JP7441617B2 - 密封装置、回転機械、流体機械、及び建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、密封装置、回転機械、流体機械、及び建設機械に関する。

回転機械の中には、作動油を用いた流体機械がある。流体機械としては、油圧ショベル等の建設機械に搭載された各種油圧アクチュエータに作動油を供給するための斜板式可変容量型油圧ポンプがある。この種の油圧ポンプは、ケーシング内に回転自在に支持されたシャフトを有している。シャフトの外周面には、シリンダブロックが嵌め合わされ固定されている。シャフトとシリンダブロックとは、一体となって回転する。シリンダブロックには、複数のシリンダ穴が設けられている。各シリンダ穴に、ピストンが挿入されている。そして、シリンダ穴とピストンとによりシリンダ室を構成している。

また、ピストンには、シリンダ室が形成されている側の端部とは反対側端に、ケーシングに対して傾き角度を変更可能に支持された斜板が設けられている。各ピストンの斜板側の端部には、斜板に対して移動可能なシューが取り付けられている。各シューは、シュー保持部材によって一体的に保持されている。シュー保持部材は、シャフトの外周面に嵌め合わされている押圧部材によって斜板に向かって押されている。

このような構成のもと、ピストンは、斜板に沿って摺動されるとともに、斜板によってシリンダ穴内での変位が規制される。斜板に沿ってピストンが摺動すると、このピストンがシリンダ穴内をスライド移動する。これによって生じるシリンダ室の容積の変化を利用し、所定の流量で作動油が吐出される。斜板の傾き角度が変化すると、ピストンのシリンダ穴内でのスライド移動量が変化するので、油圧ポンプの吐出量が変化する。

従来の油圧ポンプは、例えばケーシングの貫通孔に密封ユニットが嵌め込まれる。嵌め込まれた密封ユニットは、貫通孔の内周面に形成されたスナップリング溝部にスナップリングが嵌め込まれることにより、スナップリングで密封ユニットが内周面に固定される。この密封ユニットを貫通してケーシングの外部にシャフトが突出されている。シャフトにエンジン等の動力源が連結され、動力源でシャフトを回転することにより油圧ポンプが駆動する。

ここで、密封ユニットは、環状の密封体と、密封体の外周面に保持されるОリング（以下、シール部材という）とを備えている。このシール部材がケーシングの貫通孔の内周面に接触することにより、密封ユニットと貫通孔の内周面とが密封されている。
この密封ユニットは、貫通孔に嵌め込まれた後、貫通孔のスナップリング溝部にスナップリングが嵌め込まれることにより貫通孔に組み付けられる。また、密封ユニットは、例えば、貫通孔のスナップリング溝部からスナップリングを外すことにより、貫通孔から分解される。貫通孔から密封ユニットが分解されることによりシール部材を交換できる。

特開２０１７－８９５６４号公報

しかし、従来の油圧ポンプは、ケーシングの貫通孔に密封ユニットを組み付けるとき、貫通孔のスナップリング溝部にシール部材が接触した状態でスナップリング溝部を通過する。また、ケーシングの貫通孔から密封ユニットを取り外して分解するとき、スナップリング溝部にシール部材が接触した状態でスナップリング溝部を通過する。このように、密封ユニットの組付、分解のとき、スナップリング溝部にシール部材が接触した状態でスナップリング溝部を通過するため、シール部材が損傷してしまい、油漏れが発生する可能性があった。

本発明は、二つの部材の（例えば、ケーシングと密封ユニット）組付、分解のときに、シール部材の損傷を防止できる密封装置、回転機械、流体機械、及び建設機械を提供する。

本発明の一態様に係る密封装置は、小径内周面及び大径内周面を有する第一部材と、小径外周面及び大径外周面を有し、前記第一部材の前記小径内周面に接触するシール部材を保持する第一溝を前記小径外周面に有する第二部材と、前記第一部材からの前記第二部材の抜けを防止する止め輪部材と、を備え、前記小径内周面の内径寸法は、前記大径内周面の内径寸法よりも小さく、前記第一部材に前記第二部材を取り付けた状態で、前記第一溝と前記大径内周面とは軸方向で離れて配置されており、前記大径内周面は、前記止め輪部材を保持する第二溝を備える。

このように構成することで、第二部材の小径外周面に第一溝を介してシール部材を保持しつつ、第一部材に第二部材を固定できる。すなわち、第二部材の大径外周面よりも小径の小径外周面にシール部材を保持させている。このため、第一部材の大径内周面にシール部材が接触してしまうのを防止でき、シール部材が接触して損傷してしまうことを防止できる。
また、第一部材から第二部材を取り外して分解することにより、第二部材が取り付けられた装置（例えば、回転機械等）を分解することなくシール部材を交換でき、装置のメンテナンス性や密封性を高めることができる。

本発明の他の態様に係る密封装置は、小径内周面及び大径内周面を有する第一部材と、前記第一部材の小径内周面に接触するシール部材を保持する溝を外周面に有する第二部材と、を備え、前記小径内周面の内径寸法は、前記大径内周面の内径寸法よりも小さく、前記シール部材の外径寸法は、前記大径内周面の内径寸法よりも小さい。

このように構成することで、第二部材の外周面のうち、第一部材の小径内周面に対応する位置に溝を介してシール部材を保持しつつ、第一部材に第二部材を固定できる。すなわち、第二部材の外周面のうち、第一部材の大径内周面よりも小径の小径内周面に対応する位置でシール部材を保持させている。このため、第一部材の大径内周面にシール部材が接触してしまうのをできる限り防止でき、シール部材が接触して損傷してしまうことを防止できる。
また、第一部材から第二部材を取り外して分解することにより、第二部材が取り付けられた装置（例えば、回転機械等）を分解することなくシール部材を交換でき、装置のメンテナンス性や密封性を高めることができる。

本発明の他の態様に係る回転機械は、上記に記載の密封装置と、前記第一部材内に回転自在に支持され、前記第二部材を貫通して前記第一部材の外部に突出されているシャフトと、前記シャフトに接触するように前記第二部材に保持される他のシール部材と、を備える。

このように構成することで、例えば、他のシール部材が損傷した場合に、第一部材から第二部材を取り外して分解することにより、他のシール部材を容易に交換することができる。これにより、回転機械のメンテナンス性や密封性を高めることができる。

本発明の他の態様に係る流体機械は、上記に記載の回転機械と、前記ケーシング内に収納され、かつ前記シャフトに固定されているシリンダブロックと、前記シリンダブロックに形成された複数のシリンダ室内に前記シャフトの軸線に沿って移動自在に設けられる複数のピストンと、前記ピストンの前記軸線方向への変位を規制する斜板と、を備える。

このように構成することで、シール部材や他のシール部材の損傷を防止することにより、例えば、シール部材や他のシール部材を介して作動油等が漏れ出てしまうことを防止できる。このため、信頼性の高い流体機械を提供できる。

本発明の他の態様に係る建設機械は、上記に記載の流体機械が搭載された車体を備える。

このように構成することで、ケーシングに閉塞体を組み付けるときや、ケーシングから閉塞体を分解するときに、シール部材が接触して損傷することを防止できる建設機械を提供できる。

上述の密封装置、回転機械、及び建設機械は、密封ユニットの組付、分解のときに、密封ユニットに保持されたシール部材の損傷を防止できる。

本発明の実施形態における建設機械の概略構成図。 本発明の実施形態における油圧ポンプの断面図。 図２のＩＩＩ部を拡大して示す断面図。 本発明の実施形態におけるフロントフランジから密封ユニットを分解した状態を示す断面図。 本発明の実施形態の密封ユニットを分解した状態を示す断面図。 本発明の実施形態の変形例における油圧ポンプを示す断面図。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜建設機械＞
図１は、建設機械１００の概略構成図である。
図１に示すように、建設機械１００は、例えば油圧ショベルである。建設機械１００は、旋回体（請求項における車体に相当）１０１と、走行体（請求項における車体に相当）１０２とを備えている。旋回体１０１は、走行体１０２の上に旋回可能に設けられている。旋回体１０１には、油圧ポンプ（請求項における回転機械、流体機械に相当）１が搭載されている。

旋回体１０１は、操作者が搭乗可能なキャブ１０３と、キャブ１０３に一端が揺動自在に連結されているブーム１０４と、ブーム１０４のキャブ１０３とは反対側の他端（先端）に揺動自在に一端が連結されているアーム１０５と、アーム１０５のブーム１０４とは反対側の他端（先端）に揺動自在に連結されているバケット１０６とを備えている。また、キャブ１０３内には、油圧ポンプ１が設けられている。この油圧ポンプ１から吐出される作動油によって、キャブ１０３、ブーム１０４、アーム１０５、及びバケット１０６が駆動される。

＜油圧ポンプ＞
図２は、油圧ポンプ１の断面図である。
図２に示すように、油圧ポンプ１は、いわゆる斜板式可変容量型油圧ポンプである。油圧ポンプ１は、ケーシング（請求項における第一部材に相当）２と、ケーシング２の内部に回転自在に支持されたシャフト３と、ケーシング２の内部に収納され、シャフト３に固定されているシリンダブロック４と、ケーシング２内に傾き角度が変更可能に収納され油圧ポンプ１から吐出される作動油の吐出量を制御する斜板５と、斜板５の傾き角度を制御する第１付勢部６及び第２付勢部７と、を備えている。
なお、図２では、説明を分かりやすくするために、各部材の縮尺を適宜変更している。また、以下の説明では、シャフト３の中心軸線（請求項における軸線に相当）Ｃ１と平行な方向を軸方向と称し、シャフト３の回転方向を周方向と称し、シャフト３の径方向を単に径方向と称する。

ケーシング２は、開口部９ａを有する箱状のケーシング本体９と、ケーシング本体９の開口部９ａを閉塞するフロントフランジ１０とを備えている。
ケーシング本体９には、開口部９ａとは反対側の底部９ｂに、シャフト３の一端を回転自在に支持する軸受１１が設けられている。ケーシング本体９の側面９ｃには、内面側に、第２付勢部７の後述する付勢ロッド４６をガイドする第１ガイド部４９が設けられている。ケーシング本体９の底部９ｂには、第１ガイド部４９に通じる取付凹部４８が形成されている。取付凹部４８には、第２付勢部７の後述する付勢ピンユニット５０が取り付けられる。

さらに、ケーシング本体９には、図示しない吸入通路及び吐出通路が形成されている。吸入通路は、図示しないタンクに接続されている。吐出通路は、図示しない制御弁等を介してキャブ１０３、ブーム１０４、アーム１０５、及びバケット１０６（図１参照）に接続されている。

フロントフランジ１０には、ケーシング本体９側の内面１０ａに、斜板支持部３０が突出形成されている。斜板支持部３０は、斜板５を傾き角度を変更可能に支持する。斜板支持部３０には、径方向からみて半円形状の凹部３０ａが形成されている。この凹部３０ａに、斜板５が支持される。
また、フロントフランジ１０には、径方向外側に、雄ネジ状のストッパ４０が設けられている。ストッパ４０は、斜板５の一部が支持されて斜板５の傾き角度を規制する。フロントフランジ１０に対してストッパ４０を回すことにより、フロントフランジ１０の内面１０ａ側からのストッパ４０の突出量が変化する。これにより、斜板５の傾き角度が規制される。

図３は、図２のＩＩＩ部を拡大して示す断面図である。図４は、フロントフランジ１０から密封ユニット（請求項における第二部材、閉塞体に相当）７０を分解した状態を示す断面図である。
図３、図４に示すように、フロントフランジ１０には、シャフト３を挿通可能な貫通孔１３が内周面６１により形成されている。内周面６１は、軸受用内周面６１ａと、密封用内周面（請求項におけるケーシングの内周面に相当）６１ｂとを有する。軸受用内周面６１ａは、内周面６１のうち斜板５側に形成されている。軸受用内周面６１ａには、軸受１４の外輪１４ａが圧入により嵌め込まれることにより固定されている。軸受１４の内輪１４ｂに、シャフト３の他端側が圧入により貫通された状態に固定されている。このため、シャフト３は、他端側が軸受１４を介して軸受用内周面６１ａ（すなわち、フロントフランジ１０）に回転自在に支持されている。

また、内周面６１は、軸受１４よりもケーシング本体９（図２参照）とは反対側に形成された密封用内周面６１ｂを有する。密封用内周面６１ｂには、ケーシング小径部（請求項における内周面、小径内周面に相当）６３と、ケーシング大径部（請求項における内周面、大径内周面に相当）６４とを有する。すなわち、フロントフランジ１０（ケーシング２）には、ケーシング小径部６３と、ケーシング大径部６４とが形成されている。
ケーシング小径部６３は、軸受用内周面６１ａに隣接して、ケーシング本体９の反対側に形成されている。ケーシング小径部６３は、軸受用内周面６１ａより大径となるように、軸受用内周面６１ａより直径（径方向の寸法）が大きく形成されている。ケーシング小径部６３は、シール面６３ａを有する。ケーシング小径部６３には、後述する密封ユニット７０の密封体小径部７１が嵌め込まれる。

ケーシング小径部６３に隣接して、ケーシング本体９（図２参照）の反対側にケーシング大径部６４が形成されている。ケーシング大径部６４は、ケーシング小径部６３より大径になるように、ケーシング小径部６３より直径（径方向の寸法）が大きく形成されている。ケーシング大径部６４の軸方向の中央には、周方向の全域にわたってスナップリング溝部６５が環状に形成されている。スナップリング溝部６５は、ケーシング大径部６４（すなわち、ケーシング２）のうち、後述する固定部７２ｂを保持する部位である。
ケーシング大径部６４には、後述する密封ユニット７０の密封体大径部７２が嵌め込まれる。ケーシング大径部６４に密封体大径部７２が嵌め込まれた状態で、スナップリング溝部６５にスナップリング６６が弾性を利用して嵌め込まれる。これにより、スナップリング６６がスナップリング溝部６５に取り付けられている。

スナップリング６６は、一般に使用されている止め輪であり、弾性変形可能にばね鋼で環状に形成されている。スナップリング６６がスナップリング溝部６５に取り付けられることにより、密封ユニット７０が密封用内周面６１ｂから抜け出すことを防止する。
密封ユニット７０が密封用内周面６１ｂから抜け出すことを防止することにより、貫通孔１３のうち、軸受１４よりもケーシング本体９とは反対側の密封用内周面６１ｂ（すなわち、フロントフランジ１０の外側）に密封ユニット７０が設けられる。

図５は、密封ユニット７０を分解した状態を示す断面図である。
図４、図５に示すように、密封ユニット７０は、密封体１５と、Оリング（請求項におけるシール部材に相当）６７と、オイルシール（請求項における他のシール部材に相当）６８と、を備える。密封ユニット７０とケーシング２とにより、密封装置９０が構成される。密封装置９０は、内部からの油漏れが発生することや、異物等が侵入することを防止するためのものである。

密封体１５は、シャフト３（図３参照）が貫通するように環状に形成され、密封体小径部７１と、密封体大径部７２と、内径段部７３とを有する。
密封体小径部７１は、外周面（請求項における小径外周面に相当）７１ａが円形状に形成され、軸方向の中央に周方向の全域にわたって環状に形成されたシール溝（請求項における溝に相当）７５を有する。シール溝７５にОリング６７が嵌め込まれることにより、密封体小径部７１の外周面７１ａからОリング６７が径方向の外側に突出した状態で保持されている。この状態において、Оリング６７の外径寸法がケーシング大径部６４の内径寸法より小さく設定されていることが望ましい。

Оリング６７は、一般的に使用されているシール部材であり、例えばゴム材などで断面が円形（Ｏ形）の環状に形成されている。なお、実施形態では、シール部材としてОリング６７を例に説明するが、その他のシール部材を使用してもよい。

密封体小径部７１に隣接し、ケーシング本体９（図２参照）の反対側に密封体大径部７２が形成されている。密封体大径部７２は、外周面（請求項における大径外周面に相当）７２ａが円形状に形成され、密封体小径部７１より大径になるように、密封体小径部７１より直径（径方向の寸法）が大きく形成されている。密封体大径部７２は、ケーシング大径部６４に保持される固定部７２ｂを有する。固定部７２ｂは、スナップリング６６に接触する固定面７２ｃを有する。

密封体１５の内周面７４に内径段部７３が形成されている。内径段部７３は、内周面７４のうち、軸線方向の中央に形成されている。内径段部７３にオイルシール６８が圧入により嵌め込まれることにより、固定されている。
オイルシール６８は、一般的に使用されているシール部材である。オイルシール６８は、例えばシール本体６８ａに金属補強環６８ｂが埋め込まれている。さらに、オイルシール６８は、シールリップ６８ｃがバネ部材６８ｄの付勢力によりシャフト３の外周面３ｃに向けて押され、ダストリップ６８ｅがシール本体６８ａの弾性力でシャフト３の外周面３ｃに接触可能に形成されている。
オイルシール６８のシールリップ６８ｃ及びダストリップ６８ｅを貫通してシャフト３の他端がフロントフランジ１０（ケーシング２）の外部に突出されている（図３も参照）。

図３、図４に示すように、貫通孔１３の密封用内周面６１ｂに密封ユニット７０が嵌め込まれる。具体的には、密封用内周面６１ｂのケーシング小径部６３に密封体１５の密封体小径部７１が嵌め込まれ、密封用内周面６１ｂのケーシング大径部６４に密封体１５の密封体大径部７２が嵌め込まれる。
ケーシング大径部６４に密封体大径部７２が嵌め込まれた状態で、密封体大径部７２の固定面７２ｃがケーシング大径部６４のスナップリング溝部６５よりもケーシング本体９（図２参照）側に配置される。スナップリング溝部６５にスナップリング６６が嵌め込まれることにより、密封用内周面６１ｂに密封ユニット７０がスナップリング溝部６５及び軸受１４の外輪１４ａにより固定（保持）される。
これにより、貫通孔１３のうち、軸受１４よりもケーシング本体９とは反対側（すなわち、フロントフランジ１０の外側）の密封用内周面６１ｂに、密封ユニット７０が設けられている。

この状態で、ケーシング小径部６３に密封体小径部７１が嵌め込まれた状態に固定され、密封体小径部７１のシール溝７５に保持されたОリング６７がケーシング小径部６３に配置される。ケーシング小径部６３にОリング６７が配置されることにより、ケーシング小径部６３のシール面６３ａに押し付けられた状態で接触する。シール面６３ａにОリング６７が押し付けられることにより、ケーシング小径部６３と密封体小径部７１との間の隙間がОリング６７で密封され、ケーシング小径部６３と密封体小径部７１との間から油漏れが発生することが防止される。

また、オイルシール６８のシールリップ６８ｃ及びダストリップ６８ｅを貫通してシャフト３の他端がケーシング２の外部に突出されている。この状態で、シールリップ６８ｃがバネ部材６８ｄの付勢力によりシャフト３の外周面３ｃに向けて押し付けられることにより、密封体１５の内周面７４とシャフト３の外周面３ｃとの間の隙間がオイルシール６８で密封される。また、ダストリップ６８ｅがシール本体６８ａの弾性力でシャフト３に接触されている。このように、密封ユニット７０によって、密封体１５の内周面７４とシャフト３の外周面３ｃとの間の隙間から油漏れが発生することや、異物等が侵入することを防止できる。

また、シャフト３における密封体１５を介して突出された他端には、第１スプライン３ａが形成されている。この第１スプライン３ａを介し、図示しないエンジン等の動力源とシャフト３とが連結される。シャフト３の外周面３ｃにおける斜板５よりもケーシング本体９の底部９ｂ側、つまり、シャフト３の軸方向中央には、第２スプライン３ｂが形成されている。シャフト３の外周面３ｃには、第２スプライン３ｂに対応する箇所に、シリンダブロック４が嵌め合わされている。
第１スプライン３ａ及び第２スプライン３ｂは、図示しない専用の工具（カッター等）により、例えばシャフト３の外周面３ｃに切削加工を施すことにより形成される。

シリンダブロック４は、円柱状に形成されている。シリンダブロック４の径方向中央には、シャフト３を挿入又は圧入可能な貫通孔１６が形成されている。貫通孔１６にもスプライン１６ａが形成されている。このスプライン１６ａとシャフト３の第２スプライン３ｂとが結合される。これにより、シャフト３とシリンダブロック４とが一体となって回転する。

貫通孔１６の軸方向中央から端部４ａに至る間には、シャフト３の周囲を取り囲むように凹部２０が形成されている。また、貫通孔１６の軸方向中央から斜板５側に至る間には、内周面の一部に、シリンダブロック４を軸方向に貫通する貫通孔２５が形成されている。凹部２０には、後述のスプリング２３及びリテーナ２４ａ，２４ｂが収納される。貫通孔２５には、後述の連結部材２６が軸方向に移動可能に収納される。

また、シリンダブロック４には、シャフト３の周囲を取り囲むように複数のシリンダ穴（請求項におけるシリンダ室に相当）１７が形成されている。シリンダ穴１７は、周方向に沿って等間隔に配置されている。また、シリンダ穴１７は軸方向に沿って形成されており、斜板５側が開口されている。シリンダブロック４におけるフロントフランジ１０とは反対側の端部４ａには、各シリンダ穴１７に対応する位置に、これらシリンダ穴１７とシリンダブロック４の外部とを接続する連通孔１８が形成されている。

シリンダブロック４の端部４ａには、この端部４ａの端面に重なるように円板状の弁板１９が設けられている。弁板１９は、ケーシング本体９に固定されている。弁板１９は、シリンダブロック４がシャフト３とともに回転する場合であっても、ケーシング２（ケーシング本体９）に対して静止している。

弁板１９には、シリンダブロック４の各連通孔１８に通じる図示しない吸入口及び吐出口が弁板１９の厚さ方向に貫通形成されている。これら弁板１９の吸入口及び吐出口、及びシリンダブロック４の連通孔１８を介し、各シリンダ穴１７とケーシング本体９に形成された図示しない吸入通路及び吐出通路とが通じている。ケーシング本体９に対して弁板１９が固定されているので、シリンダ穴１７は、シリンダブロック４の回転状態に応じ、弁板１９を介して吸入通路から作動油が供給される状態と吐出通路に作動油を吐出する状態とが切り替えられる。

各シリンダ穴１７には、ピストン２１が軸方向に沿って移動可能に収納されている。シリンダ穴１７にピストン２１が収納されることにより、ピストン２１は、シャフト３及びシリンダブロック４の回転に伴い、シャフト３の中心軸線Ｃ１回りに公転する。
ピストン２１における斜板５側の端部には、球状の凸部２８が一体形成されている。また、ピストン２１の内部は、空洞に形成されている。この空洞は、シリンダ穴１７内の作動油で満たされている。したがって、ピストン２１の往復動は、シリンダ穴１７への作動油の吸入及び吐出と連関されている。つまり、ピストン２１がシリンダ穴１７から引き出される際には、シリンダ穴１７内に吸入通路から作動油が供給される。ピストン２１がシリンダ穴１７内に進入する際には、シリンダ穴１７内から吐出通路に作動油が吐出される。

シリンダブロック４の凹部２０に収納されたスプリング２３は、例えばコイルスプリングである。スプリング２３は、凹部２０に収納された２つのリテーナ２４ａ，２４ｂの間で圧縮されている。このため、スプリング２３は、その弾性力によって伸長する向きに付勢力を生じる。スプリング２３の付勢力は、２つのリテーナ２４ａ，２４ｂのうちの一方のリテーナ２４ｂを介し連結部材２６に伝達される。連結部材２６よりもフロントフランジ１０側、つまり、シリンダブロック４と斜板５との間には、シャフト３の外周面３ｃに、押圧部材２７が嵌め合わされている。

押圧部材２７は、略円筒状に形成されている。押圧部材２７のうち連結部材２６側の端面に、連結部材２６が当接される。連結部材２６が受けたスプリング２３の付勢力は、押圧部材２７に伝達される。押圧部材２７は、後述のシュー保持部材２９に当接され、シュー保持部材２９を斜板５側に向かって押す。

シリンダブロック４の各シリンダ穴１７に収納された各ピストン２１には、これらピストン２１の凸部２８に、シュー２２が取り付けられている。シュー２２の凸部２８を受け入れる側の面には、凸部２８の形状に対応するように球状の凹部２２ａが形成されている。この凹部２２ａにピストン２１の凸部２８が嵌め込まれる。これにより、ピストン２１の凸部２８に対し、シュー２２が回転自在に連結される。
各シュー２２は、シュー保持部材２９によって一体的に保持されている。このシュー保持部材２９が、押圧部材２７によって斜板５側に押される。さらに、押圧部材２７によって、シュー保持部材２９を介して各シュー２２が斜板５側に押される。

斜板５は、傾くことによって各ピストン２１の軸方向に沿う方向への変位を規制する役割を有している。斜板５は、シリンダブロック４側からみて円環状の斜板本体３１を有している。斜板本体３１の径方向中央には、軸方向に貫通する挿通孔３２が形成されている。挿通孔３２に、シャフト３が挿通（貫通）される。斜板本体３１のシリンダブロック４側には、平坦な摺動面３１ａが形成されている。この摺動面３１ａに、各シュー２２が移動可能に押されている。

斜板本体３１における摺動面３１ａの背面側には、２つの支持凸部３３，３４が挿通孔３２を中心にして、径方向のうち紙面表裏方向において対向配置されている。２つの支持凸部３３，３４は、フロントフランジ１０に斜板５を傾き角度を変更可能に支持させるためのものである。各支持凸部３３，３４は、径方向からみて半円状に形成されており、円弧面３３ａ，３４ａを有している。これら円弧面３３ａ，３４ａがフロントフランジ１０側を向くように、各支持凸部３３，３４が斜板本体３１から突出するように形成されている。

各支持凸部３３，３４の円弧面３３ａ，３４ａは、フロントフランジ１０に突出形成された斜板支持部３０の凹部３０ａに移動可能に当接されている。凹部３０ａに円弧面３３ａ，３４ａが摺動されることにより、フロントフランジ１０に対して斜板５が傾く。
斜板本体３１の径方向側部には、挿通孔３２を中心に径方向で対向する第１被付勢部３７及び第２被付勢部３８が一体成形されている。第１被付勢部３７及び第２被付勢部３８の対向する方向は、２つの支持凸部３３，３４が対向する方向と直交している。第１被付勢部３７及び第２被付勢部３８は、斜板本体３１から径方向外側に向かって延出されている。第２被付勢部３８のフロントフランジ１０側の面３８ａが、フロントフランジ１０に設けられたストッパ４０に当接される。

第１被付勢部３７の径方向外側（先端側）には、各支持凸部３３，３４の突出方向とは反対側の面（シリンダブロック４側の面）に、連結凹部３９が形成されている。連結凹部３９に、第１付勢部６が連結される。連結凹部３９は、軸方向からみて円形状に形成されている。
第２被付勢部３８には、各支持凸部３３，３４の突出方向とは反対側の面（シリンダブロック４側の面）のほぼ全体に、当接面４１が形成されている。当接面４１は、第２被付勢部３８を平坦に切除することにより形成される。当接面４１に、第２付勢部７が当接される。

このように構成された斜板５は、フロントフランジ１０に対して傾くことにより、第１被付勢部３７や第２被付勢部３８がフロントフランジ１０に接近、離間するように傾く。
ここで、斜板５の傾き角度は、摺動面３１ａとシャフト３に直交している面とのなす角度をいう。つまり、この角度が小さいほど斜板５の傾き角度は小さくなる。

第１付勢部６は、斜板５の傾き角度が大きくなる向きに斜板５を付勢する。第１付勢部６は、ケーシング本体９の底部９ｂ側に配置された第１リテーナ４２と、斜板５側に配置された第２リテーナ４３と、第１リテーナ４２と第２リテーナ４３との間に配置された第１スプリング４４及び第２スプリング４５とを備えている。
第２リテーナ４３における斜板５側には、球状の連結凸部４３ａが突出形成されている。この連結凸部４３ａが斜板５の連結凹部３９に当接されることにより、斜板５に対して第２リテーナ４３が回転自在に連結される。

第１スプリング４４は、第１リテーナ４２と第２リテーナ４３との間で圧縮されている。このため、第１スプリング４４は、その弾性力によって第１スプリング４４が伸長する向きに付勢力を生じる。
第２スプリング４５は、第１スプリング４４の内側に配置されている。このため、第２スプリング４５の外径は、第１スプリング４４の外径よりも小さい。第２スプリング４５は、第２リテーナ４３に固定されている。

第２スプリング４５は、斜板５の傾き角度が大きい状態（図２に示す状態）では、第１リテーナ４２から離間されている。これにより、斜板５の傾き角度が大きい場合、斜板５には第１スプリング４４の付勢力のみが作用される。
これに対し、斜板５の傾き角度が小さくなると、ある傾き角度のときに第２スプリング４５が第１リテーナ４２に接触する。さらに斜板５の傾き角度が小さくなると、第２スプリング４５も第１リテーナ４２と第２リテーナ４３との間で圧縮される。これにより、斜板５には、第１スプリング４４及び第２スプリング４５の両方の付勢力が作用する。

このように、第１付勢部６は、斜板５の傾き角度に応じて、その付勢力を段階的に変化させることができる。なお、第２スプリング４５は、第２リテーナ４３に固定されるものに限られず、第１リテーナ４２に固定されるようにしてもよい。また、第１リテーナ４２及び第２リテーナ４３のいずれにも固定されず、第１リテーナ４２と第２リテーナ４３との間で移動可能にされていてもよい。

第２付勢部７は、第１付勢部６による斜板５への付勢力と反対向きの付勢力を斜板５に作用させる。とりわけ、第２付勢部７は、第１付勢部６による斜板５の傾き角度が大きくなる向きへの付勢力に抗して、斜板５の傾き角度が小さくなる向きに斜板５を付勢する。
第２付勢部７は、付勢ロッド４６と付勢ピンユニット５０とを備えている。付勢ピンユニット５０は、ユニットケース５１と、複数の付勢ピン５２，５３とを主構成としている。なお、図２では、複数の付勢ピン５２，５３が２本のみ図示されているが、複数の付勢ピン５２，５３は、例えば４本設けられている。

ユニットケース５１は、ケーシング本体９の取付凹部４８に嵌め込まれるように取り付けられている。ユニットケース５１における斜板５側には、複数の付勢ピン５２，５３をガイドする複数の第２ガイド部５４が設けられている。第２ガイド部５４は、ユニットケース５１を軸方向に沿って貫通する孔である。また、ユニットケース５１における斜板５とは反対側には、複数の第２ガイド部５４のうちの１つに通じるシリンダ穴５５が設けられている。シリンダ穴５５は、ユニットケース５１の第２ガイド部５４とは反対側に開口されている。このシリンダ穴５５の開口部は、キャップ部材５７によって閉塞されている。

シリンダ穴５５内には、円柱状の付勢ピストン５６がシリンダ穴５５に対して軸方向に移動自在に配置されている。
第２ガイド部５４には、各付勢ピン５２，５３が軸方向に移動可能に収納されている。複数の付勢ピン５２，５３のうちの一方の付勢ピン５２は、他方の付勢ピン５３よりも長く形成されている。このような一方の付勢ピン５２が、シリンダ穴５５に通じる第２ガイド部５４に収納されている。一方の付勢ピン５２の斜板５とは反対側端は、シリンダ穴５５に突出されている。

第２ガイド部５４には、例えば油圧ポンプ１から吐出された作動油による信号圧や、同一の駆動源で駆動される他の油圧ポンプからの信号圧や、同一の駆動源で駆動されるエアコン等の外部機器の作動に対応した信号圧等が入力される。シリンダ穴５５には、例えばコントロールバルブで生成された信号圧等が入力される。各付勢ピン５２，５３は、各付勢ピン５２，５３に対応する信号圧に応じ、付勢ロッド４６を斜板５に向かって付勢する。

付勢ロッド４６は、斜板５の当接面４１と各付勢ピン５２，５３との間に配置されている。付勢ロッド４６は、軸方向に長くなるように円柱状に形成されており、ケーシング本体９の第１ガイド部４９によって軸方向に移動可能にガイドされている。
付勢ロッド４６の当接面４１側の端部には、球状面４６ａが形成されている。このため、斜板５の傾き角度の変化に起因して斜板５（当接面４１）と付勢ロッド４６とのなす角度が変化しても斜板５に対する付勢力を球状面４６ａから当接面４１へ適切に伝達することができる。

＜油圧ポンプの動作＞
次に、油圧ポンプ１の動作について説明する。
油圧ポンプ１は、シリンダ穴１７からの作動油の吐出（及びシリンダ穴１７への作動油の吸入）に基づく駆動力を出力する。
より具体的には、まず、エンジン等の動力源からの動力によってシャフト３を回転させることにより、シャフト３と一体となってシリンダブロック４が回転される。シリンダブロック４の回転に伴い、シャフト３の中心軸線Ｃ１回りにピストン２１が公転される。

各ピストン２１の凸部２８に取り付けられた各シュー２２は、スプリング２３の付勢力によって、斜板５の傾き角度にかかわらず斜板５の摺動面３１ａに対して適切に追従して押し当てられる。また、ピストン２１の凸部２８は球状に形成されているとともに、この凸部２８が嵌め込まれるシュー２２の凹部２２ａも球状に形成されている。また、押圧部材２７によって、シュー保持部材２９を介して各シュー２２が斜板５側に押されている。このため、斜板５の傾き角度が変化しても、各シュー２２は斜板５の傾きに追従して摺動面３１ａに適切に追従して押し当てられる。

シリンダブロック４の回転に伴い、シャフト３の中心軸線Ｃ１回りにピストン２１が公転されると、各シュー２２も斜板５の摺動面３１ａ上をシャフト３の中心軸線Ｃ１回りに公転しながら摺動される。これにより、各シリンダ穴１７内で各ピストン２１が軸方向に沿って移動され、各ピストン２１が往復動作される。このように、斜板５は、各ピストン２１の軸方向に沿う方向への変位を規制する。ピストン２１の往復動作に応じて一部のシリンダ穴１７からは作動油が吐出されるとともに、他のシリンダ穴１７には作動油が吸入され、油圧ポンプが実現される。

ここで、斜板５（摺動面３１ａ）の傾き角度が変化すると、ピストン２１の往復動のストローク（摺動距離）が変化する。すなわち、斜板５の傾き角度が大きいほど、各ピストン２１の往復動に伴うシリンダ穴１７に対する作動油の吸引量及び吐出量は大きくなる。これに対し、斜板５の傾き角度が小さいほど、各ピストン２１の往復動に伴うシリンダ穴１７に対する作動油の吸引量及び吐出量は小さくなる。斜板５の傾き角度が０度の場合には、シャフト３の中心軸線Ｃ１回りにピストン２１が公転しても各ピストン２１は往復動されない。このため、各シリンダ穴１７からの作動油の吐出量もゼロになる。

また、フロントフランジ１０には、径方向外側に、雄ネジ状のストッパ４０が設けられている。このため、斜板５の傾き角度を小さくしていくと、この斜板５がストッパ４０に当接される。ストッパ４０は、回転させることにより斜板５に対して進退可能である。したがって、斜板５の最小傾き角度は、ストッパ４０を斜板５に対して進退させることにより適宜調整することができる。

次に、斜板５の傾き動作について説明する。
斜板５は、第１付勢部６により、斜板５の傾き角度が大きくなる向きに付勢される。また、斜板５は、第２付勢部７により、斜板５の傾き角度が小さくなる向きに付勢される。斜板５は、第１付勢部６の付勢力による斜板５の回転軸線回りのモーメント（図２では反時計回りのモーメント）と、第２付勢部７による斜板５の回転軸線回りのモーメント（図２では時計回りのモーメント）との大きさが等しくなる位置に傾いて停止する。
以下、図２における反時計回りのモーメントを単に反時計回りのモーメントという。また、図２における時計回りのモーメントを単に時計回りのモーメントという。

つまり、第２付勢部７による時計回りのモーメントを大きくすると、斜板５の傾き角度が小さくなる。この分、第１付勢部６の第１スプリング４４や第２スプリング４５が圧縮されて第１付勢部６による反時計回りのモーメントも大きくなる。これにより、第２付勢部７による時計回りのモーメントと第１付勢部６による反時計回りのモーメントとが等しくなり、斜板５が所定の傾きで停止する。

一方、第２付勢部７による時計回りのモーメントを小さくすると、第１付勢部６の第１スプリング４４や第２スプリング４５の付勢力が勝って斜板５の傾き角度が大きくなる。これに伴って第１スプリング４４や第２スプリング４５が伸長されると、第１付勢部６による付勢力が小さくなる。これにより、第２付勢部７による時計回りのモーメントと第１付勢部６による反時計回りのモーメントとが等しくなり、斜板５が所定の傾きで停止する。

第２付勢部７による時計回りのモーメントを変化させる場合、斜板５への付勢ロッド４６の付勢力を変化させる。つまり、例えば、第２付勢部７の第２ガイド部５４には、油圧ポンプ１から吐出された作動油による信号圧や、同一の駆動源で駆動される他の油圧ポンプからの信号圧や、同一の駆動源で駆動されるエアコン等の外部機器の作動に対応した信号圧等が入力される。シリンダ穴５５には、例えばコントロールバルブで生成された信号圧等が入力される。これら信号圧の大きさに応じ、各付勢ピン５２，５３が付勢ロッド４６を付勢する。これにより、斜板５への付勢ロッド４６の付勢力が変化する。

＜密封ユニットの組付、分解＞
続いて、図３、図４、図５に基づいて、フロントフランジ１０に密封ユニット７０を組付、分解する例について説明する。
図５に示すように、密封体１５に形成された内径段部７３にオイルシール６８を圧入により嵌め込んで固定する。また、密封体１５に形成された密封体小径部７１のシール溝７５にОリング６７を嵌め込んで保持する。

図３、図４に示すように、密封ユニット７０を密封用内周面６１ｂに嵌め込む。これにより、密封用内周面６１ｂのケーシング小径部６３に密封体１５の密封体小径部７１が嵌め込まれ、密封用内周面６１ｂのケーシング大径部６４に密封体１５の密封体大径部７２が嵌め込まれる。
この状態で、スナップリング溝部６５にスナップリング６６を嵌め込む。これにより、密封用内周面６１ｂに密封ユニット７０がスナップリング溝部６５及び軸受１４により固定される。

ここで、Оリング６７を保持する密封体小径部７１は、ケーシング大径部６４に嵌め込まれる密封体大径部７２より小径となるように異なる径に形成されている。また、Оリング６７が接触するケーシング小径部６３は、密封体大径部７２を保持するケーシング大径部６４より小径となるように異なる径に形成されている。さらに、Оリング６７は、好ましくは、外径寸法がケーシング大径部６４の内径寸法より小さく形成されている。

このため、密封体大径部７２を保持するケーシング大径部６４のスナップリング溝部６５にОリング６７を接触させることなく、ケーシング小径部６３のシール面６３ａにОリング６７を弾性変形させた状態で接触させることができる。これにより、密封ユニット７０をフロントフランジ１０の密封用内周面６１ｂに組み付けるとき、Оリング６７がケーシング大径部６４のスナップリング溝部６５に接触して損傷することを防止できる。
また、Оリング６７がシール面６３ａに弾性変形された状態で押し付けられることにより、ケーシング小径部６３と密封体小径部７１との間の間隙をОリング６７で密封することができる。これにより、ケーシング小径部６３と密封体小径部７１との間の間隙から油漏れが発生することや、異物等が侵入することを密封ユニット７０で防止できる。

また、オイルシール６８のシールリップ６８ｃ及びダストリップ６８ｅを貫通してシャフト３の他端がケーシング２（図２参照）の外部に突出される。この状態で、シールリップ６８ｃがバネ部材６８ｄの付勢力によりシャフト３の外周面３ｃに向けて押し付けられることにより、密封体１５の内周面７４とシャフト３の外周面３ｃとの間の隙間がオイルシール６８で密封される。また、ダストリップ６８ｅがシール本体６８ａの弾性力でシャフト３の外周面３ｃに接触されている。これにより、密封体１５の内周面７４とシャフト３の外周面３ｃとの間の隙間から油漏れが発生することや、異物等が侵入することを密封ユニット７０で防止できる。

このように、密封ユニット７０が密封用内周面６１ｂに嵌め込込んだ状態に固定され、さらに、軸受１４及び密封ユニット７０を介してシャフト３の他端がフロントフランジ１０の外側に突出される。この状態で、フロントフランジ１０とシャフト３との間の隙間から油漏れが発生することや、異物等が侵入することを密封ユニット７０で防止でき、油圧ポンプ１（図２参照）の密封性を高めることができる。

一方、例えば、オイルシール６８やОリング６７を交換する場合、スナップリング６６をスナップリング溝部６５から外して、密封ユニット７０をフロントフランジ１０の密封用内周面６１ｂから取り外して分解する。このとき、密封体大径部７２を保持するケーシング大径部６４のスナップリング溝部６５にОリング６７を接触させることなく、ケーシング小径部６３のシール面６３ａからОリング６７を外すことができる。
このため、密封ユニット７０をフロントフランジ１０の密封用内周面６１ｂから取り外して分解するとき、Оリング６７がケーシング大径部６４のスナップリング溝部６５に接触して損傷することを防止できる。これにより、Оリング６７を損傷させることなくオイルシール６８やОリング６７を交換できる。したがって、フロントフランジ１０とシャフト３との間の隙間から油漏れが発生することや、異物等が侵入することを密封ユニット７０で防止でき、油圧ポンプ１（図２参照）の密封性を高めることができる。

さらに、例えば、オイルシール６８やОリング６７が損傷した場合に、スナップリング６６をスナップリング溝部６５から外して、密封ユニット７０をフロントフランジ１０の密封用内周面６１ｂから取り外して分解することができる。これにより、油圧ポンプ１（図２参照）を分解することなくオイルシール６８を容易に交換でき、油圧ポンプ１のメンテナンス性や密封性を高めることができる。

［変形例］
図６は、変形例における油圧ポンプ（請求項における回転機械に相当）８０を示す断面図である。なお、図６は、前述の図４に対応している。また、前述の実施形態と同一態様には同一符号を付して説明を省略する。
図４、図６に示すように、油圧ポンプ８０は、ケーシング小径部６３とケーシング大径部６４とを連結する傾斜面８２を有する。傾斜面８２は、ケーシング大径部６４のケーシング本体９（図２参照）側の端部からケーシング小径部６３のケーシング本体９の反対側の端部まで徐々に縮径するように傾斜状に形成されている。

このような構成のもと、密封ユニット７０を密封用内周面６１ｂに嵌め込むことにより、密封用内周面６１ｂのケーシング小径部６３に密封ユニット７０の密封体小径部７１が嵌め込まれる。ここで、ケーシング大径部６４からケーシング小径部６３まで傾斜面８２が徐々に縮径するように傾斜状に形成されている。
このため、上述の実施形態と同様の効果に加え、密封用内周面６１ｂのケーシング小径部６３に密封ユニット７０の密封体小径部７１が嵌め込まれるとき、密封体小径部７１に保持されたОリング６７を傾斜面８２に沿わせてケーシング小径部６３まで円滑に移動させることができる。これにより、密封ユニット７０をフロントフランジ１０の密封用内周面６１ｂに組み付けるとき、Оリング６７が損傷することを一層良好に防止できる。

一方、密封ユニット７０をフロントフランジ１０の密封用内周面６１ｂから取り外して分解する。密封体小径部７１に保持されたОリング６７を傾斜面８２に沿わせて円滑に移動させることができる。これにより、密封ユニット７０をフロントフランジ１０の密封用内周面６１ｂから取り外して分解するとき、Оリング６７が損傷することを一層良好に防止できる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲に、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、建設機械１００は油圧ショベルである場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、さまざまな建設機械に上述の油圧ポンプ１を採用することができる。

また、上述の実施形態では、回転機械として油圧ポンプ１を例に説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、例えば油圧モータ等のさまざまな流体機械に加え、電動モータ等の回転電機を採用することができる。
また、上述の実施形態では、フロントフランジ１０に密封ユニット７０を組付、分解する例について説明した。そして、密封ユニット７０にＯリング６７やオイルシール６８を取り付けた場合について説明した。しかしながらこれに限られるものではなく、二つの部材を組付、分解するさまざまな態様に、ケーシング小径部６３、ケーシング大径部６４、密封体小径部の外周面７１ａ、及び密封体大径部の外周面７２ａの構成を採用できる。

１，８０…油圧ポンプ（回転機械、流体機械）、２…ケーシング（第一部材）、３…シャフト、３ｃ…シャフトの外周面、４…シリンダブロック、５…斜板、１０…フロントフランジ、１５…密封体、１７…シリンダ穴（シリンダ室）、２１…ピストン、６１…フロントフランジの内周面、６１ｂ…密封用内周面（ケーシングの内周面）、６３…ケーシング小径部（内周面、小径内周面）、６３ａ…シール面、６４…ケーシング大径部（内周面、大径内周面）、６５…スナップリング溝部（第二溝，固定部を保持する部位）、６６…スナップリング（止め輪部材）、６７…Оリング（シール部材）、６８…オイルシール（他のシール部材）、７０…密封ユニット（第二部材、閉塞体）、７１…密封体小径部、７１ａ…密封体小径部の外周面（小径外周面）、７２…密封体大径部、７２ａ…密封体大径部の外周面（大径外周面）、７２ｂ…固定部、７３…内径段部、７５…シール溝（第一溝，溝）、９０…密封装置、１００…建設機械、１０１…旋回体（車体）、１０２…走行体（車体）

Claims (6)

1. 小径内周面及び大径内周面を有する第一部材と、
   小径外周面及び大径外周面を有し、前記第一部材の前記小径内周面に接触するシール部材を保持する第一溝を前記小径外周面に有する第二部材と、
   前記第一部材からの前記第二部材の抜けを防止する止め輪部材と、を備え、
   前記小径内周面の内径寸法は、前記大径内周面の内径寸法よりも小さく、
   前記第一部材に前記第二部材を取り付けた状態で、前記第一溝と前記大径内周面とは軸方向で離れて配置されており、
   前記大径内周面は、前記止め輪部材を保持する第二溝を備える密封装置。
2. 小径内周面及び大径内周面を有する第一部材と、
   前記第一部材の前記小径内周面に接触するシール部材を保持する溝を外周面に有する第二部材と、
   を備え、
   前記小径内周面の内径寸法は、前記大径内周面の内径寸法よりも小さく、
   前記シール部材の外径寸法は、前記大径内周面の内径寸法よりも小さい密封装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の密封装置と、
   前記第一部材内に回転自在に支持され、前記第二部材を貫通して前記第一部材の外部に突出されているシャフトと、
   前記シャフトに接触するように前記第二部材に保持される他のシール部材と、を備える回転機械。
4. 小径内周面及び大径内周面を有するケーシングと、
   小径外周面及び大径外周面を有し、前記ケーシングの前記小径内周面に接触するシール部材を保持する第一溝を前記小径外周面に有する閉塞体と、
   前記ケーシングからの前記閉塞体の抜けを防止する止め輪部材と、
   前記ケーシング内に回転自在に支持され、前記閉塞体を貫通して前記ケーシングの外部に突出されているシャフトと、
   前記シャフトに接触するように前記閉塞体に保持される他のシール部材と、を備え、
   前記小径内周面の内径寸法は、前記大径内周面の内径寸法よりも小さく、
   前記ケーシングに前記閉塞体を取り付けた状態で、前記第一溝と前記大径内周面とは軸方向で離れて配置されており、
   前記大径内周面は、前記止め輪部材を保持する第二溝を備える回転機械。
5. 請求項４に記載の回転機械と、
   前記ケーシング内に収納され、かつ前記シャフトに固定されているシリンダブロックと、
   前記シリンダブロックに形成された複数のシリンダ室内に前記シャフトの軸線に沿って移動自在に設けられる複数のピストンと、
   前記ピストンの前記軸線方向への変位を規制する斜板と、
   を備える流体機械。
6. 請求項５に記載の流体機械が搭載された車体を備える建設機械。

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