JP2007085090A - 建設機械の作動油冷却システム - Google Patents

Abstract

【課題】油圧回路の機器類が受ける過大な熱負荷を低減して同機器類の損傷を極力防止する経済的な建設機械の作動油冷却システムを提供する。
【解決手段】油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータを駆動するための圧油を発生する油圧ポンプと、この油圧ポンプから油圧アクチュエータへ供給される圧油の流れや流量を切り換える方向制御弁を一体的に備えた方向制御弁ユニット３０と、作動油を冷却する作動油冷却手段とを備え、油圧回路を流れる作動油を作動油冷却手段で冷却する建設機械の作動油冷却システムにおいて、方向制御弁を通過する作動油を冷却するための冷却水を流通させる冷却水路３５を方向制御弁ユニット本体３１における方向制御弁のスプール３３の周囲に設けた。
【選択図】 図３

Description

本発明は、油圧アクチュエータと油圧ポンプとこの油圧ポンプから油圧アクチュエータへ供給される作動油の流れや流量を切り換える方向制御弁と作動油を冷却する作動油冷却手段とを備え、油圧回路を流れる作動油を作動油冷却手段で冷却する油圧ショベルやクレーン等の建設機械の作動油冷却システムに関する。

油圧ショベルやクレーン等の建設機械は、クローラやホイールで走行する車体と、この車体に設置され掘削作業や荷揚げ作業等の建設作業を行う作業機とを有する。油圧ショベルを例にとると、車体は、大別すると、上部旋回体を設置するための基台となり作業現場を走行することが可能な下部走行体と、この下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体とからなる。これらのうち、下部走行体は、油圧アクチュエータとしての走行モータによりクローラを駆動して走行させることができ、上部旋回体は、油圧アクチュエータとしての旋回モータにより旋回装置を駆動して旋回させることができる。

一方、作業機は、垂直方向に回動駆動されるアーム、ブーム、バケット等の作業具を備えて上部旋回体上に設置されており、これらの作業具は、油圧アクチュエータとしての油圧シリンダにより駆動されて掘削作業や積載作業等の種々の作業を行う。建設機械は、以上のような各種油圧アクチュエータを油圧で駆動するため、油圧回路を備えている。この油圧回路は、以上述べた油圧アクチュエータのほか、作動油を貯溜する作動油タンク、この作動油タンク内の作動油を吸入して油圧アクチュエータを駆動するための圧油を発生する油圧ポンプ、この油圧ポンプから油圧アクチュエータへ供給される圧油の流れや流量を切り換える方向制御弁等の種々の機器を備えている。

建設機械において、油圧回路内を循環する作動油は、その循環の過程で、油圧回路との摩擦により激しく温度上昇する。そのため、建設機械の油圧回路には、作動油を冷却するためのオイルクーラと称する作動油冷却手段を付設しており、油圧回路を流れる作動油をこのオイルクーラで冷却するようにしている。本発明は、こうした作動油冷却手段を備えた建設機械の作動油冷却システムを改良しようとするものである。

そこで、後に詳述する本発明の技術内容を容易に理解できるようにするため、建設機械の代表例であるクローラ式の油圧ショベルに関する概略的な構造と、建設機械の作動油冷却システムに関する従来例の技術内容とを図６乃至図８に基づいて説明する。図６は、従来例の作動油冷却システムを設置した油圧ショベルの構造の一例を示す斜視図、図７は、図６における方向制御弁ユニットの拡大斜視図、図８は、従来例の建設機械の作動油冷却システムを模式的に示す油圧回路図である。

まず、作動油冷却システムが設置される建設機械の代表例であるクローラ式の油圧ショベルの一般的な構造を図６に基づいて概説する。

同図において、１は図示していない下部走行体上に旋回可能に設置された上部旋回体、２はこの上部旋回体１を旋回可能に支持する旋回軸受とこの旋回軸受を旋回駆動するための旋回モータや減速機等の駆動機構を備え上部旋回体１を下部走行体に対して旋回させる旋回装置、３は後端部が上部旋回体１の前部に垂直方向に回動（傾動）可能に軸着されて設置されたブーム、４は後端部がこのブーム３の前端部に垂直方向に回動（揺動）可能に軸着されたアーム、５はこのアーム４の前端部に垂直方向に回動可能にかつ着脱可能に軸着されたバケット、３ａは伸縮させてブーム３を回動させるように駆動するブームシリンダ、４ａは伸縮させてアーム４を回動させるように駆動するアームシリンダ、５ａは伸縮させてバケット５を回動させるように駆動するバケットシリンダ、６はブーム３、アーム４及びバケット５やブームシリンダ３ａ、アームシリンダ４ａ及びバケットシリンダ５ａを設けて構成され掘削作業や積載作業等の種々の建設作業を行う作業機である。

図示はしていないが、クローラ式の油圧ショベルは、上部旋回体１を設置するための基台となりエンドレスチェーン状のクローラベルトにより作業現場を走行する下部走行体を備えている。上部旋回体１は、この下部走行体上に旋回装置２で旋回可能に支持されて設置されている。この上部旋回体１は、上部旋回体１の基盤をなす旋回フレームと、この旋回フレーム上に設置した、後述する方向制御弁ユニット９、ポンプ装置１０及びエンジン１１等の油圧駆動・制御用の機器や運転室１６等の諸装置とで構成された集合体を指称する。油圧ショベルは、大別すると、こうした下部走行体及び上部旋回体１と、この上部旋回体１に設置した作業機６とで構成されている。そして、油圧アクチュエータとして、前記したブームシリンダ３ａやアームシリンダ４ａやバケットシリンダ５ａのほか、下部走行体のクローラベルトを駆動するための走行モータや上部旋回体１を旋回駆動するための旋回モータ等、図示しない種々の油圧アクチュエータを備えている。

７は作動油を貯溜するための作動油タンク、８はエンジン１１の燃料タンク、９はブームシリンダ３ａ、アームシリンダ４ａ、バケットシリンダ５ａ等の前記の種々の油圧アクチュエータへ供給される圧油の流れや流量を切り換えて各油圧アクチュエータの運動を制御するための種々の方向制御弁を図７に示すように一体的に備えた方向制御弁ユニット、１０は作動油タンク７内の作動油を吸入して前記の種々の油圧アクチュエータを駆動するための圧油を発生する可変容量型の油圧ポンプとその周辺の機器とからなるポンプ装置、１１はこのポンプ装置１０における油圧ポンプを駆動するためのエンジン、１２は作動油を冷却するための作動油冷却手段としてのオイルクーラ、１３はエンジン１１の冷却後のエンジン冷却水を冷却するためのラジエータ、１４はエンジン１１で駆動されオイルクーラ１２やラジエータ１３等を空冷するための空気流を起す冷却ファン、１５はエンジン１１が吸入する空気を冷却するためのインタークーラ、１６は油圧ショベルの操縦を行うための運転室である。

方向制御弁ユニット９は、前記の種々の方向制御弁をユニット化して一体の弁ブロックをなすように形成されていて、これらの方向制御弁の集合体をなしている。この方向制御弁ユニット９は、大別すると、図７に示すように、スプール（図３の符号３３参照）の中核部が摺動可能に挿入されるスプール挿入孔を内部に有するブロック状の方向制御弁ユニット本体９ａと、スプールの上端部が摺動可能に挿入されるスプール挿入孔９ｂ’を内部に有するケーシング９ｂと、これら方向制御弁ユニット本体９ａのスプール挿入孔及びケーシング９ｂのスプール挿入孔９ｂ’に摺動可能に挿入されるスプールとで構成されている。方向制御弁ユニット本体９ａのスプール挿入孔付近には、油圧ポンプの油圧を導入するための流入側のポートと、アクチュエータ側に連通する流出側のポートとが付設されている。

方向制御弁ユニット９には、ケーシング９ｂやスプール挿入孔やスプールが、配設する種々の方向制御弁に対応して複数設けられている。図７に示す例では、右側に、右走行モータ用方向制御弁、バケットシリンダ用方向制御弁、第１のブームシリンダ用方向制御弁及び第２のアームシリンダ用方向制御弁が順次設けられており、左側には、左走行モータ用方向制御弁、予備の方向制御弁、第２のブームシリンダ用方向制御弁、第１のアームシリンダ用方向制御弁及び旋回モータ用方向制御弁が順次設けられている。方向制御弁ユニット９には、図７に図示のメインリリーフバルブ等の方向制御弁以外の弁も組み込まれている。

オイルクーラ１２は、細いパイプで形成されており、作動油は、この細いパイプ内に送られて冷却ファン１４で冷却される。図には明示されていないが、上部旋回体１は、エンジン冷却水をエンジン１１の被冷却部からラジエータ１３へ送った後にエンジン１１の被冷却部に戻すための循環管路と、この循環管路を通じてエンジン冷却水を循環させるための冷却水ポンプとを設けており、通常時は、ラジエータ１３で冷却されたエンジン冷却水をこの冷却水ポンプにより絶えずエンジン１１へ送って循環させることができるようにしている。

次に、従来例の建設機械の作動油冷却システムを図８に基づいて説明する。図８は、この従来例の作動油冷却システムを分かりやすく説明するため、不特定の建設機械の油圧回路を模式的に示したものである。

同図において、２０は作動油タンク２７内の作動油を吸入して後記油圧シリンダ２１，２２を駆動するための圧油を発生する可変容量型の油圧ポンプ、２１はこの油圧ポンプ２０で発生した圧油により駆動される油圧アクチュエータとしての第１の油圧シリンダ、２２は油圧ポンプ２０で発生した圧油により駆動される油圧アクチュエータとしての第２の油圧シリンダ、２３は第１の油圧シリンダ２１へ供給される圧油の流れや流量を切り換えて同油圧シリンダ２１の運動を制御する第１の方向制御弁、２４は第２の油圧シリンダ２２へ供給される圧油の流れや流量を切り換えて同油圧シリンダ２２の運動を制御する第２の方向制御弁、２５は油圧ポンプ２０を駆動するためのエンジン、２６はこのエンジン１５で駆動される冷却ファン、２７はフィルタ２７ａを内蔵した作動油タンク、２８は作動油を冷却するための作動油冷却手段としてのオイルクーラである。

ここで、この図８の要素と前記図６の要素との対応関係を述べると、図８中の油圧ポンプ２０は、図６中のポンプ装置１０における可変容量型の油圧ポンプに相当し、同じく、油圧シリンダ２１，２２は、ブームシリンダ３ａ、アームシリンダ４ａ、バケットシリンダ５ａのうちの何れか二つの油圧シリンダに相当し、方向制御弁２３，２４は、方向制御弁ユニット９における方向制御弁に相当している。また、図８におけるエンジン２５、冷却ファン２６、作動油タンク２７及びオイルクーラ２８は、それぞれ、図６におけるエンジン１１、冷却ファン１４、作動油タンク７及びオイルクーラ１２に相当していて、以上の図８における各要素は、対応する図６における各要素と同等の働きをする。

方向制御弁２３，２４は、操作手段の操作により左位置に切り換えられたときに、油圧ポンプ２０の圧油を油圧シリンダ２１，２２の各ロッド側に供給するとともに、これらの各ボトム側の圧油を作動油タンク２７に排出し、これにより、各油圧シリンダ２１，２２を縮小させることができる。また、右位置に切り換えられたときには、油圧ポンプ２０の圧油を油圧シリンダ２１，２２の各ボトム側に供給するとともに、これらのロッド側の圧油を作動油タンク２７に排出し、これにより、各油圧シリンダ２１，２２を伸長させることができる。その場合、操作手段の操作量に応じて開口量が調節され、これにより、油圧シリンダ２１，２２の伸縮する速度を制御することができる。

図８には、便宜上、油圧アクチュエータとして油圧シリンダ２１，２２を図示しているが、油圧アクチュエータは、必ずしも油圧シリンダ２１，２２のようなものである必要はなく、前述した油圧ショベルの走行モータや旋回モータのような油圧モータであってもよい。なお、図示はしていないが、冷却ファン２６とオイルクーラ２８との間には、冷却ファン２６でエンジン冷却水を空冷することができるように、ラジエータ１３のような熱交換器を配置している。

こうした従来の建設機械の作動油冷却システムでは、オイルクーラ２８を、図８に示すように油圧回路中の戻り管路ｂに配置することが当然のこととして定着していた。その理由について述べると、油圧シリンダ２１，２２に対して圧油を供給排出するための主管路内の油圧は、パイロット管路内の油圧パイロット圧のような油圧とは異なり非常に高く、特に、油圧ポンプ２０の圧油を方向制御弁２３，２４へ供給するための供給管路ａ内の油圧は、例えば３００ｋｇ／ｃｍ² 〜３５０ｋｇ／ｃｍ² ときわめて高い。これに対して、方向制御弁２３，２４を通過した圧油を作動油タンク２７に戻すための戻り管路ｂ内の油圧は、例えば３０ｋｇ／ｃｍ² 弱であってかなり高圧ではあるが、供給管路ａ内の油圧に比べれば、同油圧の１／１０以下ときわめて低い。そのため、オイルクーラ２８を油圧回路に配置する場合、戻り管路ｂに配置した方が供給管路ａに配置するよりもオイルクーラ２８のパイプの強度を低くする（パイプの肉厚を薄くする）ことができ、これにより、オイルクーラ２８を安価に製作することができる。

また、オイルクーラ２８をこのように圧油の戻り管路ｂに配置することにより、オイルクーラ２８のパイプの肉厚を薄くすることができるため、熱伝達も良好になってオイルクーラ２８内の作動油を空冷することが可能となり、同じ冷却ファン２６により、ラジエータ内のエンジン冷却水と共に作動油を空冷することが可能となる。こうしたことから、従来の建設機械の作動油冷却システムでは、オイルクーラ２８を油圧回路中の戻り管路ｂに配置して、作動油タンク２７に戻される作動油を標的にして作動油をオイルクーラ２８で冷却するようにしていた。このようにオイルクーラ２８を戻り管路ｂに配置するようにした建設機械の作動油冷却システムは、例えば、特許文献１に開示されている。
実願平４ー３３２０２号（実開平５ー６７６５５号）のＣＤ−ＲＯＭ（第４−１０頁、図１−４）

こうした従来の建設機械の作動油冷却システムにあっては、前記の利点がある反面、方向制御弁２３，２４以降油圧シリンダ２１，２２へ至るまでのアクチュエータ制御側の油圧回路に設けられた部品が劣化、損傷するという問題が発生した。例えば、こうした油圧回路中に部分的に設けられているホースの寿命が低下したり、このホースとパイプの連結部のＯリング及び方向制御弁２３，２４内のＯリングや油圧シリンダ２１，２２内のオイルシールが損傷したりするというトラブルが少なからず発生した。その原因を究明したところ、こうした部品が作動油から過大な熱負荷を受けて、この過大な熱負荷による熱で劣化、損傷することが判明した。

その原因についての検討結果を述べると、オイルクーラ２８で冷却された戻り管路ｂ側の作動油は、一旦作動油タンク２７に戻された後、油圧ポンプ２０で加圧されるが、このとき、作動油は、油圧ポンプ２０での加圧により高温となる。この高温の作動油は、方向制御弁２３，２４のポートを通過して油圧シリンダ２１，２２に供給されるが、特に、方向制御弁２３，２４のポートを通過するときの摩擦抵抗により多量の熱を発生し、油圧ポンプ２０から吐出した高温の作動油は、極度に高温となる。その結果、アクチュエータ制御側の油圧回路に設けられた部品、特に、方向制御弁２３，２４のシール類が作動油から過大な熱負荷を受けて劣化、損傷することが判明した。

一方、従来の建設機械の作動油冷却システムでは、こうした問題を防止するため、油圧ポンプ２０の吸入側の作動油に対するオイルクーラ２８の冷却能力を増強しようとしても困難な問題が伴う。この点について言及すると、方向制御弁２３，２４の個所で極度に高温になった作動油は、その後、油圧回路を流通する過程で漸次放熱して戻り管路ｂ上のオイルクーラ２８に送られるため、作動油と外気との温度差は、オイルクーラ２８の付近では油圧ポンプ２０の吐出側と比べてかなり小さくなる。そのため、オイルクーラ２８内の作動油を冷却ファン２６により外気で冷却するための冷却効率が悪く、オイルクーラ２８の冷却能力を増強しようとすると、オイルクーラ２８を著しく大型化することが必要となって作動油冷却システムを経済的に製作することができない。

本発明は、こうした従来の技術の問題を解決するために創作されたものであって、その技術課題は、油圧回路の機器類が受ける過大な熱負荷を低減して同機器類の損傷を極力防止する経済的な建設機械の作動油冷却システムを提供することにある。

こうした技術課題を達成するため、本発明は、次の手段を採用した。

油圧アクチュエータと、作動油タンク内の作動油を吸入して油圧アクチュエータを駆動するための圧油を発生する油圧ポンプと、この油圧ポンプから油圧アクチュエータへ供給される圧油の流れや流量を切り換える複数の方向制御弁を一体的に備えた方向制御弁ユニットと、作動油を冷却する作動油冷却手段とを備え、油圧回路を流れる作動油を作動油冷却手段で冷却する建設機械の作動油冷却システムにおいて、方向制御弁を通過する圧油を冷却するための方向制御弁用の作動油冷却手段を方向制御弁ユニットに設ける。

すでに述べたように、油圧ポンプから吐出した高温の作動油は、油圧アクチュエータへの供給時に、方向制御弁ユニットにおける方向制御弁のポートを通過するときの摩擦抵抗により多量の熱を発生して極度に高温となる。本発明に係る建設機械の作動油冷却システムでは、方向制御弁用の作動油冷却手段を方向制御弁ユニットに設けているので、油圧ポンプでの加圧により高温となった作動油は、方向制御弁を通過するときに方向制御弁用の作動油冷却手段により直接的に冷却される。そのため、作動油は、方向制御弁を通過するときに多量の熱を発するするものの、それほど高温となるようなことはなく、従来のように方向制御弁内のＯリングを始めとするアクチュエータ制御側の油圧回路の部品類が作動油から過大な熱負荷を受けて劣化、損傷するようなことはない。

一方、本建設機械の作動油冷却システムでは、こうした過大な熱負荷の発生を防ぐための方向制御弁用の作動油冷却手段を、特に、方向制御弁を備えた方向制御弁ユニットに設けているので、発熱が著しく外気との温度差がきわめて著大な方向制御弁付近の作動油を直接的に冷却することができて効率良く冷却することができる。それゆえ、作動油と外気との温度差が少ない油圧ポンプの吸入側に作動油冷却手段を配置した従来の作動油冷却システムにおいて、その作動油冷却手段の冷却能力を増強する場合とは異なり、作動油冷却手段が大型化するようなことはない。したがって、本発明によれば、油圧ポンプの吐出側の部品類が作動油から過大な熱負荷を受けて劣化、損傷するのを防止することができる経済的な建設機械の作動油冷却システムを得ることができる。

以下の説明から明らかなように、本発明は、〔課題を解決するための手段〕の項に示した手段を採用しているので、本発明によれば、油圧ポンプの吐出側の部品類が作動油から過大な熱負荷を受けて劣化、損傷するのを防止することができる経済的な建設機械の作動油冷却システムを得ることができる。その結果、従来よりも油圧回路の信頼性を向上させることができる。

本発明に係る建設機械の作動油冷却システムを具体化する場合に、特に、特許請求の範囲の請求項２に記載のように具体化すれば、冷却水路が方向制御弁のスプールの周囲に設けられるので、作動油通過時の摩擦抵抗による発熱の激しい方向制御弁のポートの付近の作動油を冷却水により直接冷却することができて方向制御弁付近の作動油を一層効率良く冷却することができる。また、冷却水路は、方向制御弁ユニットに設けられるので、このように方向制御弁付近の作動油を効率良く冷却できることと相俟って、作動油冷却手段を一層小型化することができる。さらに、冷却水路を方向制御弁ユニットに設けて方向制御弁用の作動油冷却手段を構成しているので、空冷式の作動油冷却手段を油圧回路に設ける場合に必要とする油圧回路と作動油冷却手段との接続部品のような余分な部品を必要とせず、そのため、接続部品等の部品が熱負荷を受けて劣化、損傷するというトラブルが発生する恐れはなく、油圧回路の信頼性を一層向上させることができる。

本発明に係る建設機械の作動油冷却システムを具体化する場合に、特に、特許請求の範囲の請求項３に記載のように具体化すれば、建設機械を極寒の環境下で運転するときに、比較的暖かいエンジン冷却水を方向制御弁ユニットの冷却水路に導いて方向制御弁用の作動油冷却手段を放熱器として使用することができるので、極寒の環境下での高粘度の作動油を暖めて作動油の粘度を正常化することができて、方向制御弁の流量調節機能を適正化することができる。また、これに伴って、方向制御弁の温度も正常化して温度変化による方向制御弁の体積変化も正常化するので、方向制御弁の動作を安定させることができる。

以下、本発明が実際上どのように具体化されるのかを図１乃至図５を用いて説明することにより、本発明を実施するための望ましい形態を明らかにする。

図１は、本発明を具体化して構成した建設機械の作動油冷却システムを設置した油圧ショベルを示す斜視図、図２は、図１の要部の拡大斜視図、図３は、図２又は図４の線Ａ部の垂直断面図、図４は、図１の要部を図２とは別の方向から見た拡大斜視図、図５は、図４の線Ｂ部の垂直断面図である。これらの図において図６乃至図８と同一符号を付けた部分は、両図と同等の部分を表すので、詳述しない。

以下に述べる本発明を具体化して構成した建設機械の作動油冷却システムは、油圧回路図は省略しているが、すでに述べた従来例の建設機械の作動油冷却システムと同様、油圧アクチュエータとしての油圧シリンダ２１，２２と、作動油タンク２７内の作動油を吸入して油圧シリンダ２１，２２を駆動するための圧油を発生する可変容量型の油圧ポンプ２０と、この油圧ポンプ２０から油圧シリンダ２１，２２へ供給される圧油の流れや流量を切り換える方向制御弁２３，２４を一体的に備えた方向制御弁ユニット９と、作動油を冷却する作動油冷却手段としてのオイルクーラ２８とを備え、油圧回路を流れる作動油をオイルクーラで冷却するためのものである。なお、冷却ファン２６とオイルクーラ２８との間には、図８の作動油冷却システムと同様、冷却ファン２６でエンジン冷却水を空冷することができるように、ラジエータ１３のような図示しない熱交換器を配置している。

そこで、図１乃至図５に基づき、本発明を具体化して構成した建設機械の作動油冷却システムについてその特徴的な技術内容を説明する。

この建設機械の作動油冷却システムの最大の特徴は、方向制御弁を通過する圧油を冷却するための方向制御弁用の作動油冷却手段を方向制御弁ユニット９に設けた点にあり、図１乃至図５に示す例では、方向制御弁用の作動油冷却手段は、冷却水を流通されるための冷却水路を方向制御弁ユニット９に設けて構成している。その場合、戻り管路ｂには、従来例のようなオイルクーラ２８を設けてもよいし、設けなくてもよく、その何れにするかは、設計上適宜選択することができる。ここに示す例では、戻り管路ｂに従来例のようなオイルクーラ２８を設けるものとするが、こうしたオイルクーラ２８を設ける場合でも、その冷却能力を従来例におけるオイルクーラ２８よりも小さくするものとする。図１乃至図５中、符号３０は、冷却水を流通されるための冷却水路を方向制御弁ユニット９に設けて構成した装置の一例である水冷式方向制御弁ユニットである。

図２乃至図５に基づき、この水冷式方向制御弁ユニット３０の具体的な構造やその周辺の事項について以下に説明する。

これらの図において、３１はスプール３３が摺動可能に挿入されるスプール挿入孔３１ａを内部に有する図７の方向制御弁ユニット本体９ａと同様のブロック状の方向制御弁ユニット本体、３２はスプール３３の上端部が摺動可能に挿入されるスプール挿入孔３２ａを内部に有する図７のケーシング９ｂと同様のケーシング、３３は方向制御弁ユニット本体３１のスプール挿入孔３１ａ及びケーシング３２のスプール挿入孔３２ａに摺動可能に挿入されるスプール、３４は冷却水を水冷式方向制御弁ユニット３０内に導くための冷却水吸入口、３５は方向制御弁ユニット本体３１に穿設され冷却水を流通させる冷却水路、３６は冷却水路３５を流通した冷却水を水冷式方向制御弁ユニット３０の外に導くための冷却水吐出口、３７は多数の冷却水路３５中の隣接する一対の冷却水路３５を一端部及び他端部で互い違いに接続して冷却水吸入口３４からの冷却水を各端部で反転させながら冷却水吐出口３６側に導くための接続用冷却水路、３８はこの接続用冷却水路３７が形成され方向制御弁ユニット本体３１に挿入された接続用冷却水路形成部材である。

冷却水路３５は、方向制御弁ユニット本体３１内に多数並列に穿設されており、方向制御弁２３，２４（以下図８の符号を援用する。）のスプール３３の周囲（周辺）に配置して、方向制御弁ユニット本体３１に設けた複数のポート付近を集中的に冷却するようにしている。図３の右側中央の接続用冷却水路３７は、冷却水吸入口３４に接続され、冷却水吸入口３４からの冷却水を、高温の方向制御弁ユニット本体３１の中央部から上方及び下方の各冷却水路３５に分流させることができるように配置している。図３のそれ以外の接続用冷却水路３７は、こうして上下に分流させた冷却水をそれぞれ上下の複数の冷却水路３５を経て左右に反転させながら冷却水吐出口３６側に導くことができるように配置しており、これらの上下の冷却水は、最終的に合流して冷却水吐出口３６に送られる。接続用冷却水路形成部材３８は、こうした接続用冷却水路３７を形成して方向制御弁ユニット本体３１内に挿入することにより、機械加工しにくい接続用冷却水路３７を簡便に方向制御弁ユニット本体３１内に設けることができる。

冷却水吸入口３４へは、エンジン１１のラジエータ１３で冷却されたエンジン冷却水又は別途設置された専用のラジエータ（図示せず）の冷却水を供給することとし、この冷却水は、冷却水吐出口３６からこうしたラジエータに戻して循環させるようにする。水冷式方向制御弁ユニット３０に使用する冷却水をエンジン冷却水にした場合には、建設機械を極寒の環境下で運転するときに、比較的暖かいエンジン冷却水を方向制御弁ユニット３０の多数の冷却水路３５に導いてこれらの冷却水路３５を放熱器として使用することができるので、極寒の環境下での高粘度の作動油を暖めて作動油の粘度を正常化することができて、方向制御弁２３，２４の流量調節機能を適正化することができる。また、これに伴って、方向制御弁２３，２４の温度も正常化して温度変化による方向制御弁２３，２４の体積変化も正常化するので、方向制御弁２３，２４の動作を安定させることができる。

図示はしていないが、冷却水吐出口３６には、冷却水の温度が所定温度よりも低下したときに開閉し、又は開口量を減少させて冷却水の吐出量を減少される働きをするサーモスタット（弁の一種）を設けている。サーモスタットは、通常時には全開されており、冷却水の温度が必要以上に低下すると、冷却水吐出口３６を開閉し又は絞って作動油の過冷却を防止する。こうしたサーモスタットを冷却水吐出口３６に設けることにより、例えば、建設機械のアイドリング運転時に冷却水吐出口３６を絞って、作動油の過冷却により作動油の粘性が増加するのを防止し、作動油の粘性増加に起因する方向制御弁２３，２４等の寿命の短縮や損傷を防ぐ。

本建設機械の作動油冷却システムに関する作用効果について説明する。

すでに「発明が解決しようとする課題」の項で述べたように、油圧ポンプ２０での加圧により高温となった作動油は、方向制御弁２３，２４を通過して油圧シリンダ２１，２２へ供給されるが、この高温の作動油は、特に、方向制御弁２３，２４のポートを通過するときの摩擦抵抗により、多量の熱を発生して極度に高温となる。本建設機械の作動油冷却システムでは、方向制御弁用の作動油冷却手段を特に方向制御弁ユニット９に設けているので、油圧ポンプ２０での加圧により高温となった作動油は、方向制御弁２３，２４を通過するときに方向制御弁用の作動油冷却手段により直接的に冷却される。そのため、作動油は、方向制御弁２３，２４を通過するときに多量の熱を発するするものの、それほど高温となるようなことはなく、従来のように方向制御弁２３，２４内のＯリングを始めとするアクチュエータ制御側の油圧回路の部品類が作動油から過大な熱負荷を受けて劣化、損傷するようなことはない。

一方、本建設機械の作動油冷却システムでは、こうした過大な熱負荷の発生を防ぐための方向制御弁用の作動油冷却手段を、特に、方向制御弁２３，２４を備えた方向制御弁ユニット９に設けているので、発熱が著しく外気との温度差がきわめて著大な方向制御弁２３，２４付近の作動油を直接的に冷却することができて効率良く冷却することができる。それゆえ、作動油と外気との温度差が少ない油圧ポンプ２０の吸入側にオイルクーラ２８を配置した従来の作動油冷却システムにおいて、そのオイルクーラ２８の冷却能力を増強する場合とは異なり、作動油冷却手段が大型化するようなことはない。したがって、本建設機械の作動油冷却システムは、油圧ポンプ２０の吐出側の部品類が作動油から過大な熱負荷を受けて劣化、損傷するのを防止することができ、かつ、経済的に製作することができる。その結果、従来よりも油圧回路の信頼性を向上させることができる。

本建設機械の作動油冷却システムでは、冷却水路３５が特に方向制御弁２３，２４のスプール３３の周囲に設けられるので、作動油通過時の摩擦抵抗による発熱の激しい方向制御弁２３，２４のポートの付近の作動油を冷却水により直接冷却することができて方向制御弁２３，２４付近の作動油を一層効率良く冷却することができる。また、冷却水路３５は、水冷式方向制御弁ユニット３０に設けられるので、このように方向制御弁２３，２４付近の作動油を効率良く冷却できることと相俟って、作動油冷却手段を一層小型化することができる。さらに、冷却水路３５を方向制御弁ユニットに設けて方向制御弁用の作動油冷却手段を構成しているので、空冷式のオイルクーラ２８を油圧回路に設ける場合に必要とする油圧回路とオイルクーラ２８との接続部品のような余分な部品を必要とせず、そのため、接続部品等の部品が熱負荷を受けて劣化、損傷するというトラブルが発生する恐れはなく、油圧回路の信頼性を一層向上させることができる。

本発明を具体化して構成した建設機械の作動油冷却システムを設置した油圧ショベルを示す斜視図である。 図１の要部の拡大斜視図である。 図２又は図４の線Ａ部の垂直断面図である。 図１の要部を図２とは別の方向から見た拡大斜視図である。 図４の線Ｂ部の垂直断面図である。 従来例の作動油冷却システムを設置した油圧ショベルの構造の一例を示す斜視図である。 図６における方向制御弁ユニットの拡大斜視図である。 従来例の建設機械の作動油冷却システムを模式的に示す油圧回路図である。

符号の説明

１ 上部旋回体
３ ブーム
３ａ ブームシリンダ
４ アーム
４ａ アームシリンダ
５ バケット
５ａ バケットシリンダ
６ 作業機
７ 作動油タンク
９ 方向制御弁ユニット
１０ ポンプ装置
１１ エンジン
１２ オイルクーラ
１３ ラジエータ
１４ 冷却ファン
２０ 可変容量型の油圧ポンプ
２１，２２ 油圧シリンダ
２３，２４ 方向制御弁
２５ エンジン
２６ 冷却ファン
２７ 作動油タンク
２８ オイルクーラ
３０ 水冷式方向制御弁ユニット
３１ 方向制御弁ユニット本体
３２ ケーシング
３３ スプール
３４ 冷却水吸入口
３５ 冷却水路
３６ 冷却水吐出口
３７ 接続用冷却水路
３８ 接続用冷却水路形成部材

Claims (3)

1. 油圧アクチュエータと、作動油タンク内の作動油を吸入して油圧アクチュエータを駆動するための圧油を発生する油圧ポンプと、この油圧ポンプから油圧アクチュエータへ供給される圧油の流れや流量を切り換える複数の方向制御弁を一体的に備えた方向制御弁ユニットと、作動油を冷却する作動油冷却手段とを備え、油圧回路を流れる作動油を作動油冷却手段で冷却する建設機械の作動油冷却システムにおいて、方向制御弁を通過する圧油を冷却するための方向制御弁用の作動油冷却手段を方向制御弁ユニットに設けたことを特徴とする建設機械の作動油冷却システム。
2. 請求項１に記載の建設機械の作動油冷却システムにおいて、方向制御弁用の作動油冷却手段が、冷却水を流通させるための冷却水路を方向制御弁ユニットに設けて構成され、この冷却水路が方向制御弁のスプールの周囲に設けられていることを特徴とする建設機械の作動油冷却システム。
3. 請求項２に記載の建設機械の作動油冷却システムにおいて、冷却水路に、冷却水としてエンジン冷却水を導入し得るように構成したことを特徴とする建設機械の作動油冷却システム。
   

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