JPH0481042B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、複数の可変容量形油圧ポンプと油
圧切換弁群を備えた作業機械の油圧作動回路にお
いて、冷却効果を改善するための作動油クーリン
グ装置に関する。

従来の技術 １個の原動機により複数の可変容量形油圧ポン
プを駆動し、それぞれの吐出圧油を複数の油圧切
換弁群に供給し、該群内の油圧切換弁を切換えて
各種アクチユエータを作動させる油圧作動回路に
おいては、油圧切換弁の操作レバ中立時には、圧
油は該切換弁の中立時開放通路、いわゆる、セン
タバイパス通路、戻り油路を経てタンクへ、また
操作レバを操作したときは油圧切換弁の切換通路
を通り、それぞれのアクチユエータを作動させ、
その戻り油は再び該油圧切換弁の戻り側切換通
路、戻り油ポートを通り上記戻り油路に合流し、
タンクへ戻る。このような油圧作動回路において
は、油圧機器の機械効率、容積効率上の損失、複
雑な油路を通過するときの損失、過負荷時の高圧
油リリーフ損失などの損失仕事量は熱となり、そ
の大部分は作動油の温度を上昇せしめ、機器、回
路に悪影響を及ぼすので、上記タンクへの戻り油
路の中間にオイルクーラを設け、油温を低下せし
めてからタンクへ戻す。また、一方原動機の過負
荷を避け、負荷効率も最も良い定馬力運転を実現
するため、それぞれの油圧ポンプには、負荷圧力
に反比例して圧油の吐出量を減少させる流量制御
弁が設けられているが、該弁が上記の特性のみを
備えているだけでは操作レバ中立時には、その負
荷圧力は最小であり、従つて、ポンプ吐出油量は
最大となつて、油圧回路内を循環し、回路抵抗の
ため無益の動力損失となる。これを防止するた
め、通常油圧切換弁を操作しないときは、ポンプ
吐出量を最小にするような特性を、上記流量制御
弁に同時に与えてあり、その指令方法には、アク
チユエータで利用されない圧油の量が増大するに
つれてポンプ吐出油量を減少させ、遂にはポンプ
吐出油量を最小にするネガテイブコントロール方
式と、油圧切換弁の切換操作量を指令する信号値
が皆無のときは最小の吐出油量であるが、該信号
値が増大するにつれてポンプ吐出油量を増大させ
るポジテイブコントロール方式とがある。

以上の両方式のうち、ネガテイブコントロール
方式の油圧作動回路構成の代表例とし油圧シヨベ
ルの実施例を図によつて説明する。

第４図は、２個の可変容量形油圧ポンプ２，３
およびパイロツトポンプ４をエンジン１で駆動す
る油圧シヨベルの油圧回路図であり、各ポンプは
タンク２９からサクシヨンストレーナを経由して
油を吸入し、リリーフ弁で調圧された第１油圧ポ
ンプ２の吐出油は、油路５を通つて油圧切換弁群
１６に流入し、内部油路で分岐して油圧切換弁
８，９，１０，１１に連通し、該油圧切換弁８，
９，１０，１１が中立位置Ｃのときはセンタバイ
パス通路１８を通り、また何れかの油圧切換弁が
切換えられ、スプール位置がＡまたはＢ位置のと
きは、その油圧切換弁のＡまたはＢ位置通路を通
り、それぞれのアクチユエータを作動させ、戻り
油は再び同じ油圧切換弁のＡまたはＢ位置通路を
通り油路３７に集約される。該油路３７には、第
１油圧ポンプ２の吐出圧が規定値以上になつたと
き、リリーフした油や、特定アクチユエータ回路
に設けた異常圧防止用リリーフ弁からのリリーフ
油なども合流し外部油路３９に連通している。同
様に、第２油圧ポンプ３の吐出油は、油路６を通
り油圧切換弁群１７に合流して油圧切換弁１２，
１３，１４，１５に供給され、センタバイパス通
路１９、油路３８を経て上記の油圧切換弁群１６
からの戻り油と油路３９で合流し、オイルクーラ
２４、リターンフイルタ２５を通つてタンク２９
に流入する。２６，２７は、それぞれ、第１油圧
ポンプ２、第２油圧ポンプ３の流量制御弁で、そ
れらの弁２６，２７には、定馬力運転指令用のパ
イロツト油路３３，３４、およびネガテイブコン
トロール用のパイロツト油路３５，３６が導かれ
ている。また、センタバイパス通路１８，１９の
終端から油路３７，３８に通ずる部分には、セン
タバイパス通路１８，１９を通つて油路３７，３
８に流入する油量が少量のときは、内部の絞り弁
による絞り効果もなく通過するが、流量が増加す
るにつれ絞り弁の上流側の圧力が増大し、更に流
量が増加すると、センタバイパス通路１８，１９
の戻り油を油路３７，３８にリリーフ弁でバイパ
スさせる機能を有する既知のネガテイブコントロ
ールリリーフ弁２０，２１が設けてあり、該ネガ
テイブコントロールリリーフ弁２０，２１内の絞
り弁の上流側油路に発生する圧油は信号圧として
パイロツト油路３５，３６により、前記流量制御
弁２６，２７へと導いている。従つて、何れかの
油圧切換弁を操作してアクチユエータを作動させ
ると、アクチユエータからの戻り油はセンタバイ
パス通路１８，１９を通らないで、直接、油路３
７または３８を通りタンク２９へ流入するので、
操作した油圧切換弁が属する油圧切換弁群のネガ
テイブコントロールリリーフ弁２０または２１に
流入する油量は減少または皆無となり、パイロツ
ト油路３５，３６の信号圧力は低下または皆無と
なる。この関係を、第１油圧ポンプ２側について
信号圧力Ｐを横軸に、ポンプ吐出油量Ｑを縦軸に
とり第５図に示す。この図において、油圧切換弁
８，９，１０，１１のスプール位置がすべてＣ位
置のときのパイロツト油路３５の信号圧力はP₁、
何れかの油圧切換弁の１または複数を僅かに操作
したときの信号圧力をP₂とすると、P₁，P₂の範
囲内でのポンプ吐出油量は最小のQ₁であり、更
に油圧切換弁をＡまたはＢ位置に切換えていく
と、その操作量に比例して信号圧力は次第に低下
し遂にはP₃またはそれ以下になると吐出油量は
最大のQ₂となる。

また、第１、第２油圧ポンプ２，３の既知の流
量制御弁２６，２７のパイロツト油室は、それぞ
れ２室を有しており、そのうち１室には油路５ま
たは６の圧力をパイロツト油路３３，３４で導
き、その圧力に反比例して第１油圧ポンプ２また
は第２油圧ポンプ３の吐出油量を増減させ、他の
１室には、パイロツト油路３５，３６を導き、そ
の信号圧力が増大すると吐出油量を減少させる。

以上の結果、各油圧ポンプの吐出量は、負荷圧
力が高くなれば減少し、また油圧切換弁からアク
チユエータに流入する油量が皆無か少量のとき
は、吐出量も最少となり、エンジン１の過負荷
と、アクチユエータ無作動時の動力損失とを防止
している。

一方、回路中で発生した熱により温度上昇した
作動油は、油路３９からオイルクーラ２４に流入
し、通過中に放熱し油温を低下させるが、該オイ
ルクーラ２４は、一般的には第６図に示すように
エンジン１のラジエータ４８と併設し、フアン４
９の風力により空気中に放熱する形式であるが、
このときの放熱量はオイルクーラ２４の放熱面
積、通過風量に比例するほか、油路３９から流入
する油量にも左右される。

また、複数の油圧ポンプと油圧切換弁群から構
成される油圧作動回路用のオイルクーラに関し実
開昭61−2560号公報において、複数の油圧ポンプ
と、これら油圧ポンプのそれぞれに属する複数の
方向切換弁群と、これら方向切換弁群を内蔵する
１つのブロツクと、このブロツクに設けられた少
なくとも２つのタンクポートと、前記ブロツク内
に設けられこれらタンクポートに連通する共通の
流路と、前記各タンクポートに接続された設定圧
の異なるリリーフ弁と、これらリリーフ弁のうち
最低設定圧のリリーフ弁に接続されたオイルクー
ラを設ける構成が開示されており、この構成にお
ける複数の油圧ポンプからの圧油が複数の方向切
換弁を通り、それぞれタンクポートに連通する共
通の流路に合流し、その量が所定量以上である
と、オイルクーラはその能力を最大限に発揮する
ことができるものである。

しかしながら、第４図に示す油圧回路におい
て、例えば油圧切換弁１５を使用して油圧作動の
打撃式破砕機３０の如く、戻り油路の圧力、変動
が激しく、しかも、いわゆる背圧が連続的にも、
また断続的にも高くなることを避けねばならない
ような特定のアクチユエータを作動させるとき
は、その戻り油は、戻り油回路中の機器の保護と
通過抵抗を少なくする目的で油路５０を経て直接
タンク２９へ流入させるので、オイルクーラ２４
を通過しない。その上に、この打撃式破砕機３０
を例にとると、破砕作業中においては、油圧切換
弁群１６に属する油圧切換弁８，９，１０，１１
は全く操作しないか、あるいは操作しても、極く
ゆつくりと僅かに操作するのみとなるので、第１
油圧ポンプ２の吐出量は第５図における最少吐出
量Q₂であり、戻り油路３７およびオイルクーラ
２４には最少吐出量Q₂のみとなり、該オイルク
ーラ２４での冷却効果は殆どなくなるため前記の
従来技術をもつてしても油温は上昇するので、従
来からこの対応としてオイルクーラの容量を増大
したり、別個に増設したりして当該オイルクーラ
を通過する油量が少なくても放熱量をある程度ま
で増大させる方法がとられていた。

発明が解決しようとする課題 従来技術の油圧回路においては、上述のような
打撃式破砕機に類するアクチユエータを使用する
と、オイルクーラを通つてタンクに戻る油量が極
端に減少し、その放熱量も減少し、作動油はオー
バヒートするので一段と大容量のオイルクーラに
とりかえなければならない。本発明では、打撃式
破砕機作動中には、その操作に連動して他の使用
しない油圧切換弁群からの戻り油量を増大させ、
オイルクーラに大量の作動油を通過させることに
より冷却効果を増大させ、大容量のオイルクーラ
に変更したり、別個のものを増設したりする必要
をなくしようとするものである。

課題を解決するための手段 油圧作動の打撃式破砕機に圧油を供給する以外
の油圧切換弁群のセンタバイパス通路の終端に設
けたネガテイブコントロールリリーフ弁の上流側
油路から、信号圧力が増大すると、その吐出油量
を減少させる油圧ポンプ流量制御弁のパイロツト
油室に通ずるパイロツト油路の中間にあつて、常
時は該パイロツト油路の前後を連通しているが、
受信部に信号が作用すると流量制御弁のパイロツ
ト油室からのパイロツト油路をタンクに連通さ
せ、上記ネガテイブコントロールリリーフ弁の上
流側油路に通ずるパイロツト油路を遮断する切換
弁を設け、該切換弁の受信部に上記打撃式破砕機
類似の特定のアクチユエータ用油圧切換弁を切換
える操作手段の操作に連動して発生する信号を導
く。

作 用 アクチユエータ用の油圧切換弁を操作手段によ
り切換えると、該操作手段からの信号は切換弁の
受信部へ作用し、この切換弁を切換える。その結
果、該アクチユエータエータの圧油供給源以外の
油圧ポンプの吐出油量を最少に制限していたパイ
ロツト油路の圧力信号は当該油圧ポンプの流量制
御弁のパイロツト油室に作用しなくなるので、該
油圧ポンプの吐出量は、第５図における最大吐出
量Q₂となり、大量の油がオイルクーラを通りタ
ンクに流入するので、冷却効果は増大する。

実施例 次に、この発明の作動油のクーリング装置を第
１の油圧回路図に基づいて説明する。

図は可変容量形油圧ポンプ２個を搭載した油圧
リモートコントロール方式の油圧シヨベルのもの
であり、一方の油圧ポンプからの圧油により特殊
アクチユエータを作動させるときの油圧回路実施
例である。図において、１は第１油圧ポンプ２、
第２油圧ポンプ３、パイロツトポンプ４を駆動す
るエンジンで、共にタンク２９から油を吸入し、
それぞれ油圧切換弁群１６，１７および油路７に
圧油を供給する。該油路７の圧油は特殊アクチユ
エータ作動用の油圧切換弁１５の切換えをするパ
イロツト弁２８並びに、左、右のクローラベルト
駆動用油圧切換弁８，１２、ブーム第１速、第２
速用油圧切換弁１３，９、旋回用油圧切換弁１
０、アーム用油圧切換弁１１、バケツト用切換弁
１４などの切換操作をするパイロツト弁（図示せ
ず）の油圧源となつており、作動後および余分の
戻り油は直接タンクに戻しているが、第１、第２
油圧ポンプ２，３の吐出油は、それぞれ油路５，
６を通り油圧切換弁群１６，１７に流入し各油圧
切換弁の操作位置には関係なく、油路３７，３８
更に油路３９に合流し、オイルクーラ２４、リタ
ンフイルタ２５を通つてタンク２９に流入する回
路となつており、作動油はタンク２９を介して各
油圧機器を循環するようにしてある。また、油圧
切換弁群１６，１７のセンタンバイパス通路１
８，１９の終端にはネガテイブコントロールリリ
ーフ弁２０，２１を設け、リリーフポートは油路
３７，３８に連通してある。また、ネガテイブコ
ントロールリリーフ弁２０，２１の内部絞り通路
の上流側からパイロツト油路３５，３６が第１、
第２油圧ポンプ２，３の吐出油量を、該パイロツ
ト油路の信号圧力が上昇すると減少させる働きを
する流量制御弁２６，２７のパイロツト油室に導
かれており、更に、パイロツト油路３５の中間に
は、油圧作動の打撃式破砕機３０用の油圧切換弁
１５を切換えるパイロツト弁２８の信号圧力をパ
イロツト油路３２で導いた受信部、すなわちパイ
ロツト油室を有する切換弁２２を設け、通常は上
記パイロツト油路３５の前後を連通させている
が、該パイロツト油室に信号圧力が作用すると、
ネガテイブコントロールリリーフ弁２０の内部絞
り通路の上流側からのパイロツト油路３５を閉路
し、流量制御弁２６のパイロツト油室に通ずるパ
イロツト油路３５をタンク２９に連通するように
してある。

次に、以上の油圧回路構成において、打撃式破
砕機を作動せしめたときの作動油の循環状況を説
明する。油圧切換弁１５の操作手段であるパイロ
ツト弁２８を操作しパイロツト油路３１にパイロ
ツト圧が発生すると、油圧作動の打撃式破砕機３
０作動用の油圧切換弁１５のスプールが移動して
第２油圧ポンプ３の圧油を油路４０から供給され
た打撃式破砕機３０は作動を開始することは勿論
であるが、その戻り油は油路４１を通り直接タン
ク２９に流入する。また、パイロツト油路３１か
ら分岐したパイロツト油路３２は切換弁２２の受
信部であるパイロツト油室に連通しているので、
上記作動状態では、該切換弁２２は、第１図で図
示のＥ位置になり、流量制御弁２６のパイロツト
油室は、パイロツト油路３５、該弁２６のＥ位置
通路を経てタンク２９に通じているので、その圧
力は低下している。従つて、第１油圧ポンプ２の
吐出油量は、油圧切換弁８，９，１０，１１の操
作の有無に関係なく、第５図における最大吐出油
量Q₂となり、油路５を通つて、油圧切換弁群１
６に流入した全油量が、油路３７，３９を通り、
オイルクーラ２４で冷却され、リターンフイルタ
２５を通つてタンク２９へ戻る。なお、切換弁２
２は、パイロツト弁２８が操作されない限り、常
時はＤ位置にあるので、油圧ポンプ２の流量制御
弁２６の機能は従来技術と同じである。

第２図、第３図は本発明の第２実施例を示す図
であり、第１実施例では標準の油圧切換弁群１６
とは別個に切換弁２２を設け、両者の間に配管を
したものであるのに対し、第２実施例は、切換弁
２２とネガテイブコントロールリリーフ弁２０と
の機能を併せ持つ調整弁２３を、油圧切換弁群１
６の末端ブロツクに内蔵させたもので、特別の専
用空間を必要とせず配管も簡略化される。第２図
は調整弁２３を使用したときの油圧回路図で、そ
の機能は第１実施例と全く同様であるため、第３
図により調整弁２３の構造と作動について説明す
る。

第３図は調整弁２３の断面図であり、弁本体４
３は油圧切換弁群１６のセンタバイパス通路１８
の終端ブロツク部に螺合してある。該弁本体４３
の１端の中央中空穴はパイロツト油室ｂを形成
し、先端に突起部を有するスプール４４が軸線方
向に摺動自在に嵌挿され、その作動を円滑にする
絞りｆを通つてパイロツト油路３２が導かれてお
り、直径方向の絞りｄを有する他端の中央中空穴
には、直径方向の絞り穴ｃおよび油室ｅに通ずる
連通穴を有するスプール４５が嵌挿され、更に外
周には油路３７に通ずる絞り穴ａと中心部の連通
口ｇ，g′を有し、センタバイパス通路１８のポー
ト段付部をシート面として係合するポペツト４７
が摺動自在に嵌挿され、該ポペツト４７はスプリ
ング４６によりシート面に常時着座するように付
勢してある。

パイロツト油室ｂにパイロツト圧が作用しない
ときには、センタバイパス通路１８からの戻り油
は連通口ｇ、縛り穴ａを通つて油路３７に流入す
るが、該縛り穴ａの絞り効果によりセンタバイパ
ス通路１８およびパイロツト油路３５の圧力は第
５図のP₁まで上昇するので、第１油圧ポンプ２
の吐出油量は最少吐出量Q₁となる。センタバイ
パス通路１８からの油量は更に多くなると、上記
パイロツト圧は更に上昇を続けようとするが、油
室ｅの有効受圧面積よりも、ポペツト４７が着座
するシート面の有効受圧面積の方が僅かに大きく
してあるので、センタバイパス通路１８および油
室ｅの圧力が一定値以上になるとポペツト４７は
スプリング４６付勢力に抗して開口し、余分の戻
り油を油路３７に送出するので、パイロツト油路
３５の圧力は、戻り油量の多少に関係なく、P₁，
P₂の間の値を保持する。

次にパイロツト油室ｂに圧力信号が加わつたと
きについて説明すると、スプール４４の先端突起
部はスプール４５を、絞り穴ｃ，ｄが連通する位
置まで移動させるので、油室ｅの圧油は該絞り穴
ｃ，ｄを通り油路３７に流出し、絞り穴g′からの
補給油量が不足して油室ｅ内の圧力は、センタバ
イパス通路１８の圧力よりも低くなり、ポペツト
４７はスプリング４６の付勢力に抗してシート面
から離れ、該センタバイパス通路１８と油路３７
とを連通させるので、パイロツト油路３５の圧力
は第５図のP₃またはそれ以下となり、第１油圧
ポンプ２の吐出油量は最大吐出油量Q₂となり、
その戻り油がオイルクーラ２４を通過する。

発明の効果 複数の油圧切換弁群へ、それぞれ専用のネガテ
イブコントロール方式の油圧ポンプの圧油を供給
し、その一方の油圧切換弁群に属する油圧切換弁
の操作で作動し、かつ、その戻り油をオイルクー
ラをバイパスして直接タンクへ戻す必要のある油
圧アクチユエータを作動させる油圧回路構成にお
いて、本発明にかかるクーリング装置を備えてお
き、上記油圧アクチユエータ作動用切換弁のみ操
作したときもこれに連動して切換弁が切換わり、
他方の油圧切換弁群に圧油を供給する油圧ポンプ
の流量制御弁の流量制限機能を無効とし、吐出油
量は自動的に増大し、大量の油がオイルクーラを
通りタンクに戻る循環回路を形成するので放熱量
は増大し、作動油の温度を適正に保つことがきる
から、かかる油圧アクチユエータ装着時において
も、大容量のオイルクーラに交換したり、別途冷
却回路を増設したりする必要がない。また、前記
以外のアクチユエータを作動させるときは、切換
弁は切換わらず、油圧ポンプの特性は従来技術に
おけるネガテイブコントロール方式に復帰するこ
とは勿論であり、しかも、本発明の構成は、標準
的な従来技術の油圧ポンプ制御用回路に、簡単な
切換弁または調整弁と、その付属配管を追加する
のみで、その目的が達成でき、経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す油圧回路
図、第２図は本発明の第２実施例を示す油圧回路
図、第３図は本発明の第２実施例に使用する調整
弁の縦断面図、第４図は従来の油圧回路図、第５
図は油圧ポンプの流量制御弁に作用する信号圧力
とポンプ吐出油量との関係を示す線図、第６図は
オイルクーラの取付状態を示す略図である。 １６，１７……油圧切換弁、１８，１９……セ
ンタバイパス通路、２０，２１……ネガテイブコ
ントロールリリーフ弁、２２……切換弁、２３…
…調整弁、２４……オイルクーラ、２６，２７…
…流量制御弁、４３……弁本体、４４……スプー
ル、４５……スプール、４６……スプリング、４
７……ポペツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数の可変容量形ネガテイブコントロール式
   油圧ポンプの圧油を、複数の油圧切換弁群のそれ
   ぞれに供給し、該油圧切換弁群に属する油圧切換
   弁を切換えて、各種アクチユエータを作動させ、
   また、上記複数の油圧切換弁群からの戻り油は合
   流してオイルクーラを通りタンクに流入するよう
   にした油圧作動回路において、作動時の戻り油が
   直接タンクへ流入する方式の特定のアクチユエー
   タ３０が属する以外の油圧切換弁群１６のセンタ
   バイパス通路１８の終端に設けたネガテイブコン
   トロールリリーフ弁２０の上流側油路から、当該
   油圧切換弁群１６用の油圧ポンプ２の流量制御弁
   ２６のパイロツト油室に通じるパイロツト油路３
   ５の中間にあつて、常時は該パイロツト油路３５
   の前後を連通しているが、受信部に信号が作用し
   たときのみ、上記流量制御弁２６のパイロツト油
   室からのパイロツト油路３５をタンクに連通させ
   る切換弁２２を設け、該切換弁２２の受信部に、
   前記特定のアクチユエータ３０用油圧切換弁１５
   の操作信号を導いたことを特徴とする油圧式作業
   機械の作動油クーリング装置。