JP6211871B2 - 油圧ブレーカ用フロントカバーおよびこれを備える油圧ブレーカ - Google Patents

Description

本発明は、油圧パワーショベル等の作業機に取り付けて使用される油圧ブレーカに係り、特に油圧ブレーカのフロントヘッドに装着されるフロントカバーに関する。

この種の油圧ブレーカは、油圧ブレーカをブラケットで支持し、このブラケットの装着部を作業機のアームに取り付けている。油圧ブレーカによる破砕作業では、油圧ブレーカに挿着されたチゼルを破砕対象物に押しつけ、油圧ブレーカに内蔵された打撃ピストンでチゼル後端を打撃し、破砕対象物に衝撃を与えて破砕する。
このとき、油圧ブレーカは、チゼルからの打撃反力により主として軸方向に激しく振動し、この振動による衝撃は、油圧ブレーカのみならず、油圧ブレーカを搭載している油圧ショベル等の作業機や、これに搭乗して操作をしているオペレータにも悪影響を及ぼす。そのため、従来から、このような衝撃を緩衝する目的で、油圧ブレーカとブラケットとの間にウレタンやゴム等の弾性体を緩衝材として設けることが行われている。

しかし、このような弾性体の緩衝材を油圧ブレーカとブラケットとの間に設けるだけでは、振動や衝撃を吸収する上で緩衝能力が不十分である。また、このような弾性体の緩衝材は損耗も激しく、定期的な整備や交換が必要になっている。さらに、チゼルからの打撃反力による油圧ブレーカ自身への影響も大きく、油圧ブレーカの構成部品の発熱や、構成部品同士を締結するボルトの緩みが発生して破損に至るという問題もある。

そこで、チゼルからの打撃反力を緩衝する衝撃緩衝機構を油圧ブレーカの内部に設けることが提案されている（例えば特許文献１参照）。衝撃緩衝機構を内部に設けた油圧ブレーカの一例を図３に示す。
同図に示すように、この油圧ブレーカ７０は、相互に連結された、シリンダ５１、フロントヘッド５３およびバックヘッド５４を有する。シリンダ５１の内部には、打撃ピストン５２が摺嵌され、作動油室（図示略）を有する公知の油圧打撃機構が構成されている。シリンダ５１の側面には、切換弁６２およびアキュムレータ６３が付設されている。

バックヘッド５４は、シリンダ５１の後方（図３での上方）に固設され、このバックヘッド５４の高圧油路と低圧油路（図示略）には、作業機の油圧源から油圧管路が配管される。シリンダ５１の作動油室には、高圧油路と低圧油路とが上記切換弁６２によって交互に連通され、打撃ピストン５２が前後に往復動するようになっている。なお、上記アキュムレータ６３は高圧油路と連通している。

フロントヘッド５３は、シリンダ５１の前方に固設され、このフロントヘッド５３の内部には、前方からチゼル５５が所定距離の前後摺動が可能に挿着されている。チゼル５５は、ピストン５２の往復動により後端面５５ａに打撃が与えられる。チゼル５５とフロントヘッド５３の間には、フロントカバー５６とフロントブッシュ５８が軸方向の前後に介装されている。フロントカバー５６は、フロントカバーピン５７によってフロントヘッド５３に固定されている。

フロントヘッド５３の内部には、チゼル５５からの打撃反力を緩衝する衝撃緩衝機構が設けられている。この衝撃緩衝機構は、緩衝ピストン５９と、緩衝油室６０とを有する。緩衝ピストン５９は、フロントヘッド５３の内面に沿って前後に所定距離の移動が可能であり、フロントブッシュ５８の後方の位置で、チゼル５５に対しその後端面５５ａの周縁部５５ｂと当接する。緩衝油室６０は、緩衝油路６１で高圧油路と接続されており、緩衝ピストン５９を油圧により前方に向けて付勢可能とされている。

この油圧ブレーカ７０は、破砕作業時には、油圧ショベル等の作業機のブームに取付け、作業機の油圧源から油圧管路を配管して使用される。オペレータは、作業機のブームを移動させて、油圧ブレーカ７０のチゼル５５の先端を被破砕物に押しつけ、打撃機構によりチゼル５５に打撃を与えて破砕を行う。このとき、チゼル５５は打撃ピストン５２の打撃により前進して被破砕物を打撃し、その反力を受けて後退する。

チゼル５５は、後退すると緩衝ピストン５９と衝接し、反発による振動や衝撃が緩衝ピストン５９に伝達される。緩衝ピストン５９は、緩衝油室６０の油圧により前方に付勢されているので、後退しながらチゼル５５の衝撃を緩衝油室６０の油圧で吸収する。したがって、上記衝撃緩衝機構により、チゼル５５からの衝撃は、直接フロントヘッド５３やシリンダ５１には伝達されないので、油圧ブレーカ７０、および油圧ブレーカ７０を搭載している油圧ショベル等の作業機、並びにこれに搭乗して操作をしているオペレータに与える悪影響が低減される。さらに、チゼル５５の反発により発生する衝撃音も吸収されるため、騒音が抑制される。

緩衝油室６０の圧油は、緩衝ピストン５９の後退により緩衝油路６１を経て高圧油路に流出するが、チゼル５５が打撃ピストン５２で打撃されて前進すると、再び緩衝油室６０へ流入し緩衝ピストン５９を所定位置まで前進させる。高圧油路はアキュムレータ６３と連通しているので、緩衝油室６１の圧油の流出流入による緩衝作用が効果的に行われる。

登録実用新案第３０１８７６７号公報

しかしながら、上述した従来の衝撃緩衝機構は、チゼル５５に対してその軸線と一致する方向に作用する打撃反力には緩衝作用を発揮できるものの、チゼル５５の軸線から傾いた方向から作用する外力を緩衝するのには不適当である。
例えば、不慣れなオペレータが、チゼル５５の軸線が被破砕物に対して傾いた状態でチゼル５５を被破砕物に押し付けて打撃機構を作動させると、打撃反力もチゼル５５の軸線とは傾いた方向から返ってくる。また、いわゆるコジリ動作を行うことでチゼル５５の軸線とは略直交する方向に外力が作用する。

このように、上述した従来の衝撃緩衝機構は、緩衝ピストン５９の後退によって衝撃を軸方向で緩衝するものなので、チゼル５５に、軸線に対して傾斜または略直交した方向に外力が作用する場合には衝撃緩衝機構が十分に機能せず、外力は主としてチゼル５５の外径を支持するフロントカバー５６とフロントブッシュ５８に作用する。このとき、チゼル５５は、フロントブッシュ５８を支持点として図３中で左右方向に揺動するような挙動を示す。そのため、フロントカバー５６側に応力が集中してフロントカバー５６が破損する場合がある。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、軸線に対して傾斜または略直交した方向に外力が作用する場合であっても、フロントカバーの破損を防止または抑止し得る油圧ブレーカ用フロントカバーおよびこれを備える油圧ブレーカを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る油圧ブレーカ用フロントカバーは、チゼルが挿着されるフロントヘッドを備える油圧ブレーカに用いられ、前記フロントヘッドの先端部に装着されるフロントカバーであって、前記チゼルを自身の内周面で摺動させつつ前後進可能に支持するフロントカバー本体と、前記フロントカバー本体の外面と前記フロントヘッドの内面との間に前記フロントカバー本体と同軸に介装されてラジアル方向の外力を緩衝する中空円筒形状のインパクトダンパとを有し、前記インパクトダンパは、前記フロントカバー本体よりもヤング率の低い材料から形成されていることを特徴とする。

本発明の一態様に係る油圧ブレーカ用フロントカバーによれば、フロントカバー本体と同軸に介装されてラジアル方向の外力を緩衝する中空円筒形状のインパクトダンパを有し、このインパクトダンパは、フロントカバー本体よりもヤング率の低い材料から形成されているので、これを油圧ブレーカのフロントヘッドに装着すれば、チゼルに対し軸線と傾斜する方向に外力が作用した場合であっても、フロントカバー本体よりもヤング率が低いインパクトダンパが緩衝部材として機能する。そのため、フロントカバーが破損することを防止または抑止することができる。

ここで、本発明の一態様に係る油圧ブレーカ用フロントカバーにおいて、前記フロントカバー本体は、フロントカバーピンによって前記フロントヘッドに固定され、前記インパクトダンパは、前記フロントカバー本体とは別個にインパクトダンパピンによって前記フロントヘッドに固定されるようになっていることは好ましい。このような構成であれば、フロントカバー本体とインパクトダンパとの間は、強固な機械的結合状態にないため、微小距離であれば相互に相対移動が可能となる。したがって、インパクトダンパによる緩衝作用が働く際に、相互移動により外力を逃すので緩衝性能が高まる。また、このような構成であれば、補用部材であるインパクトダンパの交換作業が容易に行える。
また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る油圧ブレーカは、チゼルが挿着されるフロントヘッドを備え、前記フロントヘッドの先端部にフロントカバーが装着された油圧ブレーカであって、前記フロントカバーとして、本発明の一態様に係る油圧ブレーカ用フロントカバーが装着されていることを特徴とする。

本発明の一態様に係る油圧ブレーカによれば、本発明の一態様に係る油圧ブレーカ用フロントカバーが装着されているので、フロントカバーが破損することを防止または抑止することができる。
ここで、本発明の一態様に係る油圧ブレーカにおいて、前記油圧ブレーカは、前記チゼルを摺動させつつ前後進可能に支持する支持部として、前記フロントカバーの他に、前記フロントカバーよりも前記フロントヘッド内の後部に装着されるフロントブッシュを有し、前記チゼルは、前記フロントブッシュの内周面と摺接するシャンク部と、前記フロントカバー本体の内周面と摺接する大径部とを有し、前記大径部が前記シャンク部よりも大径とされ、前記フロントカバー本体の内径は、前記フロントブッシュの内径よりも大径であることは好ましい。
このような構成であれば、フロントブッシュ側よりもフロントカバー側の方がチゼルの保持力が大きくなる。そのため、緩衝機構を備えないフロントブッシュが損傷する可能性を小さくすることができる。

上述のように、本発明によれば、油圧ブレーカのフロントカバーの破損を防止または抑止することができる。

本発明の一態様に係るフロントカバーを備える油圧ブレーカの一実施形態を説明する図であり、同図では要部を軸線に沿った断面で示している。 図１の要部拡大図である。 衝撃緩衝機構を備える従来の油圧ブレーカの一例を説明する図であり、同図では要部を軸線に沿った断面で示している。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１に示すように、本実施形態の油圧ブレーカ２０は、相互に連結された、シリンダ１、フロントヘッド３およびバックヘッド４を有する。バックヘッド４は、シリンダ１の後方（図１での上方）に固設されており、このバックヘッド４の高圧油路と低圧油路（図示略）には、作業機の油圧源から油圧管路が配管される。シリンダ１の側面には、切換弁１３およびアキュムレータ１４が付設されるとともに、シリンダ１の内部には、打撃ピストン２が摺嵌され、作動油室（図示略）を有する公知の油圧打撃機構が構成されている。

シリンダ１の作動油室には、高圧油路と低圧油路とが上記切換弁１３による切り換え動作によって交互に連通され、打撃ピストン２が前後に往復動するようになっている。なお、上記アキュムレータ１４は高圧油路と連通している。フロントヘッド３は、シリンダ１の前方に固設されており、このフロントヘッド３の内部には、前方からチゼル５が所定距離の前後摺動が可能に挿着されている。チゼル５は、上記ピストン２の往復動により後端面５ｅに打撃が与えられる。

フロントヘッド３の内部には、チゼル５を摺動させつつ前後進可能に支持する支持部として、前方から後方へ向けて順に、フロントカバー３０およびフロントブッシュ９がチゼル５との間に介装されている。フロントヘッド３には、チゼル５の前後２箇所の支持部の中間の位置に、グリスを封入するためグリスニップル１５が設けられており、そのグリス封入空間には、上記チゼル５の前進側のストロークエンドを規制する公知のロッドピン（図示略）が設けられている。また、上記フロントブッシュ９の後方には、フロントリング８がチゼル５との間に介装され、フロントブッシュ９とフロントリング８はフロントブッシュピン１２によってフロントヘッド３に固定されている。

チゼル５は、自身前方から後方へ向けて順に、大径部５ａと、この大径部５ａよりも小径のシャンク部５ｂと、略円錐台状の後端部５ｄとを有する。シャンク部５ｂと後端部５ｄ相互を繋ぐ部分はテーパ面５ｃになっている。このテーパ面５ｃは、上記フロントリング８の内周面に当接することで、チゼル５の後退側のストロークエンドを規制している。なお、本実施形態のチゼル５は、先端が平面からなるフラットロッドの例である。フラットロッドのチゼルは、先端の周面に角があるため、尖頭状（モイルポイント）のチゼルに比べて、チゼル５の軸線から傾いた方向から外力が作用し易い。
ここで、本実施形態のフロントカバー３０は、チゼル５を自身の内周面で摺動させつつ前後進可能に支持するフロントカバー本体６と、このフロントカバー本体６の外面とフロントヘッド３の内面との間にフロントカバー本体６と同軸に介装される中空円筒形状のインパクトダンパ７とを有する。

詳しくは、フロントカバー本体６は、鋼から形成された円筒状の部材であり、図２に拡大図示するように、フロントカバー本体６の外周面には、インパクトダンパ７の肉厚と同じ深さの段部６ａが、後端から途中部分の所定位置まで形成されている。さらに、段部６ａの外周面には、後端側近傍の位置に、フロントカバーピン１０を挿通するための装着溝６ｂが形成されている。なお、装着溝６ｂは、フロントカバー本体６の周方向に円環状溝で形成してもよいし、フロントカバー本体６の周方向位置を規制するように、フロントカバーピン１０の挿通方向に沿って一部に限って形成してもよい。ここで、同図に示す装着状態において、フロントカバー本体６の内周面は、上記チゼル５の大径部５ａと摺接し、また、チゼル５のシャンク部５ｂは、上記フロントブッシュ９の内周面と摺接する。つまり、本実施形態のフロントカバー本体６の内径は、フロントブッシュ９の内径よりも大径である。

インパクトダンパ７は、フロントカバー本体６よりもヤング率の低い金属材料から形成されている。本実施の形態では、インパクトダンパ７は銅合金から形成されている。インパクトダンパ７の外周面には、その後端側近傍の位置に、インパクトダンパピン１１を挿通するための装着溝７ｂが形成されている。なお、装着溝７ｂは、インパクトダンパ７の周方向に円環状溝で形成してもよいし、インパクトダンパ７の周方向位置を規制するように、インパクトダンパピン１１の挿通方向に沿って一部に限って形成してもよい。

インパクトダンパ７は、その軸方向の長さが、フロントカバー本体６の段部６ａの軸方向長さよりも短く形成されている。図２に示す装着状態において、インパクトダンパ７は、段部６ａの前側端面６ｍと当接するように、フロントカバー本体６の段部６ａの箇所に嵌め込まれる。このときに、インパクトダンパ７の後端の位置が、フロントカバー本体６の上記装着溝６ｂと干渉しないように、上記インパクトダンパ７の軸方向の長さが設定されている。
フロントヘッド３の先端部の内面には、フロントカバー本体６の段部６ａに嵌合する第一の円環状段部３ａと、インパクトダンパ７の外周面に嵌合する第二の円環状段部３ｂとが同軸に形成されている。第一の円環状段部３ａの深さ（軸方向長さ）は、フロントカバー本体６の段部６ａの軸方向長さと略一致している。

第一の円環状段部３ａには、フロントカバーピン１０を挿通するための装着溝３ｃが、フロントカバー本体６側の上記装着溝６ｂに対応した位置に形成されている。この装着溝６ｂと上記装着溝３ｃが所期の位置で対向してフロントカバーピン１０を挿通可能な円筒空間が形成される。また、第二の円環状段部３ｂには、インパクトダンパピン１１を挿通するための装着溝３ｄが、インパクトダンパ７側の上記装着溝７ｂに対応した位置に形成されている。この装着溝７ｂと上記装着溝３ｄが所期の位置で対向してインパクトダンパピン１１を挿通可能な円筒空間が形成される。
上記フロントカバー３０をフロントヘッド３の先端部に装着するときは、まず、インパクトダンパ７を、フロントカバー本体６の外周面の段部６ａに嵌め込み、前側端面６ｍと当接する位置に装着する。

次いで、その状態のフロントカバー３０を、フロントヘッド３の先端部の開口部に、フロントカバー本体６の段部６ａの側から挿入し、フロントカバー本体６の段部６ａの後端面を、第一の円環状段部３ａの底面３ｎに突き当てる。この状態において、フロントカバー本体６の軸方向長さは、第一の円環状段部３ａの底面３ｎまでの軸方向長さ（深さ）よりも長くなっており、フロントカバー本体６の段部６ａよりも前方の部分６ｇがフロントヘッド３の前端面３ｔよりも張り出した位置とされている。つまり、本実施形態のフロントカバー３０には、フロントヘッド３の前端面３ｔに対して当接するようなつば部は設けられていない。

次いで、フロントカバーピン１０を装着溝６ｂと装着溝３ｃによって形成された円筒空間に対して挿通する。これにより、フロントカバー本体６はフロントヘッド３にフロントカバーピン１０で固定される。また、インパクトダンパピン１１を装着溝７ｂと装着溝３ｄによって形成された円筒空間に対して挿通する。これにより、インパクトダンパ７はインパクトダンパピン１１でフロントヘッド３に固定される。すなわち、フロントカバー本体６とインパクトダンパ７とは、フロントカバーピン１０とインパクトダンパピン１１とによってそれぞれ別個にフロントヘッド３に固定される。なお、装着溝６ｂ、装着溝７ｂの周方向位置が規制される溝形状であるときは、フロントカバーピン１０およびインパクトダンパピン１１を挿通可能なように、フロントカバー本体６とインパクトダンパ７の周方向の位置を調整してフロントカバーピン１０およびインパクトダンパピン１１を挿通する。

次に、この油圧ブレーカ２０の作用効果について説明する。
この油圧ブレーカ２０を使用する際は、不図示のブラケットで油圧ブレーカ２０が支持され、このブラケットの装着部を作業機のアームに取り付ける。油圧ブレーカ２０による破砕作業では、油圧ブレーカ２０に挿着されたチゼル５を破砕対象物に押しつけ、内蔵された打撃ピストン２でチゼル５の後端を打撃し、破砕対象物に衝撃を与えて破砕する。このとき、油圧ブレーカ２０は、チゼル５からの打撃反力により激しく振動し、チゼル５の軸線と一致する方向の他、チゼル５の軸線から傾いた方向からも打撃反力が返ってくる。

これに対し、この油圧ブレーカ２０によれば、フロントヘッド３の先端部に装着されるフロントカバー３０が、チゼル５を自身の内周面で摺動させつつ前後進可能に支持するフロントカバー本体６と、フロントカバー本体６の外面とフロントヘッド３の内面との間にフロントカバー本体６と同軸に介装される中空円筒形状のインパクトダンパ７とから構成され、インパクトダンパ７が、フロントカバー本体６よりもヤング率の低い金属材料から形成されているので、チゼル５に軸線と傾斜する方向に外力が作用しても、フロントカバー本体６よりもヤング率が低いインパクトダンパ７が緩衝部材として機能する。そのため、チゼル５の軸線に対して傾斜または略直交した方向に外力が作用する場合であっても、フロントカバー本体６の破損を防止または抑止することができる。

また、この油圧ブレーカ２０によれば、フロントカバー本体６およびインパクトダンパ７のフロントヘッド３への固定は、それぞれ個別に設けたフロントカバーピン１０およびインパクトダンパピン１１によって行なっているので、フロントカバー本体６とインパクトダンパ７との間は強固な機械的結合状態にはない。そのため、微小距離であれば相互に相対移動が可能となる。したがって、インパクトダンパ７の緩衝作用が働く際に、相互移動により外力を逃すことができるので緩衝性能が高まる。また、補用部材であるインパクトダンパ７の交換作業が容易に行える。

さらに、この油圧ブレーカ２０によれば、チゼル５を摺動させつつ前後進可能に支持する支持部として、フロントカバー３０とフロントブッシュ９とを有し、チゼル５は、フロントブッシュ９の内周面と摺接するシャンク部５ｂと、このシャンク部５ｂよりも大径とされ、フロントカバー本体６の内周面と摺接する大径部５ａとを有し、フロントカバー本体６の内径がフロントブッシュ９の内径よりも大径とされているので、フロントブッシュ９側よりもフロントカバー本体６側の方がチゼル５の保持力が大きくなる。そのため、緩衝機構を備えないフロントブッシュ９が損傷する可能性を小さくすることができる。

なお、本発明に係る油圧ブレーカ用フロントカバーおよびこれを備える油圧ブレーカは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、フロントカバー３０は、フロントカバー本体６と、銅合金製のインパクトダンパ７とからなる構成例で説明したが、これに限らず、インパクトダンパ７はフロントカバー本体６よりもヤング率が小さい材料を用いればよいので、本実施の形態の銅合金の他に、例えば、可鍛鋳鉄や、ジュラルミン、強度のある樹脂等をインパクトダンパ７の材料として採用してもよい。
また、本発明に係る油圧ブレーカ用フロントカバーを備える油圧ブレーカに加えて、上述した従来技術の衝撃緩衝機構（緩衝ピストン５９、緩衝油室６０、緩衝油路６１）を設けてもよい。

１ シリンダ
２ 打撃ピストン
３ フロントヘッド
４ バックヘッド
５ チゼル
５ａ 大径部
５ｂ シャンク部
５ｃ テーパ面
５ｄ 後端部
６ フロントカバー本体
７ インパクトダンパ
８ フロントリング
９ フロントブッシュ
１０ フロントカバーピン
１１ インパクトダンパピン
１２ フロントブッシュピン
１３ 切換弁
１４ アキュムレータ
１５ グリスニップル
２０ 油圧ブレーカ
３０ フロントカバー

Claims (4)

1. チゼルが挿着されるフロントヘッドを備える油圧ブレーカに用いられ、前記フロントヘッドの先端部に装着されるフロントカバーであって、
   前記チゼルを自身の内周面で摺動させつつ前後進可能に支持するフロントカバー本体と、前記フロントカバー本体の外面と前記フロントヘッドの内面との間に前記フロントカバー本体と同軸に介装されてラジアル方向の外力を緩衝する中空円筒形状のインパクトダンパとを有し、
   前記インパクトダンパは、前記フロントカバー本体よりもヤング率の低い材料から形成されていることを特徴とする油圧ブレーカ用フロントカバー。
2. 前記フロントカバー本体は、フロントカバーピンによって前記フロントヘッドに固定され、前記インパクトダンパは、前記フロントカバー本体とは別個にインパクトダンパピンによって前記フロントヘッドに固定されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の油圧ブレーカ用フロントカバー。
3. チゼルが挿着されるフロントヘッドを備え、前記フロントヘッドの先端部にフロントカバーが装着された油圧ブレーカであって、
   前記フロントカバーとして、請求項１または２に記載の油圧ブレーカ用フロントカバーが装着されていることを特徴とする油圧ブレーカ。
4. 前記油圧ブレーカは、前記チゼルを摺動させつつ前後進可能に支持する支持部として、前記フロントカバーの他に、前記フロントカバーよりも前記フロントヘッド内の後部に装着されるフロントブッシュを有し、
   前記チゼルは、前記フロントブッシュの内周面と摺接するシャンク部と、前記フロントカバー本体の内周面と摺接する大径部とを有し、前記大径部が前記シャンク部よりも大径とされ、
   前記フロントカバー本体の内径は、前記フロントブッシュの内径よりも大径であることを特徴とする請求項３に記載の油圧ブレーカ。

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