JP4288564B2

JP4288564B2 - 転輪用シャフト

Info

Publication number: JP4288564B2
Application number: JP2003069322A
Authority: JP
Inventors: 定嗣山本; 賢司郡山
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2023-03-14
Also published as: US7213894B2; JP2004276696A; US20050040705A1; US7134734B2; US20070024116A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、履帯式走行装置等の転輪に使用される転輪用シャフトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
履帯式走行装置（足回り装置）は、従来から図１５に示すように、フレーム１０１とアイドラ１０２とスプロケット１０３とを略直線上に配置し、フレーム１０１の下部に複数の下転輪１０４・・を回転自在に設け、アイドラ１０２、下転輪１０４・・、及びスプロケット１０３の周囲に履帯１０５を巻装したものがある。そして、下転輪１０４は、車体の重量を分散して履帯１０５に伝えるものである。
【０００３】
この場合、下転輪１０４は、例えば図１６に示すように、シャフト１０６と、このシャフト１０６に回転可能に支持されるローラ１０７とを備える。シャフト１０６は、第１軸部１０８ａと第２軸部１０８ｂとからなり、この第１軸部１０８ａと第２軸部１０８ｂとが溶接一体化されていた。すなわち、各軸部１０８ａ、１０８ｂは、大径の本体部１０９ａ、１０９ｂと、この本体部１０９ａ、１０９ｂに連設される支持部１１０ａ、１１０ｂとからなり、本体部１０９ａ、１０９ｂに孔部１１１ａ、１１１ｂが設けられている。そして、第１軸部１０８ａの本体部１０９ａと第２軸部１０８ｂの本体部１０９ｂとを、付き合わせた状態で一体化していた。そして、この第１軸部１０８ａの本体部１０９ａと第２軸部１０８ｂの本体部１０９ｂとに、ローラ１０７が軸受手段を介して回転自在に外嵌される。
【０００４】
また、接合されないシャフトもある（例えば、特許文献１）。このようなシャフトは図１７に示すように、いわゆるダンベル型とされる。すなわち、この場合、両端部の支持部１１３ａ、１１３ｂと、中央部の大径部１１４とからなり、大径部１１４の軸心方向中央部に周方向溝１１５が形成されている。そして、中央部の大径部１１４にローラ１０７が軸受手段を介して回転自在に外嵌される。
【０００５】
【特許文献１】
実開平５−４５３３８号公報（第１頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１６のようなシャフトを使用すれば中空状となっているので、軽量化を達成できるが、第１軸部１０８ａと第２軸部１０８ｂとを接合する必要があり、その製造が面倒であり、その接合部の接合が不良であれば、使用中において荷重が付加された際に第１軸部１０８ａと第２軸部１０８ｂとが分離するおそれがある。また、図１７に示すようなダンベル型のものでは、接合作業を回避できるが、いわゆる中実であるので、重量が大となり、これに伴ってコストも上昇していた。しかも、ローラ内周面とシャフト外周面との間に形成される油溜まり部１１６にオイルを供給するために、軸心方向孔部１１７に連通される径方向孔部１１８、１１８を形成する必要がある。この径方向孔部１１８、１１８は、軸心Ｏから外周面に達するものであって、比較的長く、その加工が面倒であった。
【０００７】
この発明は、上記従来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、強度的に優れると共に軽量化の達成が可能である転輪用シャフトを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段および効果】
そこで請求項１の転輪用シャフトは、フレームに両端部が固定された状態でその両端部間の中間部に外嵌されるローラを回転可能に支持し、このローラを介して上下方向の荷重を受けると共に、このローラと共に転輪を構成する履帯式走行装置の転輪用シャフトであって、上記ローラを支持した中間部の外周面において、上記荷重を受ける上下方向に対して略直交する方向側に位置する非荷重付加側に凹部を設け、上記凹部を含むシャフト軸心に垂直な断面形状を、上側の上円弧状部と、下側の下円弧状部と、シャフト軸心を通過して上円弧状部と下円弧状部とを連結する上下方向の連結部とからなる形状とし、さらに、上記シャフトの軸心に垂直な断面形状を、シャフト軸心に関して上下対称形状としたことを特徴としている。
【０００９】
上記請求項１の転輪用シャフトでは、外周面に凹部を設けたことにより、シャフト重量を軽減できて、取り扱い易いと共に製造コストの低減に寄与する。しかも、凹部は、非荷重付加側に設けられるので、シャフトがこの荷重を受けても、シャフトとしての強度を十分に発揮することができる。また、上記凹部におけるシャフト断面形状を、上側の上円弧状部と、下側の下円弧状部と、上円弧状部と下円弧状部とを連結する上下方向の連結部とからなる形状としたので、転輪として荷重を受けるのに必要な部分を残した形状となって、全体重量の大幅な軽減を図ることができると共に、製造コストの低減に一層寄与する。さらに、シャフト断面形状は、シャフト軸心に関して上下対称形状であるので、製造し易く、また、この転輪用シャフトを使用した転輪を履帯式走行装置等に組み込む際、上下姿勢を気にすることなく組み込むことができ、作業性に優れる。
【００１４】
請求項２の転輪用シャフトは、上記凹部の周方向長さは、軸心方向端部側が軸心方向中央部よりも小となることを特徴としている。
【００１５】
上記請求項２の転輪用シャフトでは、凹部の周方向長さを、軸心方向端部側が軸心方向中央部よりも小となるようにしているので、回転可能に支持されるローラの支持部の強度の低下を有効に防止できる。これによって、ローラからの荷重を安定した状態で受けることができ、耐久性に優れ、長期にわたって安定して使用できるシャフトとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の転輪用シャフト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にこの発明の転輪用シャフトを使用した転輪を示す。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における履帯式走行装置の下転輪に使用される。この履帯式走行装置は、図１５の従来の履帯式走行装置と同様アイドラとスプロケットとを略直線上に配置し、アイドラとスプロケットとの間にこの転輪（下転輪）を回転自在に設け、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。転輪は、図１に示すように、この発明の転輪用シャフト１と、このシャフト１に軸受手段２を介して回転可能に支持されるローラ３とを備える。また、この軸受手段２の外側（シャフト軸方向外側）には、シール装置Ｓ、Ｓが配置されている。
【００１７】
転輪用シャフト１は、上記ローラ３が外嵌される中間部４と、この中間部４から突設されて中間部４よりも小径の端部５ａ、５ｂとからなり、この端部５ａ、５ｂが固定側に取付けられる固定シャフトである。そして、この中間部４に、シャフト軸心Ｏに関して対称位置の一対の凹部６、６が設けられている。凹部６は、この図１に示すように、側面視において楕円形状であって、その周方向長さＬ（図３〜図６参照）は、軸心方向端部側が軸心方向中央部よりも小となるように設定されている。また、凹部６は、その長径Ｘを中間部４の軸方向長さよりも僅かに短い程度とし、その短径Ｙをシャフト直径よりも僅かに短い程度としている。なお、凹部６の周縁部には面取部７が設けられている。
【００１８】
そして、凹部６、６におけるシャフト断面形状は、図３から図６に示すような形状、つまり略Ｉの字状とされる。すなわち、上記シャフト断面形状においては、上方の上円弧状部１０と、下方の下円弧状部１１と、これらを連結する連結部１２とからなる。この場合、連結部１２は、シャフト軸心Ｏを通過するように上下方向に伸びて、上円弧状部１０と下円弧状部１１とを連結する。このため、シャフト断面形状は、シャフト軸心Ｏに関して上下対称形状である。また、凹部６の周方向長さＬは、軸心方向端部側が軸心方向中央部よりも小となるように設定されているので、図２のＡ―Ａ線断面を示す図３と、図２のＢ―Ｂ線断面を示す図４と、図２のＣ―Ｃ線断面を示す図５と、図２のＤ―Ｄ線断面を示す図６とに示すように、連結部１２の上下方向長さが順次変化している。
【００１９】
また、このシャフト１には、図１と図２に示すように、ローラ３と、シャフト１との間に形成される油溜まり部１３に油を供給するための供給路１４が設けられている、すなわち、一方の端部５ａの端面に開口するシャフト軸心Ｏに沿った軸心方向孔部１５を設けると共に、上記連結部１２に、一方の端部５ａ側の第１貫通孔１６と、他方の端部５ｂ側の第２貫通孔１７とを設けている。そして、一方の端部５ａ側の第１貫通孔１６と軸心方向孔部１５とを連通する。これによって、軸心方向孔部１５に注入されたオイルは、この軸心方向孔部１５から第１貫通孔１６を介して、両（左右）凹部６、６に供給され、この凹部６、６から上記油溜まり部１３に供給される。また、第２貫通孔１７にて両凹部６、６が連通されているので、この第２貫通孔１７及び第１貫通孔１６とで両凹部６、６には均等にオイルが供給される。なお、軸心方向孔部１５の開口部には、オイル注入後に栓部材１８が装着される。
【００２０】
ところで、ローラ３は、第１半割体２０と、第２半割体２１とからなり、両端側に取付けられる支持部材２２ａ、２２ｂにてシャフト１に支持される。すなわち、各半割体２０、２１は、その外周面に内側鍔部２３と外側鍔部２４とを有し、その内周面に周方向溝２５を有する。この周方向溝２５、２５にて上記油貯まり部１３が形成される。また、各半割体２０、２１の外端面に凹部２６、２６が設けられ、各凹部２６、２６にそれぞれに支持部材２２ａ、２２ｂが嵌合している。
【００２１】
この場合、支持部材２２ａ、２２ｂは、外周面の軸方向内側及び軸方向外側に周方向切欠き部２７、２８を有し、これらによって、鍔部３０が形成される。そして、この内側の各周方向切欠き部２７、２７に各半割体２０、２１の凹部２６、２６の内径部３１、３１が嵌合している。また、鍔部３０に周方向に沿って複数個が配設される孔部３２・・が設けられ、この孔部３２・・に挿通されるボルト部材３３・・が、各半割体２０、２１のねじ孔に螺着される。これによって、両支持部材２２ａ、２２ｂにてシャフト１の中間部４が挟持され、ローラ３がシャフト１に装着される。この際、各半割体２０、２１の内周面２０ａ、２１ａと、シャフト１の外周面（具体的には、中間部４の外周面４ａ）との間にブッシュ３５、３５が介装されると共に、両支持部材２２ａ、２２ｂの内端面３７、３７と、シャフト１の中間部４の端面３８、３８との間にスラスト受け３６、３６が介装されている。すなわち、ブッシュ３５とスラスト受け３６とで上記軸受手段２が構成される。このため、両支持部材２２ａ、２２ｂのボルト部材３３・・を締め付けることによって、各両支持部材２２ａ、２２ｂの内端面３７、３７がスラスト受け３６、３６を介してシャフト１の中間部４に端面３８、３８を軸心方向内方へ押圧することになって、この両支持部材２２ａ、２２ｂが装着されるローラ３は、シャフト１の中間部４において外嵌された状態で、このシャフト１に回転可能に支持される。
【００２２】
また、支持部材２２ａ、２２ｂの内径側に、フローティングリングシールからなるシール装置Ｓ、Ｓが配置されている。すなわち、各フローティングリングシールは回転側部材４０、４０と固定側部材４１、４１とを備える。この場合、各回転側部材４０、４０は支持部材２２ａ、２２ｂに支持され、各固定側部材４１、４１はそれぞれシャフト１の端部５ａ、５ｂに固着されるシール支持体４２、４２に受けられる。
【００２３】
上記のように構成されたシャフト１は、下転輪に使用され、径方向荷重（鉛直方向荷重）をローラ３から受けることになる。従って、シャフト１の外周面（ローラ３に対応する中間部４の外周面４ａ）に形成される上記凹部６、６は、この荷重方向に対して略直交する方向の非荷重付加側に形成されることになる。この場合、凹部６、６における断面形状が略Ｉの字状であって、その荷重方向にそって上下方向の連結部１２が配置されているので、鉛直方向（上下方向）の曲げ強度が大きく、シャフト１としての強度を十分具備することができる。しかも、凹部６、６を形成した分だけ、中実のシャフトに比べて重量の軽減を達成できる。すなわち、転輪用シャフトとしての荷重を受けるのに必要な上部（上円弧状部１０）と下部（下円弧状部１１）のローラ摺動部及びこれらの連結部１２を残し、重量の軽減を達成することができた。さらに、この重量の軽減により、その取り扱いが容易となると共に、製造コストの低減を図ることができる。
【００２４】
また、シャフト断面形状は、シャフト軸心Ｏに関して上下対称形状であるので、製造し易く、また、この転輪用シャフトを使用した転輪を履帯式走行装置等に組み込む際、上下姿勢を気にすることなく組み込むことができ、作業性に優れる。さらに、凹部６の周方向長さＬを、軸心方向端部側が軸心方向中央部よりも小となるようにしているので、回転可能に支持されるローラ３の支持部の強度の低下を有効に防止できる。これによって、ローラ３からの荷重を安定した状態で受けることができ、耐久性に優れ、長期にわたって安定して使用できるシャフトとなる。また、供給路１４から凹部６へオイルが供給されるので、このシャフト１とローラ３との間に油（オイル）を十分な容量にて保有することができ、ローラ３の回転の円滑化を達成できる。しかも、左右の凹部６、６を連通する第１貫通孔１６と第２貫通孔１７とは、連結部１２に形成されるので、その長さ寸法は短く、簡単に形成することができる。
【００２５】
次に、図７と図８は他の実施の形態を示し、この場合、凹部６は、周方向寸法が大である中央部４４と、周方向寸法が中央部よりも短い端部４５、４５とからなる。この場合であっても、凹部６、６におけるシャフト断面形状は、図９と図１０に示すように、略Ｉの字状とされる。すなわち、上記シャフト断面形状においては、上方の上円弧状部１０と、下方の下円弧状部１１と、これらを連結する連結部１２とからなる。そして、凹部６の周方向長さＬは、軸心方向端部側が軸心方向中央部よりも小となっているので、図８のＥ―Ｅ線断面を示す図９と、図８のＦ―Ｆ線断面を示す図１０とに示すように、連結部１２の上下方向長さが順次変化している。なお、他の構成は上記図１と図２に示すシャフトと同一であるので、同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００２６】
従って、この図７と図８は示すシャフトにおいても、転輪用シャフトとしての荷重を受けるのに必要な上部（上円弧状部１０）と下部（下円弧状部１１）のローラ摺動部及びこれらの連結部１２を残し、重量の軽減を達成したものであって、上記図１と図２に示すシャフトと同様の作用効果を発揮することができる。
【００２７】
次に図１１は別の実施の形態を示し、この場合、凹部６がシャフト１の荷重方向（上下方向）に対して略直交する方向の非荷重付加側に形成されると共に、荷重付加方向においても凹部４６が形成されている。すなわち、断面平面図を示す図１２と、図１２のＧ−Ｇ線断面を示す図１３と、図１２のＨ−Ｈ線断面を示す図１４とから分るように、シャフト１の中間部４の中央部において、一対の凹部６、６に連通する凹部４６、４６を設けている。これによって、図１１等に示すように、シャフト１の軸心方向中央部に周方向の凹溝４７が形成されることになる。これは、シャフト１の荷重付加方向の全ての面においてローラ３からの荷重を受ける必要はなく、ブッシュ３５に対応しない部位（荷重を受けないシャフト１の荷重付加方向の外周面であって、軸心方向中央部の荷重付加方向の外周面）に凹部４６を設けている。この場合、この凹部６は、図１１から分るように、側面視において略矩形状とされ、凹部６の周方向長さＬがシャフト軸心方向に沿って変化しないようにしている。なお、図１１から図１４においては、上記図１や図７に示すシャフトと同一の部分には、同一の符号を付してそれらの説明を省略している。
【００２８】
従って、図１１から図１４に示すシャフトでは、ローラ３に対応する外周面において、非荷重付加側に凹部６を設けると共に、荷重付加側であって荷重を受けない部位（非荷重付加部位）に凹部４６を設けることになる。このため、連結部１２の厚さ寸法（肉厚）を上記図１や図７に示すシャフト１よりも大きくした構造で重量の軽減を達成できる。
【００２９】
以上にこの発明の転輪用シャフトの具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上円弧状部１０の周方向長さを下円弧状部１１の周方向長さよりも短くしたり、逆に下円弧状部１１の周方向長さを上円弧状部１０の周方向長さよりも短くしたりしてもよい。すなわち、凹部６における断面形状が軸心に関して上下対称でなくてもよい。また、荷重方向が鉛直方向でないような部位に配置される場合もあり、このようなときには、その荷重方向に沿って円弧状部１０、１１を配置して、凹部６を荷重方向に対して略直交する方向側に配置するのが好ましい。すなわち、凹部６としては最大荷重が作用する面とは異なる面に配置すればよい。さらに、連結部１２の厚さ寸法（肉厚）としては、薄過ぎて使用中等において横方向に折れ曲がったりしないと共に、厚過ぎて重量の軽減をあまり達成できなかったりしない範囲等に基づいて任意に設定することができる。また、上記実施の形態では、凹部６を左右一対設けているが、どちらか一方のみであってもよく、凹部６の断面形状としても、矩形状に限るものではなく、外径方向に順次拡大する略Ｖの字状等であってもよい。さらに、図１や図７に示すシャフトにおいて、凹部６の周方向長さＬがシャフト軸心方向に沿って変化しないものであってもよく、また、図１１に示すシャフト１において、図１や図７に示すシャフト１と同様、凹部６の周方向長さＬがシャフト軸心方向に沿って変化するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の転輪用シャフトの実施形態を示す側面図である。
【図２】上記転輪用シャフトの平面図である。
【図３】上記図２のＡ―Ａ線断面図である。
【図４】上記図２のＢ―Ｂ線断面図である。
【図５】上記図２のＣ―Ｃ線断面図である。
【図６】上記図２のＤ―Ｄ線断面図である。
【図７】この発明の転輪用シャフトの他の実施形態を示す側面図である。
【図８】上記転輪用シャフトの平面図である。
【図９】上記図８のＥ―Ｅ線断面図である。
【図１０】上記図８のＦ―Ｆ線断面図である。
【図１１】この発明の転輪用シャフトの別の実施形態を示す側面図である。
【図１２】上記転輪用シャフトの断面平面図である。
【図１３】上記図１２のＧ−Ｇ線断面図である。
【図１４】上記図１２のＨ−Ｈ線断面図である。
【図１５】履帯式走行装置の簡略図である。
【図１６】従来の転輪用シャフトの一部断面で示す側面図である。
【図１７】従来の他の転輪用シャフトの一部断面で示す側面図である。
【符号の説明】
３ローラ
６凹部
５ａ端部
５ｂ端部
１０上円弧状部
１１下円弧状部
１２連結部

Claims

フレームに両端部が固定された状態でその両端部間の中間部に外嵌されるローラを回転可能に支持し、このローラを介して上下方向の荷重を受けると共に、このローラと共に転輪を構成する履帯式走行装置の転輪用シャフトであって、上記ローラを支持した中間部の外周面において、上記荷重を受ける上下方向に対して略直交する方向側に位置する非荷重付加側に凹部を設け、上記凹部を含むシャフト軸心に垂直な断面形状を、上側の上円弧状部と、下側の下円弧状部と、シャフト軸心を通過して上円弧状部と下円弧状部とを連結する上下方向の連結部とからなる形状とし、さらに、上記シャフトの軸心に垂直な断面形状を、シャフト軸心に関して上下対称形状としたことを特徴とする転輪用シャフト。
上記凹部における連結部の上下方向長さは、シャフトの軸心方向端部側が軸心方向中央部よりも小となることを特徴とする請求項１の転輪用シャフト。