(57)【要約】【課題】油圧アクチュエータから油タンクへの戻り回路にオイルクーラーが配された油圧回路において、油圧アクチュエータからの戻り油の多少にかかわらず、安定した良好な冷却効果が得られるようにする。【解決手段】油タンク３からの作動油を戻り回路５に合流させてオイルクーラー６に供給する冷却用ポンプ１１と、該冷却用ポンプ１１の流量を制御する制御装置１２とを設け、作動油温が設定温度未満の場合には冷却用ポンプ１１を停止せしめる一方、作動油温が設定温度以上の場合には、オイルクーラー６の通過流量が一定になるように冷却用ポンプ１１の流量を制御する構成にした。【選択図】図２
2009168083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧アクチュエータから油タンクへの戻り回路にオイルクーラーを配してなる油圧回路において、油タンクからの作動油を前記戻り回路に合流させてオイルクーラーに供給する冷却用ポンプと、該冷却用ポンプの流量を制御する制御装置とを設けたことを特徴とする油圧回路における冷却システム。
【請求項２】
冷却用ポンプは、制御装置からの制御信号に基づいて速度制御される電動モータにより駆動されることを特徴とする請求項１に記載の油圧回路における冷却システム。
【請求項３】
制御装置は、油タンクの作動油温を検出する温度センサからの信号を入力し、作動油温が予め設定される設定温度未満の場合には、冷却用ポンプを停止させる一方、作動油温が前記設定温度以上の場合には、オイルクーラーの通過流量を一定にするべく冷却用ポンプの流量を増減制御することを特徴とする請求項１または２に記載の油圧回路における冷却システム。
【請求項４】
制御装置は、オイルクーラーの通過流量を一定にするべく冷却用ポンプの流量を増減制御するにあたり、オイルクーラーの入口側圧力を検出する圧力センサからの信号を入力し、オイルクーラーの入口側圧力が予め設定されるオイルクーラー入口側設定圧になるように冷却用ポンプの流量を制御することを特徴とする請求項３に記載の油圧回路における冷却システム。
【請求項５】
戻り回路は、該戻り回路の油をオイルクーラーを通過することなく油タンクに流すバイパス油路と、戻り回路の圧力が予め設定されるバイパス設定圧以上のときに前記バイパス油路を開くバイパスバルブとを備える一方、オイルクーラー入口側設定圧は、前記バイパスバルブが開かない範囲でオイルクーラーの通過流量を最大にする圧力に設定されることを特徴とする請求項４に記載の油圧回路における冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の作業機械の油圧回路における冷却システムの技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、油圧ショベル等の作業機械の油圧回路においては、作動油の温度上昇によるキャビテ−ションの発生や作動油の早期劣化を防止するべく、作動油を冷却するためのオイルクーラーが設けられるが、該オイルクーラーは、通常、油圧シリンダや油圧モータ等の油圧アクチュエータから油タンクへの戻り回路に配されている。しかるに、この様に戻り回路にオイルクーラーが配されているものでは、油圧アクチュエータの停止時或いは微操作時に油圧アクチュエータからの戻り油が減少するため、オイルクーラーの通過流量が減少して、所期の冷却効果を得られない場合がある。
そこで、油圧アクチュエータの停止時に油圧ポンプの吐出圧油をアンロード状態で流すアンロード回路を備えたものにおいて、該アンロード回路の下流側にオイルクーラーを配すると共に、アンロード回路の流量を作動油温に対応して増減調整することで、油圧アクチュエータの停止時においてもオイルクーラーの通過流量を増減させることができるように構成したもの（例えば、特許文献１参照。）や、戻り回路とは別個にオイルクーラー回路を設け、該オイルクーラー回路に、定流量ポンプにて定量の作動油を流動させるように構成したもの（例えば、特許文献２参照。）が提唱されている。
【特許文献１】特開２００３−２６９４０１号公報
【特許文献２】特許第３７８４５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかるに、前記特許文献１のものは、油圧ポンプがアンロード状態のときにアンロード回路の流量を作動油温に対応して増減調整することでオイルクーラーの通過流量を増減せしめるものであるから、油圧ポンプがアンロード状態のとき、つまり油圧アクチュエータの停止時にしか実行できず、このため、例えば油圧アクチュエータが微操作されていて戻り油が少ないような場合には、作動油温が高くてもオイルクーラーの通過流量を多くすることができないことになって、冷却が促進されないという問題がある。
一方、特許文献２のものは、戻り回路にオイルクーラーが配されていないから、油圧アクチュエータからの高温の戻り油が直接オイルクーラーで冷却されないことになって、冷却効率に劣る許りか、定流量ポンプは、戻り油の増減や作動油温の高低にかかわらず常に一定流量をオイルクーラーに供給するため、冷却を要しないのに定流量ポンプから無駄な流量がオイルクーラーに供給される場合があって、省エネルギー化に反するという問題もあり、これらに本発明が解決しようとする課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、油圧アクチュエータから油タンクへの戻り回路にオイルクーラーを配してなる油圧回路において、油タンクからの作動油を前記戻り回路に合流させてオイルクーラーに供給する冷却用ポンプと、該冷却用ポンプの流量を制御する制御装置とを設けたことを特徴とする油圧回路における冷却システムである。
請求項２の発明は、冷却用ポンプは、制御装置からの制御信号に基づいて速度制御される電動モータにより駆動されることを特徴とする請求項１に記載の油圧回路における冷却システムである。
請求項３の発明は、制御装置は、油タンクの作動油温を検出する温度センサからの信号を入力し、作動油温が予め設定される設定温度未満の場合には、冷却用ポンプを停止させる一方、作動油温が前記設定温度以上の場合には、オイルクーラーの通過流量を一定にするべく冷却用ポンプの流量を増減制御することを特徴とする請求項１または２に記載の油圧回路における冷却システムである。
請求項４の発明は、制御装置は、オイルクーラーの通過流量を一定にするべく冷却用ポンプの流量を増減制御するにあたり、オイルクーラーの入口側圧力を検出する圧力センサからの信号を入力し、オイルクーラーの入口側圧力が予め設定されるオイルクーラー入口側設定圧になるように冷却用ポンプの流量を制御することを特徴とする請求項３に記載の油圧回路における冷却システムである。
請求項５の発明は、戻り回路は、該戻り回路の油をオイルクーラーを通過することなく油タンクに流すバイパス油路と、戻り回路の圧力が予め設定されるバイパス設定圧以上のときに前記バイパス油路を開くバイパスバルブとを備える一方、オイルクーラー入口側設定圧は、前記バイパスバルブが開かない範囲でオイルクーラーの通過流量を最大にする圧力に設定されることを特徴とする請求項４に記載の油圧回路における冷却システムである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１の発明とすることにより、冷却用ポンプによって油タンクからオイルクーラーに供給される作動油の流量を、油圧アクチュエータからの戻り油の流量や作動油温に応じて制御することで、オイルクーラーの通過流量を、安定した良好な冷却効果が得られるように制御できることになり、而して、効率の良い冷却を行なえると共に、冷却用ポンプからオイルクーラーに無駄な流量を供給することも回避できて、省エネルギー化に寄与できる。さらに、効率の良い冷却を行えることで、オイルクーラーの小型化、或いはオイルクーラーに冷却風を供給するファンの小型化が図れ、コストダウンや騒音低減にも貢献できる。
請求項２の発明とすることにより、冷却用ポンプの流量制御を、簡単且つ精度良く行うことができる。
請求項３の発明とすることにより、作動油温が設定温度未満の場合には、油圧アクチュエータの戻り油だけがオイルクーラーを通過することになって、過剰な冷却を防止できると共に、冷却用ポンプの駆動動力の無駄な消費をなくすことができる。一方、作動油温が設定温度以上の場合には、オイルクーラーの通過流量が一定になるように冷却用ポンプから作動油が供給されることになり、而して、油圧アクチュエータからの戻り流量の多少にかかわらず、安定した良好な冷却効果を得られると共に、冷却用ポンプから過剰な流量が供給されてしまう無駄をなくすことができる。
請求項４の発明とすることにより、冷却用ポンプの流量制御を簡単に行うことができる。
請求項５の発明とすることにより、オイルクーラーの冷却能力を充分に発揮できることになって、作動油の冷却を確実に促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、油圧ショベル等の作業機械の油圧回路図であって、該図１において、１は作業機械に設けられる複数の油圧アクチュエータ、２はエンジンＥにより駆動され、油圧アクチュエータ１の油圧供給源となるメインポンプ、３は油タンク、４は各油圧アクチュエータ１に対する油給排制御をそれぞれ行なうコントロールバルブである。
【０００７】
前記コントロールバルブ４は、対応する油圧アクチュエータ用操作具（図示せず）が操作されていない状態では、油圧アクチュエータ１への油給排を行なわない中立位置Ｎに位置しているが、油圧アクチュエータ用操作具が操作されることに基づいて、作動位置ＸまたはＹに切換わるように構成されている。そして、該コントロールバルブ４が作動位置ＸまたはＹに切換わることで、メインポンプ２の吐出油が油圧アクチュエータ１の一方の入出力ポート１ａまたは１ｂに供給される一方、他方の入出力ポート１ｂまたは１ａからの排出油が油タンク３に流れ、これにより油圧アクチュエータ１が動作することになるが、該油圧アクチュエータ１に対する油給排量は、油圧アクチュエータ用操作具の操作量に応じて増減制御されるようになっている。
【０００８】
一方、５はコントロールバルブ４から油タンク３に至る戻り回路であって、油圧アクチュエータ１からの排出油は、前記作動位置ＸまたはＹのコントロールバルブ４から戻り回路５を経由して油タンク３に戻ることになるが、該戻り回路５には、作動油を冷却するべくオイルクーラー６が配されている。
【０００９】
また、７は前記オイルクーラー６の上流側の戻り回路５から分岐されて油タンク３に至るバイパス油路であって、該バイパス油路７には、戻り回路５の圧力が予め設定されるバイパス設定圧Ｐｂ以上のときにバイパス油路７を開くバイパスバルブ８が配されている。而して、戻り回路５の圧力がバイパス設定圧Ｐｂ以上になった場合には、前記バイパスバルブ８が開くことによって、戻り回路５の油をオイルクーラー６を通過することなく油タンク３に流すことができるようになっており、これにより、油圧上昇によるオイルクーラー６の破損を防止できるようになっている。
【００１０】
さらに、９は油タンク３からオイルクーラー６の上流側の戻り回路５に至るように形成された冷却用回路であって、該冷却用回路９には、電動モータ１０により駆動する冷却用ポンプ１１が配されている。そして、該冷却用ポンプ１１によって、油タンク３からの作動油を前記戻り回路５に合流させてオイルクーラー６に供給できるようになっている。
【００１１】
一方、前記電動モータ１０は、後述する制御装置１２からの制御信号に基づいて回転速度が制御される。そして、該電動モータ１０の回転速度制御によって、前記冷却用ポンプ１１の流量制御がなされるように構成されている。
【００１２】
前記制御装置１２は、図２のブロック図に示す如く、油タンク３の温度を検出する温度センサ１３、オイルクーラー６の入口側圧力を検出する圧力センサ１４からの信号を入力し、これら入力信号に基づいて、前記冷却用ポンプ１１の流量を制御するべく電動モータ１０に制御信号を出力する。
【００１３】
次いで、前記制御装置１２の行なう冷却用ポンプ１１の流量制御について、図３のフローチャート図に基づいて説明すると、まず、制御装置１２は、温度センサ１３および圧力センサ１４の検出信号を読み込む（ステップＳ１）。
【００１４】
続けて、温度センサ１３からの検出信号に基づいて、油タンク３の作動油温Ｔが設定温度Ｔｓ以上であるか否か（Ｔ≧Ｔｓ？）を判断する（ステップＳ２）。ここで、上記設定温度Ｔｓは、積極的な冷却を要する作動油温として予め設定される温度である。
【００１５】
前記ステップＳ２の判断で「ＮＯ」、つまり作動油温Ｔが設定温度Ｔｓ未満である（Ｔ＜Ｔｓ）と判断された場合は、電動モータ１０を停止させる（ステップＳ３）。これにより、冷却用ポンプ１１が停止して、冷却用ポンプ１１からオイルクーラー６に油供給されないようになっている。ステップＳ３の処理後は、前記ステップＳ１に戻る。
【００１６】
一方、前記ステップＳ２の判断で「ＹＥＳ」、つまり作動油温Ｔが設定温度Ｔｓ以上であると（Ｔ≧Ｔｓ）と判断された場合は、続けて、圧力センサ１４からの検出信号に基づいて、オイルクーラー６の入口側圧力Ｐを予め設定されるオイルクーラー入口側設定圧Ｐｓにするべく、冷却用ポンプ１１からオイルクーラー６への供給流量を演算する（ステップＳ４）。尚、オイルクーラー６の入口側圧力Ｐがオイルクーラー入口側設定圧Ｐｓ以上の場合には、冷却用ポンプ１１からオイルクーラー６への供給流量は「ゼロ」と演算される。
ここで、前記オイルクーラー入口側設定圧Ｐｓは、バイパス設定圧Ｐｂよりも僅かに低い圧力に設定される。つまり、オイルクーラー入口側設定圧Ｐｓは、バイパスバルブ８が開かない範囲で、オイルクーラー６の通過流量を最大にする圧力に設定されている。
【００１７】
さらに、制御装置１２は、冷却用ポンプ１１の吐出流量を前記ステップＳ４で演算された流量にするべく、電動モータ１０の回転速度を制御する（ステップＳ５）。これにより、冷却用ポンプ１１から前記ステップＳ４で演算された流量がオイルクーラー６に供給されて、オイルクーラー６の通過流量は、バイパスバルブ８が開かない範囲での最大流量となる。ステップＳ４の処理後は、前記ステップＳ１に戻る。
【００１８】
而して、制御装置１２の行なう制御により、作動油温Ｔが設定温度Ｔｓ未満の場合には、冷却用ポンプ１１が停止して該冷却用ポンプ１１からオイルクーラー６に油供給されない一方、作動油温Ｔが設定温度Ｔｓ以上の場合には、オイルクーラー６の入口側圧力Ｐをオイルクーラー入口側設定圧Ｐｓにする流量、つまりバイパスバルブ８が開かない範囲でオイルクーラー６の通過流量を最大にする流量の作動油が、冷却用ポンプ１１からオイルクーラー６に供給される構成になっている。
【００１９】
叙述の如く構成された本形態において、作業機械の油圧回路には、油圧アクチュエータ１から油タンク３への戻り回路５にオイルクーラー６が配されていて、該オイルクーラー６によって油圧アクチュエータ１からの戻り油を直接冷却できると共に、油タンク３からの作動油を前記戻り回路５に合流させてオイルクーラー６に供給する冷却用ポンプ１１と、該冷却用ポンプ１１の流量制御を行なう制御装置１２とが設けられている。而して、冷却用ポンプ１１により油タンク３からオイルクーラー６に供給される作動油の流量を、油圧アクチュエータ１からの戻り油の流量や作動油温に応じて制御することで、オイルクーラー６の通過流量を、安定した良好な冷却効果が得られるように制御することができて、効率の良い冷却を行なえると共に、冷却用ポンプ１１からオイルクーラー６に無駄な流量を供給することも回避できて、省エネルギー化に寄与できる。さらに、効率の良い冷却を行えることで、オイルクーラー６の小型化、或いはオイルクーラー６に冷却風を供給するファン（図示せず）の小型化が図れ、コストダウンや騒音低減にも貢献できる。
【００２０】
しかも、前記冷却用ポンプ１１は、制御装置１２からの制御信号に基づいて速度制御される電動モータ１０により駆動されるから、冷却用ポンプ１１の流量制御を、簡単且つ精度良く行うことができる。
【００２１】
さらに、前記制御装置１２は、冷却用ポンプ１１からオイルクーラー６への供給流量を制御するにあたり、油タンク３の作動油温を検出する温度センサ１３からの信号を入力し、作動油温Ｔが予め設定される設定温度Ｔｓ未満の場合には、冷却用ポンプ１１を停止させる一方、作動油温Ｔが設定温度Ｔｓ以上の場合には、オイルクーラー６の通過流量を一定（本実施の形態では、オイルクーラー６の入口側圧力Ｐをオイルクーラー入口側設定圧Ｐｓにする流量）にするべく冷却用ポンプ１１の流量を増減制御することになる。
【００２２】
この結果、作動油温Ｔが設定温度Ｔｓ未満の場合、つまり積極的な冷却を要しない場合には、油圧アクチュエータ１の戻り油だけがオイルクーラー６を通過することになって、過剰な冷却を防止できると共に、冷却用ポンプ１１を駆動せしめる電動モータ１０の無駄な動力消費をなくすことができる。一方、作動油温Ｔが設定温度Ｔｓ以上の場合、つまり積極的な冷却を要する場合には、オイルクーラー６の通過流量が一定になるように冷却用ポンプ１１から作動油が供給されることになり、而して、油圧アクチュエータ１からの戻り流量の多少にかかわらず、安定した良好な冷却効果を得られると共に、冷却用ポンプ１１から過剰な流量が供給されてしまう無駄をなくすことができる。
【００２３】
さらにまた、制御装置１２は、オイルクーラー６の通過流量を一定にするべく冷却用ポンプ１１の流量を増減制御するにあたり、オイルクーラー６の入口側圧力を検出する圧力センサ１４からの信号を入力し、オイルクーラー６の入口側圧力Ｐが予め設定されるオイルクーラー入口側設定圧Ｐｓになるように冷却用ポンプ１１の流量を制御する構成になっているから、冷却用ポンプ１１の流量制御を簡単に行うことができる。
【００２４】
しかも、前記オイルクーラー入口側設定圧Ｐｓは、バイパスバルブ８が開かない範囲でオイルクーラー６の通過流量を最大にする圧力に設定されているから、オイルクーラー６の冷却能力を充分に発揮できることになって、作動油の冷却を確実に促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】作業機械の油圧回路図である。
【図２】制御装置の入出力を示すブロック図である。
【図３】冷却用ポンプの流量制御を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００２６】
１      油圧アクチュエータ
３      油タンク
５      戻り回路
６      オイルクーラー
７      バイパス油路
８      バイパスバルブ
１０    電動モータ
１１    冷却用ポンプ
１２    制御装置
１３    温度センサ
１４    圧力センサ
【図１】
2009168083.tif 000003
【図２】
2009168083.tif 000004
【図３】
2009168083.tif 000005