JP2020153153A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】グリースの給脂量を低減できると共に、各ブッシュに均等にグリースを給脂できる建設機械を提供する。【解決手段】ボスパイプ１８を介して連結した一対のボス部１７L，１７Rをアーム７の先端に溶接し、各ボス部１７L，１７Rのブッシュ２０L，２０R内に連結ピン１６を回転可能に支持して、連結ピン１６の両端にバケット８のブラケット８ｂを連結する。ボスパイプ１８の内周側で連結ピン１６に内パイプ２５を被嵌させ、連結ピン１６と内パイプ２５との間にグリース通路２６を画成する。左右のボスパイプ１８と内パイプ２５との間隙を側板２７L，２７Rにより閉塞し、グリース通路２６を介して互いに連通する一対のグリース室２８L，２８Rを画成する。内パイプ２５の外周面の軸線Ｃ方向の中央に給脂パイプ２９，３０の基端を溶接し、先端をアーム７の左側板７Lに開口させてニップル３３を装着する。【選択図】図２

Description

本発明は、建設機械に係り、詳しくは、第１構造体と第２構造体とを相対的に回動可能に連結する軸受構造に関する。

この種の建設機械の軸受構造として、例えば特許文献１には、油圧ショベルに備えられた作業フロントのアームの先端にバケットを回動可能に連結する軸受構造が開示されている。この軸受構造は、特許文献１の図１に示すように、ボスパイプを介して連結した一対のボス部がアームの先端に溶接され、各ボス部にそれぞれ設けられたブッシュ内にピンが回転可能に支持されている。各ボス部の外側面からはピンの両端が突出し、バケットの一対のブラケットがそれぞれ連結されている。

ボスパイプの内周側にはピンを被嵌するように抑制パイプが配設され、抑制パイプの内周面とピンの外周面との間には、環状断面をなして軸線方向に延びるグリース通路が画成されている。抑制パイプの両端とボスパイプの両端との間の間隙はそれぞれ環状の蓋板により閉塞され、これによりグリース通路と連通する左右一対のグリース室がそれぞれ画成されている。

ボスパイプの外周面には各グリース室に対応してそれぞれ雌ネジが貫設され、一方の雌ネジにはニップルが螺合し、他方の雌ネジはボルトで閉塞されている。ニップルからの給脂作業はバケット等の障害物を避けて実施するため、作業し易い側を選択してニップルが装着される。そして、ニップルから給脂されたグリースは一方のグリース室内に充満し、その後にグリース通路を経て他方のグリース室内に充満して逃げ場を失い、その圧力上昇によりピンとブッシュとの狭いクリアランス内に侵入して潤滑作用を奏する。

実用新案登録第２５３０００６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の建設機械の軸受構造は、以下の２つの点で改良の余地があった。
１つ目の不具合はグリース給脂量の増大であり、グリース室の容積に起因する。即ち、ピンの軸線方向において、各ボス部の内側面に対する蓋板の位置は、少なくともニップルやボルトを装着可能な程度に離間させる必要がある。このため、各グリース室の容積拡大によりグリースの給脂量が増大してしまう。

２つ目の不具合は各ブッシュへの給脂の偏りであり、ニップルを一方のグリース室に設けた構造に起因する。即ち、ニップルから給脂されたグリースが一方のグリース室内に充満した後でなければ、グリース通路を経た他方のグリース室への給脂が開始されない。結果として左右のブッシュへの給脂に大きな偏りが生じ、ニップルが設けられた一方側のブッシュにはグリースが過剰に給脂され、他方側のブッシュへのグリースの給脂が不足してしまう場合がある。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、グリースの給脂量を低減できると共に、各ブッシュに均等にグリースを給脂することができる建設機械を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の建設機械は、ボスパイプを介して連結した一対のボス部を第１構造体の端部に固定し、前記各ボス部にそれぞれ設けられたブッシュ内に連結ピンを回転可能に支持して、前記各ボス部の外側面から突出した前記連結ピンの両端に第２構造体のブラケットをそれぞれ連結してなる建設機械において、前記ボスパイプの内周側で前記連結ピンに被嵌されて、両端を前記各ブッシュの内端にそれぞれ相対向させると共に、前記連結ピンの外周面との間に環状断面をなして軸線方向に延びるグリース通路を画成する内パイプと、環状をなして前記内パイプの端部と前記ボスパイプの端部との間に形成された間隙を閉塞し、前記各ボス部の内側面との間に前記グリース通路を介して互いに連通するグリース室をそれぞれ画成する一対の側板と、前記両側板の間に配設されて、基端を前記内パイプの外周面に溶接されて内部を前記グリース通路と連通させると共に、先端を前記ボスパイプに貫設された孔を介して外部に露出させた給脂パイプとを備えたことを特徴とする。

本発明の建設機械によれば、グリースの給脂量を低減できると共に、各ブッシュに均等にグリースを給脂することができる。

実施形態の油圧ショベルを示す側面図である。 作業フロントのアームとバケットとを連結する軸受構造を示す図１のII-II線断面図である。 内パイプとボスパイプとの関係を示す図２のIII-III線断面である。 ボスパイプ内に内パイプを挿入・配置する際の図３に対応する断面図である。 第１給脂パイプの先端にニップルを装着した別例を示す図２に対応する断面図である。

以下、本発明を油圧ショベルに具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の油圧ショベルを示す側面図であり、まず、同図に基づき油圧ショベルの概略構成を説明する。なお以下の説明では、油圧ショベルに搭乗したオペレータを主体として前後、左右、上下方向を表現する。

油圧ショベル１の下部走行体２にはクローラ３が備えられ、クローラ３は図示しない走行用油圧モータにより駆動されて油圧ショベル１を走行させる。下部走行体２上には上部旋回体４が設けられ、上部旋回体４は図示しない旋回用油圧モータにより駆動されて旋回する。上部旋回体４の前部には多関節型の作業フロント５が設けられ、作業フロント５はブーム６、アーム７、及びバケット８から構成されている。ブーム６はブームシリンダ６ａにより角度変更され、アーム７はアームシリンダ７ａにより角度変更され、バケット８はバケットシリンダ８ａにより角度変更される。

上部旋回体４のフレーム９上の前部にはオペレータが搭乗する運転室１０が設けられ、フレーム９上の運転室１０の後側には燃料タンク１１、機械室１２及びカウンタウエイト１３等が設けられている。図示はしないが機械室１２内にはエンジンにより駆動される油圧ポンプが搭載され、油圧ポンプは、上記した走行用及び旋回用油圧モータや作業フロント５の各シリンダ６ａ〜８ａとの間で油圧配管を介して作動油を流通させ、これらの油圧機器を作動させる。

アーム７の先端とバケット８のブラケット８ｂとは軸受構造１５を介して連結され、軸受構造１５の連結ピン１６を中心としてアーム７に対してバケット８が回動可能となっている。以下に、軸受構造１５の詳細を説明する。
図２は作業フロント５のアーム７とバケット８とを連結する軸受構造１５を示す図１のII-II線断面図である。

全体としてアーム７は、上板、下板、左側板及び右側板を互いに溶接した細長い箱状をなし、図２にはアーム７の左側板７L及び右側板７Rの先端部分が示されている。左右側板７L，７Rの先端に対応して一対のボス部１７L，１７Rが配置され、各ボス部１７L，１７Rは、左右方向に延びる軸線Ｃ（連結ピン１６の軸心に相当）を中心とした円筒状をなしている。各ボス部１７L，１７Rは対応する左右側板７L，７Rに溶接されると共に、互いの間に配設されたほぼ同一外径を有するボスパイプ１８を介して連結されている。各ボス部１７L，１７Rには軸線Ｃを中心とした支持孔１９L，１９Rが貫設され、各支持孔１９L，１９R内にはブッシュ２０L，２０Rが圧入されてシール２４L，２４Rで封止されている。

ボスパイプ１８内には連結ピン１６が挿通され、左右のブッシュ２０L，２０Rにより回転可能に支持されている。連結ピン１６の両端はボス部１７L，１７Rの外側面から左右に突出し、バケット８のブラケット８ｂがそれぞれ連結されている。バケット８の右側のブラケット８ｂにはブラケットボス２１が溶接され、ブラケットボス２１と連結ピン１６とをボルト２２が貫通してダブルナット２３で固定され、これにより連結ピン１６が抜け止めされている。

以上のように構成された軸受構造１５を介して、アーム７の先端に対しバケット８が回動可能に連結されている。本実施形態では、アーム７が第１構造体に相当し、バケット８が第２構造体に相当する。
ボスパイプ１８の内周側には連結ピン１６に被嵌するように内パイプ２５が配設され、内パイプ２５の両端は各ブッシュ２０L，２０Rの内端から僅かに離間して相対向している。連結ピン１６の外周面と内パイプ２５の内周面とは僅かに離間し、これにより両部材１６，２５の間には環状断面をなして軸線Ｃ方向に延びるグリース通路２６が画成されている。

ボスパイプ１８の内周側には、各ボス部１７L，１７Rの内側面と相対向するように環状をなす側板２７L，２７Rが配設されている。各側板２７L，２７Rの外周はそれぞれボスパイプ１８の内周面に溶接され、各側板２７L，２７Rの内周はそれぞれ内パイプ２５の外周面に溶接されている。これにより、内パイプ２５の左端とボスパイプ１８の左端との間に形成された間隙、及び内パイプ２５の右端とボスパイプ１８の右端との間に形成された間隙が、それぞれ側板２７L，２７Rにより閉塞されている。また、各側板２７L，２７Rとボス部１７L，１７Rの内側面との間には、グリース通路２６を介して互いに連通するグリース室２８L，２８Rがそれぞれ画成されている。

内パイプ２５の外周面には、軸線Ｃ方向で両側板２７L，２７Rの中央に相当する位置にグリース孔２５ａが貫設され、グリース孔２５ａに対応して第１給脂パイプ２９（本発明の給脂パイプに相当）が配設されている。第１給脂パイプ２９の基端は内パイプ２５の外周面に溶接されて、その内部がグリース孔２５ａを介してグリース通路２６と連通している。第１給脂パイプ２９の先端は外周側に指向して、ボスパイプ１８に貫設された遊嵌孔１８ａ（本発明の孔に相当）を介してボスパイプ１８の外部（本発明の外部に相当）、換言するとアーム７内に露出している。

アーム７内において、第１給脂パイプ２９の先端には第２給脂パイプ３０の基端が溶接され（図２に溶接部３１として示す）、第２給脂パイプ３０はアーム７の基端側に延設されて左方に直角に屈曲形成されている。第２給脂パイプ３０の先端はアーム７の左側板７Lの貫通孔３２に挿通されて溶接され、左側板７L上の第２給脂パイプ３０の開口部にはニップル３３が装着されている。なお、３４はニップル３３を保護するためにガードである。

そして、ニップル３３からグリースが給脂されると、第２給脂パイプ３０から第１給脂パイプ２９を経てグリース通路２６にグリースが案内され、さらにグリース通路２６内を満たしながら左右のグリース室２８L，２８Rへと案内される。グリースが左右のグリース室２８L，２８Rに充満して逃げ場を失うと、その圧力上昇により連結ピン１６とブッシュ２０L，２０Rとの狭いクリアランス内に侵入して潤滑作用を奏する。

以上のように本実施形態の軸受構造１５では、左右のグリース室２８L，２８Rとは関係なく、内パイプ２５の外周面に溶接された第１給脂パイプ２９を経てグリースを給脂している。このため特許文献１の図１に示すように、ニップル３０やボルトの装着のために各ボス部２０，２１の内側面と蓋板２４とを離間させる必要がなくなり、図２中に間隔Ｓで示すように、各ボス部１７L，１７Rの内側面に対して側板２７L，２７Rを近接配置できる。従って、特許文献１のグリース室２９に比較してグリース室２８L，２８Rの容積を格段に縮小でき、給脂パイプ２９，３０内の容積を考慮に入れたとしても、全体としてのグリースの給脂量を大幅に低減することができる。

また、軸線Ｃ方向で両側板２７L，２７Rの中央に相当する位置に第１給脂パイプ２９が配設されているため、第１給脂パイプ２９からのグリースはグリース通路２６の軸線Ｃ方向の中央位置で左右に分岐する。そして、分岐したグリースはグリース通路２６を経てほぼ等しいタイミングで左右のグリース室２８L，２８Rに到達し、並行してそれぞれのグリース室２８L，２８Rを満たしていく。結果としてグリース室２８L，２８R内を充満した後の左右のブッシュ２０L，２０Rへの給脂も均等になされ、特許文献１のような不均等な給脂に起因するグリースの給脂量の過不足を未然に防止することができる。

一方、本実施形態では、溶接による軸受構造１５の組み立てを可能とするために、各部の寸法が以下のように設定されている。
図３は内パイプ２５とボスパイプ１８との関係を示す図２のIII-III線断面、図４はボスパイプ１８内に内パイプ２５を挿入・配置する際の図３に対応する断面図である。
本実施形態では、内パイプ２５の外径をＡ、ボスパイプ１８の内径をＢ、ボスパイプ１８の外径をＢ’、内パイプ２５の外周面からの第１給脂パイプ２９の突出長をＬとしたときに、Ａ＋Ｌ＜Ｂの条件を満足し、且つＡ/２＋Ｌ≧Ｂ’/２の条件を満足するように、各部材２５，１８，２９の寸法が設定されている。

軸受構造１５の組み立て手順を説明すると、まず内パイプ２５に第１給脂パイプ２９を溶接しておき、図４に示すように、ボスパイプ１８内に内パイプ２５を挿入・配置する。このときの挿入操作は、ボスパイプ１８の軸線Ｃｂに対して内パイプ２５の軸線Ｃａを第１給脂パイプ２９とは反対側にずらした位置関係で実施する。内パイプ２５の外周面からは第１給脂パイプ２９が突出しているが、Ａ＋Ｌ＜Ｂの条件が満たされているため、ボスパイプ１８の内周面への第１給脂パイプ２９の先端の干渉が防止され、何ら問題なくボスパイプ１８内に内パイプ２５を挿入・配置できる。

次いで、図３に示すように、ボスパイプ１８と内パイプ２５とを正規の位置関係、即ち、ボスパイプ１８側の遊嵌孔１８ａと内パイプ２５側の第１給脂パイプ２９とが対応し、且つ互いの軸線Ｃｂ,Ｃａが一致した位置関係に配置する。そして左右に側板２７L，２７Rを配置し、各側板２７L，２７Rの外周をそれぞれボスパイプ１８の内周面に溶接し、各側板２７L，２７Rの内周をそれぞれ内パイプ２５の外周面に溶接する。内パイプ２５とボスパイプ１８との間に形成された左右の間隙がそれぞれ側板２７L，２７Rにより閉塞され、左右の側板２７L，２７Rを介してボスパイプ１８と内パイプ２５とが結合される。

その後にボスパイプ１８の両端にボス部１７L，１７Rを溶接した上で、ブッシュ２０L，２０Rや連結ピン１６等の部材を組み付け、ボスパイプ１８の遊嵌孔１８ａから露出している第１給脂パイプ２９の先端に第２給脂パイプ３０の基端を溶接する。Ａ/２＋Ｌ≧Ｂ’/２の条件が満たされているため、図３に示すように、ボスパイプ１８の遊嵌孔１８ａの開口に対して第１給脂パイプ２９の先端は面一または若干突出し、何ら問題なく第２給脂パイプ３０の基端を溶接できる。

そして、箱状に溶接されたアーム７の先端から第２給脂パイプ３０を挿入・配置して、その先端を左側板７Lの貫通孔３２に挿通する。この状態でアーム７の左右側板７L，７Rに各ボス部１７L，１７Rを溶接すると共に、第２給脂パイプ３０の先端を左側板７Lの貫通孔３２に溶接してニップル３３を装着すれば、組立作業が完了する。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、油圧ショベル１の作業フロント５のアーム７の先端にバケット８を回動可能に連結する軸受構造１５として具体化したが、適用箇所はこれに限るものではない。例えば、ブーム６の先端にアーム７の基端を回動可能に連結する軸受構造として具体化してもよいし、油圧ショベル１以外の建設機械に備えられた作業装置の軸受構造として具体化してもよい。

また上記実施形態では、第１給脂パイプ２９の先端をアーム７内に露出させ、第２給脂パイプ３０を介してアーム７の左側板７Lに給脂用のニップル３３を配置したが、例えば図５に示すように、第１給脂パイプ２９の先端にニップル３３を装着してもよい。勿論、この場合にはニップル３３からの給脂が可能なように、第１給脂パイプ２９の先端をアーム７内に露出させることなくアーム７外に露出させてニップル３３を装着する。実施形態に比較して、第２給脂パイプ３０内の容積分だけグリースの給脂量をさらに低減できる。なお、この場合には第１給脂パイプ２９とボスパイプ１８の遊嵌孔１８ａとを溶接して、内部への泥水等の侵入を防止してもよい。

また上記実施形態では、内パイプ２５の外周面の軸線Ｃ方向の中央に第１給脂パイプ２９の基端を溶接したが、左右の側板２７L，２７Rの間であれば、何れの位置に第１給脂パイプ２９を配置してもよい。この場合には、グリース通路２６を経てグリースが左右のグリース室２８L，２８Rに到達するタイミングが多少前後するものの、並行して各グリース室２８L，２８Rを満たしていく点は実施形態と同様である。従って、一方のグリース室２９内にグリースが充満した後でなければ、他方のグリース室２９への給脂が開始されない特許文献１とは根本的に相違するため、より均等な左右のブッシュ２０L，２０Rへの給脂を実現することができる。

１ 油圧ショベル（建設機械）
７ アーム（第１構造体）
８ バケット（第２構造体）
８ｂ ブラケット
１６ 連結ピン
１７L，１７R ボス部
１８ ボスパイプ
１８ａ 遊嵌孔（孔）
２０L，２０R ブッシュ
２５ 内パイプ
２６ グリース通路
２７L，２７R 側板
２８L，２８R グリース室
２９ 第１給脂パイプ（給脂パイプ）

Claims (3)

1. ボスパイプを介して連結した一対のボス部を第１構造体の端部に固定し、前記各ボス部にそれぞれ設けられたブッシュ内に連結ピンを回転可能に支持して、前記各ボス部の外側面から突出した前記連結ピンの両端に第２構造体の一対のブラケットをそれぞれ連結してなる建設機械において、
   前記ボスパイプの内周側で前記連結ピンに被嵌されて、両端を前記各ブッシュの内端にそれぞれ相対向させると共に、前記連結ピンの外周面との間に環状断面をなして軸線方向に延びるグリース通路を画成する内パイプと、
   環状をなして前記内パイプの端部と前記ボスパイプの端部との間に形成された間隙を閉塞し、前記各ボス部の内側面との間に前記グリース通路を介して互いに連通するグリース室をそれぞれ画成する一対の側板と、
   前記両側板の間に配設されて、基端を前記内パイプの外周面に溶接されて内部を前記グリース通路と連通させると共に、先端を前記ボスパイプに貫設された孔を介して外部に露出させた給脂パイプと
   を備えたことを特徴とする建設機械。
2. 前記内パイプの外径をＡ、前記ボスパイプの内径をＢ、前記内パイプの外周面からの前記給脂パイプの突出長をＬとしたときに、
   Ａ＋Ｌ＜Ｂの条件を満足する
   ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
3. 前記ボスパイプの外径をＢ’としたときに、
   Ａ＋Ｌ＜Ｂの条件と共に、Ａ/２＋Ｌ≧Ｂ’/２の条件を満足する
   ことを特徴とする請求項２に記載の建設機械。

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