JP4539795B2 - 高圧フィルタの設置構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械において、油圧ポンプからの吐出油から異物を除去するために、その吐出配管に設けられる高圧フィルタの設置構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ショベルは、履帯式の走行手段を有する下部走行体の上に上部旋回体を旋回可能に設置してなるものであり、土砂の掘削等の作業を行う作業手段は、キャブと共に上部旋回体に設けられる。ここで、油圧ショベルにおける走行手段の走行及び上部旋回体の旋回駆動は油圧モータにより行われ、また作業手段を構成するブーム，アーム，バケットは油圧シリンダにより駆動される。従って、これら油圧モータ及び油圧シリンダからなる油圧アクチュエータに圧油を供給するために油圧ポンプが用いられ、またこの油圧ポンプを駆動するためにエンジンが設置される。これらエンジン及び油圧ポンプは、コントロールバルブ等の機器と共に、上部旋回体に設けた建屋の内部に設置される。また、油圧ポンプに作動油を供給し、油圧アクチュエータからの戻り油を還流させる作動油タンクも上部旋回体に設置される。
【０００３】
作動油タンクからの作動油が油圧ポンプで加圧されて、この油圧ポンプから吐出される圧油をコントロールバルブに供給するために、その間には高圧油が流れる吐出配管が接続されることになる。ここで、油圧ポンプの作動時には、摩耗粉等の異物が発生する可能性があり、発生した異物が圧油の流れに搬送されてコントロールバルブや油圧アクチュエータに送り込まれると、これらの機器の作動時に摺動部の摩耗が促進される等の不都合が生じることから、油圧ポンプの吐出配管の途中にフィルタを装着して、油圧ポンプ側で発生する異物を除去するようにしている。このフィルタが高圧フィルタである。
【０００４】
高圧フィルタは、内部にポンプ圧という高圧が作用する等の関係から、強度を高める等の理由で、大型のものとなる。特に、露天掘りや埋め立て等の作業に用いられる大型の油圧ショベルにあっては、油圧アクチュエータの駆動圧が高く、従って搭載される油圧ポンプのポンプ圧が高いものであり、かつ複数基、例えば４基構成の油圧ポンプを用いるようにしている。高圧フィルタは各々の油圧ポンプの吐出配管に接続される関係から、油圧ポンプの数だけ、つまり前述の例では４基構成の油圧ポンプとした時には、高圧フィルタも４個設けられ、これら高圧フィルタ自体も大型のものとなる。
【０００５】
ところで、エンジンルーム内には、エンジンやその周辺機器、及び油圧ポンプの保守・点検を行うためのスペース、つまりメンテナンス空間を確保するようにしている。高圧フィルタも油圧ポンプの周辺機器であり、フィルタ交換等のメンテナンス作業を行う必要がある。このために、前述したように、複数設けられる高圧フィルタは、エンジンルーム内において、油圧ポンプの配設位置の周囲に形成されるメンテナンス空間に配置するのが一般的である。特に、高圧フィルタは油圧ポンプとコントロールバルブとの間に設けられるものであり、コントロールバルブは油圧ポンプと並べて配置される関係から、フィルタ交換等のメンテナンス作業を必要とする高圧フィルタは、油圧ポンプとコントロールバルブとの間のスペースに縦方向に所定の段数を有する棚を設け、この棚の各段に所定数の高圧フィルタを設置するように構成するのが一般的である。これによって、高圧フィルタに対するメンテナンスの容易性を高めるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、建屋は上部旋回体に配置され、その内部空間の広さは制約されている。特に、輸送時における車幅制限がある等の点で、建屋を無闇に大きくすることはできない。また、建屋の内部には、前述したエンジンや油圧ポンプの他にも、様々な機器類やタンク類等が配置される。前述したように、油圧ポンプとコントロールバルブとの間に高圧フィルタの設置スペースを設けると、その分だけ他の機器類等の配置スペースが制約され、かつ建屋そのものの形状が大きくなってしまう。
【０００７】
また、高圧フィルタはフィルタ交換を行わなければならないので、前述したメンテナンス空間内に配置するにしても、作業者等が容易にフィルタ交換を行えるようにするために、あまり高い位置に配置できない。一方、作動油タンクは、十分な量の作動油を貯留するために必要な容積を持たせなければならない。そして、この作動油タンクの設置スペースを小さくし、かつ建屋との間に段差が実質的に生じないようにするために、建屋の高さとほぼ同じ高さを持たせるようにする。従って、作動油タンクの液面位置は高圧フィルタの設置位置より高くなり、そのままでは高圧フィルタを分解して、その内部の圧力が大気圧になると、コントロールバルブのセンターバイパス流路から作動油が逆流して、この高圧フィルタから作動油が流出することになる。これを防止するには、高圧フィルタの配管に開閉弁を設け、フィルタ交換作業時には、この開閉弁を閉じるようにするか、または作動油タンク内を負圧にする等の措置を取らなければならないことになる。
このために、フィルタ交換に先立って、開閉弁の閉鎖や作動油タンクの負圧化といった作業が必要となり、この作業は面倒であるだけでなく、この作業を怠ったままでフィルタ交換作業が開始され、作動油が流出して周囲を汚損する等の不都合も生じる。
【０００８】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、建屋内のスペースを有効に活用すると共に、高圧フィルタのフィルタ交換を容易に行うことができ、作業中に作動油が流出するおそれをなくすことにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明は、油圧シリンダにより駆動される作業手段を有する建設機械の建屋に設置され、油圧ポンプの吐出配管に設けられる高圧フィルタの設置構造であって、前記建屋に、エンジン及び油圧ポンプを収容するエンジンルームを設け、このエンジンルーム内の前記油圧ポンプに作動油を供給する作動油タンクのフィルタ交換時における液面より高い位置に棚を設置して、この棚の上に前記高圧フィルタのフィルタボディから作動油が溢出することのない高さ位置となるように保持させ、前記エンジンルームにおけるルーフ部には、この高圧フィルタの上部位置を開放する開口を設けて、この開口に蓋体を装着する構成としたことをその特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。まず、図１に建設機械の一例としての油圧ショベルの全体構成を示す。この図１から明らかなように、油圧ショベルは走行履帯を有する下部走行体１に上部旋回体２が旋回可能に設置されており、この上部旋回体２には掘削作業手段３が設けられている。この掘削作業手段３は、上部旋回体２のフレームに連結して設けたブーム４と、このブーム４の先端に連結したアーム５と、アーム５の先端に設けたバケット６とから構成され、これらはそれぞれ油圧シリンダ４ａ，５ａ，６ａにより駆動されるようになっている。上部旋回体２には、また機械の作動制御を行うオペレータが搭乗するキャブ７が設置され、さらにこのキャブ７の後方には機械室を構成する建屋８が設けられ、さらに最後部位置にはカウンタウエイト９が取り付けられている。
【００１１】
油圧ショベルは、その下部走行体１の走行及び上部旋回体２の旋回の各駆動は油圧モータにより行われる。また、前述したように、掘削作業手段３を構成するブーム４，アーム５及びバケット６は、それぞれ油圧シリンダ４ａ，５ａ，６ａにより駆動される。これら油圧モータ及び油圧シリンダからなる油圧アクチュエータは、油圧ポンプからの吐出油で作動するものであり、油圧ポンプからの吐出油はコントロールバルブを介して各油圧アクチュエータに供給される。そこで、図２に油圧アクチュエータを作動させるのに必要な機器類等の配置を模式的に示す。
【００１２】
而して、図２において、１０はエンジン、１１は油圧ポンプ、１２はコントロールバルブ、１３は作動油タンクをそれぞれ示す。油圧ポンプ１１は、例えば図示したものにあっては、４基設けられており、これら各油圧ポンプ１１はエンジン１０に付設されたトランスミッションに直結されている。各油圧ポンプ１１と作動油タンク１３との間は吸い込み配管１４で接続されており、また各油圧ポンプ１１とコントロールバルブ１２との間は吐出配管１５で接続される。従って、コントロールバルブ１２は、油圧ポンプ１１と同数、つまり４個設置される。ここで、吐出配管１５は高圧油が流れるものであり、特に図１に示した大型の油圧ショベルにあっては、吐出配管１５を流れる圧油は極めて高圧となる。
【００１３】
このように構成することによって、エンジン１０を作動させると、各油圧ポンプ１１が駆動され、作動油タンク１３から吸い込んだ作動油を加圧して、吐出配管１５を介して各々のコントロールバルブ１２に供給される。この状態でオペレータが操作レバー等の操作手段を操作すると、コントロールバルブ１２が切り換わって、接続された油圧アクチュエータの一方のポートに油圧ポンプ１１からの圧油が供給され、他方のポートが作動油タンク１３に接続されて、この油圧アクチュエータが作動する。
【００１４】
ところで、油圧ポンプ１１は例えば斜板式や斜軸式のピストンポンプが用いられ、シリンダブロックを回転させることによって、ピストンをストロークさせ、もって吸い込んだ作動油が加圧される。従って、この油圧ポンプ１１の作動時には、摺動各部に摩耗が生じることがあり、またシール部材の破損が生じることもある。このような摩耗粉やシール片等の異物を予め排除した上で、コントロールバルブ１２に圧油を供給する。このために、油圧ポンプ１１とコントロールバルブ１２との間の吐出配管１５の途中に高圧フィルタ１６が介装される。
【００１５】
高圧フィルタ１６は、高圧ストレーナとも呼ばれるものであり、図３に示したように、フィルタボディ２０を有し、このフィルタボディ２０には円筒形をしたフィルタ装着部２０ａが２箇所設けられており、これら２箇所のフィルタ装着部２０ａにはフィルタエレメント２１が着脱可能に装着されるようになっている。
また、２２はカバーであって、カバー２２はフィルタボディ２０の各フィルタ装着部２０ａを施蓋するためのものであり、このカバー２２とフィルタボディ２０のフィルタ装着部２０ａ及びフィルタエレメント２１との間には、それぞれシールリング２３，２４が介装される。カバー２２はボルト２５により着脱可能にフィルタボディ２０に止着されるものである。
【００１６】
ここで、図示した高圧フィルタ１６においては、油圧ポンプ１１からの吐出配管が２本接続されることから、フィルタエレメント２１はフィルタボディ２０に２個装着され、フィルタボディ２０には２本の吐出配管１５の接続口２６ａ，２６ｂが設けられている。これは、この高圧フィルタ１６内でこれら２本の吐出配管１５からの圧油を合流させるためであり、従って高圧フィルタ１６からの流出配管の接続口２７は１箇所となっている。これによって、４基設けられている油圧ポンプ１１のうち、それぞれ２基の油圧ポンプからの吐出油を合流させて、各々のコントロールバルブ１２に供給されることになる。なお、各油圧ポンプからの吐出油を合流させない場合には、１個のフィルタエレメントをフィルタボディに設けるようにした高圧フィルタを用いる。
【００１７】
高圧フィルタ１６に設けたフィルタエレメント２１は油圧ポンプ１１から供給される圧油中に含まれる異物を除去する機能を発揮するためのものである。従って、フィルタエレメント２１に目詰りが生じることになり、この目詰り量が多くなると圧損が生じることから、適宜の機会にフィルタエレメント２１を交換する所謂フィルタ交換作業を行う必要がある。通常、フィルタ交換は油圧ショベルの稼動時間を基準にして行われる。そして、フィルタ交換は、カバー２２を脱着することによりフィルタボディ２０に内蔵させたフィルタエレメント２１を取り出して、新たなフィルタエレメント２１を装着した後に、カバー２２を再装着することにより行われる。従って、高圧フィルタ１６はメンテナンスを行う必要のある機器である。
【００１８】
高圧フィルタ１６は、内部に極めて高い圧力の作動油が流通することから、そのケーシングを構成するフィルタボディ２０及びカバー２２は頑丈なものとする必要があり、このために油圧ショベルに設けられる他のフィルタと比較して、そのサイズは大きく、また重量物でもある。しかも、高圧フィルタ１６は４個設けられ、しかも各高圧フィルタ１６にはそれぞれフィルタエレメント２１が２個設けられることからも、この高圧フィルタ１６のサイズはさらに大きくなる。そして、これら高圧フィルタ１６は油圧ポンプ１１からコントロールバルブ１２までの間に設けなければならないことから、上部旋回体１に設けた建屋８のうち、エンジン１０及び油圧ポンプ１１が設けられているエンジンルーム３０内に配置されることになる。
【００１９】
ここで、エンジンルーム３０内には、図４に示したように、支柱３１ａや梁部材３１ｂ等の支持部材が設けられている。これらの支持部材には、フレーム３３を掛け渡すように設け、このフレーム３３には取付台３４を固定して設け、この取付台３４上に各高圧フィルタ１６を固定している。そして、フレーム３３には２箇所に取付台３４を固定して設け、これらにそれぞれ１個ずつ高圧フィルタ１６が設置される。従って、４個設けられる高圧フィルタ１６を設置するために、フレーム３３は２箇所設けるようにしている。ここで、高圧フィルタ１６が固定される取付台３４を２箇所設けたフレーム３３の装着位置は、エンジン１０に連結して設けた油圧ポンプ１１の上部位置であり、概略油圧ポンプ１１を挟んだ左右の両側に配置されている。しかも、これら各高圧フィルタ１６の高さ位置は、作動油タンク１３における作動油液面Ｌより高い位置となし、さらに望ましくはルーフ３２の直下の位置とする。そして、ルーフ３２には、各フレーム３３を設けた位置の上部位置にそれぞれ開口３２ａが形成されており、この開口３２ａには蓋体３５が着脱可能に取り付けられている。ここで、蓋体３５のルーフ３２への固定は、例えばボルト止め等の手段で行うことができる。
【００２０】
以上のように構成することによって、まずエンジンルーム３０内における省スペース化が図られる。高圧フィルタ１６は、油圧ポンプ１１の吐出配管１５の途中に設けられているので、それとこの吐出配管１５の他端が接続されるコントロールバルブ１２との間に配置しなければならない。しかしながら、この間に広い空間を設けると、エンジンルーム３０の省スペース化を図ることはできない。然るに、エンジンルーム３０に配置されているエンジン１０は、油圧ポンプ１１と比較すると、かなり大型のものであり、従って建屋８のルーフ３２の高さ位置は、このエンジン１０の寸法に依存して設定される。このために、油圧ポンプ１１の上部位置は多少のデッドスペースが存在する。高圧フィルタ１６は、本来であればこのデッドスペースとなっている油圧ポンプ１１の上部位置に配置されている。これによって、油圧ポンプ１１とコントロールバルブ１２との間に余分なスペースを設ける必要がなくなり、コントロールバルブ１２を油圧ポンプ１１の直近位置に配置できる。その結果、建屋８の内部にスペース的な余裕ができ、他の機器類等の配置に自由度を持たせることができ、また建屋８のサイズを小さくできる。このように、建屋８のサイズを小さくできると、油圧ショベルの輸送時における車幅制限等の点で有利になる。
【００２１】
高圧フィルタ１６のフィルタ交換作業は、従って、建屋８におけるエンジンルーム３０のルーフ３２に設けた開口３２ａから行われることになる。このためには、開口３２ａを閉鎖している蓋体３５を取り外さなければならない。しかしながら、高圧フィルタ１６におけるフィルタ交換作業は、通常、油圧ショベルの稼動時間が数千時間というように、極めて長いスパンとなっているので、蓋体３５を取り外す作業が追加されるにしても、格別面倒なものとはならない。特に、この蓋体３５をボルト止めしている場合には、高圧フィルタ１６におけるカバー２２の分解と同じ工具を用いて行うことができるので、蓋体３５の着脱はさほど煩わしいものとはならない。
【００２２】
４個設けられている高圧フィルタ１６が実質的に同じ高さ位置となっている。
しかも、カバー２２はその上部位置に設けられ、蓋体３５が取り外されると、このカバー２２の上部空間には何等の障害物となるものは存在しない。従って、ボルト２５の取り外し、カバー２２の取り出し、フィルタエレメント２１の取り外しといった作業はそれぞれ上方に向けて行うことから、また新たなフィルタエレメント２１の装着、カバー２２の取り付けも上方から行えることから、このフィルタ交換作業を極めて容易に、しかも円滑に行うことができる。
【００２３】
高圧フィルタ１６のカバー２２及びフィルタエレメント２１を取り外すと、フィルタボディ２０の内部が実質的に大気圧状態となる。そして、このフィルタボディ２０は、コントロールバルブ１２におけるセンターバイパス流路を介して作動油タンク１３と連通する状態となる。しかしながら、高圧フィルタ１６の配設位置は、作動油タンク１３の液面レベルＬより十分高所に位置しているので、作動油タンク１３から作動油がフィルタボディ２０に逆流して、このフィルタボディ２０から溢出するおそれはない。従って、従来技術のように、フィルタ交換に先立って作動油流出防止措置を採る必要がなく、この措置を採るのを忘れて高圧フィルタ１６の分解を行うことによる作動油の流出及びその結果としてのエンジンルーム３０内の汚損等といった事態が生じるおそれはない。
【００２４】
次に、油圧ポンプから高圧フィルタを介しての吐出配管の引き回し構造における一例を図５に示す。
【００２５】
図中において、４０はエンジンにより駆動される油圧ポンプであり、これら油圧ポンプ４０は上部旋回体における比較的低い位置に設けられている。各油圧ポンプ４０からは、それぞれ２本の吐出配管４１ａ，４１ａが引き出されている。
従って、８本からなる吐出配管は、油圧ポンプ４０から上方に引き出され、これら油圧ポンプ４０の上方位置に設置した高圧フィルタ４２に接続される。高圧フィルタ４２には、円筒形となり、内部にフィルタエレメントを収容させたフィルタ装着部４３が２箇所設けられている。ここで、４基設けた油圧ポンプ４０のうち、左側及び右側のそれぞれ２基のポンプからの吐出配管のうち、符号４１ａで示した吐出配管は１個の高圧フィルタに接続され、符号４１ｂで示した吐出配管は他の１個の高圧フィルタに接続されている。
【００２６】
従って、上下２基の油圧ポンプ４０，４０からそれぞれ２本引き出した吐出配管４１ａ，４１ａからの吐出油は、高圧フィルタ４２において、フィルタ装着部４３により異物を除去した上で、合流されるようになっている。高圧フィルタ４２には、それぞれ１本の流出配管４４が引き出されており、これら各流出配管４４は一旦下降して、上部旋回体のフレーム等に固定された配管接続部４５に接続される。そして、この配管接続部４５には、コントロールバルブ側への供給配管４６が接続されるようになっている。
【００２７】
このように構成することによって、油圧ポンプの上部におけるデッドスペースを高圧フィルタの設置部として活用し、しかも油圧ポンプから高圧フィルタを経てコントロールバルブに至る配管の引き回し構造を簡素化できるようになる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成したので、建屋内のスペースを有効に活用すると共に、高圧フィルタのフィルタ交換を容易に行うことができ、作業中に作動油が流出するおそれがない等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】高圧フィルタが設置される建設機械の一例としての油圧ショベルの全体構成図である。
【図２】油圧アクチュエータを作動させるのに必要な機器類等の配置を模式的に示す説明図である。
【図３】高圧フィルタの構成説明図である。
【図４】高圧フィルタの設置構造を示す構成説明図である。
【図５】油圧ポンプから高圧フィルタを介しての吐出配管の引き回し構造の一例を示す外観図である。
【符号の説明】
１ 下部走行体 ２ 上部旋回体
８ 建屋 １０ エンジン
１１，４０ 油圧ポンプ １２ コントロールバルブ
１３ 作動油タンク １５，４１ａ，４１ｂ 吐出配管
１６，４２ 高圧フィルタ ２０ フィルタボディ
２０ａ，４３ フィルタ装着部 ２１ フィルタエレメント
２２ カバー ３０ エンジンルーム
３２ ルーフ ３２ａ 開口
３３ フレーム ３４ 取付台
３５ 蓋体

Claims (1)

1. 油圧シリンダにより駆動される作業手段を有する建設機械の建屋に設置され、油圧ポンプの吐出配管に設けられる高圧フィルタの設置構造であって、前記建屋に、エンジン及び油圧ポンプを収容するエンジンルームを設け、このエンジンルーム内の前記油圧ポンプに作動油を供給する作動油タンクのフィルタ交換時における液面より高い位置に棚を設置して、この棚の上に前記高圧フィルタのフィルタボディから作動油が溢出することのない高さ位置となるように保持させ、前記エンジンルームにおけるルーフ部には、この高圧フィルタの上部位置を開放する開口を設けて、この開口に蓋体を装着する構成としたことを特徴とする建設機械の高圧フィルタの設置構造。

Images