(57)【要約】【課題】シール性を長期間維持し、スイベルジョイントを低トルクで円滑に回転させること。【解決手段】シール部材は、中心軸を囲む内周面と、中心軸の軸方向において内周面の一端部に接続される上面と、軸方向において内周面の他端部に接続される下面と、中心軸を囲むように前記内周面に連続して設けられ、中心軸の周方向の一方側に向かって上面側に傾斜する第１部分と、周方向の一方側に向かって下面側に傾斜する第２部分とを有する凸部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を囲む内周面と、
前記中心軸の軸方向において前記内周面の一端部に接続される上面と、
前記軸方向において前記内周面の他端部に接続される下面と、
前記中心軸を囲むように前記内周面に連続して設けられ、前記中心軸の周方向の一方側に向かって上面側に傾斜する第１部分と、前記周方向の一方側に向かって下面側に傾斜する第２部分とを有する凸部と、
を備えるシール部材。
【請求項２】
前記第１部分と前記第２部分とは、前記周方向において交互に複数設けられる、
請求項１に記載のシール部材。
【請求項３】
前記第１部分は、前記周方向の一方側に向かって前記上面側に傾斜する第１エッジ及び第２エッジによって規定され、
前記第２部分は、前記周方向の一方側に向かって前記下面側に傾斜する第３エッジ及び第４エッジによって規定され、
前記第１エッジ及び前記第３エッジは、前記内周面の一端部と他端部との間の中心線よりも前記内周面の一端部側に配置され、
前記第２エッジ及び前記第４エッジは、前記中心線よりも前記内周面の他端部側に配置され、
前記周方向において、前記第１エッジと前記第３エッジとの境界は、前記第２エッジと前記第４エッジとの境界の間に配置される、
請求項２に記載のシール部材。
【請求項４】
前記第１エッジと前記第２エッジとは平行であり、
前記第３エッジと前記第４エッジとは平行である、
請求項３に記載のシール部材。
【請求項５】
前記第１エッジ及び前記第２エッジは、直線状であり、
前記第３エッジ及び前記第４エッジは、直線状である、
請求項４に記載のシール部材。
【請求項６】
前記内周面及び前記凸部を有する内周リング部材と、
前記内周リング部材の周囲に配置され、前記内周リング部材よりも低硬度の材料で形成された外周リング部材と、を有する、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のシール部材。
【請求項７】
前記内周リング部材は、合成樹脂製であり、
前記外周リング部材は、合成樹脂製又はゴム製である、
請求項６に記載のシール部材。
【請求項８】
ロータと、
前記ロータの孔に配置されるシャフトと、
前記孔の内周面の溝に配置され、前記凸部を前記シャフトに接触させて、前記ロータと前記シャフトとの間をシールする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のシール部材と、
を備える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、シール部材及びスイベルジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルのような作業車両は、上部旋回体と下部走行体とを備える。上部旋回体に油圧ポンプが配置される。下部走行体に油圧モータ（走行モータ）が配置される。上部旋回体と下部走行体とは、スイベルジョイントを介して連結される。油圧ポンプから吐出された作動油は、スイベルジョイントに設けられている油路を介して油圧モータに供給される。油圧ポンプから吐出された作動油が油圧モータに供給され、油圧モータが駆動することにより、下部走行体が走行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−０７５６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スイベルジョイントは、複数の油路を有する。複数の油路を区画するシール部材がスイベルジョイントに設けられる。シール部材に要求される性能として、作動油の漏出を抑制すること、スイベルジョイントを低トルクで円滑に回転させること、及びシール性を長期間維持できること等が挙げられる。
【０００５】
作動油の漏出を抑制するために、シール部材の締め代を大きくしてシール部材の緊迫力を高める方策が考えられる。しかし、シール部材の緊迫力を高めると、スイベルジョイントを低トルクで円滑に回転させることが困難になる可能性がある。また、シール部材の緊迫力を高め、シール部材に作用する摩擦力を増大させると、シール部材とスイベルジョイントのシャフトとの摩擦においてスティックスリップ現象が発生し、異音や振動が発生して、作業車両の運転者に不快感をもたらしたり、ホースやスイベルジョイントが破損したりする可能性がある。一方、シール部材の締め代を小さくしてシール部材の緊迫力を低くすると、作動油の漏出を十分に抑制することが困難になったり、シール性を長期間維持することが困難になったりする可能性がある。
【０００６】
本発明の態様は、シール性を長期間維持し、スイベルジョイントを低トルクで円滑に回転させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様に従えば、中心軸を囲む内周面と、前記中心軸の軸方向において前記内周面の一端部に接続される上面と、前記軸方向において前記内周面の他端部に接続される下面と、前記中心軸を囲むように前記内周面に連続して設けられ、前記中心軸の周方向の一方側に向かって上面側に傾斜する第１部分と、前記周方向の一方側に向かって下面側に傾斜する第２部分とを有する凸部と、を備えるシール部材が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の態様によれば、シール性を長期間維持し、スイベルジョイントを低トルクで円滑に回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１実施形態に係る作業車両を模式的に示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係るスイベルジョイントを示す側断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係るスイベルジョイントを示す側面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係るスイベルジョイントを示す上面図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係るシール部材を示す斜視図である。
【図６】図６は、第１実施形態に係るシール部材の一部を拡大した斜視図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係るシール部材の内周面の展開図である。
【図８】図８は、第１実施形態に係る凸部を示す断面図である。
【図９】図９は、第１実施形態に係るシール部材の作用を説明するための図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態に係る凸部を示す断面図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態に係る凸部を示す断面図である。
【図１２】図１２は、第４実施形態に係るシール部材の一部を拡大した斜視図である。
【図１３】図１３は、第５実施形態に係るシール部材の一部を拡大した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【００１１】
［１］第１実施形態
［作業車両］
図１は、本実施形態に係る作業車両ＭＶを模式的に示す図である。作業車両ＭＶは、下部走行体１００と、下部走行体１００に旋回可能に支持される上部旋回体２００と、下部走行体１００と上部旋回体２００とを連結する回転機構３００と、下部走行体１００と上部旋回体２００とを連結するスイベルジョイント１とを備える。作業車両ＭＶとして、油圧ショベル又はバックホーが例示される。
【００１２】
回転機構３００は、内側リング部材３０１と、内側リング部材３０１の周囲に配置される外側リング部材３０２とを有する。内側リング部材３０１と外側リング部材３０２とは、旋回軸ＡＸを中心に相対回転する。内側リング部材３０１は、下部走行体１００に固定される。外側リング部材３０２は、上部旋回体２００に固定される。
【００１３】
スイベルジョイント１は、ロータ１０と、ロータ１０に回転可能に支持されるシャフト２０とを有する。ロータ１０とシャフト２０とは、旋回軸ＡＸを中心に相対回転する。ロータ１０は、下部走行体１００に固定される。シャフト２０は、上部旋回体２００に固定される。なお、ロータ１０が上部旋回体２００に固定され、シャフト２０が下部走行体１００に固定されてもよい。
【００１４】
下部走行体１００と上部旋回体２００とは、回転機構３００及びスイベルジョイント１を介して連結される。回転機構３００及びスイベルジョイント１により、上部旋回体２００は、下部走行体１００に対して旋回軸ＡＸを中心に旋回可能である。
【００１５】
上部旋回体２００に油圧ポンプ２０２及び作動油タンク２０３が設けられる。下部走行体１００に油圧モータ１０２が設けられる。油圧ポンプ２０２とスイベルジョイント１とは、チューブ２０１を介して接続される。スイベルジョイント１と油圧モータ１０２とは、チューブ１０１を介して接続される。作動油タンク２０３は、作動油を収容する。作動油タンク２０３に収容されている作動油は、油路２０４を介して油圧ポンプ２０２に供給される。油圧ポンプ２０２は、作動油タンク２０３から供給された作動油を吐出する。油圧ポンプ２０２から吐出された作動油は、チューブ２０１、スイベルジョイント１に設けられている油路３０、及びチューブ１０１を介して、油圧モータ１０２に供給される。油圧ポンプ２０２から吐出された作動油が油圧モータ１０２に供給され、油圧モータ１０２が駆動することにより、下部走行体１００が走行する。油圧モータ１０２から送出された作動油は、不図示の油路を介して作動油タンク２０３に戻される。
【００１６】
［スイベルジョイント］
図２は、本実施形態に係るスイベルジョイント１を示す側断面図である。図３は、本実施形態に係るスイベルジョイント１を示す側面図である。図４は、本実施形態に係るスイベルジョイント１を示す上面図である。本実施形態においては、スイベルジョイント１が４ポートである例について説明するが、６ポートでもよいし他の任意の数のポートでもよい。
【００１７】
スイベルジョイント１は、孔１１を有するロータ１０と、ロータ１０の孔１１に配置されるシャフト２０と、ロータ１０とシャフト２０との間をシールするシール部材４０とを備える。
【００１８】
孔１１の上端部は開かれる。孔１１の下端部は閉じられる。ロータ１０の上面に開口が設けられる。シャフト２０は、ロータ１０の上面に設けられている開口から孔１１に挿入される。シャフト２０は、孔１１の内側に配置されている状態で、旋回軸ＡＸを中心に回転する。油圧ポンプ２０２から吐出された作動油が油圧モータ（旋回モータ）に送られることにより上部旋回体２００が旋回し、上部旋回体２００に固定されているシャフト２０が回転する。
【００１９】
油路３０は、複数設けられる。本実施形態において、油路３０は、油路３０Ａと、油路３０Ｂと、油路３０Ｃと、油路３０Ｄとを含む。
【００２０】
油路３０Ａは、ロータ１０の孔１１の内周面に設けられる環状油路３１Ａと、環状油路３１Ａとロータ１０の外周面とを結ぶようにロータ１０に設けられるロータポート３２Ａと、シャフト２０の上面とシャフト２０の外周面とを結ぶようにシャフト２０の内部に設けられるシャフトポート３３Ａとを含む。
【００２１】
油路３０Ｂは、ロータ１０の孔１１の内周面に設けられる環状油路３１Ｂと、環状油路３１Ｂとロータ１０の外周面とを結ぶようにロータ１０に設けられるロータポート３２Ｂと、シャフト２０の上面とシャフト２０の外周面とを結ぶようにシャフト２０の内部に設けられるシャフトポート３３Ｂとを含む。
【００２２】
油路３０Ｃは、ロータ１０の孔１１の内周面に設けられる環状油路３１Ｃと、環状油路３１Ｃとロータ１０の外周面とを結ぶようにロータ１０に設けられるロータポート３２Ｃと、シャフト２０の上面とシャフト２０の外周面とを結ぶようにシャフト２０の内部に設けられるシャフトポート３３Ｃとを含む。
【００２３】
油路３０Ｄは、ロータ１０の孔１１の内周面に設けられる環状油路３１Ｄと、環状油路３１Ｄとロータ１０の外周面とを結ぶようにロータ１０に設けられるロータポート３２Ｄと、シャフト２０の上面とシャフト２０の外周面とを結ぶようにシャフト２０の内部に設けられるシャフトポート３３Ｄとを含む。
【００２４】
環状油路３１Ａ、環状油路３１Ｂ、環状油路３１Ｃ、及び環状油路３１Ｄのそれぞれは、旋回軸ＡＸを囲むように孔１１の内周面に形成される。旋回軸ＡＸと平行な方向において、環状油路３１Ａと環状油路３１Ｂと環状油路３１Ｃと環状油路３１Ｄは、異なる位置に設けられる。
【００２５】
ロータポート３２Ａの一端部３２Ａａは、環状油路３１Ａに接続される。ロータポート３２Ａの他端部３２Ａｂは、ロータ１０の外周面に配置される。ロータポート３２Ｂの一端部３２Ｂａは、環状油路３１Ｂに接続され、ロータポート３２Ｂの他端部３２Ｂｂは、ロータ１０の外周面に配置される。ロータポート３２Ｃの一端部３２Ｃａは、環状油路３１Ｃに接続される。ロータポート３２Ｃの他端部３２Ｃｂは、ロータ１０の外周面に配置される。ロータポート３２Ｄの一端部３２Ｄａは、環状油路３１Ｄに接続され、ロータポート３２Ｄの他端部３２Ｄｂは、ロータ１０の外周面に配置される。
【００２６】
シャフトポート３３Ａの一端部３３Ａａは、シャフト２０の上面に配置される。シャフトポート３３Ａの他端部３３Ａｂは、環状油路３１Ａに対向するように、シャフト２０の外周面に配置される。シャフトポート３３Ｂの一端部３３Ｂａは、シャフト２０の上面に配置される。シャフトポート３３Ｂの他端部３３Ｂｂは、環状油路３１Ｂに対向するように、シャフト２０の外周面に配置される。シャフトポート３３Ｃの一端部３３Ｃａは、シャフト２０の上面に配置される。シャフトポート３３Ｃの他端部３３Ｃｂは、環状油路３１Ｃに対向するように、シャフト２０の外周面に配置される。シャフトポート３３Ｄの一端部３３Ｄａは、シャフト２０の上面に配置される。シャフトポート３３Ｄの他端部３３Ｄｂは、環状油路３１Ｄに対向するように、シャフト２０の外周面に配置される。
【００２７】
シャフトポート３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄの一端部３３Ａａ，３３Ｂａ，３３Ｃａ，３３Ｄａは、チューブ２０１に接続される。シャフトポート３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄは、チューブ２０１を介して、油圧ポンプ２０２に接続される。
【００２８】
ロータポート３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄの他端部３２Ａｂ，３２Ｂｂ，３２Ｃｂ，３２Ｄｂは、チューブ１０１に接続される。ロータポート３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄは、チューブ１０１を介して、油圧モータ１０２に接続される。
【００２９】
油圧ポンプ２０２から吐出された作動油は、チューブ２０１を流れた後、油路３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄの少なくとも一部及びチューブ１０１を介して、油圧モータ１０２に供給される。また、油圧モータ１０２からの作動油は、チューブ１０１を流れた後、油路３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄの少なくとも一部及びチューブ２０１を介して、上部旋回体２００に設けられている作動油タンク２０３に戻される。
【００３０】
ロータ１０に対してシャフト２０が回転した場合においても、シャフトポート３３Ａの他端部は、環状油路３１Ａに対向し続ける。これにより、作動油は、シャフトポート３３Ａと環状油路３１Ａとロータポート３２Ａとを流通し続けることができる。同様に、ロータ１０に対してシャフト２０が回転した場合においても、シャフトポート３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄの他端部は、環状油路３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄに対向し続ける。
【００３１】
シール部材４０は、複数の油路３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄを区画する。シール部材４０は、環状部材である。シール部材４０は、孔１１の内周面の溝１２に配置される。溝１２は、旋回軸ＡＸを囲むように孔１１の内周面に形成される。旋回軸ＡＸと平行な方向において、溝１２は、環状油路３１Ａよりも上方、環状油路３１Ａと環状油路３１Ｂとの間、環状油路３１Ｂと環状油路３１Ｃとの間、環状油路３１Ｃと環状油路３１Ｄとの間、及び環状油路３１Ｄよりも下方のそれぞれに設けられる。シール部材４０は、複数の溝１２のそれぞれに配置される。
【００３２】
シール部材４０は、溝１２に配置された状態で、シャフト２０の外周面に接触する。環状油路３１Ａと環状油路３１Ｂとの間に配置されるシール部材４０は、油路３０Ａを流れる作動油が油路３０Ｂに浸入せず、油路３０Ｂを流れる作動油が油路３０Ａに浸入しないように、油路３０Ａと油路３０Ｂとの間をシールする。同様に、環状油路３１Ｂと環状油路３１Ｃとの間に配置されるシール部材４０は、油路３０Ｂと油路３０Ｃとの間をシールする。環状油路３１Ｃと環状油路３１Ｄとの間に配置されるシール部材４０は、油路３０Ｃと油路３０Ｄとの間をシールする。環状油路３１Ａよりも上方に配置されるシール部材４０は、油路３０Ａをシールし、ロータ１０とシャフト２０との間から作動油が漏出することを抑制する。環状油路３１Ｄよりも下方に配置されるシール部材４０は、油路３０Ｄをシールし、ロータ１０とシャフト２０との間から作動油が漏出することを抑制する。
【００３３】
［シール部材］
図５は、本実施形態に係るシール部材４０を示す斜視図である。図６は、本実施形態に係るシール部材４０の一部を拡大した斜視図である。図７は、本実施形態に係るシール部材４０の内周面４１の展開図である。
【００３４】
シール部材４０は、中心軸ＣＸの周囲に配置される環状部材である。シール部材４０が溝１２に配置された状態で、シール部材４０の中心軸ＣＸと旋回軸ＡＸとは一致する。
【００３５】
シール部材４０は、中心軸ＣＸを囲む内周面４１と、内周面４１の反対側を向く外周面４２と、中心軸ＣＸの軸方向において内周面４１の一端部４１Ａに接続される上面４３と、軸方向において内周面４１の他端部４１Ｂに接続される下面４４と、内周面４１に設けられる凸部５０とを備える。
【００３６】
上面４３は、内周面４１の一端部４１Ａと外周面４２の一端部４２Ａとを結ぶ。内周面４１の一端部４１Ａは、内周面４１の上端部であり、外周面４２の一端部４２Ａは、外周面４２の上端部である。
【００３７】
下面４４は、内周面４１の他端部４１Ｂと外周面４２の他端部４２Ｂとを結ぶ。内周面４１の他端部４１Ｂは、内周面４１の下端部であり、外周面４２の他端部４２Ｂは、外周面４２の下端部である。
【００３８】
凸部５０は、内周面４１に設けられ、内周面４１から中心軸ＣＸに向かって突出する。シール部材４０が溝１２に配置された状態で、凸部５０は、シャフト２０の外周面に接触する。凸部５０は、中心軸ＣＸを囲むように内周面４１に連続的に設けられる。凸部５０は、軸方向において第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２とを区画するように内周面４１に設けられる。図７に示すように、第１空間ＳＰ１は、軸方向において凸部５０よりも一方側の空間（上方の空間）であり、一端部４１Ａを含む空間である。第２空間ＳＰ２は、凸部５０よりも他方側の空間（下方の空間）であり、他端部４１Ｂを含む空間である。
【００３９】
例えば、環状油路３１Ａと環状油路３１Ｂとの間に配置されるシール部材４０の凸部５０は、シャフト２０の外周面に接触することによって、油路３０Ａを含む第１空間ＳＰ１と、油路３０Ｂを含む第２空間ＳＰ２とを区画し、第１空間ＳＰ１及び第２空間ＳＰ２の一方から他方への作動油の流通を抑制する。
【００４０】
同様に、環状油路３１Ｂと環状油路３１Ｃとの間に配置されるシール部材４０の凸部５０は、シャフト２０の外周面に接触することによって、油路３０Ｂを含む第１空間ＳＰ１と、油路３０Ｃを含む第２空間ＳＰ２とを区画し、第１空間ＳＰ１及び第２空間ＳＰ２の一方から他方への作動油の流通を抑制する。環状油路３１Ｃと環状油路３１Ｄとの間に配置されるシール部材４０の凸部５０は、シャフト２０の外周面に接触することによって、油路３０Ｃを含む第１空間ＳＰ１と、油路３０Ｄを含む第２空間ＳＰ２とを区画し、第１空間ＳＰ１及び第２空間ＳＰ２の一方から他方への作動油の流通を抑制する。
【００４１】
すなわち、凸部５０は、中心軸ＣＸの周方向において、シャフト２０との間に間隙が形成されないように、連続的に設けられる。
【００４２】
図７に示すように、凸部５０は、中心軸ＣＸの周方向の一方側に向かって上面４３側に傾斜する第１部分５１と、周方向の一方側に向かって下面４４側に傾斜する第２部分５２とを有する。
【００４３】
第１部分５１と第２部分５２とは、周方向において交互に複数設けられる。
【００４４】
第１部分５１は、周方向の一方側に向かって上面４３側に傾斜する第１エッジ６１及び第２エッジ６２によって規定される。第１エッジ６１と第２エッジ６２とは平行である。第１エッジ６１及び第２エッジ６２は、直線状である。
【００４５】
第２部分５２は、周方向の一方側に向かって下面４４側に傾斜する第３エッジ６３及び第４エッジ６４によって規定される。第３エッジ６３と第４エッジ６４とは平行である。第３エッジ６３及び第４エッジ６４は、直線状である。
【００４６】
第１エッジ６１及び第３エッジ６３は、内周面４１の一端部４１Ａと他端部４１Ｂとの間の中心線ＣＬよりも一端部４１Ａ側に配置される。第２エッジ６２及び第４エッジ６４は、中心線ＣＬよりも他端部４１Ｂ側に配置される。すなわち、中心線ＣＬは、凸部５０を通る。中心線ＣＬとは、軸方向において一端部４１Ａと他端部４１Ｂとの中心を通り、周方向に延在する線をいう。
【００４７】
中心線ＣＬに近い第１エッジ６１と第３エッジ６３とは、第５エッジ６５を介して結ばれる。第５エッジ６５は、中心線ＣＬと平行である。
【００４８】
中心線ＣＬから遠い第１エッジ６１と第３エッジ６３とは、第６エッジ６６を介して結ばれる。第６エッジ６６は、中心線ＣＬと平行である。
【００４９】
中心線ＣＬに近い第２エッジ６２と第４エッジ６４とは、第７エッジ６７を介して結ばれる。第７エッジ６７は、中心線ＣＬと平行である。
【００５０】
中心線ＣＬから遠い第２エッジ６２と第４エッジ６４とは、第８エッジ６８を介して結ばれる。第８エッジ６８は、中心線ＣＬと平行である。
【００５１】
周方向において、第１エッジ６１と第３エッジ６３との境界である第５エッジ６５は、第２エッジ６２と第４エッジ６４との境界である２つの第７エッジ６７の間に配置される。また、周方向において、第１エッジ６１と第３エッジ６３との境界である第６エッジ６６は、第２エッジ６２と第４エッジ６４との境界である２つの第８エッジ６８の間に配置される。
【００５２】
すなわち、本実施形態において、凸部５０は、中心軸ＣＸの周方向において、ジグザグ状（zigzag）に設けられる。第１エッジ６１と第２エッジ６２との間の第１部分５１は、帯状に形成される。第３エッジ６３と第４エッジ６４との間の第２部分５２は、帯状に形成される。
【００５３】
第１部分５１及び第２部分５２のそれぞれについて、中心線ＨＬが規定される。第１部分５１の中心線ＨＬとは、第１エッジ６１と第２エッジ６１との中心を通り、第１エッジ６１及び第２エッジ６２のそれぞれに平行な線をいう。第２部分５２の中心線ＨＬとは、第３エッジ６３と第４エッジ６４との中心を通り、第３エッジ６３及び第４エッジ６４のそれぞれに平行な線をいう。第１部分５１の中心線ＨＬ及び第２部分５２の中心線ＨＬのそれぞれは、中心軸ＣＸに垂直な方向に対して傾斜している。本実施形態において、シャフト２０の回転方向に対する中心線ＨＬの傾斜角度θは、４５［°］以下である。
【００５４】
周方向に配置される複数の第１部分５１のそれぞれについて、第１部分５１の中心線ＨＬの傾斜角度θは同一の角度である。周方向に配置される複数の第２部分５２のそれぞれについて、第２部分５２の中心線ＨＬの傾斜角度θは同一の角度である。第１部分５１の中心線ＨＬの傾斜角度θと第２部分５２の中心線ＨＬの傾斜角度θとは同一である。
【００５５】
また、周方向に配置される複数の第１部分５１のそれぞれについて、第１エッジ６１の長さは同一の長さであり、第２エッジ６２の長さは同一である。周方向に配置される複数の第２部分５２のそれぞれについて、第３エッジ６３の長さは同一であり、第４エッジ６４の長さは同一の長さである。
【００５６】
すなわち、本実施形態において、凸部５０は、中心軸ＣＸの周方向において、均一ピッチでジグザグ状（zigzag）に設けられる。
【００５７】
図５及び図６に示すように、シール部材４０は、内周リング部材４０１と、内周リング部材４０１の周囲に配置される外周リング部材４０２とを有する。すなわち、シール部材４０は、２つのリング部材によって構成される。内周リング部材４０１は、内周面４１、凸部５０、上面４３の一部、及び下面４４の一部を有する。外周リング部材４０２は、外周面４２、上面４３の一部、及び下面４４の一部を有する。
【００５８】
外周リング部材４０２は、内周リング部材４０１よりも低硬度の材料で形成される。内周リング部材４０１は、合成樹脂製である。外周リング部材４０２は、内周リング部材４０１よりも低硬度の合成樹脂製又はゴム製である。本実施形態において、内周リング部材４０１は、ナイロン樹脂製であり、外周リング部材４０２は、ウレタン樹脂製である。
【００５９】
図８は、本実施形態に係る凸部５０を示す断面図であり、図７のＡ−Ａ線矢視図に相当する。図８に示すように、断面において、シャフト２０の外周面に接触する凸部５０の接触面５３は、平坦である。これにより、凸部５０は、シャフト２０の外周面に十分に接触することができる。
【００６０】
［作用］
シール部材４０の凸部５０は、第１部分５１と第２部分５２とを有するので、シール部材４０とシャフト２０とが接触した状態でロータ１０及びシール部材４０に対してシャフト２０が回転したとき、スティックスリップ現象の発生が抑制され、スイベルジョイント１は低トルクで円滑に回転することができる。
【００６１】
図９は、本実施形態に係るシール部材４０の作用を説明するための図であり、凸部５０の第２部分５２を拡大した図である。第２部分５２は、平行に配置された第３エッジ６３と第４エッジ６４とによって規定された帯状の部分である。凸部５０がシャフト２０の外周面に接触した状態で、シャフト２０が回転すると、第２部分５２にシャフト２０との摩擦力Ｆが作用する。摩擦力Ｆは、中心軸ＣＸと直交するシャフト２０の回転方向に作用する。摩擦力Ｆは、凸部５０の摩擦係数μと凸部５０をシャフト２０に押し付ける力を示す緊迫力Ｎとの積に相当する。緊迫力Ｎは、溝１２とシャフト２０との間に配置されるシール部材４０の締め代が大きいほど高くなる。
【００６２】
第２部分５２の中心線ＨＬは、シャフト２０の回転方向に対して傾斜している。本実施形態において、シャフト２０の回転方向に対する中心線ＨＬの傾斜角度θは、４５［°］以下である。図９に示す例において、傾斜角度θは４５［°］である。上述のように、第２部分５２の中心線ＨＬとは、第３エッジ６３と第４エッジ６４との中心を通り、第３エッジ６３及び第４エッジ６４のそれぞれに平行な線をいう。摩擦力Ｆに基づいて、第２部分５２には、中心線ＨＬと直交する方向に力Ｆｄが作用する。摩擦力Ｆと力Ｆｄとの間に［Ｆｄ＝Ｆ×ｓｉｎθ］の関係が成立する。
【００６３】
凸部５０は、合成樹脂製であり弾性変形する。第２部分５２に力Ｆｄが作用すると、力Ｆｄに抗うように、第２部分５２は、弾性力Ｆｅを発生する。力Ｆｄが作用する方向と弾性力Ｆｅが作用する方向とは、逆方向である。凸部５０の第２部分５２に作用する摩擦力Ｆは、弾性力Ｆｅの作用により、［Ｆｆ＝Ｆ−Ｆｅ×ｃｏｓθ］まで減少する。
【００６４】
このように、第２部分５２が弾性力Ｆｅを発生することにより、シャフト２０の回転方向において凸部５０に作用する力は、緊迫力Ｎに基づいて規定される摩擦力Ｆよりも小さい力Ｆｆに変換される。そのため、スイベルジョイント１は低トルクで円滑に回転することができる。
【００６５】
本実施形態においては、緊迫力Ｎ（シール部材４０の締め代）を大きくしても、シャフト２０の回転方向に作用する力は、力Ｆｆまで減少される。すなわち、緊迫力Ｎを高い値に維持した状態で、スイベルジョイント１を低トルクで円滑に回転させることができる。緊迫力Ｎを高い値に維持できるため、作動油の漏出は十分に抑制され、シール性を長期間維持することができる。
【００６６】
また、シャフト２０の回転方向に作用する力が軽減されるので、例えばシャフト２０が低速で回転しても、スティックスリップ現象の発生が抑制される。
【００６７】
以上、シャフト２０が一方側に回転するときの第２部分５２の作用について説明した。シャフト２０が他方側に回転するときも、第２部分５２は、上述と同様の機能を発揮する。また、シャフト２０が回転したとき、第１部分５１も、第２部分５２と同様の機能を発揮する。
【００６８】
［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、凸部５０が第１部分５１と第２部分５２とを備えるので、緊迫力Ｎを高い値に維持した状態で、スイベルジョイント１のシャフト２２０を低トルクで円滑に回転させることができる。また、シャフト２０が低速で回転しても、スティックスリップ現象の発生が抑制される。また、緊迫力Ｎを高い値に維持できるので、作動油の漏出は十分に抑制され、シール性を長期間維持することができる。
【００６９】
また、本実施形態においては、シール部材４０は、シャフト２０に接触する内周リング部材４０１と、内周リング部材４０１の周囲に配置され、内周リング部材４０１よりも低硬度の材料で形成された外周リング部材４０２とを有する。外周リング部材４０２が低硬度なので、シール部材４０の締め代を大きくすることができる。シャフト２０に接触する内周リング部材４０１が硬いので、シール性を長期間維持することができる。
【００７０】
［２］第２実施形態
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【００７１】
図１０は、本実施形態に係る凸部５０を示す断面図である。図１０に示すように、凸部５０と内周面４１との境界に、凹部７１が形成されてもよい。凹部７１が形成されることにより、凸部５０は、中心線ＨＬと直交する方向に弾性変形し易くなる。そのため、凸部５０は、摩擦力Ｆを軽減させるための弾性力Ｆｅを十分に発生することができる。
【００７２】
［３］第３実施形態
第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【００７３】
図１１は、本実施形態に係る凸部５０を示す断面図である。図１１に示すように、凸部５０の接触面５３に、凹部７２が形成されてもよい。凹部７２が形成されることにより、凸部５０は、中心線ＨＬと直交する方向に弾性変形し易くなる。そのため、凸部５０は、摩擦力Ｆを軽減させるための弾性力Ｆｅを十分に発生することができる。
【００７４】
［４］第４実施形態
第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【００７５】
図１２は、本実施形態に係るシール部材４０の一部を拡大した斜視図である。上述の実施形態においては、第１エッジ６１及び第２エッジ６２が直線状であり、第３エッジ６３及び第４エッジ６４が直線状であることとした。図１２に示すように、第１エッジ６１及び第２エッジ６２が曲線状であり、第３エッジ６３及び第４エッジ６４が曲線状でもよい。本実施形態においても、第１部分５１及び第２部分５２は帯状なので、摩擦力Ｆを軽減させるための弾性力Ｆｅを十分に発生することができる。
【００７６】
［５］第５実施形態
第５実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
【００７７】
図１３は、本実施形態に係るシール部材４０の一部を拡大した斜視図である。上述の実施形態においては、凸部５０は、中心軸ＣＸの周方向において、均一ピッチでジグザグ状に設けられることとした。図１３に示すように、凸部５０は、中心軸ＣＸの周方向において、不均一ピッチでジグザグ状に設けられてもよい。
【００７８】
例えば、周方向に配置される複数の第１部分５１のそれぞれについて、中心線ＨＬの傾斜角度θは、異なる角度でもよい。周方向に配置される複数の第２部分５２のそれぞれについて、中心線ＨＬの傾斜角度θは、異なる角度でもよい。また、周方向に配置される複数の第１部分５１のそれぞれについて、第１エッジ６１の長さが異なる長さであり、第２エッジ６２の長さが異なる長さでもよい。周方向に配置される複数の第２部分５２のそれぞれについて、第３エッジ６３の長さが異なる長さであり、第４エッジ６４の長さが異なる長さでもよい。
【００７９】
［６］他の実施形態
上述の実施形態において、第１部分５１と第２部分５２とは周方向に交互に複数設けられることとした。第１部分５１と第２部分５２とは、周方向に連続的に配置されてなくてもよく、第１部分５１と第２部分５２とが離れていてもよい。また、第１部分５１の隣に別の第１部分５１が配置されたり、第２部分５２の隣に別の第２部分５２が配置されたりしてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１…スイベルジョイント、１０…ロータ、１１…孔、１２…溝、２０…シャフト、３０…油路、３０Ａ…油路、３０Ｂ…油路、３０Ｃ…油路、３０Ｄ…油路、３１Ａ…環状油路、３１Ｂ…環状油路、３１Ｃ…環状油路、３１Ｄ…環状油路、３２Ａ…ロータポート、３２Ａａ…一端部、３２Ａｂ…他端部、３２Ｂ…ロータポート、３２Ｂａ…一端部、３２Ｂｂ…他端部、３２Ｃ…ロータポート、３２Ｃａ…一端部、３２Ｃｂ…他端部、３２Ｄ…ロータポート、３２Ｄａ…一端部、３２Ｄｂ…他端部、３３Ａ…シャフトポート、３３Ａａ…一端部、３３Ａｂ…他端部、３３Ｂ…シャフトポート、３３Ｂａ…一端部、３３Ｂｂ…他端部、３３Ｃ…シャフトポート、３３Ｃａ…一端部、３３Ｃｂ…他端部、３３Ｄ…シャフトポート、３３Ｄａ…一端部、３３Ｄｂ…他端部、４０…シール部材、４１…内周面、４１Ａ…一端部、４１Ｂ…他端部、４２…外周面、４２Ａ…一端部、４２Ｂ…他端部、４３…上面、４４…下面、５０…凸部、５１…第１部分、５２…第２部分、５３…接触面、６１…第１エッジ、６２…第２エッジ、６３…第３エッジ、６４…第４エッジ、６５…第５エッジ、６６…第６エッジ、６７…第７エッジ、６８…第８エッジ、７１…凹部、７２…凹部、１００…下部走行体、１０１…チューブ、１０２…油圧モータ、２００…上部旋回体、２０１…チューブ、２０２…油圧ポンプ、２０３…作動油タンク、２０４…油路、３００…回転機構、３０１…内側リング部材、３０２…外側リング部材、４０１…内周リング部材、４０２…外周リング部材、ＡＸ…旋回軸、ＣＬ…中心線、ＣＸ…中心軸、ＨＬ…中心線、ＭＶ…作業車両。
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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