(57)【要約】【課題】  シール収容室への異物の侵入に伴う不具合を未然に防止することができる建設機械の警告制御装置を提供する。【解決手段】  ハウジング(28)、ハウジングの外周面に軸受を介して回転自在に支持され内部の減速ギヤ室に減速ギヤ機構を収容したケーシング(32)、減速ギヤ室に隣接した環状のシール収容室(74)、シール収容室内に配置され外部に対してシール収容室を液密に密封する環状のフローティングシール(76)を有する減速装置(26)と、シール収容室内に配置され、シール収容室内の潤滑油の温度を検知する温度検出手段(66)と、温度検出手段にて検出した検出結果からフローティングシールによる摺動発熱量を判別し、この判別結果が異常と判定された場合には警告信号を出力するコントローラ(67)と、警告信号に基づき、警告を発生させる警告手段(94)とを具備する。【選択図】      図２
2006038133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行モータと、該走行モータの出力を走行回転体に伝達する減速装置とを含む建設機械において、
前記走行モータを囲むハウジングと、該ハウジングの外周面に軸受を介して回転自在に支持され、内部の減速ギヤ室に減速ギヤ機構を収容したケーシングと、該ケーシングと前記ハウジングとの間に前記ケーシングの回転を許容して設けられ、前記軸受を介して前記減速ギヤ室に隣接した環状のシール収容室と、該シール収容室内に配置され、外部に対して該シール収容室を液密に密封する環状のフローティングシールとを有する前記減速装置と、
前記シール収容室内に配置され、該シール収容室内の潤滑油の温度を検知する温度検出手段と、
該温度検出手段にて検出した検出結果から前記フローティングシールによる摺動発熱量を判別し、この判別結果が異常と判定された場合には警告信号を出力するコントローラと、
前記警告信号に基づき、警告を発生させる警告手段と
を具備したことを特徴とする建設機械の警告制御装置。
【請求項２】
前記警告手段は、車速の減速操作を促す警告を発生することを特徴とする請求項１に記載の建設機械の警告制御装置。
【請求項３】
前記警告手段は、前記警告として、車速の減速を強制的に行う信号を前記走行モータに出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の建設機械の警告制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベルやクローラキャリア等の種々の建設作業に使用される建設機械の警告制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の建設機械、例えば油圧ショベルはクローラ形の下部走行体を備え、この下部走行体は、油圧による走行モータの出力が減速装置を介してクローラのスプロケットに伝達されることによって走行する。
より詳しくは、この減速装置は、走行モータを囲むハウジングと、このハウジングの外周面に軸受を介して回転自在に支持されたケーシングとを有し、これらケーシング及びハウジングは互いに協働してシール収容室を形成する。このシール収容室にはフローティングシールが配置され、フローティングシールは内部潤滑油のシール部材として機能する。
【０００３】
そして、シール収容室内にはハウジングとケーシングとの隙間を通じて外部から土砂等の異物が侵入し得ることを鑑み、この隙間とフローティングシールとの間に別個のシール部材を配設させた技術が開示されている（特許文献１）。
【特許文献１】実開昭５５−１０５６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記油圧ショベルは荒れ地、泥るみや岩石土壌等の悪路を走行する頻度が高く、その下部走行体は土砂等に埋もれた状態でも進むことが要求される。すなわち、土砂等の異物は下部走行体に向けて常に押し寄せ、この下部走行体には外部からシール収容室内に向かう大きな土圧が生ずることになる。
ここで、油圧ショベルの作業環境によっては、油圧ショベルには長時間に亘る連続走行が要求される場合がある。この連続走行時の土圧は、より大きな圧力を有し、継続してシール収容室内に向けて作用する。従って、特許文献１の如くのシール部材を単に設けるだけではシール収容室への異物の侵入防止が十分ではなく、また、仮に異物がシール収容室内に侵入した場合については格別な配慮がなされていない。
【０００５】
そして、上記連続走行時において、異物が外部からシール収容室内に一旦侵入すればフローティングシールは異物によって押圧されて発熱する。これは、フローティングシールの破損を招き、潤滑油の密封性を長期に亘って維持することが困難になる。また、万一、油圧ショベルのオペレータが潤滑油漏れを気付かずに走行動作を続ければ、減速装置の破損にも繋がる。
【０００６】
更に、上記フローティングシールの発熱はシール収容室を過熱させ、減速装置のヒートバランスが悪化するという問題も生ずる。つまり、摺動によって生ずる摺動熱がシール収容室内にこもり、これでは、減速ギヤ室内の潤滑油をも早期に劣化させ、この減速ギヤ室内の歯車や軸受等の寿命を短縮させる。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、シール収容室への異物の侵入に伴う不具合を未然に防止することができる建設機械の警告制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の建設機械の警告制御装置（請求項１）は、走行モータと、走行モータの出力を走行回転体に伝達する減速装置とを含む建設機械であって、走行モータを囲むハウジングと、ハウジングの外周面に軸受を介して回転自在に支持され、内部の減速ギヤ室に減速ギヤ機構を収容したケーシングと、ケーシングとハウジングとの間にケーシングの回転を許容して設けられ、軸受を介して減速ギヤ室に隣接した環状のシール収容室と、シール収容室内に配置され、外部に対してシール収容室を液密に密封する環状のフローティングシールとを有する減速装置と、シール収容室内に配置され、シール収容室内の潤滑油の温度を検知する温度検出手段と、温度検出手段にて検出した検出結果からフローティングシールによる摺動発熱量を判別し、この判別結果が異常と判定された場合には警告信号を出力するコントローラと、警告信号に基づき、警告を発生させる警告手段とを具備したことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２記載の発明では、警告手段は車速の減速操作を促す警告を発生することを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、警告手段は、警告として、車速の減速を強制的に行う信号を走行モータに出力することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、シール収容室への異物の侵入に伴ってフローティングシールで摺動熱が生じた場合であっても、この摺動熱による不具合を未然に防止することに着目したものである。
そして、請求項１記載における本発明の建設機械の警告制御装置によれば、フローティングシールによる摺動発熱量が判別され、その判別結果が異常高温と判定された場合には、コントローラを介して警告手段から警告が発せられ、建設機械のオペレータにその発熱状態について注意を喚起する。つまり、土圧により外部からシール収容室内に土砂等の異物が侵入し、フローティングシールによる摺動発熱量が異常に大きくなったとしても、警告信号によってシール収容室内における潤滑油の温度上昇が抑制される。
【００１０】
この結果、建設機械の長期間に亘る連続走行に伴うフローティングシールの破損が未然に防止される。また、フローティングシールによる潤滑油の密封性が長期に亘って安定して維持可能となり、潤滑油の漏れによる減速装置の破損が未然に防止され、車体の走行不能状態を回避でき、且つ、環境汚染の防止にも寄与する。
更に、減速装置全体のヒートバランスも改善され、減速ギヤ室内の潤滑油が早期に熱劣化せず、この熱劣化に起因する減速ギヤ機構の歯車や軸受等の寿命が短くならない。
【００１１】
また、請求項２記載の発明によれば、フローティングシールによる摺動発熱量が異常高温であると判定された時点で警告手段から車速の減速操作を促す警告が発せられる。従って、オペレータにその発熱状態を認知させ、オペレータ自身の減速操作によって減速させる。この結果、作業や走行動作を継続しつつ、フローティングシールの摺動熱に伴う不具合の未然防止が図られる。
【００１２】
更に、請求項３記載の発明によれば、フローティングシールによる摺動発熱量が異常高温であると判定された時点で警告手段から減速指令が発せられ、強制的な減速、換言すれば、車速の自動的な規制が行われる。この結果、ヒューマンエラーが回避され、フローティングシールの摺動熱に伴う不具合の未然防止がより確実に図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を用い本発明の実施の形態について説明する。
図１は建設機械としての油圧ショベルを示す。油圧ショベルはクローラ形の下部走行体２と、この下部走行体２に旋回可能に設けられた上部旋回体４とを備え、この上部旋回体４上に運転室６、機械室８及び作業機本体１０等が搭載されている。なお、この作業機本体１０は、起伏ブーム１２の先端にアーム１４を回動可能に取付け、このアーム１４の先端に回動可能なバケット１６を取付けて構成されている。
【００１４】
下部走行体２はそのクローラ１８を走行させる走行装置２０を備えており、この走行装置２０の詳細を図２に示す。
走行装置２０は、油圧による走行モータ２２と、この走行モータ２２の出力をクローラ１８のスプロケット（走行回転体）２４に伝達する減速装置２６とからなる。
減速装置２６は円筒状のハウジング２８を有し、このハウジング２８は走行モータ２２の出力軸側を囲む。ハウジング２８はその一端に取付けフランジ３０を有し、この取付けフランジ３０を介して下部走行体２のサイドフレームに連結されている。
【００１５】
また、減速装置２６は同じく円筒状のケーシング３２を有し、このケーシング３２の端壁３３がハウジング２８の他端部に複列の円錐ころ軸受（軸受）３４を介して回転自在に支持されている。より詳しくは、ケーシング３２はハウジング２８側から、端壁３３を有した駆動筒３６、中空円筒３８及び蓋４０からなり、これらは互いに連結されてケーシング３２内に減速ギヤ室４２を形成する。なお、前述したスプロケット２４は駆動筒３６に取付けられている。
【００１６】
減速ギヤ室４２には減速ギヤ機構４４が収容されており、例えば、減速ギヤ機構４４は２段の遊星歯車機構からなる。詳しくは、減速ギヤ機構４４は入力軸４６を有し、この入力軸４６はその一端が走行モータ２２の出力軸２３に連結されている。そして、入力軸４６の他端には第１段の遊星歯車機構のサンギヤ４８が一体に形成され、このサンギヤ４８は複数の遊星ギヤ５０を介して中空円筒３８の内周面に形成された内歯５２に噛み合っている。遊星ギヤ５０はピン５４を介してキャリア５６に支持され、このキャリア５６は第２段の遊星歯車機構のサンギヤ５８と一体に回転する。サンギヤ５８は入力軸４６に回転自在に支持され、複数の遊星ギヤ６０を介して中空円筒３８の内歯５２に噛み合い、そして、遊星ギヤ６０はピン６２を介してキャリア６４に支持され、このキャリア６４はハウジング２８に回転不能に支持されている。
【００１７】
従って、走行モータ２２の出力は上述した減速ギヤ機構４４を介して中空円筒３８、つまり、ケーシング３２に伝達され、この結果、ケーシング３２とともにスプロケット２４が回転される。
一方、ハウジング２８の取付けフランジ３０からはケーシング３２の駆動筒３６に向けて環状の固定スリーブ６８が一体に突出している。これに対し、駆動筒３６からは取付けフランジ３０に向けて回転スリーブ７０が一体に突出している。これら固定及び回転スリーブ６８、７０は、それらの先端が回転スリーブ７０の回転を許容した状態で互いに係合し、ハウジング２８の外周面及びケーシング３２の端壁３３と協働して環状のシール収容室７４を形成している。
【００１８】
シール収容室７４は円錐ころ軸受３４を介して減速ギヤ室４２に隣接されており、減速ギヤ室４２内の潤滑油は円錐ころ軸受３４を通じてシール収容室７４に流入可能である。それ故、シール収容室７４内には環状のフローティングシール７６が収容され、このフローティングシール７６はシール収容室７４から外部への潤滑油の漏出を防止し、潤滑油を密封する。
【００１９】
このフローティングシール７６は一対のシールリング７８と、これらシールリング７８をそれぞれ弾性的に支持するＯリング８０から構成されている。より詳しくは、一対のシールリング７８はハウジング２８の軸線方向に並置されて互いに当接し、これら当接面が摺接面８２として形成されている。そして、一対のシールリング７８にはそれらの外周面に互いに逆向きの雄テーパ面が形成されている。一方、固定及び回転スリーブ６８、７０の内周面はシールリング７８の雄テーパ面に対応する雌テーパ面としてそれぞれ形成されており、これら雌雄の両テーパ面の間にＯリング８０が配置されている。これらＯリング８０は、対応するシールリング７８と固定又は回転スリーブ６８、７０との間をシールする一方、一対のシールリング７８を互いに押し付け、これらシールリング７８の摺接面８２を確実に密着させる。
【００２０】
従って、ケーシング３２が回転されると、回転スリーブ７０側のシールリング７８は固定スリーブ６８側のシールリング７８に対して摺接し、これらシールリング７８はＯリング８０と協働してシール収容室７４を外部に対して密封する。
ところで、フローティングシール７６を収容したシール収容室７４の適宜位置には油温センサ（温度検出手段）６６が配置されている。この油温センサ６６はシール収容室７４内に流入した潤滑油の温度を検知し、その検出信号を警告コントローラ（コントローラ）６７に送信する。この警告コントローラ６７は中央処理装置（ＣＰＵ）やＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリや、また、警告ランプ用ドライバ等の種々の周辺機器を含むマイクロコンピュータからなり、油温センサ６６の検出結果からフローティングシール７６による摺動発熱量を判別している。そして、警告コントローラ６７はこの判別結果に基づき、警告信号をモニタパネル８４の異常高温時の警告ランプ（警告手段）９４に出力する。このモニタパネル８４は運転室６に搭載され、油圧ショベルのオペレータにとって確認し易い位置に配置されている（図１）。
【００２１】
このモニタパネル８４の詳細を図３に示す。
モニタパネル８４では各種の表示が視認される。より具体的には、水温や燃料量を示すメータ類８６、エンジン回転速度や作動油温等を表示する液晶表示部８８及び掘削作業モードを表示する作業表示部９０や、水温や燃料量等に関する各種の警告を表示する警告ランプ９２がパネルの適宜位置に配置されている。また、本実施の形態においては、異常高温時の警告ランプ９４が上記警告ランプ９２の右側に配置され、警告ランプ９２の各表示に比して大きな表示で形成されている。
【００２２】
本実施の形態における警告ルーチンでは、初めに、油温センサ６６がシール収容室７４内の潤滑油の温度、換言すれば、フローティングシール７６或いはフローティングシール７６の近傍の温度を検知する。次いで、警告コントローラ６７は油温センサ６６の検出結果からフローティングシール７６による摺動発熱量を判別する。そして、シール収容室７４内の潤滑油の温度が所定の閾値を超えて異常高温に達していると判定された場合には、警告信号を警告ランプ９４に出力し、オペレータに警告する。
【００２３】
詳しくは、まず、警告ランプ９４は警告コントローラ６７からの警告信号に応じて点灯する。この点灯の意味は、オペレータに認知させるべく油圧ショベルの取扱説明書にて、例えば、車速を高速から中速に減速して使用する旨が記載されており、警告ランプ９４の点灯によってオペレータに注意を喚起する。
次いで、この異常温度が所定の設定時間、又は所定の設定回数を超えたまま走行動作が継続されたときには点滅する。つまり、警告ランプ９４の表示が点灯から点滅に変化する。
【００２４】
この点滅の意味もまた、例えば、車速を中速から低速に減速して使用し、且つ、早急なるサービス等への連絡及び減速装置２６のメンテナンスを要する旨が取扱説明書に記載され、警告ランプ９４の点滅によって更なる注意を喚起する。そして、連絡を受けたサービス側では減速装置２６及びフローティングシール７６を点検し、不具合があるときにはフローティングシール７６の交換等を行う。
【００２５】
以上のように、本実施の形態では、シール収容室７４内の潤滑油の油温からフローティングシール７６による摺動発熱量が判別される。そして、その判別結果が異常高温と判定された場合には、警告コントローラ６７を介して警告ランプ９４から点灯や点滅による警告が発せられ、オペレータにその発熱状態について注意を喚起する。従って、土圧により外部からシール収容室７４内に土砂等の異物が侵入し、仮にフローティングシール７６による摺動発熱量が異常に大きくなったとしても、警告ランプ９４から車速の減速操作を促す警告が発せられ、オペレータ自身の減速操作によって減速され、シール収容室７４内における潤滑油の温度上昇が抑制される。
【００２６】
この結果、直ちに作業や走行動作を中断させない一方、警告による注意喚起によってフローティングシール７６が破損する前には減速装置２６のメンテナンスを行う機会が得られ、油圧ショベルの長期間に亘る連続走行に伴って生じ得るフローティングシール７６の破損を未然に防止できる。
また、フローティングシール７６による潤滑油の密封性が長期に亘って安定して維持可能となる。よって、潤滑油の漏れによる減速装置２６の破損が未然に防止され、車体の走行不能状態を回避でき、且つ、環境汚染も防止できる。
【００２７】
更に、減速装置２６全体のヒートバランスも改善され、減速ギヤ室４２内の潤滑油が早期に熱劣化し難くなる。また、この熱劣化に起因する減速ギヤ機構４４の各種ギヤ４８、５０、５２、６０や円錐ころ軸受３４等の寿命の短命化も回避される。
図４は、本発明の他の実施の形態を示す。当該実施の形態では警告の具体的な内容を除き、上記実施の形態と同一の構成からなる。よって、この警告内容について詳細に説明する。
【００２８】
当該警告は、走行モータ２２に対する作動油の供給流量を抑えて車速の減速を強制的に行う。より詳しくは、同図の油圧回路に示すように、走行モータ２２は走行用制御弁１００を介して可変容量形の主油圧ポンプ９８に接続されている。
走行用制御弁１００は４ポート３位置切換弁であり、スプリング或いはパイロット圧のいずれかの方式が選択されて作動し、作動油の流れ方向を切り換える。このパイロット圧の油圧Ｐ0はパイロットポンプ１０６から導かれており、左右のクローラ１８に連動する走行レバー９６の操作位置に応じて走行用制御弁１００に供給される。なお、この走行レバー９６は運転室６に設置されている（図１）。
【００２９】
また、主油圧ポンプ９８は走行モータ２２に圧油を送油するが、その圧力はリリーフ弁１０２で制御され、回路を保護する。つまり、主油圧ポンプ９８の吐出圧がリリーフ弁１０２に設けられるスプリング１０２Ａにより設定された圧力よりも高くなると、主油圧ポンプ９８から吐出された圧油がタンクに戻される。
一方、本実施の形態では、上記油圧回路に対して主油圧制御装置（警告手段）１０４が設けられている。この主油圧制御装置１０４は、電磁式の減圧弁１０８と、レギュレータ１１０とから構成され、減圧弁１０８はパイロットポンプ１０６に接続されている。
【００３０】
そして、この減圧弁１０８は警告コントローラ６７による警告信号に基づいて駆動され、パイロットポンプ１０６からの圧油は任意の圧力Ｐに制御されてレギュレータ１１０に供給される。なお、この減圧弁１０８にはＯＵＴ側のパイロット圧が導かれており、このパイロット圧が所定圧以上の値になればＩＮとＯＵＴとの間が閉塞され、レギュレータ１１０への供給が遮断される。
【００３１】
図５は、本実施の形態に係る警告ルーチンのうち、主油圧制御装置１０４による走行モータ２２の供給流量制御のフローチャートである。
同図のステップＳ５０１では、油温センサ６６にてシール収容室７４内の潤滑油の油温ｔが読み込まれ、ステップＳ５０２では、警告コントローラ６７にて油温ｔが所定の閾値ｔ0を超えているか否かが判別される。そして、油温ｔが異常高温に達し、フローティングシール７６による摺動発熱量が異常であると判定された場合、すなわちＹＥＳのときには、ステップＳ５０３に進んで電磁式の減圧弁１０８に電流ｉ（＝ｉ1）を出力してステップＳ５０４に進む。
【００３２】
ステップＳ５０４では、減圧弁１０８にてパイロットポンプ１０６からの圧力Ｐ0が圧力Ｐ（例えばＰ0／２）に変更され、ステップＳ５０５では、レギュレータ１１０を介して主油圧ポンプ９８の最大傾転角θｍａｘを抑制する。この抑制された最大傾転角θｍａｘにより、主油圧ポンプ９８から吐出される最大供給流量Ｑｍａｘが制限され、走行用制御弁１００を介して走行モータ２２に供給される最大流量が少なくなり、車速を例えば自動的に中速から低速に設定する。
【００３３】
なお、本実施の形態では、ステップＳ５０２で油温ｔが所定の閾値ｔ0を超えているときには、警告コントローラ６７は警告信号をモニタパネル８４にも出力し、異常高温時の警告ランプ９４を点灯させてオペレータに警告する。
一方、ステップＳ５０２において、油温ｔが所定の閾値ｔ0を超えていないときにはステップＳ５０７に進み、警告コントローラ６７は減圧弁１０８に電流ｉ（＝ｉ0）を出力する。
【００３４】
次いで、ステップＳ５０８では、減圧弁１０８の圧力Ｐがパイロットポンプ１０６からの圧力Ｐ0のまま維持され、ステップＳ５０９では主油圧ポンプ９８の最大傾転角θｍａｘを維持する。これにより、走行モータ２２への最大供給流量Ｑｍａｘが維持され、且つ、警告を発することなく一連のルーチンを終了する。
従って、本実施の形態によれば、フローティングシール７６による摺動発熱量が異常高温であると判定された時点で警告ランプ９４を点灯させると同時に、主油圧制御装置１０４からの減速指令が主油圧ポンプ９８を介して走行モータ２２に出力され、強制的な減速、つまり、車速の自動的な規制が行われる。この結果、作業や走行動作の継続を図りつつ、オペレータによる減速操作が不要になるのでヒューマンエラーが回避され、フローティングシールの摺動熱に伴う不具合の未然防止がより確実に図られる。
【００３５】
以上で本発明の各実施の形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、警告内容としては、車速の減速の他、エンジン回転速度を低速に設定する、或いは、エンジンを停止させるものであっても良く、この場合にも上記と同様に、シール収容室７４内の潤滑油の温度上昇は抑えられる。
【００３６】
また、警告ランプ９４を点灯させずに強制的な減速のみを行っても良い。更に、走行モータ２２の出力が伝達される走行回転体としては、上記実施の形態の如くのスプロケット２４の他、車輪であっても良い。
更にまた、点灯或いは点滅する警告ランプ９４の他、鳴温するブザー音や音声で知らせるもの、又は、これらランプやブザー等の双方を含むものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施の形態の警告制御装置が適用される油圧ショベルの斜視図である。
【図２】図１の油圧ショベルの走行装置に組み込まれた減速装置の断面図である。
【図３】図１の油圧ショベルにおける警告手段の説明図である。
【図４】他の実施の形態における警告手段の説明図である。
【図５】図４の主油圧制御装置による走行モータの供給流量制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
２０  走行装置
２２  走行モータ
２４  スプロケット（走行回転体）
２６  減速装置
２８  ハウジング
３２  ケーシング
３４  円錐ころ軸受（軸受）
４２  減速ギヤ室
４４  減速ギヤ機構
６６  油温センサ（温度検出手段）
６７  警告コントローラ（コントローラ）
７４  シール収容室
７６  フローティングシール
９４  警告ランプ（警告手段）
１０４  主油圧制御装置（警告手段）
【図１】
2006038133.tif 000003
【図２】
2006038133.tif 000004
【図３】
2006038133.tif 000005
【図４】
2006038133.tif 000006
【図５】
2006038133.tif 000007