(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームに軸支された破砕アームを油圧シリンダで開閉し破砕対象を挟圧破砕する破砕機に用いられ、供給する圧油の圧力を増強する破砕機能向上手段を有する油圧シリンダであって、
当該油圧シリンダは、そのピストンロッドの軸受部に形成する２平面をピン穴と同軸のザグリ穴で形成し、前記ピン穴の内径とザグリ穴の内径に対応する外径およびアームピンの外径に対応する内径を有する段付きブッシュを前記ピン穴に嵌着し、
前記段付きブッシュは、ザグリ穴側壁の凹の段部の内径に対応する外径を有する大径部と、前記ピン穴の内径と対応する外径を有する小径部とを有し、前記大径部および小径部が、前記ピストンロッドの伸長時の面圧を受けるように装着されることを特徴とする破砕機用油圧シリンダ。
【請求項２】
前記段付きブッシュは、前記大径部の厚さが、前記２平面の平坦部とザグリ穴の段差よりも僅かに大きく設定されるとともに、前記フレームとの摺接は大径部の端面が受け持っていることを特徴とする請求項１に記載の破砕機用油圧シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレームに軸支された破砕アームを油圧シリンダで開閉し破砕対象を挟圧破砕する破砕機に用いられる油圧シリンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
図６に斜視図を示すように、破砕機１００は、フレーム１１０に軸支された破砕アーム２０を油圧シリンダ１３０で開閉させて解体建造物や砕石等の対象物を挟圧破砕する装置である（特許文献１を参照）。破砕機に求められる性能としては、破砕力が強大であること、破砕アームの開ロ幅が大きくてかつ開閉速度が速いこと、および、耐久性が高いこと、が挙げられるが、機体が軽いということも非常に重要である。
【０００３】
強大な破砕力を得るためには破砕アームを開閉する油圧シリンダを高出力型にするのが近道である。しかし、高出力の油圧シリンダはチューブ径が大きくなり、機体の重量が増大してしまう。さらに、機体の重量が増大すると作業性が悪化するだけでなく、破砕機を搭載する台車のクラスを１ランクアップしなければならない場合も出てくるので重量増は避けなければならない。
【０００４】
また、高出力型ではない油圧シリンダ、すなわち、径大ではない通常のチューブ径の油圧シリンダを用いて破砕力を高める方策として、破砕アーム形状の最適化があるものの、破砕アームの開ロ幅を犠牲にすることなく破砕力を増大させることはできない。
そこで、通常のチューブ径の油圧シリンダを用い、破砕アームの開ロ幅を維持しながら破砕力を増大する方策としては、破砕機に供給する圧油を昇圧する増圧弁（特許文献２を参照）が有効である。
【０００５】
増圧弁という破砕機能向上手段は、破砕機において必須の潮流をなすようになり、各社がそれぞれ形式を変えながら増圧弁を採用することが多くなった。これにより、通常のチューブ径の油圧シリンダを使用して機体の重量を制限しながら強大な破砕力を得ることが可能となった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８３６４号公報
【特許文献２】特許第３４９７５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この増圧弁によれば、その増圧比を高めることで油圧シリンダに供給する圧油をより一層高圧化して油圧シリンダのチューブ径を従来よりも縮小しつつも強大な破砕力を得ることが可能である。
しかしながら、チューブ径を縮小できると機体の重量が低減できるのは勿論のこと、油圧シリンダの製作コストも削減が見込めるはずであるものの、実際にはチューブ径がある一定のレベルからさらに縮小されることはなかった。
【０００８】
その理由は、油圧シリンダ１３０を枢支するアームピン１７０（図６参照）は破砕力に見合った強度および面圧を確保できる直径が必要であり、アームピンの直径を維持しながらピストンロッドの直径を小さくすると、ピストンロッドのロッドクレビス（軸受部）における平坦部の面積を確保することが困難になるためである。ロッドクレビスの平坦部の面積が少なくなるとアームピンを装着するピン穴とロッドクレビスの外径が形成する形状が断面視において薄い円弦状となりその鋭角状の頂点に応力が集中してしまう。
【０００９】
また、仮に平坦部の厚さ（すなわちクレビス幅、または２面幅）を薄くすることで平坦部の面積を確保しようとすると、アームピンとピン穴の接触面積が減少してピストンロッド伸長時の面圧が高くなりピン穴の変形、アームピンのカジリ、およびアームピンの早期磨耗が発生するという問題があった。したがって、これまでの破砕機においては増圧弁を装備することで本来発揮でき得る最大限の作用効果を享受できていたとはいえなかった。
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、強大な破砕力と機体の軽量化を同時に達成可能な破砕機用油圧シリンダを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、フレームに軸支された破砕アームを油圧シリンダで開閉し破砕対象を挟圧破砕する破砕機に用いられ、供給する圧油の圧力を増強する破砕機能向上手段を有する油圧シリンダであって、当該油圧シリンダは、そのピストンロッドの軸受部に形成する２平面をピン穴と同軸のザグリ穴で形成し、前記ピン穴の内径とザグリ穴の内径に対応する外径およびアームピンの外径に対応する内径を有する段付きブッシュを前記ピン穴に嵌着し、前記段付きブッシュは、ザグリ穴側壁の凹の段部の内径に対応する外径を有する大径部と、前記ピン穴の内径と対応する外径を有する小径部とを有し、前記大径部および小径部が、前記ピストンロッドの伸長時の面圧を受けるように装着されることを特徴とする。
ここで、本発明に係る破砕機用油圧シリンダにおいて、前記段付きブッシュは、前記大径部の厚さが、前記２平面の平坦部とザグリ穴の段差よりも僅かに大きく設定されるとともに、前記フレームとの摺接は大径部の端面が受け持っていることは好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、軸受部の２平面は面積が確保されるので応力集中が発生することはなく、シリンダ伸長時のアームピンの面圧はピン穴部とザグリ部とに振り分けられて保持される。したがって、アームピンの外径をそのままに、ピストンロッドの直径を縮小することが可能であり油圧シリンダの径を小さくすることができる。
そして、この破砕機には破砕機能向上手段（例えば増圧弁）が設けられているので、破砕機に供給される圧油は高圧化されており強大な破砕力が発揮される。よって、強大な破砕力と機体の軽量化を同時に達成可能な破砕機用油圧シリンダを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明にかかる破砕機用油圧シリンダを装着した破砕機の一実施形態の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明にかかる破砕機の油圧シリンダの一実施形態の斜視図である。
【図４】本発明にかかる破砕機の油圧シリンダの一実施形態の説明図であって、同図（ａ）はその軸受部の平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）でのＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明にかかる破砕機の油圧シリンダの一実施形態の軸受部の斜視図である。
【図６】従来の破砕機の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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、この破砕機１は、フレーム１０に軸支された一対の破砕アーム２０と、この破砕アーム２０とフレーム１０との間に装着されてその伸縮動作によって破砕アーム２０を開閉する油圧シリンダ３０とを有する。
フレーム１０の上端には、破砕機１をパワーショベル等の台車に装着するためのブラケット９０が図示しない旋回機構を介して設けられており、このブラケット９０内には破砕機能向上手段として増圧弁８０が配設されている。フレーム１０の下部には、支軸１２によって一対の破砕アーム２０が開閉可能に軸支されている。
【００１４】
フレーム１０の上部と破砕アーム２０との間には、それぞれアームピン７０を支軸として油圧シリンダ３０のピストンロッド５０とシリンダチューブ４０が軸支されており、この油圧シリンダ３０の伸縮によって破砕アーム２０が開閉する。この破砕機１のシリンダレイアウトは、ピストンロッド５０がフレーム１０側に軸支される、いわゆる倒立シリンダレイアウトを採用している。この倒立シリンダレイアウトによりロッドガードが不要となり機体重量の低減に繋がるが、その一方でロッド内に圧油通路を設けることが必要となる。なお、図２に断面図を示すように、フレーム１０に対するアームピン７０の各軸支部には、ストレートタイプのブッシュ１１が嵌着されている。そして、アームピン７０の両端には、凹の段部が形成され、この凹の段部に嵌合する凸の段部を有してアームピン７０の径よりもひとまわり大きい円盤状のカバー７１がボルト７２によって軸方向両側から固定されている。
【００１５】
次に、上記油圧シリンダ３０についてより詳しく説明する。
図３に斜視図を示すように、この油圧シリンダ３０は、中空円筒状のシリンダチューブ４０内に、ピストンロッド５０が進退自在に摺嵌されている。シリンダチューブ４０の一端にはチューブクレビス４１が設けられており、このチューブクレビス４１にはアームピン７０を装着するためのピン穴４２が設けられている。このピン穴４２にはストレートタイプのブッシュ（図示略）が嵌着される。
【００１６】
ピストンロッド５０は、図４に示すように、棒状のロッド本体５０ａの基端側に不図示のピストンヘッドを有し、先端側にロッドクレビス５１が設けられており、ピストンヘッドがシリンダチューブ４０内を摺動するよう構成されている。ロッド本体５０ａ内にはポート５８に連通する圧油の通路（図示略）が形成されている。
ここで、この破砕機１の油圧シリンダ３０においては、ロッドクレビス５１は、図２に示すように、段付ブッシュ６０を介してアームピン７０と接触するようになっている。
【００１７】
詳しくは、このロッドクレビス５１は、図３および図４に示すように、その外観形状が、円筒部５２とこの円筒部５２に連続する球形頭部５３とによって構成され、これらの側面に互いに平行な平坦部５４が２面形成されている。この一対の平坦面５４はクレビス面とも呼ばれ、その厚さをクレビス幅とも２面幅ともいう。円筒部５２の外径はロッド本体５０ａの外径よりも若干小さく設定されている。円筒部５２にはポート５８が設けられており、このポート５８が前記増圧弁８０を介して圧油源と油圧ホース（いずれも図示略）で接続される。
【００１８】
ロッドクレビス５１には、その中心軸と直交し、かつ平坦面５４に垂直な軸を軸心とするピン穴５６が形成されている。そして、平坦面５４には、このピン穴５６と軸心を同じくするザグリ穴５５が形成されている。すなわち、ザグリ穴５５のザグリ穴側壁５７（図４（ｂ）参照）とピン穴５６は同軸であり、ザグリ穴５５と平坦部５４は平行の関係にある（図４（ａ）参照）。
【００１９】
なお、ザグリ穴５５はザグリ穴側壁５７がピン穴５６と同軸であればよく、円形頭部５３方向（図４（ｂ）の右方向）には延出した平面となっている。また、ザグリ穴側壁５７の高さが徐々に減じていきゼロとなる箇所には薄肉部が形成されるので、切上げ加工が施されて切上部５７ａが形成されている（図４（ａ）参照）。
ピン穴５６には、図２に示すように、段付ブッシュ６０が嵌着される。この段付ブッシュ６０は、ザグリ穴側壁５７の凹の段部の内径（曲率）に対応する外径を有する大径部６１と、ピン穴５６の内径と対応する外径を有する小径部６２とを備え、また、その内径６３は、アームピン７０の外径に対応している。
【００２０】
また、この段付ブッシュ６０は、その大径部６１の厚さ、すなわち端面６４と段付面６５の面幅が、平坦部５４とザグリ穴５５の段差よりも僅かに大きく設定されており、フレーム１０との摺接は図２に示すように端面６４が受け持っている。したがって、ロッドクレビス５１のクレビス幅は、対向する段付ブッシュ６０の端面６４同士の幅ということになる。
【００２１】
次に、この破砕機１を用いての破砕作業、および油圧シリンダ３０の作用・効果について説明する。
この破砕機１での破砕作業に際しては、まず、ポート５８に増圧弁８０を介して油圧ホース（図示略）を接続する。次いで、油圧シリンダ３０の短縮側に圧油を供給して破砕アーム２０を開き、台車のブームを駆動して破砕アーム２０が破砕対象に正対するよう位置決めする。そして、油圧シリンダ３０の伸長側に圧油を供給して破砕アーム２０を閉じて破砕対象を狭圧破砕する。
【００２２】
破砕アーム２０が破砕対象を挟圧破砕する際は、上述のように油圧シリンダ３０の推力が破砕アーム２０の先端側へと伝達して破砕が行われるが、その反力がフレーム１０、破砕アーム２０、および油圧シリンダ３０に作用することになる。
この破砕機１においては、油圧シリンダ３０には増圧弁８０により高圧に昇圧された圧油が供給されており、強大な破砕力が作用する一方で発生する反力も大きくなる。このとき、油圧シリンダ３０において上記の反力は、油圧シリンダ３０両端のクレビス４１、５１に作用する。具体的にはクレビス４１、５１とアームピン７０との接触面に反力が作用するが、接触面積が大きい程、単位面積当たりの反力、すなわち面圧が小さくなり部材が破損するおそれは少なくなる。
【００２３】
ここで、この破砕機１の油圧シリンダ３０は、図３にも示したように、チューブクレビス４１については径大なためピン穴４２の長さが長くアームピン７０との接触面積を大きくできるので、面圧を低く設定することが可能である。他方、ロッドクレビス５１は径小なので、通常であればクレビス幅を確保しつつアームピンとの接触面積を維持することは難しい。
【００２４】
この点に対し、この破砕機１の油圧シリンダ３０においては、図２に示したように、段付ブッシュ６０を介してアームピン７０と接触するので、クレビス幅が対向する段付ブッシュ６０の端面６４の幅として十分である。そして、図４（ｃ）に示すように、ロッドクレビス５１とアームピン７０の見かけ上の接触面積、すなわち面圧保持面積Ｓは、小径部６２が担保するＳ１、および大径部６１が担保するＳ２（×２倍）の合計ということになり、チューブクレビス４１と比べても何ら面圧保持面積に遜色がない。
【００２５】
したがって、この破砕機１の油圧シリンダ３０によれば、ピストンロッド５０の径を小さく設定することができ、これにより、油圧シリンダ３０全体の径を小さくすることが可能となる。すなわち、この破砕機１の油圧シリンダ３０によれば、その高出力によって破砕アーム２０に強大な破砕力を発生させることが可能でありながら外径を絞ることが可能となる。
【００２６】
以上説明したように、この破砕機１の油圧シリンダ３０によれば、強大な破砕力と機体の軽量化を同時に達成することができる。なお、本発明に係る破砕機用油圧シリンダは、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、油圧シリンダの使用形態が、上記実施形態のようにフレームと各破砕アームをそれぞれ接続する２本シリンダタイプの破砕機ではなく、破砕アーム同士を接続する１本シリンダのタイプの破砕機であってもよい。
【００２７】
また、上記実施形態のようにフレームに対して一対の破砕アームが開閉する、いわゆる大割タイプの破砕機ではなく、フレームの先端が破砕顎を形成し一つの破砕アームのみが開閉するいわゆる小割タイプの破砕機に使用されてもよい。
また、上記実施形態のように油圧シリンダのレイアウトを、ピストンロッドがフレーム側に軸支される倒立シリンダレイアウトではなく、油圧シリンダを上下反転してチューブ側をフレームに軸支してもよい。
さらに、破砕機能向上手段として、本実施形態の増圧弁に加え、増速弁を同時に装備することで破砕アームの無負荷時の閉じ速度をより加速して作業効率の向上を図ってもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１    破砕機
１０    フレーム
１１    ブツシユ
１２    支軸
２０    破砕アーム
３０    油圧シリンダ
４０    シリンダチューブ
４１    チューブクレビス
４２    ピン穴
５０    ピストンロッド
５０ａ    ロッド本体
５１    ロッドクレビス
５２    円筒部
５３    球形頭部
５４    平坦部
５５    ザグリ穴
５６    ピン穴
５７    ザグリ穴側壁
５７ａ    切上部
５８    ポート
６０    段付ブッシュ
６１    大径部
６２    小径部
６３    内径
６４    端面
６５    段付面
７０    アームピン
７１    カバー
７２    ボルト
８０    増圧弁（破砕機能向上手段）
９０    ブラケット
Ｓ    面圧保持面積
【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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【図６】
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