JP5128720B2

JP5128720B2 - 転輪装置

Info

Publication number: JP5128720B2
Application number: JP2012509524A
Authority: JP
Inventors: 健一久松
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2031-03-30
Also published as: DE112011101190T5; DE112011101190B4; CN102481959A; US20120146397A1; US8979219B2; JPWO2011125761A1; KR101265527B1; CN102481959B; WO2011125761A1; KR20120049378A

Description

本発明は、例えば油圧ショベル等の作業車両における履帯式走行装置に装備されて好適な転輪装置に関するものである。

従来、同軸心上で互いに相対回転可能な２つの部材の間を密封するものとして、例えば特許文献１にて開示されている軸付きシールがある。この軸付きシールは、内周側に配される内周側シール部と、外周側に配される外周側シール部とが互いに摺接可能に組み合わされて構成されている。

ところで、内周側シール部と外周側シール部とのシール摺接部分に土砂等が侵入すると、シールの摩耗が早まって、シールの寿命が極端に短くなる。このため、シール摺接部分に土砂等が侵入するのを防ぐ手段を施すことが、シールの寿命向上にあたって重要となる。なお、特許文献１に係る軸付きシールでは、内周側シール部と外周側シール部とに跨るようにカバー部材を設けることにより、シール摺接部分に土砂等が侵入するのを阻止して、シールの早期摩耗を防止するようにしている。

一方、例えば油圧ショベル等の作業車両では、その足回り装置として履帯式走行装置が広く用いられている。この履帯式走行装置に装備される転輪装置において、履帯に接触して転動するローラと、このローラを回転可能に支持するローラシャフトとの間の環状空間にフローティングシールが組み込まれているものがある（例えば、特許文献２参照。）。

特許第３８０８３００号公報特開２００４−１４９１１１号公報

上記の転輪装置におけるフローティングシールに代えて軸付きシールを適用した場合、以下のような問題点がある。
すなわち、ローラとローラシャフトとの間の環状空間に軸付きシールを損傷させることなく適正に組み込むためには、シールの外側端面に均等な押込み力を作用させる必要がある。均等な押込み力をシールの外側端面に作用させるためには、特別な工具等が必要となり、組立性が悪くなる。

本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、シールの寿命向上と装置の組立性の向上とを共に図ることのできる転輪装置を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明による転輪装置は、
履帯に接触して転動するローラと、前記ローラを回転可能に支持するローラシャフトと、前記ローラと前記ローラシャフトとの間の環状空間に組み込まれるシールとを備えて構成される転輪装置において、
前記シールは、内周側に配される内周側シール部と、外周側に配され前記ローラに圧入される外周側シール部とが互いに摺接可能に組み合わされてなり、
前記ローラシャフトに装着されるカラーを備え、
前記カラーは、前記内周側シール部が圧入されるボス部と、前記内周側シール部の外側端面に当接するフランジ部とを有し、
前記外周側シール部の端面と前記フランジ部との間には隙間が形成され、かつ前記フランジ部には、前記外周側シール部に対向する側に円周方向の溝が形成される
ことを特徴とするものである（第１発明）。

本発明において、前記カラーには、当該転輪装置の取付相手部材であるトラックフレームに固定される取付部が一体的に設けられるのが好ましい（第２発明）。

本発明において、前記ローラからのスラスト荷重が前記ボス部の端面で受け止められるのが好ましい（第３発明）。

本発明においては、シールの外側端面にカラーのフランジ部が当接される。これにより、内周側シール部と外周側シール部とのシール摺接部分への土砂等の侵入がカラーのフランジ部によって阻止される。したがって、シール摺接部分への土砂等の侵入に起因するシールの摩耗を抑えることができ、シールの寿命を向上させることができる。
また、シールをローラとローラシャフトとの間の環状空間に組み込む際には、シールの内周側シール部の端面のみがカラーのフランジ部で押される。これにより、外周側シール部には負荷が加わらないので、外周側シール部と内周側シール部との適切な相対的配置が保たれる。したがって、外周側シール部と内周側シール部間が適切にシールされる。
さらに、カラーにトラックフレームへの取付部があるので、装置の組立性を向上させることができる。
そして、ローラからのスラスト荷重をボスで受けるので、転輪装置の構造が簡略化され、特別な工具等を用いることなく、ローラとローラシャフトとの間の環状空間にシールをスムーズに組み込むことができ、装置の組立性を向上させることができる。
また、シールの外側端面のうち回転側がカラーのフランジ部と組立過程で当たってシールが変形・損傷するのを防ぐことができる。なお、走行時にも同じ効果があるのは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係る下転輪装置が装備された履帯式走行装置の側面図（ａ）および（ａ）のＸ部拡大図（ｂ）図１（ｂ）のＹ−Ｙ線要部断面図図２のＺ部拡大図下転輪装置の組立説明図（１）下転輪装置の組立説明図（２）下転輪装置の組立説明図（３）下転輪装置の組立説明図（４）

次に、本発明による転輪装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、油圧ショベルの履帯式走行装置に装備される転輪装置（下転輪装置）に本発明が適用された例であるが、これに限定されず、例えばブルドーザ等の作業車両の履帯式走行装置に装備される転輪装置（下転輪装置）にも本発明を適用することができる。

＜油圧ショベルの履帯式走行装置の概略説明＞
図１に示される履帯式走行装置１は、上部旋回体（図示省略）を旋回可能に支持する旋回ベアリング（図示省略）の取付台２を有するセンタフレーム３の両側においてそれぞれ前後方向に延びるトラックフレーム４（左側のみ図示）を備えている。トラックフレーム４において、その前端部にはアイドラ（遊動輪）５が回転可能に設けられる一方、その後端部には走行用油圧モータ６により回転駆動されるスプロケット（駆動輪）７が設けられている。アイドラ５とスプロケット７との間には履帯８が巻き掛け装着されている。走行用油圧モータ６によるスプロケット７の回転駆動により、履帯８の周回運動が行われる。

＜上下の各転輪装置の配置説明＞
トラックフレーム４の上面側には、履帯８を下側から支えて自重による垂れ下がりを防止する所要個数（本例では３個）の上転輪装置９がトラックフレーム４の前後方向に所定の間隔を存して配置されている。
一方、トラックフレーム４の下面側には、車体の重量を分散して履帯８に伝える所要個数（本例では８個）の下転輪装置１０がトラックフレーム４の前後方向に所定の間隔を存して配置されている。

次に、下転輪装置１０の詳細な構造について、図２および図３を用いて以下に説明する。

＜下転輪装置の概略構成説明＞
図２に示されるように、下転輪装置１０は、ローラ１１と、ローラシャフト１２と、ブシュ１３と、シール１４と、カラー１５とを備えて構成されている。

＜ローラの説明＞
ローラ１１は、履帯８の周回運動に伴って履帯８上で転動する。
ローラ１１の両端部には、径方向外向きに張り出されたフランジ部１６が設けられている。これらフランジ部１６，１６で履帯８のトラックリンク部８ａを両側から保持することにより、ローラ１１が履帯８上で安定的に転動することができると同時に履帯８の蛇行を防止することができる。
ローラ１１の軸心部分には、一端側（図２において左側）に開口された第１の軸孔１７と、他端側（図２において右側）に開口された第２の軸孔１８とが形成されている。これら第１の軸孔１７および第２の軸孔１８は、いずれもローラシャフト１２を挿通させるための軸孔である。第１の軸孔１７と第２の軸孔１８との間におけるローラ１１の内周面には、窪み部１９が形成されている。この窪み部１９とローラシャフト１２との間の空間は、潤滑油が溜められる油溜め部２０とされている。
ローラ１１の中央部周壁には、油溜め部２０と外部とを連通する給油用螺子孔２１が穿設されている。この給油用螺子孔２１には、プラグ螺子２２がねじ込まれ、油溜め部２０に封入された潤滑油が給油用螺子孔２１を通して外部に漏れ出さないようにされている。
ローラ１１の各端部には、内部に向かって進むにつれて順次に内径が小さくなる第１の段付き部２３、第２の段付き部２４および第３の段付き部２５がそれぞれ形成されている。これら段付き部２３，２４，２５とローラシャフト１２との間には環状空間２６が形成される。

＜ローラシャフトの説明＞
ローラシャフト１２は、ローラ１１を回転可能に支持する支持軸であり、その両端部がカラー１５の装着代を含む所定長さ寸法だけローラ１１の両端面から突出されている。

＜ブシュの説明＞
ブシュ１３は、第１の軸孔１７および第２の軸孔１８にそれぞれ挿入され、ローラ１１とローラシャフト１２との間に介在されてローラ１１をスムーズに回転させる軸受として機能する。各ブシュ１３，１３は、ローラ１１の軸孔１７，１８に圧入される円筒部２７と、その円筒部２７の一端から径方向に延設され、ローラ１１の第３の段付き部２５の奥面２５ａ（図３参照）に突き当てられる鍔部２８とを有してなり、所謂、鍔付きブシュと称されるものである。

＜カラーの概略説明＞
カラー１５は、ローラシャフト１２の端部に圧入によって装着されている。カラー１５は、ローラシャフト１２が挿通される軸孔６１を有するカラー本体１５ａに、フランジ部１５ｂおよび取付部１５ｃ（図１（ｂ）参照）がそれぞれ一体的に形成されて構成されている。

＜シールの概略構成説明＞
シール１４は、ローラ１１の各端部における環状空間２６に組み込まれている。このシール１４は、所定の内径寸法の軸孔２９を有する円環形状に形成されて内周側に配される内周側シール部３０ａと、この内周側シール部３０ａを取り囲むように外周側に配される外周側シール部３０ｂとが互いに摺接可能に組み合わされて構成されている。

＜内周側シール部の概略構成説明＞
図３に示されるように、内周側シール部３０ａは、内周側骨組環３１と内周側シール本体３２とを備えている。

＜内周側骨組環の説明＞
内周側骨組環３１は、ローラシャフト１２の軸方向に延びる円筒部３１ａと、円筒部３１ａの大気側Ａ端部から外径側Ｃ方向に延びるフランジ部３１ｂとを有している。

＜内周側シール本体の説明＞
内周側シール本体３２は、ゴム状弾性体よりなり、内周側骨組環３１における円筒部３１ａの内周面からフランジ部３１ｂの大気側Ａ端面に亘って接着されている。

＜外周側シール部の概略構成説明＞
外周側シール部３０ｂは、外周側骨組環３３と保護環３４と外周側シール本体３５とを備えている。

＜外周側骨組環の説明＞
外周側骨組環３３は、ローラシャフト１２の軸方向に延びる円筒部３３ａと、円筒部３３ａの大気側Ａ端部から外径側Ｃ方向に延びる外向きフランジ部３３ｂと、円筒部３３ａの密封流体側Ｂ端部から内径側Ｄ方向に延びる内向きフランジ部３３ｃとを有している。

＜保護環の説明＞
保護環３４は、内周側骨組環３１のフランジ部３１ｂに対し大気側Ａ方向に所定間隔を存して対向するフランジ部３４ａと、フランジ部３４ａの内周部から密封流体側Ｂに向けてローラシャフト１２の軸方向に延びる円筒部３４ｂとを有している。
保護環３４のフランジ部３４ａの外周部は、外周側骨組環３３の外向きフランジ部３３ｂの大気側Ａ端面に当接され、外向きフランジ部３３ｂの外周部から内径側Ｄ方向に折り返されたカシメ部３３ｄにてカシメ固定されている。こうして、外周側骨組環３３と保護環３４とが一体的に結合される。

＜外周側シール本体の説明＞
外周側シール本体３５は、ゴム状弾性体よりなり、外周側骨組環３３における円筒部３３ａの外周面から内向きフランジ部３３ｃの密封流体側Ｂ端面を経て内向きフランジ部３３ｃの大気側Ａ端面に亘って接着されている。

＜内周側シール本体におけるリップの説明＞
内周側シール本体３２は、第１リップ４１と第２リップ４２と第３リップ４３とを有している。
第１リップ４１は、大気側Ａ方向に突出され、保護環３４の円筒部３４ｂの端面に摺動可能に接触されている。
第２リップ４２は、内径側Ｄ方向に進むにつれて大気側Ａ寄りに傾いて延び、保護環３４のフランジ部３４ａの密封流体側Ｂ端面に摺動可能に接触されている。
第３リップ４３は、第２リップ４２から外径側Ｃ方向に所定間隔で離間する位置で、内径側Ｄ方向に進むにつれて大気側Ａ寄りに傾いて延び、保護環３４のフランジ部３４ａの密封流体側Ｂ端面に摺動可能に接触されている。

＜外周側シール本体におけるリップの説明＞
外周側シール本体３５は、第１リップ５１と第２リップ５２と第３リップ５３と第４リップ５４とを有している。
第１リップ５１は、密封流体側Ｂに向けて延び、内周側骨組環３１の円筒部３１ａの外周面に摺動可能に接触されている。なお、第１リップ５１の外周側には、内径側Ｄ方向に締付力を付与するガータスプリング５５が装着されている。
第２リップ５２は、大気側Ａに向けて延び、内周側骨組環３１の円筒部３１ａの外周面に摺動可能に接触されている。
第３リップ５３は、第２リップ５２から更に大気側Ａに向けて延び、同様に内周側骨組環３１の円筒部３１ａの外周面に摺動可能に接触されている。
第４リップ５４は、外周側骨組環３３の内向きフランジ部３３ｃの大気側Ａ端面から大気側Ａ方向に向けて延び、内周側骨組環３１のフランジ部３１ｂの密封流体側Ｂ端面に摺動可能に接触されている。

＜ボス部の説明＞
カラー本体１５ａには、環状空間２６に突入される円筒状のボス部６２が形成されている。このボス部６２には、内周側シール部３０ａの軸孔２９を通してシール１４が圧入される。このボス部６２の端面は、ブシュ１３の鍔部２８に突き当てられており、ローラ１１からのスラスト荷重をボス部６２の端面で受け止めるようにされている。こうして、ローラ１１からのスラスト荷重をボス部６２の端面で受け止める構成を採用することにより、ローラ１１からのスラスト荷重を受け止める特別の機構を下転輪装置１０の内部に設ける必要がなく、下転輪装置１０の内部構造の簡素化を図ることができる。

＜カラーのフランジ部の説明＞
カラー１５のフランジ部１５ｂは、カラー本体１５ａから外径側Ｃ方向に向けて円周状に張り出されてローラ１１の第１の段付き部２３内に収まる大きさに形成されている。ここで、フランジ部１５ｂの密封流体側Ｂ端面には、円環状の平坦部の略中央に同心の円環状の浅い溝８０が設けられている。
このフランジ部１５ｂは、ボス部６２に圧入されたシール１４の外側端面のうち内周側シール部３０ａの大気側Ａに向けた端面に当接される。外側端面の他の部分、すなわち外周部シール部３０ｂの大気側Ａに向けた端面は、フランジ部１５ｂとは所定の隙間を持って相対している。この相対しているフランジ部１５ａに溝８０が形成されている。このフランジ部１５ｂにより、シール１４の全体を外部から遮断するように外側から覆うことができるとともに、ローラ１１の第１の段付き部２３による開口を塞ぐことができる。

＜カラーの取付部の説明＞
図１（ｂ）に示されるように、カラー１５の取付部１５ｃは、カラー本体１５ａからトラックフレーム４の前後方向にブロック状に張り出されてなり、トラックフレーム４の下面に突き当てられる取付面６３と、所要のボルト挿通孔６４とを有している。ボルト挿通孔６４を通してトラックフレーム４に螺合するボルト６５の締め付けにより、取付部１５ｃがトラックフレーム４に固定される。こうして、カラー本体１５ａに取付部１５ｃを一体的に設ける構成を採用することにより、下転輪装置１０の取付構造の簡素化を図ることができる。

次に、下転輪装置１０の組立の手順について、図４〜図７を用いて以下に説明する。

＜図４（ａ）参照：工順１の説明＞
ローラ１１の第１の軸孔１７を上に向けるようにして、ローラ１１を作業台ＷＴの上に置く。次いで、ローラ１１の第１の軸孔１７の入口部分にブシュ１３の円筒部２７の先端部分を宛がい、ブシュ１３の鍔部２８の上に当てジグ７０を載せて、当てジグ７０を図示されないプレス機械等で押す。

＜図４（ｂ）参照：工順２の説明＞
ブシュ１３の鍔部２８がローラ１１の第３の段付き部２５の奥面２５ａに突き当たるまで、プレス機械等による押込み力を当てジグ７０（図４（ａ）参照）を介してブシュ１３に作用させて、ブシュ１３を第１の軸孔１７に圧入する。

＜図４（ｃ）参照：工順３の説明＞
ローラ１１を上下に反転させて第２の軸孔１８を上に向けるようにして作業台ＷＴの上に置き、工順１，２と同様にして、ブシュ１３を第２の軸孔１８に圧入する。

＜図５（ａ）参照：工順４の説明＞
カラー１５のボス部６２を上に向けるようにして、カラー１５を作業台ＷＴの上に置く。
次いで、カラー１５のフランジ部１５ｂに対しシール１４の外側端面を向かい合わせるように位置決めし、カラー１５のボス部６２の先端部分に、内周側シール部３０ａの軸孔２９の入口部分を宛がい、内周側骨組環３１の円筒部３１ａの上に当てジグ７１を載せて、当てジグ７１を図示されないプレス機械等で押す。

＜図５（ｂ）参照：工順５の説明＞
シール１４の外側端面、すなわち内周側シール部３０ａの外側端面および外周側シール部３０ｂの外側端面の両方の端面がカラー１５のフランジ部１５ｂに突き当たるまで、プレス機械等による押込み力を当てジグ７１（図５（ａ）参照）を介してシール１４に作用させて、シール１４をカラー１５のボス部６２に圧入する。
なお、カラー１５のボス部６２にシール１４が圧入された状態のもの（以下、「シール圧入済みカラー７２」という。）をローラ1個に対し２個準備しておく。

＜図５（ｃ）参照：工順６の説明＞
一端側を上に向けたローラシャフト１２の他端部分をカラー１５の軸孔６１の入口部分に宛がい、ローラシャフト１２の一端面の上に当てジグ７３を載せて、当てジグ７３を図示されないプレス機械等で押す。

＜図６（ａ）参照：工順７の説明＞
ローラシャフト１２の他端面が作業台に突き当たるまで、プレス機械等による押込み力を当てジグ７３（図５（ｃ）参照）を介してローラシャフト１２に作用させて、ローラシャフト１２の他端部をカラー１５の軸孔６１に圧入する。

＜図６（ｂ）参照：工順８の説明＞
ローラ１１において、第２の軸孔１８に圧入されたブシュ１３にローラシャフト１２を通し、続いて第１の軸孔１７に圧入されたブシュ１３にローラシャフト１２を通すようにして、ローラ１１をローラシャフト１２に嵌め込む。すると、ローラ１１の他端側における第２の段付き部２４にシール１４が圧入可能な状態となる。
次に、予め準備しておいたもう一つのシール圧入済みカラー７２におけるカラー１５の軸孔６１の入口部分をローラシャフト１２の一端部分に宛がい、カラー１５の上に当てジグ７５を載せて、当てジグ７５を図示されないプレス機械等で押す。
このようにして、カラー１５をローラシャフト１２に圧入すると同時に、以下のようにローラ１１をローラシャフトに圧入する。第２の軸孔１８に圧入されたブシュ１３の鍔部２８がカラー１５のボス部６２の端面に突き当たるまで、つまりブシュ１３とカラー１５との隙間が０になるまで、プレス機械等による押込み力を当てジグ７４を介してローラ１１に作用させて、ローラ１１にシール１４を圧入する。

＜図７（ａ）参照：工順９の説明＞
当てジグ７４（図６（ｂ）参照）がローラシャフト１２の一端面に突き当たるまで、プレス機械等による押込み力を当てジグ７4を介してシール圧入済みカラー７２に作用させて、ローラシャフト１２の一端部にシール圧入済みカラー７２を圧入する。すると、ローラ１１の一端側における第２の段付き部２４にシール１４が圧入される。

＜図７（ｂ）参照：工順１０の説明＞
ローラ１１の給油用螺子孔２１を通して油溜め部２０に潤滑油を注入後、給油用螺子孔２１にプラグ螺子２２をねじ込み栓をして、下転輪装置１０の組立が完了する。

＜本実施形態の下転輪装置の作用効果の説明＞
本実施形態の下転輪装置１０においては、カラー１５のボス部６２に圧入されたシール１４の外側端面、すなわち内周側シール部３０ａの大気側Ａに向けた端面にカラー１５のフランジ部１５ｂが当接される。これにより、内周側シール部３０ａと外周側シール部３０ｂとのシール摺接部分への土砂等の侵入をカラー１５のフランジ部１５ｂによって阻止することができる。したがって、シール摺接部分への土砂等の侵入に起因するシール１４の摩耗を抑えることができ、シール１４の寿命を向上させることができる。
また、工順８〜工順１０（図６（ｂ）（ｃ）〜図７（ａ）参照）において、シール１４をローラ１１の第２の段付き部２４に圧入する際には、内周側シール部３０ａの大気側Ａに向けた端面がカラー１５のフランジ部１５ｂで押される。これにより、カラー１５のフランジ部１５ｂからシール１４の外側端面全体に均等な押込み力を付与することができる。したがって、特別な工具等を用いることなく、ローラ１１の第２の段付き部２４にシール１４をスムーズに圧入することができ、装置の組立性を向上させることができる。
さらに、シール１４をローラ１１とローラシャフト１２との間の環状空間２６に組み込む際には、シール１４の内周側シール部３０ａの端面のみがカラー１５のフランジ部１５ｂで押される。これにより、外周側シール部３０ｂには負荷が加わらないので、外周側シール部３０ｂと内周側シール部３０ａとの適切な相対的配置が保たれる。したがって、外周側シール部３０ｂと内周側シール部３０ａとの間が適切にシールされる。
また、カラー１５のフランジ部１５ｂには、シール１４の外側端面に当接する側に円周方向の溝８０が形成されるので、シール１４の外側端面のうち回転側（外周側シール部３０ｂ）がカラー１５のフランジ部１５ｂと組立過程で当たってシール１４が変形・損傷するのを防ぐことができる（走行時にも同じ効果がある。）。

以上、本発明の転輪装置について、一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の転輪装置は、シールの寿命向上と装置の組立性の向上とを共に図ることができるという特性を有していることから、油圧ショベルやブルドーザ等の作業車両に装備される履帯式走行装置の上下の転輪装置の用途に好適に用いることができる。

１履帯式走行装置
４トラックフレーム
８履帯
１０下転輪装置
１１ローラ
１２ローラシャフト
１４シール
１５カラー
１５ｂフランジ部
１５ｃ取付部
２６環状空間
３０ａ内周側シール部
３０ｂ外周側シール部
６２ボス部
８０溝

Claims

履帯に接触して転動するローラと、前記ローラを回転可能に支持するローラシャフトと、前記ローラと前記ローラシャフトとの間の環状空間に組み込まれるシールとを備えて構成される転輪装置において、
前記シールは、内周側に配される内周側シール部と、外周側に配され前記ローラに圧入される外周側シール部とが互いに摺接可能に組み合わされてなり、
前記ローラシャフトに装着されるカラーを備え、
前記カラーは、前記内周側シール部が圧入されるボス部と、前記内周側シール部の外側端面に当接するフランジ部とを有し、
前記外周側シール部の端面と前記フランジ部との間には隙間が形成され、かつ前記フランジ部には、前記外周側シール部に対向する側に円周方向の溝が形成される
ことを特徴とする転輪装置。
前記カラーには、当該転輪装置の取付相手部材であるトラックフレームに固定される取付部が一体的に設けられる請求項１に記載の転輪装置。
前記ローラからのスラスト荷重が前記ボス部の端面で受け止められる請求項１または２に記載の転輪装置。