特許 5997072 油圧駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5997072

(24)【登録日】2016年9月2日

(45)【発行日】2016年9月21日

(54)【発明の名称】油圧駆動装置

(51)【国際特許分類】

   F15B 11/02 20060101AFI20160908BHJP

   F15B 11/028 20060101ALI20160908BHJP

   E02F 9/00 20060101ALI20160908BHJP

   E02F 9/22 20060101ALN20160908BHJP

【ＦＩ】

   F15B11/02 W

   F15B11/028 A

   E02F9/00 B

   !E02F9/22 E

【請求項の数】2

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-27817(P2013-27817)

(22)【出願日】2013年2月15日

(65)【公開番号】特開2014-156891(P2014-156891A)

(43)【公開日】2014年8月28日

【審査請求日】2015年2月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000442

【氏名又は名称】特許業務法人 武和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】龍 小平

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 賢人

【審査官】 加藤 一彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１１６７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５６−１０６２０５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５９−１０６７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３３７０４２３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１８３７９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１６８２６９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１５Ｂ １１／０２

Ｆ１５Ｂ １１／０２８

Ｅ０２Ｆ ９／００

Ｅ０２Ｆ ９／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主油圧ポンプと、上記主油圧ポンプに吸い込まれた油が蓄えられたタンクと、上記主油圧ポンプから吐出された圧油によって作動する油圧アクチュエータと、上記油圧アクチュエータに供給された圧油の流れを制御する方向制御弁と、上記方向制御弁を切り換え操作する操作装置とを備えるとともに、
上記主油圧ポンプに吸い込まれた油を供給するサクション回路と、上記主油圧ポンプ、上記タンク、上記油圧アクチュエータ、上記方向制御弁、及び上記操作装置が含まれた油圧回路に設けられ、油圧回路内を流れる圧油の圧力を制御する圧力制御弁とを備えた油圧駆動装置において、
上記サクション回路がジェットポンプを含み、
上記ジェットポンプは、一端が上記主油圧ポンプの吸い込み口に接続されたサクション管路と、一端が上記圧力制御弁に接続された第１配管、一端が上記タンクに接続された第２配管とを含み、
上記第１配管の他端は、上記サクション管路、上記サクション管路と上記第２配管との接続部、及び上記第２配管のいずれかに接続されており、
上記ジェットポンプは、上記第１配管の他端が接続された箇所の近傍に位置している上記第１配管の部分に設けられたノズルを含み、
上記操作装置にパイロット圧を供給するパイロットポンプを備え、
上記圧力制御弁は、上記パイロットポンプの吐出圧を規定するパイロットリリーフ弁、上記主油圧ポンプの吐出圧を規定するメインリリーフ弁、及び上記油圧アクチュエータに背圧を与える背圧弁の少なくとも１つから成り、
上記圧力制御弁が、第１圧力制御弁と第２圧力制御弁とを含み、
上記ノズルが第１ノズルと第２ノズルとを含み、
上記第１配管は、上記第１圧力制御弁に接続されたものから成り、
上記第１ノズルは、上記第１配管に設けられており、
一端が上記第２圧力制御弁に接続されて他端が上記サクション管路、上記サクション管路と上記第２配管との上記接続部、及び上記第２配管のいずれかに接続された第３配管を備え、
上記第２ノズルは、上記サクション管路、上記サクション管路と上記第２配管との上記接続部、及び上記第２配管のいずれか該当するものの近傍に位置する上記第３配管の部分に設けられていることを特徴とする油圧駆動装置。

【請求項2】

請求項１に記載の油圧駆動装置において、
上記第１配管と上記第２配管のなす角度は、９０度以下に設定されていることを特徴とする油圧駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主油圧ポンプ、油圧アクチュエータ、方向制御弁、及び操作装置等を含む油圧回路内を流れる圧油の圧力を制御するリリーフ弁等の圧力制御弁を備えた油圧ショベルなどに設けられる油圧駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

図６は、この種の従来の油圧駆動装置の基本構成を示す油圧回路図である。この図６に示す従来技術は、エンジン５１によって駆動される主油圧ポンプ５２及びパイロットポンプ５３と、主油圧ポンプ５２及びパイロットポンプ５３によって吸い込まれた油が蓄えられたタンク５４とを備えている。また、主油圧ポンプ５２から吐出された圧油によって作動する油圧アクチュエータ５５と、この油圧アクチュエータ５５に供給された圧油の流れを制御する方向制御弁５６と、この方向制御弁５６を切り換え操作する操作装置５７とを備えている。

【0003】

さらに、この従来技術は、主油圧ポンプ５２に吸い込まれた油を供給するサクション回路と、上述した主油圧ポンプ５２、パイロットポンプ５３、タンク５４、油圧アクチュエータ５５、方向制御弁５６、及び操作装置５７が含まれた油圧回路に設けられ、油圧回路内を流れる圧油の圧力を制御する圧力制御弁とを備えている。

【0004】

上述した圧力制御弁は、例えばパイロットポンプ５３の吐出圧を規定するパイロットリリーフ弁５８、主油圧ポンプ５２の吐出圧を規定する図示しないメインリリーフ弁、油圧アクチュエータ５５に背圧を与える背圧弁５９等によって構成されている。これらのパイロットリリーフ弁５８、図示しないメインリリーフ弁、及び背圧弁５９のそれぞれはタンク５４に連絡されている。すなわち、パイロットリリーフ弁５８、図示しないメインリリーフ弁、及び背圧弁５９のそれぞれから流出した油圧回路内の圧油はタンク５４に戻されるようになっている。

【0005】

このような従来技術にあって、サクション回路から主油圧ポンプ５２に十分な油が供給されないと、主油圧ポンプ５２の吸い込み口付近が負圧になり、キャビテーションが発生する。これによって、主油圧ポンプ５２の吸い込み効率が低下する。また、騒音、エローションが起きやすい。

【0006】

主油圧ポンプ５２に十分な圧油を供給することを考慮して、図６に示す従来技術のサクション回路に特許文献１に示されるようなジェットポンプを設け、このジェットポンプの油の噴射力を活用して主油圧ポンプ５２に油を供給することが考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平１−２９４９５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

図６に示す従来技術において特許文献１に示されるようなジェットポンプを設けることを考慮した場合には、ジェットポンプの圧油供給源を別に設けることが必要になる。これにより、当該油圧駆動装置の部品数が増加し、製作コストが高くなってしまう問題がある。

【0009】

また、図６に示すような一般的な従来技術では、パイロットリリーフ弁５８、図示しないメインリリーフ弁、及び背圧弁５９などから成る圧力制御弁を通過した油は、タンク５４に無駄に捨てられている。この点でエネルギ損失を生じており、経済性の点で問題がある。

【0010】

本発明は、上述した従来技術における実情からなされたもので、その目的は、油圧回路内の部品数を増加させずにジェットポンプを設けることができ、また、圧力制御弁に関係するエネルギ損失を抑制することができる油圧駆動装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

この目的を達成するために、本発明は、主油圧ポンプと、上記主油圧ポンプに吸い込まれた油が蓄えられたタンクと、上記主油圧ポンプから吐出された圧油によって作動する油圧アクチュエータと、上記油圧アクチュエータに供給された圧油の流れを制御する方向制御弁と、上記方向制御弁を切り換え操作する操作装置とを備えるとともに、上記主油圧ポンプに吸い込まれた油を供給するサクション回路と、上記主油圧ポンプ、上記タンク、上記油圧アクチュエータ、上記方向制御弁、及び上記操作装置が含まれた油圧回路に設けられ、油圧回路内を流れる圧油の圧力を制御する圧力制御弁とを備えた油圧駆動装置において、上記サクション回路がジェットポンプを含み、上記ジェットポンプは、一端が上記主油圧ポンプの吸い込み口に接続されたサクション管路と、一端が上記圧力制御弁に接続された第１配管、一端が上記タンクに接続された第２配管とを含み、上記第１配管の他端は、上記サクション管路、上記サクション管路と上記第２配管との接続部、及び上記第２配管のいずれかに接続されており、上記ジェットポンプは、上記第１配管の他端が接続された箇所の近傍に位置している上記第１配管の部分に設けられたノズルを含み、上記操作装置にパイロット圧を供給するパイロットポンプを備え、上記圧力制御弁は、上記パイロットポンプの吐出圧を規定するパイロットリリーフ弁、上記主油圧ポンプの吐出圧を規定するメインリリーフ弁、及び上記油圧アクチュエータに背圧を与える背圧弁の少なくとも１つから成り、上記圧力制御弁が、第１圧力制御弁と第２圧力制御弁とを含み、上記ノズルが第１ノズルと第２ノズルとを含み、上記第１配管は、上記第１圧力制御弁に接続されたものから成り、上記第１ノズルは、上記第１配管に設けられており、一端が上記第２圧力制御弁に接続されて他端が上記サクション管路、上記サクション管路と上記第２配管との上記接続部、及び上記第２配管のいずれかに接続された第３配管を備え、上記第２ノズルは、上記サクション管路、上記サクション管路と上記第２配管との上記接続部、及び上記第２配管のいずれか該当するものの近傍に位置する上記第３配管の部分に設けられていることを特徴としている。

【0012】

このように構成した本発明は、油圧回路内を流れる圧油の圧力を制御する圧力制御弁から第１配管に導かれた油が第１配管に設けたノズルから高速で噴射される際に、タンク圧よりも低い圧力領域が形成される。これによってタンクの油が第２配管を介してサクション管路に吸い上げられる。すなわち、ジェットポンプの作用により主油圧ポンプに第１配管及びノズルを介して導かれた油と、タンクから第２配管に導かれた油とを合流させた十分な量の油を供給することができる。ここで本発明は、ジェットポンプの圧油供給源が、当該油圧回路内を流れる圧油の圧力を制御する圧力制御弁であることから、特別な圧油供給源を設けることを要さない。また、圧力制御弁を通過した油をタンクに捨てることなくジェットポンプに供給して活用することができる。すなわち本発明は、油圧回路内の部品数を増加させずにジェットポンプを設けることができ、また、圧力制御弁に関係するエネルギ損失を抑制することができる。また、第１圧力制御弁から第１配管及び第１ノズルを介して供給された油、及び第２配管を介して供給されたタンクからの油と、第２圧力制御弁から第３配管、及び第２ノズルを介して供給された油とを合流させてサクション管路に供給することができる。これによって、さらに安定した十分な量の油を主油圧ポンプに供給することができる。

【0013】

また、本発明は、上記発明において、上記第１配管と上記第２配管のなす角度は、９０度以下に設定されていることを特徴としている。

【0014】

このように構成した本発明は、第１配管を介して供給された油の流れと、第２配管を介して供給された油の流れとを対抗させずにサクション管路に供給することができる。すなわち、本発明は、第１配管の油と第２配管の油とを円滑に合流させて主油圧ポンプに供給することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、油圧回路に設けられ、油圧回路内を流れる圧油の圧力を制御する圧力制御弁をジェットポンプの圧油供給源としたことから、油圧回路内の部品数を増加させずにジェットポンプを設けることができる。これにより本発明は、主油圧ポンプの吸い込み性能を向上させることができるとともに、サクション回路にジエットポンプを設けた場合に考えられる製作コストの増加を抑えることができる。また本発明は、圧力制御弁から流出した油を従来のように無駄にタンクに捨てることがなく、圧力制御弁に関係するエネルギ損失を抑制でき、これによる経済性を従来よりも向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明者らが先に考案した参考例１を示す油圧回路図である。

【図2】参考例１に備えられるジェットポンプの構成を示す図である。

【図3】本発明者らが先に考案した参考例２を示す油圧回路図である。

【図4】本発明に係る油圧駆動装置の一実施形態を示す油圧回路図である。

【図5】本実施形態に備えられるジェットポンプの構成を示す図である。

【図6】従来の一般的な油圧駆動装置の基本構成を示す油圧回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明に係る油圧駆動装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【0018】

図１は本発明者らが先に考案した参考例１を示す油圧回路図、図２は参考例１に備えられるジェットポンプの構成を示す図である。

【0019】

図１に示すように、参考例１に係る油圧駆動装置の基本構成は、前述した図６に示したものと例えば同じである。この参考例１は、建設機械例えば油圧ショベルに備えられた油圧駆動装置であり、この参考例１も、前述した図６に示したものと同様に、エンジン１によって駆動される主油圧ポンプ２及びパイロットポンプ３と、主油圧ポンプ２及びパイロットポンプ３によって吸い込まれた油が蓄えられたタンク４とを備えている。また、主油圧ポンプ２から吐出された圧油によって作動する油圧アクチュエータ５と、この油圧アクチュエータ５に供給された圧油の流れを制御する方向制御弁６と、この方向制御弁６を切り換え操作する操作装置７とを備えている。

【0020】

また、この参考例１も、主油圧ポンプ２に吸い込まれた油を供給するサクション回路と、上述した主油圧ポンプ２、パイロットポンプ３、タンク４、油圧アクチュエータ５、方向制御弁６、及び操作装置７が含まれた油圧回路に設けられ、油圧回路内を流れる圧油の圧力を制御する圧力制御弁とを備えている。

【0021】

上述した圧力制御弁は、パイロットポンプ３の吐出圧を規定するパイロットリリーフ弁８、主油圧ポンプ２の吐出圧を規定する図示しないメインリリーフ弁、及び油圧アクチュエータ５に背圧を与える背圧弁９を含んでいる。図示しないメインリリーフ弁と背圧弁９は、タンク４に連絡されている。

【0022】

この参考例１は、サクション回路に、ジェットポンプ１０を備えている。このジェットポンプ１０は、図２にも示すように、一端が主油圧ポンプ２の吸い込み口に接続されたサクション管路１１と、一端が圧力制御弁、例えばパイロットリリーフ弁８に接続された第１配管１２と、サクション管路１１の他端に接続されており、タンク４に連絡された第２配管１４とを含んでいる。第１配管１２と第２配管１４のなす角度αは、９０度以下に設定されている。

【0023】

第１配管１２の他端は、サクション管路１１、サクション管路１１と第２配管１４とを接続するチャンバから成る接続部１３、及び第２配管１４のいずれかに、例えば接続部１３に接続してある。また、ジェットポンプ１０は、第１配管１２の他端が接続される接続部１３の近傍に位置する第１配管１２の部分に設けたノズル１５を含んでいる。

【0024】

主油圧ポンプ２の吸い込み口と、接続部１３との距離Ｌは、例えばサクション管路１１の直径の２倍以上、１００倍以下の距離に設定される。すなわち距離Ｌは、サクション管路１１に導かれる油に溶けていた空気が油から放出された後、主油圧ポンプ２の吸い込み口に至るまでに再び油内に戻すのに必要な最小距離と、ジェットポンプ１０によって油を主油圧ポンプ２に供給可能な最大距離を考慮して決められる。ジェットポンプ１０の噴射力を活用して油を主油圧ポンプ２に送ることから、前述の図６に示したようにジェットポンプ１０を設けない場合に比べて、サクション管路１１を長く設定することが可能となる。

【0025】

このように構成した参考例１は、パイロットポンプ３から吐出されたパイロット圧の圧力を規定するパイロットリリーフ弁８から第１配管１２に導かれた油が、第１配管１２に設けたノズル１５から高速で噴射された際に、タンク圧よりも低い圧力領域が形成される。これにより、ノズル１５から噴射される油の流れに伴ってタンク４に蓄えられていた油が第２配管１４に吸い上げられ、第１配管１２及びノズル１５から導かれた油と、第２配管１４に導かれた油とが合流して、これらの合流による十分な量の油を主油圧ポンプ２に供給することができる。

【0026】

ここで例えば、パイロットポンプ３は、圧力４ＭＰａ、流量３０Ｌ／ｍｉｎの供給力のパイロツト圧を吐出し、２０Ｌ／ｍｉｎは方向制御弁６の切り換え制御に活用されるものとする。また、パイロットリリーフ弁８における圧損は、１ＭＰａとする。このときに、ジェットポンプ１０に供給される圧油の供給力は、
（４−１）×（３０−２０）＝３０〔ＭＰａ・Ｌ／ｍｉｎ〕
となる。

【0027】

これに対して、前述した図６に示した一般的な油圧駆動装置にあっては、主油圧ポンプ５２の負圧が大きすぎると吸い込み口にキャビテーションが大量に発生して主油圧ポンプ５２の吸い込み性能が低下することから主油圧ポンプ５２における吸い込み圧力は０．１ＭＰａ程度に抑えられる。したがって、主油圧ポンプ５２の流量が仮に２００Ｌ／ｍｉｎであるとすると、この主油圧ポンプ５２の吸い込み力は、
２００×０．１＝２０〔ＭＰａ・Ｌ／ｍｉｎ〕
となる。このように、上述した参考例１のパイロットリリーフ弁８を通過した油の供給力は、主油圧ポンプ５２の吸い込み力よりも大きくなる。

【0028】

このように構成した参考例１は、ジェットポンプ１０の圧油供給源が、油圧回路内に通常設けられるパイロットリリーフ弁８であることから、特別な圧油供給源を設けることを要しない。また、パイロットリリーフ弁８を通過した油をタンク４に捨てることなくジェットポンプ１０に供給して活用することができる。

【0029】

すなわち、参考例１によれば、油圧回路内の部品数を増加させずにジェットポンプ１０を設けることができる。これにより、主油圧ポンプ２の吸い込み性能を向上させることができるとともに、サクション回路にジェットポンプ１０を設けた場合に考えられる製作コストの増加を抑えることができる。また、この参考例１は、パイロットリリーフ弁８から流出した油を無駄にタンク４に捨てることがないので、パイロットリリーフ弁８に関係するエネルギ損失を抑制でき、これにより経済性を向上させることができる。

【0030】

また、この参考例１は、ジェットポンプ１０の第１配管１２と第２配管１４のなす角度αは、９０度以下に設定されているので、第１配管１２を介して接続部１３に供給された油の流れと、第２配管１４を介して接続部１３に供給された圧油の流れとを対抗させずにサクション管路１１に供給することができる。すなわち、参考例１によれば、第１配管１２の油と第２配管１４の油とを円滑に合流させて主油圧ポンプ２に供給することができる。

【0031】

なお、上記参考例１は、ジェットポンプ１０の圧油供給源がパイロットリリーフ弁８から成っているが、パイロットリリーフ弁８に代えて、主油圧ポンプ２の吐出圧を規定する図示しないメインリリーフ弁をジェットポンプ１０の圧油供給源としてもよい。

【0032】

図３は本発明者らが先に考案した参考例２を示す油圧回路図である。

【0033】

この図３に示す参考例２は、ジェットポンプ２０が、一端が主油圧ポンプ２の吸い込み口に接続されたサクション管路１１と、一端が油圧アクチュエータ５に背圧を与える背圧弁９に接続された第１配管２１と、サクション管路１１の他端及び第１配管２１の他端がそれぞれ接続された接続部１３と、一端が接続部１３に接続されており、他端がタンク４に連絡された第２配管１４と、接続部１３の近傍に位置する第１配管２１の部分に設けたノズル２２とを含む構成にしてある。なお、パイロットリリーフ弁８はタンク４に連絡させてある。その他の構成は参考例１と同等である。

【0034】

このように構成した参考例２も、参考例１と同様に、背圧弁９を通過した油をタンク４に捨てることなくジェットポンプ１０に供給して活用し、主油圧ポンプ２の吸い込み性能を向上させることができる。また、通常設けられる背圧弁９を活用することにより油圧回路内の部品数を増加させずにジェットポンプ２０を設けることができ、製作コストの増加を抑えることができる。また、背圧弁９に関係するエネルギ損失を抑制でき、これにより経済性を向上させることができる。

【0035】

さらに、この参考例２によれば、背圧弁９を通過した圧油の高い圧力を活用して第１配管２１に導かれた圧油をノズル２２から噴射させて接続部１３、及びサクション管路１１に供給するので、タンク４の油を第２配管１４を介して吸い上げる力を強めることができ、主油圧ポンプ２に対する圧油の供給力を高めることができる。

【0036】

図４は本発明に係る油圧駆動装置の一実施形態を示す油圧回路図、図５は本実施形態に備えられるジェットポンプの構成を示す図である。

【0037】

本実施形態は、ジェットポンプ３０の圧油供給源となる圧力制御弁が、第１圧力制御弁を構成するパイロットリリーフ弁８と、第２圧力制御弁を構成する背圧弁９とから成っている。また、ノズルが、第１ノズル３２と第２ノズル３３とから成っている。第１配管１２はパイロットリリーフ弁８に接続されており、接続部１３の近傍に位置する第１配管１２の部分に第１ノズル３２を設けてある。

【0038】

サクション管路１１は、一端が主油圧ポンプ２の吸い込み口に接続されており、他端が接続部１３に接続されている。第２配管１４は、一端が接続部１３においてサクション管路１１に接続されており、他端をタンク４に連絡させてある。

【0039】

また、本実施形態は、一端が背圧弁９に接続されており、他端がサクション管路１１、接続部１３、及び第２配管１４のいずれかに、例えばサクション管路１１に接続された第３配管３１を備えている。また、サクション管路１１、接続部１３、及び第２配管１４のいずれか該当するものの近傍、今の場合はサクション管路１１の近傍に位置する第３配管３１の部分に、第２ノズル３３を設けてある。その他の構成は参考例１と同等である。

【0040】

このように構成した本実施形態も、パイロットリリーフ弁８及び背圧弁９をそれぞれ通過した油をタンク４に捨てることなくジェットポンプ３０に供給して活用し、主油圧ポンプ２の吸い込み性能を向上させることができる。また、油圧回路内に通常設けられるパイロットリリーフ弁８及び背圧弁９を活用することにより、油圧回路内の部品数を増加させずにジェットポンプ３０を設けることができ、製作コストの増加を抑えることができる。また、パイロットリリーフ弁８及び背圧弁９に関係するエネルギ損失を抑制でき、これにより経済性を向上させることができる。

【0041】

また、パイロットリリーフ弁８を通過した圧油の高い圧力や、参考例２と同様に、背圧弁９を通過した圧油の高い圧力を活用して主油圧ポンプ２に対する圧油の供給力を高めることができる。

【0042】

さらに、本実施形態によれば、パイロットリリーフ弁８から第１配管１２及び第１ノズル３２を介して供給された油、及び第２配管１４を介して供給されたタンク４からの油と、背圧弁９から第３配管３１及び第２ノズル３３を介して供給された油とを合流させてサクション管路１１に供給することができる。これによって、さらに安定した十分な量の油を主油圧ポンプ２に供給することができる。

【符号の説明】

【0043】

１ エンジン
２ 主油圧ポンプ
３ パイロットポンプ
４ タンク
５ 油圧アクチュエータ
６ 方向制御弁
７ 操作装置
８ パイロットリリーフ弁（第１圧力制御弁）
９ 背圧弁（第２圧力制御弁）
１０ ジェットポンプ
１１ サクション管路
１２ 第１配管
１３ 接続部
１４ 第２配管
１５ ノズル
２０ ジェットポンプ
２１ 第１配管
２２ ノズル
３０ ジェットポンプ
３１ 第３配管
３２ 第１ノズル
３３ 第２ノズル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】