特開 2023-141512 斜軸式液圧回転機および斜軸式液圧回転機システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023141512

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】斜軸式液圧回転機および斜軸式液圧回転機システム

(51)【国際特許分類】

   F04B 1/2085 20200101AFI20230928BHJP

   F04B 53/00 20060101ALI20230928BHJP

   G01M 99/00 20110101ALI20230928BHJP

   G01H 17/00 20060101ALI20230928BHJP

【ＦＩ】

F04B1/2085

F04B53/00 B

G01M99/00 Z

G01H17/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022047868

(22)【出願日】2022-03-24

(71)【出願人】

【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】110002457

【氏名又は名称】弁理士法人広和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長瀬 竜一

(72)【発明者】

【氏名】海野 豪

(72)【発明者】

【氏名】福島 俊輔

【テーマコード（参考）】

2G024

2G064

3H070

3H071

【Ｆターム（参考）】

2G024AD01

2G024BA22

2G024CA13

2G024FA04

2G024FA06

2G024FA11

2G064AA11

2G064AB01

2G064AB02

2G064BA02

2G064BD02

2G064CC41

2G064DD02

3H070AA01

3H070BB06

3H070BB15

3H070CC02

3H070CC07

3H070CC33

3H070DD07

3H070DD94

3H071AA03

3H071BB02

3H071CC22

3H071CC26

3H071CC35

3H071DD84

(57)【要約】

【課題】 センサの取付性を向上させる。
【解決手段】 油圧ポンプ１は、ケーシング本体２に設けられ回転軸４を回転可能に支持するメインベアリング２１，２２およびサブベアリング２３を備えている。挿通孔２９は、ケーシング本体２に設けられ、サブベアリング２３に向けて延びている。振動センサ３０は、挿通孔２９から挿入されてケーシング本体２に取付けられている。振動センサ３０は、サブベアリング２３の外周面に接触しつつサブベアリング２３の外周面に沿って延びてサブベアリング２３の振動を検出する線状の検出部３０Ｃを有している。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケーシングと、
前記ケーシング内に回転可能に設けられ、周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダ穴を有するシリンダブロックと、
前記シリンダブロックの前記各シリンダ穴内に往復動可能に挿嵌された複数のピストンと、
前記ケーシング内に回転可能に設けられ、前記シリンダブロックの回転の中心軸から傾斜した方向に延び、前記複数のピストンに連結され、前記シリンダブロックと共に回転する回転軸と、
前記ケーシングに設けられ前記回転軸を回転可能に支持する複数のテーパーローラーベアリングと、を備えた斜軸式液圧回転機において、
前記ケーシングに設けられ、前記複数のテーパーローラーベアリングのうちいずれか１つからなる被検出ベアリングに向けて延びた挿通孔と、
前記挿通孔から挿入されて前記ケーシングに取付けられ、前記被検出ベアリングの外周面に接触しつつ前記被検出ベアリングの前記外周面に沿って延びて前記被検出ベアリングの振動を検出する線状の検出部を有する振動センサと、を備えたことを特徴とする斜軸式液圧回転機。

【請求項2】

前記複数のテーパーローラーベアリングは、互いに対向したメインベアリングとサブベアリングとを含み、
前記被検出ベアリングは、前記サブベアリングであり、
前記サブベアリングは、外輪がスペーサに嵌合し、内輪がベアリングナットに接触した状態で前記ケーシングに取付けられ、
前記スペーサと前記振動センサとの間には円環状の柔軟部材が設けられており、
前記ベアリングナットの締め込みにより前記サブベアリングの前記外輪の外径が拡張し、前記振動センサの前記検出部が前記柔軟部材の内周面と前記サブベアリングの前記外輪の外周面との間に挟み込まれること特徴とする請求項１に記載の斜軸式液圧回転機。

【請求項3】

前記サブベアリングは、前記メインベアリングよりも外径寸法が小さく形成され、前記メインベアリングよりも前記シリンダブロックから離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の斜軸式液圧回転機。

【請求項4】

前記振動センサは、ピエゾ電線センサであることを特徴とする請求項１に記載の斜軸式液圧回転機。

【請求項5】

ケーシングと、
前記ケーシング内に回転可能に設けられ、周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダ穴を有するシリンダブロックと、
前記シリンダブロックの前記各シリンダ穴内に往復動可能に挿嵌された複数のピストンと、
前記ケーシング内に回転可能に設けられ、前記シリンダブロックの回転の中心軸から傾斜した方向に延び、前記複数のピストンに連結され、前記シリンダブロックと共に回転する回転軸と、
前記ケーシングに設けられ前記回転軸を回転可能に支持する複数のテーパーローラーベアリングと、
前記ケーシングに設けられ、前記複数のテーパーローラーベアリングのうちいずれか１つからなる被検出ベアリングに向けて延びた挿通孔と、
前記挿通孔から挿入されて前記ケーシングに取付けられ、前記被検出ベアリングの外周面に接触しつつ前記被検出ベアリングの前記外周面に沿って延びて前記被検出ベアリングの振動を検出する線状の検出部を有する振動センサと、
前記振動センサに接続され、前記振動センサから出力される振動検出信号に基づいて、前記被検出ベアリングの状態を監視するベアリング監視装置と、を備えたことを特徴とする斜軸式液圧回転機システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、例えば油圧ショベル、油圧クレーン等の建設機械に搭載され、油圧ポンプ、油圧モータとして用いられる斜軸式液圧回転機および斜軸式液圧回転機システムに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、斜軸式液圧回転機は、回転軸を回転可能に支持する複数の軸受を備えている。このような軸受のメンテナンス時期を把握するために、軸受の状態を監視する監視装置が知られている（特許文献１）。特許文献１に記載された監視装置は、軸受に作用する負荷荷重を検出する荷重検出手段と、この荷重検出手段の検出信号を判定情報の一つに用いて軸受に関する所定の判定を行う判定手段とを有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－１５９７１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、例えば斜軸式油圧ポンプは、軸方向に発生する油圧反力を支持するために、回転軸の軸受として複数のテーパーローラーベアリングが使用される。このとき、複数のテーパーローラーベアリングは、メインベアリングとサブベアリングとを対向させた状態で取付けられる。これらのベアリングには予圧をかける必要があり、管理のばらつきの中で予圧が高めにかかってしまった場合は、負荷容量の小さなサブベアリングが先に寿命を迎えることになる。そのため、運転中にサブベアリングの状態をモニタリングし、サブベアリングの損傷を早期に検知することによって、ポンプ自体の損傷を把握できる場合がある。

【0005】

サブベアリングの状態をモニタリングし、サブベアリングの損傷を早期に検知するために、特許文献１に記載された監視装置を適用することが考えられる。しかしながら、この監視装置では、荷重検出手段として例えば歪ゲージセンサを接着剤で予めベアリングの外径部分に固定し、そのベアリングをケーシング内部に入れる必要がある。また、センサがベアリングに接着固定されているため、センサの故障によってセンサを交換するときには、ベアリングをケーシングから一旦取外して、センサを交換する必要がある。

【0006】

この場合、ベアリングへのセンサの取付けや交換は、ベアリングがケーシングに入っていない状態で行う。このため、ベアリングをケーシングに入れる際に、センサのケーブルが切断されたり、センサのケーブルをケーシングとベアリングとの間に挟んだりする虞れがある。また、センサの交換時に、多大な時間がかかるという問題もある。

【0007】

本発明の目的は、センサの取付性を向上させることが可能な斜軸式液圧回転機および斜軸式液圧回転機システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、ケーシングと、前記ケーシング内に回転可能に設けられ、周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダ穴を有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの前記各シリンダ穴内に往復動可能に挿嵌された複数のピストンと、前記ケーシング内に回転可能に設けられ、前記シリンダブロックの回転の中心軸から傾斜した方向に延び、前記複数のピストンに連結され、前記シリンダブロックと共に回転する回転軸と、前記ケーシングに設けられ前記回転軸を回転可能に支持する複数のテーパーローラーベアリングと、を備えた斜軸式液圧回転機において、前記ケーシングに設けられ、前記複数のテーパーローラーベアリングのうちいずれか１つからなる被検出ベアリングに向けて延びた挿通孔と、前記挿通孔から挿入されて前記ケーシングに取付けられ、前記被検出ベアリングの外周面に接触しつつ前記被検出ベアリングの前記外周面に沿って延びて前記被検出ベアリングの振動を検出する線状の検出部を有する振動センサと、を備えたことを特徴としている。

【0009】

また、本発明による斜軸式液圧回転機システムは、ケーシングと、前記ケーシング内に回転可能に設けられ、周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダ穴を有するシリンダブロックと、前記シリンダブロックの前記各シリンダ穴内に往復動可能に挿嵌された複数のピストンと、前記ケーシング内に回転可能に設けられ、前記シリンダブロックの回転の中心軸から傾斜した方向に延び、前記複数のピストンに連結され、前記シリンダブロックと共に回転する回転軸と、前記ケーシングに設けられ前記回転軸を回転可能に支持する複数のテーパーローラーベアリングと、前記ケーシングに設けられ、前記複数のテーパーローラーベアリングのうちいずれか１つからなる被検出ベアリングに向けて延びた挿通孔と、前記挿通孔から挿入されて前記ケーシングに取付けられ、前記被検出ベアリングの外周面に接触しつつ前記被検出ベアリングの前記外周面に沿って延びて前記被検出ベアリングの振動を検出する線状の検出部を有する振動センサと、前記振動センサに接続され、前記振動センサから出力される振動検出信号に基づいて、前記被検出ベアリングの状態を監視するベアリング監視装置と、を備えたことを特徴としている。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、被検出ベアリングがケーシング内部に存在する状態でも、被検出ベアリングに振動センサを取付けることができる。これにより、振動センサを設置するときの振動センサの損傷を防止することができると共に、振動センサの交換を容易に行うことができ、振動センサの取付性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態による可変容量型斜軸式油圧ポンプを示す縦断面図である。

【図2】図１中のサブベアリングおよび振動センサの周囲を拡大して示す縦断面図である。

【図3】振動センサ等を図２中の矢示III－III方向からみた横断面図である。

【図4】振動センサ、柔軟部材等を図３中の矢示IV－IV方向からみた断面図である。

【図5】ベアリングナットを締め付けて、振動センサに押し付け力を付与する状態を示す図４と同様位置の断面図である。

【図6】サブベアリングが正常な状態について、振動センサの振動検出信号の周波数と振幅との関係を示す特性線図である。

【図7】サブベアリングが異常な状態について、振動センサの振動検出信号の周波数と振幅との関係を示す特性線図である。

【図8】変形例の振動センサ等を示す図３と同様な位置の横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態による斜軸式液圧回転機および斜軸式液圧回転機システムとして、可変容量型斜軸式油圧ポンプを例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

【0013】

図１ないし図７は、本発明の実施形態を示している。図１において、斜軸式液圧回転機としての可変容量型斜軸式油圧ポンプ１（以下、油圧ポンプ１という）は、例えば油圧ショベルの原動機（駆動源となるエンジンや電動モータ）によって回転駆動され、作動油タンクからの油液を吸込んで、油圧管路の下流側に接続される各種油圧機器（いずれも図示せず）に圧油を供給する。油圧ポンプ１は、ケーシング本体２と、ヘッドケーシング３と、回転軸４と、シリンダブロック５と、ピストン７と、メインベアリング２１，２２と、サブベアリング２３とを備えている。

【0014】

ケーシング本体２は、油圧ポンプ１の外殻となる中空の筒状体として形成されている。ケーシング本体２は、軸方向の一側に位置して略円筒状に形成された軸受収容部２Ａと、軸受収容部２Ａの他端から傾斜して延びたシリンダブロック収容部２Ｂとを備えている。即ち、ケーシング本体２は、軸方向の一側が軸受収容部２Ａとなっている。シリンダブロック収容部２Ｂの他端には、ヘッドケーシング３が組付けられている。ケーシング本体２とヘッドケーシング３は、油圧ポンプ１全体のケーシングを構成している。

【0015】

ヘッドケーシング３は、ケーシング本体２の軸方向の他側の開口、即ち、シリンダブロック収容部２Ｂの他端を閉塞して設けられている。ヘッドケーシング３は、ケーシング本体２のシリンダブロック収容部２Ｂ側に位置するヘッド側端面に取付けられている。ヘッドケーシング３は、ケーシング本体２側に位置する一端面３Ａに、矩形の長溝となる凹円弧状摺接部３Ｂを有している。一方、ヘッドケーシング３には、凹円弧状摺接部３Ｂの奥部に位置して傾転機構１０のシリンダ孔１１が設けられている。

【0016】

ヘッドケーシング３には、一対の給排通路（いずれも図示せず）が形成されている。これらの給排通路のうち低圧側の給排通路（吸入通路）は、タンク（図示せず）からの作動油を弁板８の低圧ポートとなる吸入ポート（図示せず）を介して各シリンダ穴５Ｂ内に供給する。また、高圧側の給排通路（排出通路）は、弁板８の高圧ポートとなる排出ポート（図示せず）側から下流の油圧機器（例えば、油圧シリンダ等の油圧アクチュエータ）に向けて圧油（吐出油）を排出（吐出）する。

【0017】

入力軸となる回転軸４は、ケーシング本体２の軸受収容部２Ａ内に位置して、軸受収容部２Ａ内を軸方向に延びて設けられている。回転軸４は、複数（例えば、３個）のテーパーローラーベアリングであるメインベアリング２１，２２およびサブベアリング２３を介して、ケーシング本体２の軸受収容部２Ａに回転可能に支持されている。回転軸４の一端側は、ケーシング本体２から軸方向に突出する突出端４Ａとなり、この突出端４Ａには、エンジン等の原動機が動力伝達機構等（いずれも図示せず）を介して連結される。一方、回転軸４には、ケーシング本体２内への挿入側先端部、即ち、軸方向の他端部に位置して円板状のドライブディスク４Ｂが形成されている。即ち、回転軸４は、突出端４Ａとは軸方向の反対側となる先端部がドライブディスク４Ｂとなっている。

【0018】

ドライブディスク４Ｂには、シリンダブロック５と対向する他側端面の中心側に位置して中心側凹球面部４Ｂ1が設けられている。中心側凹球面部４Ｂ1には、センタシャフト６の球形部６Ａが摺動可能に連結される。ドライブディスク４Ｂの他側端面には、中心側凹球面部４Ｂ1の径方向外側に位置して回転伝達用の複数の外径側凹球面部４Ｂ2が互いに周方向に離間して設けられている。各外径側凹球面部４Ｂ2には、各ピストン７の球形部７Ａがそれぞれ揺動可能に連結される。回転軸４は、突出端４Ａとドライブディスク４Ｂとの間に位置して雄ネジ部４Ｃを備えている。雄ネジ部４Ｃには、ベアリングナット２５が螺合されている。

【0019】

シリンダブロック５は、ケーシング本体２のシリンダブロック収容部２Ｂ内に設けられている。シリンダブロック５は、センタシャフト６、各ピストン７等を介してドライブディスク４Ｂに連結され、回転軸４と一体に回転する。シリンダブロック５は、円柱体（円筒体）として形成され、その中心軸線に沿って中心シリンダとしてのセンタシャフト挿入孔５Ａが設けられている。センタシャフト挿入孔５Ａには、センタシャフト６が挿入されている。また、シリンダブロック５には、センタシャフト挿入孔５Ａの周囲に位置して軸方向に延びるシリンダ穴５Ｂが周方向に間隔をもって複数配置されている。

【0020】

さらに、シリンダブロック５は、弁板８側となる軸方向の他端面が摺接端面５Ｃとなっている。摺接端面５Ｃは、凹球面状に形成されている。摺接端面５Ｃは、弁板８の摺動球面部８Ｂと摺接する。即ち、シリンダブロック５は、軸方向の他端面に凹球面状の摺接端面５Ｃが形成されている。シリンダブロック５の摺接端面５Ｃと各シリンダ穴５Ｂとの間には、摺接端面５Ｃ側で弁板８の吸入ポート、排出ポート（いずれも図示せず）と連通、遮断される複数のシリンダポート５Ｄ（１本のみ図示）が形成されている。

【0021】

センタシャフト６は、シリンダブロック５のセンタリングを行うために、シリンダブロック５のセンタシャフト挿入孔５Ａに挿通されている。センタシャフト６は、一端側が回転軸４のドライブディスク４Ｂの回転中心位置に摺動可能に連結されている。即ち、センタシャフト６の一端側は、球形部６Ａとなっている。球形部６Ａは、ドライブディスク４Ｂの中心側凹球面部４Ｂ1内に揺動（摺動）可能に連結されている。センタシャフト６の他端側は、センタシャフト挿入孔５Ａに挿通されている。

【0022】

複数のピストン７は、それぞれシリンダブロック５の各シリンダ穴５Ｂ内に往復動可能に挿嵌されている。複数のピストン７は、シリンダ穴５Ｂから突出した一端側が回転軸４のドライブディスク４Ｂに揺動可能に連結されている。即ち、各ピストン７は、一端側が球形部７Ａとなっている。球形部７Ａは、ドライブディスク４Ｂの外径側凹球面部４Ｂ2内に揺動（摺動）可能に連結されている。各ピストン７は、回転軸４に対して傾転したシリンダブロック５が回転することにより、シリンダ穴５Ｂ内で往復動し、油液の吸込（吸入）、吐出（排出）を行う。

【0023】

弁板８は、ヘッドケーシング３とシリンダブロック５との間に設けられている。弁板８は、ヘッドケーシング３の凹円弧状摺接部３Ｂに沿って傾転する。弁板８の一端面８Ａ、即ち、シリンダブロック５と対面する側の端面（側面）となる一端面８Ａには、シリンダブロック５の摺接端面５Ｃと摺接する凸球面状の摺動球面部８Ｂが形成されている。弁板８の摺動球面部８Ｂは、シリンダブロック５の摺接端面５Ｃと凹凸嵌合（球面嵌合）する。弁板８の摺動球面部８Ｂは、シリンダブロック５の摺接端面５Ｃが回転しつつ摺動する切換面となっている。

【0024】

一方、摺動球面部８Ｂとは反対側となる弁板８の他端面は、ヘッドケーシング３の凹円弧状摺接部３Ｂに対応した円弧をもって突出した凸円弧状摺接部８Ｃとなっている。弁板８の凸円弧状摺接部８Ｃは、傾転機構１０の作動時に、ヘッドケーシング３の凹円弧状摺接部３Ｂに傾転可能に摺接する。

【0025】

また、弁板８には、摺動球面部８Ｂの中央に位置して軸方向に貫通した嵌合孔８Ｄが設けられている。嵌合孔８Ｄは、サーボピン１３の先端側が挿入される。弁板８には、眉形状をなす吸入ポートと排出ポート（いずれも図示せず）が形成されている。

【0026】

吸入ポートおよび排出ポートは、シリンダブロック５の回転に伴って各シリンダ穴５Ｂのシリンダポート５Ｄと間欠的に連通する。即ち、シリンダブロック５は、その摺接端面５Ｃが弁板８の摺動球面部８Ｂに対して摺接しつつ回転することにより、各シリンダ穴５Ｂと吸入ポートまたは排出ポートとの間で圧油の供給または排出が行われる。

【0027】

傾転機構１０は、ヘッドケーシング３に設けられている。傾転機構１０は、シリンダブロック５と共に弁板８を傾転させる。傾転機構１０は、凹円弧状摺接部３Ｂの最深部よりも奥部に位置して弁板８の傾転方向に直線状に延びて設けられたシリンダ孔１１と、シリンダ孔１１に摺動可能に挿嵌された動作部としてのサーボピストン１２と、サーボピストン１２の長さ方向の中間部位に設けられ、サーボピストン１２から径方向に突出して弁板８側に向けて延びたサーボピン１３とを備えている。

【0028】

サーボピン１３は、基端側がサーボピストン１２に形成されたピン孔１２Ａ内に挿入され、先端側が弁板８の嵌合孔８Ｄに挿入（接続）されている。傾転機構１０は、油通孔（図示せず）からシリンダ孔１１内に油液を供給することにより、シリンダ孔１１に沿ってサーボピストン１２を移動させることができる。このように、サーボピストン１２を移動させることにより、サーボピン１３を介して弁板８をシリンダブロック５と共に傾転させることができる。これにより、傾転機構１０は、回転軸４に対するシリンダブロック５と弁板８の傾転角度を、最小傾転位置と最大傾転位置との間で調整することができる。

【0029】

メインベアリング２１，２２は、ケーシング本体２に設けられている。図１および図２に示すように、２個のメインベアリング２１，２２は、ケーシング本体２の軸受収容部２Ａの内側に取付けられている。メインベアリング２１，２２は、テーパーローラーベアリングによって構成されている。メインベアリング２１，２２は、軸方向の他側から一側に向かうに従って、テーパーローラの回転軸が外径側から内径側に向けて傾斜している。メインベアリング２１は、内輪２１Ａ、外輪２１Ｂ、テーパーローラ２１Ｃを備えている。メインベアリング２２は、内輪２２Ａ、外輪２２Ｂ、テーパーローラ２２Ｃを備えている。メインベアリング２１は、メインベアリング２２よりも軸方向の他側に位置して、軸受収容部２Ａの奥部に配置されている。

【0030】

なお、本実施形態では、油圧ポンプ１が２個のメインベアリング２１，２２を備えた場合を例示した。これに限らず、油圧ポンプは１個のメインベアリングを備えてもよく、３個以上のメインベアリングを備えてもよい。

【0031】

サブベアリング２３は、ケーシング本体２に設けられている。サブベアリング２３は、ケーシング本体２の軸受収容部２Ａの内側にスペーサ２４を介して取付けられている。サブベアリング２３は、メインベアリング２２と互いに対向している。サブベアリング２３は、内輪２３Ａ、外輪２３Ｂ、テーパーローラ２３Ｃを備えている。テーパーローラ２３Ｃは、内輪２３Ａと外輪２３Ｂとの間に回転可能な状態で保持されている。サブベアリング２３は、軸方向の他側から一側に向かうに従って、テーパーローラの回転軸が内径側から外径側に向けて傾斜している。メインベアリング２１，２２およびサブベアリング２３は、回転軸４を回転可能に支持している。サブベアリング２３は、被検出ベアリングであり、振動検出の対象となっている。サブベアリング２３は、メインベアリング２１，２２よりも外径寸法が小さく形成され、メインベアリング２１，２２よりもシリンダブロック５から離れた位置に配置されている。

【0032】

スペーサ２４は、サブベアリング２３の径方向外側に位置して、サブベアリング２３（外輪２３Ｂ）の外周面と軸受収容部２Ａの内周面との間に配置されている。図２ないし図５に示すように、スペーサ２４は、本体部２４Ａ、底部２４Ｂ、突出部２４Ｃを備えている。本体部２４Ａは、サブベアリング２３の外輪２３Ｂよりも径方向寸法の大きな円筒状に形成されている。本体部２４Ａ内には、サブベアリング２３が配置されている。底部２４Ｂは、本体部２４Ａの軸方向他側の端部に位置して、円盤状に形成されている。底部２４Ｂは、本体部２４Ａの軸方向他側の端部から径方向内側に向けて突出している。底部２４Ｂの軸方向一側面は、サブベアリング２３の外輪２３Ｂの軸方向他側端面に当接している。底部２４Ｂの軸方向他側面は、メインベアリング２２の外輪２２Ｂの軸方向一側端面に当接している。突出部２４Ｃは、本体部２４Ａの軸方向一側の端面から突出し、円弧状に形成されている。突出部２４Ｃは、本体部２４Ａの周方向に複数個（例えば６個）取付けられている。これら複数個の突出部２４Ｃは、本体部２４Ａの周方向に対して互いに離間している。このため、周方向で隣り合う２個の突出部２４Ｃの間には、隙間が形成されている。

【0033】

本体部２４Ａの内周側には、軸方向一側に位置して、センサ収容部２４Ｄが形成されている。センサ収容部２４Ｄは、本体部２４Ａの全周にわたって延びる円環状の溝であり、本体部２４Ａの内周面に形成されている。センサ収容部２４Ｄは、本体部２４Ａおよび突出部２４Ｃの径方向内側に位置して、これらの内周部分を切欠くことによって形成されている。センサ収容部２４Ｄは、突出部２４Ｃの先端からサブベアリング２３の外輪２３Ｂの外周面と対向する位置まで軸方向に延びている。

【0034】

ベアリングナット２５は、回転軸４の雄ネジ部４Ｃに螺着されている。図２に示すように、ベアリングナット２５は、スペーサ２４よりも径方向寸法が小さい円筒状に形成され、その内周側に雄ネジ部４Ｃに螺合する雌ネジ部２５Ａを備えている。図４および図５に示すように、ベアリングナット２５の軸方向他側の端面は、サブベアリング２３の内輪２３Ａの軸方向一側の端面に当接している。ベアリングナット２５は、内輪２３Ａに対して、軸方向の一側から他側に向かう押圧力を付与している。この押圧力によって、サブベアリング２３のテーパーローラ２３Ｃと外輪２３Ｂには、径方向内側から外側に向かう力が作用している。

【0035】

シールカバー２６は、サブベアリング２３の軸方向一側を覆ってケーシング本体２に取付けられている。図２に示すように、シールカバー２６は、円盤状に形成され、軸受収容部２Ａの径方向内側に挿入されている。シールカバー２６は、軸受収容部２Ａの開口端側を施蓋している。シールカバー２６の軸方向一側の端面には、円環状のリングリテイニング２７が当接している。リングリテイニング２７は、軸受収容部２Ａの内周面の円環溝に取付けられている。一方、シールカバー２６の軸方向他側の端面には、スペーサ２４の突出部２４Ｃの先端面が当接している。このとき、シールカバー２６は、軸方向に対して、スペーサ２４とリングリテイニング２７との間に挟持されている。これにより、シールカバー２６は、抜止め状態で、軸受収容部２Ａの内側に取付けられている。

【0036】

シールカバー２６の径方向内側には、円環状のシール部材２８が取付けられている。シール部材２８は、回転軸４の外周面に摺接し、軸受収容部２Ａの内部と外部との間をシールしている。

【0037】

挿通孔２９は、ケーシング本体２に設けられている。図２および図３に示すように、挿通孔２９は、貫通孔によって構成され、ケーシング本体２の外周面から被検出ベアリングとなるサブベアリング２３に向けて延びている。具体的には、挿通孔２９は、ケーシング本体２の外周面から内周面まで直線状に延びている。挿通孔２９は、ケーシング本体２に例えば２つ形成されている。本実施形態においては、これら２つの挿通孔２９は、互いに平行に延びている。挿通孔２９の一端は、ケーシング本体２の外部に開口している。図３に示すように、挿通孔２９の他端は、スペーサ２４の２つの突出部２４Ｃ間の隙間と対向した位置で、ケーシング本体２の軸受収容部２Ａ内に開口している。これにより、挿通孔２９は、２つの突出部２４Ｃ間の隙間を介して、スペーサ２４のセンサ収容部２４Ｄ内に連通している。

【0038】

振動センサ３０は、例えばピエゾフィルムを芯線に巻き付けたピエゾ電線センサによって構成されている。振動センサ３０は、一方の挿通孔２９から挿入されて、ケーシング本体２に取付けられている。具体的には、振動センサ３０の基端側は、一方の挿通孔２９とスペーサ２４の２つの突出部２４Ｃ間の隙間を通じてサブベアリング２３の外輪２３Ｂの外周面に到達している。このとき、振動センサ３０の基端側は、一方の挿通孔２９とスペーサ２４の２つの突出部２４Ｃ間の隙間を通じてサブベアリング２３の外輪２３Ｂの外周面に到達している。

【0039】

振動センサ３０の先端部分は、他方の挿通孔２９からケーシング本体２の外側に引き出されている。このとき、振動センサ３０の先端側は、サブベアリング２３の外輪２３Ｂの外周面からスペーサ２４の２つの突出部２４Ｃ間の隙間と他方の挿通孔２９を通じて、ケーシング本体２の外側に引き出されている。

【0040】

振動センサ３０は、サブベアリング２３の外輪２３Ｂの外周面に接触した状態でサブベアリング２３の外周面に沿って延びている。振動センサ３０は、外輪２３Ｂの外周面に複数回巻き付けられてもよく、略１周分だけ巻き付けられてもよい。

【0041】

図３に示すように、振動センサ３０は、基端側固定部３０Ａ、先端側固定部３０Ｂ、検出部３０Ｃを有している。基端側固定部３０Ａは、振動センサ３０の基端部分に位置して、一方の挿通孔２９からケーシング本体２の外部に突出している。先端側固定部３０Ｂは、振動センサ３０の先端部分に位置して、他方の挿通孔２９からケーシング本体２の外部に突出している。先端側固定部３０Ｂは、ノイズ対策のために、検出部３０Ｃよりも少し太くなっている。

【0042】

基端側固定部３０Ａおよび先端側固定部３０Ｂは、いずれもコンプレッションフィッティング３１を用いてケーシング本体２に固定されている。コンプレッションフィッティング３１は、例えば金属材料によって形成され、挿通孔２９に挿入された状態でケーシング本体２の外周面に取付けられている。コンプレッションフィッティング３１は、挿通孔２９を封止し、挿通孔２９を通じてケーシング本体２内の油が漏れるのを防止している。

【0043】

検出部３０Ｃは、サブベアリング２３の振動を検出する振動センサ３０の線状部分である。検出部３０Ｃは、基端側固定部３０Ａと先端側固定部３０Ｂとの間に位置して、線状に延びている。検出部３０Ｃは、ピエゾ効果を有する線状の材料によって形成され、サブベアリング２３の外輪２３Ｂの外周面に接触した状態で、周方向に延びている。検出部３０Ｃは、サブベアリング２３の振動に応じた電気的な振動検出信号を出力する。これにより、振動センサ３０は、サブベアリング２３の振動を検出する。

【0044】

柔軟部材３２は、振動センサ３０の検出部３０Ｃを覆った状態で、スペーサ２４のセンサ収容部２４Ｄに挿入されている。柔軟部材３２は、例えばフッ素ゴムスポンジを用いて略円環状に形成されている。柔軟部材３２は、フッ素ゴムスポンジに限らず、所望の耐熱性、耐寒性、耐油性を有する他の材料を用いて形成されてもよい。図２ないし図５に示すように、柔軟部材３２は、振動センサ３０の検出部３０Ｃを覆った状態で、サブベアリング２３の外輪２３Ｂの外周面とセンサ収容部２４Ｄの内周面との間に挿入されている。これにより、柔軟部材３２は、振動センサ３０の検出部３０Ｃとスペーサ２４との間に取付けられている。

【0045】

図３に示すように、ベアリング監視装置３３は、振動センサ３０に電気的に接続されている。ベアリング監視装置３３は、例えばマイコンピュータ等を含んで構成され、記憶部（図示せず）に格納されたプログラムを実行する。これにより、ベアリング監視装置３３は、振動センサ３０からの振動検出信号に基づいて、サブベアリング２３の振動を検出する。このとき、ベアリング監視装置３３は、振動検出信号の周波数成分を取得する。ベアリング監視装置３３は、振動検出信号の周波数成分から回転軸４の回転数に対応した基本周波数成分と、その整数倍の周波数成分を除去する。ベアリング監視装置３３は、残余の周波数成分の大きさが予め決められた判定値よりも大きいか否かを判定する。残余の周波数成分の大きさが判定値よりも大きいときに、ベアリング監視装置３３は、サブベアリング２３に異常が発生していると判断し、エラー信号を出力する。なお、判定値は、例えば実験等によって予め決められた一定値でもよく、基本周波数成分の大きさに応じて相対的に決められる値でもよい。

【0046】

次に、振動センサ３０の取付け方法について説明する。振動センサ３０は、シールカバー２６等を取外した状態で、サブベアリング２３に取付けられる。このとき、振動センサ３０の検出部３０Ｃは、ベアリングナット２５を緩めた状態で、サブベアリング２３の外輪２３Ｂの外周面に巻き付けられる。一方、振動センサ３０の基端側固定部３０Ａと先端側固定部３０Ｂは、挿通孔２９を通じてケーシング本体２の外側に引き出される。このとき、基端側固定部３０Ａと先端側固定部３０Ｂには、コンプレッションフィッティング３１が取付けられている。このため、コンプレッションフィッティング３１を挿通孔２９に挿入して、挿通孔２９を封止することによって、振動センサ３０の基端側固定部３０Ａと先端側固定部３０Ｂは、ケーシング本体２に固定される。これに伴い、振動センサ３０の検出部３０Ｃは、サブベアリング２３の外輪２３Ｂの外周面に接触した状態で固定される。

【0047】

また、振動センサ３０をサブベアリング２３に巻き付けた後には、柔軟部材３２がスペーサ２４のセンサ収容部２４Ｄに挿入される。このとき、柔軟部材３２は、振動センサ３０の検出部３０Ｃを覆った状態で、サブベアリング２３の外輪２３Ｂの外周面とセンサ収容部２４Ｄの内周面との間に隙間がないように、センサ収容部２４Ｄ内に取付けられる。

【0048】

図５に示すように、振動センサ３０と柔軟部材３２が取付けられた後は、回転軸４の雄ネジ部４Ｃにベアリングナット２５が締め込まれる。このとき、サブベアリング２３の内輪２３Ａは、メインベアリング２２に近付く方向に変位する。これにより、サブベアリング２３のテーパーローラ２３Ｃには、径方向外側に向かう力が作用する。この結果、サブベアリング２３の外輪２３Ｂには、径方向外側に向けて膨らむような力が作用する。このため、振動センサ３０の検出部３０Ｃも、外輪２３Ｂと同様に、径方向外側に向けて膨らもうとする。しかしながら、振動センサ３０の検出部３０Ｃは、柔軟部材３２によって拘束されると共に、柔軟部材３２はスペーサ２４によって拘束されている。従って、振動センサ３０の検出部３０Ｃは、柔軟部材３２によってサブベアリング２３の外輪２３Ｂの外周面に押し当てられる。ベアリングナット２５を締め込んだときに、振動センサ３０に適切な押え付け力が発生するように、予め柔軟部材３２の内径寸法は適宜設定されている。これにより、振動センサ３０をサブベアリング２３に取付けるときに、振動センサ３０に適切な押付力が付与された状態で、振動センサ３０を簡単に油圧ポンプ１に設置することができる。また、計測時には、サブベアリング２３の外周面に振動センサ３０を適切に固定することができる。

【0049】

ベアリングナット２５の締め付けが完了した後は、シールカバー２６およびシール部材２８が取付けられる。その後、リングリテイニング２７がケーシング本体２に取付けられる。これにより、シールカバー２６は、ケーシング本体２に固定され、サブベアリング２３の軸方向一側を覆った状態で、ケーシング本体２の軸受収容部２Ａを施蓋する。

【0050】

実施形態による油圧ポンプ１は上述の如き構成を有するもので、次に、その動作について説明する。

【0051】

エンジン、モータ等の原動機（図示せず）によって回転軸４を回転駆動すると、回転軸４のドライブディスク４Ｂと共にシリンダブロック５が回転する。シリンダブロック５の回転中心軸は、回転軸４に対して傾斜しているので、シリンダブロック５の回転に伴って、ピストン７が各シリンダ穴５Ｂ内で往復動する。シリンダブロック５は、弁板８の切換面となる摺動球面部８Ｂ上を回転摺動し、シリンダブロック５に設けられた各シリンダ穴５Ｂのシリンダポート５Ｄは、弁板８に設けられた一対の給排ポート、即ち、低圧ポートとなる吸入ポートと高圧ポートとなる排出ポートに間欠的に連通する。

【0052】

シリンダポート５Ｄが各給排ポートのうち低圧側（吸込側）のポートである吸入ポートに連通する半回転の間は、ピストン７がシリンダ穴５Ｂから突出する吸込行程となり、シリンダ穴５Ｂ内に作動油が吸込まれる。即ち、ピストン７の吸込行程では、作動油タンクから弁板８の吸入ポートを通じてシリンダ穴５Ｂ内に油液を吸込む。一方、シリンダポート５Ｄが各給排ポートのうち高圧側（吐出側）のポートである排出ポートに連通する半回転の間は、ピストン７がシリンダ穴５Ｂ内に進入する吐出行程となり、吸込行程でシリンダ穴５Ｂ内に吸込まれた作動油を加圧して弁板８の排出ポートに排出（吐出）する。即ち、ピストン７の吐出行程では、シリンダ穴５Ｂ内から圧油を吐出し、この圧油を弁板８の排出ポートを通じて油圧管路の下流側に接続される各種油圧機器（図示せず）に圧油を供給する。

【0053】

ところで、シリンダブロック５が回転すると、油圧反力により、ピストン７がドライブディスク４Ｂを押す。ドライブディスク４Ｂを押す力は、メインベアリング２１，２２とサブベアリング２３に伝達された後、力の一部がスペーサ２４やシールカバー２６にも作用して、最終的にケーシング本体２やリングリテイニング２７に受承される。サブベアリング２３に与圧を付与するために、メインベアリング２１，２２およびサブベアリング２３は、ドライブディスク４Ｂとベアリングナット２５に拘束されている。

【0054】

振動センサ３０は、サブベアリング２３とスペーサ２４の間に配置され、サブベアリング２３の外周に沿って取付けられている。振動センサ３０の両端は、スペーサ２４やケーシング本体２に形成された挿通孔２９を通って、ケーシング本体２の外部に引き出されている。振動センサ３０をサブベアリング２３に押し付けるため、振動センサ３０とスペーサ２４の間には、柔軟部材３２が設けられている。

【0055】

回転軸４の回転に伴って、サブベアリング２３に振動が生じる。このとき、サブベアリング２３には、回転軸４の回転数に対応した基本周波数の振動が生じるのに加え、基本周波数の整数倍の振動が生じる。一方、サブベアリング２３の外輪２３Ｂには、振動センサ３０が巻き付けられている。これにより、振動センサ３０は、サブベアリング２３の振動を検出し、振動に応じた振動検出信号を出力する。

【0056】

ベアリング監視装置３３は、振動センサ３０からの振動検出信号に基づいて、サブベアリング２３に異常が生じたか否かを検出する。図６に示すように、油圧ポンプ１が正常な場合には、振動センサ３０からの振動検出信号には、回転軸４の回転数に対応した基本周波数成分と、その整数倍の周波数成分が含まれる（図６中の実線のピーク）。このとき、振動検出信号は、基本周波数成分とその整数倍の周波数成分では、振幅が大きくなり、他の周波数成分では、振幅が小さくなる。

【0057】

これに対し、図７に示すように、油圧ポンプ１が異常な場合には、振動センサ３０からの振動検出信号には、基本周波数成分およびその整数倍の周波数成分（図７中の実線のピーク）のいずれとも異なる周波数でピークが発生する（図７中の点線のピーク）。このピークは、異常振動の周波数成分に対応する。このとき、異常振動の周波数成分の振幅は、正常状態のときに比べて大きくなる。そこで、ベアリング監視装置３３は、この異常振動の周波数成分の大きさが予め決められた判定値を超えたか否かを判定する。異常振動の周波数成分の大きさが判定値よりも大きくなると、ベアリング監視装置３３は、サブベアリング２３に異常が発生していると判断し、エラー信号を出力する。これにより、油圧ポンプ１の異常を早期に検知することができる。

【0058】

かくして、本実施形態では、油圧ポンプ１は、ケーシング本体２（ケーシング）と、ケーシング本体２内に回転可能に設けられ、周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダ穴５Ｂを有するシリンダブロック５と、シリンダブロック５の各シリンダ穴５Ｂ内に往復動可能に挿嵌された複数のピストン７と、ケーシング本体２内に回転可能に設けられ、シリンダブロック５の回転の中心軸から傾斜した方向に延び、複数のピストン７に連結され、シリンダブロック５と共に回転する回転軸４と、ケーシング本体２に設けられ回転軸４を回転可能に支持する複数のテーパーローラーベアリング（メインベアリング２１，２２、サブベアリング２３）と、を備えている。

【0059】

本実施形態では、油圧ポンプ１は、ケーシング本体２に設けられ、複数のテーパーローラーベアリングのうちいずれか１つからなる被検出ベアリングとしてのサブベアリング２３に向けて延びた挿通孔２９と、挿通孔２９から挿入されてケーシング本体２に取付けられ、サブベアリング２３の外周面に接触しつつサブベアリング２３の外周面に沿って延びてサブベアリング２３の振動を検出する線状の検出部３０Ｃを有する振動センサ３０と、を備えたことを特徴としている。

【0060】

このため、サブベアリング２３への振動センサ３０の取付けを、サブベアリング２３がケーシング本体２の内部にある状態でも行うことができる。従って、接着剤を用いてサブベアリング２３に振動センサ３０を固着した後に、サブベアリング２３をケーシング本体２に取付ける場合に比べて、取付時の振動センサ３０の損傷を防ぐことができる。また、振動センサ３０の交換を容易に行うことができる。これにより、サブベアリング２３への振動センサ３０の取付性を向上させることでき、生産性およびメンテナンス性を高めることができる。

【0061】

本実施形態では、複数のテーパーローラーベアリングは、互いに対向したメインベアリング２２とサブベアリング２３とを含み、被検出ベアリングは、サブベアリング２３であり、サブベアリング２３は、外輪２３Ｂがスペーサ２４に嵌合し、内輪２３Ａがベアリングナット２５に接触した状態でケーシング本体２に取付けられ、スペーサ２４と振動センサ３０との間には円環状の柔軟部材３２が設けられており、ベアリングナット２５の締め込みによりサブベアリング２３の外輪２３Ｂの外径が拡張し、振動センサ３０の線状の検出部３０Ｃが柔軟部材３２の内周面とサブベアリング２３の外輪２３Ｂの外周面との間に挟み込まれている。

【0062】

このため、ベアリングナット２５を締め込むことによって、振動センサ３０をサブベアリング２３の外輪２３Ｂの外周面に押付ける力が増加し、振動センサ３０に適切な押付け荷重が作用する。この結果、稼働中のサブベアリング２３の振動を適切にモニタリングすることができ、サブベアリング２３の異常を早期に検出することができる。

【0063】

このとき、サブベアリング２３は、メインベアリング２１，２２よりも外径寸法が小さく形成され、メインベアリング２１，２２よりもシリンダブロック５から離れた位置に配置されている。

【0064】

このため、サブベアリング２３は、メインベアリング２１，２２に比べて、摩耗や損傷が生じ易い。これに対し、本実施形態では、サブベアリング２３に振動センサ３０を取付けたから、サブベアリング２３の異常を検出することによって、油圧ポンプ１自体の早期損傷を把握することができる。

【0065】

また、振動センサ３０は、ピエゾ電線センサによって構成されている。このため、振動センサ３０は、例えば接着等によってサブベアリング２３に剛に固定する必要がなく、サブベアリング２３の外周面に巻き付けることによって、サブベアリング２３の振動を検出することができる。このため、振動センサ３０の取付性を向上させることができる。

【0066】

本実施形態の斜軸式液圧回転機システムでは、振動センサ３０に接続され、振動センサ３０から出力される振動検出信号に基づいて、サブベアリング２３の状態を監視するベアリング監視装置３３を備えている。

【0067】

油圧ポンプ１が異常な場合には、振動センサ３０からの振動検出信号には、回転軸４の回転数に対応した基本周波数成分およびその整数倍の周波数成分のいずれとも異なる異常振動の周波数成分が大きくなる。このため、ベアリング監視装置３３は、この異常振動の周波数成分の大きさが予め決められた判定値を超えたか否かを判定することによって、サブベアリング２３の異常が検知することができる。

【0068】

なお、実施形態では、振動センサ３０の先端側固定部３０Ｂをケーシング本体２の外部に引き出して固定した場合を例に挙げて説明した。これに限らず、振動センサ３０の先端側固定部３０Ｂは、例えば挿通孔２９の内部に固定される構成としてもよい。また、例えば図８に示す変形例のように、振動センサ４０の先端側固定部４０Ｂは、スペーサ２４内に収容した状態で固定される構成としてもよい。この場合、振動センサ４０の基端側固定部４０Ａは、コンプレッションフィッティング３１を用いて挿通孔２９の開口端部位に固定されている。また、振動センサ４０の線状の検出部４０Ｃは、サブベアリング２３の外輪２３Ｂの外周面に沿って延び、スペーサ２４のセンサ収容部２４Ｄに取付けられている。

【0069】

実施形態では、サブベアリング２３に振動センサ３０を取付けた場合を例に挙げて説明した。これに限らず、例えば挿通孔からの挿入によって振動センサの取付けが可能であれば、メインベアリングに振動センサを取付けてもよい。

【0070】

実施形態では、スペーサ２４と振動センサ３０との間に柔軟部材３２を設けた場合を例に挙げて説明した。これに限らず、振動センサ３０に適切な押し付け力が付与可能であれば、柔軟部材を省いてもよい。

【0071】

実施形態では、サブベアリング２３がスペーサ２４を介してケーシング本体２に設けられた場合を例に挙げて説明した。これに限らず、スペーサとケーシング本体とを一体化させた場合には、スペーサを省き、ケーシング本体にサブベアリングを直接的に取付けてもよい。

【0072】

実施形態では、振動センサ３０がピエゾ電線センサである場合を例に説明した。これに限らず、振動センサは、振動を検出する線状の検出部を有する各種のセンサ（例えば、光ファイバセンサ等）が適用可能である。

【0073】

実施形態では、斜軸式液圧回転機として可変容量型の油圧ポンプ１を例に挙げて説明した。これに限らず、例えば、固定容量型の油圧ポンプを用いてもよい。また、実施形態では、斜軸式液圧回転機として油圧ポンプ１を例に挙げて説明した。これに限らず、例えば、斜軸式液圧回転機として斜軸式油圧モータ等に適用してもよい。

【0074】

実施形態では、油圧ポンプ１を油圧ショベルに適用する場合を例に挙げて説明した。これに限らず、例えば、油圧クレーン、ホイールローダ等の油圧ショベル以外の建設機械に適用してもよい。

【符号の説明】

【0075】

１ 油圧ポンプ（斜軸式液圧回転機）
２ ケーシング本体
３ ヘッドケーシング
４ 回転軸
５ シリンダブロック
５Ｂ シリンダ穴
７ ピストン
２１，２２ メインベアリング
２３ サブベアリング（被検出ベアリング）
２４ スペーサ
２９ 挿通孔
３０ 振動センサ
３０Ａ 基端側固定部
３０Ｂ 先端側固定部
３０Ｃ 検出部
３２ 柔軟部材
３３ ベアリング監視装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】