JP4183701B2 - チェーン駆動を用いる芯金無しゴムクローラーを備えたアンダーキャリッジ｛ｕｎｄｅｒｃａｒｒｉａｇｅｅｑｕｉｐｐｅｄｗｉｔｈａｎｏｎ−ｓｔｅｅｌｔｙｐｅｒｕｂｂｅｒｃｒａｗｌｅｒｕｓｉｎｇｃｈａｉｎａｃｔｉｏｎ｝ - Google Patents

Description

本発明は、チェーン駆動を用いる芯金無しゴムクローラーを備えたアンダーキャリッジに関するものであって、より詳しくは、スキッドローダ用トラックシステムのアンダーキャリッジにおいて、車体の全体荷重を減らすために採択される芯金無しゴムクローラーとスプロケットの突起が接触する接触部に上部車体の荷重が集中されるという問題を解決するため、スプロケットの補助軸と補助スプロケットを更に設置し、スプロケットの中心軸とスプロケットの補助軸との間に架設及び駆動される連動チェーンがその外側に位置した芯金無しゴムクローラーから広い接触面積を通して分散された荷重を印加されることによって、スプロケットと芯金無しゴムクローラーとの内部応力集中現象が解消され、芯金無しゴムクローラーの耐久寿命が著しく向上されるアンダーキャリッジに関するものである。

一般にスキッドローダ、掘削機、ブルドーザなどの重機は、上部で作業を遂行する上部ボディーを支持しながら作業者が望む場所に移動させるための下部走行体であるアンダーキャリッジのパートを有している。

アンダーキャリッジとしては、通常的に凸凹、かつ不安定な地面で重機を円滑に移動させるためクローラー（crawler；無限軌道）が多く用いられ、近来には走行時低振動、低騒音及び道路の毀損を防止する目的でゴムクローラーが多く使われる。

このようなゴムクローラーは、ゴムトラックの内部に搭載され、重機のスプロケット及びアイドラーに噛合って動力が伝達される芯金を有する場合が一般であるが、ゴムクローラーの屈曲性の向上と自体重量の減少という長所のため芯金を除去した芯金無しゴムクローラーが提示されている。

図１と図２においては、このような芯金無しゴムクローラーを有するアンダーキャリッジの正面図とクローラーを除去した状態の正面図を各々示している。

図１と図２に図示したようにアンダーキャリッジは、芯金無しゴムクローラー（１０）と、芯金無しゴムクローラー（１０）を駆動するためのスプロケット（２０）、芯金無しゴムクローラー（１０）の内面に接して設けられるトラックローラー（track roller）（５０）及びアイドラー（idler）（６０）とを備えている。

芯金無しゴムクローラー（１０）は、大きく閉ループ形状から形成された帯本体と帯本体の外面に複数で形成された牽引用ラグ（１１）及び帯本体の内面に複数で形成される突起部（１２）から構成され、中心軸（４０）から回転駆動力を印加されるスプロケット（２０）は、その外周面に一定の間隔で突出形成された突起（２１）が芯金無しゴムクローラー（１０）内面の突起部（１２）とギア結合で噛合って回転駆動力を伝達することによって芯金無しゴムクローラー（１０）が前進または後進するように構成され、前進または後進駆動力が印加された芯金無しゴムクローラー（１０）は下部のトラックローラー（５０）と後方のアイドラー（６０）と共に回転しながら、上部で印加されるボディーの重量を地面上に均一に分布させながら前進または後進するように構成される。

しかし、このような構成を有するアンダーキャリッジにおいて、ボディーの荷重を最も多く受ける部分がスプロケット（２０）と芯金無しゴムクローラーが噛合う突起（２１）部分と芯金無しゴムクローラー（１０）が地面と当接する接地部位と言える。

このような力学構造において、芯金無しゴムクローラー（１０）が地面と当接する接地部位に対する動力学解釈とそれによる内部応力分布に対する研究は多少なされており、その一例として、大韓民国特許出願２００２−００２６８９４（発明の名称：ゴムクローラー及びゴムクローラー走行装置）（特許文献１）においては、強性が低い第１のラグ部と強性が高い第２のラグ部の強性差を少なくするために、第２のラグ部の周辺部に位置する第２のラグの帯本体の長さ方向に対する厚さを第１のラグ部の周辺部に位置する第１のラグの帯本体の長さ方向に対する厚さより細く形成し、荷重によるクローラー本体の変形とそれによる振動を減少させ、乗車感を向上させている。

しかし、図１において芯金無しゴムクローラー（１０）とスプロケット（２０）の突起（２１）が噛合う接触部位であるA-A´に集中される荷重による内部応力に対する動力学的研究と、それによる内部応力分布に対する研究は皆無な実情である。

特に、アンダーキャリッジに芯金無しゴムクローラー（１０）を使用した場合に、ゴムクローラーの屈曲性の向上と車体重量の減少という利点がある反面、芯金無しゴムクローラーの装着が難しく、ゴムクローラーとスプロケットにおいて車体の運行時接地部が相対的に狭い面積のため、図３のグラフのように応力が特定ポイントに集中されるという問題、およびその応力による変形が発生するという問題があり、このような変形により結局製品の寿命と耐久性が短くなる短所を有していた。

したがって、スキッドローダのような重機では、車体の駆動時に発生する自重と地面との摩擦力をゴムクローラーに伝達することにおいて、芯金無しゴムクローラーとスプロケットとの間の接触部位で発生する応力を緩和させ、これによる変形を減少させ、寿命と耐久性をより向上させる必要性が要求されている。
大韓民国特許出願２００２−００２６８９４

本発明は、上述したような問題を解決するために案出されたものであって、本発明の目的は、スキッドローダのような重機のアンダーキャリッジにおいて車体の荷重を減らすために採択する芯金無しゴムクローラーとスプロケットとの間の応力集中とそれにより累積されるストレスを緩和させ、ゴムクローラーの変形を減少させ、ストレスを抑制することによって耐久寿命を延長することにその目的がある。

本発明の他の目的は、芯金無しゴムクローラーとスプロケットとの間の動力の伝達がより円滑で安定的になされるようにして、運行及び操作時の乗車感がより向上されるようにすることにある。

本発明は、
「１．回転可能なスプロケットが内周面に接するゴムクローラーと、上記ゴムクローラーによって回転するアイドラーとトラックローラーとを含むアンダーキャリッジにおいて、
上記スプロケットの中心軸と所定の間隔が離隔された状態で上記ゴムクローラーの内周面に接して回転可能な補助スプロケット；と、
外周面は上記ゴムクローラーの内周面と接し、内周面は上記スプロケット及び補助スプロケットの外周面に接するように装着することによって荷重が上記スプロケットに集中されないように構成される連動チェーン；とを含むことを特徴とするチェーン駆動を用いる芯金無しゴムクローラーを備えたアンダーキャリッジ。
２．上記中心軸と補助軸との間に更に設置される少なくとも１つ以上の支持軸と、上記支持軸の両終端に軸結合されて設置され、外周面に上記連動チェーンと連動される複数個の突起が形成された支持スプロケットとを更に含むことを特徴とする前項１に記載のチェーン駆動を用いる芯金無しゴムクローラーを備えたアンダーキャリッジ。
３．上記支持軸と支持スプロケットは、上記中心軸と補助軸との中間位置に設置されることを特徴とする前項１または前項２に記載のチェーン駆動を用いる芯金無しゴムクローラーを備えたアンダーキャリッジ。
４．上記スプロケットと補助スプロケットのギア比は、２：１であることを特徴とする前項１に記載のチェーン駆動を用いる芯金無しゴムクローラーを備えたアンダーキャリッジ。」からなる。

本発明によると、スキッドローダのような重機において、車体の駆動時に発生する芯金無しゴムクローラーとスプロケットとの間の応力集中と、それによって累積されるストレスが連動チェーンによる拡張された接触面積により分散及び緩和される効果があり、これによって突起部の変形とストレスが減少され、耐久寿命が延長される効果がある。

また、芯金無しゴムクローラーとスプロケットとの間の動力伝達が、連動チェーンによって、より安定的で円滑になされ、運行及び操作時の乗車感がより向上される効果がある。

また本発明の他の目的は、後述する構成及び作用により詳しく説明する。

本発明によるチェーン駆動を用いる芯金無しゴムクローラーを備えたアンダーキャリッジは、回転可能なスプロケットが内周面に接するゴムクローラーと、上記ゴムクローラーによって回転するアイドラーとトラックローラーとを含むアンダーキャリッジにおいて、
上記スプロケットの中心軸と所定の間隔が離隔された状態で上記ゴムクローラーの内周面に接して回転可能な補助スプロケットと
外周面は上記ゴムクローラーの内周面と接し、内周面は上記スプロケット及び補助スプロケットの外周面に接するように装着することによって荷重が上記スプロケットに集中されないように構成される連動チェーンとを含むことを特徴とする。

好ましくは、上記スプロケットと補助スプロケットのギア比を２：１にして応力の分散が効率的になされるようにする。

また、好ましくは、上記中心軸と補助軸との間に更に設置される少なくとも１つ以上の支持軸；と、上記支持軸の両終端に軸結合されて設置され、外周面に上記連動チェーンと連動される複数個の突起が形成された支持スプロケット；とを更に含み、中心軸と補助軸との間の距離と連動チェーンの荷重により連動チェーンが下に垂れる現象と、それによって連動チェーンと芯金無しゴムクローラーとの接触が不均一になる現象を防止することができる。

このような支持軸と支持スプロケットは、上記中心軸と補助軸との中間位置に設置されることが好ましく、連動チェーンと芯金無しゴムクローラーとの接触面積を広げるために、中心軸と補助軸との間の距離を遠くするほど、軸と軸との間で荷重が最も多く作用する位置に支持軸と支持スプロケットを更に設置することもできる。

以下、添付した図面を参照しながら本発明の好ましい実施例について詳しく説明する。また、下記で本発明を説明することにおいて、かかる公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要に混同させる可能性があると判断される場合には、その詳細な説明は省略する。

また、後述される用語は本発明における機能を顧慮し、設定された用語であって、これは生産者の意図または慣例によって変わることもあるため、その定義は本明細書全般にわたった内容に基づいて下さなければならない。

（実施例１）
図４は、本発明による好ましいアンダーキャリッジ（１００）の実施例を示すための側面図であって、本発明によるアンダーキャリッジ（１００）の特徴部位である補助スプロケット（８０）と連動チェーン（７０）がよく示されている。

内側面に複数個の突起部（１２）が形成された芯金無しゴムクローラー（１０）と、トラックローラー（５０）及びアイドラー（６０）の構成は従来のアンダーキャリッジと同一の構成であるため、具体的な説明は省略し、芯金無しゴムクローラー（１０）が示されている図４の側面図と芯金無しゴムクローラー（１０）が示されていない図５の側面図に本発明の核心的な構成である補助軸（３０）と補助スプロケット（８０）及び連動チェーン（７０）の構成がよく示されている。

まず、スプロケット（２０）は、中心軸（４０）を通して回転駆動力を印加されるように軸結合されており、その外周面には一定の間隔で複数個の突起（２１）が形成されており、補助軸（３０）は中心軸（４０）から所定の距離離隔して設置され、軸の両側終端には外周面に一定の間隔で複数個の補助突起が形成された補助スプロケット（８０）が軸結合されている。

スプロケット（２０）の突起（２１）と補助スプロケット（８０）の突起（３１）との数によるギア比は図４と図５とに図示されたように１２：６、即ち２：１が好ましい一実施例として使用され、この時ギア比が２：１より大きい場合、またはそれ未満である場合には応力の分散が最も効率的になされない可能性があり、一方連動チェーン（７０）はスプロケット（２０）と補助スプロケット（８０）の両外周面とその突起（２１）、（３１）を囲む閉ループをなしている。

連動チェーン（７０）は、中心軸（４０）を通して回転駆動力を印加されるスプロケット（２０）の突起（２１）とチェーン結合され、回転駆動力が伝達され、補助スプロケット（８０）の突起（３１）ともチェーン結合されて、連動チェーン（７０）が回転されることによって補助軸（３０）に設置された補助スプロケット（８０）も共に回転するようになる。

このように、スプロケット（２０）と補助スプロケット（８０）との間を突起（２１）、（３１）とのチェーン結合により連動回転させる連動チェーン（７０）の所定の領域、即ち図４に表示されたB-B´区間の面積が芯金無しゴムクローラー（１０）の突起部（１２）とのギア結合により接触され、B-B´区間の接触された面積を通して連動チェーン（７０）から芯金無しゴムクローラー（１０）に回転駆動力の伝達がなされるように構成される。

即ち、図１と図２の従来の構成がスプロケット（２０）を通して芯金無しゴムクローラー（１０）に回転駆動力を伝達する時、スプロケット（２０）の限定された一部の突起（２１）がA-A´区間の接触によりなされたことに反し、図４と図５に掲示された本発明の好ましい実施例においては、連動チェーン（７０）によりB-B´区間に拡張された接触面を通して間接的になされるようにして、上部の荷重が均一に分散されるようにして内部応力の集中を分散させる構成をなしている。

図６と図７においては、本発明による好ましいアンダーキャリッジ（１００）の接触面積が従来に比べて広い面積を有することを示すために正面と平面の形状を図示している。
図４のB-B´区間は図６のC-C´区間と図７のD-D´区間とからなり、中心軸（４０）と共に連動チェーン（７０）の両軸を成す補助軸（３０）をその上側の芯金無しゴムクローラー（１０）と平行に、最大限中心軸から遠く配置するほど連動チェーン（７０）と芯金無しゴムクローラー（１０）が接する面積は拡張されることができ、ストレス位置の集中荷重を分布荷重に近く変更させることができるようになる。

図８は、本発明による好ましい実施例の動力学解釈結果を示すためのグラフであって、連動チェーン（７０）と芯金無しゴムクローラー（１０）の接触部であるB-B´が走行時間に応じて受ける合力の大きさをレカージン（Recurdyn）による動力学解釈で示しており、このグラフによると図３のグラフにおいて局部に集中されていた集中荷重が分布荷重に近く変更され、車両の荷重が分散され、それによって耐久寿命が著しく改善されることが分かる。

（実施例２）
図９は、本発明による他の実施例を示すための側面図であって、図４の実施例の構成において中心軸（４０）と補助軸（３０）との間、好ましい例として中心軸（４０）と補助軸（３０）との間の中間位置に支持軸（９０）を更に設置し、支持軸（９０）の両側の終端には支持スプロケット（９１）が設置され、支持軸（９０）と支持スプロケット（９１）とは中心軸（４０）と補助軸（３０）との間の距離と連動チェーン（７０）の荷重により連動チェーン（７０）が下に垂れる現象と、それによって連動チェーン（７０）と芯金無しゴムクローラー（１０）との接触が不均一になる現象を防止することができる構成を有する。

なお、このような支持軸（９０）と支持スプロケット（９１）を中心軸（４０）と補助軸（３０）との間に、より多く設置するほど補助軸（３０）は中心軸（４０）からより遠い位置に設置させることができ、それによってより広い外周面積を有するようになる連動チェーン（７０）は、芯金無しゴムクローラー（１０）との接触面積がより拡張されることができ、応力の分散と耐久寿命の増大がより向上されることができるようになる。

上述したように、本発明の好ましい実施例に対して具体的に説明したが、本発明の分野に属する通常の知識を持っている者であれば、本発明の精神及び範囲を外れない範囲内で本発明をいくらでも変形または変更して実施することができるのが分かり、本発明のまさに技術的保護範囲は特許請求の範囲により定まるべきである。

従来のスプロケットと芯金無しゴムクローラーの接地部との組合せ側面図である。 従来のアンダーキャリッジから芯金無しゴムクローラーを除去した状態の側面図である。 図１のアンダーキャリッジの動力学解釈結果を示すためのグラフである。 本発明による好ましいアンダーキャリッジの実施例を示すための側面図である。 本発明による好ましいアンダーキャリッジから芯金無しゴムクローラーを除去した状態を示すための側面図である。 本発明による好ましいアンダーキャリッジの正面図である。 本発明による好ましいアンダーキャリッジの平面図である。 本発明による好ましいアンダーキャリッジの動力学解釈結果を示すためのグラフである。 本発明による他の実施例を示すための側面図である。

符号の説明

１０：芯金無しゴムクローラー
１１：ラグ
１２：突起部
２０：スプロケット
２１：突起
３０：補助軸
４０：中心軸
５０：トラックローラー
６０：アイドラー
７０：連動チェーン
８０：補助スプロケット
９０：支持軸
９１：支持スプロケット
１００：アンダーキャリッジ

Claims (4)

1. スプロケットと、芯金無しゴムクローラーと、アイドラーと、トラックローラーと、補助スプロケットと、連動チェーンとを含むチェーン駆動を用いる芯金無しゴムクローラーを備えたアンダーキャリッジにおいて、
   上記アイドラーとトラックローラーは、上記ゴムクローラーの内周面に接して設けらており、かつ上記ゴムクローラーによって回転し、
   上記スプロケットは、前記連動チェーンを介して前記ゴムクローラーの内周面に接し、回転可能であり、
   上記補助スプロケットは、上記スプロケットの中心軸から所定の間隔が離隔された状態で設置された補助軸に軸結合され、外周面に一定の間隔で複数個の突起が形成されており、かつ上記ゴムクローラーの内周面に連動チェーンを介して接しており、回転可能であり、
   上記連動チェーンは、上記ゴムクローラーの内周面と接し、かつ上記スプロケット及び補助スプロケットの外周面に接するように装着されており、さらに上記スプロケットの突起と補助スプロケットの突起とのチェーン結合により連動回転が可能であり、
   上記スプロケットと上記ゴムクローラーとの内部応力集中現象を上記連動チェーンによって分散させることを特徴とするアンダーキャリッジ。
2. 上記スプロケットの中心軸と上記補助スプロケットの補助軸との間に更に設置される少なくとも１つ以上の支持軸と、
   上記支持軸の両終端に軸結合されて設置され、外周面に上記連動チェーンと連動される複数個の突起が形成された支持スプロケットとを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のチェーン駆動を用いる芯金無しゴムクローラーを備えたアンダーキャリッジ。
3. 上記支持軸と支持スプロケットは、上記中心軸と補助軸との中間位置に設置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のチェーン駆動を用いる芯金無しゴムクローラーを備えたアンダーキャリッジ。
4. 上記スプロケットと補助スプロケットのギア比は、２：１であることを特徴とする請求項１に記載のチェーン駆動を用いる芯金無しゴムクローラーを備えたアンダーキャリッジ。

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