JP4146759B2 - 建設機械のシール装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は油圧ショベルのような旋回体を有する建設機械のシール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来油圧ショベルのような建設機械は、走行体上に旋回体が旋回自在に設置されていて、旋回体側に運転室や作業機が搭載されており、走行体と旋回体の間には、旋回体を旋回自在に支承する旋回装置が設置されている。
上記旋回装置は、走行体のセンタフレーム上に固着された内輪と、旋回体の車体フレームに固着された外輪とより構成されていて、内輪と外輪の間には多数のボールよりなる旋回ベアリングが介在されている。
また内輪の内周面にはリングギヤが形成されていて、このリングギヤには、旋回体側に設置された旋回モータの回転軸に取り付けられたピニオンが噛合されており、リングギヤとピニオンの噛合部を潤滑するため、リングギヤは、センタフレーム上部に設けられたグリースバスと称する油溜に浸漬されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−５３２５６号公報
【０００４】
一方旋回体側には、動力用エンジンが収容された機械室が設置されていて、動力用エンジンにより油圧ポンプを駆動するようになっており、油圧ポンプより吐出された圧油は、作業機の各アクチュエータへ供給されると共に、一部は旋回体の旋回中心に設置されたスイベルジョイントを経て走行体側に設置された走行モータへも供給されるようになっている。
またスイベルジョイントは、走行体と旋回体の間に形成された油溜の中央部を上下に貫通するように設置されていることから、前記特許文献１に記載された歯車潤滑装置では、スイベルジョイントの周囲を囲むように環状のシール部材が設けられていて、このシール部材により油溜内に塵埃等の異物や、雨水等が侵入するのを防止すると同時に、油溜内の潤滑油が外部へ漏洩しないようにシールしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし走行体と旋回体の間に形成される間隔は、建設機械の機種や大きさにより種々変化するため、前記特許文献１のように、円筒部材の上部に形成された環状の突出部にシール部材を設置したものでは、走行体と旋回体の間隔が変わる毎に高さの異なるシール部材を設ける必要があり、シール部材の高さが適切でないと、シール部の面圧が低下してシール機能が損なわれ、逆に面圧が高くなるとシール部材が早期に摩耗する問題が生じる。
この問題を解決するためには、走行体と旋回体の間隔に合わせて複数種類のシール部材を予め製作する方法もあるが、この方法ではシール部材のコストが高くなる上、シール部材の種類が多くなると保管や管理に手間がかかる等の問題が生じる。
【０００６】
本発明はかかる問題を改善するためになされたもので、建設機械の機種や大きさにより走行体と旋回体の間隔が変わっても、１種類のシール部材で対応できる建設機械のシール装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の建設機械のシール装置は、走行体と、前記走行体上に旋回装置を介して旋回自在に設置された旋回体と、前記走行体に設けられ、前記旋回装置を潤滑する潤滑油を貯溜した環状の油溜と、前記油溜の内周側上部に設けた板部材と、前記板部材の上面に設けられ、この上面と前記旋回体の下面との間の間隔に応じて選択した台座と、前記台座と前記旋回体の下面との間に設けたシール部材とを備えたものである。
【０００８】
前記構成により、建設機械の機種や大きさにより走行体と旋回体との間隔が変っても、１種類のシール部材で対応することができるため、機種等に応じて複数種類のシール部材を製作する必要がなく、これによってコストの削減が図れる上、シール部材の保管や管理も容易になる。
【０００９】
前記目的を達成するため本発明の建設機械のシール装置は、前記シール部材は、前記台座の上面と、この上面に固着したシール保持具との間に嵌め込んで取り付けたものである。
【００１０】
前記構成により、底板の上面板と台座の間から塵埃等の異物や雨水等が油溜内に侵入したり、油溜内の潤滑油が外部へ漏出するのを防止することができると共に、台座やシール部材の取り付け作業や、シール部材の交換作業が容易に行える。
【００１１】
前記目的を達成するため本発明の建設機械のシール装置は、前記シール部材の上面または前記シール保持具の一部に環状の突条を設け、前記突条と前記シール部材の前記旋回体の下面との摺接部の間に油溜を形成したものである。
【００１２】
前記構成により、油溜内に溜められた潤滑油によりシール部材の摺接部が潤滑されるため、シール部材の耐摩耗性が向上する。
【００１３】
前記目的を達成するため本発明の建設機械のシール装置は、前記台座は、前記板部材の上面と前記旋回体の下面との間の間隔に応じて複数用意されているものである。
【００１４】
前記構成により、シール部材の潰し代がほぼ一定になることにより常に安定したシール機能が得られるため、塵埃等の異物や雨水等が油溜内に侵入するのを確実に防止できると共に、シール部材が早期に摩耗することがないため、シール部材の耐久性も向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明を油圧ショベルに実施した実施の形態を、図面を参照して詳述する。
図１は油圧ショベルの側面図、図２は旋回体の中央部付近の平面図、図３は図２のIII−III線に沿う断面図、図４はシール装置の拡大断面図、図５は図４のＶ円内の拡大図である。
図１に示す油圧ショベルは、自走自在な走行体１と、走行体１上に旋回装置９を介して旋回自在に設置された旋回体２とよりなる。
走行体１は、センタフレーム３ａと、その両側に互に平行するよう設けられた一対のサイドフレーム３ｂよりなるトラックフレーム３を有していて、各サイドフレーム３ｂの一端側にはアイドラ４が前後移動自在に支承されており、他端側には油圧モータよりなる走行モータ５により回転駆動されるスプロケット６が設けられている。
【００１６】
アイドラ４とスプロケット６の間には無端状の履帯７が捲装されていて、この履帯７をスプロケット６で駆動することにより、走行体１が自走できるようになっていると共に、サイドフレーム３ｂの上下部には、複数の転輪８が回転自在に支承されている。
トラックフレーム３のセンタフレーム３ａ上に旋回装置９を介して回転自在に設置された旋回体２は、底部が車体フレーム１０により構成されていて、この車体フレーム１０に作業機１１が装着されている。
作業機１１は図１に示すように、基端が車体フレーム１０に枢着され、かつブームシリンダ１３により起伏自在なブーム１２と、ブーム１２の先端に基端側が枢着され、かつアームシリンダ１４により回動自在なアーム１５と、アーム１５の先端に枢着され、かつバケットシリンダ１６により回動自在なバケット１７とより構成されている。
車体フレーム１０の前部には、作業機１１の側方に位置して運転室１８が設置され、車体フレーム１０の後部には、ボンネットカバー１９により覆われた機械室２０が設置されていて、この機械室２０内に動力用のエンジン（図示せず）が収容されており、車体フレーム１０の後端にはカウンタウエイト２１が取り付けられている。
【００１７】
機械室２０内に収容されたエンジンには、油圧ポンプ（図示せず）が接続されていて、エンジンにより油圧ポンプが駆動されるようになっており、油圧ポンプより吐出された圧油は、運転室１８の後方に設置された制御弁（図示せず）により制御された後、作業機１１に設けられたブームシリンダ１３やアームシリンダ１４、バケットシリンダ１６、旋回体２を旋回する旋回モータ２２へ供給されて作業機１１や旋回体２が駆動されるようになっている。
また一部は旋回体２の旋回中心に設けられたスイベルジョイント２３を経て走行体１に設けられた走行モータ５へと供給され、走行モータ５から戻り油は、再びスイベルジョイント２３を経て旋回体２側へ循環されるようになっている。
【００１８】
一方旋回体２を旋回自在に支承する旋回装置９は、図３に示すようにセンタフレーム３ａ上に設置された筒状部材３ｃ上に固着具２５により固着された環状の内輪９ａと、内輪９ａの外周側に設けられ、固着具２５により旋回体２側の車体フレーム１０底面に固着された環状の外輪９ｂと、これら内外輪９ａ、９ｂの間に介在された多数のボールよりなる旋回ベアリング９ｃとより構成されている。内輪９ａの内周面にはリングギヤ９ｄが形成されていて、このリングギヤ９ｄに車体フレーム１０上に設置された旋回モータ２２の回転軸２２ａに固着されたピニオン２６が噛合されていて、旋回モータ２２によりピニオン２６を回転させることにより走行体１に対して旋回体２が旋回されるようになっている。
【００１９】
またリングギヤ９ｄとピニオン２６の噛合部は、油溜２７内に溜められたグリースやオイル等の潤滑油により潤滑されている。
油溜２７は、筒状部３ｃの上面を覆うように設置された板部材よりなる底板２７ａを有していて、底板２７ａの中央部分に筒状の隔壁２７ｂが形成されており、この隔壁２７ｂの外周面と、内輪９ａの内周面の間が潤滑油の溜められた油溜２７となっており、この油溜２７内にリングギヤ９ｄとピニオン２６の噛合部が浸漬されていて、ピニオン２６の回転及び旋回体２の旋回に伴い、噛合部が潤滑されるようになっている。
【００２０】
底板２７ａに設けられた隔壁２７ｂの高さは、油溜２７に収容された潤滑油の油面より高くなっていて、隔壁２７ｂの上面は底板２７ａの上面板２７ｃに連設されており、上面板２７ｃの中心部に開口されたほぼ円形の取り付け孔２７ｄにスイベルジョイント２３のハウジング２３ａの上部が固着具２８により固着されている。
スイベルジョイント２３のハウジング２３ａ内に回転自在に収容されたロータ２３ｂの上部は、車体フレーム１０の旋回中心に開口された開口部１０ａより車体フレーム１０の上方に突出されていて、図示しない回止部材により車体フレーム１０側に固定されており、ロータ２３ｂの外周面には、車体フレーム１０側に取り付けられたダストシール２９の内周面が当接されていて、油溜２７側に塵埃等の異物が侵入するのを阻止している。
【００２１】
一方底板２７ａの上面板２７ｃ上には、スイベルジョイント２３の周囲を囲むようにシール装置本体３０が設置されている。
シール装置本体３０は、図５に示すようにゴム等の弾性体により形成されたシール部材３１と、シール部材３１の下側に設置された台座３２及び台座３２にシール部材３１を固定するシール保持具３３よりなる。
台座３２は鋼等の金属材料により環状に形成されていて、高さＨは建設機械の機種に応じての予め異なるものが複数種類製作されている。そして機種に応じて選択された台座３２は、旋回中心０に中心が一致するように底板２７ａの上面板２７ｃ上に位置決めされた状態で、内外周面が上面板２７ｃの上面に溶接等の手段により全周に亘って液密に固着され、上面板２７ｃと台座３２の接合面から塵埃等の異物や雨水等が油溜２７内に侵入したり、油溜２７内の潤滑油が外部へ漏洩しないようになっている。
【００２２】
また台座３２の上面にシール部材３１を固定するシール保持具３３は、金属薄板を環状に成形したもので、図５に示すように外周板３３ａと内周板３３ｂの間を段差部３３ｃにより連設した断面形状となっており、外周板３３ａの外径は台座３２の外径よりやや小径となっていて、外周板３３ａの下面が台座３２の上面に溶接等の手段で固着されている。
シール保持具３３の内周板３３ｂの内径は、台座３２の内径より大径となっていて、外周板３３ａを台座３２の上面に固着した際に生じる内周板３３ｂと台座３２の間の隙間に、シール部材３１の外周部が台座３２の内周側より嵌合されている。
【００２３】
シール部材３１は、建設機械の各機種に共通して使用できるように予め１種類より構成されていて、内径が台座３２の内径にほぼ等しく、かつ外径がシール保持具３３の段差部３３ｃの内径にほぼ等しい環状の板状部３１ａと、板状部３１ａの内周側上面に突設されたリップ部３１ｂ及び板状部３１ａの幅方向のほぼ中間部に突設された環状の突条３１ｃとよりなる。
リップ部３１ｂは、何等力が加わっていないときには、図５の仮想線に示すよう上方へ突出するようになっており、旋回体２の車体フレーム１０下面に下方より圧接された際に図５の実線位置にまで弾性変形されて、リップ部３１ｂと車体フレーム１０の摺接面に所定の面圧が得られるようになっており、リップ部３１ｂの潰し代（仮想線位置から実線位置まで弾性変形する値）αは、台座３２の高さＨを調整することにより、建設機械の機種が変わってもほぼ一定に設定できるようになっている。
【００２４】
次に前記構成された建設機械のシール装置の作用を説明する。
油圧ショベルのような建設機械の機種や大きさにより走行体１側に設けられた油溜２７を形成する底板２７ａの上面板２７ｃと旋回体２側の車体フレーム１０の下面との間隔Ｄは異なることが多いが、シール部材３１は同一のものが使用されている。このため間隔Ｄが大きい機種では、シール部材３１のリップ部３１ｂの潰し代αが小さくなってリップ部３１ｂ先端の面圧が減少し、十分なシール機能が得られない。逆に間隔Ｄが小さい機種では、リップ部３１ｂの潰し代αが大きくなり過ぎてリップ部３１ｂ先端の面圧が増大し、リップ部３１ｂが早期に摩耗するため、シール部材３１の寿命が短くなってしまう。
【００２５】
そこで本発明の実施の形態では、建設機械の機種等に応じて予め高さＨの異なる台座３２を複数種類製作し、機種等に応じてこれら台座３２を選択することにより、機種等が変わってもシール部材３１のリップ部３１ｂにほぼ同一の面圧が得られるようにしたものである。
すなわち機種等に応じて高さＨを選択した台座３２を底板２７ａの上面板２７ｃ上面に固着し、この台座３２上に固着したシール保持具３３に、シール部材３１の板状部３１ａの外周部を嵌着したもので、これによって機種等が変わっても、シール部材３１のリップ部３１ｂの潰し代αがほぼ一定となるため、台座３２の上に取り付けられたシール部材３１のリップ部３１ｂ先端の面圧をほぼ一定に維持することができる。
【００２６】
以上のようにしてシール装置を組み立てたら、走行体１上に旋回体２を旋回装置９を介して設置することにより、油圧ショベルを組み立てるもので、油圧ショベルの稼働中は、油溜２７内に溜められた潤滑油により旋回装置９の内輪９ａに形成されたリングギヤ９ｄと旋回モータ２２により回転されるピニオン２６の噛合部が潤滑されると同時に、シール部材３１のリップ部３１ｂと突条３１ｃの間に形成された油溜３５に溜まった潤滑油によりリップ部３１ｂと車体フレーム１０下面の摺接部が潤滑されるようになる。
また車体フレーム１０の上面とスイベルジョイント２３のロータ２３ｂの間に設けられたダストシール２９により異物が走行体１と旋回体２の間に侵入するのを阻止されるが、もし異物や雨水等がダストシールを越えて車体フレーム１０と底板２７ａの上面板２７ｃの間に侵入した場合でも、シール部材３１が油溜２７への侵入を阻止するため、異物や雨水等が油溜２７内に侵入するのを確実に防止することができる。
さらに旋回体２が旋回した際、油溜２７内の潤滑油が上面板２７ｃ上に達しても、シール部材３１により外部へ漏洩するのを防止することができる。
【００２７】
なお前記実施の形態では、台座３２の全周を底板２７ａの上面板２７ｃ上に溶接したが、部分的なスポット溶接で固着してもよく、この場合溶接していない部分より異物や雨水等が侵入するのを防止するため、スポット溶接部間をシール材によってシールすればよいと共に、シール部材３１の板状部３１ａ上に突条３１ｃを突設して、この突条３１ｃとリップ部３１ｂの間に油溜３５を形成したが、シール保持具３３側に同様な突条３１ｃを突設して、油溜３５を形成してもよい。
また前記実施の形態では、油圧ショベルに実施した例について説明したが、走行体１と旋回体２を有する建設機械全般に適用できるものである。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は以上詳述したように、走行体と、走行体上に旋回装置を介して旋回自在に設置された旋回体と、前記走行体に設けられ、前記旋回装置を潤滑する潤滑油を貯溜した環状の油溜と、前記油溜の内周側上部に設けた板部材と、前記板部材の上面に設けられ、この上面と前記旋回体の下面との間の間隔に応じて選択した台座と、前記台座と前記旋回体の下面との間に設けたシール部材とから建設機械のシール装置を構成したことから、建設機械の機種や大きさにより走行体と旋回体との間隔が変っても、１種類のシール部材で対応することができるため、機種等に応じて複数種類のシール部材を製作する必要がなく、これによってコストの削減が図れる上、シール部材の保管や管理も容易になる。
またシール部材の潰し代がほぼ一定になることにより常に安定したシール機能が得られるため、塵埃等の異物や雨水等が油溜内に侵入するのを確実に防止できると共に、シール部材が早期に摩耗することがないため、シール部材の耐久性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態になる建設機械のシール装置を採用した建設機械の側面図である。
【図２】本発明の実施の形態になる建設機械のシール装置を採用した建設機械の車体フレームの中央部付近を示す平面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】本発明の実施の形態になる建設機械のシール装置を示す拡大断面図である。
【図５】図４のＶ円内の拡大図である。
【符号の説明】
１ 走行体
２ 旋回体
９ 旋回装置
２ 油溜
２７ａ 底板
２７ｃ 上面板
３１ シール部材
３１ｃ 突条
３２ 台座
３３ シール保持具
３５ 油溜
Ｄ 走行体と旋回体の間隔
Ｈ 台座の高さ

Claims (4)

1. 走行体と、前記走行体上に旋回装置を介して旋回自在に設置された旋回体と、前記走行体に設けられ、前記旋回装置を潤滑する潤滑油を貯溜した環状の油溜と、前記油溜の内周側上部に設けた板部材と、前記板部材の上面に設けられ、この上面と前記旋回体の下面との間の間隔に応じて選択した台座と、前記台座と前記旋回体の下面との間に設けたシール部材とを備えたことを特徴とする建設機械のシール装置。
2. 前記シール部材は、前記台座の上面と、この上面に固着したシール保持具との間に嵌め込んで取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の建設機械のシール装置。
3. 前記シール部材の上面または前記シール保持具の一部に環状の突条を設け、前記突条と前記シール部材の前記旋回体の下面との摺接部の間に油溜を形成したことを特徴とする請求項２に記載の建設機械のシール装置。
4. 前記台座は、前記板部材の上面と前記旋回体の下面との間の間隔に応じて複数用意されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の建設機械のシール装置。

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