(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削用のバケットのための磨耗アセンブリであって、
この摩耗アセンブリを掘削用のバケットに保持させるための後方取付け端部と、長手方向軸、一組の側壁、前端部に向けてそれぞれ収束するこれら側壁間の収束性壁、並びに、前記各側壁に関連したレールを有する、前方に延びた突出部とを備え、各レールは、各側壁から内方に延びる側方面を有し、この側方面は、前記突出部の長手方向軸に沿って延びる水平面に対して軸方向に傾斜し、また、各レールは、前記収束性壁の一方とそれぞれの側方面とにより両側が規定されている、アダプタと、
細い前方作用端部へ延びている一組の収束性壁と、一組の側壁と、前記突出部を収容し、後方に開口したソケットとを有し、このソケットは、前記突出部の収束性壁を覆うようになっている収束性壁と、前記突出部の側壁を覆うようになっている側壁と、前記レールを収容するようにソケットの各側壁に関連した溝とにより規定され、各溝は、受け入れられたレールの側方面に支持されるようになっている側方面を有し、この側方面は、前記水平面に対して軸方向に傾斜し、また、各溝は、前記収束性壁の一方とそれぞれの側方面とにより両側が規定されている、摩耗部材と、
この摩耗部材を前記アダプタに保持させるロックとを具備する摩耗アセンブリ。
【請求項２】
前記ソケットの前端部が、ソケットの側壁間で延びている互いに対向した前方支持面を有し、各前方支持面は、前記長手方向軸と略平行に延びている、請求項１の磨耗アッセンブリ。
【請求項３】
前記溝の各々は、ほぼ全長に沿って実質的に一定の幅と深さとを有している請求項１に記載の摩耗アセンブリ。
【請求項４】
前記溝は、前記磨耗部材の側壁に沿ってほぼ位置合わせされた実質的に平行な面に沿って延びている請求項１に記載の磨耗アセンブリ。
【請求項５】
前記磨耗部材は先端部であり、前記細い作用端部は堀削刃である、請求項１に記載の磨耗アセンブリ。
【請求項６】
掘削用のバケットのリップ部のための磨耗部材であって、
一組の側壁と、これら側壁間の一組の収束性壁と、掘削用のバケットに取着されたアダプタの突出部を収容するための後方に開口したソケットとを具備し、このソケットは、前記突出部の収束性壁を覆うようになっている収束性壁と、前記突出部の側壁を覆うようになっている側壁と、前記アダプタの突出部のレールを収容するために前記ソケットの側壁の各々に形成された溝とにより規定され、各溝は、前記ソケットの長手方向軸に沿って延びる水平面に対して軸方向に傾斜し、また、各溝は、前記収束性壁の一方と、それぞれの側方面とにより両側が規定されている、磨耗部材。
【請求項７】
前記ソケットの前端部は、ソケットの側壁間で延びている互いに対向した前方支持面を有し、これら前方支持面の各々は、長手方向軸と略平行に延びている、請求項６に記載の磨耗部材。
【請求項８】
前記各溝は、ほぼ全長に沿って実質的に一定の幅と深さとを有している、請求項６に記載の磨耗部材。
【請求項９】
前記溝は、前記側壁に沿ってほぼ位置合わせされた実質的に平行な面に沿って延びている請求項６に記載の磨耗部材。
【請求項１０】
前記磨耗部材は先端部であり、前記細い作用端部は堀削刃である、請求項６に記載の磨耗部材。
【請求項１１】
前端部と、
堀削用のバケットに固定された突出部を収容するように開口後端部を備え、収束面、側壁、前面、および前記開口後端部によって規定され、長手方向軸を有しているソケットと、
ソケットの前面と開口後端部との間で前記側壁の一方に沿って位置付けられ、前記収束面の一方に概して向かう方向に面している側方面とを具備しており、
この側方面は、使用時に磨耗部材の前端部にかけられる所定の負荷に応じて突出部上へと後方に磨耗部材を引っ張る傾向のある成分を有する抵抗力を生じるように長手方向の軸に対して軸方向に傾斜し、また、前記側方面は、対応した側壁に対して鋭角で横方向に向けられている、磨耗部材。
【請求項１２】
前記側方面は、この側方面が概して面する収束面とほぼ同じ方向に、長手方向軸に対して傾斜している、請求項１１に記載の磨耗部材。
【請求項１３】
前記側方面は、前記ソケットの側壁の一方に沿って延びている、請求項１１もしくは１２に記載の磨耗部材。
【請求項１４】
前記各側壁に沿って１つの側方面を更に具備している請求項１１ないし１３のいずれか１に記載の摩耗部材。
【請求項１５】
前記側方面の第１および第２の側方面は、互いに対向した側壁に沿っている、請求項１４の磨耗部材。
【請求項１６】
前記側方面の各々は、前記前面からソケットの後端部まで延びている、請求項１１ないし１５のいずれか１に記載の磨耗部材。
【請求項１７】
掘削用のバケットのリップに固定された突出部と、
前端部と、収束面、側面、前面、並びに、前記開口後端部により規定され、長手方向軸を有し、前記突出部を収容する開口後端部を有したソケットと、このソケットの前面と開口後端部との間で前記側面の一方に沿って位置された側方面とを備え、この側方面は、前記収束面の一方に向かう方向に面し、この側方面は、使用時に磨耗部材の前端部にかけられる所定の負荷に応じて突出部上へと後方に磨耗部材を引っ張る傾向のある成分を有する抵抗力を生じるように長手方向の軸に対して軸方向に傾斜し、また、前記側方面は、対応した側面に対して鋭角で横方向に向けられている、磨耗部材と、
この磨耗部材を前記突出部に着脱可能に保持させるロックとを具備している磨耗アッセンブリ。
【請求項１８】
前記突出部は、前記磨耗部材の側方面の各々と係合するための側方面を有している、請求項１７の磨耗アセンブリ。
【請求項１９】
前記突出部の側方面の各々は、突出部の側面に沿って延びている、請求項１８の磨耗アセンブリ。
【請求項２０】
前記突出部の側方面の各々は、互いに係合する磨耗部材の側方面と同じ方向に、長手方向軸に対して傾斜している、請求項１８もしくは１９の磨耗アセンブリ。
【請求項２１】
前記側方面の第１の側方面は、前記収束面の第１の収束面に対面し、前記側方面の第２の側方面は、前記収束面の第２の収束面に対面している、請求項１７の摩耗アッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩耗アセンブリ並びに磨耗部材に関し、特に、採鉱設備、掘削機械及び土工機械と共に使用するための摩耗アセンブリ並びに磨耗部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
採鉱中や工事中において、摩耗部材は、一般に、バケット等を保護するためおよび／または採集する土に係合及び該土を粉砕するために、上記機械の掘削刃に沿って設けられている。従って、摩耗部材は、激しい摩耗状態となり、相当の摩耗にあう。そのため、該摩耗部分は、定期的に交換しなければならない。
【０００３】
摩耗した部分の交換による材質の損失を最少化するために、上記摩耗アセンブリは、通常、アダプタ及び摩耗部材を含む２つ以上の分離可能な構成要素として製造される。該アダプタは、溶接、機械的アタッチメント、あるいは上記摩耗部材を支持する、前方に突出する突出部を呈するように、掘削装置の刃に沿って鋳造することによって、上記掘削刃に取り付けられる。該摩耗部材は、上記突出部に被さって収容されるソケットと、前方作用端部とを有する。先端部において、該作用端部は、一般に、細くなった掘削刃である。該摩耗部材は、上記アダプタ突出部を実質的に覆い、それにより該突出部を摩耗から保護しようとする。例えば、様々な要因により、上記アダプタは摩耗して交換が必要になる前に、略５〜２０の先端部を、単一のアダプタに連続的に取り付けることができる。上記摩耗部材の現場での交換に適応するために、該摩耗部材は、通常、取外し可能なロック（例えば、ロックピン）によって上記アダプタ突出部に固定される。
【０００４】
採鉱、掘削及び建設工事、および特に掘削刃装置に使用される摩耗アセンブリは、全方向に加えられる大きくかつ変化する力を受ける。その結果、先端部及び他の摩耗部材は、軸方向、垂直方向、逆方向及び横方向の負荷と共に衝撃、振動及び他の種類の力に耐えるために、上記アダプタにしっかり固定しなければならない。垂直方向の負荷は、該アダプタ上で上記摩耗部材を前方に「回転」させようとし、該摩耗部材の射出をまねくこともある、大きなモーメント力は発生するという点で、特に厄介であった。上記アダプタ突出部の壁部は、該摩耗部材のための支持体を形成するが、上記ロックは、たいていの場合、先端部を保持し、かつ負荷、特にモーメント及び逆方向の力に抵抗する際に、大きな役割も果たす。
【０００５】
従来の刃装置１（図２２）において、アダプタ突出部２及び先端部４における相補的ソケット３はくさび形状であり、収束性上面及び底面２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂを含む。先端部４の自由端４ａに加わる中心下方負荷Ｐは、突出部２上の先端部４を回転させようとするモーメント力を加える。負荷Ｐは、概して、ソケット３の前端部３ｃに接触している突出部先端２ｃ及び先端部４の基端または後方端４ｄに接触する該突出部の基端部２ｄの下面に伝わり、該上面により抵抗され（反作用力Ａ）、かつ該下面により抵抗される（反作用力Ｂ）。これらの反作用力は、力Ｐにより形成されたモーメントに抵抗する反作用モーメントを形成する。認識できるように、大きな垂直方向力は、実質的な射出力を生成することができる。また、衝撃、振動、摩耗及びみじんの存在等は、激しい射出力に抵抗する困難さを激化させる。
【０００６】
この実例の中心下方負荷Ｐにおいては、反作用力Ａの垂直成分は、一般に、下方負荷Ｐに反作用力Ｂの垂直成分を加えたものに等しい。しかし、上記突出部の収束性壁部のため、反作用力Ａ、Ｂの各々の水平成分は、上記先端部を推進しようとする前方方向である。それらの力は、上記突出部及びソケットの外形及び摩擦によって直接抵抗されない程度まで、それらは、上記ロックピンによりせん断負荷として抵抗される。大きなせん断負荷を繰り返し加えると、上記ロックピンに対して受容しがたい大きな応力を発生させて、破損をまねく可能性はある。
【０００７】
さらに、そのような従来の刃においては、上記ロックピンは、通常、定位置に打ち込まれており、かつ上記アダプタ突出部の穴に対する、上記先端部の穴の配置により最初に加えられる摩擦力によってきつく保持される。しかし、上記先端部及びアダプタの摩耗は、その接続を緩めようとし、該ロックピンをはずす危険性は増す。従って、該ロックピンは、過度の緩みは発生した場合に、時間を遅らせるように、最初に、規定された開口部内に非常にきつくセットされる。そのため、該ロックピンは、大きなハンマーの繰り返し強打によって、上記開口部へ打ち込み、かつ該開口部から追い出さなければならない。このことは、特に、大きなサイズの刃においては、厄介かつ時間のかかる作業である。
【０００８】
摩耗は発生し始める際に、上記先端部とアダプタとの間の密な嵌合を維持するための努力として、上記ロックピンの前方に、テークアップエラストマーを配置する場合はある。該エラストマーは、上記先端部を上記アダプタ上へ引き寄せるように機能すると共に、加えられたモーメント力及び逆方向の力に抵抗する上記ロックの能力を減らす。それらの負荷は、耐えることができる以上の応力を該エラストマーに対して発生させる傾向はある。その結果、使用中に、該エラストマーの過度の使用は、時期尚早の故障及び該ロックピンの損傷を招く可能性はあり、それにより、上記先端部の減損を招く。
【０００９】
ピンの故障、緩みまたはエラストマー問題による先端部の減損は、該先端部の時期尚早の減損及び上記アダプタ突出部の摩耗を招くだけでなく、特に採鉱作業において、掘削した原料を処理することができる機械に対する潜在的な損傷を招く。また、上記アダプタは、たいてい定位置に溶接されるので、アダプタの交換は、一般に、上記掘削機械に対して著しい作業休止時間を生じる。
【００１０】
上記先端部とアダプタ間の結合の安定性を増し、該先端部を射出させようとする力を減じ、かつ上記ロックに対する負荷を少なくするための様々な異なる先端部及び突出部の設計が開発されている。
【００１１】
一つの刃の設計１’（図２５）においては、突出部２’及びソケット３’の前端部は、それぞれ、上方及び下方安定化平坦部５’、６’を有する矩形状形態を備えている。上方安定化平坦部５’のため、先端部４’の自由端４ｃ’に対する中心下方負荷Ｐ’が、該先端部を上記突出部から射出させようとする実質的な水平成分を概して有しない垂直方向の反作用力Ａ’を発生させるように、該突出部の先端２ａに伝わる。それにもかかわらず、反作用力Ｂ’が、なお、上記先端部の後方に、該先端部を該突出部から押し出そうとする実質的に前方向の水平成分を発生させる。この設計は、従来の刃装置に関する先端部の安定性を改善するが、一方で、実質的な射出力を加えて、大きなせん断力を上記ロックに対して発生させる可能性がある。
【００１２】
Ｊｏｎｅｓらに対する特許文献１に開示されているような別の設計においては、突出部及びソケットは、それぞれ、刃の長手方向の軸に対して実質的に平行である、前方矩形状部分と、後方支持面とを備えている。この構造においては、上記前方の安定化平坦部と平行な支持面とを組み合わせた効果が、略垂直方向のみである反作用力を、上記突出部の先端及び基部に発生させる。このような垂直方向の反作用力は、一般に、実質的な水平方向成分を発生させない。従って、この構造は、上記先端部を上記アダプタから押し出そうとする力を大きく減じる。また、該先端部のこのような安定化は、低減された摩耗のため、上記先端部のアダプタ上でのずれや動きも減ずる。それにもかかわらず、他の複数の要因（例えば、衝撃等）および逆方向の力は、なお、大きなせん断力を上記ロックに対して加える可能性がある。
【００１３】
Ｈａｈｎらに対する特許文献２に開示されているような他の設計においては、先端部及びアダプタは、それぞれ、該先端部は、該アダプタ突出部に取り付けられたときに、その長手方向軸周りに回転するように、螺旋状ターンまたはネジ山を備えている。該ネジ山のため、該先端部は、刃の長手方向軸周りに回転し、射出力が加えられた際に、該ロックをアダプタ突出部に対して概して押圧する。該ロックは、従来の刃に加えられる大きなせん断力とが対照的に、その種の圧縮力を受けた際に、故障しにくいものである。この構造は、大きな強度及び保持力をもたらすが、一方で、該突出部及びソケットは、複雑で製造コストが高い。
【特許文献１】米国特許第５，７０９，０４３号
【特許文献２】米国特許第４，３５３，５３２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、過度の応力を上記ロックに対して与えることなく、重い負荷に耐えることができる安定な結合を実現できる摩耗アセンブリに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一つの態様においては、摩耗アセンブリは、一定の負荷を上記摩耗部材に加えることによって、該摩耗部材は、上記アダプタに対して固定されるように形成されている支持面を含む。一つの好適な構造においては、該支持面は、抵抗するために発生した反作用力の水平成分、例えば、中心に加えられた垂直方向の負荷が、該摩耗部材をよりきつく上記アダプタ突出部に対して押し込むように後方へ向けられるように、指向されている。
【００１６】
本発明の他の態様においては、上記摩耗部材は、よりうまく射出力に抵抗するために、その長手方向軸周りに、上記アダプタ上でおよび該アダプタから離れて回転する。好適な実施形態においては、この回転は、製造が容易で費用がかからない略線形のレール及び溝によって実現される。それらの相補的なレール及び溝は、上記アセンブリは、掘削用途での良好な貫通及び金属のより少ない使用のための螺旋状のネジ山を有することではなく、より細長い輪郭を有することを可能にする。また、このような溝及びレールは、螺旋状のネジ山を形成するのに用いる比較的角張った溝を用いることによる、高応力の立ち上がりの発生を回避する。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、上記アダプタの突出部または上記摩耗部材のソケットには、後方に延びるのにつれてそれるレールが設けられている。そのため、相補的な突出部またはソケットは、該レールに適合して収容する溝を有する。好適な実施形態においては、該レールが垂直方向へそれることは、上記摩耗部材の軸方向の取付けを妨げ、該摩耗部材は上記アダプタの突出へ移動するときおよび該突出部から離れるときに、該摩耗部材に捻ることを要する。
【００１８】
本発明の他の態様においては、上記アダプタは、長手方向軸の対向する側面に配置され、かつ反対方向に面している２つの支持面を含む。好適な実施形態においては、それらの支持面は、上記突出部の上部及び底部の最大の耐久性に対する摩耗を低減する。また、該支持面は、好ましくは、略Ｚ字状の断面を形成するように、上記アダプタ上でレールの一部として形成される。
【００１９】
本発明の別の態様においては、上記アダプタの突出部及び上記摩耗部材のソケットは、前方へ延びるのに従って広くなっている。好適な実施形態においては、該アダプタ及びソケットは、取付け中に、上記摩耗部材の捻りを要するようにそれる、相補的なレール及び溝を有する。この構造は、上記前方に広がっている突出部を該ソケット内へ収容して、該摩耗部材の射出によく耐えるような十分な隙間を形成する。
【００２０】
本発明の他の態様においては、上記ロックは、摩擦力を軽減し、かつ該ロックの挿入及び取外しを容易にするために、相補的な溝内に嵌合するように先細になっている。この形態においては、上記ロックの全長は、位置合わせされた開口部を通って摩擦で滑動しないは、係合位置またはその近傍で上記溝の側面に係合する。該ロックを挿入するとき、または取り外すときに、該ロックをたたくことは避けられる。好適な実施形態においては、該ロックは、該ロックを上記溝内に固定して好ましくない損傷または射出を防ぐためのロック部材を有する。
【００２１】
本発明の上述及び他の目的、特徴及び効果は、添付図面と共に、本発明の以下の説明を考察すれば、より容易に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、摩耗面を保護する摩耗部材に注力している。具体的には、該摩耗アセンブリは、掘削、採鉱、建設工事等での使用に特に適している。該摩耗アセンブリは、掘削刃装置を構成する際に用いるのに適しているが、他の摩耗部材を形成するのに用いることもできる。
【００２３】
説明のために、本出願は、発明の構造を掘削刃装置として記載する。他の摩耗部材（例えば、シュラウド）の製品は、同じ突出部及びソケット構造を用いるであろうが、異なる作用端部及び取付け端部を有することも可能である。上方、下方、垂直等の用語は、説明のためだけに、この明細書中で用い、図１に適応させたような刃装置に関する場合に理解されるであろう。それらの用語の使用は、それらの特定の指向を上記摩耗アセンブリに要することの指示ではない。該摩耗アセンブリは、図１に示すものとは異なるように指向することができる。
【００２４】
好適な構造においては、刃装置１０は、先端部１２と、アダプタ１４と、ロック１６とを備えている（図１〜１０）。アダプタ１４は、好ましくは、前方に突出する突出部１８と、一組の後方に延びる脚部２２の形をした取付け端部２１とを含む（図１、２、及び９〜１０）。脚部２２は、掘削機の掘削刃２３にまたがり、定位置に溶接されるようになっている。しかし、上記取付け端部は、機械的アタッチメントにより、あるいは該掘削刃と一体に鋳造することによる等の他の方法で上記アダプタに取付けるように異ならせることができる。さらに、特に大きな刃においては、該アダプタは、後に上記掘削刃に固定される、第２のアダプタ等に取り付けることができる。
【００２５】
上記突出部は、略くさび形状であり、収束性壁部２４、２６と、側壁２８、３０と、前方支持面３２とによって形成されている。支持面３２は、摩耗部材１２に加わる軸方向に向けられた負荷を受け止めるようになっている。収束性壁部２４、２６には、好ましくは、強度及び耐久性を強めるための緩やかな横方向の湾曲部が設けられているが、それらは、大きな湾曲部を備えた平坦面とすることができ（図３及び８）、あるいは、他の形態を設けることができる。側壁２８、３０は、略平行な平面上に延びているが、好ましくは、わずかに先細りになっている。しかし、該側壁には、要求に応じて、かなりの傾斜を設けることができる。上記収束性壁部と側壁との間の接続縁部は、通常、それらの位置における応力の集中を最少化するために丸みは付けられている。
【００２６】
突出部１８の側壁２８、３０には、それぞれ、外側面３６及び側方面３７を有する側面３４及びレール３５が形成されている（図２、３、４及び９）。一つの好適な構造においては、レール３５は、（例えば、上記側壁の後方延長部を有する）実質的に平行な平面内で、後方に延びているが、それらは、後方に延びるのに従って、互いにそれている。具体的には、一方のレール３５ａは、支持面３２から、収束性壁部２６の後方延長部と実質的に平行である後部方向へ延びており、他方のレール３５ｂは、支持面３２から、収束性壁部２４と実質的に平行な方向に後方へ延びている。このようにして、レール３５ａ、３５ｂは、それらは後方に延びるのに従って、略垂直方向にそれている。該レールには、好ましくは、主として容易な製造のために、線形面、略一定の奥行き及び幅が設けられている。しかしなはら、他の形態も可能である。
【００２７】
好適な構造においては、一方のレールは、各収束性壁部２４、２６に隣接して、かつ実質的に該各収束性壁部と平行に延びている。従って、各収束性壁部２４、２６の外縁部は、隣接するレールの上部または底部を形成し、側方面３７は、該収束性壁部の後方延長部に略平行に延びている。それにもかかわらず、変形例が可能である。例えば、上記側方面は、非線形形状、あるいは、上記収束性壁部と平行でない延長部を有してもよい。また、上記レールは、該レールは、収束性壁部２４、２６から離れている第２の側方面（図示せず）を有することができるように、該収束性壁部から離間していてもよい。
【００２８】
各レール３５の外側面３６は、実質的に垂直である。好ましくは、側方面３７及び側面３４は、略Ｖ字状の凹部４０（図３及び８）を形成するように傾斜している。従って、側方面３７及び側面３４は、それぞれ、先端部１２に加わる垂直方向及び横方向の負荷のための主として支持面を形成するように、垂直方向に対して横方向である表面領域を呈する。収束性壁部２４、２６は、重い負荷の下で、あるいは、上記部分の摩耗後に、上記ソケットに接触する可能性はある第２の支持面を形成する。各側方面３７は、好ましくは、そのそれぞれの側面３４に対して、７５°〜１１５°、最も好ましくは、９５°の角度で設けられている。それにもかかわらず、他の角度を用いることができる。側面３４は、各側壁２８、３０のだんだん大きくなっていく部分を形成するように、後方に延びるのに従って広はるように、略三角形状である。
【００２９】
先端部１２は、収束性壁部４３、４５及び側壁４７、４９によって規定される、略くさび形状の外形を有する（図１〜１０）。収束性壁部４３、４５は、前方に突出する掘削刃５１を形成するように細くなっている。後方に開口しているソケット５３は、アダプタの突出部１８を収容するために設けられている。
【００３０】
ソケット５３は、好ましくは、アダプタ突出部１８に結合して収容するような形状になっている（図５、６及び８）。従って、該ソケットは、収束性面と、側面５９、６１と、前面６３とで規定される。各側面５９、６１には、溝６５と、内方に突出する隆起部または突起部６７は形成されている。溝６５は、上記アダプタ突出部上のレール３５を収容するような形状になっている。すなわち、好適な構造においては、溝６５は、好ましくは、対向する収束性面５５、５７に沿って延びるように形成されている。突起部６７は、側方面３７及び側面３４とそれぞれ向かい合いかつそれらを支持する側方面６９及び内面７１を、それぞれ規定する。すなわち、側方面６９及び内面７１は、略垂直方向に加えられる負荷のための主として支持面を形成するのに対して、収束性面５５、５７は、重い負荷の下で、あるいは上記部材の摩耗後に、上記突出部に接触する可能性はある第２の支持面を形成する。前方面６３は、軸方向の負荷はかかっているときに、支持面３２に当接するようになっている。
【００３１】
上記突出部は、上記摩耗部材に必要な金属の量を最少にするために、好ましくは、上記アダプタ上にあり、かつ上記ソケットは上記先端部にあるが、後方に延びる突出部を、上記アダプタ内に規定されたソケット内に収容されるように、上記先端部に設けることができる。また、該ソケット及び突出部の構造は、内部のレール（図示せず）を、一致する溝を該突出部（図示せず）に設けた状態で、該ソケット内に設けることができるように、逆にすることもできる。
【００３２】
それるレール３５及び溝６５のため、先端部１２は、アダプタ突出部１８に嵌合したときに、ねじるか、あるいは回転しなければならない。好適な構造においては、上記先端部は、挿入されたときに、一回転の８分の１位回転する。その結果、該先端部は、どちらかといえば、直線状のレール及び溝ではなく、螺旋状のネジ山は形成されている先端部及びアダプタの場合と同じように、該アダプタの突出部に嵌合する。先端部１２は、各溝６５の後方部分７３は、図９に示すように該レールを収容するために、対応するレール３５の前方部７５に隣接して位置するように、第１の指向された先端部１２によって、突出部１８に取付けられる。該溝は垂直方向にそれているため、上記レールの前端部と該溝の後端部との位置合わせによって、上記先端部は、その最終位置に対して回転してしまう。すなわち、該先端部は上記突出部上に滑り込むと、該先端部は、上記レールに対して十分な隙間を生じるように、長手方向の軸Ｘ周りに回転し、最終的には、レール３５を各溝６５内に挿入させる。図１０は、レール３５をソケット５３の溝６５内に完全に挿入した状態で、突出部１８上に取付けられた先端部１２を示す。
【００３３】
このように、本発明は、螺旋状のネジ山を備えている（例えば、米国特許第４，３５３，５３２号明細書）が、単純かつ高価でない構造を備えている従来の摩耗アセンブリによってもたらされる一定の効果を達成する。本発明に係る上記対向するレールは、上記螺旋状のネジ山アセンブリよりも、鋳造するのが容易である。また、鋭い螺旋状の溝の代わりに、より大きなレール及び溝を使用すると、強度及び耐久性の向上によって、上記突出部における応力の立ち上がりが弱められる。
【００３４】
また、本発明は、従来の螺旋状のネジ山アセンブリを上回る他の効果を実現する。本発明は、上記突出部に対して円錐形の基部を用いずに、よりほっそりした輪郭のくさび形状を用いている。すなわち、該突出部の（上面と底面との間の）高さは、円錐形基部によって制限されず、そのため、該突出部の高さは、必要に応じて調節することができる。従って、本発明の該突出部は、螺旋状のネジ山を備えた輪郭よりもよりほっそりとした輪郭を有する刃装置を形成するのに用いることができる。該よりほっそりとした輪郭の刃装置は、掘削時により良好な貫通を実現でき、形成するのにより少ない金属ですむ。
【００３５】
さらに、上記ねじりの程度は、上記レールのそれを規定する角度を変えることによって変化させることができる。一般に、上記角度を大きくすればするほど、上記先端部は、取付け時及び取外し時に、より多くの量のねじりを受ける。
【００３６】
この構造の場合、先端部１２は、アダプタ突出部１８上に安定して配置される。従来の刃と比較して、先端部１２の自由端部５１に対する、中心に加えられる垂直負荷Ｐ１は、反作用力Ａ１、Ｂ１（図１１）の水平成分のため、より小さい射出力を発生させる。例えば、先端部１２の自由端部５１に対する中心下向きの負荷Ｐ１は、突出部１８の先端部及び基部において、反作用力Ａ１、Ｂ１を発生させる。反作用力Ａ１の垂直成分は、負荷Ｐ１に反作用力Ｂ１の垂直成分を加えたものに略等しい。しかし、上記先端部の後端部又は基端部の上向きの動きに抵抗するレール３５の傾斜は、下方の収束性壁部４５に対して反対方向であるため、反作用力Ｂ１の水平成分は、該先端部を射出させるよりも該アダプタに対して該先端部を押し込むように後方に向いている。そして、この保持又は固定力は、反作用力Ａ１の水平成分により、上記射出力を少なくとも部分的にずらせる。先端部１２の異なる部分へ加えられる垂直成分を有する負荷は、常に上述した固定力を発生させるわけではなく、その効果は、通常の負荷の下で発生してかなりの効果をもたらす。
【００３７】
他の好適な構造においては、突出部１８ａの前方自由端部４２は、上方及び下方の安定化平坦部（図１２及び１３）を有する、略矩形状の外形を有するように形成される。これらの平坦部４４、４６は、特に、先端部１２ａの前方端部に対する垂直方向の負荷に抵抗する際に、上記先端部を上記アダプタ上で安定化させるためのさらなる支持を実現するために、上記刃の長手方向軸と実質的に平行に延びている。該実質的に平行な平坦部は、抜き勾配のために、約７°まで上記長手方向軸に対して傾斜させてもよい。該平坦部は、より大きな角度で傾斜させてもよいは、それらの安定化機能は、傾斜はきつくなるにつれて減る傾向はある。先端部１２ａのソケット５３ａは、アダプタ突出部１８ａの平坦部４４、４６と係合する、一組の前方端部安定化平坦部７８、７９を含む。該ソケットの前方端部は、好ましくは、該突出部の前方端部と一致するように略矩形状の輪郭を呈するが、該突出部の前方端部及びソケットに対しては、矩形状以外の形状も可能である。
【００３８】
好適な刃装置１０ａにおいては、先端部１２ａの自由端部に対する中心に加えられる下方への負荷Ｐ２は、射出力として作用する水平成分を概して有しない、実質的に垂直方向の反作用力Ａ２を発生させる（図１３）。上述したように、上記レールの傾斜は、上記先端部の基端において、射出力よりも保持力を伴う水平成分を発生させる。すなわち、この負荷の場合、上記支持面（例えば、上記平坦部及びレール）の全体的な効果は、上記先端部を射出させることではなく、上記アダプタに対して固定することである。
【００３９】
この構造は、先端部の安定性の実質的な改善をもたらす。結果として生じる上記固定力の発生は、上記ロックピンへの負荷を少なくし、先端部の損傷のリスクを低減する。また、該結果として生じる固定力は、上記アダプタ突出部上での上記先端部の動きを減らすことにつながり、それにより、上記刃構造の摩耗は減ることになる。さらに、上記装置は固定されていると同時に、最も支配的な、あるいは通常の垂直及び軸方向の負荷を受けているので、製造公差を緩和して、より容易かつ低コストの製造を可能にし、（負荷支持エラストマーを有する）テークアップ方式のロックピンを使用をなくすことができ、規格に対する要求も、上記刃の寿命を縮めることなく低減することができる。その代わり、該刃は、耐久性は向上する。
【００４０】
従来の刃装置（図２４参照）においては、上記突出部を湾曲させるそのような負荷の傾向のため、突出部２の上方及び下方の収束性壁部２ａ、２ｂ（例えば、長手方向軸から最も垂直方向に離れた面）の最大の耐久性は、垂直方向の負荷の下で、高い応力レベルを有することになる。従来の刃においては、外側の収束性面は、主たる支持面を形成すると共に、最も高い応力レベルにさらされる。その結果、それらの面は、動いて上記ソケット壁部を摩擦し、重い負荷の下で、激しい摩耗を受ける。本発明においては、レール３５及び側面３４は、主たる支持面を形成する。該支持面は、上記刃装置の中心水平面に近いので、それらの面の摩耗は、上記外側の収束性壁部の摩耗よりも大きい湾曲性負荷に耐える上記突出部の能力により、あまり影響を受けない。より少ない摩耗によって、本発明に係る上記刃装置は、より強固でより耐久性のあるアセンブリである。その結果、より少ない金属を要し、かつ良好な貫通性を有する、本発明に従って形成されたより小さな刃装置は、従来のより大きな刃装置に取って代わることができる。また、上記最大の耐久性におけるこの摩耗の低減は、断面係数を、突出部の強度を維持する該突出部の寿命とほぼ同じのままにすることを可能にする。
【００４１】
代替の実施例として、上記刃装置の取付け及び取外しに利用する回転のため、上記突出部の前方端部及び対応するソケットは、実際には、該突出部の後方端部よりも広くてもよく、すなわち、上記側壁は、前方に行くに従って、約５°までの角度でわずかにそれるように先細りにすることができる。該突出部の前方における、該突出部及びソケット幅のこの拡大は、摩耗は起きたときに、上記先端部を該突出部から意図した回転まで移動させる経路を制限することにつながる。その結果、この構造は、該先端部を動かそうとする力、および特に逆の力に対する抵抗力を増加させる。
【００４２】
別の代替実施例として、上記突出部は、外側面８１及び側方支持面８３を含む、長手方向に延びるレール８０を備えることが可能である（図１４）。側方支持面８３は、互いに対して、および上記刃の長手方向軸Ｘに対して略平行である。これらの配置においては、該レールの奥行きは、好ましくは、後方に延びるのに従って増加し、すなわち、上記突出部の収束性壁部は、たとえ、側方面８３は、該刃の長手方向軸と略平行な方向に、後方へ延びていても、各レール８０の上方又は下方面を形成する。それにもかかわらず、該レールは、一定の奥行きを有することができ、かつ単純に、各収束性壁部から離間することも可能である。該レールのそれはないと、上記先端部は、上記アダプタ突出部上で回転しない。取付け及び取外し時に該先端部を回転させることの恩恵の一部は、この実施形態に適用されず、該レールは、なお、上記収束性壁部の最高の耐久性において応力を低減する（従来の刃装置と比較して）安定した面を形成し、また上述したように、湾曲力に抵抗する際に、上記支持面の摩耗を低減する。略Ｚ字状の断面を形成する、２つのみのレールの使用により、材料の量は削減されるため、上述した負荷及び摩耗の効果は改善される。また、この実施形態は、上記先端部の、取付け時のひねりが好ましくない場合、または不可能な場合にも用いることができる。一つの実施例として、該先端部は、プレートに溶接することができ、そのため上記アセンブリは、上記掘削刃に沿って上記突出するアダプタ突出部に正しく取付けることができる。
【００４３】
上記全ての実施形態に関して、上記突出部及び先端部は、好ましくは、該先端部を、該突出部上にリバーシブルに取付けることができるように、長手方向軸Ｘの周りに回転対称になるように形成される。それにもかかわらず、本発明においては、比対称的な突出部および／または先端部を用いることが可能である。
【００４４】
本発明に係る上記先端部及びアダプタは、該先端部の該アダプタからの取外しに抵抗する広範囲の異なるロックと共に用いることができる。ロック１６は、先端部１２の突出部１８からの射出に抵抗する際に、少なくとも部分的に、せん断力の代わりに圧縮力に耐えるため（それに伴って、低減されたせん断負荷を受け）、該ロックは、実質的にせん断負荷のみを該ロックに対して加える他の従来の先端部及びアダプタと共に用いられるロックほどの強度を要しない。ロック１６の配置は、好ましくは、図１、２に示すように、突出部１８の一方側に沿って行われる。しかし、ロックは、（従来の刃装置のように）垂直又は水平方向の中心部分を含む他の位置に設けることができる。さらに、実質的には、固いロックピン、テークアップエラストマーを有するピン、あるいは、Ｊｏｎｅｓらに対する米国特許第５，４６９，６４８号明細書に開示されているような固いケーシングを有するロックを含むアダプタに先端部を固定するのに用いるどのような従来のロックも、本発明に関連して用いることができる。
【００４５】
例えば、図２は、上記突出部の側部の垂直溝８９内に収容されるドライブスルー形ロックピンの形をしたロック１６を示す。上記先端部は、公知であるが、該ピンの裏面に係合して該先端部の該アダプタに対して保持する、内方に延びる突起９３を有する少なくとも一つの後方に延びる耳部９１を備えている。好ましくは、耳部及び突起は、該先端部を１８０°の位置のどこでもリバーシブルに取付けることができるように、該先端部の両側（図示せず）に設けられる。上記溝及びピンは、直線状の輪郭を有して示されているが、それらは、Ｅｍｒｉｃｈに対する米国特許第４，９６５，９４５号明細書におけるように、湾曲させることもできる。
【００４６】
好適な構造においては、上記先端部を上記アダプタに固定するために、先細りのロックピン１６’が設けられている。特に図１５〜１８を参照すると、突出部１８’は、先細りのロックピン１６’を収容するために、一方の側面に沿って、先細りの垂直溝１０３を有する。該ロックは、その全長に沿って先細りとすることができるが、単に、その長さのかなりの部分に沿って先細りにすることを要する。好適な構造においては、前方面１０４は、該先細りが、該ロックの実質的に全長に沿って延びるように、該ロックの全長の後方へだんだんと弧状になっている。図１５は、部分的にのみ上記突出部を通って延び、上記底部における閉じた端部１０５に対して先細りになっている一端は閉じた溝を示す。それにもかかわらず、上記アダプタを全体的に通って延びて開いた溝を、必要に応じて、上記先細りのピンと共に使用することができる。
【００４７】
ロックピン１６’は、先細りの溝１０３（図１５〜１８）内に嵌合するための対応する先細り形状を有する。ロックピン１６’は、好ましくは、細い先端部１０６で終端する。ピン１６’は、上記突出部の肩部１０９（例えば、溝１０３の前方縁部）に係合するための前方面と、耳部９１’の突起９３’に係合するための後方面とを有する支持部１０７を有する。図１５〜１８に示す実施形態においては、ロックピン１６’は、該ロックを軸方向の力に対して強め、かつ該ロックピンの正しい挿入を保障するために、後方に延びるウェブ１１１を有する。しかし、該ロックピンは、均一な円形、矩形、あるいは要望に応じて他の形状を有することができる。
【００４８】
突出部１８’は、突起９３’及び耳部９１’は、該突出部の側面に沿って上記溝の位置まで通過することができるように、溝１０３と連通するスロット１１３を規定する。ピン１６’は、突起９３’の一部を収容するために、後方面１０７の後方でウェブ１１１の近傍に、凹部１１５を規定する。ロックピン１６’は、鋳造等の従来のどのような方法で形成してもよい。
【００４９】
ロックピン１６’は、好ましくは、固定部材を用いて溝１０３内に保持される。図１５〜１８に示す実施形態においては、該固定部材は、止めネジ１２１である。溝１０３は、好ましくは、該止めネジを収容して上記ロックピンを溝１０３内に良好に保持するための凹み１２５を含むが、該凹みは、必ずしも必要ではない。ロックピン１６’は、一旦、溝１０３内に取付けられると、止めネジ１２１は締められる。止めネジ１２１は、膨径していてもよく、あるいは、保持リングまたは、該止めネジは、上記ロックピンから外れるのを防ぐ他の手段を備えてもよい。該ロックピンは、好ましくは、該止めネジを摩耗から保護する張出しシェルフ１２３を含む。また、振動時のねじの緩みを阻止するために、ばね（図示せず）を上記止めネジと結合することもできる。
【００５０】
ロックピン１６’は、また、他の摩耗アセンブリと共に用いることもできる。例えば、図１９に示すように、該ロックピンは、単純なくさび形状のソケット、耳部１３２、突起１３０を有する先端部１２８を保持するのに用いることができる。本発明に係る先細りのロックピンは、垂直又は水平方向の中心穴部（図示せず）を有する刃装置にも用いることができる。
【００５１】
別法として、上記ピンは、上記溝から外れるのに抵抗するために、エラストマーは、裏打ちされた移動止めのような他の固定部材を設けてもよい。また、図１５〜１８の実施形態は、上記ロックピンを上記アダプタに結合する固定部材を示すが、該固定部材は、その代わりに、該ロックピンを上記先端部に操作可能に係合してもよい。さらに、該固定部材は、該ロックピンに取付ける必要はないは、その代わりに、別々の部材にするか、あるいは、上記アダプタ又は先端部に取付けてもよい（例えば、米国特許第４，９６５，９４５号明細書のプラグを参照）。
【００５２】
代替の実施例として、ロックピン１３１、１３３（図２０、図２２（Ａ），２２（Ｂ）並びに図２１、図２３（Ａ），２２（Ｂ））は、ロックピン１６’の定位置で用いることができる先細りの構造を有する。ロックピン１３１は、上記アダプタ突出部に規定された棚部１４０の下に嵌合するエラストマー１３８によって、一端部１３６において、外側に偏向している移動止め１３４を有する。該移動止めは、好ましくは、棚部１４０との強固な係合を形成するための突出した接触面１３６ａを有する。移動止め１３４は、好ましくは、エラストマー１３８に付着しており、該エラストマーも、鋳造体１３５のくぼみに付着している。ロックピン１３３においては、移動止め１４１は、エラストマー１４５によって弓状経路１４３に沿って動くように偏向されている。移動止め１４１の自由端部１４７は、上記アダプタ突出部に規定された切り欠き１４９等に係合する。いずれの場合にも、上記アダプタ突出部は、細いスロット（図示せず）を含み、それにより、上記ロックの取外しが必要な場合に、工具を挿入して上記移動止めを該エラストマー内に押し込んで、移動止め１３４、１４１を解放することができる。
【００５３】
先細りのピンの効果のうちの一つは、従来のドライブスルー形ピンよりも、取付け及び取外しが容易であるということである。該先細りの外観は、上記ロックピンが、ほぼ完全に上記溝内に挿入されるまで、上記先端部又は突出部の表面からいかなる抵抗も受けることなく、該ロックピンを挿入することができるようにする。該先細りのロックピンは、上記溝から解放されるまでに短い距離を移動するのみであるので、ハンマーでたたくよりも、プライ工具を使って取り外してもよい。該ロックピンは、一旦解放されると、手で取り外すことができる。対照的に、従来のドライブスルー形ロックピンの場合には、上記先端部と突出部との間の良好な支持接触を保障するために、該ピンの２つの支持面は、ほぼ平行になっている。従って、該ドライブスルー形ロックピンは、上記摩耗アセンブリに挿入されるに従って、あるいは該摩耗アセンブリから取り外されるにつれて、動程の全距離に沿って、かなりの抵抗を受ける。
【００５４】
本発明に係る上記先細りのロックピンの他の効果は、上記固定部材が係合された状態の上記ロックを取り外すのに必要な力は、従来のドライブスルー形ロックピンを取り外すのに要する力よりも大きいということである。上記先細りのロックピンは、上記溝は先細りになっており、または終端しており、また、上記止めネジ等の上記ロック部材は、該ロックピンの上記溝から上方への動きを防ぐため、下方への動きが抑止される。従って、該ロックピンは、取付け後の上記先細りのロックピンの取外しを防ぐために、しっかりした嵌合ではなく、機械的な接触を基にしている。
【００５５】
上述の議論は、本発明の好適な実施形態に関係している。様々な他の実施形態、多くの変形例及び代替例を、特許請求の範囲に記載したような本発明の主旨及び広範囲の態様から逸脱することなく、実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明による掘削刃装置の斜視図である。
【図２】刃装置の分解斜視図である。
【図３】刃装置のためのアダプタの正面図である。
【図４】図の平面と平行な前方支持面のみ有するアダプタ突出部の正面図である。
【図５】刃装置用の先端部の後部斜視図である。
【図６】先端部の後部正面図である。
【図７】刃装置の部分平面図である。
【図８】図７の線８−８に沿った、刃装置の断面図である。
【図９】アダプタの突出部に取り付けるために配置された先端部の側面図である。
【図１０】アダプタに取り付けられた先端部の部分断面図である。
【図１１】図１及び２に係る刃装置のベクトル力図である。
【図１２】本発明に係る刃装置の代替の実施形態の斜視図である。
【図１３】図１２に係る刃装置のベクトル力図である。
【図１４】本発明に係る刃装置の他の代替実施形態のアダプタの側面図である。
【図１５】代替のロックを有する、本発明に係る第２の刃装置の分解斜視図である。
【図１６】代替のロックを、その固定位置に入れた状態の第２の刃装置の部分側面図である。
【図１７】図１６の線１７−１７に沿った部分断面図である。
【図１８】代替のロックの斜視図である。
【図１９】代替の刃装置の先端部に係合した、代替のロックの後方図である。
【図２０】刃装置に挿入された、別の代替のロックの斜視図である。
【図２１】刃装置に挿入された、別の代替のロックの側面図である。
【図２２】（Ａ）は、図２０に示すロックの斜視図、また（Ｂ）は、図２０に示すロックの側面図である。
【図２３】（Ａ）は、図２１に示すロックの斜視図、また（Ｂ）は、点線で示すエラストマー及び移動止めの基部を有する、図２１に示すロックの斜視図である。
【図２４】従来の刃装置のベクトル力図である。
【図２５】他の公知の刃装置のベクトル力図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０…刃装置、１２…摩耗部材（先端部）、１４…アダプタ、１８…突出部、２４，２６…集束性壁部、２８、３０…側壁、３２…前方支持面、３５…レール、４３，４５…集束性壁部、４７，４９…側壁、５３…ソケット、６５…溝
【図１】
0004791516.tif 000002
【図２】
0004791516.tif 000003
【図３】
0004791516.tif 000004
【図４】
0004791516.tif 000005
【図５】
0004791516.tif 000006
【図６】
0004791516.tif 000007
【図７】
0004791516.tif 000008
【図８】
0004791516.tif 000009
【図９】
0004791516.tif 000010
【図１０】
0004791516.tif 000011
【図１１】
0004791516.tif 000012
【図１２】
0004791516.tif 000013
【図１３】
0004791516.tif 000014
【図１４】
0004791516.tif 000015
【図１５】
0004791516.tif 000016
【図１６】
0004791516.tif 000017
【図１７】
0004791516.tif 000018
【図１８】
0004791516.tif 000019
【図１９】
0004791516.tif 000020
【図２０】
0004791516.tif 000021
【図２１】
0004791516.tif 000022
【図２２】
0004791516.tif 000023
【図２３】
0004791516.tif 000024
【図２４】
0004791516.tif 000025
【図２５】
0004791516.tif 000026