発明の名称 ピン連結構造 発行国 日本国特許庁（ＪＰ） 公報種別 公開特許公報（Ａ） 公開番号 特開２００７−７０８１７（Ｐ２００７−７０８１７Ａ） 公開日 平成１９年３月２２日（２００７．３．２２） 出願番号 特願２００５−２５６１１１（Ｐ２００５−２５６１１１） 出願日 平成１７年９月５日（２００５．９．５） 代理人 【識別番号】１０００８９７４９ 【弁理士】 【氏名又は名称】影井 俊次 発明者 渡辺 智則 要約 課題 溶接，機械加工，連結ピンの組み付けという工程手順に影響を与えることなく、連結ピンの回り止め及び抜け止め機能を確実に発揮させる。 解決手段 連結ピン１２の端部に取り付けたつば部１６の両側縁部には傾斜側面１７が形成されて断面形状が概略台形となっており、またベース部材を構成する連結板部１０の表面には、つば部１６の配設位置を挟んだ両側の位置に左右一対からなるねじ座１８が溶接手段により固着して設けられ、これらのねじ座１８には、つば部１６の傾斜側面１７の傾斜角と概略一致する傾斜を有するテーパ面２１が形成され、かつねじ座１８のつば部１６に対面する側面部１８ａに当接する当接面２２を設けたストッパ部材２０がボルト２３により装着されている。 特許請求の範囲 【請求項１】 建設機械のフロント作業機を構成し、相対回動する２部材を連結ピンにより連結し、この連結ピンの端部に、その軸線と直交する方向につば部を連結して設け、前記２部材のうちいずれか一方の部材をベース部材として、このベース部材に回り止め及び抜け止め手段により前記つば部を固定する構成としたピン連結構造において、 前記ベース部材の前記つば部が配置される部位を挟んだ両側の位置に溶接手段によってねじ座を装着し、 前記つば部には、前記ねじ座と対面する側部に前記ベース部材側に向けて立ち下がる傾斜側面を形成し、 前記ねじ座には、前記つば部の傾斜側面に対応するテーパ面を形成したストッパ部材をボルトにより固定する 構成としたことを特徴とするピン連結構造。 【請求項２】 前記ストッパ部材と前記ねじ座とには前記ベース部材の表面と概略直交する方向に形成した当接面を有する構成としたことを特徴とする請求項１記載のピン連結構造。 【請求項３】 前記当接面は前記ボルトを中心とした円弧面形状であることを特徴とする請求項２記載のピン連結構造。 【請求項４】 前記ストッパ部材は、前記ねじ座に対してシムにより高さ調整可能とした状態でボルト止めする構成としたことを特徴とする請求項２または請求項３記載のピン連結構造。 発明の詳細な説明 【技術分野】 【０００１】 本発明は、油圧ショベルのフロント作業機を構成するブームとアーム等のように、建設機械のフロント作業機を構成する２部材間をピンにより相対回動可能に連結するピン連結構造に関するものである。 【背景技術】 【０００２】 建設機械として、例えば油圧ショベルは、土砂の掘削その他の作業を行うために、フロント作業機を有している。このフロント作業機は、上部旋回体に俯仰動作可能に装着したブームと、このブームの先端に上下方向に回動可能に連結したアームと、このアームの先端にリンク機構を介して相対回動可能に連結したバケット等のフロントアタッチメントとで構成される。そして、ブームとアームとの間や、アームとバケットとの間等は連結ピンを用いて相対回動可能に連結されている。 【０００３】 連結ピンは相互に回動可能に連結される２部材のうちの一方の部材と摺動するが、他方の部材に対して回らないようになし、しかもピン挿通孔から抜けないように装着される。例えば、ブームとアームとの間の連結部では、連結ピンに、その軸線と直交する方向のつば部を取り付けて、このつば部をブームの先端側部に当接させて、つば部が連結ピンの軸回りに回動しないように回り止め規制をすると共に、連結ピンの軸線方向に移動しないように、つまり抜け止めされるようになっている。 【０００４】 この連結ピンの回り止め及び抜け止め手段の構成としては、例えば特許文献１に示されている。この特許文献１の開示によれば、連結ピンの端部につば部を取り付けて、このつば部をブームの先端部若しくはアームの基端部のうちの外側に位置する部材、通常はブームの表面に当接させるように装着される。このつば部を固定的に保持することによって、連結ピンの回り止め及び抜け止めが行われる。即ち、回り止め部材は、このブームの表面につば部の先端部が挿入され、この先端両側縁部を規制するために、左右の規制壁部材または規制壁を設けた概略コ字状の板体から構成される。この回り止め部材は溶接手段によりブーム側面に固着して設け、その両規制壁をつば部の両側縁部に当接させることによって、つば部に連結した連結ピンがブームに対して相対回転しないように保持される。また、抜け止め手段としては、回り止め部材の表面に当接させた抜け止めプレートから構成され、この抜け止めプレートはつば部を覆うように装着され、抜け止め部材をボルトにより回り止め部材に締着するように組み付けられる。 【０００５】 これによって、簡単な構成で、連結ピンの回り止め及び抜け止めとの機能を発揮することになり、ブームとアームとの間等における相対回動可能な連結部を安定的に保持することができ、連結ピンの磨耗の抑制等が図られることになる。 【特許文献１】特開平８−１５８４００号公報 【発明の開示】 【発明が解決しようとする課題】 【０００６】 しかしながら、前述した特許文献１にはなお問題点がない訳ではない。即ち、連結ピンに取り付けたつば部を確実に固定するには、その先端両側部が回り止め部材の両規制壁と面接触し、かつ抜け止めプレートを回り止め部材に固定した状態で、この抜け止めプレートがつば部の表面と密着していることが必要である。もし、つば部と回り止め部材との間に隙間が生じていると、フロント作業機の作動時に、つば部に連結ピンを中心として回動させる力が作用して、回り止め部材と繰り返し衝突することになる。機械の稼働条件がフロント作業機にあまり大きな負荷が生じないような場合であればともかく、砕石現場等のように、大きな荷重が作用する過酷な条件下が稼働する場合には、極めて大きな衝撃がその間に繰り返し発生して、長い期間の間には、隙間が徐々に拡大することになり、益々衝撃の度合いが大きくなり、やがては回り止め部材が破損する可能性もある。また、つば部と抜け止め部材との間も同様に、その間に僅かでも隙間があると、抜け止め部材に衝撃が加わり、この衝撃が繰り返されると、ボルトが緩んだり、変形したりする等という問題点を生じることになる。 【０００７】 以上のことから、連結ピンの回り止め及び抜け止め機能を長期間にわたって安定的に発揮させるためには、この連結ピンに取り付けたつば部が回り止め部材及び抜け止め部材と確実に面接触するように、それぞれの寸法管理を厳格にすると共に、それらの取付位置関係が厳格に管理されていなければならない。 【０００８】 ところで、フロント作業機を組み立てる際には、まず鋼板を溶接してブームやアームを構成する缶組み構造物を形成することになり、ブームとアームとの連結部を構成するピン孔加工等を含む機械加工は溶接工程より後の工程となる。つまり、溶接工程と機械加工工程とは別工程となり、しかも溶接工程は機械加工工程より先行することになる。ブーム等に固着される回り止め部材も溶接手段により行われることから、この溶接工程の一環として回り止め部材を溶接するのが一般的である。そして、この溶接工程の後、機械加工工程でブームとアームとの連結部にそれぞれピン孔が穿設される。そして、その後に別途形成したつば部を設けた連結ピンをこのピン孔に挿入して、抜け止めプレートをボルトで締着することになる。 【０００９】 以上のように、予め溶接されている回り止め部材に対して、その後に穿設されるピン孔を正確に位置合わせするのは極めて困難であり、つば部の先端両側部が回り止め部材の両規制壁の間に配置できない場合を考慮して、むしろ規制壁間の間隔をつば部の先端部分の幅寸法より僅かに大きくする傾向にあり、その間に隙間が生じるのを防止することができない。また、抜け止めプレートとつば部との当接面についても同様であり、この抜け止めプレートを回り止め部材にねじ止めしたときに、その間に締め付け力を確実に作用させるために、むしろつば部の厚みを若干薄くして、このつば部と抜け止めプレートとの間に僅かな隙間が形成される寸法関係とするのが一般的である。 【００１０】 要するに、フロント作業機の構成部品の製造及び組み立ての工程を勘案すれば、連結ピンに取り付けたつば部を完全に固定するのは実際上では困難である等といった問題点がある。 【００１１】 本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、溶接，機械加工，連結ピンの組み付けという工程手順に影響を与えることなく、連結ピンの回り止め及び抜け止め機能を確実に発揮させることにある。 【課題を解決するための手段】 【００１２】 前述した目的を達成するために、本発明は、建設機械のフロント作業機を構成し、相対回動する２部材を連結ピンにより連結し、この連結ピンの端部に、その軸線と直交する方向につば部を連結して設け、前記２部材のうちいずれか一方の部材をベース部材として、このベース部材に回り止め及び抜け止め手段により前記つば部を固定する構成としたピン連結構造であって、前記ベース部材の前記つば部が配置される部位を挟んだ両側の位置に溶接手段によってねじ座を装着し、前記つば部には、前記ねじ座と対面する側部に前記ベース部材側に向けて立ち下がる傾斜側面を形成し、前記ねじ座には、前記つば部の傾斜側面に対応するテーパ面を形成したストッパ部材をボルトにより固定する構成としたことをその特徴とするものである。 【００１３】 ストッパ部材のテーパ面をつば部のテーパ面に当接させることにより、連結ピンの回り止め機能と抜け止め機能とを発揮させるようにしている。ただし、１個のストッパ部材は一方向にしか回り止め機能を発揮しないことから、つば部を両側からストッパ部材で挟み込むように装着する。ねじ座を予め溶接し、後に機械加工によりピン孔を穿設したときに、それらに多少の相対位置ずれがあっても、ストッパ部材のテーパ面をつば部の傾斜側面に当接させるように組み付けることができる。 【００１４】 ストッパ部材に作用する荷重はベース部材に溶接したねじ座に伝達され、このねじ座を介してベース部材に支承させるのが望ましい。このためには、ストッパ部材とねじ座とにベース部材の表面と概略直交する方向に形成した当接面を持たせる。そして、ストッパ部材のテーパ面がつば部の傾斜側面に圧接されたときの反力によって、当接面同士の圧接力が得られる。 【００１５】 ここで、ねじ座を溶接する際に、その側面がそれ以後に装着されるつば部の側面と平行になっておれば確実に当接面同士を面接触させることができる。つまり、その間の間隔が多少変化していても、確実に面接触させることができる。さらに、当接面がボルトを中心とした円弧面形状となるように形成しておけば、ねじ座の側面とつば部の側面との平行度も要求されない。ストッパ部材のテーパ面をつば部の傾斜側面に当接させたときに、このストッパ部材がねじ座から多少浮き上がっていることもある。そうなると、ボルトに曲げ荷重が作用し、またボルトが緩む方向の力が作用する。このような事態を防止するために、ストッパ部材とねじ座との間にシムを介装させて、その間に隙間が生じないようにするのが望ましい。 【発明の効果】 【００１６】 以上のように構成することによって、連結ピンに取り付けたつば部を確実に固定することができ、建設機械を極めて高い負荷状態で稼働させても、つば部を安定的に保持することができ、もって連結ピンの磨耗や損傷を防止できて、長寿命化が図られる等の効果を奏する。 【発明を実施するための最良の形態】 【００１７】 以下、本発明の実施の一形態について、図面を参照して詳細に説明する。まず、図１に建設機械の一例として、油圧ショベルの全体構成を示す。同図において、１は下部走行体、２は上部旋回体である。上部旋回体２には、土砂の掘削等の作業を行うフロント作業機３が設けられており、またこの機械を操作するためのオペレータが搭乗するキャブ４やエンジン，油圧ポンプ等の機器類を収容する建屋５等が上部旋回体２に設置されている。フロント作業機３は、上部旋回体２のフレームに俯仰動作可能に装着したブーム３ａと、このブーム３ａの先端に上下方向に回動可能に連結したアーム３ｂと、アーム３ｂの先端にリンク機構を介して回動可能に連結され、土砂等の掘削作業を実行するバケット３ｃとから構成される。なお、図示したフロント作業機３はバックホー型のものであり、これ以外にもローダ型等のフロント作業機として構成することもできる。 【００１８】 図２にブーム３ａとアーム３ｂとの連結部の断面を示す。ブーム３ａとアーム３ｂとは相互に相対回動に連結されている。このために、ブーム３ａの先端には一対の連結板部１０，１０が設けられており、アーム３ｂの基端側の連結部１１は、これら連結板部１０，１０間の位置に配置されて、連結ピン１２により相対回動可能に連結されている。このために、連結部１１にはピン挿通孔１３が、また連結板部１０，１０にはピン挿通孔１４がそれぞれ穿設されて、連結ピン１２はこれらピン挿通孔１３，１４を貫通するように装着されることになる。なお、図中において、１５は連結ピン１２の磨耗を抑制するために、ピン挿通孔１３，１４に挿通させたブッシュである。 【００１９】 ブーム３ａとアーム３ｂとの間の相対的な回動動作を円滑に行い、連結ピン１２の磨耗を抑制するために、連結ピン１２はブーム３ａの連結板部１０に対しては固定的に保持され、アーム３ｂの連結部１１が連結ピン１２の軸回りに回動可能となっている。つまり、連結ピン１２はブーム３ａの連結板部１０に対して回り止めされている。また、連結ピン１２はその軸線方向に動かないように規制されて、抜け止め機能を発揮するようになっている。このように、連結ピン１２の回り止め及び抜け止め手段の構成を図３乃至図５に示す。 【００２０】 図３及び図４に示したように、連結ピン１２には、その一方の端部に、つば部１６が取り付けられている。このつば部１６は金属板体からなり、連結ピン１２の端面に溶接等の手段で固着されている。つば部１６は、その連結ピン１２への固着部から一方向に向けて、この連結ピン１２の軸線と直交するように張り出しており、先端に向かうに応じて幅寸法が連続的に減少するようになっている。なお、つば部の形状としては、均一な幅寸法を有するものであっても良い。そして、連結ピン１２はつば部１６の取り付け側とは反対側から一方のピン挿通孔１４から他方のピン挿通孔１４に貫通するようにして装着され、つば部１６は連結板部１０の表面に当接している。従って、このつば部１６が当接している連結板部１０がベース部材となる。 【００２１】 つば部１６の両側縁部において、その先細となった先端から基端側の所定の位置までは、つまり連結ピン１２への連結部側に向けて所定の長さ分は傾斜側面１７となっている。傾斜側面１７はつば部１６の左右両側において、連結板部１０への当接部に向けて所定の角度立ち下がるように傾斜させたものである。従って、つば部１６における傾斜側面１７が形成されている部位の断面形状は概略台形となる。 【００２２】 ベース部材を構成する連結板部１０の表面には、つば部１６の配設位置を挟んだ両側の位置に左右一対からなるねじ座１８が溶接手段により固着して設けられている。ねじ座１８は、好ましくはつば部１６の厚みより高い厚み寸法を有する四角形状の金属ブロックから構成され、その側面１８ａは、図５に示したように、つば部１６が所定の位置に配置されたときに、傾斜側面１７の稜線と概略平行になる位置に配設される。また、このねじ座１８には後述するボルト２３が螺挿されるねじ孔１９が穿設されている。 【００２３】 各々のねじ座１８には、ストッパ部材２０がその表面に当接させ固定されるようになっている。ストッパ部材２０はねじ座１８の表面に当接させるようにして載置される載置部２０ａに作用部２０ｂを連設したものから構成される。作用部２０ｂには、つば部１６の傾斜側面１７の傾斜角と概略一致する傾斜を有するテーパ面２１が形成されており、このテーパ面２１はつば部１６の傾斜側面１７と当接するように装着されるものである。また、作用部２０ｂには、ねじ座１８のつば部１６に対面する側面部１８ａに当接する当接面２２が形成されている。従って、ストッパ部材２０は、そのテーパ面２１がつば部１６の傾斜側面１７に当接し、かつ当接面２２がねじ座１８の側面１８ａに当接するようにして組み込まれるようになっている。 【００２４】 そして、ストッパ部材２０の載置部２０ａには、図示は省略するが、ボルト挿通孔が穿設されており、この載置部２０ａをねじ座１８の表面に当接させて、ボルト２３をこのボルト挿通孔を貫通させて、ねじ座１８に設けたねじ孔１９に螺挿されるようになっており、これによってストッパ部材２０はねじ座１８に固定されることになる。なお、ストッパ部材２０に設けられるボルト挿通孔はボルト２３を遊嵌状に挿通させるものである。 【００２５】 連結ピン１２の回り止め及び抜け止め手段は以上のように構成されるものであって、フロント作業機３を構成するブーム３ａ及びアーム３ｂはそれぞれ独立に金属板材を溶接することにより缶組構造とする。そして、この溶接工程においては、油圧シリンダを連結するためのブラケット等も取り付けられる。また、ねじ座１８は溶接によりベース部材となる連結板部１０の表面に固着されることから、溶接工程の一環としてこのねじ座１８の溶接も行われる。ここで、ねじ座１８は必ずしも厳格な位置調整の必要はないが、後につば部１６を組み込んだときに、その側面１８ａがつば部１６の左右両側の傾斜側面１７と概略平行になる位置に装着する。 【００２６】 以上のようにしてそれぞれ缶組構造となったブーム３ａとアーム３ｂとには、それぞれピン挿通孔１３，１４が穿設される。ブーム３ａ側の連結板部１０には一対からなるねじ座１８が設けられており、この連結板部１０にピン挿通孔１４が穿設される。このピン挿通孔１４を穿設する際には、ねじ座１８と所定の位置関係となるように位置調整がなされる。つまり、ピン挿通孔１４に連結ピン１２を装着して、この連結ピン１２に固定されているつば部１６を連結板部１０の表面に当接させたときに、このつば部１６の左右両側に形成されている傾斜側面１７がねじ座１８と概略平行になるように調整される。 【００２７】 前述した機械加工が終了した後、連結ピン１２を組み付けることによりブーム３ａとアーム３ｂとが相対回動可能に連結される。連結ピン１２に装着したつば部１６を、連結板部１０の表面に溶接手段により固着した左右一対のねじ座１８，１８の間に配置される。そして、ストッパ部材２０を各ねじ座１８に装着する。このストッパ部材２０は、その作用部２０ｂにつば部１６に当接するテーパ面２１と、ねじ座１８の側面に当接する当接面２２が形成されているので、ねじ座１８の側面１８ａに当接面２２を当接させた状態で、そのテーパ面２１をつば部１６の傾斜側面１７に当接させて、ボルト２３をねじ座１８のねじ孔１９に螺挿させて締着する。これによって、ストッパ部材２０は連結板部１０側に向けて押圧され、両ストッパ部材２０のテーパ面２１はつば部１６の左右の傾斜側面１７に圧接すると共に、当接面２２がねじ座１８の側面１８ａに密着することになる。 【００２８】 以上のことから、つば部１６の左右に設けた傾斜側面１７は両ストッパ部材２０のテーパ面２１，２１間に挟持されることになり、かつ連結板部１０の表面に押し付けられるようになる。つまり、つば部１６は回り止めされると共に、抜け止め機能を発揮することになる。しかも、ねじ座１８はつば部１６の側面と概略平行に配置されていることから、ボルト２３の締着によって、ストッパ部材２０の当接面２２がねじ座１８の側面１８ａに押圧され、テーパ面２１とつば部１６の傾斜側面１７とを密着させる。その結果、フロント作業機３により土砂の掘削等の作業を行う際における作業負荷が極めて大きいものであっても、つば部１６に作用する荷重はストッパ部材２０からねじ座１８を介して連結板部１０に確実に受承され、その間は静止状態に保たれる。つまり、連結ピン１２は確実に回り止め及び抜け止めがなされ、つば部１６が不安定になることによる衝撃等が作用することがなく、連結ピンの回り止め及び抜け止め手段の長寿命化が図られる。 【００２９】 ところで、ストッパ部材２０は、そのテーパ面２１がつば部１６の傾斜側面１７と当接しているが、当接面２２がねじ座１８に当接しているので、ねじ座１８とつば部１６との間隔が狭い場合には、ストッパ部材２０の載置部２０ａはねじ座１８の表面から浮き上がってしまう。そうなると、油圧ショベルの稼働中にボルト２３が緩む可能性がある。そこで、図６に示したように、ストッパ部材２０の載置部２０ａとねじ座１８との間にシム３０を装着して、その間に隙間が生じないように調整すると共に、ワッシャ３１によって緩み止めを行うようにすれば良い。 【００３０】 また、前述した実施の形態では、連結板部１０に溶接されるねじ座１８は、連結ピン１２を装着したときにおけるつば部１６の側面との間に平行度を持たせることが要求される。しかしながら、図７に示した構成を採用すれば、ねじ座はつば部に対して平行でなくても差し支えない。即ち、この図７に示したねじ座４８は、そのつば部１６に対面する側の側面がボルト２３を中心とした円弧面４８ａとなっている。一方、ストッパ部材４０の当接面４２をねじ座４８の円弧面４８ａと曲率半径が一致する円弧面形状とする。これによって、ストッパ部材４０は、そのテーパ面４１を任意の方向に向けた状態でも固定可能となる。従って、つば部１６をねじ座４８，４８間に配置して、ストッパ部材４０を装着する際に、前述した円弧面４８ａに沿って回動させることによって、テーパ面４１をつば部１６の傾斜側面１７に倣わせることができる。 【図面の簡単な説明】 【００３１】 【図１】建設機械の一例としての油圧ショベルの全体構成図である。 【図２】フロント作業機を構成するブームとアームとの連結部の断面図である。 【図３】連結ピンの回り止め及び抜け止め部材の構成を示す正面図である。 【図４】図３のＸ−Ｘ位置での断面図である。 【図５】ストッパ部材の装着前の状態を示す図３と同様の正面図である。 【図６】ねじ座とストッパ部材との間に生じる隙間を調整した状態を示す拡大断面図である。 【図７】本発明の第２の実施の形態を示す図３と同様の正面図である。 【符号の説明】 【００３２】 ３ フロント作業機 ３ａ ブーム ３ｂ アーム １０ 連結板部 １１ 連結部 １２ 連結ピン １３，１４ ピン挿通孔 １６ つば部 １７ 傾斜側面 １８，４８ ねじ座 １９，４９ ねじ孔 ２０，４０ ストッパ部材 ２１，４１ テーパ面 ２２ 当接面 ２３ ボルト ４８ａ 円弧面