施工机械的轴承装置 本申请是原申请(申请日：2001年12月18日，申请号：01144518.1，发明名称：施工机械的轴承装置)的分案申请。
【技术领域】
本发明涉及一种施工机械的轴承装置，具体地说是涉及一种建筑机械等施工车辆所用的施工机械的轴承装置。
背景技术
在建筑机械等施工车辆上所用的施工机械的转动部位上，都装配了用销轴把第1构件与第2构件连接在一起并可灵活转动的轴承装置，该轴承装置一般是在第2构件的1对轴支架(以下称为支架)之间夹有第1构件的轴毂(以下称为轴毂)并由连接销轴可转动地连接起来。以图7所示的液压挖掘机为例，该液压挖掘机，在车体(上部旋转体4)的前部装有可灵活朝上下方向摇动连接的悬臂11、臂杆13和铲斗15，在其各个连接部位都装配有轴承装置。
以往的轴承装置，以众所周知的特开平9-184518号公告所公开的内容为例，以下就同一公告进行说明。图8～图9为该公告上登载的轴承装置主要部位的剖视图，表示的是图7的M-M剖面。
如图8所示，在上述臂杆13的前端部设有轴毂13a，在轴毂13a的左右两端，其内圆面压装有与连接销轴27可灵活滑动的轴套61，61。另外，在铲斗15基端部设置的左右1对轴支架15a，15a上，形成各自的凸起部15b，15b，左右的轴毂15b，15b以及轴套61，61中，贯通插入连接销轴27。
各个轴套61，61用含油性优良的材料制成，如此可以防止在支承经向重荷载且滑动时与连接销27之间的烧损、「振鸣」和熔敷磨损。
另外，在轴毂13a的左右两端面13b，13b以及左右轴支架15a，15a的各轴毂15b，15b的与上述端面13b，13b对面的内侧端面15c，15c上，喷镀有碳化钨等硬质合金材料或陶瓷材料，形成各自的耐磨层71，72。由于该耐磨层71，72具有抗衡砂尘的硬度，因此在耐磨层71，72之间即使有砂粒等侵入也难于引起划伤，即，可防止所谓的硬粒磨损。
图9是同公告中的另外一例，在该图中，在轴毂13a的左右两端面13b，13b以及左右轴支架15a，15a的轴毂15b，15b的内侧端面15c，15c上分别设有环状沟槽81，82，在环状沟槽81，82内分别嵌入环状部件83，84，并用螺钉85，85固定。并且，在环状部件83，84相对的面上预先用硬质合金材料或陶瓷材料进行喷镀处理，形成耐磨层86，87。
但是，该公告所展示的现有技术有如下的问题。
(1)虽然耐磨层71，72以及耐磨层86，87是由硬质合金或陶瓷材料喷镀而形成的，具有抗衡砂尘中所含的氧化铅、二氧化硅、石英以及长石等硬材质的硬度，但并不是绝对超越一切的硬度，因此仍然存在着磨损。况且喷镀形成的厚度一般在几十微米～几百微米，所以磨损寿命比较短。另外，由于耐磨层71，72及耐磨层86，87的厚度，如上所述，比较薄，如若在耐磨层71与耐磨层72之间或耐磨层86与87之间有几微米左右的硬石等物夹入其中时，受轴向力所挤压，其压痕会深入基材部，并且在这些耐磨层71，72，86，87上产生自压痕点起的龟裂和剥离的可能性很高。
(2)当这些耐磨层71，72，86，87发生磨损、损伤时，在施工现场对其进行修补是非常困难的，具有修配性的问题。
(3)在形成耐磨层86，87的环状部件83，84，用螺钉85，85安装的结构(图9)中，随着铲斗15的摇动，环状部件83，84的滑动方向转换方向地不断反复，对螺钉85，85反复施加转换方向的横向荷载。加之因轴向荷载对环状部件83，84的挤压多少会减少螺钉85，85的紧固力(张力)。因此螺钉85，85有松动脱出的可能性，具有耐久性问题。
【发明内容】
本发明着眼于上述问题点，其目的在于提供一种施工机械的轴承装置，可具有良好的轴承性能，且具有优越的耐久性及良好的修配性。
为达到上述目的，本发明之1的施工机械的轴承装置，是把第1构件的轴毂与第2构件的轴支架用连接轴销灵活转动地连接的施工机械轴承装置；在这些轴毂及支架上分别插装带凸肩的轴套，且凸肩相对，在这两个带凸肩轴套的凸肩相对的滑动面中至少有一个面设有耐磨层。
根据本发明之1的施工机械的轴承装置，可获得如下的作用和效果。
(1)由于使用了带凸肩的轴套，所以能够防止形成轴支架与轴毂部滑动面的凸肩部脱落，同时，当凸肩部受损伤或磨损时，可以只容易地更换凸肩轴套，因此维修性非常好。
(2)可以不受轴支架和轴毂材质所约束，在考虑材料的耐磨性和滑动性的前题下可任意选择凸肩轴套的材料。
(3)插入轴毂的凸肩轴套，即使选用了最合适的轴承材料，但由于该凸肩部端面与轴支架相对的滑动面上形成了耐磨层，所以可使其具有对硬粒磨损的耐久性。其结果，可以使良好的轴承性和高耐久性并存。
(4)凸肩轴套可在单个部件状态下，对其凸肩部端面的滑动面形成耐磨层，所以即使在进行喷镀硬质合金材料时，也会操作方便且容易制作，并在低成本下获得高耐久性。
(5)作为单个部件的凸肩轴套，由于其热当量小，在加热炉中很容易被加热，所以可把预先用硬质合金材料烧结成形并制作成圆环形薄板状的耐磨板，用加热钎焊的方法焊在凸肩端面的滑动面上，很容易形成耐磨层。其结果，是可以加厚耐磨层的厚度，在大幅度提高磨损寿命的同时，可以防止因压痕而引起的耐磨层的龟裂以及剥落等损伤，可形成免维修凸肩轴套。因此它可适用于重视机械起动率的大型施工车辆，其通用性广泛。
(6)由于插装在轴支架的凸肩轴套只由连接销轴支承即可，所以其基材用普通钢材，并在其凸肩端面上用上述(5)同样的方法等形成耐磨层，可赋予它以对硬粒磨损的高耐久性。因此可以得到低成本的高耐久性。
(7)可以使轴毂以及轴支架的凸肩轴套的耐磨性各有不同。因此，可把成本低的轴支架的凸肩轴套做成低硬度，在定期保养时只更换便宜的凸肩轴套即可，具有整体的耐久性而且降低了综合成本。
本发明之2的施工机械的轴承装置，是在本发明之1的施工机械的轴承装置中，插装在所述轴毂上的凸肩轴套，是具有带凸肩的圆筒部件与在该圆筒部件内圆上设置滑动部件的双层结构。
根据本发明之2的施工机械的轴承装置，是在本发明之1上加上以下作用和效果。
(1)由于把轴毂的凸肩轴套形成为带凸肩圆筒部件和设置在圆筒内圆中的滑动部件的双层结构，所以凸肩部和连接轴销滑动部的材质可以随意选择。为此，可以把没有「振鸣」和熔敷磨损的滑动性良好的材料与可耐硬粒磨损和冲击的强耐磨层组合在同一基材上，使良好轴承性能和高耐久性的并存。另外，在带凸肩的圆筒部件和滑动部件当中，只更换其中受损伤和磨损的那个部件即可，故可降低更换费用(维修成本)。
(2)插装在轴毂中的带凸肩的圆筒部件的材料以及制造方法，和在本发明之1中的轴支架的凸肩轴套一样，可根据考虑了成本的耐久性和维修方法自由地选择。
本发明之3的施工机械的轴承装置，是把第1构件的轴毂与第2构件的轴支架用连接轴销灵活转动地连接的施工机械轴承装置；把凸肩轴套以凸肩部面对轴支架的方向插装在轴毂内，该凸肩轴套具有带凸肩的圆筒部件和在其圆筒部内设置滑动部件的双层结构。
根据本发明之3的施工机械的轴承装置，可获得如下的作用和效果。
(1)由于把凸肩轴套插装在轴毂中，所以可防止凸肩部脱落，并当其磨损和受损伤时容易更换。而且它不受构件上的轴毂材质的约束，在考虑圆筒部的滑动性和凸肩端面滑动面的耐磨性的前题下可自由选择凸肩轴套的材料。因此，可以获得良好的滑动性和高耐久性。
(2)由于轴毂的凸肩轴套是带凸肩的圆筒部件和在其圆筒内壁上设置的滑动部件组成的双层结构，所以，凸肩部和与连接轴销滑动部的材质可以任意选择。因此，可以把没有「振鸣」和熔敷磨损的滑动性好的部件与耐硬粒磨损和耐冲击的高耐磨层组装在同一基材上，使良好的轴承性能和高耐久性并存。另外，没有必要对作为构件的轴毂本身进行修补，只要更换带凸肩的圆筒部件和滑动部件当中受损伤或磨损的任何一个即可，这样可以降低更换费用。
(3)为了使插装在轴毂上的带凸肩圆筒部件的凸肩端面上的硬度，比与该凸肩端面对面的轴支架端面上形成的耐磨层的硬度低，来选择带凸肩的圆筒部件的凸肩部和轴支架端面之间的耐磨层材料和/或制造方法，这样，在定期保养时，只更换轴毂的凸肩轴套上的带凸肩的圆筒部件或滑动部件，既有整体耐久性又可以降低综合成本。
本发明之4的施工机械的轴承装置，是在本发明之3的施工机械轴承装置中，在所述凸肩轴套的凸肩部的与轴支架对面的滑动面上设有耐磨层。
根据本发明之4的施工机械的轴承装置，是在本发明之3上加上以下作用和效果。
由于在轴毂的凸肩轴套的凸肩部与轴支架对面的滑动面上设置了耐磨层，所以，在确保与轴支架相对滑动的耐磨性的同时，对于该耐磨层在考虑其耐硬粒磨损的耐久性基础上，可以任意选择其材质及制造方法。因此，使考虑了成本的耐久性和维修保养方法的选择自由度增大了。
【附图说明】
图1是本发明实施例1的轴承装置主要部位剖视图，所示的是图7的M-M剖面。
图2是图1的N-N剖面图。
图3是实施例2的轴承装置主要部位的剖视图。
图4是实施例3的轴承装置主要部位的剖视图。
图5是实施例4的轴承装置主要部位的剖视图。
图6是实施例5的轴承装置主要部位的剖视图。
图7是液压挖掘机整机的侧视图。
图8是现有技术的轴承装置主要部位的剖视图。
图9是表示现有技术其它实例轴承装置的局部剖视图。
【具体实施方式】
以下，参照图1～图6对本发明的实施例1～5进行详细说明。施工车辆以图7所示液压挖掘机为例。
首先参照图1～图2对实施例1进行说明。
图1是本实施例的轴承装置主要部位的剖视图，所表示的是图7的M-M剖面，图2是图1中N-N的剖面图。与图7相同的构成要素用相同符号表示，并省略其说明。
在图1中，臂杆(以下称第1构件)13的前端部设有贯穿连接销轴27的轴毂13a，在轴毂13a的左右两端压配合装入凸肩轴套21，21，这些凸肩轴套21，21的内圆面与连接销轴27可灵活滑动。支承连接销轴27的凸肩轴套24，24分别被压装在铲斗(以下称第2构件)15的左右一对轴支架15a，15a的通孔中，连接销轴27穿过这些凸肩轴套24，24以及上述凸肩轴套21，21并插装在其中。另外，在图中左侧的轴支架15a的外侧面上，用螺栓28b，28b固定着具有连接销轴27用的插入孔28a的固定板28，并且沿经向贯穿固定板28与连接销轴27的螺栓29，用螺母29a拧紧，以防止连接销轴27转动和脱出。而且，在凸肩轴套24，24的凸肩部与凸肩轴套21，21的凸肩部相对的各个端面上形成有耐磨层26，26。
在轴毂13a的内圆中央部位设有黄油兜37，由供油管38以及供油咀39向黄油兜37补充黄油。另外，在左右凸肩轴套21，21的外端部装有防尘密封圈23，23，在凸肩轴套24，24的凸肩部与凸肩轴套21，21的凸肩部的滑动面外周上装有密封圈25，25。
如图2所示，耐磨层26，是预先将硬质合金材料烧结在形成圆环薄片形一部分的分割块上，形成多个分割块的耐磨片26a，26a，将它们以圆环状排列在凸肩端面上加热钎焊焊牢。
耐磨层26可以预先用硬质合金材料烧结成圆环薄片状，然后加热钎焊在凸肩端面上，也可以把硬质合金材料直接喷镀在凸肩端面上。
另外，在本实施例中，轴支架15a及轴毂13a的对面一侧同时插装有凸肩轴套24，21，但作为应用实例，也可以只在轴支架15a及轴承壳13a的任何一方插装凸肩轴套。这时，最好在另一方的轴支架15a或轴承壳13a的滑动面上，用喷镀等方法形成耐磨层。
根据本实施例的结构，可获得以下的作用和效果。
(1)由于在轴支架15a以及轴毂13a的至少一方装有各自的凸肩轴套24，21，所以轴套的凸肩部在使用时不会脱落，同时当凸肩部磨损和受到损伤时，只更换凸肩轴套24，21即可，因此，大大提高了其修配性。
(2)由于设置了凸肩轴套24，21，作为构件的轴支架15a以及轴毂13a可以不受材质的限制，可以在考虑到滑动性、耐磨性以及成本的前提下自由地选用凸肩轴套24，21的材质来构成轴承装置。
(3)轴毂13a上插装的凸肩轴套21，必需在支承施工机械加载很大径向荷载的同时，与连接轴销轴27滑动也不会引起烧轴等现象。根据本实施例，对凸肩轴套21，可选择合适的滑动性而又不太硬的轴承材料，同时在其凸肩端面与轴支架15a的滑动面上形成耐磨层26，可赋予对硬粒磨损的高耐久性。其结果，可使轴毂13a的凸肩轴套21的良好的轴承性能(滑动性)与高耐久性并存。
(4)插装在轴支架15a的凸肩轴套24只支承连接销轴27，所以选择可以在凸肩端面与轴毂13a的滑动面上能形成具有抗硬粒磨损耐久性的耐磨层26的材料即可。所以，例如，凸肩轴套24的材料为普通钢，在凸肩部端面上钎焊上用高耐磨性材料制作的耐磨板而形成耐磨层26，则可免于维修。或者凸肩轴套24的材料用淬火钢，在经热处理硬化的凸肩部端面上喷镀耐磨层26，将其指定为定期检验部件。或者用渗碳淬火或高频淬火表面硬化热处理钢制造凸肩轴套24，并指定为定期更换部件。为此，由于可以自由地选择考虑了成本的耐磨性和维修保养方法，所以设计范围宽。其结果是可以获得低成本下的高耐久性。
(5)作为单个部件的凸肩轴套21，24，其质量小且热当量也小，所以很容易用加热炉、燃烧器或者高频线圈等加热。因此，可用例如预先把用硬质合金材料烧结成圆环薄板的形状制成的耐磨板装配在凸肩部端面上，加热钎焊形成耐磨层26。同样，也可以很容易地预先把硬质合金材料烧结成可构成圆环薄板形状的一部分的分割块制成的耐磨板，环状排列在凸肩端面上加热钎焊，形成耐磨层26。其结果是，把耐磨层26或者分割块的耐磨板26a，例如可以作成数毫米厚的厚度，所以不仅可大大提高磨损寿命，而且即使凸肩部的基材是最适合轴承而不太硬的材料，也不会在凸肩部耐磨层26上因小石粒等而产生压痕。因此，不会在耐磨层26上产生龟裂及剥落等的损伤，可成为免修配的凸肩轴套。因此，它可以适用于重视机械起动率的大型施工车辆。
(6)在轴毂13a以及轴支架15a的凸肩轴套21，24的组合时，无论其中哪一侧，例如在轴毂13a的凸肩轴套21凸肩部上形成耐磨层26，同时将另一侧的轴支架15a的凸肩轴套24，用比耐磨层26硬度低的、经渗炭淬火或高频淬火等表面硬化热处理的钢制成。由此，可以把凸肩部的磨损集中在低硬度一侧，在定期保养时，只更换轴支架部成本低的凸肩轴套即可。因此，即可以得到整体的耐久性，同时也可以降低综合成本。
(7)由于耐磨层26是由面积小的分割块耐磨板26a构成，而分割块耐磨板26a容易烧结成形，同时还可减小烧结成形时平面变形，所以很容易确保耐磨层26的平面度。
(8)凸肩轴套21，24是单个小型部件，容易使用，可以直接在凸肩部端面上喷镀碳化钨等硬质合金材料而形成耐磨层26，这时，由于可以低成本形成耐磨层26，所以容易适用于中小型施工机械等。
以上的结果，构成了具有良好的轴承性能、优良的耐久性以及良好的修配性的施工机械的轴承装置。
实施例2
下面，参照图3对实施例2进行说明。
图3与图1同样，是实施例2的轴承装置主要部位的剖视图。与图1、2同一构成要素用相同的符号表示，并省略其说明，在以后的说明中也作同样处理。
如图3所示，在左右轴支架15a，15a上分别插装有由碳素钢制成的凸肩轴套34，34，该凸肩轴套34，34的销轴芯内侧的凸肩端面的各滑动部34a，34a经渗碳淬火或高频淬火等表面处理进行了硬化。
根据本实施例，还可以在实施例1中加上以下的作用和效果。
(1)凸肩轴套34用碳素钢经热处理确保了滑动部位34a的硬度，所以可用低成本获得对抗硬粒磨损的耐久性。
(2)凸肩轴套34的滑动部34a的硬度，比对面的轴毂13a的凸肩轴套21的耐磨层26(硬质合金材料烧结而成)的硬度低，因此可使磨损集中在滑动部34a一侧。其结果，在定期保养时只更换由不具有滑动性的材料制成的低成本凸肩轴套34即可，因此可降低综合成本。
实施例3
下面，参照图4对实施例3进行说明。图4是实施例3的轴承装置主要部位的剖视图。
如图4所示，在轴毂13a的左右两端分别插装有凸肩轴套41，41，而在左右轴支架15a，15a上分别插装有凸肩轴套44，44。凸肩轴套41，由带凸肩的圆筒部件41a和设在其圆筒内周上的滑动部件41b组成的双层结构构成。而且凸肩轴套41，44，都是由具有耐磨性的硬质材料制成。
另外，滑动部件41b，一般地是把它预先制成圆筒状以后，压装在带凸肩的圆筒部件41a的圆筒部内壁上，例如，可以在压装配合后用热处理方法使其固定，或者也可以松动配合用钎焊固定。另外，滑动部件41b，也可以由在凸肩轴套41的圆筒部内壁上直接用滑动性好的材料烧结成滑动层构成。
本实施例可获得以下的作用和效果。
(1)在轴支架15a及轴毂13a的至少一方插装凸肩轴套44，41，因此与实施例1的(1)(2)相同，容易确保防止脱落、易更换性以及因选择材料的自由性而带来的滑动性和耐久性。
(2)由于把插装在轴毂13a的凸肩轴套41制成由带凸肩的圆筒部件41a与嵌在其圆筒部内壁上的滑动部件41b组成的双层构造，所以凸肩部和连接轴销滑动部的材质可任意选择。即，在滑动部件41b上使用最适合滑动的材料，因此即可以支承来自施工机械巨大的径向荷载，同时又可以防止与连接销轴27滑动时所产生的「振鸣」和熔敷磨损。同时，对于凸肩轴套41的带凸肩的圆筒部件41a，在考虑了对凸肩部端面41c的硬粒磨损的耐久性的前提下可以任意选择材料及制造方法。所以，在低成本下，可使良好的轴承性和高耐久性并存。而且，可以只更换带凸肩的圆筒部件41a和滑动部件41b其中一方受损或磨损的部件，更换费用(维修成本)得以降低。
(3)由于插装在轴支架15a上的凸肩轴套44只支承连接销轴27，所以在考虑对凸肩部端面滑动面44a硬粒磨损的耐久性的前提下可以自由选择其材料及制造方法。
(4)根据上述的(2)和(3)，由于可以任意选择插装在轴毂13a中的凸肩轴套41的带凸肩的圆筒部件41a和插装在轴支架15a中的凸肩轴套44各自的材料和制造方法，所以与实施例1同样，例如，带凸肩的圆筒部件41a以及凸肩轴套44的材料用普通钢，在其凸肩部端面钎焊上预先用硬质合金烧结成形的耐磨板，形成耐磨层，从而达到免维修的目的。或者，在用淬火钢材料，经热处理硬化了的凸肩部端面喷镀耐磨层，并将其指定为定期检查部件。或者，用渗碳淬火或高频淬火等表面硬化热处理的钢制造，并指定为定期更换部件。这样，可以自由选择在考虑了成本情况下的耐久性和维修方法。
(5)在上述(4)的耐久性和维修方法的选择中，例如，使凸肩轴套44的凸肩部端面44a的硬度相对低于凸肩轴套41的带凸肩的圆筒部件41a凸肩部端面41c的硬度，来选择互相对应的材料和热处理方法。在定期检修时只更换成本低的凸肩轴套44即可，因此就整体而言，即可具有耐久性又可降低综合成本。
实施例4
下面，参照图5对实施例4进行说明。图5是本实施例轴承装置重要部位的剖视图。
如图5所示，在轴毂13a的左右两端别插装有凸肩轴套51，51，并在左右轴支架15a，15a上分别插装有凸肩轴套24，24。凸肩轴套51是由带凸肩的圆筒部件51a和在其圆筒部内圆周上设置的滑动部件41b的双层结构构成。而且，在带凸肩的圆筒部件51a与凸肩轴套24相互的端面上分别形成耐磨层26，26。
根据本实施例，还可以在实施例3中加上以下的作用和效果。
(1)即使凸肩轴套24及其带凸肩的圆筒部件51a的材料共同使用普通钢材，由于分别形成有耐磨层26，26，也可以确保对硬粒磨损的高耐久性，所以可以实现低成本下的高耐久性。
(2)耐磨层26，26，如实施例1所述，例如，是预先将硬质合金材料烧结成形而制成耐磨板钎焊而成，可以大幅提高磨损寿命，获得免维修轴承装置。因此用于重视起动率的大型施工车辆时效果显著。另外，当用硬质合金材料喷镀形成耐磨层26，26时，可以确保低成本下的高耐久性，所以适用于中小型施工车辆。
根据以上的效果，本发明可提供低成本并具有良好的轴承性能、优良的耐久性和良好的修配性的施工机构的轴承装置。
实施例5
下面，参照图6对实施例5进行说明。本实施例实质上只是与实施例3和实施例4的左右轴支架15a，15a的构造有所不同，所以只说明其不同构造。图6是本实施例轴承装置主要部位的剖视图。
在轴毂13a的两端部插装有双层结构的凸肩轴套51，51，(或图4中的凸肩轴套41，41)，在左右轴支架15a，15a的与轴毂13a左右带凸肩的圆筒部件51a，51a的滑动面上，形成各耐磨层26b，26b。该耐磨层26b，26b，如实施例1详细说明的那样，例如，是用硬质合金材料预先烧结成形制作的耐磨板钎焊在轴支架15a，15a上。并且在左右带凸肩的圆筒部件51a，51a(或图4中的带凸肩的圆筒部件41a，41a)的凸肩部端面上，形成与实施例4相同的耐磨层26，26。
根据本实施例，可获得以下的作用和效果。
(1)插装在轴毂13a上的凸肩轴套51(或41)，由于是具有带凸肩的圆筒部件51a(或41a)和设在其圆筒内壁的滑动部件41b的双层结构，所以与实施例3和实施例4中说明的凸肩轴套41，51具有同样效果。
(2)由于只是耐磨层部分(带凸肩的圆筒部件51a的耐磨层26，以及带凸肩的圆筒部件41a)和滑动部件41b是昂贵的材料，所以可在低成本下实现极高的耐久性。
以上是以液压挖掘机为例进行的说明，本发明不仅限于此。即，它可以广泛适用于以第2构件轴支架支承连接销轴的两端，并在该连接销轴的中间部，自如转动地连接第1构件轴毂的施工机械的轴承装置，并取得与上述说明同样的作用和效果。