JP6056777B2 - 作業機械のオイルフィルタ - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械におけるオイルフィルタの構造に関する。

図１に、この種のオイルフィルタの一般的な構造を示す。

油圧ショベル等には、油圧制御に用いるオイルを貯留するために、作動油タンク１００が設置されている。作動油タンク１００に貯留されているオイルは、送油配管１０１を通じて各油圧機器に送られた後、返油配管１０２を通じて作動油タンク１００に還される。還ってくるオイルに混入する異物を除去するために、作動油タンク１００にはオイルフィルタ１０３が付設されている。

オイルフィルタ１０３は、フィルタケース１０４やフィルタエレメント１０５などで構成されている。フィルタケース１０４は、開閉可能な密閉容器からなり、その内部は、返油配管１０２と連通し、フィルタケース１０４の底面から上方に突出した排出管１０６を介して作動油タンク１００の内部と連通している。フィルタケース１０４の内部上方には、スプリング１０７ａや挟持プレート１０７ｂなどからなる封止部材１０７が設置されている。

フィルタエレメント１０５の主体は、内径が排出管１０６の外径と略同一に寸法設計された円筒状の濾材からなり、フィルタケース１０４の内部に着脱可能に収容されている。フィルタエレメント１０５は、消耗品であり、目詰まりが発生した時などに交換される。

フィルタエレメント１０５は、その下端が排出管１０６に嵌め込まれた後、その上端が封止部材１０７で塞がれ、下方に押し付けられた状態で、フィルタケース１０４に組み付けられる。そうすることにより、フィルタエレメント１０５の両端部が封止され、フィルタケース１０４の内部が、フィルタエレメント１０５によって上流側空間と下流側空間とに仕切られる。

上流側空間に流入するオイルは、フィルタエレメント１０５の外周面から浸入し、フィルタエレメント１０５を通過することによって濾過される。そうして、異物が除去されたオイルが、排出管１０６を通じて作動油タンク１００に流出し、作動油タンク１００に貯留される。

これと同様の構造のオイルフィルタは、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されている。

特許文献１には、複数のエレメントピースを高さ方向に積み重ねてフィルタエレメントを構成したオイルフィルタが開示されている。そうすることにより、オイル流量が異なる機種にも効率よく対応できるようにしている。

特許文献２には、円筒状の濾材の両端面に、エレメントプレートを備えたフィルタエレメントが開示されている。そこでのエレメントプレートは、外周縁部及び内周縁部を折り曲げた、断面コ字状の円環状に形成されていて、濾材の端部に密着した状態で被せ付けられている。

特開２００４−２４９６１号公報 特開２０１３−６０８号公報

従来のオイルフィルタの場合、フィルタエレメントが排出管にぴったりと嵌合するように寸法設定されている。従って、フィルタエレメントが排出管に嵌まっているかどうかの判断は容易であり、交換時にフィルタエレメントが誤って組み付けられるおそれはほとんど無かった。

しかしながら、この場合、排出管の外径が異なる作業機械間では、フィルタエレメントを共用することができない。そのため、これら作業機械ごとに内径の異なるフィルタエレメントを用意する必要があり、効率的とは言えず、改善の余地があった。

例えば、最も大きな外径の排出管よりも内径が大きなフィルタエレメントを用いれば、フィルタエレメントの共用も可能になる。しかしその場合、フィルタエレメントを組み付ける際には、排出管とフィルタエレメントとの間に隙間が有るために、フィルタエレメントの位置が定まらず、フィルタエレメントを適切に組み付けるのが難しい。

そのため、フィルタエレメントが排出管に乗り上がったり、フィルタエレメントが大きく芯ずれした状態で組み付けられるなど、フィルタエレメントが不適切な状態で組み付けられるおそれがある。

このように、フィルタエレメントが不適切な状態で組み付けられると、フィルタエレメントは、スプリングの弾性力で挟持されるため、図２の（ａ）に示すように、隙間が空いてオイルがリークしたり、図２の（ｂ）に示すように、フィルタエレメントへ加わる弾性力に偏りが生じて、フィルタエレメントの端部が押し潰される等の不具合を招く。

そこで本発明の目的は、排出管の外径が異なる作業機械の間でもフィルタエレメントの共用が可能になり、簡単かつ適切に組み付けることができるオイルフィルタを提供することにある。

本発明に係るオイルフィルタは、作業機械の作動油タンクに付設されるオイルフィルタであり、オイルが流入及び流出するフィルタケースと、前記フィルタケースの内部に着脱可能に組み付けられ、一方の端部が弾性力で押し付けられることにより、両端部が封止された状態で挟持される円筒状のフィルタエレメントと、を備える。前記フィルタケースは、前記フィルタエレメントの他方の端部を支持する支持面から突出して前記フィルタエレメントの内部に挿入される排出管を有している。

前記フィルタエレメントは前記排出管の外径よりも大きい内径を有し、当該排出管の外周面と当該フィルタエレメントの内周面との間には遊動するような隙間が介在している。そして、前記フィルタエレメントの他方の端部に、アダプタプレートが装着されていて、当該アダプタプレートが、前記フィルタエレメントの内周面よりも内側に張り出して、前記排出管に対して前記フィルタエレメントを位置決めする位置決め部を有している。

すなわち、このオイルフィルタによれば、排出管の外径よりも内径が十分大きなフィルタエレメントが用いられており、その端部にはアダプタプレートが装着されている。そして、そのアダプタプレートが、フィルタエレメントの内周面よりも内側に張り出して、フィルタエレメントを位置決めする位置決め部を有していることから、排出管の外周面とフィルタエレメントの内周面との間に大きな隙間が有っても、位置決め部により、フィルタエレメントの中心が排出管の中心と略一致する適正位置に、簡単に安定して装着することができる。

しかも、装着するアダプタプレートを交換することで、排出管の外径が異なる複数の機種間でのフィルタエレメントの共用が可能になる。

特に、前記位置決め部の先端部に、前記フィルタエレメントの内部に向かって窄まる挿入誘導部を設けるのが好ましい。

そうすれば、排出管が挿入誘導部に接触することにより、排出管を中心側の適正位置へと移動させることができるので、フィルタエレメントの組み付け作業性を向上することができ、フィルタエレメントの組み付けが、簡単かつ正確に行える。

更には、前記アダプタプレートは、前記フィルタエレメントの外周面に接する円筒状の外周リブを有し、前記挿入誘導部の基端部が、前記フィルタエレメントの内周面の近傍に位置しているようにするのが好ましい。

そうすれば、フィルタエレメントは、外周リブと位置決め部とによって径方向の動きが規制され、精度高く位置決めされた状態でアダプタプレートに簡単に装着することができる。

本発明のオイルフィルタによれば、排出管の外径が異なる作業機械の間でもフィルタエレメントの共用が可能になり、簡単かつ適切に組み付けることができるようになる。

従来のオイルフィルタの構造を示す概略図である。 （ａ），（ｂ）は、従来のオイルフィルタでの共有化の不具合を説明する概略図である。 本実施形態のオイルフィルタの構造を示す概略図である。 フィルタエレメントの下端部及びアダプタプレートを示す概略斜視図である。 フィルタケースにフィルタエレメントを組み付ける過程を説明する概略図である。（ｂ）は、（ａ）を上方から見た図である。 アダプタプレートの変形例を示す概略断面図である。 アダプタプレートの変形例を示す概略断面図である。 アダプタプレートの変形例を示す概略上面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。

図１に、本発明を適用した作業機械の作動油タンク１を示す。作動油タンク１やオイルフィルタ２の基本的な構造は、従来とほとんど同じである。

すなわち、作動油タンク１の上部には、フィルタケース１０やフィルタエレメント２０などからなるオイルフィルタ２が付設されている。作動油タンク１に貯留されているオイルは、送油配管３を通じて油圧機器に送られる。オイルフィルタ２は、返油配管４を通じて作動油タンク１に還されるオイルを濾過し、作動油タンク１の内部に流出させるように構成されている。

フィルタエレメント２０は、フィルタケース１０の内部に着脱可能に組み付けられる消耗品であり、その主体は、肉厚な円筒形状を有する濾材で構成されている。フィルタエレメント２０は、その両端部が挟持されるようにしてフィルタケース１０に組み付けられ、その外周面からオイルを受け入れて濾材を通過させることによってオイルを濾過する。

フィルタエレメント２０の下端部にはアダプタプレート３０が装着されているが、これについては後述する。

フィルタケース１０は、ケース本体１１や蓋体１２、排出管１３、封止部材１４などで構成されている。

ケース本体１１は、底壁１１ａを有する円筒形状に形成されており、フィルタエレメント２０よりも十分に大きな内径及び内容積を有している。ケース本体１１は、作動油タンク１の上壁から作動油タンク１の内部に垂れ下がるように設置されていて、その上部は、作動油タンク１の上面に開口している。

ケース本体１１には、返油配管４が接続されている。オイルは、この返油配管４を通じてフィルタケース１０の内部に流入する。

ケース本体１１の底壁１１ａにおける内面の中央部には、フィルタエレメント２０の下端面に密着する平坦な支持面１１ｂが形成されている。

排出管１３は、所定の外径Ｄｏを有する短管であり、ケース本体１１の底壁１１ａの中央部に、底壁１１ａを貫通した状態で設置されている。排出管１３の上端部は、支持面１１ｂの中央部からケース本体１１の内部に突出している。ケース本体１１の内部は、この排出管１３を通じて作動油タンク１の内部と連通しており、ケース本体１１の内部に流入したオイルは、この排出管１３を通じて作動油タンク１の内部に流出する。

蓋体１２は、作動油タンク１に取り付けられており、ケース本体１１の開口を開閉可能に塞いでいる。

封止部材１４は、挟持プレート１４ａや弾性部材であるコイルスプリング１４ｂなどで構成されている。挟持プレート１４ａは、コイルスプリング１４ｂを介して蓋体１２の内面に取り付けられている。挟持プレート１４ａ及びコイルスプリング１４ｂの中心は、排出管１３の中心線Ａ１と一致するように、各々配置されている。

フィルタエレメント２０は、排出管１３をその下端部に挿入した状態でケース本体１１に組み付けられる。その際、フィルタエレメント２０の中心線Ａ２は、排出管１３の中心線Ａ１と一致するように位置決めされる。その後、蓋体１２を取り付けることで、フィルタエレメント２０の上端は、封止部材１４に密着し、その弾性力によって下方に押し付けられる。

それにより、フィルタエレメント２０の両端部には、全周にわたって弾性力が均等に作用し、フィルタエレメント２０の上端は封止部材１４に密着してシールされ、フィルタエレメント２０の下端は支持面１１ｂに密着してシールされる。その結果、フィルタケース１０の内部は、返油配管４を通じてオイルが流入する上流側空間ＳＵと、排出管１３を通じて作動油タンク１の内部へオイルが流出する下流側空間ＳＤとに、フィルタエレメント２０で仕切られた状態となる。

このオイルフィルタ２では、フィルタエレメント２０が共用できるように、排出管１３の外径の異なる複数の機種のうち、排出管１３の外径が大きな機種でも使用可能な、内径の大きなフィルタエレメント２０が用いられている。

すなわち、フィルタエレメント２０は、排出管１３の外径Ｄｏよりも十分に大きな内径Ｄｉを有しており、排出管１３の外周面とフィルタエレメント２０の内周面との間に、遊動可能な隙間Ｇが介在するようになっている。

このように、排出管１３とフィルタエレメント２０との間に大きな隙間Ｇが有ると、フィルタエレメント２０の位置が定まらないため、フィルタエレメント２０を適切に組み付けるのが難しい。そこで、このオイルフィルタ２では、組み付けの作業性を悪化させることなく、フィルタエレメント２０を適切に組み付けられるようにするために、フィルタエレメント２０の下端部に、アダプタプレート３０が装着されている。

（アダプタプレート）
図３や図４に示すように、アダプタプレート３０は、その中心部に排出管１３が挿入される挿入孔３１が開口する円環状の部材であり、樹脂の射出成形や金属板のプレス加工などによって形成されている。

具体的には、アダプタプレート３０は、円環状の平坦な環板部３２と、環板部３２の外周縁に立設された外周リブ３３と、環板部３２の内周縁から内側に張り出して、排出管１３に対してフィルタエレメント２０を位置決めする位置決め部３４とを有している。

フィルタエレメント２０は、その下端面２０ａが環板部３２の上面に接し、その外周面が外周リブ３３の内周面に接した状態で、接着等により、アダプタプレート３０に固定されている。位置決め部３４は、フィルタエレメント２０の内周面よりも内側に張り出している。

本実施形態の位置決め部３４は、フィルタエレメント２０の内部に向かって窄まるように、外周リブ３３と同じ側に球面状に膨出しており、その先端側の縁部によって挿入孔３１が区画形成されている。位置決め部３４における挿入孔３１の周囲には、排出管１３の外周面に接する円筒状の内周リブ３５が形成されている。

挿入孔３１の内径は、排出管１３に隙間無く嵌合する大きさが好ましいが、実用上問題の無い範囲であれば、排出管１３の外径より大きくてもよい。

なお、位置決め部３４の先端部が弾性変形可能な場合には、挿入孔３１の内径を排出管１３の外径よりも僅かに小さくしておくとよい（中間嵌め又はしまり嵌め）。そうすれば、フィルタエレメント２０を排出管１３に圧入することによって内周リブ３５が排出管１３に密着するため、より安定してシールすることができる。

位置決め部３４の基端部３４ａは、フィルタエレメント２０の内周面の下端近傍に位置している。それにより、フィルタエレメント２０の下端部は、外周リブ３３と位置決め部３４とによって径方向の動きが規制されるため、精度高く位置決めされた状態でアダプタプレート３０に固定することができる。

アダプタプレート３０が装着されたフィルタエレメント２０は、排出管１３の上にアダプタプレート３０を重ねるようにして、フィルタケース１０に入れ込まれる。

そうすると、図５の（ａ）に示すように、排出管１３の上端が位置決め部３４に突き当たり、挿入孔３１へ挿入するように位置決め部３４が排出管１３を誘導する。すなわち、本実施形態では、位置決め部３４の全体が排出管１３の挿入を誘導する挿入誘導部とされている。

また、その際、図５の（ｂ）に示すように、挿入孔３１が、フィルタエレメント２０の内周面よりも内側に位置しているため、フィルタエレメント２０の上部の開口から挿入孔３１を視認し易くなっている。従って、フィルタエレメント２０が適切にフィルタケース１０に組み付けられたかどうかが、容易に判断できる。

その結果、簡単に排出管１３を挿入孔３１に挿入することができ、内径Ｄｏの大きなフィルタエレメント２０であっても、芯ずれを生じることなく安定してフィルタケース１０に組み付けることができる。

アダプタプレート３０は、強度及び剛性に優れるため、比較的変形し易いフィルタエレメント２０を補強できる点でも有利である。

フィルタケース１０に組み付けられたアダプタプレート３０は、環板部３２が支持面１１ｂに密着し、内周リブ３５が排出管１３に接して適切な姿勢に保持される。従って、フィルタエレメント２０は、支持面１１ｂと挟持プレート１４ａとで安定して適切な姿勢で支持することができ、フィルタエレメント２０の両端部を安定してシールすることができる。

挿入孔３１の内径が異なるアダプタプレート３０を用いることで、排出管１３の外径が異なる複数の機種の間で同じフィルタエレメント２０を用いることが可能になり、フィルタエレメント２０の共用が実現できる。また、外径が異なるアダプタプレート３０を用いれば、排出管１３の外径が同一の機種で内径の異なるフィルタエレメント２０を用いることも可能になる。

なお、本発明にかかる作業機械のオイルフィルタは、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。

位置決め部３４の形状は、断面が湾曲した球面状でなくてもよい。例えば、図６に示すように、断面が直線状に傾斜した円錐状であってもよい。

また、図７に示すように、位置決め部３４は、窄まった形状ではなく、環板部３２からそのまま半径方向内側に延出させ、中心線Ａ２に略直交して拡がる環形状であってもよい。いずれの位置決め部３４であっても、外径が異なる排出管１３へ共通したフィルタエレメント２０の装着を可能にすることができる。

更に、位置決め部３４は必ずしも全周にわたって設ける必要はない。例えば、図８に示すように、環板部３２の内周縁の対向する複数カ所に、部分的に位置決め部３４を設けてもよい。この場合、フィルタエレメント２０の下端部のシール性は、環板部３２と支持面１１ｂとの密着に依存することになるが、位置決め部３４が弾性変形し易くなるため、装着作業性に優れるし、１つのアダプタプレートで外径が異なる複数の排出管に適用できるようになる利点がある。

実施形態では、位置決め部３４の全体が挿入誘導部となっている例を示したが、位置決め部３４における挿入孔３１の周辺部分だけを部分的に挿入誘導部にしてもよい。

１ 作動油タンク
２ オイルフィルタ
１０ フィルタケース
２０ フィルタエレメント
３０ アダプタプレート
３４ 位置決め部

Claims (2)

1. 作業機械の作動油タンクに付設されるオイルフィルタであって、
   オイルが流入及び流出するフィルタケースと、
   前記フィルタケースの内部に着脱可能に組み付けられ、一方の端部が弾性力で押し付けられることにより、両端部が封止された状態で挟持される円筒状のフィルタエレメントと、
   を備え、
   前記フィルタケースは、前記フィルタエレメントの他方の端部を支持する支持面から突出して前記フィルタエレメントの内部に挿入される排出管を有し、
   前記フィルタエレメントは前記排出管の外径よりも大きい内径を有し、当該排出管の外周面と当該フィルタエレメントの内周面との間には遊動するような隙間が介在し、
   前記フィルタエレメントの他方の端部に、アダプタプレートが装着され、
   前記アダプタプレートが、前記フィルタエレメントの内周面よりも内側に張り出して、前記排出管に対して前記フィルタエレメントを位置決めする位置決め部を有し、
   前記位置決め部が、
   前記フィルタエレメントの内部に向かって球面状に窄まる挿入誘導部と、
   前記挿入誘導部に対して前記支持面よりも遠い側に位置して前記排出管の外周面に接する円筒状の内周リブと、を有しているオイルフィルタ。
2. 請求項１に記載のオイルフィルタにおいて、
   前記アダプタプレートは、前記フィルタエレメントの外周面に接する円筒状の外周リブを更に有し、
   前記挿入誘導部の基端部が、前記フィルタエレメントの内周面の近傍に位置しているオイルフィルタ。

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