(57)【要約】【課題】建設機械に上下に揺動自在に備えられたブームとブーム作動シリンダの連結構造における、強度上また加工上構造が複雑でコストが高い問題、さらに重いブーム作動シリンダ、ピンなどを支えながらの連結作業が必要な作業性の悪い問題、などを改善する。【解決手段】ブーム（８）の側面（８ａ）に所定の間隔（Ｗ）で立設された一対の支持部材（２８ａ、２８ｂ）と、この一対の支持部材とブーム作動シリンダ（１４）を連結する、一対の支持部材各々の間に配設された球面軸受（３０）を備える。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械に備えられた上下に揺動自在なブームとこのブームを揺動作動させるブーム作動シリンダとの連結構造であって、
ブームの側面に所定の間隔で立設された一対の支持部材と、この一対の支持部とブーム作動シリンダとを連結する、一対の支持部材の間に配設された球面軸受とを備えている、ことを特徴とするブームとブーム作動シリンダの連結構造。
【請求項２】
該球面軸受がブーム作動シリンダに備えられ、一対の支持部材とこの球面軸受とを挿通する軸部材を備えている、請求項１記載のブームとブーム作動シリンダの連結構造。
【請求項３】
該軸部材の軸線が、ブームの揺動する平面と略平行に配設されている、請求項２記載のブームとブーム作動シリンダの連結構造。
【請求項４】
一対の支持部材の対向する部分が平板状に形成され、この平板状部分がブーム作動シリンダの伸縮方向と略平行に位置付けられている、請求項１から３までのいずれかに記載のブームとブーム作動シリンダの連結構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械に上下に揺動自在に備えられたブームとこのブームを揺動作動させるブーム作動シリンダとの連結構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の建設機械である例えば油圧ショベルは、比較的長尺の腕状の部材であるブームを機体に上下に揺動を自在に備え、このブームを揺動作動させるブーム作動シリンダをブームと機体の間に、典型例では一対備えている。ブームの典型例は矩形の箱型断面を有し、一端が機体に回動自在にピンによって取付けられ、他端の先端にはバケットなどが装着されるアームがピンによって回動自在に取付けられている。
【０００３】
ブーム作動シリンダは、それぞれのシリンダロッドの先端がブームの基端と先端の中間の左右側面に、またシリンダ本体が機体に、ピンによって回動自在に取付けられている。そしてブームとブーム作動シリンダとの連結部は、ブーム作動シリンダの大きな出力が、また建設作業における大きな負荷荷重が作用するので、これに耐えることができるように頑強に形成さている。
【０００４】
図９を参照して、この連結構造の代表例の一つ（例えば、特許文献１参照）について説明する。この連結構造は、ブーム５０の左右の側板５０ａ、５０ａそれぞれにＬ字型の軸受材５２を、Ｌ形曲げ部を側板５０ａから離れた外方に位置付けて備え、側板５０ａの軸受材６０とＬ字型軸受材５２の先端との間にブーム作動シリンダのロッド５４を位置付け、それぞれの軸受穴の芯を合わせて、それぞれをピン５６を挿通して連結している。この連結構造においては、ピン５６はブーム作動シリンダのロッド５４をピンの両端で支持する構造になっている。
【０００５】
代表的な連結構造の他の例について図１０を参照して説明する。この連結構造は、上述のＬ字型の軸受材５２を削除したもので、一対のピン５６、５６に代えて１本の長いピン５８をブーム５０の矩形の箱型断面を貫通させ、その両端部を側板５０ａの軸受材６０から突出させ備えている。ブーム作動シリンダのロッド５４は、軸受材６０の軸受穴と芯を合わせて、ピン５８を挿通してピン５８の両端部に連結されている。ピン５８の先端にはそれぞれ抜止め用のストッパプレート６２が備えられている。この連結構造においては、ピン５８はブーム５０の２個所の軸受材６０により支持され先端が突出しブーム作動シリンダのロッド５４をピンの片端で支持する片持ち構造になっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平４−３６３４２２号公報（第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したとおりの形態の従来のブームとブーム作動シリンダの連結構造には、次のとおりの解決すべき問題がある。
【０００８】
（１）両持ち構造（図９）：
図９に示す、ブーム５０の左右の側板５０ａ、５０ａそれぞれにピン５６がＬ字型軸受材５２によって両持ちされた構造においては、Ｌ字型軸受材５２は側板５０ａから距離Ｍ離れたモーメントによる反力を受けるので、Ｌ字型軸受材５２は十分に強固に形成される必要がある。また、側板５０ａの軸受材６０の部分に軸受用の穴加工を行うので、ブーム５０の箱型断面内に切粉、切削液などが侵入、残存しないようにする必要がある。したがって、コストの高い構造になる。
【０００９】
さらに、シリンダロッド５４をＬ字型軸受材５２と軸受材６０の間に位置付けて芯を合わせピン５６を挿通し連結する際には、ピン５６は水平方向に挿入されるので、重量のあるブーム作動シリンダのシリンダロッド５４側の部分を手であるいはクレーンなどの手段を用いて支えなければならず、作業性が悪い。
【００１０】
（２）方持ち構造（図１０）：
図１０に示す、ブーム５０の左右の側板５０ａ、５０ａから１本のピン５８の両端部を片持ち状に突出させた構造においては、上述の２本ピンに比べて構造は簡単であるが、長いピン５８の両端部で力を受けるので、ピン５８の曲がりによりピン、軸受穴などに局部的にかじりが発生しないように、ピン５８を太くしたり、軸受の幅を大きくする必要がある。さらに、上述の２本ピンの場合と同様に、側板５０ａの軸受材６０の部分に軸受用の穴加工を行うので、ブーム５０の箱型断面内に切粉、切削液などが侵入、残存しないようにする必要がある。したがって、コストの高い構造になる。
【００１１】
また、ブーム作動シリンダのシリンダロッド５４を、ブーム５０の軸受材６０と芯を合わせピン５８を挿通し連結する際には、ピン５８は鋼鉄によって形成され長く重いので、さらに前述の２本ピンの場合と同様に重量のあるブーム作動シリンダのシリンダロッド５４側の部分を手であるいはクレーンなどの手段を用いて支えなければならないので、作業性が悪い。
【００１２】
本発明は上記事実に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、建設機械に上下に揺動自在に備えられたブームとこのブームを揺動作動させるブーム作動シリンダの連結構造における、連結部の構造が複雑でコストが高くなる問題、また重いブーム作動シリンダ、ピンなどを支えながらの連結作業が必要で作業性が悪い問題、などを改善することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、建設機械に備えられた上下に揺動自在なブームとこのブームを揺動作動させるブーム作動シリンダとの連結構造であって、
ブームの側面に所定の間隔で立設された一対の支持部材と、この一対の支持部とブーム作動シリンダとを連結する、一対の支持部材の間に配設された球面軸受とを備えている、ことを特徴とするブームとブーム作動シリンダの連結構造である。
【００１４】
そして、ブームの側面に一対の支持部材を立設し、その間に球面軸受を備えてブームとブーム作動シリンダを連結することにより、ブームの側面からの支持部材の突出量を減らし、さらに連結作業に際してはシリンダロッドの先端を一対の支持部材の間に預けることができるようにして、連結部の構造を簡単にし、また連結作業を容易にする。
【００１５】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載のブームとブーム作動シリンダの連結構造において、該球面軸受がブーム作動シリンダに備えられ、一対の支持部材とこの球面軸受とを挿通する軸部材を備えているものである。
【００１６】
そして、ブーム作動シリンダに備えた球面軸受と一対の支持部材とに軸部材を挿通する構成により、簡単で連結作業の容易な構造にする。
【００１７】
請求項３に記載された発明は、請求項２記載のブームとブーム作動シリンダの連結構造において、該軸部材の軸線が、ブームの揺動する平面と略平行に配設されているものである。
【００１８】
そして、軸部材の軸線をブームの揺動平面と略平行にすることにより、ブームの側面からの支持部材の突出量を小さくする。
【００１９】
請求項４に記載された発明は、請求項１から３までのいずれかに記載のブームとブーム作動シリンダの連結構造において、一対の支持部材の対向する部分が平板状に形成され、この平板状部分がブーム作動シリンダの伸縮方向と略平行に位置付けられているものである。
【００２０】
そして、連結作業に際してシリンダロッドの先端を、このシリンダの伸縮方向に延びる平板状部分によって、容易に預けることができるようにする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成されたブームとブーム作動シリンダの連結構造について、典型的な建設機械である油圧ショベルにおける好適実施形態を図示している添付図面を参照して、さらに詳細に説明する。
【００２２】
図１を参照して油圧ショベルについて説明する。全体を番号２で示す油圧ショベルは、下部走行体４と、下部走行体４上に水平方向に旋回自在に取付けられた上部旋回体６を備えている。この上部旋回体６に、ブーム８を含むフロント作業装置１０及び運転室１２が備えられている。
【００２３】
フロント作業装置１０は、上部旋回体６に上下方向に揺動自在に取付けられたブーム８と、図１の紙面に垂直方向のブーム８の両側に位置しブーム８と上部旋回体６の間に介在された一対のブーム作動シリンダ１４、１４と、ブーム８の先端に上下方向に揺動自在に取付けられたアーム１６と、アーム１６とブーム８の間に介在されたアーム作動シリンダ１８と、アーム１６の先端に揺動自在に取付けられた土砂の掘削積込などに用いられるバケット２０と、バケット２０とアーム１６の間に介在されたバケット作動シリンダ２２とを備えている。
【００２４】
図１とともに図２を参照して説明すると、長尺の腕状部材である矩形の断面を有して延びるブーム８は、基端（図１及び図２の右端）が上部旋回体６にピン７により回動自在に取付られている。ブーム作動シリンダ１４は、ブーム８の基端と他端の略中間の両側面それぞれに、そのシリンダロッド２４の先端が連結されている。ブーム作動シリンダ１４のシリンダ本体２６の端は、上部旋回体６にピン２７により回動自在に取付けられている。ブーム作動シリンダ１４は油圧により伸縮される周知の複動シリンダである。
【００２５】
このブーム８とブーム作動シリンダ１４の連結構造について、図１及び図２とともに図３及び図４を参照して説明する。ブーム８の左右の側面を規定する側板８ａ、８ａ各々には、シリンダロッド２４の先端をその間に挟むのに必要な所定の間隔Ｗで立設された一対の支持部材２８ａ、２８ｂを有した支持ブラケット２８が備えられている。支持部材２８ａ及び２８ｂの間には、ブーム作動シリンダ１４を連結するための球面軸受３０がブーム作動シリンダ１４のシリンダロッド２４の先端に一体に設けられて配設され、球面軸受３０と支持部材２８ａ及び２８ｂとに軸部材であるピン３２が挿通され、ブーム８とブーム作動シリンダ１４の連結構造が形成されている。
【００２６】
ピン３２の軸線３２ａは、ブーム８が上下に揺動する平面（図３の紙面に垂直方向の面）と略平行に、側板８ａから寸法Ｌの位置に配設されている。一対の支持部材２８ａ、２８ｂの対向した部分Ｆ、Ｆは平板状に形成され、平板状部分Ｆ、Ｆは図１に矢印Ｘで示すブーム作動シリンダ１４の伸縮方向（図４の紙面に垂直の方向）と略平行に位置付けられている。
【００２７】
支持ブラケット２８は鋳鋼により形成され、一対の支持部材２８ａ、２８ｂが立設されブーム８の側板８ａに一体的に溶接される円板状の基板２８ｃを備えている。支持部材２８ａ、２８ｂ各々には軸線３２ａ上にピン３２が挿通される軸穴２８ｄを備え、一方の支持部材２８ａには軸穴２８ｄに通されたピン３２を固定するための固定ピン３４が、ピン３２と支持部材２８ａを貫通して取付けられている。
【００２８】
図４とともに図５を参照して説明を続けると、シリンダロッド２４に設けられた球面軸受３０は周知のもので、ピン３２が挿通される軸穴３０ａの形成された球形ジャーナル３０ｂが、シリンダロッド２４の端ボス２４ａに形成された軸受球面２４ｂに嵌め込まれて形成されている。球形ジャーナル３０ｂの軸穴３０ａの両端部は平面部を備え、この平面部間の寸法は支持ブラケット２８の支持部材２８ａ、２８ｂの間隔Ｗに挿入される大きさに形成されている。
【００２９】
上述のように構成されたブーム８とブーム作動シリンダ１４の連結構造の組立てについて、組立て後の状態を示す図２とともに組立て前を示す図６を参照して説明する。先ず図６に示す状態におけるブーム作動シリンダ１４のシリンダロッド２４の球面軸受３０の備えられた端を、支持ブラケット２８の支持部材２８ａ、２８ｂの間にシリンダロッド２４を伸張させ位置付ける。これにより、ブーム作動シリンダ１４の先端は支持部材２８ａ、２８ｂの間に預けられるので、ブーム作動シリンダ１４を手であるいはクレーンなどの手段を用いて支える必要はない。その後シリンダロッド２４の球面軸受３０の軸穴３０ａの位置を、シリンダロッド２４を伸縮させて調整して支持部材２８ａ、２８ｂの軸穴２８ｄと芯を合わせ、それぞれにピン３２を挿入し、ブーム８とブーム作動シリンダ１４とを連結する。
【００３０】
上述のブームとブーム作動シリンダの連結構造の作用について、主として図３及び図４を参照して説明する。
【００３１】
（１）連結部の構造：
ブーム８とブーム作動シリンダ１４とを連結するピン３２が、ブーム８の側板８ａに立設された一対の支持部材２８ａ、２８ｂによって両端を均等に支持され、また比較的小さな間隔Ｗで支持されるので、必要な強度に対してピン３２の太さを細くすることができる。また、ブーム８の側板８ａからピン３２の軸線３２ａまでの距離Ｌが小さいので、支持ブラケット２８に加わる荷重モーメントは小さくなり、支持ブラケット２８の構造を簡単にすることができる。さらに、ブーム８の側板８ａの部分にピンを支持するための軸受穴の加工がないので、ブーム８の箱型断面内に切粉、切削液などの侵入する加工上の問題もない。
【００３２】
したがって、支持ブラケット２８の構造を簡単にできるので、従来の強度上また加工上構造が複雑になりコストが高くなる問題を除くことができる。
【００３３】
（２）組立作業性：
ブーム８とブーム作動シリンダ１４を連結する際に、ブーム作動シリンダ１４のシリンダロッド２４の端をブーム８の支持部材２８ａ、２８ｂの間に預けることができるので、ブーム作動シリンダ１４を保持しながらの組み付け作業がなくなる。また、ピン３２は従来の長い１本ピンに比べて大幅に軽くなる。
【００３４】
したがって、組立ての際に重いシリンダ、ピンなどを支えなければならない、作業性の悪い問題も除くことができる。
【００３５】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば下記のように、本発明の範囲内においてさまざまな変形あるいは修正ができるものである。
【００３６】
（１）球面軸受：
本実施の形態においては、球面軸受３０は支持部材２８ａ、２８ｂの間にシリンダロッド２４に設けられて備えられたが、図７及び図８に示すように、一対の支持部材３８、３８の間に中央に球体部４０ａを備えた球体付軸４０を一体的に溶接して取付け、シリンダロッド２４の先端部に球面の軸受面４２を分割可能なキャップ４４を備えて設け、球体付軸４０にキャップ４４を被せ、分割したキャップ４４をボルト４６により一体にして、連結するようにしてもよい。この場合一対の支持部材３８、３８は基板３９に溶接立設し、この基板３９をブーム８の側板８ａに溶接する。
【００３７】
（２）ブーム：
本実施の形態においては、ブーム８は矩形の断面に形成されているが、ブームの断面は必ずしも矩形である必要はなく、例えば、矩形以外の多角形断面、あるいは丸形断面などであってもよく、一対の支持部材をその形状に合わせて立設すればよい。
【００３８】
（３）軸部材の軸線：
本実施の形態においては、軸部材であるピン３２の軸線３２ａはブーム８の揺動する平面と略平行に配設されているが、連結部には球面軸受３０が用いられているので、支持部材２８ａ、２８ｂが立設されるブーム８の断面形状などに応じて軸線３２ａは必ずしも平行でなくてもよい。
【００３９】
（４）連結部：
本実施の形態においては、ブーム８の両側に一対のブーム作動シリンダ１４のそれぞれが連結されたが、ブーム作動シリンダが１個でブームの片側にのみ備えられる場合においても、その連結部にこの連結構造を適用できることは言うまでもない。
【００４０】
（５）建設機械：
本実施の形態においては、ブームとブーム作動シリンダの連結構造は建設機械の典型例である油圧ショベルに適用されたが、上下に揺動自在なブームを備える建設機械であれば、例えばクレーン車、高所作業車などにも適用できる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明に従って構成された、ブームとブーム作動シリンダの連結構造によれば、従来の、連結部の構造が複雑でコストが高い問題、また重いブーム作動シリンダ、ピンなどを支えながらの連結作業が必要な作業性の悪い問題、などを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された、ブームとブーム作動シリンダの連結構造を備えた典型的な建設機械である油圧ショベルの側面図。
【図２】図１のＡ矢印方向に見たブームとブーム作動シリンダの斜視図。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢印方向に見たブームとブーム作動シリンダの連結部の拡大断面図。
【図４】図３の一部を拡大して示した図。
【図５】図４のＣ−Ｃ矢印方向に見たブーム作動シリンダ先端部の断面図。
【図６】ブームとブーム作動シリンダの連結構造を分離した状態で示した斜視図。
【図７】ブームとブーム作動シリンダの連結構造の他の実施形態を示した断面図。
【図８】図７のＤ−Ｄ矢印方向に見たブーム作動シリンダの先端部の断面図。
【図９】従来の、ブームとブーム作動シリンダの連結構造の代表例の断面図。
【図１０】従来の、ブームとブーム作動シリンダの連結構造の他の代表例の断面図。
【符号の説明】
２：油圧ショベル（建設機械）
８：ブーム
８ａ：側面
１４：ブーム作動シリンダ
２８ａ、２８ｂ：一対の支持部材
３０：球面軸受
３２：ピン（軸部材）
３２ａ：軸線
Ｗ：所定の間隔
Ｘ：伸縮方向
【図１】
2005015999.tif 000003
【図２】
2005015999.tif 000004
【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】
2005015999.tif 000009
【図８】
2005015999.tif 000010
【図９】
2005015999.tif 000011
【図１０】
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