JP2005343326A - ゴムクローラ - Google Patents

Abstract

【課題】 牽引性能と耐屈曲性能とを極めて高度に両立することができるゴムクローラを提供する。
【解決手段】 クローラ厚み方向の外側に配されたクローラ厚み方向外側部分７と、このクローラ厚み方向外側部分７の外面８に突設された接地ラグ２とを備えたゴムクローラ１である。クローラ厚み方向外側部分７は、最大伸び（％）と引張強さ（ＭＰａ）との積の値が１００００（ＭＰａ・％）以上で且つ１００％モジュラスが１０（ＭＰａ）以下のゴムからなる。接地ラグ２は、１００％モジュラスが１５（ＭＰａ）以上のゴムからなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、建設機械や農機などの無限走行装置に用いられる無端帯状のゴムクローラに関するものである。

ゴムクローラは、鉄クローラと比較して低騒音、乗り心地の良さ、路面保護性の高さなどの利点があり、広く用いられている。ゴムクローラには、芯金をゴムで覆ったタイプや、芯金の無いタイプなどがあるが、いずれにしてもゴムを無端帯状に形成することにより作製される。これらのゴムクローラでは、クローラ本体の外周面に接地ラグが突設されており、この接地ラグを地面等に食い込ませて牽引性能を高めている。したがって、接地ラグの剛性が高いほど牽引性能が高くなる傾向がある。この点に関して特許文献１では、接地ラグの内部に、クローラ本体又はラグ表面よりも高硬度のゴム質芯体（ウレタンゴム等）を埋設したクローラが提案されている。（特許文献１参照。）。
特開平９−２４９１６３号公報

上述した従来技術のクローラでは、接地ラグの剛性を高めて牽引性能を向上させることができるとともに、高硬度のゴム質芯体を加硫ゴムで被覆することで摩耗性を改善しクラック等の発生を少なくすることができる。
今回、牽引性能に加えて耐屈曲性能においても従来技術より高い性能としうる本発明を見いだすに至った。
即ち本発明は、牽引性能と耐屈曲性能とを極めて高度に両立することができるゴムクローラを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するための本発明は、クローラ本体と、このクローラ本体の外周面に突設された接地ラグとを備えたゴムクローラにおいて、前記クローラ本体の全部またはそのクローラ厚み方向外側の一部分は、最大伸び（％）と引張強さ（ＭＰａ）との積の値が１００００（ＭＰａ・％）以上で且つ１００％モジュラスが１０（ＭＰａ）以下のゴムからなり、前記接地ラグは、１００％モジュラスが１５（ＭＰａ）以上のゴムからなることを特徴とするゴムクローラである。

このゴムクローラでは、前記クローラ本体の全部またはそのクローラ厚み方向外側の一部分は、最大伸び（％）と引張強さ（ＭＰａ）との積の値が１００００（ＭＰａ・％）以上であるから、クローラを屈曲しても亀裂が入りにくくなり耐屈曲性能が高まる。そして、接地ラグは１００％モジュラスが１５（ＭＰａ）以上のゴムからなるから、接地ラグの剛性が高まり牽引性能が向上する。

なお、「最大伸び」とは、ＪＩＳ Ｋ ６２５１で規定される「伸び」のことであり、所定の試験片を規定速度で破断するまで引っ張った場合における最大の伸び率（％）を示すものである。
また、「引張強さ」は、ＪＩＳ Ｋ ６２５１に規定されるものであり、所定の試験片を規定速度で破断するまで引っ張った場合における最大の引っ張り応力を試験片の元の断面積で割った値（単位はＭＰａ）である。
また、「１００％モジュラス」とは、伸びが１００％の際における引っ張り応力を試験片の元の断面積で割った値（単位はＭＰａ）であり、ＪＩＳ Ｋ ６２５１で規定されるものである。

以上に記載の発明によれば、クローラ本体またはその外側の一部分と接地ラグとで物性を相違させ、それぞれに最適物性のゴムを用いたので、耐屈曲性能と牽引性能とを極めて高度に両立しうるゴムクローラとすることができる。

以下に、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図２は、本発明の本発明の一実施形態であるゴムクローラ１を外周面側（接地面側）から見た図であり、図３はこのゴムクローラ１を内周面側から見た図である。図１は図２のＡ−Ａ線におけるゴムクローラ１の断面図であり、図４は図２のＢ−Ｂ線におけるゴムクローラ１の断面図である。

図２に示すように、ゴムクローラ１は、その接地面側に所定間隔おきに突設された接地ラグ２を備えている。接地ラグ２は、その長手方向がクローラ幅方向と平行となるように配置されており、またクローラ幅方向の中央位置において左右に分離されている。接地ラグ２は、クローラ幅方向中央に対して左右対称に設けられ、左右のラグ２は互いにクローラ長手方向位置が同位置（同位相）とされている。また、図４の断面図に示すように、各接地ラグ２の断面形状（ラグ長手方向に垂直な断面の断面形状）は略台形とされ、該台形における上底側が接地側となるような形状となっている。

またゴムクローラ１は、クローラ長手方向の所定間隔おきに埋設された芯金３と、クローラ長手方向に沿って連続的に埋設されゴムクローラ１の伸びを規制する抗張体４（図１参照）と、を備えている。
図１に示すように、抗張体４は複数本設けられており、各抗張体４がクローラ長手方向に対して連続しているとともに、複数本の抗張体４はクローラ厚み方向の略同一位置においてクローラ幅方向に並列して設けられている。また抗張体４は、芯金３近傍のクローラ外周面側に配置されている。
芯金３は、図２及び図３で示すように、その長手方向がクローラ幅方向と平行になるように配置されており、更に、図２及び図４で示すように、各芯金３は各接地ラグ２とクローラ長手方向位置が同一（同位相）に配置されている。このように、芯金３と接地ラグ２とのクローラ長手方向位置を同一とすると、接地ラグ２の土台部分に芯金３が配置されることになるから、該土台部分の剛性が高まり、ひいては接地ラグ２の剛性が高まるから、ゴムクローラ１の牽引性能向上に寄与する。

図１及び図３に示すように、各芯金３は、その長手方向中央部付近においてクローラの内周面側に突出するとともに互いに対向している２つの脱輪防止突起３ａと、該中央部からクローラ幅方向左右両側に伸びる翼部３ｂとを有している。また、図３に示すように、クローラ長手方向において互いに隣り合った芯金３と芯金３との間には、ゴムクローラ１をその厚み方向に貫通する貫通孔５が設けられている。この貫通孔５は、ゴムクローラ１のクローラ幅方向中央位置に一定間隔おきに設けられており、この貫通孔５に車両のスプロケット等の駆動輪が噛み合うことによりゴムクローラ１が駆動される。また、前述の脱輪防止突起３ａにより、ゴムクローラ１が駆動輪等の車輪から脱落することが防止される。

図４及び図１に示すように、ゴムクローラ１のうちのゴム部分は、帯状に連続するクローラ本体１０と、このクローラ本体１０の外周面に突設された接地ラグ２と、からなる。そしてクローラ本体１０は、クローラ厚み方向内側の一部分を構成する層状のクローラ厚み方向内側部分６と、クローラ厚み方向外側の一部分を構成する層状のクローラ厚み方向外側部分７と、からなる。また、芯金３の翼部３ｂは、これらクローラ厚み方向内側部分６とクローラ厚み方向外側部分７とに挟まれた位置に配置されている。クローラ厚み方向外側部分７の外面が、ゴムクローラ１の外周面８であり、この外周面８から接地ラグ２が突出している。

なお、クローラ厚み方向内側部分６、クローラ厚み方向外側部分７及び接地ラグ２は、これら各部を構成する未加硫状態のゴム材料をそれぞれ同一の金型内に仕込んで一体成形されることにより、ゴム部分として一体化されている。図１や図４の断面図においては、理解しやすいように、クローラ厚み方向内側部分６とクローラ厚み方向外側部分７、及びクローラ厚み方向外側部分７と接地ラグ２の境界線を実線にて明瞭に示したが、実際には、かかる境界線は通常不明瞭であり、目視により認識することは通常困難である。また、この境界線は、ゴムクローラ１成型時のゴム流れ等の影響により、蛇行した形状あるいは凹凸を有する形状等となっていることが多いが、図１や図４では単純に直線で表示している。

ここで、接地ラグ２とクローラ厚み方向外側部分７とは、互いに配合の異なるゴムを用いている。そして接地ラグ２は、１００％モジュラスが１５（ＭＰａ）以上のゴムにより形成されている。一方、クローラ厚み方向外側部分７は、最大伸び（％）と引張強さ（ＭＰａ）との積の値（以下、伸び強さ乗算値ともいう）が１００００（ＭＰａ・％）以上で且つ１００％モジュラスが１０（ＭＰａ）以下のゴムからなる。
接地ラグ２の１００％モジュラスが１５（ＭＰａ）以上であるから、接地ラグ２の剛性が高まり、高い牽引性能が確保される。
一方、クローラ厚み方向外側部分７は上述した伸び強さ乗算値を１００００（ＭＰａ・％）以上としたので、耐屈曲性能が高くなっている。即ち、最大伸び（％）や引張強さ（ＭＰａ）が大きいほど屈曲しても亀裂が生じにくくなり耐屈曲性能が高くなる。更にクローラ厚み方向外側部分７は、１００％モジュラスが１０（ＭＰａ）以下とされているので、柔軟性が比較的高く、前述した伸び強さ乗算値の効果と相まって耐屈曲性能を相乗的に高めている。

従来のゴムクローラでは、クローラ厚み方向外側部分のゴムと接地ラグのゴムとが同一のゴム（同一配合のゴム）より形成されており、両者のゴムは１００％モジュラス、最大伸び、引張強さがそれぞれ同一であった。したがって、耐屈曲性能と牽引性能との両立に限界があった。即ち、牽引性能を高めるべくゴム材料の１００％モジュラスを高くすると耐屈曲性能が低下する傾向があり、逆に耐屈曲性能を高めるべくゴム材料の１００％モジュラスを低くすると牽引性能が低下する傾向となってしまう。よってこの場合、牽引性能と耐屈曲性能とを両立を図ろうとすると、前述した特許文献１のように、ラグ内部に高硬度のゴム質芯体を埋設するといった比較的複雑な構造を採用する必要が生じていた。これに対して本発明では、上記構成とすることにより耐屈曲性能と牽引性能とを高度に両立している。

なお、上述のように、クローラ厚み方向外側部分７のゴムの伸び強さ乗算値は大きいほど耐屈曲性能を高める上で有利であるから、クローラ厚み方向外側部分７を構成するゴムの物性は、好ましくは伸び強さ乗算値が１１０００（ＭＰａ）以上とするのがよい。

また上述のように、クローラ厚み方向外側部分７を構成するゴムの１００％モジュラスが小さいほど耐屈曲性能を高める上で有利であるから、クローラ厚み方向外側部分７を構成するゴムの１００％モジュラスは、好ましくは９（ＭＰａ）以下がよい。ただし、クローラ厚み方向外側部分７の１００％モジュラスが過度に小さすぎると、牽引性能が低下することがあるので、好ましくは０．５（ＭＰａ）以上とするのがよい。

接地ラグ２を構成するゴムは、上述のようにその１００％モジュラスを大きくするほど牽引性能を高める上で有利であるから、接地ラグ２を構成するゴムの１００％モジュラスは、好ましくは１６（ＭＰａ）以上とするのがよい。なお、接地ラグ２の１００％モジュラスが大きすぎると、乗り心地が悪くなることがあるので、好ましくは４０（ＭＰａ）以下とするのがよい。
なお、ゴムクローラ１の有する複数個の接地ラグ２の全てにおいて、１００％モジュラスを１５（ＭＰａ）以上とする必要はなく、少なくとも一の接地ラグ２において１００％モジュラスを１５（ＭＰａ）以上とすればよい。ただし、牽引性能を重視する観点からは、ゴムクローラ１の有する全ての接地ラグ２の１００％モジュラスを１５（ＭＰａ）以上とするのが好ましい。また、複数個の接地ラグ２相互間において、各接地ラグ２を構成するゴムの１００％モジュラスを変化させてもよい。個々の接地ラグ２の１００％モジュラスを適宜変化させることにより、ゴムクローラ１の形状（接地ラグ２のパターン、接地ラグ２の形状等）を同一としつつゴムクローラ１の牽引性能を細かく設定することができ、ゴムクローラ１の設計自由度が高まる。

上述のように、クローラ厚み方向外側部分７の伸び強さ乗算値は１００００（ＭＰａ・％）以上とするが、その場合、最大伸びは５００（％）以上とするのが好ましく、引張強さは２０（ＭＰａ）以上とするのが好ましい。最大伸びと引張強さのいずれも所定値以上の値を確保しておくことにより、屈曲時の亀裂がさらに生じにくくなる。

なお、クローラ厚み方向外側部分の厚みは特に限定されない。ただし、クローラ厚み方向外側部分の厚みが薄すぎると、クローラ厚み方向外側部分の物性を上記範囲とした効果が少なくなるから、クローラ厚み方向外側部分の厚みは５ｍｍ以上が好ましく、１０ｍｍ以上がより好ましい。同様の理由で、クローラ厚み方向外側部分の厚みは、クローラ本体１０の厚みの１０％以上とするのが好ましい。そして、クローラ本体部１０の外側の一部のみならず、クローラ本体部１０の全体について、伸び強さ乗算値を１００００（ＭＰａ・％）以上とし且つ１００％モジュラスを１０（ＭＰａ）以下としてもよい。

上述した実施形態では、クローラ本体１０をクローラ厚み方向内側部分６とクローラ厚み方向外側部分７との２層構造としたが、本発明のクローラ厚み方向外側部分７はこのような構造に限定されるものではなく、前述のように、クローラ厚み方向外側部分７は、クローラ本体１０の外周面を構成する層であればよい。また、クローラ本体１０がクローラ厚み方向内側部分６とクローラ厚み方向外側部分７との２層構造でなく、クローラ本体１０全体が単一層からなっていてもよい。

また、上述した実施形態のように、クローラ本体１０がクローラ厚み方向内側部分６とクローラ厚み方向外側部分７との２層構造からなる場合、クローラ厚み方向内側部分６とクローラ厚み方向外側部分７とのゴム配合は相違していてもよいし、同一でもよい。ただし、クローラ厚み方向内側部分６とクローラ厚み方向外側部分７とを同一配合のゴムとすると、クローラ厚み方向内側部分６とクローラ厚み方向外側部分７とがより強固に一体化しやすく、ゴムクローラ１の耐久性が高まるので好ましい。

本発明では、接地ラグ２やクローラ厚み方向外側部分７のゴム配合を適宜変更することにより、同一のゴムクローラ１用金型であっても牽引性能や耐屈曲性能を細かく設定することができる。よって例えば、ラグ配置、ラグパターン、ラグ断面形状等を変えることなく牽引性能を変更することもできる。したがって、同一の金型で様々な路面に適応することが可能なゴムクローラ１を成型することができる。

ゴムクローラ１は、無端帯状のゴムクローラの製法として通常用いられる方法で作製することができる。ただし、実施形態では、クローラ厚み方向外側部分７と接地ラグ２とでゴム配合を互いに異ならせる必要があるから、クローラ厚み方向外側部分７用の未加硫ゴムと、接地ラグ２用の未加硫ゴムとをそれぞれ別々に用意し、両者をゴムクローラ１用の金型内に一緒に仕込んで加硫成型する必要がある。
即ち、ゴムクローラ１の製造方法を具体的に説明すると、図示省略するが、上下型からなる金型の下型に、クローラ厚み方向内側部分６用の帯状の未加硫ゴム、芯金３、抗張体４、クローラ厚み方向外側部分７用の帯状の未加硫ゴム、接地ラグ２用の未加硫ゴム（塊状）の順に載置した後、接地ラグ２成形用の凹部を有する上型を被せて型締めして加硫成形することにより、有端帯状のクローラ部材を作成する。その後、別の金型で、ゴムや芯金を追加しつつジョイント部を成型して無端帯状のゴムクローラ１とする。なお、接地ラグ２用の塊状の未加硫ゴムは、上記した上型の接地ラグ２成形用凹部に対応した位置にセットするとともに、該塊状ゴムの仕込量は、接地ラグ２の体積に対応させた量とする。また、接地ラグ２用の塊状の未加硫ゴムを、型締め前に上型の接地ラグ２形成用凹部内に充填させておいてもよい。また、接地ラグ２用の未加硫ゴムをあらかじめ未加硫状態にて接地ラグ２の形状に予備成型しておき、これをゴムクローラ１の金型内に載置（又は金型の接地ラグ２形成用凹部内にセット）して、上記のように加硫成型してもよい。この場合、ゴムクローラ１の金型の接地ラグ２成型用凹部が接地ラグ２用ゴムで充填されやすくなるから、ゴムクローラ１の加硫成型時において接地ラグ２成形用凹部にクローラ厚み方向外側部分７用のゴムが流入しにくくなる。

ゴムクローラ１は、以上のような製法により作製されたものであるから、上述したように、クローラ厚み方向外側部分７と接地ラグ２との境界線は蛇行したり凹凸を有したりしている。その原因は、加硫成型時のゴム流れ、接地ラグ２用未加硫ゴムの仕込量の誤差、クローラ厚み方向外側部分７用未加硫ゴムの仕込量の誤差、等である。よって、クローラ厚み方向外側部分７用のゴムと接地ラグ２用のゴムとはその境界線近傍において互いに入り交じったような状態となっているが、接地ラグ２の大半（少なくとも８０％以上）のゴムは、上記の所定物性を有する接地ラグ２用のゴムからなり、クローラ厚み方向外側部分７の大半（少なくとも８０％以上）のゴムは、上記の所定物性を有するクローラ厚み方向外側部分７用のゴムからなっている。

（実施例）
本発明の効果確認するため、４種類の実施例（実施例１〜４）及び８種類の比較例（比較例１〜８）を作製し評価した。全ての実施例及び全ての比較例（以下、全ての例ともいう）においては、クローラ厚み方向外側部分及び接地ラグの材質以外は全て共通のゴムクローラとした。例えば、ラグパターン等のクローラ形状や芯金の仕様等は全ての例で共通とした。
各例に用いるゴムとして、ゴムＡ〜ゴムＥの５種類のゴムを作製した。これらは、ジエン系ゴム成分１００重量部に対し、カーボンブラックを３０〜１００重量部（ｐｈｒ）、オイルを０〜５０重量部（ｐｈｒ）、硫黄を０．５〜５重量部（ｐｈｒ）、加硫促進剤を０．５〜３．０重量部（ｐｈｒ）、をそれぞれ配合して作製した。カーボンブラック、オイル、硫黄、加硫促進剤の各ｐｈｒを上記範囲内で適宜変更することにより、ゴムＡ〜ゴムＥの５種類のゴムを作製した。
ゴムＡ〜ゴムＥの仕様は以下の表１の通りである。

そして、クローラ厚み方向外側部分及び接地ラグに上記ゴムＡ〜ゴムＥを用いて各実施例及び各比較例を作製した。各例の仕様及び耐屈曲性能及び牽引性能の評価結果を表２に示す。

各例における耐屈曲性能及び牽引性能は、各例のゴムクローラを車両に装着して走行させ、以下の基準によりそれぞれ４段階評価したものである。
〔耐屈曲性能〕
◎：１００時間走行後の目視観察において、クローラ厚み方向外側部分や接地ラグの表面に亀裂が発生していない。
○：１００時間走行後の目視観察において、クローラ厚み方向外側部分や接地ラグの表面にごく微細な亀裂が見られる。
△：１００時間走行後の目視観察において、クローラ厚み方向外側部分や接地ラグの表面に小さな亀裂が見られる。
×：１００時間走行後の目視観察において、クローラ厚み方向外側部分や接地ラグの表面に大きな亀裂が見られる。
〔牽引性能〕
◎：１ｔの物体を牽引させた場合、スリップしなかった。
○：１ｔの物体を牽引させた場合、まれにスリップして前進する。
△：１ｔの物体を牽引させた場合、スリップはするものの前進できる。
×：１ｔの物体を牽引させた場合、スリップして前進できない。
なお、耐屈曲性能及び牽引性能のいずれの評価においても、路面条件はドライとした。

表２に示すように、全ての比較例においては、耐屈曲性能又は牽引性能の少なくともいずれかが△又は×の評価となっている。これに対して、全ての実施例においては、耐屈曲性能及び牽引性能のいずれも◎又は○の評価となっており、耐屈曲性能と牽引性能とが高度に両立している。

なお、接地ラグやクローラ厚み方向外側部分の基材ゴムとしてジエン系ゴムを用いる場合、かかるジエン系ゴムとしては、天然ゴム （ＮＲ）および／またはジエン系合成ゴム を用いることが出来る。ここで、ジエン系合成ゴム としては、たとえばスチレンブタジエンゴム （ＳＢＲ）、イソプレン合成ゴム （ＩＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム （ＮＢＲ）、イソブチレン−イソプレンゴム （ＩＩＲ）、クロロプレンゴム （ＣＲ）などがあげられる。これらのゴム は、単独で用いてもよく、あるいは２種以上組み合わせて用いてもよい。

本発明において、ゴムクローラを構成するゴムの材質や組成は特に限定されないが、接地ラグと、クローラ厚み方向外側の一部分（またはクローラ本体の全部）とで同一の基材ゴムを用いると、接地ラグとクローラ厚み方向外側部分（またはクローラ本体の全部）との結合力が極めて強固となるので好ましい。

図１は、本発明の一実施形態のゴムクローラにおける図２のＡ−Ａ線での断面図である。 図２は、本発明の一実施形態であるゴムクローラを厚み方向外側（接地面側）から見た図である。 図３は、図２のゴムクローラを厚み方向内側から見た図である。 図４は、図２のＢ−Ｂ線における断面図である。

符号の説明

１ ゴムクローラ
２ 接地ラグ
７ クローラ厚み方向外側部分（クローラ本体のクローラ厚み方向外側の一部分）
８ 外周面
１０ クローラ本体

Claims (1)

1. クローラ本体と、このクローラ本体の外周面に突設された接地ラグとを備えたゴムクローラにおいて、
   前記クローラ本体の全部またはそのクローラ厚み方向外側の一部分は、最大伸び（％）と引張強さ（ＭＰａ）との積の値が１００００（ＭＰａ・％）以上で且つ１００％モジュラスが１０（ＭＰａ）以下のゴムからなり、
   前記接地ラグは、１００％モジュラスが１５（ＭＰａ）以上のゴムからなることを特徴とするゴムクローラ。

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