JP2014101940A - 液圧駆動システム、及びそれを備える建設機械 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 油圧駆動システム1では、アクチュエータ用ポンプ11からの作動油がアクチュエータ駆動回路13を介してアクチュエータ16〜18に供給される。また、油圧駆動システム1では、ファン用ポンプ61からの作動油がファン駆動回路14を介して冷却ファン用モータ19に供給され、冷却ファン用モータ19は、供給される作動油の流量に応じた回転数で冷却ファン20を回転させる。合流回路15は、アクチュエータ駆動回路13とファン駆動回路14とを接続してアクチュエータ駆動回路13の作動油をファン駆動回路14の作動油に合流させ、制御装置74は、合流条件を充足すると、合流回路15を制御してアクチュエータ駆動回路13とファン駆動回路14との間を接続する。
【選択図】 図1
Description
[油圧駆動システム]
本発明の第1実施形態に係る油圧駆動システム1は、建設機械、例えばホイールローダに搭載されている。ホイールローダは、図1に示すように一対のステアリング用アクチュエータ16L、16Rと、バケット用アクチュエータ17と、一対のホイスト用アクチュエータ18,18と、冷却ファン用モータ19とを備えており、これらのアクチュエータ16〜18を油圧駆動システム1によって駆動させることで車体を屈折させ、バケット及びホイストを作動させ、更に後述する冷却ファン20を駆動することができるようになっている。このように構成されている油圧駆動システム1は、図1に示すように、基本的にアクチュエータ用ポンプ11と、アクチュエータ駆動回路13と、ファン用ポンプ61と、ファン駆動回路14と、合流回路15とを備えている。
第1液圧ポンプであるアクチュエータ用ポンプ11は、可変容量形のポンプ、例えば斜板ポンプであり、後述するサーボ機構56によって斜板11aの傾転角を変えて吐出量を変えることができるようになっている。このアクチュエータ用ポンプ11には、エンジンEの出力軸がギア機構を介して連結されており、エンジンEを駆動して出力軸を回転させることでタンク12内の作動油を吸込んで圧縮して吐出するようになっている。アクチュエータ用ポンプ11の吐出ポートには、アクチュエータ駆動回路13の主通路21が接続されている。
アクチュエータ駆動回路13は、ステアリング装置31、バケット用レバー32、及びホイスト用レバー33が夫々操作されると、その操作に対応するアクチュエータ16〜18にアクチュエータ用ポンプ11からの作動油を流してそれらを駆動するようになっている。なお、ステアリング装置31が操作されると、アクチュエータ駆動回路13は、ステアリング用アクチュエータ16に優先的に作動油を流してステアリング用アクチュエータ16を優先的に駆動するようになっている。また、アクチュエータ駆動回路13は、ステアリング装置31、バケット用レバー32、及びホイスト用レバー33の操作されていない状態では、アクチュエータ用ポンプ11からの作動油をタンク12に戻すようになっている。これにより、アクチュエータ用ポンプ11をアンロード状態にすることができる。以下では、アクチュエータ駆動回路13の構成についてさらに詳細に説明する。
第2液圧ポンプであるファン用ポンプ61は、いわゆる固定容量型のポンプであり、その吐出ポートがファン駆動回路14に接続されている。ファン用ポンプ61は、アクチュエータ用ポンプ11と同様にエンジンEの出力軸にギア機構を介して直列又は並列して接続されている。なお、図1では、説明の便宜上エンジンEの両側に2つのポンプ11,61がそれぞれ配置されているが、エンジンEの片側に並列又は直列にして接続されてもよい。このように接続されているファン用ポンプ61は、アクチュエータ用ポンプ11と連動して動くようになっており、エンジンEの出力軸の回転に伴ってタンク12内の作動油を吸込んで圧縮してファン駆動回路14に吐出するようになっている。
ファン駆動回路14は、ファン用ポンプ61からの作動油を冷却ファン用モータ19に流して冷却ファン用モータ19を回転駆動するようになっている。液圧モータである冷却ファン用モータ19の出力軸19aには、冷却ファン20が取り付けられており、冷却ファン20は、冷却ファン用モータ19の回転に連動して回転するようになっている。この冷却ファン20は、冷却対象に対向するように配置されており、回転することでこれらの冷却対象に風を送って冷却対象を冷却するようになっている。
合流回路15は、第2バイパス通路54とファン用通路63とを繋ぐ合流通路70を有しており、合流通路70には、可変絞り71と、逆止弁72と、電磁開閉弁73とが介在している。圧力補償型流量制限手段である可変絞り71は、可変絞り71の上下流の圧油の圧力差(つまり第2バイパス通路54(アクチュエータ駆動回路13)とファン用通路63(ファン駆動回路14)の圧油の圧力差)が変動しても、第2バイパス通路54からファン用通路63に流れる圧油の流量の変動を抑えるように構成されている。そのため、可変絞り71は、第2バイパス通路54からファン用通路63への圧油の流量を所定の量に制限するとともに、アクチュエータ駆動回路13に必要な圧油の流量を確保するようになっている。なお、この可変絞り71は、固定絞り、シーケンス弁、又は減圧弁であってもよく、第2バイパス通路54からファン用通路63への圧油の流量を所定の量に制限するとともに、アクチュエータ駆動回路13に必要な圧油の流量を確保できる構成であればよい。
また、油圧駆動システム1は、図1に示すように冷却対象であるラジエータ26、オイルクーラー27、及びインタークーラー28の温度を測定するためセンサ(温度検出器)75〜77を備えている。具体的に説明すると、ラジエータ用水温センサ75は、エンジンEを循環するエンジン冷却水の温度を検出するようになっている。また、オイルクーラー用油温センサ76は、アクチュエータ駆動回路13内及びファン駆動回路14内を夫々流れる作動油の温度を検出するようになっている。また、インタークーラー用センサ77は、インタークーラー28内の圧縮空気の温度を検出するように構成されている。更に、エンジンEの出力軸には、回転数センサ78が設けられており、回転数センサ78は、エンジンEの出力軸の回転数、即ちエンジン回転数を検出するようになっている。このように構成されているセンサ75〜78は、制御装置74に電気的に接続されており、その検出結果を制御装置74に出力するようになっている。
制御装置74は、センサ75〜78の検出結果に基づいて油圧駆動システム1の各構成の動作を制御するようになっている。また、制御装置74は、操作ボタン24、及び電磁切換弁25に電気的に接続されており、回転数センサ78の検出結果及び操作ボタン24の操作状態に応じて電磁切換弁25に指令を与えて電磁切換弁25を動作させるようになっている。また、制御装置74は、電磁開閉弁73に電気的に接続されており、電磁開閉弁73に接続指令を与えて作動させるようになっている。
このような構成を有する油圧駆動システム1では、ステアリング及びレバー32,33である操作手段が夫々操作されると、アクチュエータ駆動回路13によって各操作手段に対応するアクチュエータ16〜18に作動油が供給され、対応するアクチュエータ16〜18が駆動されるようになっている。以下では、アクチュエータの駆動動作について詳しく説明する。
更に、油圧駆動システム1では、エンジンEのマフラー79内にあるディーゼル微粒子補足フィルター(以下、単に「DPF」ともいう)80内に溜まるすす等の粒子状物質(以下、単に「PM」ともいう)を除去すべくエンジンEの負荷トルクを大きくすることができる。以下では、DPF80からPMを除去するDPF再生動作について、図3も参照しながら説明する。なお、ファン駆動回路14は、エンジンEの始動と同時に作動しており、DPF再生の有無に関わらず冷却ファン20を回転させラジエータ26、オイルクーラー27及びインタークーラー28を冷却している。
第2実施形態の油圧駆動システム1Aは、第1実施形態の油圧駆動システム1と構成が類似している。以下では、第2実施形態の油圧駆動システム1Aの構成については、第1実施形態の油圧駆動システム1と異なる点について主に説明し、同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。なお、以下で説明する第3実施形態の油圧駆動システム1Bについても同様である。
第3実施形態の油圧駆動システム1Bは、図5に示すように、アクチュエータ駆動回路13と、ファン駆動回路14と、合流回路15Bとを備えており、合流回路15Bは、逆止弁72と、スプール弁73Bと、パイロットポンプ82と、電磁制御弁81Bとを有している。スプール弁73Bは、合流回路15Bにおいて逆止弁72より上流側に介在している。スプール弁73Bは、スプール73cを有しており、スプール73cに作用するパイロット圧p12に応じた位置へとスプール73cが移動し、スプール73cの位置に応じた開度に合流通路70の開度を調整するようになっている。それ故、スプール弁73Bは、開閉切換弁の機能だけでなく、合流させる流量の調整も可能となる。これにより、第1及び第2実施形態の油圧駆動システム1,1Aと同様に、アクチュエータ駆動回路13の機能を発揮させつつ冷却ファン20の最大回転数を上げることができる。
第1乃至第3実施形態の油圧駆動システム1,1A,1Bは、DPF再生時において冷却ファン20の最大回転数を上げるような構成であるが、DPF再生時以外に冷却ファン20の最大回転数を上げるような構成であってもよい。例えば、単にアイドリング状態において、4つの温度(エンジン冷却水の温度、作動油の温度、圧縮空気の温度、及びトランスミッション油の温度)のうちいずれか1つが対応する第1閾値を超えると、冷却ファン20の最大回転数を上げるようにしてもよい。
11 アクチュエータ用ポンプ
13 アクチュエータ駆動回路
14 ファン駆動回路
15,15A,15B 合流回路
16L ステアリング用アクチュエータ
16R ステアリング用アクチュエータ
17 バケット用アクチュエータ
18 ホイスト用アクチュエータ
19 冷却ファン用モータ
20 冷却ファン
24 操作ボタン
26 ラジエータ
27 オイルクーラー
28 インタークーラー
29 過給機
61 ファン用ポンプ
70 合流通路
71 可変絞り
72 逆止弁
73 電磁開閉弁
73A ロジック弁
73B スプール弁
74 制御装置
75 ラジエータ用水温センサ
76 オイルクーラー用油温センサ
77 インタークーラー用センサ
78 回転数センサ
81,81B 電磁制御弁
82 パイロットポンプ
Claims (10)
- 圧液を吐出する第1液圧ポンプと、
前記第1液圧ポンプの圧液をアクチュエータに流して前記アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動回路と、
供給される圧液の流量に応じた回転数で冷却ファンを回転する液圧モータと、
前記第1液圧ポンプに連動して圧液を吐出する第2液圧ポンプと、
前記第2液圧ポンプの圧液を前記液圧モータに流して前記液圧モータを駆動するファン駆動回路と、
前記アクチュエータ駆動回路と前記ファン駆動回路との間の接続及び遮断を切換え、前記アクチュエータ駆動回路と前記ファン駆動回路とが接続されているときに前記アクチュエータ駆動回路の圧液を前記ファン駆動回路に合流させる合流回路と、
所定の合流条件を充足すると前記アクチュエータ駆動回路と前記ファン駆動回路との間を接続するように前記合流回路を制御する制御装置と、を備える液圧駆動システム。 - 前記合流回路は、開閉切換弁と、圧力補償型流量制限手段とを有し、
前記制御装置は、前記所定の合流条件の充足の有無に基づいて接続指令を出力し、
前記開閉切換弁は、前記制御装置からの前記接続指令に基づいて前記アクチュエータ駆動回路と前記ファン駆動回路との間の接続及び遮断を切換え、
前記圧力補償型流量制限手段は、前記アクチュエータ駆動回路の圧液を所定の流量で確保するとともに、前記アクチュエータ駆動回路から前記ファン駆動回路に合流する圧液の流量を制限する、請求項1に記載の液圧駆動システム。 - 前記開閉切換弁は、前記接続指令に応じて前記アクチュエータ駆動回路と前記ファン駆動回路との間の接続及び遮断を切換える電磁開閉弁である、請求項2に記載の液圧駆動システム。
- 前記接続指令に応じてパイロット圧を出力する電磁制御弁を備え、
前記開閉切換弁は、前記電磁制御弁から出力されるパイロット圧に基づいて前記アクチュエータ駆動回路と前記ファン駆動回路との間の接続及び遮断を切換えるロジック弁又はスプール弁である、請求項2に記載の液圧駆動システム。 - 前記パイロット圧の圧源は、前記アクチュエータ駆動回路を流れる圧液である、請求項4に記載の液圧駆動システム。
- 前記パイロット圧の圧源は、パイロットポンプから吐出される圧液であり、
前記パイロットポンプの吐出圧は、前記第1液圧ポンプの吐出圧より低圧である、請求項4に記載の液圧駆動システム。 - 前記冷却ファンが冷却する冷却対象の温度を検出する温度検出器を備え、
前記制御装置は、前記温度検出器が検出する温度が第1の所定温度を超えると前記合流条件を充足すると判定するようになっている、請求項1乃至6のいずれか1つに記載の液圧駆動システム。 - 前記制御装置は、前記温度検出器が検出する温度が前記第1の所定温度から第2の所定温度以下に下がると、前記合流条件を充足していないと判定して前記アクチュエータ駆動回路と前記ファン駆動回路との間を遮断するようになっている、請求項7に記載の液圧駆動システム。
- 前記第1液圧ポンプと前記第2液圧ポンプとを駆動するエンジンと、
前記エンジンからの排気ガスに含まれる粒子状物質を捕捉するフィルターと、
前記フィルターを再生させる再生指令を入力する入力装置と、を備え、
前記冷却対象は、前記エンジンおよび前記圧液の少なくともいずれか一方を冷却する冷却媒体であり、
前記アクチュエータ駆動回路は、そこに流れる圧液が所定圧力になると圧液をタンクに排出するリリーフ弁を有し、前記第1液圧ポンプと前記アクチュエータとの間を前記アクチュエータ駆動回路が遮断して前記第1液圧ポンプからの圧液をリリーフ弁からタンクに排出する負荷状態に切り換えることができるように構成され、
前記制御装置は、前記エンジンの回転数が所定回転数以下で、且つ前記入力装置から再生指令が入力されると、前記アクチュエータ駆動回路を負荷状態に切り換えるように構成されている、請求項1乃至8のいずれか1つに記載の液圧駆動システム。 - 請求項1乃至9のいずれか1つに記載の液圧駆動システムを備える、建設機械。
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