JPH03503666A - 土作業用ビットアセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 カーバイド挿入物を利用したビットアセンブリ技術分野 本発明は一般的に土作業用ビットアセンブリに関し、さらに詳しくは地均し用の カーバイド挿入物を利用したビットアセンブリに関する。

背　　景　　技　　術 硬化された挿入切断刃を利用した土作業用ビットアセンブリは、多くのタイプの 地均し作業において通常用いられている。特に限定されるものではないが、多く のビットアセンブリはモータグレーダの撥土板のアタッチメントとして使用され ている。

モータグレーダのビットアセンブリがさらされる土砂の状態が数多くあるために 、モータグレーダのビットアセンブリの多くの改良が開発されている。柔らかな 土を均すためには、撥土板の下端エツジにボルト止めされた一つの交換可能な切 断刃が適している。しかし、硬くて起伏が多く研磨性のある土の層を耕す必要が あるときには、上述したような連続した鋼製の切断刃は不適当である。

切断刃の寿命を延ばすためには通常タングステンカーバイドから形成されている 硬化された挿入物を付加するだけで良いことが広く知られている。

グレーダ用のビットアセンブリの一つが１９７０年９月２２日にＥ、Ｗ、５ｔｅ ｐｈｅｎｓｏｎに対して発行された米国特許第３．５２９．６７７号に示されて いる。この構造においては、切断刃アタッチメントの底部表面の全長に沿って形 成された連続したスロット中に複数のカーバイド挿入物が並んでロー付けされる 。このグレーダ用のビットアセンブリは切断刃の寿命を延ばすものではあるが、 その利用によっては多くの問題点が残っている。硬く突き硬められた土層におい ては、連続した切断刃はブレードが地面の上部部分を貫通することを妨げ、ブレ ードは地面の表面部分を滑りやすくなる。

連続した切断刃の他の不利益は、土の表面が非常に研磨性がある岩のように詰め 込まれた状態のときに明らかとなる。硬化された挿入物により形成された連続し た切断刃は、硬く岩のように詰め込まれた地面表面による強い力が刃先に加わる ためにクラックが入り破片になりやすい。多くのカーバイド挿入物が抜は出てし まい、それにより不連続な刃先となって高価なカーバイドを早い時期に失うこと になる。カーバイドが破壊されるか或いは抜は出た場合には、鋼製の刃は非常に 早い速度で摩耗する。

不連続の切断刃は連続した切断刃に比べて硬い表面上における性能において遥か に優れていることが知られている。不連続な切断刃が鋼により製造された場合に は、問題が発生する。硬い土の表面を貫通するのに必要な高い下向きの圧力のた めに、しばしば工具が破壊されることになる。その結果多くの非作業時間が生じ コストが増加することになる。グレーダのブレードに適用される高い下向きの圧 力のために、硬い土表面への貫通が突然生じた場合には、他の問題が発生する。

通常不規則な間隔で突然の貫通が生じた場合には、地均しされた表面に溝が掘ら れて穴ぼこを形成するとともに表面が不規則になる。

１９８８年６月２８日にＴｈｏｍａｓ　　Ａ。

Ｍ　ｅ　ｙ　ｅ　ｒ　ｓに対して発行された米国特許第４゜７５３．２９９号は 、硬い土表面を地均しするのに関連した上述した問題を避けることを提案してお り、破壊され摩耗したカーバイド切断刃とカーバイド挿入物の交換に関連した非 作業時間を減少するブレードビットアセンブリを提供する。この発明は複数のつ るはしくＰｉｃｋ）アセンブリが取り付けられた撥土板アタッチメントを提供し ている。各々のつるはしアセンブリにはその先端エツジに一つの薄い長方形状カ ーバイド挿入物が口−付けされている。この撥土板つるはしアセンブリは過酷な 地面に対して適度な地均し作業を提供し、個々のつるはしが摩耗し破壊したとき にはその交換をするが、この構造には未だ多くの問題点がある。　　。

上述した構造の主たる不利益はつるはしアセンブリの性質及びその設計特性にあ る。挿入物はつるはしボデーの先端面に位置しているので、挿入物は衝撃力に遭 遇しこの高い衝撃力がビットアセンブリを下側方向に移動させようとする。これ らの力によりカーバイド挿入物にクラックが発生しカーバイド挿入物が破壊され やすくなる。これにより工具は時期尚早に摩耗し、非効率なカーバイドの損失が 起こり、先端面が非常に早く摩耗することになる。

カーバイド挿入物のデザイン及び性質のために、挿入物にはしばしばクラックが 発生し挿入物の破壊が起こることになる。薄いカーバイド挿入物がつるはしアセ ンブリの先端面にロー付けされている。熱膨張係数の相違により、鋼は薄い長方 形状カーバイド挿入物に比較してより早く伸縮する。

鋼及びカーバイド挿入物の膨張速度及び収縮速度が異なるために、鋼が隣接した カーバイド挿入物に対して高い残留応力を発生させることになる。

この問題は薄い長方形状カーバイド片を使用しているためにさらに拡大される。

薄い（前部及び後部表面の間の断面積が小さいこと）カーバイドと熱膨張係数の 相違の組み合わせにより、硬くて岩のように突き硬められた表面上に使用したと き、カーバイド挿入物にクラック及び破壊が発生する。

上述した構造の他の不利益は、“ローリング現象”が起こった場合に明らかであ る。撥土板のつるはしアセンブリがでこぼこで研磨性の高い表面を地均しすると 、挿入物は実際上の表面から物質を削り取ることになる。物質が削り取られると 、この削り取られた物質がつるはしアセンブリのベースの下で回転し挿入物の後 方の鋼製の支持体を摩耗させる。鋼製の支持体は補強支持部材として作用する。

挿入物の後方の鋼製の支持体が失われると、地均し中に遭遇する力によりカーバ イド挿入物の大部分が破壊されてしまう。

ローリング現象を回避するために、第２の長方形状カーバイド挿入物が第１挿入 物の後方の離間した位置にそれと平行に付加されている。この場合、ローリング 現象は両方の挿入物の後方で発生し、その結果両方の挿入物が必要とする鋼製の 支持体を失い、両方の挿入物にクラックが発生し挿入物が破壊されることになる 。第２の挿入物を付加することは、カーバイドの使用量が増え、第２のカーバイ ド挿入物を適当に位置付けするのに余分の機械加工を必要とするので、つるはし アセンブリのコストを増加させるだけである。

本発明は上述した問題点の一つ或いはそれ以上を克服することを目的とする。

発　　明　　の　　開　示 本発明の一つの側面によると、土作業用ビットアセンブリが提供される。上作業 用ビットアセンブリは先端表面を有するボデーと、上部及び底部部分と第１及び 第２対向表面を有する挿入物を含んでいる。第１及び第２対向表面間の挿入物の 厚さは、上部部分から底部部分にいくに従い増加している。挿入物の第１の対向 表面は上述したボデーの先端表面に固着される。

本発明は、土表面が岩のように突き硬められ、研磨性があって硬い場合のモータ グレーダの作業に使用するための土作業用ビットアセンブリを提供する。本発明 のビットアセンブリが上述した厳格な条件のもとに使用された場合には、その厚 さが増加するというユニークなデザインのために、カーバイド挿入物にクラック が発生し又はカーバイド挿入物が破壊される傾向がなくなる。カーバイド挿入物 は概略台形形状をしているので、ロー付は作業の間に発生された残留応力をより 良く発散することができ、さらに高価なカーバイドをより経済的に使用できる。

大きくて厚い長方形状カーバイド挿入物は薄い挿入物よりもより良く機能すると 認められるが、余分なカーバイドは非常に高価なので、このようなビットアセン ブリは商業的には受は入れられない。

新しい台形状カーバイド挿入物を利用したビットアセンブリは工具の寿命を顕著 に増加させ、ビットアセンブリの摩耗及び／又は破壊に関連する非作業時間が非 常に減少され、カーバイドの破壊が完全に除去される。よって、本発明の結果需 要者はより寿命が長くて堅牢な、且つより経済的な上作業用ビットアセンブリを 得られることになる。

図面の簡単な説明 第１図は本発明をより良く示すために台形状カーバイド挿入物がわきに置かれた ビットアセンブリの斜視図； 第２図はモータグレーダの撥土板に組み合わせられた本発明の断面図； 第３図は伸長したボデ一部材と組み合わせられた本発明の正面図である。

発明を実施するための最良の態様 図面、特に第１図を参照すると、土作業用ビットアセンブリ１０が提供される。

ピットアセンブリ１０は硬い鋼製のボデー１２と、タングステンカーバイドから 形成された硬化された挿入物１４を含んでいる。

ボデー１２は上部エツジ１８と底部エツジ２０を有する実質上平面状の先端表面 １６を含んでいる。ボデー１２はさらに、先端表面１６に近接した底部ヒール部 分２１と、先端表面１６の上部エツジ１８から外側方向に伸長した肩部２２を含 んでいる。ボデーはさらに、その端部近傍に溝２４を画成する支持シャンク（柄 ）２３を含んでいる。

カーバイド挿入物１４は上部部分２５と、底部部分２６と、第１対向表面２８と 、第２対向表面３０を含んでいる。上部部分２５と、底部部分２６と、第１対向 表面２８と、第２対向表面３０により画成される硬化された挿入物１４の幾何学 的な断面形状は概略台形である。第１及び第２対向表面２８．３０の間の硬化さ れた挿入物１４の厚さは、上部部分２５から底部部分２６にかけて増加している 。本実施態様においては、上部部分２５は上端面３２であり、底部部分２６は実 質上平らな底部端面３４である。使用時には、カーバイド挿入物の第２対向表面 ３０は概略平らな作業面であり、底部表面３４はこの作業面に概略垂直である。

カーバイド挿入物の概略平らな第１対向表面２８は、例えば、ロー付けによりボ デー１２の先端表面１６に固着される。硬化された挿入物１４の上端面３２はボ デー１２の肩部２２に接触する。

肩部２２は硬化された挿入物１４を位置決めし支持する作用をする。挿入物１４ の底部端面３４はボデー１２の底部ヒール部分２１に近接する。底部ヒール部分 ２１に近接したボデーの部分は、カーバイド挿入物１４の重要な支持を提供する 。底部ヒール部分２１における支持がない場合には、作業中にカーバイド挿入物 １４が破壊するか又はカーバイド挿入物にクラックが発生することになる。

次に第２図及び第３図を参照すると、上作業用ビットアセンブリ１０が、伸長し たボデ一部材４０とモータグレーダ（図示せず）に使用されるのに適した撥土板 ４２の下部部分と組み合わされて示されている。伸長したボデ一部材４０は等間 隔に離間した複数のソケット４４を画成している。

各々のソケット４４はビットアセンブリ１０を受は入れるのに適合している。

複数のスロット４Ｇが伸長したボデ一部材４０に画成されている。各々のスロッ ト４６は、複数のソケットの各々に直交して、伸長したボデ一部材４０の底部に 位置している。各々のスロット４６はボデー１２の幅と同じ幅を有しており、ボ デーの部分を受は入れて各々のソケット４４中でボデーのシャンク２３が回転す るのを防止している。

伸長したボデ一部材４０はさらにその上部部分に互いに離間した複数のボルト穴 ４８を有している。

撥土板４２はその下部部分に互いに離間した複数のボルト穴５０を有している。

撥土板４２のボルト穴５０と伸長したボデ一部材４０のボルト穴４８とは、組立 て時に互いに整合するようになっている。複数のナツトとボルトアセンブリ５２ により伸長したボデー４０と撥土板４２は通常の方法で固定される。

ビットアセンブリ１０を伸長したボデ一部材４０に保持するために手段５８が設 けられている。

保持手段５８は保持リング６０を含んでいる。組立てられると、保持リング６０ はシャンク２３の溝２４に位置付けされる。本発明の精神を逸脱せずして他の保 持手段が使用可能であること勿論である。

産業上の利用可能性 本明細書に開示された上作業用ビットアセンブリ１０はより長い工具の寿命と、 硬化された挿入物１４に使用される高価なカーバイドのより良い利用を提供する 。作業時には、ビットアセンブリ１０は研磨性の摩耗及び衝撃負荷に耐えなけれ ばならない。

硬化された挿入物１４は衝撃及び研磨性摩耗の両方に耐えられるものでなければ ならない。底部部分３４で挿入物１４をより厚く形成することにより、より多く の硬化された表面領域が作業される表面に露出されるので、挿入物１４はより長 い耐摩耗性を得られることになる。挿入物が摩耗するにつれて挿入物１４の厚さ が減少するが、コスト対寿命の一番良い割合が達成されることになる。

挿入物１４がより良い耐衝撃性を達成するために、ボデー１２の底部ヒール部分 ２１が挿入物１４の底部表面３４に近接してその後ろに配置されている。底部ヒ ール部分２１により形成される支持が、硬化された挿入物１４が破壊されるのを 防止する手助けをする。

硬化された挿入物１４の形状もより良い耐衝撃性を与えるための助けとなる。挿 入物１４をボデー１２の先端表面１６にロー付けするときに、応力が生じること は良く知られている。これらの応力はボデー１２中の物質の熱膨張係数と挿入物 １４中の物質の熱膨張係数の差により起こるものである。加熱段階において、ボ デー１２の鋼が挿入物１４のタングステンカーバイドよりもより大きな割合で膨 張する。同様に、冷却段階において、鋼はカーバイドよりもより大きな割合で収 縮する。

冷却の早い段階においては、ロー付は剤が固化して挿入物をボデーに固着させる 。さらに冷却が進むと、ボデー１２中の鋼がより早く収縮するので、鋼が挿入物 の外周をボデーに対して内側方向にカールさせる傾向を有するようになる。この カールする傾向の結果、外部又は対向表面には非常に高い引っ張り力が発生する 。厚さが増加する本発明の挿入物１４は、第２対向表面３０に引っ張りが発生す るのを実質上除去することができる。

第２図及び第３図に最も良く示されているように、ビットアセンブリ１０は伸長 したボデ一部材４０の各々のソケット４４中に差し込まれて、保持りング６０に よりそこに固定される。ボデー１２の各々の部分が各々のスロット４６中に受は 入れられるので、ビットアセンブリ１０の回転が防止される。次いで、ビットア センブリ１０が取り付けられた伸長したボデ一部材４０は、複数のナツト及びボ ルトアセンブリ５２により撥土板４２に固定される。

挿入物１４の第１及び第２対向表面２８．３０の間の角度が１０”〜４５°の間 のとき満足する結果が得られた。概略２０°の角度のとき最良の結果を達成する ことが出来た。

作業時には、第２対向表面３０が土又は作業される面に対して概略垂直に維持さ れる。本明細書で使用される“土”という用語は、作業を達成するためにビット アセンブリ１０が使用される如何なる表面をも意味することを理解すべきである 。

本発明の他の側面、目的及び利益は図面の簡単な説明及び添付請求の範囲を研究 することにより得ることができる。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の７第１項） 平成２年７月４日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．実質上平らな先端表面（１６）を有するボデー（１２）と； 上部及び底部部分（２５，２６）と第１及び第２対向表面（２８，３０）を有す る硬化された挿入物（１４）とから構成され； 前記第１及び第２対向表面（２８，３０）の間の前記硬化された挿入物（１４） の厚さは上部部分（２５）から底部部分（２６）にいくに従い増加し、前記硬化 された挿入物（１４）の第１対向表面（２８）が前記ボデー（１２）の先端表面 （１６）に固着されている土作業用ビットアセンブリ（１０）。 ２．前記先端表面（１６）は上部エッジ（１８）と底部エッジ（２０）を含んで おり、前記ボデー（１２）は前記先端表面（１６）の上部エッジ（１８）から外 側方向に伸長する肩部（２２）を含んでいる請求の範囲第１項記載のビットアセ ンブリ（１０）。 ３．前記硬化された挿入物（１４）の前記上部部分（２５）は前記硬化された挿 入物（１４）の上端表面（３２）であり、前記上端表面（３２）は前記肩部（２ ２）に接触している請求の範囲第２項記載のビットアセンブリ（１０）。 ４．前記硬化された挿入物（１４）はタングステンカーバイドから形成されてい る請求の範囲第１項記載のビットアセンブリ（１０）。 ５．第１及び第２対向表面（２８，３０）の間に角Ａが画成され、角Ａは１０° 〜４５°の範囲内である請求の範囲第１項記載のビットアセンブリ（１０）。 ６．第１及び第２対向表面（２８，３０）の間の最適な角Ａは概略２０°である 請求の範囲第５項記載のビットアセンブリ（１０）。 ７．前記硬化された挿入物（１４）の前記第１対向表面（２８）がロー付けによ り前記ボデー（１２）の前記先端表面（１６）に固着されている請求の範囲第１ 項記載のビットアセンブリ（１０）。 ８．上部及び底部部分（２５，２６）と第１及び第２対向表面（２８，３０）で 囲まれた表面の概略形状は台形である請求の範囲第１項記載のビットアセンブリ （１０）。 ９．前記ボデー（１２）は支持シャンク（２３）を含んでいる請求の範囲第１項 記載のビットアセンブリ（１０）。 １０．伸長されたボデー部材（４０）と組み合わされた請求の範囲第９項記載の ビットアセンブリ（１０）。 １１．前記伸長ボデー部材（４０）は複数の離間したソケット（４４）を画成し ており、各々のソケット（４４）は各々のビットアセンブリ（１０）を位置付け する請求の範囲第１０項記載の組み合わせ。 １２．各々のビットアセンブリ（１０）を伸長したボデー部材（４０）に保持す る手段（５８）を含んでおり、前記保持手段（５８）はビットアセンブリ（１０ ）の支持シャンク（２３）に取外し可能に取り付けられている請求の範囲第１０ 項記載の組み合わせ。 １３．前記保持手段（５８）は保持リング（６０）である請求の範囲第１２項記 載の組み合わせ。 １４．撥土板（４２）をさらに含んでおり、前記伸長したボデー部材（４０）は 前記撥土板（４２）に取外し可能に取り付けられる請求の範囲第１２項記載の組 み合わせ。