JP2010077622A - オイルレベル検知機能を備えた建設機械における油圧モータ旋回ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】建設機械の操縦者がレベルゲージを直接取り扱う必要がなく、所定のオイルレベルから逸脱した場合は直ちに操縦者に警告を発するようにしたオイルレベルの自動検知機能を備えた油圧モータ旋回ユニットを提供する。
【解決手段】２個のフロートを有するオイルレベルセンサＳからの論理値信号Ｔ１、Ｔ２が判別部１０２に与えられる。判定部の判定結果、Ａ，Ｂ、Ｃのいずれかであることが判定されると、ＣＰＵ１１２は当該Ａ，Ｂ、Ｃの１つに対応するメモリ部に記録されている内容を表示部１０６および、または音声出力部１０８へ転送する。したがって、操縦者は操縦室において、オイルレベルが正常な範囲にあるか否か、正常な範囲を超えている場合はオイルレベルが高くなっているのか、低くなっているのかを音声および、または表示により直ちに確認することが可能である。
【選択図】図４

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械の油圧モータ旋回ユニットに係り、特に油圧モータの出力軸が減速機の入力軸と結合されている減速機付油圧モータの減速機内のオイルレベル管理に関する。

油圧ショベル等の建設機械において、油圧モータ旋回ユニットを構成している減速機付油圧モータの減速機内のオイルレベル管理は、通常、自動車エンジンにおけるエンジンオイル液面管理と同様な方式、すなわち、減速機内のオイルレベルをスティック式のレベルゲージを用いて建設機械操縦者が定期的に目視により点検する方式である。

図５は、従来のスティック式レベルゲージが油圧モータ旋回ユニットの減速機内に差し込まれている様子を示す。同図５において、参照符号１０は、ケーシング１０ａ内に設けられた油圧モータであって、その上部に設けられている圧油給排部１０ｂからの圧油が円周上に配置された複数のピストン１２に供給され斜板１４の角度に応じた回転数で駆動軸１０ｃを回転駆動するタイプの公知の可変ピストンモータである。駆動軸１０ｃの下方部は円筒コロ軸受１６により支持され、その下部にはシール部材１８が設けられている。

参照符号２２はケーシング２２ａ内に設けられた減速機であって、駆動軸１０ｃの下端部外周に形成された平歯車部分１０ｄを介して、図６に示されるように、減速機２２の２段式遊星歯車機構ＰＬＧ１、ＰＬＧ２へ回転駆動力が伝達される。ケーシング１０ａ下部にはテーパーネジ穴２０ｄ、２０ｅが設けられており、その左方側のネジ穴２０ｄにレベルゲージ２０が図示のように取付けられ、右側のネジ穴は栓で封止されている。なお、これらのネジ穴２０ｄ、２０ｅは減速機２２内に予め潤滑オイルを供給する一対のポートであり、また、参照符号ＯＬはケーシング１０ａ内のオイル液面を示す。前記レベルゲージ２０は、下端部がネジ穴２０ｄにねじ込まれて固定された外筒２０ａと、同外筒２０ａを貫通するスティック２０ｃおよび同スティック２０ｃに固定されたゴムパッキン２０ｂからなり、スティック２０ｃ下端部の七子目部分２０ｆが丁度、所定オイル液面ＯＬに浸る位置に予め設定される。

図６において、駆動軸１０ｃの下端部外周に形成された平歯車部分１０ｄを介して、第１遊星歯車機構ＰＬＧ１が設けられ、中間歯車３０を介して第２遊星歯車機構ＰＬＧ２が設けられており、減速駆動軸４０を回転駆動するようになっている。参照符号３２は、ケーシング１０ａと３４との間でボルト３６により固定された内歯車であって、第１遊星歯車および第２遊星歯車の遊星運動を案内するようになっている。減速駆動軸４０は一対の円筒コロ軸受４２、４６により支持されその間にシール部材４４が設けられ、その下端部には建設機械の旋回台（図示せず）を回転駆動する歯車４０ａが設けられている。

しかしながら、上述した建設機械における油圧モータ旋回ユニットにおいては、減速機構内のオイルレベルの管理は、

１）定期点検時にレベルゲージのスティックを抜き出しその先端部七子目に付着しているオイルの付着状況を確認するというものであり、建設機械の停止時におこなわれていた。

２）また、定期点検は通常、数千時間ごとに行われるため、建設機械の稼動中を含め常時オイルレベルの点検を行うものではなかった。

３）また、定期点検到達前であっても必要に応じてレベルゲージの点検確認は可能であるが、レベルゲージの取付け位置すなわち減速機の配置が操縦室の下方にあり、操縦者がスティックを正確に把持、抜き出し、差し込み操作をするためには、走行用の一対のキャタピラまたは走行車輪の間に入ってさらに下方へ手を伸ばさねばならず、乗用車の場合のようにボンネットを開けるだけで手軽にレベルゲージを取扱うことができる場合と比較すると、その操作性において難点があった。

４）さらに、建設機械は一般の機械装置に比べ、屋外で、温度、振動などの点で過酷な操縦がなされるため、図６に示されるシール部材が劣化したり、ケーシングのシール性能が徐々に劣化したり、減速機内の油温が上昇して、オイルがレベルゲージから噴出したり漏れ出す等により、特に定期点検の行われる前に減速機内のオイルレベルが低下した場合には、建設機械の旋回機構そのものが損傷し大きなダメージを与えることが考えられる。

５）また、それとは逆に、図５に示されるシール部材が劣化した場合、油圧モータ側からの作動オイルが減速機内に流入して減速機内のオイルレベルが正常なレベル範囲を超えて上昇したり、それにより減速機内のオイルの一部が油圧モータ側に入り込み歯車のかみ合いにより生じた磨耗粉が油圧モータの斜板近傍にあるピストンシューに入り込むといった好ましくない現象も起こりうる。

６）また、定期点検時のオイルレベル確認作業では一般に、建設機械の水平状態での点検が指示されるが、建設機械が傾斜した地面に置かれているときには、目視点検する操縦者は時として、所定レベルよりも低下した状態にあっても正常レベルと判断したり、これとは逆に、所定レベルであっても、レベルが低下したと判断することがあり得る。

本発明は、上述した点に鑑み、鋭意検討した結果、ショベルなどの建設機械における減速機付油圧モータの減速機内のオイルレベルを自動検出するセンサを用いることにより上記１）〜６）の問題点をすべて解決できることを見出した。

従って、本発明の目的は、建設機械の操縦者がレベルゲージを直接取り扱う必要がなく、また、建設機械の起動、運転時は常時オイルレベルの検出を行い、所定のオイルレベルから逸脱した場合は直ちに操縦者に警告を発するようにしたオイルレベル検知機能を備えた建設機械における油圧モータ旋回ユニットを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明による建設機械における油圧モータ旋回ユニットは、油圧モータに結合された減速機構のオイルレベルを検知する建設機械における油圧モータ旋回ユニットであって、前記減速機構内に設けられ、前記オイルレベルが所定液面レベル範囲にあるとき生成される第１信号、前記オイルレベルが所定液面レベル範囲外にあるとき生成される第２信号をそれぞれ発生するオイルレベルセンサと、前記第２信号に応答して前記建設機械の操縦室内にて操縦者に警告を与える警告手段と、を備えたことを特徴とする。

その場合、前記オイルレベルセンサは、マグネット内蔵式フロートを備えて構成することができる。

また、その場合、前記オイルレベルセンサは、マグネット内蔵式の第１および第２フロートを有し、当該第１フロートの動作レベルと第２フロートの動作レベルとの間のレベル範囲を前記所定液面レベルとして設定するよう構成することができる。

さらに、その場合、前記オイルレベルセンサは、リードスイッチを備えたフロート式センサで構成することが好ましい。

また、その場合、前記警告手段は、前記第２信号の発生に伴い音声による警告、画面上での表示警告または、これら音声および表示双方による警告のうちのいずれかを採用することができる。

その場合、前記警告手段には、前記第２信号に対応したオイルレベルの状態が予め記憶手段に記憶されており、前記第２信号が発生したとき当該記憶内容を音声または表示装置により操縦者へ警告するよう構成することができる。

本発明によれば、減速機内のオイルレベルの検出・判定は、減速機構内に設けられたセンサからの第１および第２信号によって行われ、第２信号が発生したとき操縦室内において、操縦者に音声等により警告を与えるようになっているので、操縦者は従来のように面倒なオイルレベル確認の作業から開放される。

以下、本発明の実施の形態に基づく実施例について添付図面の図１乃至図４を参照して詳細に説明する。なお、図１の参照符号１０、１０ａ、１０ｂ、１８、２０ｄ、２０ｅ、２２ならびにＯＬは、図５と同一の要素を示すものであり、したがって、これら要素の説明は重複するため省略する。

（第１実施例）
図１は、建設機械における油圧モータ旋回ユニットであって、油圧モータ１０とその下部に配置された減速機２２からなる。参照符号Ｓは、油圧モータ１０のケーシング１０ａの下方部に取付けられたレベルセンサであって、その下方部の検知部分Ｓ１がオイルレベルＬＶより低いオイル中に浸されている。

図２は、レベルセンサＳの要部構成を示しており、（ａ）はセンサ本体の外形図、（ｂ）はその結線図、（ｃ）はリードスイッチの内部構造の概略断面図である。

図２（ａ）において、参照符号５０は電気的コネクタ部、同５２は頭部、同５４はケーシング１０ａ（図１）のネジ穴２０ｄに螺着されるネジ部、同５６はフロート５８をガイドするガイド部、同５６ａはフランジ部でフロート５８の上限位置を規制する。参照符号６０は底板である。

フロート５８は、例えばニトリルブチレンラバー（ＮＢＲ）で構成され、その上部に環状の磁石が埋め込まれている。ガイド５６の内部には、図２（ｃ）に示すリードスイッチＳＷ１が設けられており、フロート５８の位置に応じてスイッチＳＷ１がＯＮ、ＯＦＦされるようになっている。リードスイッチＳＷ１は市販されており、例えばガラスチューブ６２内に封じこめられた不活性ガス６４の雰囲気中でリード線Ｒ１、Ｒ２のオーバーラップした端部片が対向して設けられている。磁石ＭＧがスイッチＳＷ１の近傍に接近するとリード線Ｒ１、Ｒ２の端部片が接触し、また、離れるとリード端部片のスナップアクションにより非接触状態となるものである。

図２（ａ）では、減速機内のオイルレベルが破線ＬＶで示され、この状態でスイッチＳＷ１はＯＦＦからＯＮになることを示す。オイルレベルＬＶが上昇し、フロート５８の上面とフランジ５６ａの下面との間隔ｄ以上になってもフロート５８上面はフランジ５６ａ下面で規制されておりＯＮの状態は保持される。

参照符号ｈは、オイルレベルＬＶに対するスイッチＳＷ１のＯＮ、ＯＦＦのヒステリシスを示す。図２において、レベルセンサＳのフロート５８の上面とフランジ５６ａとの間隔がｄ未満となるように正常レベルの所定位置を設定した場合、スイッチＳＷ１の状態はＯＮとなっている。この状態でオイルレベルＬＶが漏れなどにより低下して少なくともｈ以上低下するとスイッチＳＷ１はＯＮからＯＦＦとなりこの状態の変化を電気信号として操縦者への警告に利用することができる。

これとは逆に、フロート５８の上面が図示の状態よりｈ以上低い位置を所定位置として設定した場合、スイッチＳＷ１の状態はＯＦＦとなっている。この状態でオイルレベルＬＶが油圧モータ側からの漏れなどにより上昇して少なくともｈ以上増加するとスイッチＳＷ１はＯＦＦからＯＮとなりこの状態の変化を電気信号として操縦者への警告に利用することができる。これらの場合、本発明における第１信号は前者ではＯＮ信号であり、後者ではＯＦＦ信号がそれぞれ対応し、また本発明における第２信号は前者ではＯＦＦ信号であり、後者ではＯＮ信号がそれぞれ対応している。

（第２実施例）
図３は、フロートが２個設けられているレベルセンサの例であって、（ａ）は当該センサ本体の主要構成を示し、（ｂ）はそれぞれのフロートに対応するスイッチＳＷ１，ＳＷ２の結線図、（ｃ）は結線図の端子Ｔ１、Ｔ２の出力状態を示す図である。それぞれのフロート５８ａ、５８ｂと対応するスイッチＳＷ１，ＳＷ２との関係は図２で説明したので、詳細は省略するが、ここではフロート５８ａの上面がラインＬ１未満で且つフロート５８ｂの上面がラインＬ２以上となるようなオイルレベルＬＶの範囲を本発明における所定範囲すなわち、この範囲内であれば、オイルレベルは正常な範囲と想定する。このように想定すると、オイルレベルＬＶがこの所定範囲内にあるときは、フロート５８ａに対応したスイッチＳＷ１はＯＦＦであり、一方、フロート５８ｂに対応したＳＷ２はＯＮの状態となっている。オイルレベルＬＶがこの所定範囲を超えて上昇した場合は、ＳＷ１がＯＦＦからＯＮとなり、ＳＷ２はＯＮのままである。それとは逆に、オイルレベルＬＶがこの所定範囲を超えて下降した場合は、ＳＷ１はＯＦＦのままであり、ＳＷ２はＯＮからＯＦＦとなる。図３（ｂ）の結線図の端子Ｔ３に対する端子Ｔ１、Ｔ２の導通、非導通の状態をそれぞれＯＮ、ＯＦＦで示すと、図（ｃ）のようになる。

図３のようなフロートが２つ設けられている場合にはオイルレベルＬＶの範囲をかなり余裕をもって設定することができる。また、図２のフロート１個の場合と対比すると、３つの状態に対応する電気信号を利用して、オイルレベルが所定範囲内、所定範囲より大きい、所定範囲より小さいなる３つの状態をそれぞれ判定することが可能である。

図４は、図３に対応したレベルセンサＳからの信号Ｔ１、Ｔ２により操縦者に警告を与えるための制御部１００の制御ブロックを示す。同図において、参照符号１０２は判定部、同１０４はメモリ部、１０６は表示部、同１０８は音声出力部、同１１０は演算処理部（ＣＰＵ）１１２に演算処理指令を与える指令プログラムである。

２つのフロートを有するレベルセンサＳは、判定部１０２からの「高」信号（論理値１）が端子Ｔ３に与えられるとその時の減速機内のオイルレベルに応じたセンサ信号Ｔ１、Ｔ２が判定部に与えられる。判定部１０２の判定の結果、Ａ、Ｂ、Ｃ（図３（ｃ）参照）のいずれかであることが判定されると、ＣＰＵ１１２は当該Ａ，Ｂ、Ｃの１つに対応するメモリ部に記録されている内容を表示部１０６および、または音声出力部１０８へ転送する。したがって、操縦者は操縦室において、オイルレベルが正常な範囲にあるか否か、正常な範囲を超えている場合はオイルレベルが高くなっているのか、低くなっているのかを音声および、または表示により直ちに確認することが可能である。

この場合、メモリ部１０４の内容は日本語に限定することなく、操縦者の理解できる言語を予め複数用意し、操縦者が選択することも可能である。また、表示部１０６には文字による表示だけではなくオイルレベルの状態を視覚的に理解できるイラスト的な表示を行うことも可能である。前記の指令プログラム１１０は、建設機械の起動時のみ判定し、警告表示させるようにしてもよいし、稼動中は常に所定時間間隔にて判定、警告表示させてもよい。

以上、本発明の好適な実施例について図面を参照して説明したが、当業者であれば、これらの開示例に基づき種々の変形をすることができる。

例えば、スイッチ部分は、リードスイッチの代わりにホール素子または磁気抵抗素子を用いて構成されることもできる。また、センサが断線等により検出不能となる場合を想定し、もう一方のネジ穴へ従来方式のレベルゲージを設定するようにしてもよい。

本発明による建設機械における油圧モータ旋回ユニットの主要部断面図である。 レベルセンサの要部構成を示しており、（ａ）はセンサ本体の外形図、（ｂ）はその結線図、（ｃ）はリードスイッチの内部構造の概略断面図である。 フロートが２個設けられているレベルセンサの例であって、（ａ）は当該センサ本体の主要構成を示し、（ｂ）はそれぞれのフロートに対応するスイッチの結線図、（ｃ）は結線図の端子Ｔ１、Ｔ２の出力状態を示す図である。 図３に対応したレベルセンサからの信号により操縦者に警告を与えるための制御部の制御ブロックを示す図である。 従来のスティック式レベルゲージが油圧モータ旋回ユニットの減速機内に差し込まれている様子を示す図である。 従来の減速機の減速機構の詳細断面図である。

符号の説明

１０ 油圧モータ
１８、４４ シール部材
２２ 減速機
３０ 中間軸
３２ 内歯車
４０ 減速駆動軸
４２、４６ 円筒コロ軸受
５０ 電気的コネクタ部
５４ ネジ部
５６ ガイド
５６ａ フランジ部
５８、５８ａ、５８ｂ フロート
６０ 底板
６２ ガラスチューブ
６４ 不活性ガス
１００ 制御部
１０２ 判定部
１０４ メモリ部
１０６ 音声出力部
１０８ 表示部
１１０ 指令プログラム
１１２ ＣＰＵ（演算処理部）
ＰＬＧ１、ＰＬＧ２ 遊星歯車機構
Ｓ レベルセンサ

Claims (6)

1. 油圧モータに結合された減速機構のオイルレベルを検知する建設機械における油圧モータ旋回ユニットであって、前記減速機構内に設けられ、前記オイルレベルが所定液面レベル範囲にあるとき生成される第１信号、前記オイルレベルが所定液面レベル範囲外にあるとき生成される第２信号をそれぞれ発生するオイルレベルセンサと、
   前記第２信号に応答して前記建設機械の操縦室内にて操縦者に警告を与える警告手段と、
   を備えた建設機械における油圧モータ旋回ユニット。
2. 前記オイルレベルセンサは、マグネット内蔵式フロートを備えたことを特徴とする請求項１に記載された建設機械における油圧モータ旋回ユニット。
3. 前記オイルレベルセンサは、マグネット内蔵式の第１および第２フロートを有し、当該第１フロートの動作レベルと第２フロートの動作レベルとの間のレベル範囲を前記所定液面レベルとして設定する請求項１に記載された建設機械における油圧モータ旋回ユニット。
4. 前記オイルレベルセンサは、リードスイッチを備えたフロート式センサである請求項１乃至３のいずれか１項に記載された建設機械における油圧モータ旋回ユニット。
5. 前記警告手段は、前記第２信号の発生に伴い音声による警告、画面上での表示警告または、これら音声および表示双方による警告のうちのいずれかを採用したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載された建設機械における油圧モータ旋回ユニット。
6. 前記警告手段には、前記第２信号に対応したオイルレベルの状態が予め記憶手段に記憶されており、前記第２信号が発生したとき当該記憶内容を音声または表示装置により操縦者へ警告する請求項５に記載された油圧モータ旋回ユニット。

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