JP3954934B2 - 油圧駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファンなどを駆動する油圧駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設機械などのエンジンのラジエータは油圧駆動ファンによって冷却される。油圧駆動ファンは、油圧ポンプを油圧源とし、油圧モータが回転駆動することで回転する。油圧ポンプはエンジンによって駆動される。
【０００３】
近年、建設機械を低騒音で稼動させたいとの要請がある。このため冷却性能を十分確保しつつ、より低回転で油圧駆動ファンを回転駆動させる必要がある。
【０００４】
このためには図９の制御特性ＬＮ3が得られるよう油圧モータへの流入流量を制御する必要がある。制御特性ＬＮ3で制御されると、エンジン回転数が上昇し油圧ポンプの吐出流量Ｑが所定流量Ｑc以上になると、油圧モータへの流入流量が一定流量に保持される。このため図４に示すようにエンジン回転数Ｎが所定回転数Ｎc以上になるとファンの回転数ＮＦが一定回転数に保持される特性Ｌ0が得られる。なお、このような制御特性はフロコン特性と呼ばれている。
【０００５】
このようなフロコン特性は、油圧ポンプとして可変容量型油圧ポンプを採用し、斜板を制御することで得られる。
【０００６】
しかし可変容量型油圧ポンプは一般的に高価であり、比較的低価格のギヤポンプなどの定容量型油圧ポンプを用いて、上述したフロコン特性を実現したいとの要請がある。
【０００７】
このため従来より図１０に示す油圧回路が採用されている。
【０００８】
（従来技術１）
すなわち同図１０に示すように、ギヤポンプなどの定容量型油圧ポンプ２は図示しないエンジンによって駆動され、圧油を油路７に吐出する。油圧ポンプ２から吐出された圧油は油路７を介して油圧モータ１に供給される。
【０００９】
油路７上には絞り４１が設けられている。油路７は油路１５に分岐し制御弁２０の入口ポートに接続している。制御弁２０の出口ポートは油路１６を介してタンク３に連通している。制御弁２０には、バネ２０ｃが設けられている。絞り４１の上流側はパイロット油路５１を介して、制御弁２０の各パイロットポート２０ｄ、２０ｅのうち、バネ２０ｃが設けられている側とは反対側のパイロットポート２０ｄに連通している。また絞り４１の下流側はパイロット油路５２を介して、制御弁２０の各パイロットポート２０ｄ、２０ｅのうち、バネ２０ｃが設けられている側のパイロットポート２０ｅに連通している。
【００１０】
図１０の制御弁２０の構造を、図１１に示す。同図１１に示すように制御弁２０はスプール構造の弁である。
【００１１】
絞り４１の上流側の圧をＰ2、下流側の圧をＰ3とし、スプール２１の断面積をＡとし、バネ２０ｃのバネ力をＦとすると、制御弁２０のスプール２１に作用する力の釣り合いの式は、理想的には下記（１）式で表される。
【００１２】
（Ｐ2−Ｐ3）・Ａ＝Ｆ …（１）
したがって、この式（１）のとおりに制御弁２０が作動すれば、絞り４１の前後差圧Ｐ2−Ｐ3に相当する力（（Ｐ2−Ｐ3）・Ａ）と、バネ２０ｃの設定バネ力（Ｆ）とが釣り合うため、絞り４１を通過する圧油の流量は、設定バネ力に応じた設定流量一定に保持され、図９にＬＮ3で示す理想的なフロコン特性が得られることになる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし実際には油圧モータ流入流量一定にはならず、ＬＮ1に示す特性が得られ、ポンプ吐出流量Ｑの増加に応じて油圧モータ流入流量が上昇する傾向を示す。
【００１４】
これはつぎの理由による。つまり図１１において制御弁２０のスプール２１が開口してタンク３に排出される際に、圧油はスプール２１と平行な成分をもつ流線Ｖに沿って排出される。このため制御弁２０のスプール２１にはバネ力Ｆと同じ向きに、フローフォースと呼ばれる力が作用する。フローフォースは絞り４１を通過する圧油の流量の増加に応じて増大する。
【００１５】
フローフォースをｆとすると、制御弁２０のスプール２１に作用する力の釣り合いの式は、次式（２）で表される。
【００１６】
（Ｐ2−Ｐ3）・Ａ＝Ｆ＋ｆ …（２）
この（２）式にしたがい制御弁２０が作動すると、フローフォースｆによってスプール２１の開口が閉じられる方向に、スプール２１が押し戻される。このため、図９にＬＮ1で示すように、ポンプ吐出流量Ｑの増加に応じて油圧モータ流入流量が上昇する傾向を示すことになる。
【００１７】
以上が従来技術１とその問題点である。
【００１８】
（従来技術２）
そこで、この従来技術１の問題点を解消すべく、スプール２１の切欠き形状等を改善することで、流線Ｖがもつスプール２１と平行な成分をなくす試みがなされている。従来技術２の制御特性を、図９にＬＮ2で示す。
【００１９】
この従来技術２（特性ＬＮ2）によれば従来技術１（特性ＬＮ１）がもつ問題点が幾分か改善されているものの、未だポンプ吐出流量Ｑの増加に応じて油圧モータ流入流量が上昇する傾向を示している。このためエンジン回転数が所定回転数以上になったとしても、ファン回転数が上昇を続けてしまい、騒音を一定レベルに抑えることができない。つまりエンジン回転数が所定回転数以上にあるときに騒音を一定レベルに抑えるという所期の目的を達成することができない。
【００２０】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、理想的なフロコン特性を安価な油圧機器を用いて実現できるようにして、低コストかつ低騒音の油圧駆動装置を提供することを解決課題とするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段及び作用、効果】
本発明の第１発明は、
回転数の増加に応じて吐出流量が増大する油圧源（２）と、
前記油圧源（２）から吐出される圧油が通過する第１の絞り（４１）と、
前記第１の絞り（４１）を通過した圧油を入力して駆動する油圧機器（１）と、
前記回転数が所定回転数以上になった場合に前記第１の絞り（４１）を通過する流量が設定流量となるように、前記第１の絞り（４１）を通過する圧油を制御する制御弁（２０）とを備え、
前記第１の絞り（４１）及び前記制御弁（２０）の上流側に、第２の絞り（４２）を設け、
前記制御弁（２０）には、前記設定流量に応じたバネ力を発生するバネ（２０ｃ）が付与されており、
前記第２の絞り（４２）の上流側の圧を、前記制御弁（２０）に対して、前記バネ（２０ｃ）に対向する側に加えるとともに、
前記第１の絞り（４１）の下流側の圧を、前記制御弁（２０）に対して、前記バネ（２０ｃ）と同じ側に加え、
前記第２の絞り（４２）の前後差圧に応じた力を、前記制御弁（２０）に対して、前記制御弁（２０）で発生するフローフォースの方向とは反対側の方向に付与すること
を特徴とする
【００２２】
すなわち図２に示すように、第２の絞り４２の上流側の圧をＰ1、下流側の圧をＰ2（第１の絞り４１の上流側の圧）、第１の絞り４１の下流側の圧をＰ3とし、スプール２１の断面積をＡとし、バネ２０ｃのバネ力をＦとし、フローフォースをｆとすると、制御弁２０のスプール２１に作用する力の釣り合いの式は、下記（３）式で表される。
【００２３】
（Ｐ1−Ｐ3）・Ａ＝Ｆ＋ｆ …（３）
ここで第２の絞り４２の前後差圧Ｐ1−Ｐ2をΔＰ12（図２参照）とおき、上記（３）式を変形すると下記（４）式が得られる。
【００２４】
ΔＰ12・Ａ＋（Ｐ2−Ｐ3）・Ａ＝ｆ＋Ｆ …（４）
上記（４）式の左辺第１項のΔＰ12・Ａは、第２の絞り４２の前後差圧ΔＰ12に応じた力であり、制御弁２０に対してバネ２０ｃのバネ力Ｆの方向、フローフォースｆの方向とは反対側に付与される力である。
【００２５】
第１発明では、たとえば、この第２の絞り４２の前後差圧ΔＰ12に応じた力ΔＰ12・Ａを、（４）式右辺第１項のフローフォースｆを打ち消すことができる力として、制御弁２０に付与している。
【００２６】
第１発明としては、必ずしも、第２の絞り４２を設ける必要はなく、他の手段によって、制御弁２０で発生するフローフォースｆを打ち消すことができる力を、制御弁２０に付与することができればよい。
【００２７】
このような力を制御弁２０に付与することで、上記（４）式は、（Ｐ2−Ｐ3）・Ａ＝Ｆとなり、図９にＬＮ3で示す理想的なフロコン特性が得られる。図９に示す制御特性ＬＮ3で制御されると、エンジン回転数が上昇し油圧ポンプ２の吐出流量Ｑが所定流量Ｑc以上になると、油圧モータ１への流入流量が一定流量に保持される。このため図４に示すようにエンジン回転数Ｎが所定回転数Ｎc以上になるとファン３６の回転数ＮＦが一定回転数に保持される特性Ｌ0が得られる。
【００２８】
したがって第１発明によれば、エンジン回転数が所定回転数Ｎc以上にあるときに騒音が一定レベルに抑えられるという効果を、油圧源２（定容量型油圧ポンプ２）、制御弁２０（切換弁２０）、絞り４２といった安価な油圧機器を用いて達成することができる。
【００３０】
第１発明では、フローフォース調整用絞りである第２の絞り４２の前後差圧ΔＰ12に応じた力ΔＰ12・Ａを、制御弁２０に付与して、上記（４）式右辺第１項のフローフォースｆを打ち消している。
【００３２】
第１発明では、第２の絞り４２の前後差圧ΔＰ12に応じた力ΔＰ12・Ａを、制御弁２０に対して、フローフォースｆの方向とは反対側の方向に付与することで、上記（４）式右辺第１項のフローフォースｆを打ち消している。
【００３４】
第１発明では、制御弁２０にバネ２０ｃを設け、第２の絞り４１の上流側の圧Ｐ1を制御弁２０に対して、バネ２０ｃが設けられている側とは反対側に加えている。また第１の絞り４１の下流側の圧Ｐ3を制御弁２０に対して、バネ２０ｃが設けられている側と同じ側に加えている。これにより制御弁２０に作用する力について、上記（３）式（（Ｐ1−Ｐ3）・Ａ＝Ｆ＋ｆ）が成立し、これより上記（４）式が成立するので、制御弁２０で発生するフローフォースｆは打ち消される。
【００３５】
第２発明は、第１発明において、
前記第２の絞り（４２）の上流側の圧を調整する第３の絞り（４３）を更に設けたことを特徴とする。
【００３６】
第２発明では、第３の絞り４３は、第２の絞り４２の上流側の圧Ｐ1を調整するように、たとえば第２の絞り４２の上流側と下流側とを連通するよう設けられる。このため第３の絞り４３の径等を適宜定めることで、第２の絞り４２の上流側の圧Ｐ1を低下させることができる。ただし下流側の圧Ｐ2を下限とする。第２の絞り４２の上流側の圧Ｐ1が低下することで、上記（４）式において、第２の絞り４２の前後差圧ΔＰ12に応じた力ΔＰ12・Ａが、フローフォースｆと一致するように補正することができる。これにより図９にＬＮ3で示す理想的なフロコン特性が得られることになる。
【００３７】
第３発明は、第２発明において、
前記第３の絞り（４３）は、前記制御弁（２０）のスプール（２１）に形成したことを特徴とする。
【００３８】
第３発明によれば、図１に示すように、第３の絞り４３はスプール２１に形成されている。このため第３の絞り４３を、既存の制御弁２０に容易に追加加工することができ、製造コストを低減することができる。
【００３９】
第４発明は、第１発明において、
前記油圧機器（１）は、ファン（３６）を駆動する油圧モータ（１）であることを特徴とする。
【００４０】
第４発明によれば、図４に示すようにエンジン回転数Ｎが所定回転数Ｎc以上になるとファン３６の回転数ＮＦが一定回転数に保持される特性Ｌ0が得られる。
【００４１】
したがって第４発明によれば、エンジン回転数が所定回転数Ｎc以上にあるときにファン３６の騒音が一定レベルに抑えられるという効果が得られる。
【００４２】
第５発明は、第１発明において、
前記油圧機器（１）は、油圧モータ（１）であり、前記制御弁（２０）および絞り（４１）を、前記油圧モータ（１）に内蔵したことを特徴とする。
【００４３】
第５発明によれば、制御弁２０、絞り４１（４２、４３）が、図３に一点鎖線で示すように油圧モータ１のボディ１１に内蔵されているので、油圧駆動装置の場積が小さくなり油圧駆動装置の構造が簡易なものとなる。
【００４４】
第６発明は、第１発明において、
前記油圧源（２）は、固定容量型油圧ポンプ（２）であることを特徴とする。
【００４５】
ギヤポンプなどの固定容量型油圧ポンプ２は、可変容量型油圧ポンプと比較して一般的に低価格であり、これを用いれば理想的なフロコン特性を安価な油圧機器を用いて実現することができる。
【００４６】
第７発明は、第１発明において、
前記設定流量を変化させる設定流量可変手段（２２、６２、６３、８０）を更に備えたことを特徴とする。
【００４７】
第７発明によれば、図６に示すように、制御弁２０のバネ２０ｃの設定バネ力が変化することによって、第１の絞り４１を通過する圧油の設定流量が変化する。このため図７（ａ）に示すようにラジエータの冷却水温がｔ1、ｔ2、ｔ3と変化するに応じて、その冷却水温に適合した最適な制御特性Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3が得られる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる油圧駆動装置の実施の形態について説明する。
【００４９】
なお本実施形態では、油圧駆動装置として油圧駆動ファン装置を想定している。
【００５０】
図３は第１の実施形態の油圧回路図である。
【００５１】
すなわち同図３に示すように、本実施形態の装置は、大きくは、油圧ポンプ２と、油圧モータ１のボディ１１と、冷却用ファン３６とからなる。
【００５２】
油圧ポンプ２はギヤポンプなどの定容量型油圧ポンプである、しかし、可変容量型の油圧ポンプを用いる実施も可能である。
【００５３】
油圧ポンプ２は図示しないエンジンによって駆動され、圧油をポンプ吐出油路７に吐出する。油圧ポンプ２の吐出口はポンプ吐出油路７を介して油圧モータ１の圧油供給ポートＭＡに連通している。このため油圧ポンプ２から吐出された圧油はポンプ吐出油路７を介して油圧モータ１の圧油供給ポートＭＡに供給される。
【００５４】
油圧モータ１の回転軸には冷却用ファン３６が接続されており、油圧モータ１が回転駆動するに伴い冷却用ファン３６が回転する。
【００５５】
油圧モータ１の圧油排出ポートＭＢは油路６を介してタンク３に連通している。このため油圧モータ１が回転駆動するに伴い、圧油排出ポートＭＢから圧油が油路６を介してタンク３に排出される。
【００５６】
ポンプ吐出油路７上には第１の絞り４１が設けられている。さらに第１の絞り４１の上流側にあってポンプ吐出油路７上には第２の絞り４２が設けられている。
【００５７】
これら第１の絞り４１、第２の絞り４２は油圧モータ１のボディ１１に内蔵されている。
【００５８】
ポンプ吐出油路７は油路１５に分岐し制御弁２０の入口ポートに接続している。制御弁２０の出口ポートは油路１６を介してタンク３に連通している。
【００５９】
制御弁２０は２位置切換弁であり遮断位置２０Ａと開口位置２０Ｂとを有している。制御弁２０は油圧モータ１のボディ１１に内蔵されている。
【００６０】
制御弁２０には、バネ２０ｃが設けられている。第２の絞り４１の上流側はパイロット油路５１を介して、制御弁２０の各パイロットポート２０ｄ、２０ｅのうち、バネ２０ｃが設けられている側とは反対側のパイロットポート２０ｄに連通している。また第１の絞り４１の下流側はパイロット油路５２を介して、制御弁２０の各パイロットポート２０ｄ、２０ｅのうち、バネ２０ｃが設けられている側のパイロットポート２０ｅに連通している。
【００６１】
また制御弁２０のパイロットポート２０ｄつまり第２の絞り４２の上流側は、第３の絞り４３を介して、第２の絞り４２の下流側に連通している。第３の絞り４３は、第１の絞り４１、第２の絞り４２と同様に油圧モータ１のボディ１１に内蔵されている。
【００６２】
第２の絞り４２の上流側の圧をＰ1、第１の絞り４１の下流側の圧をＰ3とすると、制御弁２０には、バネ２０ｃのバネ力Ｆに対向する方向に、これら２つの絞り４２、４１の前後差圧Ｐ1−Ｐ3に比例した力が作用する。
【００６３】
このため絞り４２、４１を通過する流量が小さく、前後差圧Ｐ1−Ｐ3がバネ２０ｃで定まる設定圧よりも小さいときには、制御弁２０は遮断位置２０Ａ側に切り換えられる。このためポンプ吐出油路７を通過する圧油は、制御弁２０を介してタンク３に排出されることなく、油圧モータ１の圧油供給ポートＭＡに供給される。
【００６４】
この結果図９に示すようにポンプ吐出流量Ｑが所定流量Ｑcよりも小さいときには、ポンプ吐出流量Ｑの増加に応じて、油圧モータ１への流入流量が増大する。
【００６５】
これに対して絞り４２、４１を通過する流量が大きく、前後差圧Ｐ1−Ｐ3がバネ２０ｃで定まる設定圧以上のときには、制御弁２０は開口位置２０Ｂ側に切り換えられる。このためポンプ吐出油路７を通過する圧油は、制御弁２０を介してタンク３に排出され、油圧モータ１の圧油供給ポートＭＡに供給される流量が減少する。ポンプ吐出油路７を通過する流量が減少すると、絞り４２、４１の前後差圧Ｐ1−Ｐ3が小さくなるので、制御弁２０は遮断位置２０Ａ側に切り換えられる。このためポンプ吐出油路７を通過する流量が増大する。以上の動作を繰り返して油圧モータ１への流入流量はバネ２０ｃの設定圧に応じた一定値に保持される。
【００６６】
この結果図９に示すようにポンプ吐出流量Ｑが所定流量Ｑc以上のときには、ポンプ吐出流量Ｑの大きさいかんにかかわらず、油圧モータ１への流入流量が設定流量一定に保持される。
【００６７】
なお第２の絞り４２の上流側には吸込弁１３と安全弁４とが配置されている。これら吸込弁１３、安全弁４についても油圧モータ１のボディ１１に内蔵されている。
【００６８】
油路６とポンプ吐出油路７とは油路８、９によって連通されている。
【００６９】
油路８には油圧モータ１の圧油排出ポートＭＢから排出される圧油を油路６からポンプ吐出管路７の方向のみに導く吸込弁１３が設けられる。
【００７０】
また油路９にはポンプ吐出管路７の油圧が設定圧以上になったときに圧油を油路６を介してタンク３に導く安全弁４が設けられる。
【００７１】
以上のように本実施形態によれば、制御弁２０、吸込弁１３、安全弁４、各絞り４１、４２、４３を、図３に一点鎖線で示すように油圧モータ１のボディ１１に内蔵しているので、油圧駆動ファン装置の場積が小さくなり油圧駆動ファン装置の構造が簡易なものとなる。
【００７２】
図３の制御弁２０の構造を、図１に示す。同図１に示すように制御弁２０はスプール構造の弁である。
【００７３】
また図２は、第２の絞り４２の上流側の圧Ｐ1、下流側の圧Ｐ2、第１の絞り４１の上流側の圧Ｐ2、下流側のＰ3の大小関係を示している。Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3の間にはＰ1＞Ｐ2＞Ｐ3なる関係が成立する。
【００７４】
以下、これら図１、図２を併せ参照して第１の実施形態の動作について説明する。
【００７５】
第２の絞り４２の上流側の圧をＰ1、下流側の圧をＰ2（第１の絞り４１の上流側の圧）、第１の絞り４１の下流側の圧をＰ3とし、スプール２１の断面積をＡとし、バネ２０ｃのバネ力をＦとし、フローフォースをｆとすると、制御弁２０のスプール２１に作用する力の釣り合いの式は、下記（３）式で表される。
【００７６】
（Ｐ1−Ｐ3）・Ａ＝Ｆ＋ｆ …（３）
ここで第２の絞り４２の前後差圧Ｐ1−Ｐ2をΔＰ12（図２参照）とおき、上記（３）式を変形すると下記（４）式が得られる。
【００７７】
ΔＰ12・Ａ＋（Ｐ2−Ｐ3）・Ａ＝ｆ＋Ｆ …（４）
上記（４）式の左辺第１項のΔＰ12・Ａは、第２の絞り４２の前後差圧ΔＰ12に応じた力であり、制御弁２０に対してバネ２０ｃのバネ力Ｆの方向、フローフォースｆの方向とは反対側に付与される力である。
【００７８】
この第２の絞り４２の前後差圧ΔＰ12に応じた力ΔＰ12・Ａを、（４）式右辺第１項のフローフォースｆを打ち消すことができる大きさに調整すると、上記（４）式は、（Ｐ2−Ｐ3）・Ａ＝Ｆとなり、前述した（１）式と一致する。このため図９にＬＮ3で示す理想的なフロコン特性が得られることになる。
【００７９】
本実施形態では、第２の絞り４２の径等を適宜定めることにより、第２の絞り４２の前後差圧ΔＰ12に応じた力ΔＰ12・Ａが、フローフォースｆを打ち消すことができる大きさに調整されている。
【００８０】
このため制御弁２０は、前述した（１）式（（Ｐ2−Ｐ3）・Ａ＝Ｆ）にしたがい作動し、第１の絞り４１の前後差圧Ｐ2−Ｐ3に相当する力（（Ｐ2−Ｐ3）・Ａ）と、バネ２０ｃの設定バネ力（Ｆ）とが釣り合う。このため第１の絞り４１を通過する圧油の流量は、設定バネ力に応じた設定流量一定に保持され、図９にＬＮ3で示す理想的なフロコン特性が得られることになる。
【００８１】
ただし第２の絞り４２の前後差圧ΔＰ12に応じた力ΔＰ12・Ａが、フローフォースｆよりも大きくなることがある。
【００８２】
図９にＬＮ4で示すように、第２の絞り４２の径等の調整次第でポンプ吐出流量Ｑの増加に応じて油圧モータ流入流量が下降する傾向を示すこともある。
【００８３】
第３の絞り４３は、このような特性ＬＮ4を理想的な制御特性ＬＮ3に補正するために設けられている。図１の構造図では、第３の絞り４３は、スプール２１に形成されている。
【００８４】
ここで図３で前述したように第３の絞り４３は、第２の絞り４２の上流側と、第２の絞り４２の下流側とを連通するよう設けられている。このため第３の絞り４３の径等を適宜定めることで、第２の絞り４２の上流側の圧Ｐ1を低下させることができる。ただし圧Ｐ2を下限とする。第２の絞り４２の上流側の圧Ｐ1が低下することで、第２の絞り４２の前後差圧ΔＰ12に応じた力ΔＰ12・Ａが、フローフォースｆと一致するように補正することができる。これにより図９にＬＮ3で示す理想的なフロコン特性が得られることになる。
【００８５】
図４は第１の実施形態におけるエンジン回転数Ｎとファン３６の回転数ＮＦとの関係を示している。
【００８６】
図９に示す制御特性ＬＮ3で制御されると、エンジン回転数が上昇し油圧ポンプ２の吐出流量Ｑが所定流量Ｑc以上になると、油圧モータ１への流入流量が一定流量に保持される。このため図４に示すようにエンジン回転数Ｎが所定回転数Ｎc以上になるとファン３６の回転数ＮＦが一定回転数に保持される特性Ｌ0が得られる。このためエンジン回転数が所定回転数Ｎc以上にあるときに騒音が一定レベルに抑えられるという効果を、定容量型油圧ポンプ２、切換弁２０、絞り４２、４３といった安価な油圧機器を用いて達成することができる。
【００８７】
また図１に示すように、第３の絞り４３はスプール２１に形成されている。このため第３の絞り４３を、既存の制御弁２０に容易に追加加工することができ、製造コストを低減することができる。なお本実施形態では第３の絞り４３を設けているが、この第３の絞り４３の配設を省略してもよい。
【００８８】
以上のように第１の実施形態によれば、理想的なフロコン特性を安価な油圧機器を用いて実現することができ、低コストかつ低騒音の油圧駆動装置を市場に提供することができる。
【００８９】
図３に示す油圧回路に対しては、以下のような種々の変形が可能である。以下上述した第１の実施形態と共通する事項については説明を省略し異なる事項について説明する。
【００９０】
図５は、図３の油圧回路に、切換弁６０およびこの切換弁６０を作動させる電磁比例制御弁６１を付加した第２の実施形態を示している。
【００９１】
図５においては、ポンプ吐出油路７は、切換弁６０のポンプポートＰに接続されている。切換弁６０のタンクポートＴは油路６を介してタンク３に連通されている。油圧モータ１は２つの圧油供給排出用ポートＭＡ、ＭＢを有している。
【００９２】
切換弁６０と油圧モータ１の圧油供給排出用ポートＭＡ、ＭＢとはそれぞれ油路７４、７５によって接続されている。
【００９３】
切換弁６０は油路７を介してポンプ吐出圧油を入力し圧油の方向を制御して油圧モータ１のポートＭＡまたはポートＭＢに圧油を供給する。
【００９４】
切換弁６０は正回転位置６０Ａと逆回転位置６０Ｂとを有した２位置切換弁である。切換弁６０は油圧モータ１のボディ１１に内蔵されている。
【００９５】
電気比例制御弁６１は低圧位置６１Ａと高圧位置６０Ｂとを有した２位置切換弁である。電磁比例制御弁６１は、図示しないコントローラから出力される電気指令信号に応じて弁位置が切り換えられる。電磁比例制御弁６１が高圧位置６０Ｂに切り換えられると、ポンプ吐出油路７内の高圧のポンプ吐出圧をパイロット圧として油路４４を介して切換弁６０のパイロットポートに導く。また電磁比例制御弁６１が低圧位置６１Ａに切り換えられると、切換弁６０のパイロットポートがタンク３に連通し、切換弁６０のパイロットポートに低圧のパイロット圧が作用する。電磁比例制御弁６１は油圧モータ１のボディ１１に内蔵されている。
【００９６】
切換弁６０は、パイロットポートに低圧のパイロット圧が作用すると正回転位置６０Ａに位置され、パイロットポートに高圧のパイロット圧が作用すると逆回転位置６０Ｂに位置される。
【００９７】
切換弁６０が正回転位置６０Ａに位置すると、油圧モータ１のポートＭＡに圧油が供給され油圧モータ１が正方向に回転する。切換弁６０が逆回転位置６０Ｂに位置すると、油圧モータ１のポートＭＢに圧油が供給され油圧モータ１が逆方向に回転する。
【００９８】
したがって図５の油圧回路は以下のように動作する。
【００９９】
すなわち冷却用ファン３６を正回転方向に切り換えるときには、コントローラから、電磁比例制御弁６１を低圧位置６１Ａに位置させ切換弁６０を正回転位置６０Ａに位置させる電気指令信号が電磁比例制御弁６１に出力される。
【０１００】
切換弁６０が正回転位置６０Ａに位置すると、油圧ポンプ２から吐出された圧油はポンプ吐出油路７、切換弁６０を通過し、油路７４を介して油圧モータ１のポートＭＡに供給される。これにより油圧モータ１が正回転し、冷却用ファン３６が正方向に回転する。
【０１０１】
また冷却用ファン３６を逆回転方向に切り換えるときには、コントローラから、電磁比例制御弁６１を高圧位置６１Ｂに位置させ切換弁６０を逆回転位置６０Ｂに位置させる電気指令信号が電磁比例制御弁６１に出力される。
【０１０２】
切換弁６０が逆回転位置６０Ｂに位置すると、油圧ポンプ２から吐出された圧油はポンプ吐出油路７、切換弁６０を通過し、油路７５を介して油圧モータ１のポートＭＢに供給される。これにより油圧モータ１が逆回転し、冷却用ファン３６が逆方向に回転する。
【０１０３】
この図５に示す油圧回路の他の構成要素は図３の油圧回路とほぼ同様であり、この第２の実施形態においても第１の実施形態と同様に、理想的なフロコン特性を安価な油圧機器を用いて実現することができる。
【０１０４】
つぎに図６は、図３の油圧回路に、制御弁２０のバネ２０ｃの設定バネ力を可変する装置を付加した第３の実施形態を示している。
【０１０５】
同図６に示すように、制御弁２０には、作用するパイロット圧に応じてバネ２０ｃの設定バネ力を変化させるパイロットポート２２が設けられる。ＥＰＣ弁６２（電磁比例制御弁６２）は、制御弁２０のパイロットポート２２に、パイロット圧を加える。減圧弁６３は、ポンプ吐出油路７内の圧油を減圧してＥＰＣ弁６２に元圧を供給する。これらＥＰＣ弁６２、減圧弁６３は油圧モータ１のボディ１１に内蔵されている。
【０１０６】
コントローラ８０は、ＥＰＣ弁６２に電気指令信号を出力する。ＥＰＣ弁６２は、減圧弁６３から供給される圧油を元圧として、電気指令信号に応じたパイロット圧を出力する。コントローラ８０には、ラジエータの冷却水温の水温検出値ｔ（ｔ1、ｔ2、ｔ3）およびエンジンの回転数検出値Ｎが入力される。コントローラ８０は、これら入力された検出値に基づいて、電磁指令信号を生成、出力し、冷却用ファン３６の回転数ＮＦを制御する。
【０１０７】
図７（ａ）は、本実施形態の制御特性を示している。以下ラジエータの冷却水温ｔはｔ1、ｔ2、ｔ3の３段階のしきい値を有しているものとして動作を説明する。ただしｔ1、ｔ2、ｔ3の間にはｔ1＜ｔ2＜ｔ3の関係があるものとする。また制御弁２０のバネ２０ｃの設定バネ力Ｆcは、Ｆc1、Ｆc2、Ｆc3の３段階に設定されるものとする。ただしＦc1、Ｆc2、Ｆc3の間にはＦc1＜Ｆc2＜Ｆc3の関係があるものとする。
【０１０８】
すなわちラジエータの冷却水温ｔが低温ｔ1以下である場合には、コントローラ８０は、図７（ａ）の制御特性Ｌ1が得られるように、制御弁２０のバネ２０ｃの設定バネ力Ｆcを低い値Ｆc1に設定する電気指令信号を生成し、出力する。
【０１０９】
このため制御弁２０のバネ２０ｃの設定バネ力Ｆcは低い値Ｆc1に設定され、図７（ａ）にＬ1で示す制御特性が得られる。つまりラジエータの冷却水の温度が低温の場合には、それに応じて冷却用ファン３６の回転数ＮＦは低い回転数一定に抑えられる。
【０１１０】
同様にラジエータの冷却水温ｔが高温ｔ3以上である場合には、コントローラ８０は、図７（ａ）の制御特性Ｌ3が得られるように、制御弁２０のバネ２０ｃの設定バネ力Ｆcを高い値Ｆc3に設定する電気指令信号を生成し、出力する。
【０１１１】
このため制御弁２０のバネ２０ｃの設定バネ力Ｆcは高い値Ｆc3に設定され、図７（ａ）にＬ3で示す制御特性が得られる。つまりラジエータの冷却水の温度が高温の場合には、それに応じて冷却用ファン３６の回転数ＮＦは高い回転数一定に保持される。
【０１１２】
同様にラジエータの冷却水温ｔが中間温度ｔ2以上（ｔ3未満）である場合には、コントローラ８０は、図７（ａ）の制御特性Ｌ2が得られるように、制御弁２０のバネ２０ｃの設定バネ力Ｆcを中間の値Ｆc2に設定する電気指令信号を生成し、出力する。
【０１１３】
このため制御弁２０のバネ２０ｃの設定バネ力Ｆcは中間値Ｆc2に設定され、図７（ａ）にＬ2で示す制御特性が得られる。つまりラジエータの冷却水の温度が中間の温度にあるときには、それに応じて冷却用ファン３６の回転数ＮＦは中間の回転数一定に保持される。
【０１１４】
なおエンジンの回転数Ｎが所定の回転数Ｎ0以下の場合には、コントローラ８０は、制御弁２０のバネ２０ｃの設定バネ力Ｆcを最小の値に設定する電気指令信号を生成し、出力する。
【０１１５】
このため制御弁２０のバネ２０ｃの設定バネ力Ｆcは最小の値に設定され、ポンプ吐出油路７内の圧油は制御弁２０を介してタンク３に排出され油圧モータ１への流入流量が最小となる。この結果図７（ａ）に示すように、エンジンの回転数Ｎが所定の回転数Ｎ0以下になると冷却用ファン３６の回転が停止するという制御特性が得られる。
【０１１６】
なお図７（ａ）は制御特性が多段階に変化する場合を示しているが、図７（ｂ）に示すように制御特性Ｌ0を無段階に連続的に変化させてもよい。
【０１１７】
図６に示す油圧回路の他の構成要素は図３の油圧回路とほぼ同様であり、この第３の実施形態においても第１の実施形態と同様に、理想的なフロコン特性を安価な油圧機器を用いて実現することができる。
【０１１８】
図８は図５に示す第２の実施形態の油圧回路と図６に示す第３の実施形態の油圧回路とを組み合わせた第４の実施形態の油圧回路を示している。つまり図５の油圧回路は、図３の油圧回路に、切換弁６０およびこの切換弁６０を作動させる電磁比例制御弁６１等を付加するとともに、制御弁２０のバネ２０ｃの設定バネ力を可変する装置（コントローラ８０、ＥＰＣ弁６２、減圧弁６３、パイロットポート２２等）を付加している。したがって第４の実施形態によれば、第２の実施形態、第３の実施形態と同様に動作し、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１１９】
なお第２、第３、第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、第３の絞り４３の配設を省略することができる。
【０１２０】
以上説明した実施形態では、フローフォース調整用の絞り４２を設け、この絞り４２の前後差圧ΔＰ12に応じた力ΔＰ12・Ａを、制御弁２０に付与することで制御弁２０で発生するフローフォースｆを打ち消すようにしている。
【０１２１】
しかし本発明としては、必ずしも、絞り４２を設ける必要はなく、他の手段によって、制御弁２０で発生するフローフォースｆを打ち消すことができる力を、制御弁２０に付与することができればよい。
【０１２２】
つぎに図１６、図１２を参照して第１の実施形態である油圧モータ１の構造例について説明する。
【０１２３】
図１６は油圧モータ１のボディ１１の断面図である。
【０１２４】
図１２は図１６に示すボディ１１のＡ−Ａ断面図である。
【０１２５】
図１２に示すようにボディ１１内には制御弁２０のスプール１２０が摺動自在に収容されている。
【０１２６】
図１２の動作について説明する。
【０１２７】
油圧ポンプ２から吐出された圧油は、ボディ１１内のポンプ吐出油路７を介して第２の絞り４２、スプール１２０の切欠き１２０ａ、第１の絞り４１を通過する。スプール１２０の図中右側のパイロットポート２０ｄにはパイロット油路５１を介して第２の絞りの上流側のパイロット圧Ｐ1が作用するとともに第２の絞り４２、第３の絞り４３を通過した第３の絞り４３の下流側のパイロット圧がスプール１２０内の通路を介して作用する。またスプール１２０のバネ２０ｃ側に設けられた図中左側のパイロットポート２０ｅには、第１の絞り４１の下流側のパイロット圧Ｐ3がパイロット油路５２を介して作用する。
【０１２８】
第２の絞り４２、第１の絞り４１を通過する流量が小さく、前後差圧Ｐ1−Ｐ3がバネ２０ｃで定まる設定圧よりも小さいときには、図示のとおり制御弁２０のスプール１２０が右側（図３における遮断位置２０Ａ側）に位置する。このときポンプ吐出油路７を通過する圧油は、タンク３に排出されることなく、スプール１２０の切欠き１２０ａを介して圧油供給ポートＭＡに供給される。
【０１２９】
これに対して第２の絞り４２、第１の絞り４１を通過する流量が大きく、前後差圧Ｐ1−Ｐ3がバネ２０ｃで定まる設定圧以上のときには、スプール１２０が図中左側（図３における開口位置２０Ｂ側）に位置しスプール１２０が開口し油路１５と油路１６が連通する。このときポンプ吐出油路７を通過する圧油の一部は、油路１５、スプール１２０の切欠き１２０ａ、スプール１２０の開口、油路１６、油路６を介してボディ１１外のタンク３に排出される。
【０１３０】
ボディ１１には、吸込弁１３と一体に形成された安全弁４が設けられている。
【０１３１】
圧油排出ポートＭＢから排出される圧油によって吸込弁１３が開弁動作し、ポートＭＢからの排出圧油は吸込弁１３、油路８を介してポンプ吐出油路７に導かれる。
【０１３２】
またポンプ吐出油路７の油圧が設定圧以上になると安全弁４が開弁動作し油路７内の圧油は油路８、安全弁４、油路６を介してボディ１１外のタンク３に導かれる。
【０１３３】
つぎに図１３（ａ）を参照して第２の実施形態である油圧モータ１の構造例について説明する。
【０１３４】
図１３（ａ）は図１６に示すボディ１１のＡ−Ａ断面図である。
【０１３５】
図１３（ａ）に示すようにボディ１１内には制御弁２０のスプール１２０が摺動自在に収容されている。またボディ１１内には切換弁６０のスプール１６０が摺動自在に収容されている。
【０１３６】
図１３（ａ）の動作について説明する。
【０１３７】
油圧ポンプ２から吐出された圧油は、ボディ１１内のポンプ吐出油路７を介して第２の絞り４２、スプール１２０の切欠き１２０ａ、第１の絞り４１を通過する。スプール１２０の図中右側のパイロットポート２０ｄにはパイロット油路５１を介して第２の絞りの上流側のパイロット圧Ｐ1が作用するとともに第２の絞り４２、第３の絞り４３を通過した第３の絞り４３の下流側のパイロット圧がスプール１２０内の通路を介して作用する。またスプール１２０のバネ２０ｃ側に設けられた図中左側のパイロットポート２０ｅには、第１の絞り４１の下流側のパイロット圧Ｐ3がスプール１６０内の通路１６０ａ、パイロット油路５２を介して作用する。
【０１３８】
第２の絞り４２、第１の絞り４１を通過する流量が小さく、前後差圧Ｐ1−Ｐ3がバネ２０ｃで定まる設定圧よりも小さいときには、図示のとおり制御弁２０のスプール１２０が右側（図５における遮断位置２０Ａ側）に位置する。このときポンプ吐出油路７を通過する圧油は、タンク３に排出されることなく、スプール１２０の切欠き１２０ａを介してポンプポートＰに導かれる。
【０１３９】
これに対して第２の絞り４２、第１の絞り４１を通過する流量が大きく、前後差圧Ｐ1−Ｐ3がバネ２０ｃで定まる設定圧以上のときには、スプール１２０が図中左側（図５における開口位置２０Ｂ側）に位置しスプール１２０が開口し油路１５と油路１６が連通する。このときポンプ吐出油路７を通過する圧油の一部は、油路１５、スプール１２０の切欠き１２０ａ、スプール１２０の開口、油路１６、油路６を介してタンクポートＴに導かれる。
【０１４０】
電磁比例制御弁６１から油路４４を介して切換弁６０のスプール１６０の図中右側のパイロットポートに低圧のパイロット圧が作用しているときには、図示のとおりスプール１６０が図中右側に位置している。この位置ではポンプポートＰがポートＭＡに連通し、ポートＭＢがタンクポートＴに連通する。したがってポンプポートＰに導かれた圧油はスプール１６０の開口を介してポートＭＡに供給され油圧モータ１が正回転する。
【０１４１】
電磁比例制御弁６１から油路４４を介して切換弁６０のスプール１６０の図中右側のパイロットポートに高圧のパイロット圧が作用しているときには、スプール１６０が図示している位置から図中左側に移動する。スプール１６０が図中左側に位置すると、ポンプポートＰがポートＭＢに連通し、ポートＭＡがタンクポートＴに連通する。したがってポンプポートＰに導かれた圧油はスプール１６０の開口を介してポートＭＢに供給され油圧モータ１が逆回転する。
【０１４２】
なおボディ１１には、図１２と同様に吸込弁１３と一体に形成された安全弁４が設けられており同様に動作する。
【０１４３】
図１３（ａ）ではスプール１６０を電磁比例制御弁６１によって自動的に切換え作動させているが、図１３（ｂ）に示すようにスプール１６０を手動で切り換えるように構成してもよい。
【０１４４】
図１３（ｂ）に示すようにスプール１６０の図中右端部には、係合部材２０１が係合している。係合部材２０１はボルト２０２の内側に螺合されておりボルト２０２の外側はボディ１１に螺合されている。
【０１４５】
係合部材２０１の図中右端のつまみ部２０１がマイナスドライバ等で回動されると、ボルト２０２に対し係合部材２０１が相対的に図中左右に移動し、スプール１６０が切換えられる。スプール１６０の切換位置調整後は、係合部材２０１とボルト２０２とがロックナット２０３によって固定される。
【０１４６】
つぎに図１４を参照して第３の実施形態である油圧モータ１の構造例について説明する。
【０１４７】
図１４は図１６に示すボディ１１のＡ−Ａ断面図である。
【０１４８】
図１４に示すようにボディ１１内には制御弁２０のスプール１２０が摺動自在に収容されている。
【０１４９】
図１４の動作について説明する。
【０１５０】
ポンプ吐出油路７内の圧油は減圧弁６３によって減圧されＥＰＣ弁６２に元圧として供給される。ＥＰＣ弁６２は、制御弁２０のスプール１２０の図中左側のパイロットポート２２に、パイロット圧を加える。スプール１２０のパイロットポート２２に加えられたパイロット圧の大きさに応じてバネ２０ｃの設定バネ力が変化する。以下制御弁２０のスプール１２０は図１２と同様に動作する。吸込弁１３、安全弁４についても同様に動作する。
【０１５１】
つぎに図１５（ａ）を参照して第４の実施形態である油圧モータ１の構造例について説明する。
【０１５２】
図１５（ａ）は図１６に示すボディ１１のＡ−Ａ断面図である。
【０１５３】
図１５（ａ）に示すようにボディ１１内には制御弁２０のスプール１２０が摺動自在に収容されている。またボディ１１内には切換弁６０のスプール１６０が摺動自在に収容されている。
【０１５４】
図１５（ａ）の動作について説明する。
【０１５５】
ポンプ吐出油路７内の圧油は減圧弁６３によって減圧されＥＰＣ弁６２に元圧として供給される。ＥＰＣ弁６２は、制御弁２０のスプール１２０の図中左側のパイロットポート２２に、パイロット圧を加える。スプール１２０のパイロットポート２２に加えられたパイロット圧の大きさに応じてバネ２０ｃの設定バネ力が変化する。以下制御弁２０のスプール１２０は図１３（ａ）と同様に動作する。切換弁６０のスプール１６０は図１３（ａ）と同様に動作する。吸込弁１３、安全弁４についても同様に動作する。
【０１５６】
また図１５（ａ）ではスプール１６０を電磁比例制御弁６１によって自動的に切換え作動させているが、図１５（ｂ）に示すように、図１３（ｂ）と同様な構成にてスプール１６０を手動で切り換えるようにしてもよい。
【０１５７】
なお以上説明した実施形態では油圧モータを駆動してファンの回転を制御する場合を想定して説明した。しかし本発明の駆動対象である油圧機器は油圧モータに限るものではなく、また制御対象はファン回転数に限るものではない。本発明は任意の油圧機器を駆動する場合に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施形態の制御弁の構造を示す図である。
【図２】図２は図１に示す各絞りの前後差圧を示す図である。
【図３】図３は第１の実施形態の油圧回路図である。
【図４】図４は、図３に対応して、エンジン回転数とファン回転数の関係を示す図である。
【図５】図５は第２の実施形態の油圧回路図である。
【図６】図６は第３の実施形態の油圧回路図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は図６に対応して、エンジン回転数とファン回転数の関係を示す図である。
【図８】図８は第４の実施形態の油圧回路図である。
【図９】図９は実施形態の制御特性と従来技術の制御特性を比較して示す図である。
【図１０】図１０は従来の油圧回路を示す図である。
【図１１】図１１は従来の制御弁の構造を示す図である。
【図１２】図１２は第１の実施形態の油圧モータの断面図である。
【図１３】図１３（ａ）は第２の実施形態の油圧モータの断面図で、図１３（ｂ）は手動で切換弁のスプールを切り換える構成例を示す図である。
【図１４】図１４は第３の実施形態の油圧モータの断面図である。
【図１５】図１５（ａ）は第４の実施形態の油圧モータの断面図で、図１５（ｂ）は手動で切換弁のスプールを切り換える構成例を示す図である。
【図１６】図１６は油圧モータの断面図である。
【符号の説明】
１…油圧モータ
２…油圧ポンプ
１１…ボディ
２０…制御弁
３６…冷却用ファン
４１…第１の絞り
４２…第２の絞り
４３…第３の絞り

Claims (7)

1. 回転数の増加に応じて吐出流量が増大する油圧源（２）と、
   前記油圧源（２）から吐出される圧油が通過する第１の絞り（４１）と、
   前記第１の絞り（４１）を通過した圧油を入力して駆動する油圧機器（１）と、
   前記回転数が所定回転数以上になった場合に前記第１の絞り（４１）を通過する流量が設定流量となるように、前記第１の絞り（４１）を通過する圧油を制御する制御弁（２０）とを備え、
   前記第１の絞り（４１）及び前記制御弁（２０）の上流側に、第２の絞り（４２）を設け、
   前記制御弁（２０）には、前記設定流量に応じたバネ力を発生するバネ（２０ｃ）が付与されており、
   前記第２の絞り（４２）の上流側の圧を、前記制御弁（２０）に対して、前記バネ（２０ｃ）に対向する側に加えるとともに、
   前記第１の絞り（４１）の下流側の圧を、前記制御弁（２０）に対して、前記バネ（２０ｃ）と同じ側に加え、
   前記第２の絞り（４２）の前後差圧に応じた力を、前記制御弁（２０）に対して、前記制御弁（２０）で発生するフローフォースの方向とは反対側の方向に付与すること
   を特徴とする油圧駆動装置。
2. 前記第２の絞り（４２）の上流側の圧を調整する第３の絞り（４３）を更に設けたこと
   を特徴とする請求項１記載の油圧駆動装置。
3. 前記第３の絞り（４３）は、前記制御弁（２０）のスプール（２１）に形成したこと
   を特徴とする請求項２記載の油圧駆動装置。
4. 前記油圧機器（１）は、ファン（３６）を駆動する油圧モータ（１）であることを特徴とする請求項１記載の油圧駆動装置。
5. 前記油圧機器（１）は、油圧モータ（１）であり、前記制御弁（２０）および絞り（４１）を、前記油圧モータ（１）に内蔵したこと
   を特徴とする請求項１記載の油圧駆動装置。
6. 前記油圧源（２）は、固定容量型油圧ポンプ（２）であること
   を特徴とする請求項１記載の油圧駆動装置。
7. 前記設定流量を変化させる設定流量可変手段（２２、６２、６３、８０）を更に備えたこと
   を特徴とする請求項１記載の油圧駆動装置。

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