JP2008019675A - 建設機械のリターン回路 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルクーラーに作用する圧力を軽減するとともに、配管作業を容易にする。
【解決手段】アッパーフレームの左側前部にコントロールバルブ２１、後部に作動油タンク１８、右側後部にオイルクーラー１９をそれぞれ配置し、かつ、コントロールバルブ上面にタンクポート２３を設けるとともに、一定の圧力で開くバイパスチェック弁２８を備えたバイパス管路２７をオイルクーラー１９と並列に接続する。この構成を前提として、バイパス管路２７を、一端が主リターン管路２４におけるタンク入口側配管３０に、他端がオイルクーラー出口側配管３１にそれぞれ接続された状態でコントロールバルブ２１のタンクポート近傍位置に設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は油圧ショベル等の建設機械において、コントロールバルブのタンクポートと作動油タンクとを結ぶリターン回路に関するものである。

本発明の好適例である小型油圧ショベルを例にとって背景技術を説明する。

この油圧ショベルは、図５に示すようにクローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２が縦軸まわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体２の前部に、ブーム３、アーム４、バケット５、及びこれらを作動させる油圧アクチュエータ（ブーム、アーム、バケット各シリンダ）６,７,８を備えた作業アタッチメント９が取付けられて構成される。

上部旋回体２は、アッパーフレーム１０に運転席１１や図示しない各種操作装置のほかエンジン及びその関連機器等が搭載されて構成される。

アッパーフレーム１０は、図６,７に示すように底板１２と、この底板１２上に間隔を置いて配置されたフロアプレート１３と、周囲を覆うデッキカバー（分けてサイドカバー、フロントカバー等という場合もある）１４とから成っている。図５〜図７中、１５は作業アタッチメント９が取付けられるアタッチメント取付部である。

アッパーフレーム１０には、後部上面に運転台座１６を介して運転席１１が取付けられるとともに、この運転席１１の下方にエンジンルーム１７が形成され、このエンジンルーム１７に、図示しないエンジン及び各種機器類が設置される。ここでは、本発明と関連のある作動油タンク１８とオイルクーラー１９のみを示す。

アッパーフレーム１０の前部左側の床下空間（底板１２とフロアプレート１３との間。図６参照）２０には、各油圧アクチュエータの作動を個別に制御する油圧パイロット切換式のコントロールバルブ（正確には複数のコントロールバルブの集合体であるコントロールバルブユニット）２１が収容されている。

このコントロールバルブ２１は、バルブ台２２を介してアッパーフレーム底板１２に取付けられ、運転席１１まわりに配置された図示しない操作弁（所謂リモコン弁）によって操作される。

図８にこの油圧ショベルのリターン回路を示す。

両図に示すようにコントロールバルブ２１のタンクポート（以下、バルブタンクポートという）２３と作動油タンク（以下、単にタンクという）１８とが、リターン油を冷却するオイルクーラー１９を備えた主リターン管路２４によって接続される。

なお、コントロールバルブ２１及びタンク１８はメンテナンス頻度が高い等の理由から、外部から容易に操作できるアッパーフレーム左側端に配置される。

主リターン管路２４は、バルブタンクポート２３とオイルクーラー１９の入口とを結ぶオイルクーラー入口側配管２５と、オイルクーラー１９の出口とタンク１８とを結ぶオイルクーラー出口側配管２６とによって構成される。

また、主リターン管路２４のオイルクーラー１９と並列にバイパス管路２７が設けられ、このバイパス管路２７にバネ付きチェック弁であるバイパスチェック弁２８が設けられている。

このバイパスチェック弁２８は、オイルクーラー１９の耐圧付近の高圧が作用したときに開いてリターン油をバイパスさせることにより、オイルクーラー１９を保護する機能を果たす。

以上のリターン回路の構成は特許文献１に示されている。

図９は従来のリターン回路の配管構造を模式的に示す。図６,７とこの図９によって従来の配管構造を説明する。

タンク１８はコントロールバルブ２１の直後方、すなわちエンジンルーム１７の左側に、オイルクーラー１９は同右側にそれぞれ配置されている。

バルブタンクポート２３はコントロールバルブ２１の前部上面に設けられ、このバルブタンクポート２３に接続された主リターン管路２４のオイルクーラー入口側配管２５は、バルブ上面からコントロールバルブ２１の左側方に垂下され、ここからオイルクーラー１９の入口に向けて後向きに配索される。

バイパスチェック弁２８（バイパス管路２７）は、エンジンルーム１７の左右方向中間部に配置され、オイルクーラー入口側配管２５は、中間でこのバイパスチェック弁２８に接続される。

この場合、同配管２５は、図示のようにコントロールバルブ２１の下方空間（バルブ台２２とアッパーフレーム底板１２との間。以下、バルブ下空間という）２９を通ってバイパスチェック弁２８に至る径路で配索されている。

また、オイルクーラー１９の出口に接続されたオイルクーラー出口側配管２６は、バイパスチェック弁２８を経由してタンク１８に接続される。
特開２０００−１８６７０４号公報

このような従来の回路構成によると、次のような問題が生じていた。

（Ａ） オイルクーラー圧力の問題
バイパスチェック弁２８の上流側に圧力Ｐが発生した場合、オイルクーラー入口側配管２５におけるバイパスチェック弁２８との接続点を境としてその下流側の配管部分２５ａ、及びオイルクーラー出口側配管２６におけるバイパスチェック弁２８との接続点を境としてその上流側の配管部分２６ａ（以下、これらをオイルクーラー入口側下流配管、同出口側上流配管という。図９中に太線で示す）に圧損Ｐ１,Ｐ２が作用し、オイルクーラー１９には、Ｐ−Ｐ１−Ｐ２の圧力（オイルクーラー圧力という）Ｐ３が作用する。

この場合、従来回路では、図７に示すようにオイルクーラー１９とバイパスチェック弁２８が左右に小間隔を置いて並設され、オイルクーラー入口側下流配管２５ａ及び同出口側上流配管２６ａの長さが短いため、これらが長い場合と比べて上記圧損Ｐ１,Ｐ２も低く、その分、オイルクーラー１９に作用する圧力Ｐ３が相対的に高くなる。

たとえば、図８,９中に示すようにＰ＝２Ｋｇf／ｃｍ²（バイパスチェック弁２８の設定圧で決まる。以下、単位をＫと略示する）とすると、Ｐ1,Ｐ２＝０．５Ｋ程度と低く、オイルクーラー圧力Ｐ３は１．０Ｋ程度と高くなる。

このため、オイルクーラー１９の圧力負担が大きくなり、圧力発生時またはこれの繰り返しによってオイルクーラー１９が破損するおそれが高くなっていた。

（Ｂ） 配管上の問題
（Ｂ）−１ リターン回路の各配管は、駆動回路の配管と比較して太いもの（通常はホース）が用いられる。

この場合、バイパスチェック弁２８が、コントロールバルブ２１よりも機体内側の後方でかつ同バルブ２１から遠い、アッパーフレーム１０の後部中央付近に配置されているため、バルブタンクポート２３とバイパスチェック弁２８を結ぶオイルクーラー入口側上流配管２５ｂの配索ルートがこのバイパスチェック弁２８の位置によって制限され、好ましいルートを自由に選択することができない。

具体的には、図示のようにバルブ下空間２９を斜めに横断してバイパスチェック弁２８に至る径路に制限されてしまう。

このため、オイルクーラー入口側上流配管２５ｂの配索作業、とくに狭いバルブ下空間２９に太いホースを通す作業が厄介で、組立時の配管作業が面倒となっていた。

なお、この配管作業を容易化するためにバルブ下空間２９を高くとると、コントロールバルブ２１の位置が高くなり、これに伴い床面及び運転席１１の位置が高くなって機械全体の重心が高くなるため、不安定となる。

（Ｂ）−２ バイパスチェック弁２８は機体左右方向の中央部に位置し、タンク１８は機体左側に位置するため、オイルクーラー出口側配管２６のうちバイパス管路２７との接続点と作動油タンクとの間の部分（タンク接続部分）２６ｂは、機体内側の奥まった位置からタンク１８に接続されることとなる。このため、この点でも配管組立及び保守の作業性が悪くなる。

そこで本発明は、上記オイルクーラー圧力の問題及び配管上の問題を解決することができる建設機械のリターン回路を提供するものである。

請求項１の発明は、下部走行体上に上部旋回体が搭載され、この上部旋回体を構成するアッパーフレームの左右一側の前部に、油圧アクチュエータの作動を制御するコントロールバルブ、後部に作動油タンク、この作動油タンクと左右反対側にリターン油を冷却するオイルクーラーがそれぞれ配置され、かつ、上記コントロールバルブ上面にタンクポートが設けられるとともに、このタンクポートと作動油タンクとが上記オイルクーラーを備えた主リターン管路によって接続され、一定の圧力で開くバイパスチェック弁を備えたバイパス管路が上記主リターン管路と並列に接続されて構成される建設機械のリターン回路において、上記バイパス管路を、一端が上記主リターン管路におけるオイルクーラー入口側配管に、他端が同管路におけるオイルクーラー出口側配管にそれぞれ接続された状態でコントロールバルブのタンクポート近傍位置に設けたものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、主リターン管路におけるオイルクーラーの出口と作動油タンクとを結ぶオイルクーラー出口側配管のうち、バイパス管路との接続点と作動油タンクとの間のタンク接続部分を、アッパーフレームの左右両側のうちコントロールバルブが設置された側の端縁をコントロールバルブに沿って前後方向に配置したものである。

請求項３の発明は、請求項２の構成において、オイルクーラー出口側配管のタンク接続部分を、コントロールバルブのタンクポートから同バルブ後端までの間でコントロールバルブ上面よりも高い位置に配置したものである。

本発明によると、アッパーフレームの左右一側の前部にコントロールバルブ、後部に作動油タンク、この作動油タンクと左右反対側にオイルクーラーが配置されることを前提として、バイパスチェック弁を備えたバイパス管路を、一端が主リターン管路におけるオイルクーラー入口側配管に、他端がオイルクーラー出口側配管にそれぞれ接続された状態でコントロールバルブのタンクポート近傍位置に設けたから、次の効果を奏する。

（Ｉ） オイルクーラー圧力の問題に関して
オイルクーラー入口側配管におけるバイパスチェック弁との接続点を境としてその下流側の配管、およびオイルクーラー出口側配管におけるバイパスチェック弁との接続点を境としてその上流側の配管（図９に示す従来回路におけるオイルクーラー入口側下流配管２５ａ、同出口側上流配管２６ａに相当）が従来よりも長くなる。

従って、バイパスチェック弁の上流側に圧力が発生した場合、上記配管の圧損が大きくなり、その分、オイルクーラーに作用する圧力は低くなる。このため、オイルクーラーの圧力負担が従来回路の場合よりも軽くなり、圧力によるオイルクーラーの破損のおそれが低くなる。

（ＩＩ） 配管上の問題に関して
（ＩＩ）−１ 配管ルートとして、従来回路のようにバイパス管路が位置する機体後部の左右方向中央部を通るルートに制限されず、最も配管作業がし易いルート、具体的には問題のあったバルブ下空間を通るルート以外のルートを自由に選択することが可能となる。

このため、機械組立時の配管作業が容易となるとともに、コントロールバルブを高い位置に移す必要もなくなることから、機械重心の上昇による不安定化などの弊害も生じない。

（ＩＩ）−２ オイルクーラー出口側配管のタンク接続部分は、コントロールバルブのタンクポート近傍位置からタンクに接続されることになる。そして、通常、コントロールバルブ及びタンクは前記のように外部から容易に操作できる位置に配置されるため、タンク接続部分を、従来のように奥まった位置からではなく、外部から操作し易いルートでタンクに接続することができる。従って、この点でも配管組立及び保守の作業性を向上させることができる。

この場合、請求項２,３の発明によると、タンク接続部分を、アッパーフレームの左右両側のうちコントロールバルブが設置された側の端縁（外部から操作し易い位置）をコントロールバルブに沿って前後方向に配置したから、上記効果が最も高くなる。

ところで、油圧パイロット式のコントロールバルブの場合、通常、リモコン弁からのパイロット配管に接続されるパイロットポートは、バルブ側面に設けられる。

この場合、タンク接続部分を、タンクポートからすぐ側方に回して垂下させると、この垂下部分が上記パイロットポートへのパイロット配管接続の妨げとなる。

この点、請求項３の発明によると、タンク接続部分を、タンクポートからコントロールバルブ後端までの間でコントロールバルブ上面よりも高い位置に配置したから、タンク接続部分がパイロットポートへの配管接続の妨げとならず、この点でも配管組立の作業性を向上させることができる。

本発明の実施形態を図１〜図４によって説明する。

実施形態において、
（ｉ） アッパーフレーム１０の構成、
（ｉｉ） 機器配置、すなわち、油圧パイロット式のコントロールバルブ２１はアッパーフレーム１０の前部左側の床下空間２０に、タンク１８はコントロールバルブ２１の直後方（エンジンルーム１７の左側）に、オイルクーラー１９は同右側にそれぞれ配置される点、
（ｉｉｉ） コントロールバルブ２１の前部上面にタンクポート（バルブタンクポート）２３が設けられ、このバルブタンクポート２３とタンク１８とが、リターン油を冷却するオイルクーラー１９を備えた主リターン管路２４によって接続される点、
（ｉｖ） バイパスチェック弁２８を備えたバイパス管路２７がオイルクーラー１９に並列に接続される点
は図６〜図９に示す従来技術と同じである。

主リターン管路２４は、バルブタンクポート２３とオイルクーラー１９の入口とを結ぶオイルクーラー入口側配管３０と、オイルクーラー１９の出口とタンク１８とを結ぶオイルクーラー出口側配管３１とによって構成され、オイルクーラー出口側配管３１が中間でバイパス管路２７に接続される。

バイパス管路２７は、図示のようにバルブタンクポート２３の近傍、すなわち、コントロールバルブ２１の前部上面でバルブタンクポート２３に近接した位置に配置され、一端がオイルクーラー入口側配管３０（バルブタンクポート２３でもよい）に、他端が上記オイルクーラー出口側配管３１の中間点にそれぞれ接続されている。

主リターン管路２４のオイルクーラー入口側配管３０は、バルブタンクポート２３から右側方に延びて後向きに転じ、コントロールバルブ上面よりも高い位置でオイルクーラー１９に向かって配索される。

オイルクーラー出口側配管３１は、オイルクーラー入口側配管３０と同じルートで、バイパス管路２７との接続点とオイルクーラー１９の出口とを接続するオイルクーラー出口側上流配管３１ａ（図７〜図９に示す従来回路におけるオイルクーラー出口側上流配管２６ａに相当）と、バイパス管路２７との接続点とタンク１８との間に設けられるタンク接続部分３１ｂ（同、タンク接続部分２６ｂに相当）とから成る。

なお、この実施形態では、図３に示すようにオイルクーラー１９の入口と出口がともに前面に設けられた場合を例示しているが、この入口と出口を左側面または前後両面に分けて設けてもよい。

このように、バイパス管路２７（バイパスチェック弁２８）を、一端がオイルクーラー入口側配管３０に、他端がオイルクーラー出口側配管３１にそれぞれ接続された状態でバルブタンクポート近傍位置に設けたから、オイルクーラー入口側配管３０におけるバイパスチェック弁２８との接続点を境としてその下流側の配管（符号省略）、及びオイルクーラー出口側配管３１におけるオイルクーラー出口側上流配管３１ａ（それぞれ図1中に太線で示す）が従来のそれ（図９中のオイルクーラー入口側下流配管２５ａ、及びオイルクーラー出口側上流配管２６ａ）よりも長くなる。

従って、バイパスチェック弁２８の上流側に圧力Ｐ（たとえば２Ｋ）が発生した場合、従来回路と比較して、上記配管の圧損Ｐ１,Ｐ２が大きくなり（従来回路の０．５Ｋ程度に対して０．８Ｋ程度）、その分、オイルクーラー１９に作用する圧力Ｐ２が相対的に低くなる（従来回路の１．０Ｋに対して０．４Ｋ）。

このため、オイルクーラー１９の圧力負担が従来回路の場合よりも軽くなり、圧力によるオイルクーラー１９の破損のおそれが低くなる。

一方、図６〜図９に示す従来回路のように、配管ルートが、バイパス管路２７が位置する機体後部の左右方向中央部を通るルートに制限されることがない。

すなわち、配管ルートとして、従来のバルブ下空間２９を通るルートを避け、最も配管作業がし易いルートを自由に選択することが可能となる。

このため、機械組立時の配管作業が容易となるとともに、コントロールバルブ２１を高い位置に移す必要もなくなることから、機械重心の上昇による不安定化などの弊害も生じない。

また、オイルクーラー出口側配管３１のタンク接続部分３１ｂは、バルブタンクポート近傍位置からタンク１８に接続されるため、このタンク接続部分３１ｂを、従来のように奥まった位置からではなく、外部から操作し易いルートを選んでタンク１８に接続することができる。従って、この点でも配管組立及び保守の作業性を向上させることができる。

この実施形態では、タンク接続部分３１ｂは、バルブタンクポート近傍位置からバルブ左側方に向かい、機体左側方から簡単に手が入る機体左側端縁をコントロールバルブ２１沿いに後向きに延びてタンク１８に接続されている（図３参照）。

このため、配管組立及び保守の作業性を向上させる点の効果がとくに高いものとなる。

しかも、タンク接続部分３１ｂは、図２に示すようにバルブタンクポート２３からコントロールバルブ後端までの間でコントロールバルブ上面よりも高い位置に配置され、コントロールバルブ後端を過ぎたところで垂下するルートで配索されている。

このため、タンク接続部分３１ｂが、コントロールバルブ側面に設けられたパイロットポートへのパイロット配管の妨げとならない。この点でも配管組立の作業性を向上させることができる。

ところで、タンク接続部分３１ｂの他の配索ルートとして、パイロットポートへのパイロット配管の妨げとならないことを条件に、バルブタンクポート近傍位置の左側方からすぐに垂下させ、コントロールバルブ上面よりも低い位置で機体左側端縁をタンク１８に向かうルートを選択してもよい。

また、本発明は、コントロールバルブ２１とタンク１８を機体右側に、オイルクーラー１９を機体左側にそれぞれ配置する機械にも適用することができる。この場合、各配管は上記実施形態と左右対称に配索すればよい。

本発明の実施形態にかかるリターン回路の配管構造を模式的に示す図である。 同配管構造を具体的に示す一部断面側面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線拡大矢視図である。 本発明の好適例である小型油圧ショベルの概略側面図である。 従来のリターン回路の具体的配管構造を示す一部断面側面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 リターン回路の一般的構成を示す図である。 従来のリターン回路の配管構造を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 下部走行体
２ 上部旋回体
１０ アッパーフレーム
１２ アッパーフレーム底板
１８ 作動油タンク
１９ オイルクーラー
２１ コントロールバルブ
２３ コントロールバルブのタンクポート
２４ 主リターン管路
２７ バイパス管路
２８ バイパスチェック弁
３０ オイルクーラー入口側配管
３１ オイルクーラー出口側配管
３１ｂ タンク接続部分

Claims (3)

1. 下部走行体上に上部旋回体が搭載され、この上部旋回体を構成するアッパーフレームの左右一側の前部に、油圧アクチュエータの作動を制御するコントロールバルブ、後部に作動油タンク、この作動油タンクと左右反対側にリターン油を冷却するオイルクーラーがそれぞれ配置され、かつ、上記コントロールバルブ上面にタンクポートが設けられるとともに、このタンクポートと作動油タンクとが上記オイルクーラーを備えた主リターン管路によって接続され、一定の圧力で開くバイパスチェック弁を備えたバイパス管路が上記主リターン管路と並列に接続されて構成される建設機械のリターン回路において、上記バイパス管路を、一端が上記主リターン管路におけるオイルクーラー入口側配管に、他端が同管路におけるオイルクーラー出口側配管にそれぞれ接続された状態でコントロールバルブのタンクポート近傍位置に設けたことを特徴とする建設機械のリターン回路。
2. 主リターン管路におけるオイルクーラーの出口と作動油タンクとを結ぶオイルクーラー出口側配管のうち、バイパス管路との接続点と作動油タンクとの間のタンク接続部分を、アッパーフレームの左右両側のうちコントロールバルブが設置された側の端縁をコントロールバルブに沿って前後方向に配置したことを特徴とする請求項１記載の建設機械のリターン回路。
3. オイルクーラー出口側配管のタンク接続部分を、コントロールバルブのタンクポートから同バルブ後端までの間でコントロールバルブ上面よりも高い位置に配置したことを特徴とする請求項２記載の建設機械のリターン回路。

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