JP6592327B2 - 作業機械のスイベルジョイント - Google Patents

Description

本発明は、下部走行体と、下部走行体に旋回可能に取り付けられた上部旋回体との間で圧油を流通させる作業機械のスイベルジョイントであって、上部旋回体の旋回角度を検出する機能を有する、作業機械のスイベルジョイントに関する。

油圧ショベルのような作業機械には、ブームやスティックや作業アタッチメント（例えばバケット）などからなる関節式のアーム機構が備えられており、ブーム，スティック及び作業アタッチメントの相互間には油圧シリンダがそれぞれ設置されている。
油圧シリンダの作動はコントローラによって制御される。コントローラには種々のセンサからの検出情報が入力されるようになっており、コントローラは、自動運転または半自動運転において、これらの各種検出情報に基づいて各油圧シリンダの伸縮を適宜制御することで、アーム機構に所望の動作を行わせる。

自動運転または半自動運転では、上部旋回体と下部旋回体との相対角度が必要となる為、上部旋回体の旋回角度もセンサにより検出されてコントローラへ入力される。旋回角度を検出するセンサは、下部走行体と上部旋回体との間で作動油の送受を行うスイベルジョイントに設けられるのが一般的である。具体的には、スイベルジョイントの構成する部品のうち、上部走行体側に取り付けられた部品と、下部走行体側に取り付けられた部品との相対回転量を検出することで、上部旋回体の旋回角度が検出される。

特許文献１には、中心孔を有し下部走行体に取り付けられたロータと、ロータに回転可能に内装され上部旋回体に取り付けられたシャフトとを備えたスイベルジョイントにおいて、ロータの外周面に被検出面を設けるとともに、被検出面に押圧されロータとシャフトとの相対回転角度に応じて回転する転動ローラを設け、転動ローラの回転変位を、ロータ及びシャフトの側方に設けられた回転検出器により検出することで、上部旋回体の旋回角度を検出するようにした、旋回角度計測装置が記載されている。

特許文献２には、下部車体側に取り付けられた固定軸と、固定軸の周囲に回転自在に支承され、上部旋回体側に固定されたハウジングとからなる回転継手（スイベルジョイント）において、ハウジング側の上端面を閉鎖する端板に取り付けられた回転角検出器により、上記端板と、固定軸の上端中央（すなわちスイベルジョイント中心）に連結された軸杆との相対回転量を検出することで、上部旋回体の旋回角度を検出するようにした、旋回角度計測装置が記載されている。

特開２０１３−０２３８６５号公報 実願昭６０−９７４８６号（実開昭６２−７４５８号）のマイクロフィルム

特許文献１に記載された旋回角度計測装置では、ロータ及びシャフトからなるスイベルジョイント本体の側方に回転検出器を設置するためのスペースが必要となる。
また、ロータの外周面に被検出面を設けるとともに、被検出面に転動ローラを押圧するなど、旋回角度を検出するための構成が複雑であり、旋回角度計測装置を設置するのに手間が掛かる。また、旋回角度計測装置を設置しないスイベルジョイントに較べて構造が大きく異なるため、旋回角度計測装置を装備していないスイベルジョイントに旋回角度計測装置を後付けするのは困難である。

特許文献２に記載された旋回角度計測装置においても、固定軸の上端に軸杆を連結するため、固定軸及びハウジングからなるスイベルジョイント本体の上方に、軸杆を含む回転検出器の配置スペースが必要となるため、スイベルジョイントの大型化を招いてしまう。

本発明は、上記のような課題に鑑み創案されたもので、回転角度を検出するための装備の取り付けが容易であると共に、前記取り付けに伴うサイズの増大を抑制できるようにした、作業機械のスイベルジョイントを提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するために、本発明の作業機械のスイベルジョイントは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に取り付けられた上部旋回体との間で作動油を流通させる、作業機械のスイベルジョイントであって、前記下部走行体及び前記上部旋回体の一方に固定され、一端に閉塞面を有する外側ボディと、前記下部走行体及び前記上部旋回体の他方に固定され、一端を前記閉塞面に空間を空けて対向させて前記外側ボディに相対的に回転自在に内嵌される内側ボディと、前記内側ボディの回転中心線上に形成され、パイロット油が流通するパイロット油路と、前記パイロット油路に挿通され、前記外側ボディ及び前記内側ボディの一方に固定されるロッドと、前記外側ボディ及び前記内側ボディの他方に固定され、前記ロッドの回転角度を検出する回転角度センサとを備え、前記パイロット油路を画成する壁面と前記ロッドとの間の隙間をパイロット油が流通することを特徴としている。

（２）前記パイロット油路は、前記内側ボディの前記一端に開口し、前記ロッドは、一端を、前記外側ボディの前記閉塞面に固定され、且つ、他端側を、前記内側ボディの前記一端から挿通されるようにして前記パイロット油路内に配置され、前記回転角度センサは、前記ロッドの他端に対向して前記内側ボディに取り付けられることが好ましい。

（３）前記回転角度センサは、前記ロッドの前記他端に間隔を空けて配置された、非接触式のセンサであることが好ましい。

（４）前記パイロット油路は、前記内側ボディに対して前記一端から他端に貫通して設けられ、前記回転角度センサは、前記内側ボディの前記他端に、前記パイロット油路に挿入するようにして取り付けられたことが好ましい。

（５）前記下部走行体には、前記パイロット油よりも圧力の高い高圧油により作動する走行モータが設置され、前記外側ボディの内周面と前記内側ボディの外周面との間に形成され、前記走行モータに供給する前記高圧油が流通する複数の環状の第１高圧油路と、前記外側ボディの内周面と前記内側ボディの外周面との間に形成され、前記走行モータからの漏れ油が流通する環状の第１ドレン油路と、前記外側ボディの内周面と前記内側ボディの外周面との間に形成され、前記第１高圧油路からリークした高圧油を回収するための環状の回収油路と、前記内側ボディに形成され、前記複数の第１高圧油路とそれぞれ連通する複数の第２高圧油路と、前記内側ボディに形成され、前記第１ドレン油路と前記回収油路とに連通する第２ドレン油路とを備え、前記第１ドレン油路と前記回収油路とを、前記外側ボディ及び前記内側ボディの軸心方向の外方から前記複数の第１高圧油路を挟みつけるように配置することが好ましい。

（６）前記外側ボディの内周面と前記内側ボディの外周面との間において、前記複数の第１高圧油路，前記第１ドレン油路及び前記回収油路の各相互間と前記軸方向の両外方にシール部材が取り付けられることが好ましい。

本発明の作業機械のスイベルジョイントによれば、上部旋回体の角度を検出するためのロッドをパイロット油路内に挿通するので、センサの取り付けが容易である。
さらに、回転角度を検出するための装備に伴うスイベルジョイントのサイズの増大を抑制することができる。つまり、パイロット油路は、操作レバーから操作機器にパイロット圧を伝達できるようにて圧力伝達媒体としてパイロット油が満たされていることが重要であって、ロッドをパイロット油路に挿通する場合は、ロッドをドレン油路のような他の油路に挿通する場合に較べると、油の流通に与える影響が比較的少なく、ロッドを挿通する場合でも、ロッドを挿通しない場合とパイロット油路のサイズを略同等にすることができ、回転角度センサやロッドの装備に伴うスイベルジョイントのサイズアップを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る作業機械の全体構成を示す模式的な斜視図である。 本発明の一実施形態としての作業機械のスイベルジョイントの構成を示す模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は油系統と併せて（ａ）の縦断面（但し、シールリングは省略）を示す図である。 本発明の一実施形態としての作業機械のスイベルジョイントの構成を、回転角度センサ及びロッドを外した状態で示す模式図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は内側ボディと環状油路，ドレン溝及び油室とを併せて示す正面図である。 本発明の一実施形態としての作業機械のスイベルジョイントの構成を示す模式的な縦断面（但し、シールリングは省略）を示す図であって、回転角度センサ及びロッドに替えてプラグを装備した状態を示す図である。 従来のスイベルジョイントの構成を示す模式図であり、（ａ）は縦断面、（ｂ）は内側ボディと環状油路，ドレン溝及び油室とを併せて示す正面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。以下の実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。

以下の実施形態では、本発明の作業機械のスイベルジョイントを、作業機械として油圧ショベルに適用した例を示すが、本発明の作業機械のスイベルジョイントは、油圧ショベル以外にも例えば油圧式クレーン等のような種々の作業機械全般に適用することができる。
また、以下の説明では、特に説明しない限り、重力の方向を下方とし、その逆を上方として説明する。また、スイベルジョイントの説明では、特に説明しない限り、スイベルジョイントが水平状態の作業機械に搭載された状態を基準として上下方向を定める。

［１．油圧ショベルの構成］
本発明の一実施形態に係る油圧ショベル１の構成を、図１を参照して説明する。
この油圧ショベル１は、クローラ式の走行装置を装備した下部走行体２と、下部走行体２の上に旋回自在に搭載された上部旋回体３とを備えて構成される。上部旋回体３の車両前方側には、オペレータ（操作者）が搭乗するキャビン５と、これに隣接して設けられたフロント作業装置（以下、作業装置という）４とが設けられている。また、上部旋回体３の最後端部には機体の重量バランスを保つためのカウンタウェイト６が配設されている。

作業装置４は、ブーム４Ａ，スティック４Ｂ及びバケット４Ｃを備えて構成される。ブーム４Ａは、その基端部を上部旋回体３に対して揺動自在に軸支されている。また、ブーム４Ａと上部旋回体３との間にはブームシリンダ４ａが介装されており、ブーム４Ａはブームシリンダ４ａの伸縮動作に応じて揺動する。
同様に、スティック４Ｂはその基端部をブーム４Ａの先端部に対して揺動自在に軸支され、さらにスティック４Ｂの先端部にバケット４Ｃが軸支されている。ブーム４Ａ及びスティック４Ｂの間にはスティックシリンダ４ｂが介装され、スティック４Ｂ及びバケット４Ｃの間にはバケットシリンダ４ｃが介装されている。スティック４Ｂ及びバケット４Ｃはそれぞれ、スティックシリンダ４ｂ及びバケットシリンダ４ｃの伸縮動作に応じて揺動する。
キャビン５の内部には、これらの各種油圧装置の作動量を入力するための図示しない各種の操作レバーやペダルが設けられている。

ここで、下部走行体２には図示しない油圧式の図示しない走行モータが設けられ、上部旋回体３には、図示しない油圧ポンプやタンク等からなる油圧回路の一部が設けられている。そして、下部走行体２と上部旋回体３との間には、上部旋回体３の旋回中心に後述のスイベルジョイントが設けられており、このスイベルジョイントを介して上部旋回体３の油圧回路と下部走行体２の走行モータとの間で作動油の流通が行われる。

［２．スイベルジョイントの構成］
本発明の一実施形態に係るスイベルジョイントの構成を、図２〜図４を参照してさらに説明する。

スイベルジョイント７は、図２及び図３に示すように、下部走行体２（図１参照）に取り付けられる概略円筒形状の外側ボディ７１と、上部旋回体３（図１参照）に取り付けられる概略円柱形状の内側ボディ７２とを備えて構成される。内側ボディ７２は、外側ボディ７１に相対回転自在に内嵌されている。この相対回転の回転中心線ＣＬは上部旋回体３の旋回中心と一致している。
以下、単に軸方向といった場合は、外側ボディ７１や内側ボディ７２の軸線方向（換言すれば回転中心線ＣＬに沿った方向、このため、軸線方向ＣＬともいう）をいい、単に径方向といった場合は回転中心線ＣＬに対して垂直な方向をいう。

外側ボディ７１は、有底円筒形状の本体部（以下、外側ボディ本体部ともいう）７１ａと、本体部７１ａの外周上縁に設けられたフランジ部７１ｂと、本体部７１ａの外周面に互いに反対側に突設されたボス部７１ｃ，７１ｃとを備えている。
フランジ部７１ｂは径方向に延びた円環プレート形状のものであり、その外周縁には厚み方向に貫通する孔７１ｂａが間隔を空けて配置されている。これらの孔７１ｂａにそれぞれボルト挿通させ、これらのボルトにより外側ボディ７１が下部走行体２に固定される。なお、フランジ部７１ｂの形状は、円環プレート形状のものに限定されず、例えば外形が正方形のフランジであっても良い。
ボス部７１ｃは、側面視で、軸方向に対し斜めに延在する湾曲形状のものである。各ボス部７１ｃの側面は、平坦な面とされ、外部配管接続用の接続ポート９Ｂ，１０Ｂが設けられている。

内側ボディ７２は、外側ボディ７１の内径よりも大きな外径の上部（以下、内側ボディ上部ともいう）７２ａと、外側ボディ７１の内径よりも僅かに小さい外径の下部（以下、内側ボディ下部ともいう）７２ｂとを備えている。内側ボディ７２は、上部７２ａと下部７２ｂとの間の段部７２ｃで外側ボディ７１のフランジ部７１ｂの上面に載置され、下部７２ｂの下端面（一端）７２ｂａは、外側ボディ本体部７１ａの底壁７１ａａの内壁面（閉塞面）よりも上方に位置する。つまり、内側ボディ７２の下端面７２ｂａと外側ボディ７１の底壁７１ａａとの間には空間（油室）８ｃが形成されている。
内側ボディ７２の上端面には、回転中心線ＣＬ上にセンサ取付用のポート８Ｃが配置され、このポート８Ｃを囲むようにして、回転中心線ＣＬを中心とした円周上に外部配管接続用のポート９Ａ，１０Ａが設けられている。

また、スイベルジョイント７には、外側ボディ７１と内側ボディ７２とに亘って、１つのパイロット油路８と、４つの高圧油路９と、１つのドレン油路１０とが設けてある。

パイロット油路８は、作動油として比較的低圧のパイロット油が流通する油路であり、上部旋回体３に設置されたパイロットポンプ（図示略）と、下部走行体２に設置された走行モータの速度を１速又は２速に切り替えるための1/2速切替弁（以下、単に切替弁という）２１とを繋ぐ油路〔（つまり前記切替弁２１にパイロット圧を供給するための1/2速切替ライン（以下、パイロットラインという）〕の一部を形成するものである。

パイロット油路８は、径方向油路８ａ，軸方向油路８ｂ，油室８ｃ及び油孔８ｄを備えて構成される。
径方向油路８ａは、内側ボディ７２に径方向に沿って形成され、一端が、内側ボディ上部７２ａの外周面に接続ポート８Ａとして開口し、他端が軸方向油路８ｂに連通している。
軸方向油路８ｂは、内側ボディ７２に軸方向に貫通して設けられ、回転中心線ＣＬ上に配置されている。軸方向油路８ｂは、内側ボディ７２の上端に開口するポート８Ｃから、後述の回転角度センサ１１ａが液密に挿入されている。換言すれば、軸方向油路８ｂを、回転角度センサ１１ａの取り付け部の空間として利用している。軸方向油路８ｂの上端が回転角度センサ１１ａにより栓をされてしまうため、前記の径方向油路８ａを設けて、この径方向油路８ａを、回転角度センサ１１ａの下方において軸方向油路８ｂと接続させている。

油室８ｃは、内側ボディ７２と外側ボディ７１との間に形成された上下の隙間（空間）により構成される。油室８ｃは、その上部が、軸方向油路８ｂの下端（内側ボディ７２の下端面７２ｂａに開口する開口部）と連通している。
油孔８ｄは、回転中心線ＣＬから外れた位置において、油室８ｃの下方を画成する外側ボディ７１の底壁７１ａａに軸方向に貫通して設けられており、底壁７１ａａの下端面に接続ポート８Ｂとして開口している。

なお、内側ボディ７２の下端面７２ｂａには、軸方向油路８ｂの開口と一致する開口７２ｄａが設けられたプレート７２ｄが重合して設けられている。このプレート７２ｄは、内側ボディ７２が外側ボディ７１から軸線方向に沿って（この場合は上に）抜けてしまわないようするためのものである。
つまり、プレート７２ｄが設けられていないと、油室８ｃから、内側ボディ７２の下端面７２ｂａの全体に油圧が作用して、内側ボディ７２を上方に押し上げて外側ボディ７１から抜けてしまうおそれがあるので、プレート７２ｄを設けることでこれを防止している。そこで、以降、プレート７２ｄを、抜け防止プレート７２ｄという。

高圧油路９は、一対の走行モータ２３（図２参照。但し、一方の走行モータ２３のみ示す）へパイロット油よりも高圧の作動油（以下、高圧油という）の供給を行う高圧ラインの一部を構成するものである。
各高圧油路９は、軸方向油路９ａ，径方向油路９ｂ，環状油路（第１高圧油路）９ｃ及び径方向油路９ｄを備えて構成される。軸方向油路９ａ及び径方向油路９ｂは、内側ボディ７２に形成され、本発明の第２高圧油路を構成する。

軸方向油路９ａは、内側ボディ７２に、回転中心線ＣＬから外れた位置において軸方向に沿って穿設され、その上端が内側ボディ７２の上面に接続ポート９Ａとして開口し、その下端が径方向油路９ｂの一端に接続する。
径方向油路９ｂは、内側ボディ下部７２ｂに径方向に沿って穿設され、一端が上述のように軸方向油路９ａの下端に接続し、他端が環状油路９ｃに接続する。
外側ボディ７１に内周面には、径方向油路９ｂと同じ高さに、回転中心線ＣＬを中心とした環状の溝が開口しており、環状油路９ｃは、この環状の溝と内側ボディ７２の外周面との間に形成される環状の油路である。
径方向油路９ｄは、径方向に沿って外側ボディ７１のボス部７１ｃに貫通して形成され、一端が環状油路９ｃの外周に接続され、他端がボス部７１ｃの側面に接続ポート９Ｂとして開口している。
なお、複数の高圧油路９を構成する径方向油路９ｂ，環状油路９ｃ及び径方向油路９ｄは、軸方向に対し位置をずらして配置されている。

ドレン油路１０は、高圧油やパイロット油よりもさらに低圧のドレン油（走行モータ２３の内部に存在する高圧油路からの漏れ油）の流通する油路であり、ドレン油を上部旋回体３に設置されたタンク２２に戻すための油路の一部を形成するものである。また、ドレン油路１０は、リークした高圧油やパイロット油を回収する機能も有している。

ドレン油路１０は、軸方向油路１０ａ，径方向油路１０ｂ，１０ｄ，１０ｅ，環状油路（第１ドレン油路）１０ｃ及び環状油路（回収油路、以下、ドレン溝ともいう）１０ｆとを備えて構成される。軸方向油路１０ａ及び径方向油路１０ｂは内側ボディ７２に形成されており、本発明の第２ドレン油路を構成する。
軸方向油路１０ａは、内側ボディ７２に、回転中心線ＣＬから外れた位置において軸方向に沿って、複数の高圧油路９の何れよりも下方まで穿設されている。軸方向油路１０ａは、その上端が内側ボディ７２の上面に接続ポート１０Ａとして開口し、その下端が径方向油路１０ｂの一端に接続される。
径方向油路１０ｂは、高圧油路９の環状油路９ｃの何れよりも低い位置において、内側ボディ下部７２ｂに径方向に沿って穿設され、一端が上述のように軸方向油路１０ａの下端に接続し、他端が環状油路１０ｃに接続される。

外側ボディ７１の内周面には、径方向油路１０ｂと同じ高さに、回転中心線ＣＬを中心とした環状の溝が開口しており、環状油路１０ｃは、この環状の溝と内側ボディ７２の外周面との間に形成される油路である。
径方向油路１０ｄは二つあり、外側ボディ７１の両ボス部７１ｃに径方向に沿ってそれぞれ貫通して形成される。各径方向油路１０ｄは、一端が環状油路１０ｃの外周に接続され、他端がボス部７１ｃの外周面に接続ポート１０Ｂとして開口する。

径方向油路１０ｅは、高圧油路９の環状油路９ｃの何れよりも高い位置において、内側ボディ下部７２ｂに径方向に沿って穿設され、一端が軸方向油路１０ａの中間部に接続さえ、他端がドレン溝１０ｆに接続される。
外側ボディ７１に内周面には、径方向油路１０ｅと同じ高さに、回転中心線ＣＬを中心とした環状の溝が開口しており、ドレン溝１０ｆは、この環状の溝と内側ボディ７２の外周面との間に形成される環状の油路である。

軸方向油路１０ａ，径方向油路１０ｂ，環状油路１０ｃ及び径方向油路１０ｄが主にドレン油を流通させるものであるのに対して、径方向油路１０ｅ及びドレン溝１０ｆは、高圧油路９からリークした高圧油（以下、リーク油ともいう）をドレン油路１０に逃がす（回収する）ためにバックアップ的に設けられたものである。
つまり、高圧油路９の一部を構成する環状油路９ｃの周囲には、後述するようにシールリング１２ａ〔図３（ａ）参照〕が配設されているが、万が一、このシールリング１２ａが損傷して高圧油がシールリンング１２ａを通過しても、この高圧油（リーク油）を回収できるように、径方向油路１０ｅ及びドレン溝１０ｆが設けられている。
リーク油の流量はドレン油の流量に較べて少量であるため、リーク油の回収を目的とする油路１０ｅ，１０ｆは、ドレン油の流通を主目的とする油路１０ａ〜１０ｄよりも流路断面積が小さく設定されている。

このように、複数の高圧油の環状油路９ｃに対して、上側にドレン溝１０ｆを、下側にドレン油の環状油路１０ｃをそれぞれ配置して、複数の高圧油の環状油路９ｃを上下から低圧の環状油路１０ｃとドレン溝１０ｆとで挟みつけることで、仮に周囲のシールリングが損傷したとしてもリーク油をドレン油路１０に回収することができ、スイベルジョイント７の外部へ油がリークすることを抑制できる。

つまり、外側ボディ７１と内側ボディ７２との摺接面において、図３（ｂ）に白抜きの矢印で示すように、リーク油は、環状油路９ｃから上下にリークしてしまうため、下方にリークした高圧油は、低圧のドレン油の環状油路１０ｃへ逃げ込み、上方にリークした高圧油は、低圧のドレン溝１０ｆへ逃げ込むことになる。さらには、油室８ｃからリークしたパイロット油も、低圧のドレン油の環状油路１０ｃへ逃げ込むようになる。したがって、リークした高圧油及びパイロット油をドレン油路１０に逃がしてドレン油とともにタンク２２へと戻すことができるようにしている。

上述したように、外側ボディ７１と内側ボディ７２との摺接面において高圧油やパイロット油やドレン油がリークするのを防止するために、図２（ｂ）では省略しているが、図３（ａ）に示すように、外側ボディ７１と内側ボディ７２との摺接面には、環状油路９ｃ，１０ｃ，１０ｆの各相互間及び軸方向外方（図３（ａ）において環状油路１０ｃよりも下方及びリーク溝１０ｆよりも上方）にシールリング（シール部材）１２ａ又はシールリング（シール部材）１２ｂがそれぞれ取り付けられている。
詳しくは、高圧油の環状油路９ｃの各相互間と軸方向外方には高圧用のシールリング１２ａが、ドレン油の環状油路１０ｃの軸方向外方（図３（ａ）において下方）及びドレン溝１０ｆの軸方向外方（図３（ａ）において上方）にはそれぞれ低圧用のシールリング１２ｂが取り付けられている。

このような構成により、内側ボディ７２と外側ボディ７１との相対的な回転位置がどのような位置であっても、内側ボディ７２に形成された径方向油路９ｂ，１０ｂ，１０ｅと、外側ボディ７１に形成された環状油路９ｃ，１０ｂ，１０ｆとの連通状体が維持される。これにより、上部旋回体３と共に内側ボディ７２が外側ボディ７１に対して旋回しても、下部走行体２と上部旋回体３との間で高圧油やパイロット油やドレン油を流通させることができ、リーク油を、ドレン油路１０により回収することができるようになっている。

また、本願発明の大きな特徴であるが、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。ロッド１１ｂは、その下端を外側ボディ７１の底壁７１ａａの内壁面（閉塞面）に設けられた孔部７１ａｂに圧入されている。また、軸方向油路８ｂを画成する壁面とロッド１１ｂとの間にはパイロット圧を伝達するのに十分な隙間が確保されている。
ロッド１１ｂの上端は、上述した内側ボディ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。回転角度センサ１１ａは、非接触式のセンサであり、ロッド１１ｂと接触することなくロッド１１ｂの角度を検出することができる。下部走行体２に対する上部旋回体２の旋回角度に応じて、外側ボディ７１を介して下部走行体２に固定されたロッド１１ｂと、内側ボディ７２を介して上部走行体３に固定された回転角度センサ１１ａとの角度も変化する。したがって、回転角度センサ１１ａによりロッド１１ｂの角度を検出することで、上部旋回体２の旋回角度を検出することができる。
なお、回転角度センサ１１ａには、磁気を利用した角度センサのような種々の公知の非接触式のセンサを適用することができる。

また、建設機械の機種が、上部旋回体３の旋回角度を検出する必要のない機種の場合には、図４に示すように、ロッド１１ｂを取り外すとともに、回転角度センサ１１ａに替えてプラグ１３をポート８Ｃに取り付ければよい。
逆の言い方をすれば、回転角度センサ１１ａやロッド１１ｂが無い場合でも、プラグ１３を外してロッド１１ｂ及び回転角度センサ１１ａを後付することで上部旋回体３の旋回角度を検出できるようになる。

［３．作用・効果］
本発明の一実施形態としての作業機械のスイベルジョイントによれば、上部旋回体３の角度を検出するためのロッド１１ｂをパイロット油路８内に挿通している。
パイロット油路８に替えてドレン油路１０を回転中心線ＣＬ上に設け、このドレン油路１０にロッド１１ｂを挿通することも考えられるが、この場合には、ドレン油路１０を流通する油量を確保するためにロッド１１ｂを挿通する分だけドレン油路１０を大きな径としなければならない。

ここで、パイロット油路８を含むパイロットラインは、操作レバー（図示略）からの信号を圧力（パイロット圧）により操作機器（ここでは切替弁２１）に伝達するものであるため、パイロットラインに圧力伝達媒体としてパイロット油が満たされていることが重要であって、ロッド１１ｂをパイロット油路８に挿通する場合は、ロッド１１ｂをドレン油路１０のような他の油路に挿通する場合に較べると、油の流通に与える影響は比較的少なくて済む。
そこで、本発明では、ロッド１１ｂをパイロット油路８内に挿通することにより、パイロット油路８の径を、ロッド１１ｂを挿通しない場合に較べて略同等にすることができ、それに加えて、ロッド１１ｂを設置するためのスペースを特別に設けることが不要となるので、スイベルジョイントのサイズの増大を抑制しつつ旋回角度を検出することができる。

さらに、ロッド１１ｂを、ドレン油路１０に挿通すると、ドレン圧が高くなり、走行モータ２３から外部への油のリーク（以下、外部リークという）が発生する懸念や、走行モータ２３の内部のシャフトシールを破損させる懸念があるが、本発明のスイベルジョイントでは、ロッド１１ｂをパイロット油路８に挿通するので上記のような懸念（走行モータ２３から外部リークが発生する懸念や、走行モータ２３の内部のシャフトシールを破損させる懸念）がない。これは、以下の理由による。

ドレン油路１０にロッド１１ｂを配置すると、ロッド１１ｂの存在によりドレン油路１０の流通抵抗が増加する。ドレン油はタンク２２へ戻るように流通する油であり、その流路（ドレン油路）１０内に設けられた機構（ここではロッド１１ｂ）から流通抵抗を受けるとドレン油の圧力が高くなる。ドレン油は通常低圧であることからシャフトシールはドレン油が低圧であることを想定して設計されている。このため、ドレン油の圧力が高くなると、シャフトシールの耐久性能を越えてしまうなど、走行モータ２３の内部機構が破損させてしまう可能性がある。これに対し、パイロット油路８にロッド１１ｂを配置すると、ロッド１１ｂの存在によりパイロット油路８の流通抵抗が増加するが、パイロット油は主に圧力伝達媒体として機能するものであって、パイロット圧が僅かに低下するに留まり、走行モータ２３の内部のシールを破損させてしまうことはない。また、任意に、パイロットライン径（パイロットラインを構成する流路の径）を大きめに設定すれば、パイロット圧の供給先である切替弁２１の切替応答性を低化させることなく、下部走行体２に設置された走行モータに圧力を伝達することができる。

また、ロッド１１ｂの角度を検出する回転角度センサ１１ａが、ロッド１１ｂに対して非接触であるため、建設機械１の作動に伴う振動やロッド１１ｂの撓みや偏心に起因して、回転角度センサ１１ａとロッド１１ｂとの干渉による故障や、検出精度の低下を抑制することができる。

また、パイロット油路８を内側ボディ７２に貫通させることで外面に接続ポート８Ｃを形成しているので、旋回角度の検出が必要な場合には、この接続ポート８Ｃに回転角度センサ１１ａを取り付けることができる。また、ロッド１１ｂを、パイロット油路８に通して外側ボディ７１の底壁７１ａａに取り付けることができる。したがって、スイベルジョイント７を分解することなく、回転角度センサ１１ａやロッド１１ｂを、スイベルジョイント７に容易に後付けすることができる。

特に、本実施形態では、接続ポート８Ｃが内側ボディ７２の上面に設けられているので、スイベルジョイント７を建設機械１の車両に搭載したままでも接続ポート８Ｃにアクセスしやすく、回転角度センサ１１ａやロッド１１ｂを取り付ける際に、スイベルジョイント７を建設機械１の車両から取り外す必要がない。

さらに、従来よりも、スイベルジョイント７の軸方向長さを短くすることができるとともに、スイベルジョイント７の製造の簡素化を図ることができる。
ここで、先ず、従来のスイベルジョイントの構成を図５（ａ），（ｂ）を参照しつつ説明する。
従来のスイベルジョイント７′は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、下部走行体に取り付けられる外側ボディ７１′と、上部旋回体に取り付けられる内側ボディ７２′とを備えて構成されており、内側ボディ７２′は、外側ボディ７１′に相対回転自在に内嵌されている。
外側ボディ７１′は、有底円筒形状の本体部７１ａ′と、本体部７１ａ′の上端外周に設けられたフランジ部７１ｂ′とを備えている。

内側ボディ７２′は、外側ボディ７１′の内径よりも大きな外径の上部（以下、内側ボディ上部ともいう）７２ａ′と、外側ボディ７１′の内径よりも僅かに小さい外径の下部（以下、内側ボディ下部ともいう）７２ｂ′とを備えている。内側ボディ７２′は、上部７２ａ′と下部７２ｂ′との間の段部７２ｃ′を外側ボディ７１′の上面に載置され、下部７２ｂ′の下端面７２ｂａ′は、外側ボディ本体部７１ａ′の底壁７１ａａ′の内壁面よりも上方に位置する。つまり、下端面７２ｂａ′と底壁７１ａａ′との間には空間（油室）１０ｂ′が形成されている。
内側ボディ上部７２ａ′には、その上端面に、回転中心線ＣＬ′上に外部油配管接続用のポート１０Ａ′が配置され、その側面に外部配管接続用のポート８Ａ′が設けられている。

また、スイベルジョイント７′には、外側ボディ７１′と内側ボディ７２′とに亘って、１つのパイロット油路８′と、４つの高圧油路９′と、１つのドレン油路１０′とが設けられている。

パイロット油路８′は、径方向油路８ａ′，軸方向油路８ｂ′，径方向油路８ｃ′及び環状油路８ｄ′を備えて構成される。
径方向油路８ａ′は、一端が、内側ボディ上部７２ａ′の外周面に接続ポート８Ａ′として開口し、他端が軸方向油路８ｂ′に接続している。
軸方向油路８ｂ′は、内側ボディ上部７２ａ′から内側ボディ下部７２ｂ′の上部に亘って軸方向に穿設されて、その下端が径方向油路８ｃ′に接続されている。なお、軸方向油路８ｂ′の上端は図示しないプラグによって封止されている。
環状油路８ｄ′は、外側ボディ７１′の内周面に形成された溝と内側ボディ７２′の外周面との間に形成され、スイベルジョイント７′の回転中心線ＣＬ′を中心とした環状の油路である。
さらに、外側ボディ７１′には、周壁の厚み方向に貫通する図示しない径方向油路が設けられている。この径方向油路は、その一端が環状油路８ｄ′の外周側に接続され、その他端が外側ボディ７１′の外周面に接続ポートとして開口している。

高圧油路９′は、走行モータへ高圧油を供給する高圧ラインの一部を構成するものである。
各高圧油路９′は、内側ボディ７２′に形成される図示しない油路と、外側ボディ７１′に形成される環状油路９ａ′及び図示しない径方向油路を備えて構成される。

各環状油路９ａ′は、外側ボディ７１′の内周面に形成された溝と内側ボディ７２′の外周面との間に形成され、スイベルジョイント７′の回転中心線ＣＬ′を中心とした環状の油路である。各環状油路９ａ′は、パイロット油の環状油路８ｄ′よりも下方に配置されている。
環状油路９ａ′の内周側には、内側ボディ７２′に形成される図示しない油路の一端が接続される。この図示しない油路の他端は、内側ボディ上部７２ａ′の外面に開口して接続ポートを構成する。また、環状油路９ａ′の外周側には、外側ボディ７１′に形成される図示しない径方向油路の一端が接続される。この図示しない径方向油路の他端は、外側ボディ７１′の外周面に開口して接続ポートを構成する。

ドレン油路１０′は、軸方向油路１０ａ′，油室１０ｂ′，油孔１０ｃ′，径方向油路１０ｄ′，１０ｆ′及び環状油路（以下、ドレン溝ともいう）１０ｅ′，１０ｇ′を備えて構成される。
軸方向油路１０ａ′は、回転中心線ＣＬ′上に、内側ボディ７２′に軸方向に貫通して設けられており、内側ボディ７２′の上面に接続ポート１０Ａ′として開口している。
油室１０ｂ′は、内側ボディ７２′と外側ボディ７１′との間に形成された空間により構成される。油室１０ｃ′は、その上部が、軸方向油路１０ａ′の下端と連通している。
油孔１０ｃ′は、油室１０ｂ′の下方を画成する外側ボディ７１′の底壁７１ａａ′に軸方向に貫通して設けられており、底壁７１ａａ′の下端面に接続ポート１０Ｂ′として開口している。
なお、内側ボディ７２′の下端面には、軸方向油路１０ａ′の開口と一致する開口が設けられた抜け防止プレート７２ｄ′が重合されている。抜け防止プレート７２ｄ′は、油室１０ｂ′からの圧力を受けて内側ボディ７２′が上方に抜けてしまうことを防止するためのものである。

径方向油路１０ｄ′，１０ｆ′は、それぞれ、内側ボディ７２′に形成され、その一端を軸方向油路１０ｂ′に接続され、その他端を、外側ボディ７１′の内周に開口するドレン溝１０ｅ′，１０ｇ′に接続されている。
ドレン溝１０ｄ′，１０ｇ′は、それぞれ、外側ボディ７１′の内周面に形成された回転中心線ＣＬ′を中心とする環状の溝と、内側ボディ７２′の外周面との間に形成された環状の油路である。
ドレン溝１０ｄ′は、パイロット油の環状油路８ｄ′の上方に配置され、ドレン溝１０ｇ′は、パイロット油の環状油路８ｄ′の下方に配置されている。つまり、パイロット油の環状油路８ｄ′を上下で挟むようにしてドレン溝１０ｄ′，１０ｇ′が配置されている。

従来のスイベルジョイント７′では、外側ボディ７１′と内側ボディ７２′との摺接面において、図５（ｂ）に白抜きの矢印で示すように、環状油路９ａ′から下方にリークした高圧油をドレン油の油室１０ｂ′により回収し、環状油路９ａ′から上方にリークした高圧油及び環状油路８ｄ′から下方にリークしたパイロット油を、ドレン溝１０ｇ′により回収し、環状油路８ｄ′から上方にリークしたパイロット油を、ドレン溝１０ｅ′により回収するようにしている。また、ドレン溝１０ｇ′を設けることで、環状油路９ａ′から上方にリークした高圧油が、パイロット油の環状油路８ｄ′に逃げてパイロット油の油圧や油量を変動させてしまうことを防止している。

そして、外側ボディ７１′と内側ボディ７２′との摺接面には、環状油路９ａ′，１０ｇ′，１０ｅ′の各相互間及び軸方向外方に高圧用のシールリング１２ａ′又は低圧用のシールリング１２ｂ′がそれぞれ取り付けられている。

これに対し、本実施形態のスイベルジョイント７では、図２及び図３（ａ），（ｂ）に示すように、パイロット油路８は、内側ボディ７２に軸方向に沿って形成されており、外側ボディ７１と内側ボディ７２との摺接面にパイロット油の環状油路は形成されていない。このため、従来のスイベルジョイント７′に較べてパイロット油の環状油路を二つのドレン溝で挟むことが不要となり、ドレン溝１０ｆは一つ設けるだけで良い。したがって、この分だけ、ドレン溝を含む環状油路の総数を削減することができる。
さらには、環状油路の総数を削減に伴い、環状油路の相互間及びその軸方向外方にもうけるシールリングの総数を削減できる。
その上、軸方向に沿って併設する環状油路及びシールリングの削減により、従来のスイベルジョイント７′よりも、内側ボディ７２ひいてはスイベルジョイント７の軸方向長さを短くすることができるとともに、製造の簡素化を図ることができる。

［４．その他］
（１）上記実施形態では、回転角度センサ１１ａを非接触式としたが、接触式とすることも可能である。
（２）上記実施形態では、環状油路９ｃ，１０ｃ，１０ｆを、外側ボディ７１の内周面に開口した環状溝と、内側ボディの外周面との間で形成したが、外側ボディ７１の内周面と、内側ボディの外周面に開口した環状溝との間で形成しても良いし、外側ボディ７１の内周面に開口した環状溝と、内側ボディの外周面に開口した環状溝との間で形成しても良い。
（３）上記実施形態では、外側ボディ７１を下部走行体２に設置し、内側ボディ７２を上部旋回体３に設置したが、逆に、外側ボディ７１を上部旋回体３に設置し、内側ボディ７２を下部走行体２に設置した構成、つまり、図２（ａ），（ｂ）に示す構造を上下反対にして建設機械に取り付けるような構成も可能である。
（４）上記実施形態では、外側ボディ７１にロッド１１ｂを固定し、内側ボディ７１に回転角度センサ１１ａを固定したが、逆に、外側ボディ７１に回転角度センサ１１ａを固定し、内側ボディ７１にロッド１１ｂを固定しても良い。

（５）上記実施形態では、内側ボディ７２に形成される第１高圧油路，第２ドレン油路をそれぞれ軸方向油路と径方向油路とを組み合わせて構成したが、外側ボディ７１に形成される円環状油路の形状はこれに限定されない。例えば軸方向や径方向に対して傾斜した油路を組み合わせて構成しても良い。
同様に、パイロット油の軸方向油路８ｂから外周面の接続ポート８Ａを繋ぐ油路８ａを径方向油路としたが、油路８ａを径方向に対して傾斜した油路により構成しても良い。
さらに、上記実施形態では、高圧油やドレン油の接続ポートを内側ボディ７２の上端面に設けたが（高圧油やドレン油の油路を内側ボディ７２の上端面に開口させたが）、高圧油やドレン油の接続ポートを内側ボディ７２の側面に設けても良い（高圧油やドレン油の油路を内側ボディ７２の側面に開口させても良い）。
要するに内側ボディ７２に形成される各油路は、内側ボディ７２の外面に開口する接続ポートと、外側ボディ７１と内側ボディ７２との間に形成される環状油路とを繋ぐものであればその形状は特定の形状に限定されない。

２ 下部走行体
３ 上部旋回体
７ スイベルジョイント
８ パイロット油路
８Ａ，８Ｂ パイロット油路８の接続ポート
８Ｃ パイロット油路８に設けられたセンサ取付用のポート
８ａ パイロット油路８を構成する径方向油路
８ｂ パイロット油路８を構成する軸方向油路
８ｃ パイロット油路８を構成する油室（空間）
８ｄ パイロット油路８を構成する油孔
９Ａ，９Ｂ 高圧油路９の接続ポート
９ 高圧油路
９ａ 高圧油路９を構成する軸方向油路
９ｂ 高圧油路９を構成する径方向油路
９ｃ 高圧油路９を構成する環状油路（第１高圧油路）
９ｄ 高圧油路９を構成する径方向油路
１０ ドレン油路
１０Ａ，１０Ｂ ドレン油路１０の接続ポート
１０ａ ドレン油路１０を構成する軸方向油路（第２ドレン油路）
１０ｂ ドレン油路１０を構成する径方向油路（第２ドレン油路）
１０ｅ，１０ｄ ドレン油路１０を構成する径方向油路
１０ｃ ドレン油路１０を構成する環状油路（第１ドレン油路）
１０ｆ ドレン油路１０を構成する環状油路（ドレン溝、回収油路）
１１ａ 回転角度センサ
１１ｂ ロッド
１２ａ 高圧用のシールリング（シール部材）
１２ｂ 低圧用のシールリング（シール部材）
１３ プラグ
２１ 切替弁
２２ タンク
２３ 走行モータ
７１ 外側ボディ
７１ａ 外側ボディ７１の本体部
７１ａａ 本体部７１ａの底壁
７１ａｂ 底壁７１ａａに設けられた孔部
７２ 内側ボディ
７２ａ 内側ボディ７２の上部
７２ｂ 内側ボディ７２の下部
７２ｂａ 下部７２ｂの下端面（内側ボディ７２の一端）
ＣＬ 上部旋回体３及びスイベルジョイント７の回転中心線

Claims (6)

1. 下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に取り付けられた上部旋回体との間で作動油を流通させる、作業機械のスイベルジョイントであって、
   前記下部走行体及び前記上部旋回体の一方に固定され、一端に閉塞面を有する外側ボディと、
   前記下部走行体及び前記上部旋回体の他方に固定され、一端を前記閉塞面に空間を空けて対向させて前記外側ボディに相対的に回転自在に内嵌される内側ボディと、
   前記内側ボディの回転中心線上に形成され、パイロット油が流通するパイロット油路と、
   前記パイロット油路に挿通され、前記外側ボディ及び前記内側ボディの一方に固定されるロッドと、
   前記外側ボディ及び前記内側ボディの他方に固定され、前記ロッドの回転角度を検出する回転角度センサとを備え、
   前記パイロット油路を画成する壁面と前記ロッドとの間の隙間をパイロット油が流通する
   ことを特徴とする、作業機械のスイベルジョイント。
2. 前記パイロット油路は、前記内側ボディの前記一端に開口し、
   前記ロッドは、一端を、前記外側ボディの前記閉塞面に固定され、且つ、他端側を、前記内側ボディの前記一端から挿通されるようにして前記パイロット油路内に配置され、
   前記回転角度センサは、前記ロッドの他端に対向して前記内側ボディに取り付けられた
   ことを特徴とする、請求項１に記載の作業機械のスイベルジョイント。
3. 前記回転角度センサは、前記ロッドの前記他端に間隔を空けて配置された、非接触式のセンサである
   ことを特徴とする、請求項２に記載の作業機械のスイベルジョイント。
4. 前記パイロット油路は、前記内側ボディに対して前記一端から他端に貫通して設けられ、
   前記回転角度センサは、前記内側ボディの前記他端に、前記パイロット油路に挿入するようにして取り付けられた
   ことを特徴とする、請求項２又は３に記載の作業機械のスイベルジョイント。
5. 前記下部走行体には、前記パイロット油よりも圧力の高い高圧油により作動する走行モータが設置され、
   前記外側ボディの内周面と前記内側ボディの外周面との間に形成され、前記走行モータに供給する前記高圧油が流通する複数の環状の第１高圧油路と、
   前記外側ボディの内周面と前記内側ボディの外周面との間に形成され、前記走行モータからの漏れ油が流通する環状の第１ドレン油路と、
   前記外側ボディの内周面と前記内側ボディの外周面との間に形成され、前記第１高圧油路からリークした高圧油を回収するための環状の回収油路と、
   前記内側ボディに形成され、前記複数の第１高圧油路とそれぞれ連通する複数の第２高圧油路と、
   前記内側ボディに形成され、前記第１ドレン油路と前記回収油路とに連通する第２ドレン油路とを備え、
   前記第１ドレン油路と前記回収油路とを、前記外側ボディ及び前記内側ボディの軸心方向の外方から前記複数の第１高圧油路を挟みつけるように配置した
   ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の作業機械のスイベルジョイント。
6. 前記外側ボディの内周面と前記内側ボディの外周面との間において、前記複数の第１高圧油路，前記第１ドレン油路及び前記回収油路の各相互間と前記軸方向の両外方にシール部材が取り付けられた
   ことを特徴とする、請求項５に記載の作業機械のスイベルジョイント。

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