(57)【要約】【課題】通路全体の断面積を増加させずに、油の方向転換部分での干渉を低減して圧損を抑える。【解決手段】円柱状のステム１５に縦穴１７、円筒状のボディ１６に内周溝１８とポート１９をそれぞれ設け、かつ、縦穴１７の下端部に、ステム外周側に開口して縦穴１７を内周溝１８に連通させる連通口２０、内周溝１８の周方向一部にポート１９に通じる接続口２１をそれぞれ設け、圧油を、連通口２０及び接続口２１で方向転換させて分流または合流させる構成を前提として、連通口２０を、内周溝１８に向かって水平断面視で先広がりとなるＶ字形、接続口２１を、水平断面視で内周溝１８に向かって先広がりとなるＶ字形にそれぞれ形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体とこの下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体の一方に固定される円柱状のステムと、他方に固定される円筒状のボディとを、上記上部旋回体の旋回中心上で相対回転自在に嵌合し、流体通路として、上記ステムにはステム軸方向に縦穴、上記ボディには内周溝と、流体取り出し口または取り入れ口としてのポートをそれぞれ設け、かつ、上記縦穴の一端部に、ステム外周側に開口して縦穴を内周溝に連通させる連通口、上記内周溝の周方向一部に上記ポートに通じる接続口をそれぞれ設け、流体を、上記連通口で縦穴から上記内周溝に向けて左右に分流、または内周溝の左右から縦穴に合流させる一方、上記接続口で内周溝からポートに合流またはポートから内周溝に分流させるように構成した建設機械のスイベルジョイントにおいて、上記連通口を、上記内周溝に向かって水平断面視で先広がりとなるＶ字形に形成したことを特徴とする建設機械のスイベルジョイント。
【請求項２】
上記連通口の中央部に、上記流体を上記縦穴から内周溝に左右に分流案内し、または内周溝から縦穴に左右から合流案内する案内凸部を設けたことを特徴とする請求項１記載の建設機械のスイベルジョイント。
【請求項３】
上記接続口を、水平断面視で上記内周溝に向かって先広がりとなるＶ字形に形成したことを特徴とする請求項１または２記載の建設機械のスイベルジョイント。
【請求項４】
上記接続口の中央部に、上記流体を上記内周溝から上記ポートに左右から合流案内し、またはポートから内周溝に左右に分流案内する案内凸部を設けたことを特徴とする請求項３記載の建設機械のスイベルジョイント。
【請求項５】
上記ポートを上記ボディの中心を通るボディ直径方向の直線上に設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の建設機械のスイベルジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧ショベル等の建設機械の旋回中心に設けられるスイベルジョイントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルを例にとって背景技術を説明する。
【０００３】
油圧ショベルは、図５に示すようにクローラ式の下部走行体１上に上部旋回体２が地面に対して垂直な軸(旋回中心軸)Ｏのまわりに旋回自在に搭載され、この上部旋回体２の前部に作業アタッチメント３が装着されて構成される。
【０００４】
この油圧ショベルにおいては、上部旋回体２に油圧ポンプ及びタンクが設置されるため、これらにつながる上部配管と、下部走行体１に設けられた走行モータやドーザシリンダ等の油圧アクチュエータにつながる下部配管とが旋回中心軸Ｏ上に設けられたスイベルジョイント４を介して接続され、このスイベルジョイント４を通して上下間の油(圧油、戻り油)の授受が行われる。
【０００５】
スイベルジョイント４は、図６，７に詳しく示すように、図５中の上部旋回体２に固定された円柱状のステム５と、下部走行体１に固定された円筒状のボディ６とが旋回中心軸Ｏ上で相対的に回転自在に嵌合されて成っている。
【０００６】
なお、図６とは上下逆転した状態でステム５が下部走行体１に、ボディ６が上部旋回体２にそれぞれ固定される場合もある。背景技術及び後述の実施形態は、図６の状態を例にとって説明する。
【０００７】
このスイベルジョイント４の流体(油)通路として、ステム５にはステム軸方向(上下方向)に延びる複数(図では二つのみを示す)の縦穴７が互いに周方向に位置ずれして設けられている。
【０００８】
一方、ボディ６には、縦穴７ごとに内周溝８と、圧油の場合は油の取り出し口となり戻り油の場合は取り入れ口となる下部ポート９が上下方向に位置ずれして設けられている。
【０００９】
また、各縦穴７の下端部に、ステム外周側に開口して縦穴７を内周溝８に連通させる連通口１０がステム直径方向(水平方向)に設けられる一方、内周溝８の周方向一部に下部ポート９に通じる接続口１１が設けられている。
【００１０】
なお、ボディ６の下部ポート９及び接続口１１は、図７に示すようにボディ６に対し接線方向に開口する状態で設けられている。
【００１１】
図６中、１２は各縦穴７の上端部に設けられた上部ポートで、この上部ポート１２に上部配管、下部ポート９に下部配管がそれぞれ接続される。
【００１２】
このようなスイベルジョイントの構造は特許文献１に示されている。
【００１３】
上記構成において、たとえば上部旋回体側の油圧ポンプから下部走行体側の油圧アクチュエータに向けてスイベルジョイント４の縦穴７に導入された油は、縦穴下端部で向きを水平に変えて連通口１０から内周溝８に入り、左回りと右回りに分かれて円周方向に流れる。
【００１４】
この二つの流れは接続口１１で合流し、下部ポート９から図示しない下部配管を通って油圧アクチュエータに到達する。
【００１５】
すなわち、油は、二個所の方向転換及び分流、合流を経てスイベルジョイント４内を通過する。
【００１６】
なお、油圧アクチュエータからの戻り油通路においては、戻り油が上記と逆の経路を逆方向に流れ、上部ポート１２及び上部配管を通ってタンクに戻る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００８−２０２３６４号公報
【特許文献２】実開昭６１−６９５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
公知のスイベルジョイントによると、
(ｉ)  油が縦穴７の下端から方向転換し、連通口１０から内周溝８に左回りと右回りに分かれて流れ込む部分(図７中のイ部分。以下、第１の方向転換部分という)、
(ｉｉ)  内周溝１０を左右に分流した油が接続口１１で方向転換して合流し、下部ポート９に流れ込む部分(図７中のロ部分。以下、第２の方向転換部分という)
の二個所で油同士の干渉が起こり、これが流れの大きな抵抗となって通路全体の圧損が高くなるという問題があった。
【００１９】
なかでも第１の方向転換部分イでは、縦穴７と連通口１０のつなぎ目と、連通口１０と内周溝８のつなぎ目の二個所で油が方向転換するため、油の干渉も激しくて流れが悪くなり、これがスイベルジョイント全体の圧損増加の主因となっていた。
【００２０】
なお、通路全体の断面積、つまり縦穴７、連通口１０、内周溝８の各断面積を大きくとれば干渉低減に役立つが、スペースの制限からスイベルジョイント４全体の断面積に制約があること、及び大幅なコストアップを招くことから、現実には不可能である。
【００２１】
そこで本発明は、通路全体の断面積を増加させずに、油の方向転換部分での干渉を低減して圧損を抑えることができる建設機械のスイベルジョイントを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を解決する手段として、本発明においては、下部走行体とこの下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体の一方に固定される円柱状のステムと、他方に固定される円筒状のボディとを、上記上部旋回体の旋回中心上で相対回転自在に嵌合し、流体通路として、上記ステムにはステム軸方向に縦穴、上記ボディには内周溝と、流体取り出し口または取り入れ口としてのポートをそれぞれ設け、かつ、上記縦穴の一端部に、ステム外周側に開口して縦穴を内周溝に連通させる連通口、上記内周溝の周方向一部に上記ポートに通じる接続口をそれぞれ設け、流体を、上記連通口で縦穴から上記内周溝に向けて左右に分流、または内周溝の左右から縦穴に合流させる一方、上記接続口で内周溝からポートに合流またはポートから内周溝に分流させるように構成した建設機械のスイベルジョイントにおいて、上記連通口を、上記内周溝に向かって水平断面視で先広がりとなるＶ字形に形成したものである。
【００２３】
この構成によれば、ステムの連通口を内周溝に向かって水平断面視で先広がり(縦穴に向かって先狭まり)となるＶ字形に形成したから、縦穴−連通口−内周溝による第１の方向転換部分において、縦穴と連通口のつなぎ目、及び連通口と内周溝のつなぎ目の二個所の方向転換部分での流体同士の干渉を低減することができる。
【００２４】
詳述すると、第１に、縦穴と連通口のつなぎ目において、たとえば圧油の場合、縦穴を上から落下する油が縦穴下端で跳ね返って後続の油と干渉する。この場合、つなぎ目の断面積が狭いと真上への跳ね返り分が多くなって後続油との干渉が激しくなる。
【００２５】
これに対し、連通口を内周溝に向かって先広がりのＶ字形に拡開させることにより、跳ね返った油を拡散させて真上への跳ね返り量を減少させ、跳ね返り分と後続分の干渉を緩和することができる。
【００２６】
第２に、連通口と内周溝のつなぎ目において、通路がＶ字に広がることで基本的に流れの抵抗が緩和される上に、流体がＶ字の左右両側壁面に案内されて自然に左右に分かれながら内周溝に入る「整流作用」が行われることにより、連通口に対向するボディ壁面からの跳ね返りも少なくなって流れがスムーズとなる。
【００２７】
これらの.点により、第１の方向転換部分での流体の干渉が大きく低減され、スイベルジョイント全体の通路圧損が減少する。
【００２８】
この効果は、たとえば戻り油のように流体が第１の方向転換部分を逆方向に流れる場合にも同様に得ることができる。
【００２９】
本発明において、上記連通口の中央部に、上記流体を上記縦穴から内周溝に左右に分流案内し、または内周溝から縦穴に左右から合流案内する案内凸部を設けるのが望ましい(請求項２)。
【００３０】
この構成により、第１の方向転換部分での整流作用をさらに高め、干渉を緩和して圧損を低減することができる。
【００３１】
本発明においては、請求項１または２の構成を前提として、上記接続口を、水平断面視で上記内周溝に向かって先広がり(ポートに向かって先狭まり)となるＶ字形に形成するのが望ましい(請求項３)。
【００３２】
この構成によれば、内周溝−接続口−ポートによる第２の方向転換部分でも、第１の方向転換部分と同様に、合流部分で通路断面積が広がることによる干渉の緩和効果と、Ｖ字壁面のガイド作用による整流効果によって圧損を低減することができる。
【００３３】
この場合、上記接続口の中央部に、上記流体を上記内周溝から上記ポートに左右から合流案内し、またはポートから内周溝に左右に分流案内する案内凸部を設けるのが望ましい(請求項４)。
【００３４】
こうすることにより、第２の方向転換部分でも整流作用を強化し、干渉を低減してスイベルジョイント全体の圧損をさらに減少させることができる。
【００３５】
一方、本発明において、上記ポートを上記ボディの中心を通るボディ直径方向の直線上に設けるのが望ましい(請求項５)。
【００３６】
こうすれば、第２の方向転換部分において、たとえば圧油の場合、左回りの油と右回りの油が内周溝から接続口に左右対称、つまり同じ角度で流れ込むため、図７に示すように非対称関係で合流する従来構造と比較して、合流作用がより小抵抗でスムーズに行われ、圧損低減効果をさらに高めることができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によると、通路全体の断面積を増加させずに、油の方向転換部分での干渉を低減して圧損を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるスイベルジョイントの水平断面図である。
【図２】同スイベルジョイントのボディの部分斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態にかかるスイベルジョイントの水平断面図である。
【図４】同スイベルジョイントのボディの部分斜視図である。
【図５】本発明のスイベルジョイントが設置される油圧ショベルの概略側面図である。
【図６】従来のスイベルジョイントの縦断面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明の実施形態を図１〜図４によって説明する。
【００４０】
実施形態は、背景技術の説明に合わせて油圧ショベルのスイベルジョイントを適用対象としている。
【００４１】
第１実施形態(図１，２参照)
第１実施形態に係るスイベルジョイント１４の基本構成は、図６，７に示す従来のスイベルジョイント４と同じである。
【００４２】
すなわち、このスイベルジョイント１４は、図５の上部旋回体２に固定された円柱状のステム１５と、下部走行体１に固定された円筒状のボディ１６とが旋回中心軸Ｏ上で相対的に回転自在に嵌合されて成っている。
【００４３】
なお、スイベルジョイント１４の縦断面形状は図６に示す従来のスイベルジョイント４のそれと同じであるため、縦断面の図示を省略し、以下の説明において必要に応じて図６を援用するものとする。
【００４４】
このスイベルジョイント４の流体(油)通路として、ステム１５にはステム軸方向(上下方向)に延びる複数(図では二つのみを示す)の縦穴１７が互いに周方向に位置ずれして設けられている。
【００４５】
一方、ボディ１６には、縦穴１７ごとに内周溝１８と下部ポート１９が上下方向に位置ずれして設けられている。
【００４６】
また、各縦穴１７の下端部に、ステム外周側に開口して縦穴１７を内周溝１８に連通させる連通口２０がステム直径方向(水平方向)に設けられる一方、内周溝１８の周方向一部に下部ポート１９に通じる接続口２１が設けられている。
【００４７】
以下には、圧油を縦穴１７→連通口２０→内周溝１８→接続口２１→下部ポート１９の順で流す場合について説明する。
【００４８】
なお、各縦穴１７の上端部に図６の上部ポート１２に相当する上部ポートが設けられ、この上部ポートに上部配管、下部ポート１９に下部配管がそれぞれ接続される。
【００４９】
第１実施形態においては、図１に示すようにステム１５の連通口２０が、内周溝１８に向かって水平断面視で先広がりとなるＶ字形に形成されている。
【００５０】
いいかえれば、縦穴１７−連通口２０−内周溝１８による第１の方向転換部分ハにおいて、圧油を内周溝１８に対し左右に分流させる際のガイド面となる連通口２０の左右両側壁面２０ａ，２０ａが、分流を助ける方向の傾斜面として形成されている。
【００５１】
この構成によれば、次の(Ｉ)(ＩＩ)の作用により、縦穴１７と連通口２０のつなぎ目、及び連通口２０と内周溝１８のつなぎ目の二個所の方向転換部分での流体同士の干渉を低減することができる。
【００５２】
(Ｉ)  縦穴１７と連通口２０のつなぎ目において、縦穴１７内を上から落下した油が縦穴下端で跳ね返って後続の油と干渉する。
【００５３】
この場合、連通口２０を内周溝１８に向かって先広がりのＶ字形に拡開させることにより、つなぎ目の断面積(空間)が拡大するため、跳ね返った油を拡散させて真上への跳ね返り量を減少させ、跳ね返り分と後続分の干渉を緩和することができる。
【００５４】
(ＩＩ)  連通口２０と内周溝１８のつなぎ目において、通路がＶ字に広がることで基本的に流れの抵抗が緩和される上に、流体がＶ字の左右両側壁面に案内されて自然に左右に分かれながら内周溝に入る「整流作用」が行われることにより、連通口に対向するボディ壁面からの跳ね返りも少なくなって流れがスムーズとなる。
【００５５】
この(Ｉ)(ＩＩ)の.点により、第１の方向転換部分ハでの圧油の干渉が大きく低減され、スイベルジョイント１４全体での通路圧損が減少する。
【００５６】
一方、内周溝１８−接続口２１−下部ポート１９による第２の方向転換部分ニにおいて、次の(１)(２)の構成がとられている。
【００５７】
(１)  図１，２に示すように、ボディ１６の下部ポート１９がボディ１６の中心(旋回中心Ｏ)を通るボディ直径方向の直線上に設けられている。
【００５８】
このポート構成により、左回りの油と右回りの油が内周溝１８から接続口２１に左右対称、つまり同じ角度で流れ込むため、図７に示すように非対称関係で合流する従来構造と比較して、合流作用がより小抵抗でスムーズに行われる。
【００５９】
(２)  内周溝１８と下部ポート１９をつなぐ接続口２１が、水平断面視で内周溝１８に向かって先広がり(下部ポート１９に向かって先狭まり)となるＶ字形に形成されている。
【００６０】
いいかえれば、内周溝１８を左回り、右回りで流れてきた圧油を下部ポート１９に合流させる際のガイド面となる接続口２１の左右両側壁面２１ａ，２１ａが、合流を助ける方向の傾斜面として形成されている。
【００６１】
この構成により、第２の方向転換部分ニでも、第１の方向転換部分ハと同様に、合流部分で通路断面積が広がることによる干渉の緩和効果と、Ｖ字壁面２１ａ，２１ａのガイド作用による整流効果によって圧損を低減することができる。
【００６２】
このように、第１及び第２両方向転換部分ハ，ニで油同士の干渉を緩和し、流れの抵抗を低減できることにより、通路全体の断面積を増加させずに、スイベルジョイント１４の圧損を大幅に減少させることができる。
【００６３】
第２実施形態(図３，４参照)
第１実施形態との相違点のみを説明する。
【００６４】
第２実施形態においては、第１実施形態の構成を前提として、第１の方向転換部分ハにおける連通口２０の中央部、及び第２の方向転換部分ニにおける接続口２１の中央部に、前者の場合は油を縦穴１７から内周溝１８に分流案内するための案内凸部２２、後者の場合は油を内周溝１８から下部ポート１９に合流案内するための案内凸部２３がそれぞれ独立した島状に設けられている。
【００６５】
この両案内凸部２２，２３は、図示のように二辺が連通口２０または接続口２１の両側壁面２０ａ，２０ａ、２１ａ，２１ａとほぼ平行な、平面視二等辺三角形に形成されている。
【００６６】
この第２実施形態によると、第１及び第２両方向転換部分ハ，ニでの整流作用が案内凸部２２，２３によってさらに高められ、油の干渉防止、これによる圧損低減効果がより顕著となる。
【００６７】
なお、第１、第２両実施形態の効果は、戻り油が両方向転換部分を逆方向に流れる場合にも同様に得ることができる。
【００６８】
この場合、第２の方向転換部分ニで戻り油が下部ポート１９から内周溝１８に左右に分流し、第１の方向転換部分ハで戻り油が内周溝１８から縦穴１７に左右から合流する。
【００６９】
他の実施形態
(１)  スイベルジョイント全体の通路圧損を低減する上からは、上記両実施形態のように連通口２０及び接続口２１の双方を水平断面視でＶ字形に形成するのが望ましいが、第１の方向転換部分ハでの圧損がとくに高いことから、連通口２０についてのみＶ字形に形成してもよい。
【００７０】
この場合でも、図７に示す従来技術と比較して高い圧損低減効果を得ることができる。
【００７１】
(２)  第２実施形態において、連通口２０のみ、または接続口２１のみに案内凸部２２または２３を設けてもよい。
【００７２】
(３)  第２の方向転換部分ニにおいて、接続口２１をＶ字形に形成することのみによって十分な圧損低減効果が得られる場合は、下部ポート１９を、従来同様、ボディ１６の接線方向に設けてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１  下部走行体
２  上部旋回体
Ｏ  旋回中心
１４  スイベルジョイント
１５  ステム
１６  ボディ
１７  縦穴
１８  内周溝
ハ  第１の方向転換部分
１９  下部ポート(ポート)
２０  連通口
ニ  第２の方向転換部分
２０ａ，２０ａ  連通口の左右両壁面
２１  接続口
２１ａ，２１ａ  接続口の左右両壁面
２２，２３  案内凸部
【図１】
2014047516.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014047516.tif 000009