(57)【要約】【課題】アーム先端の重量軽減により、油圧ショベルの安定性の向上及び燃費向上を達成できると共に、グリース室の容積縮小により、給脂のために必要なグリースを節減できる油圧ショベルを提供する。【解決手段】作業フロント５を構成するアーム７の先端の左右両側に円筒状をなす一対のボス部２５を溶接して、両ボス部２５より小径の筒状をなすボスパイプ２６を介して互いに連結する。ボスパイプ２６内に連結ピン２８を挿通してグリース室２９を画成すると共に、左右のボス部２５により連結ピン２８を回動可能に支持して両端にバケット８を連結する。ボスパイプ２６に比較して大径且つ厚肉の半割筒状をなす湾曲外板３２をボスパイプ２６を覆うように配設し、両ボス部２５及びアーム７の外側板１５〜１８にそれぞれ接続してアーム７の先端部の外殻を形成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業フロントを構成するアームの先端の両側に一対のボス部を固定して、筒状のボスパイプを介して互いに連結し、前記ボスパイプ内に連結ピンを挿通して一対の前記ボス部により回動可能に支持して、前記連結ピンの両端にバケットを連結する一方、前記ボスパイプの内周と前記連結ピンの外周との間にグリース室を画成し、前記グリース室に給脂パイプの一端を連通させて他端を前記アームの外側板上に開口させてなる油圧ショベルにおいて、
前記ボス部に対して前記ボスパイプの径を縮小して設定し、前記ボスパイプに比較して大径の半割筒状をなす湾曲外板を前記ボスパイプを覆うように配設し、前記湾曲外板を一対の前記ボス部及び前記アームの外側板にそれぞれ接続して前記アームの先端部の外殻を形成した
ことを特徴とする油圧ショベル。
【請求項２】
前記ボスパイプは、前記湾曲外板に比較して薄肉化されている
ことを特徴とする請求項１に記載の油圧ショベル。
【請求項３】
前記湾曲外板の外周面は、前記ボス部の外周面とほぼ面一状をなしている
ことを特徴とする請求項１に記載の油圧ショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベルに係り、詳しくは作業フロントを構成するアームの先端部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように油圧ショベルは、クローラを備えた下部走行体上に上部旋回体を旋回可能に設け、上部旋回体上に運転室等と共に多関節式の作業フロントを設けてなる。作業フロントはブーム、アーム及びバケットから構成され、それぞれ油圧シリンダにより角度変更されることにより掘削作業を可能としている。
【０００３】
バケットはアームの先端に回動可能に連結されており、その先端部の構造として、例えば特許文献１に記載のものが提案されている。この先端部構造では、アームの先端に左右一対の円筒状をなすボス部が溶接され、両ボス部がボスパイプを介して連結されている。両ボス部には同一軸線で支持孔が左右方向に貫設されてブッシュがそれぞれ圧入され、ボスパイプ内には連結ピンが挿通されて左右のブッシュにより回動可能に支持されている。
【０００４】
連結ピンの両端はボス部から左右に突出してバケットが固定され、これによりアームの先端にバケットが回動可能に連結されている。ボスパイプの内周と連結ピンの外周との間には環状断面をなすグリース室が画成され、その内部にグリースが給脂されることにより連結ピンとブッシュの潤滑がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１０５１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の油圧ショベルは、以下に述べる点で改良の余地があった。
まず掘削作業では、バケットにより地面の土砂、砂利、鉱石等（以下、掘削物と総称する）が掘削される。その際にバケットに近接するアームの先端は、硬い掘削物と絶えず接触するため摩耗の進行が著しく、またバケットとの間に掘削物を巻き込むことにより凹みや傷が生じることもある。このためアームの先端には高い強度や耐久性が要求され、その対策としてボスパイプに十分な肉厚が与えられている。
【０００７】
一方で、上記のような掘削物の巻き込みを軽減するために、ボスパイプの外周面とボス部の外周面とがほぼ面一となるように、アーム先端の外殻が形成されており、結果としてボスパイプはかなり大径の筒状をなしている。このような大径筒状のボスパイプの肉厚が増加されると、その重量も大幅に増加してしまう。アームの先端に位置するボスパイプの重量増加は種々の弊害を生じ、例えば作業中の油圧ショベルの安定性が損なわれたり、作業フロントの油圧系の負荷を増大させて駆動源であるエンジンの燃費を悪化させたりしてしまう。
【０００８】
一方、グリースの給脂作業では、グリース室内にグリースを充満させて、その圧力により連結ピンとブッシュとの狭いクリアランス内にグリースを侵入させている。そのためグリース室には本来それほど大きな容積が必要ないにも拘わらず、その容積が大径のボスパイプにより不必要に増加してしまい、給脂のために無駄に大量のグリースを必要としてしまうという問題もある。
【０００９】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、アーム先端の重量軽減により、油圧ショベルの安定性の向上及び燃費向上を達成できると共に、グリース室の容積縮小により、給脂のために必要なグリースを節減することができる油圧ショベルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明の油圧ショベルは、作業フロントを構成するアームの先端の両側に一対のボス部を固定して、筒状のボスパイプを介して互いに連結し、前記ボスパイプ内に連結ピンを挿通して一対の前記ボス部により回動可能に支持して、前記連結ピンの両端にバケットを連結する一方、前記ボスパイプの内周と前記連結ピンの外周との間にグリース室を画成し、前記グリース室に給脂パイプの一端を連通させて他端を前記アームの外側板上に開口させてなる油圧ショベルにおいて、前記ボス部に対して前記ボスパイプの径を縮小して設定し、前記ボスパイプに比較して大径の半割筒状をなす湾曲外板を前記ボスパイプを覆うように配設し、該湾曲外板を前記両ボス部及び前記アームの外側板にそれぞれ接続して前記アームの先端部の外殻を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の油圧ショベルによれば、アーム先端の重量軽減により、油圧ショベルの安定性の向上及び燃費向上を達成できると共に、グリース室の容積縮小により、給脂のために必要なグリースを節減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の油圧ショベルを示す側面図である。
【図２】アーム全体を示す側面図である。
【図３】アームの先端部を示す一部破断斜視図である。
【図４】湾曲外板を取り外したアームの先端部を示す図３に対応する一部破断斜視図である。
【図５】アームの先端部を示す図３のV-V線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を油圧ショベルに具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の油圧ショベルを示す側面図であり、まず、同図に基づき油圧ショベルの概略構成を説明する。なお以下の説明では、油圧ショベルに搭乗したオペレータを主体として前後、左右、上下方向を表現する。
【００１４】
油圧ショベル１の下部走行体２にはクローラ３が備えられ、クローラ３は図示しない走行用油圧モータにより駆動されて油圧ショベル１を走行させる。下部走行体２上には上部旋回体４が設けられ、上部旋回体４は図示しない旋回用油圧モータにより駆動されて旋回する。上部旋回体４の前部には多関節型の作業フロント５が設けられ、作業フロント５はブーム６、アーム７、及びバケット８から構成されている。ブーム６はブームシリンダ６ａにより角度変更され、アーム７はアームシリンダ７ａにより角度変更され、バケット８はバケットシリンダ８ａにより角度変更される。
【００１５】
上部旋回体４のフレーム９上の前部にはオペレータが搭乗する運転室１０が設けられ、フレーム９上の運転室１０の後側には燃料タンク１１、機械室１２及びカウンタウエイト１３等が設けられている。図示はしないが機械室１２内にはエンジンにより駆動される油圧ポンプが搭載され、油圧ポンプは、上記した走行用及び旋回用油圧モータや作業フロント５の各シリンダ６ａ〜８ａとの間で油圧配管を介して作動油を流通させ、これらの油圧機器を作動させる。
【００１６】
ところで、［発明が解決しようとする課題］で述べたように、特許文献１の油圧ショベルでは、大径筒状のボスパイプの強度及び耐久性の確保のために肉厚を増加させた結果、アーム先端の重量増加及びグリース室の不必要な容積増加という問題が生じた。このような不具合を鑑みて本発明者は、アーム７先端の外殻を形成する部材とグリース室を画成する部材とに機能分担する対策を見出した。
【００１７】
即ち、アーム７先端の外殻を形成する部材は、掘削物の巻き込み防止のためにボス部とほぼ等しい外径が要求されると共に、強度及び耐久性の面から十分な肉厚が要求される。その反面、必ずしも筒状である必要はなく、アーム７先端の外殻の形成のために半割筒状をなしていれば機能的に問題はない。これに対してグリース室を画成する部材は、内部にグリースを充満させるために筒状をなす必要があるが、その反面、小径化しても機能的に問題はなく、さらに薄肉化しても問題ない。
【００１８】
以上の知見に基づくものが、本実施形態のアーム７の先端部構造であり、その詳細を以下に説明する。
図２はアーム７全体を示す側面図、図３はアーム７の先端部を示す一部破断斜視図、図４は同じく湾曲外板を取り外したアーム７の先端部を示す図３に対応する一部破断斜視図、図５は同じくアーム７の先端部を示す図３のV-V線断面図である。なお以下の説明では、図２の右側をアーム７の先端側、左側をアーム７の基端側と表現する。
【００１９】
図２，３に示すようにアーム７は、全体として上板１５、下板１６、左側板１７及び右側板１８（それぞれ本発明の外側板に相当）を互いに溶接した細長い箱状をなしている。アーム７の基端側には、ブーム６が連結されるブーム連結用ボス１９、アーム７シリンダ７ａが連結されるシリンダブラケット２０、及びバケットシリンダ８ａが連結されるシリンダブラケット２１が設けられている。またアーム７の先端側には、バケットリンク２２（図１に示す）が連結されるリンクボス２３、及びバケット８が連結されるバケットボス２４が設けられている。
【００２０】
アーム７の先端側では、上板１５、下板１６及び左右側板１７，１８が四角状をなして開放されている。アーム７の先端の両側には一対の円筒状をなすボス部２５が左右に離間して配設され、各ボス部２５の一側に突設された板状部２５ｂ（図５に示す）がそれぞれ側板１７，１８の先端に溶接されている。両ボス部２５は円筒状をなすボスパイプ２６を介して互いに連結されると共に、それぞれ支持孔２５ａが左右方向に貫設されてブッシュ２７が圧入されている。ボスパイプ２６内には連結ピン２８が挿通されて左右のブッシュ２７により回動可能に支持され、連結ピン２８の両端がボス部２５から左右に突出している。
【００２１】
以上によりバケットボス２４が構成され、連結ピン２８、ボス部２５及びボスパイプ２６は共通する軸線Ｌを中心として配置されている。そして、図示はしないが連結ピン２８の両端にバケット８のブラケットがそれぞれ連結されている。結果として、ブッシュ２７に支持されて連結ピン２８が回動し、連結ピン２８を中心としてバケット８が角度変更される。
【００２２】
そして、上記したグリース室を画成する部材としてボスパイプ２６が機能し、ボスパイプ２６の内周と連結ピン２８の外周との間に環状断面をなすグリース室２９が画成されている。ボスパイプ２６の外径はボス部２５の外径よりも大幅に縮小されているため、特許文献１のボスパイプと比較して格段に小径であり、且つその肉厚についても大幅に薄肉化されている。このため、連結ピン２８の外周との間のクリアランスが極小（本実施形態ではブッシュ２７の厚み相当）となり、必然的にグリース室２９の容積が大幅に縮小されている。
【００２３】
アーム７内においてボスパイプ２６の外周には、グリース室２９内と連通するように給脂パイプ３０の一端が溶接され、給脂パイプ３０はアーム７の基端側に延設されて直角に屈曲形成され、その他端を左側板１７上に開口させている。給脂パイプ３０の開口部３０ａからグリースが給脂されると、給脂パイプ３０を経てグリース室２９内に充満し、その圧力により連結ピン２８とブッシュ２７との狭いクリアランス内にグリースが侵入して潤滑作用を奏する。
【００２４】
また、上記したアーム７先端の外殻を形成する部材として湾曲外板３２が機能する。湾曲外板３２はボスパイプ２６に比較して大径の半割筒状をなして、ボスパイプ２６を覆うように配設されている。湾曲外板３２がなす円弧断面の中心は連結ピン２８の軸線Ｌと一致し、ボスパイプ２６との径の格差により、湾曲外板３２はボスパイプ２６の外周から大きく離間している。湾曲外板３２の左右両端はボス部２５に溶接され、湾曲外板３２の周方向に沿った両端は上板１５及び下板１６の先端に溶接され、これにより内部を密閉されたアーム７先端の外殻が形成されている。
【００２５】
そして、掘削作業でのバケット８とアーム７先端との間の掘削物の巻き込みを軽減するために、湾曲外板３２の外周面とボス部２５の外周面とがほぼ面一状をなすと共に、強度及び耐久性の確保のために湾曲外板３２には十分な肉厚が与えられている。
【００２６】
次に、以上のように構成された本実施形態の油圧ショベル１の先端部構造による作用効果を、特許文献１のものと比較しながら説明する。
まず、アーム７先端の重量について述べると、特許文献１のボスパイプ２６は大径筒状で十分な肉厚が与えられており、このような構造がアーム７先端の重量増加の要因になっている。これに対して本実施形態では、湾曲外板３２に十分な肉厚が与えられているものの半割筒状をなすことから、特許文献１のボスパイプ２６に比較すると、同一肉厚の場合には約半分の重量にとどめられる。また、ボスパイプ２６は円筒状をなすものの、湾曲外板３２に比較すると小径化されており、加えて薄肉化もされている。これらの要因により、湾曲外板３２とボスパイプ２６との総重量は特許文献１のボスパイプ２６の重量よりも格段に軽量なものとなる。
【００２７】
結果として、本実施形態によればアーム７先端の重量が大幅に軽減されることから、重量増加による種々の弊害を未然に防止することができる。例えばアーム７先端の重量が軽減されることにより、作業中の油圧ショベル１の安定性を向上でき、さらに作業フロント５を駆動する際の油圧系の負荷を軽減できることから、駆動源であるエンジンの燃費を向上することができる。
加えて、湾曲外板３２は半割円筒状をなして軽量化されているものの、その外周面がボス部２５の外周面に対してほぼ面一状をなしている。このため、バケット８とアーム７先端との間の掘削物の巻き込みを軽減する点については、特許文献１のものと遜色のない機能を達成することができる。
【００２８】
次いで、グリース室２９の容積について述べると、特許文献１のグリース室２９は、アーム７先端の外殻を形成する大径のボスパイプ２６で画成されるため容積が大きく、このような構造が大量のグリースを必要とする要因になっている。これに対して本実施形態のグリース室２９は、湾曲外板３２とは別個の小径のボスパイプ２６により画成されているため、その容積が大幅に縮小されている。このため、僅かな量を給脂するだけでグリース室２９内にグリースが充満し、連結ピン２８とブッシュとのクリアランス内に侵入する。結果として、給脂のために必要なグリースを大幅に節減することができる。
【００２９】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、アーム７の上板１５及び下板１６とは別部材として湾曲外板３２を製作して互いに溶接したが、これに限るものではない。例えば、上板１５または下板１６の何れかと湾曲外板３２とを一体的に製作してもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１    油圧ショベル
５    作業フロント
７    アーム
８    バケット
１５  上板（外側板）
１６  下板（外側板）
１７  左側板（外側板）
１８  右側板（外側板）
２５  ボス部
２６  ボスパイプ
２８  連結ピン
２９  グリース室
３０  給脂パイプ
３２  湾曲外板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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