JP2006062477A - 農用車輪用ディスク型ホイル及び農用車輪 - Google Patents

Abstract

【課題】ホイルがディスクタイプの農用車輪において、ホイルの強度アップが簡単且つ十分に図れるようにする。
【解決手段】回転中心部５のまわりに径方向へ延びる少なくとも２本の補強ライン１０が設けられ、この補強ライン１０は回転中心部５に設けられる車軸の軸方向に沿って外側配置となる頂辺部１３と内側配置となる基辺部１４とを有した段差として形成されており、補強ライン１０と補強ライン１０との間に挟まれるディスク構成板１１は一方の補強ライン１０の頂辺部１３と他方の段差の基辺部１４とを繋ぐ傾斜面として形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、農用車輪用ディスク型ホイルとこのホイルを有した農用車輪とに関するものである。

図６に一例を示すように、田植機など、軟弱地盤を走行する農業機械で装着される農用車輪１００には、ディスクタイプのホイル１０１と、このホイル１０１のまわりにリング状に設けられた弾性輪体１０２とを有して形成されたものがある（例えば、特許文献１等参照）。
この農用車輪１００のホイル１０１は、鉄製素材板をプレスすることにより円板形などの所定形状に形成されており、その外周部には例えば断面Ｌ字状等に折曲した部分（図６では弾性輪体１０２に覆われた状態にあり見えない）が設けられている。この外周部の折曲部分は、そのまわりにゴム等の弾性材を被着（焼き付け等）して弾性輪体１０２を形成させるところであり、この弾性輪体１０２の中で芯材としての作用を奏する。

なお、この外周部の折曲部分はホイル１０１としての補強作用も幾らかは担うことになるが、これだけではホイル全体の補強力は到底不足する。そこで多くの場合、この種のホイル１０１には、円板形の板面形状としてその略全域にわたる丘状隆起１０３やスポークを模したような放射状の凸部１０４を設けてあった。
特開２００３−３０６００２号公報

ホイル１０１において、その板面形状としてスポークを模したような放射状の凸部１０４は、ホイル１０１の素材板をプレス加工することによって板面の片面側で打ち出させた、所謂、プレスリブである。
なお、このホイル１０１の回転中心部には、車軸方向に沿って機体外方へ突出した円形コップ形の凸部１０５が設けられているが、上記放射状の凸部１０４（プレスリブ）がこの円形コップ形の凸部１０５に突き当たる部分（リブ根本）だけを見れば、この放射状の凸部１０４は細幅な形状故に、板素材の板面全体の中で（回転中心部を取り囲む円周方向で）は局部的な折曲部を有しているに過ぎないことになる。

ホイル１０１では、その回転中心部に近くなればなる程、応力集中の程度も大きくなる傾向があるが、そのため上記のような放射状の凸部１０４において円形コップ形の凸部１０５と突き当たる部分（矢符Ｘ参照）では、この応力集中を受けて塑性変形が起こってしまうおそれがあった。
このようなことから、従来、ディスク型ホイル１０１を具備する農用車輪１００において、ホイル１０１を今以上に強度アップさせるのは難しいものとされていた。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、ホイルの強度アップが簡単且つ十分に図れるようにした農用車輪用ディスク型ホイルとこのホイルを有した農用車輪を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明に係る農用車輪用ディスク型ホイルは、回転中心部のまわりに対し、この回転中心部から径方向へ延びる少なくとも２本の補強ラインが設けられている。この補強ラインは、回転中心部に設けられる車軸の軸方向に沿って外側配置となる頂辺部と内側配置となる基辺部とを有した段差として形成されたものである。
そして、回転中心部のまわりで補強ラインと補強ラインとの間に挟まれるディスク構成板は、一方の補強ラインの頂辺部と他方の補強ラインの基辺部とを繋ぐ傾斜面として形成されている。

このような構成のホイルでは、各ディスク構成板が補強ラインによって囲まれるかたちとなって、それ自体で板面補強構造を形成している。そのため、ホイルの回転中心部に近い部分で起こる応力集中に対し、各ディスク構成板がその面積分を有効に使って応力分散効果を奏することになる。これにより、回転中心部に近い板面部分で塑性変形を防止できることになる。
回転中心部のまわりで補強ラインの隣接間に形成される中心角は、全て同じ角度に統一すればよい。

このようにすることで、各ディスク構成板が同じ面積で且つ同じ形状になるので、各ディスク構成板による応力分散効果もバランスのとれたものになる。またホイル全体としての外観性も良好となる。
補強ラインは、径方向内方側の延長線が回転中心部の中心から位置ズレされたものとするのが好適である。すなわち、回転中心部を通る径方向線分に対して所定の角度を持って傾斜しているものとする。
このようにすることで、回転中心部に近い部分での応力集中を可及的に軽減させることができる。

補強ラインは３本以上設けるものとして、一つ一つのディスク構成板が扇形に形成されるものとするのが好適である。
このように補強ラインはある程度、多くする方が、ディスク構成板の面積をある程度、小さく抑えることができるため、ますます強度の強いものとなる。
補強ラインは、回転中心部まわりの周方向に対する曲がり成分を有して湾曲形成されたものとするのが好適である。
このようにすると、補強ライン自体の強度を高めることができる。また、径方向内方側の延長線を回転中心部の中心から位置ズレされたときと同じで、回転中心部に近い部分での応力集中を可及的に軽減させることができる。更に、ホイル全体としての外観性も良好となる。

一方、本発明に係る農用車輪は、ディスクタイプのホイルと、このホイルのまわりにリング状に設けられた弾性輪体とを有し、上記ホイルとして本発明のホイルが採用されたものである。

本発明に係る農用車輪用ディスク型ホイル及び農用車輪では、ホイルの強度アップが簡単且つ十分に図れるものとなる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１乃至図４は本発明に係るディスクタイプのホイル１の第１実施形態を示しており、また殊にその中の図１は、この第１実施形態のホイル１を具備して成る農用車輪２を示している。この農用車輪２は、上記ホイル１に対してそのまわりを取り囲むようにリング状の弾性輪体３が設けられることによって形成されている。
ホイル１は鉄板などの金属板を素材として円板形に形成されている。このホイル１において円形の中心部には、車軸方向に沿って機体外方へ突出した円形コップ形の凸部４が設けられている。この円形コップ形の凸部４の設けられている位置が、この農用車輪２の回転中心部５とされる。

弾性輪体３はゴムなどの弾性材によって形成されたものであり、中実であり、ホイル１の外周部に対して焼き付けなどにより固着されている。この弾性輪体３の外周面にはその周方向へ互いに所定間隔をあけた複数箇所にラグ６が設けられ、また所定数おきのラグ６にはそれらの側方へ張り出す三角ラグ７が左右の千鳥配置で設けられている。これらのラグパターンは何ら限定されるものではない。
ホイル部１において、回転中心部５のまわりには、この回転中心部５から径方向へ延びる補強ライン１０が複数本設けられている。図例では、合計６本の補強ライン１０が設けられたものを示しており、各補強ライン１０の隣接間にできる中心角θは、全て同じ角度（即ち、６０°）に統一されたものとしてある。

そのため、それぞれの補強ライン１０と補強ライン１０との間には扇形を呈するディスク構成板１１が形成され、これらのディスク構成板１１が回転中心部５のまわりを取り囲む周方向配置として並んでいる。当然に、全てのディスク構成板１１の形状及び面積は同じであり、その枚数は６枚である。なお、上記したようにホイル１の全体として緩い丘状隆起が付されている関係で、各ディスク構成板１１は平坦面ではなく、外膨れの緩いカーブ面となっている。
各補強ライン１０は、径方向内方側の延長線が回転中心部５の中心を通らず、やや位置ズレしたものとなっている。従って、回転中心部５を通る径方向線分に対して所定の角度を持って傾斜しているものとする。図例では円形コップ形の凸部４に対し、略接線的な位置関係になっている。

各補強ライン１０は、図４からも明らかなように、回転中心部５に設けられる車軸の軸方向に沿って外側配置となる頂辺部１３と、内側配置となる基辺部１４とを有した段差として形成されている。これら頂辺部１３及び基辺部１４は、ホイル１の素材板を折曲させることで形成したものであって、頂辺部１３は山折り、基辺部１４は谷折りとなっている。
すなわち、補強ライン１０と補強ライン１０との間に挟まれる配置となっているディスク構成板１１は、一方の補強ライン１０の頂辺部１３と他方の補強ライン１０の基辺部１４とを繋ぐ傾斜面として形成されていることになる。そのため、ディスク構成板１１は座屈や局部的曲げなどに対する機械的強度の高いものとなっている。

また、このようにして形成される補強ライン１０は、ホイル１においてその径方向へ延びる存在であり、また回転中心部５のまわりで放射状配置となっているので、ホイル１全体としての板面強度を高めることになっている。
なお、各ディスク構成板１１は扇形であるため、それらの外周部は弾性輪体３まで届くかたちとなっているが、更に弾性輪体３の内部まで延びてこの弾性輪体３に埋設されるようになっている。この埋設される部分は断面Ｌ字状等に形成された折曲部２０とされ、弾性輪体３にとってその芯部を形成している。

このような構成の農用車輪２において、ホイル１は、各ディスク構成板１１が補強ライン１０によって囲まれるかたちとなって、それ自体で板面補強構造を形成したものである。そのため、ホイル１の回転中心部５に近い部分で起こる応力集中に対し、各ディスク構成板１１はその面積分を有効に使って応力分散効果を奏することになる。これにより、回転中心部５に近い板面部分で塑性変形が起こるのを防止できることになる。
また、本第１実施形態では各ディスク構成板１１が同じ形状、同じ面積に揃えられているので、それらによる応力分散効果もバランスのとれたものになっている。更に、各補強ライン１０の径方向内方端が回転中心部５に対して位置ズレしているので、回転中心部５に近い部分での応力集中は可及的に軽減され、その分、益々、回転中心部５に近い板面部分での塑性変形を防止する作用が高められている。

これらのことから、従来の限度を超えて、ホイル１の強度アップを図ることができる。
図５は、本発明に係るホイル１の第２実施形態を示している。この第２実施形態のホイル１において、補強ライン１０は、回転中心部５まわりの周方向に対する曲がり成分を有して湾曲形成されたものとなっている。
従ってこの第２実施形態のホイル１では、上記第１実施形態よりも更に補強ライン１０の強度を高めることができる。また、この補強ライン１０における径方向内方側の延長線は、回転中心部５の中心を通らず、やや位置ズレしたものであり、円形コップ形の凸部４に対して略接線的な位置関係にある。そのため、回転中心部５に近い部分での応力集中を可及的に軽減させることができる点で第１実施形態と同等又はそれ以上の効果が得られるものである。

なお、ホイル１全体としての外観性も良好になっている。

第１実施形態のホイル１（図１乃至図４参照）及び第２実施形態のホイル１（図５参照）と、従来のホイル（図６参照）及び比較例のホイル（図示は省略したが補強用の丘状隆起もスポーク状凸部も無い扁平な板形を呈したもの）とについて、負荷試験を行って強度の比較をした。
素材はＳＰＨＣとし、板厚は２．３ｍｍとすること、及び弾性輪体３を設けないでホイル単体を使用することを共通条件とし、ホイル直径方向に負荷をかけてゆく方法を採用した。そして試験結果は、従来のホイルにおいて塑性変形が起こったときの負荷荷重を１００とおいて、それぞれ指数表示した。

結果を表１に示す。

この表１から明らかなように、第１実施形態のホイル１では１０７、第２実施形態のホイル１では１１４と、いずれも良好な成績であった。
ところで、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。
例えば、弾性輪体３の芯部を形成する部分（折曲部２０）の形状や、この部分を一体で具備させるか否か等は何ら限定されない。中空パイプでリング形に形成したものをホイル１の外周部へ溶接で固着したり、ボルト止め、リベット止めなどで結合したりしてもよい。また、弾性輪体３についての細部構成は何ら限定されるものではなく、ラグパターンをはじめ、中空構造（空気入り構造）となったものを採用すること等も可能である。

回転中心部５の構造も適宜変更可能である。円形コップ形の凸部４は必ずしも必要ではなく、溶接などによって別部材から形成したボス部を設けるようにしてもよい。

本発明に係るホイルの第１実施形態を具備して成る農用車輪を示した正面図である。 図１に示したホイルの右側面図である。 図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。 図１のＢ−Ｂ線拡大断面図である。 本発明に係るホイルの第２実施形態を示した正面図である。 従来のホイルの一例を具備した農用車輪を示した正面図である。

符号の説明

１ ホイル
２ 農用車輪
３ 弾性輪体
５ 回転中心部
１０ 補強ライン
１１ ディスク構成板
１３ 頂辺部
１４ 基辺部

Claims (6)

1. 農用車輪用ディスク型ホイルにおいて、回転中心部（５）のまわりにはこの回転中心部（５）から径方向へ延びる少なくとも２本の補強ライン（１０）が設けられ、この補強ライン（１０）は回転中心部（５）に設けられる車軸の軸方向に沿って外側配置となる頂辺部（１３）と内側配置となる基辺部（１４）とを有した段差として形成されており、回転中心部（５）のまわりで補強ライン（１０）と補強ライン（１０）との間に挟まれるディスク構成板（１１）は一方の補強ライン（１０）の頂辺部（１３）と他方の補強ライン（１０）の基辺部（１４）とを繋ぐ傾斜面として形成されていることを特徴とする農用車輪用ディスク型ホイル。
2. 前記回転中心部（５）のまわりで補強ライン（１０）の隣接間に形成される中心角（θ）は、全て同じ角度に統一されていることを特徴とする請求項１記載の農用車輪用ディスク型ホイル。
3. 前記補強ライン（１０）は、径方向内方側の延長線が回転中心部（５）の中心から位置ズレされていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の農用車輪用ディスク型ホイル。
4. 前記補強ライン（１０）は３本以上設けられており、一つ一つのディスク構成板（１１）が扇形に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の農用車輪用ディスク型ホイル。
5. 前記補強ライン（１０）は回転中心部（５）まわりの周方向に対する曲がり成分を有して湾曲形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の農用車輪用ディスク型ホイル。
6. ディスクタイプのホイル（１）と、このホイル（１）のまわりにリング状に設けられた弾性輪体（３）とを有し、上記ホイル（１）が請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の農用車輪用ディスク型ホイルとされていることを特徴とする農用車輪。

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