(57)【要約】      （修正有）【課題】一部の油圧モータが故障しても他の油圧モータの過回転を防止できる新規な油圧モータの過回転防止装置の提供。【解決手段】１つの容量可変型の油圧ポンプ２０から送られる圧油によって回転駆動する複数の油圧モータ５０の過回転を防止する装置であって、油圧モータ５０に供給される圧油の圧力が油圧ポンプ２０の定常回転駆動時の圧力よりも高くなったときに油圧ポンプ２０からの圧油の吐出流量を減じるように制御するコントローラ８０を備える。これによって、いずれか一部の油圧モータ５０が故障した場合には、その分の圧油の吐出流量が減るため、他の油圧モータ５０の過回転を防止できる。【選択図】図１
2013194588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの容量可変型の油圧ポンプから送られる圧油によって回転駆動する複数の油圧モータの過回転を防止する装置であって、
前記油圧モータに供給される圧油の圧力を検出する油圧センサーと、当該油圧センサーで検出された油圧が前記油圧モータの定常回転駆動時の圧力よりも高くなったときに前記油圧ポンプからの圧油の吐出流量を減じるように制御するコントローラと、を備えたことを特徴とする油圧モータの過回転防止装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記油圧ポンプからの圧油の吐出流量を減じるように制御した後の油圧が前記油圧モータの定常回転駆動時の圧力とほぼ同等となったときに、その圧油の吐出流量を前記油圧ポンプの最大流量に設定することを特徴とする請求項１に記載の油圧モータの過回転防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型作業機械のラジエータやオイルクーラなどの熱交換器を複数の冷却ファンで冷却するための冷却システムに係り、特に各々の冷却ファンを駆動するための油圧モータの過回転を防止する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉱山の露天掘り作業などに用いられる超大型作業機械には、相応の大型ディーゼルエンジンが搭載されていることから、そのエンジンを冷却するためのラジエータやオイルクーラなどの熱交換器も大型（大面積）のものが搭載されている。このような大型の熱交換器の場合、１つの冷却ファンではその全体を十分に冷却できないため、例えば、以下の特許文献１などのように１つの熱交換器に対して複数（２〜４個）の冷却ファンを並べて配置することで対応している。
【０００３】
このように大型の熱交換器（ラジエータ）では、図４に示すように、油圧モータＭによって回転駆動する複数の冷却ファン（図の例では４つ）Ｆ、Ｆ、Ｆ、Ｆを並列に配置し、エンジンＥによって作動する１つの油圧ポンプＰからの圧油を油圧モータＭに送り、各々の冷却ファンＦ、Ｆ、Ｆ、Ｆを独立して回転駆動することで全体を効率良く冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７３２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このように複数の冷却ファンＦ、Ｆ、Ｆ、Ｆを並列に配置して熱交換器を冷却する構成では、その一部の油圧モータＭが故障して圧油の流れが停止した場合には、その分だけ他の油圧モータＭへの圧油の流量が増えてしまう。その結果、他の健全な油圧モータＭの回転数が一気に上昇して定常時よりも過回転状態となり、破損や寿命低下を招くおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの課題を解決するために案出されたものであり、その目的は、一部の油圧モータが故障しても他の油圧モータの過回転を防止できる新規な油圧モータの過回転防止装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために第１の発明は、１つの容量可変型の油圧ポンプから送られる圧油によって回転駆動する複数の油圧モータの過回転を防止する装置であって、前記油圧モータに供給される圧油の圧力を検出する油圧センサーと、当該油圧センサーで検出された油圧が前記油圧モータの定常回転駆動時の圧力よりも高くなったときに前記油圧ポンプからの圧油の吐出流量を減じるように制御するコントローラと、を備えたことを特徴とする油圧モータの過回転防止装置である。
【０００８】
このような構成によれば、油圧センサーで検出された油圧が油圧モータの定常回転駆動時の圧力よりも高くなったときに油圧ポンプからの圧油の吐出流量を減じるように制御するため、一部の油圧モータが故障しても他の油圧モータへの圧油の流量が増大することがなくなり、他の健全な油圧モータの過回転を確実に防止できる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記コントローラは、前記油圧ポンプからの圧油の吐出流量を減じるように制御した後の油圧が前記油圧モータの定常回転駆動時の圧力とほぼ同等となったときに、その圧油の吐出流量を前記油圧ポンプの最大流量に設定することを特徴とする油圧モータの過回転防止装置である。
【００１０】
このような構成によれば、次の運転再開時に同様な制御をする必要がなくなるため、一時的であっても他の油圧モータの圧油の供給量が増大することがなくなり、他の健全な油圧モータの過回転をさらに確実に防止できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、油圧センサーで検出された油圧が油圧モータの定常回転駆動時の圧力よりも高くなったときには、油圧ポンプからの圧油の吐出流量を減じるように制御するため、一部の油圧モータが故障しても他の油圧モータの圧油の供給量が増大することがなくなり、他の健全な油圧モータの過回転を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る油圧モータの過回転防止装置を含む冷却システムの実施の一形態（パイロット圧がかかった状態）を示す全体図である。
【図２】本発明に係る油圧モータの過回転防止方法の流れの一例を示すフローチャート図である。
【図３】本発明に係る油圧モータの過回転防止装置を含む冷却システムの実施の一形態（パイロット圧がかかっていない状態）を示す全体図である。
【図４】複数の冷却ファンを備えた構成における熱交換器の冷却系統に係る油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る油圧モータ５０の過回転防止装置を含む冷却システム１００の実施の一形態を示したものである。図において符号１０は、例えば鉱山の露天掘り作業などに用いられる超大型作業機械に搭載されるディーゼルエンジンであり、軽油などの化石燃料を燃料として作業に必要な動力を供給すると共に多量の燃焼熱を発生する。このディーゼルエンジン１０の出力軸には、油圧ポンプ２０と冷却水循環ポンプ３０とパイロットポンプ４０が接続されており、その動力によってこれらを同時に駆動するようになっている。
【００１４】
冷却水循環ポンプ３０には、冷却水循環ラインＬ２を介して熱交換器（ラジエータ）３２が接続されており、エンジン１０を冷却するための冷却水（不凍液）を冷却水循環ラインＬ２を介して熱交換器（ラジエータ）３２とエンジン１０との間で強制循環させるようになっている。また、この冷却水循環ラインＬ２のエンジン１０出口側には、サーモスタット３１が設けられており、エンジン１０から出た冷却水の温度が所定温度（例えば、５０℃）に達したときには、そのまま熱交換器（ラジエータ）３２側に冷却水を送り、反対に冷却水の温度が所定温度以下（例えば、５０℃未満）のときには、エンジン１０と冷却水循環ポンプ３０間でのみ冷却水を流すようにその流路を切り替える切替弁の機能を有している。
【００１５】
油圧ポンプ２０は、傾転制御部２１によってその吐出油量が調整される容量可変型の油圧ポンプであり、例えば、傾転制御により回転数を一定に保ったままプランジャーストロークを変化させて吐出油量を調整するコネクティングロッド式のピストン油圧ポンプなどからなっている。   
【００１６】
この油圧ポンプ２０には、圧油ラインＬ１を介して４つの油圧モータ５０，５０，５０，５０が並列に接続されている。すなわち、油圧ポンプ２０の吐出側に接続される送り側の圧油ラインＬ１は、その途中で３つに分岐しており、それぞれ順に油圧モータ５０，５０，５０，５０の圧油入口に接続されている。さらに、これらの油圧モータ５０，５０，５０，５０の圧油出口にはそれぞれ戻り側の圧油ラインＬ１が接続されており、これら圧油ラインＬ１は、互いに合流して油タンク６０側に接続されている。
【００１７】
そして、これらの油圧モータ５０，５０，５０，５０の出力軸には、それぞれ冷却ファン５１が直接または図示しないベルトなどを介して接続されており、圧油ラインＬ１から送られてくる圧油によって冷却ファン５１を回転駆動してラジエータ４０内を流れる冷却水を強制的に空冷するようになっている。また、これらの油圧モータ５０，５０，５０，５０は、いずれも仕様や負荷が同じタイプのものからなっており、同じ油量が供給される限りいずれも同じ回転数で回転駆動するようになっている。なお、ラジエータ３２は、従来と同様に図示しない矩形状のケーシング内に冷却水が流れる伝熱管を蛇行させて配置すると共に、その伝熱管に冷却フィンを設けて冷却ファン５１から送られる冷却空気との接触面積を増大させた構造となっている。
【００１８】
また、各油圧モータ５０，５０，５０，５０の出入口間には、これを迂回するバイパスラインＬ３、Ｌ４が設けられており、このバイパスラインＬ３、Ｌ４にはそれぞれチェック弁５４とリリーフ弁５３とが設けられている。チェック弁５４は、いわゆる逆止弁からなり、冷却ファン５１の回転中に何らかの原因で油圧モータ５０への圧油の供給が瞬時に絶たれた際に、回転中の冷却ファン５１の慣性によって油圧モータ５０が回転し続けることによって入口側が負圧となってキャビテーションを起こさないように、油圧モータ５０の入口側が減圧したときに作動して出口側の圧油を入口側に戻して均圧化するように機能する。
【００１９】
一方、リリーフ弁５３は、油圧モータ５０が詰まったときに作動する回路保護用の安全弁であり、何らかの原因によって油圧モータ５０の入口側の油圧が油圧モータ５０の定常駆動時の最大許容圧（例えば、２１．０ＭＰａ）に達したときに開いて油圧モータ５０の入口側の圧油を出口側にバイパスするように機能する。
【００２０】
パイロットポンプ４０は、油圧ポンプ２０や冷却水循環ポンプ３０と同様にエンジン１０の駆動力によって駆動するようになっており、油タンク６０内の作動油を吸い上げて所定のパイロット圧でパイロットラインＬ６に供給するようになっている。このパイロットラインＬ６は、ソレノイドバルブ７０を介して油圧ポンプ２０の傾転制御部２１に接続されており、傾転制御部２１に所定のパイロット圧（例えば、３．９ＭＰａ）を供給するようになっている。
【００２１】
ソレノイドバルブ７０は、コントローラ８０からの指令に従って動作する切替弁であり、パイロットポンプ４０からの傾転制御部２１へのパイロット圧を、後述するように所定の範囲で制御するようになっている。なお、このパイロットポンプ４０の吐出口近傍にも、リリーフ弁４１が設けられており、パイロットポンプ４０からのパイロット圧を所定圧（例えば、３．９ＭＰａ）に制限している。
【００２２】
コントローラ８０は、ＬＳＩなどの情報処理装置から構成されており、冷却水の温度を計測する温度センサーＳ１と、油圧モータ５０，５０，５０，５０へ送られる圧油の油圧を計測する油圧センサーＳ２と、傾転制御部２１のパイロット圧を計測するパイロット圧センサーＳ３との入力信号に基づいてソレノイドバルブ７０をコントロールして次述するような油圧ポンプ２０の油量を調整する制御を行うようになっている。
【００２３】
次に、このような構成をした冷却システムの作用および本発明に係る油圧モータ５０の過回転防止制御の一例を主に図２のフローを参照しながら説明する。図２に示すように、先ずコントローラ８０は、電源投入後、初期のシステムチェックが終了したならば、最初のステップ１００に移行して温度センサーＳ１の入力信号に基づいて冷却水の温度を計測して次のステップＳ１０２に移行する。ステップＳ１０２では、その冷却水の温度が所定の温度、例えば６０℃を超えたか否かを判断し、６０℃を超えないと判断したとき（ＮＯ）は、ステップＳ１０３に移行し、６０℃を超えたと判断したとき（ＹＥＳ）は、ステップＳ１０４に移行する。
【００２４】
ステップＳ１０３では、ソレノイドバルブ７０を制御して油圧ポンプ２０からの圧油の吐出流量を最小にしてから最初のステップＳ１００に戻る。これによって、各油圧モータ５０，５０，５０，５０への圧油の流れが最小となって各油圧モータ５０，５０，５０，５０の回転がほぼ停止するために、各々の冷却ファン５１による冷却水の過冷却を回避できる。
【００２５】
一方、ステップＳ１０４では、油圧モータ５０を定常回転数にすべく、同じくソレノイドバルブ７０を制御して油圧ポンプ２０の吐出流量を最大にしてから次のステップＳ１０６に移行する。これによって、各油圧モータ５０，５０，５０，５０への圧油の流量が最大となって各油圧モータ５０，５０，５０，５０が定常回転数で回転駆動するようになるため、冷却ファン５１によるラジエータ３２内を流れる冷却水の冷却を効果的に行うことができる。なお、冷却水の温度が例えば５０℃に達したときは、サーモスタット３１が作動して予めエンジン１０とラジエータ３２との間で冷却水が循環される。
【００２６】
ステップＳ１０６、Ｓ１０８では、油圧センサーＳ２からの入力信号に基づいて各油圧モータ５０，５０，５０，５０へ供給される圧油の油圧を監視し、その油圧が所定圧、すなわち、各油圧モータ５０，５０，５０，５０の定常回転数を維持する圧力の上限圧（例えば、２０ＭＰａ）を超えたか否かを判断する。この結果、所定圧を超えていないと判断したとき（ＮＯ）は、最初のステップＳ１００に戻って同様な処理を繰り返すが、所定圧を超えたと判断したとき（ＹＥＳ）は、次のステップＳ１１０、Ｓ１１２に移行する。
【００２７】
ステップＳ１１０、Ｓ１１２では、同じくソレノイドバルブ７０を制御して油圧ポンプ２０の吐出流量を一定量減少させ、これによって、各油圧モータ５０，５０，５０，５０へ供給される圧油の油圧が所定圧を下回ったか否かを判断する。この結果、その油圧が所定圧を下回わらないと判断したとき（ＮＯ）はステップＳ１１０に戻ってさらに圧油の流量を一定量下げるように制御するが、その油圧が所定圧を下回わったと判断したとき（ＹＥＳ）は、ステップＳ１１４に移行し、その流量を最大流量と設定して以後はその流量が最大流量になるようにソレノイドバルブ７０を制御する。
【００２８】
ここで、このソレノイドバルブ７０によるパイロット圧の制御方法としては、図１に示すようにコントローラ８０の制御信号によりスプール位置を左に移動して油圧ポンプ２０の傾転制御部２１に最大のパイロット圧（例えば、３．９ＭＰａ）をかけた状態と、図３に示すようにそのスプール位置を右側に移動して傾転制御部２１へのパイロット圧を完全に抜いた状態（０ＭＰａ：図中太線部分）を例えば数百ミリ秒程度の高速で切り替えることによって達成することができる。
【００２９】
そして、この傾転制御部２１にかかるパイロット圧は、パイロット圧センサーＳ３によって常時検出されるようになっていることから、コントローラ８０は、このパイロット圧センサーＳ３からの入力信号に基づいて傾転制御部２１にかかるパイロット圧を所定の範囲、例えば０〜３．９ＭＰａの範囲で任意に制御することが可能となる。
【００３０】
このような処理をエンジン１０が停止するまで繰り返すことによって、仮に油圧モータ５０，５０，５０，５０の何れかが不具合を起こして他の油圧モータ５０への流量が増大してもこれを直ちに減少させることが可能となる。これによって、圧油の流量増大による健全な油圧モータ５０の過回転を確実に防止することができるため、過回転による破損や寿命低下を回避することができる。
【００３１】
また、ステップＳ１１４においてポンプ吐出流量を減じるように制御した後の油圧が所定圧、すなわち油圧モータ５０の定常回転駆動時の圧力とほぼ同等となったときに、その圧油の吐出流量を油圧ポンプ２０の最大流量に設定したことから、次の運転再開時に同様な制御をする必要がなくなるため、一時的であっても他の油圧モータ５０の圧油の供給量が増大することがなくなり、他の健全な油圧モータ５０の過回転をさらに確実に防止することができる。
【００３２】
また、前述したように各油圧モータ５０，５０，５０，５０の出入口間にこれを迂回するバイパスラインＬ４を設けると共に、このバイパスラインＬ４に油圧モータ５０の油圧が定常駆動時の許容最大圧に達したときに作動するリリーフ弁５３を備えたことから、仮に油圧ポンプ２０からの圧油の吐出流量を減じる制御が十分でない場合や遅れたことによって、油圧モータ５０への油圧が定常駆動時の許容最大圧に達した場合には、このリリーフ弁５３が作動して油圧モータ５０に送られる圧油をバイパスするため、その油圧モータ５０の故障を未然に防止することも可能となる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、４つの油圧モータ５０，５０，５０，５０を並列に設けた例で説明したが、この油圧モータ５０は２つ以上であれば、いくつの場合でも同様な効果が得られることはもちろんである。また、本実施の形態では、油圧モータ５０，５０，５０，５０へ送られる圧油の油圧を計測する油圧センサーＳ２と、この油圧センサーＳ２からの入力信号に基づいてソレノイドバルブ７０を制御するコントローラ８０とによって本発明に係る油圧モータの過回転防止装置を構成している。
【符号の説明】
【００３４】
１００…油圧回路
１０…エンジン
２０…油圧ポンプ
３０…冷却水循環ポンプ
３２…熱交換器（ラジエータ）
４０…パイロットポンプ
５０…油圧モータ
５１…冷却ファン
５３…リリーフ弁
７０…ソレノイドバルブ
８０…コントローラ
Ｓ１…温度センサー
Ｓ２…油圧センサー
Ｓ３…パイロット圧センサー
Ｌ４…バイパスライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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