WO2009139409A1

WO2009139409A1 - 作動油タンク及びその製造方法

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Publication number: WO2009139409A1
Application number: PCT/JP2009/058908
Authority: WO
Inventors: 健二川本; 力二野宮
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2009-05-13
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2010-11-16
Also published as: JP5098799B2; JP2009275877A

Abstract

この発明は、タンク本体の形状やサイズの変更、外置きのエアタンクの増設を伴うことなく、空気室の容積を拡張して内圧の変動を抑えることが可能な作動油タンク１５を提供する。作動油タンク１５は、内部に作動油３０を収容し、この作動油の上側に主空気室２３が形成されるタンク本体１６と、内部に密閉された補助空気室２９を形成し、タンク本体１６の底部に配置されて固定される少なくとも一つの箱体２７と、箱体２７内の補助空気室２９と主空気室２３とを連通する連通管２８とを備える。

Description

作動油タンク及びその製造方法

　本発明は、作動油を収容する作動油タンクであって、その作動油の油面が空気圧により加圧される方式のもの、及びこれを製造するための方法に関する。

　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は、ベースマシンを備え、このベースマシンは、図４に示すようなクローラ式の下部走行体１と、その上に縦軸まわりに旋回自在に搭載される上部旋回体２とを備える。この上部旋回体２はアッパーフレーム３を有し、このアッパーフレーム３上に、ブーム、アーム、バケット等を備えた作業アタッチメント（図示しない）、キャビン４、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。

　前記作動油タンク５は、例えば、図５に示すようなタンク本体６と、このタンク本体６に接続される給油管７及び吸込み管８とを有する。タンク本体６は、天板、底板、及び前後左右各側板によって形成される直方体状の箱体であり、その中に作動油３０を収容する。このタンク本体６に収容された作動油３０は前記給油管７を通じて油圧ポンプに送られ、前記吸込み管８を通じて油圧アクチュエータからタンク本体６内に吸い込まれる。タンク本体６内の上部には空気室９が形成され、この空気室９の空気圧がタンク本体６内の作動油３０を上方から加圧する。

　さらに、この作動油タンク５は、前記空気室９内に空気を供給するための給気管１０と、この給気管１０に設けられた減圧弁１１とを有し、この減圧弁１１は空気室９の圧力が設定圧力よりも低くなると開いて空気室９に圧力空気を補給する。また、タンク本体６の上面にエアブリーザー１２が設けられ、空気室９の圧力が設定値を超えるとエアブリーザー１２が開いて圧力空気をタンク本体６の外部に逃がす。

　この作動油タンク５では、空気室９の容量の拡大が重要な課題である。例えば、この作動油タンク５が大型の破砕機のように多数の油圧アクチュエータを含んで作動油の使用量が多い機械に搭載されると、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。このような変動を抑制して油圧ポンプのキャビテーションの防止等を図るには空気室９の容量を増やすのが有効である。しかし、作動油タンク５の設置スペースに制約があるため、前記空気室９の容量の拡大のために作動油タンク５を大型化するには限界がある。

　そこで、制約されたスペース内でタンク容量（空気室容積）を増加させる技術として、従来、特許文献１及び２に示されたものが知られている。特許文献１に記載される技術では、上部旋回体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）が外置きのエアタンクとして利用され、その構造物と作動油タンクとが配管で接続されることにより空気室容量が実質的に増加される。特許文献２に開示されるタンクは、タンク本体と、その内部を主空気室と補助空気室とに仕切る垂直な隔壁と、これらの空気室同士を連通させる逆Ｕ字形の連通管とを有する。

　しかし、特許文献１記載の技術では、コスト面及び技術面上、既存設備本来の機能を生かしつつ、エアタンクとしての気密性を確保することが困難である。また、特許文献２記載のタンクでは、タンク本体に加えてその内部に配置される隔壁及びその外部に配管される連通管が著しいコストアップ及び重量の増大を招く。また、タンクの組立作業も面倒である。

実開昭５９－８５４０１号公報実開昭５７－１４３４０１号公報

　本発明は、タンク本体の著しい形状やサイズの変更、外置きのエアタンクの増設を伴うことなく、空気室の容積を拡張して内圧の変動を抑えることができる作動油タンク、及びこれを容易に製造することができる方法を提供することを目的とする。

　この目的を達成するため、本発明に係る作動油タンクは、内部に作動油を収容し、この作動油の上側に主空気室が形成されてこの主空気室における空気圧が前記作動油を加圧するタンク本体と、内部に密閉された補助空気室を形成し、前記タンク本体の底部に配置されて当該タンク本体に固定される少なくとも一つの箱体と、前記箱体内の補助空気室と前記主空気室とを連通するように配置される連通管とを備える。

　また、本発明に係る方法は、前記作動油タンクを製造するために、前記箱体に前記連通管を接続する工程と、前記タンク本体を構成する部材のうちの一部の特定の部材に前記箱体を接合する工程と、前記箱体への前記連通管の接続及び前記特定の部材への前記箱体の接合が終了した後に、当該特定の部材に前記タンク本体を構成する他の部材を接合して当該タンク本体を組み上げる工程とを含む。

本発明の実施形態にかかる作動油タンクの断面正面図である。同タンクの一部を切り開いて示す断面斜視図である。（ａ）は同タンクの製造方法を示す斜視図であって当該タンクのタンク本体の底板に箱体が接合される工程を示す斜視図、（ｂ）は前記底板に他の板が接合される工程を示す斜視図である。同タンクが設置される建設機械のベースマシンを示す側面図である。従来の作動油タンクの概略断面図である。

　本発明の実施形態を図１～図３によって説明する。

　この実施形態にかかる作動油タンク１５は、図５に示される従来の作動油タンク５と共通点を有する。この共通点に関する事項は次のとおりである。

　（Ａ）作動油タンク１５は、タンク本体１６を有し、このタンク本体１６は、天板１７、底板１８、及び前後左右の各側板１９，２０，２１，２２によって直方体状の箱体に形成される。

　（Ｂ）前記タンク本体１６に、このタンク本体１６に収容された作動油３０を油圧ポンプに送るための給油管と、油圧アクチュエータからの戻り油をタンク本体１６内に吸い込むための吸い込み管とが接続される（いずれも図示省略）。

　（Ｃ）タンク本体１６内の上部に主空気室２３が形成され、この主空気室２３の空気圧によりタンク内の作動油３０が上方から加圧される。

　（Ｄ）主空気室２３に空気を供給するための給気管、減圧弁及びエアブリーザーを備える（いずれも図示省略）。

　この実施の形態に係るタンク本体１６では、その天板１７と前後両側板１９，２０とが逆Ｕ字形の一枚の板で形成され、この一枚の板に底板１８及び左右両側板２１，２２が結合される。

　この作動油タンク１５は、前記タンク本体１６の底板１８の上面中央部に取付けられる作動油導出部２６を備えるのに加え、その特徴として、前記作動油導出部２６を挟んで前後両側に設けられる一対の箱体２７，２７と、各箱体２７にそれぞれ接続される連通管２８とを有する。

　前記作動油導出部２６は、タンク本体１６内の外部に開口して図略の油圧ポンプに接続される導出口２５と、この導出口２５から導出される作動油３０中の異物を捕捉するフィルタ２４とを有する。

　前記各箱体２７は、前記タンク本体１６よりも小さい直方体状の独立した空気箱として形成され、その内部に気密状態に密閉された補助空気室２９を形成する。これらの箱体２７は、図１に示すようなタンク使用状態において、その全体（または機械の傾斜によっては一部が）作動油３０中に浸るように、タンク本体１６の底板１８に固定される。

　前記各連通管２８は、合成樹脂チューブ等からなる直管状のもので、対応する箱体２７の内部に連通し、かつ、この箱体２７から上向きに延びるように、当該箱体２７に接続され、固定される。この連通管２８の上端位置は、タンク使用状態において当該連通管２８の天板１７に近接する位置（作動油３０が入り込まない位置）で主空気室２３に開口する位置に設定される。つまり、この作動油タンク１５では、タンク本体１６内の底部に、各箱体２７，２７により囲まれた補助空気室２９が形成され、かつ、各補助空気室２９がこれに対応する連通管２８を通じてタンク本体１６内の上部に形成された主空気室２３に連通される。

　この作動油タンク１５では、図１に示すタンク組立状態において、主空気室２３に加えて各箱体２７内に補助空気室２９が形成されることが、タンク内空気室全容積を拡張する。このことは、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に作動油タンク１５が搭載された場合にも、油面の上下動に伴う主空気室２３の圧力変動が小さく抑えられることを可能にする。つまり、油面が安定した圧力で加圧されるのを可能にし、これにより、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。しかも、タンク本体１６の形状やサイズの変更、あるいは外置きのエアタンクの増設を伴わないので、低いコスト及び小重量の構造で前記効果が実現される。

　さらに、この作動油タンク１５は、それぞれ連通管２８が接続された一対の箱体２７がタンク本体底板１８の上面に取付けられる構造を有するので、その組立が簡単に行われる。具体的には、図３（ａ）に示すように、予めそれぞれ連通管２８が接続された一対の箱体２７を底板１８（タンク本体１６を構成する部材のうちの特定の部材）の上面に接合する工程と、この底板１８を図３（ｂ）に示すような他の板（タンク本体１６の構成部材）１７，２０，２１，２２と接合する工程とを含む方法により、前記のように主空気室２３及び一対の補助空気室２９を有してこれらの室２３，２９同士が相互に連通されるた作動油タンク１５が、簡単に組立てられる。例えば、特許文献２に記載されるタンクを組立てるには、そのタンク本体の組立後に同本体内を隔壁で仕切る工程及び外部に逆Ｕ字形の連通管を取付ける工程が必要であるのにくらべ、前記作動油タンク１５の組立は格段に容易であり、かつ、当該タンクの大幅なコストダウン及び重量低減が実現される。

　なお、前記箱体２７への前記連通管２８の接続は、当該箱体２７と前記底板１８等との接続が終了した後に行われてもよい。

　さらに、前記箱体２７同士の間に作動油導出部２６が配置されることは、これらの箱体２７が並ぶ特定方向について、この作動油導出部２６が作動油３０中に浸されるのを可能にする傾斜角度の上限値を大幅に上昇させる。すなわち、前記作動油タンク１５では、一対の箱体２７がタンク本体１６内の底部に沈められることによって作動油面３０Ａを嵩上げし、かつ、これらの箱体２７同士の間に作動油導出部２６が配置されるので、油面３０Ａが作動油導出部２６よりも上側に位置することを可能にする最大の傾斜角度（油面３０Ａがタンク本体１６に対して図１の二点鎖線で示される位置まで相対的に傾斜する角度）がきわめて大きくなる。このことは、作動油量を節減しながら作動油導出部２６からポンプへの正常な作動油の導出が保証されることを可能にし、作動油タンク１５のさらなるコストダウン及び重量低減に寄与する。

　従来のタンクでは、空気室の容積の増大は油面の低下に直結するため、当該空気室の増加による内圧変動の抑制及び作動油量の節減と、作動油導出部の浸漬状態の確保とを両立させることができない。これに対して前記作動油タンク１５では、補助空気室２９を形成する一対の箱体２７が底板１８上に設けられ、その間に作動油導出部２６が設けられることが、前記の両立を可能にする。

　本発明は、以上説明した実施の形態に限定されず、それ以外の形態にも適宜変更されて実施されることが可能である。

　例えば、タンク本体の底部に設けられる箱体の個数や位置は限定されない。作動油導出部が前後のいずれかまたは左右の何れかに偏った位置に設けられる場合には、その反対側に比較的大型の単一の箱体が配置されてもよい。その場合、当該箱体が前記作動油導出部よりも下位となる向きへのタンク本体の傾斜に対し、前記箱体による効果が有効に発揮される。また、図１に示されるように作動油導出部２６を両側から挟む箱体２７以外に他の箱体が追加的に設けられてもよい。また、一対の箱体２７が並ぶ方向は左右方向であってもよい。

　箱体やタンク本体の形状も、適宜設定が可能である。しかし、本発明は、タンク本体の底板の高さが全面にわたり一定である場合に、特に有効である。

　箱体がタンク本体に固定される部位は底板に限られない。例えば、図３（ｂ）に示される側板１９，２０，２１，２２のいずれかの下部に箱体２７が固定されてもよい。その場合も、当該固定後に、その固定された板（特定の部材）に対して他の板が接合されることが、作動油タンク１５の組立てを容易にする。

　本発明では、タンク本体を構成する部材の一部（例えば図１に示される底板１８、あるいは側板１９～２２のうちの少なくとも一つの下部）が、箱体の一部を構成してもよい。

　本発明に係る連通管は、直管に限られない。例えば、タンク本体内に設けられる機器（弁など）を迂回するように曲がっていてもよい。要は、その上端開口部の位置が主空気室内に保持されていればよい。

　以上のように、本発明によれば、タンク本体の著しい形状やサイズの変更、外置きのエアタンクの増設を伴うことなく、空気室の容積を拡張して内圧の変動を抑えることができる作動油タンクが提供される。この作動油タンクは、内部に作動油を収容し、この作動油の上側に主空気室が形成されてこの主空気室における空気圧が前記作動油を加圧するタンク本体と、内部に密閉された補助空気室を形成し、前記タンク本体の底部に配置されて当該タンク本体に固定される少なくとも一つの箱体と、前記箱体内の補助空気室と前記主空気室とを連通するように配置される連通管とを備える。この作動油タンクの箱体は、前記タンク本体の底部に補助空気室を形成することにより、タンク本体の形状やサイズの変更、あるいは外置きのエアタンクの増設を伴うことなく、タンク本体内の空気室の総容積を拡張して内圧変動の抑制に寄与する。

　この作動油タンクにおいて、前記タンク本体の底部に設けられ、このタンク本体に収容される作動油を油圧ポンプへ導出するための作動油導出部を備える場合、この作動油導出部が前記箱体と隣接する位置に設けられるのが、よい。この作動油導出部の配置は、前記タンク本体の傾斜にかかわらず、また作動油の増量を伴うことなく、油圧ポンプ等への正常な作動油の導出を維持することを可能にする。

　具体的に、タンク本体内の作動油が前記作動油導出部を通じて油圧ポンプに吸い込まれる際、当該作動油とともに空気が吸い込まれるとポンプの故障を招くため、当該油圧ポンプの吸い込みによる正常な作動油の導出を保証するには、前記作動油導出部が前記作動油中に浸漬された状態を保つ必要がある。このため、前記作動油導出部はタンク本体内の底部に設置されるが、作動油タンクが搭載される機械の傾斜に伴って油面がタンク本体に対して相対的に大きく傾くことにより作動油導出部が作動油外部に露出するおそれがある。この傾斜に起因する露出を防ぐため、従来は、油面レベルの維持のために作動油の増量を余儀なくされていたが、この作動油の増量は、コストアップ及びタンクの重量増大に直結する。

　これに対し、前記作動油導出部が前記箱体に隣接する位置に設けられる作動油タンクでは、この箱体が前記作動油導出部よりも下側に位置するようにタンク本体が傾いたときに当該箱体の存在が作動油導出部の上側に油面を押し上げることにより、当該作動油導出部が作動油に浸漬される状態を維持する。このことが、作動油量の節減を図りながら、作動油導出部による正常な作動油の導出を許容するタンク本体の傾斜角度の上限値をアップすることを可能にし、タンクのコストダウン及び重量低減に寄与する。

　さらに、前記箱体として、少なくとも、特定方向に並ぶ複数の箱体を含み、これらの箱体のうち互いに隣接する特定の箱体同士の間に前記作動油導出部が設けられるものでは、当該作動油導出部を挟む箱体のうちのいずれの側にタンク本体が傾いても、当該作動油導出部の浸漬状態を保つ効果が保証される。

　特に、前記作動油導出部が前記特定方向について前記タンク本体の底部の中央位置に設けられ、この作動油導出部を挟んでその両側の位置にそれぞれ箱体が配置されるものでは、前記特定方向の両側について略均等に、前記傾斜時に油面を維持する効果を得ることができる。

　前記連通管としては、前記箱体から上方に延び、かつ、当該連通管の上端が前記タンク本体内の主空気室の上端近傍の位置に保持されるように、当該連通管の下端部が当該箱体に固定されるものが、好適である。この連通管は、タンク本体の傾斜にかかわらず、当該連通管内への作動油の流入を防ぎながら前記主空気室と前記補助空気室との連通を保つことができる。

　また本発明は、前記のような効果を奏し得る作動油タンクの製造方法を提供する。この方法は、前記箱体に前記連通管を接続する工程と、前記タンク本体を構成する部材のうちの一部の特定の部材に前記箱体を接合する工程と、前記箱体への前記連通管の接続及び前記特定の部材への前記箱体の接合が終了した後に、当該特定の部材に前記タンク本体を構成する他の部材を接合して当該タンク本体を組み上げる工程とを含む。

　この方法では、タンク本体が組み上げられる前の段階で、箱体への連通管の接続や、当該箱体を構成する特定の部材の一部と箱体との接合を容易に行うことができ、その後に当該特定の部材とそれ以外の箱体の構成部材とを接合することにより、作動油タンクを完成することができる。従って、特許文献２に示されるタンクの製造方法のように、タンク本体の組立後に同本体内を隔壁で気密に仕切る工程と、タンク本体の外部に逆Ｕ字形の連通管を取付ける工程とを含む方法に比べ、前記の優れた効果を奏する作動油タンクを低コストで製造することができる。

Claims

　作動油を収容する作動油タンクであって、
　内部に作動油を収容し、この作動油の上側に主空気室が形成されてこの主空気室における空気圧が前記作動油を加圧するタンク本体と、
　内部に密閉された補助空気室を形成し、前記タンク本体の底部に配置されて当該タンク本体に固定される少なくとも一つの箱体と、
　前記箱体内の補助空気室と前記主空気室とを連通するように配置される連通管とを備える、作動油タンク。
　請求項１記載の作動油タンクにおいて、前記タンク本体の底部に設けられ、このタンク本体に収容される作動油を油圧ポンプに向けて導出するための作動油導出部を備え、この作動油導出部は、前記箱体と隣接する位置に設けられる、作動油タンク。
　請求項２記載の作動油タンクにおいて、前記箱体として、少なくとも、特定方向に並ぶ複数の箱体を含み、これらの箱体のうち互いに隣接する特定の箱体同士の間に前記作動油導出部が設けられる、作動油タンク。
　請求項３記載の作動油タンクにおいて、前記作動油導出部は、前記特定方向について前記タンク本体の底部の中央位置に設けられ、この作動油導出部を前記特定方向に挟んでその両側の位置にそれぞれ箱体が配置される、作動油タンク。
　請求項１～４のいずれかに記載の作動油タンクにおいて、前記連通管が前記箱体から上方に延び、かつ、当該連通管の上端が前記タンク本体内の主空気室の上端近傍の位置に保持されるように、当該連通管の下端部が当該箱体に固定される、作動油タンク。
　作動油を収容する作動油タンクであって、内部に作動油を収容し、この作動油の上側に主空気室が形成されてこの主空気室における空気圧が前記作動油を加圧するタンク本体と、内部に密閉された補助空気室を形成し、前記タンク本体の底部に配置されて当該タンク本体に固定される少なくとも一つの箱体と、前記箱体内の補助空気室と前記主空気室とを連通するように配置される連通管とを備える作動油タンクを製造するための方法であって、
　前記箱体に前記連通管を接続する工程と、
　前記タンク本体を構成する部材のうちの一部の特定の部材に前記箱体を接合する工程と、
　前記箱体への前記連通管の接続及び前記特定の部材への前記箱体の接合が終了した後に、当該特定の部材に前記タンク本体を構成する他の部材を接合して当該タンク本体を組み上げる工程とを含む、作動油タンクの製造方法。