JP5015986B2

JP5015986B2 - 動力伝達装置の潤滑油冷却装置

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Publication number: JP5015986B2
Application number: JP2009070135A
Authority: JP
Inventors: 雅宏兼光
Original assignee: 株式会社セイサ
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2029-03-23
Also published as: EP2239429A1; EP2239429B1; US20100236768A1; JP2010223300A; CN101846170A

Description

本発明は、動力伝達装置の潤滑油冷却装置に関する。

従来から、潤滑油を冷却するための装置が知られている。

例えば、特許文献１に記載の油冷式エンジン装置は、エンジンの摺動部分を潤滑した潤滑油を冷却した後に再び摺動部分に循環するようにした油冷式エンジン装置において、エンジンに潤滑油ポンプを内在させ、エンジン及びキャブレータ・マフラ等のエンジン用補機を管状の枠体で囲うとともにこの枠体でエンジンを支承し、枠体の内部を潤滑油が流れる油路に構成し、この油路に潤滑油ポンプを接続することで、枠体で空冷した潤滑油を摺動部分に循環するように構成したことを特徴とする。そして、枠体内を油路として潤滑油を流すことにより、延べ長さの大きい枠体であるから放熱面積は大きく、枠体による放熱効果を大きくするように構成されている。

特開２００２―１４７２３４号公報

特許文献１においては、放熱効果を増大させるために、油路としての枠体を拡大・延長する必要がある。

そこで、本発明の目的は、放熱のための油路を拡大・延長することなく放熱効果を向上させ、動力伝達装置の熱定格を増大させる潤滑油冷却装置を提供することを目的とする。

本発明は、モータの動力を伝達して出力する動力伝達装置を潤滑する潤滑油を冷却する潤滑油冷却装置であって、第１支持部材を備え、前記モータを支持するベッドと、前記第１支持部材を接触状態で貫通し、前記動力伝達装置に前記潤滑油を供給する配管の一部を構成する冷却配管と、を有している。

上記構成によれば、動力伝達装置に潤滑油を供給する配管の一部を構成する冷却配管は、モータを支持するベッドの一部を構成する第１支持部材を接触状態で貫通する。これにより、冷却配管を流通する潤滑油は、冷却配管の表面から放熱されるだけでなく、冷却配管に接触する第１支持部材からも放熱される。その結果、モータを支持するベッドが有する第１支持部材を潤滑油の放熱に利用できるため、放熱のための油路を拡大・延長することなく放熱効果を向上させ、動力伝達装置の熱定格を増大することができる。

本発明の潤滑油冷却装置の前記ベッドは、前記モータを固定し、前記第１支持部材によって該モータの固定方向に支持される固定板と、前記第１支持部材が接触する平面を有し、前記固定板を該第１支持部材と共に支持する第２支持部材と、を有していてもよい。

上記構成によれば、ベッドは、固定板によってモータを固定し、モータを固定した固定板を、第１支持部材及び第２支持部材によって支持する。さらに、冷却配管に接触する第２支持部材は、固定板と第２支持部材とに接触する。これにより、冷却配管を流通する潤滑油は、冷却配管の表面及び第１支持部材の表面だけでなく、第１支持部材に接触する固定板と第２支持部材とからも放熱される。その結果、さらに動力伝達装置の熱定格を増大することができる。

本発明の潤滑油冷却装置は、前記動力伝達装置を前記潤滑油と共に収容するケーシングをさらに有し、前記冷却配管は、前記ケーシング内の前記潤滑油の油面の高さ位置よりも低い位置に設けられている。

上記構成によれば、潤滑油を収容するケーシングが傾斜した場合であっても、冷却配管はケーシング内の潤滑油の油面の高さ位置よりも低い位置に設けられているため、冷却配管内への空気の進入を防止することができる。

本発明の潤滑油冷却装置は、油路を拡大・延長することなく放熱効果を向上させる。

潤滑油冷却装置の正面図である。ベッドの内部を透過して示す上面図である。潤滑油冷却装置の概略図である。潤滑油冷却装置の上面図である。潤滑油冷却装置の側面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る潤滑油冷却装置１について、図を参照して説明する。

図１に示すように、本実施形態の潤滑油冷却装置１は、モータ１１の動力を伝達して出力する動力伝達装置１０（以下、減速装置１０と称す）を潤滑する潤滑油を冷却する潤滑油冷却装置であって、第１支持部材５ｂを備えモータ１１を支持するベッド５と、第１支持部材５ｂを接触状態で貫通し減速装置１０に潤滑油を供給する供給配管１２０の一部を構成する冷却配管４と、を有している。

（機械的構成）
潤滑油冷却装置１は、露天採掘を行うバケットホイールエクスカベータに用いられる減速装置１０を潤滑する潤滑油を冷却するものである。図示しないが、バケットホイールエクスカベータは、複数のバケットが周方向に所定の間隔で設けられたバケットホイールを有し、バケットホイールを回転させながら採掘対象に押し当てることで、鉱石等の連続採掘を可能としている。連続掘削された鉱石等は、ブームに設けられたベルトコンベア等によって移動される。尚、バケットホイールは、モータ１１からの動力が、減速装置１０を介して伝達されることで回転されるようになっている。

本実施形態の減速装置１０は、所定の高さ位置まで潤滑油に浸漬した状態で、ケーシング６に収容されている。尚、減速装置１０は、モータ１１の動力が入力される入力シャフト１０ａと、バケットホイールに動力を出力する出力シャフト１０ｂとを有している。減速装置１０は、入力シャフト１０ａと出力シャフト１０ｂとが、回転可能に突出した状態に、ケーシング６に収容される。尚、減速装置１０は、バケットホイールによって、出力シャフト１０ｂで軸支された状態となっている。また、減速装置１０がバケットホイールを回転させることによる減速装置１０自身へのトルクは、減速装置１０が収容されたケーシング６がベルトコンベアのブーム等に固定されることで対向され抑えられるようになっている。

（ベッド５）
上述のような減速装置１０へ動力を入力するモータ１１は、図１に示すように、ベッド５によって支持される。モータ１１を支持するベッド５は、減速装置１０を収納するケーシング６によって、吊り下げられるように支持される。ベッド５は、固定板５ａと、複数の第１支持部材５ｂと、２つの第２支持部材５ｃと、基板５ｄとを有している。

固定板５ａは、モータ１１を固定する平面板状の部材であり、ベッド５の上面を構成している。固定板５ａは、モータ１１の動力出力方向に長手方向を有している。モータ１１は、固定板５ａの長手方向の一端部に、凸状に形成された固定部５１に載置するように固定される。また、固定板５ａは、長手方向の他端部が、ケーシング６と、吊下部材５５によって接続されている。これにより、ケーシング６は、ベッド５を吊り下げるように支持することができるようになっている。

以下、固定板５ａの長手方向を「Ｘ方向」と称す。また、「Ｘ方向」と垂直であり、固定板５ａに対してモータ１１が固定される方向を「Ｙ方向」と称す。また、「Ｘ方向」及び「Ｙ方向」に垂直な方向を「Ｚ方向」と称す。

第２支持部材５ｃは、平面板状の部材である。２つの第２支持部材５ｃは、固定板５ａのＺ方向中央部から、所定の間隔で対向する平面を突出するように形成される。即ち、図２に示すように、第２支持部材５ｃは、平面がＺ方向に垂直となり、長手方向がＸ方向となるように形成される。

第１支持部材５ｂは、平面板状の部材である。複数の第１支持部材５ｂは、２つの第２支持部材５ｃからＺ方向に、Ｘ方向に平行に整列する複数の平面を突出するように形成される。また、第１支持部材５ｂは、一部が平面中央に後述の冷却配管４が接触状態で貫通可能な貫通孔が形成されている。

基板５ｄは、第１支持部材５ｂ、及び、第２支持部材５ｃの端部が接触する平面板状の部材であり、ベッド５の下面を構成している。基板５ｄは、モータ１１の動力出力方向に長手方向を有している。即ち、基板５ｄ上に形成された第１支持部材５ｂ、及び、第２支持部材５ｃは、固定板５ａを、Ｙ方向（モータ１１の固定方向）に支持するように形成されている。

このように、ベッド５は、潤滑油が流通する冷却配管４が接触状態で貫通する第２支持部材５ｃを有している。これにより、冷却配管４を流通する潤滑油は、冷却配管４の表面から放熱されるだけでなく、冷却配管４に接触する第１支持部材５ｂからも放熱される。その結果、モータ１１を支持するベッド５が有する第１支持部材５ｂを潤滑油の放熱に利用できるため、放熱のための油路を拡大・延長することなく放熱効果を向上させ、減速装置１０の熱定格を増大させることができる。

また、ベッド５は、第２支持部材５ｃに対し、Ｙ方向一端部に基板５ｄが接触し、Ｙ方向他端部に固定板５ａが接触し、Ｚ方向一端部に第１支持部材５ｂが接触するように形成されている。これにより、冷却配管４を流通する潤滑油は、冷却配管４の表面及び第１支持部材５ｂの表面だけでなく、第１支持部材５ｂに接触する固定板５ａと第２支持部材５ｃと基板５ｄとからも放熱される。その結果、さらに減速装置１０の熱定格を増大することができる。

尚、冷却配管４と複数の第１支持部材５ｂとの各接触箇所は、溶接処理がされており、熱が伝導され易いようになっている。また、固定板５ａ、複数の第１支持部材５ｂ、２つの第２支持部材５ｃ、及び、基板５ｄの各接触箇所についても同様に溶接処理がされており、熱が伝導され易いようになっている。

（供給配管１２０）
図３に示すように、本実施形態の供給配管１２０は、減速機構１０を潤滑した潤滑油が貯留されるオイルタンク２から、減速機構１０を収容するケーシング６に、オイルポンプ３によって潤滑油を供給するようになっている。具体的に、供給配管１２０は、供給配管１２０ａ・１２０ｂ・１２０ｃと、冷却配管４とを有している。

供給配管１２０ａは、オイルタンク２と、潤滑油を吸引するオイルポンプ３の吸引口３ｂとを連通させる管状部材である。具体的に、供給配管１２０ａの一端は、ベッド５のＺ方向に隣接して設けられたオイルタンク２のＸ方向側面に接続される。供給配管１２０ａは、オイルタンク２からＹ方向上方のケーシング６に設けられたオイルポンプ３の吸引口３ｂまで屈曲して配設される（図４、及び、図５参照）。

尚、オイルポンプ３は、減速装置１０の回転軸に接続しており、該回転軸の回転駆動により潤滑油の吸引及び吐出を行うことができるようになっている。尚、オイルポンプ３はこれに限定されず、別置きのモータ等により駆動されるものであってもよい。

供給配管１２０ｂは、潤滑油を吐出するオイルポンプ３の吐出口３ｃと、冷却配管４とを連通させる管状部材である。具体的に、供給配管１２０ｂの一端は、吐出口３ｃに接続される。供給配管１２０ａは、吐出口３ｃからＹ方向下方の冷却配管４の一端まで屈曲して配設される（図１、及び、図４参照）。尚、供給配管１２０の一部を構成する冷却配管４については後に詳述する。

供給配管１２０ｃは、冷却配管４とケーシング６とを連通させる管状部材である。具体的に、供給配管１２０ｃの一端は、冷却配管４の他端に接続される。供給配管１２０ｃは、冷却配管４ｃからケーシング６のＹ方向上部に形成された供給口６ａまで配設される（図４、及び、図５参照）。

（冷却配管４）
ここで、供給配管１２０の一部を構成する冷却配管４について説明する。図２に示すように、冷却配管４は、冷却配管４ａ・４ｂ・４ｃを有しており、Ｕ字状に屈曲した管状に形成される。冷却配管４は、供給配管１２０ｂ、及び、供給配管１２０ｃを連通する。

冷却配管４ａは、直線状に延在する管状部材であり、ベッド５のＺ方向の一端側に形成された複数の第１支持部材５ｂの貫通孔を接触状態で貫通して設けられる。冷却配管４ａは、第１支持部材５ｂとの接触箇所で溶接されている。冷却配管４ａは、一端側の開口にフランジが形成されており、該フランジに供給配管１２０ｂが接続される。また、冷却配管４ａは、他端側の開口にフランジが形成されている。冷却配管４ａは、該フランジが冷却配管４ｂの一端の開口に形成されたフランジに固定されることで冷却配管４ｂに接続される。

冷却配管４ｂは、Ｙ方向から見てＵ字状に延在する管状部材であり、一対の第２支持部材５ｃの貫通孔を接触状態で貫通して設けられる。冷却配管４ｂは、第２支持部材５ｃとの接触箇所で溶接されている。冷却配管４ｂは、他端の開口に形成されたフランジに、冷却配管４ｃの一端の開口に形成されたフランジが固定されることで冷却配管４ｃに接続される。

冷却配管４ｃは、直線状に延在する管状部材であり、ベッド５のＺ方向の他端側に形成された複数の第１支持部材５ｂのうちの一部の貫通孔を接触状態で貫通して設けられる。冷却配管４ｃは、第１支持部材５ｂとの接触箇所で溶接されている。冷却配管４ｃは、他端側の開口にフランジが形成されており、該フランジに供給配管１２０ｃが接続される。

ここで、冷却配管４の高さ位置について説明する。本実施形態の減速装置１０は、上述のようにバケットホイールエクスカベータに用いられるものである。減速装置１０を軸支するバケットホイールが掘削対象を掘り進める関係上、バケットホイールエクスカベータは、バケットホイールが所定の角度（本実施形態では１５度）まで傾斜することを許容している。具体的に、ベッド５の長手方向の減速装置１０側が下方向に傾斜されるようになっている。

冷却配管４は、減速装置１０の最大傾斜時におけるケーシング６内の潤滑油の油面の高さ位置よりも低い位置になるように設けられている。即ち、冷却配管４は、減速装置１０の最大傾斜時におけるケーシング６内の潤滑油の油面の水平面よりも、鉛直下方向に設けられる。これにより、バケットホイールが所定の角度まで傾斜することに伴い、減速装置１０が所定の角度まで傾斜した場合であっても、ケーシング６内の空気が冷却配管４に進入することを防止している。

（連通管１２１）
図３に示すように、連通管１２１は、減速機構１０を収容するケーシング６から潤滑油をオイルタンク２に排出するようになっている。

具体的に、連通管１２１は、連通管１２１ａと、連通管１２１ｂとを有している。図５に示すように、連通管１２１ａは、ケーシング６のＺ方向中央のＹ方向下部に形成された排出口６ｂとオイルタンク２とを連通させる。連通管１２１ａは、冷却配管４よりも大きい管径を有している。連通管１２１ａは、ケーシング６内部の潤滑油が自重でオイルタンク２へ移動させるようになっている。

連通管１２１ｂは、ケーシング６のＺ方向端部のＹ方向下部に形成された連通口６ｃとオイルタンク２とを連通させる。連通管１２１ｂは、オイルタンク２に進入した空気をケーシング６に移動させることができるようになっている。

（動作）
本実施形態の潤滑油冷却装置１に係る潤滑油の動作について説明する。

先ず、ケーシング６内で減速装置１０を潤滑した潤滑油は、自重により排出口６ｂから連通管１２１ａを経由してオイルタンク２に貯留される。オイルタンク２に進入した空気は、連通管１２１ｂを経由してケーシング６内に移動される。

次に、オイルタンク２に貯留された潤滑油は、供給配管１２０ａを経由してオイルポンプ３に汲み上げられる。具体的に、オイルタンク２に貯留された潤滑油は、減速装置１０の回転軸により駆動されるオイルポンプ３により供給配管１２０ａを介して吸引口３ｂに吸引される。次に、オイルポンプ３に汲み上げられた潤滑油は、オイルポンプ３により、吐出口３ｃから吐出され、供給配管１２０ｂを経由してベッド５に配設された冷却配管４に供給される。

次に、冷却配管４に供給された潤滑油は、冷却配管４ａ・４ｂ・４ｃの順に流通する。冷却配管４内を流通する潤滑油は、冷却配管４が第１支持部材５ｂを接触状態で貫通するように設けられているため、冷却配管４の外部表面から放熱されると共に、第１支持部材５ｂを介して外部に放熱される。

また、第１支持部材５ｂは、固定板５ａ、第２支持部材５ｃ、及び、基板５ｄと接触状態であるため、冷却配管４を流通する潤滑油は、第１支持部材５ｂを介して、固定板５ａ、第２支持部材５ｃ、及び、基板５ｄからも放熱される。即ち、固定板５ａ、第１支持部材５ｂ、第２支持部材５ｃ、及び、基板５ｄは、モータ１１を支持する機能だけでなく、冷却配管４を流通する潤滑油を放熱させる放熱フィンとしての機能を有する。

その後、冷却配管４を流通する潤滑油は、オイルポンプ３から吐出される潤滑油に押し出されるようにして、供給配管１２０ｃを経由し、供給口６ａに供給される。即ち、冷却配管４を流通する潤滑油は、供給配管１２０ｃを介して、ケーシング６内に供給され、減速装置１０を潤滑する。

（本実施の形態の概要）
本実施形態の潤滑油冷却装置１は、モータ１１の動力を伝達して出力する動力伝達装置１０（減速装置１０）を潤滑する潤滑油を冷却する潤滑油冷却装置であって、第１支持部材５ｂを備え、モータ１１を支持するベッド５と、第１支持部材５ｂを接触状態で貫通し、減速装置１０に潤滑油を供給する配管の一部を構成する冷却配管４と、を有する構成にされている。

上記構成によれば、減速装置１０に潤滑油を供給する配管の一部を構成する冷却配管４は、モータ１１を支持するベッド５の一部を構成する第１支持部材５ｂを接触状態で貫通する。これにより、冷却配管４を流通する潤滑油は、冷却配管４の表面から放熱されるだけでなく、冷却配管４に接触する第１支持部材５ｂからも放熱される。その結果、モータ１１を支持するベッド５が有する第１支持部材５ｂを潤滑油の放熱に利用できるため、放熱のための油路を拡大・延長することなく放熱効果を向上させ、動力伝達装置の熱定格を増大することができる。

本実施形態の潤滑油冷却装置１のベッド５は、モータ１１を固定し、第１支持部材５ｂによって該モータ１１の固定方向に支持される固定板５ａと、第１支持部材５ｂが接触する平面を有し、固定板５ａを該第１支持部材５ｂと共に支持する第２支持部材５ｃと、を有する構成であってもよい。

上記構成によれば、ベッド５は、固定板５ａによってモータ１１を固定し、モータ１１を固定した固定板５ａを、第１支持部材５ｂ及び第２支持部材５ｃによって支持する。さらに、冷却配管４に接触する第２支持部材５ｃは、固定板５ａと第２支持部材５ｃとに接触する。これにより、冷却配管４を流通する潤滑油は、冷却配管４の表面及び第１支持部材５ｂの表面だけでなく、第１支持部材５ｂに接触する固定板５ａと第２支持部材５ｃとからも放熱される。その結果、さらに減速装置１０の熱定格を増大することができる。

本実施形態の潤滑油冷却装置１は、減速装置１０を潤滑油と共に収容するケーシング６をさらに有し、冷却配管４は、ケーシング６内の潤滑油の油面の高さ位置よりも低い位置に設けられている。

上記構成によれば、潤滑油を収容するケーシング６が傾斜した場合であっても、冷却配管４はケーシング６内の潤滑油の油面の高さ位置よりも低い位置に設けられているため、冷却配管４内への空気の進入を防止することができる。

（本実施の形態の変形例）
以上、本発明の実施例を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。尚、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

また、本実施形態の動力伝達装置の潤滑油冷却装置１は、以下の構成を上述の実施の形態における構成に変更、追加、或いは、重複して備えていても良い。

本実施形態において、潤滑油冷却装置１は、バケットホイールエクスカベータに使用されるものであったが、特定の用途に限定されることはない。例えば、シールドマシン等の他の掘削機に用いられるものであってもよい。

また、本実施形態において、ケーシング６に収容され潤滑油で潤滑される動力伝達機構は、減速装置１０であったが、これに限定されるものではない。例えば、回転軸方向を変換するのみの機能を有するものであってもよいし、クラッチ等であってもよい。

また、本実施形態において、冷却配管４は、全ての配管経路がベッド５に配設されるものであったが、冷却配管４の少なくとも一部の配管経路がベッド５に配設されていることを条件として、配設態様はこれに限定されない。

また、本実施形態において、モータ１１はベッド５によって支持され、ベッド５は、ケーシング６によって支持されるものであったが、ベッド５がモータ１１を支持することを条件として特定の支持形態に限定されない。例えば、ベッド５は、モータ１１及びケーシング６を支持するものであってもよい。また、ベッド５が、動力伝達装置によって支持されてもよいし、ベッドが動力伝達装置を支持する形式のものでもよい（空中を傾斜及び旋回可能に設けられるものであってもよいし、陸上に設けられるものであってもよい）。

また、本実施形態において、ベッド５は、冷却配管４が接触状態で貫通する第１支持部材５ｂを有することを条件として、これに限定されない。例えば、基板５ｄを形成せずに冷却配管４をより外気に露出させるようにしてもよい。

本発明は、潤滑油冷却装置全般に利用することができる。

１潤滑油冷却装置
２オイルタンク
３オイルポンプ
４冷却配管
５ベッド
５ａ固定板
５ｂ第１支持部材
５ｃ第２支持部材
６ケーシング
１０減速機構（動力伝達機構）
１１モータ

Claims

モータの動力を伝達して出力する動力伝達装置を潤滑する潤滑油を冷却する潤滑油冷却装置であって、
第１支持部材を備え、前記モータを支持するベッドと、
前記第１支持部材を接触状態で貫通し、前記動力伝達装置に前記潤滑油を供給する配管の一部を構成する冷却配管と、
を有していることを特徴とする動力伝達装置の潤滑油冷却装置。
前記ベッドは、
前記モータを固定し、前記第１支持部材によって該モータの固定方向に支持される固定板と、
前記第１支持部材が接触する平面を有し、前記固定板を該第１支持部材と共に支持する第２支持部材と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置の潤滑油冷却装置。
前記動力伝達装置を前記潤滑油と共に収容するケーシングをさらに有し、
前記冷却配管は、前記ケーシング内の前記潤滑油の油面の高さ位置よりも低い位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の動力伝達装置の潤滑油冷却装置。