JP4444286B2 - コネクタピン組立体および関連する装置 - Google Patents

Description

本発明は、全般的に掘削機械のような物質除去装置に関し、より詳しくは、その例示的な実施例において、交換可能な掘削刃先あるいは他の摩耗部材を、関連付けられているアダプタノーズ構造に対して解放可能に接続する装置に関する。

掘削機械のような様々なタイプの物質除去装置には、大きなベース構造により解放可能に支持されるとともに、除去する物質と接触してすり減り、摩耗する、交換可能な摩耗部分が設けられている。例えば、掘削用バケット等の掘削機器に設けられる掘削刃組立体は、典型的に、前側のバケットリップに適切に固定されるとともに、減少した断面積を有して前方に突出するノーズ部分を有した比較的大きなアダプタと、交換可能な刃先とを備えている。この刃先には、アダプタのノーズ部分を受け入れるポケット開口が、その後端を貫通するように形成されている。アダプタノーズ上に刃先を捕捉的に保持するために、これらの互いに入子式に嵌り込んでいる要素を貫通する（概ね芯合わせされた）横方向の開口を、刃先の後端に隣接させて形成する。そして、これらの芯合わせされた開口内に適切なコネクタ構造を押し込んで強制的に保持し、関連付けられているアダプタノーズ部分上に交換可能な刃先を解放可能に固定するようになっている。

このコネクタ構造は、典型的に、刃先およびアダプタノーズの芯合わせされた開口内に、例えば大型ハンマを用いて強制的に押し込まなければばならない。その後、挿入されたコネクタ構造は、摩耗した刃先をアダプタノーズから取り外して交換できるようにするために、刃先およびノーズの開口から強制的に打ち出さなければならない。コネクタ構造を打ち込むとともに後においては打ち出すという従前通りの必要性は、取り付けおよび取り外しを行う作業員の安全上の問題を容易に引き起こし得る。

刃先のような解放可能かつ交換可能な摩耗部材をアダプタノーズのような支持構造に解放可能に保持するために用いる、打ち込み式コネクタ構造に対する様々な代替案が提案されて来た。これらの代替案のコネクタ構造は、望み通りにコネクタ構造をアダプタノーズに打ち込みかつ打ち出す必要をなくすが、それらは典型的に構造と使用の複雑さ、望ましくない高コスト、困難な取付けおよび取り外し、および取り付けたコネクタ構造が関連付けられている刃先および支持構造から使用中に意図せずに分離することを含む（但し、これらには限られない）様々な他のタイプの問題、制約および短所を呈している。

したがって、改良された摩耗部材／支持部材のコネクタ構造の必要性が存在している。
本発明は、この必要性に向けられている。

本発明の原理を実行するに際し、その代表的な実施例において、例証的には掘削アダプタおよび関連する刃先である第１および第２の部材は、本発明の原理を具現化する特別に設計されたコネクタピン組立体により互いに入子式に嵌り込んだ関係で捕捉的に保持される。コネクタピン組立体は、基本的に、本体、ロック部材および弾力的な回り止め構造を有している。

本体は、互いに入子式に嵌り込んでいる第１および第２の部材の芯合わせされたコネクタ開口内に解放可能に受け入れられて、それらの分離を防止する。本体は、その外側表面を貫通して内側に延びる通路を有している。この通路は、非円形に形付けられた側面部分を具備したている。好ましくは、この非円形に形付けられた側面部分は、典型的には正方形である多角形形状を有している。その代表的に図示された実施例において、この本体は、その両端部どうしの間で延びるとともに実質的にその本体の長さ方向と平行である外側側面を具備した細長い形状を有している。その外側側面は、通路を外側から取り囲んでいる。

ロック部材は、本体の通路内に受け入れられてその非円形の側面部分に取り囲まれる。ロック部材は、その一部（典型的には、ロック部材の外側端部上にあって横方向に延びる突出部）が（芯合わせされている）コネクタ開口からの本体の分離を防止するロック位置と、当該ロック部材が（芯合わせされている）コネクタ開口からの本体の分離を許容するロック解除位置との間で本体に対して回動自在である。弾力的な回り止め部材は、ロック部材に支持されてそれと一体に回動するとともに、ロック位置においてロック部材を解放可能に保持するべく作動する。

コネクタピン組立体の第１の代表的な実施例において、弾力的な回り止め部材は、ロック部材を取り囲むとともに本体の通路の非円形に形作られている側面部分と相補的にかつスライド自在に係合する外周部を有している。このロック部材は、スナップ式止め輪部材により、本体の通路内に捕捉的に保持される。その止め輪部材は、ロック部材に支持されるとともに、本体の通路の表面にある対応溝に受け入れられる。

コネクタピン組立体の第２の代表的な実施例において、このロック部材は、ロック部材を貫通して延びる溝穴（スロット）を有している。この溝穴は、ロック部材の両方の外側側面部分を貫通して外側に開口する。弾力的な回り止め部材は、この溝穴を貫通して延びるとともにロック部材の外側側面部分を越えて外側に突出する両端部分を有している。回り止め部材の両端部分は、通路の非円形に形付けられた側面部分とスライド自在に係合する。ロック部材は、ロック部材を取り囲むとともに本体の通路内に圧入される環状のブッシュにより、本体の通路内に捕捉的に保持される。ロック部材上のオーリングシールは、このブッシュの円形内側側面部分とスライド自在かつ密封的に係合する。

図１乃至図７に示したように、本発明は、関連するアダプタ構造１６（あるいは他の支持構造）のノーズ部分１４に入子式に嵌り込んでいる図示した掘削刃先１２（あるいは他の摩耗部材）のような、互いに入子式に嵌り込む２つの部材を解放可能に相互接続するために用いられる、特別に設計されたコネクタピン組立体１０を提供する。このコネクタ組立体１０は、刃先１２およびアダプターノーズ１４にそれぞれ形成されて芯合わせされているコネクタ開口１８、２０の内側に挿通されてその内側に係止され、刃先１２のアダプターノーズ１４から外側への分離を妨げる。この通常タイプの掘削機械用コネクタピン構造の詳細な説明については、本願の譲受人に譲渡された米国特許第６，１０８，９５０号を参照されたい。なお、この特許の内容については、この参照によって本願明細書に組み込まれるものとする。

物質除去装置および掘削機械への適用に加えて、このコネクタピン組立体１０はまた、多種多様な他のタイプの互いに入子式に嵌り込む部材に有利に利用することができる。したがって、本発明の原理は、そのような分野に特に良く適してはいるが、決して物質除去装置および掘削設備装置の分野に限定されないことは明確に理解されるべきである。

コネクタピン組立体１０は、その一端を貫通して長手方向内側に延びる開口あるいは通路２４と、長手方向外側に反対向きに突出して図１に示したようにアダプタノーズ１４からの刃先１２の分離を妨げる両端部２３とを有した、細長い金属製の本体２２を備えている。典型的に、しかしながらそれには限定されないが、本出願の譲受人に譲渡された出願中の米国特許出願第１０／２８７，４０６号に図示されかつ記載されている平坦なコネクタ部材６０と同様に、本体２２の全ての外周はその長さ方向と平行である（すなわち、本体２２は、その長さ方向に沿って目に見えるほど横方向内側にテーパ状ではない）。なお、この特許の内容については、この参照によって本願明細書に組み込まれるものとする。

開口あるいは通路２４は、円形断面の長手方向外側部分２４ａ（図２を参照）と、正方形断面の長手方向中間部分２４ｂ（図３および図７を参照）と、この正方形断面の開口部分２４ｂに内接する、より小径の長手方向内側円形断面部分２４ｃ（図３を参照）とを有している。外側開口部分２４ａは、開口部分２４ｂに外接している（すなわち、その角部分に接している）。

さらに図１〜図７を参照すると、コネクタピン組立体１０はまた、回動自在な金属製ロック部材２６、弾力的なプラスチックあるいはナイロン材料から形成された細長い長方形の回り止め部材２８、環状の金属ブッシュ３０、および弾力的なオー（Ｏ）リングのシール部材３２を備えている。ロック部材２６は細長い円柱状の本体部分３４を有しており、かつこの本体部分３４は、その長手方向の中間部分を貫通して横断方向に延びるとともにその対向端部が本体部分３４の外側表面から外側に突出するように回り止め部材２８を相補的に受け入れるべく寸法決めされた矩形断面の溝穴３６を具備している。本体部分３４の外側端部は六角形の駆動ヘッド３８であり、かつ保持用突出部４０がそこから外側に突出している。

コネクタピン構造１０は、最初に、突出部４０と横方向溝３６との間にある本体３４上の関連付けられた環状溝にオーリング３２を配置し、次いで、オーリング３２を覆うように金属ブッシュ３０を本体部分３４上に配置することにより組み立てられる（図４を参照）。それから弾力的な回り止め部材２８を溝穴３６に挿入するとともに、ロック部材の本体部分３４を本体２２の開口２４内に押し込んでブッシュ３０を開口部分２４ａに圧入し、組立てたロック部材２６が本体部分２２の内側にある図４の状態とする。本体部分３４をこの状態に押し込むと、弾力的な回り止め部材２８（典型的にナイロン材製）は、図７に示すように本体の開口２４の正方形形部分２４ｂに入る。

図６に実線で示したようにロック部材２６が挿入／ロック解除位置にあると、突出部４０は本体２２の外周上に配設され、かつ回り止め部材２８の両端部は正方形断面の開口部分２４ｂの対向する角部分Ｃ１，Ｃ２に受け入れられる（図７を参照）。完成したコネクタピン組立体１０は、図１に示したように刃先およびアダプタの芯合わせされた開口１８、２０に挿入され、かつロック部材２６が図６に実線で示した挿入／ロック解除位置から保持／ロック位置へと９０度回転すると、そこにおいて突出部４０は図６に点線で示した位置に至る。この状態において、突出部４０は本体２２の外周部を越えて外側に延びて、図１に示したように刃先１２の水平棚状突起４１の下に重なり、その長手方向の移動あるいは分離を妨げ、それによって挿入されたコネクタピン組立体１０を芯合わせされた刃先／アダプタ開口１８、２０の内側に解放可能に係止する。

ロック部材２６を挿入／ロック解除位置から保持／ロック位置に回転させるとき、弾力的な回り止め部材２８の両端部は、最初は開口部分２４ｂの対向壁面によって（図７中に回り止め部材２８を点線で示したように）内側に圧縮されているが、ロック部材２６が保持／ロック位置に達すると開口部分２４ｂの対向する角部分Ｃ３，Ｃ４内へとぱちんと（スナップ式に）入り込む。

弾力的な回り止め部材２８は、ロック部材２６の挿入位置と保持位置との間における回転運動の途中で圧縮されなければならないので、ロック部材２６の保持／ロック位置から挿入／ロック解除位置への望まれない回転運動を弾力的に阻止し、それによって挿入されているコネクタピン組立体１０が刃先／アダプタ開口１８、２０から偶発的に分離することを防止する。圧入されているブッシュ３０は、回り止め部材２８の両端部の上に重なってその外側を塞ぎ、それによって本体２２の開口２４の内側にロック部材２６を捕捉的に保持する。圧入されたブッシュ３０の内側に配設されているオーリングシール３２は、埃やその他の破片がそのようなシールを内側に通り過ぎてコネクタ組立体１０の内側に入ることを阻止するように機能する。

明らかなように、コネクタピン本体２２の内側の開口あるいは通路の部分２４ｂは、挿入されたロック部材２６を取り囲む多角形（典型的に正方形）の形状を有している。しかしながら、この開口部分２４ｂには、必要に応じて様々な代わりの他の多角形および他の非円形の形状を用いることができる。

ロック部材２６の他の実施例２６ａが図８〜図１２に示されており、かつ前述したコネクタピン組立体１０の他の実施例１０ａ（図１０を参照）に組み込まれている。図示のコネクタピン組立体１０ａは、図１に示した前述のコネクタピン組立体１０の代わりに、前述した互いに入子式に嵌り込んでいる刃先１２およびアダプターノーズ１４に作動的に取り付けられる。ロック部材２６ａは、中心に向かって入り込んだ正方形断面の中央部分４４を具備した、円柱状の本体部分４２を有している。この本体部分４２の外側端部は六角形の頭部４６であり、そこから保持突出部４０が外側に突出している。

正方形の中央部分４４は正方形のゴム製回り止め部材５０の対応する正方形中央開口部４８に受け入れられるが、このゴム製回り止め部材５０は、正方形中央部分４４の両端において本体部分４２の円柱状部分にあって向かい合っている水平棚状部分の間で本体部分４２に捕捉的に保持されている。ロック部材２６ａが本体２２の開口２４に押し込まれると、弾力的な回り止め部材５０は図１３に示したように開口部分２４ｂに入る。加えて、ロック部材の本体部分４２の内側端部に支持されているスナップ式止め輪５２（図１０を参照）は内側に変形し、次いで開口部分２４ｃの対応する溝の内側にぱちんと拡がり、コネクタピン本体の内側に挿入されたロック部材２６ａを捕捉的に保持する。

挿入されたロック部材２６ａが図１３の保持／ロック位置にあると、回り止め部材５０の角部Ｃ１′，Ｃ２′，Ｃ３′，Ｃ４′は、正方形開口部分２４ｂの角部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４にそれぞれ受け入れられる。その結果、回り止め部材５０は、開口部分２４ｂに相補的に受け入れられて、図１４に示される挿入／ロック解除位置へのロック部材２６ａの回動を弾力的に阻止する。この抵抗力は、そのような回動を生じさせるために、回り止め部材の背中合わせになっている角部の各組が、そのような回動の間にお互いの方に向かって圧縮されなければならないという事実によってもたらされる。

そのような圧縮の間、回り止め部材５０は開口部分２４ｂを充満させ続ける。したがって、回り止め部材５０は（その回動方向の全てにおいて）密封要素としての役割を果たし、コネクタピン組立体１０ａの内側への埃および他の破片の侵入を妨げる。これにより、前述したオーリング３２は省略することができる。ロック部材２６ａが図１４の挿入／ロック解除位置に回動すると、弾力的な回り止め部材５０は再び開口部分２４ｂの内側に相補的に受け入れられ、回り止め部材の角ー部分Ｃ１′，Ｃ２’，Ｃ３’，Ｃ４’は開口部分２４ｂの角ー部分Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４にそれぞれ受け入れられる。

前述したことから明らかなように、典型的に図示しかつ記載したコネクタピン組立体１０，１０ａのそれぞれは、所定の位置に叩き込む必要なしに、互いに入子式に嵌り込んでいる刃先１２およびアダプターノーズ１４（場合によっては他のタイプの入子式に嵌り込んでいる部材）に挿入することができる。そのうえ、組立体１０，１０ａは、それぞれ単純な構造であり、取り付けおよび取り外しが容易であり、かつそれらのユニークなロック部材回り止め構造により、それらが互いに入子式に嵌り込んでいる状態において解放可能に保持する部材に取り付けられたコネクタピン組立体の改良された保持を提供する。

前述の詳細な説明が単なる図示および例証のために与えられているものであり、本発明の趣旨および範囲が添付の請求の範囲のみによって限定されることは、明確に理解されるべきである。

アダプタ構造のノーズ部分に入子式に嵌り込むとともに、本発明の原理を具現化している特別に設計されたコネクタピン組立体によってその上に解放可能に保持されている、交換可能な掘削刃先を長手方向に短縮して示す要部破断側面図。 コネクタピン組立体の拡大分解斜視図。 部分的に想像線で示す、コネクタピン組立体の縮小側面図。 コネクタピン組立体の横方向に向けられた全体断面図。 コネクタピン組立体の縮小側面図。 コネクタピン組立体の縮小端面図。 図５中の破断線７−７に沿った、コネクタピン組立体の拡大横断面図。 コネクタピン組立体の他の実施例において用いる、中空で正方形断面の弾性回り止め部材の端面図。 コネクタピン組立体の他の実施例において用いる、中空で正方形断面の弾性回り止め部材の側面図。 他のコネクタピン組立体の実施形態におけるロック部材を部分的に想像線で示す、簡略化した模式的な横断面図。 他のコネクタピン組立体の実施形態におけるロック部材の端面図。 図１０中の破断線１２−１２に沿った、図１１のロック部材の横断面図。 図１１のロック部材を保持／ロック位置で示す模式的な横断面図。 図１１のロック部材を挿入／ロック解除位置で示す模式的な横断面図。

Claims (11)

1. 外側表面を貫通して長手方向に延びる通路を有し、この通路が、多角形状に形付けられた側面部分を具備する本体と、
   前記通路内に受け入れられて前記側面部分によって取り囲まれ、かつロック位置とロック解除位置との間で前記本体に対して回動自在なロック部材と、
   前記ロック部材に支持されて前記ロック部材と一体に前記本体に対して回動するとともに、前記側面部分によって取り囲まれた弾力的な回り止め構造と、
   を備え、
   前記回り止め構造は、前記ロック位置およびロック解除位置の両方において前記ロック部材を解放可能に保持するべく作動するように構成されるとともに、前記ロック部材が前記本体に対して回動する間に前記側面部分とスライド自在に係合可能でありかつ前記側面部分によって変形させられ、前記ロック部材の前記本体に対する前記ロック位置から前記ロック解除位置への回動に対して変形し、
   前記弾力的な回り止め構造が前記ロック部材を取り囲んでおり、
   前記弾力的な回り止め構造は、前記ロック部材がロック位置およびロック解除位置のいずれにあるときにも、前記多角形状に形付けられた側面部分に相補的に受け入れられることを特徴とするコネクタピン組立体。
2. 前記弾力的な回り止め構造が正方形の輪郭を有していることを特徴とする請求項１に記載のコネクタピン組立体。
3. 前記多角形状に形付けられた側面部分が正方形の形状を有していることを特徴とする請求項１に記載のコネクタピン組立体。
4. 前記ロック部材が、前記通路内に前記ロック部材を捕捉的に保持するように前記本体に係合する保持部材を、その上に有していることを特徴とする請求項１に記載のコネクタピン組立体。
5. 前記本体は、前記本体の両端部どうしの間に延びるとともに実質的に前記本体の長さ方向と平行である外側側面を具備した細長い形状を有し、前記外側側面が前記通路を外側から取り囲んでいることを特徴とする請求項１に記載のコネクタピン組立体。
6. 前記ロック部材は略円柱状の部分を有し、この部分の外側端部から、係止用の突出部が横断方向に突出していることを特徴とする請求項１に記載のコネクタピン組立体。
7. 外側表面を貫通して長手方向に延びる通路を有し、この通路が、多角形状に形付けられた側面部分を具備する本体と、
   前記通路内に受け入れられて前記側面部分によって取り囲まれ、かつロック位置とロック解除位置との間で前記本体に対して回動自在なロック部材と、
   前記ロック部材に支持されて前記ロック部材と一体に前記本体に対して回動するとともに、前記側面部分によって取り囲まれた弾力的な回り止め構造と、
   を備え、
   前記回り止め構造は、前記ロック位置およびロック解除位置の両方において前記ロック部材を解放可能に保持するべく作動するように構成されるとともに、前記ロック部材が前記本体に対して回動する間に前記側面部分とスライド自在に係合可能でありかつ前記側面部分によって変形させられ、前記ロック部材の前記本体に対する前記ロック位置から前記ロック解除位置への回動に対して変形し、
   前記ロック部材は溝穴を有し、この溝穴は、前記ロック部材貫通して延びるとともに前記ロック部材の対向した外側側面部分を貫通して外側に開口しており、
   前記弾力的な回り止め構造は、前記溝穴を貫通して延びる弾力的な回り止め部材を有し、この回り止め部材は、前記ロック部材の対向した外側側面部分を越えて外側に突出する両端部分を有し、これらの両端部分が、前記多角形状に形付けられた側面部分の互いに円周方向に離間した部分と係合することを特徴とするコネクタピン組立体。
8. 前記ロック部材の一部を取り囲むとともに前記通路に圧入される環状のブッシュを更に備え、このブッシュが、前記多角形状に形付けられた側面部分内に前記弾力的な回り止め構造を捕捉的に保持することを特徴とする請求項７に記載のコネクタピン組立体。
9. 前記ロック部材によって支持されるとともに前記ブッシュの円形の内側側面部分と密封的に係合するオーリングシール部材を更に備えていることを特徴とする請求項８に記載のコネクタピン組立体。
10. 互いに入子式に嵌り込んでいる掘削用の摩耗部材および支持部材と組み合わされる請求項１に記載のコネクタピン組立体であって、
    前記コネクタピン本体が、前記摩耗部材および支持部材の互いに芯合わせされた開口内に受け入れられて、互いに入子式に嵌り込む関係において前記摩耗部材および支持部材を解放可能に保持するように構成されていることを特徴とするコネクタピン組立体。
11. 互いに入子式に嵌り込んでいる掘削用の摩耗部材および支持部材と組み合わされる請求項７に記載のコネクタピン組立体であって、
    前記コネクタピン本体が、前記摩耗部材および支持部材の互いに芯合わせされた開口内に受け入れられて、互いに入子式に嵌り込む関係において前記摩耗部材および支持部材を解放可能に保持するように構成されていることを特徴とするコネクタピン組立体。

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