(57)【要約】【課題】  効率を向上して、冷却ファン駆動及び作業機駆動に好適な作業車両の油圧回路を提供する。【解決手段】  作業機アクチュエータと、冷却ファン駆動用アクチュエータと、前記作業機アクチュエータ及び前記冷却ファン駆動用アクチュエータの両方へ圧油を供給する共通の可変容量型油圧ポンプと、前記作業機アクチュエータへの圧油の流量及び前記冷却ファン駆動用アクチュエータへの圧油の流量を制御する制御装置とを備える。可変容量型油圧ポンプの最大吐出量が、作業機駆動に必要な最大流量と冷却ファン駆動に必要な最大流量とを加算した流量よりも少ないものであり、前記制御装置はさらに、前記油圧ポンプの吐出量が作業機駆動に必要な流量と冷却ファン駆動に必要な流量とを加算した流量よりも不足する場合には、作業機に必要な流量を優先的に供給し、残りの流量を冷却ファン駆動に供給するように圧油の流量制御をおこなうものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業車両の油圧回路において、
作業機アクチュエータと、
冷却ファン駆動用アクチュエータと、
前記作業機アクチュエータ及び前記冷却ファン駆動用アクチュエータの両方へ圧油を供給する共通の可変容量型油圧ポンプと、
前記作業機アクチュエータへの圧油の流量及び前記冷却ファン駆動用アクチュエータへの圧油の流量を制御する制御装置とを備える
ことを特徴とする作業車両の油圧回路。
【請求項２】
前記可変容量型油圧ポンプの最大吐出量が、作業機駆動に必要な最大流量と冷却ファン駆動に必要な最大流量とを加算した流量よりも少ないものであり、
前記制御装置はさらに、前記油圧ポンプの吐出量が作業機駆動に必要な流量と冷却ファン駆動に必要な流量とを加算した流量よりも不足する場合には、作業機に必要な流量を優先的に供給し、残りの流量を冷却ファン駆動に供給するように圧油の流量制御をおこなうものである
ことを特徴とする請求項１記載の作業車両の油圧回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両の油圧回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ラジエータやオイルクーラを冷却するための冷却ファンを油圧モータで駆動するようにした作業車両がある。例えば、特許文献１には、固定容量型の油圧ポンプから吐出した圧油を圧力補償付き流量制御弁で分流して、一部を冷却ファンを駆動する固定容量型の油圧モータに供給すると共に、残りの圧油を作業機へ供給するようにした油圧回路が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２に開示された油圧回路では、鉄道車両等の車両に搭載されたエンジン及び油圧装置の冷却ファンを駆動する装置に関して、可変容量型の油圧ポンプからの吐出油を、可変絞り型の絞り機構を有する絞りを経由して、冷却ファン駆動用の固定容量型の油圧モータに供給している。そして、前記絞り前後の差圧すなわちエンジン回転数に応じて前記可変容量型の油圧ポンプの吐出量を制御したり、また冷却水温に応じて前記絞りの開口面積を制御することによって、冷却ファン駆動用の油圧モータの回転数を一定にしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２４４４５号公報（第２頁、第１−２図）
【特許文献２】特開平９−３１７４６５号公報（第３−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の油圧回路によると、次のような問題がある。作業機駆動用と冷却ファン駆動用とを１個の固定容量型油圧ポンプで兼用しているので、固定容量型油圧ポンプから吐出した圧油のうち、冷却ファン駆動用の油圧モータに供給した残りを作業機駆動回路に常時供給している。ところが、この作業機駆動回路においては、作業機を作動させないときでも圧油を作業機駆動用の方向切換弁の中立回路を経由してタンクにドレーンさせており、効率が良いとは言えないという問題がある。
【０００６】
特許文献２に記載の油圧回路では、冷却ファン駆動用として可変容量型の油圧ポンプを用いているが、作業機駆動回路に関しては記載が無い。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたもので、効率を向上して、冷却ファン駆動及び作業機駆動に好適な作業車両の油圧回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、第１発明は、作業車両の油圧回路において、作業機アクチュエータと、冷却ファン駆動用アクチュエータと、前記作業機アクチュエータ及び前記冷却ファン駆動用アクチュエータの両方へ圧油を供給する共通の可変容量型油圧ポンプと、前記作業機アクチュエータへの圧油の流量及び前記冷却ファン駆動用アクチュエータへの圧油の流量を制御する制御装置とを備える構成としている。
【０００９】
第２発明は、第１発明において、前記可変容量型油圧ポンプの最大吐出量が、作業機駆動に必要な最大流量と冷却ファン駆動に必要な最大流量とを加算した流量よりも少ないものであり、
前記制御装置はさらに、前記油圧ポンプの吐出量が作業機駆動に必要な流量と冷却ファン駆動に必要な流量とを加算した流量よりも不足する場合には、作業機に必要な流量を優先的に供給し、残りの流量を冷却ファン駆動に供給するように圧油の流量制御をおこなうものである。
【発明の効果】
【００１０】
第１発明によると、作業機アクチュエータと冷却ファン駆動用アクチュエータへ圧油を供給するポンプを共通のものとすることにより、ポンプ数を減らすことができる。また、このポンプを可変容量型とし、作業機アクチュエータへの圧油の流量と冷却ファン駆動用アクチュエータへの圧油の流量とを制御する制御装置を有することにより、ポンプからは常に必要な流量のみが吐出されるので、効率を向上できる。
【００１１】
第２発明によると、可変容量型油圧ポンプを、従来の作業機駆動に必要な最大流量と冷却ファン駆動に必要な最大流量とを単に加算した最大吐出量を有するものよりも小型化することができ、製作コストを低減できる。また、油圧ポンプの吐出量が作業機駆動に必要な流量と冷却ファン駆動に必要な流量とを加算した流量よりも不足する場合には、作業機に必要な流量を優先的に供給し、残りの流量を冷却ファン駆動に供給するため、作業機の作業能率を低下させずに作業できる。従って、特にブルドーザ等のように作業機操作時間が少ない作業車両では、冷却ファンの冷却能力を大きく低下させることがないため、特に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る作業車両の油圧回路の実施形態について図面を参照して説明する。尚、以下では、本発明の適用機例としてブルドーザを取り挙げて説明する。
【００１３】
図２及び図３に示すように、本発明が適用されるブルドーザ１は、車体フレーム２の下部に左右１対のクローラ式走行装置３，３を備え、車体フレーム２の後側上部に運転室４を備えている。エンジン１９と、ラジエータ及びオイルクーラ等の冷却装置１７とは前記車体フレーム２の内側前部に設けられており、冷却装置１７の冷却風の風下側近傍には冷却ファン１８が設けられている。冷却ファン１８は油圧モータ１０で回転駆動される。また、上面視Ｕ字型の作業機支持フレーム６は、その開口側を車両後方へ向け、該開口側の端部が車体フレーム２の左右側部に上下揺動自在に取り付けられている。そしてブレード５は、この作業機支持フレーム６の、車両前方を向いて左寄り前部に形成された前方突出部６ｅの前端部に、自在連結部６ａを介して上下方向軸回りに前後傾動（以下、アングルという。）自在に、及び前後方向軸回りに左右傾動（以下、チルトという。）自在に装着されている。
【００１４】
左右１対のリフトシリンダ７，７は、それぞれ作業機支持フレーム６の開口側の左右上面部と車体フレーム２の左右側面部との間に取り付けられ、作業機支持フレーム６を昇降駆動するものである。また、ブレード５をアングル駆動するアングルシリンダ８は、作業機支持フレーム６の前記前方突出部６ｅとブレード５の背面の右側端部との間に取り付けられている。また、作業機支持フレーム６の前記前方突出部６ｅの上部に設けられたブラケット６ｂと、ブレード５とは、前記自在連結部６ａの上方に位置する自在連結部６ｄを介してリンク６ｃで連結されている。ブレード５をチルト駆動するチルトシリンダ９は、前記リンク６ｃの一端部と作業機支持フレーム６の開口側左部との間に取り付けられている。
【００１５】
図１は、実施形態に係るブルドーザの油圧回路のブロック図である。冷却ファン駆動用アクチュエータである前記油圧モータ１０は、方向切換弁１３によってその圧油の流量及び方向を制御されている。また、同様に、前記リフトシリンダ７，７、チルトシリンダ９及びアングルシリンダ８の各作業機アクチュエータは、その圧油の流量及び方向をそれぞれ方向切換弁１４，１５，１６によって制御されている。これらの方向切換弁１３，１４，１５，１６は、パイロット操作式の方向切換弁で構成されている。
【００１６】
電磁式パイロット操作弁２１ａ，２１ｂは、そのソレノイド部にコントローラ２０からの制御信号を入力し、該制御信号の大きさに応じたパイロット圧を出力するものである。電磁式パイロット操作弁２１ａ，２１ｂの出力パイロット圧は、パイロット管路３１ａ，３１ｂを介して前記方向切換弁１３のパイロット操作部に入力されている。また、パイロット操作弁２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂは、それぞれリフト操作レバー４１、チルト操作レバー４２及びアングル操作レバー４３の操作量に応じたパイロット圧を出力するものであり、それぞれパイロット管路３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂを介して方向切換弁１４，１５，１６のパイロット操作部に接続されている。
【００１７】
また、前記パイロット管路３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂには、パイロット圧を検出する圧力センサ２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂがそれぞれ設けられており、これらの圧力センサ２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂの検出信号はそれぞれリフト操作レバー４１、チルト操作レバー４２及びアングル操作レバー４３の操作量信号としてコントローラ２０に入力されている。
【００１８】
エンジン１９（図２参照）で回転駆動される可変容量型の油圧ポンプ１１の制御回路は、油圧ポンプ１１の斜板角（吐出量に対応する。）が、各方向切換弁１３，１４，１５，１６の開口量（すなわち要求流量）に応じて制御される、所謂ロードセンシング回路となっている（但し、図１のブロック図にはそのロードセンシング回路の詳細図示を省いている。）。つまり、ポンプ吐出圧と負荷圧との差圧（各方向切換弁１３，１４，１５，１６の前後の差圧）が、負荷圧に関係なく同一になるように油圧ポンプ１１の斜板角を調整する斜板駆動シリンダ１２ａを制御している。各方向切換弁１３，１４，１５，１６の開口量が小さければ、同一の差圧を発生させるのに少ない流量しか必要とせず、逆に開口量が大きければ、同一の差圧を発生させるのに大流量を必要とする。したがって、上記ロードセンシング回路により、油圧ポンプ１１の斜板角は、常に各方向切換弁１３，１４，１５，１６の開口量に応じた流量を吐出するように自動的に調整されることとなる。なお、ロードセンシングによる油圧ポンプ１１の斜板角の制御は、油圧サーボ、電気サーボ、電気−油圧サーボなどの方法を用いることができるが、これらの技術は公知であるので、詳しい説明は省略する。ここでは、油圧回路を制御するための上記油圧サーボ、電気サーボ、電気−油圧サーボなどの各構成油圧機器及びコントローラ２０を含めた全体を制御装置５０と呼ぶ。
【００１９】
また油圧ポンプ１１は、その最大吐出量Ｑmax が、作業機駆動に必要な最大流量ＱＷmax （リフト操作レバー４１、チルト操作レバー４２及びアングル操作レバー４３の各操作量が全て最大のときの流量）と冷却ファンを最大回転数で駆動するときに必要な最大流量ＱＦmax
とを単に加算した吐出量よりも小さいものが用いられている。すなわち、最大吐出量Ｑmax は、例えば次式「Ｑmax ＝ＱＷmax ＋ＱＦmax ×α、但しα＝０．２〜０．５」を満たすように選定される。
【００２０】
コントローラ２０は、例えばマイクロコンピュータ等の演算装置から構成されており、前記圧力センサ２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂの検出信号、すなわちリフト操作レバー４１、チルト操作レバー４２及びアングル操作レバー４３の操作量に基づき、リフトシリンダ７，７、チルトシリンダ９及びアングルシリンダ８の各作業機アクチュエータへの供給流量を求め、作業機駆動に要する全流量（以下、作業機流量と言う。）ＱＷを演算によって求める。なお、コントローラ２０は、その記憶装置内に、圧力センサ２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂの検出圧力値とリフトシリンダ７，７、チルトシリンダ９及びアングルシリンダ８への供給流量との対応を表すデータテーブル、又は演算式を記憶している。
【００２１】
また、コントローラ２０は、エンジン水温センサ３６、作動油温センサ３７及びエンジン回転数センサ３８でそれぞれ検出したエンジン水温、作動油温及びエンジン回転数を入力し、これらの入力値に応じてエンジン水温、作動油温が許容値以下になるように冷却ファン１８の目標回転数を演算により求め、該目標回転数に相当する油圧モータ１０への流量（以下、ファン流量と言う。）ＱＦを求める。そして、求めた前記作業機流量ＱＷおよびファン流量ＱＦの合計流量と、予め設定されている油圧ポンプ１１の最大吐出量Ｑmax とを比較演算し、その比較結果に基づいて次のように電磁式パイロット操作弁２１ａ，２１ｂに制御信号を出力して、方向切換弁１３の開口量つまりファン流量を制御している。
【００２２】
（１）ＱＷ＋ＱＦ≦Ｑmax のとき
コントローラ２０は、前記求めたファン流量ＱＦを油圧モータ１０に供給するように、電磁式パイロット操作弁２１ａ，２１ｂを介して方向切換弁１３の開口量を制御する。
（２）ＱＷ＋ＱＦ＞Ｑmax のとき、
コントローラ２０は、前記作業機流量ＱＷとファン流量ＱＦとの合計流量が可変容量型油圧ポンプ１１の最大吐出量Ｑmax よりも大きい、すなわちポンプ吐出量が不足しているときには、ファン流量として「Ｑmax −ＱＷ」を演算により求め、この「Ｑmax −ＱＷ」に等しい流量を油圧モータ１０に供給するように、電磁式パイロット操作弁２１ａ，２１ｂを介して方向切換弁１３の開口量を制御する。これにより、作業機流量ＱＷの供給が優先され、冷却ファン１８は必要ファン流量ＱＦよりも少ない流量「Ｑmax
−ＱＷ」に対応する回転数で回転することになる。
【００２３】
なお、上記（１）（２）のいずれの場合でも、作業機アクチュエータ駆動用の方向切換弁１４，１５，１６の開口量は前述のロードセンシング回路によってそれぞれパイロット操作弁２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂの操作パイロット圧に応じて自動的に調整されているため、作業機へは常に前記作業機流量ＱＷが供給される。
【００２４】
上記実施形態によると、作業機アクチュエータに供給する圧油と冷却ファン駆動用アクチュエータに供給する圧油とを両者共通の可変容量型油圧ポンプ１１で吐出しているので、油圧ポンプの個数が少なくなる。可変容量型油圧ポンプ１１の吐出量は、冷却ファン駆動用及び作業機駆動用の方向切換弁１３，１４，１５，１６の開口量に応じた流量を吐出するように自動的に制御されている。これにより、作業機が操作されてないときには、可変容量型油圧ポンプ１１の吐出量はファン流量のみになり、よって損失を非常に小さくすることができ、効率を向上できる。
【００２５】
そして、コントローラ２０は、可変容量型油圧ポンプ１１の最大吐出量Ｑmax が作業機流量ＱＷとファン流量ＱＦとの合計流量よりも不足しているときには、作業機流量ＱＷの供給を優先し、冷却ファン駆動用の方向切換弁１３の開口量を制御してファン流量が「Ｑmax
−ＱＷ」になるようにしている。これによって、作業機駆動が優先され、冷却ファン１８の回転数は減少するが、特にブルドーザの場合は押土作業やレベリング作業が主であるから、作業機の作動時間が短く、全体的に走行が主に行われるため、一時的に冷却ファン駆動用の流量を減少させても全体的な冷却能力への影響は小さい。可変容量型油圧ポンプ１１は、その最大吐出量Ｑmax が、作業機駆動に必要な最大流量ＱＷmax と冷却ファン１８を最大回転数で駆動するときに必要な最大流量ＱＦmax とを単に加算した吐出量よりも小さいものとしているため、小型の油圧ポンプを用いることができる。
【００２６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であり、これらの実施形態のみに発明の範囲を限定する趣旨ではない。従って、本発明は、その要旨を逸脱することなく、他の様々な形態で実施することは可能である。
【００２７】
例えば、作業機操作レバー４１，４２，４３でパイロット操作弁を操作する構成の油圧回路例で説明したが、これに限らず、作業機操作レバーは電気式レバーで構成し、このレバーの操作量信号をコントローラ２０に入力し、コントローラ２０が操作量信号に応じて電磁式パイロット操作弁に指令を出力して作業機駆動用方向切換弁を制御する構成の回路であっても、本発明を適用可能である。
また、作業機流量ＱＷは、各作業機操作のパイロット圧に基づき演算により求められているが、各作業機操作レバー４１，４２，４３（上記電気式レバーの場合も含む。）の操作ストロークに基づき演算により求めるようにしてもよい。
【００２８】
さらに、油圧ポンプ１１はエンジンで回転駆動されるものに限らず、電動機で回転駆動される構成であっても構わない。
また、本発明は、ブルドーザに限らず、ホイルローダ、その他の作業車両にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態に係る油圧回路のブロック図である。
【図２】本発明が適用されるブルドーザの側面図である。
【図３】本発明が適用されるブルドーザの平面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…ブルドーザ、３…クローラ式走行装置、５…ブレード、６…作業機支持フレーム、７…リフトシリンダ、８…アングルシリンダ、９…チルトシリンダ、１０…油圧モータ（冷却ファン駆動用アクチュエータ）、１１…油圧ポンプ、１３，１４，１５，１６…方向切換弁、１７…冷却装置、１８…冷却ファン、２０…コントローラ、２１ａ，２１ｂ…電磁式パイロット操作弁、２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ…パイロット操作弁、２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ…圧力センサ、５０…制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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