JP2015147436A - 下部走行体のローラ装置 - Google Patents

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裕史 大濱
Yuji Ohama
裕史 大濱
関口 良明
Yoshiaki Sekiguchi
良明 関口
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Abstract

【課題】カラーとローラとの間の隙間からの土砂等の異物のフローティングシールへの侵入が防止され、フローティングシールのシール性がより長期にわたって確保できる下部走行体のローラ装置を提供する。【解決手段】円形の鍔部20aを有する筒状のカラー20を、軸16の両端部に嵌合して固定する。ローラ16の鍔部16cの内周側に開口部16dを設ける。開口部16dを、カラー20の鍔部20aの外周面20dに隙間27を介して対向させる。カラー20に設けたシール収容穴20bと、ローラ16に設けたシール収容穴16eとの間に、潤滑油を封止するフローティングシール26を設ける。カラー20の鍔部20aの外周面20dとカラー20の軸心方向外側端面20fとの間にコーナー縁20gを形成する。コーナー縁20gの軸心方向の位置を、ローラ16の鍔部16cの軸心方向外側における最内周部16kの軸心方向の位置に一致させる。【選択図】図4

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機の下部走行体に備える履帯ガイド用のローラ装置に関する。
油圧ショベル等の作業機の無限軌道帯式下部走行体は、左右のサイドフレームに軸を固定し、この軸にローラを回転可能に嵌合し、このローラに履帯をガイドさせる構成を有する。このようなローラは、例えば特許文献1に開示されている。この特許文献1等に開示されたローラ装置は、図6の断面図に示すような端部構造を有している。図6において、50はサイドフレーム(図示せず)に固定された筒状のカラーであり、このカラー50はサイドフレームの左右に固定されたものである。51は左右のカラー50に両端を嵌合して固定した軸である。52はこの軸51に円筒状のすべり軸受53を介して回転可能に嵌合したローラであり、履帯(図示せず)をガイドする鍔部52aを軸心方向の両端に有するものである。軸受53とローラ52の軸挿通穴52bとの間には油溜め室(図示せず)に収容された潤滑油が充填される。
54はカラー50とローラ52との間に設けられたフローティングシールであり、このフローティングシール54は、軸51とローラ52との間に充填された潤滑油の外部への漏出を防止するものである。このフローティングシール54をカラー50とローラ52との間に設けるため、カラー50には半径方向の外側に突出した鍔部50aを有すると共に、この鍔部50aのローラ52側には、ローラ52側が半径方向に次第に拡大されたテーパー状の開口構造のシール収容穴50bを形成する。
一方、ローラ52の軸心方向端部には、鍔部50aの外周面50cに隙間55を介して内周面が対向する開口部52cを形成する。また、フローティングシール54を収容するため、ローラ52には、開口部52cに連続して、カラー50側が軸心方向中央部側から開口部52c側にわたって次第に拡大されたテーパー状の開口構造のシール収容穴52dを形成する。
カラー50側のシール収容穴50bには、金属製の固定側シールリング56とゴム等の弾性材でなる固定側Oリング57とを収容する。一方、ローラ52のシール収容穴52dには、ローラ52の回転に伴い固定側シールリング56に摺動しながら当接する金属製の回転側シールリング58と、ゴム等の弾性材でなる回転側Oリング59とを収容する。固定側シールリング56と回転側シールリング58とは、Oリング57,59の弾性によって相対回転可能に押接されることにより、シールリング56,58の間からの潤滑油の外部への漏出が防止される。また、シール収容穴50bと固定側シールリング56との間は、固定側Oリング57により潤滑油が封止される。シール収容穴52dと回転側シールリング58との間は、回転側Oリング59により潤滑油が封止される。
特開2010−52596号公報
しかしながら、図6に示した従来のローラ装置においては、ローラ52の鍔部52aの端面52eとカラー50の鍔部50aの外周面50cとの間で形成される領域に土砂等の異物60が溜まり易い。そして、この異物60が鍔部50aの外周面50cとローラ52の開口部52cとの間の隙間55からフローティングシール54に至り、この異物60がOリング57,59に付着すると、Oリング57,59の持つ弾性が低下する。このようにOリング57,59の弾性が低下すると、Oリング57,59におけるシール性が低下するのみならず、シールリング57,59間に隙間を生じやすくなり、このシールリング57,59間のシール性も低下する。
本発明は、上記問題点に鑑み、カラーとローラとの間の隙間からの土砂等の異物のフローティングシールへの侵入が防止され、フローティングシールのシール性がより長期にわたって確保できる下部走行体のローラ装置を提供することを目的とする。
請求項1の下部走行体のローラ装置は、作業機の下部走行体を構成するサイドフレームの左右に、円形の鍔部を有する筒状のカラーを固定し、
前記サイドフレームの左右にそれぞれ固定した前記カラーに軸の両端部を固定し、
前記軸に、軸心方向両端に鍔部を有するローラを回転可能に嵌合し、
前記ローラの軸挿通穴と前記軸との間に潤滑油を充填し、
前記ローラの前記鍔部の内周側に、前記カラーの鍔部の外周面に隙間を介して回転可能に対向させる環状の開口部を設け、
前記カラーの前記鍔部のローラ側に設けたシール収容穴と、前記ローラにおける前記カラー側に設けたシール収容穴との間に形成されるスペースに、前記潤滑油を封止するフローティングシールを設けた下部走行体のローラ装置において、
前記カラーの前記鍔部の外周面と前記カラーの軸心方向外側端面との間にコーナー縁を有し、
前記コーナー縁の軸心方向の位置を、前記ローラの前記鍔部の軸心方向外側端面における最内周部の軸心方向の位置に一致させたことを特徴とする。
請求項2の下部走行体のローラ装置は、請求項1に記載の下部走行体のローラ装置において、
前記カラーの前記鍔部の軸心方向外側端面の少なくとも上部に、軸心方向に対して傾斜した傾斜面を形成し、
前記カラーの前記鍔部の外周面と前記傾斜面との間を前記コーナー縁としたことを特徴とする。
請求項3の下部走行体のローラ装置は、請求項1または2に記載の下部走行体のローラ装置において、
前記ローラの前記開口部の内周面と前記ローラの軸心方向外側端面との間を角状に形成したことを特徴とする。
請求項4の下部走行体のローラ装置は、請求項3に記載の下部走行体のローラ装置において、
前記角状に形成した角部の角度を直角にしたことを特徴とする。
請求項5の下部走行体のローラ装置は、請求項3または4に記載の下部走行体のローラ装置において、
前記ローラの前記鍔部の軸心方向外側端面を、前記ローラの鍔部のローラ径方向の外側からローラ径方向中心側の途中部分にわたって形成され、ローラ径方向中心側ほどローラの軸心方向外側に突出させた第1の傾斜面と、前記第1の傾斜面からローラ径方向中心側の途中部分にわたって形成され、ローラの軸心に対する傾斜角度が第1の傾斜面より小さい第2の傾斜面と、前記第2の傾斜面から前記開口部の軸心方向外端部にわたって形成され、ローラの軸心に対して直角をなす垂直面とにより構成したことを特徴とする。
請求項1の発明によれば、ローラの鍔部の軸心方向外側における最内周部の軸心方向の位置を、カラーの鍔部の外周面とカラーの軸心方向外側端面との間のコーナー縁の軸心方向の位置に一致させたので、ローラの開口部とカラーの鍔部との間の隙間の入口に土砂等の異物が溜まり難くなる。このため、ローラとカラーとの間の隙間からフローティングシールへの土砂等の異物の侵入量が減少する。その結果、フローティングシールの劣化やこれに伴うシール性の低下が防止され、長期にわたってフローティングシールのシール性を確保することができる。
請求項2の発明によれば、カラーの鍔部の軸心方向外側端面の少なくとも上部に傾斜面を形成したので、ローラの鍔部端面に付く土砂は、カラーの上部において、カラーの傾斜面を通して落下し易くなるので、カラーとローラとの間の隙間の入口に土砂等の異物がたまり難くなる。このため、ローラとカラーとの間の隙間からフローティングシールへ侵入する土砂等の異物の量が減少する。
請求項3の発明によれば、ローラの開口部の内周面とローラの軸心方向外側端面との間のコーナー部をRの無い角状に形成したので、従来のようにこのコーナー部をR状に形成した場合に比較し、ローラの開口部とカラー鍔部の外周面との間の隙間の入口から土砂等の異物が侵入し難くなる。このため、ローラとカラーとの間の隙間からフローティングシールへ侵入する土砂等の異物の量が減少する。
請求項4の発明によれば、ローラの開口部の内周面とローラの軸心方向外側端面との間のコーナー部の角度を直角に形成したので、機械加工によって容易に角部を形成することが可能になる。また、機械加工により角部を直角に形成することにより、角部を鋭角に形成する場合に比較して強度が高くなる。
請求項5の発明によれば、ローラの鍔部の軸心方向外側端面を、第1の傾斜面と、第1の傾斜面より傾斜角が小さい第2の傾斜面と、第2の傾斜面から形成された垂直面とにより構成したので、カラーの鍔部に対向させる開口部を、第2の傾斜面の形成によって軸心方向に十分のスペースをもって形成でき、ローラとカラーとの間の隙間を軸心方向に長く確保ことができる。このため、鍔部の外側からフローティングシールまでの経路を長くとることができ、異物が侵入しにくくなる。また、ローラの鍔部の軸心方向外側端面のローラ径方向の中心側を垂直面とすることにより、軸心方向外側端面を傾斜面とした場合に比較し、軸心方向外側端面と開口部との間の角部の強度が高くなる。
本発明のローラ装置を適用する作業機の一例を示す側面図である。 本発明の作業機のローラ装置の一実施の形態を示す断面図である。 図2の実施の形態のローラ装置を拡大して示す断面図である。 図3のローラ装置の要部を拡大して示す断面図である。 本実施の形態のローラの端部の加工工程を説明する図である。 従来の作業機のローラ装置を示す断面図である。
図1は本発明のローラ装置を適用する作業機の一例を示す側面図であり、作業機が油圧ショベルである例を示す。この作業機は、下部走行体1に旋回装置2を介して旋回フレーム3aを設置し、この旋回フレーム3aに、エンジンや油圧ポンプ等を備えたパワーユニット4と、カウンタウエイト5と、運転室6等を搭載して上部旋回体3を構成する。旋回フレーム3aの前部には作業用フロント7を取付ける。この作業用フロント7は、ブーム8、アーム9およびバケット等の作業具10を備えると共に、それらを回動させるための油圧シリンダ8a,9aおよび10aを備える。なお、作業用フロント7は、例えば伸縮式アーム等を用いた他の構成のものであってもよく、作業具10も作業内容によって変更または付加される。
下部走行体1は、旋回装置2を設置するセンターフレーム(図示せず)の左右にサイドフレーム12を取付け、サイドフレーム12の後端、前端にそれぞれ駆動輪13と従動輪14を取付け、この駆動輪13と従動輪14に履帯15を掛け回したものである。サイドフレーム12の下側には、履帯15の下側をガイドする複数のローラ16を取付け、サイドフレーム12の上側には、履帯15の上側をガイドする複数のローラ17を取付ける。
図2はサイドフレーム12に対するローラ16の取付け構造を示す断面図である。図2に示すように、サイドフレーム12は上板部12aと内側側板部12bと外側側板部12cと各側板部12b,12cの下端にそれぞれ溶接された下板部12d,12eとを有するもので、短手方向の断面形状がボックス型をなす。下板部12d,12eにはローラ16の軸19を取付けるための筒状のカラー20,20をボルト(図示せず)等により固定して取付ける。
軸19はその両端をカラー20,20に嵌合し、固定ピン22によりカラー20,20に固定する。23は軸19に嵌合した円筒状のすべり軸受である。ローラ16の中心には軸19を挿通する軸挿通穴16aを有し、この軸挿通穴16aをすべり軸受23に回転可能に嵌合する。16bはローラ16の軸心方向中央部の内周面を窪ませて形成した油溜め室であり、潤滑油18を収容しておくものである。
16cはローラ16の軸心方向両端部に半径方向の外側に突出させて形成した円形の鍔部である。このローラ16の鍔部16c,16c間に履帯15の履板15aに固定されたリンク15bを位置させ、鍔部16c,16cによってリンク15bの左右の位置を規制することにより、ローラ16は履帯15をこれらの鍔部16c,16cの間から外れないようにガイドする。
ローラ16の軸心方向両端部とカラー20,20との間にフローティングシール26,26を設ける。このフローティングシール26は、ローラ16と軸19との間に充填される潤滑油18の外部への漏れを防止するものである。なお、フローティングシール26の内周側と油溜め室16bとの間を連通させる油連通穴(図示せず)をローラ16に設ける場合もある。
図3は図2のローラ装置を拡大して示す断面図である。図3に示すように、カラー20のローラ16側には、円形の鍔部20aを設ける。この鍔部20aは、カラー20の全周にわたって半径方向に環状に突出させて設けたものである。この鍔部20aのローラ16側にシール収容穴20bを設ける。このシール収容穴20bは、ローラ16側が開口された形状を有する環状凹部である。16eはローラ16のカラー20側に設けたシール収容穴である。フローティングシール26は、これらのシール収容穴16e,20bにより形成されるスペースに収容される。このフローティングシール26は、カラー20のシール収容穴20b側に収容した固定側シールリング30および固定側Oリング31と、ローラ16のシール収容穴16e側に収容した回転側シールリング32および回転側Oリング33とからなる。
図4は図3の要部拡大図であり、ローラ16、カラー20およびシールリング26の組み合わせ構造をより詳細に示すものである。図4に示すように、シール収容穴20bの外周側内壁面20cは、ローラ16側の内径が拡大されたテーパー状をなす。カラー20の鍔部20aの外周面20dは、軸心方向について、均一な外径を有する。ローラ16には、この外周面20dに均一な幅の隙間27を介して半径方向に対向させる環状の開口部16dを有する。フローティングシール26を収容するシール収容穴16eは、開口部16dよりローラ16の軸心方向中央側に設ける。開口部16dとシール収容穴16eとの間に、ほぼ半径方向に形成された面16fを設け、この面16fを、カラー20の軸心方向内端部20eに隙間28を介して対向させる。
シール収容穴16eは、カラー20側が開口された形状を有する環状凹部である。このシール収容穴16eの外周側内壁面16gは、カラー20側の内径が拡大されたテーパー状をなす。
フローティングシール26のカラー20側部分を構成する固定側シールリング30は耐摩耗性金属によりほぼ筒状に形成され、ローラ16側端部に円板部30aを有する。固定側Oリング31はゴム等の弾性材でなり、この固定側Oリング31は、固定側シールリング30とカラー20のシール収容穴20bの外周側内壁面20cとの間に圧縮状態で挟持される。
フローティングシール26のローラ16側部分を構成する回転側シールリング32は耐摩耗性金属によりほぼ筒状に形成され、カラー20側端部に円板部32aを有する。回転側Oリング33はゴム等の弾性材でなり、この回転側Oリング33は、この回転側シールリング32とローラ16のシール収容穴16eの外周側内壁面16gとの間に圧縮状態で挟持される。
固定側シールリング30の外周面30bは、シール収容穴20bの外周側内壁面20eと同様に、ローラ16側の半径が拡大されたテーパー状をなす。回転側シールリング32の外周面32bは、シール収容穴16eの外周側内壁面16gと同様に、カラー20側の半径が拡大されたテーパー状をなす。
フローティングシール26はこのように構成されるため、固定側シールリング30は固定側Oリング31の持つ弾性によりローラ16側に押され、回転側シールリング32は回転側Oリング33によりカラー20側に押される。このため、固定側シールリング30の円板部30aと回転側シールリング32の円板部32aとは所定の圧力を持って当接する。そして、ローラ16の回転に伴ない、回転側シールリング32の円板部32aは固定側シールリング30の円板部30aに対して摺動しながら回転する。
このように、シールリング30,32の円板部30a,32a間の摺接によりシールリング30,32間のシール性が保持される。固定側シールリング30とカラー20側のシール収容穴20bの外周側内壁面20cとの間のシール性は弾性を持つ固定側Oリング31により保持される。回転側シールリング32とローラ16の外周側内壁面16gとの間のシール性は弾性を持つ回転側Oリング33により保持される。このため、ローラ16と軸19との間に充填される潤滑油はフローティングシール26により封止される。なお、34はカラー20の内周面と軸19の外周面との間に設けたシールリングである。
次にローラ16およびカラー20の各鍔部16c,20aの軸心方向外側端面の構造について説明する。図4に示すように、この実施の形態の鍔部16cは、その軸心方向端面を、外周側から内周側にわたり、第1の傾斜面16hと、第2の傾斜面16iと、垂直面16jとにより構成する。
第1の傾斜面16hは、鍔部16cの外周側から内周側の途中部分にわたり、内周側ほどローラの軸心方向外側に突出させて形成する。第2の傾斜面16iは、第1の傾斜面16hよりローラ16の軸心に対する傾斜角度を小さく形成する。垂直面16jは、ローラ16の軸心に対して直角をなし、第2の傾斜面16iの内周側より開口部16dの軸心方向外端部にわたって形成する。開口部16dの内周面と垂直面16jとの間のコーナー縁16kはRの無い角状に形成し、この実施の形態においては、この角部となるコーナー縁16kが直角をなす。このコーナー縁16kは、ローラ16の軸心方向外側端面の最内周部となる。
このような角状のコーナー縁16kは、図5に示すように、鍛造により鍔部16cの第1の傾斜面16hおよび第2の傾斜面16iを形成したローラ16の中間製品について、ローラ16の端面を線35で示す箇所まで機械加工によって研削することによって形成することができる。
一方、カラー20の鍔部20aは、その軸心方向外側端面の少なくとも上部に、軸心方向に対して傾斜した傾斜面20fを形成する。この傾斜面20fは、カラー20の内周側ほどローラ16から離れる形状を有する。そしてローラ16のコーナー縁16kの軸心方向の位置を、カラーの鍔部20aの外周面20dと傾斜面20f(軸心方向外側端面)との間のコーナー縁20gの軸心方向の位置に一致させる。
このように、この実施の形態においては、ローラ16の鍔部16cの軸心方向外側における最内周部であるコーナー縁16kの軸心方向の位置を、カラー20の鍔部20aの外周面20dとカラー20の軸心方向外側端面(傾斜面20f)との間のコーナー縁20gの軸心方向の位置に一致させたので、ローラ16とカラー20の各軸心方向外側端面間に土砂等の異物が溜まり難くなる。このため、ローラ16とカラー20との間の隙間27,28からフローティングシール26への土砂等の異物の侵入量が減少する。その結果、フローティングシール26を構成する弾性材でなるOリング31,33の劣化(弾性の低下)やこれに伴うシール性の低下が防止され、長期にわたってフローティングシール26のシール性を確保することができる。
また、この実施の形態のように、カラー20の鍔部20aの軸心方向外側端面に傾斜面20fを形成したので、カラー20の上面部において、ローラ16の鍔部16cの端面に付く土砂は、カラー20の傾斜面20fを通して落下するので、カラー20とローラ16の各軸心方向外側端面間に土砂等の異物がたまり難くなり、ローラ16とカラー20との間の隙間27,28からフローティングシール26への土砂等の異物の侵入量が減少する。
また、この実施の形態においては、ローラ16の開口部16dの内周面とローラ16の軸心方向外側端面(垂直面16j)との間のコーナー縁(角部)16kをRの無い角状に形成したので、ローラ16とカラー20の各軸心方向外側端面間から土砂等の異物が侵入し難くなる。このため、ローラ16とカラー20との間の隙間からフローティングシール26への土砂等の異物の侵入量が減少する。
また、この実施の形態のように、コーナー縁16kの角度を直角とすることにより、図5に示したように、機械加工によって容易にコーナー縁16kを形成することが可能になると共に、このコーナー縁16kを鋭角に形成する場合に比較してこのコーナー縁16kの強度が高くなる。
また、この実施の形態においては、図4に示したように、ローラ16の鍔部16cの軸心方向外側端面を、第1の傾斜面16hと、第1の傾斜面16hより傾斜角が小さい第2の傾斜面16iと、第2の傾斜面16iから内周側にわたって形成された垂直面16jとにより構成したので、カラー20の鍔部20aに対向させる開口部16dを、第2の傾斜面16iの形成によって軸心方向に十分のスペースをもって形成でき、ローラ16とカラー20との間の隙間27を軸心方向に長く確保ことができる。このため、隙間27を通してフローティングシール26へ異物が侵入し難くなる。
上記の実施の形態は、サイドフレーム12の下側に取付けるローラ16について説明したが、本発明は、サイドフレーム12の上側に取付けるローラ17についても適用できる。また、本発明は、従動輪14として用いるローラについても適用できる。さらに、本発明を実施する場合、上記実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更、付加が可能である。
1:下部走行体、2:旋回装置、3:上部旋回体、6:運転室、7:作業用フロント、12:サイドフレーム、16,17:ローラ、16a:軸挿通穴、16b:油溜め室、16c:鍔部、16d:開口部、16e:シール収容穴、16h:第1の傾斜面、16i:第2の傾斜面、16j:垂直面、16k:コーナー縁(角部)、18:潤滑油、19:軸、20:カラー、20a:鍔部、20b:シール収容穴、20f:傾斜面、20g:コーナー縁、22:固定ピン、23:軸受、27,28:隙間、30:固定側シールリング、31:固定側Oリング、32:回転側シールリング、33:回転側シールリング

Claims (5)

  1. 作業機の下部走行体を構成するサイドフレームの左右に、円形の鍔部を有する筒状のカラーを固定し、
    前記サイドフレームの左右にそれぞれ固定した前記カラーに軸の両端部を固定し、
    前記軸に、軸心方向両端に鍔部を有するローラを回転可能に嵌合し、
    前記ローラの軸挿通穴と前記軸との間に潤滑油を充填し、
    前記ローラの前記鍔部の内周側に、前記カラーの鍔部の外周面に隙間を介して回転可能に対向させる環状の開口部を設け、
    前記カラーの前記鍔部のローラ側に設けたシール収容穴と、前記ローラにおける前記カラー側に設けたシール収容穴との間に形成されるスペースに、前記潤滑油を封止するフローティングシールを設けた下部走行体のローラ装置において、
    前記カラーの前記鍔部の外周面と前記カラーの軸心方向外側端面との間にコーナー縁を有し、
    前記コーナー縁の軸心方向の位置を、前記ローラの前記鍔部の軸心方向外側端面における最内周部の軸心方向の位置に一致させたことを特徴とする下部走行体のローラ装置。
  2. 請求項1に記載の下部走行体のローラ装置において、
    前記カラーの前記鍔部の軸心方向外側端面の少なくとも上部に、軸心方向に対して傾斜した傾斜面を形成し、
    前記カラーの前記鍔部の外周面と前記傾斜面との間を前記コーナー縁としたことを特徴とする下部走行体のローラ装置。
  3. 請求項1または2に記載の下部走行体のローラ装置において、
    前記ローラの前記開口部の内周面と前記ローラの軸心方向外側端面との間を角状に形成したことを特徴とする下部走行体のローラ装置。
  4. 請求項3に記載の下部走行体のローラ装置において、
    前記角状に形成した角部の角度を直角にしたことを特徴とする下部走行体のローラ装置。
  5. 請求項3または4に記載の下部走行体のローラ装置において、
    前記ローラの前記鍔部の軸心方向外側端面を、前記ローラの鍔部のローラ径方向の外側からローラ径方向中心側の途中部分にわたって形成され、ローラ径方向中心側ほどローラの軸心方向外側に突出させた第1の傾斜面と、前記第1の傾斜面からローラ径方向中心側の途中部分にわたって形成され、ローラの軸心に対する傾斜角度が第1の傾斜面より小さい第2の傾斜面と、前記第2の傾斜面から前記開口部の軸心方向外端部にわたって形成され、ローラの軸心に対して直角をなす垂直面とにより構成したことを特徴とする下部走行体のローラ装置。
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