スイベルジョイント
【課題】高温の作動油から燃料が受ける熱影響を低く抑えることができるスイベルジョイントを提供する。
【解決手段】油圧ショベル２の旋回部の中心に配設されたスイベルジョイント３６は、円筒形状をなすホルダ３８と、ホルダ３８内に回動自在に嵌め込まれた円柱形状をなすスピンドル４０とを含み、このスピンドル４０は、そのスピンドル本体４８内において、スピンドル４０の軸方向に延びる複数の軸流路８６を有しており、この軸流路８６は、燃料が流れる燃料流路と、加圧された作動油が流れる作動油流路とを含み、この作動油流路のうち、その温度が燃料の温度よりも高くなる高温作動油が流れるモータ供給流路１６０と、燃料供給流路１６６とは、互いに離間されて設けられている。
【解決手段】油圧ショベル２の旋回部の中心に配設されたスイベルジョイント３６は、円筒形状をなすホルダ３８と、ホルダ３８内に回動自在に嵌め込まれた円柱形状をなすスピンドル４０とを含み、このスピンドル４０は、そのスピンドル本体４８内において、スピンドル４０の軸方向に延びる複数の軸流路８６を有しており、この軸流路８６は、燃料が流れる燃料流路と、加圧された作動油が流れる作動油流路とを含み、この作動油流路のうち、その温度が燃料の温度よりも高くなる高温作動油が流れるモータ供給流路１６０と、燃料供給流路１６６とは、互いに離間されて設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイベルジョイントに関し、より詳しくは、建設機械の下部走行体と上部旋回体とを連結する旋回部分に配設されるスイベルジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルは、下部走行体と、この上に旋回可能に配設された上部旋回体とを備えている。これら下部走行体及び上部旋回体内における作動油等の配管経路は、下部走行体及び上部旋回体間にてスイベルジョイントにより連結され、このスイベルジョイントにより上部旋回体の旋回が許容されている。
この種のスイベルジョイントは、例えば、円筒形状をなすホルダと、このホルダ内に回動可能に配設された円柱形状のスピンドルとを備えており、これらホルダ及びスピンドル内には流路がそれぞれ形成され、これら流路はホルダ及びスピンドルの相対的な回動に拘わらず、常時、接続状態が維持されている。
【０００３】
ここで、油圧ショベルのうち、ホイール式油圧ショベルにおいては、燃料補給の利便性を考慮し、給油口が下部走行体の低い位置に位置付けられるよう、燃料タンクを下部走行体に設置するものが知られている。この場合、上部旋回体に搭載されたエンジンにより駆動される油圧ポンプと下部走行体に設けられた油圧式走行モータとの間を繋ぐ油圧系配管経路だけではなく、前記エンジンと下部走行体側の燃料タンクとの間を繋ぐ燃料系配管経路もまた、スイベルジョント内を通過して延びる必要がある。
【０００４】
従って、このような油圧ショベルに用いられるスイベルジョイント内には、作動油を通す作動油流路だけではなく、燃料を通す燃料流路もまた設けられることとなる。
燃料流路を備えたスイベルジョイントは、例えば、特許文献１の第３図及び第４図に示されている。この特許文献１のスイベルジョイントは、スピンドルの中心に設けられ、その軸方向に延びる貫通孔と、この貫通孔内に独立して確保された燃料供給流路と、オーバフローした燃料のリターン流路とを備え、このリターン流路はその一部に、スイベルジョイント内の流路を含むものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０２−２８３８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、作動油流路の内部を流れる高圧の作動油は比較的高温となることが多い。
特許文献１のスイベルジョイントの場合、燃料供給流路は、スピンドルの貫通孔内にて独立して設けられているので、燃料供給流路を流れる供給燃料が高温の作動油から受ける熱影響は小さい。しかしながら、リターン流路は、高温の作動油が流れる作動油流路と同じスピンドル内に設けられているので、スピンドル内を流れるリターン燃料は、作動油からの熱影響を受けてしまい、その結果、燃料温度が上昇する虞がある。このように燃料温度が上昇するとエンジンの出力が低下するとともに、エンジンの燃費の悪化を招いてしまう。
【０００７】
従って、特許文献１のスイベルジョイントを使用するにあたっては、高温の作動油からの熱影響を避けるために、リターン流路を含む燃料戻り配管経路に別途燃料クーラを設置し、燃料温度の上昇を抑える措置をとらなければならない。このため、配管経路の構造が複雑化し、製造コスト高を招くという問題がある。
また、燃料供給流路が配設されている貫通孔においては、燃料供給流路と、回動するスピンドルとの接触を避けるため、両者間にはある程度のスペースが必要である。しかも、このようなスペースは、上部旋回体側と下部走行体側との電気接続をなすスリップリングから延びる電気配線等を通すことにも利用されるので、貫通孔の内径はより大きくせざるを得ない。
【０００８】
このため、特許文献１のスイベルジョイントの場合は、スピンドル自体が大きくなるので、これに伴いスイベルジョイント全体としての外径も大きくなり、建設機械への搭載性が悪化するという問題もある。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高温の作動油から燃料が受ける熱影響を低く抑えることができ、且つ、搭載性にも優れるスイベルジョイントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のスイベルジョイントは、下部走行体と、前記下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体とを備える建設機械に設けられ、前記上部旋回体の旋回に拘わらず、前記下部走行体側の配管と前記上部旋回体側の配管とを接続するスイベルジョイントにおいて、前記下部走行体側または前記上部旋回体側の一方に固定された状態で配置され、その外面に開口した複数のホルダ側ポートを有するホルダと、前記下部走行体側または前記上部旋回体側の他方に固定された状態で、前記ホルダ内に回動自在に嵌め込まれ、前記上部旋回体の旋回に伴い前記ホルダ内にて回動するスピンドルであって、前記ホルダから突出した突出部及びこの突出部の外面に開口した複数のスピンドル側ポートを有するスピンドルと、前記ホルダ及び前記スピンドル内に延び、互いに組みをなす前記ホルダ側ポートと前記スピンドル側ポートとをそれぞれ接続し、前記スピンドル内をその軸線方向に延びる内部流路を個々に有した複数の接続経路とを備え、前記接続経路の内部流路は、燃料が流れる燃料流路と、作動油が流れる複数の作動油流路とを含み、前記スピンドルはその横断面でみて、前記作動油流路のうち、その作動油の温度が前記燃料の温度よりも高くなる高温作動油流路を集約して配置させた高温領域を有し、前記燃料流路が前記高温領域から離間して配置されていることを特徴とするものである（請求項１）。
【００１０】
請求項１に記載のスイベルジョイントによれば、燃料流路が高温領域から離間して設けているので、燃料流路を通る燃料は、高温の作動油の熱影響を受けにくくなり、燃料温度の上昇を抑えることができる。
また、前記作動油流路のうち、その作動油の温度が前記高温作動油流路内の作動油よりも低い低温作動油流路は、前記スピンドルの横断面でみて前記高温領域と前記燃料流路との間に配置されている構成とすることが好ましい（請求項２）。
【００１１】
請求項２に記載のスイベルジョイントによれば、燃料流路と高温作動油流路との間に比較的低温の作動油が流れる低温作動油流路が存在するので、高温作動油流路側からの熱伝達が小さくなり、燃料流路内を流れる燃料は高温の作動油からの熱影響を受けにくくなる。
また、前記燃料流路及び前記高温作動油流路の長さは互いに異なる構成とすることが好ましい（請求項３）。
【００１２】
具体的には、前記燃料流路の長さは、前記高温作動油流路の長さよりも短い構成とする（請求項４）か、若しくは、前記燃料流路の長さは、前記高温作動油流路の長さよりも長い構成（請求項５）とする。
請求項４の構成によれば、燃料流路を通る燃料がスピンドル中を通過する時間が短くなるので、高温の作動油からの熱影響を少なくすることができる。
【００１３】
請求項５の構成によれば、スピンドル中における高温作動油流路の長さが相対的に短くなるので、スピンドルの伝熱面積が小さくなる。このため、高温の作動油からの熱影響は、小さくすることができる。
また、前記燃料流路及び前記高温作動油流路の少なくとも一方は、前記スピンドルとの間に断熱層を備えている構成とすることが好ましい（請求項６）。
【００１４】
請求項６に記載のスイベルジョイントによれば、燃料流路若しくは高温作動油流路の何れか一方又はその両方が断熱層を備えているので、燃料流路については、外部からの熱の影響を抑えることができ、高温作動油流路については、外部への熱の放出を抑えることができる。このため、燃料流路内を流れる燃料温度の上昇を抑えることができる。
また、前記スイベルジョイントは、前記下部走行体と前記上部旋回体との間を電気的に接続するスリップリングを更に備え、前記スピンドルは、その軸線上に前記スリップリングに接続される電気配線のみを通す貫通孔を更に備えている構成とすることが好ましい（請求項７）。
【００１５】
請求項７に記載のスイベルジョイントによれば、スピンドルの貫通孔には、スリップリングからの電気配線のみを通すので、貫通孔を設けてもスイベルジョイントを大型化させる必要はなく、スイベルジョイントの小型化に寄与し、搭載性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１乃至請求項７の何れかに記載の本発明のスイベルジョイントによれば、スピンドルにおける同一のスピンドル本体内に燃料流路と作動油流路とを設けても高温作動油からの熱影響を極力抑えることができ、燃料温度の上昇を抑えることができる。このため、エンジン出力の低下防止、燃費の悪化防止を図ることができる。また、スイベルジョイントの中心に燃料供給配管を配設する必要はなく、中央貫通孔を大型化する必要はないので、スイベルジョイント全体としての小型化も図れる。従って、本発明のスイベルジョイントは、建設機械への搭載性に優れ、建設機械の製造コスト削減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】建設機械としてのホイール式油圧ショベルを示す側面図である。
【図２】実施例１に係るスイベルジョイントと各配管との接続態様を示す概略構成図である。
【図３】実施例１に係るスイベルジョイントの縦断面を示す断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】実施例２に係るスイベルジョイントの縦断面を示す断面図である。
【図６】実施例３に係るスイベルジョイントの図５中の領域ｂ内に対応する部分を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る建設機械の形態を、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明が適用される建設機械としては特に限定されないが、例えば、図１に示すホイール式の油圧ショベル２に適用した場合を例に説明する。
図１に示すように、油圧ショベル２は、大きく分けて見たとき、下部走行体４と、この下部走行体４上に配設された上部旋回体６とからなっている。
下部走行体４は、車体の前後に配設された車輪８と、これら車輪８を駆動する油圧式の走行モータ（図示せず）と、前輪の向きを変えるステアリング機構（図示せず）と、下部走行体４における左側前後の車輪８間の中間に配設された燃料タンク１０等を含んでいる。
【００２０】
上部旋回体６は、下部走行体４上に旋回ベアリング１２を介して旋回可能に設けられた上部フレーム１４を備え、この上部フレーム１４上の前部左側に運転室１６が設けられている。この運転室１６の右側、即ち、上部フレーム１４の前側中央部からはブーム１８が延びている。ブーム１８はその両側に配設された一対のブームシリンダ２０を伸縮させることで起伏される。このブーム１８の先にはアーム２２が回動可能に連結され、このアーム２２の先端にはリンク機構２４を介して、バケット２６が取り付けられている。そして、これらアーム２２およびバケット２６もまた、そのアームシリンダ２８およびバケットシリンダ３０の伸縮を受けて回動される。
【００２１】
一方、この運転室１６の後方にはエンジン室３２が配設され、このエンジン室３２の中にはエンジン３４及びこのエンジン３４に駆動される油圧ポンプ（図示せず）が配設されている。
下部走行体４及び上部旋回体６の内部においては、油圧回路を構成する油圧配管、燃料配管、電気回路配線等が張り巡らされており、これら配管等は、旋回ベアリング１２の中心部に配設されたスイベルジョイント３６を介して、下部走行体４側と上部旋回体６側とが連結されている。なお、油圧ショベル２には、配管や配線以外にも、油圧ショベル２の機能を発揮するのに必要な機能部品（図示せず）が配設されている。
【００２２】
次いで、スイベルジョイント３６について詳述する。
図２に示すように、スイベルジョイント３６は、鉛直に配置された円筒形状のホルダ３８と、このホルダ３８内に配設された円柱形状のスピンドル４０とを備えている。
ホルダ３８は、その上端外周にフランジ４２を有しており、このフランジ４２にて下部走行体４の車体フレーム４４にボルト４６で固定されている。これにより、ホルダ３８は、下部走行体４に一体的に結合されている。
【００２３】
一方、スピンドル４０は、ホルダ３８内に大部分が挿通されたスピンドル本体４８を備えている。スピンドル本体４８は、ホルダ３８のフランジ４２から上方に突出した突出部５０を含んでいる。この突出部５０の上端面にはボルト５６を介してブラケット５４が取付けられており、このブラケット５４は支柱５２に支持されている。この支柱５２は上部旋回体６の上部フレーム１４に立設されている。これにより、スピンドル４０は、上部旋回体６と一体的に結合されている。
【００２４】
より詳しくは、スイベルジョイント３６の縦断面を示す図３から明らかなように、ホルダ３８は、その内周面５８に複数の円環溝６０を有し、これら円環溝６０はホルダ３８の全周に亘って、その周方向に延び、ホルダ３８の軸線方向に互いに間隔を存して配置されている。これらの円環溝６０は、縦断面積が大小様々なものとなっている。そして、各円環溝６０にはホルダ側ポート６２がそれぞれ連通しており、これらホルダ側ポート６２はホルダ３８内に形成され、その円環溝６０からホルダ３８の径方向外側へ向かって延び、ホルダ３８の外周面にて開口している。また、各円環溝６０の間には、比較的小さい断面積の円環溝６４が設けられており、これら円環溝６４には、それぞれＯリング６６が配設されている。
【００２５】
更に、ホルダ３８の上端開口部にはその内周面５８に流体の漏洩防止のためのＯリング７０が配設されている。そして、このＯリング７０の下方の内周面５８には、ブッシング１８７が配設されている。一方、ホルダ３８の下端には円盤状の蓋体７２が取付けられ、この蓋体７２はボルト７８を介してホルダ３８に固定されている。蓋体７２はその内面中央に凹部７６を有し、この凹部７６にスピンドル４０の下端が回動自在に嵌合されている。また、凹部７６の底には貫通孔７４が形成されている。
【００２６】
より詳しくは、図３から明らかなように、スピンドル４０は多段の円柱形状をなし、中央貫通孔８０を有する。この中央貫通孔８０はスピンドル４０の軸線上に配置されている。スピンドル４０のスピンドル本体４８は、ホルダ３８内に挿入されている挿入部４９と、ホルダ３８から突出した突出部５０とを含んでおり、挿入部４９はスピンドル４０の全長の約３／４の長さを有し、突出部５０は前記全長の約１／４の長さを有する。
【００２７】
スピンドル４０における挿入部４９の外周面８２は前述したホルダ３８の各円環溝６０を覆い、これら円環溝６０を円環状流路８４にそれぞれ形成する。各円環状流路８４の間には、前述のＯリング６６が存在するので、各円環状流路８４からの流体の漏れは有効に防止されている。
一方、スピンドル４０のスピンドル本体４８内には、中央貫通孔８０を避けた部分に複数の細穴（以下、軸流路８６という。）が形成されており、これら軸流路８６はスピンドル４０の軸線方向に延びている。各軸流路８６は、前述したスピンドル４０の突出部５０の上面から挿入部４９内に達し、その上端開口８８はプラグ（図示しない）により塞がれている。そして、各軸流路８６はその上端部にてスピンドル側ポート９０に連通するとともに、その下端部にて連通孔９２に連通している。これらスピンドル側ポート９０及び連通孔９２はスピンドル４０内をその径方向に延び、スピンドル４０における突出部５０及び挿入部４９の外周面にそれぞれ開口する。各軸流路の連通孔９２は対応する円環状流路８４にそれぞれ連通すべく配置されている。
【００２８】
更に、スピンドル４０、即ち、スピンドル本体４８の下端部は、前述の中央貫通孔８０と同軸のボス９６として形成され、このボス９６が前述した凹所７６に部分的に嵌合されている。このボス９６の基部には、スピンドル本体４８よりも大径のリング部材９８が嵌め込まれ、このリング部材９８はボルト１００を介してスピンドル本体４８に固定されている。リング部材９８の外周縁部は、ホルダ３８の下端面の一部に対して摺動可能にオーバーラップしており、スピンドル４０の抜けを防止するストッパとして機能している。
【００２９】
なお、ボス９６の先端部外周と凹所７６の内周面との間には、流体の漏洩防止のためのＯリング１０２が配設されている。
ここで、ホルダ３８の下端開口部には、その内周面５８にブッシング１８８が配設されており、スピンドル４０は前述した上側のブッシング１８７及び下側のブッシング１８８により、上下にて回動自在に支持されている。
【００３０】
以上のように、スイベルジョイント３６内においては、スピンドル側ポート９０からスピンドル４０内を通り、円環状流路８４を介してホルダ側ポート６２に繋がる流路が形成されており、スピンドル４０が回動しても、流路が閉じられることはなく、スピンドル側ポート９０とホルダ側ポート６２との間、即ち、上部旋回体６側と下部走行体４側との連通を常時確立することができる。
【００３１】
ここで、スイベルジョイント３６を介して連結される下部走行体４側及び上部旋回体６側の燃料配管及び油圧配管の構成を図２に基づいてより詳しく説明する。
まず、燃料配管については、燃料タンク１０より延びる下部走行体４側の燃料供給配管１０６が、ホルダ側ポート６２のうちの１つである燃料導入ポート１０８に接続されている。燃料導入ポート１０８は、対応する円環状流路８４及び軸流路８６を経てスピンドル側ポート９０のうちの１つである燃料導出ポート１１０に連通している。この燃料導出ポート１１０には、上部旋回体６側の燃料供給配管１１２の一端が接続されており、この燃料供給配管１１２の他端は、エンジン３４に接続されている。
【００３２】
また、エンジン３４からは、オーバフロー燃料のための上部旋回体６側のリターン配管１１４が延出しており、このリターン配管１１４は、スピンドル側ポート９０のうちの１つである入側リターンポート１１６に接続されている。この入側リターンポート１１６は、対応する軸流路８６、円環状流路８４を経由し、ホルダ側ポート６２のうちの１つである出側リターンポート１１８に連通している。この出側リターンポート１１８には、下部走行体４側のリターン配管１２０の一端が接続されており、このリターン配管１２０の他端は、燃料タンク１０に接続されている。これにより、下部走行体４側の燃料タンク１０と上部旋回体６側のエンジン３４との間における燃料の供給経路及びリターン経路がスイベルジョイント３６を介して形成されている。
【００３３】
次に、ホイール式の油圧ショベル２においては、ステアリング機構、即ち、そのステアリングシリンダ（図示せず）を駆動するステアリングポンプ１２２、走行モータ１２４を駆動する駆動ポンプ１２６、ブームシリンダ２０やサスペンションシリンダ（図示せず）等を駆動するシリンダポンプ１２８及び各種油圧切替弁にパイロット圧を供給するパイロット圧ポンプ１３０等の各種の油圧ポンプが搭載されており、これら油圧ポンプは、上部旋回体６に配置され、前述のエンジン３４により駆動される。
【００３４】
まず、ステアリングポンプ１２２の吐出口からはステアリング油圧配管１３２が延びている。このステアリング油圧配管１３２には、途中にステアリングバルブ１３４が介挿され、ステアリング油圧配管１３２はスイベルジョイント３６のスピンドル側ポート９０のうちの１つである入側ステアリングポート１３６に接続されている。
入側ステアリングポート１３６は、対応する軸流路８６、円環状流路８４を経由し、ホルダ側ポート６２のうちの１つである出側ステアリングポート１３８に連通している。この出側ステアリングポート１３８には、ステアリング油圧配管１４０の一端が接続されており、このステアリング油圧配管１４０の他端は、ステアリングシリンダに接続されている。
【００３５】
ここで、ホイール式の油圧ショベル２は、運転室１８内のハンドルを操作することにより前輪の操向をなす。具体的には、ステアリングポンプ１２２からステアリングシリンダに供給される作動油の供給方向及び供給量がハンドルの操作量に応じて切り替え作動されるステアリングバルブ１３４によって制御され、ステアリングシリンダを介して前輪の向きが変えられる。このようなステアリング油圧回路もまた、スイベルジョイント３６を介して上部旋回体６側の配管と下部走行体４側の配管とが連結されている。
【００３６】
また、駆動ポンプ１２６、シリンダポンプ１２８及びパイロット圧ポンプ１３０からそれぞれ延出する上部旋回体６側の油圧配管１４４，１４６，１４８も同様にしてスイベルジョイント３６のスピンドル側ポート９０に接続され、スイベルジョイント３６内の対応する軸流路８６、円環状流路８４及びホルダ側ポート６２を経由して、下部走行体４側の油圧配管１５０，１５２，１５４にそれぞれ連通している。そして、これら油圧配管１５０，１５２，１５４は、走行モータ１２４、サスペンションシリンダ、各種油圧切替弁にそれぞれ連結されている。このようにしてポンプ１２６，１２８，１３０側の油圧配管もまたスイベルジョイント３６を介して下部走行体４側の油圧配管に連結されている。
【００３７】
なお、シリンダポンプ１２８から上部旋回体側に属するブームシリンダ２０等への油圧の供給は、スイベルジョイント３６を介さず供給されることは言うまでもない。また、ステアリングシリンダ、走行モータ１２４、サスペンションシリンダ等からの作動油の戻りは、図示しない配管によりスイベルジョイント３６を介して上部旋回体６に配置された作動油タンク（図示せず）に戻される。
【００３８】
以上のように、スイベルジョイント３６には下部走行体４側及び上部旋回体６側の燃料配管及び油圧配管が集められ、図４に示されるようにスピンドル４０内は多数の軸流路８６が中央貫通孔８０の回りに配置されている。ここで、走行モータ１２４に対して給排される作動油は、特に高温となるので、スピンドル４０のスピンドル本体４８を介して、他の軸流路８６を流れる作動油に熱影響を与える虞がある。特に、この熱影響を受けて燃料の温度が上昇すると、エンジン出力の低下、燃費の悪化を招くので、燃料には、熱影響を極力及ぼさないようにする必要がある。そこで、スピンドル４０内においては、比較的高温となる作動油が流通する軸流路８６と、比較的低温である作動油及び燃料が流通する軸流路８６とを互いに離間させて配置している。
【００３９】
より詳しくは、図４に示されるように、走行モータ１２４に対する作動油の給排に使用されるモータ供給流路１６０及びモータ戻り流路１６２や、高温作動油の給排に使用される高温作動油流路１６４は、破線で囲まれた領域ａ内に配置され、燃料の給排に使用される燃料供給流路１６６及び燃料リターン流路１６８や、低温作動油の給排に使用される低温作動油流路１７０は、領域ａの外側に配置されている。
【００４０】
具体的には、領域ａ内において、モータ供給流路１６０は図４でみて中央貫通孔８０の右側に位置付けられ、モータ戻り流路１６２は図４でみて中央貫通孔８０の上側に位置付けられている。そして、高温作動油流路１６４はモータ供給流路１６０とモータ戻り流路１６２との間に位置付けられている。それ故、高温作動油側の流路１６０，１６２，１６４が集められた領域ａは高温領域となる。
【００４１】
一方、燃料供給流路１６６は、中央貫通孔８０を挟んでモータ供給流路１６０の反対側に離間して位置付けられ、燃料リターン流路１６８は、図４でみて燃料供給流路１６６の上側に位置付けられている。
なお、パイロット圧油等の低温作動油が流れる低温作動油流路１７０は、図４でみて中央貫通孔８０よりも下側に位置付けられている。
【００４２】
更に、図３から明らかなように、燃料供給流路１６６の長さは、モータ供給流路１６０の長さよりも短く設定されている。これにより、燃料がスピンドル４０内を通過するのに要する時間が短くなり、高温の作動油から燃料への熱影響を少なくすることができる。燃料リターン流路１６８の長さについても同様に、モータ供給流路１６０の長さよりも短く設定されている。
【００４３】
また、図４に示すように、ステアリングシリンダに対する作動油の給排に用いられるステアリング流路１７２，１７４は、燃料供給流路１６６とモータ戻り流路１６２との間及び燃料リターン流路１６８とモータ戻り流路１６２との間にそれぞれ位置付けられている。ステアリングシリンダに対して給排される作動油は、走行モータに対して給排される作動油よりも低温であるので、燃料供給流路１６６及び燃料リターン流路１６８とモータ供給流路１６０及びモータ戻り流路１６２との間にステアリング流路１７２，１７４が位置付けられていれば、燃料の温度上昇の抑制に寄与する。
【００４４】
即ち、ステアリング流路１７２，１７４は、比較的低温の作動油の流通に使用されるので、高温領域ａから燃料供給流路１６６及び燃料リターン流路１６８への熱伝達を小さくする。しかも、燃料供給流路１６６及び燃料リターン流路１６８の長さは比較的短いので、燃料が熱に晒される時間も短くできる。従って、燃料の温度の上昇は有効に抑えることができる。
【００４５】
この結果、上述のスイベルジョイント３６を備えた油圧ショベル２によれば、燃料温度の上昇が抑えられるので、エンジン出力の低下は防止され、燃費の悪化も抑えられる。
また、本実施例のスイベルジョイント３６によれば、燃料供給流路１６６及び燃料リターン流路１６８に代わる配管をスピンドル４０の中央貫通孔８０内に配設する必要はないので、中央貫通孔８０内には、上部旋回体６側の電気回路１９０と下部走行体４側の電気回路１９２とを電気的に繋ぐスリップリング１９４への電気配線１９６のみが挿通されている（図２参照）。つまり、スイベルジョイント３６においては、そのスピンドルの中央貫通孔８０は電気配線のみを通すことができるスペースだけで十分であるので、中央貫通孔８０を小径にすることができ、全体として小型のスイベルジョイントを得ることができる。よって、スイベルジョイント３６は建設機械への搭載性にも優れている。
【００４６】
更に、スイベルジョイント３６によれば、燃料温度の上昇を有効に抑えることができるので、燃料クーラを別途設ける必要がなく、油圧ショベル全体としての製造コスト削減にも寄与する。
【実施例２】
【００４７】
次に、油圧ショベル２に適用される実施例２のスイベルジョイント３７について図５を参照して説明する。なお、実施例２を説明するにあたり、既に説明した実施例１と同一の機能を発揮する部材および部位には同一の参照符号を付して、これらの説明は省略し、相違する点のみを説明する。
スイベルジョイント３７の場合、モータ供給流路１８２及びモータ戻り流路（図示せず）の長さが燃料供給流路１８０及び燃料リーン流路（図示せず）よりも短く設定されている。
【００４８】
これにより、スピンドル４０内にて高温作動油が流れる流路の距離が相対的に短くなり、高温領域ａからの熱伝達を小さくすることができ、燃料に対する熱影響を小さくすることができる。
【実施例３】
【００４９】
次に、油圧ショベル２に適用される実施例３のスイベルジョイントについて図６を参照して説明する。なお、実施例３を説明するにあたり、既に説明した実施例１及び実施例２と同一の機能を発揮する部材および部位には同一の参照符号を付して、これらの説明は省略し、相違する点のみを説明する。
図６は、図５中の破線で囲まれた領域ｂに対応する部分を拡大して示す。図６から明らかなように、燃料の供給に使用される軸流路８６内には二重巻鋼管１８６が挿入されており、この二重巻鋼管１８６内が燃料供給流路１８４として形成されている。なお、燃料リターン流路にも同様な二重巻鋼管が挿入されている。
【００５０】
スピンドル４０のスピンドル本体４８と燃料との間に介在する二重巻鋼管１８６は断熱層を形成し、燃料への熱伝達を抑制し、高温作動油から燃料への熱影響を小さくすることができる。
なお、本発明は、上記した実施例１〜３の態様に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００５１】
上記実施例３においては、燃料が流れる流路の方に二重巻鋼管を配設したが、本発明は、この態様に限定されるものではなく、高温作動油が流れる流路に二重巻鋼管を配設する態様としてもよい。この態様によれば、高温作動油流路からスピンドル本体４８への熱伝達を低くすることができる。
また、燃料又は高温作動油の流路内に配設する管材としては、二重巻鋼管に限定されるものではなく、断熱性に優れる材料よりなる管材であればよく、樹脂系断熱材製の管材、セラミックス製の管材等を用いても構わない。
【００５２】
また、上記実施例においては、ホルダ側に円環状の溝を設けた態様について説明したが本発明はこの態様に限定されるものではなく、スピンドルの外周に円環溝を設けた態様としてもよく、ホルダとスピンドルの両方に対応する円環溝を設けた態様としても構わない。つまり、ホルダの内周面とスピンドルの外周面との間に、ホルダの内壁とスピンドルの外壁により円環状の流路を形成できる態様であればよい。
【００５３】
また、上記実施例においては、スピンドルを上部旋回体側に固定し、ホルダを下部走行体側に固定する態様について説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではなく、これらを逆にして、ホルダを上部旋回体側に固定し、スピンドルを下部走行体側に固定する態様としても構わない。
また、上記実施例においては、ホイール式の油圧ショベルについて説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではなく、クローラ型の油圧ショベル等上部旋回体を有する他の建設機械に採用することもできる。
【符号の説明】
【００５４】
２ 油圧ショベル（建設機械）
４ 下部走行体
６ 上部旋回体
１０ 燃料タンク
１４ 上部フレーム
１６ 運転室
３４ エンジン
３６ スイベルジョイント
３８ ホルダ
４０ スピンドル
４４ 車体フレーム
４８ スピンドル本体
４９ 挿入部
５０ 突出部
５８ 内周面
６０，６４ 円環溝
６２ ホルダ側ポート
６６ Ｏリング
８０ 中央貫通孔
８６ 軸流路
９０ スピンドル側ポート
１０６，１１２ 燃料供給配管
１０８ 燃料導入ポート
１１０ 燃料導出ポート
１１４，１２０ リターン配管
１１６ 入側リターンポート
１１８ 出側リターンポート
１２２ ステアリングポンプ
１２４ 走行モータ
１２６ 駆動ポンプ
１２８ シリンダポンプ
１３０ パイロット圧ポンプ
１３２ ステアリング油圧配管
１３４ ステアリングバルブ
１３６ 入側ステアリングポート
１３８ 出側ステアリングポート
１４０ ステアリング油圧配管
１６０ モータ供給流路
１６２ モータ戻り流路
１６４ 高温作動油流路
１６６ 燃料供給流路
１６８ 燃料リターン流路
１７０ 低温作動油流路
１７２，１７４ ステアリング流路
１８６ 二重巻鋼管
１８７，１８８ ブッシング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイベルジョイントに関し、より詳しくは、建設機械の下部走行体と上部旋回体とを連結する旋回部分に配設されるスイベルジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルは、下部走行体と、この上に旋回可能に配設された上部旋回体とを備えている。これら下部走行体及び上部旋回体内における作動油等の配管経路は、下部走行体及び上部旋回体間にてスイベルジョイントにより連結され、このスイベルジョイントにより上部旋回体の旋回が許容されている。
この種のスイベルジョイントは、例えば、円筒形状をなすホルダと、このホルダ内に回動可能に配設された円柱形状のスピンドルとを備えており、これらホルダ及びスピンドル内には流路がそれぞれ形成され、これら流路はホルダ及びスピンドルの相対的な回動に拘わらず、常時、接続状態が維持されている。
【０００３】
ここで、油圧ショベルのうち、ホイール式油圧ショベルにおいては、燃料補給の利便性を考慮し、給油口が下部走行体の低い位置に位置付けられるよう、燃料タンクを下部走行体に設置するものが知られている。この場合、上部旋回体に搭載されたエンジンにより駆動される油圧ポンプと下部走行体に設けられた油圧式走行モータとの間を繋ぐ油圧系配管経路だけではなく、前記エンジンと下部走行体側の燃料タンクとの間を繋ぐ燃料系配管経路もまた、スイベルジョント内を通過して延びる必要がある。
【０００４】
従って、このような油圧ショベルに用いられるスイベルジョイント内には、作動油を通す作動油流路だけではなく、燃料を通す燃料流路もまた設けられることとなる。
燃料流路を備えたスイベルジョイントは、例えば、特許文献１の第３図及び第４図に示されている。この特許文献１のスイベルジョイントは、スピンドルの中心に設けられ、その軸方向に延びる貫通孔と、この貫通孔内に独立して確保された燃料供給流路と、オーバフローした燃料のリターン流路とを備え、このリターン流路はその一部に、スイベルジョイント内の流路を含むものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０２−２８３８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、作動油流路の内部を流れる高圧の作動油は比較的高温となることが多い。
特許文献１のスイベルジョイントの場合、燃料供給流路は、スピンドルの貫通孔内にて独立して設けられているので、燃料供給流路を流れる供給燃料が高温の作動油から受ける熱影響は小さい。しかしながら、リターン流路は、高温の作動油が流れる作動油流路と同じスピンドル内に設けられているので、スピンドル内を流れるリターン燃料は、作動油からの熱影響を受けてしまい、その結果、燃料温度が上昇する虞がある。このように燃料温度が上昇するとエンジンの出力が低下するとともに、エンジンの燃費の悪化を招いてしまう。
【０００７】
従って、特許文献１のスイベルジョイントを使用するにあたっては、高温の作動油からの熱影響を避けるために、リターン流路を含む燃料戻り配管経路に別途燃料クーラを設置し、燃料温度の上昇を抑える措置をとらなければならない。このため、配管経路の構造が複雑化し、製造コスト高を招くという問題がある。
また、燃料供給流路が配設されている貫通孔においては、燃料供給流路と、回動するスピンドルとの接触を避けるため、両者間にはある程度のスペースが必要である。しかも、このようなスペースは、上部旋回体側と下部走行体側との電気接続をなすスリップリングから延びる電気配線等を通すことにも利用されるので、貫通孔の内径はより大きくせざるを得ない。
【０００８】
このため、特許文献１のスイベルジョイントの場合は、スピンドル自体が大きくなるので、これに伴いスイベルジョイント全体としての外径も大きくなり、建設機械への搭載性が悪化するという問題もある。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高温の作動油から燃料が受ける熱影響を低く抑えることができ、且つ、搭載性にも優れるスイベルジョイントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のスイベルジョイントは、下部走行体と、前記下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体とを備える建設機械に設けられ、前記上部旋回体の旋回に拘わらず、前記下部走行体側の配管と前記上部旋回体側の配管とを接続するスイベルジョイントにおいて、前記下部走行体側または前記上部旋回体側の一方に固定された状態で配置され、その外面に開口した複数のホルダ側ポートを有するホルダと、前記下部走行体側または前記上部旋回体側の他方に固定された状態で、前記ホルダ内に回動自在に嵌め込まれ、前記上部旋回体の旋回に伴い前記ホルダ内にて回動するスピンドルであって、前記ホルダから突出した突出部及びこの突出部の外面に開口した複数のスピンドル側ポートを有するスピンドルと、前記ホルダ及び前記スピンドル内に延び、互いに組みをなす前記ホルダ側ポートと前記スピンドル側ポートとをそれぞれ接続し、前記スピンドル内をその軸線方向に延びる内部流路を個々に有した複数の接続経路とを備え、前記接続経路の内部流路は、燃料が流れる燃料流路と、作動油が流れる複数の作動油流路とを含み、前記スピンドルはその横断面でみて、前記作動油流路のうち、その作動油の温度が前記燃料の温度よりも高くなる高温作動油流路を集約して配置させた高温領域を有し、前記燃料流路が前記高温領域から離間して配置されていることを特徴とするものである（請求項１）。
【００１０】
請求項１に記載のスイベルジョイントによれば、燃料流路が高温領域から離間して設けているので、燃料流路を通る燃料は、高温の作動油の熱影響を受けにくくなり、燃料温度の上昇を抑えることができる。
また、前記作動油流路のうち、その作動油の温度が前記高温作動油流路内の作動油よりも低い低温作動油流路は、前記スピンドルの横断面でみて前記高温領域と前記燃料流路との間に配置されている構成とすることが好ましい（請求項２）。
【００１１】
請求項２に記載のスイベルジョイントによれば、燃料流路と高温作動油流路との間に比較的低温の作動油が流れる低温作動油流路が存在するので、高温作動油流路側からの熱伝達が小さくなり、燃料流路内を流れる燃料は高温の作動油からの熱影響を受けにくくなる。
また、前記燃料流路及び前記高温作動油流路の長さは互いに異なる構成とすることが好ましい（請求項３）。
【００１２】
具体的には、前記燃料流路の長さは、前記高温作動油流路の長さよりも短い構成とする（請求項４）か、若しくは、前記燃料流路の長さは、前記高温作動油流路の長さよりも長い構成（請求項５）とする。
請求項４の構成によれば、燃料流路を通る燃料がスピンドル中を通過する時間が短くなるので、高温の作動油からの熱影響を少なくすることができる。
【００１３】
請求項５の構成によれば、スピンドル中における高温作動油流路の長さが相対的に短くなるので、スピンドルの伝熱面積が小さくなる。このため、高温の作動油からの熱影響は、小さくすることができる。
また、前記燃料流路及び前記高温作動油流路の少なくとも一方は、前記スピンドルとの間に断熱層を備えている構成とすることが好ましい（請求項６）。
【００１４】
請求項６に記載のスイベルジョイントによれば、燃料流路若しくは高温作動油流路の何れか一方又はその両方が断熱層を備えているので、燃料流路については、外部からの熱の影響を抑えることができ、高温作動油流路については、外部への熱の放出を抑えることができる。このため、燃料流路内を流れる燃料温度の上昇を抑えることができる。
また、前記スイベルジョイントは、前記下部走行体と前記上部旋回体との間を電気的に接続するスリップリングを更に備え、前記スピンドルは、その軸線上に前記スリップリングに接続される電気配線のみを通す貫通孔を更に備えている構成とすることが好ましい（請求項７）。
【００１５】
請求項７に記載のスイベルジョイントによれば、スピンドルの貫通孔には、スリップリングからの電気配線のみを通すので、貫通孔を設けてもスイベルジョイントを大型化させる必要はなく、スイベルジョイントの小型化に寄与し、搭載性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１乃至請求項７の何れかに記載の本発明のスイベルジョイントによれば、スピンドルにおける同一のスピンドル本体内に燃料流路と作動油流路とを設けても高温作動油からの熱影響を極力抑えることができ、燃料温度の上昇を抑えることができる。このため、エンジン出力の低下防止、燃費の悪化防止を図ることができる。また、スイベルジョイントの中心に燃料供給配管を配設する必要はなく、中央貫通孔を大型化する必要はないので、スイベルジョイント全体としての小型化も図れる。従って、本発明のスイベルジョイントは、建設機械への搭載性に優れ、建設機械の製造コスト削減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】建設機械としてのホイール式油圧ショベルを示す側面図である。
【図２】実施例１に係るスイベルジョイントと各配管との接続態様を示す概略構成図である。
【図３】実施例１に係るスイベルジョイントの縦断面を示す断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】実施例２に係るスイベルジョイントの縦断面を示す断面図である。
【図６】実施例３に係るスイベルジョイントの図５中の領域ｂ内に対応する部分を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る建設機械の形態を、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明が適用される建設機械としては特に限定されないが、例えば、図１に示すホイール式の油圧ショベル２に適用した場合を例に説明する。
図１に示すように、油圧ショベル２は、大きく分けて見たとき、下部走行体４と、この下部走行体４上に配設された上部旋回体６とからなっている。
下部走行体４は、車体の前後に配設された車輪８と、これら車輪８を駆動する油圧式の走行モータ（図示せず）と、前輪の向きを変えるステアリング機構（図示せず）と、下部走行体４における左側前後の車輪８間の中間に配設された燃料タンク１０等を含んでいる。
【００２０】
上部旋回体６は、下部走行体４上に旋回ベアリング１２を介して旋回可能に設けられた上部フレーム１４を備え、この上部フレーム１４上の前部左側に運転室１６が設けられている。この運転室１６の右側、即ち、上部フレーム１４の前側中央部からはブーム１８が延びている。ブーム１８はその両側に配設された一対のブームシリンダ２０を伸縮させることで起伏される。このブーム１８の先にはアーム２２が回動可能に連結され、このアーム２２の先端にはリンク機構２４を介して、バケット２６が取り付けられている。そして、これらアーム２２およびバケット２６もまた、そのアームシリンダ２８およびバケットシリンダ３０の伸縮を受けて回動される。
【００２１】
一方、この運転室１６の後方にはエンジン室３２が配設され、このエンジン室３２の中にはエンジン３４及びこのエンジン３４に駆動される油圧ポンプ（図示せず）が配設されている。
下部走行体４及び上部旋回体６の内部においては、油圧回路を構成する油圧配管、燃料配管、電気回路配線等が張り巡らされており、これら配管等は、旋回ベアリング１２の中心部に配設されたスイベルジョイント３６を介して、下部走行体４側と上部旋回体６側とが連結されている。なお、油圧ショベル２には、配管や配線以外にも、油圧ショベル２の機能を発揮するのに必要な機能部品（図示せず）が配設されている。
【００２２】
次いで、スイベルジョイント３６について詳述する。
図２に示すように、スイベルジョイント３６は、鉛直に配置された円筒形状のホルダ３８と、このホルダ３８内に配設された円柱形状のスピンドル４０とを備えている。
ホルダ３８は、その上端外周にフランジ４２を有しており、このフランジ４２にて下部走行体４の車体フレーム４４にボルト４６で固定されている。これにより、ホルダ３８は、下部走行体４に一体的に結合されている。
【００２３】
一方、スピンドル４０は、ホルダ３８内に大部分が挿通されたスピンドル本体４８を備えている。スピンドル本体４８は、ホルダ３８のフランジ４２から上方に突出した突出部５０を含んでいる。この突出部５０の上端面にはボルト５６を介してブラケット５４が取付けられており、このブラケット５４は支柱５２に支持されている。この支柱５２は上部旋回体６の上部フレーム１４に立設されている。これにより、スピンドル４０は、上部旋回体６と一体的に結合されている。
【００２４】
より詳しくは、スイベルジョイント３６の縦断面を示す図３から明らかなように、ホルダ３８は、その内周面５８に複数の円環溝６０を有し、これら円環溝６０はホルダ３８の全周に亘って、その周方向に延び、ホルダ３８の軸線方向に互いに間隔を存して配置されている。これらの円環溝６０は、縦断面積が大小様々なものとなっている。そして、各円環溝６０にはホルダ側ポート６２がそれぞれ連通しており、これらホルダ側ポート６２はホルダ３８内に形成され、その円環溝６０からホルダ３８の径方向外側へ向かって延び、ホルダ３８の外周面にて開口している。また、各円環溝６０の間には、比較的小さい断面積の円環溝６４が設けられており、これら円環溝６４には、それぞれＯリング６６が配設されている。
【００２５】
更に、ホルダ３８の上端開口部にはその内周面５８に流体の漏洩防止のためのＯリング７０が配設されている。そして、このＯリング７０の下方の内周面５８には、ブッシング１８７が配設されている。一方、ホルダ３８の下端には円盤状の蓋体７２が取付けられ、この蓋体７２はボルト７８を介してホルダ３８に固定されている。蓋体７２はその内面中央に凹部７６を有し、この凹部７６にスピンドル４０の下端が回動自在に嵌合されている。また、凹部７６の底には貫通孔７４が形成されている。
【００２６】
より詳しくは、図３から明らかなように、スピンドル４０は多段の円柱形状をなし、中央貫通孔８０を有する。この中央貫通孔８０はスピンドル４０の軸線上に配置されている。スピンドル４０のスピンドル本体４８は、ホルダ３８内に挿入されている挿入部４９と、ホルダ３８から突出した突出部５０とを含んでおり、挿入部４９はスピンドル４０の全長の約３／４の長さを有し、突出部５０は前記全長の約１／４の長さを有する。
【００２７】
スピンドル４０における挿入部４９の外周面８２は前述したホルダ３８の各円環溝６０を覆い、これら円環溝６０を円環状流路８４にそれぞれ形成する。各円環状流路８４の間には、前述のＯリング６６が存在するので、各円環状流路８４からの流体の漏れは有効に防止されている。
一方、スピンドル４０のスピンドル本体４８内には、中央貫通孔８０を避けた部分に複数の細穴（以下、軸流路８６という。）が形成されており、これら軸流路８６はスピンドル４０の軸線方向に延びている。各軸流路８６は、前述したスピンドル４０の突出部５０の上面から挿入部４９内に達し、その上端開口８８はプラグ（図示しない）により塞がれている。そして、各軸流路８６はその上端部にてスピンドル側ポート９０に連通するとともに、その下端部にて連通孔９２に連通している。これらスピンドル側ポート９０及び連通孔９２はスピンドル４０内をその径方向に延び、スピンドル４０における突出部５０及び挿入部４９の外周面にそれぞれ開口する。各軸流路の連通孔９２は対応する円環状流路８４にそれぞれ連通すべく配置されている。
【００２８】
更に、スピンドル４０、即ち、スピンドル本体４８の下端部は、前述の中央貫通孔８０と同軸のボス９６として形成され、このボス９６が前述した凹所７６に部分的に嵌合されている。このボス９６の基部には、スピンドル本体４８よりも大径のリング部材９８が嵌め込まれ、このリング部材９８はボルト１００を介してスピンドル本体４８に固定されている。リング部材９８の外周縁部は、ホルダ３８の下端面の一部に対して摺動可能にオーバーラップしており、スピンドル４０の抜けを防止するストッパとして機能している。
【００２９】
なお、ボス９６の先端部外周と凹所７６の内周面との間には、流体の漏洩防止のためのＯリング１０２が配設されている。
ここで、ホルダ３８の下端開口部には、その内周面５８にブッシング１８８が配設されており、スピンドル４０は前述した上側のブッシング１８７及び下側のブッシング１８８により、上下にて回動自在に支持されている。
【００３０】
以上のように、スイベルジョイント３６内においては、スピンドル側ポート９０からスピンドル４０内を通り、円環状流路８４を介してホルダ側ポート６２に繋がる流路が形成されており、スピンドル４０が回動しても、流路が閉じられることはなく、スピンドル側ポート９０とホルダ側ポート６２との間、即ち、上部旋回体６側と下部走行体４側との連通を常時確立することができる。
【００３１】
ここで、スイベルジョイント３６を介して連結される下部走行体４側及び上部旋回体６側の燃料配管及び油圧配管の構成を図２に基づいてより詳しく説明する。
まず、燃料配管については、燃料タンク１０より延びる下部走行体４側の燃料供給配管１０６が、ホルダ側ポート６２のうちの１つである燃料導入ポート１０８に接続されている。燃料導入ポート１０８は、対応する円環状流路８４及び軸流路８６を経てスピンドル側ポート９０のうちの１つである燃料導出ポート１１０に連通している。この燃料導出ポート１１０には、上部旋回体６側の燃料供給配管１１２の一端が接続されており、この燃料供給配管１１２の他端は、エンジン３４に接続されている。
【００３２】
また、エンジン３４からは、オーバフロー燃料のための上部旋回体６側のリターン配管１１４が延出しており、このリターン配管１１４は、スピンドル側ポート９０のうちの１つである入側リターンポート１１６に接続されている。この入側リターンポート１１６は、対応する軸流路８６、円環状流路８４を経由し、ホルダ側ポート６２のうちの１つである出側リターンポート１１８に連通している。この出側リターンポート１１８には、下部走行体４側のリターン配管１２０の一端が接続されており、このリターン配管１２０の他端は、燃料タンク１０に接続されている。これにより、下部走行体４側の燃料タンク１０と上部旋回体６側のエンジン３４との間における燃料の供給経路及びリターン経路がスイベルジョイント３６を介して形成されている。
【００３３】
次に、ホイール式の油圧ショベル２においては、ステアリング機構、即ち、そのステアリングシリンダ（図示せず）を駆動するステアリングポンプ１２２、走行モータ１２４を駆動する駆動ポンプ１２６、ブームシリンダ２０やサスペンションシリンダ（図示せず）等を駆動するシリンダポンプ１２８及び各種油圧切替弁にパイロット圧を供給するパイロット圧ポンプ１３０等の各種の油圧ポンプが搭載されており、これら油圧ポンプは、上部旋回体６に配置され、前述のエンジン３４により駆動される。
【００３４】
まず、ステアリングポンプ１２２の吐出口からはステアリング油圧配管１３２が延びている。このステアリング油圧配管１３２には、途中にステアリングバルブ１３４が介挿され、ステアリング油圧配管１３２はスイベルジョイント３６のスピンドル側ポート９０のうちの１つである入側ステアリングポート１３６に接続されている。
入側ステアリングポート１３６は、対応する軸流路８６、円環状流路８４を経由し、ホルダ側ポート６２のうちの１つである出側ステアリングポート１３８に連通している。この出側ステアリングポート１３８には、ステアリング油圧配管１４０の一端が接続されており、このステアリング油圧配管１４０の他端は、ステアリングシリンダに接続されている。
【００３５】
ここで、ホイール式の油圧ショベル２は、運転室１８内のハンドルを操作することにより前輪の操向をなす。具体的には、ステアリングポンプ１２２からステアリングシリンダに供給される作動油の供給方向及び供給量がハンドルの操作量に応じて切り替え作動されるステアリングバルブ１３４によって制御され、ステアリングシリンダを介して前輪の向きが変えられる。このようなステアリング油圧回路もまた、スイベルジョイント３６を介して上部旋回体６側の配管と下部走行体４側の配管とが連結されている。
【００３６】
また、駆動ポンプ１２６、シリンダポンプ１２８及びパイロット圧ポンプ１３０からそれぞれ延出する上部旋回体６側の油圧配管１４４，１４６，１４８も同様にしてスイベルジョイント３６のスピンドル側ポート９０に接続され、スイベルジョイント３６内の対応する軸流路８６、円環状流路８４及びホルダ側ポート６２を経由して、下部走行体４側の油圧配管１５０，１５２，１５４にそれぞれ連通している。そして、これら油圧配管１５０，１５２，１５４は、走行モータ１２４、サスペンションシリンダ、各種油圧切替弁にそれぞれ連結されている。このようにしてポンプ１２６，１２８，１３０側の油圧配管もまたスイベルジョイント３６を介して下部走行体４側の油圧配管に連結されている。
【００３７】
なお、シリンダポンプ１２８から上部旋回体側に属するブームシリンダ２０等への油圧の供給は、スイベルジョイント３６を介さず供給されることは言うまでもない。また、ステアリングシリンダ、走行モータ１２４、サスペンションシリンダ等からの作動油の戻りは、図示しない配管によりスイベルジョイント３６を介して上部旋回体６に配置された作動油タンク（図示せず）に戻される。
【００３８】
以上のように、スイベルジョイント３６には下部走行体４側及び上部旋回体６側の燃料配管及び油圧配管が集められ、図４に示されるようにスピンドル４０内は多数の軸流路８６が中央貫通孔８０の回りに配置されている。ここで、走行モータ１２４に対して給排される作動油は、特に高温となるので、スピンドル４０のスピンドル本体４８を介して、他の軸流路８６を流れる作動油に熱影響を与える虞がある。特に、この熱影響を受けて燃料の温度が上昇すると、エンジン出力の低下、燃費の悪化を招くので、燃料には、熱影響を極力及ぼさないようにする必要がある。そこで、スピンドル４０内においては、比較的高温となる作動油が流通する軸流路８６と、比較的低温である作動油及び燃料が流通する軸流路８６とを互いに離間させて配置している。
【００３９】
より詳しくは、図４に示されるように、走行モータ１２４に対する作動油の給排に使用されるモータ供給流路１６０及びモータ戻り流路１６２や、高温作動油の給排に使用される高温作動油流路１６４は、破線で囲まれた領域ａ内に配置され、燃料の給排に使用される燃料供給流路１６６及び燃料リターン流路１６８や、低温作動油の給排に使用される低温作動油流路１７０は、領域ａの外側に配置されている。
【００４０】
具体的には、領域ａ内において、モータ供給流路１６０は図４でみて中央貫通孔８０の右側に位置付けられ、モータ戻り流路１６２は図４でみて中央貫通孔８０の上側に位置付けられている。そして、高温作動油流路１６４はモータ供給流路１６０とモータ戻り流路１６２との間に位置付けられている。それ故、高温作動油側の流路１６０，１６２，１６４が集められた領域ａは高温領域となる。
【００４１】
一方、燃料供給流路１６６は、中央貫通孔８０を挟んでモータ供給流路１６０の反対側に離間して位置付けられ、燃料リターン流路１６８は、図４でみて燃料供給流路１６６の上側に位置付けられている。
なお、パイロット圧油等の低温作動油が流れる低温作動油流路１７０は、図４でみて中央貫通孔８０よりも下側に位置付けられている。
【００４２】
更に、図３から明らかなように、燃料供給流路１６６の長さは、モータ供給流路１６０の長さよりも短く設定されている。これにより、燃料がスピンドル４０内を通過するのに要する時間が短くなり、高温の作動油から燃料への熱影響を少なくすることができる。燃料リターン流路１６８の長さについても同様に、モータ供給流路１６０の長さよりも短く設定されている。
【００４３】
また、図４に示すように、ステアリングシリンダに対する作動油の給排に用いられるステアリング流路１７２，１７４は、燃料供給流路１６６とモータ戻り流路１６２との間及び燃料リターン流路１６８とモータ戻り流路１６２との間にそれぞれ位置付けられている。ステアリングシリンダに対して給排される作動油は、走行モータに対して給排される作動油よりも低温であるので、燃料供給流路１６６及び燃料リターン流路１６８とモータ供給流路１６０及びモータ戻り流路１６２との間にステアリング流路１７２，１７４が位置付けられていれば、燃料の温度上昇の抑制に寄与する。
【００４４】
即ち、ステアリング流路１７２，１７４は、比較的低温の作動油の流通に使用されるので、高温領域ａから燃料供給流路１６６及び燃料リターン流路１６８への熱伝達を小さくする。しかも、燃料供給流路１６６及び燃料リターン流路１６８の長さは比較的短いので、燃料が熱に晒される時間も短くできる。従って、燃料の温度の上昇は有効に抑えることができる。
【００４５】
この結果、上述のスイベルジョイント３６を備えた油圧ショベル２によれば、燃料温度の上昇が抑えられるので、エンジン出力の低下は防止され、燃費の悪化も抑えられる。
また、本実施例のスイベルジョイント３６によれば、燃料供給流路１６６及び燃料リターン流路１６８に代わる配管をスピンドル４０の中央貫通孔８０内に配設する必要はないので、中央貫通孔８０内には、上部旋回体６側の電気回路１９０と下部走行体４側の電気回路１９２とを電気的に繋ぐスリップリング１９４への電気配線１９６のみが挿通されている（図２参照）。つまり、スイベルジョイント３６においては、そのスピンドルの中央貫通孔８０は電気配線のみを通すことができるスペースだけで十分であるので、中央貫通孔８０を小径にすることができ、全体として小型のスイベルジョイントを得ることができる。よって、スイベルジョイント３６は建設機械への搭載性にも優れている。
【００４６】
更に、スイベルジョイント３６によれば、燃料温度の上昇を有効に抑えることができるので、燃料クーラを別途設ける必要がなく、油圧ショベル全体としての製造コスト削減にも寄与する。
【実施例２】
【００４７】
次に、油圧ショベル２に適用される実施例２のスイベルジョイント３７について図５を参照して説明する。なお、実施例２を説明するにあたり、既に説明した実施例１と同一の機能を発揮する部材および部位には同一の参照符号を付して、これらの説明は省略し、相違する点のみを説明する。
スイベルジョイント３７の場合、モータ供給流路１８２及びモータ戻り流路（図示せず）の長さが燃料供給流路１８０及び燃料リーン流路（図示せず）よりも短く設定されている。
【００４８】
これにより、スピンドル４０内にて高温作動油が流れる流路の距離が相対的に短くなり、高温領域ａからの熱伝達を小さくすることができ、燃料に対する熱影響を小さくすることができる。
【実施例３】
【００４９】
次に、油圧ショベル２に適用される実施例３のスイベルジョイントについて図６を参照して説明する。なお、実施例３を説明するにあたり、既に説明した実施例１及び実施例２と同一の機能を発揮する部材および部位には同一の参照符号を付して、これらの説明は省略し、相違する点のみを説明する。
図６は、図５中の破線で囲まれた領域ｂに対応する部分を拡大して示す。図６から明らかなように、燃料の供給に使用される軸流路８６内には二重巻鋼管１８６が挿入されており、この二重巻鋼管１８６内が燃料供給流路１８４として形成されている。なお、燃料リターン流路にも同様な二重巻鋼管が挿入されている。
【００５０】
スピンドル４０のスピンドル本体４８と燃料との間に介在する二重巻鋼管１８６は断熱層を形成し、燃料への熱伝達を抑制し、高温作動油から燃料への熱影響を小さくすることができる。
なお、本発明は、上記した実施例１〜３の態様に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００５１】
上記実施例３においては、燃料が流れる流路の方に二重巻鋼管を配設したが、本発明は、この態様に限定されるものではなく、高温作動油が流れる流路に二重巻鋼管を配設する態様としてもよい。この態様によれば、高温作動油流路からスピンドル本体４８への熱伝達を低くすることができる。
また、燃料又は高温作動油の流路内に配設する管材としては、二重巻鋼管に限定されるものではなく、断熱性に優れる材料よりなる管材であればよく、樹脂系断熱材製の管材、セラミックス製の管材等を用いても構わない。
【００５２】
また、上記実施例においては、ホルダ側に円環状の溝を設けた態様について説明したが本発明はこの態様に限定されるものではなく、スピンドルの外周に円環溝を設けた態様としてもよく、ホルダとスピンドルの両方に対応する円環溝を設けた態様としても構わない。つまり、ホルダの内周面とスピンドルの外周面との間に、ホルダの内壁とスピンドルの外壁により円環状の流路を形成できる態様であればよい。
【００５３】
また、上記実施例においては、スピンドルを上部旋回体側に固定し、ホルダを下部走行体側に固定する態様について説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではなく、これらを逆にして、ホルダを上部旋回体側に固定し、スピンドルを下部走行体側に固定する態様としても構わない。
また、上記実施例においては、ホイール式の油圧ショベルについて説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではなく、クローラ型の油圧ショベル等上部旋回体を有する他の建設機械に採用することもできる。
【符号の説明】
【００５４】
２ 油圧ショベル（建設機械）
４ 下部走行体
６ 上部旋回体
１０ 燃料タンク
１４ 上部フレーム
１６ 運転室
３４ エンジン
３６ スイベルジョイント
３８ ホルダ
４０ スピンドル
４４ 車体フレーム
４８ スピンドル本体
４９ 挿入部
５０ 突出部
５８ 内周面
６０，６４ 円環溝
６２ ホルダ側ポート
６６ Ｏリング
８０ 中央貫通孔
８６ 軸流路
９０ スピンドル側ポート
１０６，１１２ 燃料供給配管
１０８ 燃料導入ポート
１１０ 燃料導出ポート
１１４，１２０ リターン配管
１１６ 入側リターンポート
１１８ 出側リターンポート
１２２ ステアリングポンプ
１２４ 走行モータ
１２６ 駆動ポンプ
１２８ シリンダポンプ
１３０ パイロット圧ポンプ
１３２ ステアリング油圧配管
１３４ ステアリングバルブ
１３６ 入側ステアリングポート
１３８ 出側ステアリングポート
１４０ ステアリング油圧配管
１６０ モータ供給流路
１６２ モータ戻り流路
１６４ 高温作動油流路
１６６ 燃料供給流路
１６８ 燃料リターン流路
１７０ 低温作動油流路
１７２，１７４ ステアリング流路
１８６ 二重巻鋼管
１８７，１８８ ブッシング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体と、前記下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体とを備える建設機械に設けられ、前記上部旋回体の旋回に拘わらず、前記下部走行体側の配管と前記上部旋回体側の配管とを接続するスイベルジョイントにおいて、
前記下部走行体側または前記上部旋回体側の一方に固定された状態で配置され、その外面に開口した複数のホルダ側ポートを有するホルダと、
前記下部走行体側または前記上部旋回体側の他方に固定された状態で、前記ホルダ内に回動自在に嵌め込まれ、前記上部旋回体の旋回に伴い前記ホルダ内にて回動するスピンドルであって、前記ホルダから突出した突出部及びこの突出部の外面に開口した複数のスピンドル側ポートを有するスピンドルと、
前記ホルダ及び前記スピンドル内に延び、互いに組みをなす前記ホルダ側ポートと前記スピンドル側ポートとをそれぞれ接続し、前記スピンドル内をその軸線方向に延びる内部流路を個々に有した複数の接続経路と
を備え、
前記接続経路の内部流路は、
燃料が流れる燃料流路と、
作動油が流れる複数の作動油流路とを含み、
前記スピンドルはその横断面でみて、前記作動油流路のうち、その作動油の温度が前記燃料の温度よりも高くなる高温作動油流路を集約して配置させた高温領域を有し、前記燃料流路が前記高温領域から離間して配置されていることを特徴とするスイベルジョイント。
【請求項２】
前記作動油流路のうち、その作動油の温度が前記高温作動油流路内の作動油よりも低い低温作動油流路は、前記スピンドルの横断面でみて前記高温領域と前記燃料流路との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスイベルジョイント。
【請求項３】
前記燃料流路及び前記高温作動油流路の長さは互いに異なることを特徴とする請求項１又は２に記載のスイベルジョイント。
【請求項４】
前記燃料流路の長さは、前記高温作動油流路の長さよりも短いことを特徴とする請求項３に記載のスイベルジョイント。
【請求項５】
前記燃料流路の長さは、前記高温作動油流路の長さよりも長いことを特徴とする請求項３に記載のスイベルジョイント。
【請求項６】
前記燃料流路及び前記高温作動油流路の少なくとも一方は、前記スピンドルとの間に断熱層を備えていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のスイベルジョイント。
【請求項７】
前記スイベルジョイントは、
前記下部走行体と前記上部旋回体との間を電気的に接続するスリップリングを更に備え、
前記スピンドルは、その軸線上に前記スリップリングに接続される電気配線のみを通す貫通孔を更に備えていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のスイベルジョイント。
【請求項１】
下部走行体と、前記下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体とを備える建設機械に設けられ、前記上部旋回体の旋回に拘わらず、前記下部走行体側の配管と前記上部旋回体側の配管とを接続するスイベルジョイントにおいて、
前記下部走行体側または前記上部旋回体側の一方に固定された状態で配置され、その外面に開口した複数のホルダ側ポートを有するホルダと、
前記下部走行体側または前記上部旋回体側の他方に固定された状態で、前記ホルダ内に回動自在に嵌め込まれ、前記上部旋回体の旋回に伴い前記ホルダ内にて回動するスピンドルであって、前記ホルダから突出した突出部及びこの突出部の外面に開口した複数のスピンドル側ポートを有するスピンドルと、
前記ホルダ及び前記スピンドル内に延び、互いに組みをなす前記ホルダ側ポートと前記スピンドル側ポートとをそれぞれ接続し、前記スピンドル内をその軸線方向に延びる内部流路を個々に有した複数の接続経路と
を備え、
前記接続経路の内部流路は、
燃料が流れる燃料流路と、
作動油が流れる複数の作動油流路とを含み、
前記スピンドルはその横断面でみて、前記作動油流路のうち、その作動油の温度が前記燃料の温度よりも高くなる高温作動油流路を集約して配置させた高温領域を有し、前記燃料流路が前記高温領域から離間して配置されていることを特徴とするスイベルジョイント。
【請求項２】
前記作動油流路のうち、その作動油の温度が前記高温作動油流路内の作動油よりも低い低温作動油流路は、前記スピンドルの横断面でみて前記高温領域と前記燃料流路との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスイベルジョイント。
【請求項３】
前記燃料流路及び前記高温作動油流路の長さは互いに異なることを特徴とする請求項１又は２に記載のスイベルジョイント。
【請求項４】
前記燃料流路の長さは、前記高温作動油流路の長さよりも短いことを特徴とする請求項３に記載のスイベルジョイント。
【請求項５】
前記燃料流路の長さは、前記高温作動油流路の長さよりも長いことを特徴とする請求項３に記載のスイベルジョイント。
【請求項６】
前記燃料流路及び前記高温作動油流路の少なくとも一方は、前記スピンドルとの間に断熱層を備えていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のスイベルジョイント。
【請求項７】
前記スイベルジョイントは、
前記下部走行体と前記上部旋回体との間を電気的に接続するスリップリングを更に備え、
前記スピンドルは、その軸線上に前記スリップリングに接続される電気配線のみを通す貫通孔を更に備えていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のスイベルジョイント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１６８７７０（Ｐ２０１０−１６８７７０Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０７２５（Ｐ２００９−１０７２５）
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２１日（２００９．１．２１）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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