JP6639174B2 - ブーム組立体、ブーム組立体を有する自走式車両、及びブーム組立体のヨー角を調整する方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えばホイールローダー又は掘削機のブームに、特にブームとブームが取り付けられるフォークとの位置合わせのためのヨー調整に関するものである。

伸縮ブームは一般的に、調整可能な届く範囲を提供するために、ローダー及び掘削機に取り付けられている。このようなブームはシャーシに対して旋回させられ、シャーシは車輪付き又は有軌道であることができ、一般に自走式である。一例では、ブームは前方に延びるように車輪付きシャーシの後部に水平に軸支され、ブームの脇のシャーシに運転室が設けられ、ブームの長軸はシャーシの中心の一方の側にずらされている。このようなブームは、油圧ラムにより上昇及び下降させることができ、その届く範囲を調整するために要求に応じて前進又は後退させることができる、１つ以上の伸縮自在部分を含む。

ブームの長軸は、シャーシの前後方向中心線と平行であることが望ましい。しかしながら、ブームのシャーシ取り付け部は一般的に多くの鋼板部品の溶接加工から成り、他の公差及び寸法の要件を維持しながらブームの旋回軸が車両の前後方向中心線に対して垂直であることを確実にすることは厄介なことである。特に、旋回軸は独立して機械加工される穴を有する別個の鋼板部品に定められる場合があり、製造後のラインボーリングは実行不可能なことがある。また、製造された組立体の歪みがその溶接中に発生する場合がある。

ブームの長軸のずれが最大ブーム伸長時に拡大され、このようなずれはブームのシャーシへの組み付け後に明らかになることが理解されるであろう。

ブームが取り付けられるデバイスの製造及び組み立て後のブームのヨー調整を提供することが望ましい。

本発明の第１の態様によれば、ブーム組立体であって、フォークを有する支持体と、フォーク間で実質的に水平な旋回軸を中心にスピンドルに軸支されたブームとを備え、スピンドルはフォーク用の円形軸受部分と、ブーム用の円形ブーム部分とを含み、スピンドルの回転がフォークに対してブームをヨーで移動させるようにブーム部分は軸受部分に対して偏心しているブーム組立体が提供される。

一実施形態では、ブームは、それぞれの端部から中央に向かって内側にテーパーする円形の貫通孔を備え、スピンドルは、前記貫通孔のそれぞれの端部に１つずつ挿入可能な２つのプラグを含み、各プラグは、貫通孔のそれぞれのテーパーに一致する円形のテーパー部分と、それぞれのフォークへの係合のための円形のピボット軸受部分とを有し、各プラグのテーパー部分は軸受部分に対して偏心している。

このような装置は、スピンドル、特に１つ又は両方のプラグの相対的な回転によってヨー調整を可能にする。プラグは、プラグのテーパー部分の貫通孔のテーパー部分とのロック時に、ブームのスピンドルを提供する。

一実施形態では、プラグを互いに結び付け、それによってプラグをブームに対して不動にするために、ねじ付き締結具が設けられている。ねじ付き締結具は、プラグの一方を貫通してプラグの他方と係合することができ、またねじ付き締結具を外すときにプラグを分離するように拘束されることができる。

別個のプラグはブームとフォークの容易な組み立てをもたらし、またテーパーしたプラグは貫通孔の口への各プラグの比較的容易な配置を可能にする。これにより、通常の一体型のスピンドルを挿入する前にブームとフォークを高精度で位置合わせする必要性が回避される。

本発明の装置は、使用期間後、又はブーム組立体の部品の交換の際にヨー角を調整することを可能にする。

本発明の第２の態様によれば、本発明のブーム組立体のヨーを調整する方法であって、ブームをフォーク内に配置することと、プラグを貫通孔にそれぞれの側からそれぞれのフォークを通して挿入することであって、プラグのテーパー部分が貫通孔と摺動係合することと、フォークに対する前記ブームのヨー角を調整するためにプラグの１つ以上を回転させることと、プラグを貫通孔に対して回転不動にするためにプラグを貫通孔とテーパーロック係合させることとを含む方法が提供される。

本発明の他の特徴は、添付の特許請求の範囲及び説明から明らかになるであろう。

本発明の他の特徴は、添付図面に例としてのみ記載された本発明の実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。
伸縮ブーム組立体を有する例示的な自走式ローダーの側面図である。 図１のローダーの平面図である。 本発明の原理を示す、図１のブーム組立体の旋回軸における概略断面図である。 本発明のテーパーした偏心プラグを通る概略軸方向断面図である。 本発明のテーパーした偏心プラグの斜視図である。 本発明の実用的な実施形態を示す、図３に対応する断面図である。

図１−５の添付図面は概略図で且つ例示であり、それらは特定の寸法又は比率を表すものでなく、寸法の限定又は絶対的な図の正確さなしで本発明の原理を伝えることを意図するものである。

図１及び２を参照すると、車輪付きの自走式ローダー１０が、平行軸１３，１４の周りで回転可能な４つの車輪１２を有するシャーシ１１を備える。ローダーの前後方向中心線は軸１５を有し、軸１５は軸１３、１４に対して直交し、且つ直線的な移動方向を定める。ローダーは、それにより他の車輪を駆動しながら１つ以上の車輪を制動することによって方向を決定する、スキッドステアシャーシを有することができるが、従来の操縦可能なシャーシ、又は無限軌道を有するシャーシを設けることもできる。

運転室１６がシャーシの一方の側に設けられ、伸縮ブーム１７が、運転室１５と並行に位置するように、旋回軸１８の周りでシャーシの後部に軸支される。このような配置は、ブーム組立体１７を格納したときにコンパクトな寸法の車両を提供する。

ブーム１７は、車両に車両旋回軸２１で軸支され、ブームにブーム旋回軸２２で軸支された油圧ラム１９によって上昇又は下降させることができる。上昇及び下降は、両矢印２０で示す方向である。

ブーム１７は、外側部分２３と、単一の入れ子式の内側部分２４とを備え、内側部分２４は、両矢印２５で示す方向に油圧制御の下で駆動体により伸縮させることができる。図示のように、ブームの内側部分はフォーク２６を支えているが、グラブ、バケットなどを含む、従来のこの種のアタッチメントも可能である。

ブームの長軸２７（図２）は、両矢印２８によって表されるように、ヨーのずれを最小化するように、前後軸１５に対して平行であることが望ましい。

これまで説明したように、図１及び２のローダーは従来のものである。シャーシは、直立したアーム２９、３０が設けられ且つ旋回軸１８を定める、鋼製の組み立て部品を含む。ブームは一般的に、アーム２９、３０の対応する貫通孔（図示せず）内のピボットピンによって軸１８にフォークマウントされる。

図３は、本発明のいくらか簡略化した実施形態を示し、対応する構成要素は図１及び２の符号を有する。直立アーム２９、３０は、ブームの外側部分２３が旋回軸１８の周りで軸支されるフォークを画定する。

各アーム２９、３０は軸１８上に貫通穴を画定し、貫通穴にはそれぞれの円形の滑り軸受３１，３２が設けられる。外側部分２３もまた貫通孔３３を画定し、貫通孔３３は、最小直径が中央にあり且つ実質的にブームの長軸２７と位置合わせされるように、両外側から中央へと内側に徐々に細くなっている。単純な直径部分を貫通孔３３の外側部分と中央部分に設けてもよいが、テーパー部分は、明らかになるように、直線状で、滑らかで且つ連続的であるべきである。

ブーム組立体のピボットピンは２つの独立した類似のプラグ３４、３５を含み、プラグ３４、３５は各々、一定の直径の円形軸受部分３６と、貫通孔３３のそれぞれのテーパー部分に対応するテーパー状円形ノーズ部分３７とを備える。

軸受部分３６は、ブーム組立体１７のための旋回支持を提供するように、滑り軸受３１、３２に対応する直径を有する。

左側のプラグ３４は（見られるように）テーパー状端部に雌ねじ３８を含み、一方、右側のプラグ３５は使用中に雌ねじ３８と係合するねじ付きボルト４０用のクリアランス径で貫通孔３９を有する。ボルト４０を締めることによりプラグ３４、３５が貫通孔３３のテーパー面に接触して互いに結び付けられるので、使用中にプラグ３４、３５が外側部分２３に対して不動になるにもかかわらず、それぞれの円形軸受３１、３２内で旋回軸１８を中心にプラグ３４、３５を旋回させることができることが理解されるであろう。中央のクリアランス４１が、プラグ３４、３５の底付きを避けるために（図示のように）組立状態にあるプラグ３４、３５の間に設けられる。

右側のプラグ３５を図４及び５に示す。円形軸受部分３６の単純な直径、及びテーパー状ノーズ部分３７をはっきりと見ることができる。しかしながら、テーパー状ノーズ部分は、見られるように、下部に最大偏心を有して、対称的に偏心している。したがって、その回転時に、ノーズ部分３７は、図４の実線の輪郭から図４の一点鎖線の輪郭の間で軸受部分３６に対して横方向に移動し、再び元に戻る。これにより、プラグ３５の回転が、外側部分２３の対応する側のアーム２９に対する相対的な前後移動と、ひいてはブーム組立体のヨー方向の動きを引き起こす。

プラグ３４はプラグ３５と同じ外観形状を有しているが、上述したように、貫通孔３９は雌ねじ３８に置き換えられている。プラグ３４は、アーム３０に対する相対移動を引き起こすように、外側部分２３に対して回転させることができる。

プラグ３４、３５は、任意の適切な手段、例えば凹部４２（図４）に係合するペグスパナによって、又はプラグ３４、３５の外側平坦部によって、その場で回転させることができる。

使用時に、外側部分２３はアーム２９、３０の間に配置され、プラグ３４、３５はブームを適切な場所に配置するために挿入される。ブームは、内側部分２４の自由端でヨー誤差を最大にするように伸ばされ、ヨーのずれが測定される。許容範囲外の場合、ブーム組立体を前後方向中心線１５と平行になるまで回転させるために、一方又は両方のプラグ３４、３５が回転させられる。この状態で、テーパー部分３７を孔３３のテーパー面と摩擦ロック係合するように引き寄せるためにボルト４０が締結され、その結果テーパー部分３７を外側部分２３に対して不動にする。

特定の構成要素及び比較的重要でない特徴、例えば、グリース通路、及び外側部分２３とアーム２９、３０との間のスラストワッシャーは、明瞭性を高めるために図３の断面図では省略されている。

典型的なプラグ３４、３５は、約６０ｍｍの最大直径、約５０ｍｍの軸受長さ、約１３０ｍｍの全長、及び７．５°のテーパー夾角を有することができる。テーパーずれは約１ｍｍであることができ、それは説明した実施形態の製作公差内で補正のためのヨー運動をもたらすのに十分である。

図６は図３に対応し、本発明の実用的な実施形態を示している。アーム２９、３０の構造上の詳細は異なっており、ボルト４０は、外す際にプラグ３４、３５を離すように付勢し、それにより必要に応じて貫通孔３３とのテーパーロックを解除するように、プラグ３５内に保持される。代替案では、クリアランス４１を加圧することを可能にし、それによりテーパー係合を解除するために、油圧継手を設けることができる。ブームは一般的に、強度と剛性を維持しながらその質量を低減するために、箱形断面である。

本発明は、ホイールローダーに関連して説明されている。しかしながら、自走式車両であろうとなかろうと、実質的に水平な旋回軸を有するあらゆるフォークマウント式のブームに本発明を適用できることは明らかであろう。

本発明の材料は従来のものであり、適切なグレードの鋼及びブームを有する機械、特に建設機械で習慣的に使用される種類の軸受材料である。

本発明の変更及び修正は、添付の特許請求の範囲内で可能である。

Claims (22)

1. ブーム組立体であって、
   直立アームを有する支持体と、
   前記直立アーム間で実質的に水平な旋回軸を中心にスピンドルに軸支されたブームと
   を備え、
   前記スピンドルは前記直立アーム用の円形軸受部分と、前記ブーム用の円形ブーム部分と
   を含み、
   前記スピンドルの回転が前記直立アームに対して前記ブームをヨーで移動させるように前記ブーム部分は前記軸受部分に対して偏心している、ブーム組立体。
2. 前記ブームは、それぞれの端部から中央に向かって内側にテーパーする円形の貫通孔を備え、前記スピンドルは、前記貫通孔のそれぞれの端部に１つずつ挿入可能な２つのプラグを含み、各プラグは、前記貫通孔のそれぞれのテーパーに一致する円形のテーパー部分と、それぞれの直立アームへの係合のための円形のピボット軸受部分とを有し、各プラグの前記テーパー部分は前記軸受部分に対して偏心している、請求項１に記載のブーム組立体。
3. 前記旋回軸上にあり且つ前記プラグを互いに結び付けるように適合されたねじ付き締結具を更に含む、請求項２に記載のブーム組立体。
4. 前記ねじ付き締結具は前記プラグを離すべく付勢するように適合される、請求項３に記載のブーム組立体。
5. 前記締結具は前記プラグの一方に拘束されている、請求項４に記載のブーム組立体。
6. 前記ねじ付き締結具は、前記プラグの一方のクリアランスホールを貫通し且つ前記プラグの他方の雌ねじ内に係合可能なボルトを含む、請求項３〜５のいずれか１項に記載のブーム組立体。
7. 前記プラグは、外側のそれぞれの端面にペグスパナによる係合のための複数の止まり穴を含み、それによってその回転を可能にする、請求項２〜６のいずれか１項に記載のブーム組立体。
8. 各プラグは、５〜１５°の範囲の夾角を有するテーパー部分を有する、請求項２〜７のいずれか１項に記載のブーム組立体。
9. 前記夾角は７〜８°の範囲にある、請求項８に記載のブーム組立体。
10. 前記夾角は７．５°である、請求項９に記載のブーム組立体。
11. 前記プラグのテーパー部分は０．５〜２ｍｍの範囲の偏心を有する、請求項２〜７のいずれか１項に記載のブーム組立体。
12. 前記偏心は０．８〜１．２ｍｍの範囲にある、請求項１１に記載のブーム組立体。
13. 前記偏心は１．０ｍｍである、請求項１２に記載のブーム組立体。
14. 前記プラグのテーパー部分は長さ又は夾角が実質的に同一である、請求項２〜７のいずれか１項に記載のブーム組立体。
15. 前記テーパー部分の軸方向長さは７０〜９０ｍｍの範囲にある、請求項１４に記載のブーム組立体。
16. 前記円形軸受部分の直径は５０〜７０ｍｍの範囲にある、請求項１５に記載のブーム組立体。
17. 前記軸受部分の最小軸方向長さは５０ｍｍである、請求項１６記載のブーム組立体。
18. 前記ブームは伸縮自在である、請求項２〜１７のいずれか１項に記載のブーム組立体。
19. 請求項１〜１８のいずれか１項に記載のブーム組立体を有する自走式車両。
20. 請求項２〜１８のいずれか１項に記載のブーム組立体のヨー角を調整する方法であって、
    前記ブームを前記直立アーム内に配置することと、
    前記プラグを前記貫通孔にそれぞれの側からそれぞれの直立アームを通して挿入することであって、前記プラグのテーパー部分が前記貫通孔と摺動係合することと、
    前記直立アームに対する前記ブームのヨー角を調整するために前記プラグの１つ以上を回転させることと、
    前記プラグを前記貫通孔に対して回転不動にするために前記プラグを前記貫通孔とテーパーロック係合させることと
    を含む方法。
21. 前記プラグは、前記プラグを互いに結び付けるねじ付き締結具によってテーパーロック係合させられる、請求項２０に記載の方法。
22. 前記プラグは、前記プラグの一方に拘束されたままのねじ付き締結具によってテーパーロック係合から外れるように付勢される、請求項２０に記載の方法。

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