JP4988177B2 - ゴムクローラの補強材切断及び芯金折損防止方法及びその方法を用いたゴムクローラ - Google Patents

Description

本発明は、移動式の建設機械や土木作業車、農業作業機械、そして運搬車等に代表される産業車輌等の足廻りに多く用いられている無限軌動走行装置に装着されるゴムクローラに関するものである。

従来のゴムクローラＣは、図８Ａに示すとおり、ゴム弾性体で形成された無端帯体形状のゴムクローラ本体ｈ内へ周方向の補強材としてスチールコードｓが列状配置され埋設され、幅方向の補強材として金属製の芯金ｍがゴムクローラ周方向に一定間隔置きに埋設されている。
そして、ゴムクローラ本体内ｈへ埋設される各芯金は、芯金長さ方向中央域に係合部ｍ_１が形成され、該係合部ｍ_１の芯金長さ方向両脇のそれぞれに脱輪防止用のガイド突起ｍ_２及び芯金翼部ｍ_３を形成し構成されている。

通常ゴムクローラは、図８Ｂに示すように、建設機械等の無限軌道走行装置Ｍの従動輪（アイドラ）Ａと駆動輪（スプロケット）Ｓに懸架装着され用いられる。なお、図中Ｔはトラックフレーム、Ｒ_１は下部転輪、Ｒ_２は上部転輪である。
実公平０２−２６７８２号

近年、従来のゴムクローラにおいて、図９Ｂに示すような異物Ｉの噛み込みや、図９Ｃに示すようなスプロケットの歯底に土砂Ｊなどが詰まり芯金が歯底から浮き上がることによるゴムクローラの異常なテンション（高負荷状態）が原因で、引張補強材であるスチールコードｓが切断されてしまう不具合が発生している。（図９Ａは通常状態を示している。）

このスチールコード切断の原因は、ゴムクローラの走行装置の従動輪(アイドラ)や駆動輪(スプロケット)に巻き付いている箇所において、芯金にスチールコードからのテンションによる曲げ荷重が作用した際に、芯金長さ方向端部域が撓んでしまう事によるものである。
即ち、従来のゴムローラに使用されている芯金は、図１０の左半分に示すように、通常使用の際のテンション（通常負荷）状態であれば、芯金の撓みは小さい。芯金の撓みが小さければ、全てのスチールコードに対し略均等なテンション（負荷）が係ることとなり、全てのスチールコードに略均等な負荷が係るのであれば、１本のスチールコードが支えることができる負荷を越えるような高負荷が係るようなことはなく、スチールコードが切断されるということはない。

しかし、図１０の右半分に示すように、ゴムクローラと走行装置の間に異物を噛み込むなどの異常なテンション（高負荷）がゴムクローラに加わった際には、スチールコードから異常テンション（高負荷）による曲げ荷重が芯金に作用する。
このため、芯金の長さ方向中央付近はほとんど撓まないが、芯金長さ方向端部になるほど撓みが大きくなる。これにより、芯金端部付近に位置するスチールコードは、芯金が撓むことにより、スチールコードへのテンションが減少し、撓みの小さい芯金中央域付近に位置するスチールコードへ、芯金端部付近に位置するスチールコードが負担するはずであった負荷が集中することとなる。これによって、１本のスチールコードが支えることができる負荷を越えるような高負荷が、中央寄りのスチールコードに加わり、この異常なテンション荷重に耐えられなくなった中央寄りのスチールコードが切断されてしまう。
そして、スチールコードの切断により残されたスチールコードは少ない本数でテンション荷重を支えなければならなくなり、中央寄りのスチールコードから順次切断され、最後には全てのスチールコードが切断し、ゴムクローラが使用不能となる問題が発生する。
また場合によっては、スチールコードが切断するのではなく、異常テンション（高負荷）による曲げ荷重により芯金が折損する場合もある。

本発明は、上述した従来のゴムクローラで発生している引張補強材(スチールコード)が異常テンションにより切断されたり、芯金が折損してしまう不具合を解消することを目的になされたものである。上述の不具合を解消するためには、引張補強材（スチールコード）の１本当たりの強度や芯金の強度を向上させることや、引張補強材（スチールコード）の埋設本数を増やす事などが考えられる。しかし、引張補強材（スチールコード）の１本当たりの強度を向上させることには限界があり、ゴムクローラの幅が決まっていることから引張補強材（スチールコード）の埋設本数を増やすことも設計上限界がある。同様に芯金が撓んだり折損したりしないよう芯金を補強する事が考えられるが、芯金厚が大きくなり、更に芯金のコストと重量が大きくなり好ましくない。
そこで、本発明は、ゴムクローラに異常テンションが加わった際に、芯金が撓むことにより上記不具合が発生している点に着目し、芯金のたわみを防止することにより上記不具合を解消することとした。
具体的には、芯金の撓みを抑制することにより、引張補強材に加わる荷重を芯金中央域に相当する位置に配置されている引張補強材と芯金端部域に相当する位置に配置されている引張補強材の全ての引張補強材に対し、なるべく均等に荷重が加わるようにし、引張補強材の切断を防止するとともに、曲げ荷重による芯金の折損を防止することとした。

そこで、本発明は、芯金の撓み、特に芯金長さ方向端部の撓みを抑制する手段として、芯金翼部へ芯金翼部幅よりも長い突出部を設けた。更に、突出部は、クローラの巻き付き部分で隣あう引張補強材の巻き付き径よりも内周側となる位置とし、ゴムクローラ周方向前後で隣接する芯金の相対する各突出部が、走行装置の従動輪や駆動輪に巻き付いた際に、異常テンションにより、芯金が通常位置よりも内周側に撓まないように突っ張り合うような長さと配置となるように、ゴムクローラ本体内へ埋設する構成を採用した。

本発明は、従来のゴムクローラ本体中に埋設され使用される芯金の芯金翼部へ、芯金翼部の芯金幅方向長さより突出する突出部を設け、該芯金がゴムクローラ本体に埋設された際には、ゴムクローラ周方向前後で隣接する芯金の相対する各突出部が、走行装置の従動輪や駆動輪に巻き付いた位置において、異常テンションにより、芯金が通常位置よりも内周側に撓むのを防止するために突っ張り合うことができるようにゴムクローラ本体内へ埋設する構成を採用したことことにより、ゴムクローラに異物噛み込みなどによる異常テンションが加わった際に、ゴムクローラ周方向前後で隣接する芯金の芯金翼部に設けた相対する各突出部が突っ張り合い、これ以上芯金が内周側に撓まないようにしてあるため、引張補強材に加わる荷重が不均一にならなず、引張補強材の切断を防止し、加えて、芯金の折損をも防止出来るものとなった。

更に、芯金がゴムクローラ本体に埋設された際には、ゴムクローラ周方向で隣接する周方向前後の芯金の各芯金間において相対する突出部が、無限軌道走行装置の巻き付け位置で接触する突出部長さ及び配置となるように設定したことにより、結果的にスプロケットからの駆動力がスプロケット歯から芯金係合部へと伝達された時に加わる剪断力が１つの芯金に集中するのではなく、隣接する芯金へと突出部を通じて分散され、更に隣の芯金へ順次突出部を通じて剪断力が分散され、芯金がゴムクローラから剥離されてしまう不具合をも防止することとなった。

本発明のゴムクローラは、無限軌道走行装置の従動輪と駆動輪との間に巻き掛け装着され用いられる。
そして、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により構成される引張補強材を、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。引張補強材は通常スチールコードが用いられるが、これに限定されるものではない。
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や捻れ防止のための外れ防止突起が形成されているものもある。

本発明の特徴は、ゴムクローラ本体を構成する無端状の帯体内に埋設される芯金の構造にある。
即ち、本発明の芯金は、芯金翼部へ、芯金翼部幅寸法よりゴムクローラ周方向前後方向へ突出する突出部を設け、ゴムクローラに異常なテンションが加わった場合に、従動輪や駆動輪の巻き付き位置にあるゴムクローラ周方向で隣接する周方向前後の各芯金間において、相対する突出部同士が適宜接触し、通常走行時の埋設位置よりも内周側に芯金が撓まないように上記突出部が突っ張り合うことにより、芯金の撓みによる補強材の切断及び芯金の折損を防止させるこに特徴がある。
なお突出部寸法を、ゴムクローラの従動輪や駆動輪の巻き付き位置において、ゴムクローラ周方向で隣接する周方向前後の芯金の各芯金間において相対する各突出部同士が接触する突出部長さと配置に設定するのが望ましい。

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埋設される芯金である。図１Ａは外周側平面図であり、図１Ｂは内周側平面図、図１Ｃは長さ方向側面図、そして図１Ｄは幅方向側面図である。
また、図２及び図３は、本発明の第１実施例のゴムクローラである。図２Ａは外周（接地面）側平面図であり、図２Ｂは内周（反接地面）側平面図であり、図３Ａが側面図、図３Ｂが断面図である。
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１ａ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、その両外側に芯金翼部１ｃが形成されている。
そして、本発明の芯金１には、芯金翼部１ｃの端部寄り位置の芯金翼部の内周側に、芯金幅よりも長い、芯金翼部よりゴムクローラ周方向前後方向へ突出する部分を持つ突出部２を形成してある。

この芯金１は、図２及び図３に示すように、ゴムクローラ３のゴムクローラ本体３ａ内に埋設される。
そして、ゴムクローラ本体３ａ内に芯金１が埋設された際には、図４に示す通り、ゴムクローラが無限軌道走行装置の従動輪や駆動輪に巻き付けられた位置において、ゴムクローラ周方向で隣接する周方向前後の芯金の各芯金間において相対する各突出部２が、接触するように配置している。
なお、図中３ｂはラグ、３ｃは係合孔である。また、４は引張補強材であるスチールコードであるが、図２Ａ及び図２Ｂの左半分の位置のスチールコードは省略している。

図５は本発明の第２実施例の芯金を示す図であり、図５Ａは内周側一部平面図であり、図５Ｂは芯金幅方向側面図、そして図５Ｃと図５Ｄは、第２実施例の別例を示す図であり、図５Ｃは内周側一部平面図であり、図５Ｄは芯金幅方向側面図である。
図５Ａ及び図５Ｂに示す第２実施例の芯金１は、突出部のゴムクローラ周方向（芯金幅方向）先端部の一方を平面視でＬ字形状とし、他方を逆Ｌ字形状とし、ゴムクローラが接地している位置においてゴムクローラ周方向視で、ゴムクローラ周方向前後で隣接する芯金の各突出部２が重なり合うように配置している。
また、図５Ｃ及び図５Ｄに示す第２実施例の別例の芯金は、突出部のゴムクローラ周方向（芯金幅方向）先端部の一方を凸状とし、他方を凹状とし、ゴムクローラが接地している位置においてゴムクローラ周方向視で、ゴムクローラ周方向前後で隣接する芯金の各突出部２が重なり合うように配置している。
これにより、異常テンション時の芯金撓み防止に加え、ゴムクローラの横ズレ防止をも可能となった。

図６は本発明の第３実施例の芯金を示す図であり、図６Ａは内周側一部平面図であり、図６Ｂは芯金幅方向側面図、そして図６Ｃと図６Ｄは、第３実施例の別例を示す図であり、図６Ｃは内周側一部平面図であり、図６Ｄは芯金幅方向側面図である。
図６Ａ及び図６Ｂに示す第３実施例の芯金１は、突出部のゴムクローラ周方向（芯金幅方向）先端部の一方を側面視でＬ字形状とし、他方を逆Ｌ字形状とし、ゴムクローラが接地している位置においてゴムクローラ厚さ方向視で、ゴムクローラ周方向前後で隣接する芯金の各突出部２が重なり合うように配置している。
また、図６Ｃ及び図６Ｄに示す第３実施例の別例の芯金は、突出部のゴムクローラ周方向（芯金幅方向）先端部の一方を側面視で凸状とし、他方を凹状とし、ゴムクローラが接地している位置においてゴムクローラ厚さ方向視で、ゴムクローラ周方向前後で隣接する芯金の各突出部２が重なり合うように配置している。
これにより、異常テンション時の芯金撓み防止に加え、ゴムクローラが障害物に乗り上げた際や、走行装置の巻き付け部において異物を噛み込んだ場合であっても、芯金が傾くことが防止できるようになった。

図７は本発明の第４実施例の芯金を示す図であり、図７Ａは内周側一部平面図であり、図７Ｂは第４実施例の別例を示す内周側一部平面図である。
図７Ａに示す第４実施例の芯金１は、突出部２を、実施例１に比べ芯金長さ方向で中央よりに配置しており、図７Ｂに示す第４実施例の別例はの芯金１は、突出部２が、芯金長さ方向端部に配置している。
突出部２は、第１実施例や第４実施、そして第４実施例の別例に示すものに限定されるものではなく、芯金の撓みを抑制できるのであればどの位置に設けてもよい。
なお、上記実施例では突出部２は全てゴムクローラ厚さ方向において、芯金翼部の内周側に配置されているが、スチールコード列と干渉せず芯金の撓みを抑制できるものであれば芯金翼部厚内に設けても構わない。

芯金を示すＡは外周側平面図、Ｂは内周側平面図、Ｃは長さ方向側面図、そしてＤは幅方向側面図である。（実施例１） ゴムクローラを示すＡは外周（接地面）側平面図、２Ｂは内周（反接地面）側平面図である。（実施例１） ゴムクローラを示すＡが側面図、図３Ｂが断面図（実施例１） ゴムクローラが無限軌道走行装置の従動輪や駆動輪に巻き付けられた位置における、芯金の配置状態を説明する概念図である。（実施例１） Ａは内周側一部平面図、Ｂは芯金幅方向側面図であり（実施例２）、Ｃは内周側一部平面図、Ｄは芯金幅方向側面図である（実施例２の別例）。 Ａは内周側一部平面図、Ｂは芯金幅方向側面図であり（実施例３）、Ｃは内周側一部平面図、Ｄは芯金幅方向側面図である（実施例３の別例）。 Ａは内周側一部平面図であり（実施例４）、Ｂは内周側一部平面図である（実施例４の別例）。 Ａはゴムクローラを示す一部断面斜視図、Ｂは無限軌道走行装置を示す側面図である。（従来例） ゴムクローラの芯金とスチールコードと走行装置のスプロケットの状態を説明する側面概念図であり、Ａは通常状態、Ｂは異物噛み込み状態、そしてＣは土砂詰まり状態を示している。（従来例） ゴムクローラに負荷状態を説明する概念図である。（従来例）

符号の説明

１ 芯金
１ａ 芯金係合部
１ｂ 芯金ガイド突起
１ｃ 芯金翼部
２ 突出部
３ ゴムクローラ
３ａ ゴムクローラ本体
３ｂ ラグ
３ｃ 係合孔
４ 引張補強材（スチールコード）

Claims (2)

1. ゴム弾性体などにより形成される無端状帯体形状のゴムクローラ本体内に、芯金端部付近から芯金中央域付近に多数のスチールコードをゴムクローラの幅方向に引き揃えて並べて列状配置して埋設すると共に、長さ方向中央域に係合部とその両脇のそれぞれに脱輪防止用のガイド突起を形成した芯金の多数をゴムクローラ周方向に一定間隔置きに埋設し、無限軌道走行装置の従動輪と駆動輪との間に巻き掛けて装着使用されるゴムクローラにおいて、上記の各芯金は長さ方向の左右翼部端付近のそれぞれに、翼部幅寸法よりゴムクローラ周方向前後方向へ突出する突出部を前記スチールコードよりも内周側に設け、さらに、ゴムクローラ本体内に芯金を埋設する際には、隣接する周方向前後の芯金間において相対する突出部同士の間隔が、ゴムクローラが無限軌道走行装置の従動輪や駆動輪に巻き付けられた位置で突出部同士が接触するような間隔でゴムクローラ本体内に埋設し、ゴムクローラに異常なテンションが加わった場合に、従動輪や駆動輪の巻き付き位置にあるゴムクローラ周方向で隣接する周方向前後の各芯金間において、相対する突出部同士が適宜接触し、通常走行時の埋設位置よりも内周側に芯金が撓まないように上記突出部が突っ張り合うことにより、芯金の撓みによる補強材の切断及び芯金の折損を防止させることを特徴とするゴムクローラの補強材切断及び芯金折損防止方法。
   
2. ゴム弾性体などにより形成される無端状帯体形状のゴムクローラ本体内に、芯金端部付近から芯金中央域付近に多数のスチールコードをゴムクローラの幅方向に引き揃えて並べて列状配置して埋設すると共に、長さ方向中央域に係合部とその両脇のそれぞれに脱輪防止用のガイド突起を形成した芯金の多数をゴムクローラ周方向に一定間隔置きに埋設し、無限軌道走行装置の従動輪と駆動輪との間に巻き掛けて装着使用されるゴムクローラにおいて、上記の各芯金は長さ方向の左右翼部のそれぞれに翼部幅寸法よりゴムクローラ周方向前後方向へ突出する突出部が前記スチールコードよりも内周側に設けられており、さらに、前記突出部はゴムクローラ本体内に芯金を埋設された際には、隣接する周方向前後の芯金間において相対する突出部同士の間隔が、ゴムクローラが無限軌道走行装置の従動輪や駆動輪に巻き付けられた位置で突出部同士が接触するような間隔でゴムクローラ本体内に埋設されており、これら突出部寸法をゴムクローラに異常なテンションが加わった場合に、相対する突出部同士が適宜接触可能となるように配置してあることを特徴とするゴムクローラ。
   

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