(57)【要約】【課題】作動油タンクの目詰まりを正確に判定すること。【解決手段】作業用車両の作動油タンクには、油圧機器からの戻り油を濾過するリターンフィルタ２９と、リターンフィルタ２９の入口側に配設された一次側圧力センサー３２ａと、リターンフィルタ２９の液室２８側に配設された二次側圧力センサー３２ｂと、作動油の温度を検知する温度センサー３５とを備えている。そして、作動油の前記入口側の圧力と出口側の圧力と作動油の温度との関係からリターンフィルタ２９の目詰まりと判定する閾値を入力したコントローラ３４を設け、閾値を超えたときに信号を出力する警報モニタを設けている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動油タンクに設けられ油圧機器からの戻り油を濾過するリターンフィルタと、
該リターンフィルタの入口側と出口側の差圧計測するよう配置された圧力センサーと、
該圧力センサーの圧力差によって前記リターンフィルタの目詰まりを判定するコントローラとを備えた作業用車両の作動油タンクにおいて、
前記作動油タンクに作動油の温度を検知する温度センサーを設け、
前記コントローラには、前記作動油の前記入口側の圧力と前記出口側の圧力と作動油の温度との関係から前記リターンフィルタが目詰まりと判定される閾値を入力する記憶部と該閾値を越えたか否かを判定する判断部とを設けたことを特徴とする作業用車両の作動油タンク。
【請求項２】
作動油タンクに設けられ油圧機器からの戻り油を濾過するリターンフィルタと、
該リターンフィルタの入口側と出口側の差圧計測するよう配置された圧力センサーと、
該圧力センサーの圧力差によって前記リターンフィルタの目詰まりを判定するコントローラとを備えた作業用車両の作動油タンクにおいて、
前記作動油タンクに作動油の粘度を検知する粘度センサーを設け、
前記コントローラには、前記作動油の前記入口側の圧力と前記出口側の圧力と作動油の粘度との関係から前記リターンフィルタが目詰まりと判定される閾値を入力する記憶部と該閾値を越えたか否かを判定する判断部とを設けたことを特徴とする作業用車両の作動油タンク。
【請求項３】
前記コントローラの判断部が前記閾値を超えたと判定したときに、コントローラから信号を受け取って警告を発する警告手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の作動油タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベルなどの作業用車両の作動油タンクに配設され、リターンフィルタの目詰まりを好適に検知する目詰まり検出装置を備えた作業用車両の作動油タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルなどの建設車両の油圧回路には、通常、複数のオイルフィルタが設置されている。油圧ショベルの稼動現場によっては埃などの異物が作動油に混入し易い環境にあるため、フィルタの目詰まりが発生しやすい。目詰まりが生じた状態で、作業を続けるとフィルタのバイパスバルブからフィルタを通らずに流れる量が増え、通り抜けた異物によって油圧機器やこれの関連機器に支障が生じるおそれがある。
従来、作動油タンクのリターンフィルタの目詰まりを検知するための方法として、リターンフィルタの作動油の入口側と出口側の圧力の差圧を検知する差圧スイッチを設け、その差圧が例えば１５０ｋＰａを超えるとスイッチが作動し、目詰まりアラームによって知らせていた。なお、この場合の目詰まりはフィルタが完全に目詰まりした状態でなく、フィルタを新品に交換するための好ましい時期に至った状態である。
【０００３】
下記の特許文献１では、フィルタ圧力コントローラを設け、該コントローラの圧力時間変化許容値設定手段には、フィルタに目詰まりが発生してフィルタのフィルタエレメントの清掃あるいは交換、または作動油の交換を必要とするフィルタ圧力時間変化の限界値が、実験結果あるいはシミュレーション計算によって予め設定されている。そして、フィルタ圧力時間変化の算出値とフィルタ圧力時間変化の許容値とを比較して、フィルタ圧力時間変化の算出値がフィルタ圧力時間変化の許容値を超えるようになったとき作動油の異物混入過多と判定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３２２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、従来ではリターンフィルタの作動油の入口側と出口側の圧力の差圧を検知する差圧スイッチを設け、差圧の設定値を超えた場合に目詰まりと判定させるようにしていた。しかしながら、作動油は温度が高くなると粘度が小さくなり、その結果、リターンフィルタの作動油の入口側と出口側の圧力の差圧も小さくなる。したがって、目詰まりしていない状態であっても目詰まりと判定されたり、目詰まりした状態であっても目詰まりでないと判定されたりした状況にある。
低温時に目詰まりしていない状態であっても目詰まりと判定されるのを防ぐため、ある設定温度未満では、スイッチが作動しても警告を発しないように設定している。
このため、作動油の温度がある設定温度未満では、目詰まりの検知を行うことができず、特に作動油の温度が上がりにくい朝方、寒冷地、冬場などでは、目詰まりの検知に支障を来たしていた。
また、上記特許文献１の技術においても、温度と油圧との関係について言及されていない。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、作動油タンクの目詰まりを正確に判定することができる目詰まり検出装置を備えた作業用車両の作動油タンクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明の作業用車両の作動油タンクは、作動油タンクに設けられ油圧機器からの戻り油を濾過するリターンフィルタと、該リターンフィルタの入口側と出口側の差圧計測するよう配置された圧力センサー（例えば、リターンフィルタの入口側に配設された一次側圧力センサーと、リターンフィルタの出口側に配設された二次側圧力センサー）と、該圧力センサーの圧力差によって前記リターンフィルタの目詰まりを判定するコントローラとを備えた作業用車両の作動油タンクにおいて、前記作動油タンクに作動油の温度を検知する温度センサーを設け、前記コントローラには、前記作動油の前記入口側の圧力と前記出口側の圧力と作動油の温度との関係から前記リターンフィルタが目詰まりと判定される閾値を入力する記憶部と該閾値を越えたか否かを判定する判断部とを設けている。
また、上記目的を達成するために本発明の作業用車両の作動油タンクは、作動油タンクに設けられ油圧機器からの戻り油を濾過するリターンフィルタと、該リターンフィルタの入口側と出口側の差圧計測するよう配置された圧力センサー（例えば、リターンフィルタの入口側に配設された一次側圧力センサーと、リターンフィルタの出口側に配設された二次側圧力センサー）と、該圧力センサーの圧力差によって前記リターンフィルタの目詰まりを判定するコントローラとを備えた作業用車両の作動油タンクにおいて、前記作動油タンクに作動油の粘度を検知する粘度センサーを設け、前記コントローラには、前記作動油の前記入口側の圧力と前記出口側の圧力と作動油の粘度との関係から前記リターンフィルタが目詰まりと判定される閾値を入力する記憶部と該閾値を越えたか否かを判定する判断部とを設けている。
上記作業用車両の作動油タンクは、前記コントローラの判断部が前記閾値を超えたと判定したときに、コントローラから信号を受け取って警告を発する警告手段を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の目詰まり作業用車両の作動油タンクは、作動油の温度（又は粘度）を検知する温度（又は粘度）センサーと、前記作動油の差圧と温度（又は粘度）との関係から前記リターンフィルタが目詰まりする閾値を入力したコントローラを設け、前記閾値を超えたときに信号を出力する手段を設けているので、温度（粘度）変化にかかわらず、フィルタの目詰まりを判定することができる。また、警告手段によってこれを作業者が知ることができ、低い温度から高い温度範囲までフィルタの詰まりを幅広く、従来よりも正確に知ることができる。この結果、油圧ショベルなどの作業用車両の油圧回路の損傷を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態による作業用車両の作動油タンクを積載している作業用車両としての油圧ショベルの斜視図である。
【図２】図１の油圧ショベルに積載されている作動油タンクの断面図である。
【図３】本実施形態の目詰まり検知システムの概略図である。
【図４】Ａは本発明の差圧センサーの差圧と温度との関係を示す線図、Ｂは従来の差圧センサーの差圧と温度との関係を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態における作業用車両を示し、図２は作業用車両に配設されている作業油タンクの断面図である。
作業用車両である油圧ショベル１は、履帯を装着した下部走行体３と、下部走行体３上に旋回自在に結合された上部旋回体４と、上部旋回体４から前方へ延出するように取り付けられている作業腕装置７と、上部旋回体４の前方側端に配設されている運転室５を備えている。
また、上部旋回体４には、油圧ショベル１の駆動源であるエンジン（図示略）と、作動油を貯留する作動油タンク２１（図２参照）と、エンジンによって駆動される油圧ポンプ（図示略）などが配設されている。
【００１１】
作業腕装置７は、上部旋回体４に基端側が上下方向に回転可能に取付けられているブーム８と、ブーム８の先端部に基端側が上下方向に回転可能に取付けられているアーム９と、アーム９の先端に上下に回転可能に取付けられているバケット１０とを備えている。ブーム８、アーム９及びバケット１０はそれぞれ、対応する油圧シリンダ１８，１９，２０により駆動されて、適宜、油圧を調整することにより、所望の作業を行なうことができるように構成されている。
上述した作動油タンク２１（図２参照）には、油圧シリンダ１８，１９，２０や、旋回用油圧モータや、走行用油圧モータ等の油圧シリンダに供給される作動油が貯留されている。油圧ポンプは、作動油タンク２１から作動油を吸い込み、各油圧シリンダ１８，１９，２０へ作動油を供給するようになっている。そして、各油圧シリンダ１８，１９，２０へ供給された後の作動油は、再び作動油タンク２１へと還流するようになっている。こうして、作動油タンク２１の油面の上昇又は下降が生じる。
【００１２】
図２を参照にして、ボックス型の作動油タンク２１は鋼板を溶接によって組み合わせたタンク本体２２と、サクションパイプ２３と、サクションフィルタ２４と、支持ロッド２５と、蓋材２６と、リターンパイプ２７とを備えている。
サクションパイプ２３は、タンク本体２２の底部に配設され、外側の一端が図示しない油圧ポンプに連通し、タンク本体２２内側の床面近くには上述したサクションフィルタ２４が配設されている。サクションフィルタ２４は、筒状に形成されており、油圧ポンプに対して作動油が吸い込まれる際に作動油を濾過するようになっている。支持ロッド２５は、サクションフィルタ２４のメンテナンス（交換）のためのものであり、その下端部にサクションフィルタ２４の蓋材２６がボルト等の固定手段で固定されて取り付けられている。
蓋材２６は、サクションフィルタ２４のメンテナンスのために、タンク本体２２の天井壁２２ａに形成されたものであり、その裏面に支持ロッド２５の上端部が適宜の締結手段で取り付けられている。これにより、蓋材２６を取り外すと、支持ロッド２５がタンク本体２２内から引き抜かれるのと同時に、サクションフィルタ２４を取り外すことができるようになっている。
【００１３】
リターンパイプ２７は、中間部がタンク本体２２の側壁部に接続され、各油圧シリンダ１８，１９，２０へ供給された後の作動油が作動油タンク２１へ還流するためのものであって、その吐出口が油面よりも常に下位に位置するように配設されている。リターンパイプ２７の他端は、タンク本体２２の内部で、リターンフィルタ２９に接続されている。リターンフィルタ２９は、リターン側の作動油に混入した磨耗粉などの不純物を除去すべく濾過フィルタ３７を収容している。
リターンフィルタ２９は、タンク本体２２の天井壁２２ａに垂下されるようにして上蓋３０に固定されている。リターンフィルタ２９の下部には、濾過された作動油の排出管３１が配設されている。
【００１４】
タンク本体２２の側壁のリターンパイプ２７が配設されている部分には、圧力センサー３２が取付ブラケット３３によって取付けられている。圧力センサー３２はリターンフィルタ２９の作動油の入口側の圧力、すなわちリターンパイプ２７内の圧力を測定する一次側圧力センサー３２ａを設け、リターンフィルタ２９の作動油の出口側圧力、すなわちタンク本体２２内の作動油の圧力を測定する二次側圧力センサー３２ｂを設けている。これらの一次側圧力センサー２２ａと二次側圧力センサー２２ｂが測定したデータは、制御部としてのコントローラ３４に出力される。
【００１５】
タンク本体２２の側壁には、圧力センサー２２の上方位置に温度センサー３５が配設される。温度センサー３５はタンク本体２２の作動油の温度を計測することができる。温度センサー３５が計測した作動油の温度は、図３に示すコントローラ３４に出力される。
コントローラ３４の記憶部３４ａには、作動油の一次側の圧力と二次側の圧力と作動油の温度との関係から前記リターンフィルタのフィルタ３７が目詰まりする閾値が入力されている。
また、コントローラ３４には、その閾値を超えたか否かを判定する判断部３４ｂを設けるとともに、閾値を越えた場合にそれを知らせる警報手段としての警報モニタ３６が作業用車両に配設されている。
【００１６】
次に、本発明の作用について説明する。
油圧ショベル１を駆動し、作業を始めると、作動油タンク２１のタンク本体２２内は、油圧シリンダ１８，１９，２０の伸縮動作により油量が一定でなく、油面もその動作に伴い上昇又は下降するようになっている。つまり、一般的に、油圧シリンダ１８，１９，２０はロッドを有する構造であるため、ロッド側油室とヘッド側油室との容積の差により、油圧シリンダ１８，１９，２０が縮み、ヘッド側油室から作動油タンク２１へ油が戻る場合には、その戻り油量が多く、作動油タンク２１の油面が上昇し、逆に、油圧シリンダ１８，１９，２０が伸び、ロッド側油室から作動油タンク２１へ油が戻る場合には、その戻り油量が少なく油面が下降する状態になっている。
このように油圧シリンダ１８，１９，２０が伸縮することによって、作動油内に粉塵のような不純物が混入する。このような不純物が作動油タンク２１に戻される場合、リターンパイプ２７からリターンフィルタ２９に戻される。リターンフィルタ２９では、内部に配設されているフィルタ３７によって粉塵が濾過され、排出管３１からタンク本体２２の内部に流れることが阻止される。
【００１７】
図４のＡは、予め記憶部３４ａに記憶されている一次側圧力センサー３２ａと二次側圧力センサー３２ｂの差圧を縦軸にとり、タンク本体２２の作動油の温度を横軸にとったアラームの発生範囲を表す線図である。この線図は、前もって試験したデータによって、リターンフィルタ２９のフィルタ３７に詰まりが発生したときの一次側圧力センサー３２ａと二次側圧力センサー３２ｂの差圧と、タンク本体２２の作動油の温度との関係を表している。
本実施形態では、差圧が２５０ｋＰａであるとき、温度が１０℃でフィルタ３７に詰まりが生じ、差圧が１１０ｋＰａであるとき、温度が９０℃でフィルタ３７に詰まりが生じる場合の変化を表し、曲線形状になっている。この試験データは、リターンフィルタの性能や作動油タンク２１の大きさ、油圧回路などによって異なるが、同一条件のものを使用した場合はほぼ一致するので問題はない。
【００１８】
そして、油圧シリンダ１８，１９，２０の使用に応じて、リターンフィルタ２９のフィルタ３７に詰まりが徐々に生じてくる。フィルタ３７に詰まりが生じると、リターンパイプ２７側からフィルタ３７へ戻される作動油が通りにくくなり、加えて油圧シリンダ１８，１９，２０などからは作動油が戻され、リターンパイプ２７内の圧力とタンク本体２２内の圧力差が大きくなる。そこで、リターンパイプ２７側では一次圧力センサー３２ａがリターンパイプ２７内の油圧を検知し、二次圧力センサー３２ｂがタンク本体２２の液室２８内の油圧を検知する。これらのデータは、連続的にコントローラ３４に出力、数秒置きの一定時間毎に検出してもよい。さらには、差圧が一定値を超えたら連続的及び一定時間毎に検出するようにしてもよい。
【００１９】
また、作動油は粘性を有し、粘度が大きいとフィルタ３７における通りが悪くなり、粘度が小さいとフィルタ３７の通りが良くなる。一方、作動油は温度が低いと粘性が大きくなり、温度が高くなると粘度が小さくなり、温度によっても作動油のフィルタ３７の通りに対して影響を及ぼしている。そこで、本実施形態では温度センサー３５を設け、作動油の温度を検知し、データを連続的若しくは一定時間毎にコントローラ３４（図３参照）に出力している。
コントローラ３４では、作動油の温度と、一次側圧力センサー３２ａと二次側圧力センサー３２ｂの圧力差の関係から、図４のＡに示す閾値（フィルタの清掃をすべき時期）のラインＬを上方に越えているか否かを判断部３４ｂ（図３）が判断し、閾値を越えていなければ詰まりはないと判断し、閾値を越えていれば詰まりが生じていると判断する。
【００２０】
閾値を超えたと判断部３４ｂが判断した場合は、コントローラ３４から警報モニタ３６（図３）に信号が送信され、警報ランプなどを点灯させたり、警報ブザーを発するようにしてもよい。作業者は、警報ランプの点灯などで、フィルタ３７の詰まりを知ることで、油圧ショベル１の運転を停止しフィルタ３７の交換を図ることができる。
本実施形態では、作動油の差圧と温度との関係を考慮しているので、温度が５０℃以下の場合であっても、フィルタ３７の詰まりを検知することができ、作動油の温度が高くなることによって作動油の粘度が小さくなり、フィルタ３７を通り抜けやすくなった場合にも、温度を把握することによって、差圧センサー３２の圧力差からフィルタ３７の詰まりか否かの判断をコントローラ３４の判断部３４ｂが正確に判断することができる。
【００２１】
本実施形態では、作動油の温度変化による粘度の変化に着目して、作動油の各温度における作動油の粘性を含めた差圧によってフィルタ３７の詰まりを判断するようにした。そのため、タンク本体２２に作動油の温度を測定する温度センサー３５を配設した。しかしながら、温度計に代えて直接作動油の粘度を計測する粘度計３８（図３参照）を作動油タンク２１に設け、作動油の各粘度における差圧によってフィルタの詰まりを判断するようにしてもよい。この場合は、予め、粘度の変化と差圧センサーの差圧の試験データをコントローラに記憶させるとともに、リターンパイプ２７を通過する作動油を粘度計３８で測定することによって実施が可能である。
【００２２】
以上、本発明を実施形態に基づいて添付図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、更に他の変形あるいは変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、作業用車両として油圧ショベル１を例にあげたが、ＲＣ解体機、クレーン車など、本実施形態に相当する作動油タンクを備えた車両であれば、適用が可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１  油圧ショベル（作業用車両）
２１  作動油タンク
２２  タンク本体
２２ａ  天井壁
２４  サクションフィルタ
２７  リターンパイプ
２８  液室
３２  差圧センサー
３２ａ  一次側圧力センサー
３２ｂ  二次側圧力センサー
３４  コントローラ
３４ａ  記憶部
３４ｂ  判断部
３５  温度センサー
３６  警報モニタ
３７  フィルタ
３８  粘度計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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