JPH09119404A - 冷却ファンの油圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】建設機械等において、冷却ファンを油圧モータ
で駆動する場合、通常運転中または油圧ポンプ停止時の
冷却ファンの慣性による回転で発生する油圧モータの油
入口側の負圧によるキャビテーションを防止する装置を
提供する。 【解決手段】冷却ファン４を駆動する油圧モータ３の油
入口側管路１４の油圧が所定値以下に低下することによ
り、油圧ポンプ２吐出容量制御部９に加えるパイロット
油圧を、吐出容量増大側に切り換えるキャビテーション
抑制弁１５を設けた。また、油圧モータ３にバイパス管
路を設け、そのバイパス管路に、油圧ポンプ停止時に連
通させるオンオフ弁を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジン駆動の油圧ポ
ンプにより駆動されて冷却水や作動油の冷却を行う油圧
モータ駆動の冷却ファンの油圧駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベルやクレーン等の建設機械に
おいては、エンジンにより駆動される油圧ポンプからの
作動油によって冷却ファンの油圧モータを駆動し、該冷
却ファンからの送風によりエンジンの冷却水を熱交換器
において冷却すると共に、作動油を冷却する。

【０００３】このような従来の冷却ファンの油圧駆動装
置は図４（Ａ）に示すように構成されていた。図４
（Ａ）において、１はエンジン、２は該エンジン１によ
り駆動される油圧ポンプ、３は該油圧ポンプ２から吐出
された作動油により駆動される油圧モータ、４は該油圧
モータ３により回転される冷却ファンであり、エンジン
冷却水の冷却と作動油の冷却を行うものである。５は前
記油圧ポンプ２のパイロット圧油を発生させるパイロッ
ト油圧ポンプ、６は該パイロット油圧を一定に設定する
リリーフ弁、７はパイロット管路８と前記油圧ポンプ２
の吐出容量制御部９との間に挿入されたパイロット油圧
制御弁であり、図４（Ｂ）に示すように、例えばコント
ロール弁１０と減圧弁１１とにより構成されるものであ
る。

【０００４】図５（Ａ）は、ネガティブコントロール式
油圧ポンプにおける吐出容量制御部９に加わるパイロッ
ト油圧と油圧ポンプ２の吐出流量との関係を示す相関図
であり、パイロット油圧Ｐａが高くなるに従って油圧ポ
ンプ２の吐出流量Ｑが減少する。

【０００５】図５（Ｂ）は冷却水温度あるいは油温とパ
イロット油圧Ｐａとの相関図であり、通常の冷却水温度
あるいは油温においては、図４（Ｂ）に示すパイロット
制御弁７のコントロール弁１０は中間位置ａにあり、こ
の時のパイロット油圧ＰａがＰ１と高い状態であり、油
圧ポンプ２の吐出流量Ｑは低流量である。冷却水温度あ
るいは油温が高くなると、コントロール弁１０は右位置
ｂに切り換わり、パイロット圧ＰａがＰ２と低くなり、
吐出流量Ｑは増大した中間流量となる。冷却水温度ある
いは油温がさらに高い状態になると、パイロット油圧Ｐ
ａがＰ３とさらに低くなり、油圧ポンプ２の吐出流量Ｑ
はさらに増大した最大流量となる。

【０００６】図５（Ｃ）は従来の冷却ファンの油圧駆動
回路の他の例であり、前記油圧モータ３に並列に、逆止
弁１２を有するバイパス管路１３を設けたものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図４（Ａ）に示す従来
の冷却ファンの油圧駆動装置においては、パイロット油
圧制御弁７のコントロール弁１０の切り換わり等により
吐出容量制御部９に加わるパイロット油圧Ｐａが上昇す
ると、油圧ポンプ２の吐出流量が急激に減少し、その際
の冷却ファン４の慣性力により、油圧モータ３の回転数
の低下が遅れ、油圧モータ３の回転数に見合った流量が
供給されなくなり、これにより、油圧モータ３の油入口
側管路１４の圧力が負圧となり、キャビテーションを発
生することがあり、このキャビテーションが機器の損傷
を招き、その寿命を短くするという問題点があった。こ
のキャビテーションの問題は、建設機械が大型であっ
て、冷却ファン４のサイズが大型のものにおいて顕著と
なる。

【０００８】図５（Ｃ）に示すように、油圧モータ３に
逆止弁１２を有するバイパス管路１３を設けたものにお
いては、油圧ポンプ２の作動中における前記負圧発生に
よるキャビテーションの問題は緩和される。しかし、逆
止弁１２として、上記キャビテーションを防止するため
に、逆止弁１２として油圧モータ３に対して定格流量と
なる容量の逆止弁１２が組み込まれているので、油圧ポ
ンプ２の停止時において、油圧モータ３が冷却ファン４
の慣性により回転する場合（この回転は、例えば冷却フ
ァン４の直径が１ｍ程度であれば、油圧ポンプ２の停止
後に約１５秒前後持続する。）、逆止弁１２のばねでの
圧力損失により、油圧モータ３の作動油の出口と入口と
の差圧が大のとき、その差圧に見合うだけの作動油の還
流が逆止弁１２を通して十分に行われないという問題点
があった。

【０００９】本発明は、上記した問題点に鑑み、冷却フ
ァン駆動用油圧モータの油入口側の油圧が低下すること
によるキャビテーションを発生を防止することが可能と
なる冷却ファンの油圧駆動装置を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の冷却ファンの油
圧駆動装置（請求項１の発明）は、可変容量型油圧ポン
プと、パイロット油圧ポンプと、前記可変容量型油圧ポ
ンプの吐出油により駆動される油圧モータと、該油圧モ
ータにより駆動される冷却ファンと、前記パイロット油
圧ポンプから前記吐出容量制御部へ加えるパイロット油
圧を制御するパイロット油圧制御弁とを備えた冷却ファ
ンの油圧駆動装置において、前記油圧モータの油入口側
管路の油圧が所定値以下に低下することにより、前記吐
出容量制御部に加えるパイロット油圧を、吐出容量増大
側に切り換えるパイロット油圧切換手段を設けたことを
特徴とする。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記可変容量型油圧ポンプがネガティブコントロー
ル式油圧ポンプであって、前記パイロット油圧切換手段
が、前記油圧モータの油入口側管路の油圧が所定値以下
に低下することにより、前記吐出容量制御部に加える油
圧をタンク圧に切り換えるキャビテーション抑制弁とし
たものである。

【００１２】また、請求項３の発明は、エンジンにより
駆動される可変容量型油圧ポンプと、該可変容量型油圧
ポンプの吐出油により駆動される油圧モータと、該油圧
モータにより駆動される冷却ファンとを備えた冷却ファ
ンの油圧駆動装置において、前記油圧モータに設けられ
たバイパス回路に挿入されたオンオフ弁と、前記油圧ポ
ンプの停止を検出する停止検出手段と、該停止検出手段
により油圧ポンプの停止が検出された際に前記オンオフ
弁を遮断位置から連通位置に切り換えるオンオフ弁操作
手段とを備えたことを特徴とする。

【００１３】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、前記オンオフ弁が油圧操作式２位置切換弁であり、
前記オンオフ弁操作手段が、前記停止検出手段の出力に
より、パイロット油圧ポンプのパイロット圧油の前記オ
ンオフ弁操作室への供給を停止して油タンクに連通させ
る切換弁からなることが好ましい。

【００１４】

【作用】請求項１の発明においては、可変容量型油圧ポ
ンプのパイロット油圧切換手段は、前記油圧モータの油
入口側管路の油圧が所定値以下に低下することにより、
前記吐出容量制御部に加えるパイロット油圧を、吐出容
量増大側に切り換えるため、油圧ポンプの吐出流量が増
大し、油圧モータの入口側油圧が上昇して負圧発生によ
るキャビテーションが防止される。

【００１５】請求項２の発明においては、前記可変容量
型油圧ポンプがネガティブコントロール式であるから、
前記吐出容量制御部に加える油圧が低下するほど吐出流
量を増大させるものであって、パイロット油圧切換手段
であるキャビテーション抑制弁は、前記油圧モータの油
入口側管路の油圧の低下により、前記吐出容量制御部に
加える油圧をタンク圧とすることにより、油圧ポンプの
吐出流量を増大させ、前記油圧モータにおける負圧発生
によるキャビテーションを防止する。

【００１６】また、請求項３の発明においては、前記油
圧モータに設けられたバイパス管路に挿入されたオンオ
フ弁は、通常運転時には遮断位置にあるが、油圧ポンプ
の停止検出手段により油圧ポンプの停止が検出された際
に、前記オンオフ弁は遮断位置から連通位置に切り換え
られるので、油圧モータから流出した油の一部はバイパ
ス管路を通して油入口側に還流する。この場合、逆止弁
のようなばねによる作用は無いため、負圧によるキャビ
テーション発生が防止される。

【００１７】請求項４の発明において、前記バイパス管
路に設けられたオンオフ弁は、通常の作動中は遮断位置
にあるが、前記オンオフ弁操作手段である切換弁は、前
記停止検出手段の出力により、パイロット油圧ポンプの
パイロット圧油の前記オンオフ弁操作室への供給を停止
して操作室を油タンクに連通させるため、オンオフ弁は
連通位置に切り換わり、油圧モータの油入口側が負圧と
なることによるキャビテーションが防止される。

【００１８】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す油圧回路図で
あり、１５は本発明により付加されたキャビテーション
抑制弁である。該キャビテーション抑制弁１５は、前記
パイロット油圧制御弁７の二次側のパイロット管路１６
と、油タンク１７との間に設けた管路１８に挿入され
る。

【００１９】該キャビテーション抑制弁１５は油圧操作
式であり、その操作室１５ａは、前記油圧モータ３の油
入口側管路１４にパイロット管路１９を介して接続され
る。該キャビテーション抑制弁１５のばね１５ｂは、該
弁１５のクラッキング圧力が、前記油圧ポンプ２の最小
傾転時の吐出圧力より低い値となるようにセットしてお
き、最小傾転時の油圧ポンプ２の駆動圧力ではフルスト
ロークして図示のｄ位置にあるようなばね定数とする。

【００２０】この油圧駆動装置において、通常の運転時
には、油圧ポンプ２の吐出油圧が管路１４、パイロット
管路１９を経てキャビテーション抑制弁１５の操作室１
５ａに加わり、その油圧がばね１５ｂの力に打ち勝つた
め、キャビテーション抑制弁１５はｅ位置、すなわち管
路１８が遮断された位置にある。

【００２１】いま、パイロット油圧制御弁７の切換等に
よって油圧ポンプ２の吐出流量が急激に減少すると、油
圧モータ３の油入口側管路１４の圧力が低下すると同時
に、パイロット管路１９の圧力が低下する。このとき、
パイロット管路１９の油圧が所定値以下、すなわち弁１
５のクラッキング圧力以下になると、キャビテーション
抑制弁１５が図示のｄ位置に復帰し、パイロット管路１
６は油タンク１７に連通し、吐出容量制御部９に加わる
パイロット油圧がタンク圧になるので、油圧ポンプ２の
吐出流量が増大する。この吐出流量の増大により、油圧
モータ３の油入口側管路１４の油圧の低下が防がれ、吐
出圧力が増大し、該管路１４が負圧とならず、キャビテ
ーションが防止される。管路１４の油圧が復帰すると、
キャビテーション抑制弁１５がｅ位置（遮断位置）に切
り換えられ、パイロット管路１６の油圧が目標圧力に設
定され、油圧ポンプ２の吐出流量を減少させる。

【００２２】図２（Ａ）は、図２（Ｂ）のように、パイ
ロット油圧Ｐａの増大に伴って油圧ポンプ２の吐出流量
が増大するポジティブコントロール式の油圧ポンプとし
た場合についての実施例である。本例の場合には、キャ
ビテーション抑制弁１５は、パイロット油圧ポンプ５の
吐出管路８と、前記パイロット油圧制御弁７の二次側パ
イロット管路１６との間に挿入される。また、操作室１
５ａは、前記同様に、パイロット管路１９を介して前記
管路１４に接続される。

【００２３】図２（Ａ）の回路において、通常の運転時
には、油圧ポンプ２の吐出油圧が管路１４、パイロット
管路１９を経てキャビテーション抑制弁１５の操作室１
５ａに加わり、キャビテーション抑制弁１５はばね１５
ｂの力に打ち勝ってｅ位置にある。パイロット油圧制御
弁７の切換等によって油圧ポンプ２の吐出流量が急激に
減少すると、管路１４の圧力が低下すると同時に、パイ
ロット管路１９の圧力が低下する。このとき、パイロッ
ト管路１９の油圧がキャビテーション抑制弁１５のクラ
ッキング圧力以下になると、キャビテーション抑制弁１
５が図示のｄ位置に復帰し、パイロット管路１６はパイ
ロット管路８に連通し、吐出容量制御部９に加わるパイ
ロット油圧がリリーフ弁６で設定された高圧になるの
で、油圧ポンプ２の吐出流量が増大する。この吐出流量
の増大により、油圧モータ３の油入口側管路１４の油圧
の低下が防がれ、吐出圧力が増大し、該管路１４が負圧
とならず、キャビテーションが防止される。

【００２４】図１の実施例と図２（Ａ）の実施例を比較
した場合、通常運転時のパイロット油圧制御弁７の切換
に関連したキャビテーション防止効果については同様の
効果があげられるが、エンジン停止時に管路１４の油圧
が低下した場合については、パイロット管路８の低下も
伴って起こり、図２（Ａ）の実施例においては、エンジ
ン停止時には吐出容量制御部９に対して十分に高いパイ
ロット油圧が加わらない事態の発生も考えられるが、図
１の実施例においては、吐出容量制御部９に加えるパイ
ロット油圧を、パイロット油圧ポンプ５の出力低下に関
連しないタンク圧として制御するため、キャビテーショ
ンの抑制の上では図１の実施例、すなわちネガティブコ
ントロール式の方がキャビテーション防止が確実とな
る。

【００２５】図３は本発明の他の実施例であり、前記油
圧モータ３のバイパス管路１３に、該管路１３の連通、
遮断を行うオンオフ弁２１を設けると共に、該オンオフ
弁２１の操作手段として、油圧ポンプ２の停止検出手段
２２の出力によって切り換わる電磁切換弁でなるパイロ
ット弁２３を設けたものである。

【００２６】前記油圧ポンプ２の停止検出手段２２は、
エンジン１または油圧ポンプ２の回転を検出する回転セ
ンサあるいはキースイッチの状態により発生する電気信
号等を使用するものであり、油圧ポンプ２の運転中であ
る間は、パイロット弁２３のソレノイド２３ａに通電
し、パイロット弁２３をｉ位置としており、これによ
り、パイロット管路８の油圧はリリーフ弁６により設定
される高圧となっており、この油圧がパイロット管路２
４を介してオンオフ弁２１の操作室２１ａに加わってい
るので、オンオフ弁２１がｇ位置にあり、バイパス管路
１３は遮断されている。

【００２７】停止検出手段２２が油圧ポンプ２の停止を
検出すると、停止検出手段２２は、ソレノイド２３ａへ
の通電を停止し、これによりパイロット弁２３はｈ位置
に復帰し、パイロット管路８の油圧はタンク圧となり、
これにより、オンオフ弁２１はｆ位置すなわち連通位置
に復帰する。したがって、油圧ポンプ２の停止時に油圧
モータ３が冷却ファン４の慣性により回転しても、バイ
パス管路１３を通しての作動油の還流により、管路１４
が負圧になることが防止され、キャビテーションが防止
される。すなわち、オンオフ弁２１は逆止弁１２のよう
にばねによる圧力損失による負圧の発生がなく、キャビ
テーションの発生が確実に防止される。

【００２８】本発明の装置は、油圧ショベルやクレーン
等の建設機械の他に、油圧モータにより駆動される冷却
ファンを使用する他の種々の機械に用いることができ
る。また、図１の回路または図２（Ａ）の回路と図３の
回路を組み合わせることにより、油圧ポンプ２の作動中
と停止時の双方についてキャビテーションの防止が可能
となる。また、パイロット油圧制御弁７は、実施例のよ
うに段階的にパイロット油圧を変化させるものではな
く、連続的にパイロット油圧を変化させるものであって
もよい。

【００２９】

【発明の効果】請求項１によれば、冷却ファン駆動用油
圧モータの油入口側管路が所定の油圧以下に低下するこ
とにより、前記吐出容量制御部に加えるパイロット圧
を、吐出容量増大側に切り換えるパイロット油圧切換手
段を設けたので、油圧ポンプの吐出量低下時に油圧モー
タの入口側油圧が負圧となることによるキャビテーショ
ンが防止される。

【００３０】請求項２によれば、可変容量型油圧ポンプ
がネガティブコントロール式の油圧ポンプであって、前
記パイロット油圧切換手段が、前記油圧モータの油入口
側管路の油圧の低下により、前記吐出容量制御部に加え
る油圧をタンク圧とするキャビテーション抑制弁であ
り、吐出容量制御部に加えるパイロット圧を、パイロッ
ト油圧ポンプの出力低下に関連しないタンク圧として制
御するため、キャビテーションの防止が確実に行える。

【００３１】請求項３によれば、油圧モータに設けられ
たバイパス管路と、該バイパス管路に挿入されたオンオ
フ弁と、前記油圧ポンプの停止を検出する停止検出手段
と、該停止検出手段により油圧ポンプの停止が検出され
た際に前記オンオフ弁を遮断位置から連通位置に切り換
えるオンオフ弁操作手段とを備えたので、従来の逆止弁
のようなばねによるバイパス管路における還流時の損失
がなくなり、油圧ポンプの停止時におけるキャビテーシ
ョンが防止できる。

【００３２】請求項４によれば、オンオフ弁が油圧操作
式切換弁であり、前記オンオフ弁操作手段が、前記停止
検出手段の出力により、パイロット油圧ポンプのパイロ
ット油圧の前記オンオフ弁操作室への供給を停止して油
タンクに連通させる切換弁からなるので、油圧ポンプ停
止時において、オンオフ弁が確実に連通位置となり、油
圧ポンプ停止時におけるキャビテーションの防止がより
確実に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による冷却ファンの油圧駆動装置の一実
施例を示す油圧回路図である。

【図２】（Ａ）は本発明の他の実施例を示す油圧回路
図、（Ｂ）はその油圧ポンプにおけるパイロット油圧と
吐出容量との相関図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す油圧回路図である。

【図４】（Ａ）は従来の冷却ファンの油圧駆動装置を示
す油圧回路図、（Ｂ）はそのパイロット油圧制御弁の油
圧回路図である。

【図５】（Ａ）はネガティブコントロール式油圧ポンプ
におけるパイロット油圧と吐出容量との相関図、（Ｂ）
は冷却水温度または油温とパイロット圧との相関図、
（Ｃ）は従来の冷却ファンの油圧駆動装置を示す油圧回
路図である。

【符号の説明】

１：エンジン、２：油圧ポンプ、３：油圧モータ、４：
冷却ファン、５：パイロット油圧ポンプ、６：リリーフ
弁、７：パイロット油圧制御弁、９：吐出容量制御部、
１０：コントロール弁、１１：減圧弁、１３：バイパス
管路、１５：キャビテーション抑制弁、１６：パイロッ
ト管路、１７：油タンク、２１：オンオフ弁、２２：油
圧ポンプ停止検出手段、２３：パイロット弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可変容量型油圧ポンプと、 パイロット油圧ポンプと、 前記可変容量型油圧ポンプの吐出油により駆動される油
   圧モータと、 該油圧モータにより駆動される冷却ファンと、 前記パイロット油圧ポンプから前記可変容量型油圧ポン
   プの吐出容量制御部へ加えるパイロット油圧を制御する
   パイロット油圧制御弁とを備えた冷却ファンの油圧駆動
   装置において、 前記油圧モータの油入口側管路の油圧が所定値以下に低
   下することにより、前記吐出容量制御部に加えるパイロ
   ット油圧を、吐出容量増大側に切り換えるパイロット油
   圧切換手段を設けたことを特徴とする冷却ファンの油圧
   駆動装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記可変容量型油圧ポンプがネガティブコントロール式
   の油圧ポンプであって、 前記パイロット油圧切換手段が、前記油圧モータの油入
   口側管路の油圧が所定値以下に低下することにより、前
   記吐出容量制御部に加える油圧をタンク圧に切り換える
   キャビテーション抑制弁であることを特徴とする冷却フ
   ァンの油圧駆動装置。
3. 【請求項３】可変容量型油圧ポンプと、 該可変容量型油圧ポンプの吐出油により駆動される油圧
   モータと、 該油圧モータにより駆動される冷却ファンとを備えた冷
   却ファンの油圧駆動装置において、 前記油圧モータに設けられたバイパス管路と、 該バイパス管路に挿入されたオンオフ弁と、 前記油圧ポンプの停止を検出する停止検出手段と、 該停止検出手段により油圧ポンプの停止が検出された際
   に前記オンオフ弁を遮断位置から連通位置に切り換える
   オンオフ弁操作手段とを備えたことを特徴とする冷却フ
   ァンの油圧駆動装置。
4. 【請求項４】請求項３において、 前記オンオフ弁が油圧操作式切換弁であり、 前記オンオフ弁操作手段が、前記停止検出手段の出力に
   より、パイロット油圧ポンプからのパイロット圧油の前
   記オンオフ弁の操作室への供給を停止して該操作室を油
   タンクに連通させる切換弁からなることを特徴とする冷
   却ファンの油圧駆動装置。