(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油槽からの油がアクチュエータに供給され、このアクチュエータからの戻り油が戻り油路を経由して油槽に戻されるアクチュエータの駆動系回路を備える機械の油圧回路において、
前記アクチュエータの駆動系回路とは別にオイル冷却用のファン駆動回路を設け、このファン駆動回路の戻り油路中にオイルクーラーを設けるとともに、このオイルクーラーの上流側に気泡除去手段を設けることを特徴とする油圧回路における作動油の気泡除去回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧駆動式のアクチュエータを備える機械の油圧回路に関するもので、その作動油の気泡除去を合理的に行い得る油圧回路における作動油の気泡除去回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、油圧ショベルなどの建設機械においては、アクチュエータを油圧により駆動するようにされており、その油圧駆動用の油圧装置が機体の一部に搭載されている。最近では、環境改善などのために、機械の運転時における騒音の発生を少なくすることや消費エネルギーの削減など、この種の作業機について改善するようになりつつある。このようなことから、機体に搭載される駆動機器の騒音の発生を抑える技術が必要となり、それに加えて消費エネルギーの削減を図る必要上、油圧駆動部に関しても小型化することやエネルギーロスの改善などが必要となり、定置式の一般産業機械に比べて無理な駆動を強いられるこの種建設機械における油圧駆動装置にあってもその見直しが要求されている。
【０００３】
前記のような観点から油圧駆動装置における油圧回路上において、改善する一環として作動油中に混在する気泡を除去することにより、油圧回路の効率向上およびヒートバランス改善を図れることが知られている。このような作動油中に気泡が混在する原因としては、運転初期の作動油中に混入するエアのほかに、急激な駆動条件の変動に伴ない給油タンクの液面変動に際してポンプへのサクション部でエアが引き込まれて作動油中に混入されるものと考えられる。原因はともあれ、一旦作動油中に混入した気泡は容易に排除することが困難である。このような作動油に混入した気泡を除去する先行技術としては、油圧ポンプから油圧アクチュエータに供給される作動油の制御切換えをするため作動油油路に配した作動油制御バルブからの戻り油路に気泡除去手段を設けることが特開平９−６０６０９号公報によって知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記公報記載の先行技術においては、アクチュエータからの作動油の戻り油路に気泡除去手段を設ける構成とされているが、このような方式を採用すると常に多量の作動油を取扱うことになり、しかもそのアクチュエータからの作動油の戻り量は運転されるアクチュエータの作動状態が一定でない場合、言い換えると運転状態において作動油の戻りが常時変動する場合では、それに伴い気泡除去手段の作動が安定せず十分な気泡除去が行えないという問題がある。また、取扱油量が多くなるので大きな気泡除去器（気泡除去手段）を必要とし、設置スペースを多く要するという問題点もある。また、設置スペースを少なくするために気泡除去器を小型化すると取扱う油量が多い状態では流速が増大して、それに伴ない管路での圧力損失が増加するという問題が生じる。
【０００５】
本発明では、このような問題点を解消するとともに、作動油中に混在する気泡の除去処理を、アクチュエータを直接操作する制御回路とは別に、作動油を冷却する冷却用ファン駆動回路に気泡除去手段を設けて、気泡の除去を効率よく行わせて、油圧駆動装置を機能的に合理化する油圧回路における作動油の気泡除去回路を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述された目的を達成するために、本発明による油圧回路における作動油の気泡除去回路は、
油槽からの油がアクチュエータに供給され、このアクチュエータからの戻り油が戻り油路を経由して油槽に戻されるアクチュエータの駆動系回路を備える機械の油圧回路において、
前記アクチュエータの駆動系回路とは別にオイル冷却用のファン駆動回路を設け、このファン駆動回路の戻り油路中にオイルクーラーを設けるとともに、このオイルクーラーの上流側に気泡除去手段を設けることを特徴とするものである。
【０００７】
こうすることにより、ファン駆動用ポンプによるオイル冷却用のファン駆動モータへの供給流量は駆動系における供給量に比べて少ないので、単位時間当たりの気泡除去処理量は少ないが定流量の油を流せるので気泡除去処理が確実に効率よく行えるとともに、気泡除去用の定流量ポンプを必要としないという効果を奏するのである。
【０００８】
また、前記気泡除去手段は、ファン駆動モ−タの戻り油路中に設けられるオイルクーラーの上流側に設けられているので、ファン駆動モータから吐出された油を油槽に戻す油路中でファンによって冷却される油が、気泡除去手段により油中に混在する気泡を除去された後冷却されることになるので、気泡を除去された分、効率よく冷却することができるという効果を奏するのである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による油圧回路における作動油の気泡除去回路の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
図１に本発明に係る油圧回路における作動油の気泡除去回路の実施例が示されている。この実施例において示される油圧回路は、車載型の油圧装置に係り、油圧ショベルのような建設機械の作動部として作業機を直線的に駆動操作する一個の作業機シリンダ４と旋回または走行を行う一個以上のモータ６とが制御されるものである。なお、本発明としては、各種産業機械における作業機部分が油圧駆動式のものにおいて適用できる。
【００１２】
この油圧回路にては、前記作業機シリンダ４と前記モータ６の各作動を制御する方向切替弁５並びに方向切替弁５′に対する油槽２からメインポンプ１による給油（給油路３，３′）について、従来のものと同様であるが、それらアクチュエータ（作業機シリンダ４、モータ６）からの戻り油路７に対してオイル冷却用のファン駆動回路１０が別個に設けられている。
【００１３】
このオイル冷却用のファン駆動回路１０には、定流量のファン駆動用ポンプ１１が配置され、このファン駆動用ポンプ１１によって油槽２にアクチュエータから戻された油をオイル冷却用ファン１２の駆動モータ（油圧モータ）１３に供給するようにされている。そして、その駆動モータ１３の戻り油路１４中には、オイルクーラー１５およびフィルター１６が設けられ、そのオイルクーラー１５は前記オイル冷却用ファン１２によって冷却されるように関係付けられている。なお、その駆動モータ１３の戻り油路１４はメインポンプ１の吸込み側に接続されている。なお、図中符号１７はエンジンのラジエータ、１８はファン駆動回路の電磁切替弁、１９は駆動モータ１３のバイパス油路、１５ａはオイルクーラーのチェック弁、１６ａはフィルターのバイパスチェック弁である。４０は冷却用ファン１２の制御機構で、油槽２に付設の温度センサ４２の信号またはラジエータ１７に付設のセンサ４１による温度信号を受けてファン駆動回路の電磁切替弁１８をファン駆動モータ１３のバイパス油路１９に切換えたり、ファン駆動モータ１３に流れる油量を調整し、油温によりオイル冷却用ファン１２の回転数を変化させるなどの制御を行わせるようにされている。
【００１４】
前記駆動モータ１３の戻り油路１４に設けられるオイルクーラー１５の上流側には気泡除去手段３０が設けられ、オイルクーラー１５に送り込まれる油に混在する気泡を除去処理するようになされている。
【００１５】
前記気泡除去手段３０としては、例えば、図２の気泡除去器の一実施例図における断面図（ａ）、および（ｂ）要部平断面図にて示されるように、公知の旋回分離型の気泡除去器が用いられる。この気泡除去器（気泡除去手段）３０は、閉鎖された円筒体３１の一端部（図上底部、以下図に従いその位置を説明する）に形成される狭い環状部３３に対して流入口３２から油が円筒体３１の内部へ円周方向に送り込まれて、旋回流となって円筒体３１の上端部中央に設けられた流出口３４から送り出される間に遠心力で気液分離される構造になっている。なお、円筒体３１の内部には中心部に多数の孔を有して頂端を閉じた管３５が立設され、この管３５の下端が排気口３６とされ、この排気口３６から排気管路２１を通って油槽２上部に送り出され排気されるようにされ、前記円筒体３１内の管３５の周囲には円筒体３１内で円錐状の多孔板にてなる分離板３７が設けられて、油の旋回エネルギーの減衰を抑えるように対応し、結果として油内の気泡分離を容易にしている。
【００１６】
このような気泡除去器３０（気泡除去手段）を配されるオイル冷却用のファン駆動回路１０では、気泡を除去された油がオイルクーラー１５によって冷却されてメインポンプ１の吸込み管路２２に接続されて、油槽２から吸引される油に混じってアクチュエータへ供給される。なお、前記気泡除去器３０の油流出口３４には吐出量を規定する調節弁２３が、排気口３６に繋がる排気管路２１には排気圧を設定する調整弁２４が、それぞれ設けられ、気泡除去器３０内の条件を最適にする設定ができるようにされている。
【００１７】
このように構成されることにより、アクチュエータの駆動油圧制御回路（油圧回路）における作動油を冷却するにあたり、その作動油の冷却手段（オイルクーラー１５）を作動油の駆動系から一部を別回路に分岐して構成されるオイル冷却用のファン駆動回路１０において、その油をファン駆動用ポンプ１１にて油圧駆動のファン駆動モータ１３を作動させ、オイルクーラー１５の冷却用とすることにより、ファン駆動モータ１３に流入する油量を調節でき、オイル冷却用ファン１２の回転数を油温によって変化させることができるので、無駄なファン回転をなくすることができ、従来のエンジン駆動による冷却ファンを回転させてオイルクーラーの冷却を行っていた装置に比べて、騒音の発生を著しく削減することができるのである。そして、その冷却用のファン駆動モータ１３の戻り油路１４中にオイルクーラー１５を配置するとともに、そのオイルクーラー１５の上流側に気泡除去器３０を配することで、ファン駆動モータ１３から吐出される油をメインポンプ１の吸込み側へ戻す途中において、油中に混在する気泡を除去してからオイルクーラー１５により冷却されるので、効率よく冷却され、気泡が除去されかつ油温を冷却された油がメインポンプ１の吸込み管路２２に送られるのである。
【００１８】
また、気泡除去器３０をファン駆動回路１０のファン駆動モータ１３の戻り油路１４に配置することで、油量の変動が激しい駆動系と別の回路に設けられることにより、常に一定量の油が回路を流れる中で油に混在している気泡の除去処理を行わせるので、最適な設定にしておけば、一度に多量な油の処理はできないが、継続的に処理されて気液分離の操作は効率よく行われることになり、一般的に油中に含まれる気泡の除去の困難さが著しく改善されてより有効に処理できるのである。
【００１９】
しかも、前述のように、このファン駆動回路１０にあっては、気泡除去器３０によって気泡を除去処理された油が隣接するオイルクーラー１５内を通って送り出されるようにされるので、気泡を含まない、もしくは気泡の混在量が非常に少ない油をオイルクーラー１５によって冷却することができるので、従来の気泡混在の油より冷却効率が著しく向上して油温の上昇を低減できる効果がより高められる。また、オイルクーラーの小型化も可能になる。
【００２０】
こうして、アクチュエータの駆動とは直接係わりなく戻り油の一部を油槽２から取出してファン駆動を行わせた作動油の戻り油にて気泡の除去と冷却を継続的に一定状態で行えるようにすることで、従来運転上障害となっている気泡の混在並びに油温上昇の問題を合理的に解消させることにより、油槽２の容量を小さくすることが可能になる。それによって油圧装置の小型化を図ることができ、小スペースにすることで、例えばこの油圧装置の周囲を遮音材で囲んで防音し、ポンプなどの駆動による騒音の発生を遮断し、また、冷却ファンの駆動部における騒音の発生も油圧化によって削減するなど、環境改善を図ることができる効果がえられるのである。
【００２１】
次に、図３以下図７にそれぞれ示されるのは、油圧回路における作動油の気泡除去回路における他の応用実施例図である。この図３に示される実施例のものは、基本的に前記実施例とほぼ同じであり、前記実施例におけるラジエータ１７を備えていない装置である。したがって、前記第一の実施例と同一の部分について、特に説明を要しないのでその説明を省略し、同一の符号を付しておくにとどめる（以下の実施例において同様）。
【００２２】
図４に示されるのは、さらに他の実施例であり、この実施例では、前記第一の実施例と基本的にはほぼ同じであって、ファン駆動モータ１３の戻り油路１４における気泡除去器３０の設置部にバイパス路１４ａとチェック弁１４ｂを設けたものである。この実施例の場合、気泡除去器３０における流動抵抗が増大するか作動不能になったとき、チェック弁１４ｂが作動してバイパス路１４ａを通じて一部の戻り油をオイルクーラー１５に流して冷却ファン１２を停止させることなく運転できるようにされている。この場合、気泡除去処理のみ作動しない。
【００２３】
図５に示される他の実施例は、前記第一の実施例と基本的にほぼ同じであって、ファン駆動モータ１３の戻り油路１４におけるフィルター１６が設けられてないものである。図６に示される他の実施例は、前記第一の実施例におけるファン駆動回路１０における戻り油路１４がアクチュエータへの給油を行うメインポンプ１の吸込み管路２２に接続されず、油槽２に戻り油を返すようにされたものであり、フィルター１６が省略されている。
【００２４】
図７に示される実施例は、前記第一の実施例におけるファン駆動回路１０における戻り油路１４が、アクチュエータの戻り油路７と合流して、油槽２に戻されるようにされたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明に係る油圧回路における作動油の気泡除去回路の実施例図である。
【図２】  図２は、気泡除去器の一実施例図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は要部平断面図である。
【図３】  図３は、油圧回路における作動油の気泡除去回路の他の応用実施例図である。
【図４】  図４は、他の応用実施例図である。
【図５】  図５は、他の応用実施例図である。
【図６】  図６は、他の応用実施例図である。
【図７】  図７は、他の応用実施例図である。
【符号の説明】
１      メインポンプ
２      油槽
４      作業機シリンダ
６      モータ
７      アクチュエータの戻り油路
１０    ファン駆動回路
１１    ファン駆動用ポンプ
１２    オイル冷却用ファン
１３    ファン駆動モータ
１４    戻り油路
１５    オイルクーラー
１６    フィルター
１７    ラジエータ
１８    電磁切替弁
１９    バイパス路
２１    排気管路
２２    メインポンプの吸込み管路
２３    調節弁
２４    調整弁
３０    気泡除去器
３１    円筒体
３２    流入口
３４    流出口
３６    排気口
３７    分離板
４０    制御機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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