JP6511905B2

JP6511905B2 - スイベルジョイント

Info

Publication number: JP6511905B2
Application number: JP2015063992A
Authority: JP
Inventors: 成司武田
Original assignee: Tadano Ltd
Current assignee: Tadano Ltd
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2019-05-15
Anticipated expiration: 2035-03-26
Also published as: JP2016183720A; US10634272B2; EP3276241A4; CN107429870A; EP3276241B1; EP3276241A1; US20180119863A1; WO2016151984A1; CN107429870B

Description

本発明は、スイベルジョイントに関する。さらに詳しくは、トラッククレーンや高所作業車のような走行車両に旋回台を搭載した作業車に用いられるスイベルジョイントに関する。

旋回台を搭載した作業車においては、旋回台上に搭載される油圧機器、空圧機器、暖房機器などのそれぞれに走行車両に設置している油圧源、空圧源、温水源から作動油、空気、温水などの作動媒体を供給する必要があるが、それらの作動媒体は、旋回台が車両フレーム上で旋回する関係上、スイベルジョイントを介して各種機器に供給されるようになっている。

特許文献１のスイベルジョイントは、作動油と温水と空気を給排する異種流体用であり、図８に示すように、内筒１２１と中筒１３１と外筒１４１を同心に嵌挿させた構造としている。
外筒１４１と中筒１３１における高さ方向で上約２／３の上方部分は、作動油流路に割り当てられており、外筒１４１の内周面に形成した複数の内環状溝１４８と、中筒１３１の壁体中に縦方向に穿孔された複数本の中筒側通路１３２とから主に構成されている。

また、外筒１４１と中筒１３１における高さ方向における下約１／３の下方部分は、温水流路に割り当てられており、外筒１４１の内周面に形成された内環状溝１４９と中筒１３１の壁体中に縦方向に穿孔された複数本の中筒側通路１３３とから主に構成されている。
そして、中筒１３１の下方部分と内筒１２１とは空気流路に割り当てられていて、内筒１２１の外周面に形成された複数の外環状溝１２９と、中筒１３１の壁体中に軸線方向に穿孔させた複数の中筒側通路１３４とから主に構成されている。

各環状溝の１４８，１４９，１２９の上下隣には環状パッキン１４６，１４７，１２７が嵌められている。

上記従来技術では、中筒１３１には内周面および外周面ともに環状溝を加工していないことが特徴であり、それにより中筒１３１の加工を容易にしている。
また、中筒１３１および外筒１４１における下方約１／３の温水流路部分は、その上方の作動油流路部分と比べ外径が小さくなっているが、これは中筒１３１を外筒１４１内に組込む際の組込み性を良くするためである。

しかるに、上記従来技術には、つぎのような問題がある。
（１）外筒１４１における温水流路の内環状溝１４９には温水が給排されるが、水は潤滑性が乏しいため中筒１３１の摩耗が早く進み、交換頻度が高くなる。しかるに、中筒１３１は高さ寸法が外筒１４１と同じ位の大きな部材であり、壁体内に多数の通路を穿設加工する必要のある加工の難しい部材であるため、交換コストが高くなり、またその交換作業にも手間がかかるという問題がある。

実開平７−３８８８４号公報

本発明は上記事情に鑑み、摩耗時の交換コストを低く抑制できるスイベルジョイントを提供することを目的とする。

第１発明のスイベルジョイントは、複数種流体を旋回台の上下間で給排するためのスイベルジョイントであって、上下方向に延びる中心軸まわりで同心に嵌挿された外筒と中間筒と内筒とを備えており、前記外筒および前記内筒は回転不能に固定されており、前記中間筒は前記外筒および前記内筒に対し回転自在であり、前記外筒と前記中間筒との間には作動油流路が設けられており、該作動油流路は、前記外筒の内周面に形成された複数本の内環状溝により構成されており、前記内筒の下方部分と前記中間筒との間には温水流路が設けられており、該温水流路は、前記中間筒の内周面に形成された内環状溝より構成されており、前記内筒の上方部分と前記中間筒との間には他の異種流体流路が設けられており、該他の異種流体流路は、前記内筒の外表面に形成された外環状溝により構成されていることを特徴とする。
第２発明のスイベルジョイントは、第１発明において、前記内筒における上下方向の途中において、外周面に段差が形成され、前記中間筒における上下方向の途中において、内周面に段差が形成されており、前記温水流路を構成する内環状溝と環状パッキンは、前記内筒における前記段差より下方の内筒径大部に対面する前記中間筒における前記段差より下方の中間筒径大部の内周面に設けられており、前記他の異種流体流路を構成する外環状溝と環状パッキンは、前記中間筒における前記段差より上方の中間筒径小部に対面する前記内筒における前記段差より上方の内筒径小部の外周面に設けられていることを特徴とする。
第３発明のスイベルジョイントは、第１または第２発明において、前記温水流路の前記内環状溝および、前記他の異種流体流路の前記外環状溝は、いずれも複数本形成されていることを特徴とする。

第１発明によれば、温水は潤滑性に乏しいことから温水流路の内環状溝の相手摺動面が摩耗しやすいとしても、摩耗により交換する場合に最も小さい部材である内筒を交換すればよいので、交換費用が抑制される。また、内筒の上方部分に位置する他の異種流体流路の外環状溝は内筒の外面加工で行えるので、加工が容易であり生産性を高くでき、しかも加工精度も向上するので流体漏れなどの不都合が生じにくい。
第２発明によれば、内筒と中間筒には上下方向の途中に段差があるので、内筒を中間筒内に組み付けるとき、温水流路のパッキン内面と他の異種流体流路のパッキン外面が接触することなく組付けがが可能になる。このため、挿入作業が容易となり、パッキンの損傷が生じにくい。
第３発明によれば、温水流路の内環状溝も他の異種流体流路の外環状溝も複数本づつあるので、温水も空気も数系統づつ給排することができる。

本発明の一実施形態に係るスイベルジョイントの縦断面図である。図１のスイベルジョイントの要部拡大図である。図１におけるIII‐III線横断面図である。図１におけるIV‐IV線横断面図である。図１のスイベルジョイントの正面側の斜視図である。図１のスイベルジョイントの背面側の斜視図である。図１のスイベルジョイントの底面を見る斜視図である。従来技術のスイベルジョイントの縦断面図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
（基本構成）
まず、図１に基づき、スイベルジョイントＡの基本構造を説明する。
スイベルジョイントＡの基本的構成部材は、外筒１と中間筒２と内筒３とからなり、これらは上下方向に延びる中心軸Ｏまわりで同心に嵌挿されている。最内側に内筒３が位置し、最外側に外筒１が位置し、内筒３と外筒１の間に中間筒２が位置している。中心軸Ｏは図示しない旋回台の旋回中心と一致している。

上下方向の長さは、中間筒２が最も長く、外筒１は中間筒２の４／５〜３／４程度であり、内筒３の長さは中間筒の１／２程度である。
本発明では、内筒３はできるだけ上下寸法が短い方が交換コストが安くなるので好ましいが、上記寸法比に限られることなく、種々の寸法の実施形態を採用できる。

外筒１、中間筒２、内筒３の下端は、ほぼ同じ高さに揃えられており、外筒１の底端と内筒３の底端は、連結部材１１で結合され、かつ外筒１と内筒３は走行車体に対し回り止め（図示せず）を用いて回転不能に連結されている。したがって、外筒１と内筒３は回転しない。
中間筒２の上端部は取付板１２を介して図示しない旋回台に取付けられている。このため、旋回台が旋回すると中間筒２が外筒１および内筒３に対して摺動して自転する。

図５〜図７に示すように、スイベルジョイントには、作動油と温水と空気の各給排路が形成されている。
（作動油流路）
外筒１の側壁には、８カ所の下部配管接続孔Ｐ_ｂが形成され、中間筒２の上端部における側壁には、８カ所の上部配管接続孔Ｐ_ｕが形成されている。
これらの下部配管接続孔Ｐ_ｂと上部配管接続孔Ｐ_ｕとは、図４に示す中間筒２内に穿孔された８本の縦孔Ｐ_ｖでそれぞれ個別に連通されている。
これら下部配管接続孔Ｐ_ｂと上部配管接続孔Ｐ_ｕと縦孔Ｐ_ｖとでつながる油路が作動油流路４の基本構成部となっている。
なお、外筒１内周面に形成される摺動流路部は後述する。

（温水流路）
図５〜図７に示すように、内筒３の底端には、温水用の２カ所の下部配管接続孔Ｗ_ｂが形成されている。また、中間筒２の上端部における側壁には２カ所の上部配管接続孔Ｗ_ｕが形成されている。
これらの下部配管接続孔Ｗ_ｂと上部配管接続孔Ｗ_ｕとは、図３および図４に示す中間筒２内と内筒３内に形成された縦孔Ｗ_ｖで、個別に連通されている。
これら下部配管接続孔Ｗ_ｂと上部配管接続孔Ｗ_ｕと縦孔Ｗ_ｖとでつながる流路が温水流路５の基本構成部となっている。
なお、中間筒２内周面に形成される摺動流路部は後述する。

（他の異種流体流路）
本実施形態では他の異種流体流路は空気流路６として割り当てられている。
図５〜図７に示すように、内筒３の底端には、空気用の３カ所の下部配管接続孔Ａ_ｂが形成されている。また、中間筒２の上端部における側壁には３カ所の上部配管接続孔Ａ_ｕが形成されている。
これら下部配管接続孔Ａ_ｂと上部配管接続孔Ａ_ｕとは、図３および図４に示す中間筒２内と内筒３内に形成された縦孔Ａ_ｖで、個別に連通されている。
これら下部配管接続孔Ａ_ｂと上部配管接続孔Ａ_ｕと縦孔Ａ_ｖとでつながる流路が空気流路６の基本構成部となっている。
なお、内筒３外周面に形成される摺動流路部は後述する。

上記の基本構造に基づき、本実施形態のスイベルジョイントＡでは、走行車体上の各供給源から下部配管接続孔Ｐ_ｂ，Ｗ_ｂ，Ａ_ｂに送られた作動油、温水、空気は上部配管接続孔Ｐ_ｕ，Ｗ_ｕ，Ａ_ｕから取り出され、旋回台上の油圧機器、暖房機器、空圧機器に供給あるいは排出される。

（特徴部分）
つぎに、図１および図２に基づき、本発明の特徴部分を説明する。
外筒１の内周面における上下方向全域と中間筒２の外表面における上下方向全域は、段差のない等径構造である。
これに対し、中間筒２の内周面と内筒３の外表面とは上下方向の途中に段差があって、その上側と下側とは径が異なる異径構造である。

内筒３の段差Ｂ_３は、内筒３の上下寸法の約１／２の位置にあって、段差Ｂ_３から下の部分は内筒３の外径が大きくなっている。段差Ｂ_３から下の部分を内筒径大部３Ａといい、上の部分を内筒径小部３Ｂという。
中間筒２の段差Ｂ_２は、内筒３の段差Ｂ_３に対応する位置にあり、段差Ｂ_２から下の部分を中間筒径大部２Ａといい、上の部分を中間筒径小部２Ｂという。なお、「径大」および「径小」の名称は、中心軸Ｏからの半径を基準にして命名しているので、中間筒２については、肉薄部が中間筒径大部２Ａとなり、肉厚部が中間筒径小部２Ｂとなる。

（作動油流路の摺動流路部）
作動油流路の摺動流路部は、外筒１における内周面の上下方向全域と中間筒２における外周面の上下方向全域との間に設けられている。
中間筒２の外周面は基本的に平坦であり、凹部が形成されたとしても、ごく浅いものである。
一方、外筒１の内周面には、複数本の環状溝が形成される。この環状溝は内周面に設けられることから内環状溝と称され、文字通り外筒１の内周面の全周に沿って形成されている。
図示の実施形態では８本の内環状溝Ｇ１〜Ｇ８が形成されており、各内環状溝Ｇ１〜Ｇ８は、上下方向に間隔をあけて形成されている。

そして、各内環状溝Ｇ１〜Ｇ８は、既述した下部配管接続孔Ｐ_ｂと個別に連通している。また、中間筒２内の縦孔Ｐ_ｖとも個別に連通している。このため、中間筒２が回転しても、下部配管接続孔Ｐ_ｂと上部配管接続孔Ｐ_ｕとの間で、作動油を給排することができる。

さらに、各段内環状溝Ｇ１〜Ｇ８の間と、それらの上下外側には、環状のパッキン溝が形成されており、そのなかに環状パッキンｐが装入されている。かかるシール構造により、各段内環状溝Ｇ１〜Ｇ８同士の間で液漏れが生ずることはない。
本実施形態において、内環状溝Ｇ１〜Ｇ８は８本であるが、７本以下であっても、９本以上であっても、本発明に含まれる。

前記内環状溝Ｇ１〜Ｇ８は鋳造の外筒１の内面加工によって形成するが、外筒１は直径の大きい部材であり、しかも小径部分は存在しないので内面加工は困難ではない。このため、生産性も低下しないし、加工精度も高く維持できる。

（温水流路の摺動流路部）
温水流路の摺動流路部は、内筒３の下方部分である内筒径大部３Ａと中間筒２の下方部分である中間筒径大部２Ａとの間に形成されている。
内筒径大部３Ａの外周面は基本的に平坦であり、凹部が形成されたとしても、ごく浅いものである。
一方、中間筒径大部２Ａの内周面には、複数本の内環状溝Ｇ１１，Ｇ１２が形成されている。また、２本の環状溝Ｇ１１，Ｇ１２の上下の外側と中間位には、環状のパッキン溝が形成され、環状パッキンｐが装入されている。

本実施形態において、内環状溝Ｇ１１，Ｇ１２は２本であるが、１本であってもよく、３本以上であってもよい。設けた内環状溝の数だけの温水系統を給排することができる。

そして、各内環状溝Ｇ１１，Ｇ１２は既述した内筒３に設けた下部配管接続孔Ｗ_ｂと個別に連通しており、中間筒２内の縦孔Ｗ_ｖとも個別に連通している。このため、中間筒２が回転しても、下部配管接続孔Ｗ_ｂと上部配管接続孔Ｗ_ｕとの間で、温水を給排することができる。

（空気流路の摺動流路部）
空気流路の摺動流路部は、内筒３の上方部分である内筒径小部３Ｂと中間筒２の中間部分である中間筒径小部２Ｂとの間に形成されている。
中間筒径小部２Ｂの内周面は基本的に平坦であり、凹部が形成されたとしても、ごく浅いものである。
一方、内筒径小部３Ｂの外周面には、複数本の外環状溝Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３が形成されている。また、３本の環状溝Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３の間と上下の外側には、環状のパッキン溝が形成され、環状パッキンｐが装入されている。

本実施形態において、内環状溝Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３は３本であるが、２本以下であってもよく、４本以上であってもよい。設けた内環状溝の数に対応した空気系統を給排することができる。

そして、各内環状溝Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３は既述した内筒３に設けた下部配管接続孔Ａ_ｂと個別に連通しており、中間筒２内の縦孔Ａ_ｖとも個別に連通している。このため、中間筒２が回転しても、下部配管接続孔Ａ_ｂと上部配管接続孔Ａ_ｕとの間で、空気を給排することができる。

上記のように構成された本実施形態のスイベルジョイントＡには、つぎの利点がある。
（１）温水は潤滑性に乏しいことから温水流路５の内環状溝Ｇ１１，Ｇ１２に隣接するパッキンｐの相手摺動面、つまり内筒３の外周面が摩耗しやすいのであるが、摩耗により交換する場合に最も小さい部材である内筒３を交換すればよいので、交換費用が抑制される。
（２）空気流路６の外環状溝Ｇ２１〜Ｇ２３は、内筒３の外周面に形成されるので加工が容易である。
（３）内筒３と中間筒２には上下方向の途中に段差Ｂ２，Ｂ３があるので、中間筒２内に内筒３を組み付けるとき、温水流路５のパッキンｐの内面と空気流路６のパッキンｐの外面が接触することなく組み付けが可能になる。このため、挿入作業が容易となり、パッキンの変形等の不都合も生じにくい。

（他の実施形態）
上記実施形態では他の異種流体流路に空気流６を割り当てたが、任意の種々の流体を給排する流路として割り当てることができ、給排する流体にはとくに制限がない。たとえば、燃料油などの給排流路としても使える。

Ａスイベルジョイント
Ｇ内環状溝
Ｏ中心軸
ｐ環状パッキン
１外筒
２中間筒
３内筒
４作動油流路
５温水流路
６他の異種流体流路

Claims

複数種流体を旋回台の上下間で給排するためのスイベルジョイントであって、
上下方向に延びる中心軸まわりで同心に嵌挿された外筒と中間筒と内筒とを備えており、
前記外筒および前記内筒は回転不能に固定されており、前記中間筒は前記外筒および前記内筒に対し回転自在であり、
前記外筒と前記中間筒との間には作動油流路が設けられており、該作動油流路は、前記外筒の内周面に形成された複数本の内環状溝により構成されており、
前記内筒の下方部分と前記中間筒との間には温水流路が設けられており、該温水流路は、前記中間筒の内周面に形成された内環状溝より構成されており、
前記内筒の上方部分と前記中間筒との間には他の異種流体流路が設けられており、該他の異種流体流路は、前記内筒の外表面に形成された外環状溝により構成されている
ことを特徴とするスイベルジョイント。
前記内筒における上下方向の途中において、外周面に段差が形成され、
前記中間筒における上下方向の途中において、内周面に段差が形成されており、
前記温水流路を構成する内環状溝と環状パッキンは、前記内筒における前記段差より下方の内筒径大部に対面する前記中間筒における前記段差より下方の中間筒径大部の内周面に設けられており、
前記他の異種流体流路を構成する外環状溝と環状パッキンは、前記中間筒における前記段差より上方の中間筒径小部に対面する前記内筒における前記段差より上方の内筒径小部の外周面に設けられている
ことを特徴とする請求項１記載のスイベルジョイント。
前記温水流路の前記内環状溝および、前記他の異種流体の前記外環状溝は、いずれも複数本形成されている
ことを特徴とする請求項１または２記載のスイベルジョイント。