JP2018176838A - 農用車輪 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な車輪の質量及びコストを維持した上で、耐久性が向上された農用車輪の提供。【解決手段】この農用車輪２２は、この農用車輪２２の中心に位置するハブ２４、このハブ２４と接合された補強板２６、このハブ２４からこの補強板２６の表面上を通りこの補強板２６の端を越えてこの車輪２２の半径方向外側に延びるスポーク２８及びこのスポーク２８の外側の端と接合された環状のリム３０を備えている。上記補強板２６は、主部とこの主部から外向きに突出した突起部とを備えている。上記スポーク２８と上記突起部とが接合されている。好ましくは、上記補強板２６は、中間部をさらに備えている。上記中間部は上記主部と上記突起部との間に位置しており、これによりこの突起部は中間部を介して主部から外向きに突出している。【選択図】図１

Description

本発明は、農用車輪に関する。

田植機、管理機等の農用機械には、農用車輪が用いられる。図４は、従来の農用車輪の一例が示された一部切り欠き側面図である。この農用車輪２は、ハブ４、補強板６、スポーク８、リム１０及び弾性輪体１２を備える。スポーク８は、ハブ４から補強板６の表面上を通過して、リム１０まで至っている。スポーク８は、ハブ４、補強板６及びリム１０と溶接で接合されている。スポーク８、ハブ４、補強板６及びリム１０は、鉄車を構成する。弾性輪体１２は、リム１０の周りを覆っている。弾性輪体１２は、半径方向に突出した多数のラグ１４を備える。弾性輪体１２は、架橋ゴムからなる。

農用車輪は、泥土中や大きな凹凸のある路面を走行する。農用車輪には、縦方向だけでなく横方向からも大きな荷重が負荷されることがある。農用車輪には、これらの負荷に耐えうる耐久性が求められている。農用車輪の耐久性を向上させるための検討が、特開２０１０−２７４６８１公報及び特開２０１２−１３１３９４公報に開示されている。

特開２０１０−２７４６８１公報 特開２０１２−１３１３９４公報

農用車輪２では、車輪２に横方向の荷重が負荷されたとき、スポーク８の、補強板６の端に位置する部分において、応力の集中が起こる。特に、スポーク８の剛性と補強板６の剛性とに差がある場合に、この応力の集中が起こり易い。この応力の集中によるスポーク８の塑性変形を防止することが求められる。スポーク８の変形を抑えるために、スポーク８の剛性を上げることが考えられる。これは、車輪２の質量及びコストを増やす要因となりうる。スポーク８の変形を抑えるために、補強板６の剛性を下げることが考えられる。これにより、スポーク８の補強板６の端に位置する部分における応力は小さくできるが、これはスポーク８の根元で応力を大きくする。

本発明の目的は、適切な車輪の質量及びコストを維持した上で、耐久性が向上された農用車輪の提供にある。

本発明に係る農用車輪は、この農用車輪の中心に位置するハブ、このハブと接合された補強板、このハブからこの補強板の表面上を通りこの補強板の端を越えてこの車輪の半径方向外側に延びるスポーク及びこのスポークの外側の端と接合された環状のリムを備えている。上記補強板は、主部とこの主部から外向きに突出した突起部とを備えている。上記スポークと上記突起部とが接合されている。

好ましくは、上記突起部の幅は、この車輪の半径方向外側に向けて徐々に狭くなっている。

好ましくは、上記突起部は、その先端部分が外向きに凸な丸みを帯びた形状を呈している。

好ましくは、上記突起部の高さＨ１の、上記スポークの外径Ｂに対する比（Ｈ１／Ｂ）は、３０％以上３００％以下である。

好ましくは、上記突起部の根本でのこの突起部の幅Ｗ１の、上記スポークの外径Ｂに対する比（Ｗ１／Ｂ）は、５０％以上２００％以下である。

好ましくは、上記補強板は、中間部をさらに備えている。上記中間部は上記主部と上記突起部との間に位置しており、これによりこの突起部は中間部を介して主部から外向きに突出している。

好ましくは、上記中間部の根本でのこの中間部の幅Ｗ２の、上記突起部の根本でのこの突起部の幅Ｗ１に対する比（Ｗ２／Ｗ１）は、１５０％以上３００％以下である。

この農用車輪では、補強板は、主部とこの主部から外向きに突出した突起部とを備えている。上記補強板の端において、スポークと突起部とが接合されている。横力に対する車輪の強度は、スポークと補強板とが接する部分と接しない部分とで異なる。この突起部は、スポークが補強板と接する部分と接しない部分との境界（すなわち、補強板の端）において、この強度が急に変化することを抑制する。これは、補強板の端におけるスポークへの応力の集中を緩和する。この農用車輪では、応力の集中によるスポークの変形が抑えられる。この農用車輪は、耐久性に優れる。この農用車輪では、スポークの変形を抑えるために、スポークの剛性を上げる必要はない。この農用車輪は、適切な重量及びコストが維持されている。

図１は、本発明の一実施形態に係る農用車輪が示された一部切り欠き側面図である。 図２は、図１の農用車輪の一部が示された拡大図である。 図３は、本発明の他の実施形態に係る農用車輪の一部が示された拡大図である。 図４は、従来の農用車輪が示された一部切り欠き側面図である。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１は、本発明の一実施形態に係る農用車輪２２が示された一部切り欠き側面図である。図１において、紙面に対して垂直方向が車輪２２の軸方向である。両矢印Ｒは、この車輪２２の回転方向を表している。この車輪２２は、ハブ２４、補強板２６、スポーク２８、リム３０及び弾性輪体３２を備えている。ハブ２４、補強板２６、スポーク２８及びリム３０は、鉄車を構成する。図において、一点鎖線Ｌは、スポーク２８の中心線である。

ハブ２４は、この農用車輪２２の中心に位置している。ハブ２４の中央には、孔３４が設けられている。この孔に、車軸が通される。これにより、この農用車輪２２は、農用機械に装着される。ハブ２４は金属よりなる。ハブ２４の材質としては、スチール、ステンレススチール及びアルミニウム合金が例示される。

補強板２６は、ハブ２４と溶接で接合されている。補強板２６の中央に、ハブ２４が取り付けられている。補強板２６は金属よりなる。補強板２６の材質としては、スチール、ステンレススチール及びアルミニウム合金が例示される。なお、補強板２６とハブ２４とが、リベット止め、ボルト止め等の方法で連結されてもよい。

スポーク２８は、ハブ２４から放射状に延びる。スポーク２８は、補強板２６の表面上を通り、補強板２６の端を越えて半径方向外側に延びている。この実施形態では、農用車輪２２は３本のスポーク２８を備える。農用車輪２２が、４本以上のスポーク２８を備えてもよい。車輪２２の軽量化の観点から、このスポーク２８は金属製のパイプからなる。スポーク２８の材質としては、スチール、ステンレススチール及びアルミニウム合金が例示される。スポーク２８は、その根本において、ハブ２４と溶接で接合されている。スポーク２８は、少なくとも補強板２６の端において、補強板２６と溶接で接合されている。なお、リベット止め、ボルト止め等の方法で、このスポーク２８とハブ２４及び補強板２６とが連結されてもよい。

リム３０は、環状を呈している。リム３０は、スポーク２８の端と溶接で接合されている。車輪２２の軽量化の観点から、このリム３０は金属製のパイプからなる。リム３０の材質としては、スチール、ステンレススチール及びアルミニウム合金が例示される。

弾性輪体３２は、リム３０を覆っている。この弾性輪体３２は、リム３０に焼き付けられている。弾性輪体３２は架橋ゴムからなる。この弾性輪体３２は、半径方向外向きに突出するラグ３３を備えている。ラグ３３は、泥土にめり込む。ラグは、農用車輪２２のトラクション性能に寄与する。

図２は、図１の農用車輪２２において、スポーク２８と補強板２６の端とが交差する部分を拡大した図である。図１及び図２に示されるように、補強板２６は、主部３６と突起部３８とを備えている。この実施形態では、主部３６の輪郭は円形を呈している。主部３６の輪郭は、円形でなくてもよい。突起部３８は、主部３６から外向きに突出している。突起部３８の一部又は全部は、スポーク２８と接合されている。これに加えて、主部３６の一部又は全部がスポーク２８と接合されていてもよい。

以下、本発明による作用効果が説明される。

この農用車輪２２では、補強板２６は、主部３６とこの主部３６から外向きに突出した突起部３８とを備えている。上記補強板２６の端において、スポーク２８と突起部３８とが接合されている。横力に対する車輪２２の強度は、スポーク２８と補強板２６とが接する部分と接しない部分とで異なる。この突起部３８は、スポーク２８が補強板２６と接する部分と接しない部分との境界（すなわち、補強板２６の端）において、この強度が急に変化することを抑制する。これは、補強板２６の端におけるスポーク２８への応力の集中を緩和する。この農用車輪２２では、応力の集中によるスポーク２８の変形が抑えられている。この農用車輪２２は、耐久性に優れる。この農用車輪２２では、スポーク２８の変形を抑えるために、スポーク２８の剛性を上げる必要はない。この農用車輪２２は、適切な重量及びコストが維持されている。

突起部３８の幅は、半径方向外側に向けて徐々に狭くなっているのが好ましい。突起部３８の形状をこのようにすることで、この突起部３８は、補強板２６の端での強度の急な変化を効果的に防止する。これは、補強板２６の端におけるスポーク２８への応力の集中を緩和する。この農用車輪２２では、応力の集中によるスポーク２８の変形が抑えられている。この農用車輪２２は、耐久性に優れる。

図２に示されるように、この車輪２２を側面から見たとき、突起部３８はその先端部分が外向きに凸な丸みを帯びた形状を呈しているのが好ましい。突起部３８の形状としては、円弧状又は上辺が外向きに凸な丸みを帯びた台形状が例示される。突起部３８の形状をこのようにすることで、この突起部３８は、補強板２６の端での強度の急な変化を効果的に防止する。これは、補強板２６の端におけるスポーク２８への応力の集中を緩和する。この農用車輪２２では、応力の集中によるスポーク２８の変形が抑えられている。この農用車輪２２は、耐久性に優れる。さらに、突起部３８の形状をこのようにすることで、補強板２６がスポーク２８を傷つけることが防止される。

突起部３８は、これと接合されたスポーク２８の中心線Ｌに対して対称な形状を呈していることが好ましい。このようにすることで、この突起部３８は、中心線Ｌの両側においてバランスよくスポーク２８に負荷される応力を低減するする。これは、補強板２６の端におけるスポーク２８への応力の集中を緩和する。この農用車輪２２では、応力の集中によるスポーク２８の変形が抑えられている。この農用車輪２２は、耐久性に優れる。

図２において、符号Ｗ１は、突起部３８の一方の根本と他方の根本との距離を表す。これは、突起部３８の根本における突起部３８の幅である。幅Ｗ１の幅Ｂに対する比（Ｗ１／Ｂ）は、２００％以下が好ましい。比（Ｗ１／Ｂ）を２００％以下とすることで、この突起部３８は、補強板２６の端での強度の急な変化を効果的に防止する。これは、補強板２６の端におけるスポーク２８への応力の集中を緩和する。この農用車輪２２では、応力の集中によるスポーク２８の変形が抑えられている。この農用車輪２２は、耐久性に優れる。この観点から、比（Ｗ１／Ｂ）は１５０％以下がより好ましい。比（Ｗ１／Ｂ）は、５０％以上が好ましい。比（Ｗ１／Ｂ）を５０％以上とすることで、この突起部３８は、補強板２６の端におけるスポーク２８への応力の集中を緩和するのに十分な大きさを有する。この農用車輪２２では、応力の集中によるスポーク２８の変形が抑えられている。この農用車輪２２は、耐久性に優れる。この観点から、比（Ｗ１／Ｂ）は７０％以上がより好ましい。

図２において、符号Ｍ１は、突起部３８の一方の根本と他方の根本とを結ぶ直線を表す。両矢印Ｈ１は突起部３８の高さ表す。これは、突起部３８の外側端と直線Ｍ１との距離である。高さＨ１の幅Ｂに対する比（Ｈ１／Ｂ）は、３００％以下が好ましい。比（Ｈ１／Ｂ）を３００％以下とすることで、この突起部３８は、補強板２６の端での強度の急な変化を効果的に防止する。これは、補強板２６の端におけるスポーク２８への応力の集中を緩和する。この農用車輪２２では、応力の集中によるスポーク２８の変形が抑えられている。この農用車輪２２は、耐久性に優れる。この観点から、比（Ｈ１／Ｂ）は２５０％以下がより好ましい。比（Ｈ１／Ｂ）は、３０％以上が好ましい。比（Ｈ１／Ｂ）を３０％以上とすることで、この突起部３８は、補強板２６の端におけるスポーク２８への応力の集中を緩和するのに十分な大きさを有する。この農用車輪２２では、応力の集中によるスポーク２８の変形が抑えられている。この農用車輪２２は、耐久性に優れる。この観点から、比（Ｈ１／Ｂ）は５０％以上がより好ましい。

前述のとおり、スポーク２８は、突起部３８の一部又は全体と溶接で接合されている。スポーク２８と突起部３８とは、突起部３８の端から高さＨ１の半分以上の長さに渡って溶接されているのが好ましい。このようにすることで、この突起部３８は、補強板２６の端におけるスポーク２８への応力の集中を効果的に緩和する。この農用車輪２２では、応力の集中によるスポーク２８の変形が抑えられている。この農用車輪２２は、耐久性に優れる。

図３は、本発明の他の実施形態における、スポーク４０と補強板４２の端とが交差する部分を拡大した図である。この補強板４２は、主部４４と突起部４６と中間部４８とを備えている。中間部４８は主部４４と突起部４６との間に位置している。中間部４８は、主部４４から外向きに突出している。突起部４６は、中間部４８から外向きに突出している。すなわち、突起部４６は、中間部４８を介して主部４４から外向きに突出している。この実施形態の突起部４６は、図２の突起部４６と同じである。

図３の実施形態の突起部４６は、補強板４２の端での強度の急な変化を効果的に防止する。これは、補強板４２の端におけるスポーク４０への応力の集中を緩和する。この農用車輪２２では、応力の集中によるスポーク４０の変形が抑えられている。この農用車輪は、耐久性に優れる。この農用車輪では、スポーク４０の変形を抑えるために、スポーク４０の剛性を上げる必要はない。この農用車輪は、適切な重量及びコストが維持されている。

図３の実施形態の補強板４２は、中間部４８をさらに備える。スポーク４０からの力が補強板４２に負荷されたとき、この中間部４８の全体が撓みうる。これによりこの中間部４８は、補強板４２の端におけるスポーク４０への応力の集中を効果的に緩和する。この農用車輪では、応力の集中によるスポーク４０の変形が抑えられている。この農用車輪は、耐久性に優れる。

中間部４８は、中心線Ｌに対して対称な形状を呈していることが好ましい。このようにすることで、この中間部４８は、中心線Ｌの両側においてバランスよくスポーク４０に負荷される応力を低減する。これは、補強板４２の端におけるスポーク４０への応力の集中を緩和する。この農用車輪では、応力の集中によるスポーク４０の変形が抑えられている。この農用車輪は、耐久性に優れる。

図３において、符号Ｗ２は、中間部４８の一方の根本と他方の根本との距離を表す。これは、中間部４８の根本における中間部４８の幅である。符号Ｗ１は前述のとおり、突起部４６の幅を表す。幅Ｗ２の幅Ｗ１に対する比（Ｗ２／Ｗ１）は、３００％以下が好ましい。比（Ｗ２／Ｗ１）を３００％以下とすることで、スポーク４０からの力が補強板４２に負荷されたとき、この中間部４８の全体は効果的に撓みうる。これは、補強板４２の端におけるスポーク４０への応力の集中を緩和する。この農用車輪では、応力の集中によるスポーク４０の変形が抑えられている。この農用車輪は、耐久性に優れる。この観点から、比（Ｗ２／Ｗ１）は２５０％以下がより好ましい。比（Ｗ２／Ｗ１）は、１５０％以上が好ましい。比（Ｗ２／Ｗ１）を１５０％以上とすることで、この中間部４８は、補強板４２の端におけるスポーク４０への応力の集中を緩和するのに十分な大きさを有する。この農用車輪では、応力の集中によるスポーク４０の変形が抑えられている。この農用車輪は、耐久性に優れる。この観点から、比（Ｗ２／Ｗ１）は１７０％以上がより好ましい。

図３において、符号Ｍ２は、中間部４８の一方の根本と他方の根本とを結ぶ直線を表す。符号Ｍ１は、突起部４６の一方の根本と他方の根本とを結ぶ直線を表す。両矢印Ｈ２は中間部４８の根本から突起部４６の根本までの高さ表す。高さＨ２は、中心線Ｌに沿って計測された、直線Ｍ２と直線Ｍ１との距離である。高さＨ２の幅Ｂに対する比（Ｈ２／Ｂ）は、３００％以下が好ましい。比（Ｈ２／Ｂ）を３００％以下とすることで、スポーク４０からの力が補強板４２に負荷されたとき、この中間部４８の全体は効果的に撓みうる。これは、補強板４２の端におけるスポーク４０への応力の集中を緩和する。この農用車輪では、応力の集中によるスポーク４０の変形が抑えられている。この農用車輪は、耐久性に優れる。この観点から比（Ｈ２／Ｂ）は、２５０％以下がより好ましい。比（Ｈ２／Ｂ）は、５０％以上が好ましい。比（Ｈ２／Ｂ）を５０％以上とすることで、この中間部４８は、補強板４２の端におけるスポーク４０への応力の集中を緩和するのに十分な大きさを有する。この農用車輪では、応力の集中によるスポーク４０の変形が抑えられている。この農用車輪は、耐久性に優れる。この観点から、比（Ｈ２／Ｂ）は７０％以上がより好ましい。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例］
図３に示された補強板を備える農用車輪の鉄車に対して、補強板の端においてスポークに負荷される応力を、有限要素法（ＦＥＭ）で計算した。この計算において、この鉄車のリムの外径は７００ｍｍとされ、リムのパイプの断面径は２７．２ｍｍとされた。この補強板の主部の形状は、円形とされた。この主部の直径は２２０ｍｍ、補強板の厚みは２．３ｍｍとされた。パイプ状のスポークの外径Ｂは２７．２ｍｍとされ、このスポークの肉厚は２．３ｍｍとされた。突起部の形状は、中心線Ｌに対して対称な円弧とされた。比（Ｗ１／Ｂ）は１１０％とされ、比（Ｈ１／Ｂ）は５０％とされた。比（Ｗ２／Ｗ１）は２３０％とされ、比（Ｈ２／Ｂ）は５０％とされた。ハブが固定された状態で、リムとスポークが接合された位置において、リムに４０２０Ｎの横方向の力が負荷された。このときのこのスポークに負荷される応力が、ＦＥＭにより得られた。

［比較例］
補強板が突起部及び中間部を有しないことの他は実施例と同様にして、スポークに負荷される応力を、ＦＥＭで計算した。

［応力の比較］
実施例と比較例との場合において、補強板の端においてスポークに負荷される応力が比較された。その結果、実施例での応力は、比較例での応力の７０％であった。

実施例の農用車輪では、比較例の農用車輪に比べて、補強板の端においてスポークに負荷される応力が低減されている。この結果から、本発明の優位性は明らかである。

以上説明された農用車輪は、様々な農用機械に適用されうる。

２、２２・・・農用車輪
４、２４・・・ハブ
６、２６、４２・・・補強板
８、２８、４０・・・スポーク
１０、３０・・・リム
１２、３２・・・弾性輪体
１４、３３・・・ラグ
３４・・・孔
３６、４４・・・主部
３８、４６・・・突起部
４８・・・中間部

Claims (7)

1. その農用車輪の中心に位置するハブ、このハブと接合された補強板、このハブからこの補強板の表面上を通りこの補強板の端を越えてこの車輪の半径方向外側に延びるスポーク及びこのスポークの外側の端と接合された環状のリムを備えており、
   上記補強板が主部とこの主部から外向きに突出した突起部とを備えており、
   上記スポークと上記突起部とが接合されている農用車輪。
2. 上記突起部の幅が、この車輪の半径方向外側に向けて徐々に狭くなっている請求項１に記載の農用車輪。
3. 上記突起部は、その先端部分が外向きに凸な丸みを帯びた形状を呈している請求項１又は２に記載の農用車輪。
4. 上記突起部の高さＨ１の、上記スポークの外径Ｂに対する比（Ｈ１／Ｂ）が、３０％以上３００％以下である請求項１から３のいずれかに記載の農用車輪。
5. 上記突起部の根本でのこの突起部の幅Ｗ１の、上記スポークの外径Ｂに対する比（Ｗ１／Ｂ）が、５０％以上２００％以下である請求項１から４のいずれかに記載の農用車輪。
6. 上記補強板が、中間部をさらに備えており、
   上記中間部が上記主部と上記突起部との間に位置しており、これによりこの突起部が中間部を介して主部から外向きに突出している請求項１から５のいずれかに記載の農用車輪。
7. 上記中間部の根本でのこの中間部の幅Ｗ２の、上記突起部の根本でのこの突起部の幅Ｗ１に対する比（Ｗ２／Ｗ１）が、１５０％以上３００％以下である請求項６に記載の農用車輪。

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