JP4696144B2 - 片持ち歯スプロケット - Google Patents

Description

本発明は、一般的に、駆動スプロケットに関し、より詳細には、運転中の騒音を低減するために、片持ち歯が形成されたセグメントにより形成される駆動スプロケットに関する。

支持及び推進用の自走式無端履帯チェーン組立体を備える土工及び建設用機械は、一般的に、履帯チェーンに噛み合いそれを駆動するスプロケットホイールを利用する。これまで幾つかの異なる形式のスプロケットホイールが使用されてきたが、それらには、複数の一体的な歯を備える単一ホイール部材や、多数のホイールセグメントを支持し、各々のセグメントが複数の歯を有する円形支持部材が含まれる。しかし、多くの従来の駆動スプロケット構造は、無端履帯チェーン組立体に対する駆動運転中に、騒音レベルを低減する能力に関して効果がなかったり、又は事実上限界があった。

スプロケット組立体の騒音を低減する１つの試みが、本発明の発明者であるＴｈｏｍａｓ Ｏｅｒｌｅｙに１９８９年１１月２１日に付与され、本発明の出願人に譲受されている、米国特許第４，８８１，９３０号「スプロケット組立体」に開示されている。引用したＯｅｒｔｌｅｙ特許に記載されているスプロケット組立体は、支持ハウジング及び、隣接する歯構造体から弾性的に分離される個々に交換可能な全幅歯構造体を使用することにより、発生騒音レベルを低くしている。その配列には多くの構成部品が必要であり、それらには、隣接して配置される歯の間の弾性パッド、弾性パッドを適所に支持するための保持部材及びピン、並びに駆動スプロケットのハブ部と歯構造体との間に配置される弾性クッションバンドが含まれる。

本発明は、前述の１つ又はそれ以上の問題の解決することを目的とする。

本発明の１つの形態において、駆動スプロケット組立体は、軸線周りに回転するようになっている。駆動スプロケット組立体は、軸線周りに同心に配置される円形ハブ部を含む。円形ハブ部は外周縁部を有する。駆動スプロケット組立体は、ハブ部の外周縁部の周りに配置される複数のアーチ形セグメントを含む。アーチ形のセグメントの各々は、第１端部と、第２端部と、中間部とを有する。第１及び第２端部は、先端リリーフ部を有する。アーチ形セグメントは、外側に向かって延びる、そこに形成される複数の片持ち歯と縮小横断ウェブとを有する。

本発明は、歯セグメントを有するスプロケット組立体を提供し、歯セグメントは、使用時に騒音を低減するために、履帯チェーンと片持ち歯との間の衝撃エネルギを吸収するよう撓みを生じる片持ち歯を有する。また、歯セグメントは、端部が撓んだ際に衝撃に起因するセグメントとハブ部との間の摩耗を防止するための先端リリーフ部を有する端部を備える。

図１を参照すると、履帯式トラクタ等の機械１０は、動力駆動システム１２、本発明を具体化した弾性駆動スプロケット組立体１４、第１及び第２遊動輪１６、１８、及びスプロケット組立体と遊動輪１６，１８の周り取り巻く無端履帯チェーン組立体２０を含む。無端履帯チェーンは、スプロケットと相互作用して機械を進ませるようになった複数のブッシュ２１を含む。スプロケット組立体１４は、機械１０から履帯組立体２０へ動力を伝達するようになっている。スプロケット組立体１４、遊動輪１６、１８、及び履帯チェーン組立体２０を含む多くの機械構成部品が、機械１０の図示されていない側面にも同じものが存在することを理解されたい。これらの同様の構成部品は、示されている構成部品と同様に作動するので、図示されている部品の説明及び作動は、機械の両側について当てはまる。

弾性駆動スプロケット組立体１４は、図１から図３に示されるように中心軸２２の周りを回転する。弾性駆動スプロケット組立体１４は、軸２２の周りに同心に配置されるハウジング２４、及びハウジング２４の中心軸の周りに配置される複数のアーチ形駆動歯セグメント２６を含む。ハウジング２４は、取り付け部２８、半径方向外側面３２を有する円形ハブ部３０、及びハブ部３０から半径方向外側に延びる円形フランジ３４を有し、全ては回転軸２２の周りに同心に配置されている。円形フランジ３４は、この円形フランジ３４の中心軸の周りに等間隔に配置され複数の穴３６を有する。複数のアーチ形セグメント２６の、各々の駆動歯セグメントは、内側部又は取り付け基部３８、履帯組立体噛み合い面４３をもつ複数の片持ち歯４２を有する外側部４０、及び中間部４４を備える。取り付け基部３８は、円形ハブ部３０の半径方向外側面３２と合わさるようになっている湾曲面４６を有する。取り付け基部３８は、ハブ部３０のフランジ３４のそれぞれの穴と位置合わせされた、軸方向に延びる複数の穴４８を有する。ボルト４９等の締結具を穴３６、４８に挿入してセグメントをハブ部に取り付ける。複数の歯４２の各々の歯は、中間部４４に縮小横断ウェブ５０があるので制限された撓みを生じることが可能である。ウェブ５０は、半径方向外側の履帯組立体噛み合い面４３と基部３８との間に配置される。隣接する各々のウェブ５０は、片持ち歯４２の撓みを制限する窓５２を備える構造である。スロット５３は、履帯噛み合い面４３から窓５２へ半径方向に延び、スロット５３は、１ｍｍから５ｍｍの範囲のアーチ形の幅を有する。

図３及び図４に示されるように、各々の駆動歯セグメントは、第１端部５４、第２端部５６、及び中間部５８を有する。第１及び第２端部５４、５６の各々は、先端リリーフ部６０を有し、駆動歯セグメントの端部５４、５６と、ハブ部３０の外側面３２との間に空隙「Ｇ」を形成する。空隙は、先端歯が履帯チェーン組立体と接触して撓んだ場合に構成部品間の摩耗を低減するために設けられる。先端リリーフ部６０は、湾曲面６２によって形成され、取り付け部２８の中間部４４にある湾曲面２８よりも大きく、接点６４からセグメント２６の端部６６へ延びる。先端リリーフ部６０は、端部６６から接点６４へ延びる７．２度から２１度の範囲である角度６７を有し、先端リリーフ部の空隙「Ｇ」は、０．１ｍｍから０．５ｍｍの範囲にある。また、ハブ部３０の外側面３２は、リリーフ部６８を含み、セグメントの先端リリーフ部と協働して、先端歯が撓んだ場合に、その間の摩耗を更に低減する。外側面３２の接点７０は、フランジ３４から距離７２だけ間隔をあけて配置され、距離７２は、２９．５ｍｍから６０．５ｍｍの範囲にある。１８２０ｍｍから４０５０ｍｍの範囲にある半径７４は、接点７０からフランジ３４へ向かって略軸方向へ延びる。３ｍｍの半径で、半径７４をフランジ３４へ接続する。接続点とハブ部の外側面との間の距離７６は、０．１ｍｍから０．５ｍｍの範囲にある。適切な片持ち歯の撓み量を有するためには、窓５２は平面７８と交差してはならない。平面７８は、先端歯頭部の中心から、先端リリーフ部６０と端部６６とのコーナ部へ延びる。

図５を参照して、片持ち歯の適切な撓み量を保証する、隣接する歯の間の窓５２の予め定められた寸法及び形状を示す。３４ｍｍから５１ｍｍの範囲の予め定められた長さを有する水平面８０は、窓５２の幅を決定するために与えられる。６ｍｍから１１．５ｍｍの範囲にある半径８２は、水平面８０の端点から与えられ、窓５２の幅を定める。垂直面８４は、水平面８０の中点と交差し、１４−１７．６ｍｍの範囲の予め定められた長さだけ下方に延びる。半径８６は、垂直面８４の延長端点から与えられ、窓５２の下限を定める。水平面８０の長さを垂直面８４の長さで割った比率は、１．５−３．５の範囲にある必要がある。半径９０は、半径８２及び半径８６に接する。半径９２は、半径８２に接して窓５２の上限を定める。半径９０、９２に代えて、本発明から逸脱することなく、直線等の別のラインを使用して半径を接続してもよい。

図６を参照すると、セグメント２６及び窓５２は、前述のものと同様であるが、更なる減衰が必要な場合には、ゴム９４等のエラストマ材料を窓５２内に配置してスプロケット１４に接する履帯チェーン組立体２０からの騒音を更に減衰させる。

本発明を具体化する片持ち歯駆動スプロケット組立体１４は、特に土工機械に有用であり、更に具体的には機械１０等の自走履帯式機械に有用である。機械１０のエンジンからの動力は、駆動システム１２に伝達されてスプロケット組立体１４を回転させる。スプロケット組立体１４が回転すると、片持ち歯４２は、無端履帯チェーン組立体２０のブッシュ等の部分に接触して機械１０を進ませる。従って、無端履帯チェーン組立体２０の履帯ブッシュは、弾性片持ち歯４２と噛み合う。片持ち歯４２には、縮小横断ウェブ５０と窓５２とがあるので、歯は撓むことになり、衝撃の運動エネルギの少なくとも一部を吸収して騒音が低減される。

前述の説明に鑑み、本発明の構造は、履帯構成部品の衝撃を吸収して騒音を低減するように撓む、複数の片持ち歯を有する複数のセグメント２６を利用して、無端履帯チェーン組立体２０を駆動するための、騒音レベルが低減されたスプロケット組立体を提供する。

本発明の他の形態、目的、及び利点は、図面、開示内容、及び特許請求の範囲を検討することによって理解できる。

本発明のスプロケットを組み込んだ機械の概略側面図である。 本発明を具体化したスプロケット組立体の概略側面図である。 本発明を具体化したスプロケットセグメントの拡大側面図である。 図２の線４−４に沿って見た略断面図である。 図３の全体的に線５−５に沿った拡大図である。 別の実施形態を示すスプロケットセグメントの側面図である。

符号の説明

１２ 駆動システム
１４ スプロケット組立体
２０ 無端履帯チェーン組立体
４２ 片持ち歯
５０ 縮小横断ウェブ
５２ 窓

Claims (14)

1. 軸線周りを回転するようになっている駆動スプロケット組立体であって、
   前記軸線周りに同心に配置され、外周縁部を有する円形ハブ部と、
   前記ハブ部の前記外周縁部の周りに配置される複数のアーチ形セグメントと、
   を備え、
   前記アーチ形セグメントの各々が、第１端部と、第２端部と、該第１端部と第２端部との間を延びる内側湾曲面を有するアーチ形内側取付け部と、前記第１端部と第２端部との間を延びるアーチ形外側部と、前記アーチ形内側取付け部と前記アーチ形外側部との間に位置し、複数のウエブ部分を有するアーチ形中間部と、を有し、
   複数の歯の各々が、前記ウエブ部分の対応する１つから延びて前記アーチ形外側部を形成しており、先端リリーフ部が、前記第１及び第２端部の各々から前記アーチ形内側取付け部の前記湾曲面上の接点まで、前記アーチ形内側取付け部を斜めに切断することによって形成されたリリーフ面によって形成されており、前記先端リリーフ部は、前記アーチ形内側取付け部の前記湾曲面と前記アーチ形セグメントの前記第１又は第２端部の両方に交わる長さを有し、前記内側取付け部の前記湾曲面から前記リリーフ面のへこんだ距離の大きさが、前記セグメントの前記端部と前記アーチ形内側取付け部分の前記湾曲面との間に形成される前記リリーフ面の長さより小さいことを特徴とする駆動スプロケット組立体。
2. 前記アーチ形中間部の前記複数のウエブ部分が、それぞれ所定の大きさ及び形状の窓を形成しており、該窓の各々は、前記アーチ形外側部と前記アーチ形内側取付け部との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動スプロケット組立体。
3. 前記窓がＵ字形であり、アーチ形上面を有することを特徴とする請求項２に記載の駆動スプロケット組立体。
4. 前記アーチ形セグメントの各々に、所定の幅で前記アーチ形外側部と前記窓の各々との間に延びるスロットが形成されたことを特徴とする請求項２に記載の駆動スプロケット組立体。
5. 前記セグメントが、前記第１端部及び前記第２端部のそれぞれに隣接して位置する先端歯部分を有し、前記先端歯部分が、前記窓の一部の形状を有する凹形状を有し、該凹形状が、隣接するセグメントの先端歯部分における対応する凹形状と相互作用して前記窓を形成することを特徴とする請求項４に記載の駆動スプロケット組立体。
6. 前記スロットが１〜５ｍｍの幅を有することを特徴とする請求項４に記載の駆動スプロケット組立体。
7. 前記先端リリーフ部の各々は、その面が前記アーチ形内側取付け部の前記湾曲面と交わって交点を形成し、該交点から前記第１及び第２端部のそれぞれに向けて延びることを特徴とする請求項１に記載の駆動スプロケット組立体。
8. 前記端部と前記交点との間の距離は、スプロケットの軸線を中心とする角度範囲で７．２度から２１度の範囲にあることを特徴とする請求項７に記載の駆動スプロケット組立体。
9. 前記アーチ形セグメントの前記第１及び第２端部における前記先端リリーフ部の空隙は、０．１ｍｍから０．５ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項８に記載の駆動スプロケット組立体。
10. 前記アーチ形中間部の前記複数のウエブ部分が所定の大きさと形状を有する窓をそれぞれ形成しており、前記窓の各々は、３４ｍｍから５１ｍｍの範囲内の長さを有する水平面と該水平面の両端にそれぞれの一端を有し長さが６ｍｍから１１．５ｍｍの範囲にある第１及び第２半径線の他端の回転軌跡によって定められる円弧により幅方向の限界が定められ、一端が前記水平面の中点に位置し該水平面から垂直方向に延びる１４ｍｍから１７．６ｍｍの範囲の長さの垂直面と該垂直面の他端に一端を有する半径線の他端の回転軌跡によって定められる円弧により高さ方向の限界が定められ、前記水平面の長さを前記垂直面の長さによって割った値が、１．５から３．５の範囲の比を定めることを特徴とする請求項１に記載の駆動スプロケット組立体。
11. 第１端部と、第２端部と、該第１端部と第２端部との間を延びるアーチ形外側部と、前記第１及び第２端部との間を延びる、湾曲面を有するアーチ形内側取付け部と、前記アーチ形内側取付け部と前記アーチ形外側部との間に位置し、複数のウエブ部分を有するアーチ形中間部とを備える動駆動スプロケット用のアーチ形セグメントであって、複数の歯が前記複数のウエブ部分のうちの対応するものから延びて前記アーチ形外側部を形成しており、先端リリーフ部が、前記第１および第２端部のそれぞれから前記アーチ形内側取付け部の前記湾曲面上の接点まで前記アーチ形内側取付け部を斜めに切断することによって形成されたリリーフ面によって形成されており、前記リリーフ面は前記アーチ形内側取付け部の前記湾曲面と前記スプロケットセグメントの前記端部のそれぞれに交わる長さを有し形成されて、前記セグメントの前記端部と前記アーチ形内側取付け部の前記湾曲面との間に形成された前記リリーフ面の長さより小さいものであることを特徴とするアーチ形駆動スプロケットセグメント。
12. 前記先端リリーフ部の各々は、その面が前記アーチ形内側取付け部の前記湾曲面と交わって交点を形成し、該交点から前記第１及び第２端部のそれぞれに向けて延び、前記端部と前記交点との間の距離は、スプロケットの軸線を中心とする角度範囲で、７．２度から２１度の範囲にあることを特徴とする請求項１１に記載の駆動スプロケット用アーチ形セグメント。
13. 前記先端リリーフ部の前記凹みの大きさは、セグメントのそれぞれの端において、０．１〜０．５ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１２に記載のアーチ形駆動スプロケットセグメント。
14. 前記アーチ形中間部の前記複数のウエブ部分が、前記アーチ形外側部と前記アーチ形内側取付け部との間に位置する窓をそれぞれ形成しており、前記窓の各々は、３４ｍｍから５１ｍｍの範囲の長さを有する水平面と一端が前記水平面のそれぞれの端に位置し長さが６ｍｍから１１．５ｍｍの範囲にある第１及び第２半径線の他端の回転軌跡によって限界が定められる幅と、半径及び垂直面によって定められ、前記水平面の中点に一端を有し該水平面に対して垂直に延びる高さが１４ｍｍから１７．６ｍｍの範囲の垂直面と該垂直面の他端に一端を有する半径線の他端の回転軌跡によって限界が定められる高さを有し、前記水平面の長さを前記垂直面の長さによって割った値が、１．５から３．５の範囲の比を定めることを特徴とする請求項１１に記載の駆動スプロケット用アーチ形セグメント。

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