JP5507404B2

JP5507404B2 - 軸受装置

Info

Publication number: JP5507404B2
Application number: JP2010224803A
Authority: JP
Inventors: 友厚飯浜; 洸太菅原
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2010-10-04
Filing date: 2010-10-04
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-10-04
Also published as: JP2012077539A

Description

本発明は、例えば油圧ショベル、油圧クレーン等の建設機械に装備される作業装置のピン結合部等に好適に用いられる軸受装置に関する。

一般に、建設機械の代表例としての油圧ショベルは、自走可能な下部走行体と、該下部走行体上に旋回可能に搭載された上部旋回体と、該上部旋回体の前部側に俯仰動可能に設けられた作業装置とにより大略構成されている。ここで、油圧ショベルの作業装置は、ブーム、アーム及びバケット等により構成され、上部旋回体とブームとの間、ブームとアームとの間、アームとバケットとの間は、それぞれ軸受装置を用いて互いに回動可能に連結されている。

例えばアームとバケットとの間に設けられる軸受装置は、アームの先端側に設けられ軸方向にピン挿通孔が形成されたボス部材と、該ボス部材を軸方向から挟んでバケットの基端側に設けられそれぞれ軸方向にピン挿通孔が形成された一対のブラケットと、これらボス部材と各ブラケットとを回動可能に連結する連結ピンとにより大略構成されている。

ところで、ボス部材と各ブラケットには、互いに軸方向で対面する軸方向端面が設けられ、ボス部材の軸方向端面とブラケットの軸方向端面とは、アームに対してバケットを回動させたときに互いに摺接する。これにより、各ブラケットに対して連結ピンの軸方向に作用する荷重（スラスト荷重）をボス部材の軸方向端面によって受承し、ボス部材に対する各ブラケットの軸方向へのガタつきを防止することができる。

一方、アームとバケットとの間に設けられる軸受装置においては、バケットによる掘削作業時に、アーム側のボス部材とバケット側の各ブラケットとの間に形成された隙間に土砂等が侵入する。この状態で、アームに対してバケットを回動させた場合には、ボス部材と各ブラケットとの間の隙間に侵入した土砂によって、ボス部材の軸方向端面またはブラケットの軸方向端面が早期に摩耗してしまう。この結果、ボス部材と各ブラケットとの軸方向の隙間が増大し、アームに対するバケットのガタつきが大きくなることにより、このガタつきに伴う騒音が発生して作業環境が悪化するという不具合がある。

これに対し、従来技術では、ボス部材の軸方向端面とブラケットの軸方向端面のうち少なくとも一方に、超硬合金材料を溶射することにより溶射皮膜を形成した軸受装置が提案されている。このように、ボス部材の軸方向端面とブラケットの軸方向端面のうち少なくとも一方の軸方向端面を溶射皮膜によって保護することにより、ボス部材とブラケットとを相対回動させたときに溶射皮膜が形成された軸方向端面が早期に摩耗するのを防止することができ、ボス部材とブラケットとの間に長期に亘って適正な隙間を確保することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１８４５１８号公報

しかし、上述した従来技術では、例えばボス部材の軸方向端面に溶射皮膜を形成するに際して、この溶射皮膜処理を行うための処理設備内にボス部材を投入する必要がある。このため、油圧ショベルの機種に応じてボス部材の大きさが異なる場合には、これらボス部材の大きさに応じて処理設備を変更しなければならず、溶射皮膜によってボス部材の軸方向端面を硬化させるためのコストが増大してしまうという問題がある。

また、長期に亘って土砂等の掘削作業を繰返して行うことにより、例えばボス部材の軸方向端面に形成された溶射皮膜が摩耗した場合には、作業装置からアームとバケットとを分解した後、アームの先端側に設けられたボス部材の軸方向端面に新たな溶射皮膜を形成する必要があり、このような新たな溶射皮膜によってボス部材の軸方向端面を硬化させるときの作業性が低下してしまうという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、ボス部材やブラケットの軸方向端面が早期に摩耗するのを抑えることができるようにした軸受装置を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するため本発明は、軸方向にピン挿通孔が形成されたボス部材と、該ボス部材を挟んで軸方向両側に配置されそれぞれ軸方向にピン挿通孔が形成された一対のブラケットと、前記ボス部材のピン挿通孔と前記各ブラケットのピン挿通孔とに挿通されこれらボス部材と各ブラケットとを回動可能に連結する連結ピンとを備えてなる軸受装置に適用される。

そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、互いに対面する前記ボス部材と前記各ブラケットの軸方向端面のうち一方の軸方向端面には、該一方の軸方向端面から軸方向に延びる円形な有底穴からなる埋込穴を前記連結ピンを取囲んで多数個設け、前記各埋込穴には、軸方向に一様な外径寸法をもった円柱状の棒状体からなり、基端側が前記埋込穴に埋込まれる埋込部となり、先端側が前記ボス部材と前記各ブラケットの軸方向端面のうち他方の軸方向端面に摺接する表面硬化部となった耐摩耗性部材を設けたことにある。

請求項２の発明は、前記各耐摩耗性部材の表面硬化部の端面は、前記一方の軸方向端面から前記他方の軸方向端面側に僅かに突出する構成としたことにある。

請求項３の発明は、前記各耐摩耗性部材の表面硬化部は、溶射皮膜処理、熱処理、高周波焼入れ処理のうちいずれか一の処理を施すことにより形成したことにある。

請求項４の発明は、前記各耐摩耗性部材の埋込部は、前記埋込穴に圧入されるピンまたは前記埋込穴に螺入されるボルトにより構成したことにある。

請求項５の発明は、前記各耐摩耗性部材は、前記一方の軸方向端面のうち前記連結ピンを中心とする円周上に周方向に間隔をもって配置し、または前記一方の軸方向端面のうち前記連結ピンを中心として径寸法が異なる複数の円周上にそれぞれ周方向に間隔をもって配置する構成としたことにある。

請求項１の発明によれば、互いに対面するボス部材とブラケットの軸方向端面のうち一方の軸方向端面に設けた多数の埋込穴に、耐摩耗性部材の埋込部を埋込むことにより、各耐摩耗性部材の先端側に設けた表面硬化部を他方の軸方向端面に対面させることができる。これにより、ボス部材とブラケットとが相対回動してこれらボス部材とブラケットの軸方向端面が互いに摺接したときに、ボス部材とブラケットの軸方向端面のうち耐摩耗性部材が取付けられた軸方向端面の摩耗を抑えることができる。この結果、ボス部材の軸方向端面と各ブラケットの軸方向端面との間に長期に亘って適正な隙間を確保することができ、ボス部材と各ブラケットとの間のガタつきを抑え、ボス部材とブラケットとを長期に亘って円滑に相対回動させることができる。

また、耐摩耗性部材の埋込部を、ボス部材とブラケットのうち一方の軸方向端面に設けた埋込穴内に埋込むだけで、ボス部材とブラケットのうち一方の軸方向端面に耐摩耗性部材の表面硬化部を配置することができる。このため、例えばボス部材等の軸方向端面に溶射皮膜処理を施す場合に比較して、大がかりな処理設備を不要とすることができ、軸方向端面の表面を硬化させるためのコストを低減することができる。

さらに、軸方向端面に配置した各耐摩耗性部材の表面硬化部が摩耗した場合でも、この摩耗した耐摩耗性部材のみを取外し、新たな耐摩耗性部材を軸方向端面に容易に取付けることができるので、ボス部材とブラケットのうち一方の軸方向端面を、耐摩耗性部材の表面硬化部により長期に亘って保護することができる。

請求項２の発明によれば、一方の軸方向端面に設けた各耐摩耗性部材の表面硬化部の端面を、他方の軸方向端面に確実に摺接させることができる。このため、ボス部材とブラケットとに作用する軸方向の荷重を各耐摩耗性部材によって受承することができ、各耐摩耗性部材が設けられた軸方向端面を長期に亘って保護することができる。

請求項３の発明によれば、耐摩耗性部材の先端側に、溶射皮膜処理、熱処理、高周波焼入れ処理のうちいずれか一の表面硬化処理を施すことにより、耐摩耗性部材の表面硬化部を形成することができる。

請求項４の発明によれば、耐摩耗性部材の埋込部をピンまたはボルトにより構成したので、ボス部材とブラケットのうち一方の軸方向端面に予め多数個の埋込穴を設け、この埋込穴内に耐摩耗性部材の埋込部を取付けることにより、一方の軸方向端面に耐摩耗性部材を容易に取付けることができる。また、耐摩耗性部材の先端側に設けた表面硬化部が摩耗した場合には、この表面硬化部が摩耗した耐摩耗性部材を一方の軸方向端面から取外すと共に、新たな耐摩耗性部材を一方の軸方向端面に取付けることができる。この結果、各耐摩耗性部材を容易に交換することができ、軸方向端面を長期に亘って保護することができる。

請求項５の発明によれば、各耐摩耗性部材を、連結ピンを中心とする円周上に周方向に間隔をもって配置した場合には、ボス部材とブラケットとが連結ピンを中心として相対的に回動したときに、ボス部材とブラケットのうち一方の軸方向端面に設けた各耐摩耗性部材の表面硬化部を、他方の軸方向端面に均一に摺接させることができる。

一方、各耐摩耗性部材を、径寸法が異なる複数の円周上に周方向に間隔をもって配置した場合には、多数の耐摩耗性部材を配置することにより、各耐摩耗性部材の表面硬化部の面積を増大させることができるので、一方の軸方向端面を長期に亘って確実に保護することができる。

本発明の第１の実施の形態による軸受装置を備えた油圧ショベルを示す正面図である。第１の実施の形態による軸受装置を図１中の矢示II−II方向からみた断面図である。図２中のアームボス、ブラケット、連結ピン、耐摩耗性部材等を示す拡大断面図である。アームボスを備えたアームを単体で示す斜視図である。アームボス、耐摩耗性部材等を示す分解斜視図である。アームボスに対する耐摩耗性部材の配置を示す正面図である。第２の実施の形態による軸受装置のアームボス、ブラケット、連結ピン、耐摩耗性部材等を示す図３と同様な拡大断面図である。第３の実施の形態による軸受装置における耐摩耗性部材の配置を示す図６と同様な正面図である。第４の実施の形態による軸受装置を示す図２と同様な断面図である。アームボス、耐摩耗性部材等を示す図５と同様な分解斜視図である。図９中のアームボス、ブラケット、連結ピン、耐摩耗性部材等を示す拡大断面図である。第５の実施の形態による軸受装置のアームボス、ブラケット、連結ピン、耐摩耗性部材等を示す図１１と同様な拡大断面図である。バケットのブラケットに耐摩耗性部材を取付けた変形例を示す斜視図である。

以下、本発明に係る軸受装置の実施の形態を、油圧ショベルのピン結合部に適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず、図１ないし図６は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は建設機械の代表例である油圧ショベルを示し、該油圧ショベル１は、自走可能なクローラ式の下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３とにより大略構成されている。上部旋回体３の前部側には、土砂等の掘削作業を行う作業装置４が俯仰動可能に設けられている。

そして、作業装置４は、上部旋回体３のベースとなる旋回フレーム３Ａに回動可能にピン結合されたブーム５と、該ブーム５の先端側に回動可能にピン結合されたアーム６と、該アーム６の先端側に回動可能にピン結合されたバケット７と、ブームシリンダ８、アームシリンダ９、バケットシリンダ１０とにより大略構成されている。

ここで、上部旋回体３とブーム５との間のピン結合部、ブーム５とアーム６との間のピン結合部、アーム６とバケット７との間のピン結合部には、それぞれ軸受装置が設けられており、例えばアーム６とバケット７とは、後述の軸受装置１１を介して回動可能に連結されている。

１１はアーム６とバケット７との間のピン結合部に設けられた軸受装置で、該軸受装置１１は、アーム６に対してバケット７を回動可能に支持するものである。そして、軸受装置１１は、図２に示すように、後述のアームボス１２、各ブラケット１６、連結ピン２０、各耐摩耗性部材２３等により構成されている。

１２はアーム６の先端側に設けられたボス部材としてのアームボスで、該アームボス１２は、全体として内周側がピン挿通孔１２Ａとなった円筒状をなし、溶接等の手段を用いてアーム６の先端に一体に固着されるものである。ここで、アームボス１２は、薄肉な円筒体からなり左，右方向に延びた中間筒体１３と、該中間筒体１３の左，右両端部にそれぞれ溶接によって固着された厚肉な円筒体からなる左，右のボス筒体１４とにより構成されている。

そして、左，右のボス筒体１４の内周側には、軸方向に延びるブッシュ嵌合孔１４Ａが形成され、このブッシュ嵌合孔１４Ａには後述のブッシュ１５が嵌合している。また、左，右のボス筒体１４の軸方向の端部は、後述する各ブラケット１６と軸方向で対面する軸方向端面１４Ｂとなり、この軸方向端面１４Ｂには後述する多数個のピン穴２２が穿設されている。さらに、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂの外周側には、全周に亘ってテーパ状に傾斜したテーパ面１４Ｃが形成されている。

１５は各ボス筒体１４のブッシュ嵌合孔１４Ａにそれぞれ設けられた円筒状のブッシュで、これら各ブッシュ１５は、ボス筒体１４のブッシュ嵌合孔１４Ａに圧入状態で嵌合している。そして、各ブッシュ１５の内周側には後述の連結ピン２０が摺動可能に挿嵌され、ブッシュ１５の内周面１５Ａは連結ピン２０との摺動面となっている。

１６はバケット７に固着して設けられた左，右一対のブラケットで、該各ブラケット１６は、厚肉な鋼板等を用いて平板状に形成され、後述の連結ピン２０が挿通されるピン挿通孔１６Ａが設けられている。そして、各ブラケット１６は、アームボス１２を挟んだ状態で当該アームボス１２の各ボス筒体１４と軸方向で対向して配置され、連結ピン２０を介してアームボス１２に相対回転可能に取付けられるものである。

１７は左，右のブラケット１６にそれぞれ設けられた左，右のスラストプレートで、該各スラストプレート１７は、ブラケット１６のうちアームボス１２側となる内側面に溶接等の手段を用いて固着され、アームボス１２からのスラスト荷重を受けるものである。ここで、スラストプレート１７は、全体として厚肉な円板状に形成され、その中央部には連結ピン２０が挿通されるピン挿通孔１７Ａが設けられている。また、スラストプレート１７の軸方向端面１７Ｂは、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂと僅かな隙間をもって対面している。さらに、スラストプレート１７の軸方向端面１７Ｂの外周側には、全周に亘ってテーパ状に傾斜したテーパ面１７Ｃが設けられ、該スラストプレート１７のテーパ面１７Ｃとボス筒体１４のテーパ面１４Ｃとは軸方向で対面している。

１８はボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂとスラストプレート１７の軸方向端面１７Ｂとの間の隙間をシールする左，右のＯリングを示し、該各Ｏリング１８は、例えばゴム等の弾性材料を用いて断面円形状のリング体として形成されている。そして、Ｏリング１８は、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂの外周側に形成されたテーパ面１４Ｃと、スラストプレート１７の軸方向端面１７Ｂの外周側に形成されたテーパ面１７Ｃとの間に適度な締め代をもって取付けられ、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂとスラストプレート１７の軸方向端面１７Ｂとの間の隙間内に土砂等の異物が侵入するのを防止するものである。

１９は一方のブラケット１６のうちスラストプレート１７とは反対側となる外側面に固着して設けられた円筒状の廻止め部材で、該廻止め部材１９は、後述の連結ピン２０をブラケット１６に対して抜止め、廻止めするものである。ここで、廻止め部材１９は、ブラケット１６のピン挿通孔１６Ａと同心状に配置され、廻止め部材１９には、後述のストッパ２１が挿通されるストッパ挿通孔１９Ａが径方向に貫通して設けられている。

２０はアームボス１２と左，右のブラケット１６とを相対回転可能に連結する連結ピンで、該連結ピン２０は、アームボス１２のボス筒体１４に嵌合された各ブッシュ１５、左，右のブラケット１６のピン挿通孔１６Ａ、左，右のスラストプレート１７のピン挿通孔１７Ａに挿通されるものである。従って、連結ピン２０の軸中心線Ｏ−Ｏは、アームボス１２のピン挿通孔１２Ａ、各ブラケット１６のピン挿通孔１６Ａ、各スラストプレート１７のピン挿通孔１７Ａと一致している。ここで、連結ピン２０の一端側には、スラストプレート１７のピン挿通孔１７Ａの孔径よりも大径な大径鍔部２０Ａが一体に設けられている。一方、廻止め部材１９に挿通された連結ピン２０の他端側には、径方向に貫通するストッパ挿通孔２０Ｂが穿設されている。

そして、連結ピン２０をアームボス１２の各ブッシュ１５、左，右のブラケット１６のピン挿通孔１６Ａ、左，右のスラストプレート１７のピン挿通孔１７Ａに挿通し、大径鍔部２０Ａを一方のスラストプレート１７に当接させた状態で、連結ピン２０のストッパ挿通孔２０Ｂと廻止め部材１９のストッパ挿通孔１９Ａとに棒状のストッパ２１を挿通することにより、連結ピン２０は各ブラケット１６に対して抜止め、廻止め状態に取付けられている。

次に、本実施の形態に用いる多数個の埋込穴と耐摩耗性部材について説明する。

まず、２２はアームボス１２を構成する左，右のボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに形成された埋込穴としての多数個（例えば１２個）のピン穴を示し、これら各ピン穴２２は、連結ピン２０を取囲んで環状に配置され、後述の耐摩耗性部材２３が取付けられるものである。また、各ピン穴２２は、軸方向端面１４Ｂから軸方向に延びた底面２２Ａを有する有底穴として形成され、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂ側が開口端２２Ｂとなっている。

ここで、図５および図６に示すように、各ピン穴２２は、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂのうち連結ピン２０の軸中心線Ｏ−Ｏを中心とした半径Ｒの円周Ｓ上に、周方向に一定の間隔（例えば３０度）をもって環状に配置されている。

２３はアームボス１２を構成する左，右のボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに設けられた多数個（例えば１２個）の耐摩耗性部材を示し、該各耐摩耗性部材２３は、左，右のボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに形成されたピン穴２２内に取付られるものである。これら各耐摩耗性部材２３は、図３および図５に示すように、軸方向に一様な外径寸法をもった円柱状のピンからなる棒状体により構成され、軸方向の基端側に位置しボス筒体１４のピン穴２２内に埋込まれる埋込部２３Ａと、軸方向の先端側に位置し各ブラケット１６に設けたスラストプレート１７の軸方向端面１７Ｂに摺接する表面硬化部２３Ｂとにより構成されている。

耐摩耗性部材２３の埋込部２３Ａは、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに形成されたピン穴２２内に圧入（しまりばめ）され、その基端側の端面２３Ａ１がピン穴２２の底面２２Ａに当接している。一方、耐摩耗性部材２３の表面硬化部２３Ｂは、耐摩耗性部材２３の先端側に対し、溶射皮膜処理、熱処理、高周波焼入れ処理のうちいずれか一の表面硬化処理を施すことにより、耐摩耗性に優れた表面硬化層として形成されている。

ここで、溶射皮膜処理によって表面硬化部２３Ｂを形成する場合には、例えばタングステンカーバイトに対しニッケルとクロムを合計して１０〜３０重量％含有させた粉末材料を、プラズマ溶射法等の手段を用いて耐摩耗性部材２３の先端側に溶射する方法が採用される。また、熱処理によって表面硬化部２３Ｂを形成する場合には、耐摩耗性部材２３に対し、ガス窒化処理、ガス軟窒化処理、塩浴窒化処理等の窒化系熱処理を施すことにより、耐摩耗性部材２３の先端側に窒化物層、炭化物層、炭窒化物層を形成する方法が採用される。さらに、高周波焼入れ処理によって表面硬化部２３Ｂを形成する場合には、耐摩耗性部材２３の近傍に配置した高周波誘導子に高周波電力を給電し、耐摩耗性部材２３を誘導加熱することにより、耐摩耗性部材２３の先端側を焼入れする方法が採用される。

上述した表面硬化処理によって先端側に表面硬化部２３Ｂが形成された各耐摩耗性部材２３は、基端側の埋込部２３Ａをボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに形成されたピン穴２２内に圧入することにより、連結ピン２０を中心とした半径Ｒの円周Ｓ上に、周方向に一定の間隔をもって環状に配置されている。

ここで、図３に示すように、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに形成されたピン穴２２の底面２２Ａから開口端２２Ｂまでの距離（ピン穴２２の深さ寸法）をＡとし、耐摩耗性部材２３の埋込部２３Ａ側（基端側）の端面２３Ａ１から表面硬化部２３Ｂ側（先端側）の端面２３Ｂ１までの距離（耐摩耗性部材２３の長さ寸法）をＢとすると、耐摩耗性部材２３の長さ寸法Ｂは、ピン穴２２の深さ寸法Ａよりも僅に大きく設定されている（Ｂ＞Ａ）。

従って、ピン穴２２内に耐摩耗性部材２３の埋込部２３Ａを圧入し、ピン穴２２の底面２２Ａに耐摩耗性部材２３の埋込部２３Ａ側の端面２３Ａ１を当接させた状態では、図３に示すように、耐摩耗性部材２３の先端側に設けた表面硬化部２３Ｂの端面２３Ｂ１は、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂからブラケット１６（スラストプレート１７）の軸方向端面１７Ｂに向けて僅かに突出する。これにより、多数個の耐摩耗性部材２３の表面硬化部２３Ｂが、ブラケット１６（スラストプレート１７）の軸方向端面１７Ｂに確実に摺接し、アームボス１２と各ブラケット１６とに作用する軸方向の荷重を各耐摩耗性部材２３によって確実に受承することができる構成となっている。

本実施の形態による軸受装置１１は上述の如き構成を有するもので、この軸受装置１１を介してアーム６の先端側にピン結合されたバケット７は、バケットシリンダ１０を伸縮させることにより、連結ピン２０を中心としてアーム６の先端側で回動しつつ土砂等の掘削作業を行う。

このバケット７を用いた掘削作業時には、バケット７に設けられた左，右のブラケット１６に対して連結ピン２０の軸方向にスラスト荷重が作用し、アームボス１２を構成する左，右のボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂは、このブラケット１６に作用するスラスト荷重を受承する。このとき、各ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂと各ブラケット１６に設けられたスラストプレート１７の軸方向端面１７Ｂとは互いに摺接する。

これに対し、本実施の形態では、各ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに多数個のピン穴２２を設けると共に、基端側が当該ピン穴２２内に埋込まれる埋込部２３Ａとなり、先端側が各ブラケット１６（スラストプレート１７）の軸方向端面１７Ｂに摺接する表面硬化部２３Ｂとなった多数個の耐摩耗性部材２３を設ける構成としている。

このため、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂが、ブラケット１６の軸方向端面１７Ｂに直接的に摺接することがなく、軸方向端面１４Ｂの摩耗を各耐摩耗性部材２３によって抑えることができる。この結果、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂを耐摩耗性部材２３の表面硬化部２３Ｂによって保護し、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂとブラケット１６の軸方向端面１７Ｂとの間に長期に亘って適正な隙間を確保することができるので、アームボス１２と各ブラケット１６との間のガタつきを抑え、アームボス１２とブラケット１６とを長期に亘って円滑に相対回動させることができる。

また、本実施の形態によれば、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに多数個のピン穴２２を形成し、各耐摩耗性部材２３の埋込部２３Ａをピン穴２２内に圧入するだけで、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに各耐摩耗性部材２３の表面硬化部２３Ｂを配置することができる。このため、例えばボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに溶射皮膜処理を施す場合に比較して、大がかりな処理設備を不要とすることができ、軸方向端面１４Ｂの表面を硬化させるためのコストを低減することができる。

従って、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに対する表面硬化処理が施されていない場合でも、この軸方向端面１４Ｂに後加工によって多数個のピン穴２２を形成し、これら各ピン穴２２に耐摩耗性部材２３の埋込部２３Ａを圧入することにより、多数個の耐摩耗性部材２３の表面硬化部２３Ｂによって軸方向端面１４Ｂの表面を硬化させることができる。この結果、油圧ショベル１の機種に応じて大きさが異なる複数種類のアームボス１２が存在する場合でも、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに取付ける耐摩耗性部材２３の個数を変更するだけで、複数種類のアームボス１２（ボス筒体１４）の軸方向端面１４Ｂを長期に亘って保護することができる。

さらに、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに配置した各耐摩耗性部材２３の表面硬化部２３Ｂが摩耗した場合でも、この摩耗した耐摩耗性部材２３のみをピン穴２２から取外し、新たな耐摩耗性部材２３を取付けることができる。この結果、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂを、耐摩耗性部材２３の表面硬化部２３Ｂにより長期に亘って保護することができる。

また、本実施の形態によれば、耐摩耗性部材２３の先端側に設けた表面硬化部２３Ｂの端面２３Ｂ１を、ピン穴２２が形成されたボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂからブラケット１６（スラストプレート１７）の軸方向端面１７Ｂに向けて僅かに突出させる構成としている。これにより、多数個の耐摩耗性部材２３の表面硬化部２３Ｂを、ブラケット１６の軸方向端面１７Ｂに確実に摺接させることができ、アームボス１２と各ブラケット１６とに作用する軸方向の荷重を各耐摩耗性部材２３によって確実に受承することができる。

次に、図７は本発明の第２の実施の形態を示している。第２の実施の形態の特徴は、耐摩耗性部材の表面硬化部の端面を、耐摩耗性部材が取付けられる一方の軸方向端面と同一平面上に配置したことにある。なお、本実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、３１はボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに形成された埋込穴としての多数個（１個のみ図示）のピン穴を示し、これら各ピン穴３１は、上述した第１の実施の形態による各ピン穴２２に代えて本実施の形態に用いたもので、連結ピン２０を取囲んで配置され、耐摩耗性部材２３の埋込部２３Ａが圧入されるものである。

これら各ピン穴３１は、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂから軸方向に延びた底面３１Ａを有する有底穴として形成され、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂ側が開口端３１Ｂとなっている。この場合、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに形成されたピン穴３１の底面３１Ａから開口端３１Ｂまでの距離（ピン穴３１の深さ寸法）は、耐摩耗性部材２３の埋込部２３Ａ側（基端側）の端面２３Ａ１から表面硬化部２３Ｂ側（先端側）の端面２３Ｂ１までの距離（耐摩耗性部材２３の長さ寸法）Ｂと等しく設定されている。

従って、ピン穴３１内に耐摩耗性部材２３の埋込部２３Ａを圧入し、ピン穴３１の底面３１Ａに耐摩耗性部材２３の埋込部２３Ａ側の端面２３Ａ１を当接させた状態では、耐摩耗性部材２３の先端側に設けた表面硬化部２３Ｂの端面２３Ｂ１は、ピン穴３１が形成されたボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂと同一平面上に配置される構成となっている。

第２の実施の形態による軸受装置は上述の如き構成を有するもので、その基本的作用については上述した第１の実施の形態によるものと格別差異はない。

然るに、本実施の形態によれば、耐摩耗性部材２３の先端側に設けた表面硬化部２３Ｂの端面２３Ｂ１を、ピン穴３１が形成されたボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂと同一平面上に配置している。これにより、ブラケット１６に設けたスラストプレート１７の軸方向端面１７Ｂを、耐摩耗性部材２３の表面硬化部２３Ｂの端面２３Ｂ１とボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂとに同時に摺接させることができる。この結果、スラストプレート１７の軸方向端面１７Ｂに作用する面圧を低減することができるので、軸方向端面１７Ｂの摩耗を抑えることができ、スラストプレート１７が設けられたブラケット１６の寿命を延ばすことができる。

次に、図８は本発明の第３の実施の形態を示している。第３の実施の形態の特徴は、各耐摩耗性部材を、連結ピンを中心として径寸法が異なる２個の円周上に配置したことにある。なお、本実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、４１はボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに形成された埋込穴としての多数個（例えば６個）の第１のピン穴を示している。これら各第１のピン穴４１は、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂのうち連結ピン２０の軸中心線Ｏ−Ｏを中心とした半径Ｒ１の円周Ｓ１上に、周方向に一定の間隔（例えば６０度）をもって環状に配置された有底穴として形成されている。

４２は第１のピン穴４１とは異なる位置でボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに形成された埋込穴としての多数個（例えば６個）の第２のピン穴を示している。これら各第２のピン穴４２は、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂのうち連結ピン２０の軸中心線Ｏ−Ｏを中心とした半径Ｒ２の円周Ｓ２上に、周方向に一定の間隔（例えば６０度）をもって環状に配置された有底穴として形成されている。

この場合、第２のピン穴４２が配置される円周Ｓ２の半径Ｒ２は、第１のピン穴４１が配置される円周Ｓ１の半径Ｒ１よりも大きく設定されている（Ｒ２＞Ｒ１）。また、各第１のピン穴４１と各第２のピン穴４２とは、互いに周方向で３０度の間隔をもって離間している。

このように、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂには、連結ピン２０の軸中心線Ｏ−Ｏを中心とした半径Ｒ１の円周Ｓ１上に配置された第１のピン穴４１と、半径Ｒ２の円周Ｓ２上に配置された第２のピン穴４２とが形成されている。そして、これら第１のピン穴４１と第２のピン穴４２内には、それぞれ耐摩耗性部材２３の埋込部２３Ａが圧入され、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂには、半径Ｒ１の円周Ｓ１と半径Ｒ２の円周Ｓ２上に６個づつ、合計１２個の耐摩耗性部材２３が配置される構成となっている。

第３の実施の形態による軸受装置は上述の如き構成を有するもので、その基本的作用については上述した第１の実施の形態によるものと格別差異はない。

然るに、本実施の形態によれば、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに、連結ピン２０の軸中心線Ｏ−Ｏを中心とした半径Ｒ１の円周Ｓ１と半径Ｒ２の円周Ｓ２上に合計１２個の耐摩耗性部材２３の表面硬化部２３Ｂを配置することができる。この結果、各耐摩耗性部材２３の表面硬化部２３Ｂの端面２３Ｂ１の面積を増大させることができ、この大きな面積をもった耐摩耗性部材２３の表面硬化部２３Ｂによって、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂを確実に保護することができる。

次に、図９ないし図１１は本発明の第４の実施の形態を示している。第４の実施の形態の特徴は、ボス部材の軸方向端面とブラケットの軸方向端面のうち一方の軸方向端面にボルト穴を形成し、このボルト穴に耐摩耗性部材を螺入する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、５１はアームボス１２を構成する左，右のボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに形成された埋込穴としての多数個（例えば１２個）のボルト穴を示し、該各ボルト穴５１は、第１の実施の形態による各ピン穴２２に代えて本実施の形態に用いたもので、連結ピン２０を取囲んで配置され、後述の耐摩耗性部材５２が取付けられるものである。

ここで、各ボルト穴５１は、内周側に雌ねじが形成され後述する耐摩耗性部材５２の埋込部５２Ａが螺入される有底の雌ねじ部５１Ａと、雌ねじ部５１Ａよりも大きな穴径をもって該雌ねじ部５１Ａと同心上に形成された有底の座ぐり穴部５１Ｂとにより構成されている。そして、座ぐり穴部５１Ｂの穴径は、耐摩耗性部材５２を締付けるソケットレンチ（図示せず）の外径よりも大きく設定され、座ぐり穴部５１Ｂの基端側（雌ねじ部５１Ａ側）は底面５１Ｃとなり、先端側はボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに開口する開口端５１Ｄとなっている。

５２は左，右のボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに設けられた多数個（例えば１２個）の耐摩耗性部材を示し、該各耐摩耗性部材５２は、各ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに形成されたボルト穴５１に取付けられるものである。これら各耐摩耗性部材５２は、例えば六角ボルトからなる棒状体により構成され、軸方向の基端側に位置しボルト穴５１の雌ねじ部５１Ａに螺入される雄ねじ状の埋込部５２Ａと、ボルト穴５１の座ぐり穴部５１Ｂ内に配置され底面５１Ｃに着座する六角形状のヘッド部５２Ｂと、該ヘッド部５２Ｂの先端側に配置され各ブラケット１６に設けたスラストプレート１７の軸方向端面１７Ｂに摺接する表面硬化部５２Ｃとにより構成されている。

ここで、各耐摩耗性部材５２は、埋込部５２Ａをボルト穴５１の雌ねじ部５１Ａに螺入し、ヘッド部５２Ｂの基端側の端面５２Ｂ１をボルト穴５１の底面５１Ｃに着座させることにより、ボルト穴５１に取付けられている。一方、各耐摩耗性部材５２の表面硬化部５２Ｃは、六角形状のヘッド部５２Ｂの先端側に対し、溶射皮膜処理、熱処理、高周波焼入れ処理のうちいずれか一の表面硬化処理を施すことにより、耐摩耗性に優れた表面硬化層として形成されている。

そして、先端側に表面硬化部５２Ｃが形成された各耐摩耗性部材５２は、基端側の埋込部５２Ａをボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに形成されたボルト穴５１（雌ねじ部５１Ａ）に螺入することにより、連結ピン２０を中心とした円周上に周方向に一定の間隔をもって環状に配置されている。

ここで、図１１に示すように、ボルト穴５１を構成する座ぐり穴部５１Ｂの底面５１Ｃから開口端５１Ｄまでの距離（座ぐり穴部５１Ｂの深さ寸法）をＣとし、耐摩耗性部材５２を構成するヘッド部５２Ｂの端面５２Ｂ１から表面硬化部５２Ｃの端面５２Ｃ１までの距離（ヘッド部５２Ｂの厚さ寸法）をＤとすると、ヘッド部５２Ｂの厚さ寸法Ｄは、座ぐり穴部５１Ｂの深さ寸法Ｃよりも僅に大きく設定されている（Ｄ＞Ｃ）。

従って、耐摩耗性部材５２を構成するヘッド部５２Ｂの端面５２Ｂ１を、座ぐり穴部５１Ｂの底面５１Ｃに当接させた状態では、耐摩耗性部材５２の先端側に設けた表面硬化部５２Ｃの端面５２Ｃ１は、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂからブラケット１６（スラストプレート１７）の軸方向端面１７Ｂに向けて僅かに突出する。これにより、多数個の耐摩耗性部材５２の表面硬化部５２Ｃが、ブラケット１６（スラストプレート１７）の軸方向端面１７Ｂに確実に摺接し、アームボス１２と各ブラケット１６とに作用する軸方向の荷重を各耐摩耗性部材５２によって確実に受承することができる構成となっている。

第４の実施の形態による軸受装置は上述の如き構成を有するもので、その基本的作用については上述した第１の実施の形態によるものと格別差異はない。

然るに、本実施の形態によれば、アームボス１２を構成するボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに雌ねじ部５１Ａを有するボルト穴５１を形成し、このボルト穴５１の雌ねじ部５１Ａに耐摩耗性部材５２の埋込部５２Ａを螺入することにより、各ボルト穴５１に対し耐摩耗性部材５２を容易に着脱することができる。

このため、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに取付けられた各耐摩耗性部材５２の表面硬化部５２Ｃが、長期に亘ってブラケット１６（スラストプレート１７）の軸方向端面１７Ｂに摺接することにより摩耗した場合でも、この表面硬化部５２Ｃが摩耗した耐摩耗性部材５２のみを取外し、容易に新たな耐摩耗性部材５２に交換することができる。この結果、摩耗が少ない適正な表面硬化部５２Ｃを有する耐摩耗性部材５２によって、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂを長期に亘って保護することができる。

次に、図１２は本発明の第５の実施の形態を示している。第５の実施の形態の特徴は、ボス部材の軸方向端面とブラケットの軸方向端面のうち一方の軸方向端面にボルト穴を形成し、このボルト穴に耐摩耗性部材を螺入すると共に、耐摩耗性部材の表面硬化部の端面をそれが取付けられる一方の軸方向端面と同一平面上に配置したことにある。なお、本実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。

図中、６１はアームボス１２を構成する左，右のボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに形成された埋込穴としての多数個（１個のみ図示）のボルト穴を示している。このボルト穴６１は、有底の雌ねじ部６１Ａと、雌ねじ部６１Ａと同心上に形成された有底の座ぐり穴部６１Ｂとにより構成され、座ぐり穴部６１Ｂの基端側は底面６１Ｃとなり、先端側はボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに開口する開口端６１Ｄとなっている。

６２は左，右のボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに設けられた多数個（１個のみ図示）の耐摩耗性部材を示し、該各耐摩耗性部材６２は、各ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに形成されたボルト穴６１に取付けられるものである。これら各耐摩耗性部材６２は、例えば六角ボルトからなる棒状体により構成され、ボルト（雄ねじ）からなる埋込部６２Ａと、六角形状のヘッド部６２Ｂと、該ヘッド部６２Ｂの先端側に形成された表面硬化部６２Ｃとにより構成されている。

そして、各耐摩耗性部材６２は、埋込部６２Ａをボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに形成されたボルト穴６１（雌ねじ部６１Ａ）に螺入し、ヘッド部６２Ｂの基端側の端面６２Ｂ１をボルト穴６１（座ぐり穴部６１Ｂ）の底面６１Ｃに着座させることにより、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂに取付けられている。

ここで、ボルト穴６１を構成する座ぐり穴部６１Ｂの底面６１Ｃから開口端６１Ｄまでの距離（座ぐり穴部６１Ｂの深さ寸法）Ｅは、耐摩耗性部材６２を構成するヘッド部６２Ｂの端面６２Ｂ１から表面硬化部６２Ｃの端面６２Ｃ１までの距離（ヘッド部６２Ｂの厚さ寸法）と等しく設定されている。

従って、ボルト穴６１の雌ねじ部６１Ａに耐摩耗性部材６２の埋込部６２Ａを螺入し、座ぐり穴部６１Ｂの底面６１Ｃに耐摩耗性部材６２のヘッド部６２Ｂの端面６２Ｂ１を着座させた状態では、耐摩耗性部材６２の先端側に設けた表面硬化部６２Ｃの端面６２Ｃ１は、ボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂと同一平面上に配置される構成となっている。

第５の実施の形態による軸受装置は上述の如き構成を有するもので、耐摩耗性部材６２の先端側に設けた表面硬化部６２Ｃの端面６２Ｃ１を、ボルト穴６１が形成されたボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂと同一平面上に配置している。これにより、ブラケット１６に設けたスラストプレート１７の軸方向端面１７Ｂを、耐摩耗性部材６２の表面硬化部６２Ｃの端面６２Ｃ１とボス筒体１４の軸方向端面１４Ｂとに同時に摺接させ、スラストプレート１７の軸方向端面１７Ｂに作用する面圧を低減することができるので、軸方向端面１７Ｂの摩耗を抑えることができ、スラストプレート１７が設けられたブラケット１６の寿命を延ばすことができる。

なお、上述した第１の実施の形態では、作業装置４を構成するアーム６のアームボス１２とバケット７に設けた左，右のブラケット１６のうち、アームボス１２（ボス筒体１４）の軸方向端面１４Ｂに耐摩耗性部材２３を取付けた場合を例示している。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば図１３に示す変形例のように、左，右のブラケット１６に設けられたスラストプレート１７の軸方向端面１７Ｂに耐摩耗性部材２３を取付ける構成としてもよい。このことは、第２〜第５の実施の形態についても同様である。

また、上述した各実施の形態では、作業装置４を構成するアーム６とバケット７との間のピン結合部に用いた軸受装置１１を例に挙げて説明している。しかし、本発明はこれに限らず、例えば上部旋回体３とブーム５との間のピン結合部、ブーム５とアーム６との間のピン結合部等、２部材間を回動可能に連結するピン結合部に広く適用することができるものである。

１１軸受装置
１２アームボス
１２Ａ，１６Ａ，１７Ａピン挿通孔
１４ボス筒体
１４Ｂ，１７Ｂ軸方向端面
１６ブラケット
１７スラストプレート
２０連結ピン
２２，３１ピン穴（埋込穴）
２３，５２，６２耐摩耗性部材
２３Ｂ，５２Ｃ，６２Ｃ表面硬化部
４１第１のピン穴（埋込穴）
４２第２のピン穴（埋込穴）
５１，６１ボルト穴（埋込穴）

Claims

軸方向にピン挿通孔が形成されたボス部材と、該ボス部材を挟んで軸方向両側に配置されそれぞれ軸方向にピン挿通孔が形成された一対のブラケットと、前記ボス部材のピン挿通孔と前記各ブラケットのピン挿通孔とに挿通されこれらボス部材と各ブラケットとを回動可能に連結する連結ピンとを備えてなる軸受装置において、
互いに対面する前記ボス部材と前記各ブラケットの軸方向端面のうち一方の軸方向端面には、該一方の軸方向端面から軸方向に延びる円形な有底穴からなる埋込穴を前記連結ピンを取囲んで多数個設け、
前記各埋込穴には、軸方向に一様な外径寸法をもった円柱状の棒状体からなり、基端側が前記埋込穴に埋込まれる埋込部となり、先端側が前記ボス部材と前記各ブラケットの軸方向端面のうち他方の軸方向端面に摺接する表面硬化部となった耐摩耗性部材を設ける構成としたことを特徴とする軸受装置。
前記各耐摩耗性部材の表面硬化部の端面は、前記一方の軸方向端面から前記他方の軸方向端面側に僅かに突出する構成としてなる請求項１に記載の軸受装置。
前記各耐摩耗性部材の表面硬化部は、溶射皮膜処理、熱処理、高周波焼入れ処理のうちいずれか一の処理を施すことにより形成してなる請求項１または２に記載の軸受装置。
前記各耐摩耗性部材の埋込部は、前記埋込穴に圧入されるピンまたは前記埋込穴に螺入されるボルトにより構成してなる請求項１，２または３に記載の軸受装置。
前記各耐摩耗性部材は、前記一方の軸方向端面のうち前記連結ピンを中心とする円周上に周方向に間隔をもって配置し、または前記一方の軸方向端面のうち前記連結ピンを中心として径寸法が異なる複数の円周上にそれぞれ周方向に間隔をもって配置する構成としてなる請求項１，２，３または４に記載の軸受装置。