(57)【要約】【課題】作動油の気泡を効率よく除去できる油圧回路が要望されている。【解決手段】作動油が貯留される作動油貯留部１と、作動油の油圧を駆動源とする油圧機器２と、作動油貯留部１と油圧機器２とに亘って設けられた供給油路３及び還元油路４と、供給油路３に設けられ、作動油を油圧機器２に圧送する第一ポンプＰ１と、供給油路３において作動油貯留部１と第一ポンプＰ１との間に設けられ、作動油に含まれる気泡を分離する気泡分離装置１０と、気泡分離装置１０と作動油貯留部１とに亘って設けられた排出油路５と、排出油路５に設けられ、作動油を作動油貯留部１に圧送する第二ポンプＰ２と、が備えられ、気泡分離装置１０によって処理された作動油のうち、気泡含有率の低い作動油が、第一ポンプＰ１によって油圧機器２に圧送され、かつ、気泡含有率の高い作動油が、第二ポンプＰ２によって作動油貯留部１に圧送される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動油が貯留される作動油貯留部と、
作動油の油圧を駆動源とする油圧機器と、
前記作動油貯留部と前記油圧機器とに亘って設けられた供給油路と、
前記作動油貯留部と前記油圧機器とに亘って設けられた還元油路と、
前記供給油路に設けられ、作動油を前記油圧機器に圧送する第一ポンプと、
前記供給油路において前記作動油貯留部と前記第一ポンプとの間に設けられ、作動油に含まれる気泡を分離する気泡分離装置と、
前記気泡分離装置と前記作動油貯留部とに亘って設けられた排出油路と、
前記排出油路に設けられ、作動油を前記作動油貯留部に圧送する第二ポンプと、が備えられ、
前記気泡分離装置によって処理された作動油のうち、気泡含有率の低い作動油が、前記第一ポンプによって前記油圧機器に圧送され、かつ、気泡含有率の高い作動油が、前記第二ポンプによって前記作動油貯留部に圧送されるように構成されている油圧回路。
【請求項２】
前記気泡分離装置は、装置内部において旋回流を発生させて作動油から気泡を分離する遠心分離装置であり、
前記第一ポンプの圧送容量と前記第二ポンプの圧送容量との差によって前記旋回流の旋回が促進される請求項１に記載の油圧回路。
【請求項３】
前記気泡分離装置に、前記供給油路のうち前記気泡分離装置よりも前記第一ポンプ側の油路が接続される第一ポートが設けられた筒状の第一部材と、前記排出油路が接続される第二ポートが設けられた筒状の第二部材と、が備えられ、
前記第一部材と第二部材とが、前記第一ポートと前記第二ポートとが対向する状態で組付けられて、前記第一ポートと前記第二ポートとの間に前記旋回流が発生する円柱状の処理空間が形成され、
前記処理空間の外周部に、前記作動油貯留部からの作動油が前記処理空間の外周部の接線方向に沿って流入するように構成された流入口が設けられ、
前記処理空間における前記第一ポート側の箇所に、前記第一ポートに近づくほど直径が小さくなるテーパー部が備えられ、
前記第一ポンプ及び前記第二ポンプは、前記第一ポンプの圧送容量が前記第二ポンプの圧送容量よりも多くなるように構成されている請求項２に記載の油圧回路。
【請求項４】
前記第一ポートの直径は、前記第二ポートの直径よりも大きく設定されている請求項３に記載の油圧回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動油が貯留される作動油貯留部と、作動油の油圧を駆動源とする油圧機器と、前記作動油貯留部と前記油圧機器とに亘って設けられた供給油路と、前記作動油貯留部と前記油圧機器とに亘って設けられた還元油路と、前記供給油路に設けられ、作動油を前記油圧機器に圧送する第一ポンプと、前記供給油路において前記作動油貯留部と前記第一ポンプとの間に設けられ、作動油に含まれる気泡を分離する気泡分離装置と、前記気泡分離装置と前記作動油貯留部とに亘って設けられた排出油路と、が備えられた油圧回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１及び特許文献２のように、作動油に旋回流を発生させて、作動油に含まれる気泡を遠心分離することにより、作動油から気泡を分離除去する気泡分離装置を備えた油圧回路が知られている。特許文献１において、作動油貯留部（文献では「メインタンク」）に、メインの循環油路から別途独立した気泡分離除去循環システムが設けられている。この気泡分離装置は、作動油貯留部内の作動油を吸引し、気泡を除去して作動油貯留部に作動油を戻すように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１９２９９０号公報
【特許文献２】特開平１０−９４３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の気泡分離装置は、気泡分離除去循環システムにおける油圧ポンプの圧送側に設けられている。このため、油中に含まれたマイクロバブルが油圧ポンプで圧縮されて液化すると、気泡分離装置は気泡を十分に分離することができない。このため、液化したマイクロバブルが油圧機器に取り込まれて気化することにより、油圧機器内でキャビテーションや潤滑不良が発生する虞がある。また、作動油貯留部が作業車に搭載される場合、作動油貯留部内に貯留された作動油は、作業車の振動等により、常に気泡が発生し易い状態にある。このため、作動油貯留部内で気泡が発生した作動油が、気泡分離装置で処理されず、そのまま油圧機器に送り込まれる虞がある。
【０００５】
特許文献２に記載の気泡分離装置において、作動油貯留部（文献では「ミッションケース」）から油圧機器に供給される作動油は、気泡分離装置を確実に通過する。また、気泡分離装置が油圧ポンプの吸込側に取り付けられていることから、液化したマイクロバブルを気泡分離装置が分離できないという問題は解消される。しかし、気泡は、戻り油路（文献では「リターン回路」）に設けられた負圧発生器に吸引されることから、作動油の流量が少ない場合に負圧発生器の負圧が不十分であれば、気泡分離に十分な旋回流が作動油に発生せず、気泡が油圧ポンプに吸引されて油圧機器に入り込む虞がある。
【０００６】
上記実情に鑑みて、油圧機器に供給される作動油の気泡を効率よく除去できる油圧回路が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、
作動油が貯留される作動油貯留部と、
作動油の油圧を駆動源とする油圧機器と、
前記作動油貯留部と前記油圧機器とに亘って設けられた供給油路と、
前記作動油貯留部と前記油圧機器とに亘って設けられた還元油路と、
前記供給油路に設けられ、作動油を前記油圧機器に圧送する第一ポンプと、
前記供給油路において前記作動油貯留部と前記第一ポンプとの間に設けられ、作動油に含まれる気泡を分離する気泡分離装置と、
前記気泡分離装置と前記作動油貯留部とに亘って設けられた排出油路と、
前記排出油路に設けられ、作動油を前記作動油貯留部に圧送する第二ポンプと、が備えられ、
前記気泡分離装置によって処理された作動油のうち、気泡含有率の低い作動油が、前記第一ポンプによって前記油圧機器に圧送され、かつ、気泡含有率の高い作動油が、前記第二ポンプによって前記作動油貯留部に圧送されるように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、気泡分離装置が第一ポンプの吸引側に設けられているため、作動油に含まれる気泡が、圧縮されて液化することなく、第一ポンプによる油圧機器への圧送前に除去される。また、気泡含有率の高い作動油が、第一ポンプとは別の第二ポンプによって吸引されるため、第二ポンプを独立して作動させることにより、第一ポンプの流量に左右されることなく、作動油に含まれる気泡が気泡分離装置によって除去される。これにより、油圧機器に供給される作動油の気泡を効率よく除去できる油圧回路が実現される。
【０００９】
本発明において、
前記気泡分離装置は、装置内部において旋回流を発生させて作動油から気泡を分離する遠心分離装置であり、
前記第一ポンプの圧送容量と前記第二ポンプの圧送容量との差によって前記旋回流の旋回が促進されると好適である。
【００１０】
本構成であれば、作動油が二つのポンプによって吸引されるため、作動油が一つのポンプによって吸引される場合と比較して作動油の流速が速くなり、旋回流が発生し易くなる。また、第一ポンプの流量が減少しても、第二ポンプによる作動油の圧送が継続されるため、作動油の旋回流が維持される。これにより、油圧機器に供給される作動油の気泡を効率よく分離できる。更に、第一ポンプの吸引量と第二ポンプの吸引量とに差があることから、例えば、二つのポンプの吸引量の差を調整することによって、旋回流のスワール数を調整できるため、気泡の分離状態を変化させられる。
【００１１】
本発明において、
前記気泡分離装置に、前記供給油路のうち前記気泡分離装置よりも前記第一ポンプ側の油路が接続される第一ポートが設けられた筒状の第一部材と、前記排出油路が接続される第二ポートが設けられた筒状の第二部材と、が備えられ、
前記第一部材と第二部材とが、前記第一ポートと前記第二ポートとが対向する状態で組付けられて、前記第一ポートと前記第二ポートとの間に前記旋回流が発生する円柱状の処理空間が形成され、
前記処理空間の外周部に、前記作動油貯留部からの作動油が前記処理空間の外周部の接線方向に沿って流入するように構成された流入口が設けられ、
前記処理空間における前記第一ポート側の箇所に、前記第一ポートに近づくほど直径が小さくなるテーパー部が備えられ、
前記第一ポンプ及び前記第二ポンプは、前記第一ポンプの圧送容量が前記第二ポンプの圧送容量よりも多くなるように構成されていると好適である。
【００１２】
本構成であれば、二つの部材を組み付けるだけの簡素な構成の気泡分離装置によって、作動油に旋回流を発生させて気泡を遠心分離できる。また、第二ポンプの圧送容量が第一ポンプの圧送容量よりも少ないため、例えば、円柱状の処理空間の軸芯付近に集中する気泡を第二ポートから吸引し、かつ、処理空間の円周付近にある作動油を第一ポートから吸引する構成によって、第二ポンプは、気泡含有率の高い作動油を重点的に吸引できる。更に、処理空間の円周付近にある作動油が、テーパー部によって、処理空間に滞留することなく第一ポンプに吸引される。
【００１３】
本発明において、
前記第一ポートの直径は、前記第二ポートの直径よりも大きく設定されていると好適である。
【００１４】
本構成により、第一ポンプの吸引量を容易に増やすことができるため、第一ポンプの吸引量を、第二ポンプの吸引量よりも多くすることが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】油圧回路の模式図である。
【図２】気泡分離装置の処理空間を示す断面図である。
【図３】気泡分離装置の図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】気泡分離装置の図２におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
〔油圧回路〕
本発明による油圧回路について、その実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示されているように、本実施形態に例示される油圧回路に、作動油貯留部１と油圧機器２とが備えられている。油圧機器２は、例えばコンバイン等の農業機械の変速機に用いられるＨＳＴ（静油圧式無段変速機）であり、作動油はＨＳＴの循環油路に供給される。作動油貯留部１は、例えばオイルタンクや、トランスミッションケースの一部である。作動油貯留部１と油圧機器２との間は、供給油路３及び還元油路４によって接続されている。供給油路３の途中に、第一ポンプＰ１が設けられており、第一ポンプＰ１は作動油を作動油貯留部１から油圧機器２へ圧送する。第一ポンプＰ１は、例えばエンジンやモータによって駆動される歯車ポンプである。油圧機器２の動作に用いられた作動油（例えば、ＨＳＴの循環油路から漏れ出した作動油等）は、還元油路４を経由して作動油貯留部１に戻される。
【００１７】
供給油路３のうち、作動油貯留部１と第一ポンプＰ１との間に気泡分離装置１０が設けられている。ここで、供給油路３のうち、作動油貯留部１と気泡分離装置１０との間の供給油路は、気泡分離装置１０に作動油が流入する流入側供給油路３ａである。また、気泡分離装置１０と第一ポンプＰ１との間の供給油路は、気泡分離装置１０から作動油が第一ポンプＰ１に吸引される流出側供給油路３ｂである。気泡分離装置１０を通過する作動油は、気泡含有率の低い作動油と、気泡含有率の高い作動油と、に分離される。気泡含有率の低い作動油が第一ポンプＰ１よって油圧機器２に圧送される。気泡分離装置１０から排出油路５が分岐しており、排出油路５の途中に、例えばエンジンやモータによって駆動される歯車ポンプである第二ポンプＰ２が設けられている。気泡含有率の高い作動油が、第二ポンプＰ２に吸引され、排出油路５を経由して作動油貯留部１に戻される。
【００１８】
〔気泡分離装置〕
図２及び図４に示されているように、気泡分離装置１０に、第一ポンプＰ１側に接続される第一部材１１と、第二ポンプＰ２側に接続される第二部材１２と、が備えられている。
【００１９】
第一部材１１の内部は、軸芯Ｘに沿って円柱状に貫通されている。即ち、円柱状の遠心分離部１１Ａと、円柱状のテーパー部１１Ｂと、円柱状の第一ポート１１Ｃと、が同一の軸芯Ｘを有するように、第一部材１１は形成されている。遠心分離部１１Ａの直径は第一ポート１１Ｃの直径よりも大きくなるように設定されており、テーパー部１１Ｂは、遠心分離部１１Ａと第一ポート１１Ｃとの間でテーパー状に絞られている。
【００２０】
図２及び図３に示されているように、第一部材１１の外側表面に流入側供給油路３ａから作動油を受け入れる孔部１１ｏが形成されている。また、孔部１１ｏと遠心分離部１１Ａの円周上とに亘って、流入経路１１ｐ，１１ｐが、孔部１１ｏから二手に分岐した状態で備えられている。流入経路１１ｐ，１１ｐの流入方向末端、即ち遠心分離部１１Ａの円周上に、遠心分離部１１Ａの円周に対して接線方向に沿う流入口１１ｑ，１１ｑが、軸芯Ｘの点対称となるように設けられている。
【００２１】
第二部材１２に、第一部材１１の遠心分離部１１Ａと係合する外周部１２Ａと、外周部１２Ａと遠心分離部１１Ａとが係合した状態で第二部材１２を第一部材１１に係止する鍔部１２Ｂと、が備えられている。外周部１２Ａに、ガスケット１３を篏合するための溝部１２Ｅが周方向に沿って形成されている。また、第二部材１２の内部に、軸芯Ｘに沿って第二部材１２を貫通する第二ポート１２Ｄが形成されており、第二ポート１２Ｄの直径は第一ポート１１Ｃの直径よりも小さくなるように設定されている。これにより、第一ポンプＰ１の圧送容量を大きくし、第二ポンプＰ２の圧送容量を小さくすることが容易になる。
【００２２】
鍔部１２Ｂと対向する第一部材１１の表面に、軸芯Ｘの軸芯方向に沿うネジ孔１１Ｄが周方向に沿って形成されている。鍔部１２Ｂに、第一部材１１のネジ孔１１Ｄと係合するボルト挿通孔１２Ｃが、鍔部１２Ｂの周方向に沿って形成されている。
【００２３】
ガスケット１３が溝部１２Ｅに篏合した状態で、第二部材１２が第一部材１１の遠心分離部１１Ａに内挿されると、ガスケット１３によって遠心分離部１１Ａと外周部１２Ａとの隙間が埋められる。これにより、遠心分離部１１Ａと外周部１２Ａとの隙間は、ガスケット１３によって作動油が漏れないように構成されている。また、第二部材１２が、鍔部１２Ｂによって第一部材１１に係止されるため、流入口１１ｑ，１１ｑが外周部１２Ａによって塞がれないように、第二部材１２は構成されている。第一部材１１のネジ孔１１Ｄと、第二部材１２のボルト挿通孔１２Ｃと、が係合した状態で、ボルトが挿通され、第一部材１１と第二部材１２とがボルト固定される。これにより、第一部材１１及び第二部材１２が組み付けられた状態で、第一ポート１１Ｃと第二ポート１２Ｄとが、同一の軸芯Ｘに沿って対向する。
【００２４】
図２に示されているように、流入側供給油路３ａの配管が第一部材１１の孔部１１ｏに接続され、流出側供給油路３ｂの配管が第一ポート１１Ｃに接続される。また、排出油路５の配管は、第二ポート１２Ｄに接続される。なお、孔部１１ｏに接続される箇所における流入側供給油路３ａの配管の内径は、第一ポート１１Ｃに接続される箇所における流出側供給油路３ｂの配管の内径と、同等又はそれ以上の内径となるように構成されている。
【００２５】
第二ポート１２Ｄに接続される箇所において、排出油路５の配管の外周に沿って雄ネジ溝が形成され、第二ポート１２Ｄの接続側端部の内周に沿って雌ネジ溝１２Ｆが形成されている。排出油路５の配管が雌ネジ溝１２Ｆと螺合することによって、排出油路５の配管と第二ポート１２Ｄとが接続される。このように、排出油路５の配管と第二ポート１２Ｄとの接続は、ネジ込み構造による接続方式となっている。
【００２６】
第一ポート１１Ｃに接続される箇所における流出側供給油路３ｂの配管は、第一ポート１１Ｃに嵌め込まれる。第一ポート１１Ｃの接続側端部の内周に沿って切欠溝１１Ｅが形成され、第一ポート１１Ｃに嵌め込まれた配管の外周に沿う状態で、ガスケット１４が切欠溝１１Ｅに設けられている。また、孔部１１ｏに接続される箇所における流入側供給油路３ａの配管は、孔部１１ｏに嵌め込まれる。孔部１１ｏの接続側端部の内周に沿って切欠溝１１Ｆが形成され、孔部１１ｏに嵌め込まれた配管の外周に沿う状態で、ガスケット１５が切欠溝１１Ｆに設けられている。
【００２７】
このように、気泡分離装置１０における供給油路３の配管接続は、ネジ込み構造による接続方式ではなく、ガスケットを挟み込む面シール構造による接続方式となっている。
【００２８】
一般的に、面シール構造による接続方式よりも、ネジ込み構造による接続方式の方が外れ難く、作動油の漏れ難いものとなる。しかし、ネジ込み構造による配管接続では、配管の接続口の外周にネジ溝を形成する必要があるために、接続口における配管の肉厚が厚くなり、接続口における配管の内径が小さくなる。このことから、気泡分離装置１０における供給油路３の配管接続に、ネジ込み構造による接続方式を採用すると、第一ポート１１Ｃ及び孔部１１ｏに接続される配管の内径が小さくなることによって、気泡分離装置１０を通過する作動油の流量が減少する虞がある。これに伴って、第二ポート１２Ｄの内径を更に小さくする必要が生じたり、油圧回路の圧力損失が増大したりするという不都合が生じる虞がある。
【００２９】
また、このような不都合を解決するため、気泡分離装置１０と供給油路３との接続箇所における配管の内径を大きくすると、この箇所における配管の外径も増大するため、作動油貯留部１に対する配管接続、及び、第一ポンプＰ１に対する配管接続において、余分な継手配管が必要になる等の不都合が生じる虞がある。
【００３０】
本構成であれば、ネジ込み構造による接続方式の場合と比較して、気泡分離装置１０と供給油路３との接続箇所における配管の外径を大きくすることなく、気泡分離装置１０と供給油路３との接続箇所における配管の内径を大きくすることができる。その結果、気泡分離装置１０と供給油路３との接続箇所における配管の内径を、気泡分離装置１０と排出油路５との接続箇所における配管の内径よりも大きくすることが容易になる。
【００３１】
遠心分離部１１Ａ及びテーパー部１１Ｂは、第一ポート１１Ｃと第二ポート１２Ｄとに亘って作動油に旋回流が発生する処理空間として形成される。作動油は、作動油貯留部１から流入側供給油路３ａに吸引され、孔部１１ｏ及び流入経路１１ｐを経由して、流入口１１ｑから遠心分離部１１Ａの内部に入り込む。流入口１１ｑは遠心分離部１１Ａの円周上の接線方向に沿うため、遠心分離部１１Ａの円周に沿って作動油の旋回流が発生する。このとき、遠心分離部１１Ａに、軸芯Ｘに沿って、第一ポート１１Ｃが位置する方向に第一ポンプＰ１による負圧が作用すると共に、第二ポート１２Ｄが位置する方向に第二ポンプＰ２による負圧が作用する。軸芯Ｘに沿う二方向の負圧によって、作動油の旋回流が促進され、作動油に遠心力が掛かる。このとき、気泡の密度は作動油の密度より小さいため、気泡は遠心分離部１１Ａにおける軸芯付近の箇所に集められ、気泡含有率の低い作動油が遠心分離部１１Ａの円周側に集められる。つまり、第二ポート１２Ｄの付近の箇所に気泡含有率の高い作動油が集中する。遠心分離部１１Ａにおける軸芯付近の箇所と第二ポート１２Ｄとに亘って、第二ポンプＰ２による負圧が強く作用するため、この箇所に集められた気泡が積極的に第二ポンプＰ２に吸引される。
【００３２】
第一ポンプＰ１の流量と第二ポンプＰ２の流量との差を調整することによって、遠心分離部１１Ａ及びテーパー部１１Ｂにおける旋回流のスワール数が調整可能となる。つまり、第一ポンプＰ１に対する第二ポンプＰ２の流量の比率を多くすることによって、旋回流のスワール数が多くなり、気泡が中央に集まり易くなる。
【００３３】
第二ポンプＰ２の圧送容量は第一ポンプＰ１の圧送容量よりも小さくなるように、油圧回路が構成されている。また、第二ポート１２Ｄの直径が、第一ポート１１Ｃの直径よりも小さいため、作動油のうち、第二ポート１２Ｄの付近にある作動油、即ち、気泡含有率の高い作動油が第二ポンプＰ２に吸引される。テーパー部１１Ｂは、遠心分離部１１Ａと第一ポート１１Ｃとの間でテーパー状に絞られているため、第一ポンプＰ１の吸引力によって、遠心分離部１１Ａの円周側に集められた作動油、即ち気泡含有率の低い作動油が、滞留することなく、テーパー部１１Ｂ及び第一ポート１１Ｃを経由して、第一ポンプＰ１に吸引される。これにより、第二ポンプＰ２は、気泡含有率の高い作動油を重点的に吸引できる。
【００３４】
〔別実施形態〕
本発明は、上記の実施形態に例示された構成に限定されるものではなく、以下、本発明の代表的な別実施形態を例示する。
【００３５】
（１）上述した実施形態では、油圧機器が１つだけ備えられているが、この実施形態に限定されず、複数の油圧機器に対して適用可能である。例えば、第一ポンプの下流に複数の油圧機器が備えられ、これら複数の油圧機器が油圧バルブによって切り替え可能に制御される構成であっても良い。
【００３６】
（２）上述した実施形態において、第一ポンプＰ１及び第二ポンプＰ２は、夫々独立して駆動する構成となっているが、この実施形態に限定されず、例えば、第一ポンプＰ１及び第二ポンプＰ２は、一つのモータ又はエンジンによってベルト駆動される構成であっても良い。
【００３７】
（３）上述した実施形態では、第一ポート１１Ｃ及び第二ポート１２Ｄが、対向した状態で設けられているが、この実施形態に限定されない。例えば、第二ポート１２Ｄの径外方に、第一ポート１１Ｃが、第二ポート１２Ｄの外周を外側から囲い込む状態で、円筒状に設けられる構成であっても良い。
【００３８】
（４）上述した実施形態において、遠心分離部１１Ａと第一ポート１１Ｃとの間にテーパー部１１Ｂが設けられているが、この実施形態に限定されず、テーパー部１１Ｂは無くても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、ＨＳＴに作動油を供給する油圧回路のみならず、油圧アクチュエイターに作動油を供給する油圧回路にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１      ：作動油貯留部
２      ：油圧機器
３      ：供給油路
４      ：還元油路
５      ：排出油路
１０    ：気泡分離装置
１１    ：第一部材
１１Ａ  ：遠心分離部（処理空間）
１１Ｂ  ：テーパー部（処理空間）
１１Ｃ  ：第一ポート
１１ｑ  ：流入口
１２    ：第二部材
１２Ｄ  ：第二ポート
Ｐ１    ：第一ポンプ
Ｐ２    ：第二ポンプ
【図１】
2019007566.tif 000003
【図２】
2019007566.tif 000004
【図３】
2019007566.tif 000005
【図４】
2019007566.tif 000006