JP4524693B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は空気圧で油面を加圧する方式の作動油タンクを備えた建設機械に関するものである。

油圧ショベルや、これを転用して構成される破砕機、掘削機等の建設機械のベースマシンは、図６,７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を縦軸まわりに旋回自在に搭載して構成され、上部旋回体２のアッパーフレーム３にブーム、アーム等を備えた作業アタッチメント（図示しない）が装着される。４はキャビンである。

上部旋回体２には、作動油を貯留する作動油タンク５、同タンク５内の作動油をブームシリンダその他の油圧アクチュエータに供給する油圧ポンプ、同ポンプを駆動するエンジン（いずれも図示省略）等が設置されるとともに、後端部に作業時の負荷に対するカウンタバランス作用をなすカウンタウェイト６が搭載される。

カウンタウェイト６は、上面が開口した箱状のウェイトカバー７内に収容され、このウェイトカバー７とともに上部旋回体２に着脱可能に取付けられる。

このカウンタウェイト６は、単一のものとして全体が一体に構成される場合もあるが、多くの場合は図示のように複数のウェイト体（ここでは下段、中段、上段の三段を例示している。）６ａ,６ｂ,６ｃを上下に積層連結して構成される。

ウェイトカバー７は、上部旋回体後部のエンジンルーム（図示省略）の背面側を覆うとともに、社名その他を表示する表示部としての役割を果たす。

作動油タンク５内には、図８に示すように貯留された作動油８の油面上方に空気室９が形成され、この空気室９の空気圧により作動油８を加圧する方式がとられている。

図８中、１０は油圧ポンプに作動油を送る給油管、１１は油圧アクチュエータからの戻り油を吸い込む吸い込み管、１２は空気室９に空気を補給するための給気管、１３はこの給気管１２に設けられた減圧弁で、空気室９の圧力が設定圧力よりも低くなると、この減圧弁１３が開いて空気室９に圧気が補給される。

また、タンク上面にエアブリーザー１４が設けられ、空気室９の圧力が設定圧力を超えるとエアブリーザー１４が開いて圧気が噴出する。

この構成において、大型の破砕機のように使用する油圧アクチュエータが多くて作動油の使用量が多い機械では、作動油タンク５内の油面の上下変化が激しく、空気室９の圧力の変動も激しくなるため、油圧ポンプのキャビテーション防止等の観点から、作動油タンク５を大形化して空気室９の容量を増やしたいという要請がある。しかし、とくに作動油タンク５の設置スペースに制約があることから、上記要請に応えられなかった。

従来、スペースの制約内でタンク容量（空気室容量）を増加させる技術として、特許文献１に示されたものが公知である。

この公知技術では、上部旋回体２の既存設備である箱状構造物（たとえばメインフレーム等と称される梁材）をエアタンクとして利用し、同構造物と作動油タンクとを配管で接続することによって空気室容量を実質的に増加させる構成をとっている。
実開昭５９−８５４０１号公報

ところが、既存設備をエアタンクとして兼用する上記公知技術によると、限られたスペース内でタンク容量を増加させることができる半面、次の問題があった。

（Ｉ） 空気室容量は、兼用される既存設備の分しか増加させることができない。つまり、エアタンク容量をどの程度増加させるかについての選択の自由度が低い。このため、設備によってはなお容量不足となる。かといって、兼用設備を大形に改造すると、その分のスペース増と大幅なコストアップを招くため得策でない。

（ＩＩ） 兼用設備をエアタンクとして兼用するためには気密処理を施す必要があるが、設備本来の機能を損なわないという制約を受けるため、十分な気密性を確保することが難しい。

（ＩＩＩ） エアタンクとして兼用される設備によっては、他の設備や配管が邪魔になってメンテナンススペースを確保し難い場合がある。また、逆にいえばメンテナンス性を確保できる設備という制約を受けることから、エアタンク容量についての選択の自由度が益々狭くなる。

そこで本発明は、限られたスペース内で作動油タンクの空気室容量を増加させながら、上記公知技術の問題を解消し、タンク容量の増加についての選択の自由度を高めることができるとともに、十分な気密性とメンテナンス性を確保することができる建設機械を提供するものである。

請求項１の発明は、縦軸まわりに旋回する旋回体に作動油タンクが設置されるとともに、旋回体の後端部にカウンタウェイトが装着され、上記作動油タンク内には、作動油を加圧する空気室が油面の上方に形成された建設機械において、上記カウンタウェイトの上面にエアタンクを積載し、このエアタンクと上記作動油タンクの空気室とをエア配管によって連通させたものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成において、カウンタウェイトに、同ウェイトを吊り上げるための複数の吊り環を上向きに突設する一方、エアタンクにおける積載状態で上記吊り環に対応する位置に取付部を設け、この取付部を吊り環に結合してエアタンクをカウンタウェイト上に固定するように構成したものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、エアタンクに、同タンクをカウンタウェイトと一体に吊り上げる共吊り部を設けたものである。

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、エアタンクに、同タンクを単独で吊り上げる単独吊り部を設けたものである。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの構成において、カウンタウェイトを、上面が開口した箱状のウェイトカバー内に収容し、エアタンクを、このウェイトカバー内に収容可能な形状及びサイズに設定したものである。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかの構成において、エア配管としてのエアホースをカプラによってエアタンクに着脱自在に接続したものである。

請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかの構成において、作動油タンク及びエアタンクにそれぞれエアブリーザーを設けたものである。

本発明によると、旋回体後端部に装着されるカウンタウェイトの上面（複数のウェイト体を上下に積層して構成される積層タイプのものでは最上段のウェイト体の上面）というデッドスペースにエアタンクを設置するため、限られたスペース内で他の設備に影響を与えずに作動油タンクの空気室容量を増加させることができる。

しかも、カウンタウェイト上面という、十分に広いスペースにエアタンクを設置するため、タンク容量をどの程度増加させるかについての選択の自由度を広げ、タンク容量を必要かつ十分にとることができる。

また、既存設備を兼用する場合のような気密処理を施す上での制約がなく、エアタンク単独で必要かつ十分な気密処理を施して気密性を確保することができる。

さらに、カウンタウェイト上面という、上方が開いた位置にエアタンクを設置するため、同タンクのメンテナンススペースを十分に確保することができる。

加えて、エアタンクを金属製として十分な重量を確保すれば、同タンク重量によってカウンタウェイトを実質的に増量させることができる。

一方、請求項２の発明によると、カウンタウェイトに設けられた吊り環を利用して同ウェイト上面にエアタンクを固定することができる。このため、エアタンク取付専用の取付構造をカウンタウェイトや旋回体に付加する必要がない。すなわち、カウンタウェイト上にエアタンクを積載することにより、カウンタウェイトや旋回体の構造が複雑になったりコストアップしたりする等の弊害が生じない。

請求項３の発明によると、共吊り部によってエアタンクをカウンタウェイトと一体に吊り上げることができるため、機械の分解、輸送、組立に便利となる。

請求項４の発明によると、エアタンクを単独吊り部によって単独で吊り上げることができるため、カウンタウェイトと切り離して輸送する場合等に便利となる。また、請求項３の発明と組み合わせ、共吊り部と単独吊り部の双方をエアタンクに設ければ、機械の分解、組立時等に両者を共吊りしたい場合とタンク単独で吊りたい場合とに応じて吊り部を使い分けることで作業能率を上げることができる。

請求項５の発明によると、カウンタウェイトをウェイトカバー内に収容する機械において、ウェイトの厚みが減少（積層タイプのものではウェイト体の段数が減少）し、これによってウェイト上面が下降した場合でも、エアタンクを同カバー内に入り込んだ状態でウェイト上面に積載することができる。

また、分解輸送時にウェイトカバーを旋回体に取付けたままカウンタウェイトのみを取外す機械において、エアタンクをカウンタウェイトから取外し、ウェイトカバー内に収容した状態で旋回体とともに輸送することができる。

請求項６の発明によると、作動油タンクの空気室とエアタンクとを接続するエア配管としてエアホースを用い、これをカプラ（継手）によってエアタンクに着脱自在に接続したから、機械の分解、組立時等に両者を必要に応じて簡単に分離、接続することができる。

また、必要に応じてエアタンクを異なる容量のものに取替える場合に、その取替え作業が容易となる。

請求項７の発明によると、作動油タンクだけでなくエアタンクにもエアブリーザーを設けているため、エアブリーザー全体としての容量が大きくなり、作動油の急激な容積変化に対応することができる。また、作動油タンク側のエアブリーザーが破損した場合にエアタンク側のエアブリーザーがバックアップ作用を行う。

本発明の実施形態を図１〜図５によって説明する。

実施形態において、図６〜図８に示す従来技術と同一部分には同一符号を付して示し、その重複説明を省略する。

実施形態において、
（Ａ） 作動油タンク５を上部旋回体２に設置する点、
（Ｂ） 下段、中段、上段の各ウェイト体６ａ,６ｂ,６ｃを積層連結してカウンタウェイト６を構成し、このカウンタウェイト６を、上部旋回体２（アッパーフレーム３）の後端部に、上面が開口した箱状のウェイトカバー７内に収容した状態で設置する点
は従来技術と同じである。

実施形態においては、エアタンク１５を、カウンタウェイト６の上面（上段ウェイト体６ｃの上面）に積載し、このエアタンク１５内と作動油タンク５の空気室９とをエア配管としてのエアホースＨによって連通させている。

こうすれば、図５に示すように空気室９の容量が、エアタンク１５の容積分だけ拡大されたことになるため、大型破砕機のように使用される油圧アクチュエータが多くて作動油の使用量が多い機械でも、油面の上下動に伴う空気室９の圧力変動が小さく抑えられる。従って、安定した圧力で油面を加圧できるため、油圧ポンプのキャビテーション等のトラブル発生を防止することができる。

エアタンク１５の取付構造等を図３,４によって説明する。

エアタンク１５は、カウンタウェイト６の平面サイズよりも縦横ともに小さい平面サイズを持ったやや扁平な四角の箱状、つまりウェイトカバー７内に入る形状及びサイズをもって形成している。

このエアタンク１５には、左右両側に取付部１６,１６を設け、この取付部１６,１６を、上段ウェイト体６ｃにおける左右両側の前後方向中央部に設けられたウェイト吊り上げ用の吊り環１７,１７に結合することによってエアタンク１５をカウンタウェイト上面に着脱可能に取付けている。

取付部１６,１６は、エアタンク１５をカウンタウェイト上面に積載した状態で吊り環１７,１７に対応する位置に前後一対の板体を上向きに突設して構成し、この板体間に吊り環１７を挟み込んだ状態でピン１８（ボルト、ナットでもよい）で結合する構成をとっている。ただし、取付部１６,１６を吊り環１７と同様の一枚の板状とし、これらを前後に重ねて結合する構成をとってもよい。

図４中、１９は中段ウェイト体６ｂの吊り環１７を上段ウェイト体６ｃの底面側に受け入れるための凹部である。この凹部１９は、中段ウェイト体６ｂにも、また積層段数の増加に対応できるように下段ウェイト体６ｃにも設けられている。

また、取付部１６,１６には、吊り環１７,１７に対する結合部分の上方に、エアタンク１５とカウンタウェイト６を一体にかつ水平に吊り上げるための共吊り具２０,２０が取付けられている。いいかえれば、共吊り具２０,２０はエアタンク１５を単独でも、カウンタウェイト６と一体でも水平に吊り上げることができる位置に設けている。

この共吊り具２０は、図４に示すように取付部１６に対してピン２１によって上向き垂直に取付けられ、不使用時には、同図二点鎖線で示すようにピン２１まわりに回動して横向きに倒されるようになっている。

さらに、エアタンク１５の前後両側に左右一対ずつの単独吊り具２２…が設けられ、この単独吊り具２２…によってエアタンク１５を単独でかつ水平に吊り上げることができるようになっている。

エアホースＨはエアタンク１５に対してカプラ（継手）２３によって着脱可能に接続されている。

このカプラ２３として、ワンタッチで着脱されるもの（クイックカプラ等と称される）を用いるのが望ましい。

一方、エアタンク１５には、図５に示すように作動油タンク５と同様に上面にエアブリーザー２４を設けている。

このように、カウンタウェイト６の上面というデッドスペースにエアタンク１５を設置し、このエアタンク１５と作動油タンク５の空気室９とをエアホースＨで連通させるため、限られたスペース内で他の設備に影響を与えずに空気室９の容量を実質的に増加させることができる。

しかも、カウンタウェイト上面という、十分に広いスペースにエアタンク１５を設置するため、タンク容量（空気室容量）をどの程度増加させるかについての選択の自由度を広げ、タンク容量を必要かつ十分にとることができる。

また、特許文献１に記載された、既存設備を兼用する公知技術のような気密処理を施す上での制約がなく、エアタンク１５単独で必要かつ十分な気密処理を施して気密性を確保することができる。

さらに、カウンタウェイト上面という、上方が開いて障害物がない位置にエアタンク１５を設置するため、同タンク１４のメンテナンススペースを十分に確保することができる。

加えて、エアタンク１５を金属製として十分な重量を確保すれば、同タンク重量によってカウンタウェイトを実質的に増量させることができる。

一方、カウンタウェイト６に元々設けられている吊り環１７を利用して同ウェイト上面にエアタンク１５を固定することができる。このため、エアタンク取付専用の取付構造をカウンタウェイト６や上部旋回体２（アッパーフレーム３）に付加する必要がない。すなわち、カウンタウェイト６上にエアタンク１５を積載することにより、カウンタウェイト６や上部旋回体２の構造が複雑になったりコストアップしたりする等の弊害が生じない。

また、エアタンク１５を共吊り具２０,２０によってカウンタウェイト６と一体に吊り上げることができるため、機械の分解、輸送、組立に便利となる。

さらに、エアタンク１５を単独吊り具２２…によって単独でも吊り上げることができるため、カウンタウェイトと切り離して輸送する場合等に便利となる。

また、機械の分解、組立時等に両者を共吊りしたい場合とタンク単独で吊りたい場合とに応じて共吊り具２０,２０と単独吊り具２２…を使い分けることで作業能率を上げることができる。

この場合、前記のようにエアタンク１５をカウンタウェイト６と一体、または単独のいずれでも水平に吊り上げることができる。

加えて、作動油タンク１４の空気室９とエアタンク１５とをエアホースＨで、しかもカプラ２３によって着脱自在に接続したから、機械の分解、組立時等に両者を必要に応じて簡単に分離、接続することができる。

また、必要に応じてエアタンク１５を異なる容量のものに取替える場合に、その取替え作業が容易となる。

一方、作動油タンク５とエアタンク１５の双方にエアブリーザー１４,２４を設けているため、エアブリーザー全体としての容量が大きくなり、作動油の急激な容積変化に対応することができる。また、作動油タンク側のエアブリーザー１４が破損した場合にエアタンク側のエアブリーザー２４がバックアップ作用を行う。

ところで、カウンタウェイト６は、作業負荷や作業内容に応じてウェイト体の積層段数が調整される。この場合、ウェイト体段数が減少すると、ウェイトカバー７内でカウンタウェイト上面が下降することとなる。

この場合、エアタンク１５は、前記のようにウェイトカバー７内に入る形状及びサイズをもって形成しているため、下降したカウンタウェイト上面に、下降前と同様に取付けることができる。すなわち、この実施形態のようにカウンタウェイト６をウェイトカバー７内に収容する構成をとった場合でも、ウェイト段数の増減にかかわらずエアタンク１５をウェイト上面に積載することができる。

また、機械の分解輸送時に、ウェイトカバー７とカウンタウェイト６を一体にアッパーフレーム３から取外す場合と、ウェイトカバー７をアッパーフレーム３に取付けたままカウンタウェイト６のみを取外す場合とがある。

前者の場合は、エアホース２２をカプラ２３によってエアタンク１５から切り離し、エアタンク１５をカウンタウェイト６と一体として輸送し、再組立すればよい。後者の場合は、エアタンク１５をカウンタウェイト６から取外し、ウェイトカバー７内に収容した状態で上部旋回体２（アッパーフレーム３）ととともに輸送することができる。

他の実施形態
（１） 上記実施形態では、共吊り具２０をエアタンク１５の取付部１６にピン連結する構成をとったが、この共吊り具２０を取付部１６に一体に設けてもよい。

（２） 上記実施形態では、エアタンク１５に共吊り具（共吊り部）２０,２０と単独吊り具（単独吊り部）２２…とを設けたが、いずれか一方のみを設けてもよい。

（３） 上記実施形態では、積層タイプのカウンタウェイト６をウェイトカバー７を用いて旋回体後端部に装着する建設機械を例にとったが、本発明は全体が一体となった一体タイプのカウンタウェイトを装着する建設機械にも、またウェイトカバーなしで直接装着する建設機械にも適用することができる。

（４） 上記実施形態では、カウンタウェイト６の吊り環１７を利用してエアタンク１５をウェイト上面に取付ける構成をとったが、同タンク１４を専用の取付構造によってウェイト上面に取付ける構成をとってもよい。

（５） 本発明は下部走行体上に上部旋回体を搭載した自走式の建設機械に限らず、作業台船に固定された下部基台上に上部旋回体を搭載して構成される建設機械にも適用することができる。

本発明の実施形態にかかる建設機械のベースマシンを示す概略側面図である。 同ベースマシンの斜視図である。 同ベースマシンにおけるカウンタウェイトとエアタンクを拡大した斜視図である。 同半部断拡大断面図である。 同作動油タンクとエアタンクの構成を模式的に示す断面図である。 従来の建設機械のベースマシンを示す概略側面図である。 同ベースマシンの斜視図である。 同作動油タンクの構成を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ 下部走行体
２ 上部旋回体
３ 上部旋回体のアッパーフレーム
５ 作動油タンク
６ カウンタウェイト
７ ウェイトカバー
８ 作動油タンク内の作動油
９ 空気室
１４ 作動油タンクのエアブリーザー
１５ エアタンク
Ｈ エアホース
１６ エアタンクの取付部
１７ カウンタウェイトの吊り環
１９ 取付部と吊り環とを連結するピン
２０ 共吊り具（共吊り部）
２１ 共吊り具取付用のピン
２２ 単独吊り具（単独吊り部）
２３ カプラ
２４ エアタンクのエアブリーザー

Claims (7)

1. 縦軸まわりに旋回する旋回体に作動油タンクが設置されるとともに、旋回体の後端部にカウンタウェイトが装着され、上記作動油タンク内には、作動油を加圧する空気室が油面の上方に形成された建設機械において、上記カウンタウェイトの上面にエアタンクを積載し、このエアタンクと上記作動油タンクの空気室とをエア配管によって連通させたことを特徴とする建設機械。
2. カウンタウェイトに、同ウェイトを吊り上げるための複数の吊り環を上向きに突設する一方、エアタンクにおける積載状態で上記吊り環に対応する位置に取付部を設け、この取付部を吊り環に結合してエアタンクをカウンタウェイト上に固定するように構成したことを特徴とする請求項１記載の建設機械。
3. エアタンクに、同タンクをカウンタウェイトと一体に吊り上げる共吊り部を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の建設機械。
4. エアタンクに、同タンクを単独で吊り上げる単独吊り部を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の建設機械。
5. カウンタウェイトを、上面が開口した箱状のウェイトカバー内に収容し、エアタンクを、このウェイトカバー内に収容可能な形状及びサイズに設定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の建設機械。
6. エア配管としてのエアホースをカプラによってエアタンクに着脱自在に接続したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の建設機械。
7. 作動油タンク及びエアタンクにそれぞれエアブリーザーを設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の建設機械。

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