JP5264781B2 - 履帯式下部構造用のテーパ化マスタリンクの設計 - Google Patents

Description

本発明は、全般的には移動機械の履帯式下部構造用のマスタリンクの設計に関し、特に、テーパ化された噛み合いキーおよびスロットの係合を有するマスタリンクの設計に関する。

履帯式の機械は、機械を動かすために、機械の両側にチェーンを用いており、このチェーンは、シューとして知られる地面係合要素に結合される。具体的には、機械のエンジンによって駆動されるスプロケットが、チェーンのリンクに係合して、間隔を空けて離して配置されるプーリ機構の回りにチェーンを動かす。チェーンがプーリ機構の回りを動く際に、結合されたシューが、機械の下の作業表面と係合して、スプロケットからのトルクを、機械の所要の移動方向と反対向きに作業表面に伝達し、それによって機械を推進する。機械の重量、チェーンのサイズ、機械作業環境の劣悪性および他の同様な因子に応じて、チェーンおよび／またはシューは摩耗または損傷する可能性があり、定期的な検査、整備、修理および／または交換が必要になる。

通常、マスタリンクは、チェーンの分解（すなわちチェーンの両端の分離）を可能にするためにチェーンに設けられる。マスタリンクは多くの形態において使用可能であるが、一般的には４つの半リンク（片側に２つの半リンク）を含んでおり、各半リンクはブッシュまたはピンのいずれかを受け入れる。ブッシュまたはピンを半リンクの中に差し込んだ後、各半リンクの平坦な上面をシューの平坦な下面に当接させ、全アセンブリを、シューの外面から各半リンク内部のネジ孔の中に延在する固定具によって一緒にボルト止めする。この連結方式は、これまで、履帯式機械において成功裏に用いられてきたが、耐久性の問題が生じている。具体的には、固定具の破損または半リンク内部のネジ山の損耗が知られるようになってきた。このような状況においては、チェーンのリンクが分離して機械を立ち往生させる可能性がある。さらに、ネジ山が損耗すると半リンク全体を交換しなければならない。また、シューおよび半リンクのクランプ面が平坦であると、シューが半リンクに対してずれ動いて、リンクおよびシューの調整および／または交換が必要になる可能性もある。

改良型のマスタリンクの設計が（特許文献１）に開示されている。（特許文献１）は、横方向に間隔を空けて離して平行に配置される（左および右の）２つのマスタリンクを含むクローラトラクタ用のマスタリンクアセンブリを記述かつ図解している。各マスタリンクは２つの重なり合う半リンクを含み、この２つの重なり合う半リンクは、両半リンクの合致するピン孔内に延在するピンによって同心に保持される。重なり合う半リンクは、両半リンクの上に載るトラックシューの孔を貫通して延びる押さえネジによって、一緒に確実に機械的に固定される。この押さえネジは半リンクのネジ孔の中にネジ込まれる。各ピンは、重なり合う半リンクを同心に保持する以外に、押さえネジが破損した場合の安全な結合機能をも果たし、また、トラックアセンブリを破断することなく、押さえネジの取り外しおよびトラックシューの交換を可能にする。ピンがそのピン孔から軸方向に変位することは、各半リンクにおける少なくとも１つのネジ孔を次のように配置することによって避けられる。すなわち、少なくとも１つのネジ孔を、押さえネジがネジ孔の中に完全に差し込まれた時に、押さえネジがピンの側面の溝に係合してピンが半リンクの孔から軸方向に動くのを防止するように配置するのである。

（特許文献１）の改良型マスタリンクの設計は上記の耐久性の問題の幾分かに対応することができるが、この設計にはある種の限界がある。特に、（特許文献１）の半リンクおよびシューは、まだ、一般的に平面の表面に沿って当接している。平面による当接は、組み立て時に芯ずれが生じ易くなり、機械運転時には滑りを生じる傾向がある。さらに、依然として押さえネジが半リンクのネジ孔に結合する方式であるので、ネジ山が損耗すると半リンクを交換しなければならないが、これは費用および時間が掛かる作業工程となる可能性がある。

米国特許第４，０８３，６１１号明細書

ここに開示するマスタリンクの設計は、上記の問題点の１つ以上を克服することを目指している。

１つの態様において、本発明はチェーン用のマスタリンクに関する。このマスタリンクは、第１半リンク部材と、第２半リンク部材と、第１および第２半リンク部材を連結するピンとを含むことができる。このマスタリンクはさらにシューを含むことができ、このシューは、第１のテーパ化された連結部において第１半リンク部材に固定結合され、かつ、第２のテーパ化された連結部において第２半リンク部材に固定結合される。

もう１つの態様において、本発明はチェーンの両端を結合する方法に関する。この方法は、チェーンの第１端部の動きを、チェーンの長さ方向においてチェーンの第２端部に操作的に連結するステップを含むことができる。この方法は、さらに、長さ方向に対して横向きの第１方向におけるチェーンの第１および第２端部間の相対的動きを防止するために、チェーンの第１端部およびチェーンの第２端部を共通の連結部材と係合させるステップを含むことができる。

例として開示する機械の斜視図である。 図１の機械の履帯式下部構造と共に用いる事例として開示するマスタリンクの斜視図である。 例としての１つの半リンクの斜視図であり、図３Ｂの半リンクと共に、図２、４Ａおよび４Ｂのマスタリンクの片側を形成する半リンクの斜視図である。 図３Ａの半リンクの対となる半リンクの斜視図である。 図２のマスタリンクの分解斜視図である。 図２のマスタリンクの別の角度から見た分解斜視図である。

図１は、履帯式下部構造１２を駆動する動力源１４を有する機械１０を示す。機械１０は、鉱山、建設、農場のような産業および当分野で知られる任意の他の産業に関連するある種の操作を遂行する移動機械とすることができる。例えば、機械１０は、ドーザ、ローダ、掘削機のような土工機械、あるいは任意の他の土工機械とすることができる。

動力源１４は、機械１０の履帯式下部構造１２を出力速度およびトルクの範囲で駆動することができる。動力源１４は、例えば、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、気体燃料駆動エンジンのようなエンジン、あるいは他の任意の適切なエンジンとすることができる。動力源１４は、また、例えば燃料電池、動力貯蔵装置のような非燃焼性の動力源、あるいは、当分野で知られる他の動力源とすることができる。

履帯式下部構造１２は、スプロケット１６（図１には１つのスプロケットのみが示される）を介して動力源１４によって駆動される履帯２０（図１には１つの履帯のみが示される）を含むことができる。各履帯２０は、シュー２４と呼称される地面制御装置を付属したチェーン２２を含むことができる。各チェーン２２は、ロッド２５によって相互に結合される複数のチェーンリンク２９を含むことができる。スプロケット１６は、ロッド２５に係合して、それにトルクを伝達し、それによって、チェーン２２を、間隔を空けて離して配置されるプーリ機構２７の回りに循環させることができる。

図２に示すように、各リンク２９は、反対側の２つの側面２９Ａおよび２９Ｂと、単一のシュー２４と、２つのロッド部材２５とを含むことができる。シュー２４は、複数のネジ付き固定具３０および円筒形状のナット３２によって、反対側の側面２９Ａおよび２９Ｂに連結することができる。すなわち、各シュー２４は、ほぼ同一線上に並べられた（すなわち移動方向に同一線上に配置された）ネジ付き固定具３０およびナット３２によって、リンク２９の側面２９Ａに連結することができる。各ネジ付き固定具３０は、シュー２４の地面係合表面の内部に後退した押さえネジタイプの固定具とすることができる。各ナット３２は、全体として円筒形状にすることができ、その外側の曲面に、ネジ付き固定具３０を受け入れるネジ孔６３（図４Ａに示す）を備えている。各側面２９Ａおよび２９Ｂが１つのナット３２を摺動式で受け入れることができる。

１つのシュー２４は、反対側のリンク要素の各対２９Ａおよび２９Ｂにボルトで取り付けることができる。シュー２４は、反対側のリンク要素対２９Ａおよび２９Ｂの間に拡がるほぼ長方形の平面基板２４０を含むことができ、かつ、地面係合表面２４１と、外向きに延びるグラウサバー２８と、前縁３６と、後縁３４と、前縁３６を後縁３４に結合する反対側の側端部２４２と、逆向きにテーパ化されたスロット６５（図４Ｂに示す）と、貫通孔２４３とを有することができる。グラウサバー２８は、各シュー２４の地面係合表面２４１と一体的に形成することができるか、あるいは、それに溶接または他の方法で結合することができる。図４Ｂを参照すると、シュー２４に、リンク２９Ａおよび２９Ｂのテーパ化された突起５１を受け入れるように、逆向きにテーパ化されたスロット６５を形成することができる。２つの貫通孔２４３を、各側端部２４２にほぼ並べて、しかし横方向には前縁および後縁３６、３４に対して互いに間隔を空けて配置することができる。各貫通孔２４３は、トラックシュー２４をリンク要素２９Ａおよび２９Ｂに固定するために、１つのネジ付き固定具３０を受け入れることができる。

各ロッド部材２５（戻って図２参照）は、ピン２０７を包み込むブッシュ２０６を含むことができる。ピン２０７の直径は、ピン２０７がブッシュ２０６内で自由に回転し得るように、ブッシュ２０６の直径よりも小さくすることができる。ロッド部材２５は、リンク２９の第１および第２側面２９Ａ、２９Ｂの間に、次のように配置することができる。すなわち、ピン２０７が、１つのリンク２９のブッシュ端孔７８を貫通して、隣接リンク２９のピン端孔５８によって固定されるように配置することができる。このタイプのロッド／リンクアセンブリを繰り返して無端のチェーン２２を創成することができる。ロッド部材２５は、スプロケット１６が係合して、各ロッド部材２５の長さの方向にほぼ垂直な方向に各ロッド部材２５に力を加えることを可能にすることができる。

リンク２９の各側面２９Ａおよび２９Ｂは、２つの半リンク部材を含むことができる。具体的には、第１半リンク部材４１、第２半リンク部材４２、第３半リンク部材４３および第４半リンク部材４４が、それぞれ側面２９Ａおよび２９Ｂを形成することができる。前記のように、側面２９Ａおよび２９Ｂは、互いに反対側に配置して、ロッド部材２５で結合することができる。

各側面２９Ａおよび２９Ｂの半リンク４１、４２、４３、４４は、ピン４５によって相互に連結することができる。具体的には、第１ピン４５Ａおよび第２ピン４５Ｂは、それぞれ、半リンク部材４１および４２と、４３および４４とを連結して、組み立てにおける同心配置を支援し、運転中におけるチェーン２２の長さ方向のずれ動きを最小化することができる。第１および第２ピン４５Ａおよび４５Ｂは、どちらかの端部におけるスナップリング４７によって、あるいは、その代わりに、半リンク４１および４３とピン４５Ａおよび４５Ｂとを貫通して半径方向に挿入される転造ピン４９によって、所定位置に保持することができる。転造ピン４９を使用する場合は、転造ピン４９を、第１ピン４５Ａまたは第２ピン４５Ｂの直径の１／２より短くすることができる。これによって、第１または第２ピン４５Ａまたは４５Ｂを取り外す必要がある時に、転造ピン４９を、それぞれの第１または第２ピン４５Ａまたは４５Ｂの中に全長分単に押し込むことができる。

図３Ａを参照すると、示される半リンク部材４１は、側面２９Ａのピン端の半分の実施例とすることができる。半リンク部材４３は同様の外形および特徴を含むことができるが、半リンク部材４１の鏡像を含むことができ、側面２９Ｂに関連付けることができる。半リンク部材４１は、概ね平面の上表面５０と、テーパ化された突起５１と、概ね平面の反対側の表面５４および５５と、ピン４５Ａ受け入れ用の固定孔５６と、ナット３２を摺動的に受け入れる穿孔５７と、ピン端孔５８と、半リンク４２のナット３２を収容するためのネジ孔付きナットの切欠き５９とを含むことができる。

テーパ化された突起５１は、半リンク４１の平面の上表面５０に概ね平行な隆起した外側平坦表面５２と、平面の上表面５０と鈍角θ₁を形成する２つの外側の平坦な側面５３ａおよび５３ｂとを含むことができる。テーパ化された突起５１の横方向断面は、側面５４または５５のいずれかから見た場合、ほぼ台形とすることができる。テーパ化された突起５１の幅（Ｗ）は、半リンク部材４１の概ね平面の２つの側面５４および５５の間の間隔（ｄ）よりも大きくすることができる。すなわち、テーパ化された突起５１は、平面の両側面５４および５５を越えて延び出ることができる。テーパ化された突起５１は、さらに、ネジ付き固定具３０を収容するための穿孔６０を規定することができる。

ネジ孔付きナットの切欠き５９は、鍛造形態で、基本的に内側の平面の表面５４に設けることができる。ネジ孔付きナットの切欠き５９は、ほぼ半月形状にすることができ、半リンク４１の幅の一部分の範囲にのみ、平面の表面５４から平面の表面５５に向かって、半リンク４２の中に組み込まれる取り外し可能な円筒状ナット３２の座となるように設けることができる。この方式によって、１対になる半リンク４１および４２の組み立てを簡易化し、同時に機械の運転中の半リンク間の相対的なずれ動きになんらかの抵抗を設けることができる。換言すれば、半リンク４１を半リンク４２に組み付けた時に、半リンク４２をシュー２４に連結するネジ孔付きナット３２が、切欠き５９の表面に係合して、半リンク４１の動きを半リンク４２の動きに対して少なくとも部分的にロックすることもできる。

図４Ａを参照すると、半リンク４１を、ネジ付き固定具３０および取り外し可能な円筒状ナット３２によってマスタシュー２４に結合することができる。ネジ付き固定具３０は、マスタシュー２４の外面から、マスタシュー２４を穿孔２４３において貫通して穿孔６０の中に延在することができ、すでに組み込まれている取り外し可能な円筒状ナット３２のネジ孔６３とネジによって係合することができる。

ここで図３Ｂを参照すると、示される半リンク部材４２は、側面２９Ａのブッシュ端の半分の実施例とすることができる。半リンク部材４４は、半リンク部材４２と同様の外形および特徴を含むことができるが、半リンク部材４２の鏡像を含むことができ、側面２９Ｂに関連付けることができる。半リンク部材４２は、前記の半リンク４１と同様に、概ね平面の上表面５０と、テーパ化された突起５１と、概ね平面の側面５４および５５と、固定ピン孔５６と、ネジ孔付きナットの孔５７とのような特徴を含むことができる。しかし、半リンク４２は、半リンク４１と違って、ブッシュ端孔７８およびネジ孔付きナットの切欠き７９を含むことができる。

ネジ孔付きナットの切欠き７９は、ネジ孔付きナットの切欠き５９と同様に、鍛造形態で、基本的に内側の平面の表面５４に設けることができる。ネジ孔付きナットの切欠き７９は、ほぼ垂直方位の１／４円の形状にすることができ、半リンク４２の幅の一部分の範囲にのみ、平面の表面５４から、取り外し可能な円筒状ナット３２の座となるように設けることができる。この方式によって、１対になる半リンク４１および４２の組み立てを簡易化し、同時に機械の運転中の相対的なずれ動きになんらかの抵抗を設けることができる。換言すれば、半リンク４２を半リンク４１に組み付けた時に、半リンク４１をシュー２４に連結するネジ孔付きナット３２が、切欠き７９の表面に係合して、半リンク４２の動きおよび半リンク４１の動きを少なくとも部分的にロックすることもできる。

戻って図２を参照すると、第１、第２、第３および第４半リンク部材４１、４２、４３および４４がシュー２４に固定結合された時に、第１、第２、第３および第４半リンク部材４１、４２、４３および４４の平面の上表面５０とシュー２４の下面９９との間に間隙４６が存在し、それを維持することができる。間隙４６は、テーパ化された突起５１の高さがテーパ化されたスロット６５の深さよりも大きい場合に維持することができる。間隙４６が存在することによって、半リンクのテーパ化された端部を、シュー２４における逆向きテーパのスロット６５に確実に係合させることができる。

本発明の１つの実施形態は２種類のシューを含むことができる。この２種類のシューは、複数の共通のシューと、履帯２０当たりただ１つのマスタシュー２４とを含む。この実施形態においては、共通のシューは、それが、一体化された側面部材（すなわち、半リンクのアセンブリではない）を有することができ、シューの下面９９が基本的に平面である（すなわち、テーパ化スロット６５はない）という点で、開示されたマスタシューと異なることができる。別の実施形態においては、開示されたシュー２４を履帯２０全体にわたって用いることができる。

本発明のシステムは、履帯の耐久性が要求されるあらゆる履帯式車両に適用することができる。改良されたマスタリンクシステムは、適正な組立てを確実にし、かつ滑りを最小化することによって履帯式下部構造の耐久性を改善することができる。さらに、本発明は、故障の場合に低コストの構成部品の効率的な交換を可能にすることによって、運転コストを低減することができる。

図４Ａを参照すると、半リンク４１および４３は、それぞれピン４５Ａおよび４５Ｂによって、半リンク４２および４４に操作上固定することができる。第１、第２、第３および第４半リンク部材４１、４２、４３および４４は、マスタシュー２４と係合して、チェーン２２の長さ方向においてチェーン２２の第１端部の動きをチェーン２２の第２端部に操作連結するリンク２９として作用することができる。第１、第２、第３および第４半リンク部材４１、４２、４３および４４がシュー２４と係合する際、半リンクとマスタシュー２４との間に間隙４６を確保することができる。シュー２４は、長さ方向に対して横向きの第１方向におけるチェーンの第１および第２端部の間の相対的な動きを防止することもできる。

ロッド２５はチェーン２２の第１端部のブッシュ端孔７８を貫通し、かつ、半リンク４１および４３のピン端開口５８によってロッド２５を機械的に固定することができる。これによって、チェーンの第１端部が半リンク４１および４３に操作上固定される。さらに、ロッド２５は半リンク４２および４４のブッシュ端開口７８を貫通し、かつ、チェーン２２の第２端部のピン開口５８の中にロッド２５を機械的に固定することができる。これによって、チェーンの第２端部が半リンク４２および４４に操作上固定される。さらに、チェーン２２の第１および第２端部をシュー２４にネジによって固定して、長さ方向に対して横向きで第１方向にほぼ直交する第２方向における、その間のさらなる相対的動きを防止することができる。

機械１０の正常な運転経過において、どの半リンク部材４１、４２、４３または４４の取り外し可能な円筒状ナット３２も摩耗または損耗する可能性があり、その結果、ネジ付き固定具３０を機械的に固定する有効性が減退することがある。図４Ａを参照すると、取り外し可能な円筒状ナット３２を取り替えるためには、関連するネジ付き固定具３０を、シュー２４およびどれかの半リンク部材４１、４２、４３または４４から取り外すことができる。そうすれば、取り外し可能な円筒状ナット３２を半リンク部材４１、４２、４３または４４から簡単に押し出し、別の新しい取り外し可能な円筒状ナット３２を挿入して、ネジ付き固定具３０と係合させることができる。取り外し可能な円筒状ナット３２の交換は、同じリンク２９を組み立て状態に保持したまま完了することができる。すなわち、ネジ付き固定具３０が取り外された後も、ピン４５Ａが弛められた半リンクを所定位置に保持することができる。取り外し可能な円筒状ナット３２の交換を、半リンク部材４１、４２、４３または４４の交換または分解なしに行うことができるので、損耗したネジ付き固定具３０または取り外し可能な円筒状ナット３２に関わる修理作業を迅速化し、より効率化することができる。さらに、損耗の場合、半リンク４１、４２、４３または４４の全体を取り替えるのではなく、ナット３２のみを取り替えるので、交換のコストも低減することができる。

半リンク部材４１、４２、４３および４４のテーパ化された突起５１が、ほぼ逆向きテーパのスロット６５内に固定されるので、半リンク２９Ａおよび２９Ｂとマスタシュー２４との間の機械的結合の滑りおよび動きを、平面の当接に比べて大幅に低減することが可能になる。この滑りおよび動きの低減によって、構成部品の摩耗が実質的に低減し、これは、必要な修理の回数を少なくして、機械１０の運転および維持コストを低下させる結果をもたらすことができる。

以上開示したマスタリンクおよび下部構造に対して種々の変更または変形を加え得ることは、当業者には明らかであろう。また、他の実施形態は、開示されたマスタリンクおよび下部構造の明細および実際を検討すれば当業者には明らかであろう。本明細書および実施例は単なる事例と見做されるべきことが意図されており、本発明の真の範囲は、以下の特許請求の範囲およびその等価物によって示される。

Claims (8)

1. 第１半リンク部材（４１）と、
   第１半リンク部材に部分的に重ね合わされる第２半リンク部材（４２）と、
   第１および第２半リンク部材の重ね合わせ部において第１および第２半リンク部材を連結するピン（４５Ａ）と、
   第１のテーパ化された連結部（５１／６５）において第１半リンク部材に固定結合され、かつ、第２のテーパ化された連結部（５１／６５）において第２半リンク部材に固定結合されるシュー（２４）と、
   シューの外面から、シューと第１の連結部とを貫通して、第１半リンク部材の中に延在する第１のネジ付き固定具（３０）と、
   シューの外面から、シューと第２の連結部とを貫通して、第２半リンク部材の中に延在する第２のネジ付き固定具（３０）と、
   第１半リンク部材の内部に取り外し可能に配置され、第１のネジ付き固定具を受け入れる第１のネジ孔付きナット（３２）と、
   第２半リンク部材の内部に取り外し可能に配置され、第２のネジ付き固定具を受け入れる第２のネジ孔付きナット（３２）と、
   第１半リンク部材の重ね合わせ部に設けられ、第２のネジ孔付きナットの座をなす第１の窪み（５９）と、
   第２半リンク部材の重ね合わせ部に設けられ、第１のネジ孔付きナットの座をなす第２の窪み（７９）と、を含む、チェーン（２２）用のマスタリンク（２９）。
2. 第１半リンク部材が、その側面から第１のネジ孔付きナットを摺動的に受け入れ、
   第２半リンク部材が、その側面から第２のネジ孔付きナットを摺動的に受け入れ、
   第１の窪みが、第２のネジ孔付きナットをその断面に関して部分的に受け入れ、
   第２の窪みが、第１のネジ孔付きナットをその断面に関して部分的に受け入れる、
   請求項１に記載のマスタリンク。
3. 第１半リンク部材が、その側面から第１のネジ孔付きナットを摺動的に受け入れるための第１の孔（５７）を有し、
   第２半リンク部材が、その側面から第２のネジ孔付きナットを摺動的に受け入れるための第２の孔（５７）を有する、
   請求項１または２に記載のマスタリンク。
4. 第１および第２のネジ孔付きナットが円筒状であり、第１および第２の孔が円形の貫通孔である、
   請求項３に記載のマスタリンク。
5. 第１の連結部が、シューの下面（９９）に設けられた第１のテーパ化された窪み（６５）と、第１半リンク部材に設けられた第１のテーパ化された突起（５１）とを含み、
   第２の連結部が、シューの下面（９９）に設けられた第２のテーパ化された窪み（６５）と、第２半リンク部材に設けられた第２のテーパ化された突起（５１）とを含む、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のマスタリンク。
6. 第１および第２半リンクが、それぞれ、互いに反対側に配置される２つの側面（５４，５５）を含み、
   第１および第２の突起の幅（Ｗ）が、２つの側面間の間隔（ｄ）よりも大きい、
   請求項５に記載のマスタリンク。
7. 第１および第２半リンク部材、ピン、第１および第２の連結部、第１および第２のネジ付き固定具、第１および第２のネジ孔付きナット、ならびに第１および第２の窪みが、シューの両側部に設けられる、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載のマスタリンク。
8. 第１の複数のリンク部材と、
   第１の複数のリンク部材の反対側に配置される第２の複数のリンク部材と、
   第１および第２の複数のリンク部材を結合して、第１端部および第２端部を有するチェーン（２２）を形成する複数のロッド部材（２５）と、
   第１および第２の複数のリンク部材を固定結合する複数のシュー部材（２４）と、
   チェーンの第１および第２端部を結合する請求項７に記載のマスタリンク（２９）と、
   複数のロッド部材と係合してチェーンを循環させるように構成される駆動部材（１６）と、
   を含む、履帯式下部構造（１２）。

Images