JP2004324838A

JP2004324838A - 建設機械における油圧回路

Info

Publication number: JP2004324838A
Application number: JP2003123453A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Riyuudo; 康介柳堂; Yuri Baba; ゆり馬場; Yoshikazu Nomoto; 義和野元
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】コントロールバルブユニットから油タンクに至る油路に、オイルクーラーと、該オイルクーラーのバイパス手段と、メイクアップ油路に加圧油を供給するための背圧発生手段を設けるにあたり、部品点数の削減を図る。
【解決手段】コントロールバルブユニット４の第一タンクポート４ｃからオイルクーラー５を経て油タンク３に至るリターン油路２３と、第二タンクポート４ｄからチェック弁２８を経て油タンク３に至るバイパス油路２４とを設けると共に、上記リターン油路２３とバイパス油路２４とをコントロールバルブユニット４内のタンク油路２７を介して連通せしめる一方、チェック弁２８の上流側のバイパス油路２４からメイクアップ油路２９を分岐形成し、さらに、前記チェック弁２８を、油タンク３に直付けした。
【選択図】図２

Description

【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における油圧回路の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、油圧ショベル等の建設機械の油圧回路には、例えば走行モータ、旋回モータ、ブームシリンダ、アームシリンダ等の複数の油圧アクチュエータ、これら油圧アクチュエータに対する圧油給排制御を行うための複数の制御弁が組込まれたコントロールバルブユニット、作動油が貯溜される油タンク、油圧源となる油圧ポンプ等の各種油圧機器が設けられると共に、油圧ポンプからコントロールバルブに至るポンプ油路、コントロールバルブと油圧アクチュエータとを接続するアクチュエータ接続用油路、コントロールバルブから油タンクに至るリターン油路等の各種油路が設けられている。
ところで、前記油圧回路のリターン油路に、作動油を冷却するためのオイルクーラーを設けると共に、該オイルクーラーに耐圧以上の圧力が作用することを防止するべくオイルクーラーと並列にバイパス油路を設け、該バイパス油路に所定圧以上で開放するバイパス弁を配することがある。
さらに、前記油圧回路に、油圧モータを停止させたときに慣性により回転する油圧モータのキャビテ−ションを防止するため、負圧状態の油圧モータに油を補充するためのメイクアップ油路を設けることがあるが、この様なメイクアップ油路は、リターン油路に設けられた背圧弁の上流側に接続され、該背圧弁により発生する圧力を負圧状態の油圧モータに供給できるようになっている。
この様に、リターン油路にオイルクーラー、バイパス弁および背圧弁が設けられた油圧回路として、従来、リターン油路を上流側部分と下流側部分に二分した場合の下流側部分に背圧弁を配し、該背圧弁の下流側におけるサージ圧の発生を抑制するようにしたものが知られているが、このものにおいて背圧弁は、オイルクーラーの下流側に配されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１８６７０４号公報（図１、図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前記特許文献のものは、オイルクーラーの下流側に背圧弁が配されているため、該背圧弁での抵抗による流量の減少や発熱によって、冷却効率が低下するという問題がある。さらにこのものは、背圧弁としてのチェック弁とバイパス弁としてのチェック弁との二つのチェック弁が必要であって、部品点数が多くなるばかりか、これら二つのチェック弁を油タンクに直結して設けようとしたとき、スペース的に余裕のない場合には二つのチェック弁を配することが難しい場合もあり、これらに本発明が解決しようとする課題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の如き実情に鑑み、これらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、油圧アクチュエータに対する圧油給排制御を行うための複数の制御弁が組込まれるコントロールバルブユニットに、リターン油路を介して油タンクに接続される第一タンクポートとバイパス油路を介して油タンクに接続される接続される第二タンクポートとを設け、これら第一、第二タンクポート同士をコントロールバルブユニット内に形成される油路を介して連通せしめると共に、前記リターン油路にはオイルクーラーを配する一方、バイパス油路には予め設定される設定圧以上で開くバイパス弁を配し、さらに、該バイパス弁の上流側のバイパス油路から負圧状態の油圧アクチュエータに油を補充するためのメイクアップ油路を分岐形成したことを特徴とするものである。
そして、この様にすることにより、バイパス油路に設けられたバイパス弁が、オイルクーラーを保護するためのバイパス機能と、メイクアップ油路に加圧油を供給するための背圧発生機能との両方の機能を有することになって、専用の背圧弁を設ける必要がなく、部品の削減化が図れると共に、スペース的にも有利となる。また、オイルクーラーの下流側に背圧弁を設けたもののように、冷却効率が低下してしまうような不具合をなくすことができる。
このものにおいて、バイパス弁を、油タンクに直付けすることにより、バイパス弁の開閉に伴うサージ圧の発生をなくすことができると共に、バイパス油路を形成する配管数を減らすことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、１は油圧ショベルの上部旋回体の架台フレームであって、該架台フレーム１には、油圧ショベルに装備される複数の油圧アクチュエータの油圧源となる油圧ポンプ２、作動油が貯溜される油タンク３、油圧アクチュエータに対する圧油給排制御を行う複数の制御弁が組込まれたコントロールバルブユニット４、作動油を冷却するためのオイルクーラー５、前記油圧アクチュエータの一つである旋回モータ６等の油圧機器が搭載されている。尚、架台フレーム１には、さらに、エンジンや運転席等、図示しない部材装置が搭載されるが、これらについては省略してある。また、前記油圧機器のあいだには配管により多数の油路が形成されているが、これら油路についても、後述する一部の油路を除いて省略してある。
【０００７】
扨、図２に、油圧ショベルの油圧回路の概略図を示すが、図２では、油圧ショベルに設けられる油圧アクチュエータの代表的なものとして、旋回モータ６、左右の走行モータ７、８、ブームシリンダ９、スティックシリンダ１０、バケットシリンダ１１を示してある。また、図２において、２Ａ、２Ｂは第一、第二油圧ポンプ、３は油タンク、４はコントロールバルブユニットであって、該コントロールバルブユニット４には、前記油圧アクチュエータ６〜１１に対する圧油供排制御を行うための旋回モータ用制御弁１２、左右の走行モータ用制御弁１３、１４、第一、第二ブームシリンダ用制御弁１５、１６、第一、第二スティックシリンダ用制御弁１７、１８、バケットシリンダ用制御弁１９等の複数の制御弁、および合流弁２０、第一、第二リリーフ弁２１、２２等の複数のバルブが組み込まれている。そして、前記各制御弁１２〜１９は、操作具の操作に基づき、対応する油圧アクチュエータ６〜１１への圧油の給排を停止する中立位置Ｎと、圧油の給排制御を行う作動位置ＸまたはＹとに切換わる構成になっている。
【０００８】
また、前記コントロールバルブユニット４には、第一、第二油圧ポンプ２Ａ、２Ｂにそれぞれ接続される第一、第二ポンプポート４ａ、４ｂ、後述するリターン油路２３を介して油タンク３に接続される第一タンクポート４ｃ、バイパス油路２４を介して油タンク３に接続される第二タンクポート４ｄ、前記各油圧アクチュエータ６〜１１にそれぞれ接続される入出力ポート４ｅ等の複数のポートが形成されている。
【０００９】
さらに、コントロールバルブユニット４内には、第一、第二ポンプポート４ａ、４ｂから中立位置Ｎの制御弁１２〜１９および第一、第二リリーフ弁２１、２２を経由して第一、第二タンクポート４ｃ、４ｄに至るセンタバイパス油路２５、第一、第二ポンプポート４ａ、４ｂから制御弁１２〜１５、１７、１９に至るポンプ油路２６、制御弁１２〜１５、１７、１９から第一、第二タンクポート４ｃ、４ｄに至るタンク油路２７等の油路が形成されているが、第一タンクポート４ｃと第二タンクポート４ｄとは、上記タンク油路２７を介して連通状態となるように形成されている。
【００１０】
一方、前記リターン油路２３は、コントロールバルブユニット４の第一タンクポート４ｃから油タンク３に至る油路であって、該リターン油路２３の中途部にはオイルクーラー５が配されている。尚、このリターン油路２３は、コントロールバルブユニット４の第一タンクポート４ｃからオイルクーラー５に至る上流側リターン油路２３Ａと、オイルクーラー５から油タンク３に至る下流側リターン油路２３Ｂとから形成される。
【００１１】
また、前記バイパス油路２４は、コントロールバルブユニット４の第二タンクポート４ｄから油タンク３に至る油路であって、該バイパス油路２４の最も下流側には、図４〜図６に示す如く油タンク３に直付けされる状態で、バネ付きのチェック弁２８（本発明のバイパス弁に相当する）が配されている。このバイパス油路２４と前記上流側リターン油路２３Ａとは、コントロールバルブユニット４内に形成されるタンク油路２７を介して連通状態になっており、そして上記チェック弁２８は、タンク油路２７を経由してバイパス油路２４に導入される上流側リターン油路２３Ａの圧力がオイルクーラー５の耐圧近くの所定圧Ｐまで上昇したときに開放するように設定されている。
【００１２】
つまり、上流側リターン油路２３Ａの圧力が前記所定圧Ｐに達していない状態では、バイパス油路２４のチェック弁２８は閉じている。この状態では、コントロールバルブユニット４からの排出油がバイパス油路２４を経由して油タンク３に流れることはできず、而して、コントロールバルブユニット４からの排出油は、上流側リターン油路２３Ａに流れてオイルクーラー５で冷却された後、下流側リターン油路２３Ｂを経て油タンク３に戻るようになっている。
一方、上流側リターン油路２３Ａの圧力が前記所定圧Ｐに達すると、該上流側リターン油路２３Ａの圧力がコントロールバルブユニット４のタンク油路２７を介してバイパス油路２４に導入されて、チェック弁２８を開く。これにより、コントロールバルブユニット４からの排出油はバイパス油路２４を経由して油タンク３に流れることになって、オイルクーラー５に耐圧以上の圧力がかかって破損してしまうことを回避できるようになっている。
【００１３】
さらに、前記バイパス油路２４からはメイクアップ油路２９が分岐形成されているが、該メイクアップ油路２９は、コントロールバルブユニット４に形成される旋回モータ６用の入出力ポート４ｅと旋回モータ６とを連結する第一、第二旋回モータ接続用油路３０Ａ、３０Ｂに、第一、第二チェック弁３１Ａ、３１Ｂを介して接続されている。そして、旋回停止の操作に基づき旋回モータ用制御弁１２から第一または第二旋回モータ接続用油路３０Ａ、３０Ｂへの圧油の供給が停止したとき、慣性で回転する旋回モータ６によって負圧となる第一または第二旋回モータ接続用油路３０Ａ、３０Ｂに前記メイクアップ油路２９からの圧油が供給され、これによりキャビテ−ションの発生を防止できるようになっている。
ここで、前述したように、上流側リターン油路２３Ａとバイパス油路２４とはコントロールバルブユニット４のタンク油路２７を介して連通しているが、これら連通する油路２３Ａ、２４、２７のうち、チェック弁２８が閉じている状態では、該チェック弁２８によって生じる背圧によりバイパス油路２４が最も高圧で、タンク油路２７、上流側リターン油路２３Ａの順で圧力が低くなる（オイルクーラー５の下流の下流側リターン２３Ｂはほぼタンク圧となる）。而して、前記メイクアップ油路２９には、チェック弁２８の背圧により加圧されたバイパス油路２４の油が供給されることになって、メイクアップ機能を確実に発揮することができる。
尚、図１、図２において、３２は油タンク３から油圧ポンプ２に至るサクション油路である。さらに、図３〜図６において、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは油タンク３に形成されるリターン油路接続口、バイパス油路接続口、サクション油路接続口、ドレン口であり、また、３３、３４は油タンク３に設けられるフィルターである。
【００１４】
叙述の如く構成されたものにおいて、コントロールバルブユニット４からオイルクーラー５を経て油タンク３に至るリターン油路２３と、コントロールバルブユニット４からチェック弁２８を経て油タンク３に至るバイパス油路２４とは、コントロールバルブユニット４外では独立した状態で設けられる一方、コントロールバルブユニット４内ではタンク油路２７を介して連通状態となっている。そして、上流側リターン油路２３Ａの圧力がオイルクーラー５の耐圧近くの所定圧Ｐに達していないときには、バイパス油路２４のチェック弁２８は閉じており、この状態ではコントロールバルブユニット４からの排出油は、リターン油路２３を流れてオイルクーラー５で冷却されて油タンク３に戻ることになる。一方、上流側リターン油路２３Ａの圧力が所定圧Ｐまで上昇するとバイパス油路２４のチェック弁２８が開き、これによりコントロールバルブ４からの排出油はバイパス油路２４を経由して油タンク３に流れることになって、オイルクーラー５に耐圧以上の圧力がかかってしまうことを回避できる。さらに、チェック弁２８の上流側のバイパス油路２４からは、負圧状態の旋回モータ接続用油路３０Ａ、３０Ｂに油を補充するためのメイクアップ油路２９が分岐形成されていて、該メイクアップ油路２９には、チェック弁２８の背圧により加圧されたバイパス油路２４の油が供給されることになる。
而して、バイパス油路２４に配されるチェック弁２８は、オイルクーラー５を保護するためのバイパス機能と、メイクアップ油路２９に加圧油を供給するための背圧発生機能との両方の機能を果たすことになって、背圧発生用の専用の弁を設ける必要がなくなる。この結果、部品の削減化が図れて、コストダウンに貢献できる許りか、オイルクーラーの下流側に背圧弁を設けたもののように、背圧弁での抵抗による流量の減少や発熱によって冷却効率が低下してしまうような不具合をなくすことができる。
【００１５】
しかもこのものでは、チェック弁２８がバイパス油路２４の最も下流側、即ち油タンク３に直付け状態で配されているため、チェック弁２８の開閉に伴うサージ圧の発生をなくすことができると共に、バイパス油路２４を形成する配管数を減らすことができるという利点があるが、この様に弁を油タンク３に直付けする場合に、前述したように一つのチェック弁２８で二つの機能を有しているため、油タンク３に取付られる弁の数が減ることになって、油タンク３回りのスペースに余裕がない場合等に有利である。
【００１６】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されないことは勿論であって、バイパス油路に設けられるバイパス弁は、上記実施の形態のようなバネ付きのチェック弁だけでなく、リリーフ弁等を用いて構成することもできる。また、メイクアップ油路から油が補充される油圧アクチュエータとしては、旋回モータに限定されることなく、負圧状態となる他の油圧アクチュエータにメインアップ油路を接続するように構成することも、勿論できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】架台フレームに搭載される油圧機器を示す平面図である。
【図２】油圧ショベルの油圧回路図である。
【図３】油タンクの平面図である。
【図４】油タンクの正面図である。
【図５】油タンクの左側面図である。
【図６】チェック弁の取付け部位の断面図である。
【符号の説明】
３油タンク
４コントロールバルブユニット
４ｃ第一タンクポート
４ｄ第二タンクポート
５オイルクーラー
６〜１１油圧アクチュエータ
１２〜１９制御弁
２３リターン油路
２４バイパス油路
２８チェック弁
２９メイクアップ油路

Claims

油圧アクチュエータに対する圧油給排制御を行うための複数の制御弁が組込まれるコントロールバルブユニットに、リターン油路を介して油タンクに接続される第一タンクポートとバイパス油路を介して油タンクに接続される接続される第二タンクポートとを設け、これら第一、第二タンクポート同士をコントロールバルブユニット内に形成される油路を介して連通せしめると共に、前記リターン油路にはオイルクーラーを配する一方、バイパス油路には予め設定される設定圧以上で開くバイパス弁を配し、さらに、該バイパス弁の上流側のバイパス油路から負圧状態の油圧アクチュエータに油を補充するためのメイクアップ油路を分岐形成したことを特徴とする建設機械における油圧回路。
請求項１において、バイパス弁は、油タンクに直付けされていることを特徴とする建設機械における油圧回路。