(57)【要約】【課題】ピン給脂タイプのピン構造を採用した場合でも、ピンの強度低下を抑制することが可能な建設機械のピン構造を提供する。【解決手段】支持ピン２０は、側面からの給脂を可能とするピン給脂タイプの構造を備えており、給脂穴２１ａと、枝穴２１ｂと、表面硬化層３１と、素地部３２と、塑性変形部３３と、を備えている。給脂穴２１ａは、支持ピン２０の軸方向に沿って中心部分に形成されており、外周面から径方向に沿って形成された枝穴２１ｂと連通する。塑性変形部３３は、枝穴２１ｂの内壁面における表面硬化層３１と素地部３２との境界Ｐを含むように形成されている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械の可動部に使用されており、表面強化処理が施された略円柱状のピンであって、
前記ピンの軸方向に沿って前記ピンの中心付近に形成されている給脂穴と、
前記ピンの外周面と前記給脂穴とを連通させるように、前記略円柱状の前記ピンの略半径方向に沿って形成された枝穴と、
前記ピンの表面から所定の深さまで前記表面強化処理が施された表面硬化層と、
前記表面硬化層に対して内側に隣接する位置にあり、前記表面強化処理が施されていない素地部と、
前記枝穴内において前記表面硬化層と前記素地部との境界部分を含むように形成された塑性変形部と、
を備えている建設機械のピン。
【請求項２】
前記塑性変形部は、前記ピンの表層から前記境界部分にかけて形成されている、
請求項１に記載の建設機械のピン。
【請求項３】
請求項１または２に記載の建設機械のピンを備えた、建設機械。
【請求項４】
建設機械の可動部に使用されており、表面強化処理が施された略円柱状のピンの製造方法であって、
前記ピンの外周面と前記ピンの軸方向に沿って形成された給脂穴とを前記略円柱状の半径方向に沿って連通させる枝穴を形成する第１のステップと、
前記ピンの表面に対して前記表面強化処理により表面硬化層を形成する第２のステップと、
前記枝穴内における前記表面硬化層とその内側の素地部との境界部分を含むように塑性変形部を形成する第３のステップと、
を備えている、
建設機械のピンの製造方法。
【請求項５】
前記第２のステップでは、高周波焼入れによって前記表面硬化層を形成する、
請求項４に記載の建設機械のピンの製造方法。
【請求項６】
前記第３のステップでは、前記ピンの表層から前記表面硬化層と前記素地部との境界部分を含む位置まで前記塑性変形部を形成する、
請求項４または５に記載の建設機械のピンの製造方法。
【請求項７】
前記第３のステップでは、バニシング加工によって、前記枝穴における所定の位置に前記塑性変形部を形成する、
請求項４から６のいずれか１項に記載の建設機械のピンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベルやブルドーザ等の建設機械に使用されている支持ピンや連結ピン等のピンおよびこれを備えた建設機械、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、油圧ショベルのバケット等の可動部に使用される支持ピンには、支持ピンの外周部に配置されるボスに形成された給脂用の穴から給脂を行う場合（ボス給脂）と、支持ピン自体に給脂用の穴を形成して給脂を行う場合（ピン給脂）とがある。
このような給脂方法のうち、ボス給脂は、可動状態によって給脂を行うボスに形成された給脂口がボスの回転に伴って移動するために給脂用の配管の接続が困難であるという問題を有している。一方、ピン給脂では、ピンの側面に形成された給脂口から給脂を行うため、可動状態に関わらず給脂口の位置は一定であることから、給脂用の配管の接続を容易に行うことができる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ピンの軸方向に沿って形成された中心孔に対して給脂を行うピン給脂が可能な支持軸の構造が開示されている。そして、この特許文献１には、ピン給脂を行う構造の支持軸の表面（外周面）に、高周波熱処理によって表面硬化層を形成することについても開示されている。これにより、中心孔からの分岐孔の開口部周縁部等のように、強度が低下し易い部分を有する構造であっても、重大な損傷が発生しにくい支持軸を形成している。
【特許文献１】特開２００６−２９２０２６号公報（平成１８年１０月２６日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の支持軸の構造では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、上記支持軸の構造では、高周波加熱処理によって表面硬化層を設けることにより、分岐孔周辺における強度を向上させているが、支持軸には表面硬化処理時に付与された熱による熱応力が残存する。このとき、表面硬化層とその深部に隣接する素地部との境界部分では、圧縮応力から引張り応力に反転した状態となっており、支持軸に対して外部から応力が掛かると、この境界部分から亀裂が入って支持軸の強度を低下させてしまうおそれがある。
【０００５】
本発明の課題は、ピン給脂タイプのピンを採用した場合でも、ピンの強度低下を抑制することが可能な建設機械のピンおよびこれを備えた建設機械、その製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係る建設機械のピンは、建設機械の可動部に使用されており、表面強化処理が施された略円柱状のピンであって、給脂穴と、枝穴と、表面硬化層と、素地部と、塑性変形部と、を備えている。給脂穴は、ピンの軸方向に沿ってピンの中心付近に形成されている。枝穴は、ピンの外周面と給脂穴とを連通させるように、略円柱状のピンの略半径方向に沿って形成されている。表面硬化層は、ピンの表面から所定の深さまで表面強化処理が施されている。素地部は、表面硬化層に対して内側に隣接する位置にあり、表面強化処理が施されていない。塑性変形部は、枝穴内において表面硬化層と素地部との境界部分を含むように形成されている。
【０００７】
ここでは、油圧ショベル等の建設機械の駆動部に用いられる作業機ピンやブルドーザ等の履帯用のピン等において、ピン給脂を行うために形成された給脂穴に連通する枝穴が形成された略半径方向における表面硬化層と素地部との境界部分を含むように塑性変形部を形成している。
ここで、塑性変形部が形成される枝穴は、ピンの軸方向に沿って形成された給脂用の給脂穴とピンの外周面とを連通させるために半径方向に沿って形成された１本あるいは複数本の貫通穴であって、給脂穴に注入された潤滑剤（油）をピンの外周面へと誘導する。
【０００８】
通常、表面強化処理が施された略円柱状のピンの半径方向に沿って給脂穴に連通する枝穴が形成されたピンでは、給脂口の位置が変わるボス給脂と比較して給脂用の配管接続が容易になるものの、以下のような問題を有している。すなわち、本願発明のようなピン給脂タイプでは、ピンの表面強化処理時に付与された熱の影響によってピンの内部に応力が発生し、特に、ピンの軸方向における表面硬化層と素地部との境界部分において圧縮応力が引張り応力に反転する。このため、ピンに外力が付与されると、枝穴の形成自体による強度低下に加えて、その表面硬化層と素地部との境界部分から割れが入りやすくなり、ピンの強度を低下させてしまうおそれがある。
【０００９】
本発明の建設機械のピンでは、このような表面強化処理が施されたピンの枝穴内における、表面硬化層と素地部との境界部分を含むように塑性変形部を形成している。
これにより、ピン給脂を行う構造を採用したピンの外部から応力がかかった場合でも、表面硬化層と素地部との境界部分に形成された塑性変形部によって、割れの発生を抑制することができる。この結果、給脂穴に連通する枝穴を有する構造を採用して、給脂するための配管接続を容易化するとともに、強度的にも優れたピンを提供することができる。
【００１０】
第２の発明に係る建設機械のピンは、第１の発明に係る建設機械のピンであって、塑性変形部は、ピンの表層から境界部分にかけて形成されている。
ここでは、塑性変形部が、ピンの外周面（表層）から表面硬化層と素地部との境界部分にかけて形成されている。
これにより、ピンの表層側から加工工具等を挿入して、上記境界部分を含む位置まで塑性変形させることで、塑性変形部の形成を容易化するとともに、容易に所望の強度を有するピンを形成することができる。また、枝穴内における表層から上記境界部分までの円周部分を塑性変形させることで、塑性変形部の面積を増大させて、枝穴の形成によって低下しやすいピンの強度をさらに向上させることができる。
【００１１】
第３の発明に係る建設機械は、第１または第２の発明に係る建設機械のピンを備えている。
これにより、上述したように、ピン給脂を行うことが可能な構造を採用した場合でも、強度面で優れたピンを使用することができるため、使用するピンを細くすることができる、建設機械に含まれる可動部における信頼性を向上させることができる、といった効果を得ることができる。
【００１２】
第４の発明に係る建設機械のピンの製造方法は、建設機械の可動部に使用されており、表面強化処理が施された略円柱状のピンの製造方法であって、第１から第３のステップを備えている。第１のステップは、ピンの外周面とピンの軸方向に沿って形成された給脂穴とを略円柱状の半径方向に沿って連通させる枝穴を形成する。第２のステップは、ピンの表面に対して表面強化処理により表面硬化層を形成する。第３のステップは、枝穴内における表面硬化層とその内側の素地部との境界部分を含むように塑性変形部を形成する。
【００１３】
ここでは、例えば、油圧ショベル等の建設機械の駆動部に用いられる作業機ピンや履帯用のピン等において、給脂用に形成されている給脂穴に連通するように枝穴を形成した後、高周波加熱等の表面強化処理を施す。そして、この枝穴における略半径方向における表面硬化層と素地部との境界部分を含むように塑性変形部を形成する。
ここで、塑性変形部が形成される枝穴は、ピンの軸方向に沿って形成された給脂用の給脂穴とピンの外周面とを連通させるために略半径方向に沿って形成される１本あるいは複数本の貫通穴であって、給脂穴に注入された潤滑剤（油）をピンの外周面へと誘導する。
【００１４】
通常、表面強化処理が施された略円柱状のピンの半径方向に沿って給脂穴に連通する枝穴が形成されたピンでは、ボス給脂と比較して給脂用の配管接続が容易になるものの、以下のような問題を有している。すなわち、本願発明で製造されるピン給脂タイプのピンでは、ピンの表面強化処理時に付与された熱の影響によってピンの内部に応力が発生し、特に、ピンの軸方向における表面硬化層と素地部との境界部分において圧縮応力が引張り応力に反転している。このため、ピンに外力が付与されると、枝穴の形成自体による強度低下に加えて、その表面硬化層と素地部との境界部分から割れが入りやすくなり、ピンの強度を低下させてしまうおそれがある。
【００１５】
本発明の建設機械のピンの製造方法では、このような表面強化処理が施されたピンの枝穴内における、表面硬化層と素地部との境界部分を含むように塑性変形部を形成している。
これにより、ピン給脂を行う構造を採用したピンの外部から応力がかかった場合でも、表面硬化層と素地部との境界部分に形成された塑性変形部によって、割れの発生を抑制することができる。この結果、給脂穴に連通する枝穴を有する構造を採用して、給脂するための配管接続を容易化するとともに、強度的にも優れたピンを提供することができる。
【００１６】
第５の発明に係る建設機械のピンの製造方法は、第４の発明に係る建設機械のピンの製造方法であって、第２のステップでは、高周波焼入れによって表面硬化層を形成する。
ここでは、ピンの表面強化処理を行う方法として、高周波焼入れを採用している。
これにより、比較的安価な方法により、ピンの表層から所定の深さまでの強度を向上させることができる。
【００１７】
第６の発明に係る建設機械のピンの製造方法は、第４または第５の発明に係る建設機械のピンの製造方法であって、第３のステップでは、ピンの表層から表面硬化層と素地部との境界部分を含む位置まで塑性変形部を形成する。
ここでは、ピンの表層から、枝穴内における割れ等が発生し易い表面硬化層と素地部との境界部分までに渡って、塑性変形部を形成している。
【００１８】
これにより、例えば、バニシング加工工具等を用いて枝穴内に塑性変形部を形成する場合でも、表層部分の表面硬化層から素地部の境界部分まで塑性変形させることができる。この結果、切削加工時に形成された枝穴の表面粗さを解消しつつ、表層から上記境界部分までに渡って強化部分を形成して、ピンの強度低下をより効果的に防止することができる。
【００１９】
第７の発明に係る建設機械のピンの製造方法は、第４から第６の発明のいずれか１つに係る建設機械のピンの製造方法であって、第３のステップでは、バニシング加工によって、枝穴における所定の位置に塑性変形部を形成する。
ここでは、少なくとも表面硬化層と素地部との境界部分を含むように形成される塑性変形部を、バニシング加工によって形成している。
【００２０】
これにより、バニシング加工工具を、枝穴内へ挿入してバニシングローラ等によって接触した部分を塑性変形させることで、塑性変形部を比較的容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る建設機械のピンによれば、ピン給脂を行う構造を有するピンにおいて、ピンの外部から応力がかかった場合でも、表面硬化層と素地部との境界部分における割れの発生を抑制しつつ、給脂するための配管接続を容易化するとともに、強度的にも優れたピンを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の一実施形態に係る建設機械の支持ピン（建設機械のピン）２０を採用した油圧ショベル１およびその製造方法について、図１〜図１３を用いて説明すれば以下の通りである。
［油圧ショベル１全体の構成］
本実施形態に係る油圧ショベル１は、図１に示すように、下部走行体２と、旋回台３と、作業機４と、カウンタウェイト５と、エンジン６と、機器室９と、キャブ１０と、を備えている。
【００２３】
下部走行体２は、進行方向左右両端部分に巻き掛けられた履帯Ｐを回転させることで、油圧ショベル１を前進、後進させるとともに、上面側に旋回台３を旋回可能な状態で搭載している。
旋回台３は、下部走行体２上において、任意の方向に旋回可能であって、上面に作業機４と、カウンタウェイト５と、エンジン６と、キャブ１０とを搭載している。
【００２４】
作業機４は、ブーム１１と、ブーム１１の先端に取り付けられたアーム１２と、アーム１２の先端に取り付けられたバケット１３とを含むように構成されている。そして、作業機４は、図示しない油圧回路に含まれる各油圧シリンダ１１ａ，１２ａ，１３ａ等によって、ブーム１１やアーム１２、バケット１３等を上下に移動させながら、土木工事の現場において土砂や砂礫等の掘削作業を行う。さらに、作業機４に含まれるバケット１３は、バケット１３を駆動するためのバケットリンク機構１６（図２等参照）の中に、後述する支持ピン２０を採用している。なお、このバケットリンク機構１６および支持ピン２０については、後段にて詳述する。
【００２５】
カウンタウェイト５は、例えば、鋼板を組み立てて形成した箱の中に屑鉄やコンクリート等を入れて固めたものであって、採掘時等において車体のバランスをとるために旋回台３の後部に設けられている。
エンジン６は、下部走行体２や作業機４を駆動するための駆動源であって、カウンタウェイト５に隣接する位置に配置されている。
【００２６】
機器室９は、作業機４の後方に配置されており、図示しない燃料タンク、作動油タンクおよび操作弁等を収容する。
キャブ１０は、油圧ショベル１のオペレータが乗降する運転室であって、作業機４の先端部を見通せるように、旋回台３上における作業機４の側方となる左側前部に配置されている。
【００２７】
［バケット１３のバケットリンク機構１６］
本実施形態に係る油圧ショベル１は、図２および図３に示すように、バケット１３を駆動するためのバケットリンク機構１６を備えている。
バケットリンク機構１６は、上述したバケット１３を駆動する油圧シリンダ１３ａと連結されており、第１リンク部材１６ａ、第２リンク部材１６ｂ等を含むように構成されている。
【００２８】
第１リンク部材１６ａは、一方の端部がアーム１２の先端部付近に、他方の端部が第２リンク部材１６ｂに、それぞれ回動可能な状態で連結されている。そして、第１リンク部材１６ａと第２リンク部材１６ｂとの連結部分には、油圧シリンダ１３ａの先端が接続されている。このため、バケット１３を駆動する際には、油圧シリンダ１３ａを伸縮させることで、第１・第２リンク部材１６ａ，１６ｂの連結位置を変更してバケット１３の向きを切り換える。
【００２９】
第２リンク部材１６ｂは、一方の端部が第１リンク部材１６ａに、他方の端部がバケット１３の連結部１３ｂに、それぞれ回動可能な状態で連結されている。
また、バケット１３は、支持部２５を介してアーム１２の先端部と連結されており、支持部２５を中心として回動する。
本実施形態では、特に、図２および図３に示すように、上記第１リンク部材１６ａとアーム１２との連結部分の回動中心となる支持ピン２０（図４および図５参照）に対して、本発明を採用している。
【００３０】
（支持ピン２０）
支持ピン２０は、図４に示すように、給脂装置３０を用いて側面に形成された給脂口２１ｃから給脂を行う、いわゆるピン給脂を可能とするために、以下のような構成を有している。
すなわち、支持ピン２０は、図４〜図７に示すように、給脂通路（給脂穴２１ａ、枝穴２１ｂ）と、表層に形成された表面硬化層３１（図６参照）と、その深部の素地部３２（図６参照）と、枝穴２１ｂ内に形成された塑性変形部３３（図７参照）と、を含むように構成されている。
【００３１】
また、支持ピン２０は、材質がＳＮＣＭ（ニッケルクロムモリブデン銅）４４７の鋼材によって構成されており、ピン径が１４０ｍｍ、長さが６００ｍｍの略円柱状の部材である。このように、鋼材の中にニッケルを混入することで、後述する高周波加熱処理（高周波焼入れ処理）によって、通常の深さ（約３．０ｍｍ程度）よりも支持ピン２０の深部（約２０ｍｍ程度）まで表面硬化層３１を形成することができる。
【００３２】
給脂穴２１ａは、図５に示すように、略円柱状の支持ピン２０の側面に形成された給脂用の通路であって、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、支持ピン２０の断面円の中心を通るように、支持ピン２０の軸方向に沿って形成されている。また、給脂穴２１ａは、図６（ｂ）に示すように、支持ピン２０における一方の端部に形成された給脂口２１ｃから軸方向におけるほぼ中心部分にかけて、支持ピン２０の長さの約半分の長さで形成されている。
【００３３】
枝穴２１ｂは、図５に示すように、支持ピン２０の外周面において、軸方向におけるほぼ中央部分に形成された給脂用の通路である。そして、枝穴２１ｂは、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、支持ピン２０内部まで形成された給脂穴２１ａの端部と連通するように、支持ピン２０の外周面から支持ピン２０の断面円の半径方向に沿って形成されている。
【００３４】
給脂口２１ｃは、図５等に示すように、給脂穴２１ａの入り口部分として、支持ピン２０の側面に形成されている。また、給脂口２１ｃは、給脂穴２１ａの断面積よりも径が大きい略円錐形状になるように形成されている。このため、径が大きくなる支持ピン２０の端部にセットされる給脂装置３０（図４参照）の注入口を給脂口２１ｃに対して容易に挿入することができる。
【００３５】
以上の構成により、給脂装置３０によって給脂口２１ｃから注入される潤滑剤は、給脂穴２１ａを通って支持ピン２０の中央部まで進み、枝穴２１ｂへと進入していく。そして、枝穴２１ｂを通って支持ピン２０の外周面へ達した潤滑剤は、図４に示す支持ピン２０の外周面と、その外周面を覆うように取り付けられたボス２２との間の隙間２２ａに流れ込む。この結果、支持ピン２０の側面からピン給脂によって給脂装置３０によって自動的に注入された潤滑剤を、支持ピン２０の外周面とボス２２の内周面との間の隙間２２ａに充填することができる。
【００３６】
表面硬化層３１は、後述する支持ピン２０の製造方法において、高周波加熱処理によって支持ピン２０の外周面に対して焼入れされた硬度の高い層である。そして、表面硬化層３１は、図６（ｂ）および図７に示すように、支持ピン２０の表層から約２０ｍｍ程度の深部まで形成されている。
素地部３２は、図６（ｂ）および図７に示すように、支持ピン２０における表面硬化層３１との境界Ｘよりも深部にあり、表面硬化層３１よりも表面硬度が低い層である。つまり、素地部３２は、支持ピン２０における上述した高周波加熱処理によって硬度アップしていない部分であって、素材としてのＳＮＣＭ４４７の持つ硬度とほぼ同程度の硬度を有している。
【００３７】
塑性変形部３３は、後述する製造方法において加工装置５０のバニシング加工工具５３（図１２および図１３参照）によって枝穴２１ｂの表層部分を塑性変形させた部分である。また、塑性変形部３３は、図７に示すように、枝穴２１ｂ内における、支持ピン２０の表層から表面硬化層３１と素地部３２との境界Ｘの部分を越える位置までの領域に形成されている。さらに、この塑性変形部３３は、後述するバニシング加工工具５３によって、バニシング量が０．０１４ｍｍに設定されて形成される。なお、このバニシング量の設定値は、支持ピン２０の強度を確保するために、枝穴２１ｂ内の表面粗さ、想定される外部応力に基づいて、必要な変形（へこみ）量を算出することで得ることができる。
【００３８】
通常、このような枝穴２１ｂは切削加工によって形成される（図１０および図１１参照）ことから、枝穴２１ｂの表面には細かい凹凸が形成される。このため、この塑性変形部３３を、枝穴２１ｂの切削加工後に枝穴２１ｂに沿って形成することで、枝穴２１ｂ内の表面における表面粗さを低減して、枝穴２１ｂを形成したことによるピン強度の低下を防止することができる。
【００３９】
ここで、このような支持ピン２０においては、支持ピン２０の表層から深部にかけて、ピン強度（ＨＲＣ硬度）、支持ピン２０の曲げ応力、熱応力（本発明適用前、適用後）が、図８に示すグラフのように分布している。なお、各グラフの説明について具体的に説明すれば以下の通りである。
ピン強度は、ＨＲＣ硬度を示す指標であって、図８に示すように、高周波加熱によって硬化処理された表層から約２０ｍｍの深さまでが硬度が高くなっている。つまり、図８のグラフでは、表層から約２０ｍｍの深さまでが表面硬化層３１であって、約２０ｍｍよりも深部が素地部３２であることが分かる。
【００４０】
曲げ応力は、支持ピン２０に対して外力を付与した場合の曲げ応力を、支持ピン２０の表層からの距離による強度の変化を示したものである。つまり、図８のグラフでは、表層付近が曲げ応力が最も大きく、表層から深くなるに従って、曲げ強度が低下しているのが分かる。
熱応力（本発明適用前）は、高周波加熱処理時に支持ピン２０に対して付与された熱によって支持ピン２０の内部に生じた応力であって、支持ピン２０の表層から約２０〜３０ｍｍの範囲において応力が最大となる。また、この熱応力は、曲げ応力と合成されることにより、表層から約２０ｍｍの深さ位置において圧縮応力が引張り応力に反転する。この表層から約２０ｍｍの深さ位置は、上述した表面硬化層３１と素地部３２との境界Ｘ（図７参照）と一致する。そして、この境界Ｘでは、図８のグラフに示すように、ピン強度が低下する領域である。このため、支持ピン２０の外部から応力が付与されると、この境界Ｘにおいてクラックが入り易いという問題があった。特に、本実施形態のように、支持ピン２０の材質としてニッケルモリブデン銅（ＳＮＣＭ）を採用した場合には、後述する高周波加熱処理によって約２０ｍｍ程度の深い位置まで表面硬化層３１を形成できる一方で、支持ピン２０内に残留する熱応力は従来の材質のピンよりも大きくなってしまう。
【００４１】
熱応力（本発明適用後）は、上述した高周波加熱後に、支持ピン２０に形成された枝穴２１ｂ内における支持ピン２０の表層から境界Ｘを越える位置までバニシング加工工具５３を用いて塑性変形させたことにより、上述した熱応力（本発明適用前）よりも支持ピン２０内に残留する応力が減少したことを示している。このように、高周波加熱によって支持ピン２０内に生じた応力を、バニシング加工工具５３を用いた塑性変形部３３の形成によって除去することで、表面硬化層３１と素地部３２との境界Ｘの部分におけるクラックの発生を防止することができる。
【００４２】
＜支持ピン２０の製造方法＞
本実施形態の支持ピン２０は、上述したような構成を備えており、以下のような製造方法によって製造される。
すなわち、本実施形態の支持ピン２０の製造方法は、図９のフローチャートに従って行われる。
【００４３】
ステップＳ１では、図１０および図１１に示すように、固定用治具５１に支持ピン２０を固定し、表面強化処理された支持ピン２０の表層から半径方向に沿って給脂穴２１ａに連通するまで、枝穴２１ｂを形成する。このとき、枝穴２１ｂの加工には、切削加工工具５２が使用される。
ステップＳ２では、支持ピン２０の外周面に対して、高周波加熱による表面強化処理が施される。
【００４４】
ステップＳ３では、図１２に示すように、切削加工によって形成された枝穴２１ｂ内に、バニシング加工工具５３を挿入する。
ステップＳ４では、枝穴２１ｂの径よりも若干大きいバニシングローラ５３ａ（図１３参照）を先端に有するバニシング加工工具５３を用いて、図１３に示すように、枝穴２１ｂの内壁部分に沿って境界Ｘよりも深部（約３０ｍｍ付近）までバニシング加工工具５３を挿入して、塑性変形部３３を形成する。
【００４５】
ステップＳ５では、バニシング加工工具５３を枝穴２１ｂから抜き取って、製造工程を終了する。
本実施形態では、以上のように、高周波加熱による表面硬化処理を施した支持ピン２０に対して、外周面から給脂穴２１ａに連通するまで切削加工工具５２によって枝穴２１ｂを形成する。そして、その枝穴２１ｂの内壁面を強化するために、バニシング加工工具５３を用いて、枝穴２１ｂ内における表層から境界Ｘを越える深さまで、塑性変形部３３を形成する。
【００４６】
これにより、ピン給脂を行うために必要な枝穴２１ｂを有する支持ピン２０であっても、枝穴２１ｂを設けたことによる支持ピン２０の強度低下を防止することができる。この結果、油圧ショベル１等の建設機械に使用されるピン給脂タイプの支持ピン２０の太さを、従来よりも細化することができる。
［本支持ピン２０の特徴］
（１）
本実施形態の支持ピン２０は、その側面からの給脂を可能とするピン給脂タイプの支持ピン２０であって、図６（ｂ）および図７に示すように、給脂穴２１ａと、枝穴２１ｂと、表面硬化層３１と、素地部３２と、塑性変形部３３と、を備えている。給脂穴２１ａは、支持ピン２０の軸方向に沿って中心部分に形成されており、外周面から径方向に沿って形成された枝穴２１ｂと連通する。塑性変形部３３は、枝穴２１ｂの内壁面における表面硬化層３１と素地部３２との境界Ｘを含むように形成されている。
【００４７】
これにより、ピン給脂を可能とする支持ピン２０を採用した場合でも、枝穴２１ｂを形成したことによる支持ピン２０の強度低下を防止することができる。よって、従来のボス給脂を行うピンと比較して、給脂口２１ｃの向きが不変であるため、支持ピン２０への給脂を自動化することが容易になる。また、ピン給脂タイプの支持ピン２０の強度を従来よりも向上させることができるため、同じ強度が必要な部位には従来よりも細いピンを使用することができる。
【００４８】
さらに、本実施形態のように、深部まで表面硬化層３１を形成することができる一方で内部に残留応力が残り易い材質の支持ピン２０を用いた場合でも、枝穴２１ｂ内における適切な位置に塑性変形部３３を形成することで、残留応力を効果的に低減することができる。
（２）
本実施形態の油圧ショベル１の支持ピン２０では、図７に示すように、塑性変形部３３を、支持ピン２０の表層から表面硬化層３１と素地部３２との境界Ｘを越える深さ位置まで形成している。
【００４９】
これにより、枝穴２１ｂにおける塑性変形部３３の形成領域を増やすことで、支持ピン２０に枝穴２１ｂを設けたことによる支持ピン２０の強度低下を抑制し、枝穴２１ｂ内壁面の強度をさらに向上させることができる。また、切削加工による枝穴２１ｂの表面粗さを改善することもできるため、外部応力が付与された際の枝穴２１ｂ内におけるクラックの発生をより効果的に防止することができる。
【００５０】
（３）
本実施形態の油圧ショベル１では、図１に示すように、上述した支持ピン２０を備えている。
これにより、支持ピン２０の強度を確保しつつ、ピン給脂タイプの支持ピン２０を用いて、ピン給脂を自動化することが可能な油圧ショベル１を提供することができる。
【００５１】
（４）
本実施形態の支持ピン２０の製造方法は、図９に示すように、略円柱状の支持ピン２０の円の中心に沿って形成された給脂穴２１ａを外周面へ連通させる枝穴２１ｂを切削加工によって形成するステップ（ステップＳ１）と、支持ピン２０の表面に表面硬化層３１を形成するステップ（ステップＳ２）と、枝穴２１ｂ内における表面硬化層３１と素地部３２との境界Ｘ部分を含むように、塑性変形部３３を形成するステップ（ステップＳ５）とを、備えている。
【００５２】
これにより、ピン給脂を可能とする支持ピン２０を採用した場合でも、枝穴２１ｂを形成したことによる強度低下を防止したピンを製造することができる。よって、従来のボス給脂を行うピンと比較して、給脂口２１ｃの向きが不変であるため、支持ピン２０への給脂を自動化することが容易な支持ピン２０を提供できる。また、製造したピン給脂タイプの支持ピン２０の強度を従来よりも向上させることができるため、従来よりも細いピンを使用することができる。
【００５３】
（５）
本実施形態の支持ピン２０の製造方法では、図９に示すように、支持ピン２０の表層に表面硬化層３１を形成するステップＳ２では、高周波加熱による表面強化処理を採用している。
これにより、比較的容易かつ安価に、支持ピン２０の表層に、硬度が高い層を形成することができる。また、本実施形態のように、支持ピン２０の材質としてニッケルモリブデン銅を用いた場合には、高周波加熱処理によって約２０ｍｍ程度の深さまで表面硬化層３１を形成することができる。
【００５４】
（６）
本実施形態の支持ピン２０の製造方法では、図７に示すように、ステップＳ５における塑性変形部３３の形成時には、支持ピン２０の表層から表面硬化層３１と素地部３２との境界Ｘを越える深さ位置まで塑性変形部３３を形成する。
これにより、枝穴２１ｂ周辺の強度をさらに向上させて、ピン給脂タイプの支持ピン２０を採用した場合でも、ピン強度が低下してしまうことをさらに効果的に抑制することができる。
【００５５】
（７）
本実施形態の支持ピン２０の製造方法では、図９のステップＳ５における塑性変形部３３の形成には、図１２および図１３に示すように、バニシング加工工具５３を用いる。
これにより、バニシング加工工具５３の先端のバニシングローラ５３ａの径を枝穴２１ｂの径よりも若干大きめに調整することで、枝穴２１ｂに沿って塑性変形部３３を容易に形成することが可能になる。
【００５６】
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
（Ａ）
上記実施形態では、本発明に係る支持ピン２０を、枝穴２１ｂにおける表層から表面硬化層３１、素地部３２の境界Ｘの部分を越える位置まで塑性変形部３３を形成することにより実現した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５７】
例えば、塑性変形部は、表層から形成されている必要はなく、少なくとも表面硬化層と素地部との境界部分を含むように形成されていればよい。
この場合でも、表面硬化層と素地部との境界部分における割れ等の発生を防止することで、ピン給脂が可能なピンであってもピン強度の低下を防止することができるという、上記と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
ただし、上述したバニシング加工工具５３のように、ピンの表層側から枝穴に挿入されて塑性変形部を形成する場合には、表層部付近を塑性変形させずに上記境界部分だけを塑性変形させることは困難であることから、塑性変形部の加工性および枝穴全体の強度低下防止という観点では、上記実施形態のように枝穴におけるピンの表層から上記境界部を越える位置まで塑性変形部を形成することがより好ましい。
【００５９】
（Ｂ）
上記実施形態では、本発明に係る支持ピン２０を、枝穴２１ｂに対してバニシング加工工具を挿入して塑性変形部３３を形成することにより実現した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、枝穴内に塑性変形部を形成する手段としては、バニシング加工工具に限定されるものではなく、他の工具等を使用して塑性変形部を形成してもよい。
【００６０】
（Ｃ）
上記実施形態では、枝穴２１ｂが支持ピン２０の軸方向におけるほぼ中央に形成されている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、支持ピンの軸方向において左右対称になるように形成された２本の枝穴を有するピンであってもよい。
【００６１】
この場合でも、ピンに対して枝穴を形成してピン給脂が可能な構造を採用した場合でも、枝穴内に塑性変形部を形成することで、ピン強度の低下を防止することができる等といった、上記と同様の効果を得ることができる。
（Ｄ）
上記実施形態では、支持ピン２０の表面強化処理として、高周波焼入れ処理を採用した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、高周波焼入れ以外の表面強化処理を行ってもよい。
【００６２】
（Ｅ）
上記実施形態では、本発明の支持ピン２０として、ピン径１４０ｍｍ、長さ６００ｍｍ、材質がＳＮＣＭ鋼材を用いたものを例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、他の大きさ、材質によって構成されるピンに対しても、同様に本発明の適用は可能である。
【００６３】
なお、上記実施形態のように、ニッケルクロムモリブデン鋼（ＳＮＣＭ鋼材）からなるピンでは、ニッケルを混入させることで、通常（約２．０〜３．０ｍｍ）よりもピンの深層（約２０ｍｍ程度）まで表面強化処理を行うことができる一方で、ピンの内部に熱歪みが生じ易くなってしまう。このため、ピンの内部に残った熱歪みを除去して強度低下を防止できるという点で、本発明のピンを採用することがより好ましい。
【００６４】
（Ｆ）
上記実施形態では、本発明に係る支持ピン２０を、油圧ショベル１のバケット１３を駆動するバケットリンク機構１６に含まれる第１リンク部材１６ａとアーム１２との連結部分に使用される支持ピン２０に対して適用した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６５】
例えば、バケットリンク機構１６における他の連結部分に使用される支持ピンに対しても同様に適用可能である。
バケットリンク機構１６に含まれる全ての支持ピンに本願発明の支持ピン２０を採用した場合には、全ての連結部におけるピン給脂を自動的に行うことが可能となる。
（Ｇ）
上記実施形態では、本発明に係る支持ピン２０を、油圧ショベル１のバケット１３を駆動するバケットリンク機構１６に含まれる支持ピン２０に適用した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６６】
例えば、ブルドーザ等のような履帯を支持する履帯連結ピン等に対しても、同様に適用が可能である。
（Ｈ）
上記実施形態では、本発明に係る支持ピンを、油圧ショベル１に対して適用した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６７】
例えば、油圧クレーン車やホイルローダ等のような他の建設機械の可動部に対しても、同様に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の建設機械のピンは、ピン給脂を行う構造を有するピンにおいて、ピンの外部から応力がかかった場合でも、表面硬化層と素地部との境界部分における割れの発生を抑制しつつ、給脂するための配管接続を容易化するとともに、強度的にも優れたピンを提供することができるという効果を奏することから、油圧ショベルやブルドーザ等の建設機械に限らず、他の機器に含まれる可動部に使用されるピンに対して広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態に係る建設機械の支持ピンを採用した油圧ショベル全体の構成を示す全体斜視図。
【図２】図１の油圧ショベルに搭載された支持ピンを採用したバケット周辺の構成を示す側面拡大図。
【図３】図２のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図４】図２の支持ピンに含まれるピンおよびボス周辺の構成を示す断面図。
【図５】図２の支持ピンに含まれる支持ピン全体の構成を示す斜視図。
【図６】（ａ），（ｂ）は、図４の支持ピンの構成を示す側面図および内部断面図。
【図７】図６（ｂ）のＢ部分を示す拡大図。
【図８】図５等の支持ピンの深さ方向における応力、硬度等の分布を示すグラフ。
【図９】本発明の一実施形態に係る支持ピンの製造方法の流れを示すフローチャート。
【図１０】図９のフローチャートに沿って支持ピンを製造する製造装置とその製造過程を示す斜視図。
【図１１】図９のフローチャートに沿って支持ピンを製造する製造装置とその製造過程を示す斜視図。
【図１２】図９のフローチャートに沿って支持ピンを製造する製造装置とその製造過程を示す斜視図。
【図１３】図９のフローチャートに沿って支持ピンを製造する製造装置とその製造過程を示す斜視図。
【符号の説明】
【００７０】
１      油圧ショベル
２      下部走行体
３      旋回台
４      作業機
５      カウンタウェイト
６      エンジン
９      機器室
１０      キャブ
１１      ブーム
１１ａ    油圧シリンダ
１２      アーム
１２ａ    油圧シリンダ
１３      バケット
１３ａ    油圧シリンダ
１３ｂ    連結部
１６      バケットリンク機構
１６ａ    第１リンク部材
１６ｂ    第２リンク部材
２０      支持ピン（建設機械のピン）
２１ａ    給脂穴
２１ｂ    枝穴
２１ｃ    給脂口
２２      ボス
２２ａ    隙間
２５      支持部
３０      給脂装置
３１      表面硬化層
３２      素地部
３３      塑性変形部
５０      加工装置
５１      固定用治具
５２      切削加工工具
５３      バニシング加工工具
５３ａ    バニシングローラ
Ｐ      履帯
Ｘ      境界
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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