回および作業機のアクチュエータからの戻り油を従来はタンクへドレーンしていたものを、再生利用してラジエータや作動油クーラ等の熱交換器を冷却する冷却フアンの駆動源を駆動するようにして油圧エネルギーを再生利用するものである。これにより、ラジエータや作動油クーラ等の熱交換器をエンジンに対して別置にして冷却フアンの回転速度も水温、油温および油圧に対応して制御されるようにしたので冷却フアンの効率が向上すると共に、冷却フアンの騒音を低減することが可能となる。
本願発明を油圧ショベルを一例として説明したが、これ以外のクレーン車等の建設機械に適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の建設機械の冷却装置の第１実施例の制御回路図である。
【図２】同、第２実施例の制御回路図である。
【図３】同、第３実施例の制御回路図である。
【図４】同、ラジエータおよび作動油クーラ等を冷却専用ルーム内に別置した説明図である。
【図５】油圧ショベルの側面図である。
【図６】従来のエンジンルーム内にラジエータおよび作動油クーラ等を配置した説明図である。
【符号の説明】
４  エンジンルーム
４ａ  冷却フアン専用ルーム
２０  ラジエータ
２０ａ  水温センサ（水温検知手段）
２１  作動油クーラ
２１ａ  油温センサ（油温検知手段）
１０，３０  エンジン
３１  主油圧ポンプ
３３  副油圧ポンプ
３５  旋回アクチュエータ
３８  作業機アクチュエータ
４０ｆ  比例電磁式制御弁
４５  油圧モータ（駆動源）
４６  冷却フアン
４９ａ，４９ｂ  油圧センサ（第１検知手段）
４９ｃ，４９ｄ  油圧センサ（第２検知手段）
５０  コントローラ
６０  油圧駆動装置
６１  給電器
６２  電圧変換器
６３  電気モータ（駆動源）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003856404.tif 000006
【図６】
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