JP2019027463A - Shovel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ショベルに関する。 The present invention relates to an excavator.
必要以上の作動油がオイルクーラに流れ込むのを防止するために、油圧シリンダのボトム側油室から流出する作動油を、オイルクーラを介さずに、タンクに戻すことができるように非冷却油路を追加したショベルが知られている(特許文献1参照。)。この非冷却油路により、ショベルは、油圧シリンダの停止時に作動油の暖機が効率的に行われるようにし、且つ、油圧シリンダの縮み動作時に非冷却油路を用いて作動油の圧損を低減できるようにしている。 In order to prevent excessive hydraulic oil from flowing into the oil cooler, the non-cooled oil passage allows the hydraulic oil flowing out from the bottom oil chamber of the hydraulic cylinder to be returned to the tank without going through the oil cooler. An excavator to which is added is known (see Patent Document 1). With this non-cooling oil passage, the excavator efficiently warms up the hydraulic oil when the hydraulic cylinder is stopped, and reduces the hydraulic oil pressure loss by using the non-cooling oil passage when the hydraulic cylinder is contracted. I can do it.
しかしながら、上述の構成は、作動油を冷却する場合には逆効果となり、作動油を十分に冷却できないおそれがある。オイルクーラを通過する作動油を少なくしてしまうためである。 However, the above-described configuration has an adverse effect when the hydraulic oil is cooled, and the hydraulic oil may not be sufficiently cooled. This is to reduce the amount of hydraulic oil that passes through the oil cooler.
上述に鑑み、作動油をより効率的に冷却できるショベルを提供することが望ましい。 In view of the above, it is desirable to provide an excavator that can cool hydraulic oil more efficiently.
本発明の実施例に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載されるエンジンと、前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプが吐出する作動油を冷却可能なオイルクーラと、作動油タンクから前記オイルクーラに作動油を供給する電動ポンプと、を有する。 An excavator according to an embodiment of the present invention includes a lower traveling body, an upper swing body mounted on the lower traveling body, an engine mounted on the upper swing body, a hydraulic pump driven by the engine, An oil cooler capable of cooling the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump, and an electric pump that supplies the hydraulic oil from the hydraulic oil tank to the oil cooler.
上述の手段により、作動油をより効率的に冷却できるショベルを提供できる。 By the above-described means, it is possible to provide an excavator that can cool the hydraulic oil more efficiently.
最初に、図1を参照して、本発明の実施例に係る建設機械としてのショベル(掘削機)について説明する。図1はショベルの側面図である。図1に示すショベルの下部走行体1には旋回機構2を介して上部旋回体3が搭載されている。上部旋回体3には作業要素としてのブーム4が取り付けられている。ブーム4の先端には作業要素としてのアーム5が取り付けられ、アーム5の先端に作業要素及びエンドアタッチメントとしてのバケット6が取り付けられている。ブーム4、アーム5、バケット6は、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体3には、キャビン10が設けられ、且つ、エンジン11等の動力源が搭載されている。
Initially, with reference to FIG. 1, the shovel (excavator) as a construction machine based on the Example of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a side view of the shovel. An upper swing body 3 is mounted on a lower traveling body 1 of the shovel shown in FIG. A boom 4 as a work element is attached to the upper swing body 3. An arm 5 as a work element is attached to the tip of the boom 4, and a work element and a bucket 6 as an end attachment are attached to the tip of the arm 5. The boom 4, arm 5, and bucket 6 are hydraulically driven by a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, and a bucket cylinder 9, respectively. The upper swing body 3 is provided with a
図2は、図1のショベルに搭載される基本システムの構成例を示す図である。図2では、機械的動力伝達ライン、作動油ライン、パイロットライン、電気制御ラインがそれぞれ二重線、実線、破線、一点鎖線で示されている。 FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a basic system mounted on the shovel of FIG. In FIG. 2, the mechanical power transmission line, the hydraulic oil line, the pilot line, and the electric control line are indicated by a double line, a solid line, a broken line, and an alternate long and short dash line, respectively.
ショベルの基本システムは、主に、エンジン11、ポンプレギュレータ13L、13R、メインポンプ14L、14R、コントロールポンプ15、操作装置26、吐出圧センサ28L、28R、操作圧センサ29、コントローラ30等を含む。
The basic system of the excavator mainly includes an
エンジン11は、ショベルの駆動源である。この例では、エンジン11は、例えば、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。エンジン11の出力軸は、メインポンプ14L、14R及びコントロールポンプ15のそれぞれの入力軸に連結されている。
The
メインポンプ14L、14Rは、作動油をコントロールバルブ17に供給するための装置であり、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。
The
ポンプレギュレータ13L、13Rは、メインポンプ14L、14Rの吐出量を制御するための装置である。この例では、ポンプレギュレータ13Lは、例えば、メインポンプ14Lの吐出圧、コントローラ30からの指令等に応じてメインポンプ14Lの斜板傾転角を調節してメインポンプ14Lの吐出量を制御する。ポンプレギュレータ13Lは、斜板傾転角に関する情報をコントローラ30に対して出力してもよい。メインポンプ14Rに関するポンプレギュレータ13Rについても同様である。
The
コントロールポンプ15は、操作装置26を含む各種油圧機器に作動油を供給する装置であり、例えば、固定容量型油圧ポンプである。
The
コントロールバルブ17は、ショベルにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。コントロールバルブ17は、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油の流れを制御する複数の制御弁を含む。そして、コントロールバルブ17は、それら制御弁を通じ、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油を1又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給する。それら制御弁は、メインポンプ14L、14Rから油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、油圧アクチュエータから作動油タンクT1に流れる作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータは、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9、走行用油圧モータ20、及び旋回用油圧モータ21を含む。走行用油圧モータ20は、左走行用油圧モータ20L及び右走行用油圧モータ20Rを含む。
The
旋回用油圧モータ21は、上部旋回体3を旋回させる油圧モータである。旋回用油圧モータ21のポート21L、21Rはリリーフ弁22L、22R及びチェック弁23L、23Rを介して油路44に接続されている。
The turning
リリーフ弁22Lは、ポート21L側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、ポート21L側の作動油を油路44側に排出する。また、リリーフ弁22Rは、ポート21R側の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、ポート21R側の作動油を油路44側に排出する。
The
チェック弁23Lは、ポート21L側の圧力が油路44側の圧力より低くなった場合に開き、油路44側からポート21L側に作動油を補給する。チェック弁23Rは、ポート21R側の圧力が油路44側の圧力より低くなった場合に開き、油路44側からポート21R側に作動油を補給する。この構成により、チェック弁23L、23Rは、旋回用油圧モータ21の制動時に吸い込み側ポートに作動油を補給できる。
The
操作装置26は、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。この例では、操作装置26は、油圧式であり、パイロットラインを介して、コントロールポンプ15が吐出する作動油を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する制御弁のパイロットポートに供給する。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力(以下、「パイロット圧」とする。)は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置26を構成するレバー又はペダルの操作方向及び操作量に応じた圧力である。但し、操作装置26は電気式であってもよい。
The
操作装置26は、ブーム操作レバー、アーム操作レバー、バケット操作レバー、及び、走行操作レバー(走行操作ペダル)、旋回操作レバー等を含む。ブーム操作レバー、アーム操作レバー、バケット操作レバー、走行操作レバー、及び、旋回操作レバーはそれぞれ、ブーム4の上下、アーム5の開閉、バケット6の開閉、下部走行体1の前後進、及び、上部旋回体3の旋回を操作するための操作装置である。
The
温度センサ27は、作動油タンクT1における作動油の温度を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
The
吐出圧センサ28Lは、メインポンプ14Lの吐出圧を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。吐出圧センサ28Rは、メインポンプ14Rの吐出圧を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。
The discharge pressure sensor 28L detects the discharge pressure of the
操作圧センサ29は、操作装置26を用いた操作者の操作内容を検出するための装置である。操作内容は、例えば、操作方向、操作量(操作角度)等である。この例では、操作圧センサ29は、例えば、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置26を構成するレバー又はペダルの操作方向及び操作量を圧力の形で検出する圧力センサであり、検出した値をコントローラ30に対して出力する。但し、操作装置26の操作内容は、操作角センサ、加速度センサ、角速度センサ、レゾルバ、電圧計、電流計等、圧力センサ以外の装置の出力を用いて検出されてもよい。
The
コントローラ30は、ショベルを制御するための制御装置である。この例では、コントローラ30は、例えば、CPU、揮発性記憶装置、不揮発性記憶装置等を備えたコンピュータで構成されている。
The
センターバイパス油路40Lは、コントロールバルブ17内に配置された制御弁171L〜175Lを通る作動油ラインである。センターバイパス油路40Rは、コントロールバルブ17内に配置された制御弁171R〜175Rを通る作動油ラインである。
The center bypass oil passage 40 </ b> L is a hydraulic oil line that passes through the control valves 171 </ b> L to 175 </ b> L disposed in the
制御弁171Lは、メインポンプ14Lが吐出する作動油を左走行用油圧モータ20Lへ供給し、且つ、左走行用油圧モータ20Lが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
The
制御弁171Rは、走行直進弁としてのスプール弁である。制御弁171Rは、下部走行体1の直進性を高めるべくメインポンプ14Lから左走行用油圧モータ20L及び右走行用油圧モータ20Rのそれぞれに作動油が供給されるように作動油の流れを切り換える。具体的には、走行用油圧モータ20と他の何れかの油圧アクチュエータとが同時に操作された場合、メインポンプ14Lが左走行用油圧モータ20L及び右走行用油圧モータ20Rの双方に作動油を供給できるように制御弁171Rは切り換えられる。他の油圧アクチュエータが何れも操作されていない場合には、メインポンプ14Lが左走行用油圧モータ20Lに作動油を供給でき、且つ、メインポンプ14Rが右走行用油圧モータ20Rに作動油を供給できるように、制御弁171Rは切り換えられる。
The
制御弁172Lは、メインポンプ14Lが吐出する作動油をオプションの油圧アクチュエータへ供給し、且つ、オプションの油圧アクチュエータが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。オプションの油圧アクチュエータは、例えば、グラップル開閉シリンダである。
The
制御弁172Rは、メインポンプ14Rが吐出する作動油を右走行用油圧モータ20Rへ供給し、且つ、右走行用油圧モータ20Rが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
The control valve 172R supplies the hydraulic oil discharged from the
制御弁173Lは、メインポンプ14Lが吐出する作動油を旋回用油圧モータ2Aへ供給し、且つ、旋回用油圧モータ2Aが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
The
制御弁173Rは、メインポンプ14Rが吐出する作動油をバケットシリンダ9へ供給し、且つ、バケットシリンダ9内の作動油を作動油タンクへ排出するためのスプール弁である。
The control valve 173R is a spool valve for supplying the hydraulic oil discharged from the
制御弁174L、174Rは、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油をブームシリンダ7へ供給し、且つ、ブームシリンダ7内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。この例では、制御弁174Lは、ブーム4の上げ操作が行われた場合にのみ作動し、ブーム4の下げ操作が行われた場合には作動しない。
The
制御弁175L、175Rは、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油をアームシリンダ8へ供給し、且つ、アームシリンダ8内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
The
この例では、制御弁171L〜175L、171R〜175Rはパイロット式スプール弁であるが、操作装置26が電気式である場合には、電磁スプール弁であってもよい。
In this example, the
戻り油路41L、41Rは、コントロールバルブ17内に配置された作動油ラインである。油圧アクチュエータから流出して制御弁を通過した作動油は、戻り油路41L、41Rを通って作動油タンクT1に向かって流れる。
The return oil passages 41 </ b> L and 41 </ b> R are hydraulic oil lines arranged in the
パラレル油路42Lは、センターバイパス油路40Lに並行する作動油ラインである。パラレル油路42Lは、制御弁171L〜174Lの何れかによってセンターバイパス油路40Lを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。パラレル油路42Rは、センターバイパス油路40Rに並行する作動油ラインである。パラレル油路42Rは、制御弁172R〜174Rの何れかによってセンターバイパス油路40Rを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。
The
ここで、図2の油圧システムで採用されるネガティブコントロール制御について説明する。センターバイパス油路40L、40Rは、最も下流にある制御弁175L、175Rのそれぞれと作動油タンクとの間に絞り18L、18Rを備える。メインポンプ14L、14Rが吐出した作動油の流れは、絞り18L、18Rで制限される。そして、絞り18L、18Rは、ポンプレギュレータ13L、13Rを制御するための制御圧を発生させる。
Here, the negative control control employed in the hydraulic system of FIG. 2 will be described. The center
圧力センサ19L、19Rは、絞り18L、18Rの上流で発生する制御圧を検出するセンサである。この例では、圧力センサ19L、19Rは、検出した値をコントローラ30に対して出力する。コントローラ30は、制御圧に応じた指令をポンプレギュレータ13L、13Rに対して出力する。ポンプレギュレータ13L、13Rは、指令に応じてメインポンプ14L、14Rの斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ14L、14Rの吐出量を制御する。具体的には、ポンプレギュレータ13L、13Rは、制御圧が大きいほどメインポンプ14L、14Rの吐出量を減少させ、制御圧が小さいほどメインポンプ14L、14Rの吐出量を増大させる。
The
ネガティブコントロール制御により、図2の油圧システムは、油圧アクチュエータが何れも操作されていない場合には、メインポンプ14L、14Rにおける無駄なエネルギ消費を抑制できる。無駄なエネルギ消費は、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油がセンターバイパス油路40L、40Rで発生させるポンピングロスを含む。油圧アクチュエータが操作されている場合には、メインポンプ14L、14Rから必要十分な作動油を操作対象の油圧アクチュエータに確実に供給できるようにする。
By the negative control control, the hydraulic system of FIG. 2 can suppress wasteful energy consumption in the
センターバイパス油路40L、40R及び戻り油路41L、41Rは、絞り18L、18Rの下流で油路43の合流点に接続される。油路43は、合流点の下流で二手に分岐し、コントロールバルブ17の外にある油路45、46にそれぞれ接続される。すなわち、センターバイパス油路40L、40R及び戻り油路41L、41Rのそれぞれを流れる作動油は油路43で合流した後で油路45又は油路46を通って作動油タンクT1に至る。また、油路43は、旋回用油圧モータ21の吸い込み側における作動油の不足を補填するための作動油ラインである油路44を介して旋回用油圧モータ21に接続されている。
The center
油路45は、油路43と作動油タンクT1とを接続する作動油ラインである。油路45には、チェック弁50及びオイルクーラ51が配置されている。
The
チェック弁50は、一次側と二次側の圧力差が所定の開弁圧力差を上回った場合に開く弁である。この例では、スプリング式逆止弁であり、上流側の圧力が下流側の圧力より高く且つその圧力差が開弁圧力差を上回る場合に開いてコントロールバルブ17内の作動油をオイルクーラ51に向けて流出させる。この構成により、チェック弁50は、油路43及び油路44における作動油の圧力を開弁圧力差より高いレベルに維持でき、旋回用油圧モータ21の吸い込み側における作動油の不足を確実に補填できるようにする。チェック弁50は、コントロールバルブ17に統合されていてもよい。
The
オイルクーラ51は、油圧システムを循環する作動油を冷却するための装置である。この例では、オイルクーラ51は、エンジン11が駆動する冷却ファンによって冷却される熱交換器ユニットに含まれている。熱交換器ユニットは、ラジエータ、インタクーラ、オイルクーラ51等を含む。また、この例では、油路45は、チェック弁50とオイルクーラ51とを接続する油路部分45aと、オイルクーラ51と作動油タンクT1とを接続する油路部分45bを含む。
The
油路46は、オイルクーラ51をバイパスするバイパス油路である。この例では、油路46は、一端が油路43に接続され、他端が作動油タンクT1に接続されている。一端がチェック弁50とオイルクーラ51との間で油路45に接続されていてもよい。また、油路46にはチェック弁52が配置されている。
The
チェック弁52は、チェック弁50と同様に、一次側と二次側の圧力差が所定の開弁圧力差を上回った場合に開く弁である。この例では、スプリング式逆止弁であり、上流側の圧力が下流側の圧力より高く且つその圧力差が開弁圧力差を上回る場合に開いてコントロールバルブ17内の作動油を作動油タンクT1に向けて流出させる。チェック弁52の開弁圧力差は、チェック弁50の開弁圧力差より大きい。そのため、コントロールバルブ17内の作動油は、最初にチェック弁50を通って流れ、その後にオイルクーラ51を流れる際の抵抗によって圧力が所定値を上回った場合にチェック弁52を通って流れる。チェック弁52は、コントロールバルブ17に統合されていてもよい。
Similar to the
油路47は、油路45と作動油タンクT1とを接続する作動油ラインである。油路47には、チェック弁53及び電動ポンプ54が配置されている。この例では、油路47は、一端がチェック弁50とオイルクーラ51との間で油路45に接続され、他端が作動油タンクT1に接続されている。
The
チェック弁53は、作動油タンクT1から油路45への作動油の流れを許容し、油路45から作動油タンクT1への作動油の流れを禁止する逆止弁である。
The
電動ポンプ54は、作動油タンクT1にある作動油を油路45に向けて吐出する装置である。この例では、電動ポンプ54は、ポンプ部54aとポンプ部54aを駆動するモータ部54bとを含む。ポンプ部54aの回転軸はモータ部54bの回転軸に連結されている。モータ部54bは、コントローラ30からの指令に応じて回転する電動モータである。モータ部54bの回転速度は、固定であってもよく可変であってもよい。
The
次に、図3を参照し、コントロールバルブ17と作動油タンクT1との間の油路45〜油路47について説明する。図3は、ショベルの上面図であり、上部旋回体3に搭載される各種機器を透過的に示している。
Next, the
図3に示すように、エンジン11の+Y側にはエンジン11の動力で駆動される冷却ファン11Aが設けられ、冷却ファン11Aの+Y側にはオイルクーラ51等を含む熱交換器ユニット11Bが設けられている。また、エンジン11には排気管11C及び吸気管11Dが接続され、排気管11Cの下流側にはエンジン11の排気ガス中のNOxを浄化する排気ガス処理装置12が取り付けられている。
As shown in FIG. 3, a cooling fan 11A driven by the power of the
排気ガス処理装置12は、例えば、排気ガス中のNOxを浄化する処理剤として液体還元剤を用いた選択還元型のNOx処理装置である。排気ガス処理装置12は、排気管11Cの内部に備えられた還元触媒の上流側で液体還元剤(例えば、尿素水)を噴射して排気ガス中のNOxを還元し、この還元反応を還元触媒により促進してNOxを無害化する。
The exhaust
上部旋回体3には作動油タンクT1が搭載され、作動油タンクT1の+X側には燃料タンクT2が搭載されている。燃料タンクT2の+X側には尿素水を貯蔵する尿素水タンクT3が搭載されている。尿素水タンクT3は、ブーム4を挟んでキャビン10の反対側に搭載されている。尿素水タンクT3の+X側には工具箱T4が搭載されている。
A hydraulic oil tank T1 is mounted on the upper swing body 3, and a fuel tank T2 is mounted on the + X side of the hydraulic oil tank T1. A urea water tank T3 for storing urea water is mounted on the + X side of the fuel tank T2. The urea water tank T3 is mounted on the opposite side of the
メインポンプ14L、14Rは、排気ガス処理装置12の下に配置され、作動油タンクT1から吸入した作動油をコントロールバルブ17に供給する。
The main pumps 14 </ b> L and 14 </ b> R are disposed below the exhaust
コントロールバルブ17は、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油を1又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給する。1又は複数の油圧アクチュエータから排出された作動油は、油路45を通って作動油タンクT1に戻る。具体的には、コントロールバルブ17を出た作動油は油路部分45aを通ってオイルクーラ51に至り、オイルクーラ51を出た作動油は油路部分45bを通って作動油タンクT1に至る。オイルクーラ51に向かう作動油の流量が増大して圧力が増大すると、コントロールバルブ17における作動油の一部は、オイルクーラ51を通らずに、油路46を通って作動油タンクT1に戻る。
The
コントローラ30は、所定の冷却開始条件が満たされた場合に、電動ポンプ54に対して指令を出力する。指令を受けた電動ポンプ54は、作動油タンクT1内の作動油を、油路47及び油路部分45aを通じ、オイルクーラ51に供給する。オイルクーラ51は、冷却した作動油を、油路部分45bを通じ、作動油タンクT1に戻す。この例では、電動ポンプ54は、作動油タンクT1の天板に直付けされている。すなわち、作動油タンクT1内の作動油の液面よりも高いところに形成された孔を通じて作動油が吸入されるように構成されている。但し、電動ポンプ54は、油路47の適切な配管のため、作動油タンクT1の側板又は底板に直付けされていてもよい。すなわち、作動油タンクT1内の作動油の液面よりも低いところに形成された孔を通じて作動油が吸入されるように構成されていてもよい。
The
コントローラ30は、例えば、温度センサ27が検出する作動油の温度が閾値を上回り、且つ、所定の操作が行われていない場合に、所定の冷却開始条件が満たされたと判定する。所定の操作は、例えば、コントロールバルブ17から作動油タンクT1に流れる作動油の流量が所定値以上となる操作であり、ブーム下げ操作、アーム開き操作等を含む。コントローラ30は、操作圧センサ29の出力に基づいて所定の操作が行われているか否かを判定する。
For example, the
次に、図4を参照し、コントローラ30が作動油タンクT1内の作動油の温度(以下、「作動油温」とする。)を制御する処理(以下、「作動油温制御処理」)について説明する。図4は、作動油温制御処理の一例の流れを示すフローチャートである。コントローラ30は、例えば、ショベルの稼働中に所定の制御周期で繰り返しこの作動油温制御処理を実行する。
Next, referring to FIG. 4, the
最初に、コントローラ30は、作動油温が閾値TH1を上回っているか否かを判定する(ステップST1)。この例では、コントローラ30は、温度センサ27の出力に基づいて作動油温が閾値TH1を上回っているか否かを判定する。
First, the
作動油温が閾値TH1を上回っていると判定した場合(ステップST1のYES)、コントローラ30は、所定の操作が行われていないか否かを判定する(ステップST2)。この例では、コントローラ30は、操作圧センサ29の出力に基づいてブーム下げ操作及びアーム開き操作が何れも行われていないか否かを判定する。
When it is determined that the hydraulic oil temperature is higher than the threshold value TH1 (YES in step ST1), the
所定の操作が行われていないと判定した場合(ステップST2のYES)、コントローラ30は、電動ポンプ54を作動させる(ステップST3)。この例では、コントローラ30は、電動ポンプ54のモータ部54bに指令を出力してモータ部54bを回転させる。モータ部54bが回転するとポンプ部54aが回転し、作動油タンクT1内の作動油がオイルクーラ51に向けて送出される。オイルクーラ51に向けて送出された作動油は、オイルクーラ51で冷却されて作動油タンクT1に戻る。
When it is determined that the predetermined operation has not been performed (YES in step ST2), the
一方、作動油温が閾値TH1以下であると判定した場合(ステップST1のNO)、コントローラ30は、電動ポンプ54を停止させる(ステップST4)。電動ポンプ54が停止している場合にはその停止状態を継続させる。作動油タンクT1内の作動油を冷却する必要がないためである。
On the other hand, when it is determined that the hydraulic oil temperature is equal to or lower than the threshold TH1 (NO in step ST1), the
所定の操作が行われていると判定した場合にも(ステップST2のNO)、コントローラ30は、電動ポンプ54を停止させる(ステップST4)。電動ポンプ54が停止している場合にはその停止状態を継続させる。コントロールバルブ17からオイルクーラ51に向かう作動油の流量が多いため、電動ポンプ54で作動油タンクT1内の作動油をオイルクーラ51に向かわせる必要はないと判断できるためである。
Even when it is determined that a predetermined operation is being performed (NO in step ST2), the
以上の構成により、コントローラ30は、任意の適切なタイミングで作動油タンクT1内の作動油をオイルクーラ51に向けて送出できる。例えば、油圧アクチュエータが何れも操作されていない場合であっても、作動油タンクT1内の作動油をオイルクーラ51に向けて送出できる。或いは、所定の操作が行われていない限り、油圧アクチュエータが操作されているか否かにかかわらず、作動油タンクT1内の作動油をオイルクーラ51に向けて送出できる。そのため、作動油タンクT1内の作動油をより効率的に冷却できる。
With the above configuration, the
次に、図5を参照し、作動油温制御処理の別の一例について説明する。図5は、作動油温制御処理の別の一例の流れを示すフローチャートである。コントローラ30は、例えば、ショベルの稼働中に所定の制御周期で繰り返しこの作動油温制御処理を実行する。
Next, another example of the hydraulic oil temperature control process will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a flow of another example of the hydraulic oil temperature control process. For example, the
最初に、コントローラ30は、作動油温が閾値TH1を上回っているか否かを判定する(ステップST11)。この例では、コントローラ30は、温度センサ27の出力に基づいて作動油温が閾値TH1を上回っているか否かを判定する。
First, the
作動油温が閾値TH1を上回っていると判定した場合(ステップST11のYES)、コントローラ30は、流量Qaを推定する(ステップST12)。流量Qaは、図2の破線矢印で示すようにコントロールバルブ17からオイルクーラ51に流れる作動油の流量である。この例では、コントローラ30は、ポンプレギュレータ13L、13R、圧力センサ19L、19R、吐出圧センサ28L、28R、操作圧センサ29、ストロークセンサ等の出力に基づいて流量Qaを推定する。ストロークセンサは、油圧シリンダのストローク量を検出するセンサである。
When it is determined that the hydraulic oil temperature is higher than the threshold value TH1 (YES in step ST11), the
その後、コントローラ30は、流量Qaが目標流量Qt未満であるか否かを判定する(ステップST13)。目標流量Qtは、オイルクーラ51を通過させたい作動油の流量であり、例えば、不揮発性記憶装置等に予め記憶されている。目標流量Qtは、温度センサ27等の出力に基づいて動的に決定されてもよい。
Thereafter, the
そして、流量Qaが目標流量Qt未満であると判定した場合(ステップST13のYES)、コントローラ30は、流量Qcが目標流量Qtとなるように電動ポンプ54を作動させる(ステップST14)。流量Qcは、図2の一点鎖線矢印で示すように油路部分45b(すなわちオイルクーラ51)を流れる作動油の流量である。具体的には、コントローラ30は、図2の実線矢印で示すように作動油タンクT1から油路部分45aに向かって油路47を流れる作動油の流量が流量Qbとなるように電動ポンプ54を回転させる。流量Qbは、目標流量Qtから流量Qaを差し引いた値である。この処理により、コントローラ30は、オイルクーラ51を通過する作動油の流量を目標流量Qtで維持できる。
When it is determined that the flow rate Qa is less than the target flow rate Qt (YES in step ST13), the
一方、作動油温が閾値TH1以下であると判定した場合(ステップST11のNO)、コントローラ30は、電動ポンプ54を停止させる(ステップST15)。電動ポンプ54が停止している場合にはその停止状態を継続させる。作動油タンクT1内の作動油を冷却する必要がないためである。
On the other hand, when it is determined that the hydraulic oil temperature is equal to or lower than the threshold value TH1 (NO in step ST11), the
流量Qaが目標流量Qt以上であると判定した場合にも(ステップST13のNO)、コントローラ30は、電動ポンプ54を停止させる(ステップST15)。電動ポンプ54が停止している場合にはその停止状態を継続させる。コントロールバルブ17からオイルクーラ51に向かう作動油の流量が既に目標流量Qt以上であるため、電動ポンプ54で作動油タンクT1内の作動油をオイルクーラ51に向かわせる必要はないと判断できるためである。
Even when it is determined that the flow rate Qa is equal to or higher than the target flow rate Qt (NO in step ST13), the
以上の構成により、コントローラ30は、任意の適切なタイミングで且つ任意の適切な流量で作動油タンクT1内の作動油をオイルクーラ51に向けて送出できる。例えば、油圧アクチュエータが操作されているか否かにかかわらず、作動油タンクT1内の作動油をオイルクーラ51に向けて送出できる。
With the above configuration, the
上述のように、本発明の実施例に係るショベルは、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油を冷却可能なオイルクーラ51と、作動油タンクT1からオイルクーラ51に作動油を供給する電動ポンプ54とを有する。そのため、任意の適切なタイミングで作動油タンクT1内の作動油をオイルクーラ51に向けて送出できる。その結果、作動油タンクT1内の作動油をより効率的に冷却できる。また、高い作動油温に起因するシール部材の劣化を防止できる。シール部材は、例えば、油圧シリンダで使用されるピストンシールを含む。また、本発明の実施例に係るショベルは、短期間且つ高流量で作動油をオイルクーラ51に供給する代わりに、長期間且つ低流量で作動油をオイルクーラ51に供給することで、冷却効率を維持したまま、冷却ファン11Aの回転数を低減させることができる。そのため、冷却ファン11Aによる騒音を低減させることができる。或いは、オイルクーラ51の容量を小さくすることでコストダウンを実現できる。
As described above, the excavator according to the embodiment of the present invention includes the
また、上述の例では、電動ポンプ54は、エンジン11から切り離されている。すなわち、コントローラ30は、エンジン11の回転数に依存しない回転数で電動ポンプ54を回転させることができる。そのため、任意のタイミングで作動油タンクT1内の作動油をオイルクーラ51に向けて送出できる。また、任意の目標流量Qtで作動油がオイルクーラ51を通過するのを可能にする。その結果、作動油をより効率的に冷却できる。
In the above example, the
また、上述の例では、電動ポンプ54は、作動油タンクT1における作動油の温度が閾値TH1より高いときに駆動される。すなわち、コントローラ30は、作動油温が閾値TH1より高いときに電動ポンプ54を回転させて作動油タンクT1内の作動油をオイルクーラ51に向けて送出する。そのため、コントローラ30は、作動油温を適切なレベルに維持できる。
In the above example, the
また、上述の例では、電動ポンプ54は、ショベルに関する所定の操作が行われているときに停止させられる。すなわち、コントローラ30は、戻り流量が比較的大きい場合には電動ポンプ54の回転を停止させることで作動油タンクT1内の作動油が油路47を通ってオイルクーラ51に送り込まれてしまうのを防止する。戻り流量は、戻り油路41L、41Rを通って作動油タンクT1に至る作動油(戻り油)の流量である。戻り流量が大きいにもかかわらず、電動ポンプ54によって作動油タンクT1内の作動油がオイルクーラ51に向けて送出されてしまうと、戻り油の一部がチェック弁52及び油路46を介して作動油タンクT1に排出されてしまうためである。この場合、コントローラ30は、電動ポンプ54を停止させることで、できるだけ多くの戻り油がオイルクーラ51を通過できるようにする。
In the above-described example, the
また、上述の例では、電動ポンプ54は、メインポンプ14L、14Rからオイルクーラ51に流れる作動油の流量が所定値以下のときに駆動される。すなわち、コントローラ30は、循環流量が比較的大きい場合には電動ポンプ54の回転を停止させることで作動油タンクT1内の作動油が油路47を通ってオイルクーラ51に送り込まれてしまうのを防止する。循環流量は、センターバイパス油路40L、40Rを通って作動油タンクT1に至る作動油(循環油)の流量である。循環流量が大きいにもかかわらず、電動ポンプ54によって作動油タンクT1内の作動油がオイルクーラ51に向けて送出されてしまうと、循環油の一部がチェック弁52及び油路46を介して作動油タンクT1に排出されてしまうためである。この場合、コントローラ30は、電動ポンプ54を停止させることで、できるだけ多くの循環油がオイルクーラ51を通過できるようにする。
In the above-described example, the
また、上述の例は、オイルクーラ51をバイパスする油路46と、油路46に設置されるチェック弁52とを有する。そして、チェック弁52は、上流側の圧力が所定値以上の場合に開くように構成されている。そのため、上述の油圧システムは、コントロールバルブ17からオイルクーラ51に向かって流れる作動油の流量が増加してその圧力が所定値以上となった場合、油路46を通じて作動油の一部を作動油タンクT1に排出できる。その結果、オイルクーラ51を通過する作動油の圧力が過度に上昇してしまうのを防止できる。
The above-described example includes an
また、上述の例は、オイルクーラ51の上流側に設置されるチェック弁50を有する。そして、メインポンプ14L、14Rが吐出する作動油と、電動ポンプ54が吐出する作動油とは、チェック弁50の下流で且つオイルクーラ51の上流で合流するように構成されている。そのため、上述の油圧システムは、電動ポンプ54が吐出する作動油がコントロールバルブ17に流入するのを防止しながら、電動ポンプ54が吐出する作動油を確実にオイルクーラ51に送り込むことができる。
Further, the above-described example includes the
以上、本発明の好ましい実施例が説明された。しかしながら、本発明は、上述した実施例に限定されることはない。上述した実施例は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形、置換等が適用され得る。また、上述の実施例を参照して説明された特徴のそれぞれは、技術的に矛盾しない限り、適宜に組み合わされてもよい。 The preferred embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments. Various modifications, substitutions, and the like can be applied to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. In addition, each of the features described with reference to the above-described embodiments may be appropriately combined as long as there is no technical contradiction.
例えば、油路46、チェック弁52及びチェック弁53は省略されてもよい。その上で、電動ポンプ54のポンプ部54aは、吐出側に所定の圧力が作用した場合に、吐出側から吸込側への作動油の流れを許容するように構成されてもよい。所定の圧力は、例えば、チェック弁52の開弁圧力差に相当する圧力である。この場合、ポンプ部54aと油路47の組み合わせは、チェック弁52と油路46の組み合わせと同様の機能を果たす。すなわち、ポンプ部54aと油路47の組み合わせは、オイルクーラ51を通過しようとする作動油の圧力が所定値を上回った場合にその作動油の一部を通過させて作動油タンクT1に排出できる。
For example, the
また、電動ポンプ54は、エンジン11によって切り離し可能に或いは切り離し不能に駆動される油圧ポンプであってもよい。その場合、油圧ポンプは、可変容量型であってもよく、固定容量型であってもよい。また、油圧ポンプは、例えばギヤポンプであってもよい。
The
1・・・下部走行体 2・・・旋回機構 3・・・上部旋回体 4・・・ブーム 5・・・アーム 6・・・バケット 7・・・ブームシリンダ 8・・・アームシリンダ 9・・・バケットシリンダ 10・・・キャビン 11・・・エンジン 11A・・・冷却ファン 11B・・・熱交換器ユニット 11C・・・排気管 11D・・・吸気管 12・・・排気ガス処理装置 13L、13R・・・ポンプレギュレータ 14L、14R・・・メインポンプ 15・・・コントロールポンプ 17・・・コントロールバルブ 18L、18R・・・絞り 19L、19R・・・圧力センサ 20・・・走行用油圧モータ 20L・・・左走行用油圧モータ 20R・・・右走行用油圧モータ 21・・・旋回用油圧モータ 21L、21R・・・ポート 22L、22R・・・リリーフ弁 23L、23R・・・チェック弁 26・・・操作装置 27・・・温度センサ 28L、28R・・・吐出圧センサ 29・・・操作圧センサ 30・・・コントローラ 40L、40R・・・センターバイパス油路 41L、41R・・・戻り油路 42L、42R・・・パラレル油路 43〜47・・・油路 45a、45b・・・油路部分 50・・・チェック弁 51・・・オイルクーラ 52・・・チェック弁 53・・・チェック弁 54・・・電動ポンプ 54a・・・ポンプ部 54b・・・モータ部 171L〜175L、171R〜175R・・・制御弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lower traveling
Claims (7)
前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載されるエンジンと、
前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプが吐出する作動油を冷却可能なオイルクーラと、
作動油タンクから前記オイルクーラに作動油を供給する電動ポンプと、を有する、
ショベル。 A lower traveling body,
An upper swing body mounted on the lower traveling body;
An engine mounted on the upper rotating body;
A hydraulic pump driven by the engine;
An oil cooler capable of cooling the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump;
An electric pump for supplying hydraulic oil from the hydraulic oil tank to the oil cooler,
Excavator.
請求項1に記載のショベル。 The electric pump is disconnected from the engine;
The excavator according to claim 1.
請求項1又は2に記載のショベル。 The electric pump is driven when the temperature of the hydraulic oil in the hydraulic oil tank is higher than a threshold value.
The shovel according to claim 1 or 2.
請求項1乃至3の何れかに記載のショベル。 The electric pump is stopped when a predetermined operation related to the excavator is performed,
The excavator according to any one of claims 1 to 3.
請求項1に記載のショベル。 The electric pump is driven when a flow rate of hydraulic oil flowing from the hydraulic pump to the oil cooler is a predetermined value or less.
The excavator according to claim 1.
前記バイパス油路に設置されるチェック弁と、を有し、
前記チェック弁は、上流側の圧力が所定値以上の場合に開くように構成されている、
請求項1乃至5の何れか一項に記載のショベル。 A bypass oil passage that bypasses the oil cooler;
A check valve installed in the bypass oil passage,
The check valve is configured to open when the upstream pressure is equal to or greater than a predetermined value.
The excavator according to any one of claims 1 to 5.
前記油圧ポンプが吐出する作動油と、前記電動ポンプが吐出する作動油とは、前記チェック弁の下流で且つ前記オイルクーラの上流で合流する、
請求項1乃至6の何れか一項に記載のショベル。 A check valve installed on the upstream side of the oil cooler;
The hydraulic oil discharged from the hydraulic pump and the hydraulic oil discharged from the electric pump merge downstream of the check valve and upstream of the oil cooler.
The excavator according to any one of claims 1 to 6.
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