JP4522104B2 - ゴムクローラ用芯金 - Google Patents

Description

本発明は、農業作業機械、建設機械、土木作業機械、そして運搬車等の産業車両の足廻りに用いられている無限軌道走行装置に装着されるゴムクローラに関するものであり、特にゴムクローラ幅方向端部に生じる耳切れ現象の防止に関するものである。

移動式建設機械車輌等の走行装置に用いられている無限軌道走行装置には、従来鉄製クローラの他に、ゴムクローラが用いられている。
図１０に示すゴムクローラは、従来のゴムクローラの一例を示している。ゴムクローラＣは、ゴム弾性体で形成された無端状帯体Ｈと、該帯体内に埋設される芯金Ｍと引張補強材Ｓにより構成されている。
そして、ゴムクローラ本体である無端状帯体Ｈ内には、複数本の引張補強材Ｓをクローラの周方向に沿ってゴムクローラの幅方向に引き揃えて並べ列状に配列埋設した引張補強層が形成されている。また、ゴムクローラ本体内の引張補強層内周側には芯金Ｍが一定間隔置きに埋設され、クローラが走行装置から外れるのを防止するための芯金Ｍのガイド突起Ｋがクローラ内周側へ突出形成されている。
なお、図１０ＡはゴムクローラＣの全体側面図、Ｂはゴムクローラの構造を説明するための一部断面斜視図である。
特開２００３−３３５２７５号 特開平１１−１０５７５４号

近年ゴムクローラを装着した走行装置を持つ建設作業機械等は、石の多い不整地や、舗装道路の路肩にある縁石付近で作業に従事する事が多くなってきている。この際ゴムクローラが、石や障害物そして縁石等に乗り上げたり（図１１Ａ）、横方向に押し付けられたり（図１１Ｂ）されることにより、ゴムクローラ内に埋設されている芯金の芯金長手方向（クローラ幅方向）芯金端部には、歪みが集中的に発生し、この部位のゴム弾性体が大きく変形させられ、これが繰り返されることにより、ゴム弾性体が疲労破壊されることがある。
そして、このような状況が繰り返される毎にゴム弾性体の破壊が進行し、ついにはゴムクローラ本体に大きな亀裂Ｆが発生することになる。従来よりこのような現象は「耳切れ」と呼ばれ問題となっている。

更に、このような状況の中でゴムクローラが走行されると、走行装置の転輪がゴムクローラの芯金ガイド突起上をクローラ周方向（芯金幅方向）一方側から他方側へ転動する際に、芯金幅方向（クローラ周方向）端部へ歪みが集中しやすく、この部位にゴム亀裂が発生する要因となっている。

本発明は上記問題点、即ち芯金長手方向（クローラ幅方向）端部周囲に生じる歪みの集中を改善し、歪みの緩和策を施し、ゴムクローラの耳切れを防止することとした。
本発明のムクローラ用芯金は、ゴムクローラを構成するゴム弾性体で形成される無端状帯体に一定間隔置きに埋設させる芯金であって、その中央域に走行装置の転輪と係合する係合部を形成し、当該係合部の芯金長さ方向左右両外側脇には、係合部をはさんで一対の脱輪防止用のガイド突起を配列し、そのさらに両外側に翼部を形成し、かつ芯金長手方向端縁を翼部幅寸法より芯金幅方向外方へ延伸することにより芯金長手方向端縁の長さを芯金幅寸法よりも長くして、拡幅部を形成したことを特徴とする。

また、本発明のムクローラ用芯金において、上記ゴムクローラ本体内に埋設する芯金を、拡幅部の肉厚を当該拡幅部の芯金長手方向端縁及び芯金幅方向端縁に向かって減少させ、クローラの接地面側となる方向へ傾斜面を形成することが好ましい。

本発明は、ゴムクローラ本体内に埋設される芯金の芯金長手方向（クローラ幅方向）端部を芯金幅方向（クローラ周方向）外方へ芯金を延伸し芯金長手方向端部を芯金幅方向に幅広としたことにより、芯金長手方向端部の単位幅（単位面積）当たりの荷重を低減することにより耐カット性を向上させ、ゴムクローラに生じる耳切れの発生を低減しゴムクローラの耐久性を向上することができるものとなった。

耳切れの主原因である芯金端部の幅方向前後の両角部を幅広で傾斜面が接地面側に向くようにして耐耳切れ性を向上させ、さらに芯金端部を、クローラの接地面側となる方向へ傾斜面が来るように芯金端部の肉厚を外端縁に向かって減少させ、クローラの接地面側となる方向へ傾斜部を設けたり、傾斜面が接地面側に向くように反接地面側へ折り曲げた構造としたことにより、より耐久性を向上することができる。

本発明のゴムクローラは、ゴムクローラ本体を構成する無端状の帯体と、該帯体内に埋設される複数の芯金と引張補強材により構成されている。
帯体は、天然ゴムや合成ゴム（ＩＲ、ＳＢＲ、ＢＲ、ＮＢＲ、ＣＲ、ＩＩＲ、ＥＰＤＭ等）、或いはこれらをブレンドした原料ゴムへ、補強剤（カーボンブラック、ホワイトカーボン等）、老化防止剤、加硫促進助剤、活性剤、粘着付与剤、そして加硫促進剤や、硫黄や有機過酸化物等の架橋剤等を配合したゴム組成物（配合ゴム）や、ウレタンゴム、半硬質・軟質のポリ塩化ビニル樹脂等の熱可塑性樹脂等により形成される。
そして、複数本のスチールコード等の引張補強材を、帯体内へクローラの周方向に沿ってゴムクローラの幅方向に引き揃えて並べ列状に配列埋設し、帯体内に引張補強層を形成させている。
また、引張補強層のクローラ内周側には芯金が一定間隔置きに埋設され、クローラが走行装置から外れるのを防止するための芯金のガイド突起がクローラ内周側へ突出形成されている。
なお、帯体内に埋設される芯金は、芯金長さ方向中央域に走行装置の駆動装置と係合する係合部が形成され、係合部の芯金長さ方向外側脇に脱輪防止用のガイド突起が、そのまた外側に翼部が形成される構成が一般的であり、ゴムクローラの横ズレ防止のための外れ防止突起が形成したものもある。

本発明の芯金は、芯金翼部の芯金長手方向端部を芯金幅方向外方へ芯金を延伸し、芯金長手方向端部を芯金幅方向へ幅広としたことを特徴としている。
本発明のゴムクローラは、ゴムクローラ本体である帯体内に、芯金の芯金長手方向端部を芯金幅方向外方へ芯金を延伸し、芯金長手方向端部の芯金翼部幅を芯金幅方向へ幅広とした芯金を埋設したことにより、ゴムクローラが石や縁石等に乗り上げた際、芯金長手方向端部に発生する歪を分散し、歪み集中を緩和することでゴム破壊を防止し、これに起因する耳切れを効果的に低減することができ、ゴムクローラの耐久性を向上させることが可能となった。

また本発明は、芯金端部の幅広とした部位に、クローラの接地面側となる方向へ傾斜面が来るように芯金端部の肉厚を外端縁に向かって減少させ、クローラの接地面側となる方向へ傾斜部を設けたり、傾斜面が接地面側に向くように芯金端部の幅広とした部位を反接地面側へ折り曲げた構造とするのが好ましい。
傾斜部を設けたり、芯金端縁部を折り曲げた屈曲部を設けるのは、芯金端部の幅広とした部位の芯金幅方向端部と芯金長手方向のどちらか一方だけでもかまわないが、芯金幅方向端部と芯金長手方向の両方向端部の両方向端部へ設けるのが好ましいく、舟形状に傾斜部や屈曲部を設けるのが望ましい。
これにより、芯金を幅広とした芯金幅方向前後の両角部の歪みを緩和し更に耳切れに対する耐久性を向上させることとなった。

以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施例のゴムクローラに用いる芯金図であり、図１Ａは内周（反接地面）側平面図であり、図１Ｂは正面図、そして図１Ｃは側面図である。また、図２は本発明の第１実施例を示すゴムクローラであり、図１に示す芯金をゴムクローラに埋設した状態を示す外周（接地面）側一部平面図である。
第１実施例の芯金１は、その中央域に走行装置の駆動装置と係合する係合部１ａが形成され、係合部の芯金長さ方向左右両外側脇には、係合部１ａをはさんで一対の脱輪防止用のガイド突起１ｂが千鳥状にずらして配列しており、その両外側に翼部１ｃが形成されている。
なお、図中１ｄはゴムクローラの横ズレと捻れを抑制するたに設けられている外れ防止突起である。
そして、本発明の芯金１は、芯金翼部１ｃ先端部を芯金幅方向外方へ芯金を延伸し、芯金翼部先端部を芯金幅方向外方へ延伸することにより該先端域を幅広とし、芯金の芯金長手方向両端縁を芯金幅寸法より長い尾鰭状の拡幅部２を形成している。

この芯金１は、図２に示すようにゴムクローラ３のゴムクローラ本体内３ａに埋設される。そして、ゴムクローラ内に芯金１が埋設された際には、ゴムクローラ幅方向端部（耳部）に、芯金１の芯金拡幅部２が配置されるようにしている。これにより、芯金長手方向端部の単位幅（単位面積）当たりの荷重を低減することが可能となり、ゴムクローラが石や縁石等に乗り上げた際、芯金長手方向端部に発生する歪を分散でき、歪みの集中を緩和することでゴム破壊を防止し、これに起因する耳切れ現象を効果的に低減することができる。その結果、ゴムクローラの耐久性が向上することとなった。
なお、図中３ｂはラグである。

この際、芯金拡幅部２の芯金幅寸法Ｗ_２は、幅広の方が効果的であるが、芯金埋設間隔（１ピッチ＝１Ｐ）よりも長くなると、隣接する芯金の拡幅部と干渉し埋設できなくなるため、芯金埋設間隔よりも芯金拡幅部２の幅長さＷ_２を短くする必要がある。また、芯金拡幅部２の幅寸法Ｗ_２をあまり短くすると効果が少なくなるため、好ましくは、芯金翼部１ｃ幅寸法Ｗ_１｛通常のゴムクローラは、芯金翼部１ｃの幅Ｗ_１が芯金埋設間隔の半分（０．５Ｐ）の幅寸法としていることが多い。｝としたとき、Ｗ２は１．１Ｗ_１〜１．８Ｗ_１、好ましくは１．２Ｗ_１〜１．５Ｗ_１とするのがよい。
また、芯金拡幅部２の芯金長さ寸法Ｌは、使用条件下で適当な長さ寸法に設定されるが、短すぎると拡幅部の芯金翼部より延伸された部位の強度が保てなくなり、これに対し、長すぎると芯金の重量が増大し、かつ、ゴムクローラの重量が増大すると共に、芯金の材料が多く必要となる問題が生じる。

図３は本発明の第２実施例の芯金を示す図であり、図３Ａは内周側平面図であり、図３Ｂは正面図、そして図３Ｃは側面図である。また、図４は本発明の第２実施例の芯金を埋設したゴムクローラを示す図であり、図４Ａはクローラ幅方向断面図、図４Ｂは一部側面図である。
第２実施例の芯金１は、芯金翼部１ｃ先端域を芯金幅方向外方へ芯金中央域の寸法よりも長い寸法とした芯金拡幅部２を形成し、この拡幅部２の芯金肉厚を外端縁に向かって減少させ、クローラの接地面側となる方向へ部分的（好ましくは肉厚さｔの半分（１／２ｔ）以上の厚さ（本実施例では３／４ｔ）に或いは全面的に傾斜面を形成し、傾斜部（テーパー）４を設けている。
図３に示しているように本第２実施例では、芯金拡幅部２の芯金長手方向端縁部ａと芯金幅方向端縁ｂの両端縁にも傾斜部４を形成することが望ましいが、何れか片方のみ、またそれぞれの端縁で異なる傾斜角度の傾斜部４を設ける構成としてもよい。

図５は、ゴムクローラの幅方向端部が縁石に乗り上げた際の歪み率を測定した試験方法と測定結果を示す図であり、図５Ａは試験方法を示すクローラ断面図、図５Ｂは測定した試験結果を示す歪み率を示すグラフである。
歪み試験の水準は、実施例２に示したゴムクローラ、従来例として図１３に示す従来の一般的なゴムクローラ、そして比較例として特開平１１−１０５７５４号公報の図５〜７に開示されている従来技術の耳切れ対策をした芯金（芯金長手方向端部先端に折曲部を形成した芯金）を埋設したゴムクローラについて測定した。
測定は、図５Ａに示すとおり、芯金長手方向端縁位置からＷ（１０ｍｍ）の位置の真下になるゴムクローラの対応部位に半円形の障害物を置き、芯金に荷重Ｆ（５００Ｋｇ）を掛けた際の歪み率を測定した。
グラフに示すとおり、従来例ゴムクローラの歪み率が１９３％、従来の耳切れ対策技術を施している比較例のゴムクローラでは歪み率が１０２％であるのに対し、本発明の第２実施例のゴムクローラでは、歪み率は６０％と従来例の１／３の歪みであり、比較例と比べても歪みが少ないことがわかる。
このように本発明は、従来のゴムクローラや、従来の耳切れ対策技術を用いたゴムクローラに比べ、異物に乗り上げた際に発生するゴムクローラの幅方向端部の歪みが顕著に改善されており、ゴムクローラに生じる耳切れの発生を低減しゴムクローラの耐久性を向上するものとなっている。

図６は本発明の第３実施例の芯金を示す図であり、図６Ａは内周側平面図であり、図６Ｂは正面図、そして図６Ｃは側面図である。
第３実施例の芯金１は、芯金翼部１ｃ先端部を芯金幅方向外方へ芯金を延伸し、芯金翼部先端部を芯金幅方向へ幅広とした芯金拡幅部２を形成し、この拡幅部２の芯金を延伸した延伸部分をクローラの内周側となる方向へ屈曲させ屈曲部２ａを形成し、屈曲することにより形成される傾斜面が接地面側に向くようにクローラ周方向の芯金端縁部を折り曲げている。
この際、芯金拡幅部２を屈曲させているので、芯金拡幅部２の芯金幅寸法Ｗ_３は、ゴムクローラの巻き付け基点であるスチールコードより内周側へ大きく離れることとなるため、芯金埋設間隔（１Ｐ）よりも更に短くしなければ隣接する芯金の拡幅部２同士が干渉し、ゴムクローラが走行装置の誘導輪や駆動輪に巻き付かなくなってしまう。
即ち、芯金拡幅部２の芯金幅寸法Ｗ_３は、芯金埋設間隔（１Ｐ）から、芯金の拡幅部２同士が干渉しない間隔（ｐ）を引いた寸法よりも短く（Ｗ_３＜１Ｐ−ｐ）する必要がある。
なお、芯金の拡幅部２同士が干渉しない間隔ｐは、スチールコードから芯金拡幅部２の屈曲部２ａ内周側先端までの寸法をｈ、駆動輪の歯数の数をｎとしたとき、ｐ＝２ｈｓｉｎ（１８０／ｎ）°で導かれる。

図７は本発明の第４実施例の芯金を示す図であり、図７Ａは内周側平面図であり、図７Ｂは正面図、そして図７Ｃは側面図である。
第４実施例の芯金１は、芯金翼部１ｃ先端部を芯金幅方向外方へ芯金を延伸し、芯金翼部先端部を芯金幅方向へ幅広とした芯金拡幅部２を形成し、この拡幅部２の芯金長手方向先端部を、クローラの内周側となる方向へ屈曲させ屈曲部２ｂを形成し、屈曲することにより形成される傾斜面が接地面側に向くようにクローラ幅方向の芯金端縁部を折り曲げている。

図８は本発明の第５実施例の芯金を示す図であり、図８Ａは内周側平面図であり、図８Ｂは正面図、そして図８Ｃは側面図である。
第５実施例の芯金１は、芯金翼部１ｃ先端部を芯金幅方向外方へ芯金を延伸し、芯金翼部先端部を芯金幅方向へ幅広とした芯金拡幅部２を形成し、この拡幅部２の芯金長手方向先端部を、クローラの内周側となる方向へ屈曲させ、更に芯金幅方向角部から芯金長手方向先端部の一部までを屈曲させ、への字上に屈曲部を形成した屈曲部２ａ’を形成させている。
これにより、芯金を幅広とした芯金幅方向前後の両角部の歪みを緩和し更に耳切れに対する耐久性を向上させることとなった。
この際、図９に示すとおり、拡幅部２の芯金長手方向先端部全体を屈曲させて芯金幅方向両端に形成した両屈曲部を繋がるように屈曲させ芯金翼部１ｃ先端部が図９へ図示するとおり舟形形状になるようにクローラ長手方向とクローラ幅方向、そしてクローラ長手方向とクローラ幅方向の角部位の芯金端縁部を折り曲げ舟形屈曲部２ｃを形成してもよい。

Ａは内周側平面図、Ｂは正面図、そしてＣは側面図である。（実施例１） 図１に示す芯金をゴムクローラに埋設した状態を示す外周側平面図である。（実施例１） Ａは内周側平面図、Ｂは正面図、そしてＣは側面図である。（実施例２） ゴムクローラのクローラ幅方向断面図である。（実施例２） Ａはゴムクローラの幅方向端部が縁石に乗り上げた際の歪み率を測定した試験の状態を説明する断面図、Ｂにはゴムクローラの幅方向端部が縁石に乗り上げた際の歪み率を測定した試験結果を示すグラフである。 Ａは内周側平面図、Ｂは正面図、そしてＣは側面図である。（実施例３） Ａは内周側平面図、Ｂは正面図、そしてＣは側面図である。（実施例４） Ａは内周側平面図、Ｂは正面図、そしてＣは側面図である。（実施例５） Ａは内周側平面図、Ｂは正面図、そしてＣは側面図である。（実施例５の別例） Ａはゴムクローラの全体側面図、Ｂはゴムクローラの構造を説明するための一部断面斜視図である。（従来例） ゴムクローラの耳切れ発生状況を説明するゴムクローラ幅方向断面図である。（従来例）

１ 芯金
１ａ 芯金係合部
１ｂ 芯金ガイド突起
１ｃ 芯金翼部
１ｄ 外れ防止突起
２ 芯金拡幅部
２ａ 芯金幅方向屈曲部
２ａ’ への字状屈曲部
２ｂ 芯金長手方向屈曲部
２ｃ 芯金舟形屈曲部
３ ゴムクローラ
３ａ ゴムクローラ本体（無端状帯体）
３ｂ ラグ
３ｃ 引張補強材（スチールコード）
４ 芯金傾斜部

Claims (2)

1. ゴムクローラを構成するゴム弾性体で形成される無端状帯体に一定間隔置きに埋設させる芯金であって、その中央域に走行装置の転輪と係合する係合部を形成し、当該係合部の芯金長さ方向左右両外側脇には、係合部をはさんで一対の脱輪防止用のガイド突起を配列し、そのさらに両外側に翼部を形成し、かつ芯金長手方向端縁を翼部幅寸法より芯金幅方向外方へ延伸することにより芯金長手方向端縁の長さを芯金幅寸法よりも長くして拡幅部を形成し、当該芯金長手方向端縁を当該拡幅部の芯金幅方向端縁に接続したことを特徴とするゴムクローラ用芯金。
   
2. 拡幅部の肉厚を当該拡幅部の芯金長手方向端縁及び芯金幅方向端縁に向かって減少させ、クローラの接地面側となる方向へ傾斜面を形成したことを特徴とする請求項１記載のゴムクローラ用芯金。