JP2002022024A - スイベルジョイント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シールリングの異常摩耗を防止する。 【解決手段】 ジョイントインナ２０が回転自在に嵌入
されたジョイントアウタ１０のアウタ本体１１の内周面
に複数条の圧油用環状溝１３が没設され、各圧油用環状
溝１３の両脇に没設されたシール用環状溝１４内にバッ
クリング１５とシールリング１６が同心円に嵌合されて
装着されており、シールリング１６の端面には蒲鉾形状
の固定溝１７がシールリングの半径方向に没設されてい
る。バックリング１５の一部が固定溝１７に食い込むこ
とで内側のシールリング１６と外側のバックリング１５
が互いに固定される。 【効果】 シールリングがバックリングに対して摺動
し、摺動に伴う圧力でシールリングがシール用環状溝の
側面に押し付けられてシールリングが異常摩耗する現象
を、シールリングとバックリングとを固定することによ
り防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイベルジョイン
トに関し、特に、高圧の流体を取り扱う場合に使用する
のに好適なものに係り、例えば、建設機械用自動車等の
旋回体付きの作業用自動車に利用して有効なものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】作業用自動車として、例えば、図１に示
されている建設機械用自動車（以下、建機という。）が
ある。この建機は、左右にキャタピラが取付けられた車
台１と、この車台１の上に回転自在に支持されたターン
テーブル２と、このターンテーブル２の上に設置された
作業機械（パワーショベル）３と運転室４と油圧発生用
ポンプ５と、このポンプ５を駆動するためのエンジン６
とから構成されている。また、車台１にはキャタピラ１
ａを駆動する走行用油圧モータ７が左右に一対装着され
ている。したがって、車台１と油圧発生用ポンプ５との
間には走行用油圧モータ７を駆動するための高圧油をタ
ーンテーブル２を経由して流通させる必要がある。この
ような要求に応じるため、車台１とターンテーブル２と
の間にはスイベルジョイント８が介設されている。

【０００３】従来のこの種のスイベルジョイントは、タ
ーンテーブルに連結されたジョイントアウタと、車台に
連結されたジョイントインナとが相対的に回転自在に嵌
合されており、このジョイントアウタの内周面には圧油
用環状溝が形成され、この圧油用環状溝にジョイントイ
ンナの外周面に形成された油路が対向されている。すな
わち、圧油がジョイントアウタとジョイントインナとの
嵌合面に形成された圧油用環状溝を経由して、車台側と
ターンテーブル側との間で送受されるようになってい
る。そして、ジョイントアウタの内周面に没設された圧
油用環状溝の両脇には一対のシール用環状溝がそれぞれ
没設されているとともに、一対のシール用環状溝内にシ
ールリングが装着されることにより、圧油用環状溝のシ
ールが維持されている。

【０００４】このような圧油用環状溝のシール構造のう
ち高耐圧、高耐摩耗、低摺動トルク等の特性を備えた高
性能のシール構造として、樹脂製のシールリングとゴム
製のバックリングとを用いた複合シール構造が採用され
ている。この場合、バックリングがシール用環状溝の外
周側に装着され、シールリングがシール用環状溝の内周
側に装着され、バックリングによって支持されたシール
リングの表面に沿ってジョイントインナが摺動するよう
になっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、複合シール構
造を用いたスイベルジョイントにおいては、シールリン
グとバックリングとの摩擦係数がジョイントインナとシ
ールリングとの摩擦係数よりも小さくなり、このため、
シールリングがバックリングの表面に沿って摺動し、こ
の摺動に伴う圧力によってシールリングがシール用環状
溝の側面に押し付けられ、シールリングが異常摩耗を起
こすことがある。

【０００６】そこで、シールリングとバックリングとを
焼き付けによって固着することにより、シールリングが
バックリングに対して摺動する現象を防止することが考
えられる。しかし、樹脂製のシールリングにゴム製のバ
ックリングを焼き付けるには時間を要し、作業コストが
高くなるという問題点がある。

【０００７】本発明の目的は、シールリングとバックリ
ングとの間の摺動によるシールリングの異常摩耗を抑制
することができるスイベルジョイントを提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】課題を解決するための第
一の手段に係るスイベルジョイントは、ジョイントアウ
タと、このジョイントアウタと相対的に回転自在に嵌合
されているジョイントインナと、前記ジョイントアウタ
および前記ジョイントインナにそれぞれ形成されて互い
に連結されている流体通路と、前記ジョイントアウタの
内周面に形成されて前記流体通路に連通する流体用環状
溝と、前記ジョイントアウタの内周面における前記流体
用環状溝の両脇に形成されたシール用環状溝と、弾性材
が用いられて環状に形成され前記シール用環状溝の外周
側に装着されたバックリングと、樹脂材が用いられて環
状に形成され前記シール用環状溝の内周側に装着された
シールリングとを備えており、前記シールリングの一部
に凹部が没設され、前記バックリングの一部が前記凹部
に膨出進入して前記バックリングと前記シールリングと
が固定されていることを特徴とする。

【０００９】第二の手段は、前記シールリングの凹部が
前記シールリングの端面に半径方向に没設された固定溝
によって構成されていることを特徴とする。

【００１０】第三の手段は、前記シールリングの凹部が
前記シールリングの前記バックリングとの接触面に没設
された盲穴と、この盲穴の前記シールリングの端面に開
設された切欠部とから構成されていることを特徴とす
る。

【００１１】第四の手段は、前記シールリングの凹部が
前記シールリングの前記バックリングとの接触面に没設
された盲穴によって構成されていることを特徴とする。

【００１２】前記した手段によれば、バックリングの一
部がシールリングの凹部に食い込んでバックリングとシ
ールリングとが互いに固定されるため、シールリングが
バックリングに対して摺動するのを防止することがで
き、その結果、シールリングの摺動による異常摩耗を未
然に防止することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に即して説明する。

【００１４】本実施の形態において、本発明に係るスイ
ベルジョイントは、図１に示されているように、車台
（走行装置）１と、この車台１の上に回転自在に支持さ
れたターンテーブル（旋回体）２と、このターンテーブ
ル２の上に建設作業を実行する作業機械３と運転室４
と、油圧発生用ポンプ５とこのポンプを駆動するための
エンジン６とが搭載された建機に使用されている。すな
わち、スイベルジョイント８は走行用油圧モータ７を装
着した車台１とターンテーブル２の上の油圧ポンプ５と
の間で高圧油をターンテーブル２を経由して流通させる
ものとして構成されている。すなわち、リザーバタンク
５Ａから配管５ａを介してポンプ５によって吸い上げら
れた油は、配管５ｂを通して操作切換弁９に送られる。
走行用油圧モータ７の回転が正転方向（前進方向）の場
合には、ポンプ５から吐出された油は操作切換弁９から
配管９ａを通ってスイベルジョイント８を経由して、車
台１側の配管７ａを通って走行用油圧モータ７に至り、
モータ７を正転方向に駆動する。走行用油圧モータ７か
ら排出された油は配管７ｂを通してスイベルジョイント
８に戻され、ここから配管９ｂを通して操作切換弁９に
戻される。そして、配管５ｃを経由してリザーバタンク
５Ａに戻される。

【００１５】一方、走行用油圧モータ７の回転が逆転方
向（後進方向）の場合には、ポンプ５から吐出された油
は配管５ｂ→操作切換弁９→配管９ｂ→スイベルジョイ
ント８→配管７ｂを通って走行用油圧モータ７に至る。
走行用油圧モータ７を逆転駆動させた油は、配管７ａ→
スイベルジョイント８→配管９ａ→操作切換弁９→配管
５ｃを通してタンク５Ａに戻される。実際には走行用油
圧モータは左右のキャタピラを駆動するため二台装着さ
れており、操作切換弁９、配管９ａ、９ｂおよび配管７
ａ、７ｂ等ももう一組装着されているが、図１において
は省略されている。また、作業機械３用の油圧回路もス
イベルジョイント８を利用した回路となっていないの
で、省略されている。

【００１６】図２、図３および図４に示されているよう
に、スイベルジョイント８は互いに周方向に回転自在に
嵌合されて垂直方向に配設されたジョイントアウタ１０
とジョイントインナ２０とを備えており、ジョイントア
ウタ１０がターンテーブル２側に固定され、ジョイント
インナ２０が車台１側に固定されるようになっている。
図４に示されているように、ジョイントアウタ１０は材
料として鉄が使用され外径および内径のいずれもが大き
い円筒形状に一体成形されたジョイントアウタ本体（以
下、アウタ本体という。）１１を備えている。アウタ本
体１１の円筒中空部１２における内周面には油を流通す
るための圧油用環状溝１３が複数条、互いに平行に配さ
れてそれぞれ一体的に没設されている。円筒中空部１２
の内周面における隣合う圧油用環状溝１３の両脇にはシ
ール用環状溝１４が複数条、平行に配されてそれぞれ没
設されている。

【００１７】図５（ａ）に示されているように、各シー
ル用環状溝１４内にはゴム等の弾性材を用いられて円形
リング形状に形成されたバックリング１５、弗素樹脂や
ナイロン等の樹脂材を用いられて円形リング形状に形成
されたシールリング１６とが同心円に嵌合されて装着さ
れている。各シール用環状溝１４において、バックリン
グ１５は外側に配置されて圧縮変形した状態になってお
り、シールリング１６は内側に配置されてバックリング
１５の弾性力によってシールリング１６の半径方向内向
きに押された状態になっている。

【００１８】図５（ｂ）に示されているように、シール
リング１６の一方の端面（以下、上面とする。）１６ａ
にはシールリング１６とバックリング１５とを固定する
ための凹部としての固定溝１７が一対、互いに周方向に
１８０度離れた位置に径方向に延在する蒲鉾形状にそれ
ぞれ没設されており、他方の端面である下面１６ｂにも
同様の固定溝１７が一対、互いに周方向に１８０度離れ
た位置で上面１６ａ側の一対の固定溝１７、１７とは９
０度離れた位置にそれぞれ没設されている。これらの固
定溝１７にはバックリング１５の一部がバックリング１
５の弾性材自体の弾性変形力によって食い込んだ状態
（膨出進入した状態）になっており、この食い込み状態
によってバックリング１５とシールリング１６とが互い
に摺動を阻止された状態すなわち固定された状態になっ
ている。

【００１９】図２に示されているように、アウタ本体１
１の外周部には油用ポート１８が複数個開設されてい
る。具体的に説明するならば、走行用油圧モータ７を作
動させるための二個の正転用ポートおよび二個の逆転用
ポートと、車台１側へ圧油を送るための給油ポートであ
る。

【００２０】図２〜図４に示されているように、ジョイ
ントインナ２０は材料として鉄が使用されて略円柱形状
に形成されたジョイントインナ本体（以下、インナ本体
という。）２１を備えている。インナ本体２１はアウタ
本体１１よりも長く形成されており、その略上半分がジ
ョイントアウタ１０のアウタ本体１１の円筒中空部１２
に回転自在に嵌入されている。なお、インナ本体２１の
中心線上には車台１側の走行用油圧モータ７へ供給した
圧油のドレン通路２２が設けられている。

【００２１】インナ本体２１には複数本の油路（一部の
みが図示されている。）２３が開設されており、各油路
２３の一端はアウタ本体１１の円筒中空部１２の内周面
に没設された複数条の圧油用環状溝１３のそれぞれに対
向されて連通されている。図３および図４に示されてい
るように、各油路２３の他端は車台１側のポート（一部
のみが接続されている。）２４に連通されている。

【００２２】インナ本体２１の上端部には上側ポート形
成部材２５が装着されており、上側ポート形成部材２５
には複数個のターンテーブル側ポート２６が開設されて
いる。各ターンテーブル側ポート２６は所定の油路２３
Ａに連通されている。

【００２３】次に、作用を説明する。

【００２４】ポンプ５からの吐出油はアウタ本体１１の
複数のターンテーブル側ポート１８から圧油用環状溝１
３、油路２３を通じて車台側ポート２４に圧送され、走
行用油圧モータ７に送給される。走行用油圧モータ７か
らの戻り油は車台側ポート２４から油路２３Ａ、圧油用
環状溝１３、ターンテーブル側ポート１８を経由して、
ポンプ５のリザーバタンク５Ａに戻される。以上の油の
送給はターンテーブル２が回転（旋回）起動されている
ときにも円滑に行われる。

【００２５】この際、ジョイントアウタ１０のアウタ本
体１１の内周面に没設された各圧油用環状溝１３の両脇
にはシール用環状溝１４がそれぞれ没設されているとと
もに、これらシール用環状溝１４にはシールリング１６
がバックリング１５によって半径方向内向きに押されて
内周面がジョイントインナ２０のインナ本体２１の内周
面に押接されるように装着されているため、隣合う圧油
用環状溝１３、１３間は確実にシールが維持されてい
る。すなわち、高圧側の圧油用環状溝１３の圧油が隣の
低圧側の圧油用環状溝１３に漏洩する現象は、両方の圧
油用環状溝１３、１３間に配置されたシール用環状溝１
４のシールリング１６およびバックリング１５によって
確実に防止することができる。

【００２６】ところで、樹脂製のシールリング１６がシ
ール用環状溝１４の内周側に装着され、ゴム製のバック
リング１５がシール用環状溝１４の外周側に配置されて
いる場合においては、バックリング１５とシールリング
１６との摩擦係数がジョイントインナ２０のインナ本体
２１との摩擦係数よりも小さくなると、シールリング１
６の外周面がバックリング１５の内周面に沿って摺動
し、この摺動に伴う圧力によってシールリング１６がシ
ール用環状溝１４の側面に押し付けられ、シールリング
１６が異常摩耗を起こすことがある。

【００２７】しかし、本実施の形態においては、バック
リング１５の一部がそれ自身の弾性力によってシールリ
ング１６の固定溝１７に膨出変形して食い込んだ状態に
なることにより、バックリング１５とシールリング１６
とが固定した状態になっているため、シールリング１６
の外周面がバックリング１５の内周面に沿って摺動する
ことは阻止されることになる。したがって、シールリン
グ１６がシール用環状溝１４に対して摺動して側面に押
し付けられることによるシールリング１６の異常摩耗の
発生は、未然に防止されることになる。

【００２８】そして、本実施の形態においては、シール
リング１６の固定溝１７にバックリング１５の一部がそ
れ自体の弾性力によって食い込んで両者が固定される構
造となっているため、バックリング１５とシールリング
１６の間の摺動を防止した複合シール構造は、バックリ
ング１５とシールリング１６とを焼き付けて製造する場
合に比べて遙に安価に製造することができる。

【００２９】ところで、図６（ａ）に示されているよう
に、シール用環状溝１４に隣合う一対の圧油用環状溝１
３、１３のうち一方の圧油用環状溝（以下、高圧側環状
溝１３Ｈとする。）の圧力が高く、他方の圧油用環状溝
（以下、低圧側環状溝１３Ｌとする。）の圧力が低い場
合には、高圧側環状溝１３Ｈの圧油の圧力によってシー
ルリング１６が低圧側環状溝１３Ｌ側へ移動する。その
後、一対の環状溝１３Ｈと１３Ｌに対して圧力の高低の
関係が逆になってシールリング１６に逆方向の圧力が作
用すると、シールリング１６に固定溝１７が形成されて
いない場合には、高圧側となった元の低圧側環状溝１３
Ｌがシールリング１６によって完全に密封された状態に
なっていることにより、高い圧力側となった元の低圧側
環状溝１３Ｌの圧油がシール用環状溝１４に入り込めな
いため、シールリング１６とインナ本体２１との接触面
間を通って低圧側となった元の高圧側環状溝１３Ｈに漏
洩する所謂吹き抜け現象（破線矢印Ｐを参照）が、発生
する。

【００３０】しかし、本実施の形態においては、シール
リング１６の上下面に固定溝１７が形成されていること
により、高圧側となった元の低圧側環状溝１３Ｌの圧油
がシール用環状溝１４に入り込めるため、シール用環状
溝１４を挟んだ一対の圧油用環状溝１３、１３の圧力関
係が高い圧力から低い圧力へと逆転した時の吹き抜け現
象が発生するのを防止することができる。

【００３１】すなわち、図６（ｂ）に示されているよう
に、圧力の高低の関係が逆になってシールリング１６に
逆方向の圧力が作用すると、シールリング１６に形成さ
れた固定溝１７に高圧側となった元の低圧側環状溝１３
Ｌの圧油Ｐが印加してシールリング１６を低圧側となっ
た元の高圧側環状溝１３Ｈ側に押し戻した後に、シール
用環状溝１４に入り込むことによってバックリング１５
を圧縮変形させる。このバックリング１５の圧縮変形に
よる応力Ｘによってシールリング１６がインナ本体２１
の外周面に強力に押接されるため、高い圧力側となった
元の低圧側環状溝１３Ｌの圧油Ｐがシールリング１６と
インナ本体２１との接触面間を通って低圧側となった元
の高圧側環状溝１３Ｈに漏洩する所謂吹き抜け現象が発
生するのを防止することができる。

【００３２】前記実施の形態においては、バックリング
１５とシールリング１６とを固定するための凹部とし
て、シールリング１６の上側端面１６ａおよび下側端面
１６ｂに、蒲鉾形状の固定溝１７がシールリング１６の
半径方向に延在するように形成されているが、凹部は図
７に示されているように形成してもよい。

【００３３】図７（ａ）に示されている凹部１７Ａは、
シールリング１６のバックリング１５との接触面側であ
る外周面に没設された半円形の浅い半円形盲穴３１と、
シールリング１６の上側端面１６ａに半径方向に切り欠
かれた矩形形状の切欠部３２とを備えており、半円形盲
穴３１にバックリング１５の一部が膨出して食い込むこ
とによりシールリング１６とバックリング１５とが固定
されるようになっている。

【００３４】本実施の形態によれば、バックリング１５
の一部が半円形盲穴３１に食い込むことによってバック
リング１５とシールリング１６とが固定された状態にな
るため、シールリング１６の異常摩耗を前記実施の形態
と同様に未然に防止することができる。

【００３５】本実施の形態においては、凹部１７Ａが半
円形盲穴３１によって殆ど形成されているため、バック
リング１５に高圧が印加した場合であってもバックリン
グ１５の一部がシールリング１６のインナ本体２１の外
周面側にはみ出すのを防止することができる。しかも、
シールリング１６の端面における半円形盲穴３１の縁に
は切欠部３２が半径方向に切り欠かれているため、吹き
抜け現象が発生するのを前記実施の形態と同様に防止す
ることができる。

【００３６】図７（ｂ）に示されている凹部１７Ｂは、
シールリング１６のバックリング１５との接触面である
外周面の中間部に円形盲穴３３が没設されており、この
円形盲穴３３にバックリング１５の一部が食い込むこと
によってバックリング１５とシールリング１６とが固定
されるようになっている。

【００３７】本実施の形態によれば、バックリング１５
の一部が円形盲穴３３に食い込むことによってバックリ
ング１５とシールリング１６とが固定されるため、シー
ルリング１６の異常摩耗を前記実施の形態と同様に防止
することができる。また、凹部が円形盲穴３３に形成さ
れているため、バックリング１５に高圧が印加した場合
であってもバックリング１５の一部がシールリング１６
のインナ本体２１の外周面側にはみ出すのを防止するこ
とができる。

【００３８】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、
種々の変更が可能であることはいうまでもない。

【００３９】例えば、凹部１７、１７Ａはシールリング
の上下面に一対ずつ配設するに限らず、一または三以上
配設してもよい。

【００４０】また、凹部１７Ｂはバックリング１５とシ
ールリング１６との間に必要な固定力に対応して数や大
きさ等を設定することが望ましい。その場合、凹部１７
Ｂの形状は円形に設定するに限らず、多角形や菱形、さ
らには、ローレット形状に設定してもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バックリングの一部をシールリングの凹部に食い込ませ
てバックリングとシールリングとを互いに固定させるこ
とにより、シールリングがバックリングに対して摺動す
るのを防止することができるため、構造簡単にしてシー
ルリングの異常摩耗を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるスイベルジョイン
トが使用されている建機を示す側面図である。

【図２】本発明の一実施の形態であるスイベルジョイン
トを示す正面図である。

【図３】その底面図である。

【図４】図３のIV−IV線に沿う縦断面図である。

【図５】（ａ）は図４のＶ部を示す拡大断面図、（ｂ）
はバックリングおよびシールリングを示す斜視図であ
る。

【図６】吹き抜け現象の防止を説明するための各断面図
であり、（ａ）は吹き抜け現象を示しており、（ｂ）は
その防止の作用を示している。

【図７】凹部の他の実施の形態を示す各斜視図であり、
（ａ）は半円形盲穴と切欠部とからなる凹部を示し、
（ｂ）は円形盲穴の凹部を示している。

【符号の説明】 １…車台（走行装置）、１ａ…キャタピラ、２…ターン
テーブル、３…作業機械、４…運転室、５…ポンプ、５
Ａ…リザーバタンク、５ａ、５ｂ、５ｃ…配管、６…エ
ンジン、７…走行用油圧モータ、７ａ、７ｂ…配管、８
…スイベルジョイント、９…操作切換弁、９ａ、９ｂ…
配管、１０…ジョイントアウタ、１１…アウタ本体、１
２…円筒中空部、１３…圧油用環状溝、１３Ｈ…高圧側
環状溝、１３Ｌ…低圧側環状溝、１４…シール用環状
溝、１５…バックリング、１６…シールリング、１６ａ
…上側端面、１６ｂ…下側端面、１７…固定溝（凹
部）、１７Ａ、１７Ｂ…凹部、１８…油用ターンテーブ
ル側ポート、２０…ジョイントインナ、２１…インナ本
体、２２…ドレン通路、２３…油路、２４…車台側ポー
ト、２５…上側ポート形成部材、２６…ターンテーブル
側ポート、３１…半円形盲穴、３２…切欠部、３３…円
形盲穴。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ジョイントアウタと、このジョイントア
   ウタと相対的に回転自在に嵌合されているジョイントイ
   ンナと、前記ジョイントアウタおよび前記ジョイントイ
   ンナにそれぞれ形成されて互いに連結されている流体通
   路と、前記ジョイントアウタの内周面に形成されて前記
   流体通路に連通する流体用環状溝と、前記ジョイントア
   ウタの内周面における前記流体用環状溝の両脇に形成さ
   れたシール用環状溝と、弾性材が用いられて環状に形成
   され前記シール用環状溝の外周側に装着されたバックリ
   ングと、樹脂材が用いられて環状に形成され前記シール
   用環状溝の内周側に装着されたシールリングとを備えて
   おり、前記シールリングの一部に凹部が没設され、前記
   バックリングの一部が前記凹部に膨出進入して前記バッ
   クリングと前記シールリングとが固定されていることを
   特徴とするスイベルジョイント。
2. 【請求項２】 前記シールリングの凹部が前記シールリ
   ングの端面に半径方向に没設された固定溝によって構成
   されていることを特徴とする請求項１に記載のスイベル
   ジョイント。
3. 【請求項３】 前記シールリングの凹部が前記シールリ
   ングの前記バックリングとの接触面に没設された盲穴
   と、この盲穴の前記シールリングの端面に開設された切
   欠部とから構成されていることを特徴とする請求項１に
   記載のスイベルジョイント。
4. 【請求項４】 前記シールリングの凹部が前記シールリ
   ングの前記バックリングとの接触面に没設された盲穴に
   よって構成されていることを特徴とする請求項１に記載
   のスイベルジョイント。