JP2005290891A

JP2005290891A - 作業用機械におけるオーバーヒート防止システム

Info

Publication number: JP2005290891A
Application number: JP2004109069A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yokota; 研一横田
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2024-04-01
Also published as: JP4458417B2

Abstract

【課題】回路圧設定用のリリーフ弁が開いたままのリリーフ状態が継続して作動油温度が上昇したような場合であっても、該作動油温度を早急に低下せしめることができるようにして、油圧系やエンジンがオーバーヒートしてしまうことを防止する。
【解決手段】作動油の温度を検出する作動油温度センサ２９を設ける一方、回路圧設定用のリリーフ弁を設定圧の可変制御ができる可変リリーフ弁２７とし、該可変リリーフ弁２７の設定圧を、作動油温度センサ２９により測定された作動油温度Ｔが予め設定される設定温度ＴＳを越えたときに、作動油温度Ｔが設定温度ＴＳ以下のときに設定される標準設定圧ＰＳよりも低い低設定圧まで下げるように制御した。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業用機械におけるオーバーヒート防止システムの技術分野に属するものである。

一般に、油圧ショベル等の作業用機械の行う作業は、過酷な作業が多く、このため、特に酷暑の環境下においては、作業用機械のエンジンや油圧系が過熱状態となってオーバーヒートし易くなる。そこで従来、酷暑下で作業を行う場合のオーバーヒートに備え、ラジエータやオイルクーラー等のクーリング装置を大型化したり、あるいはこれらクーリング装置を冷却するファンを大型化することで、エンジンや油圧系の冷却能力の増大を図っていた。しかしながら、そのために機体外騒音が大きくなり、環境的に好ましくない許りか、負荷の小さい作業を行う場合や、常温下で作業を行うような場合には、前記クーリング装置やファンの大型化が無駄になるという問題があった。

そこで、エンジンの冷却水温や作動油温を検出し、該検出した温度に対応させて油圧ポンプの出力流量を制御するようにした技術が提唱されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３０９８８５９号公報

ところで、例えば油圧ショベルに破砕機等の作業用アタッチメントを装着して解体作業を行うような場合、該解体作業は高負荷の作業であるため、油圧ポンプの吐出ラインは、回路圧設定用のリリーフ弁が開いたままのリリーフ状態が長く継続する。このようにリリーフ状態が長く継続すると、リリーフ弁の通過時における圧力損失に伴う発熱によって、作動油温が大幅に上昇する。さらにこの状態が続くと、油圧系やエンジンのオーバーヒートを招いてしまうことになるが、このような場合には、作動油温を早急に下げるための制御が有効と考えられ、ここに本発明が解決しようとする課題がある。

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、請求項１の発明は、油圧ポンプと、該油圧ポンプから供給される作動油により作動する油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプの吐出ラインに接続される回路圧設定用のリリーフ弁とを備えた油圧回路において、前記作動油の温度を検出する作動油温度検出手段を設ける一方、前記リリーフ弁は設定圧を可変制御できる可変リリーフ弁とし、該リリーフ弁の設定圧を、前記作動油温度検出手段により検出された作動油温度が予め設定される設定温度を越えたときに、作動油温度が設定温度以下のときの設定圧よりも低くなるように制御する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、作動油温度が設定温度を越えた場合には、油圧ポンプの供給回路のリリーフ圧が低くなって作動油への負荷が軽減し、作動油温度を早急に低下せしめることができると共に、エンジン負荷も軽減することになり、もって、油圧系やエンジンのオーバーヒートを確実に防止できる。

次に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
まず、図１に、油圧ショベル等の作業用機械に設けられる油圧回路の概略を示すが、該図１において、１、２はエンジン３により駆動する油圧ポンプ、４はパイロットポンプ、５は油タンク、６〜１２は油圧ポンプ１、２からの圧油供給により作動する油圧アクチュエータ、１３〜１９はパイロットバルブであって、これらパイロットバルブ１３〜１９は、前記各油圧アクチュエータ６〜１２用の操作具操作に基づいてパイロット圧を出力する。さらに、２０〜２６は各油圧アクチュエータ６〜１２用の制御バルブであって、これら制御バルブ２０〜２６は、前記パイロットバルブ１３〜１９からのパイロット圧の供給に基づいて中立位置Ｎから作動位置ＸまたはＹに切換わって、各油圧アクチュエータ６〜１２に対する油給排制御を行う構成になっている。尚、図１において、丸付きの数字は結合子記号であって、対応する丸付き数字同士が接続される。

さらに、図１において、２７は油圧ポンプ１、２の吐出ラインに接続される回路圧設定用の可変リリーフ弁であって、該可変リリーフ弁２７によって、油圧ポンプ１、２の吐出油が供給される油圧回路の回路圧を設定圧に保持できるようになっているが、該リリーフ弁２７の設定圧は、後述するコントローラ２８から出力される制御信号に基づいて可変できるように構成されている。

一方、２９は油タンク５に装着される作動油温度センサであって、該作動油温度センサ２９により測定された作動油温度の測定値Ｔは、前記コントローラ２８に入力されるように構成されている。

次に、コントローラ２８におけるリリーフ圧制御について、図２に示すフローチャート図に基づいて説明すると、コントローラ２８は、システムスタートすると、まず、作動油温度センサ２９により測定された作動油温度の測定値Ｔが予め設定される設定温度ＴＳ以下であるか否かを判断する（ステップ１）。そして、作動油温の測定値Ｔが設定温度ＴＳ以下の場合には、オーバーヒートの惧れがないと判断して、リリーフ弁２７に対し、設定圧が標準設定圧ＰＳとなるように制御信号を出力する（ステップ２）。これにより、油圧ポンプ１、２の吐出油が供給される油圧回路のリリーフ圧は、標準設定圧ＰＳとなる。

ここで、前記設定温度ＴＳは、このままの状態で作業を続行するとオーバーヒートしてしまう惧れがある作動油温度として予め設定される温度であって、該設定温度ＴＳは、例えば、作動油のオーバーヒート温度よりも４〜５度程度低く設定される。

また、前記標準設定圧ＰＳは、油圧ポンプ１、２からの吐出油が供給される油圧回路の標準のリリーフ圧として設定される圧力であって、オーバーヒートの惧れのない状態では、この標準設定圧ＰＳに設定される。

一方、前記ステップ１において、作動油温の測定値Ｔが設定温度ＴＳを越えている場合、コントローラ２８は、このままの状態で作業を続行するとオーバーヒートの惧れがあると判断して、リリーフ弁２７に対し、予め設定される第一所定時間Ｔ１のあいだ、設定圧を第一低設定圧Ｐ１まで下げるように制御信号を出力する（ステップ３）。これにより、油圧ポンプ１、２の供給回路のリリーフ圧は、第一低設定圧Ｐ１まで低下する。

ここで、前記第一低設定圧Ｐ１は、リリーフ弁２７の設定圧を第一所定時間Ｔ１のあいだ第一低設定圧Ｐ１まで下げることにより作動油温の２〜３度程度の低減を見込むことができる圧力であって、例えば、標準設定圧ＰＳに対して５％低く設定される。

前記ステップ３でリリーフ弁２７の設定圧を第一所定時間Ｔ１のあいだ第一低設定圧Ｐ１まで下げた後、コントローラ２８は、再び、作動油温度の測定値Ｔが予め設定される設定温度ＴＳ以下であるか否かを判断する（ステップ４）。このとき、作動油温の測定値Ｔが設定温度ＴＳ以下の場合には、オーバーヒートの惧れが回避されたと判断して、リリーフ弁２７に対し、標準設定圧ＰＳに戻すように制御信号を出力する（ステップ２に移行）。これにより、油圧ポンプ１、２の供給油圧のリリーフ圧は、標準設定圧ＰＳまで上昇する。

一方、前記ステップ４において、作動油温の測定値Ｔが設定温度ＴＳを越えている場合、コントローラ２８は、オーバーヒートの惧れが増したと判断して、リリーフ弁２７に対し、予め設定される第二所定時間Ｔ２のあいだ、設定圧を第二低設定圧Ｐ２まで下げるように制御信号を出力する（ステップ５）。これにより、油圧ポンプ１、２の供給回路のリリーフ圧は、第二低設定圧Ｐ２まで低下する。

ここで、前記第二低設定圧Ｐ２は、前記第一低設定圧Ｐ１よりも更に低い圧力であって、例えば、標準設定圧ＰＳに対して１０％低い圧力であり、そして、リリーフ弁２７の設定圧を第二所定時間Ｔ２のあいだ第二低設定圧Ｐ２まで下げることにより、作動油温の早急なる低下を見込むことができる。この場合、第二所定時間Ｔ２は、前記第一所定時間Ｔ１と同じであっても異なっていても良い。

さらに、前記ステップ５でリリーフ弁２７の設定圧を第二所定時間Ｔ２のあいだ第二低設定圧Ｐ２まで下げた後、コントローラ２８は、再び、作動油温度の測定値Ｔが予め設定される設定温度ＴＳ以下であるか否かを判断する（ステップ６）。このとき、作動油温の測定値Ｔが設定温度ＴＳ以下の場合には、オーバーヒートの惧れが回避されたと判断して、リリーフ弁２７に対し、標準設定圧ＰＳに戻すように制御信号を出力する（ステップ２に移行）。これにより、油圧ポンプ１、２の供給回路のリリーフ圧は、標準設定圧ＰＳまで上昇する。

一方、前記ステップ６において、作動油温度の測定値Ｔが設定温度ＴＳを越えている場合、コントローラ２８は、オーバーヒート回避のためのリリーフ弁制御を続行する必要があると判断して、リリーフ弁２７に対してさらに第二所定時間Ｔ２のあいだ設定圧を第二低設定圧Ｐ２まで下げるように制御信号を出力する（ステップ５に戻る）。これにより、油圧ポンプ１、２の供給回路のリリーフ圧は、第二低設定圧Ｐ２に保持される。そして、このステップ５の制御およびステップ６の判断は、作動油温度の測定値Ｔが設定温度ＴＳ以下となるまで繰り返される。

叙述の如く構成された実施の形態において、油圧アクチュエータ６〜１２は、油圧ポンプ１、２から供給される作動油により作動することになるが、該作動油の温度が、このままの状態で作業を続行するとオーバーヒートしてしまう惧れがある作動油温度として予め設定される設定温度ＴＳを越えると、回路圧設定用のリリーフ弁２７に対して、設定圧を下げるように制御信号が出力されることになる。これにより、油圧ポンプ１、２からの吐出油が供給される油圧回路のリリーフ圧が低くなって、作動油への負荷が軽減し、作動油温度が低下すると共に、使用馬力が低減することでエンジン３側への負荷も軽減することになる。

この結果、例えば解体作業等の作業負荷の高い作業を行うような場合に、回路圧設定用のリリーフ弁２７が開いたままのリリーフ状態が継続して作動油温度が上昇したような場合であっても、該作動油温度を早急に低下せしめることができると共に、エンジン負荷も軽減させることができて、油圧系やエンジン３のオーバーヒートを確実に防止できる。

しかも、本実施の形態では、作動油温度が設定温度ＴＳを越えたことの判断に基づいてリリーフ弁２７の設定圧を第一低設定圧Ｐ１まで下げても、依然として作動油温度が設定温度ＴＳを越えている場合には、リリーフ弁２７の設定圧を前記第一低設定圧Ｐ１よりもさらに低い第二低設定圧Ｐ２まで下げるようというように、リリーフ弁２７の設定圧を段階的に低下させる構成となっているため、リリーフ圧が下がったことをオペレータはあまり実感しないで済むという利点がある。

尚、本発明は前記実施の形態に限定されないことは勿論であって、例えば、コントローラ２８において作動油温度の測定値Ｔと設定温度ＴＳと温度差を演算し、該温度差に基づいてリリーフ弁２７の設定圧の下げ幅を調整するように構成することもできる。

オーバーヒート防止システムを示す回路図である。リリーフ圧制御を示すフローチャート図である。

符号の説明

１、２油圧ポンプ
６〜１２油圧アクチュエータ
２７可変リリーフ弁
２８コントローラ
２９作動油温度センサ

Claims

油圧ポンプと、該油圧ポンプから供給される作動油により作動する油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプの吐出ラインに接続される回路圧設定用のリリーフ弁とを備えた油圧回路において、前記作動油の温度を検出する作動油温度検出手段を設ける一方、前記リリーフ弁は設定圧を可変制御できる可変リリーフ弁とし、該リリーフ弁の設定圧を、前記作動油温度検出手段により検出された作動油温度が予め設定される設定温度を越えたときに、作動油温度が設定温度以下のときの設定圧よりも低くなるように制御することを特徴とする作業用機械におけるオーバーヒート防止システム。