JP6814720B2 - 転圧車両の転圧ドラム - Google Patents

Description

本発明は、転圧車両の転圧ドラムに関する。

例えばマカダムローラは、走行輪を兼ねた前２輪、後１輪の転圧ドラムを備えており、各転圧ドラムを回転駆動して走行しながら路面の締固め作業を実施している。例えば特許文献１に記載のマカダムローラの転圧ドラムは、内外二重に配設された内輪及び外輪の左右両側をそれぞれ側壁により閉塞し、内輪の内周側に画成された機構室には油圧モータを組み付け、この油圧モータを介して車体側から転圧ローラを支持しながら回転駆動するようになっている。

内輪と外輪との間には左右側壁の閉塞により内部室が画成され、この内部室は内部への水等の侵入に起因する腐食防止のために溶接構造により気密保持されている。特許文献１の技術では、路面に対する転圧力を増加させるために内部室を利用しており、その内部に水を注入して車両の自重を増加させることが可能となっている。このため、転圧ドラムの一方の側壁には内部に水を注入可能な注水孔が貫設され、通常時はプラグが装着されて封止されている。

ところで、溶接構造の転圧ドラムを製作する際にはガス抜き対策が必要になる。具体的に述べると、内輪及び外輪の左右端縁に対して側壁が連続的に溶接されることにより、最終的に密閉された内部室が画成されるのであるが、このときアークによる溶融箇所ではガスが生じ、内部室内では溶接熱により空気が膨張する。これらの溶接ガス及び空気は未だ溶接されていない隙間を経て溶接中に常に外部に吹き出し、溶融金属に悪影響を与えてブローホールや溶接欠陥の要因になり得る。特許文献１の技術では、側壁のプラグを取り外して溶接を実施することにより、溶接ガスや空気を注水孔から外部に逃がして上記不具合を防止している。

特開２００８−１３８４４３号公報

ところで、特許文献１の転圧ドラムのような注水機能は全ての転圧車両に要望されるものではなく、そのような転圧車両では、コスト低減のために注水孔及びプラグが廃止される。しかしながら、溶接時のガス抜き対策は必要なため、注水孔に代えて転圧ローラの側壁にガス抜き孔を貫設し、溶接作業の完了後にガス抜き孔に鉄片を溶接して封止している。

結果として、注水孔及びプラグの廃止により得られたコスト低減の大半は、ガス抜き孔の加工及び鉄片の溶接を実施することで相殺されるため、コスト的なメリットがほとんど得られない。また、転圧ローラの側壁にパッチを当てたような鉄片が露出するため、転圧車両の美観低下の要因になるという問題も生じた。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、溶接構造の転圧ドラムを製作する際のガス抜き対策を講じた上で、製造コストを低減できると共に良好な車両の美観を保つことができる転圧車両の転圧ドラムを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、内外二重に配設された内輪及び外輪の両側がそれぞれ内周側壁および外周側壁により閉塞されて、前記内輪と前記外輪との間に溶接構造により気密保持された内部室が画成されると共に、前記内輪の内周側に機構室が画成されたドラム本体と、前記機構室を気密保持し、且つ前記ドラム本体を車体側から支持して回転駆動可能なように、前記機構室に組み付けられた支持・駆動機構とを備えた転圧車両の転圧ドラムにおいて、前記内輪には、前記内部室と前記機構室とを連通させるガス抜き孔が貫設されるとともに、前記内周側壁には、前記機構室と外部とを連通するように前記ドラム本体の回転軸線を中心としてフランジ孔が貫設され、前記フランジ孔には、前記支持・駆動機構が嵌合されることを特徴とする。

本発明の転圧車両の転圧ドラムによれば、溶接構造の転圧ドラムを製作する際のガス抜き対策を講じた上で、製造コストを低減できると共に良好な車両の美観を保つことができる。

実施形態のマカダムローラを示す側面図である。 後部転圧ドラムを示す図１のII-II線断面図である。

以下、本発明をマカダムローラの後部転圧ドラムに具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態のマカダムローラを示す側面図である。以下の説明では、車両を基準として前後方向及び左右方向を表現する。

マカダムローラ１（以下、車両と称することもある）の車体は、左右一対の前部転圧ドラム２を備えた前部車体４と１つの後部転圧ドラム３（転圧ドラム）を備えた後部車体５とにより構成されている。これらの車体４，５はアーティキュレート機構６を介して連結されており、前部車体４に設けられた図示しない操舵シリンダの駆動により、アーティキュレート機構６を中心として前部及び後部車体４，５が水平方向に屈曲することで車両１が旋回するようになっている。

前部転圧ドラム２は前部車体４の左右に配設されて回転可能に支持されると共に、それぞれ図示しない油圧モータにより回転駆動されるようになっている。また、後部車体５からは左右一対の支持アーム５ａが後方に延設され、それらの支持アーム５ａの間に後部転圧ドラム３が配設されている。後部転圧ドラム３は左右の支持アーム５ａから支持されると共に油圧モータ２３で回転駆動されるが、その詳細については後述する。

前部車体４上にはステアリング１０を備えた操作台１１が設置され、操作台１１の後側にはステアリング１０に対応して運転席１２が設置されている。なお、締固め作業中にオペレータが左右の転圧際を容易に視認可能なように、図示はしないが、ステアリング１０及び運転席１２は左右一対設けられている。マカダムローラ１に搭乗して何れかの運転席１２に着座したオペレータは、ステアリング１０及び操作台１１の前後進レバー１３や足下の図示しないブレーキペダルなどを操作し、その操作に応じて車両１の走行や操舵などが行われる。

後部車体５上には水を貯留した貯水タンク１５が設置され、図示はしないが前部及び後部転圧ドラム２，３の近接位置には散水ノズルが配設され、各散水ノズルは配管及び散水ポンプを介して貯水タンク１５に接続されている。締め固め作業時には前部及び後部転圧ドラム２，３への舗装材の付着防止を目的として、貯水タンク１５内の水が散水ポンプにより各散水ノズルに供給されて前部及び後部転圧ドラム２，３へと散水される。

図２は後部転圧ドラム３を示す図１のII-II線断面図であり、以下、同図に基づき後部転圧ドラム３の構成を説明する。
後部転圧ドラム３は、鋼板材料による溶接構造からなるドラム本体２１、及びその内部（後述する機構室３０内）に組み付けられる軸受部材２２（支持・駆動機構）や油圧モータ２３（支持・駆動機構）等から構成されている。

ドラム本体２１の内輪２４及び外輪２５は径違いの円筒状をなし、後部転圧ドラム３の回転軸線Ｌを中心として内外二重に配設されている。内輪２４及び外輪２５の左右両側には平板環状をなす外周側壁２６（側壁）がそれぞれ配設され、これらの外周側壁２６により内輪２４と外輪２５との間が閉塞されて環状の内部室２７が画成されている。
各外周側壁２６の内周縁はそれぞれ内輪２４の外周面に当接して連続的に溶接され、外周縁はそれぞれ外輪２５の内周面に当接して連続的に溶接されている。結果として各溶接箇所には全周に亘る溶接ビード２８が形成され、このような溶接構造により内部室２７は外部から気密保持されている。

内輪２４の内部には円盤状をなす左右一対の内周側壁２９が配設され、これらの内周側壁２９により内輪２４の内周側に機構室３０が画成されている。各内周側壁２９の外周縁はそれぞれ内輪２４の内周面に当接して連続的に溶接され、結果として各溶接箇所には全周に亘る溶接ビード３１が形成されている。この点は、内部室２７の溶接構造と同様である。

機構室３０には軸受部材２２及び油圧モータ２３が組み付けられ、これらの部材２２，２３によりドラム本体２１が後部車体５側から支持されると共に、油圧モータ２３により回転駆動されるようになっている。

詳しく述べると、軸受部材２２及び油圧モータ２３の組付のために、左右の内周側壁２９にはそれぞれ回転軸線Ｌを中心としてフランジ孔２９ａが貫設されると共に、その周囲に複数の雌ネジ部２９ｂが形成されている。左側の内周側壁２９（機構室の一側）のフランジ孔２９ａには軸受部材２２がインローにより嵌合し、右側の内周側壁２９（機構室の他側）のフランジ孔２９ａには油圧モータ２３がインローにより嵌合し、それぞれ雌ネジ部２９ｂに螺合したボルト３２により内周側壁２９に締結されている。

インロー箇所の接合面、具体的には、各フランジ孔２９ａの内周面及びその周辺の外側面は芯出しのために予め機械加工されているため、各フランジ孔２９ａは軸受部材２２及び油圧モータ２３により完全に閉塞されている。なお、油圧モータ２３の設置スペースを確保するために、右側の内周側壁２９は内輪２４の若干奥まった位置に配置されている。

そして、軸受部材２２は後部車体５の左側の支持アーム５ａに連結され、油圧モータ２３は後部車体５の右側の支持アーム５ａに連結されており、これにより、上記のようなドラム本体２１の支持及び油圧モータ２３による駆動がなされる。

ところで、以上のような溶接構造のドラム本体２１を製作する際には、ガス抜き対策が必要である。このため［発明が解決しようとする課題］で述べたように、従来からドラム本体の側壁にガス抜き孔を貫設し、溶接作業の完了後にガス抜き孔に鉄片を溶接して封止しているが、コスト的に不利な上に転圧車両の美観を低下させる要因にもなる。

このような不具合を鑑みて本発明者は、軸受部材２２及び油圧モータ２３の組付前（ドラム本体２１の溶接時も含む）と組付後とで、機構室３０の外部に対する連通状態が変化する点に着目した。
即ち、軸受部材２２及び油圧モータ２３の組付前の機構室３０は、各内周側壁２９のフランジ孔２９ａを介して外部と連通している。これに対して組付後には、各フランジ孔２９ａが軸受部材２２及び油圧モータ２３により完全に閉塞され、且つ上記のように各内周側壁２９の外周縁も内輪２４の内周面に対し全周を溶接されているため、機構室３０が外部から気密保持される。

そして、軸受部材２２及び油圧モータ２３の組付は、溶接作業によりドラム本体２１を完成させた後に実施される。このため、仮に内部室２７と機構室３０とが連通している場合には、組付前の内部室２７は機構室３０を介して外部と連通してガス抜き機能が奏され、組付後の内部室２７は機構室３０とは連通し続けるものの、外部に対しては遮断されて気密保持されることになる。

このような知見の下に本実施形態では、内部室２７と機構室３０とを区画している内輪２４にガス抜き孔３３を貫設している。本実施形態では、内輪２４の車幅方向の中央の１箇所に内径12mmのガス抜き孔３３を形成しており、このガス抜き孔３３を介して内部室２７と機構室３０とが互いに連通されている。
ガス抜き孔３３を小径且つ１つとしているのは、溶接時に発生するガスの排出のためには大きな開口面積は不要であり、また不必要に大きな開口面積はドラム本体２１の剛性低下の要因になる点を配慮した結果である。但し、これに限るものではなく、その径や数を任意に変更してもよい。

次に、以上のように構成された後部転圧ドラム３の製作手順を説明する。
まず、ドラム本体２１を構成する各パーツを製作する。具体的には、内輪２４及び外輪２５を径違いの円筒状に成形し、外周側壁２６を平板環状に成形し、内周側壁２９をフランジ孔２９ａを有する円盤状に成形する。この時点で、既に内輪２４にはガス抜き孔３３が貫設されている。

次いで、これらのパーツを互いに溶接して溶接構造のドラム本体２１を完成させる。各パーツの溶接順序は限定されないが、溶接作業の何れかの時点で内部室２７が画成される。
例えば、内輪２４と外周側壁２６とを先に溶接した場合には、外周側壁２６の外周側に外輪２５を配置して、外周側壁２６の外周縁と外輪２５の内周面とを溶接する時点で内部室２７が画成される。逆に外輪２５と外周側壁２６とを先に溶接した場合には、外周側壁２６の内周側に内輪２４を配置して、外周側壁２６の内周縁と内輪２４の外周面とを溶接する時点で内部室２７が画成される。

何れの場合も、溶接ビード２８により完全に気密保持されてはいないものの、内部室２７が既に画成されている。このため、仮に特許文献１の注水孔或いは従来技術のガス抜き孔３３が無いとすると、内部室２７の内外の連通箇所は溶接予定の僅かな隙間だけとなり、この隙間を経て溶接ガスや膨張した空気が外部に吹き出して溶融金属に悪影響を与えてしまう。

しかし本実施形態では、これらの溶接ガスや空気が内部室２７内から内輪２４のガス抜き孔３３を経て機構室３０に逃がされ、さらにフランジ孔２９ａを経て外部に逃がされるため、溶接予定の隙間を経て吹き出す溶接ガスや空気が激減する。よって、これらの溶接ガスや空気による溶融金属への悪影響が抑制され、ブローホールや溶接欠陥の発生を未然に防止することができる。

このようにして溶接作業が完了してドラム本体２１が完成すると、各内周側壁２９のインロー箇所の接合面（フランジ孔２９ａの内周面及びその周辺）を機械加工すると共に雌ネジ部２９ｂを形成し、その後に軸受部材２２及び油圧モータ２３を組み付ける。組付後の各フランジ孔２９ａは軸受部材２２及び油圧モータ２３により完全に閉塞され、且つ各内周側壁２９の外周縁も内輪２４の内周面に対し全周を溶接されているため、機構室３０は外部から気密保持される。

内部室２７を主体として表現すれば、組付前の内部室２７はガス抜き孔３３、機構室３０及びフランジ孔２９ａを介して外部と連通することにより、上記のような外部へのガス抜き機能を奏するが、組付後の内部室２７はガス抜き孔３３を介して機構室３０とは連通し続けるものの、フランジ孔２９ａの閉塞により外部に対しては遮断されて気密保持される。従って、マカダムローラ１の稼働中に内部室２７や機構室３０の内部に水等が侵入する事態が未然に防止される。

そして以上の説明から判るように、特許文献１の注水孔はプラグの装着による封止を要し、従来技術のガス抜き孔３３は鉄片の溶接による封止を要するのに対し、本実施形態のガス抜き孔３３は封止を必要としない。開口状態のままであっても、軸受部材２２及び油圧モータ２３を組み付けた時点で間接的に封止されるためである。従って、プラグを製作する手間或いは鉄片の溶接作業を省略でき、内輪２４にガス抜き孔３３を貫設するだけの極めて簡単な作業により実施可能なことから、その製造コストを大幅に低減することができる。

また、特許文献１のプラグや従来技術の鉄片が転圧ローラの側壁に露出したままであるのに対し、本実施形態のガス抜き孔３３は、軸受部材２２及び油圧モータ２３の組付後に自ずと外部から隠蔽される。このため、後部転圧ドラム３の外周側壁２６は、見栄えの悪いプラグや鉄片のない平坦状をなし、良好なマカダムローラ１の美観を保つことができる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態ではマカダムローラ１の後部転圧ドラム３に具体化したが、これに限定されるものではなく、例えば、振動ローラやコンバインドローラの転圧ドラムに適用してもよい。
また転圧車両の中には、転圧ドラムの内部に加振用の起振装置を内蔵した車両も存在するが、このような起振装置を内蔵した転圧ドラムに対しても本発明は適用可能である。
また上記実施形態では、後部車体５から左右両側を支持された後部転圧ドラム３に適用したが、片持ち支持された転圧ドラムに適用してもよい。例えばマカダムローラ１の左側の前部転圧ドラム２は、図２の軸受部材２２を省略して油圧モータ２３（支持・駆動機構）を介して片持ち支持された構成を採っている。しかし、このような構成であっても左側の内周隔壁２９にフランジ孔２９ａ等が形成されておらず、油圧モータ２３の組付後に機構室３０が気密保持されるものであれば、内輪２４にガス抜き孔３３を形成することにより上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

１ マカダムローラ（転圧車両）
３ 後部転圧ドラム（転圧ドラム）
２１ ドラム本体
２２ 軸受部材（支持・駆動機構）
２３ 油圧モータ（支持・駆動機構）
２４ 内輪
２５ 外輪
２６ 外周側壁
２７ 内部室
２９ 内周側壁（機構室の一側、機構室の他側）
２９ａ フランジ孔
３０ 機構室
３３ ガス抜き孔

Claims (3)

1. 内外二重に配設された内輪及び外輪の両側がそれぞれ内周側壁および外周側壁により閉塞されて、前記内輪と前記外輪との間に溶接構造により気密保持された内部室が画成されると共に、前記内輪の内周側に機構室が画成されたドラム本体と、
   前記機構室を気密保持し、且つ前記ドラム本体を車体側から支持して回転駆動可能なように、前記機構室に組み付けられた支持・駆動機構と
   を備えた転圧車両の転圧ドラムにおいて、
   前記内輪には、前記内部室と前記機構室とを連通させるガス抜き孔が貫設されるとともに、前記内周側壁には、前記機構室と外部とを連通するように前記ドラム本体の回転軸線を中心としてフランジ孔が貫設され、
   前記フランジ孔には、前記支持・駆動機構が嵌合されることを特徴とする転圧車両の転圧ドラム。
2. 前記支持・駆動機構は、
   前記機構室の一側に組み付けられ、該一側を閉塞して前記車体側から支持する軸受部材と、
   前記機構室の他側に組み付けられ、該他側を閉塞して前記車体側から支持して回転駆動する油圧モータとから構成された
   ことを特徴とする請求項１に記載の転圧車両の転圧ドラム。
3. 前記転圧車両は、マカダムローラであり、
   前記転圧ドラムは、前記マカダムローラの後部転圧ドラムである
   ことを特徴とする請求項１に記載の転圧車両の転圧ドラム。

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