JP5455412B2 - オイル導入装置およびオイルフィルタ装置 - Google Patents

Description

この発明は、異なるオイルの流れが生じる場に配置され、前記オイルをオイルフィルタ側に導入するオイル導入装置およびこれを用いたオイルフィルタ装置に関するものである。

従来から、建設機械や一般車両には歯車装置が用いられている。この歯車装置は、たとえば、ブルドーザ、ダンプトラック、油圧ショベルなどの終減速歯車、ホイールローダのアクスル、油圧ショベルの旋回モータ減速機などである。これらの歯車装置には、潤滑油が充填されているが、一般に潤滑用ポンプを備えていないことからオイルフィルタが設けられていない。このため、歯車から生成される硬い摩耗粉や外部から侵入する土砂（ダスト）が装置内に堆積し、攪拌によって巻き上げられることによって、歯車の歯面間や、歯車と転がり軸受けとの間などに摩耗粉やダストが挟まり、結果的に歯車の折損や転がり軸受けの疲労損傷を発生させてしまう場合があった。

このため、特許文献１には、歯車装置に、攪拌されるオイルの流れを用いたオイルフィルタを設けるようにしている。また、特許文献２には、油圧ショベルの旋回減速機に用いられる歯車装置の回転シャフトにインペラーポンプを設けてオイルの流れを発生させ、このオイルのフィルタリングを行うようにしている。

実用新案登録第２５５１５７９号公報 実公平６−３９１６２号公報

しかしながら、頻繁に前後進を繰り返す建設機械の車両や旋回モータ減速機などの歯車装置に、特許文献１に記載された歯車装置を適用すると、一方向の流れのオイルのみをフィルタリングするため、オイルの逆流によってフィルタ捕捉物が流出するため、フィルタリング効率が悪いという問題点があった。

また、特許文献２では、頻繁に前後進を繰り返す歯車装置に、オイルの流れを発生させるインペラーポンプを設ける必要があるため、歯車装置全体構成に大きな変更が必要となり、歯車装置が複雑かつ大型化するという問題点があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で、異なる方向の流れが生成するオイルのフィルタリング効率を高めることができるオイル導入装置およびオイルフィルタ装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるオイル導入装置は、異なるオイルの流れが生じる場に配置され、前記オイルをオイルフィルタ側に導入するオイル導入装置であって、前記異なるオイルの流れ方向に対向して配置されて前記オイルを取り込む複数のオイル取込口と、前記オイルフィルタ側に設けられ、取り込んだ前記オイルを出力するフィルタ側出力口と、前記オイルの流れの下流側に向けて可動して前記オイルを反射し、該オイルを前記フィルタ側出力口に導くオイル反射板と、を備えたことを特徴とする。

また、この発明にかかるオイル導入装置は、上記の発明において、前記オイル反射板は、前記複数のオイル取込口間に配置され、前記オイルの流れによって回動端を中心に回動して排他的に前記複数のオイル取込口を開閉する開閉板であることを特徴とする。

また、この発明にかかるオイル導入装置は、上記の発明において、前記オイル反射板は、前記複数のオイル取込口間に配置され、前記オイルの流れによって該オイルの下流側にスライドして前記オイルを反射するスライド板であることを特徴とする。

また、この発明にかかるオイル導入装置は、上記の発明において、前記オイル反射板は、前記複数のオイル取込口間の略中央に前記フィルタ側出力口に向けて立設した弾性部材からなる固定板であり、前記オイルを前記フィルタ側出力口に導く際、前記オイルの流れによって傾斜することを特徴とする。

また、この発明にかかるオイル導入装置は、上記の発明において、前記フィルタ側出力口の後段に、出力されたオイル流を整流するオイル整流部を設けたことを特徴とする。

また、この発明にかかるオイルフィルタ装置は、上述した発明のいずれか一つに記載のオイル導入装置と、前記フィルタ側出力口あるいは前記オイル整流部の後段に取り付けられたオイルフィルタと、を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、異なるオイルの流れ方向に対向して配置されて前記オイルを取り込む複数のオイル取込口を設け、このオイル取込口によって取り込まれたオイルは、前記オイルの流れの下流側に向けて可動するオイル反射板によって反射され、フィルタ側出力口に導かれるようにしているので、装置全体構成の大きな変更を加えることなく、異なるオイルの流れを有するオイルのフィルタリング効率を簡易な構成で高めることができる。

図１は、この発明の実施の形態１にかかるオイル導入装置を含むオイルフィルタ装置が適用されるアクスルの全体構成およびディファレンシャル部分の一部を破断した構成を示す斜視図である。 図２は、図１に示したオイルフィルタ装置の概要構成を示す斜視図である。 図３は、図１に示したオイルフィルタ装置の内部構成を示す斜視図である。 図４は、オイルフィルタの構成を示す縦断面図である。 図５は、逆止弁の構成を示す断面図である。 図６は、オイル導入装置の動作を示す平面図である。 図７は、この発明の実施の形態１の変形例１のオイル導入装置の構成を示す断面図である。 図８は、この発明の実施の形態１の変形例２のオイル導入装置の構成を示す断面図である。 図９は、この発明の実施の形態１の変形例３のオイル導入装置の構成を示す断面図である。 図１０は、この発明の実施の形態２のオイル導入装置の構成を示す平面図である。 図１１は、この発明の実施の形態２のオイル導入装置の構成を示す平面図である。

以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態であるオイル導入装置およびオイルフィルタ装置について説明する。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１にかかるオイル導入装置を含むオイルフィルタ装置が適用されるアクスルの全体構成およびディファレンシャル部分の一部を破断した構成を示す斜視図である。図１（ａ）は、ホイールローダのアクスルの全体構成を示しており、図１（ｂ）は、アクスルのディファレンシャル部分Ｅ１の内部構成を示している。ディファレンシャル部分Ｅ１は、ディファレンシャルケース２内にベベルギア３が組み込まれ、車軸に動力を伝達する。ベベルギア３の両端には、湿式多板ブレーキ４が設けられる。このディファレンシャルケース２内には、ベベルギア３が浸る程度に粘性の高いオイルが注入され、ホイールローダの前後進に対応して、ベベルギア３によってオイルが巻き上げられ、ベベルギア３の回転周方向に沿ってオイルの流れが生じる。ベベルギア３の回転周方向に沿って異なる方向をなし、後述するオイル導入装置２０の取込口２２ａ，２２ｂに略直交する方向をＦＡ，ＦＢとする。この実施の形態１では、このディファレンシャルケース２内のベベルギア３の上部に、オイルフィルタ装置１０が設けられ、たとえば、ディファレンシャルケース２の上蓋１ａにボルトなどで固定される。

図２は、オイルフィルタ装置１０の概要構成を示す斜視図である。また、図３は、オイルフィルタ装置１０の内部構成を示す斜視図である。図２および図３に示すように、このオイルフィルタ装置１０は、オイル導入装置２０、整流部３０、およびオイルフィルタ４０を有する。オイル導入装置２０は、ベベルギア３で巻き上げられたオイルを取り込んで、オイルフィルタ４０の前段に設けられた整流部３０側に導く。整流部３０は、オイル導入装置２０が取り込んだオイルをオイルフィルタ４０に整流して出力する。オイルフィルタ４０は、整流部３０から入力されたオイルに含まれる摩耗粉などをフィルタリングして清浄なオイルとしてディファレンシャルケース２内に排出する。

オイル導入装置２０は、ベベルギア３によって巻き上げられるオイルの流れＦＡ方向に対向して開口が配置されたオイル取込口２２ａと、オイルの流れＦＢ方向に対向して開口が配置されたオイル取込口２２ｂとが形成されたケース２１を有する。オイルの流れＦＡ，ＦＢは、ベベルギア３の異なる回転周方向に沿う流れである。ケース２１は、長方形の筐体であり、オイル取込口２２ａ，２２ｂは、それぞれ水平方向の対向した側面であって、流れＦＡ，ＦＢに略直交する面に開口している。ケース２１は、たとえば鋼、アルミニウム、樹脂などで形成される。

オイル取込口２２ａ，２２ｂ間の一対のケース側面の一方には、整流部３０が接続され、このケース側面は、フィルタ側出力口２４が形成される。また、他方のケース側面には、反射板２３ｂの回動を支持する回転軸２３ａが該ケース側面の略中央に鉛直に設けられる。反射板２３ｂは、オイル取込口２２ｂからオイルが取り込まれる場合、このオイルの流れによってオイル取込口２２ａ側に回転し、オイル取込口２２ａを塞ぎ、取り込まれたオイルをフィルタ側出力口２４側に導く。すなわち、反射板２３ｂは、オイルの流れＦ１を反射して流れＦ２に変更し、オイルをフィルタ側出力口２４に導く。一方、反射板２３ｂは、オイル取込口２２ａからオイルが取り込まれる場合、このオイルの流れによってオイル取込口２２ｂ側に回転し、オイル取込口２２ｂを塞ぎ、取り込まれたオイルをフィルタ側出力口２４側に導く。すなわち、回転軸２３ａに支持された反射板２３ｂは、オイルの流れに応じて回転軸２３ａを中心に水平方向に回動し、オイルの流れの下流側に位置するオイル取込口２２ａ，２２ｂを塞ぐという排他的な開閉板の機能を実現している。

整流部３０は、ケース３１内に、オイルの流れＦ２に沿って平行配置された単数または複数の整流板３２を有し、オイルの流れＦ２を一方向に整流する機能を実現している。整流板３２によって整流されたオイルは、ケース３１の鉛直下側に設けられた単数または複数の開口４５を介してオイルをオイルフィルタ４０側に流れＦ３として出力する。

オイルフィルタ４０は、整流部３０の鉛直下部に設けられる。オイルフィルタ４０は、整流部３０側の台座４２と鉛直下部の台座４３との間に設けられたフィルタケース４１内のフィルタエレメント４４によって整流部３０側から入力されたオイルをフィルタリングして台座４３の略中央から排出する。フィルタケース４１は、円筒形状をなし、内部に鉛直軸周りに設けられたフィルタエレメント４４を有し、フィルタエレメント４４の外周側から内周側にオイルを透過させることによってフィルタリングする。

図４は、オイルフィルタ４０の構成を示す縦断面図である。図４に示すように、台座４２の開口４５のフィルタケース側出口には、オイルの逆流を防止する逆止弁４９が設けられ、逆止弁４９を通過したオイルは、フィルタエレメント４４の外周に流れＦ４として導かれる。フィルタエレメント４４によってフィルタリングされたオイルは、フィルタエレメント４４の内周側に透過し、台座４３に設けられた内周側の開口４６、逆止弁４９、および中心軸の開口４７を介して流れＦ５としてオイルフィルタ４０の外部に排出される。なお、台座４３は、ナットなどの取付部４８によってフィルタケース４１側に固定される。フィルタエレメント４４を交換する場合、取付部４８を外した後、台座４３とフィルタケース４１とが外される。なお、フィルタエレメント４４は、公称１０μｍのろ過精度を持つセルロース繊維や、公称３〜６μｍのろ過精度も持つ合成繊維が好ましい。もちろん、オイルの流速が遅い場合、ろ過精度１０５μｍ程度のステンレスや黄銅製のストレーナなどによっても、歯車損傷を生起する粗大摩耗粉を除去することができるため、これらで実現してもよい。

逆止弁４９は、上述したように、オイルの逆流を防ぐとともに、フィルタエレメント４４によって捕捉された摩耗粉などがフィルタエレメント４４から取れて逆流してしまうことを防止する。特に、異なる方向の流れＦＡ，ＦＢが切り替わる際、一時的に負圧になり、オイルが逆流したり、乱れたりするため、逆止弁４９を設ける効果は大きい。この逆止弁４９は、図５に示すように、入力側である開口４５，４６側を凹部とする弾性部材によって形成され、基部が固定されるとともに、先端部が入力側開口の縁部に接触する。逆止弁４９の基部は、取付板５１に取り付けられた鋼板５０などによって接着固定あるいは圧着固定される。

上述したように、オイル導入装置２０は、反射板２３ｂを用いて、オイル導入装置２０に導入される異なる２方向のオイルの流れＦ１ａ，Ｆ１ｂを排他的に、１つのオイルの流れＦ２に変更する。たとえば、図６に示すように、オイルが流れＦ１ｂである場合にはこの流れＦ１ｂによって反射板２３ｂが下流に回動し、オイル取込口２２ａを塞ぐとともに反射機能を形成し、オイルの流れを略垂直方向に曲げてオイルを取り込むようにしている。

ここで、図７でこの実施の形態の変形例を示す。図７は、図６のＡ−Ａ線断面図である。図７に示すように、オイル導入装置２０ａ上面を開口状態にして上面を上蓋１ａの内壁に取り付けることによって、部品点数が少なくなるとともに小型軽量化を図ることができる。また、オイル導入装置２０ａ上面を上蓋１ａの内壁に取り付けることによって、オイル取込口２２ａ，２２ｂ近傍の内壁が反射板となり、上蓋１ａ内壁で反射するオイルの流れＦ１ｃをさらに効率良く取り込むことができる。

また、図８に示したオイル導入装置２０ｂのように、オイル取込口２２ａ，２２ｂの上蓋１ａ側側面も開口し、開口部上面を削除した状態で上蓋１ａ内壁に固定配置するようにしてもよい。これによって、上蓋１ａ内壁を反射板としてさらに活用することができるとともに、実質的な開口面積を大きくすることができ、結果的に、一層効率よくオイルを取り込むことができる。

もちろん、図９に示したオイル導入装置２０ｃのように、オイル取込口２２ａ，２２ｂの上蓋１ａ側側面を開口し、さらに上面の一部（上面の略中央部）を残して開口し、上面と上蓋１ａとの間に間隙を設けた状態で、上蓋１ａに取り付けるようにしてもよい。

この実施の形態１では、異なるオイルの流れＦＡ，ＦＢに対向して配置され一対のオイル取込口２２ａ，２２ｂを設け、このオイル取込口２２ａ，２２ｂによって取り込まれたオイルを、オイルの流れによって下流側に回動する反射板２３ｂによって反射し、共通のフィルタ側出力口２４に導くようにしているので、アクスル１全体構成の大きな変更を加えることなく、前後進などによって頻繁に切り替わる異なるオイルの流れを有するオイルのフィルタリング効率を簡易な構成で高めることができる。

（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、反射板２３ｂを有する開閉弁２３によってオイルを取り込むようにしていたが、この実施の形態２では、オイルの流れによってスライド板をスライドさせてオイルを取り込むようにしている。

図１０は、この発明の実施の形態２であるオイル導入装置の構成を示す平面図である。図１０に示すように、このオイル導入装置６０は、実施の形態１で回転軸２３ａが取り付けられていた側面にガイド部６２を設け、スライド板６１がこのガイド部６２上をスライドして水平方向に移動するようにしている。

たとえば、オイルの流れＦ１ｂが生じた場合、スライド板６１は、この流れＦ１ｂの下流側にスライドし、オイル取込口２２ａを塞ぎ、オイルの流れＦ１ｂをフィルタ側出力口２４側に導く流路を形成するようにしている。

（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１，２では、いずれも可動部を有していたが、この実施の形態３では、可動しない固定板を用いてオイルの流れを反射するようにしている。

図１１は、この発明の実施の形態３であるオイル導入装置の構成を示す平面図である。図１１に示すように、このオイル導入装置７０は、実施の形態１で回転軸２３ａが取り付けられた位置から、フィルタ側出力口２４側に延びる壁である固定板７１を設けている。

たとえば、オイルの流れＦ１ｂが生じた場合、このオイルは、オイルの流れＦ１ｂの下流側で、固定板７１のオイル取込口２２ｂ側表面で反射し、フィルタ側出力口２４側に導かれる。なお、図１１に示すように固定板７１の断面をやや基部に向かってテーパ形状にすることによって、反射面が傾斜するので、オイルの流れの変換を容易に行うことができる。また、固定板７１を弾性部材で形成することによって、図１１に示すように、オイルの流れで固定板７１を傾斜させるようにしてもよい。

なお、上述した実施の形態１，２においても、反射板２３ｂあるいはスライド板６１を弾性部材で形成するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態１〜３では、いずれもオイル導入装置が長方形であったが、これに限らず、たとえばベベルギア３の周方向に沿ったリング状であってもよい。すなわち、オイル取込口の面は、平行である必要はなく、異なるオイルの流れを効率よく取り込めればよい。したがって、オイル導入装置全体が台形形状にし、オイル取込口が設けられる側面が傾斜していてもよい。

以上のように、この発明にかかるオイル導入装置およびオイルフィルタ装置は、ブルドーザ、ダンプトラック、油圧ショベルなどの終減速歯車、ホイールローダのアクスル、油圧ショベルの旋回モータ減速機などの歯車装置に有用であり、特に、頻繁に前後進する車両や旋回する建設機械に適している。

１ アクスル、１ａ 上蓋、２ ディファレンシャルケース、３ ベベルギア、１０ オイルフィルタ装置、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，６０，７０ オイル導入装置、２２ａ，２２ｂ オイル取込口、２３ 開閉弁、２３ａ 回転軸、２３ｂ 反射板、２４ フィルタ側出力口、３０ 整流部、３２ 整流板、４０ オイルフィルタ、６１ スライド板、６２ ガイド部、７１ 固定板

Claims (6)

1. 異なるオイルの流れが生じる場に配置され、前記オイルをオイルフィルタ側に導入するオイル導入装置であって、
   前記異なるオイルの流れ方向に対向して配置されて前記オイルを取り込む複数のオイル取込口と、
   前記オイルフィルタ側に設けられ、取り込んだ前記オイルを出力するフィルタ側出力口と、
   前記オイルの流れの下流側に向けて可動して前記オイルを反射し、該オイルを前記フィルタ側出力口に導くオイル反射板と、
   を備えたことを特徴とするオイル導入装置。
2. 前記オイル反射板は、
   前記複数のオイル取込口間に配置され、前記オイルの流れによって回動端を中心に回動して排他的に前記複数のオイル取込口を開閉する開閉板であることを特徴とする請求項１に記載のオイル導入装置。
3. 前記オイル反射板は、
   前記複数のオイル取込口間に配置され、前記オイルの流れによって該オイルの下流側にスライドして前記オイルを反射するスライド板であることを特徴とする請求項１に記載のオイル導入装置。
4. 前記オイル反射板は、
   前記複数のオイル取込口間の略中央に前記フィルタ側出力口に向けて立設した弾性部材からなる固定板であり、前記オイルを前記フィルタ側出力口に導く際、前記オイルの流れによって傾斜することを特徴とする請求項１に記載のオイル導入装置。
5. 前記フィルタ側出力口の後段に、出力されたオイル流を整流するオイル整流部を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のオイル導入装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一つに記載のオイル導入装置と、
   前記フィルタ側出力口あるいは前記オイル整流部の後段に取り付けられたオイルフィルタと、
   を備えたことを特徴とするオイルフィルタ装置。

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