JP4458417B2

JP4458417B2 - Overheat prevention system for work machines

Info

Publication number: JP4458417B2
Application number: JP2004109069A
Authority: JP
Inventors: 研一横田
Original assignee: Caterpillar Japan Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2024-04-01
Also published as: JP2005290891A

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。 The present invention belongs to the technical field of an overheat prevention system in a working machine such as a hydraulic excavator.

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。 In general, the work performed by a work machine such as a hydraulic excavator is often a harsh work, and therefore, particularly in an extremely hot environment, the engine and the hydraulic system of the work machine become overheated and easily overheat. Therefore, in preparation for overheating when working in extreme heat, the cooling capacity of engines and hydraulic systems has been increased by increasing the size of cooling devices such as radiators and oil coolers, or by increasing the size of fans that cool these cooling devices. Was increasing. However, this increases the noise outside the fuselage, which is environmentally unfavorable, or when working with a light load or when working at room temperature, increasing the size of the cooling device or fan is useless. There was a problem of becoming.

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 Therefore, a technique has been proposed in which the coolant temperature or hydraulic oil temperature of the engine is detected, and the output flow rate of the hydraulic pump is controlled in accordance with the detected temperature (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent No. 3098859

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。 By the way, for example, when dismantling work is performed by attaching a work attachment such as a crusher to a hydraulic excavator, since the dismantling work is a high-load work, the discharge line of the hydraulic pump has a relief for circuit pressure setting The relief state with the valve open continues for a long time. When the relief state continues for a long time in this way, the hydraulic oil temperature rises significantly due to heat generated by pressure loss when the relief valve passes. If this state continues, overheating of the hydraulic system and engine will be incurred. In such a case, it is considered effective to quickly control the hydraulic oil temperature. There is a problem to be solved.

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、該油圧アクチュエータに対して作動油の油給排制御をする油圧アクチュエータ用制御バルブとを備えた油圧回路において、前記油圧ポンプから油圧アクチュエータ用制御バルブに至るまでの吐出ラインに回路圧設定用のリリーフ弁を接続し、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して、前記油圧ポンプからの吐出ラインの回路圧を低く設定し作動油負荷が低減するように構成した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。 The present invention has been created in view of the above-described circumstances and has been created for the purpose of solving these problems. The invention of claim 1 is operated by a hydraulic pump and hydraulic oil supplied from the hydraulic pump. In a hydraulic circuit having a hydraulic actuator for controlling the hydraulic actuator and a hydraulic actuator control valve for controlling hydraulic oil supply / discharge to the hydraulic actuator, a circuit is provided in a discharge line from the hydraulic pump to the hydraulic actuator control valve. A relief valve for pressure setting is connected to provide a hydraulic oil temperature detection means for detecting the temperature of the hydraulic oil, while the relief valve is a variable relief valve capable of variably controlling the set pressure, and the set pressure of the relief valve is When the hydraulic fluid temperature detected by the hydraulic fluid temperature detecting means exceeds a preset temperature, and when the hydraulic fluid temperature is lower than the preset temperature Set controlled to be lower than the pressure, is the overheating prevention system in a working machine, wherein the set hydraulic fluid load lower circuit pressure of the discharge line from the hydraulic pump is configured to reduce .
In this way, when the hydraulic oil temperature exceeds the set temperature, the relief pressure of the hydraulic pump supply circuit is reduced, reducing the load on the hydraulic oil, and the hydraulic oil temperature is rapidly reduced. In addition to reducing the engine load, it is possible to reliably prevent overheating of the hydraulic system and the engine.

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。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, FIG. 1 shows an outline of a hydraulic circuit provided in a working machine such as a hydraulic excavator. In FIG. 1, 1 and 2 are hydraulic pumps driven by an engine 3, 4 is a pilot pump, and 5 is an oil tank. , 6 to 12 are hydraulic actuators that are operated by supply of pressure oil from the hydraulic pumps 1 and 2, and 13 to 19 are pilot valves. The pilot valves 13 to 19 are operating tools for the hydraulic actuators 6 to 12. The pilot pressure is output based on the operation. Further, 20 to 26 are control valves for the hydraulic actuators 6 to 12, respectively. These control valves 20 to 26 are operated from the neutral position N to the operating position X based on the supply of pilot pressure from the pilot valves 13 to 19. Or it switches to Y and it has the structure which performs oil supply / discharge control with respect to each hydraulic actuator 6-12. In FIG. 1, circled numbers are connector symbols, and corresponding circled numbers are connected to each other.

さらに、図１において、２７は油圧ポンプ１、２から油圧アクチュエータ用制御バルブ２０〜２６に至るあいだ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。 In FIG. 1, reference numeral 27 denotes a variable relief valve for setting circuit pressure connected to the discharge line between the hydraulic pumps 1 and 2 and the hydraulic actuator control valves 20 to 26 . The circuit pressure of the hydraulic circuit to which the oil discharged from the hydraulic pumps 1 and 2 is supplied can be held at a set pressure. The set pressure of the relief valve 27 is a control signal output from a controller 28 described later. It is configured to be variable based on.

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。 On the other hand, 29 is a hydraulic oil temperature sensor attached to the oil tank 5, and the measured value T of the hydraulic oil temperature measured by the hydraulic oil temperature sensor 29 is inputted to the controller 28. Yes.

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。 Next, the relief pressure control in the controller 28 will be described based on the flowchart shown in FIG. 2. When the controller 28 starts the system, first, the measured value T of the hydraulic oil temperature measured by the hydraulic oil temperature sensor 29 is obtained. It is determined whether the temperature is equal to or lower than a preset temperature TS (step 1). If the measured value T of the hydraulic oil temperature is equal to or lower than the set temperature TS, it is determined that there is no risk of overheating, and a control signal is sent to the relief valve 27 so that the set pressure becomes the standard set pressure PS. Output (step 2). Thereby, the relief pressure of the hydraulic circuit to which the oil discharged from the hydraulic pumps 1 and 2 is supplied becomes the standard set pressure PS.

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。 Here, the set temperature TS is a temperature set in advance as a hydraulic oil temperature that may overheat if the operation is continued in this state, and the set temperature TS is, for example, an overheat of the hydraulic oil. It is set lower by about 4 to 5 degrees than the temperature.

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。 The standard set pressure PS is a pressure set as a standard relief pressure of the hydraulic circuit to which the oil discharged from the hydraulic pumps 1 and 2 is supplied. In a state where there is no possibility of overheating, this standard set pressure PS is set. The pressure PS is set.

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。 On the other hand, if the measured value T of the hydraulic oil temperature exceeds the set temperature TS in step 1, the controller 28 determines that there is a risk of overheating if the operation is continued in this state, and the relief valve 27 On the other hand, a control signal is output so as to lower the set pressure to the first low set pressure P1 for a first predetermined time T1 set in advance (step 3). Thereby, the relief pressure of the supply circuit of the hydraulic pumps 1 and 2 decreases to the first low set pressure P1.

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。 Here, the first low set pressure P1 is expected to reduce the hydraulic oil temperature by about 2 to 3 degrees by lowering the set pressure of the relief valve 27 to the first low set pressure P1 for the first predetermined time T1. For example, 5% lower than the standard set pressure PS.

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。 After the set pressure of the relief valve 27 is lowered to the first low set pressure P1 for the first predetermined time T1 in the step 3, the controller 28 again sets the set temperature TS at which the measured value T of the hydraulic oil temperature is set in advance. It is determined whether or not the following is true (step 4). At this time, if the measured value T of the hydraulic oil temperature is equal to or lower than the set temperature TS, it is determined that the possibility of overheating has been avoided, and a control signal is output to the relief valve 27 so as to return to the standard set pressure PS. (Transition to Step 2). Thereby, the relief pressure of the supply hydraulic pressure of the hydraulic pumps 1 and 2 rises to the standard set pressure PS.

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。 On the other hand, in step 4, when the measured value T of the hydraulic oil temperature exceeds the set temperature TS, the controller 28 determines that the risk of overheating has increased, and is set in advance for the relief valve 27. During the predetermined time T2, a control signal is output so as to lower the set pressure to the second low set pressure P2 (step 5). Thereby, the relief pressure of the supply circuit of the hydraulic pumps 1 and 2 is reduced to the second low set pressure P2.

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。 Here, the second low set pressure P2 is lower than the first low set pressure P1, and is, for example, a pressure that is 10% lower than the standard set pressure PS. By reducing the set pressure to the second low set pressure P2 for the second predetermined time T2, it is possible to expect a rapid decrease in the hydraulic oil temperature. In this case, the second predetermined time T2 may be the same as or different from the first predetermined time T1.

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。 Further, after the set pressure of the relief valve 27 is lowered to the second low set pressure P2 for the second predetermined time T2 in step 5, the controller 28 again sets the measured value T of the hydraulic oil temperature in advance. It is determined whether the temperature is equal to or lower than TS (step 6). At this time, if the measured value T of the hydraulic oil temperature is equal to or lower than the set temperature TS, it is determined that the possibility of overheating has been avoided, and a control signal is output to the relief valve 27 so as to return to the standard set pressure PS. (Transition to Step 2). Thereby, the relief pressure of the supply circuit of the hydraulic pumps 1 and 2 rises to the standard set pressure PS.

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。 On the other hand, if the measured value T of the hydraulic oil temperature exceeds the set temperature TS in step 6, the controller 28 determines that it is necessary to continue the relief valve control for avoiding overheating, and the relief valve 27 On the other hand, the control signal is output so as to lower the set pressure to the second low set pressure P2 for the second predetermined time T2 (return to step 5). Thereby, the relief pressure of the supply circuit of the hydraulic pumps 1 and 2 is held at the second low set pressure P2. The control in step 5 and the determination in step 6 are repeated until the measured value T of the hydraulic oil temperature becomes equal to or lower than the set temperature TS.

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。 In the embodiment configured as described above, the hydraulic actuators 6 to 12 are operated by the hydraulic oil supplied from the hydraulic pumps 1 and 2, and the operation is performed with the temperature of the hydraulic oil as it is. When a preset temperature TS that is preset as the hydraulic oil temperature that may overheat if continued, a control signal is output to the relief valve 27 for circuit pressure setting so as to lower the set pressure. become. As a result, the relief pressure of the hydraulic circuit to which the oil discharged from the hydraulic pumps 1 and 2 is supplied is reduced, the load on the hydraulic oil is reduced, the hydraulic oil temperature is lowered, and the horsepower used is reduced. The load on the engine 3 side is also reduced.

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。 As a result, for example, when a work with a high work load, such as a dismantling work, is performed, the relief state in which the relief valve 27 for circuit pressure setting remains open and the hydraulic oil temperature rises. However, the hydraulic oil temperature can be quickly reduced, and the engine load can be reduced, so that overheating of the hydraulic system and the engine 3 can be reliably prevented.

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。 Moreover, in this embodiment, even if the set pressure of the relief valve 27 is lowered to the first low set pressure P1 based on the determination that the hydraulic oil temperature has exceeded the set temperature TS, the hydraulic oil temperature still remains at the set temperature TS. When the pressure exceeds the set pressure, the set pressure of the relief valve 27 is decreased stepwise so that the set pressure of the relief valve 27 is lowered to the second low set pressure P2 that is lower than the first low set pressure P1. Therefore, there is an advantage that the operator does not need to realize that the relief pressure has decreased.

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。 Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the controller 28 calculates a temperature difference between the measured value T of the hydraulic oil temperature and the set temperature TS, and the relief valve is based on the temperature difference. It is also possible to configure so that the set pressure reduction range of 27 is adjusted.

オーバーヒート防止システムを示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an overheat prevention system. リリーフ圧制御を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows relief pressure control.

Explanation of symbols

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 1, 2 Hydraulic pump 6-12 Hydraulic actuator 27 Variable relief valve 28 Controller 29 Hydraulic oil temperature sensor

Claims

A hydraulic pump, a hydraulic actuator operated by hydraulic oil supplied from the hydraulic pump, the hydraulic circuit and a control valve for a hydraulic actuator of the oil supply and discharge control of the working oil to the hydraulic actuator, the hydraulic A relief valve for circuit pressure setting is connected to the discharge line from the pump to the control valve for the hydraulic actuator, and hydraulic oil temperature detection means for detecting the temperature of the hydraulic oil is provided, while the relief valve has a variable set pressure. When the hydraulic oil temperature is lower than the preset temperature when the hydraulic oil temperature detected by the hydraulic oil temperature detecting means exceeds the preset preset temperature, the control valve is a variable relief valve that can be controlled. set controlled to be lower than the pressure of the set hydraulic fluid load lower circuit pressure of the discharge line from the hydraulic pump is reduced Overheating prevention system in a working machine, characterized by being configured to.