JP2022131472A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】角度センサを、外力から保護した状態でセンタジョイントに設ける。【解決手段】油圧ショベル１は、油圧ポンプ１０および作動油タンクと走行用油圧モータ２Ｆとの間で圧油を流通させるセンタジョイント１１と、下部走行体２に対する上部旋回体４の旋回角度を検出する角度センサ３０とを備える。センタジョイント１１は、筒状のボディ１２と、ボディ１２の内周側に回転可能に嵌合されたスピンドル１７とを含んで構成され、センタジョイント１１の上端側には、ボディ１２とスピンドル１７との嵌合部を上方から覆うカバー部材２２が設けられている。角度センサ３０は、カバー部材２２とスピンドル１７との間に設けられている。これにより、落石、粉塵等が角度センサ３０に衝突するのをカバー部材２２によって抑えることができる。【選択図】図２

Description

本開示は、例えば油圧ショベル等の下部走行体と上部旋回体との間にセンタジョイントが設けられた建設機械に関する。

一般に、建設機械を代表する油圧ショベルは、走行用の油圧モータが設けられた自走可能な下部走行体と、下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体と、上部旋回体に設けられた作業装置とを備えて構成され、作業装置を用いて土砂の掘削作業等を行う。上部旋回体は、下部走行体上に旋回輪を介して旋回可能に搭載され、作動油タンクに貯留された作動油を圧油として吐出する油圧ポンプが設けられている。下部走行体と上部旋回体との間には、上部旋回体の旋回中心に位置してセンタジョイントが設けられている。

センタジョイントは、下部走行体に設けられた走行用の油圧モータと、上部旋回体に設けられた油圧ポンプおよび作動油タンクとの間で圧油を流通させる。オペレータは、旋回動作時の操作性を向上するために、下部走行体に対する上部旋回体の旋回角度を正確に把握する必要がある。このため、油圧ショベルのセンタジョイントには、通常、角度センサが設けられ、この角度センサによって下部走行体に対する上部旋回体の旋回角度が検出される（特許文献１）。

特開２０１７－８２４９４号公報

特許文献１による油圧ショベルでは、センタジョイントの上端部に角度センサが設けられている。しかし、センタジョイントの上端部は、上部旋回体のベースとなる旋回フレームから上方に突出しているため、掘削作業時にバケットから落下した岩石（落石）、粉塵、風雨等に常に晒されている。従って、精密機器である角度センサをセンタジョイントの上端部に配置した場合には、落石、粉塵、風雨等によって角度センサが外力を受けることにより、角度センサが故障し易くなるという問題がある。

本発明の目的は、角度センサを外力から保護した状態でセンタジョイントに設けることができるようにした建設機械を提供することにある。

本発明は、走行用の油圧モータが設けられた自走可能な下部走行体と、前記下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体と、前記上部旋回体に設けられ、前記上部旋回体に搭載された作動油タンク内の作動油を圧油として吐出する油圧ポンプと、前記上部旋回体の旋回中心に位置して前記上部旋回体と前記下部走行体との間に設けられ、前記油圧ポンプおよび前記作動油タンクと前記油圧モータとの間で圧油を流通させるセンタジョイントと、前記下部走行体に対する前記上部旋回体の旋回角度を検出する角度センサとを備え、前記センタジョイントは、前記上部旋回体に取付けられた筒状のボディと、前記下部走行体に取付けられ前記ボディの内周側に回転可能に嵌合されたスピンドルとを含んで構成してなる建設機械において、前記センタジョイントの上端側には、前記ボディと前記スピンドルとの嵌合部を上方から覆うカバー部材が設けられ、前記角度センサは、前記カバー部材と前記スピンドルとの間に設けられていることを特徴としている。

本発明によれば、角度センサは、センタジョイントの上端側に設けられたカバー部材とセンタジョイントとの間に配置されているので、カバー部材によって落石、粉塵等による外力から角度センサを保護することができる。

本発明の第１の実施の形態による油圧ショベルを左側から示す左側面図である。 第１の実施の形態によるセンタジョイント、角度センサ、カバー部材等を示す縦断面図である。 図２中のカバー部材等の要部を拡大した要部拡大の断面図である。 第２の実施の形態によるセンタジョイント、角度センサ、カバー部材等を示す縦断面図である。 図４中のカバー部材等の要部を拡大した要部拡大の断面図である。 第３の実施の形態によるセンタジョイント、角度センサ、カバー部材等を示す縦断面図である。 図６中のカバー部材等の要部を拡大した要部拡大の断面図である。

以下、本発明に係る建設機械の実施の形態を、クローラ式の油圧ショベルに適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、実施の形態では、油圧ショベルの走行方向を前後方向とし、走行方向と直交する方向を左右方向として説明する。

図１ないし図３は本発明の第１の実施の形態を示している。建設機械としての油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、下部走行体２上に旋回輪３を介して旋回可能に設けられた上部旋回体４と、上部旋回体４の前部に俯仰動可能に設けられた作業装置５とを備えている。

下部走行体２は、上部旋回体４を支持するトラックセンタフレーム２Ａと、トラックセンタフレーム２Ａの左右両側に配置されたトラックサイドフレーム２Ｂ（左側のみ図示）とを有している。左右のトラックサイドフレーム２Ｂの前側には、それぞれ遊動輪２Ｃが設けられている。左右のトラックサイドフレーム２Ｂの後側には、それぞれ駆動輪２Ｄが設けられている。遊動輪２Ｃと駆動輪２Ｄには、履帯２Ｅが巻回されている。

左右の駆動輪２Ｄには、それぞれ走行用油圧モータ２Ｆが設けられている。走行用油圧モータ２Ｆは、コントロールバルブ（図示せず）、センタジョイント１１等を介して油圧ポンプ１０に接続されている。油圧ポンプ１０は、上部旋回体４に搭載された作動油タンク（図示せず）から作動油を吸込んで加圧し、センタジョイント１１等を介して走行用油圧モータ２Ｆに供給する。走行用油圧モータ２Ｆは駆動輪２Ｄを回転駆動し、履帯２Ｅが周回動作を行うことにより油圧ショベル１（下部走行体２）が走行する。

旋回輪３は、下部走行体２のトラックセンタフレーム２Ａと上部旋回体４の旋回フレーム６との間に設けられている。旋回輪３は、内周側に内歯車が設けられた内輪、および内輪の外周側に回転可能に取付けられた外輪（いずれも図示せず）を含んで構成されている。旋回輪３の内輪はトラックセンタフレーム２Ａに取付けられ、旋回輪３の外輪は旋回フレーム６側に取付けられている。旋回フレーム６には旋回モータが取付けられ、旋回モータの出力軸に設けられたピニオンギヤ（いずれも図示せず）は、旋回輪３の内輪に設けられた内歯車に噛合している。従って、旋回モータを回転駆動することにより、上部旋回体４を下部走行体２上で旋回動作させることができる。

作業装置５は、旋回フレーム６の前端に左右方向に揺動（スイング）可能に取付けられたスイングポスト５Ａと、スイングポスト５Ａに俯仰動可能に取付けられたブーム５Ｂと、ブーム５Ｂの先端に回動可能に取付けられたアーム５Ｃと、アーム５Ｃの先端に回動可能に取付けられたバケット５Ｄとを有している。これらブーム５Ｂ、アーム５Ｃ、バケット５Ｄは、それぞれブームシリンダ５Ｅ、アームシリンダ５Ｆ、バケットシリンダ５Ｇによって駆動される。旋回フレーム６とスイングポスト５Ａとの間には、スイングポスト５Ａを左右方向に揺動させるスイングシリンダ（図示せず）が設けられている。

上部旋回体４は、旋回フレーム６と、旋回フレーム６の左側に設けられたキャブ７と、旋回フレーム６の後側に取付けられたカウンタウエイト８とを含んで構成されている。キャブ７は、オペレータが油圧ショベル１を操縦する運転室を画成し、カウンタウエイト８は、作業装置５との重量バランスを保っている。カウンタウエイト８の前側にはエンジン９および油圧ポンプ１０が左右方向に並んで設けられ、エンジン９によって油圧ポンプ１０が駆動される。旋回フレーム６の右側には作動油タンク（図示せず）が設けられ、作動油タンクには、油圧ショベル１に搭載された走行用油圧モータ２Ｆ、旋回モータ、油圧シリンダ５Ｅ、５Ｆ、５Ｇ等の油圧アクチュエータに供給される作動油が貯留されている。

旋回フレーム６は、ベースとなる平板状の底板６Ａを有し、底板６Ａの下面には、旋回輪３の外輪が取付けられている。また、底板６Ａには、旋回輪３の中心（上部旋回体４の旋回中心）に位置して、センタジョイント１１を構成するボディ１２が取付けられている。

センタジョイント１１は、上部旋回体４の旋回中心Ｏ－Ｏに位置して上部旋回体４と下部走行体２との間に設けられている。センタジョイント１１は、上部旋回体４に設けられた油圧ポンプ１０および作動油タンクと、下部走行体２に設けられた走行用油圧モータ２Ｆとの間で圧油を流通させる。図２および図３に示すように、センタジョイント１１は、上部旋回体４に取付けられた円筒状のボディ１２と、下部走行体２に取付けられボディ１２の内周側に回転可能に嵌合する円筒状のスピンドル１７とを含んで構成されている。

ボディ１２は、上部旋回体４の旋回フレーム６にボルト（図示せず）を用いて取付けられている。ボディ１２は、その中心線を上部旋回体４の旋回中心に一致させた状態で上下方向に延びている。ボディ１２の内周面１２Ａには、軸方向（上下方向）に適度な間隔をもって４本の環状通路１３、１４、１５、１６が形成されている。これら４本の環状通路１３～１６は、それぞれボディ１２の内周面に全周に亘って形成された全周溝からなっている。４本の環状通路１３～１６には、それぞれボディ１２の径方向に延びるボディ側接続ポート１３Ａ、１４Ａ、１５Ａ、１６Ａの一端が連通している。これら４個のボディ側接続ポート１３Ａ～１６Ａの他端はボディ１２の外周面に開口し、後述の油圧源側油圧ホース２６が接続される。ボディ１２の上端１２Ｂ側は上側円筒部１２Ｃとなり、上側円筒部１２Ｃには、後述するカバー部材２２の下側開口部２２Ａが嵌合している。

スピンドル１７は、その下端面に固定された板状のストッパ（図示せず）を介して、下部走行体２のトラックセンタフレーム２Ａに取付けられている。スピンドル１７は、その中心線を上部旋回体４の旋回中心に一致させた状態で上下方向に延び、ボディ１２の内周側に回転可能に嵌合している。スピンドル１７は、ボディ１２の内周面１２Ａに嵌合する嵌合部１７Ａと、ボディ１２の上端１２Ｂから上方に突出する小径円筒部１７Ｂと、ボディ１２の下端１２Ｄから下方に突出する下側突出部１７Ｃとを有している。小径円筒部１７Ｂの外径寸法は嵌合部１７Ａよりも小さく、嵌合部１７Ａと小径円筒部１７Ｂとの境界部は環状の平坦面１７Ｄとなっている。下側突出部１７Ｃの外径寸法は、嵌合部１７Ａよりも大きく、嵌合部１７Ａと下側突出部１７Ｃとの境界部には、スピンドル１７に対するボディ１２の下限位置を設定する下側係止部１７Ｅが設けられている。

スピンドル１７の嵌合部１７Ａの外周面１７Ｆには、４本の凹陥溝１７Ｇが全周に亘って環状に形成されている。これら４本の凹陥溝１７Ｇは、それぞれボディ１２の４本の環状通路１３～１６に対応する位置に配置され、これら環状通路１３～１６の一部を構成している。

スピンドル１７には、軸方向に延びる４本の油通路１８が、周方向に９０度の角度間隔をもって形成されている（１本のみ図示）。油通路１８は、下部走行体２に設けられた左右の走行用油圧モータ２Ｆに対し、それぞれ圧油を供給、排出するために合計４本設けられている。これら４本の油通路１８は、環状通路１３、１４、１５、１６に１本づつ接続されるため、軸方向の長さ寸法が異なっている（図２中の油通路１８は、環状通路１４に接続されている）。

４本の油通路１８の下端側には、それぞれスピンドル１７の下側突出部１７Ｃの外周面に開口する２個のスピンドル側接続ポート１８Ａが形成されている。スピンドル側接続ポート１８Ａには、後述するモータ側油圧ホース２７が接続される。これにより、ボディ１２のボディ側接続ポート１３Ａ～１６Ａは、環状通路１３～１６、スピンドル１７の油通路１８を介して、スピンドル側接続ポート１８Ａに連通している。従って、油圧源側油圧ホース２６とモータ側油圧ホース２７とは、センタジョイント１１を介して常に連通し、下部走行体２上で上部旋回体４が旋回するときにも、油圧ポンプ１０および作動油タンク（油圧源）と走行用油圧モータ２Ｆとの間で圧油を流通させることができる。

ボディ１２の内周面１２Ａと、スピンドル１７の嵌合部１７Ａの外周面１７Ｆとの間には、５本の環状シール１９が設けられている。これら５本の環状シール１９は、ボディ１２の内周面１２Ａに形成された４本の環状通路１３、１４、１５、１６をそれぞれ軸方向で挟む位置に配置され、４本の環状通路１３、１４、１５、１６間をシールしている。

また、スピンドル１７には、４本の油通路１８とは異なる部位を軸方向に延びる１本のドレン通路２０が設けられている。ドレン通路２０は、走行用油圧モータ２Ｆからのドレン油を作動油タンクに戻す。ドレン通路２０の下端は、スピンドル１７の下側突出部１７Ｃの外周面に開口するスピンドル側ドレンポート２０Ａとなり、このスピンドル側ドレンポート２０Ａには、後述するモータ側ドレンホース２９が接続されている。ドレン通路２０の上端は、スピンドル１７の平坦面１７Ｄに開口し、後述するドレン流入室２５に連通している。

ストッパ２１は、スピンドル１７の平坦面１７Ｄにボルト等（図示せず）を用いて取付けられている。ストッパ２１は、スピンドル１７の嵌合部１７Ａよりも大径な外径寸法を有し、小径円筒部１７Ｂの外径寸法よりも大きな内径寸法を有する環状の板体により形成されている。ストッパ２１は、ボディ１２の上端１２Ｂに当接してボディ１２を上方に抜止めし、ボディ１２の上端１２Ｂは、スピンドル１７の平坦面１７Ｄと同一平面上に配置されている。これにより、ボディ１２は、スピンドル１７の下側係止部１７Ｅとストッパ２１とにより、スピンドル１７の軸方向に位置決めされている。ストッパ２１のうちドレン通路２０の上端に対応する部位には、板厚方向に貫通する貫通孔２１Ａが形成されている。

カバー部材２２は、センタジョイント１１の上端側に設けられ、ボディ１２とスピンドル１７との嵌合部を上方から覆っている。図３に示すように、カバー部材２２は、ボディ１２の上側円筒部１２Ｃに嵌合する下側開口部２２Ａと、スピンドル１７の小径円筒部１７Ｂに嵌合する上側開口部２２Ｂとを有している。下側開口部２２Ａとボディ１２の上側円筒部１２Ｃとの嵌合部には、環状の下側シール部材２３Ａが設けられている。上側開口部２２Ｂとスピンドル１７の小径円筒部１７Ｂとの嵌合部には、環状の上側シール部材２３Ｂと、環状のダストシール２４とが設けられている。また、カバー部材２２には、スピンドル１７の軸方向と直交するようにカバー側ドレンポート２２Ｃが形成されている。カバー側ドレンポート２２Ｃの一端は、ドレン流入室２５に開口し、カバー側ドレンポート２２Ｃの他端は、カバー部材２２の外周面に開口している。カバー側ドレンポート２２Ｃには、後述するタンク側ドレンホース２８が接続される。

ドレン流入室２５は、カバー部材２２とセンタジョイント１１との間に形成され、ドレン通路２０の上端とカバー部材２２のカバー側ドレンポート２２Ｃとの間を連通させている。具体的には、ドレン流入室２５は、ボディ１２の上端１２Ｂ、スピンドル１７を構成する嵌合部１７Ａの平坦面１７Ｄ、小径円筒部１７Ｂの外周面、およびカバー部材２２によって囲まれた環状の室として形成され、下側シール部材２３Ａ、上側シール部材２３Ｂ、および環状シール１９によってシールされている。従って、走行用油圧モータ２Ｆからのドレン油は、モータ側ドレンホース２９、ドレン通路２０、ストッパ２１の貫通孔２１Ａ等を通じてドレン流入室２５に流入し、カバー部材２２のカバー側ドレンポート２２Ｃ、タンク側ドレンホース２８等を通じて作動油タンクに戻される。

油圧源側油圧ホース２６は、上部旋回体４に設けられた油圧源、即ち油圧ポンプ１０および作動油タンクとセンタジョイント１１との間を接続する。油圧源側油圧ホース２６は、２台（左右）の走行用油圧モータ２Ｆに対して圧油を供給、排出するために２本ずつ、合計４本設けられている。４本の油圧源側油圧ホース２６のうち２本は、一端がコントロールバルブ（図示せず）を介して油圧ポンプ１０に接続され、他端がボディ１２のボディ側接続ポート１３Ａ～１６Ａのうちいずれか２つに接続される。また、４本の油圧源側油圧ホース２６のうち他の２本は、一端がコントロールバルブ（図示せず）を介して作動油タンクに接続され、他端がボディ１２のボディ側接続ポート１３Ａ～１６Ａのうち残りの２つに接続される。

モータ側油圧ホース２７は、下部走行体２に設けられた左右の走行用油圧モータ２Ｆとセンタジョイント１１との間を接続する。モータ側油圧ホース２７は、２台（左右）の走行用油圧モータ２Ｆに対して大量の圧油を供給、排出するために、１本の油通路１８に対して２本ずつ、合計８本設けられている（２本のみ図示）。これら８本のモータ側油圧ホース２７は、一端が油通路１８のスピンドル側接続ポート１８Ａに接続され、他端が走行用油圧モータ２Ｆに接続される。

タンク側ドレンホース２８は、作動油タンクとカバー部材２２のカバー側ドレンポート２２Ｃとの間を接続する。タンク側ドレンホース２８の一端は、作動油タンクに接続され、タンク側ドレンホース２８の他端は、カバー部材２２のカバー側ドレンポート２２Ｃに接続される。モータ側ドレンホース２９は、左右の走行用油圧モータ２Ｆとセンタジョイント１１との間を接続する。モータ側ドレンホース２９の一端は、走行用油圧モータ２Ｆに接続され、モータ側ドレンホース２９の他端は、スピンドル１７に形成されたドレン通路２０のスピンドル側ドレンポート２０Ａに接続される。

角度センサ３０は、ドレン流入室２５内に位置してカバー部材２２とスピンドル１７との間に設けられている。角度センサ３０は、カバー部材２２に取付けられたステータ３０Ａと、スピンドル１７に取付けられステータ３０Ａに対して相対回転可能となったロータ３０Ｂとを含んで構成され、耐油性を有している。ステータ３０Ａは、スピンドル１７の小径円筒部１７Ｂを外周側から取り囲む環状に形成され、ボルト等を用いてカバー部材２２に取付けられている。ロータ３０Ｂも、スピンドル１７の小径円筒部１７Ｂを外周側から取り囲む環状に形成され、ステータ３０Ａとの間に適度な間隔を保った状態でスピンドル１７またはストッパ２１に取付けられている。

角度センサ３０のステータ３０Ａは、角度情報を電気信号として出力するための機構を内包し、上部旋回体４に搭載されたコントローラ３１にハーネス３０Ｃを介して電気的に接続されている。角度センサ３０は、下部走行体２に対して上部旋回体４が旋回動作を行ったときに、上部旋回体４の旋回角度を常に検出し、この旋回角度に応じた検出信号（電気信号）をコントローラ３１に出力する。カバー部材２２には、ドレン流入室２５に開口するハーネス挿通孔２２Ｄが形成され、ハーネス３０Ｃはハーネス挿通孔２２Ｄを通じて外部に導出される。カバー部材２２とステータ３０Ａとの間には、ハーネス挿通孔２２Ｄの周囲を取り囲むように環状のシール２２Ｅが設けられ、シール２２Ｅは、ハーネス挿通孔２２Ｄをドレン流入室２５に対してシールしている。

第１の実施の形態による油圧ショベル１は、上述の如き構成を有するもので、次に、油圧ショベル１の動作について説明する。

油圧ショベル１を用いて掘削作業等を行う場合には、オペレータがキャブ７に搭乗してエンジン９を作動させ、キャブ７内に配置された走行用の操作レバー（図示せず）を操作することにより、油圧ショベル１を作業現場まで走行させる。

このとき、油圧ポンプ１０は、エンジン９によって駆動され、作動油タンクから吸込んだ作動油を加圧し、油圧ショベル１に搭載された各種の油圧アクチュエータに向けて圧油を吐出する。油圧ポンプ１０から吐出した圧油は、走行用の操作レバーに対する操作に応じてコントロールバルブ、センタジョイント１１等を介して左右の走行用油圧モータ２Ｆに供給される。

具体的には、油圧ポンプ１０から吐出した圧油は、コントロールバルブから油圧源側油圧ホース２６、ボディ１２の環状通路１３～１６、スピンドル１７の油通路１８、モータ側油圧ホース２７等を通じて走行用油圧モータ２Ｆに供給される。一方、走行用油圧モータ２Ｆから排出された圧油は、モータ側油圧ホース２７、スピンドル１７の油通路１８、ボディ１２の環状通路１３～１６、油圧源側油圧ホース２６、コントロールバルブ等を通じて作動油タンクに戻る。これにより、走行用油圧モータ２Ｆを回転させ、下部走行体２を走行させることができる。

ここで、走行用油圧モータ２Ｆに供給された圧油の一部は、走行用油圧モータ２Ｆの摺動部分を潤滑した後、ドレン油となって作動油タンクに戻される。具体的には、走行用油圧モータ２Ｆから流出したドレン油は、モータ側ドレンホース２９、スピンドル１７のドレン通路２０、ドレン流入室２５、タンク側ドレンホース２８等を通じて作動油タンクに戻される。

一方、土砂の掘削作業等を行う場合には、キャブ７内のオペレータは、作業用の操作レバー（図示せず）を操作することにより、上部旋回体４を旋回させつつ、作業装置５の動作を制御する。

下部走行体２上で上部旋回体４を旋回動作させたときには、角度センサ３０が、下部走行体２に対する上部旋回体４の旋回角度を検出し、この旋回角度に応じた検出信号をハーネス３０Ｃを介してコントローラ３１に出力する。これにより、コントローラ３１は、角度センサ３０からの検出信号に基づいて上部旋回体４の旋回角度を演算し、例えばキャブ７内のモニタ（図示せず）に旋回角度を表示する。従って、オペレータは、モニタに表示された旋回角度を目視することにより、操作レバーによって上部旋回体４の旋回動作を正確に制御することができる。

第１の実施の形態によれば、センタジョイント１１の上端側に、ボディ１２とスピンドル１７との嵌合部、即ちボディ１２の内周面１２Ａとスピンドル１７の嵌合部１７Ａの外周面１７Ｆとの嵌合部を上方から覆うカバー部材２２が設けられている。そして、角度センサ３０は、カバー部材２２とセンタジョイント１１との間に形成されたドレン流入室２５内に配置されている。

これにより、油圧ショベル１の掘削作業時に、作業装置５からセンタジョイント１１に向けて岩石、粉塵等が落下したとしても、これら落石、粉塵等が角度センサ３０に衝突するのをカバー部材２２によって抑えることができる。この場合、センタジョイント１１を構成するボディ１２、スピンドル１７、およびカバー部材２２は、センタジョイント１１を流通する圧油の圧力に耐えるだけの強度に設計されている。このため、カバー部材２２等に落石が衝突したとしても、この衝撃による外力が角度センサ３０に及ぶことがない。

さらに、カバー部材２２とセンタジョイント１１との間は、下側シール部材２３Ａ、上側シール部材２３Ｂ、ダストシール２４によってシールされ、角度センサ３０は、泥水、雨水等に対してシールされている。この結果、精密機器である角度センサ３０の故障を防止して耐久性を高めることができ、長期に亘って角度センサ３０からの検出信号に基づいて上部旋回体４の旋回動作を正確に制御することができる。

また、センタジョイント１１の上端側に角度センサ３０を配置することにより、例えばセンタジョイントの下端側に角度センサを配置する場合に比較して、上部旋回体４に設けられたコントローラ３１と角度センサ３０との間を、ハーネス３０Ｃを介して容易に接続することができる。しかも、ハーネス３０Ｃの長さを可及的に短くできるので、上部旋回体４内でハーネス３０Ｃを配策するときの作業性を高めることができる。

かくして、第１の実施の形態による油圧ショベル１は、走行用油圧モータ２Ｆが設けられた自走可能な下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に設けられた上部旋回体４と、上部旋回体４に設けられ、上部旋回体４に搭載された作動油タンク内の作動油を圧油として吐出する油圧ポンプ１０と、上部旋回体４の旋回中心に位置して上部旋回体４と下部走行体２との間に設けられ、油圧ポンプ１０および作動油タンクと走行用油圧モータ２Ｆとの間で圧油を流通させるセンタジョイント１１と、下部走行体２に対する上部旋回体４の旋回角度を検出する角度センサ３０とを備え、センタジョイント１１は、上部旋回体４に取付けられた筒状のボディ１２と、下部走行体２に取付けられボディ１２の内周側に回転可能に嵌合されたスピンドル１７とを含んで構成されている。そして、センタジョイント１１の上端側には、ボディ１２とスピンドル１７との嵌合部を上方から覆うカバー部材２２が設けられ、角度センサ３０は、カバー部材２２とスピンドル１７との間に設けられている。

この構成によれば、油圧ショベル１の掘削作業時に、落石、粉塵等が角度センサ３０に衝突するのをカバー部材２２によって抑えることができ、角度センサ３０を外力から保護した状態でセンタジョイント１１に設けることができる。この結果、精密機器である角度センサ３０の故障を防止することができ、角度センサ３０からの検出信号に基づいて上部旋回体４の旋回動作を正確に制御することができる。

実施形態では、スピンドル１７には、走行用油圧モータ２Ｆからのドレン油を作動油タンクに戻すためのドレン通路２０が設けられ、カバー部材２２には、ドレン油を作動油タンクに戻すタンク側ドレンホース２８が接続されるカバー側ドレンポート２２Ｃが設けられ、カバー部材２２とセンタジョイント１１との間には、ドレン通路２０とカバー側ドレンポート２２Ｃとの間を連通させるドレン流入室２５が形成され、角度センサ３０は、ドレン流入室２５内に配置されている。この構成によれば、カバー部材２２とセンタジョイント１１との間に形成されたドレン流入室２５を利用して、角度センサ３０を配置することができる。従って、センタジョイント１１と角度センサ３０とを、上部旋回体４内にコンパクトに収容することができる。

実施形態では、スピンドル１７の上端には小径円筒部１７Ｂが設けられ、角度センサ３０は、小径円筒部１７Ｂを取り囲む環状のステータ３０Ａと環状のロータ３０Ｂとを有し、ステータ３０Ａはカバー部材２２側に取付けられ、ロータ３０Ｂはスピンドル１７側に取付けられている。この構成によれば、スピンドル１７の上端とカバー部材２２との間に形成された狭隘なドレン流入室２５内に、角度センサ３０のステータ３０Ａとロータ３０Ｂとを効率良く配置することができる。

次に、図４および図５は本発明の第２の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、スピンドルとカバー部材との間にシール部材により密閉された密閉空間が形成され、この密閉空間内に角度センサを配置したことにある。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略する。

第２の実施の形態によるセンタジョイント４１は、ボディ１２と、スピンドル４２とを含んで構成され、センタジョイント４１の上端側には、ボディ１２とスピンドル４２との嵌合部を上方から覆うカバー部材４５が設けられている。しかし、スピンドル４２およびカバー部材４５の形状が、第１の実施の形態によるスピンドル１７およびカバー部材２２とは相違している。

スピンドル４２は、ボディ１２の内周側に回転可能に嵌合している。スピンドル４２は、ボディ１２の内周面１２Ａに嵌合する嵌合部４２Ａと、ボディ１２の上端１２Ｂから上方に突出する中径円筒部４２Ｂと、中径円筒部４２Ｂから上方に突出する小径円筒部４２Ｃと、ボディ１２の下端１２Ｄから下方に突出する下側突出部４２Ｄとを有している。中径円筒部４２Ｂの外径寸法は、嵌合部４２Ａよりも小さく小径円筒部４２Ｃよりも大きくなっている。嵌合部４２Ａと中径円筒部４２Ｂとの境界部は、環状の下側平坦面４２Ｅとなり、中径円筒部４２Ｂと小径円筒部４２Ｃとの境界部は、環状の上側平坦面４２Ｆとなっている。下側突出部４２Ｄの外径寸法は、嵌合部４２Ａよりも大きく、嵌合部４２Ａと下側突出部４２Ｄとの境界部には、スピンドル４２に対するボディ１２の下限位置を設定する下側係止部４２Ｇが設けられている。

スピンドル４２の嵌合部４２Ａの外周面４２Ｈには、４本の凹陥溝４２Ｊが環状に形成され、これら４本の凹陥溝４２Ｊは、それぞれボディ１２の４本の環状通路１３～１６の一部を構成している。スピンドル４２の下側平坦面４２Ｅには、ストッパ４３がボルト等を用いて取付けられている。ストッパ４３は、ボディ１２の上端１２Ｂに当接してボディ１２を上方に抜止めし、ボディ１２の上端１２Ｂは、スピンドル４２の下側平坦面４２Ｅと同一平面上に配置されている。ボディ１２は、スピンドル４２の下側係止部４２Ｇとストッパ４３とにより、スピンドル４２の軸方向に位置決めされている。

スピンドル４２には、軸方向に延びる４本の油通路１８が、周方向に９０度の角度間隔をもって形成されている（１本のみ図示）。４本の油通路１８の下端側には、それぞれスピンドル４２の下側突出部４２Ｄの外周面に開口する２個のスピンドル側接続ポート１８Ａが形成されている。また、スピンドル４２には、４本の油通路１８とは異なる部位を軸方向に延びる１本のドレン通路４４が設けられている。ドレン通路４４の下端は、スピンドル４２の下側突出部４２Ｄの外周面に開口するスピンドル側ドレンポート４４Ａとなっている。ドレン通路４４の上端は、スピンドル４２の中径円筒部４２Ｂの外周面に開口し、ドレン流入室４７に連通している。

カバー部材４５は、センタジョイント４１の上端側に設けられ、ボディ１２とスピンドル４２との嵌合部を上方から覆っている。カバー部材４５は、ボディ１２の上側円筒部１２Ｃに嵌合する下側開口部４５Ａと、スピンドル４２の中径円筒部４２Ｂに嵌合する中間開口部４５Ｂと、スピンドル４２の小径円筒部４２Ｃに嵌合する上側開口部４５Ｃとを有している。下側開口部４５Ａとボディ１２の上側円筒部１２Ｃとの嵌合部には、環状の下側シール部材４６Ａが設けられ、中間開口部４５Ｂとスピンドル４２の中径円筒部４２Ｂとの嵌合部には、環状の上側シール部材４６Ｂが設けられている。上側開口部４５Ｃとスピンドル４２の小径円筒部４２Ｃとの嵌合部には、環状のダストシール４６Ｃが設けられている。また、カバー部材４５には、スピンドル４２の軸方向と直交するカバー側ドレンポート４５Ｄが形成されている。カバー側ドレンポート４５Ｄの一端は、ドレン流入室４７に開口し、カバー側ドレンポート４５Ｄの他端は、カバー部材４５の外周面に開口している。

ドレン流入室４７は、カバー部材４５とセンタジョイント４１との間に形成され、ドレン通路４４の上端とカバー側ドレンポート４５Ｄとの間を連通させている。具体的には、ドレン流入室４７は、ボディ１２の上端１２Ｂ、スピンドル４２を構成する嵌合部４２Ａの下側平坦面４２Ｅ、中径円筒部４２Ｂの外周面、およびカバー部材４５によって囲まれた環状の室として形成され、下側シール部材４６Ａ、上側シール部材４６Ｂ、および環状シール１９によってシールされている。走行用油圧モータ２Ｆからのドレン油は、モータ側ドレンホース２９、ドレン通路４４等を通じてドレン流入室４７に流入し、カバー部材４５のカバー側ドレンポート４５Ｄ、タンク側ドレンホース２８等を通じて作動油タンクに戻される。

密閉空間４８は、ドレン流入室４７の上側に位置してカバー部材４５とスピンドル４２との間に形成されている。具体的には、密閉空間４８は、スピンドル４２の上側平坦面４２Ｆ、小径円筒部４２Ｃの外周面、およびカバー部材４５によって囲まれた環状の空間として形成されている。密閉空間４８は、上側シール部材４６Ｂによってドレン流入室４７に対して液密に封止され、センタジョイント４１を流通する作動油（圧油）、ドレン油から隔絶されている。また、密閉空間４８は、ダストシール４６Ｃによって粉塵、雨水等に対してシールされている。

角度センサ４９は、密閉空間４８内に配置されている。角度センサ４９は、第１の実施の形態に用いた角度センサ３０と同様に、スピンドル４２の小径円筒部４２Ｃを取り囲む環状のステータ４９Ａとロータ４９Ｂとを含んで構成されている。しかし、角度センサ４９は、作動油およびドレン油から隔絶された密閉空間４８内に配置されているため、耐油性を有していない。

角度センサ４９のステータ４９Ａは、ハーネス４９Ｃを介してコントローラ３１に電気的に接続されている。カバー部材４５にはハーネス挿通孔４５Ｅが形成され、ハーネス４９Ｃは、ハーネス挿通孔４５Ｅを通じて外部に導出される。この場合、角度センサ４９は密閉空間４８内に配置されているため、作動油およびドレン油が、ハーネス挿通孔４５Ｅを通じてカバー部材４５の外部に漏れることがなく、ハーネス挿通孔４５Ｅの周囲にシール装着用の溝を設ける必要がない。

第２の実施の形態による油圧ショベルは、上述の如きセンタジョイント４１を備えるもので、センタジョイント４１に向けて落下した落石、粉塵等が、角度センサ４９に衝突するのをカバー部材４５によって防止できるという基本的な作用効果については、第１の実施の形態によるものと同様である。然るに、第２の実施の形態では、センタジョイント４１のスピンドル４２とカバー部材４５との間に、作動油およびドレン油から隔絶された密閉空間４８を形成し、この密閉空間４８内に角度センサ４９を配置している。

これにより、角度センサ４９を高価な耐油仕様にする必要がなく、角度センサ４９に係るコストを低減することができる。また、角度センサ４９のハーネス４９Ｃを挿通するためにカバー部材４５に形成されたハーネス挿通孔４５Ｅの周囲に、シールおよびシール装着用の溝を設ける必要がなく、カバー部材４５に係るコストも低減することができる。

次に、図６および図７は本発明の第３の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、センタジョイントの下端とカバー部材との間に密閉空間が形成され、この密閉空間内に角度センサを配置したことにある。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略する。

第３の実施の形態によるセンタジョイント５１は、下部走行体２に取付けられた円筒状のボディ５２と、上部旋回体４に取付けられボディ５２の内周側に回転可能に嵌合する円柱状のスピンドル５７とを含んで構成されている。ボディ５２およびスピンドル５７は、それぞれの中心線を上部旋回体４の旋回中心に一致させた状態で上下方向に延びている。

ボディ５２は、上端側の外径寸法が小径となった段付き円筒状に形成されている。ボディ５２の内周面５２Ａには、軸方向に適度な間隔をもって４本の環状通路５３、５４、５５、５６が形成されている。これら４本の環状通路５３～５６には、それぞれボディ５２の径方向に延びるボディ側接続ポート５３Ａ、５４Ａ、５５Ａ、５６Ａの一端が連通している。これら４個のボディ側接続ポート５３Ａ～５６Ａの他端は、ボディ５２の外周面に開口し、モータ側油圧ホース２７が接続される。ボディ５２の内周側の下端には、内周面５２Ａよりも大きな内径寸法を有するストッパ収容部５２Ｂが形成されている。

スピンドル５７は、ボディ５２の内周側に回転可能に嵌合している。スピンドル５７は、ボディ５２の内周面５２Ａに嵌合する嵌合部５７Ａと、ボディ５２の上端５２Ｃから上方に突出する上側突出部５７Ｂと、ボディ５２の下端５２Ｄから下方に突出する下側突出部５７Ｃとを有している。上側突出部５７Ｂの外径寸法は、嵌合部５７Ａよりも大きく、下側突出部５７Ｃの外径寸法は、嵌合部５７Ａよりも小さくなっている。嵌合部５７Ａと下側突出部５７Ｃとの境界部には、段部５７Ｄが設けられている。下側突出部５７Ｃの下端には、スピンドル５７と同心状の円形の凹陥部からなるセンサ取付穴５７Ｅが形成されている。

スピンドル５７には、軸方向に延びる４本の油通路５８が、周方向に９０度の角度間隔をもって形成されている（１本のみ図示）。油通路５８は、下部走行体２に設けられた左右の走行用油圧モータ２Ｆに対し、それぞれ圧油を供給、排出するために合計４本設けられている。これら４本の油通路５８は、環状通路５３、５４、５５、５６に１本づつ接続されている（図６中の油通路５８は、環状通路５６に接続されている）。

４本の油通路５８の上端側には、それぞれスピンドル５７（上側突出部５７Ｂ）の上端面に開口するスピンドル側接続ポート５８Ａが形成されている。スピンドル側接続ポート５８Ａには、油圧源側油圧ホース２６が接続される。これにより、ボディ５２のボディ側接続ポート５３Ａ～５６Ａは、環状通路５３～５６、スピンドル５７の油通路５８を介して、スピンドル側接続ポート５８Ａに連通している。従って、油圧源側油圧ホース２６とモータ側油圧ホース２７とは、センタジョイント５１を介して常に連通している。

ボディ５２の内周面５２Ａとスピンドル５７の嵌合部５７Ａの外周面との間には、複数本の環状シール５９が設けられている。これら複数本の環状シール５９のうち５本は、ボディ５２の環状通路５３、５４、５５、５６をそれぞれ軸方向で挟む位置に配置され、４本の環状通路５３、５４、５５、５６間をシールしている。また、ボディ５２の内周面５２Ａの上端側とスピンドル５７の嵌合部５７Ａの外周面との間には、ダストシール６０が設けられている。

スピンドル５７には、軸方向に延びる中心孔６１と、ドレン通路６２とが設けられている。中心孔６１は、スピンドル５７の中心部を軸方向に延び、中心孔６１の下端はスピンドル５７のセンサ取付穴５７Ｅに開口している。中心孔６１の上端側には、径方向に延びる横孔６１Ａが設けられ、横孔６１Ａの先端は上側突出部５７Ｂの外周面に開口している。中心孔６１には、角度センサ６９のハーネス６９Ｃが挿通される。

ドレン通路６２は、中心孔６１および４本の油通路５８とは異なる部位を軸方向に延びている。ドレン通路６２は、走行用油圧モータ２Ｆからのドレン油を作動油タンクに戻す。ドレン通路６２の下端は、スピンドル５７の下側突出部５７Ｃの外周面に開口し、後述する環状ドレン通路６７に連通している。ドレン通路６２の上端は、スピンドル５７の上側突出部５７Ｂの外周面に開口するスピンドル側ドレンポート６２Ａとなり、このスピンドル側ドレンポート６２Ａにはタンク側ドレンホース２８が接続される。

カバー部材６３は、センタジョイント５１の下端側に設けられ、ボディ５２とスピンドル５７との嵌合部を下方から覆っている。カバー部材６３は、ボディ５２の下端５２Ｄに取付けられる円筒部６３Ａと、円筒部６３Ａの下側を閉塞する底部６３Ｂとを有している。円筒部６３Ａの内周側には、底部６３Ｂ側に位置する小径開口部６３Ｃと、小径開口部６３Ｃから上方に向けて円錐台状に拡径する大径開口部６３Ｄとが形成されている。円筒部６３Ａの外周面にはカバー側ドレンポート６３Ｅが形成され、カバー側ドレンポート６３Ｅは、大径開口部６３Ｄに連通している。

カバー部材６３は、円筒部６３Ａの上端をボディ５２の下端５２Ｄに当接させた状態で、ボルト（図示せず）を用いてボディ５２に取付けられる。カバー部材６３がボディ５２に取付けられた状態で、カバー部材６３の小径開口部６３Ｃは、スピンドル５７の下側突出部５７Ｃの外周面に嵌合する。カバー部材６３の小径開口部６３Ｃとスピンドル５７の下側突出部５７Ｃとの嵌合部には、環状のシール部材６４が設けられている。

ストッパ６５は、センタジョイント５１の下端側とカバー部材６３との間に設けられている。ストッパ６５は、スピンドル５７の嵌合部５７Ａよりも大きな外径寸法を有し、下側突出部５７Ｃの外径寸法よりも大きな内径寸法を有する環状の板体により形成されている。ストッパ６５の内周側は、スピンドル５７の段部５７Ｄと、下側突出部５７Ｃの外周面に取付けられた止め輪６６との間に配置されている。ストッパ６５の外周側は、ボディ５２のストッパ収容部５２Ｂと、カバー部材６３の円筒部６３Ａの上端面との間に配置されている。これにより、ストッパ６５は、スピンドル５７をボディ５２に対して軸方向に位置決めしている。

環状ドレン通路６７は、カバー部材６３とセンタジョイント５１との間に形成され、ドレン通路６２の下端とカバー部材６３のカバー側ドレンポート６３Ｅとの間を連通させている。具体的には、環状ドレン通路６７は、スピンドル５７の下側突出部５７Ｃの外周面、ストッパ６５、およびカバー部材６３によって囲まれた環状の通路として形成されている。従って、走行用油圧モータ２Ｆからのドレン油は、モータ側ドレンホース２９、カバー側ドレンポート６３Ｅ等を通じて環状ドレン通路６７に流入し、スピンドル５７のドレン通路６２、スピンドル側ドレンポート６２Ａ、タンク側ドレンホース２８等を通じて作動油タンクに戻される。

密閉空間６８は、環状ドレン通路６７の下側に位置してカバー部材６３とスピンドル５７との間に形成されている。具体的には、密閉空間６８は、スピンドル５７の下側突出部５７Ｃの下端面およびセンサ取付穴５７Ｅ、カバー部材６３の円筒部６３Ａの内周面および底部６３Ｂによって囲まれた空間として形成されている。密閉空間６８は、シール部材６４によって環状ドレン通路６７に対して液密に封止され、センサ取付穴５７Ｅを介して密閉空間６８に連通する中心孔６１も、環状ドレン通路６７に対して液密に封止されている。これにより、密閉空間６８および中心孔６１は、センタジョイント５１を流通する作動油（圧油）、ドレン油から隔絶されている。

角度センサ６９は、密閉空間６８内に配置されている。角度センサ６９は、スピンドル５７のセンサ取付穴５７Ｅに配置されたステータ６９Ａと、カバー部材６３の底部６３Ｂにボルト７０を用いて取付けられたロータ６９Ｂとを含んで構成されている。角度センサ６９のステータ６９Ａは、中心孔６１を通ってスピンドル５７の外部に導出されたハーネス６９Ｃを介してコントローラ３１に電気的に接続されている。

第３の実施の形態による油圧ショベルは、上述の如きセンタジョイント５１を有するもので、例えば油圧ショベルが不整地を走行するときに、履帯２Ｅによって跳ね上げられた土砂等がセンタジョイント５１に向けて飛散したとしても、この土砂等が角度センサ６９に衝突するのをカバー部材６３によって防止することができる。

さらに、第３の実施の形態では、センタジョイント５１のスピンドル５７とカバー部材６３との間に、作動油およびドレン油から隔絶された密閉空間６８を形成し、この密閉空間６８内に角度センサ６９を配置している。また、スピンドル５７の中心部に、作動油およびドレン油から隔絶された中心孔６１を形成し、この中心孔６１内に角度センサ６９のハーネス６９Ｃを配置している。この結果、角度センサ６９およびハーネス６９Ｃを高価な耐油仕様にする必要がなく、角度センサ６９に係るコストを低減することができる。

なお、実施の形態では、建設機械としてクローラ式の下部走行体２を備えた油圧ショベルを例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばホイール式の油圧ショベル、油圧クレーン等の建設機械にも広く適用することができる。

１ 油圧ショベル（建設機械）
２ 下部走行体
２Ｆ 走行用油圧モータ（油圧モータ）
４ 上部旋回体
１０ 油圧ポンプ
１１,４１,５１ センタジョイント
１２,５２ ボディ
１７,４２,５７ スピンドル
２０，４４,６２ ドレン通路
２２，４５,６３ カバー部材
２２Ｃ，４５Ｄ カバー側ドレンポート
２３Ａ,４６Ａ 下側シール部材（シール部材）
２３Ｂ,４６Ｂ 上側シール部材（シール部材）
２５,４７ ドレン流入室
２８ タンク側ドレンホース
３０,４９,６９ 角度センサ
３０Ａ,４９Ａ，６９Ａ ステータ
３０Ｂ,４９Ｂ，６９Ｂ ロータ
４８,６８ 密閉空間
６１ 中心孔
６４ シール部材
６９Ｃ ハーネス

Claims (5)

1. 走行用の油圧モータが設けられた自走可能な下部走行体と、
   前記下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体と、
   前記上部旋回体に設けられ、前記上部旋回体に搭載された作動油タンク内の作動油を圧油として吐出する油圧ポンプと、
   前記上部旋回体の旋回中心に位置して前記上部旋回体と前記下部走行体との間に設けられ、前記油圧ポンプおよび前記作動油タンクと前記油圧モータとの間で圧油を流通させるセンタジョイントと、
   前記下部走行体に対する前記上部旋回体の旋回角度を検出する角度センサとを備え、
   前記センタジョイントは、前記上部旋回体に取付けられた筒状のボディと、前記下部走行体に取付けられ前記ボディの内周側に回転可能に嵌合されたスピンドルとを含んで構成してなる建設機械において、
   前記センタジョイントの上端側には、前記ボディと前記スピンドルとの嵌合部を上方から覆うカバー部材が設けられ、
   前記角度センサは、前記カバー部材と前記スピンドルとの間に配置されていることを特徴とする建設機械。
2. 前記スピンドルには、前記油圧モータからのドレン油を前記作動油タンクに戻すためのドレン通路が設けられ、
   前記カバー部材には、ドレン油を前記作動油タンクに戻すドレンホースが接続されるドレンポートが設けられ、
   前記カバー部材と前記センタジョイントとの間には、前記ドレン通路と前記ドレンポートとの間を連通させるドレン流入室が形成され、
   前記角度センサは、前記ドレン流入室内に配置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。
3. 前記スピンドルと前記カバー部材との間には、シール部材により液密に封止された密閉空間が形成され、
   前記角度センサは、前記密閉空間内に配置されることを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
4. 前記スピンドルの上端には小径な円筒部が設けられ、
   前記角度センサは、前記円筒部を取り囲む環状のステータと環状のロータとを有し、
   前記ステータは前記カバー部材側に取付けられ、前記ロータは前記スピンドル側に取付けられていることを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
5. 走行用の油圧モータが設けられた自走可能な下部走行体と、
   前記下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体と、
   前記上部旋回体に設けられ、前記上部旋回体に搭載された作動油タンク内の作動油を圧油として吐出する油圧ポンプと、
   前記上部旋回体の旋回中心に位置して前記上部旋回体と前記下部走行体との間に設けられ、前記油圧ポンプおよび前記作動油タンクと前記油圧モータとの間で圧油を流通させるセンタジョイントと、
   前記下部走行体に対する前記上部旋回体の旋回角度を検出する角度センサとを備え、
   前記センタジョイントは、前記下部走行体に取付けられた筒状のボディと、前記上部旋回体に取付けられ前記ボディの内周側に上下方向に延びる軸線を中心として回転可能に嵌合されたスピンドルとを含んで構成してなる建設機械において、
   前記センタジョイントの下端側には、前記ボディと前記スピンドルとの嵌合部を下方から覆うカバー部材が設けられ、
   前記スピンドルには、前記スピンドルの中心部を軸方向に延び前記スピンドルの下端側に開口した中心孔と、前記中心孔とは異なる部位を軸方向に延び前記油圧モータから前記作動油タンクに戻るドレン油が流れるドレン通路とが設けられ、
   前記スピンドルの下端と前記カバー部材との間には、シール部材により液密に封止された密閉空間が形成され、
   前記角度センサは前記密閉空間に配置され、前記角度センサに接続されたハーネスは、前記中心孔を通って前記スピンドルの外部に導出されることを特徴とする建設機械。

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