JPH07331698A - 建設機械の作動油タンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型でコンパクトな構成によって、油圧ポン
プが作動停止して、作動油タンクがほぼ大気圧状態にな
った時にのみ作動油タンクの液面を高くして、油圧ポン
プ内に空気が入り込むのを防止する。 【構成】 作動油タンク１０のタンク本体１１に、補助
タンク２０を接続し、この補助タンク２０には油室２０
ａと、空気室２０ｂとに区画形成するピストン２１と、
このピストン２１に作用する圧縮ばね２２とが設けられ
ており、また補助タンク２０の上面には大気開放口２３
が形成されて、空気室２０ｂは大気に開放されている。
補助タンク２０の底面に油路２４が接続されており、こ
の油路２４の他端は、タンク本体１１の最低の液面より
下方に接続されている。これによって、油圧ポンプ１２
が停止して、作動油タンク１０のタンク本体１１内がほ
ぼ大気圧状態となった時に、補助タンク２０側から作動
油がタンク本体１１内に流入し、またタンク本体１１内
の圧力が上昇すると、タンク本体１１から補助タンク２
０に作動油が流出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベル等の建設
機械に設けられる作動油タンクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】建設機械は、図５に示したように、油圧
ポンプ１を備え、この油圧ポンプ１には、作動油供給配
管１ａと吐出配管１ｂとが接続されており、作動油供給
配管１ａを介して供給された作動油を加圧し、この圧油
を吐出配管１ｂから方向切換弁２を介して油圧シリンダ
や油圧モータ等からなる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を駆動するようになって
いる。油圧ポンプ１に作動油を供給し、また油圧アクチ
ュエータ３からの戻り油を還流させるために、作動油タ
ンク４が設置されている。この作動油タンク４は、所定
の容量を有するタンク本体４ａに、油圧ポンプ１への作
動油供給配管１ａの他端と、油圧アクチュエータ３から
の戻り油を流入させる戻り配管４ｂとを接続したもので
ある。

【０００３】油圧アクチュエータ３の一種である油圧シ
リンダは、ピストンによりボトム室とロッド室とに区画
形成されるが、ピストンにはピストンロッドが連結さ
れ、このピストンロッドはロッド室を貫通している。従
って、ピストンロッドの伸長時と、縮小時とでは、シリ
ンダ内に収容される作動油の量が変化することから、作
動油タンク内の作動油の量も、油圧アクチュエータ３の
作動に応じて変化することになる。図５においては、簡
略化のために油圧アクチュエータとして、単一の油圧シ
リンダを示したが、油圧ショベルにあっては、フロント
作業機構を駆動するために、それぞれ１乃至複数本から
なるブームシリンダ，アームシリンダ，バケットシリン
ダ等が装着されており、これらの油圧シリンダに作動油
を供給し、かつ戻り油を還流させるのは、作動油タンク
４である。従って、これら全ての油圧シリンダにおける
ピストンロッドを伸長させた時と、縮小させた時とで
は、作動油タンク４内の作動油量にかなりの差が生じ
る。また、油圧ショベルの場合には、このフロント作業
機構の他に、ブレードやアウトリガー等が装着されてい
るものもあり、これらも油圧シリンダで駆動され、同じ
作動油タンク４からの作動油を供給することによりこれ
らの油圧シリンダが駆動される。油圧アクチュエータと
しては、油圧シリンダの他にも油圧モータがあるが、こ
の油圧モータは作動中には作動油の容積変化は生じな
い。

【０００４】以上のように、油圧アクチュエータ３が作
動すると、作動油タンク４内の液面高さ位置が変化する
ことから、作動油タンク４内に入れられている作動油量
としては、液面の最高位置は図５に仮想線で示したレベ
ルＬ_max となり、最低位置は実線で示したレベルＬ_min
となるように設定する。そして、作動油タンク４の液面
変化によって作動油タンク４内の圧力が変動するのを抑
制するために、この作動油タンク４にはリリーフ弁５が
付設されており、このリリーフ弁５によって、液面が上
昇した時には、内部の空気圧を開放し、液面が低下した
時には、外部から空気を取り込むようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】而して、建設機械とし
て、例えば油圧ショベルにおいては、一般に、油圧ポン
プ１及び作動油タンク４は、図６に示したように、上部
旋回体６に設置されている機械室７に設置されており、
この機械室７はこれら油圧ポンプ１，作動油タンク４の
他にも種々の機器や部材等が配設されている。そして、
油圧ポンプ１と作動油タンク４との配置関係は、機械室
７の構造及びそれに搭載されている種々の機器等により
定まるものであり、通常はほぼ同じ高さ位置に配置され
ている。

【０００６】ところで、油圧ポンプ１の作動中は、作動
油タンク４から作動油を吸い込むことから、油圧回路全
体に作動油が循環するが、方向切換弁２を中立位置に保
持した状態で油圧ポンプ１が停止すると、作動油タンク
４内の圧力はほぼ大気圧の状態となり、また油圧ポンプ
１及び方向切換弁２のセンターバイパス流路も大気圧状
態になる。一方、作動油タンク４の液面は油圧アクチュ
エータ３の状態によっては変化する。従って、油圧アク
チュエータ３を構成する全ての油圧シリンダが伸長状態
となっていると、作動油タンク４の液面は最下降位置と
なり、戻り配管４ｂよりかなり低い位置となり、油圧ポ
ンプ１もこの作動油タンク４の液面の上方に位置するこ
とになる。この結果、油圧ポンプ１から方向切換弁２の
センターバイパス流路を経由して作動油タンク４に至る
経路の作動油が作動油タンク４内に戻されてしまい、こ
のために油圧ポンプ１内に空気が入り込むおそれがあ
る。この状態で、油圧ポンプ１を再起動させると、油圧
ポンプ１内や、この油圧ポンプ１から油圧アクチュエー
タ３への経路にキャビテーションが発生するおそれがあ
り、油圧回路構成機器に損傷を来す等といった不都合が
生じる。

【０００７】勿論、油圧ポンプ１及び方向切換弁２、特
に油圧ポンプ１が作動油タンク４の最低液面より下方に
配置されておれば、前述したような空気の混入のおそれ
はない。しかしながら、油圧ポンプ１と作動油タンク４
との位置関係は他の部材に制約されることから、必ずし
も油圧ポンプ１を作動油タンク４の液面より低い位置に
配設できない。また、油圧ポンプ１と作動油タンク４と
の位置関係はそのままにして、作動油タンク４の液面を
高くすることも考えられるが、このためには作動油タン
ク４の深さを深くするか、または液面自体を高くする必
要があり、前者にあっては作動油タンク４が大型化し、
後者のように構成すると、作動油タンク４の空気層が少
なくなって、作動時に作動油タンク４内の圧力変動が激
しくなる等といった問題点が生じることになる。

【０００８】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、小型でコンパクトな
構成によって、油圧ポンプの作動停止時に、油圧ポンプ
内に空気が入り込むのを確実に防止できるようにするこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、タンク本体に、容積が可変な油室を
備え、かつこの油室の容積が小さくなるように加圧する
加圧手段を作用させた補助タンクを付設して、この補助
タンクの油室とタンク本体内とを油路で接続する構成と
したことをその特徴とするものである。

【００１０】

【作用】油圧ポンプが停止している状態では、作動油タ
ンクのタンク本体内は実質的に大気圧状態となる。一
方、補助タンクの油室には加圧手段が作用していること
から、この補助タンク内の作動油がタンク本体内に流入
して、タンク本体内の液面が上昇する。この結果、油圧
ポンプはタンク本体内の液面より低い位置となり、この
油圧ポンプ内に空気が混入するおそれはない。一方、油
圧ポンプが作動すると、タンク本体内の作動油の液面が
上下する。液面が上昇して、タンク本体内の圧力が高く
なる。しかしながら、この圧力が加圧手段による加圧力
を上回ると、このタンク本体内の作動油は補助タンク内
に流入することになるから、タンク本体内の空気圧が異
常に上昇するおそれはなく、勿論作動油の液面がタンク
本体の上面壁に達するおそれもない。

【００１１】以上のように、補助タンクを設けることに
よって、タンク本体の容量を大きくする必要がないの
で、他の部材や機器と干渉することなく、タンク本体の
設置スペースを確保することができる。しかも、補助タ
ンクはタンク本体に比較してかなり小型のもので良く、
かつこの補助タンクとタンク本体とを配管で接続するこ
とによって、補助タンクを任意の位置に設けることがで
きる。機械室には、様々な部材や機器が配置されている
が、機器と機器との間等のようにある程度のデッドスペ
ースとなっている部位があり、このようなデッドスペー
スを利用することによって、機械室内の配置レイアウト
を変更することなく、補助タンクの設置が可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て説明する。まず図１に本発明にかかる建設機械の作動
油タンクと、油圧回路の概略構成を示す。図中におい
て、作動油タンク１０は、タンク本体１１と、このタン
ク本体１１には、作動油供給配管１１ａと、戻り配管１
１ｂとを接続することにより構成される。作動油供給配
管１１ａは、タンク本体１１の底面に開口しており、戻
り配管１１ｂはタンク本体１１の比較的上部位置に開口
している。

【００１３】作動油供給配管１１ａは油圧ポンプ１２の
吸入口１２ａに接続されており、またこの油圧ポンプ１
２の吐出口１２ｂからの配管１３は方向切換弁１４に接
続されており、またこの方向切換弁１４には戻り配管１
１ｂも接続されている。方向切換弁１４からの配管１５
ａ，１５ｂには、油圧アクチュエータとしての油圧シリ
ンダ１６のボトム室１６ａとロッド室１６ｂとに接続さ
れている。

【００１４】今、油圧ポンプ１２を作動させると、作動
油が油圧回路内を循環することになり、この状態で、方
向切換弁１４によって、油圧シリンダ１６のボトム室１
６ａが油圧ポンプ１２と接続され、ロッド室１６ｂが戻
り配管１１ｂと接続される状態に切り換えたとする。こ
れによって、作動油タンク１０のタンク本体１１から作
動油が油圧ポンプ１２に吸引されて、この油圧ポンプ１
２で加圧され、その圧油は配管１３，方向切換弁１４及
び配管１５ａを順次介して油圧シリンダ１６のボトム室
１６ａに供給され、これと共にロッド室１６ｂ内の作動
油は配管１５ｂから方向切換弁１４を介して戻り配管１
１ｂに流れて、タンク本体１１内に還流する。これによ
って、油圧シリンダ１６が作動して、そのピストンロッ
ド１７が伸長する。また、方向切換弁１４をこれとは逆
の方向に切り換えると、油圧シリンダ１６のピストンロ
ッド１７は縮小する方向に作動する。さらに、方向切換
弁１４には中立位置があり、この中立位置においては、
油圧ポンプ１２に吸い込まれた作動油は配管１３から、
方向切換弁１４に設けたセンターバイパス流路を経て戻
り配管１１ｂを介してタンク本体１１に還流されること
になり、この時には何等の仕事も行わない。なお、図中
において、１７は作動油タンク１０に設けたリリーフ弁
である。

【００１５】作動油タンク１０のタンク本体１１には、
補助タンク２０が接続されている。この補助タンク２０
は、加圧手段として、ピストン２１と、このピストン２
１に作用する圧縮ばね２２とを有し、補助タンク２０
は、ピストン２１によって油室２０ａと、空気室２０ｂ
とに区画形成されている。補助タンク２０の上面には大
気開放口２３が形成されており、この大気開放口２３を
介して空気室２０ｂは大気に開放されている。また、補
助タンク２０の底面には油路２４が接続されており、こ
の油路２４は、タンク本体１１に接続されており、この
油路２４の接続位置はタンク本体１１が最低の液面より
下方となっている。ここで、最低の液面とは、油圧アク
チュエータに最大限の作動油が取り込まれている状態、
即ち油圧アクチュエータを構成する全ての油圧シリンダ
が最伸長した状態となった時のタンク本体１１の液面よ
り下方の位置である。

【００１６】本実施例は以上のように構成されるもので
あって、次にその作用について説明する。

【００１７】まず、一般に油圧ショベル等の建設機械に
あっては、作動油タンク１０，油圧ポンプ１２及び方向
切換弁１４の各々の高さ位置は、ほぼ図１の位置関係に
配置されている場合が多い。図１においては、簡略化の
ために油圧アクチュエータとして、単一の油圧シリンダ
１６を示したが、油圧ショベルにあっては、それぞれ１
乃至複数本からなるブームシリンダ，アームシリンダ，
バケットシリンダ等が装着されており、フロント作業機
構の他にも、油圧シリンダにより駆動される部材が設け
られている場合もある。作動油タンク１０は、これら全
ての油圧シリンダに作動油を供給するようになってい
る。

【００１８】而して、油圧ポンプ１２が停止している時
には、作動油タンク１０のタンク本体１１内は実質的に
大気圧状態となっている。補助タンク２０の油室２０ａ
はピストン２１に作用する圧縮ばね２２により加圧され
ているから、この補助タンク２０内の作動油は油路２４
を介してタンク本体１１内に導入されることになる。こ
の結果、図１に示されているように、タンク本体１１内
の液面が上昇し、油圧ポンプ１２はタンク本体１１の液
面下に位置することから、この油圧ポンプ１２に空気が
入り込むおそれがない。

【００１９】一方、油圧ポンプ１２が作動して、油圧シ
リンダ１６等に圧油が供給されると、この油圧シリンダ
１６の状態によっては、油圧ポンプ１２に供給される作
動油の量より油圧シリンダ１６からタンク本体１１に還
流する作動油の量の方が多くなる結果、タンク本体１１
内の液面が上昇しようとする。タンク本体１１内の空気
層の容積は、前述したように、かなり小さいために、こ
の空気層の圧力が比較的早期に高くなってしまう。しか
しながら、図２に示したように、この圧力は油路２４を
介して補助タンク２０内に及び、この補助タンク２０に
おける油室２０ａ内の圧力がこれに連動して上昇し、ピ
ストン２１は圧縮ばね２２に抗して押し上げられること
になるから、タンク本体１１内の液面がさらに上昇する
ことはなく、また内部圧力が異常に高くなるようなこと
はない。

【００２０】以上のように、補助タンク２０は、油圧ポ
ンプ１２の停止時には、タンク本体１１内に作動油を供
給して、タンク本体１１内の液面を上昇させ、また油圧
アクチュエータが作動し、戻り油が多くなると、タンク
本体１１から作動油が流入して、このタンク本体１１内
が異常な圧力状態となるのを防止するが、この機能は、
ピストン２１への圧縮ばね２２の作用に基づくものであ
る。従って、この圧縮ばね２２によるピストン２１の加
圧力を、大気圧とリリーフ弁１７による設定圧の中間の
値に設定しておくことによって、タンク本体１１内が大
気圧状態になると、補助タンク２０内の作動油のほぼ全
量がタンク本体１１内に流れ、また油圧アクチュエータ
が作動して、タンク本体１１内の圧力が高まると、補助
タンク２０が速やかにほぼ満杯状態になる。このように
加圧力を調整することによって、小型で容量の小さい補
助タンク２０であっても、十分にその機能を発揮させる
ことができる。

【００２１】次に、図３に本発明の第２の実施例を示
す。この実施例においては、補助タンク３０に装着され
るピストン３１は水平方向に弾装した圧縮ばね３２によ
って、水平方向に往復移動するようになっている。そし
て、この補助タンク３０の油室３０ａの端面部には、作
動油タンク１０におけるタンク本体１１に接続される油
路３３が形成されている。

【００２２】即ち、補助タンクは、第１の実施例に示し
たように、立て置きにしても、また第２の実施例に示し
たように、横置きにしても良く、従って建設機械におけ
る機械室にあるデッドスペースの形状に応じて、補助タ
ンクの配置や方向等を任意に設定できるようになり、そ
の配置レイアウトの自由度が増すことになる。

【００２３】さらに、図４は本発明の第３の実施例を示
すものであって、この実施例では、補助タンク４０とし
て蛇腹式の可撓容袋で形成されており、この補助タンク
４０には、一端がタンク本体１１に接続されている油路
４１が接続されている。そして、補助タンク４０の上に
は重錘４２が当接しており、この重錘４２の重量によ
り、この補助タンク４０内の作動油を加圧している。ま
た、補助タンク４０は、その周囲が保護筒４３に囲繞さ
れており、この保護筒４３は、可撓容袋からなる補助タ
ンク４０が損傷しないように保護すると共に、重錘４２
を上下方向にガイドする重錘ガイド部材としても機能す
る。

【００２４】このように構成しても、タンク本体１１内
の圧力変動に応じて、補助タンク４０から作動油が給排
されることになり、第１の実施例と同様に、タンク本体
１１内が大気圧状態になると、補助タンク４０から作動
油がタンク本体１１内に流入して、タンク本体１１内の
液面位置が高くなり、補助タンク４０が縮小する。ま
た、油圧ポンプが作動して、油圧アクチュエータが駆動
され、タンク本体１１における圧力が上昇すると、タン
ク本体１１側から作動油が補助タンク４０に流れ込ん
で、補助タンク４０が拡張する。そして、補助タンク４
０に対する加圧力は、重錘４２の重量に基づくものであ
るから、補助タンク４０内における作動油量が変化し
て、その体積が変化しても、この補助タンク４０には、
常にほぼ一定の加圧力を作用させることができ、加圧力
を正確に調整できるようになる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、タンク
本体に補助タンクを付設して、この補助タンクに加圧手
段を作用させて、タンク本体内の圧力の変動に応じて補
助タンクからタンク本体に作動油を給排する構成とした
ので、小型でコンパクトな構成によって、油圧ポンプの
作動停止時に、油圧ポンプ内に空気が入り込むのを確実
に防止できるようにな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の実施例を示す建設機械の油圧回
路の概略構成図である。

【図２】図１とは異なる作動状態を示す油圧回路の概略
構成図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す建設機械の油圧回
路の概略構成図である。

【図４】本発明の第３の実施例を示す建設機械の油圧回
路の概略構成図である。

【図５】従来技術における建設機械の油圧回路の概略構
成図である。

【図６】建設機械としての油圧ショベルの機械室の構成
を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 作動油タンク １１ タンク本体 １２ 油圧ポンプ １４ 方向切換弁 １６ 油圧シリンダ ２０，３０，４０ 補助タンク ２１，３１ ピストン ２２，３２ 圧縮ばね ２４，３３，４１ 油路 ４２ 重錘

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧ポンプに作動油を供給し、この油圧
   ポンプによって作動油を加圧して、油圧アクチュエータ
   に圧油を供給することにより駆動し、このアクチュエー
   タからの戻り油を還流させるタンク本体を備えた作動油
   タンクにおいて、タンク本体に、容積が可変な油室を備
   え、かつこの油室の容積が小さくなるように加圧する加
   圧手段を作用させた補助タンクを付設して、この補助タ
   ンクの油室とタンク本体内とを油路で接続する構成とし
   たことを特徴とする建設機械の作動油タンク。
2. 【請求項２】 前記作動油タンクが大気圧状態にある時
   には、前記補助タンクの作動油量が実質的に０になり、
   作動油タンクの圧力が最大値になった時には、補助タン
   ク内が作動油でほぼ満杯の状態になるように、前記補助
   タンクに対する加圧手段の加圧力を設定する構成とした
   ことを特徴とする請求項１記載の建設機械の作動油タン
   ク。