JPH0613882B2 - 油圧式作業機械の作動油ク−リング装置 - Google Patents

油圧式作業機械の作動油ク−リング装置

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JPH0613882B2
JPH0613882B2 JP61038028A JP3802886A JPH0613882B2 JP H0613882 B2 JPH0613882 B2 JP H0613882B2 JP 61038028 A JP61038028 A JP 61038028A JP 3802886 A JP3802886 A JP 3802886A JP H0613882 B2 JPH0613882 B2 JP H0613882B2
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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、戻り油が
オイルクーラを通過する量を必要に応じて増量し、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作業用各種アクチュ
エータを作動させる油圧作動回路においては、油圧切換
弁の操作レバー中立時には、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、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、それぞれのアクチュエータを作動させ、
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
荷効率の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、上記の特
性のみでは操作レバ中立時には上記の負荷圧力は最小で
あり、従って、ポンプ吐出油量は最大となって、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、ポンプ吐出油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
チュエータで利用されない圧油の量が増大するにつれて
ポンプ吐出油量が減少させ、その量が所定値を超える
と、ポンプ吐出油量を最小にするネガティブコントロー
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次第に増大させるポジテ
ィブコントロール方式とがある。
上記両方式のうち、ポジティブコントロール方式の油圧
作動回路構成の代表例としての油圧ショベルの従来実施
例を図によって説明する。
第4図は、2個の可変容量形油圧ポンプ2,3およびパ
イロットポンプ4をエンジン1で駆動する油圧ショベル
の油圧回路図であり、各ポンプはタンク29からサクシ
ョンストレーナを経由して油を吸入し、リリーフ弁(図
示省略)で調圧された第1油圧ポンプ2の吐出油は、油
路5を通って油圧ショベルのブーム、アームなど(図示
せず)からなるフロントアタッチメント用アクチュエー
タを作動させる油圧切換弁群16に流入し、分岐する内
部油路で油圧切換弁8,9,10,11に並列的に供給
され、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、それぞれのアクチュエータ(図示省略、以下同じ)
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らない
ようにするためのリリーフ弁からの油や、特定アクチュ
エータ回路に設けた異常圧防止用リリーフ弁(両リリー
フ弁の図示は省略)からの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を通りフロントアタッチメント用アクチュエ
ータを作動させる油圧切換弁群17に流入して油圧切換
弁12,13,14,15へ並列的に供給され、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からの戻り油と外部油路39で合流し、オイルクー
ラ24、リターンフィルム25を通ってタンク29に流
入する。
さらに、図中のR3,R10,R11は主として油圧切換弁群1
6に属する各種油圧切換弁を、R12,R13,R14は主とし
て油圧切換弁群17に属する各種油圧切換弁を、また、
R15は油圧切換弁群17に属し、特殊アタッチメント
(第4図においては、打撃式破砕機30を示す)作動用
油圧切換弁15を、それぞれ切換操作をするパイロット
弁であり、S3,S4,S8,S10,S11およびS2,S5,S6,S
12,S13,S14は何れもシャトル弁であり、油圧切換弁群
16または17に属する油圧切換弁用各パイロット弁か
らのパイロット圧のうち、何れか高い側のパイロット圧
を、順次、段階的に選択し、上記油圧切換弁群16,1
7毎に、パイロット油路35,36へと取出す。
また、第1、第2油圧ポンプ2,3には、それぞれ2室
のパイロット油室を持つ既知の流量調整手段26,27
が設けてあり、上記パイロット油室のうち、一方の油室
には、油路5または6の圧力をパイロット油路33,3
4により導き、その圧力に反比例して第1油圧ポンプ2
および第2油圧ポンプ3の吐出油量を加減して、エンジ
ン1の過負荷を防止し、かつ最も効率のよい定馬力運転
がなされるようになっている。
更に、パイロット油室の他方の油室には、それぞれ上記
パイロット油路35,36が導いてあり、パイロット弁
R8,R10,R11またはR12,R13,R14,R15の何れかが操作
されると、その操作量に比例するパイロット圧のうち、
最も高いパイロット圧が、前記シャトル弁を介してそれ
ぞれ作用する。
このパイロット油路35,36により、前記流量調整手
段26,27の他方のパイロット油室に加わるパイロッ
ト圧と、第1、第2油圧ポンプ2,3の吐出油量との関
係は、第2図に示すように、パイロット圧P1,P2,P3
横軸に、ポンプ吐出油量Q1,Q2を縦軸に取ると、各パイ
ロット弁R8,R10,R11,R12,R13,R14,R15のすべてが
操作されないか、僅かに操作され、パイロット油路3
5,36の圧力が0または低圧のP3以下であるときは、
ポンプ吐出油量は最少吐出油量Q1であり、何れかのパイ
ロット弁のパイロット圧がP3からP2へと上昇するにとも
ない、ポンプの吐出油量は最大吐出油量Q2へと次第に増
大していき、更にパイロット圧がP2から最高圧力P1にな
る迄最大吐出油量を維持する。従って、油圧切換弁を操
作して作業を開始すると、同一油圧切換弁群毎に取り出
された最も高い圧力のパイロット圧に比例して、その油
圧切換弁群に属する油圧ポンプの、吐出油量は前記した
定馬力運転の範囲内で増大していき、油圧切換弁を中立
位置、すなわち、パイロット弁を操作しないときはパイ
ロット油路35,36の圧力は低下するので、ポンプ吐
出油量は最少となり、油路5,6、油圧切換弁群16,
17、油路37,38,39、オイルクーラ24、リタ
ーンフィルタ25、タンク29の循環油量は最少とな
り、無益な動力損失を防止している。
一方、回路中で発生した熱により温度上昇した作動油
は、外部油路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3図に示すようにエンジン1のラジエ
ータ48と併設し、ファン49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に、外部油路
39から流入する油量が多くなれば、それだけ、放熱効
果は多くなる。
一方、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61−2
560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つのブロックと、このブ
ロックに設けられた少なくとも2つのタンクポートと、
前記ブロッ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、それぞれの
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もある。
しかしながら、第4図に示す油圧津回路において、例え
ば油圧切換弁15を使用して打撃式破砕機30を作動せ
しめるとき、該破砕機30に必要となる専用の戻り油路
40の圧力、いわゆる背圧が連続的にも、また継続的に
も高くなると、その打撃式破砕機30の打撃力が極端に
低下したり、作動が円滑に行われなくなるような特殊ア
クチュエータに対しては、この背圧を低く、しかも安定
した値に保つようにするためと、かかる特殊アクチュエ
ータからの戻り油には脈動圧が発生しており、圧力変動
に対する耐久性のオイルクーラを通常の状態で配置する
ことを避けるため、その戻り油は戻り油路40を経て直
接タンク29へ流入させる方法がとられるので、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を使用して作業をするとき、先ず、破砕対象物に対
しての工具先端部のセッティング動作をするが、正確な
位置決めをする必要上、極く低速度でフロントアタッチ
メントを作動させ、セッティング完了後の破砕作業中
も、該打撃式破砕機30の上下動はおおむね皆無か、作
業進行速度に追随する程度の低速作動のみとなるので、
油圧切換弁群16に属する油圧切換弁8,9,10,1
1は全く操作されないか、あるいは操作しても、極くゆ
っ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の吐出油量は第2図における最少吐出油量Q1とな
り、油路37,39およびオイルクーラ24には最少吐
出油量Q1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、前述の従来技術をもってしても油
温は上昇するのみで、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、個別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、上述の打撃式破砕機類
似の特殊アクチュエータを使用する作業が続くと、オイ
ルクーラを通ってタンクに戻る油量が極端に減少し、そ
の放熱量は減少し、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、一方の油圧切換弁群に属する油圧切換弁で
前記打撃式破砕機30の如き特殊アクチュエータ作動
中、その戻り油は専用の戻り油路40を通り直接タンク
へ戻る。そこで、その操作に連動して他方の油圧ポンプ
の吐出油量を増大させることにより、当該油圧切換弁群
からの戻り油量が増大し、結果としてオイルクーラを大
量の作動油が通過するのでその冷却効果が発揮され、大
容量のオイルクーラに変更したり、個別のものを増設し
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 複数の油圧切換弁群のそれぞれに、ポジティブコントロ
ール方式の流量調整手段を備えた可変容量形油圧ポンプ
からの圧油を供給し、該油圧切換弁群を構成する、油圧
切換弁を切換えて特殊アクチュエータを含む各種アクチ
ュエータを作動させる油圧作動回路において、上記流量
制御弁には、等馬力特性を発揮する機能の一方のパイロ
ット油室の他に、当該油圧切換弁群を構成する複数の油
圧切換弁のうち、最も大きい切換操作信号に比例して上
記等馬力特性の範囲内において吐出油量を増大させる機
能の他方のパイロット油室を備え、前記特殊アクチュエ
ータ用油圧切換弁の操作信号を発する操作手段からの信
号を、該特殊アクチュエータ用油圧切換弁が属さない油
圧切換弁群用の油圧ポンプに備えた流量調整手段の、前
記他方のパイロット油室に通じる油路へ、シャトル弁を
介して供給する如くする。
作 用 特殊アクチュエータ用油圧切換弁を切換えると、その切
換信号が該特殊アクチュエータ用油圧切換弁が属する以
外の油圧切換弁群に圧油を供給する油圧ポンプの流量調
整手段の他方のパイロット油室へも、シャトル弁を通っ
て作用するので、その油圧切換弁群に属する他の油圧切
換弁作動の有無に関係なく、上記油圧ポンプの吐出油量
は第2図の最大吐出油量Q2または、それに近付くので、
大量の油がオイルクーラに流入し、冷却効果は増大す
る。
実 施 例 次に、この発明のクーリング装置を第1図の油圧回路図
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ョベルにおいて、一方の油圧
ポンプからの圧油により特殊アクチュエータを作動させ
るときの油圧回路実施例であり、通常の油圧ショベルと
して使用するときは、特殊アタッチメント用油圧切換弁
からの圧油はフロントアタッチメント用アクチュエータ
の増速用その他に使用され、このときの戻り油は該油圧
切換弁を経由してタンク29へ戻るものである。
図において、1は第1油圧ポンプ2、第2油圧ポンプ
3、パイロットポンプ4を駆動するエンジンで、該ポン
プ2,3,4は共にタンク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。
そうして、第1油圧ポンプ2、第2油圧ポンプ3には、
それぞれ、その油圧ポンプ、回路の運転条件に応じて、
その吐出油量を自動的に加減する既知技術の流量調整手
段26,27が併設してある。すなわち、該流量調整手
段26,27はパイロット油室を2個備えており、油路
5,6の吐出油圧力と油圧ポンプ2,3の吐出油量との
積がおおむね一定となり常に油圧ポンプの等馬力運転状
態が保たれる機能を付与する一方のパイロット油室と、
油圧切換弁の操作手段である各パイロット弁からの指令
信号、すなわち、パイロット圧を受け、その値の大小に
応じて、上記等馬力運転状態の範囲内で指令信号の大き
さに比例して最小値から最大値まで、油圧ポンプ2,3
の吐出油量をそれぞれ別個に増減させるいわゆるポジテ
ィブコントロール機能を有する他方のパイロット油室を
備えている。従って、すべての操作手段が操作されない
ときは、油圧ポンプ2,3の吐出油量は第2図のQ1で示
す最小値となり、操作手段の操作量が増大するにつれて
吐出油量は、前述の等馬力運転状態の範囲内で、Q1から
Q2へと増大するものである。
また、パイロットポンプ4の吐出圧油がリリーフ弁(符
号省略)から余分の圧油をタンク29へ放流することに
より所定の値に調圧されて流入する油路7の圧油は、主
として操作系の油圧源となるものであり、該油路7が複
数油路に分岐して、それぞれ打撃式破砕機30作動用油
圧切換弁15の切換えのための指令信号を発する操作手
段であるパイロット弁R15のほか、例えば左右のクロー
ラベルト駆動用油圧切換弁8,12の操作手段のパイロ
ット弁R8,R12(以下単にパイロット弁と称す)、ブー
ム第1速、第2速用油圧切換弁13,9のパイロット弁
R13、旋回用油圧切換弁10のパイロット弁R10、アーム
用油圧切換弁11のパイロット弁R11、バケット用油圧
切換弁14のパイロット弁R14などの油圧源として供給
され、作動後の戻り油は合流し、油路45を経て直接タ
ンク29に戻る。一方、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1
6,17に流入し、油圧ショベルとして使用するときに
は、各油圧切換弁の操作位置には関係なく、油路37お
よび38、外部油路39に合流し、オイルクーラ24、
リターンフィルタ25を通ってタンク29に流入する回
路となっている。このように、作動油はタンク29を介
して各油圧機器を循環する。
一方、油圧切換弁8,10,11の切換えを行うパイロ
ット弁R8,R10,R11のパイロット油路のそれぞれの分岐
油路はシャトル弁S8,S10,S11に導かれ、高い側の圧力
信号を当該シャトル弁の出口ポートからパイロット油路
20,21,22により取出し、更に該パイロット油路
20,21,22のうちの、より高いパイロット圧を、
シャトル弁S4,S3によりシャトル弁S1の一方の入口ポー
トへとパイロット油路41にて通じさせてある。該シャ
トル弁S1の他方の入口ポートには油圧切換弁15作動用
のパイロット弁R15のパイロット油路32を延長したパ
イロット油路42が導かれており、出口ポートはパイロ
ット油路44により、第1油圧ポンプ2の流量調整手段
26の前記他方のパイロット油室と連通させてある。油
圧切換弁12,13ならびに9,14の切換えを行うパ
イロット弁R12,R13,R14のパイロット油路から分岐し
たパイロット油路は、前述と同様、パイロット油路2
3,28,31、シャトル弁S12,S13,S14およびS6栄 ,S5により、最も高い圧力のパイロット圧をパイロット
油路43に取出し、シャトル弁S2の一方の入口ポートに
導いてある。該シャトル弁S2の他方の入口ポートには、
パイロット油路32から分岐したパイロット油路46を
導いてあり、出口ポートはパイロット油路36により、
第1油圧ポンプ2と同様第2油圧ポンプ3の流量調整手
段27の前記他方のパイロット油室と連通させてある。
次に第1図の油圧回路構成において、特殊アクチュエー
タである打撃式破砕機30を作動させるときの作動油の
循環状況を説明する。操作手段であるパイロット弁R15
を操作しパイロット油路32にパイロット圧信号が作用
すると、打撃式破砕機30作動用の油圧切換弁15のス
プールが移動し、同時に、パイロット油路32から分岐
したパイロット油路46のパイロット圧信号はシャトル
弁S2、パイロット油路36を通り流量調整手段27の前
記他方のパイロット油室に達し、第2油圧ポンプ3の吐
出油量を第2図のQ1からQ2に増大させ、その圧油が供給
される特殊アクチュエータである打撃式破砕機30は作
動を開始するが、従来技術である第4図において説明し
た通り、その戻り油は専用の油路40を通り直接タンク
29に流入する。これと同時に、パイロット弁R15のパ
イロット圧信号は、パイロット油路32から分岐したパ
イロット油路42、シャトル弁S1、パイロット油路44
を経て第1油圧ポンプ2の流量調整手段26の前記他方
のパイロット油室にも作用する。従って、第1油圧ポン
プ2の吐出油量は、油圧切換弁8,9,10,11用操
作手段の操作の有無に関係なく前述の等馬力運転状態の
範囲内で、第2図における最大吐出油量Q2の方向へと増
大していき、油路5を通って油圧切換弁群16に流入
し、その全油量が油路37,39更にオイルクーラ24
へと流入していき、該オイルクーラ24で冷却され、リ
ターンフィルタ25を通ってタンク29へ戻る循環回路
を形成する。その結果、打撃式破砕機30からの戻り油
は油路40を通りタンク29へと、温度上昇したまま戻
るが、油圧ポンプ2に吸入される油は上述の如く最大の
油量Q2であり、全量オイルクーラ24で冷却され、再び
タンク29へ戻るので、タンク29内の油温が異常に上
昇を続けることはなく、また、特殊アクチュエータであ
る打撃式破砕機30からの戻り油の脈動圧でオイルクー
ラ24が損傷することもない。また、打撃式破砕機30
を作動中に油圧切換弁9,11などを操作しても、先に
述べたように当該アクチュエータ作動後の戻り油は、す
べて油路37に合流し、油路39、オイルクーラ24、
リターンフィルム25を経てタンク29へ流入すること
は勿論である。
また、打撃式破砕機30用のパイロット弁R15を操作し
ない状態でその他の作業装置用パイロット弁の1ないし
複数を操作すると、それにより発生するパイロット圧は
それぞれの油圧切換弁群ごとに最も高いパイロット圧
が、シャトル弁R,S2から取り出され、おのおの独
立してそれぞれの油圧ポンプの流量調整手段26,27
の前述した他方のパイロット油室に作用するのみで、上
記パイロット弁R15のパイロット圧の作用はないので、
通常の油圧ショベルと同様の油圧回路状態になることは
いうまでもない。
なお、すべてのパイロット弁を操作せず、すべての油圧
切換弁が中立のC位置のときは、第1,第2油圧ポンプ
2,3の吐出油量は最少油量Q1となり、油圧切換弁群1
6,17のセンタバイパス通路18,19を通り、油路
39で合流しオイルクーラ24、リターンフイルタ25
を経由してタンク29に流入するので、一般の油圧ショ
ベルと同様、動力損失は少ない。
発 明 の 効 果 ポジティブコントロール式可変容量形油圧ポンプと油圧
切換弁群とで構成される油圧作動回路に、本発明にかか
る作動油のクーリング装置を装備しておくと、引例の打
撃式破砕機の如く、一方向流の圧油で作動し、その戻り
油を直接タンクに流入させることが必要であり、しかも
作動中において油温の上昇を招く傾向の強い特殊アクチ
ュエータを使用するときにも、大容量のオイルクーラに
交換したり、新たな冷却装置を追加装備する必要もな
く、標準的な油圧回路に僅かの油圧部品を追加するのみ
で十分な作動油の冷却効果が得られるほか、オイルクー
ラなどの油圧機器のトラブルもないので、経済的であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す油圧回路図、第2図は油
圧ポンプの吐出油量と流量制御弁の他方のパイロット油
室に作用するパイロット圧との関係を示す図、第3図は
オイルクーラの取付状態を示す略図、第4図は従来の油
圧回路図である。 16,17……油圧切換弁群 24……オイルクーラ 26,27……流量制御弁

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】油圧切換弁を切換える複数の操作手段から
    の信号のうち最も大きい切換操作信号を取出し、該信号
    の大きさに比例する油量を吐出させる機能のパイロット
    油室を備えた流量調整手段をそれぞれ有する2個の可変
    容量形ポジティブコントロール式の第1油圧ポンプおよ
    び第2油圧ポンプと、該第2油圧ポンプからの圧油が独
    立して供給され、戻り油を直接タンクへ戻す必要のある
    打撃式破砕機を含む作業装置用のアクチュエータを作動
    させる複数の油圧切換弁で構成される一方の油圧切換弁
    群と、第1油圧ポンプからの圧油が独立して供給され、
    作業装置用のアクチュエータを作動させる複数の油圧切
    換弁で構成される他方の油圧切換弁群と、上記2個の油
    圧切換弁群からの戻り油をタンクへ導く油路の途中にオ
    イルクーラを設けたことよりなる油圧作動回路の作動油
    クーリング装置において、打撃式破砕機作動用油圧切換
    弁が属する前記一方の油圧切換弁群に圧油を供給する上
    記第2油圧ポンプの流量調整手段のパイロット油室に該
    打撃式破砕機用油圧切換弁の切換操作信号と上記一方の
    油圧切換弁群に属する油圧切換弁を切換える複数の信号
    のうち最も大きい切換操作信号との何れか高い側の信号
    を取出す機能のシャトル弁を介して接続する油路を設け
    るとともに、打撃式破砕機作動用油圧切換弁が属さない
    前記他方の油圧切換弁群に圧油を供給する前記第1油圧
    ポンプの流量調整手段のパイロット油室に該打撃式破砕
    機用油圧切換弁の切換操作信号と上記他方の油圧切換弁
    群に属する油圧切換弁を切換える複数の信号のうち最も
    大きい切換操作信号との何れか高い側の信号を取出す機
    能のシャトル弁を介して接続する油路を設けて前記第2
    油圧ポンプの吐出量を増大させるとともに、タンクへ導
    く油路の戻り油を増大させ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。
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