JP2006063882A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷却ファンの回転方向を切換えるときにサージ圧等の発生を防止し、切換動作を安定的に行うようにする。
【解決手段】 補助ポンプ１６には、方向制御弁２２を介してファンモータ１７を接続し、その回転方向を弁切換スイッチ３０によって切換える。そして、ファンモータ１７を正方向に回転したときには、冷却ファン２０により矢示Ａ方向の冷却風を発生し、オイルクーラ２１を冷却する。また、ファンモータ１７を逆回転したときには、矢示Ｂ方向の冷却風によってオイルクーラ２１を清掃する。この場合、コントローラ３１は、ファンモータ１７の回転方向を切換えるときに、補助ポンプ１６の吐出容量やエンジン回転数を抑えることによって補助管路１８，１９内の圧油の流量及び圧力を予め低下させておく。これにより、サージ圧等を防止して切換動作を安定的に行うことができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば油圧ショベル、油圧クレーン等として好適に用いられ、熱交換器用の冷却ファンを油圧モータによって駆動する構成とした建設機械に関する。

一般に、例えば油圧ショベル、油圧クレーン等の建設機械は、車体に設けられた原動機によって油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプから吐出される圧油を車体の各部位に搭載された油圧シリンダ、油圧モータ等に給排することにより、車体を走行させたり、作業装置等を作動させるものである。

この種の従来技術による建設機械には、例えばエンジン冷却水を冷却するラジエータ、作動油を冷却するオイルクーラ、空調用の冷媒を凝結するコンデンサ、ターボチャージャの吸入空気を冷却するインタークーラ等からなる各種の熱交換器が備えられている。

そして、これらの熱交換器の近傍には、熱交換器に向けて冷却風を発生する冷却ファンが付設されている。この場合、従来技術では、油圧モータによって冷却ファンを回転駆動する構成としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２５９７２６号公報

ここで、冷却ファン用の油圧モータは、油圧ポンプにより給排される圧油の方向に応じて正方向または逆方向に回転可能に構成され、油圧ポンプと油圧モータとの間には、圧油の方向を切換える方向制御弁が設けられている。この方向制御弁は、例えば電磁パイロット式の２位置切換弁等からなり、油圧モータを正方向に回転させる正回転位置と、油圧モータを逆回転させる逆回転位置との間で切換えられる。また、方向制御弁の電磁パイロット部には、オペレータ等によって操作される弁切換スイッチが接続されている。

そして、建設機械を通常の状態で運転するときには、例えば弁切換スイッチを通常運転の位置に設定すると、方向制御弁が正回転位置に保持され、冷却ファンが圧モータによって正方向に回転駆動される。これにより、外部の空気が冷却風となって車体の内部に吸込まれ、この冷却風が熱交換器の位置を通過することにより、熱交換器が冷却される。

このとき、熱交換器には、空気と一緒に吸込まれたゴミ、虫等の異物が付着することがある。このため、従来技術では、オペレータ等が必要に応じて冷却ファンを逆回転させることにより、熱交換器の清掃を行うようにしている。

この清掃作業では、オペレータが弁切換スイッチを操作し、方向制御弁を逆回転位置に切換えることにより、油圧モータによって冷却ファンを逆方向に回転駆動する。これにより、車体内部の空気は、熱交換器の位置を通過して外部に吹出すようになるので、熱交換器に付着したゴミ、虫等の異物を吹飛ばして除去することができる。

ところで、上述した従来技術では、通常の運転を行う場合と、熱交換器の清掃作業を行う場合とで油圧モータの回転方向を逆転させる構成としている。しかし、例えば通常の運転を行っている状態で弁切換スイッチを操作すると、油圧ポンプの吐出側で方向制御弁が急に正回転位置から逆回転位置に切換えられるため、このときにポンプの吐出圧が急激に上昇し、サージ圧等の過大な圧力が生じ易くなる。

このため、従来技術では、建設機械の運転中に熱交換器を清掃しようとすると、オペレータが弁切換スイッチを操作したときにサージ圧等によって大きな音がしたり、振動等のショックがオペレータに伝わることがあり、運転環境が悪化するという問題がある。

特に、従来技術の建設機械は、例えば高温の現場等で作動油の温度が高くなったときに、油圧ポンプの吐出容量を増大させて冷却ファンを高い回転数で駆動し、これによってオイルクーラの冷却効率を高める場合が多い。このような高回転状態で方向制御弁を切換えると、特に大きなサージ圧等が発生し易いため、その騒音、振動等がオペレータに不快感を与えるばかりでなく、油圧系統の耐久性を低下させる虞れもある。

本発明は、上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、例えば通常の運転中に熱交換器の清掃作業を行う場合でも、油圧モータの回転方向を安定的に切換えることができ、この切換時にサージ圧等の大きな圧力が生じるのを確実に防止できると共に、運転環境や耐久性を向上できるようにした建設機械を提供することにある。

上述した課題を解決するために本発明は、原動機と、該原動機によって駆動され圧油を吐出する油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出される圧油が給排され前記圧油の方向に応じて正方向または逆方向に回転する油圧モータと、該油圧モータによって回転駆動され回転方向に応じた冷却風を発生する冷却ファンと、該冷却ファンによって冷却風が送風される熱交換器と、前記油圧ポンプと油圧モータとの間に設けられ正回転位置と逆回転位置との間で圧油の方向を切換える方向制御弁と、該方向制御弁を切換えるときに操作する弁切換スイッチとを備えてなる建設機械に適用される。

そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、弁切換スイッチが操作されたときに油圧ポンプの吐出容量を減少させる吐出容量減少手段と、該吐出容量減少手段によって油圧ポンプの吐出容量を減少させた後に方向制御弁を正回転位置から逆回転位置に切換える回転切換手段とを設ける構成としたことにある。

また、請求項２の発明によると、弁切換スイッチが操作されたときに原動機の回転数を低下させる回転数低下手段と、該回転数低下手段によって原動機の回転数を低下させた後に方向制御弁を正回転位置から逆回転位置に切換える回転切換手段とを設ける構成としている。

また、請求項３の発明では、弁切換スイッチが操作されたときに油圧ポンプの吐出容量を減少させる吐出容量減少手段と、同じく前記弁切換スイッチが操作されたときに原動機の回転数を低下させる回転数低下手段と、吐出容量減少手段によって油圧ポンプの吐出容量を減少させ、かつ回転数低下手段によって原動機の回転数を低下させた後に方向制御弁を正回転位置から逆回転位置に切換える回転切換手段とを設ける構成としている。

また、請求項４の発明では、方向制御弁が逆回転位置となってから一定の時間が経過したとき、または前記一定の時間が経過する前に弁切換スイッチが操作されたときに方向制御弁を正回転位置に戻す復帰手段を設け、吐出容量減少手段は、復帰手段によって方向制御弁を正回転位置に戻すときにも油圧ポンプの吐出容量を減少させる構成としている。

さらに、請求項５の発明では、方向制御弁が逆回転位置となってから一定の時間が経過したとき、または前記一定の時間が経過する前に弁切換スイッチが操作されたときに方向制御弁を正回転位置に戻す復帰手段を設け、回転数低下手段は、復帰手段によって方向制御弁を正回転位置に戻すときにも原動機の回転数を低下させる構成としている。

請求項１の発明によれば、オペレータが弁切換スイッチを操作していないときには、油圧モータによって冷却ファンを正方向に回転駆動でき、その冷却風によって熱交換器を冷却することができる。また、オペレータが弁切換スイッチを操作したときには、方向制御弁を逆回転位置に切換える前に、まず吐出容量減少手段によって油圧ポンプの吐出容量を減少させることができる。

これにより、実際の切換動作を行う前に、油圧モータに供給される圧油の流量及び圧力を予め低下させておくことができ、その後に方向制御弁を切換えたとしても、サージ圧等の過大な圧力が発生するのを確実に防止することができる。従って、例えば冷却ファンを高い回転数で駆動している状態でも、これを安定的に逆回転させることができる。そして、オペレータは、サージ圧による騒音、振動等を受けることないので、良好な運転環境を実現できると共に、油圧系統をサージ圧等から保護して耐久性を高めることができる。

また、請求項２の発明によれば、オペレータが弁切換スイッチを操作したときには、方向制御弁を逆回転位置に切換える前に、まず回転数低下手段によって原動機の回転数を低下させることができ、これによって油圧ポンプの回転数を低下させることができる。この結果、油圧モータに供給される圧油の流量及び圧力を予め低下させておくことができるので、その後に方向制御弁を切換えたとしても、サージ圧等が発生するのを確実に防止することができる。従って、冷却ファンを安定的に逆回転させることができ、このときにオペレータは、サージ圧による騒音、振動等を受けることないので、良好な運転環境を実現できると共に、油圧系統をサージ圧等から保護して耐久性を高めることができる。

また、請求項３の発明によれば、オペレータが弁切換スイッチを操作したときには、方向制御弁を逆回転位置に切換える前に、まず吐出容量減少手段によって油圧ポンプの吐出容量を減少させることができ、さらに回転数低下手段によって原動機の回転数を低下させることができる。従って、これらの相乗効果によって圧油の流量及び圧力を速やかに低下させることができ、例えば冷却ファンを高い回転数で駆動している最中でも、サージ等を発生させることなく、冷却ファンを安定的に逆回転させることができる。これにより、サージ圧による騒音、振動等を防止して良好な運転環境を実現でき、また油圧系統をサージ圧等から保護して耐久性を高めることができる。

また、請求項４の発明によれば、復帰手段は、冷却ファンが逆回転状態となってから一定の時間が経過したり、この時間の途中に弁切換スイッチが操作されたときに、冷却ファンを通常の回転状態に戻すことができる。これにより、オペレータは、例えば冷却ファンを逆回転させて必要な作業等を行った後に、何らかの操作を行わなくても、自動的に通常の運転状態に復帰でき、操作性を高めることができる。また、逆回転状態で作業を行っている途中でも、弁切換スイッチを操作することにより、強制的に通常の運転状態に復帰できるので、必要に応じて作業を速やかに中止でき、作業効率を高めることができる。

そして、吐出容量減少手段は、方向制御弁を逆回転位置から正回転位置に切換えるときにも、この切換動作に先立って油圧ポンプの吐出容量を予め減少させておくことができるので、切換動作を安定的に行うことができる。

さらに、請求項５の発明によれば、復帰手段によって冷却ファンを通常の回転状態に戻すことができるので、請求項４の発明とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、回転数低下手段は、方向制御弁を逆回転位置から正回転位置に切換えるときにも、この切換動作に先立って原動機の回転数を予め低下させておくことができるので、切換動作を安定的に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態による建設機械として、大型の油圧ショベルを例に挙げ、図１ないし図４を参照して詳細に説明する。本実施の形態では、ラジエータ、オイルクーラ、空調用コンデンサ、インタークーラ等からなる各種の熱交換器のうち、オイルクーラを例に挙げて述べる。

図中、１は油圧ショベルで、該油圧ショベル１は、図１、図２に示す如く、自走可能な下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回可能に搭載され、下部走行体２と共に車体を構成する上部旋回体３と、該上部旋回体３の前部側に俯仰動可能に取付けられ、土砂等の掘削作業を行う作業装置４等とによって構成されている。

そして、上部旋回体３は、支持構造体として形成された旋回フレーム５と、該旋回フレーム５の前部側に設けられ、オペレータが搭乗するキャブ６と、該キャブ６の後側に設けられた建屋カバー７と、該建屋カバー７内に位置して旋回フレーム５上に設けられた後述のエンジン９、ラジエータ１１、ポンプ１２，１６、ファンモータ１７、オイルクーラ用冷却ファン２０、オイルクーラ２１等とによって構成されている。

この場合、建屋カバー７には、ラジエータ１１及びオイルクーラ２１が対面する部位に通気口７Ａがそれぞれ設けられている。また、油圧ショベル１には、下部走行体２を走行させる走行モータ、上部旋回体３を旋回させる旋回モータ等のモータ８Ａと、作業装置４の各部位を作動させるシリンダ８Ｂとからなる複数のアクチュエータ８（図１、図３参照）が搭載されている。

９は旋回フレーム５に搭載された原動機としてのエンジンで、該エンジン９は、後述のメインポンプ１２、補助ポンプ１６、パイロットポンプ（図示せず）等を駆動するものである。ここで、エンジン９には、その回転数を調整する調速機９Ａが付設されている。また、エンジン９の左側には、図２に示す如く、エンジン９によって回転駆動されるラジエータ用冷却ファン１０が取付けられている。

１１は例えばエンジン９の左側に冷却ファン１０と対面して設けられたラジエータで、該ラジエータ１１は、オイルクーラ２１と共に熱交換器を構成するもので、冷却ファン１０により発生される冷却風を受けてエンジン冷却水を冷却する。

１２は例えばエンジン９の右側に取付けられ、タンク１３と共に油圧源を構成するメインポンプで、該各メインポンプ１２は、例えば可変容量型の斜板式ポンプ、斜軸式ポンプ等によって構成されている。そして、メインポンプ１２には、図３に示す如く、例えば傾転可能な弁板、斜板等からなり傾転角に応じて当該ポンプの吐出容量が変化する容量可変部１２Ａと、後述のコントローラ３１から入力される制御信号に応じて該容量可変部１２Ａの傾転角を変化させる容量可変アクチュエータ１２Ｂとが設けられている。

また、メインポンプ１２の吐出側には主管路１４が接続され、この主管路１４の途中には、複数の方向制御弁等からなるコントロールバルブ１５と、後述のオイルクーラ２１とが接続されている。そして、メインポンプ１２は、エンジン９によって駆動されることにより、タンク１３内の作動油を吸込んで主管路１４に圧油を吐出する。この圧油は、オペレータの運転操作等に応じてコントロールバルブ１５から各アクチュエータ８にそれぞれ給排され、その後にオイルクーラ２１を経由してタンク１３に戻される。

１６はエンジン９によってメインポンプ１２と共に駆動される油圧ポンプとしての補助ポンプで、該補助ポンプ１６は、例えば可変容量型の斜板式ポンプ、斜軸式ポンプ等によって構成され、タンク１３内の作動油を吸込んで後述の補助管路１８に圧油を吐出するものである。

また、補助ポンプ１６には、例えば傾転可能な弁板、斜板等からなり傾転角に応じて当該ポンプの吐出容量が変化する容量可変部１６Ａと、コントローラ３１から入力される制御信号に応じて該容量可変部１６Ａの傾転角を変化させる容量可変アクチュエータ１６Ｂとが設けられている。

１７は補助ポンプ１６によって駆動される油圧モータとしてのファンモータで、該ファンモータ１７は、一の給排ポートが補助管路１８によって補助ポンプ１６に接続され、他の給排ポートが補助管路１９によって主管路１４に接続されている。また、補助管路１８，１９の途中には、後述の方向制御弁２２が接続されている。

そして、ファンモータ１７は、補助ポンプ１６から吐出される圧油が方向制御弁２２を介して給排されることにより、この圧油の方向に応じて正方向または逆方向に回転し、オイルクーラ用冷却ファン２０を双方向に回転駆動するものである。

ここで、補助ポンプ１６の吐出容量を容量可変アクチュエータ１６Ｂによって増大させたときには、ファンモータ１７に大流量の圧油が給排されるようになり、ファンモータ１７（冷却ファン２０）の回転数が上昇する。これと逆に、補助ポンプ１６の吐出容量を減少させたときには、冷却ファン２０の回転数が低下する。

２０はファンモータ１７の出力側に設けられた冷却ファンとしてのオイルクーラ用冷却ファンで、該オイルクーラ用冷却ファン２０は、図２、図３に示す如く、例えば軸流ファン等からなり、建屋カバー７内で後述のオイルクーラ２１と対面している。

そして、冷却ファン２０は、方向制御弁２２の切換位置に応じてファンモータ１７により正方向または逆方向に回転され、その回転方向に応じた冷却風の流れを発生する。この場合、冷却ファン２０が正方向に回転する運転状態（以下、通常運転モードという）では、図２中の矢示Ａに示す如く、建屋カバー７の通気口７Ａからカバー内に外気が吸込まれ、吸込方向の冷却風が発生する。この冷却風は、オイルクーラ２１の位置を通過することによって作動油を冷却したり、建屋カバー７内に収容された各機器を冷却する。

また、冷却ファン２０が逆方向に回転する運転状態（以下、清掃運転モードという）では、矢示Ｂに示す如く、建屋カバー７内の空気が通気口７Ａから外部に吹出され、吹出方向の冷却風が発生する。この冷却風は、オイルクーラ２１の位置を通過するときに、その表面に付着したゴミ、虫等の異物を吹飛ばして清掃することができる。

２１はタンク１３内に戻される作動油を冷却する熱交換器としてのオイルクーラで、該オイルクーラ２１は、図２、図３に示す如く、例えば建屋カバー７内で右側の通気口７Ａと冷却ファン２０との間に配設され、コントロールバルブ１５の下流側に位置して主管路１４の途中に接続されている。そして、オイルクーラ２１は、冷却ファン２０から冷却風を受けつつ、オイルクーラ２１内を流れる作動油を冷却するものである。

２２は補助ポンプ１６とファンモータ１７との間に切換可能に設けられた方向制御弁で、該方向制御弁２２は、図３に示す如く、ファンモータ１７を正方向に回転させる正回転位置（ａ）と、ファンモータ１７を逆回転させる逆回転位置（ｂ）との間で切換えられ、ファンモータ１７に給排される圧油の方向を制御するものである。

ここで、方向制御弁２２は、例えば電磁パイロット式の４ポート２位置切換弁等によって構成され、電磁パイロット部２２Ａと保持ばね２２Ｂとを有している。そして、方向制御弁２２は、電磁パイロット部２２Ａが非通電状態となっているときに、保持ばね２２Ｂによって正回転位置（ａ）に保持されている。この状態では、冷却ファン２０が正方向に回転駆動され、車両が通常運転モードとなる。

また、後述のコントローラ３１から電磁パイロット部２２Ａに通電されたときには、方向制御弁２２が逆回転位置（ｂ）に切換えられ、ファンモータ１７に給排される圧油の方向が正回転位置（ａ）の場合と逆向きになる。この状態では、冷却ファン２０が逆方向に回転駆動され、車両が清掃運転モードとなる。

一方、２３は補助管路１８内の圧力（ポンプ１６の吐出圧）が高くなり過ぎたときに当該圧力を補助管路１９側に逃すリリーフ弁を示し、２４は補助管路１８内が負圧となったときに当該管路内に補助管路１９側の作動油を導くメークアップ弁を示している。

次に、油圧ショベル１のエンジン制御、ポンプ制御等に関連した電気系統について説明する。まず、２５は例えばキャブ６内に設けられたエンジン制御ダイヤルを示し、該エンジン制御ダイヤル２５は、オペレータがエンジン回転数を設定するときに操作するもので、その設定内容に応じた信号をコントローラ３１に出力する。また、２６はエンジン９の回転数を検出して検出信号を出力する回転数センサを示している。

そして、コントローラ３１は、エンジン制御ダイヤル２５と回転数センサ２６から入力される信号に応じてエンジン９の調速機９Ａに制御信号を出力し、実際のエンジン回転数がオペレータの設定内容と一致するように、これをフィードバック制御する。

２７はメインポンプ１２に設けられた傾転角センサで、該傾転角センサ２７は、メインポンプ１２を構成する容量可変部１２Ａの傾転角を検出し、その検出信号をコントローラ３１に出力する。そして、コントローラ３１は、この検出信号を用いて容量可変アクチュエータ１２Ｂに制御信号を出力し、メインポンプ１２の吐出容量をフィードバック制御することにより、各アクチュエータ８が必要な量の圧油をメインポンプ１２から吐出させることができる。

２８は補助ポンプ１６に付設された傾転角センサで、該傾転角センサ２８は、補助ポンプ１６を構成する容量可変部１６Ａの傾転角を検出し、その検出信号をコントローラ３１に出力する。また、２９はタンク１３に設けられた油温センサで、該油温センサ２９は、タンク１３内に収容された作動油の温度（油温）を検出し、検出信号を出力する。これにより、コントローラ３１は、後述の図４に示す如く、傾転角センサ２８と油温センサ２９からそれぞれ入力される検出信号を用いて補助ポンプ１６の吐出容量をフィードバック制御する。

３０は方向制御弁２２を切換えるための弁切換スイッチで、該弁切換スイッチ３０は、図３に示す如く、例えばオペレータがスイッチを押しているときに閉成位置となり、スイッチから手を離したときに開成位置に復帰する所謂モーメンタリー式（自動復帰式）のスイッチ等によって構成され、例えばキャブ６内に設けられている。

そして、オペレータが弁切換スイッチ３０をプッシュ操作したときには、当該スイッチが一旦閉成することによってパルス状の操作信号がコントローラ３１に出力される。これにより、コントローラ３１は、後述の如く車両の運転状態を通常運転モードと清掃運転モードとの間で切換える構成となっている。

３１はエンジン９とポンプ１２，１６とを制御するコントローラで、該コントローラ３１は、例えばタイマ機能を備えたマイクロコンピュータ等により構成されている。そして、このコントローラ３１の入力側には、エンジン制御ダイヤル２５、回転数センサ２６、傾転角センサ２７，２８、油温センサ２９、弁切換スイッチ３０等がそれぞれ接続されている。また、コントローラ３１の出力側には、エンジン９の調速機９Ａ、ポンプ１２，１６の容量可変アクチュエータ１２Ｂ，１６Ｂ、方向制御弁２２の電磁パイロット部２２Ａ等がそれぞれ接続されている。

そして、コントローラ３１は、通常運転モードのときに、エンジン制御ダイヤル２５の設定内容に応じてエンジン９の回転数をフィードバック制御しつつ、各アクチュエータ８の作動状態に応じてメインポンプ１２の吐出容量をフィードバック制御する。

また、コントローラ３１は、これらの制御を行いつつ、油温センサ２９によってタンク１３内の油温を検出し、検出結果に応じて冷却ファン２０の回転数を上昇または低下させる。この場合、例えば油温が上昇したときには、補助ポンプ１６の吐出容量を容量可変アクチュエータ１６Ｂによって増大し、冷却ファン２０を高い回転数で駆動することにより、オイルクーラ２０に多量の冷却風を送風し、作動油の冷却効率を高める。

また、コントローラ３１は、車両が通常運転モードであるときに、オペレータが弁切換スイッチ３０をプッシュ操作すると、まずエンジン９の回転数を低下させると共に、補助ポンプ１６の吐出容量を減少させる。そして、この状態で方向制御弁２２を逆回転位置（ｂ）に切換え、その後にエンジン回転数を上昇させると共に、補助ポンプ１６の吐出容量を増大させることにより、冷却ファン２０を逆回転して清掃運転モードで作動させる。

さらに、車両が清掃運転モードとなった状態で、予め定められた基準時間Ｔが経過するか、または基準時間Ｔが経過する前に弁切換スイッチ３０が再びプッシュ操作されたときには、まずエンジン回転数を低下させると共に、補助ポンプ１６の吐出容量を減少させ、この状態で方向制御弁２２を正回転位置（ａ）に切換えることにより、車両を通常運転モードに復帰させる。

このように、コントローラ３１は、方向制御弁２２を正回転位置（ａ）から逆回転位置（ｂ）、または逆回転位置（ｂ）から正回転位置（ａ）に切換える必要があるときに、まずエンジン回転数と補助ポンプ１６の吐出容量とを抑えることにより、実際の切換動作を行う前に補助管路１８，１９を流れる圧油の流量及び圧力を予め低下させておき、その後に切換動作を実行する。

これにより、コントローラ３１は、例えばファンモータ１７を高い回転数で駆動しているときに、方向制御弁２２を切換える必要が生じたとしても、その切換動作に伴って補助管路１８，１９にサージ圧等の過大な圧力が発生するのを防止している。

本実施の形態による油圧ショベル１は上述の如き構成を有するもので、次に、図４を参照しつつ、コントローラ３１の制御処理について説明する。

まず、油圧ショベル１の始動時には、車両が通常運転モードとなり、オペレータは、通常の使用状態で車両を運転することができる。また、オペレータは、必要に応じて弁切換スイッチ３０を操作することにより、車両を清掃運転モードに切換え、オイルクーラ２１の清掃を行うことができる。

そして、ステップ１では、弁切換スイッチ３０がプッシュ操作されたか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、後述のステップ５〜１５で清掃運転モードの制御処理を行う。また、ステップ１で「ＮＯ」と判定したときには、弁切換スイッチ３０が操作されていないので、ステップ２〜４で通常運転モードの制御処理を行う。

この通常運転モードでは、コントローラ３１によってエンジン９の回転数がフィードバック制御され、エンジン回転数は、例えば負荷状態で１８００ｒｐｍ程度の定格回転数に保持される。そして、エンジン９によってメインポンプ１２と補助ポンプ１６とが駆動されると、メインポンプ１２から吐出される圧油は、オペレータの運転操作に応じて各アクチュエータ８に給排されるので、車体を走行させたり、上部旋回体３を旋回させることができ、また作業装置４を用いて掘削作業等を行うことができる。

また、補助ポンプ１６から吐出される圧油は、ファンモータ１７を正方向に回転させる。これにより、冷却ファン２０は、オイルクーラ２１の位置を通過する矢示Ａ方向の冷却風を発生し、オイルクーラ２１を経由してタンク１３に戻される作動油を冷却する。

この場合、通常運転モードでは、ステップ２でタンク１３内の油温を油温センサ２９により検出して読込み、ステップ３では、油温の検出信号等を用いて補助ポンプ１６の吐出容量の目標値を演算する。この演算では、例えば油温が高いときに目標値を大きく設定することにより、補助ポンプ１６の吐出容量を増大して冷却ファン２０を高い回転数で駆動し、油温がそれほど高くないときには、吐出容量を必要最低限の値に設定する。

次に、ステップ４では、補助ポンプ１６の実際の吐出容量が目標値と一致するように、傾転角センサ２８からの検出信号を用いて補助ポンプ１６の吐出容量をフィードバック制御する。そして、ステップ１に戻り、弁切換スイッチ３０が操作されるまで通常運転モードを維持する。

一方、通常運転モードにおいて、オペレータが弁切換スイッチ３０をプッシュ操作したときには、ステップ１で「ＹＥＳ」と判定するので、メインポンプ１２から各アクチュエータ８への圧油供給を遮断し、清掃運転モードに移行する。

この清掃運転モードでは、まずステップ５で補助ポンプ１６の吐出容量を減少させ、好ましくは吐出容量を最小に設定する。そして、ステップ６では、エンジン回転数を、例えば８００ｒｐｍ程度のローアイドル回転数に低下させる。これにより、ファンモータ１７に供給される圧油の流量及び圧力が小さくなり、この状態で圧油の方向を切換えたとしても、サージ圧等が生じ難くなる。

そこで、ステップ７では、方向制御弁２２の電磁パイロット部２２Ａに通電し、これを正回転位置（ａ）から逆回転位置（ｂ）に切換える。そして、ステップ８では、補助ポンプ１６の吐出容量を再び増大させ、ステップ９では、エンジン回転数を、例えば１９００ｒｐｍ程度のハイアイドル回転数に上昇させる。これにより、冷却ファン２０が高い回転数で逆回転し、矢示Ｂ方向の冷却風が発生するので、この冷却風によってオイルクーラ２１に付着した異物を吹飛ばすことができ、オイルクーラ２１の清掃を行うことができる。

次に、ステップ１０では、コントローラ３１に内蔵されたタイマｔをスタートし、清掃開始後に経過した時間を計測する。そして、ステップ１１では、オペレータが清掃運転モード中に弁切換スイッチ３０を操作したか否かを判定する。

この場合、ステップ１１で「ＹＥＳ」と判定したときには、タイマｔの値に関係なく、後述のステップ１３〜１５を実行して通常運転モードに復帰し、ステップ１１で「ＮＯ」と判定したときには、ステップ１２に移る。

そして、ステップ１２では、コントローラ３１に予め記憶された例えば６０秒程度の基準時間Ｔに対して、タイマｔの値が基準時間Ｔ以上となったか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ１３〜１５を実行して通常運転モードに復帰し、「ＮＯ」と判定したときには、タイマｔが基準時間Ｔ以上となるまでステップ１１，１２を繰返す。

これにより、オペレータは、オイルクーラ２１の清掃が十分に行われた時点で、何らかの操作をしなくても、自動的に通常運転モードに戻ることができる。また、清掃を途中で中止したいときには、弁切換スイッチ３０を操作することによっても、通常運転モードに戻すことができる。

次に、ステップ１３では、ステップ５とほぼ同様に、補助ポンプ１６の吐出容量を減少させ、ステップ１４では、エンジン回転数をローアイドル回転数に低下させることにより、補助ポンプ１６の吐出容量を小さくする。

次に、ステップ１５では、方向制御弁２２への通電を停止し、これを逆回転位置（ｂ）から正回転位置（ａ）に切換えることにより、車両を通常運転モードに復帰させる。そして、例えば車両の運転が停止されるまで、ステップ１〜１５の処理を繰返す。

かくして、本実施の形態によれば、コントローラ３１は、弁切換スイッチ３０が操作されたときに補助ポンプ１６の吐出容量を減少させ、かつエンジン９の回転数を低下させると共に、その後に方向制御弁２２を切換える構成としたので、オペレータが弁切換スイッチ３０を操作していないときには、補助ポンプ１６によって冷却ファン２０を正方向に回転駆動でき、その冷却風によってオイルクーラ２１を冷却することができる。

また、オペレータが弁切換スイッチ３０を操作したときには、方向制御弁２２を逆回転位置（ｂ）に切換える前に、まず補助ポンプ１６の吐出容量を減少させることができ、さらにエンジン９の回転数を低下させることができる。これにより、実際の切換動作を行う前に、ファンモータ１７に供給される圧油の流量及び圧力を予め低下させておくことができ、特に補助ポンプ１６の吐出容量とエンジン回転数の両方を抑えたことによる相乗効果によって、圧油の流量及び圧力を速やかに低下させることができる。

従って、この状態で方向制御弁２２を切換えたとしても、サージ圧等の過大な圧力が発生するのを確実に防止でき、例えば冷却ファン２０を高い回転数で駆動している状態でも、これを安定的に逆回転させることができる。そして、オペレータは、サージ圧による騒音、振動等を受けることないので、良好な運転環境を実現できると共に、油圧系統をサージ圧等から保護して耐久性を高めることができる。

また、清掃運転モードとなってから一定の基準時間Ｔが経過したとき、または基準時間Ｔが経過する前に弁切換スイッチ３０が操作されたときには、方向制御弁２２を正回転位置（ａ）に戻すようにしたので、オペレータは、例えばオイルクーラ２１の清掃作業を行った後に、何らかの操作を行わなくても、自動的に通常運転モードに復帰でき、操作性を高めることができる。また、清掃作業を行っている途中でも、弁切換スイッチ３０を操作することにより、強制的に通常運転モードに復帰できるので、必要に応じて清掃作業を速やかに中止でき、作業効率を高めることができる。

そして、コントローラ３１は、方向制御弁２２を逆回転位置（ｂ）から正回転位置（ａ）に切換えるときにも、この切換動作に先立って補助ポンプ１６の吐出容量やエンジン回転数を予め抑えておくことができるので、切換動作を安定的に行うことができる。

なお、前記実施の形態では、図４中に示すステップ５，１３が吐出容量減少手段の具体例を示し、ステップ６，１４が回転数低下手段の具体例を示している。また、ステップ７，１５は回転切換手段の具体例、ステップ１０〜１２は復帰手段の具体例をそれぞれ示している。

また、実施の形態では、吐出容量減少手段と回転数低下手段の両方を備える構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、方向制御弁２２を切換えるときに、例えば補助ポンプ１６の吐出容量だけを減少させ、エンジン回転数は一定に保持する構成としてもよい。また、エンジン回転数だけを低下させ、吐出容量は一定に保持する構成としてもよい。

また、実施の形態では、オイルクーラ用冷却ファン２０を正方向または逆方向に回転させる仕様の油圧ショベル１に適用する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば従来技術の特許文献１に記載されている構成とほぼ同様に、ラジエータ用冷却ファンを正方向または逆方向に回転させる仕様の建設機械に適用してもよい。この場合には、ラジエータ用冷却ファンの回転方向を切換えるときに、エンジンの回転数を低下させたり、油圧ポンプの吐出容量を減少させる構成とすればよい。

さらに、本発明は、オイルクーラやラジエータに限らず、冷却ファンを備えた各種の熱交換器に広く適用できるものであり、例えば空調用の冷媒を凝結するコンデンサ、ターボチャージャの吸入空気を冷却するインタークーラ等に適用する構成としてもよい。

一方、実施の形態では、メインポンプ１２及び補助ポンプ１６として、可変容量型の斜板式ポンプ、斜軸式ポンプ等を用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば可変容量型のラジアルピストン式ポンプを用いる構成としてもよい。

また、実施の形態では、油圧ショベル１に適用した場合を例に挙げて述べたが、本発明はこれに限らず、油圧クレーン等の建設機械にも広く適用できるものである。

本発明の実施の形態に適用される油圧ショベルを示す正面図である。 建屋カバーの内部を図１中の矢示II−II方向からみた断面図である。 油圧ショベルの油圧回路及び電気回路を示す回路図である。 コントローラの制御処理を示す流れ図である。

符号の説明

１ 油圧ショベル（建設機械）
９ エンジン（原動機）
９Ａ 調速機
１２ メインポンプ
１６ 補助ポンプ（油圧ポンプ）
１２Ｂ，１６Ｂ 容量可変アクチュエータ
１７ ファンモータ（油圧モータ）
２０ オイルクーラ用冷却ファン（冷却ファン）
２１ オイルクーラ（熱交換器）
２２ 方向制御弁
２５ エンジン制御ダイヤル
２６ 回転数センサ
２７，２８ 傾転角センサ
２９ 油温センサ
３０ 弁切換スイッチ
３１コントローラ

Claims (5)

1. 原動機と、該原動機によって駆動され圧油を吐出する油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出される圧油が給排され前記圧油の方向に応じて正方向または逆方向に回転する油圧モータと、該油圧モータによって回転駆動され回転方向に応じた冷却風を発生する冷却ファンと、該冷却ファンによって冷却風が送風される熱交換器と、前記油圧ポンプと油圧モータとの間に設けられ正回転位置と逆回転位置との間で圧油の方向を切換える方向制御弁と、該方向制御弁を切換えるときに操作する弁切換スイッチとを備えた建設機械において、
   前記弁切換スイッチが操作されたときに前記油圧ポンプの吐出容量を減少させる吐出容量減少手段と、該吐出容量減少手段によって前記油圧ポンプの吐出容量を減少させた後に前記方向制御弁を前記正回転位置から逆回転位置に切換える回転切換手段とを設ける構成としたことを特徴とする建設機械。
2. 原動機と、該原動機によって駆動され圧油を吐出する油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出される圧油が給排され前記圧油の方向に応じて正方向または逆方向に回転する油圧モータと、該油圧モータによって回転駆動され回転方向に応じた冷却風を発生する冷却ファンと、該冷却ファンによって冷却風が送風される熱交換器と、前記油圧ポンプと油圧モータとの間に設けられ正回転位置と逆回転位置との間で圧油の方向を切換える方向制御弁と、該方向制御弁を切換えるときに操作する弁切換スイッチとを備えた建設機械において、
   前記弁切換スイッチが操作されたときに前記原動機の回転数を低下させる回転数低下手段と、該回転数低下手段によって前記原動機の回転数を低下させた後に前記方向制御弁を前記正回転位置から逆回転位置に切換える回転切換手段とを設ける構成としたことを特徴とする建設機械。
3. 原動機と、該原動機によって駆動され圧油を吐出する油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出される圧油が給排され前記圧油の方向に応じて正方向または逆方向に回転する油圧モータと、該油圧モータによって回転駆動され回転方向に応じた冷却風を発生する冷却ファンと、該冷却ファンによって冷却風が送風される熱交換器と、前記油圧ポンプと油圧モータとの間に設けられ正回転位置と逆回転位置との間で圧油の方向を切換える方向制御弁と、該方向制御弁を切換えるときに操作する弁切換スイッチとを備えた建設機械において、
   前記弁切換スイッチが操作されたときに前記油圧ポンプの吐出容量を減少させる吐出容量減少手段と、同じく前記弁切換スイッチが操作されたときに前記原動機の回転数を低下させる回転数低下手段と、前記吐出容量減少手段によって前記油圧ポンプの吐出容量を減少させ、かつ前記回転数低下手段によって前記原動機の回転数を低下させた後に前記方向制御弁を前記正回転位置から逆回転位置に切換える回転切換手段とを設ける構成としたことを特徴とする建設機械。
4. 前記方向制御弁が逆回転位置となってから一定の時間が経過したとき、または前記一定の時間が経過する前に前記弁切換スイッチが操作されたときに前記方向制御弁を正回転位置に戻す復帰手段を設け、前記吐出容量減少手段は、前記復帰手段によって前記方向制御弁を正回転位置に戻すときにも前記油圧ポンプの吐出容量を減少させる構成としてなる請求項１または３に記載の建設機械。
5. 前記方向制御弁が逆回転位置となってから一定の時間が経過したとき、または前記一定の時間が経過する前に前記弁切換スイッチが操作されたときに前記方向制御弁を正回転位置に戻す復帰手段を設け、前記回転数低下手段は、前記復帰手段によって前記方向制御弁を正回転位置に戻すときにも前記原動機の回転数を低下させる構成としてなる請求項２または３に記載の建設機械。

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