JPS59150836A - 稼動装置のピンボス構造 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は油圧ショベル等の稼動装置におけるビン支承部
の面構＠構造に関する。特に本発明は該油圧ショベルの
アームとパケット等に設けら扛る多節点リンク等の稼動
装置の一方の構造部と他方の構造部を支持力伝達を行う
と共に回動を許容すルヘくピンガ該構造物に一体のボス
間にブツシュを介して挿通されているビンボス構造に関
するものである。

〔従来技術〕

周知の如く多くの稼動装置に於ては荷重や支持力伝達等
の多節リンク機構を有するものがあシ、したがって、該
リンク機構には節点にビ／運結が採用されている。

而して、該リンク節点介設連結ビンは稼動装置が土木建
設機構のような重機の場合大荷重が印加烙れたり、作業
環境が一般に＆１洗浄雰囲気でない等の苛酷な条件下で
あるため棹々の問題がある。

例えば、第１図に示す様に稼動装置としての建設用重機
の油圧ショベル１のフロント構造物２は直接作業部のパ
ケット３がアーム４を介して重機本体５に枢支されたブ
ーム６にビン枢支され、駆動はリンク７．８を介しての
油圧シリンダ９゜ｉｏ、ｔｉｓにより行われ、したがっ
て、系は多節点リンク機構をなし、それらの節点は連結
ビンによる枢支態様をとられて複雑な支体動作を可能に
している。

そして、通常上記ビン枢支の構造は一方の他方に対する
応力分配等の関係から所謂ビン、ボス構造を採用してお
り、旋回と荷重支持許容のため、摺ａｈ　部Ｕビン、フ
ッシュ摺動方式が用いられている。

該ビン、ボス構造を第２図で説明すると、一方と他方の
構造物を連結するビン１２（ｌ−ｔ′Ｅ４−固定のスト
ッパボルト１３と他端の７ランジ１４に隣位しでブツシ
ュ１５．１５を介し一方の構造物、例えば、ブーム６に
対しボス１６．１６で連結され、該ブツシュ１５．１５
の内側にてブツシュ１７゜１７を介し他方の鋳遺物、ψ
Ｕえば、アーム４に対して７ノラー１８で一体化さｎて
いるボス１９゜１９に連結さ２’％　Ｍ’Ａブーム６、
アーム４の相対回動を許容すると共に荷重を伝達するよ
うにされている。

したがって、該油圧ショベル１等の稼動装置でに第３図
に示す様に両ボス１６．１９を介、してブーム６とアー
ム４に荷重が伝達２れねはならず、端部ボス１６．１９
間には偶力が作用することになり、プツシ５−１５．１
７には該偶力によるビン１２とブツシュ１５．１７間の
面ＩＲが生じることにナシ、ビンの撓みや変形により１
又、エツジ効果等により長さ方向に均等分布とはならず
、上記偶力も働いてブツシュ１５．１７の対向側程大き
な血圧となる分布を示す。

又、円周方向に於ても面圧分布が生ずるか゛、中央が最
も高い面圧分布となる。

そして、これらの面圧分圧はビン１２、ブツシュ１５’
、１７の相対回動面摺動下で生ずる。

したがって、轟然のことながら、基本的に上記前 ビンブツシュは高へ高摩擦、高熱に曝されることになり
、耐久性等が低下する条件下にあると云える。

そこで、通常、該ビン・ブツシュ摺動部の耐久性を向上
させるべく該摺動面を所定の熱処理等により高硬度化し
、又、グリース潤滑するようにしている。

即ち、第４図に示す様にブツシュ１５　（１７）の内面
を上述の如く所定に高硬度化処理し、給脂孔２０を設け
てグリースカップを接続するようにし、一方、ビン１２
については同じく摺動面硬化処理すると共に応力集中を
避けるべく設計により複雑な形状ではあるけれども軸方
向に沿う所定の給脂溝２１．２１・・・を表面に列設さ
れである。

尚、設計によっては上記ブツシュ１５（１７）側にも給
脂溝を設けて潤滑促進を図るようにする態様もある。

さシながら、上述の如き耐久性向上処理加工がなされて
いても近時のように使用条件が苛酷になるとビン・ブツ
シュ摺動面における負荷面圧が高くなり、前述の如く、
偏倚した面圧が多くかかるようになると、所謂かじり現
象が生じ、その結果、回転不能に至るおそれがある欠点
があり、又、異常摩耗を生じて円滑な動作がし難くなる
難点があり、しかも、騒音を起こしたりする不都合さも
ある。

加えて、粉塵浮遊の多い作業環境では摺動面に塵埃の侵
入するおそれもあυ、トラブルの原因となったりする不
具合もあった。

又、上述苛酷な使用条件による過荷重や面圧不均−分布
等により、その上、ビン１３の摺動面とブツシュ１５　
（１７）の摺動面は給脂溝２１，２１・・・を除けば平
滑面の組合せであるため接触面のなじみ効果等による面
圧の均一化がそれ程期特出来ないこと等も相倹って潤滑
油膜の均一性が保持出これに対処するにビン１３、ブツ
シュ１５　（１７）の摺動面に、例えば、２硫化モリブ
デン焼付処理等の特殊表面硬化処理を行ったり、カーボ
ン等を埋込んだ無潤滑ブツシュを形成することも試みら
れてはいるが、潤滑効果や摺動特性は良いものの、前述
徴候なオーバーロード使用条件等の限界を越える使用で
は処理層が消滅して耐久性を失い効果が薄く、コスト高
になるデメリットのみあるというマイナスがある。

そこで、上述のトラブルに対しては局所的な高面圧発生
を防止するようにすることと、潤滑条件を良くして潤滑
油が切れないようにすることによシ摩擦係数を小さくす
ることが重要であることが判ってきた。

その局所的高面圧等の接触面圧を下げるようにするには
接触面のなじみ性を良くシ、接触面積を広くすることが
必要であるが、例えば、ビンの曲げ剛性をボスのそれに
可及的に近づけるようにすることも効果的でＵ６るもの
の、コスト高になる不利点があり、又、１部剛性を小さ
くする中空ビンを用いることも相当に有効であるが、効
果を期待しすぎるとビン自身の弦及ス不足をきたすきら
いがある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述在来技術に基づく油圧ショベル等
の稼動装置に用いられる重荷重負荷型のビンボス構造の
問題点を解決すべき技術的課題とし、大荷重を反復して
受圧しながらも偏倚した高受圧が生じないようにし、又
、潤滑油膜保持も不断に行われ、稼動装置の作動も設定
通りに行え、保守点検もし易く、かじり等が生しないよ
うにし、各種産業におけるリンク、レバー等の機構分野
に益する優れた稼動装置のビンボス構造を提供せんとす
るものである。

〔発明の概要〕

上述目的に沿い本発明の構造は前述問題点を解決するた
めに、稼動装置の一方の構造部と他方の構造部に設けた
ボス間にブツシュを介してビンを挿通して両者を連結し
、該稼動装置を稼動させて該構造物を動作させ、上記ビ
ンを介して荷重支持旋回を行うようにし、而して、該ビ
ンとブツシュの摺動面のいづれか一方、或は、両者に長
さ方向に微細間隙を介して多数の凹凸体を形成し、大荷
重受圧に際してはこれらの凹凸体が局所的に、弾性的、
或は、塑性変形的に変形して面圧に対してなじみ易いよ
うにされ、したがって、曲げモーメントによる応力集中
反復がなく、又、この点からも潤滑油膜切れが起きなく
、又、凹部に潤滑油が常に充分に保持され、疲労破壊等
が生ずることなく、侵入塵埃等も上記凹部に捕捉され、
スムースにビンボス作動が行われ、耐久性も向上するよ
うにした技術的手段を講じたことを特徴とするものであ
る。

〔発明の実施例〕

次に本発明の実施例を第１図〜第３図を援用して第５図
以下の図面に基づいて説明すれば、以下名 の通りである。尚、第１図）−図と同一態様部分につい
ては同一符号を付して説明するものとする１゜第５図〜
第７図に示す実施ｆ％ＩＥ　１図同様、稼動装置として
の油圧ショベル１のフロント構造部２のアーム４、ブー
ム６間、そして、リンク７．８、油圧シリンダ９，１０
．１１間に介設されるビンボス構造を示すものであり、
当該実施例においてはボス１６．１９を介、してそれぞ
れの構造物としての部材に連係されるブツシュ１５　、
１７Ｈ在来タイプ同様の構造であり、所定部位にオイル
カップ付設の給脂孔２０が穿設されている。

而して、両ボス１６．１９を連結するビン１２１はマク
ロ的には断面円形でアシ、ミクロ的には第６．７図に示
す様に、軸方向に平行１表面に於て、凹凸体としての微
細断面台形状の凸条２２，２２・・・、同じく微細断面
逆台形状の凹溝２３，２３・・・奏′微細間隙として郭
成し多数母材と一体的に適宜機械加工により形成されて
いる。

そして、該ビン１２１には従来態様の如く油溝は形成さ
れておらず、表面硬化処理については熱処理等によυ高
面圧に必要な硬度にされている。

上述構成において、第１図の場合同様油圧ショベル１が
所定建設作業に供されると、各機構部はビン１２１、ボ
ス１６．Ｌ９・・・を介して旋回し、荷重を伝達する。

而して、先述の如く、ビン１２１とブツシュ１５、ｌｌ
ｊ相対摺回動するが、グリースはブツシュ１５．１７の
給脂孔２０を介して注油嘔れており、ビン１２１の多数
の凹溝２３，２３・・・を油溜りとしてその内に充分に
充填されているので作動中刃高なく潤滑される。

そして、上記多数の微細凹溝２３，２３・・・が極めて
微細に形成されであるため面圧印加時の油溝でのエツジ
効果が抑制される。

一方、パケット３によって＠景物の扛艷、移動が行われ
る過程で前述第３図の如き、面圧分布が生じるが、ブツ
シュ１５．１７に対するビン１２１の全周面、即ち、摺
動面に軸方向に沿う多数の微細凸条２２・・・が微細溝
２３．２３・・・の微細間隙を介して配列形成されてい
るため、周囲の部分からの変形からの拘束が小さく、シ
たがって、印加される面圧に応じて弾性変形を生じ、な
じみ効果を呈し面圧分布を均等化すると共に低くするよ
うに働く。

よって、剪断応力が集中して印加されず、疲労破壊につ
ながるようなことはない。

又、回転摺動に際し部分的に摩擦係数が増加し、潤滑油
膜切れが生じたとしても、上記各凸条２２゜２２・・・
がブツシュ１５（１７）に対して相互に独立しているた
め回転方向剪断力に対して該凸条は容易に曲げ変形して
逃げることが出来、所謂かじり現象が生ずることはない
。

更に、詳述した如く、芦細溝２３，２３・・・に無数に
近く多数あるため不測にして塵埃が侵入し７てもそれら
を捕捉収納する働きがあり、しかも軸方向に長いため収
納能力は大きい。

又、軸方向に長く凹凸条２２．２２・・・、２３゜２３
・・・が形成されているため、ビン１２１に対する上記
曲げ応力の集中も極めて小さく折損につながる疲労破壊
はこの点からも避けられる。

尚、上記凹凸条２２．２３の形成はローレットの様な塑
性加工で形成しても良く、断面について台形の形状等は
当該実施例においては設計変更の範囲である。

そして、該凹突条については第８す施例に示す様に三角
形状のもの２２１，２３１、又、第９図に示す様な矩形
状のもの２２２，２３２、第１０図に示す様な波形状２
２３，２３３の如く設計することも可能である。

又、凹凸体Ｉｄ軸方向に平行に形成するばかりでなく第
１１図の実施例に示す様にスパイラル状にしたビン１２
５、史には第１２図に示す実施例の様に波形にしたビン
１２６も採用可能である。

ところで凹凸条をローレット状にした実施例の実験デー
タを第１３図のグラフ（横軸はブツシュ１５　（１７）
での面圧Ｐ（Ｋｇ／σ２）、縦軸は回転トルクと荷重か
ら定まる摩擦係数μ）で説明すると、ローレット加工凹
凸条のこの考案の実施例構造のもの１体のデータグラフ
゛は８１９　Ｃ３で示され、第２．３図に示す従来態様
のものの２体のそれはＣ，、Ｃ，で示されている。

尚、これらのビンの表面硬化処理は同一にして数は明ら
かに小さく、又、従来製作のものは平均１１００にり／
ｃｍ”付近までかじシを起こさず、しかも、該かじシに
対する鈴容面圧が約２倍（１００一 ％）になシ信頼性が大幅に向上しているのが判る。

而、して、上述各実施例はビン側に凹凸体を形成した態
様であるが、ブツシュ側にも、史には両者双方に形成さ
せる態様も請求の範囲に含まれるものであり、次にこれ
らについて説明する。

第１４．１５図に示す実施例はブツシュ１５１の摺動面
、即ち、内面に軸方向に沿って断面台形ノ微細凹溝２４
１，２４１・・・を形成させ、これを微細間隔として凸
出状の断面台形の微細凸条２５１゜２５１・・・を形成
させた態様であシ、該凹溝２４１゜２４１・・・は多数
の油溜シ滑として機能し、給脂されたグリースを万遍な
く摺動面を潤滑する。

又、凸条２５１，２５１・・・が微細であるため、平均
的面圧増別も少く、エツジ効果も少く、まわりの部分か
らの変形に対する拘束が小さく面圧に応じて弾性変形、
或は、塑性変形を生じてなじみ効果を示す。

したがって、潤滑油切れ、かじυ等が生ぜず、侵入塵埃
の収納機能を有する等の点は前述実施例と実質的差はな
い。

而して、上述実施例は凹凸体が断面台形であるのに対し
第１６図に示す実施例は断面三角形状の凹凸体２４２，
２５２であり、又、第１７図に示す実施例は断面矩形の
凹凸体２４３，２５３にされたものであシ、第１８図に
示す実施例は波形のそれ２４４，２５４にしたものであ
り、実質的に同一作用効果を賽するものである。

尚、これらの凹凸体の形状のブツシュは上述実施例の軸
方向平行のものの外箱１９．２０．２１図に示す様に軸
方向スバ、イラル、或はローレット、波形１５５，１５
６，１５７に形成させることも可能である。

そして、第２２．２３．２４図に示す実施例はビン、ブ
ツシュの双方の摺動面に凹凸体を形成させた態様であり
、実質的に第６，１５図に示した各実施例め組合せに相
当するものでるるか、先述作ｍ効来が相乗的に良好にな
ることが保証される。

又、第２４図に示す様に凹凸体２４１，２５１を横断し
て給脂道２６を形成して給脂孔２０に接続し、給油がよ
シ万４なく潤滑機能を果すようにすることも可能である
。

上述各実施例までの説明は凹凸体が条列状の態様につい
てであるが、該凹凸体は該条列状に限るものでは勿論な
く、スポット状のものもるり、次にディンプル状の実施
例について説明する。

第２５．２６．２７図に示す実施例はブツシュ１５８の
内面、即ち、摺動面に微細な半球状のディンプル２７．
２７・・・を微細間隙を介して多数形成する。

この場合、分布については第３図に示す面圧分布に応じ
て有段、無段的に疎密を決めるようにしても良い。

一方、ビン１２７０表面、即ち、摺動面にも同じく半球
状のディンプル２８．２８・・・が多数微少間隙を介し
て形成されているが、設計的にはブツシュ１５８４Ｊ７
１ｊのディンプル２７に対して同サイズでも良いが、や
や大きめの方がグリース溜り機能として効果的であり、
半球状以外にも種々の形状が採用可能であるが、鋭角状
の角を有さない半球状のものの方がビン１２７の曲げモ
ーメントによる疲労折損の防止上有効である。

尚該実施例においてはブツシュ１５８の給脂孔２０から
のグリースは各多数のディンプル２７゜２８・・・に溜
シ、潤滑作用を有効にし、油膜切れを／：Ｆ：じさせな
い。

又、先述第３図の様な端部で高い面圧分布が生じた場合
、周囲からの拘束力が小さいため、高面圧端部程１弾性
、或は、塑性変形を生じさせ接触面積を増加させ面圧低
下させるなじみ効果を生じさせる。

上述実施例ｊ１凹凸体としてのディンプル２７゜２８群
をブツシュ１５８とビン１２７の双方の摩擦面に形成さ
せたが、実施態様としてはそのいづれか一方に形成きせ
るようにする実施例も勿論可能である。

そして、ディンプルのサイズの取合せ等は当然のことな
がら設計の変更の範囲内に入るものであるものでないこ
とは勿論であり、例えば、凹凸体は条列状のものの間に
ディンプル状のものが群在する様なもの等種々の態様が
採用可能である。

又、対象も油圧ショベル等の建設重機に限らず、クレー
ン、動力車のリンク機構等種々の稼動装装置のリンク機
構を成すような一方の構造部と他方のそれとに設けたボ
スにビンが連結されて荷重支持、旋回許容のビン、ボス
構造が、基本的に該ビン、ボスの摺動面の荷重支持状態
での面圧不均一分布による高面圧をなじみ効果によって
低下させることが出来るためビン、ブツシュの局所的疲
労が反復蓄積されず、損傷、破壊につながらない優れた
効果が奏される。

又、高面圧摺動面に対する潤滑効を増すことが出来、常
に潤滑油切れを生ずることなく、スムースな摺動が保証
出来る効果がある。

史に、摺動部でのかじシや異常摩耗が抑制され、稼動装
置に対する信頼性が高められると共に操作性も向上し、
振動や騒音も発生しないため作業能率も向上する効果が
得られる。

面シて、ビンとブツシュの少くとも一方の摺動面に微細
間隙を介して条列状、或はディンプル状の微細な凹凸体
を形成させたことにより、グリースはこの凹凸体の凹部
に収納されて油溜りとなり一般の油溝等よりはるかに潤
滑油収納能力を有することになり、各部を充分に万遍な
く潤滑することが出来、潤滑油切れを防止出来る優れた
効果が奏される。

又、凹部が小さいため平均的面圧増加も少く、周囲から
の変形に対する拘束も少く、シかも、面ＥＥよヵＬ−Ｃ
微ユ８部ヵ８弾性変形、或Ｈ１塑性、うするためなじみ
効果が生じ、局部的面圧を低く出来、かじり等が発生し
ない効果がある。

更に系外の塵埃が侵入しても凹部に捕捉されるためこれ
によるかじり等の原因とならない効果もある。

そして、索材は従来態様のビン、ブツシュをそのまま用
いて力ロエすれば良いのでそれ稈コスト高にならないメ
リットもある。

【図面の簡単な説明】

第１図は稼＠装置を見えた油圧ショベルの概略側面図、
第２図はビン、ボス係合の説明部分断面図、第３図はビ
ン、ブツシュの面圧説明断面図、第４図は従来技術に基
づくビン、ブツシュ係合断面図、第５図以下は本発明の
詳細な説明図であり、第５図はビン側凹凸体形成の１実
施例のビン。 ブツシュ係合説明横断面図、第６図は第５図のＡ部拡大
断面図、第７図は同ビン縦断面図、第８図〜第１０図は
第６図相当他の実施例の説明断面図、第１１図、第１２
図は第７図相当他の実施例の縦断面図、第１３図は従来
態様と本発明の実施例のデータ化・故グラフ図、第１４
図はブツシュ側凹凸体形成の実施例の横断面図、第１５
図は第１４図Ｂ部拡大１１ノ１面図、第１６図〜第１８
図は第１５図相当別ので犬、姻例の断面図、第１９図〜
第２１図はブツシュ内摺接面の凹凸体形成部分表面図、
第２２図（はビン、ブツシュ両摺接面の凹凸体形成実施
例の断面図、第２３図Ｖ′Ｊ、第２２図り部拡大断面図
、第２４図は同ブツシュ給脂孔周辺の内面部分表面図、
第２５図は凹凸体がディンプルで形成されるブツシュの
断面図、第２６図は同ビンの側面図、第２７図は同ボス
、ブツシュ、ビン１糸合断面図である。 １・・・稼動装置、４・・・一方の構造部、６・・・他
方の構造部、１６，１９・・・ボス、１５．１７・・・
ブツシュ、１２・・・ビン、２２．２３・・・凹凸体、
２８・・・ディンプル。 第　１　図 第　２　図 Ｙ　３　（２） 第４（２］ 第Ｓ　口 第８図　　　　葛９日　　　　ス１０図」 Ｖｉ、１４目 第１乙図　　　　　　　　　吊　１７　図　　　　　　
　　　第　１８　口筒１９図　　　第２０図　　　箒２
１図第２２（２１１ 第２３図 ＊２４ｒＺＪ 第２５　（２１ 第２６図 第２７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、稼動装置の一方の構造部と他方の構造部の相対回動
   を許容する支持部に設けられたボスがブツシュを介して
   連結ビンによって支承連結されているビンボス構造にお
   いて、該ビンの外周面とブツシュの内周面の少くとも一
   方に多数の相互に微少間隙を介した微細凹凸体を一体的
   に形成されであることを特徴とする稼動装置のビンボス
   構造。 ２　上記微細凹凸体が条列状に形成されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の稼動装置のビンボ
   ス構造。 ３、上記微細凹凸体が直線状であることを特徴とする特
   許請求の範囲２項記載の稼動装置のビンボス構造。 ４、上記微細凹凸体が波線状であることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の稼動装置のビンボス構造。 ５、上記微細凹凸体がローレット状であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項記載
   の稼動装置のビンボス構造。 ６、前記微細凹凸体が前記周面に対して点状のディンプ
   ルであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   稼動装置のビンボス構造。