JP2020020397A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】作動油フィルタを流れる作動油の流量の違いによる作動油フィルタの目詰まりの誤判定を抑制し、精度よく作動油フィルタの目詰まりを判定することができる作業機械を提供すること。【解決手段】油圧ポンプ７から吐出されるポンプ流量、作動油フィルタ６に流入する流量のうち少なくとも一方が、作動油フィルタ６を通る作動油の流量と圧損との関係に基づいて予め設定されたポンプ流量閾値Ｑ１未満であり、かつ、差圧検出装置８により検出された作動油フィルタ６の前後差圧が予め定めた差圧閾値より大きく、かつ、温度検出装置１１により検出された作動油の温度が予め定めた温度閾値Ｔ１以上である場合に、作動油フィルタ６が目詰まりしていると判定する。【選択図】 図３

Description

本発明は、作業機械に関する。

油圧ショベルなどの作業機械の油圧回路には、通常、複数のオイルフィルタが設置されている。一方、油圧ショベルの稼働現場の環境によっては作動油にコンタミネーションが混入しやすい場合もあり、この場合にはオイルフィルタの目詰まりが発生しやすい。もし、オイルフィルタに目詰まりが生じた状態で作業を続けると、オイルフィルタを通らずにバイパスバルブから流れる作動油の量が増えるため、オイルフィルタにより取り除かれなかった異物によって油圧回路を構成する油圧機器や関連機器に支障が生じるおそれがある。

このようなオイルフィルタの目詰まりの検出に関する従来技術として、例えば、特許文献１には、作動油タンクに設けられ油圧機器からの戻り油を濾過するリターンフィルタと、リターンフィルタの入口側と出口側の差圧計測するよう配置された圧力センサと、圧力センサの圧力差によってリターンフィルタの目詰まりを判定するコントローラと、作動油タンクに作動油の温度を検知する温度センサとを設け、作動油の入口側の圧力と出口側の圧力と作動油の温度との関係から定められた閾値を圧力センサの圧力差が超えた場合にリターンフィルタが目詰まりと判定して、警告を発するものが開示されている。

特開２０１１−８５２１５号公報

上記従来技術においては、作動油の温度状態を作動油フィルタの目詰まり判定の条件に含むことにより、作動油フィルタの前後の差圧に対する作動油の粘性の影響を抑制しようとしている。しかしながら、作動油フィルタの前後差圧で目詰まりの判定を行う場合、作動油フィルタを流れる作動油の流量が多い場合には作動油フィルタによる圧損により、目詰まり以外の理由で前後差圧が大きくなることが考えられる。また、作業機械においては、ある程度の車格では部品の共通化のために同じサイズの作動油フィルタを使うことがあり、その場合には目詰まりの判定条件とする前後差圧が同じとなる。すなわち、異なる車格の作業機械において同じサイズの作動油フィルタを用いる場合には、その作動油フィルタを流れる作動油の流量が多くなる場合に判定条件が適切でなくなり、作動油フィルタの目詰まり率が低い状態であっても作動油フィルタ部の圧損によって作動油フィルタ前後の差圧が大きくなって目詰まりが発生していると判定してしまうことが考えられる。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、作動油フィルタを流れる作動油の流量の違いによる作動油フィルタの目詰まりの誤判定を抑制し、精度よく作動油フィルタの目詰まりを判定することができる作業機械を提供することを目的とする。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、エンジンと、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、入力される指令圧に基づいて前記油圧ポンプの傾転を制御するレギュレータと、前記油圧ポンプから吐出される作動油により動作する油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータから排出される前記作動油を作動油タンクへ戻す戻り管路と、前記戻り管路を介して前記作動油タンクへ戻る作動油を濾過する作動油フィルタと、前記作動油フィルタの前後差圧を検出する差圧検出装置と、前記戻り管路を介して前記作動油タンクへ戻る前記作動油の温度を検出する温度検出装置と、前記差圧検出装置により検出された前記作動油フィルタの前後差圧と前記温度検出装置により検出された前記作動油の温度とに基づいて、前記作動油フィルタが目詰まりしているか否かを判定し、前記作動油フィルタが目詰まりしていると判定した場合に報知信号を出力するコントローラと、前記コントローラからの報知信号に基づいて前記作動油フィルタが目詰まりしていることをオペレータに報知する報知装置とを備えた作業機械において、前記コントローラは、前記油圧ポンプから吐出されるポンプ流量、前記作動油フィルタに流入する流量のうち少なくとも一方が、前記作動油フィルタを通る作動油の流量と圧損との関係に基づいて予め設定された流量閾値未満であり、かつ、前記差圧検出装置により検出された前記作動油フィルタの前後差圧が予め定めた差圧閾値より大きく、かつ、前記温度検出装置により検出された前記作動油の温度が予め定めた温度閾値以上である場合に、前記作動油フィルタが目詰まりしていると判定するものとする。

本発明によれば、作動油フィルタを流れる作動油の流量の違いによる作動油フィルタの目詰まりの誤判定を抑制し、精度よく作動油フィルタの目詰まりを判定することができる。

本発明の一実施の形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルの外観を概略的に示す側面図である。 本発明の一実施の形態に係る油圧ショベルに適用される油圧回路システムを模式的に示す図である。 作動油タンクを関連構成とともに抜き出して示す縦断面図である。 コントローラの処理機能を示す機能ブロック図である。 目詰まり判定部における目詰まり判定処理の処理内容を示すフローチャートである。 複数の種類の作動油フィルタについて作動油の流量と前後差圧との関係の一例を示すものである。 目詰まり判定処理に係る各状態の時間変化を比較して示す図である。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施の形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルの外観を概略的に示す側面図である。また、図２は、油圧ショベルに適用される油圧回路システムを模式的に示す図である。

図１において、作業機械の一例として示す油圧ショベル１００は、クローラ式の下部走行体１と、下部走行体１に対して旋回可能に設けられた上部旋回体２と、上部旋回体２の前側に俯仰動可能に設けられたフロント作業機３とから概略構成されている。

フロント作業機３は、垂直方向にそれぞれ回動する複数の被駆動部材（ブーム３ａ、アーム３ｂ、及びバケット３ｃ）を連結して構成されている。ブーム３ａの基端は上部旋回体２の前部に回動可能に支持されている。また、ブーム３ａの先端にはアーム３ｂの一端が回動可能に連結されており、アーム３ｂの他端（先端）にはバケット３ｃが回動可能に連結されている。ブーム３ａ、アーム３ｂ、及びバケット３ｃは、油圧アクチュエータであるブームシリンダ３ｄ、アームシリンダ３ｅ、及び、バケットシリンダ３ｆによってそれぞれ駆動される。

下部走行体１は、左右一対のクローラフレーム１ｃ（１ｄ）にそれぞれ掛け回された一対のクローラ１ｅ（１ｆ）と、クローラ１ｅ（１ｆ）を図示しない減速機構等を介してそれぞれ駆動する油圧アクチュエータとしての走行油圧モータ１ａ（１ｂ）とから構成されている。なお、図１において、下部走行体１の各構成については、左右一対の構成のうちの一方のみを図示して符号を付し、他方の構成については図中に括弧書きの符号のみを示して図示を省略する。

上部旋回体２は、基部となる旋回フレーム２ｂ上に各部材を配置して構成されており、旋回フレーム２ｂが油圧アクチュエータである旋回油圧モータ２ａにより下部走行体１に対して旋回駆動されることにより、上部旋回体２が下部走行体１に対して旋回可能となっている。上部旋回体２の旋回フレーム２ｂ上には、オペレータが搭乗して複数の操作レバー装置１８（後述）により油圧ショベル１００の操作を行うための運転室４が配置されているほか、原動機であるエンジン１０２、エンジン１０２により駆動される油圧ポンプ７、各油圧アクチュエータ（走行油圧モータ１ａ，１ｂ、旋回油圧モータ２ａ、ブームシリンダ３ｄ、アームシリンダ３ｅ、バケットシリンダ３ｆ）などにより構成される油圧回路システムが搭載されている。運転室４の内部には、オペレータが油圧ショベル１００の状況を確認できるように各種の計器類や機体情報等が表示される表示装置１７が設けられている。

図２において、油圧回路システムは、油圧ショベル１００の全体の動作を制御するコントローラ９と、エンジン１０２によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ７及び固定容量型のパイロットポンプ２２と、油圧ポンプ７から吐出される作動油により動作する油圧アクチュエータ２５と、油圧ポンプ７から吐出される作動油を油圧アクチュエータ２５に供給する供給管路７ａと、操作レバー装置１８（本実施の形態では１つのみを代表して図示する）の操作量及び操作方向に応じて生成される操作信号に基づいて、油圧ポンプ７から油圧アクチュエータ２５に供給される作動油の方向及び流量を制御するコントロールバルブ２３と、信号制御弁１９で生成されて信号管路２０ａを介して入力される指令圧に応じて油圧ポンプ７の傾転を制御するレギュレータ７１と、作動油を貯留する作動油タンク５と、油圧アクチュエータ２５から排出される作動油を作動油タンク５へ戻す戻り管路３１と、から概略構成されている。

レギュレータ７１は、油圧ポンプ７の押しのけ容積変更部材（例えば斜板）を駆動するポンプアクチュエータ１６と、このポンプアクチュエータ１６に導かれる駆動圧を制御して油圧ポンプの押しのけ容積（例えば斜板の傾転角、以下適宜傾転角という）を制御するポンプ馬力制御弁１５及びポンプ流量制御弁１４とを有している。

ポンプ馬力制御弁１５には、コントローラ９から信号路９ａを介して馬力制御信号が入力され、油圧ポンプ７の吸収馬力が予め設定された基準最大馬力を超えないように油圧ポンプ７のポンプ流量を制限する。すなわち、ポンプ馬力制御弁１５は馬力制御信号に従って油圧ポンプ７の吸収馬力の最大値（最大馬力）を制限する。

また、レギュレータ７１のポンプ流量制御弁１４には、複数の操作レバー装置１８からコントロールバルブ２３に送られる操作信号に応じて信号制御弁１９で生成される指令圧に基づいて油圧ポンプ７の傾転角（押しのけ容積）を制御し、ポンプ流量を制御する。

すなわち、ポンプ馬力制御弁１５とポンプ流量制御弁１４は、馬力制御信号に応じた油圧ポンプ７のポンプ流量と、指令圧に応じた油圧ポンプ７のポンプ流量のうち、小さい方が油圧ポンプ７のポンプ流量となるようにポンプアクチュエータ１６の駆動圧を制御し、油圧ポンプ７の傾転角（押しのけ容積）を油圧的に制御する。

なお、本実施の形態では、図示及び説明の簡単のため、走行油圧モータ１ａ，１ｂ、旋回油圧モータ２ａ、ブームシリンダ３ｄ、アームシリンダ３ｅ、及び、バケットシリンダ３ｆを油圧アクチュエータ２５で代表して図示し、コントロールバルブ２３及び信号制御弁１９についても油圧アクチュエータ２５に対応するもののみを代表して図示するものとする。すなわち、油圧アクチュエータ２５は、走行油圧モータ１ａ，１ｂ、旋回油圧モータ２ａ、ブームシリンダ３ｄ、アームシリンダ３ｅ、バケットシリンダ３ｆの何れかに該当する。

また、図示はしないが複数の操作レバー装置１８はそれぞれ前後左右に傾倒可能であり、操作レバー装置１８の操作方向及び操作量に応じた操作信号に基づいてコントロールバルブ２３のスプール２４を駆動することにより、油圧アクチュエータ２５（走行油圧モータ１ａ，１ｂ、旋回油圧モータ２ａ、ブームシリンダ３ｄ、アームシリンダ３ｅ、バケットシリンダ３ｆ）に供給される圧油が制御されて動作が制御される。

油圧ポンプ７の供給管路７ａ及びパイロットポンプ２２の供給管路２２ａには、それぞれ、油圧ポンプ７及びパイロットポンプ２２から吐出される作動油の圧力の上限を規定するリリーフバルブ１６ａ，１６ｂが配置されている。操作レバー装置１８及び信号制御弁１９のスプール２０には、パイロットポンプ２２から吐出された作動油がリリーフバルブ１６ｂによって規定される一定圧で供給される。オペレータが操作レバー装置１８を操作することによりポートが開き、操作レバー装置１８の操作方向及び操作量に応じた圧力の作動油が操作信号として信号制御弁１９に供給される。信号制御弁１９に供給された操作信号は、コントロールバルブ２３のスプール２４を駆動するとともに、信号制御弁１９のシャトル弁２１を介してスプール２０を駆動する。操作レバー装置１８から信号制御弁１９を介して供給された操作信号に応じてコントロールバルブ２３のスプール２４が駆動されてポートが開き、その開度に応じた作動油が油圧アクチュエータ２５に供給される。また、操作レバー装置１８から信号制御弁１９のシャトル弁２１を介して供給された操作信号に応じてスプール２０が駆動されてポートが開き、その開度に応じた指令圧（ポンプコントロール圧）がレギュレータ７１のポンプ流量制御弁１４に供給される。

なお、操作レバー装置１８は電気信号方式であってもよく、操作レバー装置１８の操作信号であるレバーの傾倒量、すなわちレバー操作量を電気的に検知する検出装置を含み、検出装置が検出したレバー操作量をコントローラ９などの制御装置に電気配線を介して出力し、コントローラ９で電磁比例弁などを制御することで操作信号（パイロット圧）を生成して油圧アクチュエータ２５（走行油圧モータ１ａ，１ｂ、旋回油圧モータ２ａ、ブームシリンダ３ｄ、アームシリンダ３ｅ、バケットシリンダ３ｆ）を駆動するように構成しても良い。この場合には、電磁比例弁からコントロールバルブ２３のスプール２４に供給される操作信号（パイロット圧）が信号制御弁１９のシャトル弁２１を介してスプール２０に供給され、スプール２０を駆動する。

信号制御弁１９からレギュレータ７１に指令圧を導く信号管路２０ａには、指令圧を検出して信号路１２ａを介してコントローラ９に入力する指令圧センサ（指令圧検出装置）１２が設けられている。また、油圧ポンプ７から作動油が吐出される供給管路７ａには、油圧ポンプ７の吐出圧を検出して信号路１３ａを介してコントローラ９に入力する吐出圧センサ（吐出圧検出装置）１３が設けられている。

作動油タンク５には、戻り管路３１を介して油圧アクチュエータ２５（走行油圧モータ１ａ，１ｂ、旋回油圧モータ２ａ、ブームシリンダ３ｄ、アームシリンダ３ｅ、バケットシリンダ３ｆ）から作動油タンク５へ戻る作動油を濾過してコンタミネーション（作動油以外の微細な異物・不純物）を除去するための作動油フィルタ６と、作動油フィルタ６の前後差圧を検出して信号路８ａを介してコントローラ９に入力する差圧検出装置８と、戻り管路３１を介して作動油タンク５へ戻る作動油の温度を検出して信号路１１ａを介してコントローラ９に入力する温度検出装置１１とが設けられている。また、作動油フィルタ６の上流側には、作動油フィルタ６に流入する作動油の流量を検出する流量センサ６ａが設けられている。

コントローラ９は、差圧検出装置８により検出された作動油フィルタ６の前後差圧と温度検出装置１１により検出された作動油の温度とに基づいて、作動油フィルタ６が目詰まりしているか否かを判定し、作動油フィルタ６が目詰まりしていると判定した場合に報知信号を報知装置であるモニタ１７に信号路１０ａを介して出力する目詰まり判定部１０を有している。モニタ１７（報知装置）は、コントローラ９の目詰まり判定部１０からの報知信号に基づいて作動油フィルタ６が目詰まりしていることを示すアイコンなどを表示することによりオペレータに報知する。

図３は、作動油タンクを関連構成とともに抜き出して示す縦断面図である。

図３において、作動油タンク５は、縦方向に細長い角筒状のタンク本体２６ａにより形成されており、タンク本体２６ａの底面は、例えば、スペーサ等を介して旋回フレーム２ｂ上に載置されて固定されている。

タンク本体２６ａの内部は、上端部から下端部付近まで延在するように、かつ、下端が内底面に達することがないように形成された隔壁２６ｂにより、２つの油室２６ｃ，２６ｄに区画されている。タンク本体２６ａの２つの油室２６ｃ，２６ｄの上面には、それぞれ、点検孔２６ｅ，２６ｆが開口されている。

タンク本体２６ａの一方に位置する油室２６ｃ内には、点検孔２６ｅよりやや大径な筒状のストレーナ室２６ｇが点検孔２６ｅより下方へ垂下されている。また、ストレーナ室２６ｇ内に点検孔２６ｅから作動油フィルタ６が着脱自在に装着されており、この作動油フィルタ６によってストレーナ室２６ｇが内側の空間３０ｂと外側の空間３０ａとに隔てられている。タンク本体２６ａの油室２６ｃ側の上部には、タンク本体２６ａの外部からストレーナ室２６ｇの内部の外側の空間３０ａまで延在するように戻り管路３１が突設されている。作動油フィルタ６は、戻り管路３１を介してストレーナ室２６ｇへ戻された作動油を濾過して、作動油中の不純物を除去するものであり、不純物が除去された作動油は、ストレーナ室２６ｇの内側の空間３０ｂの底面から下方に突設された管体２６ｈからタンク本体２６ａの内部へ戻される。

ストレーナ室２６ｇ上方の点検孔２６ｅは、着脱自在な蓋体３７により閉鎖されており、蓋体３７には、ストレーナ室２６ｇにおいて、作動油フィルタ６の前後差圧を検出する差圧検出装置８が設けられている。差圧検出装置８は、作動油フィルタ６の内部圧（すなわち、作動油の流れにおける作動油フィルタ６の上流側）と作動油タンク５内の圧力（すなわち、作動油の流れにおける作動油フィルタ６の下流側）との差が予め定めた値よりも大きくなった場合に、内部の機械式スイッチの接点がつながることで検出信号を出力する（すなわち、ＳＷ信号がＯＮになる）インジケータである。戻り管路３１を介して作動油タンク５へ戻る作動油の温度を検出する温度検出装置１１は、タンク本体２６ａの内部に向かって管体２６ｈ付近に突設されている。

タンク本体２６ａの他方に位置する油室２６ｄの底部には、作動油吸入ユニット３２が配置されている。作動油吸入ユニット３２は、中継室３２ａを有しており、中継室３２ａの上面にはタンク本体２６ａの内部に向けて縦吸入管３２ｂが突設され、また、中継室３２ａの側面にはタンク本体２６ａの外部まで延在するように横吸入管３２ｃが突設されている。中継室３２ａの上面に突設された縦吸入管３２ｂの上端は、油室２６ｄの上方に開口された点検孔２６ｆよりフィルタ脱着杆３４を介して挿入されているサクションフィルタ３３の接触面３３ａと隙間なく密着するよう構成されている。サクションフィルタ３３は、横吸入管３２ｃに連なる作動油吸入管３６を介して油圧ポンプ７へ吸入される作動油を濾過して、作動油中の不純物を除去するものである。サクションフィルタ３３を脱着するためのフィルタ脱着杆３４の下端側にはサクションフィルタ３３が着脱自在に取り付けられ、また、フィルタ脱着杆３４の上端部は点検孔２６ｆを着脱自在に閉鎖する蓋体３８の中心部に取り付けられており、サクションフィルタ３３が縦吸入管３２ｂの上端より離間しないように圧接されている。蓋体３８の上面には、タンク本体２６ａ内の作動油の液面の変化に応じてタンク本体２６ａの内外の空気の通流を許容するブリーザ弁４０が取り付けられている。

図４は、コントローラの処理機能を示す機能ブロック図である。

コントローラ９は、処理装置（例えばＣＰＵ）と、処理装置が実行するプログラム、及びそのプログラムの実行に必要なデータ等が格納される記憶装置（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等の半導体メモリ）を有するコンピュータ相当のハードウェアである。図４においては、コントローラ９によって実行される各種演算処理を機能ブロックで示している。

図４において、コントローラ９は、入力部９１、出力部９６、目詰まり判定部１０、及び、馬力制御信号算出部９５により概略構成されている。

入力部９１及び出力部９６は、コントローラ９と外部との情報の授受を行うためのインタフェースとしての機能部であり、差圧検出装置８、温度検出装置１１、指令圧センサ１２、及び、吐出圧センサ１３から入力される各種信号、油圧ショベル１００に関する情報である車体情報（エンジン回転数、冷却水の温度、油温などの情報）などを入力部９１が受信してコントローラ９の各部に送るとともに、コントローラ９からの各種信号を外部のモニタ１７やポンプ馬力制御弁１５などに送信する。

馬力制御信号算出部９５は、指令圧センサ１２で検出された指令圧や車体情報として入力されるエンジン回転数、水温、油温などに基づいて、油圧ポンプ７の吸収馬力が予め設定された基準最大馬力を超えないように、油圧ポンプ７の傾転角を制御するための馬力制御信号を算出し、出力部９６を介してポンプ馬力制御弁１５に出力する。

目詰まり判定部１０は、メモリ９２と、吐出圧センサ１３により検出された油圧ポンプ７の吐出圧と指令圧センサ１２により検出された指令圧と馬力制御信号算出部９５で算出された馬力制御信号とに基づいて油圧ポンプ７の吐出流量（ポンプ流量）を演算するポンプ流量演算部９４と、ポンプ流量演算部９４により演算されたポンプ流量が、作動油フィルタ６を通る作動油の流量と圧損との関係に基づいて予め設定されてメモリ９２に記憶されたポンプ流量閾値Ｑ１（後述）未満であり、かつ、差圧検出装置８により検出された作動油フィルタ６の前後差圧が予め定めた差圧閾値（後述）より大きく、かつ、温度検出装置１１により検出された作動油の温度が予め定めた温度閾値Ｔ１（後述）以上である場合に、作動油フィルタ６が目詰まりしていると判定し、出力部９６を介してモニタ１７に報知信号を出力する比較判定部９３とを有している。

ポンプ流量演算部９４は、油圧ポンプ７の吐出圧とポンプ流量制御弁１４への指令圧と馬力制御信号算出部９５で算出された馬力制御信号とに基づいて、油圧ポンプ７のポンプ流量を演算することで、油圧アクチュエータ２５から戻り管路３１を介して作動油タンク５へ戻る作動油の流量を推定する。ここで、ポンプ流量演算部９４は、ポンプ流量の演算において、馬力制御信号算出部９５により算出された馬力制御信号により制御される、ポンプ吐出圧に対する油圧ポンプ７の傾転の最大値を考慮し、ポンプ流量制御弁１４とポンプ馬力制御弁１５とでそれぞれ規定される値のうち小さい方に基づいてポンプ流量を算出する。

図５は、目詰まり判定部における目詰まり判定処理の処理内容を示すフローチャートである。

図５において、目詰まり判定部１０の比較判定部９３は、以下に示すステップＳ１００〜Ｓ１８０の処理を所定の間隔（例えば、１０ｍｓ）で繰り返し行う。

比較判定部９３は、まず、温度検出装置１１により検出された作動油の温度が予め定めた温度閾値Ｔ１（例えば、温度上昇時は４５℃、温度下降時は４２℃）以上であるかどうかと、ポンプ流量演算部９４により演算されたポンプ流量が、作動油フィルタ６を通る作動油の流量と圧損との関係に基づいて予め設定されてメモリ９２に記憶されたポンプ流量閾値Ｑ１未満であるかどうかと、差圧検出装置８により検出された作動油フィルタ６の前後差圧が予め定めた差圧閾値ΔＰ１より大きいかどうか、すなわち、差圧検出装置８であるインジケータからのスイッチ信号がＯＮであるかどうかとを判定する（ステップＳ１００〜Ｓ１２０）。

ステップＳ１００〜Ｓ１２０での判定結果の何れかがＮＯである場合には、変数として予め設定した条件満足時間ｔ１から１０ｍｓを減算し（ステップＳ１３１）、処理を終了する。そして、前回の処理の開始（ステップＳ１００の開始）から所定の時間（ここでは、１０ｍｓ）が経過した場合には、ステップＳ１００からの処理を再度開始する。ただし、条件満足時間ｔ１の下限値は０ｍｓとする。

また、ステップＳ１００〜Ｓ１２０での判定結果が全てＹＥＳである場合、すなわち、ポンプ流量演算部９４により演算されたポンプ流量が、作動油フィルタ６を通る作動油の流量と圧損との関係に基づいて予め設定されてメモリ９２に記憶されたポンプ流量閾値Ｑ１未満であり、かつ、差圧検出装置８により検出された作動油フィルタ６の前後差圧が予め定めた差圧閾値ΔＰ１より大きい、すなわち、差圧検出装置８であるインジケータからのスイッチ信号がＯＮであり、かつ、温度検出装置１１により検出された作動油の温度が予め定めた温度閾値Ｔ１以上である場合には、条件満足時間ｔ１に１０ｍｓを加算し（ステップＳ１３０）、条件満足時間ｔ１が予め定めた判定時間ｔ２（例えば、５ｓ）以上であるかどうかを判定する（ステップＳ１４０）。ただし、条件満足時間ｔ１の上限値は判定時間ｔ２とする。

ステップＳ１４０での判定結果がＮＯの場合には、処理を終了する。そして、前回の処理の開始（ステップＳ１００の開始）から所定の時間（ここでは、１０ｍｓ）が経過した場合には、ステップＳ１００からの処理を再度開始する。

また、ステップＳ１４０での判定結果がＹＥＳの場合には、作動油フィルタ６が目詰まりしていることを示す報知信号を生成してモニタ１７に出力することで、モニタ１７に作動油フィルタ６が目詰まりしていることを示すアイコン（目詰まり警告アイコン）などを表示してオペレータに報知する（ステップＳ１５０）。

続いて、差圧検出装置８により検出された作動油フィルタ６の前後差圧が予め定めた値よりも大きいかどうか、すなわち、インジケータからのスイッチ信号がＯＮであるかどうかを判定し（ステップＳ１６０）、判定結果がＮＯになるまで、ステップＳ１６０の判定を繰り返す。

また、ステップＳ１６０での判定結果がＮＯの場合には、モニタ１７への報知信号の出力を停止して、モニタ１７の目詰まり警告アイコンを非表示にし（ステップＳ１７０）、条件満足時間ｔ１の値をリセットして０ｍｓとし（ステップＳ１８０）、処理を終了する。そして、前回の処理の開始（ステップＳ１００の開始）から所定の時間（ここでは、１０ｍｓ）が経過した場合には、ステップＳ１００からの処理を再度開始する。

以上のように構成した本実施の形態における動作及び作用効果を説明する。

図６は、使用時間や目詰まり率による目詰まりの進行状況が異なる複数の作動油フィルタについて作動油の流量と前後差圧との関係の一例を示すものであり、横軸に作動油の流量Ｑ［Ｌ／ｍｉｎ］を、縦軸に作動油フィルタの前後差圧ΔＰ［ｋＰａ］をそれぞれ示している。図６においては、作動油の通過流量と作動油フィルタの前後差圧の関係を目詰まりの進行状況の違いに応じて線Ａ〜線Ｅで例示する。

図６に示すように、作動油フィルタの目詰まりの進行度合い（使用時間や目詰まり率）の違いによって、作動油フィルタを通流する作動油の流量が同じであっても差圧に違いがある。図６においては、線Ｅが５つの作動油フィルタの中ではもっとも目詰まりが進行していない作動油フィルタの通過流量との前後差圧との関係を例示したものであり、線Ｅから線Ａに向かって目詰まりが進行していることを表しており、線Ａが５つの作動油フィルタの中で最も目詰まりが進行している作動油フィルタの通過流量と前後差圧との関係を例示したものである。すなわち、作動油フィルタの前後差圧で目詰まりの判定を行う場合、作動油フィルタを流れる作動油の流量が多い場合には作動油フィルタによる圧損により、目詰まり以外の理由で前後差圧が大きくなることが考えられる。

例えば、作動油フィルタの前後差圧においてΔＰ１［ｋＰａ］を閾値として作動油フィルタの前後差圧で目詰まり判定を行う場合、目詰まりが比較的進行していない線Ｅで示す状況の作動油フィルタでは、流量Ｑ１［Ｌ／ｍｉｎ］のときには前後差圧がΔＰ１［ｋＰａ］を超えないために目詰まりとは判定されないが、目詰まりがあるていど進行している線Ｃで示す状況の作動油フィルタでは、流量Ｑ１［Ｌ／ｍｉｎ］のときでも前後差圧がΔＰ１［ｋＰａ］を超えているために目詰まりと判定される。また、線Ｃで示す状況の作動油フィルタにおいても流量が少なければ、前後差圧がΔＰ１［ｋＰａ］を超えないために目詰まりとは判定されない。このように、作業機械の作動油フィルタの目詰まり判定には、作動油フィルタの通過流量が影響を与えている。

油圧ショベルなどの作業機械は動作によってポンプ流量が変動するため、作動油フィルタを通過する流量も刻々と変化している。また、車格によってもポンプ流量の使用範囲は異なるため、フィルタを通過する流量の範囲も異なる。そのため、異なる車格の作業機械において同じサイズの作動油フィルタを用いる場合には、その作動油フィルタを流れる作動油の流量が多くなる傾向にある大きい車格の作業機械におけるポンプ大流量を吐出する動作の場合に判定条件が適切でなくなり、作動油フィルタの目詰まり率が低い状態であっても作動油フィルタ部の圧損によって作動油フィルタ前後の差圧が大きくなることがある。このため、作動油フィルタの前後差圧のみで目詰まり判定を行った場合、一時的な流量増加による圧損上昇であっても、作動油フィルタを継続使用することができない、すなわち、目詰まりが発生していると誤判定してしまうことが考えられる。

本実施の形態における作動油フィルタ６の目詰まり判定処理において、油圧ポンプ７のポンプ流量から作動油タンク５に戻る作動油、すなわち、作動油フィルタ６を通過する作動油の流量を推定し、推定した流量を目詰まりと判定する判定条件の１つとして用いたので（図５のステップＳ１１０参照）、作動油フィルタを流れる作動油の流量の違いによる作動油フィルタの目詰まりの誤判定を抑制し、精度よく作動油フィルタの目詰まりを判定することができる。特に、本実施の形態においては、図６に示すように使用時間や目詰まり率による目詰まりの進行状況が異なる複数の作動油フィルタについて作動油の流量と前後差圧との関係を検証し、ポンプ流量閾値Ｑ１［Ｌ／ｍｉｎ］において、より確実に作動油フィルタの目詰まりの誤判定を抑制することができるという知見を得た。

作動油フィルタの目詰まりを判定する判定条件の１つとして設定するポンプ流量の閾値（ポンプ流量閾値Ｑ１）については、以下の（Ａ）〜（Ｃ）に示す内容を考慮して設定する。
（Ａ）継続使用可能と定める目詰まり状況の作動油フィルタ（図６の線Ｅで示す状況の作動油フィルタ）の使用時において、作動油フィルタの前後差圧が目詰まり判定の閾値ΔＰ１を超えるときのポンプ流量Ｑ３より小さい流量であること。すなわち、ポンプ流量閾値Ｑ１＜流量Ｑ３であること。
（Ｂ）目詰まり警告を発報して作動油フィルタの交換を促すと定める目詰まり状況の作動油フィルタ（図６の線Ａで示す状況の作動油フィルタ）の使用時において、作動油フィルタの前後差圧が目詰まり判定の閾値ΔＰ１を超えるポンプ流量Ｑ２より大きい流量であること。すなわち、流量Ｑ２＜ポンプ流量閾値Ｑ１であること。
（Ｃ）対象とする車格の作業機械の通常作業において、使用頻度が多いポンプ流量Ｑ４よりも大きい流量であること。すなわち、流量Ｑ４＜ポンプ流量閾値Ｑ１であること。

上記（Ａ），（Ｂ）は、つまり、作動油フィルタの目詰まりの進行状況から、作動油フィルタが継続使用可能かどうかを判断するための定常的な基準である。このポンプ流量閾値の流量が定常的に流れているときに作動油フィルタの前後差圧が目詰まり判定の閾値ΔＰ１を超えていなければ作動油フィルタは継続使用し、作動油フィルタの前後差圧が目詰まり判定の閾値ΔＰ１を超えていれば作動油フィルタの交換作業を行うようにオペレータに知らせるものである。

上記（Ｃ）は、目詰まり警告の判定頻度の設定に関係し、ポンプ流量閾値を小さく設定すると、ポンプ吐出量が大きい動作での目詰まり判定の誤判定は発生しないが、小さな流量では作動油フィルタの前後差圧の目詰まり判定閾値を超えるまで目詰まり警告が発報されないということになる。すなわち、目詰まりが進行していても通常使用中に目詰まり警告が発報されにくく、オペレータに作動油フィルタの交換を促すという本来の機能が損なわれる可能性があり、目詰まり警告が発報されたときには作動油フィルタが完全に目詰まりするまでの余裕がなくなってしまっているということが考えられる。そのため、ポンプ流量閾値は、使用頻度が多いポンプ流量、すなわち、操作レバーが中間の操作量で操作される際に対応したポンプ流量（流量Ｑ４）よりは大きく設定し、最大速度での平地走行時のような特定の大流量より小さいポンプ流量で目詰まり判定が行われるようにしておき、目詰まり判定が行われる頻度が可能な限り大きくなるように設定することが望ましい。

なお、作動油フィルタをどの程度の目詰まり状況まで使用可能とするか否かは、各作業機械ごとに作業機械の製造メーカもしくは使用者によって設定されるものであり、また、通常使用するポンプ流量の範囲も作業機械ごとに異なるものであるため、このポンプ流量閾値は本願発明を適用する作業機械それぞれに応じて適切に設定されるべきものである。図６では、一例としてポンプ流量閾値Ｑ１として示している。

図７は、目詰まり判定処理に係る各状態の時間変化を比較して示す図であり、横軸に時間を、縦軸に各状態の状態量をそれぞれ示している。

図７において、状態（ａ）のように、作動油温度の上昇時には、作動油温度が４５℃未満のときには目詰まりであると判定する判定条件（図５のステップＳ１００参照）が成立せず、条件満足時間ｔ１は減算されて減少する（図５のステップＳ１３１参照）。ただし、条件満足時間ｔ１は０（ゼロ）未満にはならない。

また、状態（ｂ）のように、目詰まりであると判定するための判定条件のうち、作動油の温度、ポンプ流量、作動油フィルタ６の前後差圧（差圧検出装置８であるインジケータの出力）に係る３つの条件（図５のステップＳ１００〜Ｓ１２０参照）の全ての条件を満たすときには、条件満足時間ｔ１が加算されて増加する（図５のステップＳ１３０参照）。

また、状態（ｃ）のように、目詰まりであると判定するための判定条件のうちの１つであるポンプ流量に係る条件（図５のステップＳ１１０参照）を満たさない場合、すなわち、ポンプ流量がポンプ流量閾値Ｑ１以上のときには、目詰まりであると判定するための判定条件が成立せず、条件満足時間ｔ１が減算されて減少する（図５のステップＳ１３１参照）。

また、状態（ｄ）のように、条件満足時間ｔ１が判定時間ｔ２（例えば、５ｓ）に到達すると、目詰まりと判定する条件を満たし、目詰まりであると判定する（図５のステップＳ１４０，Ｓ１５０参照）。ただし、条件満足時間ｔ１は判定時間ｔ２より大きくはならない。

また、状態（ｅ）のように、目詰まりと判定された状態において、作動油フィルタ６の前後差圧が予め設定した値以下となって、インジケータからのＳＷ信号が０（ゼロ）になると、条件満足時間ｔ１をリセットして０（ゼロ）とする（図５のステップＳ１６０〜Ｓ１８０参照）。

また、状態（ｆ）のように、目詰まりと判定された状態において、作動油フィルタ６の前後差圧が予め設定した値より大きい値を維持している間は、インジケータからのＳＷ信号が０（ゼロ）になるまで目詰まりの判定を維持する（図５のステップＳ１６０参照）。

また、状態（ｇ）のように、作動油温度の下降時には、作動油温度が４２℃未満のときには目詰まりであると判定する判定条件（図５のステップＳ１００参照）が成立せず、条件満足時間ｔ１は減算されて減少する（図５のステップＳ１３１参照）。ただし、条件満足時間ｔ１は０（ゼロ）未満にはならない。

以上のように構成した本実施の形態においては、油圧ポンプ７のポンプ流量を作動油フィルタの目詰まりの判定条件に組み込んで目詰まり判定処理を行うように構成したので、油圧フィルタの目詰まり率にまだ余裕があって継続使用できる場合に、目詰まり状態であると誤判定してしまうことを防ぐことができる。また、作動油フィルタの目詰まり判定処理を行う場合に条件満足時間を設定し、目詰まりと判定する判定条件を全て満たしている場合に条件満足時間を加算し、１つでも満たしていない場合に減算するように構成したので、作動油フィルタを通過する作動油が瞬間的に多くなった場合にも、作動油フィルタの目詰まりの誤判定を抑制することができ、精度良く作動油フィルタの目詰まりを判定することが出来る。

以上のように構成した本実施の形態の特徴を説明する。

（１）上記の実施の形態では、エンジン１０２と、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプ７と、入力される指令圧に基づいて前記油圧ポンプの傾転を制御するレギュレータ７１と、前記油圧ポンプから吐出される作動油により動作する油圧アクチュエータ２５と、前記油圧アクチュエータから排出される前記作動油を作動油タンク５へ戻す戻り管路３１と、前記戻り管路を介して前記作動油タンクへ戻る作動油を濾過する作動油フィルタ６と、前記作動油フィルタの前後差圧を検出する差圧検出装置８と、前記戻り管路を介して前記作動油タンクへ戻る前記作動油の温度を検出する温度検出装置１１と、前記差圧検出装置により検出された前記作動油フィルタの前後差圧と前記温度検出装置により検出された前記作動油の温度とに基づいて、前記作動油フィルタが目詰まりしているか否かを判定し、前記作動油フィルタが目詰まりしていると判定した場合に報知信号を出力するコントローラ９と、前記コントローラからの報知信号に基づいて前記作動油フィルタが目詰まりしていることをオペレータに報知する報知装置（例えば、モニタ１７）とを備えた作業機械（例えば、油圧ショベル１００）において、前記コントローラ９は、前記油圧ポンプから吐出されるポンプ流量、前記作動油フィルタに流入する流量のうち少なくとも一方が、前記作動油フィルタを通る作動油の流量と圧損との関係に基づいて予め設定された流量閾値（例えば、ポンプ流量閾値Ｑ１）未満であり、かつ、前記差圧検出装置により検出された前記作動油フィルタの前後差圧が予め定めた差圧閾値より大きく、かつ、前記温度検出装置により検出された前記作動油の温度が予め定めた温度閾値Ｔ１以上である場合に、前記作動油フィルタが目詰まりしていると判定するものとした。

これにより、作動油フィルタを流れる作動油の流量の違いによる作動油フィルタの目詰まりの誤判定を抑制し、精度よく作動油フィルタの目詰まりを判定することができる。

（２）また、上記の実施の形態では、上記（１）の作業機械（例えば、油圧ショベル１００）において、前記油圧ポンプ７の吐出圧を検出する吐出圧検出装置（例えば、吐出圧センサ１３）と、前記レギュレータ７１に入力される前記指令圧を検出する指令圧検出装置（例えば、指令圧センサ１２）とを備え、前記コントローラ９は、前記吐出圧検出装置により検出された前記吐出圧と前記指令圧検出装置により検出された前記指令圧とに基づいて前記油圧ポンプから吐出される前記ポンプ流量を演算するものとした。

（３）また、上記の実施の形態では、上記（１）の作業機械（例えば、油圧ショベル１００）において、前記コントローラ９は、前記ポンプ流量が前記流量閾値Ｑ１未満であり、かつ、前記作動油フィルタ６の前後差圧が前記差圧閾値より大きく、かつ、前記作動油の温度が前記温度閾値Ｔ１以上である状態を維持している時間に基づいて、前記作動油フィルタが目詰まりしているか否かを判定するものとした。

（４）また、上記の実施の形態では、上記（１）の作業機械（例えば、油圧ショベル１００）において、前記コントローラ９は、前記ポンプ流量が前記流量閾値Ｑ１未満であり、かつ、前記作動油フィルタ６の前後差圧が前記差圧閾値より大きく、かつ、前記作動油の温度が前記温度閾値Ｔ１以上である状態を維持している場合に加算され、維持していない場合に減算される合計時間（例えば、条件満足時間ｔ１）に基づいて、前記作動油フィルタが目詰まりしているか否かを判定するものとした。

（５）また、上記の実施の形態では、上記（１）の作業機械（例えば、油圧ショベル１００）において、前記差圧検出装置８は、前記作動油フィルタ６の前後の圧力をそれぞれ入力し、その差圧に応じて機械式スイッチの接点が繋がることで前記作動油フィルタの前後差圧が予め定めた値に達したことを検出する差圧インジケータ、又は、前記作動油フィルタの前後にそれぞれ配置され、前記作動油フィルタの前後の圧力の検出値の差分から前記前後差圧を検出する複数の圧力センサを用いるものとした。

＜付記＞
なお、上記の実施の形態においては、油圧ショベルを例示して説明したが、これに限られず、油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動する作業機械であって、作動油が作動油フィルタを介して作動油タンクに戻る構成のものであれば、他の作業機械であっても本願発明を適用可能である。

また、上記の実施の形態においては、ポンプ流量演算部９４で演算された油圧ポンプ７のポンプ流量をポンプ流量閾値Ｑ１と比較して判定する場合を例示して説明したが、これに限られず、作動油フィルタ６に対し上流側に設けられ、作動油フィルタ６に流入する作動油の流量を検出する流量センサ６ａにより検出した作動油の流量を、ポンプ流量閾値Ｑ１と比較して判定するように構成しても良い。

また、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

１…下部走行体、１ａ，１ｂ…走行油圧モータ、１ｃ，１ｄ…クローラフレーム、１ｅ，１ｆ…クローラ、２…上部旋回体、２ａ…旋回油圧モータ、２ｂ…旋回フレーム、３…フロント作業機、３ａ…ブーム、３ｂ…アーム、３ｃ…バケット、３ｄ…ブームシリンダ、３ｅ…アームシリンダ、３ｆ…バケットシリンダ、４…運転室、５…作動油タンク、６…作動油フィルタ、７…油圧ポンプ、７ａ…供給管路、８…差圧検出装置、９…コントローラ、８ａ〜１３ａ…信号路、１０…判定部、１１…温度検出装置、１２…指令圧センサ（指令圧検出装置）、１３…吐出圧センサ（吐出圧検出装置）、１４…ポンプ流量制御弁、１５…ポンプ馬力制御弁、１６…ポンプアクチュエータ、１６ａ…リリーフバルブ、１６ｂ…リリーフバルブ、１７…モニタ（表示装置）、１８…操作レバー装置、１９…信号制御弁、２０…スプール、２０ａ…信号管路、２１…シャトル弁、２２…パイロットポンプ、２２ａ…供給管路、２３…コントロールバルブ、２４…スプール、２５…油圧アクチュエータ、２６ａ…タンク本体、２６ｂ…隔壁、２６ｃ…油室、２６ｄ…油室、２６ｅ…点検孔、２６ｆ…点検孔、２６ｇ…ストレーナ室、２６ｈ…管体、３０ａ，３０ｂ…空間、３１…戻り管路、３２…作動油吸入ユニット、３２ａ…中継室、３２ｂ…縦吸入管、３２ｃ…横吸入管、３３…サクションフィルタ、３３ａ…接触面、３４…フィルタ脱着杆、３６…作動油吸入管、３７，３８…蓋体、４０…ブリーザ弁、７１…レギュレータ、９１…入力部、９２…メモリ、９３…比較判定部、９４…ポンプ流量演算部、９５…馬力制御信号算出部、９６…出力部、１００…油圧ショベル、１０２…エンジン

Claims (5)

1. エンジンと、
   前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
   入力される指令圧に基づいて前記油圧ポンプの傾転を制御するレギュレータと、
   前記油圧ポンプから吐出される作動油により動作する油圧アクチュエータと、
   前記油圧アクチュエータから排出される前記作動油を作動油タンクへ戻す戻り管路と、
   前記戻り管路を介して前記作動油タンクへ戻る作動油を濾過する作動油フィルタと、
   前記作動油フィルタの前後差圧を検出する差圧検出装置と、
   前記戻り管路を介して前記作動油タンクへ戻る前記作動油の温度を検出する温度検出装置と、
   前記差圧検出装置により検出された前記作動油フィルタの前後差圧と前記温度検出装置により検出された前記作動油の温度とに基づいて、前記作動油フィルタが目詰まりしているか否かを判定し、前記作動油フィルタが目詰まりしていると判定した場合に報知信号を出力するコントローラと、
   前記コントローラからの報知信号に基づいて前記作動油フィルタが目詰まりしていることをオペレータに報知する報知装置と
   を備えた作業機械において、
   前記コントローラは、
   前記油圧ポンプから吐出されるポンプ流量、前記作動油フィルタに流入する流量のうち少なくとも一方が、前記作動油フィルタを通る作動油の流量と圧損との関係に基づいて予め設定された流量閾値未満であり、かつ、前記差圧検出装置により検出された前記作動油フィルタの前後差圧が予め定めた差圧閾値より大きく、かつ、前記温度検出装置により検出された前記作動油の温度が予め定めた温度閾値以上である場合に、前記作動油フィルタが目詰まりしていると判定することを特徴とする作業機械。
2. 請求項１記載の作業機械において、
   前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出装置と、
   前記レギュレータに入力される前記指令圧を検出する指令圧検出装置とを備え、
   前記コントローラは、
   前記吐出圧検出装置により検出された前記吐出圧と前記指令圧検出装置により検出された前記指令圧とに基づいて前記油圧ポンプから吐出される前記ポンプ流量を演算することを特徴とする作業機械。
3. 請求項１記載の作業機械において、
   前記コントローラは、前記ポンプ流量が前記流量閾値未満であり、かつ、前記作動油フィルタの前後差圧が前記差圧閾値より大きく、かつ、前記作動油の温度が前記温度閾値以上である状態を維持している時間に基づいて、前記作動油フィルタが目詰まりしているか否かを判定することを特徴とする作業機械。
4. 請求項１記載の作業機械において、
   前記コントローラは、前記ポンプ流量が前記流量閾値未満であり、かつ、前記作動油フィルタの前後差圧が前記差圧閾値より大きく、かつ、前記作動油の温度が前記温度閾値以上である状態を維持している場合に加算され、維持していない場合に減算される合計時間に基づいて、前記作動油フィルタが目詰まりしているか否かを判定することを特徴とする作業機械。
5. 請求項１記載の作業機械において、
   前記差圧検出装置は、
   前記作動油フィルタの前後の圧力をそれぞれ入力し、その差圧に応じて機械式スイッチの接点が繋がることで前記作動油フィルタの前後差圧が予め定めた値に達したことを検出する差圧インジケータ、又は、
   前記作動油フィルタの前後にそれぞれ配置され、前記作動油フィルタの前後の圧力の検出値の差分から前記前後差圧を検出する複数の圧力センサ
   を用いることを特徴とする作業機械。

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