JP2004286133A

JP2004286133A - ジョイント

Info

Publication number: JP2004286133A
Application number: JP2003079402A
Authority: JP
Inventors: Eiji Akabane; 英司赤羽根; Takayuki Yuasa; 孝之湯浅; Akiyasu Yamada; 晃廉山田; Shinsaku Nagai; 晋作永井
Original assignee: Caterpillar Mitsubishi Ltd; Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd; Caterpillar Mitsubishi Ltd
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】一方の部材を他方の部材の一対の支持部の間に回動自在に連結するジョイントにおいて、連結にピンを用いた場合の、ピンの撓みによる軸受部の損傷、ピンの軸線方向の相対移動による部材端面の摩耗及び打撃騒音、さらにピンが重い、などの問題を除くことができる、ピンを用いないジョイントを提供する。
【解決手段】他方の部材（８）の一対の支持部（８ａ）とそれぞれに対向する一方の部材（６）の間に摺動を自在に設けられた一対の球体（１８）を備え、球体各々の軸心を通る軸線（Ｘ）を中心にして一方の部材を他方の部材の一対の支持部の間に回動自在に連結する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はジョイント、さらに詳しくは、一方の部材と他方の部材を回動自在に連結する、ピンを不要にし、ジョイントにかかる負荷が大きい建設機械などに好適に用いることができる、ジョイントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に係るジョイントが適用される典型的な建設機械である油圧ショベルについて図１を参照して説明する。全体を番号２で示す油圧ショベルは、多関節の作業腕であるフロントリンケージ４を備え、フロントリンケージ４には隣接する部材を相互に回動自在に連結するためのジョイントが備えられている。
【０００３】
このジョイントの典型例は、例えば一方の部材としてのアーム６の先端に他方の部材としての作業装置であるバケット８を、図１の紙面に垂直の方向に延びる軸線Ｘを中心に、バケット８に設けられた一対のブラケットとその間に位置付けられたアーム６の貫通孔を通してピンを挿通し、ピンの両端部をブラケットに固定することにより構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１５９３４６号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したとおりの形態の従来のジョイントには、次のとおりの解決すべき問題がある。
【０００６】
（１）軸受部の損傷：
二つの部材を連結するピンは、その太さに対し軸線Ｘ方向に長いので、ピンに加わる負荷荷重、例えばピンの両端がバケット８に支持され中央がアーム６に支持された構造においてはバケット８の掘削荷重によって、ピンが撓み、回動軸受部の面圧が局部的に上昇し、軸受及びピンにかじり、損傷などが発生しやすい。
【０００７】
（２）部材端面の摩耗：
一方の部材のアーム６と他方の部材のバケット８は、ピンの軸線Ｘ方向（スラスト方向）に加わる荷重によって相対的に移動し、互いの端面が当接し、またこの状態で回動する。したがって、スラスト方向において端面が直接接触し押圧されるので、端面に摩耗、かじりなどの損傷が発生しやすい。
【０００８】
（３）部材端面の打撃騒音：
一方の部材のアーム６と他方の部材のバケット８がスラスト方向に相対的に移動し端面が衝撃的に当接するので、打撃による騒音が発生する。
【０００９】
（４）ピンが重い：
ピンは長くまた強度をもたせるために中実に例えば鋼によって形成されているので重い。したがってジョイントの重量も大きくなり、例えばバケット８とアーム６の連結部においては、ピンが重くなるとその分バケット８による掘削力、掘削土量が減り、作業効率が悪くなる。
【００１０】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、一方の部材を他方の部材の一対の支持部の間に回動自在に連結するジョイントにおいて、連結にピンを用いた場合の、ピンの撓みによる軸受部の損傷、ピンの軸線方向の相対移動による部材端面の摩耗及び打撃騒音、さらにピンが重い、などの問題を除くことができる、ピンを用いないジョイントを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記技術的課題を解決するジョイントとして、一方の部材が他方の部材の一対の支持部との間に軸線を中心に回動自在に連結されるジョイントであって、他方の部材の一対の支持部とそれぞれに対向する一方の部材の間に摺動を自在に設けられた一対の球体を備え、該軸線がこの一対の球体各々の球心を通して形成されている、ことを特徴とするジョイントが提供される。
【００１２】
そして、連結にピンに代えて一対の球体を用いることにより、ピンに起因した軸受部の損傷、部材端面の摩耗、打撃騒音、ジョイントが重くなる、などの問題を除くようにする。
【００１３】
好適実施形態においては、他方の部材の一対の支持部各々に取付けられた、該球体に摺接する半球凹状の軸受面を有した一対の外側軸受と、一方の部材の該軸線上の両端部に取付けられた、該球体に摺接する半球凹状の軸受面を有した一対の内側軸受とを備えている。また、該一方の部材が、一対の内側軸受の間に形成された空間を備えている。
【００１４】
そして、球体を一対の軸受により支持するとともに、従来ピンが挿通されていた一方の部材の部分に空間を形成しジョイントの重量をさらに軽くする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成されたジョイントについて、典型的な建設機械である油圧ショベルにおける好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。
【００１６】
図１を参照して先ず油圧ショベルについて説明する。全体を番号２で示す油圧ショベルは、下部走行体１０と、下部走行体１０上に旋回自在に取付けられた上部旋回体１２を備え、運転室１４の設けられた上部旋回体１２には、作業腕である多関節のフロントリンケージ４が備えられている。フロントリンケージ４は、上部旋回体１２に上下方向に揺動自在に取付けられたブーム５と、ブーム５の先端に上下方向に揺動自在に取付けられたアーム６を備え、アーム６の先端に作業装置であるバケット８が、本発明に係る球体を用いたジョイントによって図１の紙面に垂直の方向に延びる軸線Ｘを中心に回動自在に連結されている。
【００１７】
このジョイントについてその断面図である図２を参照して説明する。全体を番号１６で示すジョイントは、一方の部材としてのアーム６のボス部６ａを他方の部材としてのバケット８の一対の支持部であるブラケット８ａ、８ａの間に軸線Ｘを中心に回動自在に連結し、一対のブラケット８ａ、８ａとそれぞれに対向するアーム６のボス部６ａの間には摺動を自在に設けられた一対の球体であるボール１８、１８が備えられている。軸線Ｘは一対のボール１８、１８各々の球心１８ａ、１８ａを通して形成されている。
【００１８】
ジョイント１６は、バケット８の一対のブラケット８ａ、８ａ各々に取付けられた、ボール１８に摺接する半球凹状の軸受面２０ａを有した一対の外側軸受２０、２０と、アーム６のボス部６ａの軸線Ｘ上の両端部に取付けられた、ボール１８に摺接する半球凹状の軸受面２２ａを有した一対の内側軸受２２、２２を備えている。
【００１９】
ボール１８は、周知のボールベアリングのボールに用いられる鋼球を所要のサイズにして形成されている。
【００２０】
内側軸受２２及び外側軸受２０は焼結含油合金により形成されている。内側軸受２２は、円柱状の一端面に上述の軸受面２２ａを有して形成されボス部６ａの端部の円筒凹部に圧入されて固定され取付けられている。外側軸受２０は、円柱状の一端面に上述の軸受面２０ａを有し、他端面に円柱状部から外方に延びたフランジ部２０ｂを備えて形成されている。一対の外側軸受２０、２０は、ブラケット８ａ、８ａ各々に軸線Ｘ上に形成された取付孔８ｂに、外方から挿入されボルト２４によってフランジ部２０ｂがブラケット８ａに取付けられ固定されている。
【００２１】
内側軸受２２及び外側軸受２０の互いに対向する端面は、それぞれボス部６ａ及びブラケット８ａの面から突出するように形成され、この突出部によってボス部６ａとブラケット８ａの間に軸線Ｘ方向に隙間Ｌが形成され、ボス部６ａとブラケット８ａが直接当接しないようになっている。
【００２２】
外側軸受２０のフランジ部２０ｂとブラケット８ａとの間には板材からなる厚さ調整の可能なシム２６が挟まれている。このシム２６により、ボール１８と軸受面２０ａ及び軸受面２０ｂとの摺動隙間が調整される。
【００２３】
上述のボス部６ａとブラケット８ａの間の隙間Ｌの部分の、内側軸受２２及び外側軸受２０の外周部には、環状のダストシール２８が取付けられ、外部から軸受部への土砂など異物の侵入が防止されている。ダストシール２８は合成ゴム及び、又は樹脂により形成され、周知のＯリングシールを用いることもできる。
【００２４】
アーム６のボス部６ａには、一対の内側軸受２２、２２の間にそれぞれにつながる空間Ｓが形成されている。
【００２５】
上述したとおりのジョイント１６の作用について説明する。
【００２６】
（１）回動ジョイントを形成：
一対の球体であるボール１８、１８を備えたこのジョイント１６は、ボール１８、１８それぞれの球心１８ａを通る軸線Ｘを中心にして、一方の部材であるアーム６と他方の部材であるバケット８が回動自在に連結される。
【００２７】
（２）ピンジョイントの不具合防止：
一対の球体であるボール１８、１８を用いることにより、軸線Ｘに撓みが発生しても球体により形成されたジョイントは容易に追従でき、軸受面圧の局部的上昇がなく、ジョイントは損傷されない。また、軸線Ｘ方向の二部材の相対移動がないので部材端面の摩耗、打撃騒音などもない。さらに、ピンを用いないので、また一方の部材に空間Ｓを形成できるので、ジョイントを軽くでき、作業性能の低下などの問題も除くことができる。
【００２８】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば下記のように、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。
【００２９】
（１）外側軸受と球体：
本実施の形態においては、外側軸受２０は球体であるボール１８と別体に形成されているが、これらを一体に形成してもよい。
【００３０】
（２）潤滑油溜：
本実施の形態においては、空間Ｓが一方の部材であるアーム６に形成されている。この空間Ｓを潤滑油の溜にして、内側軸受２２に軸受面２２ａにつながる油路を設けボール１８の摺動面を潤滑するようにしてもよい。
【００３１】
（３）油圧ショベルのフロントリンケージ：
本実施の形態においては、ジョイント１６は油圧ショベル２のアーム６とバケット８の連結部分に用いられているが、フロントリンケージ４の他の連結部分にも適用することができることは言うまでもない。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に従って構成されたジョイントによれば、一方の部材を他方の部材の一対の支持部の間に回動自在に連結するジョイントにおいて、連結にピンを用いた場合の、ピンの撓みによる軸受部の損傷、ピンの軸線方向の相対移動による部材端面の摩耗及び打撃騒音、さらにピンが重い、などの問題を除くことができる、ピンを用いないジョイントが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ジョイントを備えた油圧ショベルの側面図。
【図２】本発明に従って構成されたジョイントの断面図。
【符号の説明】
２：油圧ショベル
６：アーム（一方の部材）
８：バケット（他方の部材）
８ａ：ブラケット（支持部）
１８：ボール（球体）
１８ａ：球心
２０：外側軸受
２０ａ：軸受面
２２：内側軸受
２２ａ：軸受面
Ｘ：軸線
Ｓ：空間

Claims

一方の部材が他方の部材の一対の支持部の間に軸線を中心に回動自在に連結されるジョイントであって、
他方の部材の一対の支持部とそれぞれに対向する一方の部材との間に摺動を自在に設けられた一対の球体を備え、
該軸線がこの一対の球体各々の球心を通して形成されている、ことを特徴とするジョイント。
他方の部材の一対の支持部各々に取付けられた、該球体に摺接する半球凹状の軸受面を有した一対の外側軸受と、
一方の部材の該軸線上の両端部に取付けられた、該球体に摺接する半球凹状の軸受面を有した一対の内側軸受とを備えている、請求項１記載のジョイント。
該一方の部材が、一対の内側軸受の間に形成された空間を備えている、請求項２記載のジョイント。