JP2016094062A - 履帯式走行車両の転輪 - Google Patents

Abstract

【課題】高速走行に対応することができ、しかも組立の容易化を図ると共に、信頼性に優れた履帯式走行車両の転輪を提供することである。
【解決手段】履帯式走行車両の一部を構成する転輪であって、ローラ２と、シャフ１トと、両端に設置されたシール手段４１，４２と、カラー３，４を備え、左右に配置された軸受手段がシャフト１ に外嵌される一対の円すいころ軸受１１，１２により構成される構造において、円すいころ軸受１１，１２及びシール手段４１，４２が装着された状態で、円すいころ軸受１１，１２の軸方向すきまを調整する予圧手段８０がシャフト１の軸端に設置され、予圧手段８０の押し付け部材８５が、ボルト６２による撓みの力で予圧力を与える構造とし、必要な予圧力に達した後は予圧力の変化が少なくなることにより、簡便で、良好な円すいころ軸受のすきま管理手段を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、履帯式走行車両の転輪に関するものである。

履帯式走行車両に使われている転輪は移動する履帯（図示せず）との摩擦により回転する。一方、履帯式走行車両の高速化に伴い、転輪の軸受手段がブッシュから円すいころ軸受に変わるものが現れた。ところが、転輪に円すいころ軸受を組み込んだ場合の軸方向のすきま管理は非常に重要であり、すきま管理が適切に管理されていないと、軸受本来の性能が発揮できなくなり、転輪としての信頼性を損なう恐れがあった。

この軸方向の隙間管理をおこなう方法としては、転輪のシャフトの軸端でのシム調整（特許文献１）、円すいころ軸受とカラーの間への皿ばね設置（特許文献２）、円すいころ軸受間への規制部材の設置（特許文献番号３）等があった。

特開昭４９−７２８３７ 号公報

米国特許 ４，６４０，５５９ 号公報 （Fig４）

特開２００４−８２８１９ 号公報

特許文献１の如く、転輪での円すいころ軸受のアキシャル隙間管理をシム調整で行った場合、組立時に熟練した技術が必要であり、アキシャル隙間管理が十分に行われていないと、組立品質の低下の恐れがあった。

また、特許文献２の如く、円すいころ軸受とカラーの間へ皿ばねを設置する方法の場合、図６に特許文献２のFig４を示すが、円すいころ軸受４とカラー７の間に皿ばね２８が装着されている。この皿ばね２８のばね定数を弱くすれば、組立時の円すいころ軸受への過大な予圧力を防ぐことはできるが、転輪が車両本体に取り付けられて、実際に使われた時の外部からの大きなアキシャル負荷により、皿ばね２８は大きく撓んでしまい、負荷を受けた円すいころ軸受の反対側の円すいころ軸受のアキシャル隙間が大きくなってしまう。逆に、皿ばね２８のばね定数を強くすれば、外部からの大きなアキシャル負荷に対する撓みを押さえることができるが、組立時に円すいころ軸受に過大な予圧力がかかることとなり、実際に使われた時に、軸受の発熱や、低寿命化を招く恐れがあった。

また、特許文献３の如く、円すいころ軸受間へ規制部材を設置した場合は、アキシャル隙間は構成部品の公差の累積となり、実際のアキシャル隙間の公差の巾が大きくなり、上記同様、円すいころ軸受の低寿命化を招く恐れがあった。

本発明は、上記従来の円すいころ軸受のアキシャル隙間管理の困難さの欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、高速走行に対応する転輪に円すいころ軸受を使いながら、しかも組立の容易化を図ると共に、耐久性及び信頼性に優れた履帯式走行車両の転輪を提供することである。

課題を解決するための手段および効果

そこで請求項１ の転輪は、履帯式走行車両の一部を構成する転輪であって、ローラと、シャフトと、両端に設置されたシール手段と、カラーを備え、左右に配置された軸受手段がシャフト に外嵌される一対の円すいころ軸受により構成される構造において、上記円すいころ軸受及び上記シール手段が装着された状態で、上記円すいころ軸受の軸方向すきまを調整する予圧手段が上記シャフトの軸端に設置され、かつ、上記予圧手段が押し付け部材の撓みによる力で上記カラーを上記円すいころ軸受のインナーレース端面方向に押し付けることより、予圧力を与える構造であることを特徴としている。

上記請求項１ の転輪では、シムを用いることなく、円すいころ軸受に必要充分で、且つ、過大でない予圧力を与えるので、組立の容易化と同時に、円すいころ軸受の軸方向のすきま管理が適切に実現でき、高い品質の転輪が得られる。

請求項２ の転輪は、上記予圧手段が上記カラーを上記シャフトの中央方向に押し付ける押し付け部材と、上記押し付け部材を上記シャフトの軸端に押し付ける為の固定部材とからなり、上記押し付け部材が撓むことによる力で上記カラーを上記シャフトの中央方向に押して、上記円すいころ軸受に予圧力を与える構造において、上記押し付け部材が上記シャフトの軸端に押し付けられて、必要な予圧力が発生する近傍において、上記押し付け部材の撓みによる応力が降伏応力、または耐力に達することを特徴としている。

上記請求項２ の転輪では、請求項１と同様の効果を図ることが出来ると共に、特に上記押し付け部材によって適切な予圧力が出た後は、上記押し付け部材を降伏させて、更に押し付け部材を押し付けても、その予圧力の変化を少なくできる。これにより、過剰な予圧力の発生を防ぐことができるので、組立が容易になると同時に組立品質も向上する。なお、アフターサービスにおいて再組立をする場合には、組立時に降伏した上記押し付け部材を反転して使えば、逆方向に降伏することにより再利用も可能である。

請求項３ の転輪は、上記予圧手段が上記カラーを上記シャフトの中央方向に押し付ける押し付け部材と、上記押し付け部材を上記シャフトの軸端に押し付ける為の固定部材とからなり、上記押し付け部材が撓むことによる力で上記カラーを上記シャフトの中央方向に押して、上記円すいころ軸受に予圧力を与える構造において、上記押し付け部材が、皿ばね状の中空円板からなり、撓んだ時の撓みによる応力が弾性限度内にあることを特徴としている。

上記請求項３ の転輪では、請求項１と同様の効果を図ることが出来ると共に、特に上記押し付け部材によって必要な予圧力が出た後も、上記押し付け部材のばね定数を弱くできるので予圧力の増加率を低く抑え、過剰な予圧力が出るのを防ぐことが出来、組立が容易になると同時に組立品質も向上する。

請求項４ の転輪は、上記予圧手段が設置されている側の上記カラーに、上記カラーと上記シャフトとの間のずれを防止する手段を設置することを特徴としている

上記請求項４ の転輪では、上記カラーと上記シャフトとの間のずれを防止する手段が設置されているため、転輪が車両本体に取り付けられて、実際に使われた時に上記シャフトが車両本体の補強材の役割を果たし、車両本体の取付け部の横方向の剛性が弱い場合でも、車両本体の転輪取付け部の横方向の変形の防止に貢献し、転輪の耐久性を確保できる。

図１は本発明を組み込んだ転輪の断面概略図である。 図２は図１の右側側面図である。 図３は第二の実施例を示す断面概略図である。 図４は図３の右側詳細図である。 図５は図４の第二の実施例である。 図６は米国特許４，６４０、５５９のFig４である。 図７は押付荷重―隙間線図である。

次に、この発明の転輪の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１ にこの発明の転輪を示す。この転輪は、例えばブルドーザ等の建設機械や稲刈り機等の農業機械や森林機械等における履帯式走行車両の転輪に使用される。この履帯式走行車両は、転輪の外に通常、アイドラ（図示せず）とスプロケット（図示せず）と履帯（図示せず）とを含み、アイドラ、転輪、及びスプロケットの周囲に履帯を巻装したものである。

本発明の転輪は、図１ に示すように、シャフト１と、ローラ２と、両端のシール手段であるフローティングシール４１，４２と、両端のカラー３，４と、左右に配置された軸受手段である円すいころ軸受１１，１２と、２個の内筒８１，８２と、カラー３をシャフト１に保持する止め輪６と、予圧手段８０を構成する押し付け部材８５と、押付部材８５をシャフト1の端面に押し付けるボルト６２とを含んでいる。

シャフト１は円すいころ軸受１１，１２のインナーレース１４，１６を支持し、その両側にはカラー３，４が挿入されている。カラー３は止め輪６により、シャフト１に保持され、カラー４は押付部材８５とボルト６２によりシャフト１の中央方向に押し付けられている。また、シャフト１の左右にはそれぞれOリング５１、５２が装着されており、シャフト１とカラー３，４との隙間からの油溜り９０の油の漏れを防止している。

更に、シャフト１の一端からの穴９２、それに連通した穴９３により、油溜り９０への給油路が形成されている。穴９２の入り口には栓９１が挿入されている。

カラー３，４は履帯式走行車両本体（図示せず）に、ボルト（図示せず）によって各々固定されている。

ローラ２は中空になっており、円すいころ軸受１１，１２のアウターレース１３，１５と、内筒８１，８２が装着されている。また、内筒８１，８２にはそれぞれOリング８３、８４が装着されており、ローラ２と内筒８１、８２との隙間からの油溜り９０の油の漏れを防止している。フローティングシール４１はカラー３と内筒８１の間に、フローティングシール４２はカラー４と内筒８２の間にそれぞれ配置されている。フローティングシール４１，４２は油溜り９０からの潤滑油の漏れを防止し、泥及び他の異物が油溜り９０に入るのを防止する。

次に、シャフト１に止め輪６で位置決めされたカラー３の端面３１は円すいころ軸受１１のインナーレース１４の端面２１に接触している。円すいころ軸受１１のアウターレース１３の端面１９はローラ２の中空内の端面３３に接触している。ローラ２の中空内の端面３４は円すいころ軸受１２のアウターレース１５の端面２０に接触している。円すいころ軸受１２のインナーレース１６の端面２２はカラー４の端面３２に接触している。

図２は図１の右側の側面図で予圧手段の一実施例を示すものであるが、カラー４をシャフト１の中央方向に押しつける押し付け部材８５と、押し付け部材８５をシャフト１に押し付けるボルト６２を含んでいる。押し付け部材８５が、図示の寸法Lだけ撓むことにより、その撓みによる力で予圧力が発生し、上記の各々の端面の密着を可能としている。

図７（Ａ）は押し付け部材８５の押付荷重Wと撓みLの特性を示すものであるが、ここで、Wyは必要予圧荷重である。Wyは組立時に、円すいころ軸受のアキシャル隙間を零にする為の荷重で有り、フローティングシール４１、４２に含まれる弾性リング体４３，４４、４７，４８の反発力と、その他の摺動抵抗を加算した値に余裕代を加えた値であり、且つ過大でない値である。一方、撓みLはＬｏが基準値であるが、各構成部品の寸法公差の累積によりL１〜L2と変動する。押し付け部材８５を撓ませて行くと、撓みに比例して押付荷重が増加するが、途中で押し付け部材８５を降伏させることにより、過剰な押付荷重の発生を抑え、過大な予圧力の発生を防ぐことが出来る。

なお、円すいころ軸受１１，１２を効果的に使うためのベアリングメーカの推奨は「軸受のすきまがわずかに負であるとき、疲れ寿命が最も長くなるが、負のすきま量が大きくなると、疲れ寿命が急激に低下することと、発熱も大きくなる。」としている。即ち、過大な予圧力は、円すいころ軸受の疲れ寿命を急激に低下させ、発熱も大きなものにする。

一方、特許文献１の様な従来技術では、円すいころ軸受のアキシャル隙間管理をシム調整で行っており、このシム調整は組立時に熟練した技術が必要であり、アキシャル隙間管理が十分に行われていないと、組立品質の低下を引き起こす恐れがあった。即ち使用するシムの最少厚みが厚いと、すきま管理がベアリングメーカの推奨から遠のいてベアリングの寿命低下を起こす恐れがあり、逆に、シムの最少厚みを薄くすると、製作の難易度が上がることによるコストアップとなり、組立技術もより高度化し、組立品質の低下を引き起こす恐れがあった。

また、特許文献２の如く、円すいころ軸受とカラーの間へ皿ばねを設置する方法の場合、図６に特許文献２のFig４を示すが、円すいころ軸受４とカラー７の間に皿ばね２８が装着されている。この皿ばね２８のばね定数を弱くすれば、組立時の円すいころ軸受への過大な予圧力を防ぐことは出来るが、転輪が車両本体に取り付けられて、実際に使われた時の外部からの大きなアキシャル負荷により、皿ばね２８は大きく撓んでしまい、負荷を受けた円すいころ軸受の反対側の円すいころ軸受のアキシャル隙間が大きくなってしまう。逆に、皿ばね２８のばね定数を強くすれば、外部からの大きなアキシャル負荷に対する撓みを押さえることができるが、組立時に円すいころ軸受に過大な予圧力がかかることとなり、実際に使われた時に、軸受の発熱、低寿命化を招く恐れがあった。

また、特許文献３の如く、円すいころ軸受間へ規制部材を設置した従来技術の場合は、アキシャル隙間は構成部品の公差の累積となり、実際のアキシャル隙間の公差の巾が大きくなる恐れがある。一方、構成部品の公差を厳しくするとコストアップの恐れがあり、また公差を厳しくしない場合は、すきま管理が、ベアリングメーカの推奨から遠のいてベアリングの寿命低下を起こす恐れがあった。

本発明に依れば、円すいころ軸受のすきま管理において、シム調整のような高度の組立技術も不要であり、構成部品の寸法公差を厳しくする必要もなく、簡単な組立要領で、円すいころ軸受のアキシャル隙間を零に設定でき、しかも、その予圧力が過大にならないので、負のすきま量が大きくなることもなく、円すいころ軸受の疲れ寿命の低下を防ぐことを期待できる。
また、アフターサービスにおいて再組立をする場合には、組立時に降伏した押し付け部材を反転して使えば、逆方向に降伏することにより再利用も可能である。

なお、特許文献２の場合は、図６に特許文献２のFig４を示すが、円すいころ軸受４とカラー７の間の皿ばね２８を弱くすれば、円すいころ軸受への過大な予圧力を防ぐことが出来るが、皿ばね２８がカラー７よりシャフト１の中央部よりに配置されているため、実際に転輪が使われた時の実作業の外部からの大きなアキシャル負荷により皿ばね２８が撓んでしまう。

ところが本発明では、転輪が履帯式走行車両に固定されて、図１において右方向にアキシャル負荷が作用したとすると、押し付け部材８５がシャフト１の軸端にある為、実際に転輪が使われた時の実作業の外部からの大きなアキシャル負荷は、ローラ２から円すいころ軸受１２に伝わり、更にカラー４に伝わるが、カラー４は履帯式走行車両本体（図示せず）に、ボルト（図示せず）によって固定されているので、カラー４からの外部からの大きなアキシャル負荷は履帯式走行車両本体に直接伝わり、押し付け部材８５には伝わらない。これにより特許文献２の様な不都合は発生しない。これにより、組立の容易化を図ると共に、耐久性及び信頼性に優れた履帯式走行車両の転輪を提供できる。

次に本発明の他の実施例を以下に述べる。図３は第二の実施例を示すが、シャフト１の両端は全周にわたって切欠きが無く、それ故、カラー３、４の円筒部がシャフト１の両端で全周にわたって肉厚を保持している。押し付け部材６１は円板状である。図４は図３の押し付け部材６１周辺部の詳細図である。図４における押し付け部材６１は図２における押し付け部材８５と同じ働きをする。

図５は図３における、予圧手段の第二の実施例である。シャフト１に座金７２がボルト７３によって固定されている。カラー４と座金７２の間に、ばね定数が弱く変位量の大きな皿ばね状中空円板７１が組み込まれている。皿ばね状中空円板７１の初期状態は破線で示されているが、シャフト１に座金７２がボルト７３によって固定された状態でその撓みはL’となる。

請求項３の発明の転輪は、図５に示すものであり、ばね定数が弱く、図５のL’寸法が構成部品の累積公差でL’１〜L’o〜L’２と変動しても予圧力が過大になることを防ぐことが出来る。その特性図を図７の（B)に示すが皿ばね状中空円板７１のばね定数が弱いので、撓みがL'１〜L’２に変動しても過大な押付荷重は発生しない。これにより、円すいころ軸受を使った転輪の組立の容易化を図ると共に、耐久性及び信頼性に優れた履帯式走行車両の転輪を提供できる。

請求項４の発明の転輪は、図３に示すものであり、カラー４に、カラー４とシャフト１との間のずれを防止する手段としての止めねじ６３を備えている。一方、カラー３，４は履帯式走行車両本体（図示せず）に、ボルト（図示せず）によって各々固定されている。通常、カラー３、４が固定されている車両本体の各々の取付け部の横方向の剛性は充分強いが、個別では取付け部の横方向の剛性が弱い場合でも、シャフト１による連結が全体の剛性強化に有効である。このような車両本体に対しては、車両本体の転輪取付け部の横方向の変形の防止に貢献し、転輪の耐久性を確保できる。

１ シャフト
２ ローラ
３ カラー
４ カラー
５ ピン
１１ 円すいころ軸受
１２ 円すいころ軸受
１３ アウターレース
１５ アウターレース
１４ インナーレース
１６ インナーレース
４１ フローティングシール
４２ フローティングシール
６１ 押し付け部材
６２ ボルト
６３ 止めねじ
７１ 皿ばね状中空円板
７２ 座金
７３ ボルト
８０ 予圧手段
８１ 内筒
８２ 内筒
８５ 押し付け部材
９０ 油溜り

Claims (4)

1. 履帯式走行車両の一部を構成する転輪であって、ローラと、シャフトと、両端に設置されたシール手段と、カラーを備え、左右に配置された軸受手段がシャフト に外嵌される一対の円すいころ軸受により構成される構造において、上記円すいころ軸受及び上記シール手段が装着された状態で、上記円すいころ軸受の軸方向すきまを調整する予圧手段が上記シャフトの軸端に設置され、かつ、上記予圧手段が押し付け部材の撓みによる力で上記カラーを上記円すいころ軸受のインナーレース端面方向に押し付けることより、予圧力を与える構造であることを特徴とする履帯式走行車両の転輪。
2. 上記予圧手段が上記カラーを上記シャフトの中央方向に押し付ける押し付け部材と、上記押し付け部材を上記シャフトの軸端に押し付ける為の固定部材とからなり、上記押し付け部材が撓むことによる力で上記カラーを上記シャフトの中央方向に押して、上記円すいころ軸受に予圧力を与える構造において、上記押し付け部材が上記シャフトの軸端に押し付けられて、必要な予圧力が発生する近傍において、上記押し付け部材の撓みによる応力が降伏応力、または耐力に達することを特徴とする請求項１の履帯式走行車両の転輪。
3. 上記予圧手段が上記カラーを上記シャフトの中央方向に押し付ける押し付け部材と、上記押し付け部材を上記シャフトの軸端に押し付ける為の固定部材とからなり、上記押し付け部材が撓むことによる力で上記カラーを上記シャフトの中央方向に押して、上記円すいころ軸受に予圧力を与える構造において、上記押し付け部材が、皿ばね状の中空円板からなり、撓んだ時の撓みによる応力が弾性限度内にあることを特徴とする請求項１の履帯式走行車両の転輪。
4. 上記予圧手段が設置されている側の上記カラーに、上記カラーと上記シャフトとの間のずれを防止する手段を設置することを特徴とする請求項１，２，３の履帯式走行車両の転輪。