JP2016132433A - 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、フローティングシールの大型化を抑えることで、フローティングシールに依る発熱量の増加やコストの増加を抑えると共に、信頼性に優れた履帯式走行車両の転輪を提供する。
【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、シャフト１と、両端に設置されたシール手段３１，３２と、リテーナ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、上記リテーナの少なくも一方のリテーナ４の内径の一部にネジ部６を設けると共に、上記円すいころ軸受１１，１２に与圧を与えるための締め付けトルクが上記一方のリテーナ４に伝達される手段をネジ部外径７近傍外に設定し、ネジ部外径７をネジ部６のネジ強度に必要最小限な径とすることにより、フローティングシール３２の大型化を抑える。
【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。図６は従来の転輪の断面概略図であるが、ラジアルブッシュ１１１、１１２、スラストブッシュ１１３、１１４が履帯式走行車両の高速化に伴い円すいころ軸受への移行要望が出てきた。

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、組立時に高度の技術が必要であり、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。なお、この構造は環状部材がシャフトの軸端まで伸びていてシム調整が可能な構造であるが、本発明が対象としている転輪の構造は図６の如く環状部材（リテーナ）がシャフト軸端まで伸びていない構造なので、特許文献１のシム調整は困難である。

一方、特許文献２は、本発明が対象としている転輪の構造と同様に、スラストブラケットがシャフト軸端まで伸びていない転輪を対象としているが、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７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。また、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様に皿ばね２８のばね定数を強くすれば、組立時に円すいころ軸受に過大な予圧力がかかり、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場合は、アキシャル隙間は構成部品の公差の累積となり隙間の巾が大きくなり、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。なお、この構造は特許文献１と同様に、シール受け体がシャフトの軸端まで伸びていて軸端締め付けが可能な構造であるが、本発明が対象としている転輪の構造ではこのシール受け体がシャフトの軸端まで伸びていないので、特許文献３の適用は困難である。

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、しかもフローティングシールの大型化を抑えることにより、フローティングシールに依る発熱量の増加やコストの増加を抑えると共に、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。

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、リテーナを備え、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、上記リテーナの少なくも一方のリテーナ内径の一部にネジ部を設けると共に、上記円すいころ軸受に与圧を与えるための締め付けトルクが上記一方のリテーナに伝達される手段をネジ部外径近傍外に設定し、ネジ部外径を上記ネジ部のネジ強度に必要最小限な小さな径とす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、通常のベアリング用ロックナットの如く,ネジ部外径近傍に締め付けトルク伝達手段が設けられていないので、ネジ部分の外径を必要最小限に設定でき、フローティングシールの大型化を抑えることによりフローティングシールに依る発熱量の増加やコストの増加を抑えると共に、信頼性に優れた履帯式走行車両の転輪が得られる。

請求項２ の転輪は、請求項１に記載の転輪において、上記円すいころ軸受に与圧を与えるための締め付けトルクが上記一方のリテーナに伝達される上記手段が、上記リテーナ側面に設けられた穴またはネジ穴であると共に、上記ネジ穴にねじ込まれる止めボルトの先端が上記シャフトのネジ部近傍に当接することを特徴としている。

上記請求項２ の転輪では、上記円すいころ軸受に予圧を与えるための締め付けトルクが上記リテーナの側方から与えられるために、組立が容易で、適切な予圧力を与えることができ、上記止めボルトにより上記リテーナのネジ部の緩みも防止でき、信頼性に優れた履帯式走行車両の転輪が得られる。

請求項３ 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、リテーナを備え、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と上記リテーナの間に特殊ナットを設置し、上記特殊ナットの内径の一部にネジ部を設けると共に、上記円すいころ軸受に与圧を与えるための締め付けトルクが上記特殊ナットに伝達される手段をネジ部外径近傍外に設定し、ネジ部外径を上記ネジ部のネジ強度に必要最小限な小さな径とする構造で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、特に外部からの石、障害物等が上記リテーナに当たってネジ部の緩みを引き起こす恐れがある場合においても、上記特殊ナットが上記リテーナの内側に配置されており、止めボルト等への被害を防止でき、更に信頼性に優れた履帯式走行車両の転輪が得られる。

請求項４ の転輪は、請求項３に記載の転輪において、上記円すいころ軸受に与圧を与えるための回転トルクが上記特殊ナットに伝達される上記手段が、特殊ナット側面に設けられた穴またはネジ穴であると共に、ネジ穴にねじ込まれる止めボルトの先端が上記シャフトのネジ部近傍に当接することを特徴としている。

上記請求項４ の転輪では、上記円すいころ軸受に予圧を与えるための締め付けトルクが上記特殊ナットの側方から与えられるために、組立が容易で、適切な予圧力を与えることができ、上記止めボルトにより上記特殊ナットのネジ部の緩みも防止でき、信頼性に優れた履帯式走行車両の転輪が得られる。

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は特殊ナット５の概略図である。 図５はロックナットを採用した実施例である。 図６は従来の転輪の断面概略図である。 図７は米国特許４，６４０、５５９のFig４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３１，３２と、両端のリテーナ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６１，６２と、円すいころ軸受１１のインナーレース１４をシャフト１に保持する止め輪２０とスペーサー２１と、リテーナ４のネジ部６の緩み防止のための止めボルト２２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１４，１７を支持し、止め輪２０とスペーサー２１が、インナーレース１４の左方への移動を規制している。またシャフト１の両側にはリテーナ３，４が挿入されている。リテーナ３はシャフト１の段付き部まで圧入されて保持され、リテーナ４は適切な予圧力を与えるために設定された規定トルクでシャフト１の中央に向けてねじ込まれている。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とリテーナ３，４との隙間からの油溜り７０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７２により、油溜り７０への給油路が形成されている。穴７２の入り口には栓７１が挿入されている。

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１３，１６と、内筒６１，６２が装着されている。なお、アウターレース１３、１６は各々、組立の中間作業でローラ２の内径の段付き部まで圧入されている。また、内筒６１，６２にはそれぞれOリング６３、６４が装着されており、ローラ２と内筒６１、６２との隙間からの油溜り７０の油の漏れを防止している。

フローティングシール３１はリテーナ３と内筒６１の間に、フローティングシール３２はリテーナ４と内筒６２の間にそれぞれ配置されている。フローティングシール３１，３２は油溜り７０からの潤滑油の漏れを防止し、泥及び他の異物が油溜り７０に入るのを防止する。

なお、通常のベアリング用ロックナットを採用したと想定した場合の実施例を図５に示すが、ロックナット２４のトルクを伝える部分が外径部にあり、外径が大きいために、フローティングシール３２との干渉を避けて、円すいころ軸受１２を中央方向に移動した配置となる。

円すいころ軸受１２が中央に移動するほど、軸受間距離が小さくなり、ベアリング強度が不利となる。これを避けるには、フローテイングシール３２を大型化してロックナット２４との干渉を避ける（図示せず）ことになり、コストの増加とフローティングシールに依る発熱量の増加の恐れがある。

それに対し、本発明ではリテーナ４の内径の一部のみがネジ部６になっていて、締め付けトルクを伝えるためのネジ穴（止めボルト２２装着部）はネジ部外径近傍外にあるので、ネジ部外径７は小さな径となっている。

この構成により、シャフト１に止め輪２０とスペーサ２１で位置決めされた円すいころ軸受１１のインナーレース１４と、リテーナ４を規定トルクでねじ込むことにより、左方向に押された円すいころ軸受１２のインナーレース１７により、円すいころ軸受１１，１２は適切な予圧力を得る。

図２は図１の右側の側面図であり、止めボルトが装着されているが、組立の中間段階では、止めボルトの無い状態で、ネジ穴を使った工具により、容易に規定トルクでの締め付けが可能となる。

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ーの推奨は「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高度の技術が必要であり、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、シムの最少厚みを薄くすると、コストアップと組立技術がより高度化し、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７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。また、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様に皿ばね２８のばね定数を強くれば、組立時に円すいころ軸受に過大な予圧力がかかり、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隙間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一段ときびしくする必要もなく、事前に充分確認された適切な規定トルクに関するトルク管理を確実に実施するだけで、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。

次に本発明の他の実施例を以下に述べる。図３は請求項３の発明の実施例を示すが、図１と異なる点はリテーナ４にはねじ部が無く、円すいころ軸受１２のインナーレース１７とリテーナ４の間に特殊ナット５が配置され、特殊ナット５の内径の一部にネジ部６が有ることである。

なお、特殊ナット５の内径の一部のみがネジ部６になっていて、トルクを伝えるためのネジ穴（止めボルト２２装着部）は、図１における請求項１の発明のリテーナ４と同様に、ネジ部外径近傍外にあるので、ネジ部の外径７は小さな径となっている。

この構成により、シャフト１に止め輪２０とスペーサ２１で位置決めされた円すいころ軸受１１のインナーレース１４と、特殊ナット５を規定トルクでねじ込むことにより、左方向に押された円すいころ軸受１２のインナーレース１７により、円すいころ軸受１１，１２は適切な予圧力を得る。

図４は特殊ナット５の概略図であり、組立の最終段階では止めボルト用ネジ穴に止めボルト２２が装着されるが、組立の中間段階では、止めボルトの無い状態で、ネジ穴を使った工具により、容易に規定トルクでの締め付けが可能となる。リテーナ４は、特殊ナット５の組み込み後、シャフト１に圧入される。

本発明に依れば、請求項１の発明と同様、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一段ときびしくする必要もなく、事前に充分確認された適切な規定トルクに関するトルク管理を確実に実施するだけで、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。

更に、本発明に依れば、特に外部からの石、障害物等がリテーナ４に当たった場合においても、特殊ナット５がリテーナ４の内側に配置されており、止めボルト２２等への被害を防止でき、更に信頼性に優れた履帯式走行車両の転輪が得られる。

１ シャフト
２ ローラ
３ リテーナ
４ リテーナ
５ 特殊ナット
１１ 円すいころ軸受
１２ 円すいころ軸受
１３ アウターレース
１４ インナーレース
１６ アウターレース
１７ インナーレース
２０ 止め輪
２１ スペーサー
２２ 止めボルト
２３ 座金
２４ ロックナット
３１ フローティングシール
３２ フローティングシール
６１ 内筒
６２ 内筒
７０ 油溜り
７１ 栓
７２ 穴
１１１ ラジアルブッシュ
１１２ ラジアルブッシュ
１１３ スラストブッシュ
１１４ スラストブッシュ

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、リテーナを備え、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、上記リテーナの少なくも一方のリテーナ内径の一部にネジ部を設けると共に、上記円すいころ軸受に与圧を与えるための締め付けトルクが上記一方のリテーナに伝達される手段をネジ部外径近傍外に設定し、ネジ部外径を上記ネジ部のネジ強度に必要最小限な小さな径とす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. 上記円すいころ軸受に与圧を与えるための締め付けトルクが上記一方のリテーナに伝達される上記手段が、上記リテーナ側面に設けられた穴またはネジ穴であると共に、上記ネジ穴にねじ込まれる止めボルトの先端が上記シャフトのネジ部近傍に当接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. 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、リテーナを備え、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と上記リテーナの間に特殊ナットを設置し、上記特殊ナットの内径の一部にネジ部を設けると共に、上記円すいころ軸受に与圧を与えるための締め付けトルクが上記特殊ナットに伝達される手段をネジ部外径近傍外に設定し、ネジ部外径を上記ネジ部のネジ強度に必要最小限な小さな径とする構造であることを特徴とする履帯式走行車両の転輪。
4. 上記円すいころ軸受に与圧を与えるための締め付けトルクが上記特殊ナットに伝達される上記手段が、上記特殊ナット側面に設けられた穴またはネジ穴であると共に、ネジ穴にねじ込まれる止めボルトの先端が上記シャフトのネジ部近傍に当接することを特徴とする請求項３の履帯式走行車両の転輪。