JP4069803B2 - 上部旋回式油圧走行車両 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はホイールクレーンのような上部旋回式でかつHST(Hydrostatic Transmission=静油圧式無段変速機)付きの油圧走行車両、及びその走行系の冷却方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
HST車両においては、走行用の油圧ポンプと油圧モータを主管路で接続して閉回路を構成するため、この走行回路内の油の入れ替えは、ドレンによって不足した分を回路に補充するだけの少量となる。
【0003】
従って、走行回路内の油温が高くなり、機器の過熱が起こり易いため、走行回路を冷却する必要がある。
【0004】
従来、HST車両において機器を冷却する技術として、走行回路からのドレン油をモータケース及びポンプケースに一旦溜めて油圧モータ及び油圧ポンプを冷却し、熱を吸収したドレン油をタンクに戻す技術が公知である(たとえば特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
実開平5−27421号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようにドレン油を冷却媒体として機器を冷却する公知技術を上部旋回式のHST車両に転用すると、次の問題が生じる。
【0007】
たとえば、ホイールクレーンの一種であるラフテレーンクレーンにおいて、下部走行体をHST付きの油圧モータで駆動する構成をとる場合、油圧モータが下部走行体に設けられるのに対し、原動機、油圧ポンプ、タンクは上部旋回体に設けられるため、油圧ポンプ側の主管路及びドレン管路と、油圧モータ側の主管路及びドレン管路とはそれぞれスイベルジョイントを介して長い管路で接続されることとなる。
【0008】
従って、上記公知技術をそのまま転用すると、走行系のドレン管路の全長が長くなって背圧が高くなるため、走行回路の機器各部(たとえば油圧モータのシール)の背圧負荷が大きくなってこれらが損傷するおそれがある。
【0009】
一方、走行回路のドレン管路が最短ですむように、同管路を、公知技術のようにモータケース、ポンプケースで中継するのではなく、直接油タンクに接続すると、肝腎のドレン油による走行回路の機器(モータ及びポンプ)の冷却作用が失われてしまう。
【0010】
そこで本発明は、走行系のドレン管路を直接油タンクに接続する構成をとりながら、走行回路の機器を効率良く冷却することができる上部旋回式油圧走行車両、及びその走行系の冷却方法を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、下部走行体上に上部旋回体が旋回自在に搭載され、この上部旋回体に原動機と、走行時にこの原動機により駆動される走行用油圧ポンプと、作業時及び走行時を通じて上記原動機により駆動される可変容量型の作業用油圧ポンプと、上記作業用油圧ポンプを油圧源として作業用油圧アクチュエータを駆動する作業回路と、油タンクと、上記作業回路からこの油タンクに戻る油を冷却するオイルクーラーとが設けられる一方、上記下部走行体に走行駆動源としての走行用油圧モータが設けられ、この走行用油圧モータと上記走行用油圧ポンプとがスイベルジョイントを介して接続されて閉回路の走行回路が構成され、かつ、この走行回路のドレン油を直接上記油タンクに戻すドレン管路と、上記油タンクから上記走行回路に油を補給する油補給ポンプと、上記作業用油圧ポンプの吐出量を油温上昇時に増加させる方向に制御するポンプ制御手段とがそれぞれ設けられ、走行時に上記作業用油圧ポンプにより油を上記オイルクーラー経由で上記作業回路と油タンクとの間で循環させ、油タンク内の油を上記油補給ポンプにより上記走行回路に補給するように構成されたものである。
【0012】
請求項2の発明は、請求項1の構成において、ポンプ制御手段は、作業用油圧ポンプの傾転を制御するポンプレギュレータと、このポンプレギュレータに作動圧を送る電磁比例弁と、油温を検出する油温検出手段と、この油温検出手段によって検出される油温に応じて電磁比例弁の作動を制御するコントローラとによって構成されたものである。
【0013】
請求項3の発明は、請求項1または2の構成において、ドレン管路にドレン用オイルクーラーが設けられたものである。
【0014】
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれかの構成において、走行回路のドレン油の一部を、走行用油圧モータの回転力を減速する走行減速機に通す減速機冷却管路が設けられたものである。
【0015】
上記構成によると、走行回路のドレン油を直接油タンクに戻すため、モータケースやポンプケースに一旦溜める公知技術と比較してドレン管路の全長を最小限に短縮することができる。このため、ドレン管路の背圧を抑え、機器各部の損傷を防止することができる。
【0016】
しかも、走行中、作業用油圧ポンプを駆動して作業回路の油をオイルクーラー経由で循環させ、これによって冷却された油を補給ポンプによって走行回路に補給するため、走行回路の油温を低下させ、走行回路を効率良く冷却することができる。
【0017】
また、作業用油圧ポンプを利用して補給油を冷却するため、別ポンプを追加する場合と比較してコスト及びエネルギー効率の点で有利となる。
【0018】
この場合、油温上昇時に作業用油圧ポンプの吐出量を増加させるため、オイルクーラーによる冷却効率を高めて油温を適温に保ち、走行回路の冷却性能を一定に維持することができる。
【0019】
また、請求項3の構成によると、ドレン管路にもオイルクーラーを設けているため、走行回路のドレン油をこのドレン用オイルクーラーによって冷却し、作業回路のオイルクーラーによる冷却作用と合わせて高い冷却性能を得ることができる。
【0020】
請求項4の構成によると、ドレン油の一部を走行減速機に通すため、走行回路とともにこの走行減速機をも冷却し、そのオーバーヒートを防止することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図によって説明する。
【0022】
第1実施形態(図1,2参照)
図1において、1は原動機で、この原動機1により動力分配機2を介して作業用及び走行用両油圧ポンプ(以下、作業ポンプ、走行ポンプという)3,4が駆動される。
【0023】
作業ポンプ3は、作業ポンプ用レギュレータ5によって傾転が制御される可変容量型ポンプとして構成され、同ポンプ3からの圧油により、作業回路6に設けられた図示しない複数の作業用油圧アクチュエータ(ラフテレーンクレーンの例でいえば、ブーム起伏シリンダ、ウィンチモータ、旋回モータ等)が駆動される。
【0024】
作業回路6のタンクライン7にオイルクーラー8が設けられ、作業回路6のアクチュエータから出た戻り油がこのオイルクーラー8により冷却されて油タンクTに戻る。9はオイルクーラー8と並列に設けられたチェック弁である。
【0025】
作業ポンプ用レギュレータ5は、コントローラ10によって制御される電磁比例弁11を介してパイロット圧源12に接続され、油温センサ13によって検出されるタンク油温に応じて、コントローラ10からの信号に基づいて電磁比例弁11の二次圧が変化し、これにより作業ポンプ用レギュレータ5の作動ストロークが変化してポンプ傾転が大小制御される(この点は後に詳述する)。
【0026】
一方、走行ポンプ4は、双方向型でかつ走行用ポンプレギュレータ14によって傾転が制御される可変容量型ポンプとして構成されている。
【0027】
この走行ポンプ4を油圧源とする走行回路は、ポンプ回路Aとモータ回路Bとによって構成され、ポンプ回路Aが作業ポンプ3及び作業回路6とその関連機器とともに上部旋回体に、モータ回路Bが下部走行体にそれぞれ設置される。
【0028】
ポンプ回路Aは、走行ポンプ4と、コントローラ10からの信号に基づいて走行用ポンプレギュレータ14の作動を制御する電磁切換弁15と、油タンクTから油を吸い上げる固定容量型の補助ポンプ(油補給ポンプ)16と、この補助ポンプ16の吐出量に応じた圧力を発生させる絞り17と、この絞り17によって発生した圧力を減圧して電磁切換弁15経由で走行用ポンプレギュレータ14に送る減圧弁18と、低圧リリーフ弁19と、回路圧力の最大値を規制するオーバーロードリリーフ弁20,20と、補助ポンプ16からの油の一部を回路に補充するためのチェック弁21,21とを具備している。
【0029】
モータ回路Bは、走行用油圧モータ(以下、走行モータという)22と、余剰油を回路外に排出するフラッシングバルブ23と、このフラッシングバルブ23の下流側に設けられた絞り24及び流量制御弁25とを具備し、このモータ回路Bの両側モータ管路26,27とポンプ回路Aの両側主管路28,29とがスイベルジョイント30経由で接続されて閉回路が構成されている。
【0030】
31は走行モータ22の回転力を減速して図示しない走行駆動輪に伝える走行減速機である。
【0031】
また、ポンプ回路Aには、走行ポンプ4からの洩れ油及び低圧リリーフ弁19からのリリーフ油が流入するポンプ側ドレン管路32、モータ回路Bには、走行モータ22からの洩れ油及びフラッシングバルブ23からの排出油が流入するモータ側ドレン管33がそれぞれ設けられ、この両ドレン管路32,33が、スイベルジョイント30及び合流ドレン管路34を介してタンクTに接続されている。
【0032】
このように、ドレン管路32,33,34が最短経路でタンクTに接続されているため、管路長が最小限に短くてすむ。従って、ドレン管路長が長くなる上部旋回式の車両においても、ドレン管路32,33,34によって走行回路に発生する背圧を低く抑えることができるため、機器各部(たとえば走行モータ22のシール)の背圧負荷が軽減され、これらの損傷が防止される。
【0033】
上記構成において、図示しないシフトレバーが操作されると、その操作信号に基づくコントローラ10からの信号によって電磁切換弁15が切換わり作動し、補助ポンプ16からの油がこの電磁切換弁15経由で走行ポンプ用レギュレータ14に送られて走行ポンプ4の傾転が増加する。
【0034】
これにより、同ポンプ4から吐出された油がモータ回路Bに送られて走行モータ22が回転し、車両が走行する。
【0035】
この走行中、走行ポンプ4及び走行モータ22から洩れ出た油、それに低圧リリーフ弁19及びフラッシングバルブ23を介して排出された油がドレン管路32,33、合流ドレン管路34を介して油タンクTに戻される。
【0036】
一方、このとき作業回路6は停止しているが、作業ポンプ3は駆動され、同ポンプ3から吐出された油が作業回路6を通り、オイルクーラー8で冷却されて油タンクT、さらにポンプ3へと循環する。
【0037】
この作業系の油の循環作用により、上記走行回路からのドレン油が冷却され、その上で補助ポンプ16により走行回路に補給されるため、走行ポンプ4及び走行モータ2を含む閉回路である走行回路(ポンプ回路A及びモータ回路B)が冷却される。
【0038】
すなわち、ドレン管路32,33,34を、公知技術のようにポンプケースやモータケースに通さずに直接油タンクTに接続した構成をとりながら、走行回路を、オイルクーラー8を通した低温の油によって冷却し適温に保持することができる。
【0039】
この場合、作業ポンプ3から吐出される大流量の油をオイルクーラー8で冷却するため、タンク油温を効率良く冷却でき、これにより走行回路の冷却作用を効率良く行わせることができる。
【0040】
また、この実施形態においては、タンク油温に応じて冷却運転が制御される。これを図2のフローチャートを併用して説明する。
【0041】
コントローラ10には、予め油温について、冷却能力を上げるべき温度としての基準値と、この基準値よりも低温の設定値とが定められ、ステップS1で、油温センサ13によって検出されたタンク油温と基準値とが比較される。
【0042】
ここでYESの場合、すなわち、タンク油温が基準値以上の高温である場合は、ステップS2で電磁比例弁11を通じて作業ポンプ用レギュレータ5に大傾転を指令する。
【0043】
これにより、作業ポンプ3の吐出量が増加し、大流量がオイルクーラー8によって冷却されるため、油温が速やかに低下し、走行回路の冷却能力が高められる。
【0044】
一方、ステップS1でNO(基準値未満)の場合は、ステップS3でさらにタンク油温が設定値以上か否かが判別され、NO(設定値未満)の場合は冷却能力を上げる必要がないため、ステップS4で作業ポンプ3を小傾転側(たとえば最小傾転)に制御する。
【0045】
これに対し、ステップS3でタンク油温が設定値以上であると判別されると、ステップS5で前回ポンプが大傾転側に制御されたか否かが判別され、NOの場合はステップS4で作業ポンプ3が小傾転側に、YESの場合はステップS2で作業ポンプ3が大傾転側にそれぞれ制御される。
【0046】
このステップS3→ステップS5→ステップS2の制御により、作業ポンプ3が一旦大傾転側に制御されたときはタンク油温が設定値未満に下がるまで大傾転が維持される。
【0047】
このように、タンク油温に応じた冷却能力の制御を行うことにより、走行回路をより効率良く冷却し、より適温に保つことが可能となる。
【0048】
なお、上記の例では作業ポンプ3の傾転を大小二通りのみに切換えるようにしたが、タンク油温の変化に応じて同ポンプ傾転を三段階以上または無段連続的に変化させるようにしてもよい。
【0049】
また、ポンプ傾転を大小二通りのみに切換える場合、油温センサ13に代えて、設定温度でオン(またはオフ)となる油温スイッチを用い、かつ、電磁比例弁11に代えて電磁切換弁を用いてもよい。この場合、コントローラ10を介さずに、油温スイッチのオン/オフによって直接電磁切換弁を切換える構成をとってもよい。
【0050】
第2実施形態(図3参照)
第1実施形態との相違点のみを説明する。
【0051】
第2実施形態においては、第1実施形態の構成を前提として、
(イ)走行回路から油タンクTに戻るドレン油を独自のオイルクーラーで冷却し、
(ロ)走行減速機31も同時に冷却する
構成が付加されている。
【0052】
すなわち、合流ドレン管路34にドレン用の補助オイルクーラー35が設けられるとともに、モータ回路Bのドレン管路33から分岐して走行減速機31を通る減速機冷却管路36が設けられている。
【0053】
37は補助オイルクーラー35と並列に設けられたチェック弁、38は減速機冷却管路36から走行モータ22側への油の逆流を阻止するためのチェック弁である。
【0054】
この構成によると、走行回路からのドレン油が補助オイルクーラー35によって冷却された後、油タンクTに戻り、その上で作業ポンプ3とオイルクーラー8による主冷却作用を受けるため、冷却効果が高められ、とくに作業ポンプ3の最大吐出量が少なくて主冷却作用が十分でない可能性のある車両において効果を発揮する。
【0055】
また、減速機冷却管路36によって走行減速機31にドレン油が供給され、このドレン油によって走行減速機31が冷却されるため、この走行減速機31のオーバーヒートをも防止することができる。
【0056】
なお、補助オイルクーラー35は、オイルクーラー8とともに、エンジンルーム内においてラジエータ前に配置し、共通のファンによって空冷するように構成すればよい。この場合、両オイルクーラー8,35はラジエータ前に左右に並べて配置してもよいし、前後に配置してもよい。
【0057】
【発明の効果】
上記のように本発明によると、走行回路のドレン管路を直接油タンクに接続してドレン管路の全長を短くし、その背圧による走行回路の機器各部の損傷を防止しながら、走行中、作業用油圧ポンプを駆動して作業回路の油をオイルクーラー経由で循環させ、これによって冷却されたタンク油を補給ポンプによって走行回路に補給する構成としたから、走行系の機器(油圧モータ、油圧ポンプ)を効率良く冷却することができる。
【0058】
また、作業用油圧ポンプを利用して補給油を冷却するため、別ポンプを追加する場合と比較してコスト及びエネルギー効率の点で有利となる。
【0059】
この場合、油温上昇時に作業用油圧ポンプの吐出量を増加させるため、オイルクーラーによる冷却効率を高めて油温を適温に保ち、走行回路の冷却性能を一定に維持することができる。
【0060】
また、請求項3の発明によると、ドレン管路にもオイルクーラーを設けているため、走行回路のドレン油をこのドレン用オイルクーラーによって冷却し、作業回路のオイルクーラーによる冷却作用と合わせて高い冷却性能を得ることができる。
【0061】
請求項4の発明によると、ドレン油の一部を走行減速機に通して同減速機をも冷却し、そのオーバーヒートを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態を示す回路構成図である。
【図2】 同実施形態におけるポンプ制御作用を説明するためのフローチャートである。
【図3】 本発明の第2実施形態を示す回路構成図である。
【符号の説明】
1 原動機
3 作業用油圧ポンプ
4 走行用油圧ポンプ
5 ポンプ制御手段を構成する作業用油圧ポンプのレギュレータ
10 同コントローラ
11 同電磁比例弁
13 同油温センサ
16 補助ポンプ(油補給ポンプ)
22 走行用油圧モータ
A 走行回路を構成するポンプ回路
B 同モータ回路
6 作業回路
8 作業回路用のオイルクーラー
30 スイベルジョイント
31 走行減速機
32,33,34 ドレン管路
35 ドレン用の補助オイルクーラー
36 減速機冷却管路
Claims (4)
- 下部走行体上に上部旋回体が旋回自在に搭載され、この上部旋回体に原動機と、走行時にこの原動機により駆動される走行用油圧ポンプと、作業時及び走行時を通じて上記原動機により駆動される可変容量型の作業用油圧ポンプと、上記作業用油圧ポンプを油圧源として作業用油圧アクチュエータを駆動する作業回路と、油タンクと、上記作業回路からこの油タンクに戻る油を冷却するオイルクーラーとが設けられる一方、上記下部走行体に走行駆動源としての走行用油圧モータが設けられ、この走行用油圧モータと上記走行用油圧ポンプとがスイベルジョイントを介して接続されて閉回路の走行回路が構成され、かつ、この走行回路のドレン油を直接上記油タンクに戻すドレン管路と、上記油タンクから上記走行回路に油を補給する油補給ポンプと、上記作業用油圧ポンプの吐出量を油温上昇時に増加させる方向に制御するポンプ制御手段とがそれぞれ設けられ、走行時に上記作業用油圧ポンプにより油を上記オイルクーラー経由で上記作業回路と油タンクとの間で循環させ、油タンク内の油を上記油補給ポンプにより上記走行回路に補給するように構成されたことを特徴とする上部旋回式油圧走行車両。
- ポンプ制御手段は、作業用油圧ポンプの傾転を制御するポンプレギュレータと、このポンプレギュレータに作動圧を送る電磁比例弁と、油温を検出する油温検出手段と、この油温検出手段によって検出される油温に応じて電磁比例弁の作動を制御するコントローラとによって構成されたことを特徴とする請求項1記載の上部旋回式油圧走行車両。
- ドレン管路にドレン用オイルクーラーが設けられたことを特徴とする請求項1または2記載の上部旋回式油圧走行車両。
- 走行回路のドレン油の一部を、走行用油圧モータの回転力を減速する走行減速機に通す減速機冷却管路が設けられたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の上部旋回式油圧走行車両。
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