JPH0734491A - 建設機械のフィルタ目詰り検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 フィルタの目詰りを検出するに当って、作動
油の温度による影響を無くす。 【構成】 フィルタ装置５に、フィルタ１３と戻り油を
フィルタ１３を介さずに作動油タンク２に還流させるた
めのリリーフ弁１４とを備え、リリーフ弁１４が開放し
たことを検出するリリーフ弁開放検出スイッチ２１が設
ける。作動油の温度が低くいために粘度が高くなって、
フィルタ１３を通過する際の粘性抵抗により、リリーフ
弁１４が開放されている場合を考慮して、戻り油の温度
を検出する温度センサを設けて、スイッチを接続し、ス
イッチをリリーフ弁開放検出スイッチ２１と直列に接続
し、温度センサにより検出される戻り油の温度が設定値
以下であると、スイッチがＯＦＦの状態になって、目詰
り判定が禁止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベル等の油圧
回路を備えた建設機械において、油圧アクチュエータか
らの戻り油から異物を除去するためのフィルタの目詰り
を検出するためのフィルタ目詰り検出装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】油圧ショベル等の建設機械は油圧回路を
備えている。この油圧回路は、少なくとも作動油タンク
と、油圧ポンプ及び油圧アクチュエータとを備え、作動
油タンク内の作動油を油圧ポンプに供給して、油圧ポン
プで加圧するようになし、この油圧ポンプから吐出され
る圧油を油圧モータや油圧シリンダ等の油圧アクチュエ
ータに供給し、この油圧アクチュエータを作動させるよ
うにしている。そして、この油圧アクチュエータに対す
る圧油の供給の制御を行うために、制御弁が油圧ポンプ
と油圧アクチュエータとの間の配管に介装されるように
なっている。

【０００３】油圧アクチュエータからの戻り油は作動油
タンクに還流されるが、この戻り油には異物が混入して
いる可能性がある。そこで、この異物を除去するため
に、戻り配管にはフィルタ装置が装着されて、このフィ
ルタ装置におけるフィルタによって異物を除去した後に
作動油タンクに還流させるようにしている。これによっ
て、異物を含んだ作動油が油圧ポンプ等の回路構成機器
に入り込んで、それらが損傷したりするのを防止してい
る。

【０００４】ところで、建設機械を長期間にわたって作
動させる間には、フィルタは、それにより捕捉した異物
等によって目詰りを起こすおそれがあるために、フィル
タは定期的に交換乃至清掃されるようになっている。た
だし、フィルタに目詰りが生じたまま機械の運転を継続
すると、このフィルタ装置の上流側の圧力が異常に上昇
して、配管が破損したり、油圧アクチュエータの作動に
悪影響を与える等の事態が生じる。このために、フィル
タ装置にはリリーフ弁が付設されており、フィルタの前
後の差圧が所定の値以上となった時には、このリリーフ
弁が開いて、戻り油はフィルタをバイパスして作動油タ
ンクに還流させるようになっている。

【０００５】このように、フィルタ装置におけるフィル
タが目詰りしていても、車両の作動自体は可能であるこ
とから、そのまま作動を続けると、異物を含んだ戻り油
が作動油タンクに還流して、油圧ポンプに送り込まれ
て、油圧ポンプ等の機器の寿命を短縮させ、甚だしい場
合には、損傷を起こすといった不都合が生じる。

【０００６】そこで、フィルタ装置におけるフィルタの
目詰りを検出して、目詰りがあると、警報を出すように
構成したものも知られている。即ち、フィルタに目詰り
が起きると、リリーフ弁が開放されることから、このリ
リーフ弁が開放されたことを検出することによって、フ
ィルタが目詰りを起こしているとして、運転者に対して
警報するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、作動油の温
度によっては粘度が変化するために、フィルタがあまり
目詰りしていないにも拘らず、粘性抵抗によりリリーフ
弁が開放されることがある。前述した従来技術のものに
あっては、このような場合にも、フィルタに目詰りがあ
ったものとして警報を発生させてしまうことになる。こ
のために、運転者によっては、車両の運転に別段支障が
ないのにも拘らず、車両を停止させてしまう等といった
不都合を生じる。

【０００８】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、フィルタの目詰りを検出するに当って、作動油
の温度による影響を無くすようにすることを目的とする
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、第１の発明の特徴とするところは、フィルタの前
後の差圧が所定値以上となると、フィルタをバイパスし
て作動油を流通させるリリーフ弁と、このリリーフ弁が
開いたことを検出する弁開放検出手段と、作動油の温度
を検出する油温検出手段と、この油温検出手段で作動油
の温度が所定の温度以下の場合には、弁開放検出手段か
らリリーフ弁が開いたことを検出したとしても、フィル
タが目詰りしていると判定するのを禁止する目詰り判定
禁止手段とから構成したことを特徴とする。

【００１０】また、第２の発明においては、フィルタの
前後の差圧を検出する差圧検出手段と、作動油の温度を
検出する油温検出手段と、この油温検出手段による作動
油の温度とフィルタの前後の差圧との相対関係から、フ
ィルタ目詰りがあるか否かを判定する目詰り判定手段と
から構成したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】まず、第１の発明においては、基本的には、リ
リーフ弁が開放されたことを弁開放検出手段によって、
目詰りの検出を行うようにしている。ただし、作動油の
温度によっては、あまり目詰りしていなくとも、リリー
フ弁が開放されることがある。このために、作動油の温
度を測定して、所定の温度以下であれば、目詰りがない
にも拘らず、リリーフ弁が開放されるおそれがあるため
に、目詰りしていると判定するのを禁止する。建設機械
においては、油圧回路が所定の期間にわたって継続的に
作動すると、作動油の温度が上昇するから、ある程度時
間が経過した時に目詰り判定禁止手段による目詰りの判
定が可能な状態になる。従って、目詰りがなく、単に作
動油の温度が低いだけに過ぎない場合に、フィルタが目
詰りしたと判定されるのを防止できる。

【００１２】また、第２の発明においては、リリーフ弁
が開放したか否かを基準としてフィルタの目詰りの有無
を判定するのではなく、フィルタの前後の圧力差と作動
油の温度とから実質的にフィルタが目詰りしているか否
かの判定を行う。即ち、第１の発明の作用で説明したよ
うに、作動油の温度が低い場合には、粘性抵抗からフィ
ルタの前後で大きな差圧が現れる場合がある。一方、油
温が高い時には、粘性抵抗が著しく小さくなるから、フ
ィルタに目詰りが発生していても、あまり差圧が生じな
い。このことから、作動油の温度とフィルタの前後の差
圧との相対関係からフィルタが目詰りしているか否かを
判定する。即ち、作動油の温度に対応してフィルタの目
詰りが生じている場合のフィルタの前後の圧力差を予め
設定しておき、作動油の温度を検出して、当該の油温で
の設定値と、フィルタの前後の圧力差の実測値と比較す
ることによって、フィルタの目詰りの有無を正確に判定
することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。まず、図１乃至図３に第１の実施例を示す
ものであって、図１に建設機械の油圧回路の全体構成を
示す。図中において、１は油圧ポンプ、２は作動油タン
ク、３は油圧シリンダ，油圧モータ等からなる油圧アク
チュエータをそれぞれ示す。油圧ポンプ１は作動油タン
ク内の作動油を吸い込んで、所定の圧力まで加圧して、
この圧油を制御弁４を介して油圧アクチュエータ３に供
給して、この油圧アクチュエータ３を作動させる。油圧
アクチュエータ３からの戻り油は作動油タンク２に還流
することになり、これによって閉鎖ループからなる油圧
回路が構成される。

【００１４】油圧アクチュエータ３からの戻り油には異
物が混入しているおそれがあるから、そのまま作動油タ
ンク２に流入させると、この異物は油圧ポンプ１から吸
い込まれることになって、この油圧ポンプ１や、制御弁
４，油圧アクチュエータ３等の機器が損傷するおそれが
ある。このために、作動油タンク２への戻り配管にはフ
ィルタ装置５が介装されている。このフィルタ装置５
は、図２に示したように構成される。

【００１５】図中において、１０はフィルタケーシング
であって、このフィルタケーシング１０には、戻り油流
入口１１と流出口１２とが設けられている。そして、フ
ィルタケーシング１０内には、筒状のフィルタ１３が設
けられており、このフィルタ１３によって、フィルタケ
ーシング１０の内部は、戻り油流入口１１に通じる流入
室１０ａと、流出口１２に通じる流出室１０ｂとの２室
に区画形成される。従って、戻り油流入口１１から流入
室１０ａ内に導入された戻り油はフィルタ１３を通過し
て流出室１０ｂに移行する際に、この戻り油に混入して
いる異物が捕捉されることになる。

【００１６】フィルタ１３が目詰りすると、戻り油流入
口１１側の圧力が異常に上昇して、油圧アクチュエータ
３の円滑な作動を阻害する等の不都合が生じる。このた
めに、フィルタ装置４にはリリーフ弁１４が設けられて
いる。このリリーフ弁１４は、フィルタケーシング１０
の内部において、フィルタ１３の図中上方位置に設けた
ガイド壁１５を有し、このガイド壁１５には、フィルタ
１３を介さずに流入室１０ａと流出室１０ｂとを連通さ
せる連通孔１６が１乃至複数箇所設けられている。そし
て、ガイド壁１５の内面には弁体１７が摺動可能に装着
されており、この弁体１７には通路１８が１乃至複数箇
所穿設されている。弁体１７は、常時にはばね１９の作
用によって、フィルタ１３の内面に設けたストッパ２０
に当接しており、流入室１０ａ内の圧力がばね１９の付
勢力より高くなると、弁体１７がガイド壁１５に沿って
上方にスライド変位して、このガイド壁１５に設けた連
通孔１６が弁体１７に穿設した通路１８と連通し、流入
室１０ａ内の戻り油はフィルタ１３を介さずに、通路１
８及び連通孔１６によって、バイパスされて流出室１０
ｂに流れる。

【００１７】弁体１７のばね１９が作用している側の表
面には、スイッチ接点２１ａが設けられており、フィル
タケーシング１０におけるこのスイッチ接点２１ａに対
面する位置に他方のスイッチ接点２１ｂを設け、これら
スイッチ接点２１ａ，２１ｂによってリリーフ弁開放検
出スイッチ２１を構成する。従って、フィルタ１３が目
詰りして、流入室１０ａ内の圧力が異常に高くなると、
弁体１７がガイド壁１５に沿って摺動して、通路１８及
び連通孔１６を介して流入室１０ａと流出室１０ｂとが
連通する状態になると、両スイッチ接点２１ａ，２１ｂ
が当接する。ここで、スイッチ接点２１ｂには所定の電
圧が印加されており、一方スイッチ接点２１ａはアース
電位にある。従って、両スイッチ接点２１ａ，２１ｂか
らなるリリーフ弁開放検出スイッチ２１がＯＮすると、
スイッチ接点２１ｂ側からスイッチ接点２１ａ側に向け
て電流が流れて、スイッチ接点２１ｂの電位が低下する
ことになるので、これを検出することによって、フィル
タ１３の目詰りが検出されて、目詰り警報等を発生させ
ることができる。

【００１８】ところで、流入室１０ａ内の圧力が上昇す
るのは、フィルタ１３が目詰りしている場合だけでな
く、作動油の温度が低くいために粘度が高くなって、フ
ィルタ１３を通過する際に、抵抗が著しく大きくなる場
合もある。この場合には、フィルタ１３は目詰りしてい
ないのであるから、目詰り警報を発生しない方が好まし
い。以上のことから、図３に示したように、戻り油流入
口１１乃至その近傍位置に作動油の温度を検出する温度
センサ２２を設けて、この温度センサ２２にスイッチ２
３を接続し、このスイッチ２３をリリーフ弁開放検出ス
イッチ２１と直列に接続し、さらにブザー等の目詰り警
報手段２４と直列に接続する。そして、温度センサ２２
により検出される戻り油の温度が設定値以下であると、
スイッチ２３がＯＦＦの状態になるように設定されてい
る。

【００１９】従って、温度センサ２２により検出される
作動油の温度が設定値以下であると、スイッチ２３がＯ
ＦＦの状態に保持されており、たとえリリーフ弁１４の
弁体１７が変位して、通路１８及び連通孔１６を介して
流入室１０ａと流出室１０ｂとが連通して、リリーフ弁
開放検出スイッチ２１がＯＮしても、目詰り警報手段２
４が作動しないようになる。そして、車両が所定の時間
作動して、油圧回路内を作動油が循環すると、作動油の
温度が上昇することになり、温度センサ２２がこの作動
油の温度上昇を検出して、スイッチ２３がＯＮすること
になる。従って、リリーフ弁１４が開放された時には、
目詰り警報手段２４が作動して、運転者にフィルタ１３
が目詰りしていることが警報される。

【００２０】以上のことから、リリーフ弁開放検出スイ
ッチ２１が第一義的なフィルタ１３の目詰り検出手段で
あって、温度センサ２２に接続されているスイッチ２３
は、リリーフ弁開放検出スイッチ２１でフィルタ１３が
目詰りしていると判断されても、作動油の温度によって
は目詰りであると判定するのを禁止する目詰り判定禁止
手段を構成する。

【００２１】このように構成した結果、フィルタ１３が
実際に目詰りしている時になって初めて目詰り警報を発
生することになり、運転者が誤った判断を行うのを防止
でき、フィルタ１３が目詰りしていることを正確に認識
できるようになる。これによって、フィルタ１３が目詰
りしていないにいも拘らず車両を停止させ、あるいはメ
ンテナンス作業者を煩わせるような事態の発生を防止で
きる。ここで、温度センサ２２によって、作動油の温度
が低いことが検出されている状態では、実際にはフィル
タ１３の目詰り検出が行われないが、通常は車両の作動
を継続すると、かなり短時間で作動油の温度が設定温度
以上に上昇することになるから、フィルタ１３の目詰り
検出が開始できるまでそれほど時間がかかることはな
い。なお、フィルタ１３の目詰り検出が開始されている
か否かを明確に表示するには、作動油の温度が低く、ス
イッチ２３がＯＦＦの状態にあるときに、例えば、目詰
り警報手段２４を警報ランプで形成した場合には、この
ランプを明滅させたり、またはパネルで目詰り状態を表
示する場合には、目詰検出待機状態であることを直接表
示する等によって、フィルタ１３の目詰り検出が行われ
てはおらず、目詰検出待機状態である旨の表示を行うこ
とも可能である。

【００２２】以上の実施例においては、フィルタの目詰
りを検出する上で、このフィルタ自体は目詰りしてはい
ないが、作動油の粘度が低いことが原因でリリーフ弁が
開放された時に、フィルタの目詰りが発生したと誤報す
ることは確実に防止できる。しかしながら、逆に作動油
の温度が極めて高い時には、リリーフ弁が開放しなくと
も、フィルタが目詰りした状態となっているということ
もないとは言えない。また、作動油の温度が低く、しか
もフィルタが目詰りしている事態においても、フィルタ
の目詰りが生じていることを検出できないことがある。

【００２３】そこで、作動油の温度条件による影響を除
去して、フィルタの前後の差圧、即ち圧力損失に基づい
てフィルタに目詰りがあったか否かを正確に判定するに
は、次のように構成する。即ち、図４に示したように、
油圧ポンプ１からの圧油は、図示は省略するが、制御
弁，油圧アクチュエータ等を経て作動油タンク２に戻さ
れるが、戻り配管の途中には、フィルタ装置５が設けら
れており、このフィルタ装置５はフィルタ１３とリリー
フ弁１４とを備えている点については、前述した第１の
実施例と同様である。

【００２４】然るに、本実施例においては、作動油の流
れにおいて、フィルタ装置５の上流側と下流側とにそれ
ぞれ圧力センサ３０，３１が配設されている。また、圧
力センサ３１の下流側の位置に作動油の温度を検出する
温度センサ３２が設けられている。そして、このフィル
タ装置５の前後の差圧と作動油の油温とによって、フィ
ルタ１３の目詰りが生じているか否かの判定を行うよう
にする。このために、制御部３３が設けられており、こ
の制御部３３には圧力センサ３０，３１及び温度センサ
３２からの信号が入力されて、これらから実際にフィル
タ１３に目詰りが発生しているか否かを総合的に判断
し、フィルタ１３が目詰りしていると、目詰り警報ラン
プ３４によって運転者に警報するようになされている。

【００２５】而して、フィルタ１３が正常に作動してい
る状態であっても、フィルタ１３による圧力損失は、作
動油の温度によっては、例えば図５に実線で示したよう
な変化を生じる。従って、フィルタ１３が目詰りを起こ
していると否とに拘らず、作動油の温度に応じて圧力損
失も変化する。即ち、作動油の温度が低いと、フィルタ
１３が目詰りしていなくとも、圧力損失が大きくなる
し、また作動油の温度が高い場合には、フィルタ１３が
目詰していても、作動油はある程度フィルタ１３を通過
することになるから、圧力損失はあまり大きくはならな
い。

【００２６】そこで、制御部３３に、交換が必要な程度
までフィルタ１３が目詰りした時における作動油の温度
に対する圧力損失に関するデータ（例えば、図５に仮想
線で示したような油温−フィルタ目詰り差圧特性）を予
め制御部３３に設定しておき、油圧ポンプ１が作動し
て、油圧回路内に作動油が流れると、圧力センサ３０で
フィルタ装置５の上流側の圧力Ｐ_I と、圧力センサ３１
でフィルタ装置５の下流側の圧力Ｐ_O とを測定し、また
温度センサ３２によって作動油の油温ｔを測定する。そ
して、図６に示したように、これらの各測定値を制御部
３３に順次取り込んで、まず作動油の温度ｔから、制御
部３３に記憶されているデータからこの温度ｔでフィル
タ１３が目詰りしている時の圧力損失ΔＰを求める。そ
して、圧力センサ３０での検出圧力Ｐ_I と圧力センサ３
１での検出圧力Ｐ_O との差Ｐ_I −Ｐ_O を演算して、この
Ｐ_I −Ｐ_O とΔＰとを比較して、Ｐ_I −Ｐ_O ＞ΔＰとな
った時に、警報ランプ３４でフィルタ１３が目詰りが生
じていることを認識させるようにする。

【００２７】このように構成すれば、フィルタ１３の目
詰りの有無を実質的に、しかも正確に検出することがで
きる。ここで、戻り油に異物が混入するのは、通常の状
態では、油圧ポンプ１やその他の機器の金属同士の摺動
から生じる金属摩耗粉や、シール部材の破損片が大半で
ある。このような異物は定常的に生じることから、フィ
ルタ１３は時間と共に目詰りして行く。また、例えば油
圧アクチュエータに設けられているシール部材が破損す
ると、シール部材の破損片が戻り油内に大量に混入する
ことになり、これら破損片がフィルタ１３により捕捉さ
れる。ただし、作動油の温度が極めて高い場合には、か
なりの量のシール部材の破損片がフィルタ１３に捕捉さ
れて、目詰り状態となっていたとしても、作動油はフィ
ルタ１３を通過する。このような事態を見逃したまま作
動を継続すると、金属摺接部の摩耗が促進され、甚だし
い場合には、焼き付き等が発生するおそれがある。しか
しながら、この第２の実施例においては、戻り油がフィ
ルタ１３を通過しているか、リリーフ弁１４が開放して
いるかによって、フィルタ１３の目詰りの有無を検出す
るのではなく、作動油の温度とフィルタ１３における圧
力損失とに基づいて具体的にフィルタ１３の目詰りを検
出することができるので、シール部材の大量破損の発生
等も的確に判定できる。従って、前述したような最悪の
事態が発生するのを防止できるようになる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、フィル
タの目詰りを検出する際に、作動油の温度を検出して、
この作動油の温度状態によっては、フィルタが目詰りし
ていないにも拘らず、フィルタが目詰りしていると判定
されるのを防止できるようになるという効果を奏し、ま
たフィルタにおける圧力損失と作動油の温度とに基づい
てフィルタの目詰りの有無を検出するように構成するこ
とによって、作動油がフィルタを通過しているか否かの
みによるのではなく、実質的にフィルタの目詰りを検出
でき、例えばフィルタが目詰りしているが、作動油の温
度が極めて高いために、戻り油がフィルタを通過してい
る場合でも、このフィルタの目詰り発生を確実に検出で
きる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すフィルタ目詰検出
装置を備えた油圧回路の構成説明図である。

【図２】フィルタ装置の断面図である。

【図３】フィルタの目詰り検出部の回路構成図である。

【図４】本発明の第２の実施例を示すフィルタ目詰検出
装置を備えた油圧回路の構成説明図である。

【図５】フィルタによる圧力損失と作動油の温度との関
係を示す線図である。

【図６】フィルタの目詰り検出工程を示すフローチャー
ト図である。

【符号の説明】

１ 油圧ポンプ ２ 作動油タンク ３ 油圧アクチュエータ ５ フィルタ装置 １０ フィルタケーシング １１ 戻り油流入口 １２ 流出口 １３ フィルタ １４ リリーフ弁 ２１ リリーフ弁開放検出スイッチ ２２，３２ 温度センサ ２３ スイッチ ２４ 目詰り警報手段 ３０，３１ 圧力センサ ３３ 制御部 ３４ 警報ランプ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１５Ｂ 21/04 Ｄ 7618−3Ｈ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建設機械における油圧回路に、作動油タ
   ンクへの戻り油から異物を取り除くフィルタを配設し、
   このフィルタが目詰りしたことを検出して、警報等を発
   生させるようにしたものにおいて、前記フィルタの前後
   の差圧が所定値以上となると、フィルタをバイパスして
   作動油を流通させるリリーフ弁と、このリリーフ弁が開
   いたことを検出する弁開放検出手段と、作動油の温度を
   検出する油温検出手段と、この油温検出手段で作動油の
   温度が所定の温度以下の場合には、弁開放検出手段から
   リリーフ弁が開いたことを検出したとしても、フィルタ
   が目詰りしていると判定するのを禁止する目詰り判定禁
   止手段とを備える構成としたことを特徴とする建設機械
   のフィルタ目詰り検出装置。
2. 【請求項２】 建設機械における油圧回路に、作動油タ
   ンクへの戻り油から異物を取り除くフィルタを配設し、
   このフィルタが目詰りしたことを検出して、警報等を発
   生させるようにしたものにおいて、前記フィルタの前後
   の差圧を検出する差圧検出手段と、作動油の温度を検出
   する油温検出手段と、この油温検出手段による作動油の
   温度とフィルタの前後の差圧との相対関係から、フィル
   タ目詰りがあるか否かを判定する目詰り判定手段とから
   構成したことを特徴とする建設機械のフィルタ目詰り検
   出装置。