JP5032515B2 - 走行減速機用潤滑油の冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば鉱山等で採掘した砕石物を運搬する大型のダンプトラック等の作業車両に用いる場合に好適な走行減速機用潤滑油の冷却装置に係わり、特に作業車両の起動運転時に潤滑油冷却装置を作動させる装置に関する。

一般に、ダンプトラックと呼ばれる運搬車は、車体のフレーム上に起伏可能となるベッセルを備え、このベッセルに砕石物等の重い荷物を多量に積載した状態で運搬するものである。このため、ダンプトラックの駆動輪を駆動する走行駆動装置は、車体に取付けられた筒状のモータ収容筒と、このモータ収容筒内に設けられ回転軸を回転駆動する電動モータまたは油圧モータ等の駆動モータと、前記モータ収容筒の先端側に設けた筒状スピンドルの外周に軸受を介して回転可能に取付けられ、かつ車輪が外嵌固定された車輪取付筒と、この車輪取付筒内に取付けられ、前記駆動モータの回転を減速して前記車輪取付筒（車輪）に伝達する走行用減速機等を備えている（例えば特許文献１，２参照）。

また、走行用の車輪が取付けられる前記車輪取付筒内には、減速歯車機構を構成する各歯車等を潤滑状態に保つために潤滑油が溜められる。この潤滑油は、走行時間の経過により温度が上昇し、粘度が低下し、これに伴って潤滑作用が低下する。この潤滑作用の低下および潤滑油の劣化を防止するため、この潤滑油を車輪取付筒の外部に設けた潤滑油ポンプにより車輪取付筒の内、外に強制的に循環させると共に、循環路の途中に設けたオイルクーラにより潤滑油を冷却する構成としている。

この場合、潤滑油ポンプの吸込み側には吸込配管が接続され、この吸込配管は前記車輪取付筒内に差し込まれ、その吸込み口は、車輪取付筒の底面に向き、車輪取付筒内の潤滑油の液面下に浸漬される位置まで延びている。一方、潤滑油ポンプの吐出側には供給配管が接続され、この供給配管も前記車輪取付筒内に差し込まれ、車輪取付筒内に潤滑油ポンプからの潤滑油を供給する構成となっている。

特開昭６２−２２１９１８号公報 特開２００６−２６４３９４号公報

上述したように、従来の大型ダンプトラック等の作業車両の走行駆動装置においては、走行に伴って減速機用潤滑油の温度が上昇した場合、この潤滑油を冷却することが必要となるため、走行用モータを収容したモータ収容筒内に潤滑油ポンプおよびオイルクーラを設け、車輪取付筒内の潤滑油を車輪取付筒外に潤滑油ポンプによって吸い出し、潤滑油ポンプから吐出した潤滑油をオイルクーラで冷却して車輪取付筒内に供給する構成としている。

このような潤滑油の冷却装置においては、潤滑油の上昇を検出するため、温度センサを設ける必要がある。そこで実際に減速機において潤滑機能を発揮している潤滑油の温度を検出する意味では、この温度センサを車輪取付筒内に設け、潤滑油の温度を直接検出することが好ましい。しかし、温度センサを車輪取付筒内に設けて潤滑油の温度を検出することにすると、この温度センサが故障した場合、車輪を車輪取付筒から外し、さらに走行用モータを車輪取付筒から外して温度センサを取外さなければならない。ところが、大型作業車両においては車輪自体の直径が例えば最大４ｍにも及ぶ大型で大重量のものであるため、この交換に多大の時間、労力、費用を要する上、その交換の間に作業車両を休止させなければならず、経済的損失が多大となる。

このため、温度センサを車輪取付筒内に設けることは断念しなければならず、温度センサを車輪取付筒外の潤滑油循環路に設けることが考えられる。しかしながら、温度センサを車輪取付筒外に設けると次のような問題が生じる。標高４０００ｍ以上の高地や寒冷地や緯度の比較的高い地域での冬季等のような低温の環境で作業車両が使用される場合、作業車両の走行に伴い、実際に潤滑作用を発揮する車輪取付筒内の潤滑油の温度が上昇しても、温度センサで検出される温度は車輪取付筒外であるので、検出される温度は実際に潤滑油として用いられている部分の温度ではなく、環境温度に近い低温のままである。

ここで、従来装置においては、潤滑油ポンプは、潤滑油の温度が例えば７０℃以上に上昇した場合にのみ作動させて潤滑油を車輪取付筒内外で循環させ、この循環の途中で潤滑油をオイルクーラに通して冷却することを前提にしているので、車輪取付筒内で潤滑油の温度が上昇していても、この温度センサを車輪取付筒外に取付けた場合には、検出温度は環境温度に相当する低温状態を検出したままであり、車輪取付筒内の実際の潤滑油温度を検出していることにならない。このため、温度センサを車輪取付筒の外に設けると、車輪取付筒内の潤滑油温度が冷却すべき高い温度にまで上昇していても、冷却されること無く放置されたままとなる虞がある。このように、潤滑油が車輪取付筒内にて高い温度で放置されると、潤滑油は粘度低下による潤滑作用の低下や潤滑油性能の劣化が生じる虞がある。

このように、車輪取付筒外の循環路に温度センサを設けた場合の問題を解決し、車輪取付筒内の潤滑油の実際の温度に近い温度を検出するため、温度センサによる検出温度が低いにも係わらず潤滑油ポンプを回転させることにより、車輪取付筒内の潤滑油を車輪取付筒外に吸い出すことが考えられる。

しかしながら、大型作業車両においては、減速機の歯車にかかる負荷が多大であるため、この負荷に耐えるため、潤滑油として粘度の高い例えば＃９０あるいは＃１４０のものが使用される。このような潤滑油は低温になると蜂蜜状あるいは蜂蜜と水あめの中間程度の流動性しか有していない。このため、環境温度がマイナス２０℃以下にもなる寒冷な環境では、潤滑油ポンプの負荷が過大となり、定格回転数では回転することができなくなる。また、たとえ回転できたとしても、潤滑油の流動抵抗が過大となるため、インバータ制御の電動モータ駆動による潤滑油ポンプではインバータエラーによる停止状態となってしまう虞がある。

このため、車輪取付筒内の潤滑油温度がある程度上昇し粘度がかなり低下したと想定される状態になった後、潤滑油ポンプを低速で駆動することにより、潤滑油を低速で循環させることが考えられる。しかしながら、作業車両の走行により車輪取付筒が回転するため、車輪取付筒内の潤滑油が車輪取付筒の内壁に沿って上昇し、これにより、車輪取付筒の底部に溜まる潤滑油の液面が潤滑油ポンプの吸込配管の吸込口よりも下がり、潤滑油ポンプの作動により吸込口から空気が吸込まれ、潤滑油ポンプがキャビテーションを起こす虞がある。ここで、車輪取付筒の内壁に沿って一旦上がった潤滑油は、車輪取付筒内の温度が低温になり、潤滑油の粘度が高いほど流下し難くなるため、寒冷な作業環境ほど前記空気吸込みによるキャビテーションを生じやすくなる。潤滑油ポンプがキャビテーションを起こすと、潤滑油ポンプのシール類、軸受等が早期に摩耗、損傷しやすくなる。

本発明は、上記問題点に鑑み、潤滑油の温度センサを車輪取付筒外に設け、かつ寒冷な作業環境で作業する場合であっても、潤滑油ポンプ等の損傷を惹起する虞が無い走行減速機用潤滑油の冷却装置を提供することを目的とする。

請求項１の走行減速機用潤滑油の冷却装置は、
作業車両の車輪と一体に回転する筒状の車輪取付筒と、
前記車輪取付筒駆動用の走行用モータと、
前記車輪取付筒内に設けられ、前記走行用モータの回転を減速して前記車輪取付筒に伝える歯車機構からなる減速機と、
前記車輪取付筒の外部に設けられ、減速機用潤滑油を前記車輪取付筒内から吸い出し、オイルクーラにより冷却して前記車輪取付筒内に戻す循環路および潤滑油ポンプとを備えた作業車両における走行減速機用潤滑油の冷却装置において、
前記走行用モータの速度を検出する速度センサと、
通常運転時において潤滑油ポンプの空気吸込みを防止するために潤滑油ポンプを停止させる基準速度Ｖｈ、および起動運転時潤滑油ポンプの空気吸込みを防止するために潤滑油ポンプを停止させるための、前記基準速度Ｖｈより低い起動運転時基準速度Ｖｃを予め設定する基準速度設定手段と、
前記速度センサの検出速度Ｖと前記走行用モータの起動運転時基準速度Ｖｃとを比較する速度比較手段と、
前記検出速度Ｖが前記起動運転時基準速度Ｖｃより低い際に通常運転速度より低い速度で潤滑油ポンプの駆動モータを作動させ、前記検出速度Ｖが前記起動運転時基準速度Ｖｃより高い際に潤滑油ポンプの駆動モータを停止させる起動運転時用制御手段とを備えた
ことを特徴とする。

請求項２の走行減速機用潤滑油の冷却装置は、請求項１に記載の走行減速機用潤滑油の冷却装置において、
前記基準速度Ｖｈ、Ｖｃの関係を、
Ｖｃ＝α×Ｖｈ（ただしα＝０．４〜０．６）に設定した
ことを特徴とする。

請求項３の走行減速機用潤滑油の冷却装置は、請求項１または２に記載の走行減速機用潤滑油の冷却装置において、
潤滑油ポンプの起動運転時基準速度Ｖｃとして、潤滑油ポンプの作動を停止させる起動運転時基準速度Ｖｃ１と、この基準速度Ｖｃ１より低い速度であって、潤滑油ポンプの作動を再開させる起動運転時基準速度Ｖｃ２とを設定し、
その偏差Δ＝Ｖｃ１−Ｖｃ２を、
Δ＝β×Ｖｃ１（ただしβ＝０．１〜０．２）に設定した
ことを特徴とする。

請求項１の発明は、作業車両の起動運転時において、潤滑油ポンプを低速で作動させて車輪取付筒内の潤滑油を潤滑油ポンプにより循環させることを前提としている。そして起動運転時には、潤滑油温度が低温であることを想定し、潤滑油ポンプを停止させる基準温度となる起動運転時基準速度を通常運転時基準速度より低く設定しているので、起動運転時の潤滑油低温の状況に適合したキャビテーションの無い潤滑油ポンプの運転が可能となる。

すなわち、車輪取付筒内の潤滑油温度が低温である状況では、通常運転時に比較して潤滑油の粘度が高く、作業車両の走行によって車輪取付筒の内壁に沿って上昇する潤滑油が底部に流下し難くなる。このため、起動運転時の潤滑油低温状況では潤滑油ポンプの吸込配管の吸込口より潤滑油液面が下になり易いが、潤滑油ポンプを停止させる走行用モータ起動運転時基準速度を低く設定しているので、吸込口が潤滑油液面より低いと想定される場合でのみ潤滑油ポンプを作動させることとなり、潤滑油ポンプのキャビテーションを防止することができる。

請求項２の発明によれば、経験則から、起動運転時基準速度を通常運転時基準速度の４〜６割に設定したので、潤滑油温度が５０℃より低い状況において、実情に適合した潤滑油ポンプの運転が可能となる。

請求項３の発明によれば、潤滑油ポンプの作動を停止させる起動運転時基準速度Ｖｃ１と、潤滑油ポンプの作動を再開させる起動運転時基準速度Ｖｃ２との間にＶｃ１の１０〜２０％の偏差Δを持たせたので、潤滑油ポンプが頻繁に起動、停止を繰り返すことなく、安定した制御動作が可能となる。

本発明を適用する作業車両の一例を示す側面図である。 本発明を適用する走行駆動装置の一例を示す構成図である。 本発明による潤滑油の冷却装置の一実施の形態を含む走行駆動装置を示す構成図である。 この実施の形態の潤滑油の冷却装置の系統図である。 この実施の形態における潤滑油と吸込配管との位置関係を示す断面図である。 この実施の形態の潤滑油の冷却装置の機器をキャビン側から透視して見た図である。 この実施の形態の走行駆動装置の制御ブロック図である。 この実施の形態の潤滑油の冷却装置の機能ブロック図である。 大型作業車両における潤滑油温度と空気吸込みを生じる限界速度との関係を示すグラフである。 この実施の形態の起動運転時用運転を説明するフローチャートである。 この実施の形態の起動運転時用運転の詳細を説明するフローチャートである。 この実施の形態のモータ動作制御例を示す図である。 この実施の形態の通常運転を説明するフローチャートである。 本発明の他の実施の形態の潤滑油の冷却装置の機能ブロック図である。

図１は本発明を適用する大型作業車両の一例を示す側面図である。この例は作業車両がダンプトラックである場合について示す。このダンプトラックは頑丈なフレーム構造をなし、前輪２および後輪３を有する車体１と、車体１上に搭載された荷台としてのベッセル４とキャビン５とを備える。ベッセル４は、例えば砕石物や石炭等の重い荷物を多量に積載するため、全長が１０〜１３ｍにも及ぶ大型の容器として構成され、前側上部にキャビン５を上側から覆う庇部４ａが一体に設けられている。このベッセル４は、後側のピン連結部６により車体１に起伏可能に取付けられる。７はこのベッセル４を起伏させる起伏シリンダである。

前輪２はダンプトラックの運転者により操舵される操舵輪を構成する。後輪３は左右にそれぞれ２本ずつ設けられ、ダンプトラックの駆動輪を構成する。前輪２および後輪３は例えば２〜４ｍに及ぶ大きな外径寸法を持つものである。

図２にはこの作業車両の全体構成を示す平面図である。図２において、８は車体１上におけるキャビン５の下側に搭載される原動機としてのエンジンであり、このエンジン８は、例えば大型のディーゼルエンジンにより構成される。このエンジン８は、主発電機９を駆動して３相交流の電力（例えば１５００ｋＷ程度）を発生させる。また、エンジン８は、例えば直流２４Ｖの電圧を発生させる副発電機１０等も駆動する。１１は副発電機１０により充電されるバッテリである。また、エンジン８は、油圧源となる油圧ポンプ（図示せず）等を回転駆動し、ベッセル４を起伏させる起伏シリンダ７や操舵シリンダ（図示せず）等に圧油を給排させる機能も有している。図１に示すように、油圧ポンプから吐出される作動油タンク１２は、車体１の側部に搭載されている。

図２において、１４は電力制御装置であり、これはこのダンプトラックの電力制御を車体コントローラ１５と共に行うものである。車体コントローラ１５はバッテリ１１を電源とする。電力制御装置１４は、図１に示すように、キャビン５の側方に位置して車体１上に立設された配電制御盤等により構成されている。そして電力制御装置１４は、図２に示す車体コントローラ１５から出力される制御信号に従って、主発電機９で発生させた電力により交流電動モータでなる走行用モータ１６や潤滑油ポンプ１７の駆動モータ１８（図３参照）等を駆動するものである。なお、走行用モータ１６は、その回転数が個別にフィードバック制御されるものである。

２０はこのダンプトラックの後部に設けられた走行用モータ１６を含む走行駆動装置である。この走行駆動装置２０は、左右の走行用モータ１６、左右の走行用モータ１６を収容するモータ収容筒２２、走行用モータ１６により回転駆動される回転軸２４、および減速機２７（図３参照）等により構成される。

図３は走行用モータ１６や減速機２７等の構造および潤滑油の冷却装置の配管接続構造を示す図である。図３において、モータ収容筒２２の軸方向の外端には、筒状スピンドル２５がボルト２６により着脱可能に固着される。筒状スピンドル２５は、軸方向の外側を小径にしたテーパー部２５ａと、このテーパー部２５ａから外方に延出させた小径部２５ｂとを有する。この小径部２５ｂには、軸受３０，３１を介して車輪取付筒３２が回転可能に外嵌される。車輪取付筒３２には、左右２本の車輪３のリム３ａが外嵌固定される。

筒状スピンドル２５のテーパー部２５ａの内端部には、径方向内向きに突出する複数の取付座２５ｃが一体に形成される。これらの取付座２５ｃに走行用モータ１６の外周に設けた取付用フランジ１６ａを合わせてボルト（図示せず）によって結合することにより、走行用モータ１６が筒状スピンドル２５に取付けられる。また、筒状スピンドル２５のテーパー部２５ａの内周側には、径方向内向きに突出する環状の取付部２５ｄが形成され、この取付部２５ｄと走行用モータ１６との間に走行用モータ１６と減速機収容部との間を隔離する隔壁３３が取付けられている。３４は筒状スピンドル２５の外周と車輪取付筒３２との間に設けたシール材である。このシール材３４は、車輪取付筒３２内に収容する潤滑油２９の漏出を防止すると共に、外部からの塵埃等が車輪取付筒３２内に侵入することを防止するものである。

次に回転軸２４と車輪取付筒３２との間に設けられる減速機２７について説明する。車輪取付筒３２の外端には、内歯車３６と外側ドラム３７とが、長尺ボルト（図示せず）により、固定して取付けられる。減速機２７は、第１の減速機構３９と、第２の減速機構４０とにより構成される。第１の減速機構３９は、回転軸２４の先端にスプライン結合された太陽歯車４１と、この太陽歯車４１に噛合し、太陽歯車４１の回転に従って自転する例えば３個の遊星歯車４２（１個のみ図示）と、各遊星歯車４２を支持ピン４３を介して回転可能に支持したキャリア４４と、遊星歯車４２に噛合する内歯車４５とにより構成される。キャリア４４はボルト４６により外側ドラム３７の外端に着脱可能に固定される。キャリア４４の中心部には点検用の開口部が形成され、その開口部に蓋板４７がボルトにより着脱可能に取付けられる。

第２の減速機構４０は、第１の減速機構３９の内歯車４５と一体をなすカップリング４９を介して回転軸２４と同心に設けた太陽歯車５０と、筒状スピンドル２５の小径部２５ｂの外端部に筒状部５１ａがスプライン結合等により回転不能にかつ着脱可能に内嵌されたキャリア５１と、前記車輪取付筒３２に固定された前記内歯車３６と、前記キャリア５１に固定した例えば３本の支持ピン５３にそれぞれ回転可能に取付けられ、前記太陽歯車５０および内歯車３６に噛合する遊星歯車５４とからなる。

このように、減速機２７は、第１の減速機構３９と第２の減速機構４０とにより、走行用モータ１６により回転される回転軸２４の回転速度に対し、車輪３の回転速度を例えば３０〜４０分の１程度の速度に減速し、大トルクで車輪３を回転させるものである。

５５は走行用モータ１６の回転軸２４に取付けたディスク、５６はこのディスクの外周に対向させて設けられた速度センサである。この速度センサ５６は、走行用モータ１６の回転軸２４の回転速度を検出するものである。走行用モータ１６は、その固定子にこの走行用モータ１６の温度を検出する温度センサ（以下第１の温度センサと称す。）５７が設けられている。

次に減速機２７に供給する潤滑油の冷却装置について説明する。図４は潤滑油の冷却装置の系統図である。潤滑油ポンプ１７は左右の車輪３，３に対応してそれぞれ設けられ、潤滑油の循環路５８，５８もそれぞれ左右の車輪３，３に対応して設けられる。２台の潤滑油ポンプ１７，１７は１台の駆動モータ１８により駆動される。なお、２台の潤滑油ポンプ１７をそれぞれ個別の駆動モータ１８により駆動する構成としてもよい。

循環路５８は、図３、図４に示すように、隔壁３３より筒状スピンドル２５内の軸心方向の外側領域に設けられた吸込配管５９と、この吸込配管５９に隔壁３３の部分で接続され、内端が潤滑油ポンプ１７の吸込ポートに接続された吸込配管６０と、潤滑油ポンプ１７の吐出ポートから隔壁３３に至る供給配管６１と、この供給配管６１に隔壁３３において接続され、隔壁３３より筒状スピンドル２５内の軸心方向の外側領域に設けられた供給配管６２とを備える。

吸込配管５９は、図３、図５に示すように、筒状スピンドル２５の小径部２５ｂの底部に設けた孔２５ｅに通し、その下端の吸込口５９ａは車輪取付筒３２の底部に溜められた潤滑油２９内に浸漬される。一方隔壁３３より軸心方向の外側に設けられた供給配管６２は、図３に示すように、筒状スピンドル２５内を通り、先端をキャリア５１内に望ませて設けている。

ここで、潤滑油ポンプ１７の作動による車輪取付筒３２からの空気吸込みについて図５により説明しておく。図５において、走行により車輪取付筒３２が矢印８０で示すように回転する際に、回転速度の上昇に伴う遠心力の増大により、潤滑油２９が矢印８１に示すように車輪取付筒３２の内壁に沿って上昇する。これに伴い、潤滑油２９の液面が吸込配管５９の吸込口５９ａよりも低くなると、潤滑油ポンプ１７の作動により吸込口５９ａから空気吸込みが生じることとなる。このような車輪取付筒３２の底部における潤滑油液面の低下、およびこれに伴う空気吸込みは、潤滑油温度が低い（すなわち粘度が高い）状態で生じやすく、また、走行用モータ１６の速度（すなわち車速）が高いほど生じやすくなる。

図６はモータ収容筒２２内の機器の配置を、走行用モータ１６の図示を省略して、キャビン５側（前方）より透視して見た図である。図４、図６に示すように、潤滑油ポンプ１７の供給配管６１には、吐出された潤滑油の圧力（吐出圧力）を検出する圧力センサ６４と、潤滑油の温度を検出する温度センサ（以下第２の温度センサと称す。）６５と、圧力保持弁６６と、除塵用フィルタ６７と、オイルクーラ６８とを備える。なお、潤滑油ポンプ１７は、１台で２つの入力ポートと２つの出力ポートを有するものについて示している。また、圧力センサ６４と第２の温度センサ６５は１つのケースに収められている。また、圧力保持弁６６は、例えば０．１５ＭＰａ程度のクラッキング圧で開弁し、潤滑油ポンプ１７から吐出された潤滑油をフィルタ６７が設置された下流側へと流通させるものである。

また、オイルクーラ６８は、車体1上におけるモータ収容筒２２より前部に搭載されたファン（図示せず）から、モータ収容筒２２の前面に空けられた通風孔２２ａを通して供給されるモータ空冷用冷却風を流用して潤滑油を冷却するものである。

６９は供給配管６１におけるオイルクーラ６８より上流側と吸込配管６０との間に設けたオイルクーラ６８保護用のバイパス弁である。このバイパス弁６９は逆止弁でなり、供給配管６１内の潤滑油の圧力が過剰圧（Ｐ２）となった際に開弁して供給配管６１の潤滑油を吸込配管６０側に還流させるものである。このバイパス弁６９のクラッキング圧はオイルクーラ６８が破損される虞がある１ＭＰａより低い例えば０．４〜０．６ＭＰａ程度に設定される。なお、図４において、７０はエアブリーザであり、このエアブリーザ７０は、車輪取付筒３２の上方に設置され、車輪取付筒３２内の空気圧が内部温度の影響で変動するのを防止し、内部の圧力を大気圧程度に保つ機能を有している。

図７は前記走行用モータ１６および潤滑油ポンプ駆動モータ１８の制御ブロック図である。図示のように、車体コントローラ１５はバッテリ１１を電源とし、前記走行用モータ１６の速度センサ５６、圧力センサ６４、第１の温度センサ５７および第２の温度センサ６５の検出信号が入力される。車体コントローラ１５の出力側にはキャビン５に備える表示器７１が接続されると共に、電力制御装置１４に接続される。表示器７１は、オペレータに対し、センサ異常等の警報情報を表示するものである。車体コントローラ１５は、ＲＯＭ，ＲＡＭ（不揮発性のメモリを含む。）等からなる記憶部１５Ａを有し、この記憶部１５Ａには、第１、第２の温度センサ５７，６５や圧力センサ６４で検出される温度や圧力と比較する基準値等が格納される。また、潤滑油ポンプ１７の駆動モータ１８の駆動、停止を行う潤滑油の供給制御用のプログラム等が格納されている。

図８は図７に示した車体コントローラ１５が持つプログラムにより実現される潤滑油ポンプ１７用駆動モータ１８の制御用機能ブロック図である。図８において、走行用モータ基準温度設定手段７３は、起動運転時において、走行用モータ１６の温度と車輪取付筒３２内の潤滑油温度とがある程度の相関関係があるという経験則から、起動運転時において、潤滑油ポンプ１７の起動により潤滑油の循環が可能な温度に達したか否かを判定するための基準温度Ｔｍｓ（例えば５０℃）を設定するものである。モータ温度比較手段７８は、第１の温度センサ５７により検出される走行用モータ１６の温度Ｔｍと走行用モータ基準温度設定手段７３により設定される基準温度Ｔｍｓとを比較するものである。

起動運転時用基準速度設定手段７４は、起動運転時において、空気吸込みを生じると思われる基準速度Ｖｃを設定するものである。起動運転時用速度比較手段７９は、速度センサ５６により検出される走行用モータ１６の検出速度Ｖと起動運転時基準速度Ｖｃとを比較するものである。

起動運転時用制御手段８２は、Ｔｍ≧Ｔｍｓとなった状態、すなわち走行用モータ１６の温度Ｔｍが基準温度Ｔｍｓ以上になったことを条件として、走行用モータ１６の検出速度Ｖが起動運転時基準速度Ｖｃより低い場合にモータ駆動回路８３により潤滑油ポンプ１７の駆動モータ１８を作動させ、検出速度Ｖが基準速度Ｖｃより高い場合に駆動モータ１８を停止させるものである。

通常運転時用冷却基準温度設定手段７５は、潤滑油温度Ｔが冷却を必要とするか否かの基準温度Ｔｃｓ（例えば５５℃）を設定するものである。通常運転時用潤滑油温度比較手段８４は、第２の温度センサ６５により検出される循環路５８の潤滑油温度（潤滑油ポンプ１７の吐出油の温度）Ｔと通常運転時と判定される基準温度Ｔｃｓとを比較するものである。

通常運転時用制御手段８５は、通常運転時用潤滑油温度比較手段８４による潤滑油温度の比較結果がＴ≧Ｔｃｓになるとモータ駆動回路８３により潤滑油ポンプ１７の駆動モータ１８を作動させ、Ｔ＜Ｔｃｓになると駆動モータ１８を停止させるものである。

基準吐出圧力設定手段７６は、潤滑油ポンプ１７が空気吸込みを生じているかを判定する基準吐出圧力Ｐ１（例えば０．１ＭＰａ）を設定するものである。吐出圧力比較手段８６は、圧力センサ６４により検出される潤滑油ポンプ１７の吐出圧力Ｐと基準吐出圧力Ｐ１とを比較し、Ｐ＜Ｐ１であれば起動運転時制御手段８２あるいは通常運転時制御手段８５を介して駆動モータ１８を停止させて空気吸込みによるキャビテーションを防止するものである。

通常運転時基準速度設定手段７７は、通常運転時において、走行用モータ１６の検出速度Ｖが吸込口５９ａから空気吸込みを生じるおそれがあると判定できる速度Ｖｈを設定するものである。通常運転時速度比較手段８７は、検出速度Ｖと基準速度Ｖｈとを比較し、Ｖ≧Ｖｈになると、通常運転時制御手段８５を介して駆動モータ１８を停止させるものである。なお、通常運転時基準速度設定手段７７と起動運転時基準速度設定手段７４は別々に設けるのではなく、通常運転時基準速度設定手段７７により設定される基準速度Ｖｈから演算等により基準速度Ｖｃを自動的に算出するようにしてもよい。

図９は潤滑油ポンプ１７の自吸特性の一例を示すグラフである。このグラフは、潤滑油として＃９０のものを用い、第２の温度センサ６５で検出される潤滑油温度（サクション温度）と車両速度とを変化させ、空気吸込みを生じる作業車両の速度を示したものである。図９に示すように、通常運転時の潤滑油温度が７０℃と仮定した場合、吸込み限界となる速度、すなわち空気吸込みを生じる可能性が生じる基準速度Ｖｈは４６ｋｍ／ｈｒ程度であると読み取ることができる。一方、Ｔｍ＜Ｔｍｓ（＝５５℃）である起動運転時においては、空気吸込みを生じる車速は低下するが、２０℃に近くなると空気吸込みを生じる車速はばらつく。ただし、多くの場合
Ｖｃ＝α×Ｖｈ（ただしα＝０．４〜０．６）
を超える車速の場合には潤滑油ポンプ１７を停止すれば、多くの場合、無用のキャビテーションを避けることができることが判明した。なお、潤滑油の材質にもよるが、前記Ｖｈを設定するための通常運転時の潤滑油温度は、６０〜８０℃に設定される。なお、潤滑油の冷却開始を必要とする温度は、一般的には５０℃〜７０℃である。

次にこの図８に示す車体コントローラ１５の動作を説明する。図１０のフローチャートに示すように、作業車両の走行を開始した後、第１の温度センサ５７から走行用モータ１６の温度Ｔｍを車体コントローラ１５に読み込む（ステップ１）。モータ温度比較手段７８は、この走行用モータ１６の温度Ｔｍと走行用モータ基準温度設定手段７３に設定された基準温度Ｔｍｓ（例えば５０℃）とを比較し（ステップ２）、Ｔｍ＜Ｔｍｓであればステップ１に戻る。一方、Ｔｍ≧Ｔｍｓになると、車輪取付筒３２内の潤滑油の温度が冷却を要する温度にまで上昇した可能性があると判断し、潤滑油ポンプ１７の起動ルーチンに入る（ステップ３）。

図１１は潤滑油ポンプ１７の起動ルーチンを示しており、この起動ルーチンにおいては、まず第２の温度センサ６５により検出される循環路５８における潤滑油温度Ｔを車体コントローラ１５に読み込む（ステップ１３）。次に、この潤滑油温度Ｔを基準温度Ｔ０（例えば５℃），Ｔ１（例えば３５℃）と比較する（ステップ１４）。そして、Ｔ＜Ｔ０であれば起動運転時用制御手段８２はモータ駆動回路８３に微速指令を加え、駆動モータ１８を例えば４Ｈｚ（好ましくは３〜６Ｈｚ）で駆動する（ステップ１５，１８）。また、Ｔ０≦Ｔ＜Ｔ１であれば起動運転時用制御手段８２はモータ駆動回路８３に微速指令を加え、駆動モータ１８を例えば１５Ｈｚ（好ましくは１０〜２０Ｈｚ）で駆動する（ステップ１６，１８）。また、Ｔ１≦Ｔであれば起動運転時用制御手段はモータ駆動回路８３に中速指令を加え、駆動モータ１８を例えば５０Ｈｚ（好ましくは４０〜６０Ｈｚ）で駆動する（ステップ１７，１８）。

図１２は潤滑油温度Ｔによって駆動モータ１８の入力周波数を変化させるモータ動作制御例を示しており、この例はＺ１＝４Ｈｚ、Ｚ２＝１５Ｈｚ、Ｚ３＝５０Ｈｚとした例である。また、図１２において、Ｐ１は潤滑油ポンプ１７における空気吸込みに相当する吐出圧力を示す。また、Ｐ２はバイパス弁６９のクラッキング圧（例えば０．４７ＭＰａ）に相当する吐出圧力である。Ｐ３はオイルクーラ６８が破損する虞がある吐出圧力（例えば１．０ＭＰａ）に相当する吐出圧力である。

ステップ１３〜１８で示したように、第２の温度センサ６５により検出される潤滑油温度に応じた速度で駆動モータ１８（潤滑油ポンプ１７）を作動させた後、図１０の処理に戻る。そして、速度センサ５６により検出される走行用モータ１６の速度Ｖを車体コントローラ１５に読み込む（ステップ４）。起動運転時用速度比較手段７９は、速度センサ５６により検出される検出速度Ｖを起動運転時用基準速度設定手段７４により設定された基準速度Ｖｃと比較する（ステップ５）。そしてＶ≧Ｖｃであれば、空気吸込みの虞ありとしてステップ６に移り、駆動モータ１８すなわち潤滑油ポンプ１７を停止し、ステップ４に戻る。反対にＶ＜Ｖｃであれば、空気吸込みの虞が無いとして潤滑油ポンプ１７の作動を継続するかあるいは再起動する（ステップ７）。

続いてステップ８においては、第２の温度センサ６５により検出される潤滑油温度Ｔが通常運転に入るべきＴｃｓ（例えば５５℃）に達したか否かを判定し、Ｔ＜Ｔｃｓであれば、車体コントローラ１５に付帯したタイムカウンタを起動するかあるいはタイム加算を行う（ステップ９）。ここで、タイムカウンタとは、潤滑油ポンプ１７を起動してから潤滑油ポンプ１７を作動させた時間を積算するものである。次にステップ１０では、第２の温度センサ６５により検出される潤滑油温度が、車輪取付筒３２内の潤滑油によって置換されたものと想定されるＮ秒（例えば３００〜６００秒）だけ潤滑油ポンプ１７の作動時間が経過したか否かを判定し、この時間に達していれば駆動モータ１８、すなわち潤滑油ポンプ１７を停止させると共にタイムカウンタをリセットする（ステップ１１）。この起動運転時の潤滑油ポンプ１７の運転時間がこの時間Ｎ秒に達していなければ、ステップ３の起動運転時ルーチンに戻る。

一方、ステップ８において、Ｔ≧Ｔｃｓであれば、潤滑油温度が十分高く、すなわち潤滑油の粘度が潤滑油ポンプ１７（駆動モータ１８）の定格回転数での運転に十分耐えるだけの低い粘度に低下したものとみなし、ステップ１２（図１３）の通常運転時のルーチンに入る。この通常運転時の定格周波数Ｚ４は図１２に示すように、例えば９０Ｈｚである。

図１３のフローチャートに示すように、通常運転においては、速度センサ５６により検出される走行用モータ１６の速度Ｖを読込み(ステップ１９)、この速度Ｖと基準速度設定手段７７により設定された基準速度Ｖ１とを速度比較手段８７により比較する（ステップ２０）。そして、Ｖ≦Ｖｈであれば、潤滑油ポンプ１７は空気吸込みを起こさないと見なして通常運転時用制御手段８５はモータ駆動回路８３を介して駆動モータ１８を定格回転数（例えば９０Ｈｚ）で駆動するかあるいは回転を継続し、潤滑油を車輪取付筒３２と循環路５８との間で循環させ、潤滑油を冷却する（ステップ２１）。

一方、Ｖ＞Ｖｈであれば、図５において説明したように、車輪取付筒３２内で潤滑油２９が遠心力により車輪取付筒３２の内壁に沿って上がり、潤滑油２９の液面が吸込口５９ａ以下となる虞があるとして潤滑油ポンプ１７（駆動モータ１８）を停止させ（ストッパ２４）、ステップ１９に戻る。

ステップ２１において、駆動モータ１８を起動あるいは回転を継続させた後、圧力センサ６４で検出される吐出圧力Ｐを読込み（ステップ２２）、基準吐出圧力Ｐ１と比較する（ステップ２３）。そして、Ｐ＜Ｐ１であれば、空気吸込みを起こしていると判断し、駆動モータ１８を停止する(ステップ２４)。一方、Ｐ≧Ｐ１であれば、第２の温度センサ６５により検出される潤滑油温度Ｔを読込み（ステップ２５）、この潤滑油温度Ｔと基準温度Ｔｃｓとを比較する（ステップ２６）。そしてＴ＜Ｔｃｓであれば潤滑油が冷却されたものと見なして駆動モータ１８を停止し（ステップ２７）、図９のステップ１に戻る。Ｔ≧Ｔｃｓであれば、ステップ１９に戻る。

なお、この実施の形態においては、第１の温度センサ５７、第２の温度センサ６５、速度センサ５６、圧力センサ６４をそれぞれ左右の走行用モータ１６，１６および潤滑油ポンプ１７，１７ごとに設ける一方、駆動モータ１８は潤滑油ポンプ１７，１７に対して共通に１台設けた例について示した。この場合、左右にそれぞれ設けたセンサ出力の処理の仕方としては、左右のいずれか一方のセンサの出力または双方のセンサの出力が閾値（基準温度、基準速度、基準圧力）に達したかもしくは閾値より低くなったかによって駆動モータ１８をオンもしくはオフとするかあるいは速度切換えを行う。このようなセンサ出力処理ではなく、左右のセンサの平均値が閾値に達したかもしくは閾値より低くなったか場合に駆動モータ１８をオンもしくはオフとするかあるいは速度切換えを行うようにしてもよい。また、これらは各種センサについてすべて同様の態様で処理を行うのではなく、センサの種類によって処理態様を変更してもよい。また、左右の潤滑油ポンプ１７についてそれぞれ駆動モータ１８を設けた場合には、左右のセンサの出力をそれぞれ対応する側の駆動モータ１８の制御に用いる。

以上に述べたように、この実施の形態においては、起動運転時に、走行用モータ１６の温度Ｔｍが基準温度Ｔｍｓ以上に上昇すると、車輪取付筒３２内の潤滑油２９の温度が潤滑油ポンプ１７により吸込み可能となったものとみなして潤滑油ポンプ１７を低速で作動させて車輪取付筒３２内の潤滑油２９を潤滑油ポンプ１７により循環させる。そして起動運転時には、潤滑油温度が低温であることを想定し、潤滑油ポンプを停止させる基準温度となる起動運転時基準速度Ｖｃを通常運転時基準速度Ｖｈより低く設定しているので、起動運転時の潤滑油低温の状況に適合したキャビテーションの無い潤滑油ポンプの運転が可能となる。

すなわち、車輪取付筒３２内の潤滑油温度が低温である状況では、通常運転時に比較して潤滑油の粘度が高く、作業車両の走行によって車輪取付筒３２の内壁に沿って上昇する潤滑油が底部に流下し難くなる。このため、起動運転時の潤滑油低温状況では潤滑油ポンプ１７の吸込配管５９の吸込口５９ａより潤滑油液面が下になり易いが、潤滑油ポンプ１７を停止させる走行用モータ起動運転時基準速度Ｖｃを低く設定しているので、吸込口５９ａが潤滑油液面より低いと想定される場合でのみ潤滑油ポンプ１７を作動させることとなり、潤滑油ポンプ１７のキャビテーションを防止することができる。このため、起動運転時における潤滑油ポンプ１７のキャビテーションによる潤滑油ポンプ１７や配管６０，６１等の機器の損傷の発生を防止することができる。

また、この実施の形態においては、経験則から、起動運転時基準速度Ｖｃを通常運転時基準速度Ｖｈの４〜６割に設定したので、実情に適合した潤滑油ポンプ１７の運転が可能となり、キャビテーションを有効に防止することができる。

またこの実施の形態においては、潤滑油ポンプ１７の運転時において、圧力センサ６４により検出される吐出圧力が潤滑油ポンプ１７の空気吸込みの可能性がある第１の基準圧力Ｐ１未満である際に前記潤滑油ポンプ１７の駆動モータ１８を停止するため、前記速度Ｖに関する制御とも相俟って、潤滑油ポンプ１７のキャビテーションによる破損をより確実に防止することができる。

図１４は本発明の他の実施の形態を示す走行用モータ１６の速度Ｖと基準速度Ｖｃと潤滑油ポンプ１７の作動、停止の関係を説明する図である。この実施の形態においては、図８の起動運転時基準速度Ｖｃとして、潤滑油ポンプの作動を停止させる起動運転時基準速度Ｖｃ１と、この基準速度Ｖｃ１より低い速度であって、潤滑油ポンプの作動を再開させる起動運転時基準速度Ｖｃ２とを設定したものである。これらの基準速度Ｖｃ１，Ｖｃ２は、図８の機能ブロック図において、起動運転時用基準速度設定手段７４により個別にあるいは一方の基準速度Ｖｃ１（またはＶｃ２）に関連させて他方の基準速度Ｖｃ２（またはＶｃ１）も演算や関数設定により同時に決定される。

図１４に示すように、車速（速度センサ５６の検出速度）が頻繁に変化しても、基準速度Ｖｃ１，Ｖｃ２の偏差Δの範囲内においては、潤滑油ポンプ１７の起動後の停止あるいは停止後の再起動を行わないことにより、潤滑油ポンプ１７が頻繁に起動、停止を繰り返すことなく、安定した制御動作が可能となる。ここで、基準速度Ｖｃ１，Ｖｃ２間の偏差Δは、Δ＝Ｖｃ１−Ｖｃ２＝β×Ｖｃ１（ただしβ＝０．１〜０．２）
に設定することが好ましい。係数βの下限値０．１は速度センサ５６の誤差や動作の遅れを考慮して設定されるもので、この下限値が０．１より小さいと安定制御を期待することが難しくなる。また、βの上限値が０．２より大きいと精度の良い制御が難しくなる。

なお、上記実施の形態においては、起動運転時において、駆動モータ１８の駆動周波数を段階的に変化させることにより、潤滑油ポンプ１７の速度を変化させたが、この駆動周波数は通常運転時より低い一定の周波数としてもよい。また、起動運転時用制御手段８２において、第２の温度センサ６５から得られる潤滑油の検出温度Ｔから、例えば下記の式により駆動周波数Ｚを求めることにより、駆動モータ１８を駆動するようにしてもよい。
Ｚ＝ａ＋ｂ×（Ｔ＋ｃ）
なお、この実施の形態においては、例えばａ＝４（Ｈｚ）、ｂ＝０．７７、ｃ＝２０（℃）とする。上記式は経験則から求められた式であり、定数ａ，ｂ，ｃの数値は一義的に決まるものでなく、車体ごとの配管サイズ長さ、ポンプ容量、駆動モータ１８のサイズ等によって適宜調整されるものである。

１：車体、２：前輪、３：後輪、４：ベッセル、５：キャビン、７：起伏シリンダ、８：エンジン、９：主発電機、１０：副発電機、１１：バッテリ、１２：作動油タンク、１４：電力制御装置、１５：車体コントローラ、１６：走行用モータ、１７：潤滑油ポンプ、１８：駆動モータ、２０：走行駆動装置、２２：モータ収容筒、２４：回転軸、２５：筒状スピンドル、２７：減速機、３０，３１：軸受、３２：車輪取付筒、３３：隔壁、３４：シール材、３６：内歯車、３７：外側ドラム、３９：第１の減速機構、４０：第２の減速機構、４１：太陽歯車、４２：遊星歯車、４３：支持ピン、４４：キャリア、４５：内歯車、４７：蓋板、５０：太陽歯車、５１：キャリア、５３：支持ピン、５４：遊星歯車、５５：デイスク、５６：速度センサ、５７：第１の温度センサ、５８：循環路、５９，６０：吸込配管、６１，６２：供給配管、６４：圧力センサ、６５：第２の温度センサ、６６：圧力保持弁、６７：除塵用フィルタ、６８：オイルクーラ、６９：バイパス弁、７０：エアブリーザ

Claims (3)

1. 作業車両の車輪と一体に回転する筒状の車輪取付筒と、
   前記車輪取付筒駆動用の走行用モータと、
   前記車輪取付筒内に設けられ、前記走行用モータの回転を減速して前記車輪取付筒に伝える歯車機構からなる減速機と、
   前記車輪取付筒の外部に設けられ、減速機用潤滑油を前記車輪取付筒内から吸い出し、オイルクーラにより冷却して前記車輪取付筒内に戻す循環路および潤滑油ポンプとを備えた作業車両における走行減速機用潤滑油の冷却装置において、
   前記走行用モータの速度を検出する速度センサと、
   通常運転時において潤滑油ポンプの空気吸込みを防止するために潤滑油ポンプを停止させる基準速度Ｖｈ、および起動運転時潤滑油ポンプの空気吸込みを防止するために潤滑油ポンプを停止させるための、前記基準速度Ｖｈより低い起動運転時基準速度Ｖｃを予め設定する基準速度設定手段と、
   前記速度センサの検出速度Ｖと前記走行用モータの起動運転時基準速度Ｖｃとを比較する速度比較手段と、
   前記検出速度Ｖが前記起動運転時基準速度Ｖｃより低い際に通常運転速度より低い速度で潤滑油ポンプの駆動モータを作動させ、前記検出速度Ｖが前記起動運転時基準速度Ｖｃより高い際に潤滑油ポンプの駆動モータを停止させる起動運転時用制御手段とを備えた
   ことを特徴とする走行減速機用潤滑油の冷却装置。
2. 請求項１に記載の走行減速機用潤滑油の冷却装置において、
   前記基準速度Ｖｈ、Ｖｃの関係を、
   Ｖｃ＝α×Ｖｈ（ただしα＝０．４〜０．６）に設定した
   ことを特徴とする走行減速機用潤滑油の冷却装置。
3. 請求項１または２に記載の走行減速機用潤滑油の冷却装置において、
   潤滑油ポンプの起動運転時基準速度Ｖｃとして、潤滑油ポンプの作動を停止させる起動運転時基準速度Ｖｃ１と、この基準速度Ｖｃ１より低い速度であって、潤滑油ポンプの作動を再開させる起動運転時基準速度Ｖｃ２とを設定し、
   その偏差Δ＝Ｖｃ１−Ｖｃ２を、
   Δ＝β×Ｖｃ１（ただしβ＝０．１〜０．２）に設定した
   ことを特徴とする走行減速機用潤滑油の冷却装置。

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