JP4617370B2 - 農用車輪 - Google Patents

Description

本発明は、農用車輪に関する。

管理機、田植機等の農用機械には、金属製のリムにゴムが焼き付けされた農用車輪が用いられる。この車輪は、半径方向に突出した多数のラグを備える。この車輪のリムとスポークとは、溶接で連結されている。

図４は、従来の農用車輪２の一部が示された一部切り欠き側面図である。この図４には、スポーク４と、リム６と、弾性輪体８と、プレート１０とが示されている。このスポーク４とリム６とは、溶接で直接連結されている。スポーク４とリム６とが連結されることにより形成される連結部１２には、走行時において応力が集中する。この車輪２では、プレート１０が連結部１２にあてがわれている。このプレート１０は、連結部１２を補強する。連結部１２がプレート１０で補強されているので、この車輪２は応力集中による破損が防止されうる。

リヤーマウント方式の乗用四輪田植機では、旋回走行時に植え付け機が持ち上げられると、前輪側の荷重が増加するので、前輪が泥土中に没入する場合がある。前輪が泥土中に没入すると、田植機が走行不能に陥ってしまう。

泥土中への没入が抑えられた水田用の車輪が特許第３１８３５９３号公報に開示されている。この車輪は、リムが被覆される弾性の輪体が軸方向外側に膨らんだ構成とされている。
特許第３１８３５９３号公報

農用車輪では、走行時において、連結部に応力が集中する。この連結部に応力が集中すると、連結部が金属疲労を起こし、リムがスポーク側にひきちぎられたような破損が生じてしまう。このような車輪は、耐久性に劣る。車輪の耐久性が向上されるためには、この連結部における破損が防止される必要がある。

図４で示されたように、プレート１０が連結部１２にあてがわれることにより連結部１２が補強された農用車輪２では、連結部１２の破損が防止されうる。この車輪２が生産されるための金型には、プレート１０の存在が考慮されている。プレート１０の存在が考慮されていない金型では、プレート１０が金型に接触するので、このような車輪は生産できない。したがって、生産に用いられる金型が、プレート１０の有無に応じて用意されなければならない。この場合、金型の汎用性が低下するので、車輪２の生産コストが上がってしまう。

車輪に備えられるスポークの本数が増やされると、連結部に負荷される応力が緩和されるので、連結部における破損が防止されうる。このような車輪が生産されるためには、スポークの本数が考慮された金型が用意されなければならない。この場合においても、金型の汎用性が低下してしまうので、車輪の生産コストが上がってしまう。

金属製パイプで構成されるリムの板厚が上げられた車輪では、リムの強度が上がるので、スポークの本数が増やされることなく、連結部の破損が防止されうる。この場合、車輪の生産には、従来の金型が使用されうる。その一方で、この車輪の質量が増大するので、この車輪が装着された農用機械の操作性が悪くなる。材料コストも上がるので、生産コストが上がってしまう。

本発明の目的は、生産コストが上げられることなく、耐久性の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、ハブと、このハブから放射状に延びるスポークと、このスポークの端とその外面で接合される補強パッチと、この補強パッチの内面と接合されるリムと、このリムに焼き付けられる弾性輪体とを備えている。この補強パッチの内面は、リムの外面に面接触する構成とされている。この弾性輪体は、架橋ゴムからなる。

好ましくは、この農用車輪では、上記補強パッチは、スポークとリムとが連結されうる全ての箇所に配置されている。

好ましくは、この農用車輪では、上記補強パッチの断面形状が、この補強パッチの内面がリムの外面全体を包む構成とされている。

この農用車輪では、スポークとリムとが補強パッチを介して連結されている。したがって、このスポークが接合されうる箇所の厚みは、スポークが直接リムに接合された従来の車輪よりも増す。そして、この補強パッチの内面がリムの外面に面接触するので、従来の車輪に比べて、走行時にリムにかかる応力が軽減される。このため、スポークとリムとが連結されうる箇所における金属疲労が抑制されうる。このような車輪は長期間使用されても、リムがスポーク側にひきちぎられたような破損が生じることはない。この車輪は、耐久性に優れる。これに加えて、この車輪は既存の金型で生産されうるので、生産コストが上がることもない。

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１４が示された一部切り欠き側面図である。この図１において、紙面に対して垂直方向が車輪１４の軸方向である。矢印線Ａは、前進時におけるこの車輪１４の回転方向を表している。図２は、図１の車輪１４のII−II線に沿った拡大断面図である。この図２において、上下方向は車輪１４の半径方向であり、左右方向はこの車輪１４の軸方向である。この車輪１４は、ハブ１６、スポーク１８、リム２０、補強パッチ２２及び弾性輪体２４を備えている。ハブ１６、スポーク１８、リム２０及び補強パッチ２２から、鉄車２６が形成される。

ハブ１６は、この車輪１４の中心に配置される。そして、このハブ１６に、車軸が嵌合される。

スポーク１８は、ハブ１６から半径方向外側に放射状に延びる。この車輪１４は、３本のスポーク１８を備える。４本以上のスポーク１８が、この車輪１４に用いられてもよい。車輪１４の軽量化の観点から、このスポーク１８は金属製のパイプからなる。スポーク１８の材質としては、スチール及びステンレススチールが例示される。耐食性の観点から、ステンレススチールが好ましい。このスポーク１８とハブ１６とは、溶接で連結されている。なお、リベット止め、ボルト止め等の方法で、このスポーク１８とハブ１６とが連結されてもよい。

リム２０は、環状に加工されている。車輪１４の軽量化の観点から、このリム２０は金属製のパイプからなる。このリム２０は、このスポーク１８の端２８に補強パッチ２２を介して連結されている。 リム２０の材質としては、スチール及びステンレススチールが例示される。耐食性の観点から、ステンレススチールが好ましい。なお、この明細書では、リム２０とスポーク１８とが連結されうる箇所が、連結部３０である。

補強パッチ２２は、この車輪１４の全ての連結部３０に配置されている。この補強パッチ２２の外面３２は、スポーク１８の端２８に接合されている。この補強パッチ２２とスポーク１８とは、スポーク１８の端２８で溶接されている。この補強パッチ２２の内面３４は、リム２０の外面３６に接合されている。この補強パッチ２２とリム２０とは、補強パッチ２２の端３８で溶接されている。したがって、この農用車輪１４では、スポーク１８の端２８及び補強パッチ２２の端３８に溶接部４０、４２が形成されている。なお、この補強パッチ２２の断面形状は、略半円弧状である。

補強パッチ２２の材質としては、スチール及びステンレススチールが例示される。耐食性の観点から、ステンレススチールが好ましい。

弾性輪体２４は、この車輪１４の半径方向外側に配置されている。この弾性輪体２４は架橋ゴムからなる。この弾性輪体２４は、リム２０に焼き付けられている。この弾性輪体２４は、半径方向外向きに突出するラグ４４を備えている。このラグ４４は、直進誘導部４６、推進部４８及び傾斜面５０を備えている。直進誘導部４６は、この車輪１４の赤道に配置されている。推進部４８は、直進誘導部４６から軸方向外側に延びている。この推進部４８は、この直進誘導部４６の両側に、回転方向において左右交互に配置されている。傾斜面５０は、回転方向に並ぶ二つの推進部４８の間に位置している。この傾斜面５０は、直進誘導部４６の側面である。この傾斜面５０の軸方向反対側には、推進部４８が配置されている。

この直進誘導部４６は、突起５２を備えている。この突起５２は、回転方向に並んでいる。直進誘導部４６に突起５２が備えられているので、この車輪１４はトラクション性能に優れる。

この推進部４８は、回転方向側に蹴り面５４と、回転方向の逆側に背面５６とを備えている。この蹴り面５４が泥土を剪断することにより、農用機械は推進する。

農用車輪１４は、農用機械の荷重を支える機能を有している。そして、この車輪１４は、走行時における衝撃を和らげるとともに、駆動力及び制動力を路面に伝え、農用機械の方向性を維持する機能も有している。車輪１４がこれらの機能を維持するためには、車輪１４としての形態が維持されなければならない。

前述したように、この農用車輪１４では、その断面形状が略半円弧状とされた補強パッチ２２が、スポーク１８とリム２０との間に配置されている。したがって、スポーク１８が連結されうる箇所の厚みは、スポーク１８が直接リム２０に連結された従来の車輪よりも厚い。このため、従来の車輪に比べて、この連結部３０における強度は上がる。そして、この補強パッチ２２は、リム２０と面接触している。このため、従来の車輪に比べて、走行時にリム２０にかかる応力が軽減される。この結果、この車輪１４では、連結部３０における金属疲労が抑制されうる。このような車輪１４は長期間使用されても、リム２０がスポーク１８側にひきちぎられたような破損が生じることはない。この車輪１４では、連結部３０が補強パッチ２２で効率的に補強されている。したがって、この車輪１４は、長期にわたって破損することなく、車輪１４としての形態を維持しうる。この車輪１４は、耐久性に優れる。これに加えて、この車輪１４の鉄車２６は、連結部３０が補強されていない従来の鉄車と同様に、弾性輪体２４が形成される既存の金型に投入されうる。車輪１４の生産に既存の金型が用いられうるので、車輪１４の生産コストが上がることはない。

この農用車輪１４の製造方法は、次の通りである。まず、ハブ１６、スポーク１８、リム２０及び補強パッチ２２が溶接により一体化されて、鉄車２６が製作される。次いで、この鉄車２６に付着している油分、汚れ等が除去されるために、この鉄車２６はショットブラストされる。そして、弾性輪体２４で被覆されるリム２０等に接着剤が塗布された後、焼き付け処理が行われる。その一方で、弾性輪体２４が形成されるゴム組成物が、バンバリーミキサーなどの混練り機で製造される。このゴム組成物は、車輪１４の形状が考慮された予備成形体に加工される。この後、接着剤が塗布された鉄車２６とこの予備成形体とが加硫機に投入され、加圧及び加熱される。この加圧と加熱とによって、予備成形体のゴム組成物は流動する。加熱により、予備成形体のゴム組成物は架橋反応を起こす。予備成形体のゴム組成物が完全に架橋され、弾性輪体２４が成形される。この架橋反応と同時に、ゴム組成物、接着剤及び被着体である鉄車２６が接着反応を起こす。この接着反応により、弾性輪体２４は鉄車２６に焼き付けられる。このようにして、図１に示される車輪１４が得られる。

この弾性輪体２４が構成される架橋ゴムの材質としては、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム及びイソプレンゴムが例示される。汎用性の観点から、天然ゴムが好ましい。

農用機械の前輪として使用される車輪１４では、その架橋ゴムの硬度は５３以上７５以下であるのが好ましい。この硬度が７５以下に設定されることにより、振動発生が抑えられる。この観点から、この硬度は７０以下がより好ましく、６５以下が特に好ましい。

農用機械の後輪として使用される車輪１４では、その架橋ゴムの硬度は６０以上８５以下であるのが好ましい。特に軽量クラスの農用機械では、振動発生が抑えられるという観点から、この硬度は６０以上６５以下であるのがより好ましい。重量クラスの農用機械では、機体の推進力が向上するという観点から、この硬度は７５以上８５以下であるのがより好ましい。

本発明において硬度は、タイプＡのデュロメータによって測定される。測定のための試験片は、車輪１４から切り出される。厚さが１．０ｍｍであるシート状の試験片が３枚重ねられて、測定がなされる。

弾性輪体２４と鉄車２６との焼き付けに用いられる接着剤としては、塩化ゴム系接着剤、フェノール樹脂系接着剤及びイソシアネート系接着剤が例示される。汎用性の観点から、塩化ゴム系接着剤及びフェノール樹脂系接着剤が好ましい。

図３は、他の実施形態に係る農用車輪５８の一部が示された拡大断面図である。この図３には、スポーク６０とリム６２と補強パッチ６４と弾性輪体６６が示されている。この車輪５８では、補強パッチ６４の断面形状は、補強パッチ６４の内面６８がリム６２の外面７０の全体を包むパイプ形状とされている。この補強パッチ６４の外面７２は、スポーク６０の端７４に接合されている。この補強パッチ６４とスポーク６０とは、スポーク６０の端７４で溶接されている。この補強パッチ６４の内面６８は、リム６２の外面７０に接合されている。図示されていないが、この補強パッチ６４とリム６２とは、補強パッチ６４の端で溶接されている。この車輪５８は、このような補強パッチ６４を車輪５８の全ての連結部７６に備えている。

この車輪５８のスポーク６０が連結されうる箇所の厚みは、スポーク６０が直接リム６２に連結された従来の車輪よりも厚い。このため、従来の車輪に比べて、この連結部７６における強度は上がる。そして、補強パッチ６４はリム６２と面接触しているので、従来の車輪に比べて、走行時にリム６２にかかる応力が軽減される。この結果、この車輪５８の連結部７６における金属疲労が抑制されうる。このような車輪５８が長期間使用されても、リム６２がスポーク６０側にひきちぎられたような破損が生じることはない。したがって、この車輪５８は、長期にわたって破損することなく、車輪５８としての形態を維持しうる。この車輪５８は、耐久性に優れる。これに加えて、この農用車輪５８の鉄車は、連結部７６が補強されていない従来の鉄車と同様に、弾性輪体６６が形成される既存の金型に投入されうる。車輪５８の生産に既存の金型が用いられうるので、車輪５８の生産コストが上がることはない。

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１］
図１及び図２に示された基本構成を備え、下記表１に示された仕様を備えた実施例１の農用車輪を得た。この農用車輪では、リムとスポークとが連結されうる全ての連結部が補強パッチで補強されている。車輪のサイズは、６５０（外径）×８０（幅）である。リム及びスポークには、外径３４ｍｍ、肉厚３．２ｍｍのステンレススチールからなる金属製のパイプを用いた。補強パッチの厚さは、３．２ｍｍである。この補強パッチの材質もステンレススチールである。

［比較例１及び２］
連結部の補強方法を変えた他は、実施例１と同様にして、車輪を得た。比較例１は、連結部が補強されていない従来の車輪である。比較例２は、図４で示されたように、連結部がプレートで補強された車輪である。

［耐久性評価］
試作車輪が、ドラム耐久試験機に装着された。車輪とドラムとの接触面に５８８０Ｎの荷重をかけて、１０ｋｍ／ｈの速度でドラムを回転させた。そして、試作車輪が破損するまでの時間を計測した。比較例１で示される従来の車輪の破損時間を１００とした相対評価を実施した。この数値が大きいほど、耐久性に優れることが示される。この結果が、表１に示されている。なお、この試験機におけるスリップアングルは、＋／−５°としている。

表１に示されるように、実施例の農用車輪は耐久性が向上していることが確認された。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

本発明に係る農用車輪は、種々の農用機械に装着されうる。

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の車輪のII−II線に沿った拡大断面図である。 図３は、他の実施形態に係る農用車輪の一部が示された拡大断面図である。 図４は、従来の農用車輪の一部が示された一部切り欠き側面図である。

符号の説明

２、１４、５８・・・車輪
４、１８、６０・・・スポーク
６、２０、６２・・・リム
８、２４、６６・・・弾性輪体
１０・・・プレート
１２、３０、７６・・・連結部
１６・・・ハブ
２２、６４・・・補強パッチ
２６・・・鉄車
２８、３８、７４・・・端
３２、３６、７０、７２・・・外面
３４、６８・・・内面
４０、４２・・・溶接部
４４・・・ラグ
４６・・・直進誘導部
４８・・・推進部
５０・・・傾斜面
５２・・・突起
５４・・・蹴り面
５６・・・背面

Claims (3)

1. ハブと、このハブから放射状に延びるスポークと、このスポークの端とその外面で接合される補強パッチと、この補強パッチの内面と接合されるリムと、このリムに焼き付けられる弾性輪体とを備えており、
   このハブ、このスポーク、この補強パッチ及びこのリムが、溶接により一体化されており、
   この補強パッチの内面が、このリムの外面に面接触する構成とされており、
   この弾性輪体が、架橋ゴムからなり、
   この補強パッチが、この弾性輪体で被覆されており、
   この補強パッチが、単一の部材からなり、
   この補強パッチの断面形状が、半円弧状である農用車輪。
2. 上記補強パッチが、スポークとリムとが連結されうる全ての箇所に配置されている請求項１に記載の農用車輪。
3. ハブと、このハブから放射状に延びるスポークと、このスポークの端とその外面で接合される補強パッチと、この補強パッチの内面と接合されるリムと、このリムに焼き付けられる弾性輪体とを備えており、
   このハブ、このスポーク、この補強パッチ及びこのリムが、溶接により一体化されており、
   この補強パッチの内面が、このリムの外面に面接触する構成とされており、
   この弾性輪体が、架橋ゴムからなり、
   この補強パッチが、この弾性輪体で被覆されており、
   この補強パッチが、単一の部材からなり、
   この補強パッチの断面形状が、この補強パッチの内面がリムの外面全体を包む構成とされている農用車輪。

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