JP2005344417A - 建設機械のタンク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンや油圧ポンプ等から発生する振動等に対してタンク本体が共鳴するのを防止した建設機械のタンク装置を提供する。
【解決手段】エンジン室１９近傍の車体フレーム１０上に設置されたタンク本体２２ａの上部に設けられた点検孔２５に、タンク本体２２ａの容積を変えることにより、タンク本体２２ａがエンジン等の振動に共鳴するのを防止する共鳴防止手段２８を設けたもので、エンジンや油圧ポンプ等から発生する振動等によりタンク本体２２ａが共鳴することがないので、騒音によりオペレータに不快感を与えたり、騒音によりオペレータが早期に疲労することがないため作業能率が向上する上、作業現場が市街地の場合でも、騒音により生活環境を悪化させることが少ない。
【選択図】図３

Description

本発明は、油圧ポンプやエンジン等の振動によりタンク本体が共鳴するのを防止した建設機械のタンク装置に関する。

従来油圧ショベルのような建設機械には、車体に燃料タンクや作動油タンク等のタンクが搭載されている。
これらタンクの多くは、薄い鋼板を板金加工することにより密閉構造の箱型に形成されていて、建設機械が油圧ショベルの場合は、旋回体に設置された運転室の例えば後方に作動油タンクが搭載され、作業機を挟んで運転室を対向する位置に燃料タンクが搭載されている。

また旋回体の後部にはエンジン室が設置されていて、エンジン室には動力用エンジンと、エンジンにより駆動される油圧ポンプ等が設置されており、作動油タンクにより油圧ポンプに吸入された作動油は、油圧ポンプにより加圧された後作業機に設けられた油圧シリンダや、旋回体を旋回する旋回モータ、走行体に設けられた走行モータ等へ供給されるようになっている（例えば特許文献１）。

一方油圧ショベルのような建設機械は、動力源であるエンジンや、エンジンにより駆動される油圧ポンプの稼働時、振動や油圧脈動（以下振動等という）が発生する。
これら振動等は、エンジンや油圧ポンプが搭載された車体フレーム全体に伝播される。
車体に伝播された振動等は、車体に搭載された作動油タンクや燃料タンク等にも伝播されて、これらタンクも振動させることになる。
特にエンジン室の近傍に設置された作動油タンクに多くの振動等が伝播されるが、前述したように作動油タンクは薄い鋼鈑を板金加工した箱型構造となっているため、作動油タンクに振動が伝播されると、ある共振周波数にタンク本体が共鳴して振動等が増幅され、騒音や作動油内に気泡が発生する原因となる。
作業時発生する騒音は運転室内の居住性を低下されるため、オペレータが早期に疲労したり、オペレータに不快感を与えるばかりか、作業現場が市街地の場合、生活環境を悪化させる等の問題があり、作動油内に発生した気泡はポンプ効率を低下させたり、作業機の動作に影響を与える等の問題がある。

かかる問題を改善するため、例えば特許文献２で、タンクの振動防止装置が提案されている。
前記特許文献２に記載されたタンクの振動防止装置は、車体に搭載された燃料タンクと作動油タンクの間を、ある距離を隔ててステーで連結したもので、タンク装置の剛性を高めることにより、タンクの振動を低減させるようになっている。
特開平５−１８７４０１号公報 実開平６−３０２４９号公報

しかし前記特許文献２に記載されたタンクの振動防止装置のように、燃料タンクと作動油タンクの間をステーで連結したものでは、タンク本体の剛性を高めるものでないため、エンジンや油圧ポンプより発生される振動等にタンク本体の鋼鈑が共鳴するのを防止することができず、共鳴による騒音の発生や作動油内に気泡が発生するのを防止できない等の問題がある。
また燃料タンクと作動油タンクの間をステーで連結する構造のため、作業機を挟んで燃料タンクと作動油タンクが対向するように設置された建設機械の場合、ステーと作業機が干渉するため実施できないと共に、剛性の高いステー等の別部品を必要とするため部品コストが嵩む等の問題もある。

本発明はかかる問題を改善するためになされたもので、エンジンや油圧ポンプ等から発生する振動等に対してタンク本体が共鳴するのを防止した建設機械のタンク装置を提供することを目的とするものである。

本発明の建設機械のタンク装置は、作動油や燃料を収容するタンク本体がエンジン室近傍の車体フレーム上に設置された建設機械のタンク装置であって、タンク本体の上部に設けられた点検孔に、タンク本体の容積を変えることにより、タンク本体がエンジン等の振動に共鳴するのを防止する共鳴防止手段を設けたものである。

前記構成により、エンジンや油圧ポンプ等から発生する振動等によりタンク本体が共鳴することがないので、騒音によりオペレータに不快感を与えたり、騒音によりオペレータが早期に疲労することがないため作業能率が向上する上、作業現場が市街地の場合でも、騒音により生活環境を悪化させることが少ないと共に、作動油内に気泡が発生することがないため、ポンプ効率を低下させたり、作業機の動作に影響を与えることもない。
またタンク本体を形成する鋼鈑の板厚を厚くしてタンク本体の剛性を上げたり、タンク本体に補強材を追加してタンク本体の剛性を上げる場合に比べて安価に実施できるため、経済的である。

本発明の建設機械のタンク装置は、点検孔は、タンク本体内に設けられたストレーナやフィルタの交換孔を兼ねた点検孔であって、点検孔の周囲に設けられたフランジと、フランジに着脱自在に取り付けられたカバーの間に共鳴防止手段を取り付けたものでる。

前記構成により、既存のタンク本体の点検孔に共鳴防止手段を追加するだけでタンク本体の共鳴を防止することができるため、ステー等の部品でタンク本体の剛性を高める従来のものに比べて、タンク本体の設置位置に制限を受けることがない上、安価に実施できることができる。

本発明の建設機械のタンク装置は、共鳴防止手段を点検孔に設けられたフランジとほぼ同形状のスペーサにより形成し、かつスペーサの高さをタンク本体の固有振動数に応じて変えることにより、タンク本体の共鳴を防止したものでる。

前記構成により、予め複数のスペーサを製作し、タンク本体の固有振動数に応じてスペーサを選択することにより、容積の異なるタンク本体であっても、効果的に共鳴を防止することができるようになる。

本発明の建設機械のタンク装置によれば、エンジンや油圧ポンプ等から発生する振動等によりタンク本体が共鳴することがないので、騒音によりオペレータに不快感を与えたり、騒音によりオペレータが早期に疲労することがないため作業能率が向上する上、作業現場が市街地の場合でも、騒音により生活環境を悪化させることが少ない。

本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
図１は油圧ショベルよりなる建設機械の斜視図、図２は建設機械に搭載された作動油タンクの平面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、図４は図３のＢ円内の拡大図である。
図１に示す油圧ショベルは、自走自在な走行体１と、走行体１上に旋回自在に設置された旋回体２とよりなる。
走行体１は、センタフレーム３ａと、その両側に互に平行するよう設けられた一対のサイドフレーム３ｂよりなるトラックフレーム３を有していて、各サイドフレーム３ｂの一端側にはアイドラ４が前後移動自在に支承されており、他端側には油圧モータよりなる走行モータ５により回転駆動されるスプロケット６が設けられている。
アイドラ４とスプロケット６の間には無端状の履帯７が捲装されていて、この履帯７をスプロケット６で駆動することにより、走行体１が自走できるようになっていると共に、サイドフレーム３ｂの上下部には、複数の転輪８が回転自在に支承されている。

旋回体２の底部は車体フレーム１０により構成されていて、車体フレーム１０の前方に作業機１１が装着されている。
作業機１１は図１に示すように、基端が車体フレーム１０に枢着され、かつブームシリンダ１３により起伏自在なブーム１２と、ブーム１２の先端に基端側が枢着され、かつアームシリンダ１４により回動自在なアーム１５と、アーム１５の先端に枢着され、かつバケットシリンダ１６により回動自在なバケット１７とより構成されている。
車体フレーム１０の前部には、作業機１１の左側に運転室１８が設置され、車体フレーム１０の後部には、周囲と上面が開閉自在なカバー１９ａにより覆われたエンジン室１９が設置されていて、このエンジン室１９内に動力用のエンジン（図示せず）が収容されており、車体フレーム１０の後端にはカウンタウエイト２０が取り付けられている。

一方車体フレーム１０上に設置された運転室１８の後部とエンジン室１９の間には、作動油タンク２２が設置されている。
作動油タンク２２は、走行体１に設けられた走行モータ５や、旋回体２を旋回駆動する旋回モータ（図示せず）、作業機１１に設けられた各シリンダ１３、１４、１６へ供給する作動油が収容されている。
作動油タンク２２のタンク本体２２ａは、鋼鈑を板金加工することによりほぼ角形に成形された側板２２ｂの上面に天板２２ｃを、そして底面に底板２２ｄを溶接した箱形構造となっていて、前後側板２２ｂの下部に溶接されたアングル状の固定部材２３を固着具２４により車体フレーム１０側に固定することにより、車体フレーム１０上に設置されている。

タンク本体２２ａの天板２２ｃには、ほぼ中央部と隅角部の２個所に、円形の点検孔２５、２６が開口されている。
天板２２ｃのほぼ中央に設けられた点検孔２５は、タンク本体２２ａの内底部に装着されたストレーナ２７の交換孔を兼ねていて、周囲に環状のフランジ２５ａが溶接されており、フランジ２５ａ上には、図４に示すように共鳴防止手段２８を介して円形のカバー２９が固着具３０により着脱自在に取り付けられている。
共鳴防止手段２８は、エンジン室１９内に収容されたエンジンの振動やエンジンにより駆動される油圧ポンプの振動、油圧ポンプより吐出される作動油の脈動等にタンク本体２２ａが共鳴するのを防止するためのもので、点検孔２５の周囲に設けられたフランジ２５ａと内外径がほぼ等しい環状のスペーサ２８ａにより形成されている。

タンク本体２２ａがエンジンの振動等と共鳴する原因は、タンク本体２２ａに使用されている鋼板の板厚やタンク本体２２ａの容積等の機械的要因により決定されるタンク固有の振動数がエンジン等の振動に共鳴することにより発生するもので、騒音の原因となる他、タンク本体２２ａ内に収容されている作動油に気泡が発生して、作動油の充填効率の低下によるポンプ効率の低下、作業機１１による作業能率の低下の原因となる。

本発明の実施の形態では、点検孔２５のフランジ２５ａ上に取り付けたスペーサ２８ａの高さＨを変えてタンク本体２２ａの内部容積を変えることにより、タンク本体２２ａがエンジン等の振動に共鳴するのを防止している。
スペーサ２８ａは予め高さＨの異なるものが複数種類製作されていて、タンク本体２２ａの機械的要因による固有振動数に応じてスペーサ２８ａを選択し、もっとも共鳴の少ない高さＨのスペーサ２８ａをフランジ２５ａ上に取り付けることにより共鳴を防止している。
なおタンク本体２２ａの機械的要因による固有振動数と、スペーサ２８ａの高さＨの関係について実験した結果は後述する。

点検孔２５直下の底板２２ｄには排出口２５ｄが開口されていて、排出口２５ｄとエンジン室１９内に設置された油圧ポンプの間が吸入管３２により接続されている。
排出口２５ｄの上側には、タンク本体２２ａより油圧ポンプへ供給される作動油から不純物を濾過するストレーナ２７が当接されている。
ストレーナ２７は、ストレーナ２７を清掃したり交換する際上方へ引き抜くための引き抜き杆３３の下端が固着されており、引き抜き杆３３の上端は、点検孔２５を閉鎖するカバー２９の内面に設けられたほぼＵ字形のブラケット２９ａに取り付けられている。
カバー２９のほぼ中央にはブリーザバルブ３４が設置されていて、タンク本体２２ａ内に収容された作動油の液面高さの変化に応じて、タンク本体２２ａ内へ空気を吸排気するようになっている。

一方点検孔２６は、タンク本体２２ａ内に設けられた筒状のフィルタケース３５の上方に開口されていて、周囲に設けられたフランジ２６ａの上面に固着具３６によりカバー３７が着脱自在に取り付けられている。
フィルタケース３５内には、戻り管３７によりタンク本体２２ａに戻されてきた作動油を濾過するフィルタ３８が収容されていて、フィルタ３８により不純物が除去された作動油は、フィルタケース３５の底部に設けられた戻り口３９よりタンク本体２２ａ内に戻されるようになっている。

次に前記構成された建設機械のタンク装置の作用を説明する。
油圧ショベルの稼働中は、エンジン室１９内に設置されたエンジンにより油圧ポンプが駆動されて、作動油タンク２２のタンク本体２２ａより吸入管３２を経て油圧ポンプへ吸入された作動油は、油圧ポンプにより加圧されて走行体１の走行モータ５や、旋回モータ、作業機１１の各シリンダ１３、１４、１６へ供給され、これによって走行体１の移動や旋回体２の旋回及び作業機１１による作業が行える。
また稼働中は、エンジンや油圧ポンプの振動、油圧ポンプの脈動による振動が車体フレーム１０や吸入管３２を介してタンク本体２２ａへ伝達され、タンク本体２２ａも振動する。
しかしタンク本体２２ａには、タンク本体２２ａがエンジン等の振動に共鳴しないように点検孔２５に共鳴防止手段２８を取り付けて、タンク本体２２ａが共鳴するのを防止している。

いま例えばタンク本体２２ａの側板２２ｂの板厚が４．５ｍｍ、天板２２ｃの板厚が８ｍｍ、底板２２ｄの板厚が１２ｍｍ、全体のタンク容積が４７７Ｌの作動油タンクの場合、タンク本体２２ａの固有周波数（共振周波数）がエンジン等の振動数と合致するとタンク本体２２ａが共鳴して振動が増幅されて、騒音や気泡の発生原因となる。
そこで共鳴防止手段２８に高さＨ＝４８ｍｍのスペーサ２８ａを選択して点検孔２５のフランジ２５ａ上に液体シールを介して気密に取り付け、固着具３０によりカバー２９とともにフランジ２５ａのねじ孔２５ｂに共締めする。
これによってタンク本体２２ａの全容積が増加されて、タンク本体２２ａの共振周波数は例えば５００Ｈｚとなり、エンジン等の振動に共鳴するのを防止できるようになる。
またタンク本体２２ａの仕様が同じ場合でも、設置する位置によって共鳴が発生することがあるので、この場合は車体フレーム１０に作動油タンク２２を設置した後、高さＨの異なるスペーサ２８ａを選択して、共鳴が最も少なくなる高さＨのスペーサ２８ａを取り付ければよい。

なお前記実施の形態では、ストレーナ２７の交換孔を兼ねた点検孔２５側に共鳴防止手段２８を取り付けるようにしたが、フィルタ３８の交換孔を兼ねた点検孔２６側に共鳴防止手段２８を取り付けてもよく、点検孔２５、２６の両方に共鳴防止手段２８を取り付けてもよいと共に、タンク本体２２ａは角型以外の例えば円筒形であっても、同様に実施することができるものである。
また車体フレーム１０上に設置された燃料タンク４０にも共鳴が発生する場合、燃料タンク４０側にも同様な共鳴防止手段２８を設けてもよい。

本発明の実施の形態になるタンク装置を採用した建設機械の斜視図である。 本発明の実施の形態になる建設機械のタンク装置を採用した作動油タンクの平面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図３のＢ円内の拡大図である。

符号の説明

１０ 車体フレーム
１９ エンジン室
２２ａ タンク本体
２５ 点検孔
２５ａ フランジ
２７ ストレーナ
２８ 共鳴防止手段
２８ａ スペーサ
２９ カバー
３８ フィルタ

Claims (3)

1. 作動油や燃料を収容するタンク本体がエンジン室近傍の車体フレーム上に設置された建設機械のタンク装置であって、前記タンク本体の上部に設けられた点検孔に、前記タンク本体の容積を変えることにより、前記タンク本体がエンジン等の振動に共鳴するのを防止する共鳴防止手段を設けたことを特徴とする建設機械のタンク装置。
2. 前記点検孔は、前記タンク本体内に設けられたストレーナやフィルタの交換孔を兼ねた点検孔であって、前記点検孔の周囲に設けられたフランジと、前記フランジに着脱自在に取り付けられたカバーの間に前記共鳴防止手段を取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の建設機械のタンク装置。
3. 前記共鳴防止手段を前記点検孔に設けられたフランジとほぼ同形状のスペーサにより形成し、かつ前記スペーサの高さを前記タンク本体の固有振動数に応じて変えることにより、前記タンク本体の共鳴を防止したことを特徴とする請求項２に記載の建設機械のタンク装置。

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