JP7172781B2 - 建設機械のスイベルジョイント - Google Patents
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Description
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。
従来、建設機械の分野において、下部走行体と上部旋回体とを連結する旋回部分に設けられるスイベルジョイントに関する技術が提案されている。
例えば、特許文献1では、旋回ベアリング(25)の中心部において、上部配管(51)と下部配管(52)とを中継して接続するスイベルジョイント(40)が開示されている(特許文献1の図1参照)。
詳細には、スイベルジョイント(40)は、下部走行体(20)のロアフレーム(23)に固定された円筒状のボディ(41)と、上部旋回体(30)のアッパーフレーム(31)に固定され且つボディ(41)に回転自在に嵌合された円柱状のステム(45)とを有している(特許文献1の図3参照)。また、ステム(45)の上端面の中央部には、軸方向に貫通するドレン孔(49)が形成されている。
また、別の技術として、特許文献2では、上部旋回体(3)の旋回角度を検出するための回転角度センサ(11a)とロッド(11b)とを備えるスイベルジョイント(7)が開示されている(特許文献2の図2参照)。
詳細には、パイロット油路(8)の軸方向油路(8b)に、上部旋回体(3)の旋回角度を検出するためのロッド(11b)が挿通されている。また、ロッド(11b)の上端は、内側ボディ(72)に取り付けられた回転角度センサ(11a)に隙間を空けて対向している。
上記特許文献1,2によれば、ステムの旋回中心に形成される油路やドレン孔を利用して上部旋回体の旋回角度を検出するセンサユニット(回転角度センサ及びロッド)を設けることが想起される。
しかしながら、ステムの旋回中心に形成される油路やドレン孔にロッドを挿通する構成においては、ロッド交換時等におけるロッドの挿脱作業に伴って油路やドレン孔から作動油が油漏れする可能性があり、メンテナンス性の点において課題がある。
そこで、本発明は、上部旋回体の旋回角度を検出するセンサユニットを備える建設機械のスイベルジョイントに関し、高いメンテナンス性を有する技術を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、下部走行体と上部旋回体とを連結する旋回部分に設けられる建設機械のスイベルジョイントであって、前記下部走行体に固定される円筒状のボディと、前記上部旋回体に固定され且つ前記ボディの円筒内側において回転自在に嵌合される円柱状のステムと、前記ボディの下側において前記ボディに対して固定され、前記ステムの中心軸に重なる位置に取付孔が形成されたドーナツ状の第1蓋と、前記取付孔を介して前記第1蓋に対して脱着可能な第2蓋と、前記上部旋回体の旋回角度を検出するためのセンサユニットと、を備え、前記センサユニットは、前記ステムの上端側に固定される回転角度センサと、前記回転角度センサによって検知可能なマグネットを先端に備え前記第2蓋に基端側が締結される棒状のロッドとを有し、前記ステムには、前記ステムの中心軸において軸方向に延びて前記ロッドが挿入されるロッド用孔と、前記中心軸からずれた位置において前記軸方向に延びてドレン油が通るドレン孔とが形成され、前記第1蓋には、前記ステムの前記ドレン孔に連通するドレン油路が形成され、前記ステムと前記第1蓋との接触部分には、前記ドレン油の油漏れを防止するシール部材が設けられ、前記第2蓋が前記第1蓋に装着されると、前記ロッドは油を通さない前記ロッド用孔に挿入され、前記ロッド先端の前記マグネットが前記センサに近接するように構成されていることを特徴とする建設機械のスイベルジョイントを提供している。
ここで、前記第2蓋と前記ロッドとの締結部分は、ねじ構造で構成されているのが好ましい。
また、前記ロッドの先端側には、前記ロッドの芯ブレを抑制するためのカラーが設けられ、前記第2蓋が装着される前記取付孔の径は、前記カラーの径よりも大きいのが好ましい。
また、前記カラーは、非磁性体の樹脂素材であるのが好ましい。
更に、前記マグネットは、前記ロッドの先端に形成されたザグリに対して接着剤により直接取り付けられ、前記ザグリは、前記マグネットの磁界密度に影響しない大きさで形成されているのが好ましい。
また、本発明は、下部走行体と上部旋回体とを連結する旋回部分に設けられる建設機械のスイベルジョイントであって、前記下部走行体に固定される円筒状のボディと、前記上部旋回体に固定され且つ前記ボディの円筒内側において回転自在に嵌合される円柱状のステムと、前記ボディの下側において前記ボディに対して固定され、前記ステムの中心軸に重なる位置に取付孔が形成されたドーナツ状の蓋と、前記上部旋回体の旋回角度を検出するためのセンサユニットと、を備え、前記センサユニットは、前記ステムの上端側に固定される回転角度センサと、前記回転角度センサによって検知可能なマグネットを先端に備え前記取付孔を介して前記蓋に対して脱着可能な棒状のロッドとを有し、前記ステムには、前記ステムの中心軸において軸方向に延びて前記ロッドが挿入されるロッド用孔と、前記中心軸からずれた位置において前記軸方向に延びてドレン油が通るドレン孔とが形成され、前記蓋には、前記ステムの前記ドレン孔に連通するドレン油路が形成され、前記ステムと前記蓋との接触部分には、前記ドレン油の油漏れを防止するシール部材が設けられ、前記ロッドが前記蓋に装着されると、前記ロッドは油を通さない前記ロッド用孔に挿入され、前記ロッド先端の前記マグネットが前記センサに近接するように構成されていることを特徴とする建設機械のスイベルジョイントを更に提供している。
本発明によれば、油を通さないロッド用孔にロッドが挿入されるため、ロッドを挿脱してもロッド用孔からの油漏れの可能性はない。また、ドレン孔がロッド用孔とは別に形成され、ボディに固定された第1蓋のドレン油路に連通しているため、第1蓋から第2蓋を取り外してもドレン孔は閉塞されたままである。よって、ドレン孔からの油漏れの可能性もない。したがって、本発明に係る建設機械のスイベルジョイントは、ロッドを容易に交換することが可能であり、高いメンテナンス性を有する。
<1.実施形態>
本発明の実施形態に係る建設機械のスイベルジョイントについて、図1から図9を参照しながら説明する。以下では、建設機械の一例として油圧ショベル1(図1参照)を例示し、スイベルジョイントの一例としてスイベルジョイント4(図2参照)を例示する。
本発明の実施形態に係る建設機械のスイベルジョイントについて、図1から図9を参照しながら説明する。以下では、建設機械の一例として油圧ショベル1(図1参照)を例示し、スイベルジョイントの一例としてスイベルジョイント4(図2参照)を例示する。
図1に示されるように、油圧ショベル1は、下部走行体2と、下部走行体2上に旋回自在に搭載された上部旋回体3とを備えている。下部走行体2には、油圧式の走行モータ21によって回転駆動する左右一対のクローラ22が設置されている。
上部旋回体3の土台は、旋回ベアリング25を介して下部走行体2に支持されたアッパーフレーム31によって構成される。アッパーフレーム31は、旋回軸AXを中心に旋回自在に構成される。
アッパーフレーム31には、図示しないエンジンや油圧機器(例えば、コントロールバルブ36や油圧ポンプ)等を収容する機械室37Aを覆うように、機械室カバー37が設けられている。
旋回ベアリング25の中心部には、スイベルジョイント4が設置されている。スイベルジョイント4は、中心が旋回軸AXと一致するようにロアフレーム23の中央部に立設された縦長な略円柱形状の部材である。スイベルジョイント4は、上部旋回体3のコントロールバルブ36に繋がる上部配管51と、下部走行体2の走行モータ21に繋がる下部配管52とを中継して接続する。
図2に示されるように、スイベルジョイント4は、ボディ41と、ボディ41に回転自在に嵌合されたステム43とを有する。
図2及び図4に示されるように、ボディ41は、下部走行体2のロアフレーム23に固定される円筒状の部材であり、下部スイベル等とも称される。
図2、図4及び図5に示されるように、ステム43は、上部旋回体3のアッパーフレーム31に固定される円柱状の部材であり、上部スイベル等とも称される。
図6に示されるように、ステム43の下端には、スラストプレート432が設けられている。スラストプレート432は、ステム43がボディ41から旋回軸方向へ抜けるのを防止するための部材である。
図3及び図8に示されるように、ボディ41の下側には、蓋45がボルトで固定されている。図6に示されるように、蓋45には、ステム43の中心軸と重なる位置において蓋47(後述)を取り付けるための取付孔45Hが形成されている。つまり、蓋45はドーナツ形状で構成されている。蓋45は、本発明に係る第1蓋の一例である。
図3及び図6に示されるように、蓋45には、取付孔45Hを介して蓋47が装着されている。詳細には、蓋45の取付孔45Hに雌ねじが形成されると共に蓋47の締結部47S(図7参照)に雄ねじが形成され、蓋47が蓋45の取付孔45Hに対してねじ締結されている。
なお、上述したように蓋45はボディ41に固定されているため、蓋45から蓋47が取り外されたとしても(図7参照)、蓋45はボディ41に装着されたままの状態を維持する。
また、図6に示されるように、スイベルジョイント4には、上部旋回体の旋回角度を検出するためのセンサユニット5が設けられている。センサユニット5は、回転角度センサ51と、ロッド53とを備えて構成される。
回転角度センサ51は、ステム43の上端側に固定されており、上部旋回体3の旋回に追従してステム43と共に回転する。
ロッド53は、回転角度センサ51によって検知可能なマグネット55を先端に備える棒状の部材である。
ロッド53の先端には、マグネット55を嵌め込むことが可能なザグリ(図示せず)が形成されている。ザグリは、マグネット55の磁界密度に影響を与えない程度の大きさ(ここでは、0.5mm(ミリメートル)以下)で構成される。
マグネット55は、ロッド53の先端に形成されたザグリに接着剤を介して直接取り付けられている。なお、ロッド53の基端側は、ねじ構造によって蓋47に対して直接締結されている。
蓋47は蓋45に締結されており、蓋45はボディ41に固定されている。また、ボディ41は、下部走行体2に固定されている。よって、蓋47に締結されるロッド53及びロッド53の先端に設けられるマグネット55は、回転角度センサ51とは異なり、上部旋回体3の旋回に追従しない。
上部旋回体の旋回角度を正確に検出するためには、回転角度センサ51とマグネット55とは同心に配置するのが好ましい。そこで、本実施形態では、ロッド53の先端側にカラー57が設けられている。カラー57は、ロッド53の芯ブレを抑制するための部材であり、非磁性体の樹脂素材で構成されている。
図7に示されるように、蓋47が装着される取付孔45Hの径は、カラー57の径よりも大きく構成されている。これは、カラー57を含むロッド53をロッド用孔431に挿脱可能にするためである。
図5に示されるように、ステム43には、ステム43の中心軸において軸方向に延びるロッド用孔431と、中心軸からずれた位置において軸方向に延びるドレン孔433と、中心軸からずれた位置において軸方向に延びる4つの縦孔435が形成されている。
図7に示されるように、ロッド用孔431は、ロッド53を挿脱するための専用孔であり、油を通さない孔である。図6に示されるように、蓋47が蓋45に装着されると、蓋47に締結されたロッド53がロッド用孔431に挿入される。これに伴い、ロッド53先端のマグネット55が回転角度センサ51に近接する。
図8に示されるように、ドレン孔433は、ドレン油を通すための孔であり、蓋45に形成されるドレン油路451(図9のハッチング領域)に連通している。
図9に示されるように、ドレン油路451は、ステム43の外周に設けられるドーナツ状の油室451Aと、油室451Aと蓋45の側面とを接続するL字状のL字油路451Bとからなる。図8に示されるように、ドレン孔433は、ドレン油路451の油室451Aに連通している。
図9に示されるように、ステム43と蓋45との接触部分には、ドレン油の油漏れを防止するシール部材6が設けられている。蓋45にドレン油路451が形成されている関係上、ステム43と蓋45と接触部分からドレン油が染み出し、油漏れする可能性があるためである。
4つの縦孔435は、コントロールバルブ36と走行モータ21との間で作動油を給排するための油路として機能する孔である。図9においては、4つの縦孔435のうちの1つが図示されている。縦孔435は、先行技術(例えば、上記特許文献1)と同様の構成である。
以上、上述した実施形態によれば、油を通さないロッド用孔431にロッド53が挿入されるため、メンテナンス時にロッド53を挿脱しても油漏れの可能性はない。また、ドレン孔433がロッド用孔431とは別に形成され、ボディ41に固定された蓋45のドレン油路451に連通しているため、蓋45から蓋47が取り外されても蓋45はボディ41に取り付けられたままであるから、ドレン孔433は閉塞されたままである。よって、ドレン孔433からの油漏れの可能性もない。したがって、本実施形態に係るスイベルジョイント4は、ロッド53を容易に交換することが可能であり、ロッド53を含むセンサユニット5の高いメンテナンス性を有する。
また、上述した実施形態によれば、回転角度センサ51やマグネット55が作動油に接しないため、これらの部材に耐油性を持たせる必要がない。
また、上述した実施形態によれば、ショベルレイアウトを大きく変更することなく、角度検知機能を追加することが可能であり、また、一般的なスイベルジョイントと比較した場合に着脱性も劣らない。
また、上述した実施形態によれば、蓋47を蓋45から取り外せば、蓋47に締結されたロッド53を取り出すことが可能である。そのため、スイベルジョイント4をショベル本体から取り外すことなくマグネット55を交換することが可能である。
また、上述した実施形態によれば、ロッド53の先端側にカラー57が設けられているため、ロッド53の芯ブレが阻止され、マグネット55が回転角度センサ51の感知範囲を逸脱せずに済む。また、カラー57が非磁性体の樹脂素材で構成されるため、ステム43のロッド用孔431を摩耗させない。
また、上述した実施形態によれば、マグネット55がロッド53の先端に形成されたザグリに接着剤を介して直接取り付けられているため、マグネット55と磁性体であるロッド53との間に非磁性体の別部材を設ける必要がなく、部品点数を低減できる。
<2.変形例>
本発明による建設機械のスイベルジョイントは上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。
本発明による建設機械のスイベルジョイントは上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。
上述した実施形態では、図7に示されるように、蓋45がボディ41に固定され、ロッド53を備える蓋47が蓋45に対して脱着可能に構成される場合を例示したが、これに限定されない。例えば、ボディ41に固定される蓋と、当該蓋に直接締結することが可能なロッドとを備えて構成されるようにしてもよい。すなわち、1つの蓋とそれに締結可能なロッドを備えて構成されるようにしてもよい。
具体的には、図10に示されるように、ドレン油路491が形成された蓋49がボディ41に固定される。また、ロッド530の基端側は、ねじ構造により蓋49に対してねじ締結可能に構成される。そして、蓋49に締結されるロッド530の基端側の径は、カラー570の径よりも大きくなるように構成される。
かかる変形例によれば、スイベルジョイント4を構成する部品点数が低減されるため、組み付け公差を小さくすることができ、スイベルジョイント4(詳細には、ステム43のロッド用孔431)に対するロッド530の芯ずれを抑制することが可能である。
以上のように本発明にかかる構成は、上部旋回体の旋回角度を検出するセンサユニットを備える油圧ショベルのスイベルジョイント等に用いるのに適している。
1 油圧ショベル、2 下部走行体、3 上部旋回体、4 スイベルジョイント、
5 センサユニット、6 シール部材、21 走行モータ、22 クローラ、
23 ロアフレーム、25 旋回ベアリング、31 アッパーフレーム、
36 コントロールバルブ、37 機械室カバー、37A 機械室、41 ボディ、
43 ステム、45 蓋、45H 取付孔、47 蓋、47S 締結部、49 蓋、
51 上部配管、51 回転角度センサ、52 下部配管、53 ロッド、
55 マグネット、57 カラー、431 ロッド用孔、432 スラストプレート、
433 ドレン孔、435 縦孔、451 ドレン油路、451A 油室、
451B L字油路、491 ドレン油路、530 ロッド、570 カラー、
AX 旋回軸
5 センサユニット、6 シール部材、21 走行モータ、22 クローラ、
23 ロアフレーム、25 旋回ベアリング、31 アッパーフレーム、
36 コントロールバルブ、37 機械室カバー、37A 機械室、41 ボディ、
43 ステム、45 蓋、45H 取付孔、47 蓋、47S 締結部、49 蓋、
51 上部配管、51 回転角度センサ、52 下部配管、53 ロッド、
55 マグネット、57 カラー、431 ロッド用孔、432 スラストプレート、
433 ドレン孔、435 縦孔、451 ドレン油路、451A 油室、
451B L字油路、491 ドレン油路、530 ロッド、570 カラー、
AX 旋回軸
Claims (6)
- 下部走行体と上部旋回体とを連結する旋回部分に設けられる建設機械のスイベルジョイントであって、
前記下部走行体に固定される円筒状のボディと、
前記上部旋回体に固定され且つ前記ボディの円筒内側において回転自在に嵌合される円柱状のステムと、
前記ボディの下側において前記ボディに対して固定され、前記ステムの中心軸に重なる位置に取付孔が形成されたドーナツ状の第1蓋と、
前記取付孔を介して前記第1蓋に対して脱着可能な第2蓋と、
前記上部旋回体の旋回角度を検出するためのセンサユニットと、
を備え、
前記センサユニットは、前記ステムの上端側に固定される回転角度センサと、前記回転角度センサによって検知可能なマグネットを先端に備え前記第2蓋に基端側が締結される棒状のロッドとを有し、
前記ステムには、前記ステムの中心軸において軸方向に延びて前記ロッドが挿入されるロッド用孔と、前記中心軸からずれた位置において前記軸方向に延びてドレン油が通るドレン孔とが形成され、
前記第1蓋には、前記ステムの前記ドレン孔に連通するドレン油路が形成され、
前記ステムと前記第1蓋との接触部分には、前記ドレン油の油漏れを防止するシール部材が設けられ、
前記第2蓋が前記第1蓋に装着されると、前記ロッドは油を通さない前記ロッド用孔に挿入され、前記ロッド先端の前記マグネットが前記センサに近接するように構成されていることを特徴とする建設機械のスイベルジョイント。 - 前記第2蓋と前記ロッドとの締結部分は、ねじ構造で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の建設機械のスイベルジョイント。
- 前記ロッドの先端側には、前記ロッドの芯ブレを抑制するためのカラーが設けられ、
前記第2蓋が装着される前記取付孔の径は、前記カラーの径よりも大きいことを特徴とする請求項1又は2に記載の建設機械のスイベルジョイント。 - 前記カラーは、非磁性体の樹脂素材であることを特徴とする請求項3に記載の建設機械のスイベルジョイント。
- 前記マグネットは、前記ロッドの先端に形成されたザグリに対して接着剤により直接取り付けられ、
前記ザグリは、前記マグネットの磁界密度に影響しない大きさで形成されていることを特徴とする請求項1から4のうち何れかに記載の建設機械のスイベルジョイント。 - 下部走行体と上部旋回体とを連結する旋回部分に設けられる建設機械のスイベルジョイントであって、
前記下部走行体に固定される円筒状のボディと、
前記上部旋回体に固定され且つ前記ボディの円筒内側において回転自在に嵌合される円柱状のステムと、
前記ボディの下側において前記ボディに対して固定され、前記ステムの中心軸に重なる位置に取付孔が形成されたドーナツ状の蓋と、
前記上部旋回体の旋回角度を検出するためのセンサユニットと、
を備え、
前記センサユニットは、前記ステムの上端側に固定される回転角度センサと、前記回転角度センサによって検知可能なマグネットを先端に備え前記取付孔を介して前記蓋に対して脱着可能な棒状のロッドとを有し、
前記ステムには、前記ステムの中心軸において軸方向に延びて前記ロッドが挿入されるロッド用孔と、前記中心軸からずれた位置において前記軸方向に延びてドレン油が通るドレン孔とが形成され、
前記蓋には、前記ステムの前記ドレン孔に連通するドレン油路が形成され、
前記ステムと前記蓋との接触部分には、前記ドレン油の油漏れを防止するシール部材が設けられ、
前記ロッドが前記蓋に装着されると、前記ロッドは油を通さない前記ロッド用孔に挿入され、前記ロッド先端の前記マグネットが前記センサに近接するように構成されていることを特徴とする建設機械のスイベルジョイント。
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