JP2009091766A

JP2009091766A - 作業機械の二部材連結構造

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Publication number: JP2009091766A
Application number: JP2007261959A
Authority: JP
Inventors: Osamu Itsukida; 修五木田
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2007-10-05
Filing date: 2007-10-05
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2027-10-05
Also published as: EP2218833A4; EP2218833A1; KR20100087149A; US20100209181A1; CN101815827A; JP5096861B2; US8430593B2; EP2218833B1; CN101815827B; KR101458353B1; WO2009044821A1

Abstract

【課題】つば部及び連結ピンの回動を規制するストッパを設けることなく外側部材と内側部材とを相対的に回動可能に保持することができる作業機械の二部材連結構造の提供。
【解決手段】油圧ショベルに設けられるブーム４と、このブーム４の内側に配置されるアーム５と、ブーム４、アーム５のそれぞれのピン孔４ａ，５ａに圧入される外側ブッシング６、内側ブッシング７と、これらの外側ブッシング６の孔６ａ及び内側ブッシング７の孔７ａに挿入され、ブーム４とアーム５の二部材を相対的に回動可能に連結する連結ピン８と、この連結ピン８の両端部のそれぞれに一体に設けられるピン抜け出し規制用のつば部９とを備え、連結ピン８を、外側ブッシング６及び内側ブッシング７の双方に対して相対的に回動可能に設けるとともに、つば部９を、ブーム４に対して回り止めさせることなく外側ブッシング６の外側端面６ｂに対して相対的に摺動可能に設けた構成にしてある。
【選択図】図２

Description

本発明は、油圧ショベルのブームとアーム、あるいはアームとバケット等のように、二部材を連結ピンを介して相対的に回動可能に連結する作業機械の二部材連結構造に関する。

図５は従来の作業機械の二部材連結構造の一例を示す図で、（ａ）図は要部を断面した図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ矢視に相応する図である。なお、図５の（ａ）図は左側半分だけを示してある。

この図５には、作業機械例えば油圧ショベルに備えられる外側部材例えばバケット２０と、このバケット２０の内側に配置される内側部材例えばアーム２１との二部材の連結構造が示されている。バケット２０のピン孔２０ａには外側ブッシング２２が圧入され、アーム２１のピン孔２１ａには内側ブッシング２３が圧入されている。外側ブッシング２２の孔２２ａ及び内側ブッシング２３の孔２３ａには、バケット２０とアーム２１の二部材を相対的に回動可能に連結する連結ピン２４が挿入されている。この連結ピン２４の両端部のそれぞれには、この連結ピン２４と一体的に設けられ、バケット２０及びアーム２１からの連結ピン２４の抜け出しを規制するつば部２５が設けられている。

また、バケット２０の外側側面には、図５の（ｂ）図にも示すように、つば部２５の先端部２５ａの先細形状に対応する形状の凹部２６ａを有するストッパ２６が設けられ、このストッパ２６の上面にはボルト２８によってプレート２７等が取付けられている。これらのストッパ２６及びプレート２７等によって、つば部２５及び連結ピン２４の回転と抜け出しを規制する機構、すなわち連結ピン２４の回り止め、抜け止め機構が形成されている。図５の（ａ）図の中心線の図示しない右半分は、左半分に含まれるつば部２５、ストッパ２６、プレート２７、及びボルト２８から成る連結ピン２４の回り止め、抜け止め機構を除いたものと対称の構造となっている。なお、この図５に示す従来技術と同等の技術が、特許文献１に開示されている。
特開平７−３３１６８９号公報

上述した図５に示す従来技術では、アーム２１の内側ブッシング２３と、連結ピン２４との摺動部分の潤滑状態が悪化した場合には、バケット２０とアーム２１との相対的な回動に伴って、連結ピン２４、つば部２５を介して、つば部２５の先端部２５ａとストッパ２６の凹部２６ａとの係合部に大きな力が作用する。このために、つば部２５及びストッパ２６の強度を大きくする必要がある。

この場合、つば部２５を長く設定することによってストッパ２６に作用する力を小さくすることができるが、このようにつば部２５を長くすると連結ピン２４の抜け出し力をつば部２５が受けた際に、このつば部２５の曲げ変形が大きくなりやすい。したがって、このようなつば部２５の曲げ変形を防ぐためには、つば部２５の強度を大きくすることが必要となる。また、上述のようなつば部２５とストッパ２６の係合部に作用する大きな力は、連結ピン２４とつば部２５との接合部にも作用することから、この接合部の強度も大きくする必要がある。

上述のように、従来技術にあっては、潤滑状態の悪化によるつば部２５とストッパ２６との係合部等に作用する大きな力を考慮して、予めつば部２５の強度、ストッパ２６の強度、及び連結ピン２４とつば部２５との接合部の強度を大きくしておかなければならず、このために二部材連結構造の製作が煩雑になり、製作費が高くなりやすい。

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、つば部及び連結ピンの回動を規制するストッパを設けることなく外側部材と内側部材とを相対的に回動可能に保持することができる作業機械の二部材連結構造を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は、作業機械に備えられる外側部材と、この外側部材の内側に配置される内側部材と、上記外側部材のピン孔に圧入される外側ブッシングと、上記内側部材のピン孔に圧入される内側ブッシングと、上記外側ブッシングの孔及び上記内側ブッシングの孔に挿入され、上記外側部材と上記内側部材の二部材を相対的に回動可能に連結する連結ピンと、この連結ピンの両端部のそれぞれに一体に設けられ、上記外側部材及び上記内側部材からの上記連結ピンの抜け出しを規制するつば部とを備えた作業機械の二部材連結構造において、上記連結ピンを、上記外側ブッシング及び上記内側ブッシングの双方に対して相対的に回動可能に設けるとともに、上記つば部を、上記外側部材に対して回り止めさせることなく上記外側ブッシングの外側端面に対して相対的に摺動可能に設けたことを特徴としている。

このように構成した本発明は、例えば内側部材の内側ブッシングと連結ピンとの間の潤滑状態が悪化したようなときでも、外側部材と内側部材との相対的な回動に伴って、外側部材に圧入された外側ブッシングと連結ピンとが相対的に回動するとともに、連結ピンと一体的に設けられるつば部が回り止めされることなく外側ブッシングの外側端面上を相対的に摺動するので、つば部、及び連結ピンとつば部との接合部に、上述の潤滑状態の悪化に伴う大きな力が作用することがない。すなわち、連結ピン及びつば部の回動を規制するストッパを設けることなく外側部材と内側部材とを相対的に回動可能に保持することができる。これにより、つば部の強度、及び連結ピンとつば部の接合部の強度を小さく設定することが可能となる。

また、本発明は、上記発明において、上記つば部を上記外側ブッシングの上記外側端面に対向させるものの、上記外側部材の外側側面に対向させない形状寸法に設定したことを特徴としている。このように構成した本発明は、連結ピンを引き抜く力が作用したときには、外側ブッシングの外側端面につば部が当接するが、外側ブッシングは外側部材に圧入されて一体に保持されていることから、上述した連結ピンを引き抜く力を外側部材が受ける。これによって連結ピンの抜け止めを防ぐことができる。

また、本発明は、上記発明において、上記外側ブッシングの上記外側端面が、上記連結ピンの軸方向に上記外側部材の外側側面から突出するようにこの外側ブッシングを設けたことを特徴としている。このように構成した本発明は、つば部を、連結ピンの径方向に外側ブッシングの外側端面よりも突出する突出部を有する形状にすることができ、このようにつば部が、外側ブッシングの外側端面よりも径方向に突出する突出部を有するものであっても、外側部材の外側側面に当接することがないため、つば部の形状の自由度を大きくすることができる。

また、本発明は、上記発明において、上記つば部が、上記連結ピンの径方向に上記外側ブッシングの上記外側端面よりも突出する突出部を有するとともに、このつば部の突出部と上記外側部材の上記外側側面との間をシールするシール部材を設けたことを特徴としている。このように構成した本発明は、シール部材によって、つば部と外側ブッシングの外側端面との摺動部への外部のダスト等の侵入、及び外側ブッシングの孔と連結ピンとの摺動部への外部のダスト等の侵入が防止され、外側部材の円滑な回動動作を長期間にわたって維持できる。

また、本発明は、上記外側ブッシングは、上記連結ピンが挿入される孔を形成する内径面と上記外側端面の双方において自己潤滑性を有するものから成ることを特徴としている。このように構成した本発明は、連結ピンと外側ブッシングの孔との摺動部、及びつば部と外側ブッシングの外側端面との摺動部のそれぞれにおいて、円滑な摺動動作を行わせることができ、長期間にわたる外側部材の安定した回動動作を実現させることができる。

本発明は、外側部材と内側部材とを連結する連結ピンを、外側部材に設けた外側ブッシング、及び内側部材に設けた内側ブッシングの双方に対して相対的に回動可能に設けるとともに、つば部を、外側部材に対して回り止めさせることなく外側ブッシングの外側端面に対して相対的に摺動可能に設けたことから、つば部及び連結ピンの回動を規制するストッパを要することなく外側部材と内側部材とを相対的に回動可能に保持でき、つば部、及び連結ピンとつば部の接合部に、潤滑状態の悪化に伴う大きな力が作用することがなく、つば部の強度、及び連結ピンとつば部の接合部の強度を従来よりも小さく設定することができる。これにより、従来に比べて製作が容易になり、ストッパを設けることに伴って従来要していた費用の削減も含めて製作費を安くすることができる。

以下，本発明に係る作業機械の二部材連結構造を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。

図１は本発明に係る二部材連結構造の第１実施形態が備えられる作業機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図、図２は図１のＡ−Ａ断面の要部拡大図である。なお、図２は左半分だけを示してある。図示省略するが、右半分は中心線に対し左半分と対称の構造となっている。

本発明に係る二部材連結構造が備えられる作業機械、例えば油圧ショベルは、図１に示すように、走行体１と、この走行体１上に配置される旋回体２と、この旋回体２に上下方向の回動可能に取付けられ、掘削作業等を行なうことができるフロント作業機３とを備えている。フロント作業機３は、旋回体２に回動可能に取付けられるブーム４や、このブーム４の先端に回動可能に取り付けられるアーム５を備えている。

ブーム４とアーム５とは、図２に示すように、ブーム４が外側に、アーム５が内側に配置されて相対的に回動可能に連結されている。すなわち、ブーム４は、二部材連結構造の外側部材を構成し、アーム５は内側部材を構成している。

ブーム４のピン孔４ａには、外側ブッシング６を圧入してあり、アーム５のピン孔５ａには、内側ブッシング７を圧入してある。外側ブッシング６の孔６ａ及び内側ブッシング７の孔７ａには、ブーム４とアーム５の二部材を相対的回動可能に連結する連結ピン８を挿入させてある。

上述した外側ブッシング６及び内側ブッシング７は、例えば焼結含油合金等の自己潤滑性を有するものから成っている。特に外側ブッシング６は、連結ピン８が挿入される孔６ａを形成する内径面と外側端面６ｂの双方において自己潤滑性を有するものから成っている。

連結ピン８の両端部のそれぞれには、ブーム４及びアーム５からの連結ピン８の抜け出しを規制するつば部９を配置してあり、これらのつば部９はボルト１０によって連結ピン８の端面に一体的に締結されている。

この第１実施形態は特に、連結ピン８を、外側ブッシング６及び内側ブッシング７の双方に対して相対的に回動可能に設けるとともに、つば部９のそれぞれを、ブーム４に対して回り止めさせることなく外側ブッシング６の外側端面６ｂに対して相対的摺動可能に設けてある。

図２に示すように、外側ブッシング６の外側端面６ｂは、例えばブーム４の外側側面４ｂと面一に設定してある。また、つば部９は、外側ブッシング６の外側端面６ｂに対向させるものの、ブーム４の外側側面４ｂに対向させない形状寸法に設定してある。

このように構成した第１実施形態は、アーム５が駆動されると、このアーム５に圧入されて一体的に設けられている内側ブッシング７の孔７ａと連結ピン８との摺動部を介して、アーム５と連結ピン８とが相対的に回動する。また、ブーム４が駆動されると、このブーム４に圧入されて一体的に設けられている外側ブッシング６の孔６ａと連結ピン８との摺動部、及び外側ブッシング６の外側端面６ｂとつば部９との摺動部を介して、ブーム４と連結ピン８とが相対的に回動する。これらのアーム５、ブーム４の駆動に応じてフロント作業機３が駆動し、所望の掘削作業等が実施される。

また例えば、アーム４の内側ブッシング７と連結ピン８との間の潤滑状態が悪化したようなときでも、ブーム４とアーム５との相対的な回動に伴って、外側ブッシング６の有する自己潤滑性によってブーム４と連結ピン８とが相対的に回動するとともに、連結ピン８と一体的に設けられるつば部９が回り止めされることなく、外側ブッシング６の外側端面６ｂ上を相対的に摺動するので、つば部９、及び連結ピン８とつば部９との接合部に、上述した潤滑状態の悪化に伴う大きな力が作用することがない。すなわち、連結ピン８及びつば部９の回動を規制するストッパを設けることなく、ブーム５とアーム４とを相対的に回動可能に保持することができる。これにより、つば部９の強度、及び連結ピン８とつば部９の接合部の強度を小さく設定することが可能となる。したがって製作が容易になり、ストッパを設けることに伴って要する費用の削減も含めて製作費を安くすることができる。また、長期間の使用により連結ピン８や、内側ブッシング７及び外側ブッシング６に摩耗を生じたような場合には、ボルト１０を緩めてつば部９を連結ピン８の端面から取り外すことによって、連結ピン８、あるいは内側ブッシング７、外側ブッシング６を容易に抜き取り、それぞれ新しいものに交換することができる。

また、アーム５やブーム４の駆動中などにおいて、連結ピン８を引き抜く力が作用したときには、外側ブッシング６の外側端面６ｂにつば部９が当接するが、外側ブッシング６がブーム４に圧入されて一体に保持されていることから、連結ピン８を引き抜く力をブーム４が受ける。これによって連結ピン８の抜け止めを防ぐことができ、信頼性の高い構造を確保できる。

また、ブーム４のピン孔４ａに圧入される外側ブッシング６は、連結ピン８が挿入される孔６ａを形成する内径面と外側端面６ｂの双方において自己潤滑性を有することから、連結ピン８と外側ブッシング６の孔６ａとの摺動部、及びつば部９と外側ブッシング６の外側端面６ｂとの摺動部のそれぞれにおいて、円滑な摺動動作を行わせることができ、長期間にわたるブーム４の安定した回動動作を実施させることができる。

また、外側ブッシング６の外側端面６ｂをブーム４の外側側面４ｂと面一に設定してあることから、つば部９及びボルト１０の外方への突出量を小さく抑えることができる。

なお、つば部９の外径を、ブーム４の外側側面４ｂと当接しない範囲で外側ブッシング６の外径とほぼ等しく設定すれば、外側ブッシング６が外部に露出せず、この外側ブッシング６が雨水や土砂等にさらされることがなく、この外側ブッシング６の腐食や摩耗を長期間に亘って抑えることができ、耐久性を向上させることができる。

図３は本発明に係る二部材連結構造の第２実施形態を示す要部拡大断面図である。なお、図３も左半分だけを示してある。図示省略するが、右半分は中心線に対し左半分と対称の構造となっている。

この図３に示す第２実施形態は、外側ブッシング６の外側端面６ｂを、連結ピン８の軸方向に外側部材を構成するブーム４の外側側面４ｂから突出するように、この外側ブッシング６を設けるとともに、ボルト１０を介して連結ピン８の端面に一体的に設けられるつば部９が、連結ピン８の径方向に外側ブッシング６の外側端面６ｂよりも突出する突出部９ａを有する構成にしてある。その他の構成は、上述した第１実施形態におけるのと同等である。

このように構成した第２実施形態は、上述した第１実施形態におけるのと同等の作用効果が得られる他、外側端面６ｂをブーム４の外側側面４ｂから突出するようにこの外側ブッシング６を設けてあることから、同図３に示すように、つば部９を、連結ピン８の径方向に外側ブッシング６の外側端面６ｂよりも突出する突出部９ａを有する形状にすることができ、このようにつば部９が、外側ブッシング６の外側端面６ｂよりも径方向に突出する突出部９ａを有するものであっても、ブーム４の外側側面４ｂに当接することがないため、つば部９の形状の自由度を大きくすることができ、さらに製作が容易となる。

図４は本発明に係る二部材連結構造の第３実施形態を示す要部拡大断面図である。なお、図４も左半分だけを示してある。図示省略するが、右半分は中心線に対して左半分と対称の構造となっている。

この図４に示す第３実施形態は、図３に示した第２実施形態における構成に加えて、つば部９の突出部９ａとブーム４の外側側面４ｂとの間をシールするシール部材１１を設けた構成にしてある。このように構成した第３実施形態は、第２実施形態におけるのと同等の作用効果が得られる他、シール部材１１によって、つば部９と外側ブッシング６の外側端面６ｂとの摺動部への外部のダスト等の侵入、及び外側ブッシング６の孔６ａと連結ピン８との摺動部への外部のダスト等の侵入が防止され、ブーム４の円滑な回動動作を長期間にわたって確保でき、信頼性の高い油圧ショベルを得ることができる。

なお、上記した第１〜第３実施形態においては、つば部９を連結ピン８の端面にボルト１０によって締結させることにより、このつば部９を連結ピン８と一体的に設けてあるが、本発明は、このように構成することには限られない。例えばつば部９を連結ピン８の両端部のそれぞれの端面に溶接によって一体的に設けた構成にしてもよい。また、連結ピン８の両端部のうちの一方の端部側を段付き加工し、つば部９を連結ピン８と同一部材によって形成する構成にすることもできる。

また、上記第１実施形態では外側ブッシング６の外側端面６ｂをブーム４の外側側面４ｂと面一に構成してあり、上記第２，第３実施形態では、連結ピン８の軸方向に外側ブッシング６の外側端面６ｂをブーム４の外側側面４ｂよりも突出させた構成にしてあるが、本発明は、このように構成することには限られない。外側ブッシング６の外側端面６ｂをブーム４の外側側面４ｂよりも内方に引き込んだ構成、すなわち凹ませる構成にしてもよい。このように構成したものを、例えばアームとバケットとの二部材連結構造に適用した場合には、ボルト１０及びつば部９が凹ませた部分に収納されることによって土砂等と接触することを防止でき、これらのボルト１０、つば部９の土砂等の接触による摩耗、あるいは損傷を防ぐことができる。

本発明に係る二部材連結構造の第１実施形態が備えられる作業機械の一例として挙げた油圧ショベルを示す側面図である。図１のＡ−Ａ断面の要部拡大図である。本発明に係る二部材連結構造の第２実施形態を示す要部拡大断面図である。本発明に係る二部材連結構造の第３実施形態を示す要部拡大断面図である。従来の作業機械の二部材連結構造の一例を示す図で、（ａ）図は要部を断面した図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ矢視に相応する図である。

符号の説明

１走行体
２旋回体
３フロント作業機
４ブーム（外側部材）
４ａピン孔
４ｂ外側側面
５アーム（内側部材）
５ａピン孔
６外側ブッシング
６ａ孔
６ｂ外側端面
７内側ブッシング
７ａ孔
８連結ピン
９つば部
９ａ突出部
１０ボルト
１１シール部材

Claims

作業機械に備えられる外側部材と、この外側部材の内側に配置される内側部材と、上記外側部材のピン孔に圧入される外側ブッシングと、上記内側部材のピン孔に圧入される内側ブッシングと、上記外側ブッシングの孔及び上記内側ブッシングの孔に挿入され、上記外側部材と上記内側部材の二部材を相対的に回動可能に連結する連結ピンと、この連結ピンの両端部のそれぞれに一体に設けられ、上記外側部材及び上記内側部材からの上記連結ピンの抜け出しを規制するつば部とを備えた作業機械の二部材連結構造において、
上記連結ピンを、上記外側ブッシング及び上記内側ブッシングの双方に対して相対的に回動可能に設けるとともに、上記つば部を、上記外側部材に対して回り止めさせることなく上記外側ブッシングの外側端面に対して相対的に摺動可能に設けたことを特徴とする作業機械の二部材連結構造。
上記請求項１記載の発明において、
上記つば部を上記外側ブッシングの上記外側端面に対向させるものの、上記外側部材の外側側面に対向させない形状寸法に設定したことを特徴とする作業機械の二部材連結構造。
上記請求項１記載の発明において、
上記外側ブッシングの上記外側端面が、上記連結ピンの軸方向に上記外側部材の外側側面から突出するようにこの外側ブッシングを設けたことを特徴とする作業機械の二部材連結構造。
上記請求項３記載の発明において、
上記つば部が、上記連結ピンの径方向に上記外側ブッシングの上記外側端面よりも突出する突出部を有するとともに、このつば部の突出部と上記外側部材の上記外側側面との間をシールするシール部材を設けたことを特徴とする作業機械の二部材連結構造。
上記請求項１〜４のいずれか１項記載の発明において、
上記外側ブッシングは、上記連結ピンが挿入される孔を形成する内径面と上記外側端面の双方において自己潤滑性を有するものから成ることを特徴とする作業機械の二部材連結構造。