特許 5695583 油圧ポンプの故障診断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5695583

(24)【登録日】2015年2月13日

(45)【発行日】2015年4月8日

(54)【発明の名称】油圧ポンプの故障診断装置

(51)【国際特許分類】

   F04B 51/00 20060101AFI20150319BHJP

   F04B 49/10 20060101ALI20150319BHJP

【ＦＩ】

   F04B51/00

   F04B49/10 311

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-23462(P2012-23462)

(22)【出願日】2012年2月6日

(65)【公開番号】特開2013-160157(P2013-160157A)

(43)【公開日】2013年8月19日

【審査請求日】2014年2月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】特許業務法人開知国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100077816

【弁理士】

【氏名又は名称】春日 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100156524

【弁理士】

【氏名又は名称】猪野木 雄一

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 佑司

【審査官】 佐藤 秀之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１９６４０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０７７８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１００８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−１５２０８３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０７−２９４３６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｂ ５１／００

Ｆ０４Ｂ ４９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケーシングと、前記ケーシングに回転可能に設けられた回転軸と、複数のシリンダが設けられ前記回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられたロータと、前記ロータの各シリンダ内に往復運動可能に挿嵌された複数のピストンと、前記ロータと摺接するように前記ケーシングに設けられた前記各シリンダと間欠的に連通する吸入ポートと排出ポートとが形成された弁部材とからなる油圧ポンプの故障診断装置であって、
前記ケーシング内の圧力を検出する内圧検出手段と、
前記油圧ポンプに作動油を供給するタンクの圧力を検出するタンク圧検出手段と、
予め定めた第１の基準圧値を記憶する記憶部と，前記内圧検出手段で検出したケーシング内の圧力から前記タンク圧検出手段で検出したタンクの圧力を減じて、差圧を算出する第１演算部と，前記第１演算部で算出した前記差圧と前記第１の基準圧値とを比較し、その結果を出力する第２演算部とを有する故障診断手段とを備えた
ことを特徴とする油圧ポンプの故障診断装置。

【請求項2】

請求項１記載の油圧ポンプの故障診断装置において、
前記油圧ポンプの吐出圧力を検出する吐出圧検出手段と、
予め定めた第２の基準圧値を記憶する記憶部と，前記吐出圧検出手段で検出した前記油圧ポンプの吐出圧力と前記第２の基準圧値とを比較し、前記油圧ポンプの吐出圧力が前記第２の基準圧値未満の場合に、前記第１演算部と前記第２演算部での処理を実行させる信号を出力する第３演算部とを有する故障診断手段とを更に備えた
ことを特徴とする油圧ポンプの故障診断装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の油圧ポンプの故障診断装置において、
前記故障診断手段で検出した前記油圧ポンプの故障診断結果を報知する報知手段を更に備えた
ことを特徴とする油圧ポンプの故障診断装置。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１項に記載の油圧ポンプの故障診断装置において、
前記タンクは密閉型であり、前記タンク圧検出手段は、前記タンク内部上方の気相部の圧力を検出する
ことを特徴とする油圧ポンプの故障診断装置。

【請求項5】

請求項１乃至３のいずれか１項に記載の油圧ポンプの故障診断装置において、
前記タンクは密閉型であり、前記タンク圧検出手段に代えて、前記油圧ポンプの吸込み圧力を検出する吸込み圧検出手段を備えた
ことを特徴とする油圧ポンプの故障診断装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、油圧ポンプの故障診断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

油圧ポンプにおける故障部位を簡素な構成で特定可能とするために、油圧ポンプの収容部材の内部圧力を把握する内圧把握手段と、油圧ポンプの油室から吐出される作動油の吐出圧を検出する吐出圧検出手段と、該内部圧力と該吐出圧力に基づいて、油圧ポンプの弁部材の回転部材との接触面における摩耗状態を診断する診断手段とを備えた油圧ポンプの診断装置がある（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−７７８０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した従来技術の油圧ポンプの内部圧力と吐出圧力とから油圧ポンプの摩耗状態を診断する方法は、一定の吐出圧力以上の運転状態において、検出したポンプの内部圧力を予め関数で定めた吐出圧力に対するポンプ内部圧力の閾値と比較することで、摩耗状態を診断している。しかし、これらの閾値は、試験結果に基づいて設定されるものであり、使用条件や使用環境などの影響を考慮して設定する必要があるので、これらの閾値を的確に定めることは困難であり、このことにより、摩耗検出精度を上げるのが難しい場合があった。

【0005】

ところで、建設機械における油圧システムの場合、密閉型の油タンクが一般的に用いられている。このような油圧システムにおいては、油圧ポンプ稼働中に、油タンクから油圧ポンプに供給される作動油の流量と油タンクに戻ってくる作動油の流量とは、時々刻々で異なるため、油タンクの圧力は大きく変動する場合がある。油ポンプは、油タンクから作動油を吸い込むと共に、本体内部のドレンを排出するドレン配管により油タンクと接続されている。このため、油ポンプの内部圧力は、油タンクの圧力変動の影響を受ける場合があった。

【0006】

このため、例えば、密閉型の油タンクを備えた油圧システムにおいて、油タンクの圧力変動を考慮せずに油圧ポンプの内部圧力と吐出圧力とに応じて油圧ポンプの摩耗状態を判断する上記従来技術を適用すると、場合によっては、誤判断をする可能性があった。

【0007】

本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、油圧ポンプが稼働した状態で、油圧ポンプ摺動部材の損傷を精度良く確実に検出できる油圧ポンプの故障診断装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するために、第１の発明は、ケーシングと、前記ケーシングに回転可能に設けられた回転軸と、複数のシリンダが設けられ前記回転軸と一体に回転するように前記ケーシング内に設けられたロータと、前記ロータの各シリンダ内に往復運動可能に挿嵌された複数のピストンと、前記ロータと摺接するように前記ケーシングに設けられた前記各シリンダと間欠的に連通する吸入ポートと排出ポートとが形成された弁部材とからなる油圧ポンプの故障診断装置であって、前記ケーシング内の圧力を検出する内圧検出手段と、前記油圧ポンプに作動油を供給するタンクの圧力を検出するタンク圧検出手段と、予め定めた第１の基準圧値を記憶する記憶部と，前記内圧検出手段で検出したケーシング内の圧力から前記タンク圧検出手段で検出したタンクの圧力を減じて、差圧を算出する第１演算部と，前記第１演算部で算出した前記差圧と前記第１の基準圧値とを比較し、その結果を出力する第２演算部とを有する故障診断手段とを備えたものとする。

【0009】

また、第２の発明は、第１の発明において、前記油圧ポンプの吐出圧力を検出する吐出圧検出手段と、予め定めた第２の基準圧値を記憶する記憶部と，前記吐出圧検出手段で検出した前記油圧ポンプの吐出圧力と前記第２の基準圧値とを比較し、前記油圧ポンプの吐出圧力が前記第２の基準圧値未満の場合に、前記第１演算部と前記第２演算部での処理を実行させる信号を出力する第３演算部とを有する故障診断手段とを更に備えたことを特徴とする。

【0010】

更に、第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記故障診断手段で検出した前記油圧ポンプの故障診断結果を報知する報知手段を更に備えたことを特徴とする。

【0011】

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、前記タンクは密閉型であり、前記タンク圧検出手段は、前記タンク内部上方の気相部の圧力を検出することを特徴とする。

【0012】

更に、第５の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、前記タンクは密閉型であり、前記タンク圧検出手段に代えて、前記油圧ポンプの吸込み圧力を検出する吸込み圧検出手段を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、油圧ポンプが稼働した状態で、油圧ポンプのドレン圧力と油タンクの圧力等とに基づいて故障診断を行うので、油圧ポンプ摺動部材の損傷を精度良く確実に検出することができる。このことにより、部品の修理交換等の対策を事前に実行できるので、修理等に伴うダウンタイムを短縮することができる。この結果、建設機械の生産効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の油圧ポンプの故障診断装置の第１の実施の形態を適用した油圧ポンプの縦断面図である。

【図2】本発明の油圧ポンプの故障診断装置の第１の実施の形態の構成を示す構成図である。

【図3】本発明の油圧ポンプの故障診断装置の第１の実施の形態におけるポンプ内部圧力と油タンク圧力との関係を示す特性図である。

【図4】本発明の油圧ポンプの故障診断装置の第１の実施の形態の処理内容を示すフローチャート図である。

【図5】本発明の油圧ポンプの故障診断装置の第２の実施の形態の構成を示す構成図である。

【図6】本発明の油圧ポンプの故障診断装置の第２の実施の形態の処理内容を示すフローチャート図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に、本発明の油圧ポンプの故障診断装置の実施の形態を図面を用いて説明する。

【実施例1】

【0016】

図１は本発明の油圧ポンプの故障診断装置の第１の実施の形態が適用される油圧ポンプの縦断面図、図２は本発明の油圧ポンプの故障診断装置の第１の実施の形態の構成を示す構成図、図３は本発明の油圧ポンプの故障診断装置の第１の実施の形態におけるポンプ内部圧力と油タンク圧力との関係を示す特性図、図４は本発明の油圧ポンプの故障診断装置の第１の実施の形態の処理内容を示すフローチャート図である。

【0017】

図１に示す油圧ポンプ１は、可変容量型斜板式の油圧ポンプであって、例えば油圧ショベル等の建設機械に用いられ、原動機等で回転駆動される。油圧ポンプ１は、大略、ケーシング３と、回転軸８と、シリンダブロック９と、ピストン１１と、シュー１２と、斜板１３と、弁部材としての弁板１５とを備えて構成されている。

【0018】

ケーシング３は、有底筒状に形成されたケーシング本体４と蓋体５とからなり、蓋体５はケーシング本体４との間にドレン油室６を形成している。また、ケーシング本体４にはドレンポート４Ａが穿設され、ドレンポート４Ａはドレン管路７を介して密閉型の油タンク２に接続されている。

【0019】

回転軸８は、ケーシング３に回転可能に設けられている。シリンダブロック９は、回転軸８の外周側にスプライン結合され、ケーシング本体４の筒部内で回転軸８と一体に回転する。また、シリンダブロック９は、一端側端面を後述する斜板１３に対向させ、他端側端面を後述する弁板１５に摺接させている。

【0020】

シリンダ１０は、シリンダブロック９に複数個設けられている。各シリンダ１０は、回転軸８を中心にしてシリンダブロック９の周方向に一定の間隔をもって離間し、シリンダブロック９の軸方向と平行に配設されている。各シリンダ１０の先端側は、シリンダブロック９の一端側端面に開口している。各シリンダ１０の基端側には、後述の吸入ポート１５Ａ、又は排出ポート１５Ｂと連通するシリンダポート１０Ａが形成されている。

【0021】

ピストン１１は、各シリンダ１０内に摺動可能に挿嵌されている。これらのピストン１１は、シリンダブロック９の回転に伴ってシリンダ１０内を往復動し、このときに後述する吸入通路１６Ａ側からシリンダポート１０Ａを介してシリンダ１０内に作動油を吸込み、吸込んだ作動油を高圧の圧油として後述する排出通路１６Ｂ側に吐出させる。また、各シリンダ１０から突出する各ピストン１１の突出端側にはシュー１２がそれぞれ揺動可能に取付けられている。これらのシュー１２は斜板１３に対して円軌道を描くように摺接している。

【0022】

ここで、シリンダ１０とピストン１１との間には、ピストン１１の摺動特性を高めるために図示しない微小隙間が形成されている。シリンダ１０内の圧油は一部がこの微小隙間を介してケーシング３のドレン油室６内へと漏洩する。そして、この漏洩油によりケーシング３内のドレン油室６は作動油でほぼ満たされた状態となり、ドレン油室６から溢れた作動油はドレン管路７を介して密閉型の油タンク２に戻される。

【0023】

斜板１３は、ケーシング３内の蓋体５側の斜板支持部材１４に傾転可能に支持されている。斜板１３の表面側はシュー１２が摺接する平滑面になっている。シュー１２は、斜板１３の平滑面上を円軌道を描くように摺接する。このことにより、ピストン１１をシリンダ１０の摺動面に沿って往復動させている。また、斜板１３の裏面側には凸湾曲面からなる一対の脚部１３Ａ（一方のみ図示）が形成され、斜板支持部材１４の表面側には、これらの脚部１３Ａに対応した一対の凹湾曲部１４Ａ（一方のみ図示）が形成されている。

【0024】

弁部材としての弁板１５は、シリンダブロック９の他端側端面に摺接するように、ケーシング本体４の底部側に固着して設けている。弁板１５には円弧形状をなす一対の吸入ポート１５Ａ、排出ポート１５Ｂが形成されている。吸入ポート１５Ａ及び排出ポート１５Ｂは、シリンダブロック９内の各シリンダ１０にシリンダポート１０Ａを介して間欠的に連通し、吸入通路１６Ａ側からタンク２内の作動油をシリンダ１０内に吸込ませつつ、排出通路１６Ｂ側から高圧の圧油を外部の油圧アクチュエータに向けて吐出させている。

【0025】

吸入通路１６Ａ及び排出通路１６Ｂは、ケーシング本体４の底部に形成されている。吸入通路１６Ａは油タンク２に吸入配管１８（図２参照）を介して接続され、排出通路１６Ｂは油圧アクチュエータに向けて高圧の圧油を供給するための吐出配管１９（図２参照）と接続されている。

【0026】

ケーシング３の内圧検出手段としての圧力センサ１７は、ドレンポート４Ａと密閉型の油タンク２とを接続するドレン管路７に設けられている。圧カセンサ１７は、ドレン管路７の圧力（ドレン圧）と等しいドレン油室６内の圧力をケーシング３の内圧として検出し、その検出信号を後述の信号処理装置２１（故障診断手段）に出力している。

【0027】

本発明の油圧ポンプの故障診断装置の第１の実施の形態の構成を図２に示す。図２において、図１に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。図２において、油圧ポンプ１の吸入通路１６Ａとドレンポート４Ａは、それぞれ吸入配管１８とドレン配管７を介して密閉型の油タンク２に接続されている。油圧ポンプ１の排出通路１６Ｂは、吐出配管１９の一端側が接続され、吐出配管１９の他端側は、油圧ポンプ１からの圧油を図示しないブームシリンダ等の油圧アクチュエータに分配する制御弁２０に接続されている。また、油タンク２にはリターン配管２２の一端側が接続されていて、リターン配管２２の他端側は、各アクチュエータからの戻り油を排出する制御弁２０の排出ポートに接続されている。

【0028】

ドレン管路７には、油圧ポンプ１のドレンポート４Ａから流出した作動油の圧力（ＰＤ）を計測するための圧力センサ１７が設けられていて、内圧検出手段を構成している。吐出配管１９には、油圧ポンプ１の排出通路１６Ｂから流出した圧油の圧力（Ｐａ）を計測するための圧力センサ２５が設けられていて、吐出圧検出手段を構成している。また、油タンク２の上部には、油タンク２の気相部の圧力（ＰＴ）を計測するための圧力センサ２３が設けられていて、タンク圧検出手段を構成している。さらに圧力センサ１７，２５，２３の各出力信号は信号処理装置２１に入力されている。信号処理装置２１は、第１の基準圧値を記憶する記憶部と、圧力センサ１７，２３からの検出値を取込み、ケーシング３内の圧力と油タンク２内の気相部の圧力との差を算出する第１の演算部と、第１の演算部で算出した差圧と記憶部に記憶した第１の基準圧値とを比較演算する第２の演算部とを備え、後述する演算処理を実行して、油圧ポンプ１の摩耗状態を判定する。また、信号処理装置２１からは、運転室のモニタ等の報知装置２４へ診断内容を表す信号が出力されている。

【0029】

次に、本発明の油圧ポンプの故障診断装置の第１の実施の形態の動作を図１乃至図４を用いて説明する。
まず、油圧ポンプ１における内部作動油の圧力の概要について説明する。図１において、油圧ポンプ１が原動機等により駆動されると、ケーシング３内でシリンダブロック９が回転駆動し、ピストン１１をシリンダ１０内で往復動させる。このとき、シリンダ１０内で発生した圧油の一部は、シリンダ１０とピストン１１との微小隙間を介してケーシング３のドレン油室６内へと漏洩する。また、ピストン１１の吸入行程において、何らかの原因によりピストン１１とシリンダ１０との間の摺動抵抗が高まると、シリンダブロック９を弁板１５から引離す方向に乖離力が生じる。この乖離力によって、シリンダブロック９と弁板１５との間の摺接面に隙間が生じ、圧油がドレン油室６内へと漏洩する。このような漏洩油は、ドレン油室６内に一時的に溜められた状態で、通常はドレン管路７を通じてタンク２側に排出されている。

【0030】

しかし、シリンダ１０とピストン１１との間に摩耗、カジリ等が発生し、これによって漏洩油の油量が急激に増大した場合には、ドレン管路７内に多量の圧油が流入するため、その流路途中に絞り抵抗が発生してケーシング３の内圧であるドレン圧（ＰＤ）は急激に上昇する。したがって、油圧ポンプ１のドレンポート４Ａから流出した作動油の圧力（ドレン圧）を計測し、所定の閾値と比較することで、油圧ポンプ１の故障診断が可能となる。

【0031】

しかしながら、上述したように、油圧ポンプ１のケーシング３の内圧は、油タンク２の圧力変動を受けることがあるため、油圧ポンプ１が稼働した状態で、油圧ポンプ１の故障を精度良く確実に検出するためには、油タンク２の圧力変動を考慮することが必要になる。

【0032】

図３に示す、本発明の油圧ポンプの故障診断装置の第１の実施の形態におけるポンプ内部圧力と油タンク圧力との関係特性において、特性線ａは、圧カセンサ１７が検出したドレン管路７の圧力（ドレン圧力ＰＤ）を、特性線ｂは、圧力センサ２３が検出した油タンク２の気相部の圧力（タンク圧力ＰＴ）を、特性線ｃは、ドレン圧力とタンク圧力との差圧（ＰΔ）をそれぞれ示している。

【0033】

図３に示す特性線ｂのタンク圧力（ＰＴ）は、大きく変動しているが、これは、油圧ポンプ１稼働中に、油タンク２から油圧ポンプ１に供給される作動油の流量と油タンク２に戻ってくる作動油の流量とが、時々刻々で異なるためである。一方、特性線ａのドレン圧力（ＰＤ）は、特性線ｂのタンク圧力（ＰＴ）の変動周期に追従するように変化している。これは、油圧ポンプ１のドレンポート４Ａがドレン管路７を介して油タンク２と接続されているためである。そこで、ドレン圧力（ＰＤ）に対するタンク圧力（ＰＴ）の影響を排除するため、ドレン圧力とタンク圧力との差圧（ＰΔ）を検討すると、特性線ｃの差圧（ＰΔ）の挙動は、ピーク圧力を除くと、その変動幅が小さくなることがわかる。この差圧（ＰΔ）を基に、油圧ポンプ１の故障診断を行うことで、油圧ポンプ１の稼働状態における故障を精度良く確実に検出することができる。

【0034】

本実施の形態において、油圧ポンプの故障診断装置は、圧力センサ１７及び２３によって計測した油圧ポンプ１のドレンポート４Ａから流出した作動油の圧力（ドレン圧力）と油タンク２の気相部の圧力（タンク圧力）とに基づき、信号処理装置２１で演算処理を行うことで、油圧ポンプ１の故障を検出する。

【0035】

次に、信号処理装置２１の処理内容について図４を用いて説明する。

【0036】

まず、信号処理装置２１は、油圧ポンプ１の吐出圧力を計測する（ステップＳ１００）。具体的には、圧力センサ２５で検出する油圧ポンプ１の排出通路１６Ｂから流出した圧油の圧力Ｐａを取込む。

【0037】

信号処理装置２１は、圧力センサ２５からの油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐａが、リリーフ操作時のポンプ吐出圧力に相当する設定圧力Ｐａ０以上か否かの判断を行う（ステップＳ１０１）。油圧ポンプの吐出圧力Ｐａが、リリーフ操作時相当に達すると、ドレン圧力（ＰＤ）の挙動は、タンク圧力（ＰＴ）の挙動に追従しなくなるので、設定圧力Ｐａ０未満の場合に故障診断を実行する。油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐａが設定圧力Ｐａ０以上の場合には、リターンに進み再度スタートから演算を開始し、それ以外の場合には（ステップＳ１０２）に進む。

【0038】

信号処理装置２１は、ドレン圧力（ＰＤ）とタンク圧力（ＰＴ）とを計測する（ステップＳ１０２）。具体的には、圧力センサ１７で検出する油圧ポンプ１のドレンポート４Ａから流出した作動油の圧力と、圧力センサ２３で検出する油タンク２の気相部の圧力とを取込む。

【0039】

信号処理装置２１は、ドレン圧力（ＰＤ）とタンク圧力（ＰＴ）の差圧（ＰΔ）を算出する（ステップＳ１０３）。具体的には、信号処理装置２１において、油圧ポンプ１のドレンポート４Ａから流出した作動油の圧力の値から油タンク２の気相部の圧力の値を減算して差圧（ＰΔ）を算出している。

【0040】

信号処理装置２１は、ステップＳ１０３で算出した差圧（ＰΔ）が、予め定めた基準差圧（Ｐ０）以上か否かの判断を行う（ステップＳ１０４）。ここで、基準差圧Ｐ０は、通常の油圧ポンプ１運転稼働時における差圧を基に定めるものであるが、油圧ポンプ１の仕様や油圧回路の構成によって異なるものであり、例えば、予め実施する試験結果等から決められる。差圧（ＰΔ）が基準差圧（Ｐ０）以上の場合には、（ステップＳ１０５）に進み、それ以外の場合には（ステップＳ１０６）に進む。

【0041】

信号処理装置２１は、油圧ポンプ１を故障と診断する（ステップＳ１０５）。具体的には、信号処理装置２１が、油圧ポンプ１の摺動部材に異常があると判断し、報知装置２４へ摩耗状態異常信号を出力する。報知装置２４は、例えば、オペレータへ油圧ポンプ１の摩耗状態が異常であることを報知する。信号処理装置２１は、リターンに進み再度スタートから演算を開始する。

【0042】

一方、（ステップＳ１０４）において、差圧（ＰΔ）が基準差圧（Ｐ０）未満の場合には、信号処理装置２１は、油圧ポンプ１を正常と診断する（ステップＳ１０６）。具体的には、信号処理装置２１が、油圧ポンプ１の摺動部材は正常であると判断し、報知装置２４へ摩耗状態正常信号を出力する。報知装置２４は、例えば、オペレータへ油圧ポンプ１の摩耗状態が正常であることを報知する。信号処理装置２１は、リターンに進み再度スタートから演算を開始する。

【0043】

上述した本発明の油圧ポンプの故障診断装置の第１の実施の形態によれば、油圧ポンプ１が稼働した状態で、油圧ポンプ１のドレン圧力（ＰＤ）と油タンク２の圧力（ＰＴ）等とに基づいて故障診断を行うので、油圧ポンプ１摺動部材の損傷を精度良く確実に検出することができる。このことにより、部品の修理交換等の対策を事前に実行できるので、修理等に伴うダウンタイムを短縮することができる。この結果、建設機械の生産効率が向上する。

【実施例2】

【0044】

以下、本発明の油圧ポンプの故障診断装置の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図５は本発明の油圧ポンプの故障診断装置の第２の実施の形態の構成を示すシステム構成図、図６は本発明の油圧ポンプの故障診断装置の第２の実施の形態の処理内容を示すフローチャート図である。図５及び図６において、図１乃至図４に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

【0045】

本実施の形態においては、油タンク２の気相部の圧力（ＰＴ）を計測するための圧力センサ２３に代えて、油圧ポンプ１の吸込み圧力（ＰＳ）を計測する圧力センサ２７を設けて構成した点が、上述した第１の実施の形態と異なる。

【0046】

図５において、吸込配管１８には、油圧ポンプ１の吸入通路１６Ａに流入する作動油の圧力（吸込み圧力）である油圧ポンプ１の吸込み圧力（ＰＳ）を計測する為の圧力センサ２７が設けられていて、圧力センサ２７の出力信号は信号処理装置２１に入力されている。信号処理装置２１は、第２の基準圧値を記憶する記憶部と、圧力センサ１７，２７からの検出値を取込み、ケーシング３内の圧力と油圧ポンプ１の吸込み圧力との差を算出する第１の演算部と、第１の演算部で算出した差圧と記憶部に記憶した第２の基準圧値とを比較演算する第２の演算部とを備え、後述する演算処理を実行して、油圧ポンプ１の摩耗状態を判定する。また、信号処理装置２１からは、運転室のモニタ等の報知装置２４へ診断内容を表す信号が出力されている。

【0047】

油タンク２が密閉型の場合、上述した第１の実施の形態のように、油圧ポンプ１稼働中に、油タンク２から油圧ポンプ１に供給される作動油の流量と油タンク２に戻ってくる作動油の流量とが異なって、油タンク２内の油面が上昇すると、油タンク２の気相部の容積が小さくなるので、油タンク２の気相部の圧力であるタンク圧力（ＰＴ）は上昇する。このとき、油タンク２内の作動油は、気相部の空気に押圧されるので、油圧ポンプ１の吸込み圧力（ＰＳ）も上昇する。逆に、油タンク２内の油面が降下すると、油タンク２の気相部の容積が大きくなるので、タンク圧力（ＰＴ）は降下する。このとき、油タンク２内の作動油が受ける気相部からの圧力が降下するので、油圧ポンプ１の吸込み圧力（ＰＳ）も降下する。

【0048】

このように、油タンク２が密閉型の場合、油圧ポンプ１の吸込み圧力（ＰＳ）は、タンク圧力（ＰＴ）と同様な挙動を示すことが実験結果から判明している。そこで、第１の実施の形態におけるドレン圧力（ＰＤ）に対するタンク圧力（ＰＴ）の影響を排除するため、ドレン圧力と吸込み圧力（ＰＳ）との差圧（ＰΔ１）を基に、油圧ポンプ１の故障診断を行うことで、油圧ポンプ１の稼働状態における故障を精度良く確実に検出することができる。

【0049】

本実施の形態において、油圧ポンプ１の故障診断装置は、圧力センサ１７及び２７によって計測した油圧ポンプ１のドレンポート４Ａから流出した作動油の圧力（ドレン圧力）と油圧ポンプ１の吸入通路１６Ａに流入する作動油の圧力（吸込み圧力）とに基づき、信号処理装置２１で演算処理を行うことで、油圧ポンプ１の故障を検出する。

【0050】

次に、信号処理装置２１の処理内容について図６を用いて説明する。

【0051】

まず、信号処理装置２１は、油圧ポンプ１の吐出圧力を計測する（ステップＳ２００）。具体的には、圧力センサ２５で検出する油圧ポンプ１の排出通路１６Ｂから流出した圧油の圧力Ｐａを取込む。

【0052】

信号処理装置２１は、圧力センサ２５からの油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐａが、リリーフ操作時のポンプ吐出圧力に相当する設定圧力Ｐａ０以上か否かの判断を行う（ステップＳ２０１）。油圧ポンプの吐出圧力Ｐａが、リリーフ操作時相当に達すると、ドレン圧力（ＰＤ）の挙動は、吸込み圧力（ＰＳ）の挙動に追従しなくなるので、設定圧力Ｐａ０未満の場合に故障診断を実行する。油圧ポンプ１の吐出圧力Ｐａが設定圧力Ｐａ０以上の場合には、リターンに進み再度スタートから演算を開始し、それ以外の場合には（ステップＳ２０２）に進む。

【0053】

信号処理装置２１は、ドレン圧力（ＰＤ）と吸込み圧力（ＰＳ）とを計測する（ステップＳ２０２）。具体的には、圧力センサ１７で検出する油圧ポンプ１のドレンポート４Ａから流出した作動油の圧力と、圧力センサ２７で検出する油圧ポンプ１の吸入通路１６Ａに流入する作動油の圧力とを取込む。

【0054】

信号処理装置２１は、ドレン圧力（ＰＤ）と吸込み圧力（ＰＳ）の差圧（ＰΔ１）を算出する（ステップＳ２０３）。具体的には、信号処理装置２１において、油圧ポンプ１のドレンポート４Ａから流出した作動油の圧力の値から油圧ポンプ１の吸入通路１６Ａに流入する作動油の圧力の値を減算して差圧（ＰΔ１）を算出している。

【0055】

信号処理装置２１は、ステップＳ２０３で算出した差圧（ＰΔ１）が、予め定めた基準差圧（Ｐ１）以上か否かの判断を行う（ステップＳ２０４）。ここで、基準差圧Ｐ１は、通常の油圧ポンプ１運転稼働時における差圧を基に定めるものであるが、油圧ポンプ１の仕様や油圧回路の構成によって異なるものであり、例えば、予め実施する試験結果等から決められる。差圧（ＰΔ１）が基準差圧（Ｐ１）以上の場合には、（ステップＳ２０５）に進み、それ以外の場合には（ステップＳ２０６）に進む。

【0056】

信号処理装置２１は、油圧ポンプ１を故障と診断する（ステップＳ２０５）。具体的には、信号処理装置２１が、油圧ポンプ１の摺動部材に異常があると判断し、報知装置２４へ摩耗状態異常信号を出力する。報知装置２４は、例えば、オペレータへ油圧ポンプ１の摩耗状態が異常であることを報知する。信号処理装置２１は、リターンに進み再度スタートから演算を開始する。

【0057】

一方、（ステップＳ２０４）において、差圧（ＰΔ１）が基準差圧（Ｐ１）未満の場合には、信号処理装置２１は、油圧ポンプ１を正常と診断する（ステップＳ２０６）。具体的には、信号処理装置２１が、油圧ポンプ１の摺動部材は正常であると判断し、報知装置２４へ摩耗状態正常信号を出力する。報知装置２４は、例えば、オペレータへ油圧ポンプ１の摩耗状態が正常であることを報知する。信号処理装置２１は、リターンに進み再度スタートから演算を開始する。

【0058】

上述した本発明の油圧ポンプの故障診断装置の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0059】

１ 油圧ポンプ
２ 油タンク
３ ケーシング
４ ケーシング本体
５ 蓋体
６ ドレン油室
７ ドレン管路
８ 回転軸
９ シリンダブロック
１０ シリンダ
１１ ピストン
１２ シュー
１３ 斜板
１４ 斜板支持部材
１５ 弁板（弁部材）
１５Ａ 吸入ポート
１５Ｂ 排出ポート
１６Ａ 吸入通路
１６Ｂ 排出通路
１７ 圧力センサ（内圧検出手段）
１８ 吸入配管
１９ 吐出配管
２０ 制御弁
２１ 信号処理装置
２２ リターン配管
２３ 圧力センサ（タンク圧検出手段）
２４ 報知装置
２５ 圧力センサ（吐出圧検出手段）
２７ 圧力センサ（吸込み圧検出手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】