JP5180494B2 - Ｈｓｔクーリング回路 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ポンプと油圧モータとを閉回路接続してなるＨＳＴ油圧回路を冷却するＨＳＴクーリング回路に関する。

ＨＳＴ油圧回路には、油圧回路に油を補充するためにチャージポンプが設けられるが、このチャージポンプからの圧油によりＨＳＴ油圧回路を冷却するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の回路では、チャージリリーフバルブをリリーフしたチャージポンプからの圧油をポンプケース、モータケース、およびオイルクーラを経由してタンクに流すようにしている。

特開２００５−５４９６４号公報

しかしながら、チャージポンプからの圧油はポンプケースおよびモータケースを通過する際に温度上昇する。このため、例えばＨＳＴ油圧回路に複数の油圧モータを備える場合、上記特許文献１記載のようにチャージポンプからの圧油をポンプケースとモータケースに流すだけでは、下流側の油圧モータを十分に冷却することができない。

（１）請求項１の発明によるＨＳＴクーリング回路は、可変容量形油圧ポンプと少なくとも第１および第２の可変容量形油圧モータとを閉回路接続して形成されたＨＳＴ油圧回路と、ＨＳＴ油圧回路に作動油を補充するチャージ用ポンプと、油圧ポンプのドレンポートと第１の油圧モータの油流入用ドレンポートとに接続された第１の油路と、第１の油圧モータの油流出用ドレンポートと第２の油圧モータの油流入用ドレンポートとに接続された第２の油路と、第２の油圧モータの油流出用ドレンポートとタンクとに接続された第３の油路とから構成され、チャージ用ポンプからＨＳＴ油圧回路に補充した作動油の余剰分を、少なくとも油圧ポンプのドレンポート、第１の油圧モータおよび第２の油圧モータを経由してタンクに戻す冷却回路と、第１および第２の油圧モータ以外の油圧機器へ作動油を供給する油圧源と、冷却回路内の第１の油圧モータの下流かつ第２の油圧モータの上流の第２の油路に、油圧源から油圧機器へ供給された作動油の漏れを合流させる合流回路とを有することを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載のＨＳＴクーリング回路において、油圧源は、作業用アクチュエータに作動油を供給する作業用油圧ポンプよりも小容量の油圧ポンプであることを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項２に記載のＨＳＴクーリング回路において、小容量の油圧ポンプは、走行ブレーキの作動に要する圧油をチャージするブレーキ用チャージポンプであることを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＨＳＴクーリング回路において、冷却回路の第２の油圧モータの下流の第３の油路にはオイルクーラが設けられ、第２の油路の圧力が所定値以上になると、第２の油圧モータとオイルクーラのいずれをも介さずに第２の油路の作動油をタンクに戻すリリーフ手段をさらに備えることを特徴とする。

本発明によれば、冷却回路内における第１および第２の油圧モータ間の油路に、油圧源から油圧機器へ供給された作動油の漏れを合流させるようにしたので、ＨＳＴ油圧回路の複数の油圧モータを効率よく冷却することができる。

以下、図１，２を参照して本発明によるＨＳＴクーリング回路の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態に係るＨＳＴクーリング回路を有する作業車両の一例であるホイールローダの側面図である。ホイールローダ１００は、アーム１１１，バケット１１２，タイヤ１１３等を有する前部車体１１０と、運転室１２１，エンジン室１２２，タイヤ１２３等を有する後部車体１２０とで構成される。アーム１１１はアームシリンダ１１４の駆動により上下方向に回動（俯仰動）し、バケット１１２はバケットシリンダ１１５の駆動により上下方向に回動（ダンプまたはクラウド）する。前部車体１１０と後部車体１２０はセンタピン１０１により互いに回動自在に連結され、ステアリングシリンダ（不図示）の伸縮により後部車体１２０に対し前部車体１１０が左右に屈折する。

図２は、本実施の形態に係るＨＳＴクーリング回路の構成を示す油圧回路図である。ＨＳＴ油圧回路は、エンジン１により駆動される可変容量形油圧ポンプ２と、この油圧ポンプ２に互いに並列に閉回路接続された一対の可変容量形油圧モータ３，４とを有する。油圧モータ３，４の出力はギヤボックス１５に入力され、その出力軸１６に伝達される。出力軸１６の回転は図示しないプロペラシャフト、アクスルを介してタイヤ１１３，１２３に伝達され、車両が走行する。本実施の形態では、複数の油圧モータ３，４により出力軸１６を駆動するため、大きな走行駆動力を得ることができる。

油圧ポンプ２の圧油の吐出方向は、図示しない切換弁の操作により変更され、これにより油圧モータ３，４の回転方向が変化し、車両の前後進が切り換わる。エンジン１の回転速度は、アクセルペダル（不図示）の踏み込み量の増加に伴い上昇する。油圧ポンプ２の押しのけ容積は、周知のポンプ容量制御装置の作動により、アクセルペダルの踏み込み量の増加に伴い増大する。これによりアクセルペダルの踏み込み量が増加すると、油圧ポンプ２の回転数と押しのけ容積がともに増加し、ポンプ吐出量が増加する。油圧モータ３，４の押しのけ容積は、周知のモータ容量制御装置の作動により、走行駆動圧の増加に伴い増大する。これにより走行負荷に応じたトルクで車両を走行できる。

油圧ポンプ５は、エンジン１により駆動される大容量の作業機用油圧ポンプである。油圧ポンプ５からの圧油は、荷役用弁８を介して例えばアームシリンダ１１４やバケットシリンダ１１５などの油圧シリンダ１８に導かれる。油圧シリンダ１８からの戻り油は、荷役用弁８、リターンフィルタ１１を介してタンクに戻る。

チャージポンプ６はエンジン１により駆動される。チャージポンプ６からの圧油は油圧ポンプ２に導かれ、ＨＳＴ油圧回路に作動油の漏れ分を補充する。チャージポンプ６からの余剰の油は、油圧ポンプ２のドレンポート２ａから油路２１に排出される。油圧モータ３，４にはそれぞれ油流入用および流出用の一対のドレンポート３ａ，４ａおよび３ｂ，４ｂが設けられており、油路２１を流れる油は、ドレンポート３ａ，３ｂを介して油圧モータ３を通過した後、ドレンポート４ａ，４ｂを介して油圧モータ４を通過する。

油圧ポンプ７は、エンジン１により駆動される小容量のブレーキ用チャージポンプである。ホイールローダ１００は、ブレーキペダルの踏み込みにより走行ブレーキ装置に圧油が作用することで走行ブレーキが作動する、いわゆる全油圧ブレーキシステムを採用している。このため、油圧ポンプ７からの圧油をブレーキチャージ弁９に導いてブレーキ作動用の圧力を常に立たせておき、またはその圧油をブレーキ圧供給用のアキュムレータにチャージしておき、走行ブレーキの作動に備える。ブレーキチャージ弁９に導かれた余剰の油は、油路２３を通り、油圧モータ３を通過したチャージポンプ６からの油に油圧モータ３，４間の油路２２にて合流し、油圧モータ４を通過する。油圧モータ４のドレンポート４ｄから流出した油は、オイルクーラ１０を通過して冷却された後、リターンフィルタ１１を介してタンクに戻る。

油圧モータ３，４間の油路２２には、油路２２内の圧力が所定値Ｐ１以上になるとその油路２２内の圧油をタンクにリリーフする低圧チェック弁１３が接続されている。油圧ポンプ２のドレンポート２ｂにも同様に、ドレンポート２ｂの圧力が所定値Ｐ２以上になるとドレンポート２ｂからタンクに圧油をリリーフする低圧チェック弁１２が接続されている。

本実施の形態に係るＨＳＴクーリング回路の動作を説明する。
エンジン１の駆動により吐出されたチャージポンプ６からの圧油の一部はＨＳＴ油圧回路に補充され、残りは油圧ポンプ２、油路２１、油圧モータ３，４、およびオイルクーラ１０の順に流れる。このチャージポンプ６からの圧油により、ＨＳＴ油圧回路の作動油と油圧ポンプ２と油圧モータ３，４がそれぞれ冷却される。この際、エンジン１の駆動により吐出された油圧ポンプ７からの圧油は、ブレーキチャージ弁９を介して油路２３に流入し、油圧モータ３の下流でチャージポンプ６からの油に合流する。このため、油圧モータ３の下流における冷却油の温度上昇が抑えられ、かつ、油圧モータ４には上流側の油圧モータ３よりも多くの油が流れるため、油圧モータ４を効率よく冷却できる。

エンジン始動直後等で作動油温が低いと、油路２２の圧力が上昇する。油路２２の圧力が所定値Ｐ１以上になると、低圧チェック弁１３が開き、油路２２の圧油がタンクにリリーフする。これによりモータ３，４のドレンポート３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂとオイルクーラ１０に高圧力が作用することを防ぐことができ、これら油圧機器の損傷を防ぐことができる。作動油温が低いと、油圧ポンプ２のドレンポート２ｂの圧力も上昇する。ドレンポート２ｂの圧力が所定値Ｐ２以上になると、低圧チェック弁１２が開き、ドレンポート２ｂからタンクに圧油がリリーフする。これによりドレンポート２ｂに所定値Ｐ２以上の高圧力が作用することを防ぐことができ、油圧ポンプ２の損傷を防ぐことができる。低圧チェック弁１２，１３が開いたときは、オイルクーラ１０を冷却油が通過しないため、作動油温を速やかに上昇することができる。

本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）油圧ポンプ２と油路２１と油圧モータ３と油路２２と油圧モータ４とオイルクーラ１０を直列に接続して、チャージポンプ６からのドレン油が流れる冷却回路を形成するとともに、ブレーキチャージ弁９に導かれた油圧ポンプ７からの圧油を油路２２に合流させるようにした。これにより複数の油圧モータ３，４を同時にかつ効率よく冷却することができる。

（２）小容量の油圧ポンプ７からの圧油をブレーキチャージ弁９を介して油路２２に導くので、ブレーキチャージ弁９から油路２２に至る合流回路の配管のサイズを小さくすることができる。これに対し、作業機用回路（例えば荷役用弁８）からの圧油を油路２２に導く場合、油圧ポンプ５の吐出量が多く、合流回路を流れる流量が増える。また、油圧シリンダ１８を下げ操作する場合には、ロッド室とボトム室の面積比に応じた分だけ戻り油量が増加するため、合流回路を流れる流量が一層増える。このため、配管のサイズを小さくすることが困難であり、合流回路を形成するために多くのスペースが必要となる。

（３）油圧モータ３，４間の油路２２に低圧チェック弁１３を接続するようにしたので、作動油温が低い場合でも油路２２の圧力を所定値Ｐ１以下に抑えることができ、油圧モータ３，４やオイルクーラ１０の損傷を防ぐことができる。また、作動油温が低いときは、作動油がオイルクーラ１０を通過しないので、作動油温を速やかに上昇させることができる。

なお、上記実施の形態では、ＨＳＴ油圧ポンプ２、ＨＳＴ油圧モータ３，４、およびオイルクーラ１０を直列に接続して冷却回路を形成するとともに、油圧ポンプ７からブレーキチャージ弁９へ供給された作動油の漏れを油圧モータ３，４間の油路（中間油路）２２に合流させる合流回路を形成するようにしたが、冷却回路と合流回路の構成は上述したものに限らない。油圧モータ３，４以外の他の油圧機器に作動油を供給する油圧源であれば、油圧ポンプ７以外の他の油圧源を合流用の油圧源として用いることもできる。

ブレーキチャージ弁９に作用する圧油を油路２２に合流させるのではなく、荷役操作用チャージ弁等、他の油圧機器に作用する圧油を合流させてもよい。すなわち、荷役用弁を油圧で操作するシステムでは、荷役用弁を操作する油圧源となる圧力を常に立たせる、またはその圧油をアキュムレータにチャージして、残りの油が荷役操作用チャージ弁から排出されるが、この排出された油を油路２２に合流させるようにしてもよい。ブレーキチャージ弁９により、ブレーキ圧だけでなく荷役操作用の圧力をチャージするようにしてもよい。油路２２の圧力が所定値Ｐ１以上になると、油路２２内の圧油を低圧チェック弁１３を介してリリーフするようにしたが、リリーフ手段はこれに限らない。

以上では、本発明のＨＳＴクーリング回路をホイールローダに適用する例を説明したが、他の作業車両にも本発明を同様に適用することができる。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の走行制御装置に限定されない。

本発明の実施の形態に係るＨＳＴクーリング回路を有する作業車両の一例であるホイールローダの側面図。 本実施の形態に係るＨＳＴクーリング回路の構成を示す油圧回路図。

符号の説明

２ 可変容量形油圧ポンプ
３，４ 可変容量形油圧モータ
５ 油圧ポンプ
６ チャージポンプ
７ 油圧ポンプ
９ ブレーキチャージ弁
１３ 低圧チェック弁
２１〜２３ 油路

Claims (4)

1. 可変容量形油圧ポンプと少なくとも第１および第２の可変容量形油圧モータとを閉回路接続して形成されたＨＳＴ油圧回路と、
   前記ＨＳＴ油圧回路に作動油を補充するチャージ用ポンプと、
   前記油圧ポンプのドレンポートと前記第１の油圧モータの油流入用ドレンポートとに接続された第１の油路と、前記第１の油圧モータの油流出用ドレンポートと前記第２の油圧モータの油流入用ドレンポートとに接続された第２の油路と、前記第２の油圧モータの油流出用ドレンポートとタンクとに接続された第３の油路とから構成され、前記チャージ用ポンプから前記ＨＳＴ油圧回路に補充した作動油の余剰分を、少なくとも前記油圧ポンプの前記ドレンポート、前記第１の油圧モータおよび前記第２の油圧モータを経由して前記タンクに戻す冷却回路と、
   前記第１および第２の油圧モータ以外の油圧機器へ作動油を供給する油圧源と、
   前記冷却回路内の前記第１の油圧モータの下流かつ前記第２の油圧モータの上流の前記第２の油路に、前記油圧源から前記油圧機器へ供給された作動油の漏れを合流させる合流回路とを有することを特徴とするＨＳＴクーリング回路。
2. 請求項１に記載のＨＳＴクーリング回路において、
   前記油圧源は、作業用アクチュエータに作動油を供給する作業用油圧ポンプよりも小容量の油圧ポンプであることを特徴とするＨＳＴクーリング回路。
3. 請求項２に記載のＨＳＴクーリング回路において、
   前記小容量の油圧ポンプは、走行ブレーキの作動に要する圧油をチャージするブレーキ用チャージポンプであることを特徴とするＨＳＴクーリング回路。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のＨＳＴクーリング回路において、
   前記冷却回路の第２の油圧モータの下流の前記第３の油路にはオイルクーラが設けられ、
   前記第２の油路の圧力が所定値以上になると、前記第２の油圧モータと前記オイルクーラのいずれをも介さずに前記第２の油路の作動油をタンクに戻すリリーフ手段をさらに備えることを特徴とするＨＳＴクーリング回路。
   

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