JPS62188806A - 油圧式作業機械の作動油クーリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、複数の可変容量油圧ポンプと油圧切換弁群
を有する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油圧回路に関する。

従来の技術 １個の原動機により複数の可変容量形式の油圧ポンプを
駆動し、吐出圧油を油圧切換弁で切換えて各種アクチュ
エータを作動さセる油圧作動回路においては、従来から
、油圧切換弁を作動さセないとき、すなわち、操作レバ
中立時には、圧油は該切換弁の中立時開放通路を通り、
作動せしめ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ＩＩＪＪさセ、その戻り油は
再び該油圧切換弁の戻り側切換通路を経由し、最終油圧
切換弁の戻り油ボートを通り油路により合流し、タンク
に戻る。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、容積効率上の打）失、蝮雑な油路を通過す
るときの損失、過負荷時の高圧油リリーフｔｆｉ矢など
のｉ郵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、回路に悪影響を及ばずので、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、−力源動機の
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、操作レバ中立時、すなわち、負荷圧力が殆んど
ないときには、最大吐出量の油が、油圧回路内を循環し
、回路抵抗のため無益の動力ｔＵ失となることを防止す
るため、油圧切換弁を作動しないときは逆に、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、アクチュエータで利
用されない圧油の量が一定値以上のときは、ポンプの吐
出油量を最小にするネガティブコントロール方式と、油
圧切換弁の切換用バイロフト圧が上昇すると、ポンプの
吐出油量を増大させるポジティ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油圧ショベルの実施例を図
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Ｈｃ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。核油路３７に
は、第１油圧ポンプ２の吐出圧が規定値以上になったと
き、リリーフした油や、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を通り油圧切換弁群１７に流入して油圧
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、
リターンフィルタ２５を通ってタンク２９に流入する。

また、センタバイパス通路１８．１９のＩ’ｌｌから油
路３７．３８に通ずる部分には、センタバイパス通路１
８．１９を通って油路３７．３８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ｉ４１遇
するが、流量が増加すると、絞り弁の上流側は下流側に
比して圧力が増大し、更に流量が増加すると、バイパス
通路１８．１９の戻り油を油路３７．３８にリリーフ弁
でノ＼イノぐスさせる機能を有する既知のネガディプコ
ントロールリリーフ弁２０．２１が設けてあり、該ネガ
ティブコントロールリリーフ弁２０．２１内の絞り弁の
上流側油路は、パイロット油路３５．３６に通している
。従って、何れかの油圧切換弁を操作してアクチュエー
タを作動させると、アクチュエータからの戻り油は直接
、油路３７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ィ
ブコントロールリリーフ弁に流入する油量は減少または
皆無となり、パイロット油路３５．３６のパイロ・７ト
圧は低下または皆無となるゆこの関係を、第１油圧ポン
プ２側についてパイロット圧Ｐを横軸に、ポンプ吐出１
ｉＱ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、ＩＩ（７）、Ｉ。

プール位置がすべてＣ位置のときのパイロット油路３５
のパイロット圧はＰｌ、油圧切換弁の１部を僅かに操作
したときのパイロット圧Ｐ２とすると、Ｐｌ、Ｐ２の範
囲内でのポンプ吐出油量は最小の０．であり、更に油圧
切換弁をＡまたはＢ位置に切換えてゆくと、その操作量
に反比例してパイロット圧は次第に低下し遂にはＰ：ｌ
またはそれ以下になると吐出油量は最大の０□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のパイロット油室は、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
ット油路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の吐出油量を加減
し、他の１室には、パイロット油路３５．３６を導き、
その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ュエータに流
入する油量が皆無が少量のときは、吐出量も最少となり
、エンジン１の過負荷と、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、−Ｃ
的には第６図に示すようにエンジン１のラジェータ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、ｉ１！ｌ過風量のほかに、油路３９がら流入す
る油量に比例する。

従って、第４図に示す油圧回路において、例えば油圧切
換弁１５を使用して打撃式破砕機３ｏの如き、一方向流
の圧油で作動させ、しがも戻り油路の圧力、いわゆる背
圧が高くなることを避けねばならない特殊アクチュエー
タを作動させるときは、その戻り油を油路５ｏを経て直
接タンク２９に流入させるので、オイルクーラ２４を１
ｌＴｌｉｌない。その上に、この打撃式破砕＠３０を例
にとっても、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８．９．１ｏ、１１は全く操作しな
いか、或いは操作しても、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の吐出量は第５図
に於ける最少吐出量口、となり、戻り油路３７およびオ
イルクーラ２４には最少吐出ｉｔ　ｏ　ｔのみとなり、
該オイルクーラ２４での冷却効果は殆んどなくなるため
、オイルクーラの容量を増大したり、別個に増設したり
する必要があった。

発明が解決しようとする問題点 従来技術の油圧回路においては、上述のような特殊アク
チュエータを使用すると、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、作動油がオーバヒートする
ので特別のオイルクーラを必要としたが、本発明では、
特殊アクチュエータ作動中には、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発揮させ、
特別のオイルクーラを設ける必要をなくしようとするも
のである。

問題点を解決するための手段 特殊アクチュエータ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過からの信号圧により吐出油量を
減少させる油圧ポンプ流量制御弁のパイロット油室に通
ずるパイロット油路の途中に、信号圧が作用しないとき
は該パイロット油路を連通し、信号圧が加わると流量制
御弁のバイロフト油室からのパイロット油路をタンクに
連通させる切換弁を設け、該切換弁のパイロット油室に
特殊アクチュエータ用油圧切換弁を作１１＋させるパイ
ロット油圧信号を導く。

作用 特殊アクチュエータを作動させようとして、その油圧切
換弁のパイロット油室のパイロット圧を上昇させると、
該特殊アクチュ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ット油路が、切換
弁で切換えられタンクに通ずるので、該油圧ポンプの吐
出油量は、第５図に於ける最大吐出油１ａｚとなるので
、大量の油がオイルクーラに流入し、冷却効果も増大す
る。

実施例 次に、この発明のクーリングシステムを第１図の油圧回
路図に基づいて説明する。

図は可変容量膨油圧ポンプ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のものであり、】個の
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、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。謡曲Ｉｌ？ｉ７の圧油は特殊アクチュ
エータ作動用の油圧切換弁１５の切換えをするパイロッ
ト弁２８並びに左、右のクローラヘルド駆動用油圧切換
弁８．１２、ブーム第１速、第２連用油圧切換弁１３．
９、旋回用油圧切換弁ｌＯ、アーム用油圧切換弁１１、
バケット用切換弁１４などの切換え操作をするバイロフ
ト弁（図示せず）の油圧源となっており、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、】７に流入し各油圧切換弁の操作
位置には関係な（、油路３７．３８更に油路３９に集約
、合流し、オイルクーラ２４、リタンフィルタ２５を通
ってタンク２９に流入する油路となっており、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であ
る。また、油圧切換弁群１６．１７のセンタバイパス通
路１８．１９の終端にはネガティブコントロールリリー
フ弁２０．２１を設け、リリーフボートは油路３７．３
８に連通しである。また、ネガティブコントロール弁２
０．２１の内部絞り通路の上流側からパイロット油路３
５．３６が第」、第２油圧ポンプ２．３の吐出油量を、
該パイロット油路のバイロフト圧が上昇すると減少させ
る働きをする流量制御弁２６．２７のパイロット油室に
導がれており、更に、パイロット油路３５の中間には、
特殊アクチュエータ３０操作用パイロット弁２８の信号
圧をバイロフト油路３２で導いたパイロット油室を有す
る切換弁２２を設け、該パイロット油室にパイロ７）圧
が作用すると、流量制御弁２６に通ずるバイロフト油路
３５をタンク２９に連通するようにしである。

次に、以上の油圧回路構成において、特殊アクチュエー
タを作動せしめたときの作動油のＵＡｉ状況を説明する
。パイロット弁２８を操作しパイロット油路３１にパイ
ロット圧が発生すると、特殊アクチュエータ３０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の圧油を供給された特殊アクチュエータ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。このとき、パイロット
油路３１は分岐しパイロット油路３２により、切換弁２
２のパイロット油室に連通しているので、該切換弁２２
は、第１図で図示のＥ位置となっており、流量制御弁２
６のパイロット油室に通ずるパイロット油路３５はＥ位
置通路を経てタンク２９に通しているので圧力は低下し
ている。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の操作の有無に関係なく、第
５図における最大吐出油量Ｑ７となり、油路５を通って
油圧切換弁群】６に流入した全油量が、油路３７．３９
に集約され、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。

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とネガティブコントロー
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１６の末端ブロッ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あるが、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４３は油圧
切換弁ｆｉＨ６のセンタバイパス通路１８のＰ：＠ブロ
ック部に岬合しである。該弁本体４３の１端の中央中空
穴はパイロット油室すを形成し、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ｒを通ってパイロット油路３２が導
かれており、直径方向の絞り穴ｄを有する他端の中央中
空穴には、直径方向の絞り六〇および油室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のボート段付部をシート面
として係合するポペット４７が摺動自在に嵌挿され、該
ポペット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である。

パイロット油室すにパイロット圧が作用しないときには
、センタバイパス通路１日からの戻り油は連通ロｇ、絞
り穴ａを通って油路３７に流入するが、該絞り穴ａの絞
り効果によりセンタバイパス通路１８およびパイロット
油路３５の圧力は第５図のＰｌまで上昇するので、第１
油圧ポンプ２の吐出油量は最小吐出ｉｔ　ａ　＋となる
。センタバイパス通路１８からの油量が更に多くなると
、上記パイロッ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、ポペット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であるので
、センタバイパス通路１８および油室ｅの圧力が一定値
以上になるとポペット４７はスプリング４６の付勢力に
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Ｖノド油路３５の圧力は、戻り油量の多少に関係
なく、ＰＩ、Ｐ２の間の値を保持する。

次にパイロット油室すに圧力信号が加わったときについ
て説明すると、スプール４４の先端突起部はスプール４
５を、絞り穴ｃ、ｄが連通ず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、絞り六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、
ポペット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、パイロット油路３５の圧力は第５図の
Ｐ、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Ｏ１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 本発明のクーリングシステムを採用すると、引例の如き
、一方向流の圧油で作動し、しかも作動中に油温の上昇
を招く傾向の強い特殊アクチュエータを使用する油圧回
路においても、特別のオイルクーラや冷却回路を装備す
ることなく、４Ｉ準的な油圧回路に僅かな油圧部品を追
加するのみで十分な作動油の冷却効果を発揮できるので
油圧機器のトラブルも発生せず、また経済的である。

【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図は油圧ポンプの吐出量と流量
制御弁に作用するパイロット圧との関連を示す図、第６
図はオイルクーラの取付状態を示す略図である。 １６・・・・・油圧切換弁群 １７・・・・・油圧切換弁群 １８・・・・・センタバイパス通路 １９・・・・・センタバイパス通路 ２０・・・・・ネガティブコントロールリリーフ弁２１
・・・・・ネガティ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・・・・・流量制御弁 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 ４７・・・・・ポペット 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の可変容量形ネガティ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に属する油圧切換弁によ
   り切換えて、各種アクチュエータを作動させる油圧シス
   テムにおいて、油圧切換弁群のセンタバイパス通路の終
   端に設けられたネガティブコントロールリリーフ弁から
   の信号圧力を当該油圧ポンプの吐出油量を制御する流量
   制御弁のパイロット油室に導くパイロット油路の中間に
   通常は内部通路を開路し、圧力信号を受けると、上記流
   量制御弁からのパイロット油路をタンク回路に連通させ
   る切換弁を設け、該切換弁のパイロット油室と、他の油
   圧切換弁群に属する油圧切換弁操作用パイロット弁の出
   口ポートとをパイロット油路により連通させたことを特
   長とする油圧式作業機械の作動油クーリングシステム。