JPH10259808A - 油圧回路の暖機方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油圧回路の暖機運転に係る構造を簡単にする
とともに、操作を容易に行えるようにする。 【解決手段】 エンジン11とラジエータ31との間を循環
する冷却水によりエンジン11を冷却する。エンジン11で
駆動するポンプ12，13により油圧回路に油を供給する。
エンジン側の冷却水路32とラジエータ側の冷却水路33と
を、通常の直通水路34により直接連通させるか、または
迂回する暖機水路35により連通させる。暖機水路35は、
エンジン始動時ポンプ12，13より油供給のないコントロ
ールバルブ15のパイロット圧導入用のキャップ部27，29
を経由する。直通水路34および暖機水路35は、切換弁36
により一方を選択する。切換弁36の切換動作は、水温セ
ンサ41と油温センサ42とから得られた温度情報により、
コントローラ45を介し自動制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば油圧ショベ
ル、ブルドーザ、ローダなどの建設機械などに用いられ
ている油圧回路の暖機方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】建設機械などに用いられている従来の油
圧回路を図３により説明する。エンジン11の回転軸に
は、メインポンプ12およびパイロットポンプ13の駆動軸
が接続されている。

【０００３】メインポンプ12の吐出口は、メインポンプ
ライン14を経て、コントロールバルブ15の給油ポートに
連通され、またコントロールバルブ15の排油ポートは、
リターンライン16およびリターンライン16中のオイルク
ーラ17を経てタンク18に連通されている。

【０００４】コントロールバルブ15は、ボディ内にメイ
ンスプールを摺動自在に内蔵したスプール弁であり、そ
のボディの出力ポートは、出力ライン19を経て油圧シリ
ンダ、油圧モータなどの油圧アクチュエータ20に連通さ
れている。

【０００５】一方、前記パイロットポンプ13の吐出口
は、パイロットリリーフバルブ21により一定のパイロッ
トリリーフ圧が設定されるパイロットポンプライン22に
より、パイロットバルブ23の給油ポートに連通され、こ
のパイロットバルブ23の排油ポートはリターンライン24
によりタンク18に連通されている。

【０００６】パイロットバルブ23は、建設機械のオペレ
ータによりレバー25にて操作され、このパイロットバル
ブ23の一方の出力ポートは、パイロット圧導入用の配管
系である一方のパイロットライン26を経て、コントロー
ルバルブ15の一端部に設けられたパイロット圧導入用の
キャップ部27に連通され、他方の出力ポートは、他方の
パイロットライン28を経て、コントロールバルブ15の他
端部に設けられたキャップ部29に連通されている。

【０００７】そして、オペレータがエンジン11を始動さ
せたとき、メインポンプ12およびパイロットポンプ13が
作動し、メインポンプライン14、リターンライン16、パ
イロットポンプライン22およびリターンライン24では、
実際に油の流れが生ずるため、それらの油圧回路内の油
は徐々に暖まる。

【０００８】ところが、一側および他側のパイロットラ
イン26，28は、オペレータがレバー25によりパイロット
バルブ23を操作して作業機を動かさない限り、積極的な
油の流れが生じないため、油温が上昇するのに時間がか
かる。

【０００９】その結果、実際にパイロットバルブ23を動
かしたとき、パイロットライン26，28の油温が低いた
め、油の高粘度に起因する圧力損失によるエネルギロス
や、コントロールバルブ15のメインスプール動作に切換
応答遅れなどの問題が生じるとともに、作業装置の応答
遅れの問題が生じている。

【００１０】このように、建設機械で用いられているコ
ントロールバルブ制御用のパイロットライン26，28で
は、油の入れ替わりの機会が少ないため、油温が暖まり
にくい傾向にあり、油温が低い場合は、前記のような油
の高粘度に起因するエネルギロスや応答遅れなどの問題
が生じている。

【００１１】一方、特開平７−２６５８９号公報に示さ
れたパイロット操作油圧回路は、このような問題点を解
決しようとしている。

【００１２】すなわち、パイロットポンプの吐出ライン
にロック弁が設けられ、このロック弁よりパイロットポ
ンプ側にパイロットリリーフバルブが設けられ、このパ
イロットリリーフバルブのリターンラインに手動切換弁
が設けられ、この手動切換弁により選択される一方のラ
インに、パイロットバルブとコントロールバルブとの間
のパイロットラインに位置する昇温弁が設けられたもの
である。手動切換弁により選択される他方のラインは昇
温弁を経ずにタンクに直接連通されている。

【００１３】そして、パイロットラインに封入されたパ
イロット油の油温が低いときは、ロック弁を閉じ、手動
切換弁により昇温弁へのラインを選択することにより、
パイロットラインのパイロット油をパイロットリリーフ
バルブの戻り油と入れ替えるようにして、パイロット油
の油温を暖めるようにしている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】この公報記載の油圧回
路は、ロック弁、手動切換弁、昇温弁およびこれらを接
続するための配管を必要とし、構造が複雑になるととも
に、コストがかかる問題がある。

【００１５】また、ロック弁および手動切換弁をそれぞ
れ手動操作して、暖機運転と通常運転とを切換えるよう
にしているが、二つの弁を暖機運転開始時と停止時に手
動切換することは操作が面倒であり、暖機運転の容易性
に欠ける問題がある。

【００１６】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、油圧回路の暖機運転を容易に行えるようにするこ
とを目的とし、また暖機運転に係る構造を簡単にすると
ともに操作も容易に行えるようにすることを目的とし、
さらには暖機運転の自動化を図ることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、エンジンで駆動されるポンプにより油が供給され
る油圧回路において、エンジン始動時に、ポンプより油
が供給されない部分を、エンジンにて暖められた冷却水
により加温する油圧回路の暖機方法である。

【００１８】そして、エンジンで暖められた冷却水は、
ポンプにより暖機運転できない回路部分を暖めるととも
に、熱を放出した自身も冷却される。暖められた油は、
低粘度化により、高粘度に起因するエネルギロスや応答
遅れを改善する。

【００１９】請求項２に記載された発明は、請求項１記
載の油圧回路の暖機方法において、エンジンにて暖めら
れた冷却水の温度が油の温度より高くなってから、冷却
水による加温を開始する方法である。

【００２０】そして、このような条件を設けることによ
って、油が低温の冷却水により冷やされることを防止す
る。

【００２１】請求項３に記載された発明は、エンジンの
冷却水路とラジエータの冷却水路との間を循環する冷却
水によりエンジンが冷却されるとともに、エンジンで駆
動されるポンプにより油が供給される油圧回路におい
て、エンジン側の冷却水路とラジエータ側の冷却水路と
を直接連通させる直通水路と、エンジン側の冷却水路と
ラジエータ側の冷却水路とを、ポンプより油が供給され
ない部分を経て連通させる暖機水路と、直通水路および
暖機水路の一方を選択する切換弁とを具備した油圧回路
の暖機装置である。

【００２２】そして、切換弁によりエンジン側の冷却水
路を直通水路から暖機水路に切換えることにより、エン
ジンで暖められた冷却水を、ポンプより油が供給されな
い部分に迂回させ、その部分を暖める仕事をさせてから
ラジエータに返すようにする。このため、エンジンの冷
却水は、油圧回路の一部を加温するとともに、この加温
で熱を放出してある程度は冷却された状態でラジエータ
に返る。

【００２３】請求項４に記載された発明は、請求項３記
載の油圧回路の暖機装置における暖機水路が、油圧回路
のコントロールバルブに設けられたパイロット圧導入用
のキャップ部を経て配管されたものである。

【００２４】そして、このコントロールバルブのキャッ
プ部自体およびキャップ部に接続されたパイロット圧導
入用の配管系と、これらの内部にあるパイロット油とを
暖める。

【００２５】請求項５に記載された発明は、請求項３ま
たは４記載の油圧回路の暖機装置における切換弁が、冷
却水の温度を検出する水温センサと、油の温度を検出す
る油温センサとで得られた温度情報に基づき自動的に切
換操作されるものである。

【００２６】そして、水温センサおよび油温センサによ
り切換弁の切換動作を自動化し、暖機運転の自動化およ
び容易化を図る。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
および図２を参照しながら説明する。なお、図３に示さ
れた従来例と同様の部分には、同一符号を付してその説
明を省略する。

【００２８】図１に示されるように、メインポンプ12な
どを駆動するエンジン11は、冷却用のラジエータ31を備
えている。なお、図１ではエンジン11が二つ図示されて
いるが、便宜上、分けて図示したに過ぎず、これらは同
一のものである。

【００２９】エンジン11を冷却するためのエンジン側の
冷却水路（以下、単に水路32という）と、ラジエータ側
の冷却水路（以下、単に水路33という）との間には、両
水路32，33を直接連結する通常の直通水路34と、コント
ロールバルブ15のパイロット圧導入用のキャップ部27，
29を通過するように迂回された暖機水路35とが設けられ
ている。

【００３０】このコントロールバルブ15のパイロット圧
導入用のキャップ部27，29は、エンジン始動時などにお
いてパイロットバルブ23が操作されない中立状態のとき
は、メインポンプ12およびパイロットポンプ13のいずれ
からも油が供給されない部分である。

【００３１】直通水路34および暖機水路35の始端部には
切換弁36が位置する。この切換弁36は、直通水路34およ
び暖機水路35の一方を連通するときは、他方を遮断する
ようにソレノイド37により切換作動する電磁弁である。

【００３２】暖機水路35には、冷却水の温度（以下、水
温という）Ｔw を検出するための水温センサ41が設けら
れ、また、コントロールバルブ15のキャップ部27，29の
少なくとも一方には、油の温度（以下、油温という）Ｔ
o を検出するための油温センサ42が設けられている。

【００３３】これらの水温センサ41および油温センサ42
は、温度信号取込ライン43，44によりコントローラ45の
入力端子の一部に接続され、また、このコントローラ45
の出力端子の一部は、出力信号ライン46により前記切換
弁36のソレノイド37に接続されている。

【００３４】このコントローラ45は、水温Ｔw が油温Ｔ
o より高く、かつ油温Ｔo が設定温度Ｔosより低い場合
（Ｔo ＜Ｔw ，Ｔo ＜Ｔos）は、切換弁36のソレノイド
37に作動信号を出力するように制御する。

【００３５】さらに、それ以外の、水温Ｔw が油温Ｔo
より低い場合（Ｔw ≦Ｔo ）や、油温Ｔo が設定温度Ｔ
osより高い場合（Ｔos≦Ｔo ）は、ソレノイド37への作
動信号をオフにしてスプリングリターン状態が得られる
ように制御する。

【００３６】通常の直通水路34と暖機水路35との間に
は、逆止弁47が設けられ、直通水路34から暖機水路35へ
の逆流が防止されている。

【００３７】ラジエータ側の水路33は、通常の冷却水戻
し水路48によりエンジン側の水路32に直結されている。

【００３８】図２は、エンジン11の冷却水によりコント
ロールバルブ15のキャップ部27を暖めることができるよ
うにした一例である。

【００３９】この例では、コントロールバルブ15のボデ
ィ51に摺動自在に嵌合されたメインスプール52の受圧端
部を囲むように、ボディ51にＯリング53を介してキャッ
プ部27が固定され、このキャップ部27の肉厚内の４箇所
に、暖機水路35の一部を形成する水路35a ，35b ，35c
，35d が穿設されている。

【００４０】これらの水路35a ，35b ，35c ，35d の数
や位置は、キャップ部27，29の大きさと、要求される暖
機速度などにより最適なものにする必要がある。

【００４１】また、キャップ部27の内空部から外部に油
温検出管54が横断状に引出され、この油温検出管54に前
記油温センサ42が設けられている。

【００４２】なお、キャップ部27の端面部にはパイロッ
トライン26が接続される油圧継手取付ポート55が設けら
れ、また、メインスプール52の受圧端部には、スプール
本体に螺合されたボルト56とスプール本体との間に係止
された一対のスプリング受け57，58間に、圧縮コイルス
プリング59が装着されている。

【００４３】コントロールバルブ15における他方のキャ
ップ部29も同様の構造に設けられているが、説明は省略
する。

【００４４】次に、この図１および図２に示された実施
形態の作用を説明する。なお、オペレータがエンジン11
を始動させると、メインポンプ12およびパイロットポン
プ13が作動するので、メインポンプライン14や、パイロ
ットポンプライン22では、従来通りの暖機運転を行う。

【００４５】パイロット系においては、水温センサ41に
よりエンジン冷却水の水温Ｔw を検出するとともに、油
温センサ42によりコントロールバルブ15のキャップ部27
内の油の油温Ｔo を検出することにより、冷却水と油の
両方の状態を常にセンシングする。

【００４６】エンジン11を始動する際、水温Ｔw の方が
油温Ｔo より低い場合（Ｔw ≦Ｔo）は、この温度条件
では切換弁36がスプリングリターン位置にあって、エン
ジン11からの冷却水は通常の直通水路34を経てラジエー
タ31に循環され、油が低温の冷却水により冷やされるこ
とがないようにする。

【００４７】油温Ｔo が予め設定された温度Ｔosより低
い場合（Ｔo ＜Ｔos）で、かつ水温Ｔw が油温Ｔo より
高い場合（Ｔo ＜Ｔw ）は、コントローラ45からの出力
信号により切換弁36が図１に示される位置に切換作動
し、エンジン11により暖められた水を、ラジエータ31へ
返す前にコントロールバルブ15のキャップ部27，29に迂
回させる。

【００４８】これにより、暖い水は、先ずキャップ部2
7，29を直接暖め、さらにこの暖められたキャップ部2
7，29が内部の油を暖める。また、キャップ部27，29が
暖められると、キャップ部27，29に接続されたパイロッ
ト圧導入用の配管系であるパイロットライン26，28も暖
められるとともに、このパイロットライン26，28内の油
も暖められる。

【００４９】そして、パイロット油の粘度が下がる低粘
度化が生じ、管路内などをパイロット油が流れやすくな
り、高粘度に起因するエネルギロスや制御系の応答遅れ
を改善し、作業機の応答性を良くする。

【００５０】また、エンジン11で暖められた水は、コン
トロールバルブ15の一部を暖める仕事をしてからラジエ
ータ31に返るので、（１）コントロールバルブ15が、エ
ンジン冷却水により暖機運転され、（２）冷却水は、コ
ントロールバルブ15によりラジエータ31へ返る前に、あ
る程度は冷却される、という２重の効果を得ることがで
きる。

【００５１】さらに、油温Ｔo が予め設定された温度Ｔ
osに達した場合（Ｔos≦Ｔo ）は、それ以上、コントロ
ールバルブ15を暖める必要がないので、コントローラ45
は切換弁36をスプリングリターン位置に戻し、エンジン
冷却水が通常の直通水路34を通るようにする。

【００５２】この場合、エンジン11を冷却した水は、直
ぐにラジエータ側の水路33に入り、ラジエータ31で冷却
された後、冷却水戻し水路48を経てエンジン11に循環さ
れる。

【００５３】なお、図示された実施の形態は、水温セン
サ41、油温センサ42およびコントローラ45により切換弁
36の切換動作を自動化しているが、請求項１乃至４に記
載された発明は、切換弁36を手動切換弁にして手動操作
するものも含む。

【００５４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、エンジン
始動時に、ポンプより油が供給されない部分を、エンジ
ンにて暖められた冷却水により加温するから、油圧回路
を切換操作せずに油圧回路の暖機運転を容易に行える。
このため、油の低温時の高粘度に起因する圧力損失によ
るエネルギロスや、応答遅れなどを容易に防止できる。

【００５５】請求項２記載の発明によれば、エンジンに
て暖められた冷却水の温度が油の温度より高くなってか
ら冷却水による加温を開始するので、油が低温の冷却水
により冷やされることを防止して、暖機時間の短縮を図
ることができる。

【００５６】請求項３記載の発明によれば、エンジン側
の冷却水路とラジエータ側の冷却水路との間に直通水路
と、迂回された暖機水路と、直通水路および暖機水路の
一方を選択する切換弁とを設けたから、切換弁のみを操
作することにより直通水路を暖機水路に簡単に切換える
ことができ、油圧回路の暖機運転を容易に行える。ま
た、油圧回路を変更することなく冷却水回路に切換弁な
どを設けるのみで良いから、暖機装置に係る構造を簡単
にできる。その上、エンジンの冷却水は、油圧回路の一
部を加温するとともに、この加温で熱を放出してある程
度は冷却された状態でラジエータに返るから、ラジエー
タでの冷却効率も向上できる。

【００５７】請求項４記載の発明によれば、暖機水路
が、油圧回路のコントロールバルブに設けられたパイロ
ット圧導入用のキャップ部を経て配管されたから、この
コントロールバルブのキャップ部を効果的に暖めること
ができるとともに、このキャップ部に接続されたパイロ
ット圧導入用の配管系と、キャップ部および配管系の内
部にあるパイロット油とを暖めることができる。

【００５８】請求項５記載の発明によれば、水温センサ
および油温センサで得られた温度情報により切換弁の切
換動作を自動化でき、暖機運転開始時と停止時における
切換操作の面倒がなく、暖機運転の自動化および容易化
を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る油圧回路の暖機方法およびその装
置の一実施形態を示す回路図である。

【図２】同上暖機装置に係るコントロールバルブのキャ
ップ部の一実施形態を示す断面図である。

【図３】従来の暖機方法を説明するための油圧回路図で
ある。

【符号の説明】

11 エンジン 12，13 ポンプ 15 コントロールバルブ 27，29 ポンプより油が供給されない部分としてのキ
ャップ部 31 ラジエータ 32 エンジン側の冷却水路 33 ラジエータ側の冷却水路 34 直通水路 35 暖機水路 36 切換弁 41 水温センサ 42 油温センサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンで駆動されるポンプにより油が
   供給される油圧回路において、 エンジン始動時に、ポンプより油が供給されない部分
   を、エンジンにて暖められた冷却水により加温すること
   を特徴とする油圧回路の暖機方法。
2. 【請求項２】 エンジンにて暖められた冷却水の温度が
   油の温度より高くなってから、冷却水による加温を開始
   することを特徴とする請求項１記載の油圧回路の暖機方
   法。
3. 【請求項３】 エンジンの冷却水路とラジエータの冷却
   水路との間を循環する冷却水によりエンジンが冷却され
   るとともに、エンジンで駆動されるポンプにより油が供
   給される油圧回路において、 エンジン側の冷却水路とラジエータ側の冷却水路とを直
   接連通させる直通水路と、 エンジン側の冷却水路とラジエータ側の冷却水路とを、
   ポンプより油が供給されない部分を経て連通させる暖機
   水路と、 直通水路および暖機水路の一方を選択する切換弁とを具
   備したことを特徴とする油圧回路の暖機装置。
4. 【請求項４】 暖機水路は、油圧回路のコントロールバ
   ルブに設けられたパイロット圧導入用のキャップ部を経
   て配管されたことを特徴とする請求項３記載の油圧回路
   の暖機装置。
5. 【請求項５】 切換弁は、冷却水の温度を検出する水温
   センサと、油の温度を検出する油温センサとから得られ
   た温度情報に基づき自動的に切換操作されることを特徴
   とする請求項３または４記載の油圧回路の暖機装置。