JP5364691B2 - 農用車輪 - Google Patents
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Description
前記スポークは、前記リム側の端部に、車輪周方向寸法が車輪軸方向寸法よりも大きいリム側異形部を備え、前記ボス側の端部に、車輪軸方向寸法が車輪周方向寸法よりも大きいボス側異形部を備え、前記リム側異形部と前記ボス側異形部との長手方向の間に、車輪軸方向寸法と車輪周方向寸法とが同一とされ、前記リム側異形部及び前記ボス側異形部よりもねじり剛性が低い中間部を備えていることを特徴とする。
前述のスポークは、リム側異形部とボス側異形部とにおいてねじり剛性が高くなるので、旋回等によってスポークにねじり方向の力が作用すると、リムとリム側異形部との境界やボスとボス側異形部との境界など、断面変化が大きい部分に応力が集中しやすくなる。本発明のスポークは、ボス側異形部とリム側異形部との長手方向の間に、車輪軸方向寸法と車輪周方向寸法とが同一とされ、前記リム側異形部及び前記ボス側異形部よりもねじり剛性が低い中間部を備えているので、ねじり方向の力に伴って生じる応力を当該中間部において好適に緩和することができる。
また、上記構成において、車輪周方向に隣接する前記スポークと前記ボスとを一体に連結する補強部材が、前記スポークを側方から覆うように設けられており、前記ボス側異形部が、前記ボス部から前記補強部材の径方向外端部までの範囲で形成され、前記補強部材は、前記ボス側異形部に沿って軸方向外側へ膨出する膨出部を有していることが好ましい。
この場合、前記スポークは、前記リムの車輪軸方向寸法よりも大きな車輪軸方向寸法を有する素材から形成され、当該素材における前記リムの端部を車輪軸方向に塑性変形させることによって、当該リム側異形部の車輪軸方向寸法が前記リムの車輪軸方向寸法よりも小さく形成されていることが推奨される。
この構成によれば、リムに対するリム側異形部の接合長さ(溶接長)を従来よりも長くすることができ、これによってもリムとスポークとの接合強度をより高めることができる。
ボス側異形部は、車輪軸方向寸法よりも車輪周方向寸法が小さいため、ボスとスポークとの接合部における車輪周方向の強度が低下する可能性があるが、隣接するスポークとボスとが補強部材により連結されることによって車輪周方向の強度を適切に補うことができる。
さらに、前記補強部材の径方向外端部から前記リムまでの寸法をHとしたとき、前記リム側異形部が、前記リムから径方向内方へ1/3Hの範囲に形成されていることが好ましい。
このような構成によって、ボス側異形部やリム側異形部の長さを適切に設定し、スポークの強度を適切に高めることができる。特に、ボス側異形部とリム側異形部との間に中間部が形成されている場合には、この中間部の長さをも適切に確保することができ、スポークにねじり方向の力が作用することによって生じる応力を中間部によって適切に緩和することができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る農用車輪の側面図(一部破断図)、図2は、図1のD−D断面図である。
本実施の形態の農用車輪1は、ホイール2と、弾性輪体3とから主構成されている。ホイール2は、パイプ材によって円環状に形成されたリム4と、このリム4の中心側(農用車輪1の回転軸心X側)に位置するボス5と、リム4とボス5とを連結する複数本(本実施形態では3本)のスポーク6と、スポーク6及びボス5に溶接等によって固着された補強板(補強部材)7とを備えている。
ボス5は、筒状に形成され、その軸心が農用車輪1の回転軸心Xに一致するように配置される。このボス5を田植機等の農業機械の本機(走行車両)の車軸に取り付けることによって農用車輪1が農業機械に装着される。
図3(a)は図2のA−A断面図、同(b)は図2のB−B断面図、同(c)は図2のC−C断面図である。スポーク6は、断面円形状(真円形状)のパイプ材を素材とし、この素材の両端部をプレス加工等によって塑性変形させることによって製造される。
なお、本実施の形態の農用車輪1とは異なるが、ボス5がリム4に対して軸方向にオフセットしているオフセットタイプの農用車輪の場合には、スポーク6のボス5側の端部に対して軸方向の負荷がよりかかりやすくなるため、スポーク6にボス側異形部6cを形成することがより有効となる。
スポーク6は、リム側異形部6aとボス側異形部6cとを備えており、これらは断面長円形状又は楕円形状に形成されているので、スポーク6にねじり方向の力が作用すると、これらの部分6a,6cとリム4やボス5との間に応力が集中しやすくなる。しかしながら、本実施の形態では、リム側異形部6aとボス側異形部6cとの間に軸方向寸法x2と周方向寸法y2とが同一で、リム側異形部6a及びボス側異形部6cよりもねじり剛性が低い中間部6bが設けられているので、ねじり方向の力によって発生する応力を中間部6bによって適切に緩和することができる。
〔試験1〕
表1は、リム側異形部6a、中間部6b、ボス側異形部6cの長さを変更した場合の農用車輪1の強度を試験した結果を示している。
実施例1は、リム側異形部6a(A部と表記)と、中間部6b(B部と表記)と、ボス側異形部6c(C部と表記)の長さが同一である農用車輪1、すなわち、スポーク6の全長に対するA部、B部、C部の長さの比率がいずれも約33%とされた農用車輪1を使用した。
同様に、実施例2は、スポーク6の全長に対するA部、B部、C部の長さの比率が20%、40%、40%とされた農用車輪1、実施例3は、同比率が40%、40%、20%とされた農用車輪1、実施例4は、同比率が40%、20%、40%とされた農用車輪1をそれぞれ使用した。
また、比較例4は、スポークの全長に対するA部とB部との比率が各50%のスポークを有する農用車輪、比較例5は、スポークの全長に対するB部とC部との比率が各50%のスポークを有する農用車輪を使用した。
なお、試験に使用した全ての農用車輪のリム及びスポークの材料は同一である。また、いずれの農用車輪にも補強板が設けられていないものを使用した。
「条件2」では、図3(b)に示されるように、農用機械を水平面に対して30度傾斜する床面G2に載置し、且つ、3本のスポーク6のうちの1本が回転軸心Xから下方へ床面G2と垂直に延びるように農用車輪1を配置した。
「条件4」では、図4(b)に示されるように、農用機械を水平面に対して30度傾斜する床面G2に載置し、3本のスポーク6のうちの1本が回転軸心Xから上方へ床面G2と垂直に延びるように農用車輪1を配置した。
表1に示されるように、比較例2〜5の農用車輪は、比較例1の農用車輪に比べ、条件5を除いて、同等かわずかに向上した強度指数が得られた。
また、比較例2のようにA部のみのスポーク、つまり、全長にわたって軸方向寸法よりも周方向寸法の方が大きいスポークを有する農用車輪は、比較例1のB部のみのスポークを有する農用車輪と比べて、条件5についての強度指数が際立って高く(強度指数130)なっている。また、比較例4のようにA部とB部が50%ずつのスポークを有する農用車輪についても、比較例1のB部のみのスポークを有する農用車輪と比べて、特に条件5についての強度指数が際立って高く(強度指数130)なっている。これは、スポークの周方向寸法が大きいことによってリムとスポークとの接合部における周方向の強度が高められ、また、周方向への応力分散によって金属疲労が抑制されるためであると考えられる。
表2は、上述の試験1と同様に、リム側異形部6a、中間部6b、ボス側異形部6cの長さを変更した場合の農用車輪1の強度を試験した結果を示している。ただし、試験2では、農用車輪1に対して図1に示す補強板7を設け、この補強板7の寸法との比較においてリム側異形部6a、中間部6b、ボス側異形部6cの長さを規定した。試験の条件(条件1〜条件5)は、試験1と同一とした。
実施例1では、図2に示されるように、ボス5から補強板7の径方向外端までの寸法をKとし、補強板7の径方向外端からリム4までの寸法をHとしたとき、A部(リム側異形部6a)の長さが1/2H、C部(ボス側異形部6c)の長さが1/2Kの農用車輪1を使用した。
同様に、実施例2では、A部の長さが1/3H、C部の長さが1/3Kの農用車輪1を使用し、実施例3は、A部の長さが1/4H、C部の長さが1/4Kの農用車輪1を使用した。
試験2においては、実施例1〜3のいずれも比較例と比べて強度指数の向上が見られた。特に、実施例2では、全ての条件1〜5において実施例1,3よりも優れた結果を得ることができた。よって、実施例2のように、A部の長さを1/3Hとし、C部の長さを1/3Kとした農用車輪が最も好ましい態様であると言える。
また、A部6a及びC部6cの長さが長いほど、B部6b、すなわち中間部6bの長さを十分に確保できなくなり、ねじり方向の力によって生じる応力を緩和する領域が少なくなり、A部6a及びC部6cの長さが短いほど、リム4とスポーク6との接合部における周方向の強度や、ボス5とスポーク6との接合部における軸方向の強度を十分に確保できなくなる。したがって、これらの観点からも実施例2のように、A部6a及びC部6cの長さを設定することが有効である。
図6は、本発明の第2の実施形態におけるホイールの一部を示す側面図、図7は、図6のE−E断面図である。
前述した第1の実施の形態では、リム側異形部6aと中間部6bとの境界や、中間部6bとボス側異形部6cとの境界に急激な形状変化があり、その形状変化部分を除いて、リム側異形部6a及びボス側異形部6cの断面形状が略一定であった。これに対して、本実施の形態では、リム側異形部6a及びボス側異形部6cの形状が、それぞれの長さの範囲において軸方向寸法及び周方向寸法が徐々に変化している。したがって、本実施の形態では、上記第1の実施の形態と同様の作用効果を奏するほか、リム側異形部6aと中間部6bとの境界や、中間部6bとボス側異形部6cとの境界における応力集中を抑制することができる。また、形状の変化が滑らかであるので、プレス等による加工が容易である。
例えば、前記各形態の農用車輪1において、農用車輪1の各構成または全体の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
補強板7は、側面視で略三角形状とされているが、円形状(円盤状)等の他の形状であってもよい。
2 ホイール
3 弾性輪体
4 リム
5 ボス
6 スポーク
6a リム側異形部
6b 中間部
6c ボス側異形部
7 補強板(補強部材)
Claims (7)
- ボスと、このボスから径方向外方へ放射状に延びる複数本のスポークと、このスポークの径方向外端部に接合される環状のリムと、このリムに焼き付けられる弾性輪体と、を備えている農用車輪において、
前記スポークは、前記リム側の端部に、車輪周方向寸法が車輪軸方向寸法よりも大きいリム側異形部を備え、前記ボス側の端部に、車輪軸方向寸法が車輪周方向寸法よりも大きいボス側異形部を備え、前記リム側異形部と前記ボス側異形部との長手方向の間に、車輪軸方向寸法と車輪周方向寸法とが同一とされ、かつ前記リム側異形部及び前記ボス側異形部よりもねじり剛性が低い中間部を備えていることを特徴とする農用車輪。 - 車輪周方向に隣接する前記スポークと前記ボスとを一体に連結する補強部材が、前記スポークを側方から覆うように設けられており、
前記ボス側異形部が、前記ボス部から前記補強部材の径方向外端部までの範囲で形成され、
前記補強部材は、前記ボス側異形部に沿って軸方向外側へ膨出する膨出部を有している請求項1に記載の農用車輪。 - 車輪周方向に隣接する前記スポークと前記ボスとを一体に連結する補強部材が設けられている請求項1に記載の農用車輪。
- 前記ボス部から前記補強部材の径方向外端部までの寸法をKとしたとき、前記ボス側異形部が、前記ボスから径方向外方へ1/3Kの範囲に形成されている請求項2又は3に記載の農用車輪。
- 前記補強部材の径方向外端部から前記リムまでの寸法をHとしたとき、前記リム側異形部が、前記リムから径方向内方へ1/3Hの範囲に形成されている請求項2〜4のいずれか1項に記載の農用車輪。
- 前記リムの車輪軸方向寸法が、前記リム側異形部の車輪軸方向寸法よりも大きく、前記中間部の車輪軸方向寸法よりも小さい請求項1〜5のいずれか1項に記載の農用車輪。
- 前記スポークは、前記リムの車輪軸方向寸法よりも大きな車輪軸方向寸法を有する素材から形成され、当該素材における前記リム側の端部を車輪軸方向に塑性変形させることによって、前記リム側異形部の車輪軸方向寸法が前記リムの車輪軸方向寸法よりも小さく形成されている請求項6に記載の農用車輪。
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