JP5213377B2 - ゴムクローラ - Google Patents

Description

本発明は、コンバイン、トラクタ等の農業機械、バックホー等の建設機械のクローラ式走行装置に使用されるゴムクローラに関する。

泥湿地を走行する農業機械および整地されていない凹凸で使用されることが多い建設機械の走行装置には、無端帯状に形成されたゴムクローラを循環運動させて走行させるクローラ式走行装置が一般に使用される。
このクローラ式走行装置に装着されるゴムクローラには、芯金を有するものと芯金を有しないものとがある。そして、比較的軽量のクローラ式走行装置には、芯金を有するゴムクローラに比べて軽量で製造コストが安価であり走行時の振動の少ない、芯金を有しないゴムクローラが装着されることが多い。このような芯金を有しないゴムクローラにおいても、芯金を有するゴムクローラと同様に、クローラ式走行装置が走行する時に加わる周方向の張力に耐えられるように、内部に抗張体が埋設される（特許文献１）。

ところで、芯金を有しないゴムクローラは、内周側に一定間隔で突出するガイド突起部を有し、このガイド突起部が駆動輪と噛み合って循環運動することによりクローラ式走行装置を走行させる。このように、ガイド突起部は駆動輪からの駆動力をゴムクローラに伝達するためのものであるため、通常は、ゴムクローラ本体のゴムとは異なり高い硬度のゴムが用いられる。

また、ゴムクローラは、激しい凹凸面を走行することの多いクローラ式走行装置に装備され、また、曲率半径の小さな駆動輪等で頻繁に循環方向が変えられるので、曲げによる損傷を受けやすい。そのため、ガイド突起部とその他のゴムとの剛性差によって局部歪みが両者の境界に集中し、境界近辺で剥離が生じてクラックが発生する危険が指摘されている（特許文献２）。

この問題に対しては、たとえば、ゴムクローラの内周側に周方向等間隔に設けられ、クローラ式走行装置の駆動輪の回転を伝えてゴムクローラに周方向の循環運動を行わせるための駆動突起と、隣り合う駆動突起間の内周側ゴム表面とを、他の部分よりも硬度の大きな同一のゴムで形成して、内周側のゴムのクラックの発生を防止し、耐久性を向上させる技術が開示されている（特許文献２）。
特開２００６−８８７３６号公報 特開２００６−１６００６９号公報

しかし、特許文献２に開示されたゴムクローラは、その内周面が、走行時にクローラ式走行装置の駆動輪または転輪等により地面に押圧されることにより損傷を受けやすいという問題がある。また、特許文献２に開示されたゴムクローラは、ゴムクローラにおける駆動突起と、隣り合う駆動突起間の内周側ゴム表面を除く部分の剛性が低いことから、走行地面の凹凸によりゴムクローラが捻られて、駆動輪等から外れるおそれもある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、高い耐久性を有し、かつ馬力ロスの少ないゴムクローラを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明に係るゴムクローラは、接地側に転輪を有するクローラ式走行装置に装着される、芯金を有しないゴムクローラであって、内周側の内周部と外周側の外周部とが異なる材料で形成されたクローラ本体と、前記内周部から内側に突出し前記クローラ式走行装置からの動力を受けるための複数のガイド突起部と、前記クローラ本体の内部に幅方向中央から幅方向両側に並べられ周方向に１巡するように埋設された複数の抗張力コードからなる１つの抗張体と、いずれも前記クローラ本体の内部に前記抗張体よりも外周側において周方向に１巡するように埋設され同一方向に並ぶ線材が互いに逆の斜め方向に裁断され帯状とされた２層の補強材と、を有し、前記内周部は、前記外周部のゴム材よりも
高い硬度のＪＩＳ−Ｋ−６２５３、タイプＡにおける硬度が８０度以上かつ９０度以下のゴム材が使用され、前記転輪を当接させるために周方向に帯状に延びた走行帯を前記ガイド突起部に対して前記クローラ本体の幅方向両側に備えて、前記走行帯を備えた部分の厚みがその前記クローラ本体の幅方向外方の部分よりも厚く形成されており、前記ガイド突起部は、前記外周部のゴム材よりも高い硬度のＪＩＳ−Ｋ−６２５３、タイプＡにおける硬度が８０度以上かつ９０度以下のゴム材で形成され、前記抗張体の幅は、前記ガイド突起部の前記クローラ本体の幅方向における最大幅よりも大きく、前記抗張体の幅と前記クローラ本体の幅との比が０．２以上０．４以下であることを特徴とする。

本発明によると、高い耐久性を有し、かつ馬力ロスの少ないゴムクローラを提供することができる。

図１は本発明に係るゴムクローラ１の幅方向の断面図、図２はゴムクローラ１の平面部分断面図、図３はゴムクローラ１の接地側から見たラグ２の概要図、図４はクローラ式走行装置３の概略図である。
なお、図２において部分Ｅで示される断面は図１におけるＡ−Ａ矢視断面であり、部分Ｆで示される断面は図１におけるＢ−Ｂ矢視断面であり、部分Ｇで示される断面は図１におけるＣ−Ｃ矢視断面である。また、図１は図３におけるＤ−Ｄ矢視断面図である。

図１ないし図３において、ゴムクローラ１は、芯金を有しない芯金レスクローラであり、クローラ本体４、抗張体５、補強材（「バイアスコード」ともいう）６，６、ラグ２，…，２およびガイド突起部７，…，７等からなる。
クローラ本体４は、無端帯状に形成されたゴムクローラ１の基部をなすものである。クローラ本体４は、クローラ本体内周部８とクローラ本体外周部９とからなる。クローラ本体内周部８は、クローラ本体４の内周側において一定の厚みを有して無端帯状に形成されている。クローラ本体内周部８の内周面には、幅方向中心の両側に、何れも所定の幅を有してクローラ本体４の周方向全周に渡って帯状に延びた１対の走行帯１０，１０が設けられている。走行帯１０，１０は、クローラ式走行装置３の重量をアイドラ１１，１１および転輪１２，１２，１２を介して受け止める部分である。走行帯１０の幅は、その役割を考慮して、ゴムクローラ１が装着されるクローラ式走行装置３の駆動輪１３、アイドラ１１および転輪１２の外周面の幅よりも大きくされている。

また、クローラ本体内周部８における走行帯１０が設けられた部分（以下「走行帯部１４」という）の厚みは、クローラ本体内周部８におけるそれよりも幅方向外方部分である翼部１５の厚みに比べ、厚くなっている。そのため、クローラ本体４においても、走行帯１０が設けられた部分の厚みは、走行帯１０よりも幅方向外方の部分の厚みに比べて厚い。

クローラ本体外周部９は、一定の厚みを有して無端帯状に形成されており、クローラ本体内周部８にその外周側で重ね合わされクローラ本体内周部８と固く一体化されている。
クローラ本体内周部８およびクローラ本体外周部９は、いずれも天然ゴム、ＳＢＲ（スチレン・ブタジエン・ラバー）等の合成ゴムまたはこれらの混合物であるゴム材料で形成される。クローラ本体内周部８に使用されるゴム材料には、クローラ本体外周部９のゴム材料に比べてより硬度の高い、例えば、ＪＩＳ−Ｋ−６２５３、タイプＡにおける硬度が８０度〜９０度のものが使用される。

抗張体５は、複数のスチールコード等の抗張力コード１６，…，１６の両端が重ねられ、クローラ本体４の周方向全周に渡って幅方向に等間隔に並べられて、クローラ本体４の内部を一巡するように埋設されたものである。抗張体５は、クローラ本体４の幅方向中央のクローラ本体内周部８とクローラ本体外周部９とが重なり合う境目に１つのみ配されている。抗張体５は、その幅が後に説明するガイド突起部７におけるゴムクローラ１の幅方向の最大幅よりも大きな幅を有するものが使用される。

補強材６，６は、スチールコードまたはナイロンコード等の線材が同一方向に並べられたものをその並びに対して斜めに裁断（バイアスカット）して帯状の層に形成されたもの
である。したがって、補強材６，６は、その長手方向に対して構成部材である線材のすべてが一定の方向に傾斜している。補強材６は、クローラ本体４内において抗張体５の外周側にクローラ本体４の周方向を一巡するようにして、同一の幅を有するものが２層埋設されている。２層の補強材６，６は、クローラ本体４の周方向に対して互いに線材の傾斜が逆向きとなるように配されている。

ラグ２は、クローラ本体外周部９から外方に突出し、図３に示されるように、クローラ本体４の幅方向に長く延び、緩やかにＳ字状に湾曲した接地面１７を有している。ラグ２は周方向全周に規則的に配される。つまり、ラグ２，…，２の１つは、長手方向の一端をクローラ本体４の幅方向の一方における端縁に一致させ、他端側が、クローラ本体４の幅方向の他方の側における走行帯１０の外周側をほぼ横切る位置にまで延びている。そして、このラグ２に対してクローラ本体４の周方向に延びた中心線を対称軸として線対称となる形状を有する他の１つのラグ２が、このラグ２に周方向において隣り合う位置に配される。この隣り合う２つのラグ２，２における配置パターンは、ゴムクローラ１の全周に渡って繰り返される。

ガイド突起部７は、クローラ本体内周部８から内方に突出しており、ゴムクローラ１の全周に渡り等間隔に複数設けられている。ガイド突起部７は、突出方向に直交する断面の形状が略正方形であり、その略正方形断面における対向する２辺がクローラ本体４の幅方向になるように配されている。ガイド突起部７は、クローラ本体内周部８に連続しており、クローラ本体内周部８と同じゴム材料によりクローラ本体内周部８と一体に形成されている。

ガイド突起部７をクローラ本体内周部８と異なるゴム材料により形成することができる。その場合、ガイド突起部７を形成するゴム材料もクローラ本体内周部８と同様に、クローラ本体外周部９のゴム材料に比べてより硬度の高い、ＪＩＳ−Ｋ−６２５３、タイプＡにおける硬度が８０度〜９０度のものを使用するのが好ましい。
ガイド突起部７，…，７は、クローラ式走行装置３における駆動輪１３の回転をゴムクローラ１に伝えて循環運動させるためのものである。

ここで、ゴムクローラ１が装着されるクローラ式走行装置３について説明する。
図４に示されるクローラ式走行装置３は、駆動輪１３、２つのアイドラ１１，１１および３つの転輪１２，１２，１２を装置の各側面にそれぞれ１組有する。
駆動輪１３は、地面から離れた上部に設けられている。図１を参照して、駆動輪１３は、円筒部分２０と円筒部分の一端を閉じる円盤部分２１とからなる２つの車輪部１８，１８が、円盤部分２１，２１を間隔を有して対向させ一体化されて形成される。２つの車輪部１８，１８は、対向する円盤部分２１，２１の端縁が、周方向に等間隔に配された複数の丸棒からなる係合部１９，…，１９で連結されている。係合部１９は、ゴムクローラ１をクローラ式走行装置３に装着するときに、ゴムクローラ１における隣り合うガイド突起部７，７の間に嵌め込まれる。

クローラ式走行装置３において、アイドラ１１は装置の下方である接地側の互いに離れた位置に２つ設けられている。アイドラ１１，１１は、駆動輪１３とともにゴムクローラ１の移動方向を変更し、走行時にゴムクローラ１が循環する略三各形の循環路を形成する。アイドラ１１は、断面が円形の周面を有し、その周面にはガイド突起部７が入り込むことが可能な溝または間隙が設けられて、ゴムクローラ１の円滑な循環運動を可能としている。

転輪１２は、断面が円形の周面を有し、その周面にはガイド突起部７が入り込むことが可能な溝または間隙が設けられた同一形状のものが、２つのアイドラ１１，１１の間に３つ設けられている。転輪１２，１２，１２は、ゴムクローラ１を地面に押しつけながらアイドラ１１，１１間を円滑に移動させ、クローラ式走行装置３に走行を支障なく行わせる働きをする。

クローラ式走行装置３は、駆動輪１３が回転すると、その係合部１９がガイド突起部７の周方向側面と係合してゴムクローラ１を回転方向に押し出して、ゴムクローラ１に循環運動を行わせる。転輪１２，１２，１２は、駆動輪１３が回転してゴムクローラ１を押し
出した長さだけ、ゴムクローラ１に対して位置を変化させ、その結果、クローラ式走行装置３の地面に対する位置が変更されて、クローラ式走行装置３は走行する。

さて、このとき、クローラ式走行装置３に装着されるゴムクローラ１には、転輪１２，１２，１２およびアイドラ１１，１１を介してクローラ式走行装置３の略全重量が加わる。この重量は、主に転輪１２，１２，１２に押圧される走行帯１０，１０に加わり、走行帯１０，１０は、転輪１２およびアイドラ１１からうける荷重をその幅方向全体に均等に分散させる。この走行帯１０が設けられた走行帯部１４は、硬度の高いゴムによって翼部１５よりも厚く形成されているので、その剛性は確保されており、走行帯１０を含むゴムクローラ１の内周面側の損傷を抑制することができる。そのため、ゴムクローラ１は高い耐久性を確保することが可能となる。また、走行帯部１４の剛性が高められたことにより、ゴムクローラは凹凸の激しい地面を走行する場合にも捻れおよび変形が生じにくく、転輪および駆動輪等からの脱輪が防止される。

さらに、翼部１５が走行帯部１４よりも薄く形成されていることにより、ゴムクローラ１が駆動輪１３およびアイドラ１１，１１を通過するときのクローラ本体４の屈曲時の剛性を低減させることができ、屈曲抵抗を減少させ、馬力ロスの低減効果も得ることができる。
表１は、図１ないし図３に示されるゴムクローラ１において、クローラ本体内周部８のゴムの硬度、および抗張体５の幅Ｗ_cとクローラ本体４の幅Ｗ_Aとの比を種々変更して耐久性を調べた結果である。

表１における耐久性の欄の数字は、ゴムクローラ１をクローラ式走行装置３に装着し、実際に走行させてクローラ本体内周部８またはガイド突起部７が損傷に至るまでの走行距離を指数化したものである。耐久性の評価は、１００を越えた場合良好と判断した。
表１から、クローラ本体内周部８およびガイド突起部７を形成するゴムとしてＪＩＳ−Ｋ−６２５３、タイプＡにおける硬度が８０度以上９０度以下のゴムを使用し、かつ抗張体５の幅Ｗ_cとクローラ本体４の幅Ｗ_Aとの比（Ｗ_c／Ｗ_A）が０．２以上０．４以下の場合において、ゴムクローラ１は、良好な耐久性を有することが分かる。

走行帯部１４の剛性を高めることとクローラ本体４の屈曲時の剛性を低減させることとは、本来矛盾する要請である。しかし、ゴムクローラ１は、クローラ本体４を内周側のク
ローラ本体内周部８とクローラ本体外周部９として、それぞれが異なる硬度のゴムで形成される。そして、ゴムクローラ１は、ガイド突起部７におけるゴムクローラ１の幅方向の最大幅よりも大きな幅を有する抗張体５が、好ましくは、抗張体５の幅Ｗ_cとクローラ本体４の幅Ｗ_Aとの比（Ｗ_c／Ｗ_A）が０．２以上０．４以下となる抗張体５が、ガイド突起部７の外周側に埋設される。ゴムクローラ１では、これらの構成によって本来矛盾する２つの要請の調和を図っている。

なお、抗張体５の幅Ｗ_cとクローラ本体４の幅Ｗ_Aとの比（Ｗ_c／Ｗ_A）が０．２以上０．４以下となるゴムクローラ１とは、抗張体５の幅が、ガイド突起部７におけるゴムクローラ１の幅方向の最大幅よりも大きく、かつ抗張体５の幅がこの範囲に収まるように設計されたゴムクローラ１である。
一方、クローラ本体内周部８のすべてを硬度の高いゴムで形成すると剛性が高くなり、駆動輪１３およびアイドラ１１への巻き付きによる負荷が大きくなって耐久性が悪化する。

上述の実施形態において、ゴムクローラ１の全体の構成またはゴムクローラ１における各部の構成、例えば、ガイド突起部７の形状、抗張体５および補強材６の材質、ラグ２の形状および配置等を、他の形状、寸法、個数、材質など、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明は、コンバイン、トラクタ等の農業機械、バックホー等の建設機械のクローラ式走行装置に使用されるゴムクローラに利用することができる。

図１は本発明に係るゴムクローラの幅方向の断面図である。 図２はゴムクローラの平面部分断面図である。 図３はゴムクローラの接地側から見たラグの概要図である。 図４はクローラ式走行装置の概略図である。

１ ゴムクローラ
３ クローラ式走行装置
４ クローラ本体
５ 抗張体
６ 補強材
７ ガイド突起部
８ 内周部（クローラ本体内周部）
９ 外周部（クローラ本体外周部）
１０ 走行帯
１２ 転輪
１４ 走行帯を備えた部分（走行帯部）
１５ クローラ本体の幅方向外方の部分（翼部）
１６ 抗張力コード

Claims (1)

1. 接地側に転輪を有するクローラ式走行装置に装着される、芯金を有しないゴムクローラであって、
   内周側の内周部と外周側の外周部とが異なる材料で形成されたクローラ本体と、
   前記内周部から内側に突出し前記クローラ式走行装置からの動力を受けるための複数のガイド突起部と、
   前記クローラ本体の内部に幅方向中央から幅方向両側に並べられ周方向に１巡するように埋設された複数の抗張力コードからなる１つの抗張体と、
   いずれも前記クローラ本体の内部に前記抗張体よりも外周側において周方向に１巡するように埋設され同一方向に並ぶ線材が互いに逆の斜め方向に裁断され帯状とされた２層の補強材と、を有し、
   前記内周部は、
   前記外周部のゴム材よりも高い硬度のＪＩＳ−Ｋ−６２５３、タイプＡにおける硬度が８０度以上かつ９０度以下のゴム材が使用され、前記転輪を当接させるために周方向に帯状に延びた走行帯を前記ガイド突起部に対して前記クローラ本体の幅方向両側に備えて、前記走行帯を備えた部分の厚みがその前記クローラ本体の幅方向外方の部分よりも厚く形成されており、
   前記ガイド突起部は、
   前記外周部のゴム材よりも高い硬度のＪＩＳ−Ｋ−６２５３、タイプＡにおける硬度が８０度以上かつ９０度以下のゴム材で形成され、
   前記抗張体の幅は、前記ガイド突起部の前記クローラ本体の幅方向における最大幅よりも大きく、
   前記抗張体の幅と前記クローラ本体の幅との比が０．２以上０．４以下である
   ことを特徴とするゴムクローラ。

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