JP7269691B2 - 農業用トラクター用途向けディスクホイール - Google Patents

Description

本明細書の実施形態は概して、農業用およびオフロード車両の車輪に関する。具体的には、本明細書に記載の実施形態は、農業用トラクターまたは建設／オフロード用途向けの可変厚ディスクホイールに関する。特に、本明細書に記載の実施形態は、中心部で最大厚さを有し、フロー形成プロセスを使用して接続ブラケットまで厚さを徐々に減少させ、それにより低応力領域で必要な応力および材料を最適化するディスクホイールに関する。

トラクターは、低速で高い牽引力を発揮するように特別に設計された重要な農業用車両である。ホイールは農業用車両で重要な役割を果たし、さまざまなタスクを実行するのに役立つ。ホイールと車軸を組み合わせることで、重量物を簡単に移動できるため、荷物を支えながら移動や輸送が容易になる。

ホイールの主要部品はリム、ディスクであり、それらはリムに接続されているメンバーラグ（接続ブラケット）によって接続されています。リムは、タイヤを保持するホイールの外縁である。ディスクは中央部のハブと嵌合し、リムに向かって伸びてラグで接触する。ディスクは、ホイールの中心（車軸が接続するハブ）から放射状に広がる１つの固体部品であり、ハブを円形のトラクション表面に接続する。この用語はもともと、縦方向に４、６、または８つのセクションに分割されていたラグの部分を指していた。リム構造を支持するために、金属板を打ち抜いてディスクを作成し得る。

従来の均一な厚さのディスクプロファイルを図１に示す。ディスクプロファイルは、車軸取り付け領域１０１、車軸取り付け半径領域１０２、ホイールウェイト取り付け領域１０３、および接続ブラケット取り付け領域１０４を含む。一実施形態によれば、従来の均一な厚さのディスクは、プロファイルを得るために打ち抜かれた均一な厚さのプレートを意味する。従来の均一な厚さのディスクプロファイルでは、疲労寿命を延ばすために大量の材料を使用する。従来、ホイールの性能を高めるために、ホイールの重量が増加している。また、荷重がかかった状態でのディスクの応力レベルは、ネーブ（ｎａｖｅ）で高くなる。ネーブでの高応力の結果として、ディスク上のより厚いプロファイルの必要性があり、そうでない場合、均一な厚さのホイールプロファイルでボルト穴が破損し得る。一方、ハブ接触領域の上に放射状に広がるディスクは、応力集中が少なく、均一な厚さが重量を追加し、等しい厚さのネーブを必要としない。さらに、ディスク領域は、厚さが完全なアセンブリに必須である留め具を介してラグ領域を接続し、キーホールの拡大を回避する。

したがって、従来技術に関連する問題を克服するために、農業用トラクターの用途向けに選択されたセグメントの厚さが可変のディスクホイールが必要である。さらに、高強度を付与するためにより少ない材料投入量を使用した厚さが可変のディスクホイールが必要である。それでも、ボルト穴の破損を防ぐために、厚さが可変のディスクホイールが必要である。

本開示の目的のいくつかを本明細書で以下に説明する。

本発明の主な目的は、農業用トラクター用途向けの厚さが可変のディスクホイールを提供することである。

本発明の別の目的は、フロー形成プロセスを使用して達成される、中央部で最大厚さを有し、ホイールウェイト取り付け領域の端部まで徐々に厚さが減少する厚さが可変のディスクホイールを提供することである。

本発明のさらに別の目的は、高強度を付与するためにより少ない材料投入量を使用する厚さが可変のディスクホイールを提供することである。

本発明のさらに別の目的は、ボルト穴の破損を防止するために、厚さが可変のディスクホイールを提供することである。

本発明の別の目的は、（０．４から０．５）Ｔの範囲で、車軸取り付け領域からホイールウェイト取り付け領域の端部まで徐々に減少する厚さを提供することである。

本発明の別の目的は、キーホールの拡大を回避し、ラグ溶接領域での応力集中を回避するために、ディスクがラグに接続するディスクの外側部分で回転が起こらないことを達成することである。

本発明の別の目的は、穴のあるまたは穴のない正方形ブランクの回転を達成し、車軸取り付け領域と接続ブラケット取り付け領域との間の厚さを変えることを達成することである。

本発明の他の目的および利点は、本発明の好ましい実施形態の例示のために組み込まれ、その範囲を限定することを意図していない添付図面と併せて読めば、以下の説明から明らかになる。

上記を考慮して、本明細書の実施形態は、農業用トラクターの用途向けの厚さが可変のディスクホイールを提供する。一実施形態によれば、可変厚さを有するディスクホイールは、車軸取り付け領域、車軸取り付け半径領域、ホイールウェイト取り付け領域、および接続ブラケット取り付け領域を含む。車軸取り付け領域の厚さはＴである。車軸取り付け半径領域は、ホイールウェイト取り付け領域に接続され、接続ブラケット取り付け領域の厚さは、車軸取り付け領域の厚さと同じである。一実施形態によれば、ディスクホイールの厚さは、車軸取り付け領域および接続ブラケット取り付け領域での最大厚さを含み、車軸取り付け領域からの前記厚さは、ホイールウェイト取り付け領域の端部まで徐々に減少し、フロー形成プロセスを使用する接続ブラケット取り付け領域の厚さと一致し、ホイールウェイト取り付け領域の前記厚さは、車軸取り付け半径領域の厚さより小さく、車軸取り付け半径領域の厚さは、接続ブラケット取り付け領域の厚さより小さく、厚さが可変の前記ディスクホイールは、高強度を付与するために使用する材料投入量が少ない。

一実施形態によれば、車軸取り付け半径領域の厚さは、車軸取り付け領域の厚さの６５％～９０％である。ホイールウェイト取り付け領域の厚さは、車軸取り付け領域の厚さの最大４０％であり、接続ブラケット取り付け領域の厚さは、フロー形成プロセス中に触れられず、車軸取り付け領域と同じ厚さを有する。したがって、車軸取り付け半径領域の前記厚さは（０．６５から０．９）Ｔの範囲にあり、ホイールウェイト取り付け領域の厚さは（０．４から０．５）Ｔの範囲にある。厚さが可変のディスクホイールは、車軸取り付け領域の強度を高めることにより、ボルト穴の破損を防ぐ。

一実施形態によれば、ディスクの引張強度は、典型的には３００ＭＰａから８００ＭＰａである。車軸取り付け半径領域の引張強度は、投入材料の強度と厚さの減少の度合いに基づいたフロー形成プロセスによって強化される。強度の増加は通常、投入材料の強度から５０から４００ＭＰａである。

一実施形態によれば、車軸取り付け領域から車軸取り付け半径領域の端部までの厚さ比は、Ｔから（０．６５から０．９）Ｔであり、車軸取り付け領域からホイールウェイト取り付け領域の端部までの前記厚さ比は、Ｔから（０．４から０．５）Ｔである。厚さが可変のディスクホイールは、良好な応力分布を提供し、ホイールの重量を軽減する。厚さが可変のディスクホイールは、フロー形成プロセスによって形成され、それにより、ディスクプロファイル全体にわたって厚さが不均一になる。

実施形態によれば、円形マンドレルに穴のあるまたはない正方形ブランクを回転させる工程と、正方形ブランクにおいてフロー形成プロセスを使用してディスクを形成する工程と、車軸取り付け領域および接続ブラケット取り付け領域の厚さに影響を与えることなく、車軸取り付け領域からホイールウェイト取り付け領域の端部までディスクの厚さを徐々に減少させる工程と、形成されたディスクの端部を突き刺し、切り取る工程と、を含むフロー形成プロセスを使用してディスクホイールを形成する方法。

本明細書の実施形態のこれらおよび他の態様は、以下の説明および添付の図面と併せて考慮すると、よりよく認識および理解されるであろう。ただし、以下の説明は、好ましい実施形態およびその多数の特定の詳細を示しているが、限定ではなく例示として与えられていることを理解されたい。本明細書の実施形態の範囲内で、その精神から逸脱することなく多くの変更および修正を行うことができ、本明細書の実施形態はそのようなすべての修正を含む。

詳細な説明は、添付の図を参照して説明される。図では、異なる図で同じ参照番号を使用することは、類似または同一のアイテムを示す。

本明細書の従来技術による、従来の均一な厚さのディスクプロファイルを示す図である。

本明細書の一実施形態による、農業用トラクター用途向けのディスクホイールプロファイルを示す図である。

本明細書の一実施形態による、従来の均一な厚さのディスクプロファイルおよび厚さが可変の新規なディスクホイールプロファイルの平面図である。

本明細書の一実施形態による、従来のプロセスおよびフロー形成プロセスを使用してディスクホイールを形成する方法の間の比較を示す。

本明細書の実施形態ならびにその様々な特徴および有利な詳細は、非限定的な実施形態を参照してより完全に説明され、以下の説明で詳述される。周知の構成要素および処理技術の説明は、本明細書の実施形態を不必要に不明瞭にしないために省略されている。本明細書で使用される例は、単に、本明細書の実施形態を実施できる方法の理解を容易にし、さらに当業者が本明細書の実施形態を実施できるようにすることを意図している。したがって、実施例は、本明細書の実施形態の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

上記のように、農業用トラクターの用途向けに、厚さが可変のディスクホイールが必要である。本明細書の実施形態は、中央部で最大厚さを有する厚さが可変のディスクホイールを提供することによりこれを達成し、フロー形成プロセスを使用して取り付けブラケット領域まで厚さを徐々に減少させる。ここで図面、より具体的には図１～図４を参照すると、類似の参照文字は図面を通して一貫して対応する特徴を示し、好ましい実施形態が示される。

一実施形態によれば、農業用トラクター用途向けの可変厚さ２００を有する新規なディスクホイールプロファイルが図２に示される。厚さが可変のディスクホイールプロファイルは、車軸取り付け領域２０１、車軸取り付け半径領域２０２、ホイールウェイト取り付け領域２０３、および接続ブラケット取り付け領域２０４を含む。厚さが可変の新規のディスクホイールプロファイルは、中心部（以降、車軸取り付け領域２０１）および接続ブラケット領域２０４で最大厚さを含む。

一実施形態によれば、車軸取り付け領域２０１は、ホイール軸まで延びる。車軸取り付け半径領域２０２は、ホイールウェイト取り付け領域２０３に接続される。さらに、車軸取り付け半径領域２０２は、接続ブラケット取り付け領域２０４と同じ厚さを有する。

好ましい実施形態によれば、車軸取り付け領域２０１からの厚さは、ホイールウェイト取り付け領域２０３の端部まで徐々に減少し、フロー形成プロセス４０２を使用する接続ブラケット取り付け領域２０４の厚さと一致する。ホイールウェイト取り付け領域２０３の厚さは、車軸取り付け半径領域２０２の厚さよりも小さく、車軸取り付け半径領域２０２の厚さは、接続ブラケット取り付け領域２０４の厚さよりも小さい。厚さが可変のディスクホイール２００は、高強度を付与するために使用する材料投入量が少ない。厚さが可変のディスクホイール２００は、車軸取り付け領域２０１により高い強度を提供することにより、ボルト穴の破損を防ぐ。厚さが可変のディスクホイール２００は、良好な応力分布を提供し、ホイール重量を軽減します。

一実施形態によれば、ディスクホイール２００の厚さは、車軸取り付け領域２０１および接続ブラケット取り付け領域２０４での最大厚さを含む。一実施形態によれば、車軸取り付け半径領域２０２の厚さは、（０．６５から０．９）Ｔの範囲にある。一実施形態によれば、車軸取り付け領域２０１の引張強度は３００ＭＰａから８００ＭＰａである。

一実施形態によれば、ホイールウェイト取り付け領域２０３の厚さは、車軸取り付け領域２０１の厚さの４０％であり、引張強度は、フロー形成プロセスにより増加し得る。したがって、ホイールウェイト取り付け領域２０３の厚さは（０．４から０．５）Ｔの範囲にある。

一実施形態では、車軸取り付け半径領域２０２とホイールウェイト取り付け領域２０３との間の領域の引張強度は、原材料強度から５０ＭＰａから４００ＭＰａまで増加し得る。

一実施形態によれば、図３は、従来の均一な厚さのディスクプロファイル３００および厚さが可変の新規なディスクホイールプロファイルの平面図を示す。車軸取り付け領域１０１の厚さはＴである。車軸取り付け領域２０１からの厚さは、ホイールウェイト取り付け領域２０３の端部まで徐々に減少し、フロー形成プロセス４０２を使用して接続ブラケット取り付け領域２０４での厚さと一致する。

一実施形態によれば、車軸取り付け領域２０１から車軸取り付け半径領域２０２までの厚さ比は、Ｔから（０．６５から０．９）Ｔである。車軸取り付け領域２０１からホイールウェイト取り付け領域２０３までの厚さ比は、Ｔから（０．４から０．５）Ｔまでである。

回転操作のための投入材料は、最終部品よりも幅が狭い正方形である。回転プロセスは、厚さの減少を達成するだけでなく、最終寸法まで幅と長さを増加させる。

一実施形態による、従来のプロセスおよびフロー形成プロセスを使用してディスクホイールを形成する方法の間の比較４００を示す。厚さが可変のディスクホイール２００は、フロー形成プロセスによって形成され、それにより、ディスクプロファイル全体にわたって厚さが不均一になる。正方形ブランク４０３から得られた円形ブランク４０３／ａを回転させる工程であって、円形ディスク４０３／ａを回転させて円形マンドレル４０４のプロファイルを達成する工程と、ディスク形成４０５を使用してホイールディスクの形状を形成する工程と、ディスク形成４０６中に形成されたディスクの端部を突き刺し、切り取る工程と、を含む従来のプロセス４０１でディスクホイールを形成する方法。従来、ディスクを回転させるために、材料を回転させて直径を外方向に広げるために、丸い形のブランクが取られていた。農業用ホイールなどの正方形ディスクは、この従来のプロセスで最終製品を得る際に膨大な材料の無駄につながり得る。本発明は、材料の無駄をほとんど無視して厚さが可変のディスクを達成するための革新的なプロセス設計の道を開く。

実施形態によれば、円形マンドレル４０７に穴のあるまたはない正方形ブランクを回転させる工程と、正方形ブランク４０８においてフロー形成プロセスを使用してディスクを形成する工程と、車軸取り付け領域および接続ブラケット取り付け領域４０９の厚さに影響を与えることなく、車軸取り付け領域２０１からホイールウェイト取り付け領域２０３の端部までディスクの厚さを徐々に減少させる工程と、形成されたディスク４１０の端部を突き刺し、切り取る工程と、を含むフロー形成プロセス４０２を使用してディスクホイールを形成する方法。

特定の実施形態の前述の説明は、本明細書の実施形態の一般的な性質を完全に明らかにしているので、他の人は、現在の知識を適用することにより、一般的な概念から逸脱することなく、そのような特定の実施形態の様々な用途に容易に修正および／または適応することができ、それゆえ、そのような適応および修正は、開示された実施形態の均等物の意味および範囲内で理解されるべきであることが意図される。本明細書で使用される語法または用語は説明のためのものであり、限定のためではないことを理解されたい。したがって、本明細書の実施形態を好ましい実施形態に関して説明したが、当業者は、本明細書に記載の実施形態の精神および範囲内で修正を加えて本明細書の実施形態を実施できることを認識するであろう。

Claims (6)

1. 農業用トラクターおよび／またはオフロード車両用の厚さが可変のディスクホイール（２００）であって、
   厚さＴを有する車軸取り付け領域（２０１）と、
   ホイールウェイト取り付け領域（２０３）に接続する車軸取り付け半径領域（２０２）と、
   前記車軸取り付け領域（２０１）の厚さＴと同じ厚さＴ３を有する接続ブラケット取り付け領域（２０４）と、を含み、
   前記ディスクホイールの前記厚さは、前記車軸取り付け領域（２０１）のボルト穴の破損を防止するために、前記車軸取り付け領域（２０１）での最大厚さＴと、前記接続ブラケット取り付け領域（２０４）でのＴ３とを含み、
   前記車軸取り付け領域（２０１）からの前記厚さＴは、前記接続ブラケット取り付け領域（２０４）側の前記ホイールウェイト取り付け領域（２０３）の端部まで徐々に減少し、前記接続ブラケット取り付け領域（２０４）の厚さＴ３と一致し、
   前記ホイールウェイト取り付け領域（２０３）の厚さＴ２は、前記車軸取り付け半径領域（２０２）の厚さＴ１より小さく、前記車軸取り付け半径領域（２０２）の厚さＴ１は、前記車軸取り付け領域（２０１）の厚さＴより小さい、ことを特徴とするディスクホイール（２００）。
2. 前記車軸取り付け半径領域（２０２）の前記厚さＴ１は、０．６５Ｔ～０．９Ｔの範囲にある、請求項１に記載のディスクホイール（２００）。
3. 前記ホイールウェイト取り付け領域（２０３）の前記厚さＴ２は、０．４Ｔ～０．５Ｔの範囲にある、請求項１に記載のディスクホイール（２００）。
4. 前記車軸取り付け領域（２０１）の引張強度は３００～８００ＭＰａであり、前記車軸取り付け半径領域（２０２）と前記ホイールウェイト取り付け領域（２０３）との間の領域の前記引張強度は、５０ＭＰａから４００ＭＰａまで増加する、請求項１に記載のディスクホイール（２００）。
5. 前記ディスクホイールは、フロー形成プロセスによって形成され、それにより、前記車軸取り付け領域（２０１）の厚さＴおよび前記接続ブラケット取り付け領域（２０４）の厚さＴ３に影響を与えることなく、ディスクプロファイルにわたって厚さの可変を提供する、請求項１に記載のディスクホイール（２００）。
6. 円形マンドレル（４０７）に穴のあるまたはない正方形ブランクを回転させる工程と、前記正方形ブランク（４０８）においてフロー形成プロセスを使用してディスクを形成する工程と、車軸取り付け領域および接続ブラケット取り付け領域（４０９）が同じ厚さであり、前記車軸取り付け領域（２０１）から前記接続ブラケット取り付け領域（２０４）側のホイールウェイト取り付け領域（２０３）の端部まで前記ディスクの厚さを徐々に減少させる工程と、形成された前記ディスク（４１０）の端部を突き刺し、切り取る工程と、を含むフロー形成プロセス（４０２）を使用してディスクホイール（２００）を形成する方法。

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