JPS62196409A - 油圧式作業機械のク−リングシステム - 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
エータを作動させ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せないとき、すなわら、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を経由し、最終油圧切換弁
の戻り油ポ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、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
め無益の動力損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、油圧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
切換用パイロット圧が上昇すると、常時は最小であった
油圧ポンプの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個の可変容量杉油圧ポンプ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、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制御弁が設けてあり
、該パイロット油室の１室には、油路５または６の圧力
をパイロット油路３３．３４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
。

他方のパイロット油室には、それぞれパイロット油路３
５．３６が導いてあり、油圧切換弁の左クローラベルト
駆動用８、ブーム第２速用９、旋回用１０、アーム用゛
１１、右クローラベルト駆動用１２、ブーム第１速用１
３、パケット用１４、特殊アクチュエータ（第４図にお
いては打撃式破砕機３０）用１５の操作をするパイロッ
ト弁の左クローラベルト駆動用Ｒ８、旋回用Ｒ０゜、ア
ーム用Ｒ１＋、右りローラベルト駆動用Ｒ＋□、ブーム
第１速および第２速用Ｒ１３，パケット用ＲＩ４、特殊
アクチュエータ用ＲＩ５からのパイロット圧を、第１油
圧ポンプ２から圧油の供給を受ける油圧切換弁群１６側
についてはシャトル弁ＳＩ１．Ｓ、。、５１１．８４、
Ｓ３を介して段階的に、いずれか最も高圧のパイロット
圧を選択してパイロット油路３５に連通し、第２油圧ポ
ンプ３の圧油が供給される油圧切換弁群１７側において
は、上記と同様に、シャトル弁Ｓ１□、Ｓｌｌ、ＳＩ４
、Ｓ６、Ｓ５、Ｓ２を介してパイロット油路３６に連通
している。このパイロット油路３５．３６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Ｐ７、Ｐ
２、Ｐ３を横軸に、ポンプ吐出油量Ｑ、、０□を縦軸に
とると、各パイロット弁Ｒ８、ＲＩｏ、Ｒ１１、Ｒ１！
、Ｒ１３、Ｒ１４、ＲＩ５のすべてが操作されないか、
僅かに操作され、油路３５．３６の圧力がＯ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
量口、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
量は最大吐出油量口２へと次第に増大してゆき、更にパ
イロット圧がＰ２から最高圧力Ｐ、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増大してゆき、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、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
、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、通過風量のほかに、油路３９から流入する油量
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３０の如き、一方向流
の圧油で作動させ、しかも戻り油路の圧力、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４０を経て直
接タンク２９に流入させるので、オイルクーラ２４を通
過しない。その上に、この打撃式破砕機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８．９．１０．１１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の吐出油量は第２図に於
ける最少吐出油量Ｑ２となり、戻り油路３７およびオイ
ルクーラ２４には最少吐出油量０□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油圧切換弁群以外
の油圧切換弁群に属する油圧切換弁を作動させる信号圧
により、当該油圧ポンプの吐出油量を増大させる流量制
御弁のパイロット油室に通じる油路と、特殊アクチュエ
ータ作動用油圧切換弁のパイロット油室に通じる油路の
分岐油路との何れか高い圧力を選択的に取出すシャトル
弁を設け、該シャトル弁の出口ポートと上記流量制御弁
のパイロット油室とを油路により連通させる。

作用 特殊アクチュエータ用油圧切換弁のパイロット油室のパ
イロット圧が上昇すると、分岐油路、シャトル弁を通っ
て該特殊アクチュエータへの圧油供給源以外の油圧ポン
プの流量制御弁のパイロット油室に圧油が流入するので
、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図の最大吐出油量口２となるので、
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。

図は可変容量杉油圧ポンプ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、１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、共にタン
ク２９から油を吸入し、それぞれ油圧切換弁群１６．１
７および油路７に圧油を供給する。該油路７の圧油は特
殊アクチュエータ作動用油圧切換弁１５の切換えをする
パイロット弁ＲＩＳのほか、左右のクローラベルト駆動
用油圧切換弁８．１２のパイロット弁Ｒ８、Ｒ８２、ブ
ーム第１速、第２連用油圧切換弁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Ｒ３０
、アーム用油圧切換弁１１のパイロット弁Ｒ１１、パケ
ット用油圧切換弁１４のパイロット弁ＲＩ４などの油圧
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、油圧ショベルとして使用すにときには、各油圧切
換弁の操作位置には関係なく、油路３７および３８、油
路３９に集約、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
いるので、作動油はタンク２９を媒介として各油圧機器
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、Ｒ１１１、Ｒ１＋　のパイロット油路は、
それぞれの分岐油路でシャトル弁Ｓｇ、　Ｓ□。、Ｓｌ
＋に導き、高い側の圧力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Ｓ２
の一方の入口ポートとパイロット油路４１にて連通させ
である。該シャトル弁ｓ２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ＲＩ５のパイロット油
路３２を延長したパイロット油路３７が導かれており、
出口ポートはパイロット油路３５により、第１油圧ポン
プ２の流量制御弁２６のパイロット油室と連通している
。油圧切換弁１２．１３並びに９．１４の切換えを行う
パイロット弁Ｒ１２，ＲＩｆｆ、ＲＩ４のパイロット油
路から分岐したパイロット油路は、上記と同様、パイロ
ット油路２３．２８．３１などにより連通したシャトル
弁ＳＩ２、Ｓ１３．８．４およびｓ６、ｓ、ニより、最
も高い圧力のパイロット圧をパイロット油路３８に取出
し、シャトル弁Ｓ１の一方の入口ポートに導いである。

該シャトル弁ＳＩ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３９を導いてあり
、出口ポートはパイロット油路３６により、第２油圧ポ
ンプ３の流量制御弁２７のパイロット油室と連通させで
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
タを作動させるときの作動油の循環状況を説明する。パ
イロット弁Ｒ＋５を操作しパイロット油路３２にパイロ
ット圧が作用すると、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、同時に、パイロッ
ト油路３２から分岐したパイロット油路３９のパイロッ
ト圧はシャトル弁Ｓ１．油路３６を通り流量制御弁２７
に達し、第２油圧ポンプ３の吐出油量を第２図の０．か
らＱ２に増大させ、その圧油を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、そ
の戻り油は油路４０を通り直接タンク２９に流入する。

このとき、パイロット弁Ｒ＋５（７）パイロット圧は、
パイロット油路３２から分岐したパイロット油路３７、
シャトル弁Ｓ２、パイロット油路３５を経て第１油圧ポ
ンプ２の流量制御井２６のパイロット油室にも流入する
。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の操作の存無に関係なく、第２図に
おける最大吐出油量０□となり、油路５を通って油圧切
換弁群１６に流入し、全油量が油路３７．３９に集約、
合流され、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。

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０１となり、油圧切換弁群１６．
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、リターンフィルタ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 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、その戻り油が直接タンクに
流入し、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ので、油圧機器のト
ラブルもなく、また経済的である。

【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・・・・・油圧切換弁群 １７・・・・・油圧切換弁群 ２４・・・・・オイルクーラ ２６・・・・・流量制御弁 ２７・・・・・流量制御弁 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数の可変容量形ポジティブコントロール式油圧ポン
   プの圧油を、それぞれ複数の油圧切換弁群に独立して供
   給し、該油圧切換弁群に属する油圧切換弁を切換えて各
   種アクチュエータを作動させる油圧システムの、油圧切
   換弁操作用パイロット油路の分岐油路を、シャトル弁に
   より、２個づつ段階的に組合わせて、それぞれの油圧切
   換弁群毎に１つのパイロット油路となし、該パイロット
   油路を、個別に油圧切換弁群に圧油を供給する油圧ポン
   プの吐出油量を加減する流量制御弁のパイロット油室に
   導くようにした油圧制御回路において、一方向流の圧油
   で作動し、その戻り油は直接タンクに流入する特殊アク
   チュエータ用油圧切換弁が属さない油圧切換弁群に圧油
   を供給する油圧ポンプの流量制御弁のパイロット油室と
   出口ポートとを油路で連通したシャトル弁を設け、該シ
   ャトル弁の入口ポートは、それぞれ特殊アクチュエータ
   操作用のパイロット弁のパイロット油路の分岐延長油路
   および前記油圧切換弁群のうち、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側の油圧切換弁操作
   用パイロット圧を１つとなしたパイロット油路とに連通
   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。