JP2014202003A - 作業機械のピン支持構造およびホイールローダ - Google Patents

Abstract

【課題】ピン支持構造の給脂配管に係る設計コストや製造コストを削減する。
【解決手段】内側ボス部材４０に給脂孔４２と面取部４３とを設けた。この面取部４３は、バケットヒンジ部１２が組み立てられると環状の給脂路６０となるように構成した。この給脂路６０に挿通孔２０の内周面に設けた溝部２１が連通するように構成した。
【選択図】図８

Description

本発明は、作業機械のピン支持構造およびホイールローダに関する。

ホイールローダを含む各作業機械では、各部をピン結合にて互いに回転可能に支持するピン支持構造が用いられている。ピン支持構造によって摺動する部分に潤滑剤を導くために、たとえばピン側に加工を施した給脂構造が知られている（特許文献１参照）。

実開昭６３−４９０２１号公報

上述した特許文献に記載の給脂構造では、ピン側に給脂する必要がある。そのため、互いに回転可能な部材のうち給脂用の配管に対して回動する部材を跨ぐように、給脂用の配管をピン側の給脂部分に接続する必要があり、配管の配設上で制約があった。

（１） 請求項１の発明による作業機械のピン支持構造は、第１および第２の部材と、第１および第２の部材をピン結合によって互いに回動可能に結合するピンとを備える作業機械のピン支持構造において、第１の部材は、ピンが挿通する第１の挿通孔を有する板状の主部材と、主部材の両側面にそれぞれ接合され、ピンが挿通する第２の挿通孔をそれぞれ有する一対のボス部材と、第１および第２の挿通孔に嵌挿されて、ピンとの間に介在するブッシュとを備え、一対のボス部材のうちの少なくとも一方のボス部材は、主部材に面した第２の挿通孔の端部が面取りされた面取部と、面取部から一方のボス部材の外周面に向かって延在する給脂孔とを有し、主部材は、第１の挿通孔の内周面に設けられて第１の挿通孔の軸線方向に沿って延在するとともに面取部と連通する溝部を有することを特徴とする。
（２） 請求項２の発明は、請求項１に記載の作業機械のピン支持構造において、一方のボス部材における面取部に面した円錐面と、一方のボス部材と面した主部材の側面と、ブッシュの外周面とで囲まれた環状の給脂路が形成されていることを特徴とする。
（３） 請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の作業機械のピン支持構造において、ブッシュは、略円筒形状を成し、第１の挿通孔に面した外周面と、内周面とを連通する連通孔を有し、連通孔は、外周面側の端面が、溝部に面していることを特徴とする。
（４） 請求項４の発明によるホイールローダは、リフトアームと、リフトアームに請求項１または請求項２に記載の作業機械のピン支持構造で支持されるバケットとを備えたホイールローダにおいて、第１の部材は、リフトアームであり、第２の部材は、バケットであることを特徴とする。
（５） 請求項５の発明は、請求項４に記載のホイールローダにおいて、バケットから受ける作業負荷がピンを介して第１の挿通孔に対してピンの径方向に作用し、溝部は、作業負荷が最も大きくなるリフトアームおよびバケットの姿勢において作業負荷が第１の挿通孔に作用する位置とは異なる位置に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、ボス部材の給脂孔からピン結合のためのピンが挿通する挿通孔まで連通するように構成したので、給脂用配管の配設時の制約をなくすことができ、給脂配管に係る設計コストや製造コストを削減できる。

作業機械の一例であるホイールローダの側面図である。 アームおよびバケットの斜視図である。 アームの斜視図である。 ボス部材が取り付けられる前のリフトアーム主部材の先端（前部）近傍の側面図である。 内側ボス部材の外観を示す図である。 右側のリフトアーム主部材におけるバケットヒンジ部の斜視図である。 ブッシュが嵌挿された後の右側のリフトアーム主部材におけるバケットヒンジ部の断面図である。 バケットヒンジ部近傍の断面図である。 挿通孔における溝部の配設位置を説明する図である。

図１〜９を参照して、本発明による作業機械のピン支持構造およびホイールローダの一実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態に係る作業機械の一例であるホイールローダの側面図である。ホイールローダ１００は、リフトアーム（アーム）１１１，バケット１１２，タイヤ１１３等を有する前部車体１１０と、運転室１２１，機械室（エンジン室）１２２，タイヤ１２３等を有する後部車体１２０とで構成される。エンジン室１２２は、上方がエンジンフード１４０で、側方が開閉可能な建屋カバー１３０で覆われている。後部車体１２０の後方にはカウンタウェイト１２４が取り付けられている。エンジン室１２２の前方には、作動油タンク１２５が設けられている。

アーム１１１はアームシリンダ１１７の駆動により上下方向に回動（俯仰動）し、バケット１１２はバケットシリンダ１１５の駆動により上下方向に回動（ダンプまたはクラウド）する。前部車体１１０と後部車体１２０はセンタピン１０１により互いに回動自在に連結され、ステアリングシリンダ１１６の伸縮により後部車体１２０に対し前部車体１１０が左右に屈折する。説明の便宜上、本実施の形態では各図に記載するように前後左右方向および上下方向を規定する。なお、図１における紙面の奥行き方向が車幅方向であり、紙面奥側が右方向であり、紙面手前側が左方向である。また、本実施の形態では、各図において、ホイールローダ１００を構成する部材のうち説明のために記載を省略する必要があるものについては、その一部または全部についての記載を省略している。

図２は、アーム１１１およびバケット１１２の斜視図であり、図３は、アーム１１１の斜視図である。アーム１１１は、左右一対のリフトアーム主部材１０，１０と、左右のリフトアーム主部材１０，１０を連結する連結部材１１とを備えている。左右それぞれのリフトアーム主部材１０，１０は、ホイールローダ１００の前後方向に延在して、バケット１１２を俯仰動する板状の部材であり、先端のバケットヒンジ部１２と、基端の基端ヒンジ部１３と、アームシリンダ連結部１４とを備えている。

バケットヒンジ部１２は、ピン７０によってバケット１１２とピン結合され、バケット１１２を回動可能に支持する。基端ヒンジ部１３は、前部車体１１０とピン結合される。アームシリンダ連結部１４は、アームシリンダ１１７のシリンダロッドの先端とピン結合される。

図４は、ボス部材３０，４０が取り付けられる前のリフトアーム主部材１０の先端（前部）近傍の側面図である。バケットヒンジ部１２は、リフトアーム主部材１０の先端近傍で左右方向に貫通する挿通孔２０と、挿通孔２０の両端側に設けられた一対のボス部材３０，４０とを有する。図４に示すように、挿通孔２０の内周面には、挿通孔２０の軸線方向、すなわち左右方向に延在する溝部２１が、たとえば２箇所に設けられている。加工の都合上、溝部２１は、ボス部材３０，４０をリフトアーム主部材１０に取り付ける前に設けておくことが望ましい。

ボス部材３０，４０は、バケットヒンジ部１２に設けられるボス部材である。リフトアーム主部材１０の左右方向（車幅方向）外側に設けられるボス部材３０を外側ボス部材３０と呼び、リフトアーム主部材１０の車幅方向内側に設けられるボス部材４０を内側ボス部材４０と呼ぶ。外側ボス部材３０は、リフトアーム主部材１０の挿通孔２０と略同一径の挿通孔３１を有するリング状の部材である。

図５は、内側ボス部材４０の外観を示す図である。内側ボス部材４０は、リフトアーム主部材１０の挿通孔２０と略同一径の挿通孔４１と、外部から給脂するための給脂孔４２とを有する部材である。また、挿通孔４１の左右の端部のうち、リフトアーム主部材１０に面する側（すなわち車幅方向外側）の端部には、挿通孔４１の内周面から内側ボス部材４０の側方端面にかけて面取りされた面取部４３が設けられている。給脂孔４２は、面取部４３と連通している。なお、面取部４３は、内側ボス部材４０において面取られた空間を指す。内側ボス部材４０における面取部４３に面した円錐面を円錐面４３ａと呼ぶ。

給脂孔４２および面取部４３の加工は、内側ボス部材４０をリフトアーム主部材１０に取り付ける前に施されている。また、各ボス部材３０，４０は、溶接によってリフトアーム主部材１０，１０にそれぞれ取り付けられる。

図６は、右側のリフトアーム主部材１０におけるバケットヒンジ部１２の斜視図であり、図７は、ブッシュ５０が嵌挿された後の右側のリフトアーム主部材１０におけるバケットヒンジ部１２の断面図である。ブッシュ５０が挿通孔２０，３１，４１に嵌挿されて取り付けられると、内側ボス部材４０の円錐面４３ａと、内側ボス部材４０と面したリフトアーム主部材１０の側面のうち挿通孔２０の端部の周縁部分と、ブッシュ５０の外周面とで囲まれた環状の給脂路６０が形成される。すなわち、バケットヒンジ部１２が組み立てられると、面取部４３が環状の給脂路６０となる。なお、図７における符号７１を付した部材はシール部材である。

上述したように、給脂孔４２が面取部４３（給脂路６０）と連通している。また、上述したように、挿通孔２０の内周面には、挿通孔２０の軸線方向に延在する溝部２１が設けられている。溝部２１の両端部のうち、内側ボス部材４０に面する側（すなわちホイールローダ１００の車幅方向の内側）の端部（内側端部２１ａ）は、面取部４３に面している。したがって、溝部２１は、給脂路６０と連通している。

バケットヒンジ部１２には、２つのブッシュ５０が挿通孔２０，３１，４１に嵌挿されている。すなわち、バケットヒンジ部１２には、１つのブッシュ５０が外側ボス部材３０側から挿通孔３１，２０に嵌挿され、もう１つのブッシュ５０が内側ボス部材４０側から挿通孔４１，２０に嵌挿されている。これらのブッシュ５０は、挿通孔２０の内部でそれぞれの端面が離間した状態で固定されている。そのため、２つのブッシュ５０が離間して対向した端面同士の間に環状の溝５１が形成される。溝５１の底面は、挿通孔２０の内周面であり、挿通孔２０の円周方向に沿って延在する。したがって、溝５１は、挿通孔２０の軸線方向に延在する溝部２１と交差する。すなわち、溝５１と溝部２１とは連通している。以下の説明では、溝５１における溝部２１との連通箇所を連通孔５２と呼ぶ。なお、説明の便宜上、図７および図８では、給脂孔４２と給脂路６０との接続部の位置と、溝部２１の内側端部２１ａの位置とが一致しているように描かれているが、実際には、図９に示すように、挿通孔２０の周面方向に沿ってずれている。挿通孔２０における溝部２１の配設位置については、後に詳述する。

このように構成されるバケットヒンジ部１２では、バケットヒンジ部１２でバケット１１２を保持するピン７０の外周面に外部から給脂できる。すなわち、内側ボス部材４０の給脂孔４２へ供給された潤滑剤は、給脂孔４２から給脂路６０へ到達し、その後、溝部２１から連通孔５２を介して溝５１に到達する。溝５１に到達した潤滑剤はピン７０の摺動によってピン７０の全周に行き渡る。

給脂孔４２の入口に給脂用のニップルを取り付けることで、グリスガン等によってバケットヒンジ部１２への給脂が可能となる。また、図８に示すように、ホイールローダ１００に搭載される自動給脂装置８０と給脂孔４２の入口と自動給脂用の配管８１で接続すれば、バケットヒンジ部１２へ自動的に給脂できる。ここで、給脂孔４２の入口が、リフトアーム主部材１０の車幅方向の内側に設けられているため、ホイールローダ１００を車幅方向の外側から見たときに、自動給脂用の配管８１がリフトアーム主部材１０等に隠れるため、見栄えがよい。

挿通孔２０には、ブッシュ５０およびピン７０を介して、バケット１１２からの作業負荷が作用する。具体的には、バケット１１２から受ける作業負荷がピン７０を介して挿通孔２０に対してピン７０の径方向に作用する。そのため、挿通孔２０における溝部２１の配設位置は、バケット１１２からの作業負荷による影響を受け難い位置とすることが望ましい。本実施の形態では、作業負荷が最も大きくなるリフトアーム１１１およびバケット１１２の姿勢において、挿通孔２０に最大の作業負荷が作用する方向（最大負荷方向）は、おおよそ、図９の矢印に示した方向となる。そこで、本実施の形態では、図９に示すように、挿通孔２０に最大負荷が作用する位置から離れた位置に溝部２１を２箇所設けることで、溝部２１やブッシュ５０に負荷が集中しないようにしている。

上述した本実施の形態のホイールローダ１００では、次の作用効果を奏する。
（１） 内側ボス部材４０に給脂孔４２と面取部４３とを設けた。この面取部４３は、バケットヒンジ部１２が組み立てられると環状の給脂路６０となるように構成した。この給脂路６０に挿通孔２０の内周面に設けた溝部２１が連通するように構成した。これにより、ピン側に潤滑油の供給口を設けた場合のような給脂用配管の配設時の制約をなくすことができる。すなわち、ピン側に潤滑油の供給口を設けた場合のように、ピン支持構造によって支持されていて給脂用の配管に対して回動する部材を跨ぐように給脂用の配管を配設する必要がなくなる。したがって、給脂配管に係る設計コストや製造コストを削減できる。

（２） ボス部材３０，４０をリフトアーム主部材１０に取り付ける前に溝部２１を設けるように構成した。そして、給脂孔４２および面取部４３の加工を施した内側ボス部材４０をリフトアーム主部材１０に取り付けるように構成した。これにより、リフトアーム１０の製缶前の部材の段階で給脂構造に係る加工を行うことができるので、生産性が向上する。

（３） ブッシュ５０に、溝５１、および、溝５１の底面とブッシュ５０の外周面とを連通する連通孔５２とを設けるように構成した。これにより、リフトアーム主部材１０の溝部２１に供給された潤滑剤を、簡単な構成でピン７０とブッシュ５０の内周面との間に導くことができ、ピン７０とブッシュ５０との摺動面を良好に潤滑できるので、コスト増を抑制できる。

（４） 挿通孔２０に最大負荷が作用する位置から離れた位置に溝部２１を２箇所設けるように構成した。これにより、作業負荷によって溝部２１やブッシュ５０に過大な負荷が掛かることが防止でき、挿通孔２０やブッシュ５０の摩耗を抑止して、バケットヒンジ部１２の信頼性、耐久性を向上できる。

なお、上述の説明では、バケットヒンジ部１２について説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、上述したバケットヒンジ部１２に係るピン支持構造を基端ヒンジ部１３やアームシリンダ連結部１４など、他のピン支持部分に適用してもよい。

また、上述の説明では、リフトアーム主部材１０の車幅方向内側の内側ボス部材４０から給脂するように構成したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、リフトアーム主部材１０の車幅方向外側の外側ボス部材３０から給脂するように構成してもよい。

また、上述の説明では、挿通孔２０の内周面に溝部２１を２箇所設けるように構成したが、本発明はこれに限定されず、たとえば１箇所だけ設けることとしてもよく、３箇所以上に設けてもよい。

また、上述の説明では、バケットヒンジ部１２において、離間したブッシュ５０とブッシュ５０との間に溝５１を設けるように構成したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、ブッシュ５０に燒結金属等のようにブッシュ５０の外周面から内周面にかけて連続している空孔を多く含有する材料を用いた場合には、溝５１を設けることは必須ではない。

また、上述の説明では、バケットヒンジ部１２において、離間したブッシュ５０とブッシュ５０との間に溝５１を設けるように構成したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、バケットヒンジ部１２に嵌挿するブッシュ５０を１つのブッシュ５０とし、ブッシュ５０の内周面に、上述した溝５１のように、円周方向に沿った溝を設けてもよい。そして、ブッシュ５０に、溝の底面とブッシュの外周面とを連通する連通孔を２箇所に設けてもよい。なお、ブッシュ５０の２箇所の連通孔は、ブッシュ５０がリフトアーム主部材１０の挿通孔２０に装着された際に、それぞれ挿通孔２０の溝部２１の位置と一致するように設ける。

また、上述の説明では、作業機械の一例としてホイールローダを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、油圧ショベルやクレーンなど、ピン支持構造を有する各種作業機械に適用できる。
なお、上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。

なお、本発明は、上述した実施の形態のものに何ら限定されず、第１および第２の部材と、第１および第２の部材をピン結合によって互いに回動可能に結合するピンとを備える作業機械のピン支持構造において、第１の部材は、ピンが挿通する第１の挿通孔を有する板状の主部材と、主部材の両側面にそれぞれ接合され、ピンが挿通する第２の挿通孔をそれぞれ有する一対のボス部材と、第１および第２の挿通孔に嵌挿されて、ピンとの間に介在するブッシュとを備え、一対のボス部材のうちの少なくとも一方のボス部材は、主部材に面した第２の挿通孔の端部が面取りされた面取部と、面取部から一方のボス部材の外周面に向かって延在する給脂孔とを有し、主部材は、第１の挿通孔の内周面に設けられて第１の挿通孔の軸線方向に沿って延在するとともに面取部と連通する溝部を有することを特徴とする各種構造の作業機械のピン支持構造、および、このピン支持構造を備えた各種の作業機械を含むものである。

１０ リフトアーム主部材、１２ バケットヒンジ部、２０ 挿通孔、２１ 溝部、３０ ボス部材（外側ボス部材）、４０ ボス部材（内側ボス部材）、４１ 挿通孔、４２ 給脂孔、４３ 面取部、４３ａ 円錐面、５０ ブッシュ、５１ 溝、５２ 連通孔、６０ 給脂路、７０ ピン、１００ ホイールローダ、１１１ リフトアーム（アーム）

Claims (5)

1. 第１および第２の部材と、前記第１および第２の部材をピン結合によって互いに回動可能に結合するピンとを備える作業機械のピン支持構造において、
   前記第１の部材は、前記ピンが挿通する第１の挿通孔を有する板状の主部材と、前記主部材の両側面にそれぞれ接合され、前記ピンが挿通する第２の挿通孔をそれぞれ有する一対のボス部材と、前記第１および第２の挿通孔に嵌挿されて、前記ピンとの間に介在するブッシュとを備え、
   前記一対のボス部材のうちの少なくとも一方のボス部材は、前記主部材に面した前記第２の挿通孔の端部が面取りされた面取部と、前記面取部から前記一方のボス部材の外周面に向かって延在する給脂孔とを有し、
   前記主部材は、前記第１の挿通孔の内周面に設けられて前記第１の挿通孔の軸線方向に沿って延在するとともに前記面取部と連通する溝部を有することを特徴とする作業機械のピン支持構造。
2. 請求項１に記載の作業機械のピン支持構造において、
   前記一方のボス部材における前記面取部に面した円錐面と、前記一方のボス部材と面した前記主部材の側面と、前記ブッシュの外周面とで囲まれた環状の給脂路が形成されていることを特徴とする作業機械のピン支持構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の作業機械のピン支持構造において、
   前記ブッシュは、略円筒形状を成し、前記第１の挿通孔に面した外周面と、内周面とを連通する連通孔を有し、
   前記連通孔は、前記外周面側の端面が、前記溝部に面していることを特徴とする作業機械のピン支持構造。
4. リフトアームと、前記リフトアームに請求項１または請求項２に記載の作業機械のピン支持構造で支持されるバケットとを備えたホイールローダにおいて、
   前記第１の部材は、前記リフトアームであり、
   前記第２の部材は、前記バケットであることを特徴とするホイールローダ。
5. 請求項４に記載のホイールローダにおいて、
   前記バケットから受ける作業負荷が前記ピンを介して前記第１の挿通孔に対して前記ピンの径方向に作用し、
   前記溝部は、前記作業負荷が最も大きくなる前記リフトアームおよび前記バケットの姿勢において前記作業負荷が前記第１の挿通孔に作用する位置とは異なる位置に設けられていることを特徴とするホイールローダ。

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