JP2009013598A

JP2009013598A - 建設機械における旋回駆動機構の潤滑方法および装置

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Publication number: JP2009013598A
Application number: JP2007173604A
Authority: JP
Inventors: Satoru Matsumoto; 哲松本; Manabu Akagawa; 学赤川
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2007-06-30
Filing date: 2007-06-30
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2027-06-30
Also published as: JP4860562B2

Abstract

【課題】油圧モータおよび減速装置のそれぞれのケーシング内部に適正な圧油を潤滑油として供給する建設機械における旋回駆動機構の潤滑方法および装置を提供する。
【解決手段】上方側ケーシング１０４と一体的に形成されたハウジング１２０の垂直壁１２０Ａと上方側ケーシング右側の垂直壁１０４Ｂとの間には間隙が形成され、その上端面に設けられた蓋１２２の貫通孔内にはパイロットポンプＰＬＰからの圧油が供給されるようになっている。前記間隙の途中におよび上方位置の垂直壁には流量調整用の絞り１２６、１２４が設けられている。絞りを通過した圧油は下方側が開口した通路１２０Ｂを通って減速装置１３０のケーシング１３０Ａ内に潤滑油として供給される。また、油室１２０Ａからの圧油が絞り１２６を介して下方ケーシング１０４内へ油圧モータ１００用の潤滑油として供給されるようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、建設機械における上部旋回体用の油圧モータと減速装置とを結合した旋回駆動機構への潤滑油供給に関する。

斜板式ピストンモータなどの油圧モータでは回転軸は通常、２ヶ所の軸受部分を備えている。そのうち出力側から遠い方に配置され軸受部分は当該油圧モータ内部に配置される関係からその潤滑に対する種々の配慮がなされている。

例えば、潤滑油の保守及び管理上の効率を向上させ、コストダウンを図るため、油圧モータの潤滑は作動油の内部漏れによりケース内に溜められたドレンオイルにより行なわれ、歯車式減速機の潤滑はハウジング内に収容された潤滑油により行なわれるよう構成された油圧モータ減速機の潤滑装置であって、ケース内とハウジング内との間にはオイル連通路手段が設けられ、ハウジング内とオイルタンクとはドレンパイプにより接続されるよう構成したものが提案されている（特許文献１の図１参照）。

また、軸受を長寿命化させるべく強制潤滑させるようにするため、油圧モータの回転軸が弁板の貫通孔の内周部に臨む部分の外周部には、螺旋溝が形成され、回転軸を軸支する後方軸受の端面は、バルブケーシング内に設けられる油路によって、弁板の外周部付近と連通し、弁板とシリンダブロックの端面との間からは、内周側では前記螺旋溝の周囲に、外周側では油路の開口部付近にそれぞれ作動油が漏出するので回転軸がいずれか一方に回転しても、内周側に漏出する作動油または外周側に漏出する作動油が油路および後方軸受を流れ、後方軸受を強制的に潤滑する構成が提案されている(特許文献２の図１参照)。

図２は、前記後方部軸受に対する他の潤滑方式を示す(特許文献３の図１参照)。

この特許文献３の斜板式ピストンモータの内部構造を示す断面図を本願の図２として示す。同図２において、斜板式ピストンモータは後端を開口させて筒状に形成されたハウジング１０と、このハウジング１０の後端開口を閉塞するハウジングカバー１１とを備えており、ハウジング１０の内部には斜板１２、ピストン１４、シリンダブロック１６、バルブプレート１８、モータ軸２３、メカニカルブレーキ機構２９等が設けられている。

斜板１２はその前面がボルト等によりハウジング１０の内面に固定されており、この斜板１２の背面にはシュー１３が摺動可能に当接されている。ピストン１４は、ハウジング１０内に複数設けられている。また、各ピストン１４は球状頭部１５を有しており、この球状頭部１５を介してシュー１３と揺動可能に係合している。

シリンダブロック１６は円柱状に形成されており、このシリンダブロック１６内には、ピストン１４を摺動可能に保持する複数のシリンダ室１７が形成されている。バルブプレート１８は環状に形成されている。また、バルブプレート１８はシリンダブロック１６とハウジングカバー１１との間に設けられ、このバルブプレート１８には、シリンダブロック１６のシリンダ室１７に対して圧油を給排する三日月形の圧油給排ポート１９、１９が設けられている。

モータ軸２３はリテーナ部２４を有しており、このリテーナ部２４には、リターンプレート２５を介してシュー１３を斜板１２に押圧するリング状の板ばね２６が取付けられている。また、モータ軸２３は斜板１２の中心孔を貫通し、ハウジング１０の前端部に形成されたボス部２７に軸受２８を介して回転可能に支持されている。さらに、モータ軸２３はシリンダブロック１６の前端面から延出するようにシリンダブロック１６と一体に形成されている。

メカニカルブレーキ機構２９はシリンダブロック１６に固定された固定ブレーキ板３０と、この固定ブレーキ板３０に対向してシリンダブロック１６の外周に設けられた可動ブレーキ板３１と、この可動ブレーキ板３１をシリンダブロック１６の軸方向に進退駆動するブレーキピストン３２と、このブレーキピストン３２を介して可動ブレーキ板３１を固定ブレーキ板３０に押圧する複数の圧縮コイルばね３３とを備えている。また、メカニカルブレーキ機構２９はブレーキピストン室３４を有しており、このブレーキピストン室３４に圧油がブレーキ解除用油圧タイマ３５から供給され、これによりブレーキピストン３２および可動ブレーキ板３１が圧縮コイルばね３３のばね力に抗して図中右方へ後退移動すると、固定ブレーキ板３０と可動ブレーキ板３１との間に発生している摩擦ブレーキ力が解除されるようになっている。従って、メカニカルブレーキ機構２９のブレーキピストン室３４に圧油がブレーキ解除用油圧タイマ３５から供給され、これにより可動ブレーキ板３１およびブレーキピストン３２が圧縮コイルばね３３のばね力に抗して図中右方へ移動すると、モータ軸２３に対するブレーキ力が解除され、シリンダブロック１６およびモータ軸２３が回転可能な状態となる。

ハウジングカバー１１はボルト等によりハウジング１０に固定されており、このハウジングカバー１１には、バルブプレート１８の圧油給排ポート１９、１９に対して圧油を給排する圧油供給ポート２０、２０と圧油排出ポート２１、２１が設けられていると共にハウジング１０内でリークした作動油を外部へ排出するリーク油排出ポート２２が設けられている。そして、ハウジングカバー１１の前端面には、シリンダブロック１６の後端面に凹設された穴部３６に軸受３７を介して係合する円柱状のボス部３８が突設されている。

圧油供給ポート２０，２０および圧油排出ポート２１、２１はバルブプレート１８に向かって開口する大径孔部と、この大径孔部の後端に連設された小径孔部とから形成されており、各ポート２０、２１の大径孔部には、リング状のブッシュ４４が摺動可能に設けられていると共にブッシュ４４をバルブプレート１８の背面に当接させる弾性体、好ましくは皿ばね等のばね４５が設けられている。

各ブッシュ４４はその前端面をハウジングカバー１１の前端面から僅かに突出させて前記大径部に設けられており、従ってハウジングカバー１１とバルブプレート１８との間には油を通流させるための隙間が形成されている。

また、ハウジングカバー１１には前述した穴部３６とボス部３８との間隙部３９に作動油を導入する作動油導入手段としての作動油導入孔４０が設けられている。この作動油導入孔４０は作動油供給管路４１および絞り４３を介してブレーキ解除用油圧タイマ３５に連通しており、従って作動油導入孔４０にはブレーキ解除用油圧タイマ３５に供給された作動油が絞り４３および作動油供給管路４１を介して常時供給されるようになっている。

このように構成される斜板式ピストンモータでは、ブレーキ解除用油圧タイマ３５から分岐され、絞り４３により減圧された後、作動油供給管路４１に供給された作動油が作動油導入孔４０を介して間隙部３９に導入されると、間隙部３９内の油が間隙部３９に導入された作動油と共に軸受３７内を流れ、さらにハウジングカバー１１とバルブプレート１８との間を通流した後、ハウジングカバー１１のリーク油排出ポート２２から外部に排出される。

従って、軸受３７の潤滑に供される油が間隙部３９内で滞留して高速運転時に高温となることがないので、軸受３７の摺動面に形成される油膜の厚さを適正な厚さに保つことが可能となり、これにより軸受３７の摩耗を抑制することができる。また、軸受３７の潤滑に供される油が間隙部３９内で滞留せず、常にリーク油排出ポート２２より外部に排出されるため、コンタミ等の異物によって軸受３７の摺動面が損傷したりすることを抑制できる。このようにして軸受３７の耐久性を向上させることができる。さらに、メカニカルブレーキ機構２９のブレーキ力を油圧力により解除する油圧タイマ３５への供給油の一部を作動油導入孔４０より間隙部３９に供給しているため、作動油導入孔４０に作動油を供給するための油圧ポンプ等を新たに設けることなく軸受３７の摺動面に形成される油膜の厚さを適正な厚さに保つことができるよう構成するものである。

しかしながら、上記の特許文献１は減速機を備えた油圧モータであり、油圧モータ側と減速機側のケーシング内の油を循環させるものである。また、上記の特許文献２では螺旋溝を回転軸部に形成し軸の回転に伴うポンプ作用を利用してケーシング内の油を後方軸受部へ供給するものである。これら特許文献１、２では共にケーシング内の油を潤滑油として利用するものであり、潤滑油の油温が上昇するとともに、ケーシング内部におけるポンプ作用を必要とする。

また、上記の特許文献３は、ケーシング内でポンプ作用は必要としないが、前記のようにブレーキ用の圧油（通常、パイロット圧源を利用し、４ＭＰａ程度）を導入しているため、軸受部への供給圧油としては圧力が高すぎるという問題がある。また、ブレーキ装置を備えていない油圧モータでは採用できない。

特開平８−３１２５２１発明の名称「油圧モータ減速機の潤滑装置」特開平９−１８４４７２発明の名称「油圧モータの軸受強制潤滑構造」特開２００２−３９０４７発明の名称「斜板式ピストンモータ」

本発明者は、建設機械の旋回駆動機構を構成する油圧モータおよび減速装置における潤滑油の供給に関して前記特許文献１、２、３の問題点を鋭意検討した結果、パイロットポンプからの圧油を利用すると共に、パイロットポンプ圧を絞りを介して適正な圧力とし、且つ油圧モータと減速装置に対し別々に圧油を供給・排出することで前記問題点は基本的に解決できることを突き止めた。

従って、本発明の目的は、油圧モータ自体にブレーキ装置を装備するかしないかに関係せずに油圧モータおよび減速装置内部に適正な圧油を潤滑油として供給する建設機械における旋回駆動機構の潤滑方法および装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための、本発明による建設機械における旋回駆動機構の潤滑方法は、パイロットバルブを介してパイロットポンプの吐出圧油から生成されるパイロット操作圧信号により操作される切換弁を介してメインポンプからの圧油を上部旋回体駆動用の油圧モータに供給し、該油圧モータの回転出力は油圧モータの下方に配置された減速機を介して前記上部旋回体を駆動するようにした建設機械における旋回駆動機構の潤滑方法であって、前記パイロットポンプの吐出圧油を、前記油圧モータを構成するモータハウジングとモータケースとの間に形成された油室に導き、前記油室に導かれたパイロットポンプの吐出圧油を前記モータケース内へ第１流量調整手段を介して流入させ、さらに、前記油室に導かれたパイロットポンプの吐出圧油を前記モータハウジングに一体的に構成された通路を介して前記油圧モータの下部に位置する減速機ケース内へ第２流量調整手段を介して流入させると共に、前記油圧モータのモータケース内に流入した圧油と前記減速機ケース内に流入した圧油とを個別に外部へ排出させるようにしたことを特徴とする。

また、上記の目的を達成するための、本発明による建設機械における旋回駆動機構の潤滑装置は、パイロットバルブを介してパイロットポンプの吐出圧油から生成されるパイロット操作圧信号により操作される切換弁を介してメインポンプからの圧油を上部旋回体駆動用の油圧モータに供給し、該油圧モータの回転出力は油圧モータ下方に配置された減速機を介して前記上部旋回体を駆動するようにした建設機械における旋回駆動機構の潤滑装置であって、前記油圧モータを構成するモータハウジングとモータケースとの間に形成され前記パイロットポンプの吐出圧油が導かれる油室と、前記油室に導かれたパイロットポンプの吐出圧油を前記モータケース内へ流入させる第１流量調整手段と、さらに、前記油室に導かれたパイロットポンプの吐出圧油を前記モータハウジングに一体的に構成された通路を介して前記油圧モータの下部に位置する減速機のケース内へ流入させる第２流量調整手段と、前記油圧モータのモータケースに流入した圧油と前記減速機のケースに流入した圧油とを個別に外部へ排出させるべくそれぞれのケースに設けられた排出口と、を備えたことを特徴とする。

その場合、前記第１流量調整手段および第２流量調整手段は共に絞りで構成することができる。

またその場合、前記第１および／または第２流量調整手段は圧力補償流量制御弁で構成することができる。

さらにその場合、前記油圧モータは斜板式油圧モータであり、該油圧モータのピストンの最大ストロークとなる斜板位置に前記排出口を設けることができる。

本発明によれば、建設機械の油圧系の中でも最も温度の低い油圧タンクの作動油を、旋回駆動装置の潤滑用として利用し、しかも、モータ部分と減速機部分を個別に冷却することが出来るので、各々の動力伝達都分を十分冷却でき、装置の信頼性を大幅に向上させることが出来る。また、メイン油圧ポンプからの配管は油圧モータ部分のみでよく、全体を簡素化できる。更には油圧モータと減速機を潤滑冷却した作動油は個別に排出するので減速機内での歯車のかみ合いに伴う微細な異物の拡散が無く又、減速機、油圧モータを個別にメンテナンスすることが出来、装置の保守管理が容易になる。

以下、本発明の実施の形態に基づく１実施例について添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明による建設機械における旋回駆動機構の軸方向の縦断面を示す。同図１において、参照符号１００は、油圧モータである斜板式ピストンモータであって、中央には出力回転軸１０２が下方側ケース１０４に設けられ、同出力回転軸１０２は、その一旦側、すなわち下方の出力側においてオイルシール１０６を介し軸受１０８により下方側ケーシング１０４内部に支持されている。前記出力回転軸１０２の上端側は径太に形成され、その円周方向に複数のピストン１１０が配置されている。参照符号１１２は斜板である。

前記出力回転軸１０２の上端側径太の中央部には凹部１１４が形成されており、同凹部１１４に、上端側の上方側ケーシング１０４Ａの中心凸部１１６が嵌まり込んでいる。この凸部１１６の外周面と前記凹部１１４の内周面の間に出力回転軸１０２の上方側軸受であるニードルベアリング１１６Ａが取付けられている。

参照符号１２０は、上方側ケーシング１０４と一体的に形成されたハウジングであって、同ハウジング１２０の垂直壁１２０Ａと上方側ケーシング１０４右側の垂直壁１０４Ｂとの間には間隙が形成されている。参照符号１２２は、前記間隙の上端面に設けられた貫通孔を有する蓋であって、パイロットポンプＰＬＰからの圧油がラインＬ１から分岐したラインＬ２を介して前記貫通孔内へ供給されるようになっている。参照符号１２４は前記間隙の途中に設けられた流量調整用の絞りである。

また、絞り１２４よりも上方位置の垂直壁１０４Ｂにはもう一つの絞り１２６が設けられている。絞り１２４を通過した圧油は太い矢視で示されるように、下方側が開口した通路１２０Ｂを通って減速装置１３０のケーシング１３０Ａ内に潤滑油として供給されるようになっている。また、蓋１２２および絞り１２４で囲まれた間隙部分に相当する油室１２０Ａからの圧油が絞り１２６を介して下方ケーシング１０４内へ油圧モータ１００用の潤滑油として供給されるようになっている。参照符号１２８は、油圧モータ１００の下方ケーシング１０４内の潤滑油を排出する排出口であって、図示のように、ピストン１１０が最大ストロークとなる傾斜状態の斜板１１２近傍に設けられている。

ハウジング１２０の下端面にはリング状の内歯車１３４を介して減速装置１３０のケーシング１３０Ａがボルト１３６およびピン１３８により締結されている。

参照符号１３２は、減速装置１３０側の回転軸であって、油圧モータ１００側の出力回転軸１０２と同軸上に配置されており、その下端部には図示しない上部旋回体に回転力を伝える歯車１３２Ａが取り付けられている。回転軸１３２の中間部は、ケーシング１３０Ａに取り付けられた大小一対のテーパコロ軸受１５０、１５２により支持されている。なお参照符号１５４はシール部材である。油圧モータ１００側の出力回転軸１０２の回転は減速機構を介して回転軸１３２へ伝達される。この減速機構は、出力回転軸１０２に取り付けられた歯車１４０Ａおよび前記内歯車１３４とかみ合う遊星歯車１４０と、回転軸１３２上端部に形成された歯車１５６とかみ合うもう一つの遊星歯車１４２との２段遊星機構により大きな減速比を得られるようになっている。

参照符号１４４は、減速装置１３０側の潤滑油の排出口である。参照符号１４６はフィルタであって、前記遊星歯車機構での各歯車のかみ合いにより発生する微細な異物を吸着する。

上述した構成になる旋回体駆動機構では、パイロットポンプＰＬＰから供給される圧油は、油室１２０Ａからそれぞれ絞り１２４、１２６を介して減速装置側および油圧モータ１００側のケーシング内に供給され、その排出口１４４、１２８から別々に排出されるようになっているので、潤滑油として混合することがない。

また、潤滑油は油圧タンクから吸い上げられ供給されるので、その温度は比較的低く、したがって、油圧モータ内部や減速機構内部の油温上昇を抑制する効果がある。

以上、本発明の好適な実施形態の１実施例について説明したが、本発明は図１で例示したものに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、絞り１２４、１２６に代えて圧力補償流量制御弁を用いることができる。

本発明による建設機械における旋回駆動機構の軸方向の縦断面である。斜板式ピストンモータにおける後方部軸受に対する従来の潤滑方式を示す図である。

符号の説明

１００油圧モータ（斜板式ピストンモータ）
１０２出力回転軸
１０４下方側ケーシング
１０４Ａ上方側ケーシング
１０６、１５４シール部材
１１２斜板
１２０ハウジング
１２０Ａ油室
１２０Ｂ通路
１２２蓋
１２４、１２６絞り
１２８、１４４排出口
１３０減速装置
１３０Ａケーシング
１３２回転軸
１４０、１４２遊星歯車

Claims

パイロットバルブを介してパイロットポンプの吐出圧油から生成されるパイロット操作圧信号により操作される切換弁を介してメインポンプからの圧油を上部旋回体駆動用の油圧モータに供給し、該油圧モータの回転出力は油圧モータの下方に配置された減速機を介して前記上部旋回体を駆動するようにした建設機械における旋回駆動機構の潤滑方法であって、
前記パイロットポンプの吐出圧油を、前記油圧モータを構成するモータハウジングとモータケースとの間に形成された油室に導き、
前記油室に導かれたパイロットポンプの吐出圧油を前記モータケース内へ第１流量調整手段を介して流入させ、
さらに、前記油室に導かれたパイロットポンプの吐出圧油を前記モータハウジングに一体的に構成された通路を介して前記油圧モータの下部に位置する減速機ケース内へ第２流量調整手段を介して流入させると共に、
前記油圧モータのモータケース内に流入した圧油と前記減速機ケース内に流入した圧油とを個別に外部へ排出させるようにしたことを特徴とする建設機械における旋回駆動機構の潤滑方法。
パイロットバルブを介してパイロットポンプの吐出圧油から生成されるパイロット操作圧信号により操作される切換弁を介してメインポンプからの圧油を上部旋回体駆動用の油圧モータに供給し、該油圧モータの回転出力は油圧モータ下方に配置された減速機を介して前記上部旋回体を駆動するようにした建設機械における旋回駆動機構の潤滑装置であって、
前記油圧モータを構成するモータハウジングとモータケースとの間に形成され前記パイロットポンプの吐出圧油が導かれる油室と、
前記油室に導かれたパイロットポンプの吐出圧油を前記モータケース内へ流入させる第１流量調整手段と、
さらに、前記油室に導かれたパイロットポンプの吐出圧油を前記モータハウジングに一体的に構成された通路を介して前記油圧モータの下部に位置する減速機のケース内へ流入させる第２流量調整手段と、
前記油圧モータのモータケースに流入した圧油と前記減速機のケースに流入した圧油とを個別に外部へ排出させるべくそれぞれのケースに設けられた排出口と、
を備えたことを特徴とする建設機械における旋回駆動機構の潤滑装置。
前記第１流量調整手段および第２流量調整手段は共に絞りである請求項２記載の建設機械における旋回駆動機構の潤滑装置。
前記第１および／または第２流量調整手段は圧力補償流量制御弁である請求項２記載の建設機械における旋回駆動機構の潤滑装置。
前記油圧モータは斜板式油圧モータであり、該油圧モータのピストンの最大ストロークとなる斜板位置に前記排出口を設けた請求項２乃至４のいずれか１項に記載された建設機械における旋回駆動機構の潤滑装置。