WO2019230507A1 - シール部材及びスイベルジョイント - Google Patents

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WO2019230507A1
WO2019230507A1 PCT/JP2019/020179 JP2019020179W WO2019230507A1 WO 2019230507 A1 WO2019230507 A1 WO 2019230507A1 JP 2019020179 W JP2019020179 W JP 2019020179W WO 2019230507 A1 WO2019230507 A1 WO 2019230507A1
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peripheral surface
shaft
inner peripheral
seal member
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智史 道上
英史 飯谷
Original Assignee
株式会社小松製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a seal member and a swivel joint.
  • a work vehicle such as a hydraulic excavator includes an upper turning body and a lower traveling body.
  • a hydraulic pump is disposed on the upper swing body.
  • a hydraulic motor (traveling motor) is disposed on the lower traveling body.
  • the upper swing body and the lower traveling body are connected via a swivel joint.
  • the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump is supplied to the hydraulic motor through an oil passage provided in the swivel joint.
  • the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump is supplied to the hydraulic motor, and the lower traveling body travels by driving the hydraulic motor.
  • the swivel joint has a plurality of oil passages.
  • a seal member that partitions a plurality of oil passages is provided in the swivel joint.
  • the performance required for the seal member includes suppressing the leakage of hydraulic oil, smoothly rotating the swivel joint with low torque, and maintaining the sealing performance for a long time.
  • Measures to increase the tightness of the seal member by increasing the tightening margin of the seal member can be considered to suppress leakage of hydraulic oil.
  • the tightening force of the seal member is increased, it may be difficult to smoothly rotate the swivel joint with low torque.
  • the tightening force of the seal member is increased and the frictional force acting on the seal member is increased, stick-slip phenomenon occurs in the friction between the seal member and the shaft of the swivel joint, and abnormal noise and vibration are generated. It may cause discomfort to the driver of the vehicle and damage the hose and swivel joint.
  • the tightening margin of the seal member is reduced to reduce the tightening force of the seal member, it becomes difficult to sufficiently suppress leakage of hydraulic oil, or it becomes difficult to maintain the sealing performance for a long time. there is a possibility.
  • An aspect of the present invention aims to maintain sealing performance for a long period of time and to smoothly rotate the swivel joint with low torque.
  • an inner peripheral surface surrounding a central axis, an upper surface connected to one end portion of the inner peripheral surface in the axial direction of the central axis, and the other end portion of the inner peripheral surface in the axial direction A first portion that is provided continuously to the inner peripheral surface so as to surround the central axis and is inclined toward the upper surface toward one side in the circumferential direction of the central axis, and the circumferential direction
  • the sealing performance can be maintained for a long time, and the swivel joint can be smoothly rotated with low torque.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a work vehicle according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a side sectional view showing the swivel joint according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a side view showing the swivel joint according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a top view showing the swivel joint according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the seal member according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view of a part of the seal member according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a development view of the inner peripheral surface of the seal member according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a convex portion according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a work vehicle according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a side sectional view showing the swivel joint according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a side view showing the s
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the seal member according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a convex portion according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a convex portion according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is an enlarged perspective view of a part of the seal member according to the fourth embodiment.
  • FIG. 13 is an enlarged perspective view of a part of the seal member according to the fifth embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a work vehicle MV according to the present embodiment.
  • the work vehicle MV includes a lower traveling body 100, an upper swinging body 200 that is turnably supported by the lower traveling body 100, a rotating mechanism 300 that connects the lower traveling body 100 and the upper swinging body 200, and the lower traveling body 100. And the swivel joint 1 that connects the upper swing body 200.
  • Examples of the work vehicle MV include a hydraulic excavator or a backhoe.
  • the rotation mechanism 300 includes an inner ring member 301 and an outer ring member 302 disposed around the inner ring member 301.
  • the inner ring member 301 and the outer ring member 302 rotate relative to each other about the pivot axis AX.
  • the inner ring member 301 is fixed to the lower traveling body 100.
  • the outer ring member 302 is fixed to the upper swing body 200.
  • the swivel joint 1 has a rotor 10 and a shaft 20 that is rotatably supported by the rotor 10.
  • the rotor 10 and the shaft 20 rotate relative to each other about the turning axis AX.
  • the rotor 10 is fixed to the lower traveling body 100.
  • the shaft 20 is fixed to the upper swing body 200.
  • the rotor 10 may be fixed to the upper swing body 200 and the shaft 20 may be fixed to the lower traveling body 100.
  • the lower traveling body 100 and the upper swing body 200 are connected via the rotation mechanism 300 and the swivel joint 1.
  • the rotation mechanism 300 and the swivel joint 1 the upper swing body 200 can swing around the swing axis AX with respect to the lower traveling body 100.
  • the upper swing body 200 is provided with a hydraulic pump 202 and a hydraulic oil tank 203.
  • a hydraulic motor 102 is provided in the lower traveling body 100.
  • the hydraulic pump 202 and the swivel joint 1 are connected via a tube 201.
  • the swivel joint 1 and the hydraulic motor 102 are connected via a tube 101.
  • the hydraulic oil tank 203 stores hydraulic oil.
  • the hydraulic oil stored in the hydraulic oil tank 203 is supplied to the hydraulic pump 202 via the oil passage 204.
  • the hydraulic pump 202 discharges hydraulic oil supplied from the hydraulic oil tank 203.
  • the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 202 is supplied to the hydraulic motor 102 via the tube 201, the oil passage 30 provided in the swivel joint 1, and the tube 101.
  • the hydraulic fluid discharged from the hydraulic pump 202 is supplied to the hydraulic motor 102 and the hydraulic motor 102 is driven, so that the lower traveling body 100 travels.
  • the hydraulic oil sent from the hydraulic motor 102 is returned to the hydraulic oil tank 203 through an oil passage (not shown).
  • FIG. 2 is a side sectional view showing the swivel joint 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a side view showing the swivel joint 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a top view showing the swivel joint 1 according to the present embodiment.
  • the swivel joint 1 has 4 ports, but 6 ports may be used or any other number of ports may be used.
  • the swivel joint 1 includes a rotor 10 having a hole 11, a shaft 20 disposed in the hole 11 of the rotor 10, and a seal member 40 that seals between the rotor 10 and the shaft 20.
  • the upper end of the hole 11 is opened.
  • the lower end of the hole 11 is closed.
  • An opening is provided on the upper surface of the rotor 10.
  • the shaft 20 is inserted into the hole 11 through an opening provided on the upper surface of the rotor 10.
  • the shaft 20 rotates around the turning axis AX while being disposed inside the hole 11.
  • a plurality of oil passages 30 are provided.
  • the oil passage 30 includes an oil passage 30A, an oil passage 30B, an oil passage 30C, and an oil passage 30D.
  • the oil passage 30A includes an annular oil passage 31A provided on the inner peripheral surface of the hole 11 of the rotor 10, a rotor port 32A provided in the rotor 10 so as to connect the annular oil passage 31A and the outer peripheral surface of the rotor 10, and the shaft 20 And a shaft port 33 ⁇ / b> A provided inside the shaft 20 so as to connect the upper surface of the shaft 20 and the outer peripheral surface of the shaft 20.
  • the oil passage 30B includes an annular oil passage 31B provided on the inner peripheral surface of the hole 11 of the rotor 10, a rotor port 32B provided in the rotor 10 so as to connect the annular oil passage 31B and the outer peripheral surface of the rotor 10, and the shaft 20 And a shaft port 33B provided inside the shaft 20 so as to connect the upper surface of the shaft 20 and the outer peripheral surface of the shaft 20.
  • the oil passage 30C includes an annular oil passage 31C provided on the inner peripheral surface of the hole 11 of the rotor 10, a rotor port 32C provided in the rotor 10 so as to connect the annular oil passage 31C and the outer peripheral surface of the rotor 10, and the shaft 20 And a shaft port 33 ⁇ / b> C provided inside the shaft 20 so as to connect the upper surface of the shaft 20 and the outer peripheral surface of the shaft 20.
  • the oil passage 30D includes an annular oil passage 31D provided on the inner peripheral surface of the hole 11 of the rotor 10, a rotor port 32D provided in the rotor 10 so as to connect the annular oil passage 31D and the outer peripheral surface of the rotor 10, and the shaft 20 And a shaft port 33 ⁇ / b> D provided inside the shaft 20 so as to connect the upper surface of the shaft 20 and the outer peripheral surface of the shaft 20.
  • Each of the annular oil passage 31A, the annular oil passage 31B, the annular oil passage 31C, and the annular oil passage 31D is formed on the inner peripheral surface of the hole 11 so as to surround the turning axis AX.
  • the annular oil passage 31A, the annular oil passage 31B, the annular oil passage 31C, and the annular oil passage 31D are provided at different positions.
  • One end portion 32Aa of the rotor port 32A is connected to the annular oil passage 31A.
  • the other end 32 ⁇ / b> Ab of the rotor port 32 ⁇ / b> A is disposed on the outer peripheral surface of the rotor 10.
  • One end portion 32Ba of the rotor port 32B is connected to the annular oil passage 31B, and the other end portion 32Bb of the rotor port 32B is disposed on the outer peripheral surface of the rotor 10.
  • One end 32Ca of the rotor port 32C is connected to the annular oil passage 31C.
  • the other end 32 ⁇ / b> Cb of the rotor port 32 ⁇ / b> C is disposed on the outer peripheral surface of the rotor 10.
  • One end portion 32Da of the rotor port 32D is connected to the annular oil passage 31D, and the other end portion 32Db of the rotor port 32D is disposed on the outer peripheral surface of the rotor 10.
  • the one end 33Aa of the shaft port 33A is disposed on the upper surface of the shaft 20.
  • the other end 33Ab of the shaft port 33A is disposed on the outer peripheral surface of the shaft 20 so as to face the annular oil passage 31A.
  • One end portion 33Ba of the shaft port 33B is disposed on the upper surface of the shaft 20.
  • the other end 33Bb of the shaft port 33B is disposed on the outer peripheral surface of the shaft 20 so as to face the annular oil passage 31B.
  • One end portion 33Ca of the shaft port 33C is disposed on the upper surface of the shaft 20.
  • the other end 33Cb of the shaft port 33C is disposed on the outer peripheral surface of the shaft 20 so as to face the annular oil passage 31C.
  • One end portion 33Da of the shaft port 33D is disposed on the upper surface of the shaft 20.
  • the other end 33Db of the shaft port 33D is disposed on the outer peripheral surface of the shaft 20 so as to face the annular oil passage 31D.
  • the one end portions 33Aa, 33Ba, 33Ca, 33Da of the shaft ports 33A, 33B, 33C, 33D are connected to the tube 201.
  • the shaft ports 33A, 33B, 33C, and 33D are connected to the hydraulic pump 202 via the tube 201.
  • the other end portions 32Ab, 32Bb, 32Cb, 32Db of the rotor ports 32A, 32B, 32C, 32D are connected to the tube 101.
  • the rotor ports 32A, 32B, 32C, 32D are connected to the hydraulic motor 102 via the tube 101.
  • the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 202 flows through the tube 201 and is then supplied to the hydraulic motor 102 via at least a part of the oil passages 30A, 30B, 30C, and 30D and the tube 101.
  • the hydraulic oil tank provided in the upper swing body 200 via at least a part of the oil passages 30 ⁇ / b> A, 30 ⁇ / b> B, 30 ⁇ / b> C, and 30 ⁇ / b> D and the tube 201. It returns to 203.
  • the seal member 40 partitions a plurality of oil passages 30A, 30B, 30C, and 30D.
  • the seal member 40 is an annular member.
  • the seal member 40 is disposed in the groove 12 on the inner peripheral surface of the hole 11.
  • the groove 12 is formed on the inner peripheral surface of the hole 11 so as to surround the turning axis AX. In the direction parallel to the turning axis AX, the groove 12 is located above the annular oil passage 31A, between the annular oil passage 31A and the annular oil passage 31B, between the annular oil passage 31B and the annular oil passage 31C, and between the annular oil passage 31C and the annular oil passage 31C.
  • the seal member 40 is disposed in each of the plurality of grooves 12.
  • the seal member 40 is in contact with the outer peripheral surface of the shaft 20 while being disposed in the groove 12.
  • the seal member 40 disposed between the annular oil passage 31A and the annular oil passage 31B is such that the hydraulic oil flowing through the oil passage 30A does not enter the oil passage 30B, and the hydraulic oil flowing through the oil passage 30B enters the oil passage 30A. It seals between oil path 30A and oil path 30B so that it may not.
  • the seal member 40 disposed between the annular oil passage 31B and the annular oil passage 31C seals between the oil passage 30B and the oil passage 30C.
  • the seal member 40 disposed between the annular oil passage 31C and the annular oil passage 31D seals between the oil passage 30C and the oil passage 30D.
  • the seal member 40 disposed above the annular oil passage 31 ⁇ / b> A seals the oil passage 30 ⁇ / b> A and suppresses hydraulic oil from leaking between the rotor 10 and the shaft 20.
  • the seal member 40 disposed below the annular oil passage 31D seals the oil passage 30D and suppresses the hydraulic oil from leaking between the rotor 10 and the shaft 20.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the seal member 40 according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view of a part of the seal member 40 according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a development view of the inner peripheral surface 41 of the seal member 40 according to the present embodiment.
  • the seal member 40 is an annular member disposed around the central axis CX. In a state where the seal member 40 is disposed in the groove 12, the central axis CX of the seal member 40 and the turning axis AX coincide with each other.
  • the seal member 40 includes an inner peripheral surface 41 surrounding the central axis CX, an outer peripheral surface 42 facing away from the inner peripheral surface 41, and an upper surface connected to one end portion 41A of the inner peripheral surface 41 in the axial direction of the central axis CX. 43, a lower surface 44 connected to the other end 41B of the inner peripheral surface 41 in the axial direction, and a convex portion 50 provided on the inner peripheral surface 41.
  • the upper surface 43 connects one end 41A of the inner peripheral surface 41 and one end 42A of the outer peripheral surface 42.
  • One end portion 41 ⁇ / b> A of the inner peripheral surface 41 is an upper end portion of the inner peripheral surface 41
  • one end portion 42 ⁇ / b> A of the outer peripheral surface 42 is an upper end portion of the outer peripheral surface 42.
  • the lower surface 44 connects the other end 41B of the inner peripheral surface 41 and the other end 42B of the outer peripheral surface 42.
  • the other end portion 41 ⁇ / b> B of the inner peripheral surface 41 is a lower end portion of the inner peripheral surface 41
  • the other end portion 42 ⁇ / b> B of the outer peripheral surface 42 is a lower end portion of the outer peripheral surface 42.
  • the convex portion 50 is provided on the inner peripheral surface 41 and protrudes from the inner peripheral surface 41 toward the central axis CX. In a state where the seal member 40 is disposed in the groove 12, the convex portion 50 contacts the outer peripheral surface of the shaft 20.
  • the convex portion 50 is continuously provided on the inner peripheral surface 41 so as to surround the central axis CX.
  • the convex portion 50 is provided on the inner peripheral surface 41 so as to partition the first space SP1 and the second space SP2 in the axial direction.
  • the first space SP1 is a space (an upper space) on one side of the convex portion 50 in the axial direction, and includes the one end portion 41A.
  • the second space SP2 is a space on the other side (lower space) from the convex portion 50, and is a space including the other end portion 41B.
  • the convex portion 50 of the seal member 40 disposed between the annular oil passage 31A and the annular oil passage 31B comes into contact with the outer peripheral surface of the shaft 20, thereby the first space SP1 including the oil passage 30A and the oil
  • the second space SP2 including the path 30B is partitioned, and the flow of hydraulic oil from one of the first space SP1 and the second space SP2 to the other is suppressed.
  • the convex portion 50 of the seal member 40 disposed between the annular oil passage 31B and the annular oil passage 31C comes into contact with the outer peripheral surface of the shaft 20, thereby the first space SP1 including the oil passage 30B,
  • the second space SP2 including the oil passage 30C is partitioned, and the flow of hydraulic oil from one of the first space SP1 and the second space SP2 to the other is suppressed.
  • the convex portion 50 of the seal member 40 disposed between the annular oil passage 31C and the annular oil passage 31D comes into contact with the outer peripheral surface of the shaft 20, whereby the first space SP1 including the oil passage 30C and the oil passage 30D.
  • the second space SP2 including the first space SP1 and the second space SP2 to suppress the flow of hydraulic oil from one to the other.
  • the convex portion 50 is continuously provided so that no gap is formed between the convex portion 50 and the shaft 20 in the circumferential direction of the central axis CX.
  • the convex portion 50 is inclined to the upper surface 43 side toward one side in the circumferential direction of the central axis CX and to the lower surface 44 side toward one circumferential side. And a second portion 52.
  • a plurality of first portions 51 and second portions 52 are alternately provided in the circumferential direction.
  • the first portion 51 is defined by a first edge 61 and a second edge 62 that are inclined toward the upper surface 43 toward one side in the circumferential direction.
  • the first edge 61 and the second edge 62 are parallel.
  • the first edge 61 and the second edge 62 are linear.
  • the second portion 52 is defined by a third edge 63 and a fourth edge 64 that are inclined toward the lower surface 44 toward one side in the circumferential direction.
  • the third edge 63 and the fourth edge 64 are parallel.
  • the third edge 63 and the fourth edge 64 are linear.
  • the first edge 61 and the third edge 63 are disposed closer to the one end 41A than the center line CL between the one end 41A and the other end 41B of the inner peripheral surface 41.
  • the second edge 62 and the fourth edge 64 are disposed closer to the other end 41B than the center line CL. That is, the center line CL passes through the convex portion 50.
  • the center line CL refers to a line extending in the circumferential direction through the center of the one end 41A and the other end 41B in the axial direction.
  • the first edge 61 and the third edge 63 close to the center line CL are connected via the fifth edge 65.
  • the fifth edge 65 is parallel to the center line CL.
  • the first edge 61 and the third edge 63 far from the center line CL are connected via the sixth edge 66.
  • the sixth edge 66 is parallel to the center line CL.
  • the second edge 62 and the fourth edge 64 close to the center line CL are connected via a seventh edge 67.
  • the seventh edge 67 is parallel to the center line CL.
  • the second edge 62 and the fourth edge 64 far from the center line CL are connected via the eighth edge 68.
  • the eighth edge 68 is parallel to the center line CL.
  • the fifth edge 65 that is a boundary between the first edge 61 and the third edge 63 is disposed between two seventh edges 67 that are boundaries between the second edge 62 and the fourth edge 64.
  • the sixth edge 66 that is the boundary between the first edge 61 and the third edge 63 is disposed between the two eighth edges 68 that are the boundary between the second edge 62 and the fourth edge 64. Is done.
  • the convex portion 50 is provided in a zigzag shape in the circumferential direction of the central axis CX.
  • the first portion 51 between the first edge 61 and the second edge 62 is formed in a band shape.
  • the second portion 52 between the third edge 63 and the fourth edge 64 is formed in a band shape.
  • a center line HL is defined for each of the first portion 51 and the second portion 52.
  • the center line HL of the first portion 51 is a line that passes through the centers of the first edge 61 and the second edge 62 and is parallel to each of the first edge 61 and the second edge 62.
  • the center line HL of the second portion 52 refers to a line that passes through the centers of the third edge 63 and the fourth edge 64 and is parallel to each of the third edge 63 and the fourth edge 64.
  • Each of the center line HL of the first portion 51 and the center line HL of the second portion 52 is inclined with respect to the direction perpendicular to the center axis CX. In the present embodiment, the inclination angle ⁇ of the center line HL with respect to the rotation direction of the shaft 20 is 45 [°] or less.
  • the inclination angle ⁇ of the center line HL of the first portion 51 is the same angle.
  • the inclination angle ⁇ of the center line HL of the second portion 52 is the same angle.
  • the inclination angle ⁇ of the center line HL of the first portion 51 and the inclination angle ⁇ of the center line HL of the second portion 52 are the same.
  • the length of the first edge 61 is the same, and the length of the second edge 62 is the same.
  • the third edge 63 has the same length, and the fourth edge 64 has the same length.
  • the convex portions 50 are provided in a zigzag shape at a uniform pitch in the circumferential direction of the central axis CX.
  • the seal member 40 includes an inner ring member 401 and an outer ring member 402 disposed around the inner ring member 401. That is, the seal member 40 is configured by two ring members.
  • the inner peripheral ring member 401 has an inner peripheral surface 41, a convex portion 50, a part of the upper surface 43, and a part of the lower surface 44.
  • the outer peripheral ring member 402 has an outer peripheral surface 42, a part of the upper surface 43, and a part of the lower surface 44.
  • the outer peripheral ring member 402 is formed of a material having a lower hardness than the inner peripheral ring member 401.
  • the inner ring member 401 is made of synthetic resin.
  • the outer peripheral ring member 402 is made of synthetic resin or rubber having a lower hardness than the inner peripheral ring member 401.
  • the inner peripheral ring member 401 is made of nylon resin, and the outer peripheral ring member 402 is made of urethane resin.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the convex portion 50 according to the present embodiment, and corresponds to a view taken along the line AA in FIG.
  • the contact surface 53 of the convex part 50 which contacts the outer peripheral surface of the shaft 20 is flat in a cross section. Thereby, the convex part 50 can fully contact the outer peripheral surface of the shaft 20.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the seal member 40 according to the present embodiment, and is an enlarged view of the second portion 52 of the convex portion 50.
  • the second portion 52 is a band-shaped portion defined by the third edge 63 and the fourth edge 64 arranged in parallel.
  • the center line HL of the second portion 52 is inclined with respect to the rotation direction of the shaft 20.
  • the inclination angle ⁇ of the center line HL with respect to the rotation direction of the shaft 20 is 45 [°] or less.
  • the inclination angle ⁇ is 45 [°].
  • the center line HL of the second portion 52 refers to a line that passes through the centers of the third edge 63 and the fourth edge 64 and is parallel to each of the third edge 63 and the fourth edge 64.
  • a force Fd acts on the second portion 52 in a direction orthogonal to the center line HL.
  • the convex part 50 is made of synthetic resin and elastically deforms.
  • the second portion 52 When the force Fd acts on the second portion 52, the second portion 52 generates an elastic force Fe so as to resist the force Fd.
  • the direction in which the force Fd acts and the direction in which the elastic force Fe acts are opposite directions.
  • the second portion 52 generates the elastic force Fe so that the force acting on the convex portion 50 in the rotation direction of the shaft 20 is a force Ff smaller than the frictional force F defined based on the tightening force N. Is converted to Therefore, the swivel joint 1 can rotate smoothly with low torque.
  • the tightening force N (tightening margin of the seal member 40)
  • the force acting in the rotation direction of the shaft 20 is reduced to the force Ff. That is, the swivel joint 1 can be smoothly rotated with a low torque while the tension force N is maintained at a high value. Since the tension force N can be maintained at a high value, the leakage of the hydraulic oil is sufficiently suppressed, and the sealing performance can be maintained for a long period.
  • the second portion 52 when the shaft 20 rotates to one side has been described above. Even when the shaft 20 rotates to the other side, the second portion 52 exhibits the same function as described above. Further, when the shaft 20 rotates, the first portion 51 also exhibits the same function as the second portion 52.
  • the shaft 220 of the swivel joint 1 is maintained with the tension force N maintained at a high value. It can be rotated smoothly with low torque. Moreover, even if the shaft 20 rotates at a low speed, the occurrence of the stick-slip phenomenon is suppressed. Further, since the tension force N can be maintained at a high value, the leakage of the hydraulic oil is sufficiently suppressed, and the sealing performance can be maintained for a long time.
  • the seal member 40 is disposed around the inner ring member 401 that contacts the shaft 20 and the inner ring member 401, and is formed of a material having a lower hardness than the inner ring member 401. And an outer peripheral ring member 402. Since the outer peripheral ring member 402 has low hardness, the allowance for the seal member 40 can be increased. Since the inner ring member 401 that contacts the shaft 20 is hard, the sealing performance can be maintained for a long time.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the convex portion 50 according to the present embodiment.
  • a recess 71 may be formed at the boundary between the protrusion 50 and the inner peripheral surface 41.
  • the convex portion 50 is easily elastically deformed in a direction orthogonal to the center line HL. Therefore, the convex portion 50 can sufficiently generate the elastic force Fe for reducing the frictional force F.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the convex portion 50 according to this embodiment.
  • a recess 72 may be formed on the contact surface 53 of the protrusion 50.
  • the convex portion 50 is easily elastically deformed in a direction orthogonal to the center line HL. Therefore, the convex portion 50 can sufficiently generate the elastic force Fe for reducing the frictional force F.
  • FIG. 12 is an enlarged perspective view of a part of the seal member 40 according to the present embodiment.
  • the first edge 61 and the second edge 62 are linear, and the third edge 63 and the fourth edge 64 are linear.
  • the first edge 61 and the second edge 62 may be curved, and the third edge 63 and the fourth edge 64 may be curved.
  • the elastic force Fe for reducing the frictional force F can fully be generate
  • FIG. 13 is an enlarged perspective view of a part of the seal member 40 according to the present embodiment.
  • the convex portions 50 are provided in a zigzag shape at a uniform pitch in the circumferential direction of the central axis CX.
  • the convex portions 50 may be provided in a zigzag shape at a nonuniform pitch in the circumferential direction of the central axis CX.
  • the inclination angle ⁇ of the center line HL may be a different angle.
  • the inclination angle ⁇ of the center line HL may be different.
  • the length of the first edge 61 may be different and the length of the second edge 62 may be different.
  • the length of the third edge 63 may be different, and the length of the fourth edge 64 may be different.
  • first portions 51 and the second portions 52 are alternately provided in the circumferential direction.
  • the first portion 51 and the second portion 52 may not be continuously arranged in the circumferential direction, and the first portion 51 and the second portion 52 may be separated from each other. Further, another first portion 51 may be arranged next to the first portion 51, or another second portion 52 may be arranged next to the second portion 52.

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Abstract

シール部材は、中心軸を囲む内周面と、中心軸の軸方向において内周面の一端部に接続される上面と、軸方向において内周面の他端部に接続される下面と、中心軸を囲むように前記内周面に連続して設けられ、中心軸の周方向の一方側に向かって上面側に傾斜する第１部分と、周方向の一方側に向かって下面側に傾斜する第２部分とを有する凸部と、を備える。

Description

シール部材及びスイベルジョイント
　本発明は、シール部材及び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車両は、上部旋回体と下部走行体とを備える。上部旋回体に油圧ポンプが配置される。下部走行体に油圧モータ（走行モータ）が配置される。上部旋回体と下部走行体とは、スイベルジョイントを介して連結される。油圧ポンプから吐出された作動油は、スイベルジョイントに設けられている油路を介して油圧モータに供給される。油圧ポンプから吐出された作動油が油圧モータに供給され、油圧モータが駆動することにより、下部走行体が走行する。
特開２０１７－０７５６４７号公報
　スイベルジョイントは、複数の油路を有する。複数の油路を区画するシール部材がスイベルジョイントに設けられる。シール部材に要求される性能として、作動油の漏出を抑制すること、スイベルジョイントを低トルクで円滑に回転させること、及びシール性を長期間維持できること等が挙げられる。
　作動油の漏出を抑制するために、シール部材の締め代を大きくしてシール部材の緊迫力を高める方策が考えられる。しかし、シール部材の緊迫力を高めると、スイベルジョイントを低トルクで円滑に回転させることが困難になる可能性がある。また、シール部材の緊迫力を高め、シール部材に作用する摩擦力を増大させると、シール部材とスイベルジョイントのシャフトとの摩擦においてスティックスリップ現象が発生し、異音や振動が発生して、作業車両の運転者に不快感をもたらしたり、ホースやスイベルジョイントが破損したりする可能性がある。一方、シール部材の締め代を小さくしてシール部材の緊迫力を低くすると、作動油の漏出を十分に抑制することが困難になったり、シール性を長期間維持することが困難になったりする可能性がある。
　本発明の態様は、シール性を長期間維持し、スイベルジョイントを低トルクで円滑に回転させることを目的とする。
　本発明の態様に従えば、中心軸を囲む内周面と、前記中心軸の軸方向において前記内周面の一端部に接続される上面と、前記軸方向において前記内周面の他端部に接続される下面と、前記中心軸を囲むように前記内周面に連続して設けられ、前記中心軸の周方向の一方側に向かって上面側に傾斜する第１部分と、前記周方向の一方側に向かって下面側に傾斜する第２部分とを有する凸部と、を備えるシール部材が提供される。
　本発明の態様によれば、シール性を長期間維持し、スイベルジョイントを低トルクで円滑に回転させることができる。
図１は、第１実施形態に係る作業車両を模式的に示す図である。 図２は、第１実施形態に係るスイベルジョイントを示す側断面図である。 図３は、第１実施形態に係るスイベルジョイントを示す側面図である。 図４は、第１実施形態に係るスイベルジョイントを示す上面図である。 図５は、第１実施形態に係るシール部材を示す斜視図である。 図６は、第１実施形態に係るシール部材の一部を拡大した斜視図である。 図７は、第１実施形態に係るシール部材の内周面の展開図である。 図８は、第１実施形態に係る凸部を示す断面図である。 図９は、第１実施形態に係るシール部材の作用を説明するための図である。 図１０は、第２実施形態に係る凸部を示す断面図である。 図１１は、第３実施形態に係る凸部を示す断面図である。 図１２は、第４実施形態に係るシール部材の一部を拡大した斜視図である。 図１３は、第５実施形態に係るシール部材の一部を拡大した斜視図である。
　以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
［１］第１実施形態
［作業車両］
　図１は、本実施形態に係る作業車両ＭＶを模式的に示す図である。作業車両ＭＶは、下部走行体１００と、下部走行体１００に旋回可能に支持される上部旋回体２００と、下部走行体１００と上部旋回体２００とを連結する回転機構３００と、下部走行体１００と上部旋回体２００とを連結するスイベルジョイント１とを備える。作業車両ＭＶとして、油圧ショベル又はバックホーが例示される。
　回転機構３００は、内側リング部材３０１と、内側リング部材３０１の周囲に配置される外側リング部材３０２とを有する。内側リング部材３０１と外側リング部材３０２とは、旋回軸ＡＸを中心に相対回転する。内側リング部材３０１は、下部走行体１００に固定される。外側リング部材３０２は、上部旋回体２００に固定される。
　スイベルジョイント１は、ロータ１０と、ロータ１０に回転可能に支持されるシャフト２０とを有する。ロータ１０とシャフト２０とは、旋回軸ＡＸを中心に相対回転する。ロータ１０は、下部走行体１００に固定される。シャフト２０は、上部旋回体２００に固定される。なお、ロータ１０が上部旋回体２００に固定され、シャフト２０が下部走行体１００に固定されてもよい。
　下部走行体１００と上部旋回体２００とは、回転機構３００及びスイベルジョイント１を介して連結される。回転機構３００及びスイベルジョイント１により、上部旋回体２００は、下部走行体１００に対して旋回軸ＡＸを中心に旋回可能である。
　上部旋回体２００に油圧ポンプ２０２及び作動油タンク２０３が設けられる。下部走行体１００に油圧モータ１０２が設けられる。油圧ポンプ２０２とスイベルジョイント１とは、チューブ２０１を介して接続される。スイベルジョイント１と油圧モータ１０２とは、チューブ１０１を介して接続される。作動油タンク２０３は、作動油を収容する。作動油タンク２０３に収容されている作動油は、油路２０４を介して油圧ポンプ２０２に供給される。油圧ポンプ２０２は、作動油タンク２０３から供給された作動油を吐出する。油圧ポンプ２０２から吐出された作動油は、チューブ２０１、スイベルジョイント１に設けられている油路３０、及びチューブ１０１を介して、油圧モータ１０２に供給される。油圧ポンプ２０２から吐出された作動油が油圧モータ１０２に供給され、油圧モータ１０２が駆動することにより、下部走行体１００が走行する。油圧モータ１０２から送出された作動油は、不図示の油路を介して作動油タンク２０３に戻される。
［スイベルジョイント］
　図２は、本実施形態に係るスイベルジョイント１を示す側断面図である。図３は、本実施形態に係るスイベルジョイント１を示す側面図である。図４は、本実施形態に係るスイベルジョイント１を示す上面図である。本実施形態においては、スイベルジョイント１が４ポートである例について説明するが、６ポートでもよいし他の任意の数のポートでもよい。
　スイベルジョイント１は、孔１１を有するロータ１０と、ロータ１０の孔１１に配置されるシャフト２０と、ロータ１０とシャフト２０との間をシールするシール部材４０とを備える。
　孔１１の上端部は開かれる。孔１１の下端部は閉じられる。ロータ１０の上面に開口が設けられる。シャフト２０は、ロータ１０の上面に設けられている開口から孔１１に挿入される。シャフト２０は、孔１１の内側に配置されている状態で、旋回軸ＡＸを中心に回転する。油圧ポンプ２０２から吐出された作動油が油圧モータ（旋回モータ）に送られることにより上部旋回体２００が旋回し、上部旋回体２００に固定されているシャフト２０が回転する。
　油路３０は、複数設けられる。本実施形態において、油路３０は、油路３０Ａと、油路３０Ｂと、油路３０Ｃと、油路３０Ｄとを含む。
　油路３０Ａは、ロータ１０の孔１１の内周面に設けられる環状油路３１Ａと、環状油路３１Ａとロータ１０の外周面とを結ぶようにロータ１０に設けられるロータポート３２Ａと、シャフト２０の上面とシャフト２０の外周面とを結ぶようにシャフト２０の内部に設けられるシャフトポート３３Ａとを含む。
　油路３０Ｂは、ロータ１０の孔１１の内周面に設けられる環状油路３１Ｂと、環状油路３１Ｂとロータ１０の外周面とを結ぶようにロータ１０に設けられるロータポート３２Ｂと、シャフト２０の上面とシャフト２０の外周面とを結ぶようにシャフト２０の内部に設けられるシャフトポート３３Ｂとを含む。
　油路３０Ｃは、ロータ１０の孔１１の内周面に設けられる環状油路３１Ｃと、環状油路３１Ｃとロータ１０の外周面とを結ぶようにロータ１０に設けられるロータポート３２Ｃと、シャフト２０の上面とシャフト２０の外周面とを結ぶようにシャフト２０の内部に設けられるシャフトポート３３Ｃとを含む。
　油路３０Ｄは、ロータ１０の孔１１の内周面に設けられる環状油路３１Ｄと、環状油路３１Ｄとロータ１０の外周面とを結ぶようにロータ１０に設けられるロータポート３２Ｄと、シャフト２０の上面とシャフト２０の外周面とを結ぶようにシャフト２０の内部に設けられるシャフトポート３３Ｄとを含む。
　環状油路３１Ａ、環状油路３１Ｂ、環状油路３１Ｃ、及び環状油路３１Ｄのそれぞれは、旋回軸ＡＸを囲むように孔１１の内周面に形成される。旋回軸ＡＸと平行な方向において、環状油路３１Ａと環状油路３１Ｂと環状油路３１Ｃと環状油路３１Ｄは、異なる位置に設けられる。
　ロータポート３２Ａの一端部３２Ａａは、環状油路３１Ａに接続される。ロータポート３２Ａの他端部３２Ａｂは、ロータ１０の外周面に配置される。ロータポート３２Ｂの一端部３２Ｂａは、環状油路３１Ｂに接続され、ロータポート３２Ｂの他端部３２Ｂｂは、ロータ１０の外周面に配置される。ロータポート３２Ｃの一端部３２Ｃａは、環状油路３１Ｃに接続される。ロータポート３２Ｃの他端部３２Ｃｂは、ロータ１０の外周面に配置される。ロータポート３２Ｄの一端部３２Ｄａは、環状油路３１Ｄに接続され、ロータポート３２Ｄの他端部３２Ｄｂは、ロータ１０の外周面に配置される。
　シャフトポート３３Ａの一端部３３Ａａは、シャフト２０の上面に配置される。シャフトポート３３Ａの他端部３３Ａｂは、環状油路３１Ａに対向するように、シャフト２０の外周面に配置される。シャフトポート３３Ｂの一端部３３Ｂａは、シャフト２０の上面に配置される。シャフトポート３３Ｂの他端部３３Ｂｂは、環状油路３１Ｂに対向するように、シャフト２０の外周面に配置される。シャフトポート３３Ｃの一端部３３Ｃａは、シャフト２０の上面に配置される。シャフトポート３３Ｃの他端部３３Ｃｂは、環状油路３１Ｃに対向するように、シャフト２０の外周面に配置される。シャフトポート３３Ｄの一端部３３Ｄａは、シャフト２０の上面に配置される。シャフトポート３３Ｄの他端部３３Ｄｂは、環状油路３１Ｄに対向するように、シャフト２０の外周面に配置される。
　シャフトポート３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄの一端部３３Ａａ，３３Ｂａ，３３Ｃａ，３３Ｄａは、チューブ２０１に接続される。シャフトポート３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄは、チューブ２０１を介して、油圧ポンプ２０２に接続される。
　ロータポート３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄの他端部３２Ａｂ，３２Ｂｂ，３２Ｃｂ，３２Ｄｂは、チューブ１０１に接続される。ロータポート３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄは、チューブ１０１を介して、油圧モータ１０２に接続される。
　油圧ポンプ２０２から吐出された作動油は、チューブ２０１を流れた後、油路３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄの少なくとも一部及びチューブ１０１を介して、油圧モータ１０２に供給される。また、油圧モータ１０２からの作動油は、チューブ１０１を流れた後、油路３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄの少なくとも一部及びチューブ２０１を介して、上部旋回体２００に設けられている作動油タンク２０３に戻される。
　ロータ１０に対してシャフト２０が回転した場合においても、シャフトポート３３Ａの他端部は、環状油路３１Ａに対向し続ける。これにより、作動油は、シャフトポート３３Ａと環状油路３１Ａとロータポート３２Ａとを流通し続けることができる。同様に、ロータ１０に対してシャフト２０が回転した場合においても、シャフトポート３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄの他端部は、環状油路３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄに対向し続ける。
　シール部材４０は、複数の油路３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄを区画する。シール部材４０は、環状部材である。シール部材４０は、孔１１の内周面の溝１２に配置される。溝１２は、旋回軸ＡＸを囲むように孔１１の内周面に形成される。旋回軸ＡＸと平行な方向において、溝１２は、環状油路３１Ａよりも上方、環状油路３１Ａと環状油路３１Ｂとの間、環状油路３１Ｂと環状油路３１Ｃとの間、環状油路３１Ｃと環状油路３１Ｄとの間、及び環状油路３１Ｄよりも下方のそれぞれに設けられる。シール部材４０は、複数の溝１２のそれぞれに配置される。
　シール部材４０は、溝１２に配置された状態で、シャフト２０の外周面に接触する。環状油路３１Ａと環状油路３１Ｂとの間に配置されるシール部材４０は、油路３０Ａを流れる作動油が油路３０Ｂに浸入せず、油路３０Ｂを流れる作動油が油路３０Ａに浸入しないように、油路３０Ａと油路３０Ｂとの間をシールする。同様に、環状油路３１Ｂと環状油路３１Ｃとの間に配置されるシール部材４０は、油路３０Ｂと油路３０Ｃとの間をシールする。環状油路３１Ｃと環状油路３１Ｄとの間に配置されるシール部材４０は、油路３０Ｃと油路３０Ｄとの間をシールする。環状油路３１Ａよりも上方に配置されるシール部材４０は、油路３０Ａをシールし、ロータ１０とシャフト２０との間から作動油が漏出することを抑制する。環状油路３１Ｄよりも下方に配置されるシール部材４０は、油路３０Ｄをシールし、ロータ１０とシャフト２０との間から作動油が漏出することを抑制する。
［シール部材］
　図５は、本実施形態に係るシール部材４０を示す斜視図である。図６は、本実施形態に係るシール部材４０の一部を拡大した斜視図である。図７は、本実施形態に係るシール部材４０の内周面４１の展開図である。
　シール部材４０は、中心軸ＣＸの周囲に配置される環状部材である。シール部材４０が溝１２に配置された状態で、シール部材４０の中心軸ＣＸと旋回軸ＡＸとは一致する。
　シール部材４０は、中心軸ＣＸを囲む内周面４１と、内周面４１の反対側を向く外周面４２と、中心軸ＣＸの軸方向において内周面４１の一端部４１Ａに接続される上面４３と、軸方向において内周面４１の他端部４１Ｂに接続される下面４４と、内周面４１に設けられる凸部５０とを備える。
　上面４３は、内周面４１の一端部４１Ａと外周面４２の一端部４２Ａとを結ぶ。内周面４１の一端部４１Ａは、内周面４１の上端部であり、外周面４２の一端部４２Ａは、外周面４２の上端部である。
　下面４４は、内周面４１の他端部４１Ｂと外周面４２の他端部４２Ｂとを結ぶ。内周面４１の他端部４１Ｂは、内周面４１の下端部であり、外周面４２の他端部４２Ｂは、外周面４２の下端部である。
　凸部５０は、内周面４１に設けられ、内周面４１から中心軸ＣＸに向かって突出する。シール部材４０が溝１２に配置された状態で、凸部５０は、シャフト２０の外周面に接触する。凸部５０は、中心軸ＣＸを囲むように内周面４１に連続的に設けられる。凸部５０は、軸方向において第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２とを区画するように内周面４１に設けられる。図７に示すように、第１空間ＳＰ１は、軸方向において凸部５０よりも一方側の空間（上方の空間）であり、一端部４１Ａを含む空間である。第２空間ＳＰ２は、凸部５０よりも他方側の空間（下方の空間）であり、他端部４１Ｂを含む空間である。
　例えば、環状油路３１Ａと環状油路３１Ｂとの間に配置されるシール部材４０の凸部５０は、シャフト２０の外周面に接触することによって、油路３０Ａを含む第１空間ＳＰ１と、油路３０Ｂを含む第２空間ＳＰ２とを区画し、第１空間ＳＰ１及び第２空間ＳＰ２の一方から他方への作動油の流通を抑制する。
　同様に、環状油路３１Ｂと環状油路３１Ｃとの間に配置されるシール部材４０の凸部５０は、シャフト２０の外周面に接触することによって、油路３０Ｂを含む第１空間ＳＰ１と、油路３０Ｃを含む第２空間ＳＰ２とを区画し、第１空間ＳＰ１及び第２空間ＳＰ２の一方から他方への作動油の流通を抑制する。環状油路３１Ｃと環状油路３１Ｄとの間に配置されるシール部材４０の凸部５０は、シャフト２０の外周面に接触することによって、油路３０Ｃを含む第１空間ＳＰ１と、油路３０Ｄを含む第２空間ＳＰ２とを区画し、第１空間ＳＰ１及び第２空間ＳＰ２の一方から他方への作動油の流通を抑制する。
　すなわち、凸部５０は、中心軸ＣＸの周方向において、シャフト２０との間に間隙が形成されないように、連続的に設けられる。
　図７に示すように、凸部５０は、中心軸ＣＸの周方向の一方側に向かって上面４３側に傾斜する第１部分５１と、周方向の一方側に向かって下面４４側に傾斜する第２部分５２とを有する。
　第１部分５１と第２部分５２とは、周方向において交互に複数設けられる。
　第１部分５１は、周方向の一方側に向かって上面４３側に傾斜する第１エッジ６１及び第２エッジ６２によって規定される。第１エッジ６１と第２エッジ６２とは平行である。第１エッジ６１及び第２エッジ６２は、直線状である。
　第２部分５２は、周方向の一方側に向かって下面４４側に傾斜する第３エッジ６３及び第４エッジ６４によって規定される。第３エッジ６３と第４エッジ６４とは平行である。第３エッジ６３及び第４エッジ６４は、直線状である。
　第１エッジ６１及び第３エッジ６３は、内周面４１の一端部４１Ａと他端部４１Ｂとの間の中心線ＣＬよりも一端部４１Ａ側に配置される。第２エッジ６２及び第４エッジ６４は、中心線ＣＬよりも他端部４１Ｂ側に配置される。すなわち、中心線ＣＬは、凸部５０を通る。中心線ＣＬとは、軸方向において一端部４１Ａと他端部４１Ｂとの中心を通り、周方向に延在する線をいう。
　中心線ＣＬに近い第１エッジ６１と第３エッジ６３とは、第５エッジ６５を介して結ばれる。第５エッジ６５は、中心線ＣＬと平行である。
　中心線ＣＬから遠い第１エッジ６１と第３エッジ６３とは、第６エッジ６６を介して結ばれる。第６エッジ６６は、中心線ＣＬと平行である。
　中心線ＣＬに近い第２エッジ６２と第４エッジ６４とは、第７エッジ６７を介して結ばれる。第７エッジ６７は、中心線ＣＬと平行である。
　中心線ＣＬから遠い第２エッジ６２と第４エッジ６４とは、第８エッジ６８を介して結ばれる。第８エッジ６８は、中心線ＣＬと平行である。
　周方向において、第１エッジ６１と第３エッジ６３との境界である第５エッジ６５は、第２エッジ６２と第４エッジ６４との境界である２つの第７エッジ６７の間に配置される。また、周方向において、第１エッジ６１と第３エッジ６３との境界である第６エッジ６６は、第２エッジ６２と第４エッジ６４との境界である２つの第８エッジ６８の間に配置される。
　すなわち、本実施形態において、凸部５０は、中心軸ＣＸの周方向において、ジグザグ状（zigzag）に設けられる。第１エッジ６１と第２エッジ６２との間の第１部分５１は、帯状に形成される。第３エッジ６３と第４エッジ６４との間の第２部分５２は、帯状に形成される。
　第１部分５１及び第２部分５２のそれぞれについて、中心線ＨＬが規定される。第１部分５１の中心線ＨＬとは、第１エッジ６１と第２エッジ６２との中心を通り、第１エッジ６１及び第２エッジ６２のそれぞれに平行な線をいう。第２部分５２の中心線ＨＬとは、第３エッジ６３と第４エッジ６４との中心を通り、第３エッジ６３及び第４エッジ６４のそれぞれに平行な線をいう。第１部分５１の中心線ＨＬ及び第２部分５２の中心線ＨＬのそれぞれは、中心軸ＣＸに垂直な方向に対して傾斜している。本実施形態において、シャフト２０の回転方向に対する中心線ＨＬの傾斜角度θは、４５［°］以下である。
　周方向に配置される複数の第１部分５１のそれぞれについて、第１部分５１の中心線ＨＬの傾斜角度θは同一の角度である。周方向に配置される複数の第２部分５２のそれぞれについて、第２部分５２の中心線ＨＬの傾斜角度θは同一の角度である。第１部分５１の中心線ＨＬの傾斜角度θと第２部分５２の中心線ＨＬの傾斜角度θとは同一である。
　また、周方向に配置される複数の第１部分５１のそれぞれについて、第１エッジ６１の長さは同一の長さであり、第２エッジ６２の長さは同一である。周方向に配置される複数の第２部分５２のそれぞれについて、第３エッジ６３の長さは同一であり、第４エッジ６４の長さは同一の長さである。
　すなわち、本実施形態において、凸部５０は、中心軸ＣＸの周方向において、均一ピッチでジグザグ状（zigzag）に設けられる。
　図５及び図６に示すように、シール部材４０は、内周リング部材４０１と、内周リング部材４０１の周囲に配置される外周リング部材４０２とを有する。すなわち、シール部材４０は、２つのリング部材によって構成される。内周リング部材４０１は、内周面４１、凸部５０、上面４３の一部、及び下面４４の一部を有する。外周リング部材４０２は、外周面４２、上面４３の一部、及び下面４４の一部を有する。
　外周リング部材４０２は、内周リング部材４０１よりも低硬度の材料で形成される。内周リング部材４０１は、合成樹脂製である。外周リング部材４０２は、内周リング部材４０１よりも低硬度の合成樹脂製又はゴム製である。本実施形態において、内周リング部材４０１は、ナイロン樹脂製であり、外周リング部材４０２は、ウレタン樹脂製である。
　図８は、本実施形態に係る凸部５０を示す断面図であり、図７のＡ－Ａ線矢視図に相当する。図８に示すように、断面において、シャフト２０の外周面に接触する凸部５０の接触面５３は、平坦である。これにより、凸部５０は、シャフト２０の外周面に十分に接触することができる。
［作用］
　シール部材４０の凸部５０は、第１部分５１と第２部分５２とを有するので、シール部材４０とシャフト２０とが接触した状態でロータ１０及びシール部材４０に対してシャフト２０が回転したとき、スティックスリップ現象の発生が抑制され、スイベルジョイント１は低トルクで円滑に回転することができる。
　図９は、本実施形態に係るシール部材４０の作用を説明するための図であり、凸部５０の第２部分５２を拡大した図である。第２部分５２は、平行に配置された第３エッジ６３と第４エッジ６４とによって規定された帯状の部分である。凸部５０がシャフト２０の外周面に接触した状態で、シャフト２０が回転すると、第２部分５２にシャフト２０との摩擦力Ｆが作用する。摩擦力Ｆは、中心軸ＣＸと直交するシャフト２０の回転方向に作用する。摩擦力Ｆは、凸部５０の摩擦係数μと凸部５０をシャフト２０に押し付ける力を示す緊迫力Ｎとの積に相当する。緊迫力Ｎは、溝１２とシャフト２０との間に配置されるシール部材４０の締め代が大きいほど高くなる。
　第２部分５２の中心線ＨＬは、シャフト２０の回転方向に対して傾斜している。本実施形態において、シャフト２０の回転方向に対する中心線ＨＬの傾斜角度θは、４５［°］以下である。図９に示す例において、傾斜角度θは４５［°］である。上述のように、第２部分５２の中心線ＨＬとは、第３エッジ６３と第４エッジ６４との中心を通り、第３エッジ６３及び第４エッジ６４のそれぞれに平行な線をいう。摩擦力Ｆに基づいて、第２部分５２には、中心線ＨＬと直交する方向に力Ｆｄが作用する。摩擦力Ｆと力Ｆｄとの間に［Ｆｄ＝Ｆ×ｓｉｎθ］の関係が成立する。
　凸部５０は、合成樹脂製であり弾性変形する。第２部分５２に力Ｆｄが作用すると、力Ｆｄに抗うように、第２部分５２は、弾性力Ｆｅを発生する。力Ｆｄが作用する方向と弾性力Ｆｅが作用する方向とは、逆方向である。凸部５０の第２部分５２に作用する摩擦力Ｆは、弾性力Ｆｅの作用により、［Ｆｆ＝Ｆ－Ｆｅ×ｃｏｓθ］まで減少する。
　このように、第２部分５２が弾性力Ｆｅを発生することにより、シャフト２０の回転方向において凸部５０に作用する力は、緊迫力Ｎに基づいて規定される摩擦力Ｆよりも小さい力Ｆｆに変換される。そのため、スイベルジョイント１は低トルクで円滑に回転することができる。
　本実施形態においては、緊迫力Ｎ（シール部材４０の締め代）を大きくしても、シャフト２０の回転方向に作用する力は、力Ｆｆまで減少される。すなわち、緊迫力Ｎを高い値に維持した状態で、スイベルジョイント１を低トルクで円滑に回転させることができる。緊迫力Ｎを高い値に維持できるため、作動油の漏出は十分に抑制され、シール性を長期間維持することができる。
　また、シャフト２０の回転方向に作用する力が軽減されるので、例えばシャフト２０が低速で回転しても、スティックスリップ現象の発生が抑制される。
　以上、シャフト２０が一方側に回転するときの第２部分５２の作用について説明した。シャフト２０が他方側に回転するときも、第２部分５２は、上述と同様の機能を発揮する。また、シャフト２０が回転したとき、第１部分５１も、第２部分５２と同様の機能を発揮する。
［効果］
　以上説明したように、本実施形態によれば、凸部５０が第１部分５１と第２部分５２とを備えるので、緊迫力Ｎを高い値に維持した状態で、スイベルジョイント１のシャフト２２０を低トルクで円滑に回転させることができる。また、シャフト２０が低速で回転しても、スティックスリップ現象の発生が抑制される。また、緊迫力Ｎを高い値に維持できるので、作動油の漏出は十分に抑制され、シール性を長期間維持することができる。
　また、本実施形態においては、シール部材４０は、シャフト２０に接触する内周リング部材４０１と、内周リング部材４０１の周囲に配置され、内周リング部材４０１よりも低硬度の材料で形成された外周リング部材４０２とを有する。外周リング部材４０２が低硬度なので、シール部材４０の締め代を大きくすることができる。シャフト２０に接触する内周リング部材４０１が硬いので、シール性を長期間維持することができる。
［２］第２実施形態
　第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
　図１０は、本実施形態に係る凸部５０を示す断面図である。図１０に示すように、凸部５０と内周面４１との境界に、凹部７１が形成されてもよい。凹部７１が形成されることにより、凸部５０は、中心線ＨＬと直交する方向に弾性変形し易くなる。そのため、凸部５０は、摩擦力Ｆを軽減させるための弾性力Ｆｅを十分に発生することができる。
［３］第３実施形態
　第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
　図１１は、本実施形態に係る凸部５０を示す断面図である。図１１に示すように、凸部５０の接触面５３に、凹部７２が形成されてもよい。凹部７２が形成されることにより、凸部５０は、中心線ＨＬと直交する方向に弾性変形し易くなる。そのため、凸部５０は、摩擦力Ｆを軽減させるための弾性力Ｆｅを十分に発生することができる。
［４］第４実施形態
　第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
　図１２は、本実施形態に係るシール部材４０の一部を拡大した斜視図である。上述の実施形態においては、第１エッジ６１及び第２エッジ６２が直線状であり、第３エッジ６３及び第４エッジ６４が直線状であることとした。図１２に示すように、第１エッジ６１及び第２エッジ６２が曲線状であり、第３エッジ６３及び第４エッジ６４が曲線状でもよい。本実施形態においても、第１部分５１及び第２部分５２は帯状なので、摩擦力Ｆを軽減させるための弾性力Ｆｅを十分に発生することができる。
［５］第５実施形態
　第５実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
　図１３は、本実施形態に係るシール部材４０の一部を拡大した斜視図である。上述の実施形態においては、凸部５０は、中心軸ＣＸの周方向において、均一ピッチでジグザグ状に設けられることとした。図１３に示すように、凸部５０は、中心軸ＣＸの周方向において、不均一ピッチでジグザグ状に設けられてもよい。
　例えば、周方向に配置される複数の第１部分５１のそれぞれについて、中心線ＨＬの傾斜角度θは、異なる角度でもよい。周方向に配置される複数の第２部分５２のそれぞれについて、中心線ＨＬの傾斜角度θは、異なる角度でもよい。また、周方向に配置される複数の第１部分５１のそれぞれについて、第１エッジ６１の長さが異なる長さであり、第２エッジ６２の長さが異なる長さでもよい。周方向に配置される複数の第２部分５２のそれぞれについて、第３エッジ６３の長さが異なる長さであり、第４エッジ６４の長さが異なる長さでもよい。
［６］他の実施形態
　上述の実施形態において、第１部分５１と第２部分５２とは周方向に交互に複数設けられることとした。第１部分５１と第２部分５２とは、周方向に連続的に配置されてなくてもよく、第１部分５１と第２部分５２とが離れていてもよい。また、第１部分５１の隣に別の第１部分５１が配置されたり、第２部分５２の隣に別の第２部分５２が配置されたりしてもよい。
　１…スイベルジョイント、１０…ロータ、１１…孔、１２…溝、２０…シャフト、３０…油路、３０Ａ…油路、３０Ｂ…油路、３０Ｃ…油路、３０Ｄ…油路、３１Ａ…環状油路、３１Ｂ…環状油路、３１Ｃ…環状油路、３１Ｄ…環状油路、３２Ａ…ロータポート、３２Ａａ…一端部、３２Ａｂ…他端部、３２Ｂ…ロータポート、３２Ｂａ…一端部、３２Ｂｂ…他端部、３２Ｃ…ロータポート、３２Ｃａ…一端部、３２Ｃｂ…他端部、３２Ｄ…ロータポート、３２Ｄａ…一端部、３２Ｄｂ…他端部、３３Ａ…シャフトポート、３３Ａａ…一端部、３３Ａｂ…他端部、３３Ｂ…シャフトポート、３３Ｂａ…一端部、３３Ｂｂ…他端部、３３Ｃ…シャフトポート、３３Ｃａ…一端部、３３Ｃｂ…他端部、３３Ｄ…シャフトポート、３３Ｄａ…一端部、３３Ｄｂ…他端部、４０…シール部材、４１…内周面、４１Ａ…一端部、４１Ｂ…他端部、４２…外周面、４２Ａ…一端部、４２Ｂ…他端部、４３…上面、４４…下面、５０…凸部、５１…第１部分、５２…第２部分、５３…接触面、６１…第１エッジ、６２…第２エッジ、６３…第３エッジ、６４…第４エッジ、６５…第５エッジ、６６…第６エッジ、６７…第７エッジ、６８…第８エッジ、７１…凹部、７２…凹部、１００…下部走行体、１０１…チューブ、１０２…油圧モータ、２００…上部旋回体、２０１…チューブ、２０２…油圧ポンプ、２０３…作動油タンク、２０４…油路、３００…回転機構、３０１…内側リング部材、３０２…外側リング部材、４０１…内周リング部材、４０２…外周リング部材、ＡＸ…旋回軸、ＣＬ…中心線、ＣＸ…中心軸、ＨＬ…中心線、ＭＶ…作業車両。

Claims (8)

  1. 　中心軸を囲む内周面と、
    　前記中心軸の軸方向において前記内周面の一端部に接続される上面と、
    　前記軸方向において前記内周面の他端部に接続される下面と、
    　前記中心軸を囲むように前記内周面に連続して設けられ、前記中心軸の周方向の一方側に向かって上面側に傾斜する第１部分と、前記周方向の一方側に向かって下面側に傾斜する第２部分とを有する凸部と、
    を備えるシール部材。
  2. 　前記第１部分と前記第２部分とは、前記周方向において交互に複数設けられる、
    請求項１に記載のシール部材。
  3. 　前記第１部分は、前記周方向の一方側に向かって前記上面側に傾斜する第１エッジ及び第２エッジによって規定され、
    　前記第２部分は、前記周方向の一方側に向かって前記下面側に傾斜する第３エッジ及び第４エッジによって規定され、
    　前記第１エッジ及び前記第３エッジは、前記内周面の一端部と他端部との間の中心線よりも前記内周面の一端部側に配置され、
    　前記第２エッジ及び前記第４エッジは、前記中心線よりも前記内周面の他端部側に配置され、
    　前記周方向において、前記第１エッジと前記第３エッジとの境界は、前記第２エッジと前記第４エッジとの境界の間に配置される、
    請求項２に記載のシール部材。
  4. 　前記第１エッジと前記第２エッジとは平行であり、
    　前記第３エッジと前記第４エッジとは平行である、
    請求項３に記載のシール部材。
  5. 　前記第１エッジ及び前記第２エッジは、直線状であり、
    　前記第３エッジ及び前記第４エッジは、直線状である、
    請求項４に記載のシール部材。
  6. 　前記内周面及び前記凸部を有する内周リング部材と、
    　前記内周リング部材の周囲に配置され、前記内周リング部材よりも低硬度の材料で形成された外周リング部材と、を有する、
    請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のシール部材。
  7. 　前記内周リング部材は、合成樹脂製であり、
    　前記外周リング部材は、合成樹脂製又はゴム製である、
    請求項６に記載のシール部材。
  8. 　ロータと、
    　前記ロータの孔に配置されるシャフトと、
    　前記孔の内周面の溝に配置され、前記凸部を前記シャフトに接触させて、前記ロータと前記シャフトとの間をシールする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のシール部材と、
    を備えるスイベルジョイント。
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