JP2004205004A

JP2004205004A - ピン結合部構造

Info

Publication number: JP2004205004A
Application number: JP2002377122A
Authority: JP
Inventors: Kimiki Fukukura; 公樹福倉; Tomoyuki Yamane; 与幸山根
Original assignee: Oiles Industry Co Ltd
Current assignee: Oiles Industry Co Ltd
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: JP4254232B2

Abstract

【課題】摺動面への塵埃、泥水等の侵入を防止でき、ボス部材とブラケットとの間の円滑な相対的な回動を長期間にわたって維持できるピン結合部構造を提供すること。
【解決手段】ピン結合部構造１２は、アーム７の先端側に設けられたアームボス１３と、アームボス１３の軸方向両端側に配設されたバケット８のブラケット１４と、ブラケット１４に両端側が固定的に支持されていると共に該ブラケット１４間においてアームボス１３に挿通された連結ピン１５と、アームボス１３の端面と各ブラケット１４の内側端面との間に配されたシム部材１６とを具備しており、アームボス１３とブラケット１４とを互いに回動可能に連結している。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば油圧ショベル等の建設機械に装備される作業装置に好適に用いられるピン結合部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平７−１１３２４６号公報
【特許文献２】
実開平１−１６５３９９号公報
【０００３】
一般に、油圧ショベル等の建設機械にあっては、例えば作業装置のブーム、アーム及びバケット間をそれぞれピン結合構造としての軸受装置により回動可能に連結し、土砂等の掘削作業時にブームシリンダ、アームシリンダ及びバケットシリンダを伸縮させることによって、ブーム、アーム及びバケットをそれぞれ回動するようにしている。
【０００４】
ピン結合構造は、筒状のボス部材と、前記ボス部材内に挿通される連結ピンと、前記ボス部材の軸方向両端側に配置され、前記連結ピンの両端側を固定的に支持する左右のブラケットとから構成されている。
【０００５】
そして、連結ピンは、軸方向の両端側が左右のブラケット等に形成されたピン挿通孔内に挿通され、軸方向の中間部がブッシュ等を介してボス部材の内周側に摺動可能に挿通されることにより、ボス部材と各ブラケットとを互いに回動可能に連結している。
【０００６】
この種の従来技術におけるピン結合構造としては、ボス部材と各ブラケットとの内周側に円筒状のブッシュをそれぞれ嵌挿し、ボス部材と各ブラケットとの軸方向端面間に隙間を形成するために、ボス部材の内周側に設けたブッシュの端面と各ブラケットの内周側に設けたブッシュの端面とを互いに当接させる構成としている（特許文献１所載）。
【０００７】
また、他の従来技術におけるピン結合構造としては、ボス部材と各ブラケットとの内周側に鍔付き円筒ブッシュをそれぞれ嵌挿し、ボス部材側のブッシュに一体的に形成された鍔部と各ブラケット側のブッシュに一体的に形成された鍔部とを互いに摺接させることによって、ボス部材と各ブラケットとの間でスラスト荷重を支承させる構成としている（特許文献２所載）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示されたピン結合構造では、各ブッシュの端面間でスラスト荷重を支承させることから、各ブッシュ端面には大きな面圧が作用し、各ブッシュ端面に摩耗、損傷が生じ易いという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２に開示されたピン結合構造では、円筒ブッシュと鍔部との結合基部に亀裂や変形が生じ易くなり、とくに大型の建設機械においては、これに用いられるブッシュ自体が大径になるため、鍔部を一体的に形成することが難しく、製造コストが高くなると共に、各鍔部が摩耗、損傷した場合の交換に多大な費用を必要とするなどの問題がある。
【００１０】
更に、油圧ショベル等の建設機械にあっては、多くの場合、塵埃に曝されたり泥水等が掛かったりする環境で使用されるために、これらがボス部材とブラケットとの間の摺動面に侵入する危険がきわめて高く、侵入した塵埃、泥水等により摺動面に摩耗、損傷が早期に生じるという問題もある。
【００１１】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、その目的は、摺動面への塵埃、泥水等の侵入を防止でき、ボス部材とブラケットとの間の円滑な相対的な回動を長期間にわたって維持できるピン結合部構造を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様のピン結合部構造は、筒状のボス部材と、該ボス部材に挿通される連結ピンと、該ボス部材の軸方向の両端面側に配設され、連結ピンの両側を支持するブラケットと、ボス部材の端面とブラケットの内側端面との間に配されたシム部材とを具備しており、ボス部材とブラケットとを互いに回動可能に連結するものであって、ここで、該シム部材は、合成樹脂製の第一のケースと、第一のケースに相対回転可能に組合わされた金属製の第二のケースと、第一及び第二のケースの内周側に配された内側シール手段と、第一及び第二のケースの外周側に配された外側シール手段と、内側及び外側シール手段間であって、第一のケースに一体的に形成された合成樹脂製のスラスト滑り手段とを具備している。
【００１３】
第一の態様のピン結合部構造によれば、シム部材は、相対回転可能に組合わされた合成樹脂製の第一のケース及び金属製の第二のケースと、内側及び外側シール手段間であって、第一のケースに一体的に形成された合成樹脂製のスラスト滑り手段とを具備しているので、ボス部材とブラケットとの間の相対的な回動に伴う摺動は、第一及び第二のケースにおいてなされることとなり、ボス部材及びブラケットの端面の摩耗、損傷を防止でき、また、第一及び第二のケース間において、内周側に配された内側シール手段と外周側に配された外側シール手段とを具備しているので、内周側及び外周側からのシム部材内への塵埃、泥水等の異物の侵入を防止でき、これら異物の侵入に起因する摺動特性の低下を防止して、ボス部材とブラケットとの間の相対的な円滑な回動を長期間にわたって維持でき、さらに、第二のケースを金属製とすることにより、ボス部材の端面に形成された凹部への圧入固定を可能とする。
【００１４】
好ましくは、本発明において第二の態様のピン結合部構造のように、第一のケースは、中央部に連結ピンが挿通される第一の挿通孔を有する円板状の第一の基体部と、第一の基体部の外周面の軸方向の一方の端部側から径方向外方に伸びた外側環状鍔部と、第一の挿通孔を規定する第一の基体部の内周面の軸方向の他方の端部側から径方向内方に伸び、第一の基体部の内周面と共に第一の挿通孔を規定する内面を有した内側環状鍔部と、第一の基体部の軸方向の一方の端面の内周側に形成された内側環状溝と、第一の基体部の軸方向の一方の端面の外周側に該内側環状溝と径方向外方に所定間隔へだてて形成された外側環状溝とを備えており、第二のケースは、中央部に連結ピンが挿通される第二の挿通孔を有し第一の基体部に対面する円板状の第二の基体部と、第二の基体部の外周端部から第一のケースに向かって突出する外側円筒突出部と、該外側円筒突出部の端部から径方向内方に伸びる環状鍔部と、第二の基体部の内周端部から第一のケースに向かって突出する内側円筒突出部とを備えており、スラスト滑り手段は、第一の基体部の内側及び外側環状溝で囲まれた軸方向の一方の端面に突出して形成されたスラスト滑り軸受部を備えており、第二のケースは、環状鍔部を第一のケースの外側環状鍔部に係合させ、内側円筒突出部を第一のケースの内側環状鍔部に対面させ、第二の基体部の軸方向の一方の端面をスラスト滑り軸受部に当接させて、第一のケースと相対回転可能に組合わされている。
【００１５】
また、内側シール手段は、好ましくは本発明の第三の態様のピン結合部構造のように、第一の基体部に形成された内側環状溝に装着されて第二の基体部の軸方向の一方の端面に接触する内側シール体を具備している。
【００１６】
内側シール体は、本発明の第四の態様のピン結合部構造のように、第一の基体部に形成された内側環状溝に装着されて第二の基体部の軸方向の一方の端面に接触する弾性シール部材を具備している。
【００１７】
外側シール手段は、好ましくは、本発明の第五の態様のピン結合部構造のように、第一の基体部に形成された外側環状溝に装着されて第二の基体部の軸方向の一方の端面に接触する外側シール体を具備しており、外側シール体は、本発明の第六の態様のピン結合部構造のように、第一の基体部に形成された外側環状溝に装着されて第二の基体部の軸方向の一方の端面に接触する弾性シール部材を具備している。
【００１８】
シム部材は、好ましくは、本発明の第七の態様のピン結合部構造のように、スラスト滑り軸受部に設けられていると共にグリースが充填される溝を更に具備している。
【００１９】
斯かる溝にグリースが充填されていると、スラスト滑り軸受部に適宜グリースを供給でき、ボス部材とブラケットとの間の相対的な回動をさらに円滑にできる上に、スラスト滑り軸受部への塵埃、泥水等の異物の侵入をさらに確実に防止できる。
【００２０】
本発明における第一のケースを構成する合成樹脂は、耐摩耗性、耐衝撃性、耐クリープ性等の摺動特性及び機械的特性に優れていることが好ましく、例えば、合成樹脂として、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリブチレンフタレート樹脂等の熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂等が好適に使用される。また、第二のケースを構成する金属としては、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼が好適に使用される。
【００２１】
また、本発明における内側及び外側シール体を構成する弾性シール部材の材料としては、天然ゴム、合成ゴム等のゴム弾性体あるいはポリエステル系、ポリウレタン系の熱可塑性エラストマーが好ましく使用される。弾性シール部材の形状としては、その横断面形状が円形、Ｕ字形、Ｘ字形、Ｙ字形、くの字形のいずれであってもよい。
【００２２】
以下、本発明を、図に示す好ましい実施の形態の例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこの例に何ら限定されるものではない。
【００２３】
【発明の実施の形態】
ここでは、本発明によるピン結合部構造を油圧ショベルのピン結合部構造に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００２４】
図１において、１は油圧ショベルの下部走行体、２は下部走行体１上に旋回可能に搭載された上部旋回体を示し、該上部旋回体２の旋回フレーム３上には、運転室４、機械室等が設けられている。
【００２５】
５は上部旋回体２の前部に俯仰動（回動）可能に取付けられた作業装置で、該作業装置５は、上部旋回体２の旋回フレーム３にピン結合されたブーム６と、該ブーム６の先端側にピン結合されたアーム７と、該アーム７の先端側にピン結合されたバケット８等とから構成されている。そして、ブーム６、アーム７及びバケット８は、それぞれブームシリンダ９、アームシリンダ１０及びバケットシリンダ１１によって回動される。
【００２６】
ここで、例えばアーム７とバケット８とは図２に示すごとく、ピン結合部構造１２を介して回動可能に連結されている。
【００２７】
ピン結合部構造１２は、アーム７の先端側に設けられた筒状のボス部材としてのアームボス１３と、アームボス１３の軸方向両端側に配設されたバケット８のブラケット１４と、ブラケット１４に両端側が固定的に支持されていると共に該ブラケット１４間においてアームボス１３に挿通された連結ピン１５と、アームボス１３の端面と各ブラケット１４の内側端面との間に配されたシム部材１６とを具備しており、アームボス１３とブラケット１４とを互いに回動可能に連結している。
【００２８】
アームボス１３は、左右のボス部１３Ａ、１３Ａと、これらの各ボス部１３Ａを連結するボスパイプ１３Ｂとを具備し、略円筒状をなして一体に形成されている。各ボス部１３Ａの内周側には、ブッシュ１９、１９用のブッシュ嵌合孔１３Ｃ、１３Ｃが軸方向に形成されている。
【００２９】
各ボス部１３Ａの端面には、シム部材１６が圧入固定される環状凹部１３Ｄ、１３Ｄがそれぞれ形成されている。ボスパイプ１３Ｂは各ボス部１３Ａ間において各ボス部１３Ａに固着され、連結ピン１５との間に環状のグリース収容室１７を画成している。ボスパイプ１３Ｂには、グリース収容室１７内にグリースを供給するための給脂口が設けられ、この給脂口にはグリースニップル１８が螺着されている。
【００３０】
アームボス１３の各ブッシュ嵌合孔１３Ｃ内にそれぞれ嵌着されたブッシュ１９は、内周側が連結ピン１５との摺動面となり、この摺動面は、アームボス１３の軸方向両端側で各ボス部１３Ａと連結ピン１５との間に装着されたシール部材２０、２０によってシールされる。
【００３１】
各ブラケット１４には、連結ピン１５が挿通されるピン挿通孔１４Ａが形成されており、一方のブラケット１４の外側端面側には、ピン抜止め用の取付部１４Ｂが固着されている。
【００３２】
連結ピン１５において、その軸方向の中間部は各ブッシュ１９を介してアームボス１３内に回転かつ摺動可能に嵌挿され、その軸方向の両端部は各ブラケット１４のピン挿通孔１４Ａ内に嵌挿され、その一端側は取付部１４Ｂに挿入された抜止めピン２１によって一方のブラケット１４に抜止め及び回り止め状態で固定されている。
【００３３】
連結ピン１５は、アームボス１３と各ブラケット１４とを回動可能に連結している。これにより、バケット８がアーム７の先端側で回動するときには、各ブラケット１４が連結ピン１５と共にアームボス１３に対して回動する。
【００３４】
シム部材１６の全体構造を図３に、図３のＡ部拡大図を図４に示す。シム部材１６は、合成樹脂製の第一のケース２２と、ケース２２に重ね合わされて相対回転可能に組合わされた金属製の第二のケース２３と、ケース２２及び２３の内周側に配された内側シール手段２４と、ケース２２及び２３の外周側に配された外側シール手段２５と、内側及び外側シール手段２４及び２５間であって、ケース２２に一体的に形成された合成樹脂製のスラスト滑り手段２６とを具備している。
【００３５】
ケース２２は、中央部に連結ピン１５が挿通される第一の挿通孔２２Ａを有する円板状の第一の基体部２２Ｂと、基体部２２Ｂの外周面２２Ｍの軸方向の一方の端部側から径方向外方に伸びた外側環状鍔部２２Ｃと、挿通孔２２Ａを規定する基体部２２Ｂの内周面２２Ｎの軸方向の他方の端部側から径方向内方に伸び、基体部２２Ｂの内周面２２Ｎと共に挿通孔２２Ａを規定する内面２２Ｌを有した内側環状鍔部２２Ｄと、基体部２２Ｂの軸方向の一方の端面２２Ｅの内周側に形成された内側環状溝２２Ｆと、基体部２２Ｂの端面２２Ｅの外周側に該内側環状溝２２Ｆと径方向外方に所定間隔へだてて形成された外側環状溝２２Ｇとを備えている。
【００３６】
スラスト滑り手段２６は、基体部２２Ｂの内側及び外側環状溝２２Ｆ及び２２Ｇで囲まれた端面２２Ｅに突出して形成されていると共に端面２２Ｈを有したスラスト滑り軸受部２２Ｉを備えている。
【００３７】
シム部材１６は、スラスト滑り軸受部２２Ｉの端面２２Ｈに放射方向に伸びて設けられていると共にグリースが充填される複数個の溝２２Ｊを更に具備しており、特に図５に詳細に示すように、グリース溜の役割を果たす複数個の溝２２Ｊは、周方向に等間隔に端面２２Ｈに形成されている。
【００３８】
ケース２３は、中央部に連結ピン１５が挿通される第二の挿通孔２３Ａを有し基体部２２Ｂに対面する円板状の第二の基体部２３Ｂと、基体部２３Ｂの径方向の外周端部からケース２２に向かって突出する外側円筒突出部２３Ｃと、該外側円筒突出部２３Ｃの軸方向の端部から径方向内方に伸びる環状鍔部２３Ｄと、基体部２３Ｂの径方向の内周端部からケース２２に向かって突出する内側円筒突出部２３Ｅとを備えており、内側円筒突出部２３Ｅは、挿通孔２３Ａを規定する内面２３Ｊを有している。
【００３９】
ケース２３は、環状鍔部２３Ｄをケース２２の外側環状鍔部２２Ｃに係合させ、内側円筒突出部２３Ｅをケース２２の内側環状鍔部２２Ｄに対面させ、基体部２３Ｂの軸方向の一方の端面２３Ｆをスラスト滑り軸受部２２Ｉの端面２２Ｈに当接させて、ケース２２と相対回転可能に組合わされている。
【００４０】
内側シール手段２４は、基体部２２Ｂに形成された内側環状溝２２Ｆに装着されて基体部２３Ｂの軸方向の一方の端面２３Ｆに接触する内側シール体としてのＯリング等からなる環状の弾性シール部材２４Ａを具備している。
【００４１】
外側シール手段２５は、基体部２２Ｂに形成された外側環状溝２２Ｇに装着されて基体部２３Ｂの軸方向の一方の端面２３Ｆに接触する外側シール体としてのＯリング等からなる環状の弾性シール部材２５Ａを具備している。
【００４２】
以上のシム部材１６は、連結ピン１５を挿通孔２２Ａ及び２３Ａに挿通させ、図２に示すように、ケース２３の外側円筒突出部２３Ｃの外周面をアームボス１３の端面に形成された環状凹部１３Ｄの内周面に圧入嵌合させると共に基体部２３Ｂの軸方向の他方の端面２３Ｇを環状凹部１３Ｄの底面１３Ｅにぴったりと当接させ、ケース２２の基体部２２Ｂの軸方向の他方の端面２２Ｋをブラケット１４の内側端面１４Ｃにぴったりと当接させて、アームボス１３の両端面と各ブラケット１４との間に配される。
【００４３】
バケットシリンダ１１が操作されアームボス１３に対してブラケット１４が回動されると、ケース２３に対してケース２２が相対的に回転され、ケース２３に対してのケース２２の相対的な回転は、スラスト滑り軸受部２２Ｉの端面２２Ｈと該スラスト滑り軸受部２２Ｉの端面２２Ｈと対面するケース２３の基体部２３Ｂの端面２３Ｆとの間の滑りによって円滑になされ、その結果、アームボス１３に対するブラケット１４の回動はスムーズに行われる。また、スラスト滑り軸受部２２Ｉの端面２２Ｈと該スラスト滑り軸受部２２Ｉの端面２２Ｈと対面するケース２３の基体部２３Ｂの端面２３Ｆとの間の摺動面への外周側からの塵埃、泥水等の異物の侵入は、外側シール手段２５により防止され、連結ピン１５の外周面とブラケット１４のピン挿通孔１４Ａを規定する内周面との間の隙間を介する内周側からからの摺動面への塵埃、泥水等の異物の侵入は、内側シール手段２４により防止される。
【００４４】
上記例では、油圧ショベルのアーム７とバケット８とのピン結合部を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えばブーム６、アーム７、ブームシリンダ９、アームシリンダ１０、バケットシリンダ１１等に設けられたピン結合部に適用してもよく、さらには例えば油圧クレーン、ホイールローダ等の他の建設機械、農業用機械、産業用機械等に設けられたピン結合部に適用してもよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、摺動面への塵埃、泥水等の異物の侵入を防止でき、ボス部材とブラケットとの間の円滑な回動を長期間にわたって維持できるピン結合部構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるピン結合部構造が適用される油圧ショベルを示す全体図である。
【図２】本発明のピン結合部構造の好ましい実施の形態の一例の断面図である。
【図３】シム部材の好ましい実施の形態の一例の断面図である。
【図４】図３のＡ部拡大断面図である。
【図５】スラスト滑り軸受部の平面図である。
【符号の説明】
１２ピン結合部構造
１３アームボス
１４ブラケット
１５連結ピン
１６シム部材
２２、２３ケース
２４内側シール手段
２５外側シール手段
２６スラスト滑り手段

Claims

筒状のボス部材と、該ボス部材に挿通される連結ピンと、該ボス部材の軸方向の両端面側に配設され、連結ピンの両側を支持するブラケットと、ボス部材の端面とブラケットの内側端面との間に配されたシム部材とを具備しており、ボス部材とブラケットとを互いに回動可能に連結するピン結合部構造であって、該シム部材は、合成樹脂製の第一のケースと、第一のケースに相対回転可能に組合わされた金属製の第二のケースと、第一及び第二のケースの内周側に配された内側シール手段と、第一及び第二のケースの外周側に配された外側シール手段と、内側及び外側シール手段間であって、第一のケースに一体的に形成された合成樹脂製のスラスト滑り手段とを具備しているピン結合部構造。
第一のケースは、中央部に連結ピンが挿通される第一の挿通孔を有する円板状の第一の基体部と、第一の基体部の外周面の軸方向の一方の端部側から径方向外方に伸びた外側環状鍔部と、第一の挿通孔を規定する第一の基体部の内周面の軸方向の他方の端部側から径方向内方に伸び、第一の基体部の内周面と共に第一の挿通孔を規定する内面を有した内側環状鍔部と、第一の基体部の軸方向の一方の端面の内周側に形成された内側環状溝と、第一の基体部の軸方向の一方の端面の外周側に該内側環状溝と径方向外方に所定間隔へだてて形成された外側環状溝とを備えており、第二のケースは、中央部に連結ピンが挿通される第二の挿通孔を有し第一の基体部に対面する円板状の第二の基体部と、第二の基体部の外周端部から第一のケースに向かって突出する外側円筒突出部と、該外側円筒突出部の端部から径方向内方に伸びる環状鍔部と、第二の基体部の内周端部から第一のケースに向かって突出する内側円筒突出部とを備えており、スラスト滑り手段は、第一の基体部の内側及び外側環状溝で囲まれた軸方向の一方の端面に突出して形成されたスラスト滑り軸受部を備えており、第二のケースは、環状鍔部を第一のケースの外側環状鍔部に係合させ、内側円筒突出部を第一のケースの内側環状鍔部に対面させ、第二の基体部の軸方向の一方の端面をスラスト滑り軸受部に当接させて、第一のケースと相対回転可能に組合わされている請求項１に記載のピン結合部構造。
内側シール手段は、第一の基体部に形成された内側環状溝に装着されて第二の基体部の軸方向の一方の端面に接触する内側シール体を具備している請求項２に記載のピン結合部構造。
内側シール体は、第一の基体部に形成された内側環状溝に装着されて第二の基体部の軸方向の一方の端面に接触する弾性シール部材を具備している請求項３に記載のピン結合部構造。
外側シール手段は、第一の基体部に形成された外側環状溝に装着されて第二の基体部の軸方向の一方の端面に接触する外側シール体を具備している請求項２から４のいずれか一項に記載のピン結合部構造。
外側シール体は、第一の基体部に形成された外側環状溝に装着されて第二の基体部の軸方向の一方の端面に接触する弾性シール部材を具備している請求項５に記載のピン結合部構造。
シム部材は、スラスト滑り軸受部に設けられていると共にグリースが充填される溝を更に具備している請求項２から６のいずれか一項に記載のピン結合部構造。
請求項１から７のいずれか一項に記載のピン結合部構造を具備した油圧ショベル等の建設機械。
請求項１から７のいずれか一項に記載のピン結合部構造に用いるためのシム部材。