KR20150068467A - 무한궤도식 주행 차량의 롤러 휠 - Google Patents

무한궤도식 주행 차량의 롤러 휠 Download PDF

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Abstract

본 발명은 롤러 셸을 지지하는 베어링을 장수명화할 수 있는, 무한궤도식 주행 차량의 롤러 휠을 제공한다.
본 발명에 따른 무한궤도식 주행 차량의 롤러 휠은, 원통형의 외주면을 갖는 샤프트(24)와, 샤프트(24)의 외주면의 일부를 둘레 방향으로 에워싸게 배치되고, 외주면에 대향하는 원통형의 내주면 및 환형의 단부면을 갖는 롤러 셸(23)과, 샤프트(24)에 고정되고, 단부면에 대향하는 환형의 대향면을 갖는 칼라와, 외주면과 내주면 사이에 배치된 레이디얼 슬라이드 베어링(25)과, 단부면과 대향면 사이에 배치된 스러스트 슬라이드 베어링(26)을 구비한다. 스러스트 슬라이드 베어링(26)은, 레이디얼 슬라이드 베어링(25)과는 별개로 마련되어 있다. 롤러 휠에는, 롤러 셸(23)에 대한 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 상대 회전을 방지하는 회전 방지 구조가 형성되어 있다.

Description

무한궤도식 주행 차량의 롤러 휠{ROLLER WHEEL FOR TRACK BELT-TYPE TRAVELING VEHICLE}
본 발명은 무한궤도식 주행 차량의 롤러 휠에 관한 것이다.
종래, 고르지 않은 땅에서의 작업에, 유압 셔블 및 불도저 등의 무한궤도식 주행 차량이 이용되고 있다. 무한궤도식 주행 차량은, 주행체의 좌우 양측의 전후 위치에 배치된 유동륜(遊動輪) 및 구동륜(驅動輪)과, 이 구동륜과 유동륜 사이에 감겨진 무단형의 무한궤도를 구비한다. 무한궤도에서의 비접지면측에서, 구동륜과 유동륜 사이에, 복수의 롤러 휠이 배치되어 있다. 복수의 롤러 휠이 설치되어 있음으로써, 무한궤도식 주행 차량의 주행시에서의 접지력을 확보할 수 있고, 또한 차체를 안정적으로 지지할 수 있다.
예컨대 일본 특허 공개 평성 9-226644호 공보(특허문헌 1)에 개시되어 있는 롤러 휠 장치에서는, 원기둥형의 샤프트의 외주에, 무한궤도 링크와 접촉하는 롤러 셸(roller shell)이 회전 가능하게 설치되어 있다. 롤러 셸과 샤프트 사이에, 부싱이 설치되어 있다. 부싱은, 레이디얼 방향의 부하를 받는 원기둥부와, 스러스트 방향의 부하를 받는 플랜지부를 갖고 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 평성 9-226644호 공보
일본 특허 공개 평성 9-226644호 공보(특허문헌 1)에 기재된 롤러 휠 장치에서는, 원기둥부와 플랜지부가 일체인 부싱이 설치되어 있고, 롤러 휠이 회전하면 플랜지부는 보스부에 대하여 미끄럼 이동한다. 이 부싱을, 원기둥부와 플랜지부가 별개로 마련되어 있는 구성으로 하면, 롤러 휠이 회전할 때, 롤러 휠의 회전에 따라서 플랜지부도 회전하여, 플랜지부와 롤러 휠이 미끄럼 이동하게 된다. 플랜지부와 롤러 휠이 높은 면압으로 미끄럼 이동함으로써, 마찰 저항에 의해 열이 발생한다. 이 발열의 결과, 눌어붙음이 생기고, 부싱의 수명이 줄어든다는 문제가 있다.
본 발명은, 상기한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 롤러 셸을 지지하는 베어링의 미끄럼 이동 마모에 대한 내성을 높인, 무한궤도식 주행 차량의 롤러 휠을 제공하는 것이다.
본 발명의 무한궤도식 주행 차량의 롤러 휠은, 샤프트와, 롤러 셸과, 칼라와, 레이디얼 슬라이드 베어링과, 스러스트 슬라이드 베어링을 구비한다. 샤프트는, 원통형의 외주면을 갖는다. 롤러 셸은, 외주면의 일부를 둘레 방향으로 에워싸게 배치되어 있다. 롤러 셸은, 외주면에 대향하는 원통형의 내주면 및 환형의 단부면을 갖는다. 칼라는, 샤프트에 고정되어 있다. 칼라는, 단부면에 대향하는 환형의 대향면을 갖는다. 레이디얼 슬라이드 베어링은, 외주면과 내주면 사이에 배치되어 있다. 스러스트 슬라이드 베어링은, 단부면과 대향면 사이에 배치되어 있다. 스러스트 슬라이드 베어링은, 레이디얼 슬라이드 베어링과는 별개로 마련되어 있다. 롤러 휠에는, 회전 방지 구조가 형성되어 있다. 회전 방지 구조는, 롤러 셸에 대한 스러스트 슬라이드 베어링의 상대 회전을 방지한다.
본 발명의 롤러 휠에 의하면, 레이디얼 슬라이드 베어링과는 별개로 마련된 스러스트 슬라이드 베어링의, 롤러 셸에 대한 상대 회전이 방지된다. 그 때문에, 롤러 셸이 회전할 때, 스러스트 슬라이드 베어링은, 롤러 셸에 대해서는 미끄럼 이동하지 않고, 칼라에 대하여 미끄럼 이동하게 된다. 스러스트 슬라이드 베어링이 칼라에 접촉하는 면적은, 스러스트 슬라이드 베어링이 롤러 셸에 접촉하는 면적보다 크기 때문에, 스러스트 슬라이드 베어링을 칼라에 대하여 미끄럼 이동시킴으로써, 미끄럼 이동할 때에 발생하는 면압이 작아진다. 그 결과, 롤러 셸을 지지하는 스러스트 슬라이드 베어링의 미끄럼 이동시의 발열을 저감할 수 있다.
상기한 롤러 휠에 있어서, 샤프트의 외주면은, 축 방향에서, 단부면이 배치되어 있는 위치로부터 대향면이 배치되어 있는 위치에 걸쳐, 동일 직경의 원통 형상을 갖는다. 이와 같이 하면, 스러스트 슬라이드 베어링이 설치되어 있는 위치에 있어서, 샤프트의 외주면에는 스러스트 하중을 받기 위한 단차가 형성되어 있지 않고, 샤프트는 그 외주면이 동일 직경의 원통형의 스트레이트 샤프트의 형상을 갖는다. 샤프트를 이러한 형상으로 형성함으로써, 샤프트의 제조가 용이해진다.
상기한 롤러 휠에 있어서, 회전 방지 구조는, 롤러 셸과 스러스트 슬라이드 베어링 중의 한쪽에 형성된 볼록부 및 다른쪽에 형성된 오목부의 결합에 의한 접합이다. 본 발명의 롤러 휠에, 상기 수법을 적용함으로써, 회전 방지 구조를 적합하게 형성하는 것이 가능하다.
상기한 롤러 휠에 있어서, 레이디얼 슬라이드 베어링과 스러스트 슬라이드 베어링은, 서로 상이한 재료로 형성되어 있다. 이에 따라, 상대적으로 높은 면압으로 미끄럼 이동하는 스러스트 슬라이드 베어링을, 높은 면압에 견딜 수 있는 재료로 형성할 수 있기 때문에, 스러스트 슬라이드 베어링의 수명을 더 늘릴 수 있다. 스러스트 슬라이드 베어링만을 고가의 높은 면압에 견딜 수 있는 재료로 형성하고, 레이디얼 슬라이드 베어링을 종래의 베어링 재료로 형성함으로써, 경제성이 우수한 롤러 휠을 제공할 수 있다.
상기한 롤러 휠에 있어서, 스러스트 슬라이드 베어링의 형성 재료는, 레이디얼 슬라이드 베어링의 형성 재료보다 높은 경도를 갖는다. 이와 같이 하면, 스러스트 슬라이드 베어링을, 보다 높은 면압에 견딜 수 있는 사양으로 마련할 수 있다.
상기한 롤러 휠에 있어서, 스러스트 슬라이드 베어링은, 환형의 주표면을 갖는 원환판형의 본체부와, 본체부와 일체로 형성되고 주표면으로부터 돌기하는 볼록부를 갖는다. 이와 같이 하면, 스러스트 슬라이드 베어링에 형성된 볼록부와, 롤러 셸에 형성된 오목부의 결합에 의해, 스러스트 슬라이드 베어링을 롤러 셸에 대하여 확실하게 회전 방지하는 것이 가능해진다.
상기한 롤러 휠에 있어서, 스러스트 슬라이드 베어링이 롤러 셸의 단부면에 접촉하는 면적은, 스러스트 슬라이드 베어링이 칼라의 대향면에 접촉하는 면적보다 작다. 이와 같이 하면, 롤러 셸의 회전에 따라 스러스트 슬라이드 베어링이 칼라에 대하여 미끄럼 이동할 때의 면압을 확실하게 작게 할 수 있어, 미끄럼 이동시에 발생하는 발열을 확실하게 저감할 수 있다.
상기한 롤러 휠에 있어서, 샤프트의 직경 방향에서, 스러스트 슬라이드 베어링이 롤러 셸의 단부면에 접촉하는 부분의 치수는, 스러스트 슬라이드 베어링이 칼라의 대향면에 접촉하는 부분의 치수보다 작다. 이와 같이 하면, 롤러 셸의 회전에 따라 스러스트 슬라이드 베어링이 칼라에 대하여 미끄럼 이동할 때의 면압을 확실하게 작게 할 수 있어, 미끄럼 이동시에 발생하는 발열을 확실하게 저감할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 롤러 셸을 지지하는 베어링의 미끄럼 이동 마모에 대한 내성을 높일 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에서의 롤러 휠을 구비하는 무한궤도식 주행 차량의 예로서 유압 셔블의 구성을 도시한 개략 사시도이다.
도 2는, 도 1의 무한궤도식 주행 차량에 포함되는 무한궤도 장치의 구성을 도시한 개략 사시도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 무한궤도식 주행 차량의 하부 롤러 휠의 구성의 개략을 도시한 단면도이다.
도 4는, 도 3에 도시한 스러스트 슬라이드 베어링 부근을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 5는, 도 3에 도시한 하부 롤러 휠의 일부 구성 요소의 분해 사시도이다.
도 6은, 스러스트 슬라이드 베어링의 사시도이다.
도 7은, 롤러 셸 및 칼라에 대한 스러스트 슬라이드 베어링의 배치의 상세를 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 관해 도면에 기초하여 설명한다.
우선 본 발명의 사상을 적용 가능한 무한궤도식 주행 차량의 일례로서 유압 셔블의 구성에 관해 설명한다. 한편 본 발명은 이하의 유압 셔블 이외의 불도저 등의 무한궤도식 주행 차량에도 적용 가능하다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에서의 롤러 휠을 구비하는 무한궤도식 주행 차량의 예로서 유압 셔블의 구성을 도시한 개략 사시도이다. 도 1을 참조하여 보면, 무한궤도식 주행 차량(예컨대 유압 셔블)(30)은, 하부 주행체(20)와, 상부 선회체(31)와, 작업기(32)를 주로 갖는다. 하부 주행체(20)와 상부 선회체(31)에 의해, 무한궤도식 주행 차량의 본체가 구성되어 있다.
하부 주행체(20)는 좌우 한 쌍의 무한궤도 장치(10)를 갖는다. 이 좌우 한 쌍의 무한궤도 장치(10)가 회전 구동함으로써 무한궤도식 주행 차량(30)이 스스로 주행할 수 있도록 구성되어 있다. 하부 주행체(20)는 또한, 상세히 후술하는 롤러 휠을 갖는다.
상부 선회체(31)는 하부 주행체(20)에 대하여 선회 가능하게 설치되어 있다. 이 상부 선회체(31)는, 전방 좌측에 캡(31a)을 갖고, 후방측에 엔진을 수납하는 엔진 룸(31b), 및 카운터 웨이트(31c)를 갖는다. 여기서, 상부 선회체(31)의 전후·좌우는, 캡(31a) 내에 착석하는 오퍼레이터를 기준으로 하고 있다.
작업기(32)는 상부 선회체(31)의 전방측에 피봇 지지되어 있고, 예컨대 붐, 아암, 버킷, 유압 실린더 등을 갖는다.
도 2는, 도 1의 무한궤도식 주행 차량에 포함되는 무한궤도 장치(10)의 구성을 도시한 개략 사시도이다. 도 2를 참조하여 보면, 무한궤도 장치(10)는, 무한궤도용 링크(1)와, 부싱(11)과, 연결용 핀(12)과, 트랙 슈(슈 플레이트)(13)를 주로 갖는다. 무한궤도 장치(10)는, 트랙 슈(13)가 부착된 복수의 무한궤도용 링크(1)가 무단형으로 연결됨으로써, 환형으로 구성되어 있다.
무한궤도용 링크(1)에는, 부싱 구멍(6)과, 핀 구멍(7)이 형성되어 있다. 1개의 무한궤도 장치(10)에 있어서, 복수의 무한궤도용 링크(1)가 2열로 배치되어 있다. 동일한 열에서 서로 인접하는 한쪽 및 다른쪽의 무한궤도용 링크(1)는, 한쪽의 무한궤도용 링크(1)의 부싱 구멍(6)과 다른쪽의 무한궤도용 링크(1)의 핀 구멍(7)이 동심에 배치되도록, 서로 중첩되어 있다.
원통형의 부싱(11)은 한쪽의 무한궤도용 링크(1)의 부싱 구멍(6) 내에 압입되어 있다. 연결용 핀(12)은 부싱(11) 내에 삽입 관통되며, 또한 다른쪽의 무한궤도용 링크(1)의 핀 구멍(7)에 압입되어 있다. 이와 같이 하여, 열 방향으로 늘어선 한쪽 및 다른쪽의 무한궤도용 링크(1)끼리가 연결되어 있다.
또한, 1열째의 무한궤도용 링크(1)의 부싱 구멍(6)과 2열째의 무한궤도용 링크(1)의 핀 구멍(7)은, 서로 동심이 되도록 배치되어 있다. 하나의 부싱(11) 및 연결용 핀(12)의 한쪽 단부측에 상기한 바와 같이 1열째의 무한궤도용 링크(1)가 설치되며, 또한 다른쪽 단부측에 2열째의 무한궤도용 링크(1)가 설치되어 있다. 이에 따라, 한쪽의 열과 다른쪽의 열의 각 무한궤도용 링크(1)가 부싱(11) 및 연결용 핀(12)을 이용하여 서로 연결되어 있다.
트랙 슈(13)는, 지면에 접촉하는 쪽의 접지면(13a)과, 접지면(13a)에 대하여 반대쪽의 비접지면(13b)을 갖는다. 복수의 트랙 슈(13)의 접지면(13a)의 각각은, 무한궤도 장치(10)의 접지면을 구성하고 있다. 복수의 트랙 슈(13)의 비접지면(13b)의 각각은, 무한궤도 장치(10)의 비접지면을 구성하고 있다.
본 실시형태에 관련된 롤러 휠의 일례로서의 하부 롤러 휠(21)은, 무단형의 무한궤도 장치(10)의 비접지면측에 배치되어 있고, 무한궤도용 링크(1)와 접촉하면서 회전한다. 하부 롤러 휠(21)은, 하부 주행체(20)의 트랙 프레임(29)(도 1 참조)의 하부에 설치되어 있고, 무한궤도용 링크(1)를 통하여 무한궤도 장치(10)의 회전을 가이드한다. 하부 롤러 휠(21)은, 트랙 프레임(29)에 고정된 샤프트(24)와, 무한궤도용 링크(1)에 접촉하는 롤러 셸(23)을 구비한다.
도 3은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 무한궤도식 주행 차량의 하부 롤러 휠(21)의 구성의 개략을 도시한 단면도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 샤프트(24)는, 트랙 프레임(29)에 부착되어 있다. 샤프트(24)는, 대략 중실 원기둥형의 형상으로 형성되어 있고, 원통 형상의 외주면(24a)을 갖는다.
롤러 셸(23)은, 샤프트(24)의 외주면(24a)의 일부를 둘레 방향으로 에워싸게 배치되어 있다. 롤러 셸(23)은, 샤프트(24)의 중심선을 회전 중심으로 하여, 샤프트(24)의 외주측에 회전 가능하게 배치되어 있다. 롤러 셸(23)은, 통 형상을 갖는다. 롤러 셸(23)은, 상기 중심선 방향의 중심을 포함하는 직경 방향의 면에서 분리되어 있었던 2개의 세그먼트를 용접하여 제조된다. 샤프트(24)는, 통 형상의 롤러 셸(23)에 삽입 관통되어, 롤러 셸(23)의 회전 중심이 된다. 롤러 셸(23)은, 회전 중심 방향(축 방향)을 따라 샤프트(24)의 외주면(24a)에 대향하는 원통형의 내주면(23a)과, 직경 방향을 따르는 환형의 단부면(23b)을 갖는다.
롤러 셸(23)에 대하여 샤프트(24)의 양단부측에는, 한 쌍의 칼라(22)가 마련되어 있다. 칼라(22)는, 롤러 셸(23)을 축 방향으로 사이에 끼우도록 배치되어 있다. 칼라(22)는, 통 형상을 갖고 있고, 그 중심 부분에 샤프트(24)가 삽입된 상태로, 샤프트(24)에 부착되어 있다. 칼라(22)는, 핀(28)을 이용하여, 샤프트(24)에 고정되어 있다. 칼라(22)와 롤러 셸(23) 사이에는, 플로팅 시일(27)이 배치되어 있다. 칼라(22)는 환형의 대향면(22b)을 갖는다. 칼라(22) 및 롤러 셸(23)은, 칼라(22)의 대향면(22b)이 롤러 셸(23)의 단부면(23b)에 대향하도록 배치되어 있다.
샤프트(24)의 외주면(24a)과, 롤러 셸(23)의 내주면(23a) 사이에는, 레이디얼 슬라이드 베어링(25)이 배치되어 있다. 레이디얼 슬라이드 베어링(25)은, 레이디얼 방향[샤프트(24)의 직경 방향]의 부하를 받고, 샤프트(24)에 대한 롤러 셸(23)의 상대적인 회전을 가능하게 하기 위해 설치되어 있다. 롤러 셸(23)의 단부면(23b)과, 칼라(22)의 대향면(22b) 사이에는, 스러스트 슬라이드 베어링(26)이 배치되어 있다. 스러스트 슬라이드 베어링(26)은, 스러스트 방향[샤프트(24)의 축 방향]의 부하를 받고, 칼라(22)에 대한 롤러 셸(23)의 상대적인 회전을 가능하게 하기 위해 설치되어 있다.
레이디얼 슬라이드 베어링(25) 및 스러스트 슬라이드 베어링(26)은, 샤프트(24) 및 칼라(22)에 대하여 상대 회전 가능하게, 롤러 셸(23)을 각각 직경 방향 및 축 방향으로 지지하고 있다. 레이디얼 슬라이드 베어링(25)은, 롤러 셸(23)의 내주면(23a)에 압입되어, 롤러 셸(23)과 일체로 회전 가능하게 설치되어 있다. 스러스트 슬라이드 베어링(26)은, 롤러 셸(23)에 대하여, 축 방향에서 칼라(22)와 대향하는 쪽에 배치되어 있다.
도 4는, 도 3에 도시한 스러스트 슬라이드 베어링(26) 부근을 확대하여 도시한 단면도이다. 도 4를 참조하여 보면, 샤프트(24)의 축 방향(도면 중 좌우 방향)에서, 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 스러스트면 중의 한쪽은, 롤러 셸(23)의 단부면(23b)과 대략 동일한 위치에 배치되어 있다. 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 스러스트면 중의 다른쪽은, 샤프트(24)의 축 방향에서, 칼라(22)의 대향면(22b)과 대략 동일한 위치에 배치되어 있다.
스러스트 슬라이드 베어링(26)과 레이디얼 슬라이드 베어링(25) 사이에는, 공극(G)이 형성되어 있다. 레이디얼 슬라이드 베어링(25)과 스러스트 슬라이드 베어링(26)은, 서로 비접촉으로 배치되어 있다. 레이디얼 슬라이드 베어링(25)과 스러스트 슬라이드 베어링(26)은, 공극(G)에 의해 완전히 분단된 별개의 부재로서 마련되어 있다.
샤프트(24)의 직경 방향(도면 중 상하 방향)에서, 중공 원통형의 레이디얼 슬라이드 베어링(25)은, 샤프트(24)의 외주면(24a)과 롤러 셸(23)의 내주면(23a) 사이에 배치되어 있다. 원환판형의 스러스트 슬라이드 베어링(26)은, 그 내주 단부면의 직경이 샤프트(24)의 외경에 거의 일치하고 있다. 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 외주 단부면은, 샤프트(24)의 외주면(24a)에 대하여 직경 방향 외측의, 외주면(24a)으로부터 떨어진 위치에 있다.
칼라(22)는, 샤프트(24)의 직경 방향에서, 샤프트(24)의 외주면(24a)으로부터 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 외주 단부면에까지 걸쳐 배치되어 있다. 칼라(22)의 대향면(22b)은, 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 한쪽의 스러스트면(도 4 중 좌측)의 거의 전체면과 대향하여 마련되어 있다. 샤프트(24)와 롤러 셸(23) 사이에 레이디얼 슬라이드 베어링(25)이 배치되어 있기 때문에, 롤러 셸(23)의 단부면(23b)은, 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 다른쪽의 스러스트면의 직경 방향 외측의 일부와만 대향하여 마련되어 있다. 즉, 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 다른쪽의 스러스트면(도 4 중 우측) 중, 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 내주 단부면의 근방의 일부분은, 롤러 셸(23)의 단부면(23b)과 대향하지 않는 위치에 배치되어 있다.
샤프트(24)의 외주면(24a)은, 샤프트(24)의 축 방향에서, 롤러 셸(23)의 단부면(23b)이 배치되어 있는 위치로부터, 칼라(22)의 대향면(22b)이 배치되어 있는 위치에 걸쳐, 동일 직경의 원통 형상을 갖는다. 샤프트(24)는, 축 방향에서 스러스트 슬라이드 베어링(26)에 걸친 부분에 있어서, 스러스트 하중을 받기 위한 단차가 외주면(24a)에 형성되어 있지 않고, 외주면(24a)이 원통 형상의 스트레이트 샤프트의 형상을 갖는다.
별개로 마련된 레이디얼 슬라이드 베어링(25) 및 스러스트 슬라이드 베어링(26)은, 서로 상이한 재료로 형성되어 있다. 바람직하게는, 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 형성 재료는, 레이디얼 슬라이드 베어링(25)의 형성 재료보다 높은 경도를 갖는다. 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 형성 재료로서, 레이디얼 슬라이드 베어링(25)의 형성 재료에 대하여 2배 이상의 브리넬 경도를 갖는 재료를 적용해도 좋다. 예컨대 레이디얼 슬라이드 베어링(25)의 형성 재료의 브리넬 경도가 100인 경우, 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 형성 재료로서 브리넬 경도 200 이상의 재료를 선정해도 좋다.
구체적으로는, 레이디얼 슬라이드 베어링(25)의 형성 재료로서, JIS(일본 공업 규격) H 5120에서 규정하는 CAC603 등의, 납청동 주물(Cu-Sn-Pb계 합금)을 적용해도 좋다. 이때, 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 형성 재료로서, JIS H 5120에서 규정하는 CAC301, CAC302, CAC303 또는 CAC304 등의, 보다 우수한 기계적 성질을 갖는 고력(高力) 황동 주물(Cu-Zn-Mn-Fe-Al계 합금)을 적용해도 좋다.
도 5는, 도 3에 도시한 하부 롤러 휠(21)의 일부 구성 요소의 분해 사시도이다. 도 6은, 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 사시도이다. 도 5 및 도 6을 참조하여 보면, 스러스트 슬라이드 베어링(26)은, 레이디얼 슬라이드 베어링(25)과는 별개로 마련되어 있다. 스러스트 슬라이드 베어링(26)은 원환판형의 본체부(26m)를 갖고 있다. 본체부(26m)는, 회전 중심 방향의 한쪽 및 다른쪽에 환형의 주표면(26t)을 갖고 있다. 주표면(26t)은, 그 한쪽이 롤러 셸(23)의 단부면(23b)과 대향하고, 그 다른쪽이 칼라(22)의 대향면(22b)과 대향한다. 주표면(26t)은, 롤러 셸(23)과 칼라(22) 사이의 스러스트력을 받는 스러스트면으로서의 기능을 갖는다.
스러스트 슬라이드 베어링(26)은 또한, 본체부(26m)의 한쪽의 주표면(26t)으로부터 돌기하는 볼록부(26p)를 갖고 있다. 볼록부(26p)는, 주표면(26t)의 2개소에 형성되어 있다. 볼록부(26p)는, 환형의 주표면(26t)의 직경 방향으로 연장되고, 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 내주 단부면으로부터 외주 단부면에까지 걸쳐 형성되어 있다. 2개소의 볼록부(26p)는, 그 연장되는 방향이 환형의 주표면(26t)의 중심을 지나는 동일한 직선 상에 있도록 형성되어 있다.
볼록부(26p)는, 본체부(26m)와 일체로 형성되어 있다. 이러한 스러스트 슬라이드 베어링(26)은, 재료를 주조에 의해 성형하고, 또한 절삭하여 성형함으로써, 용이하게 형성할 수 있다. 볼록부(26p)는, 본체부(26m)의 두께와 동일한 정도로, 주표면(26t)에 대하여 돌기하도록 형성되어도 좋다. 예컨대 본체부(26m)가 3.5 mm의 두께를 갖는 경우, 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 두께 방향에서의 볼록부(26p)의 선단과 볼록부(26p)가 돌기하고 있는 주표면(26t)과의 거리를, 동일하게 3.5 mm로 해도 좋다.
도 5에 도시한 롤러 셸(23)의 단부면(23b)에는, 단부면(23b)의 일부분이 오목하게 들어간 오목부(23c)가 형성되어 있다. 오목부(23c)는, 그 내부에 볼록부(26p)를 수용 가능하도록 구성되어 있다. 오목부(23c)는, 롤러 셸(23)의 환형 단부면(23b)의 2개소에 형성되어 있고, 단부면(23b)의 직경 방향으로 연장되어 형성되어 있다. 2개소의 오목부(23c)는, 그 연장되는 방향이 환형의 단부면(23b)의 중심을 지나는 동일한 직선 상에 있도록 형성되어 있다. 오목부(23c)는, 볼록부(26p)의 형상에 대응하여, 그 형상이 정해져 있다. 볼록부(26p)와 오목부(23c)는, 볼록부(26p)가 오목부(23c)의 내부에 간극 없이 끼워 맞춰지거나, 또는 볼록부(26p)의 표면과 오목부(23c)의 내표면 사이에 미소한 간극을 사이에 두고 끼워 맞춰지도록 형성되어 있다.
스러스트 슬라이드 베어링(26)에 형성된 볼록부(26p)가 롤러 셸(23)에 형성된 오목부(23c)에 결합됨으로써, 롤러 셸(23)이 회전할 때, 스러스트 슬라이드 베어링(26)은 롤러 셸(23)과 함께 회전하게 된다. 볼록부(26p)와 오목부(23c)의 결합은, 롤러 셸(23)에 대한 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 상대 회전을 방지하는 회전 방지 구조로서의 기능을 갖는다.
볼록부(26p) 및 오목부(23c)의 개수는 임의의 개수로 해도 좋다. 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 형성 재료를 저감하는 관점, 및 롤러 셸(23)에 대한 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 회전 방지 기능을 충분히 발휘하는 관점에서는, 전술한 바와 같이, 볼록부(26p) 및 오목부(23c)를 각 2개 형성하는 것이 바람직하다.
도 7은, 롤러 셸(23) 및 칼라(22)에 대한 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 배치의 상세를 도시한 단면도이다. 스러스트 슬라이드 베어링(26)에 있어서, 스러스트면으로서 기능하는 주표면(26t)의 한쪽(도 7 중 우측)은, 롤러 셸(23)의 단부면(23b)에 대향하여 배치되어 있다. 도 7 중에 도시한 직경 방향 치수 R1은, 주표면(26t) 중 롤러 셸(23)의 단부면(23b)에 접촉하는 부분의, 직경 방향에서의 치수를 나타내고 있다. 주표면(26t)의 다른쪽(도 7 중 좌측)은, 칼라(22)의 대향면(22b)에 대향하여 배치되어 있다. 도 7 중에 도시한 직경 방향 치수 R2는, 주표면(26t) 중 칼라(22)의 대향면(22b)에 접촉하는 부분의, 직경 방향에서의 치수를 나타내고 있다.
직경 방향 치수 R1, R2를 비교하면, 직경 방향 치수 R1은 직경 방향 치수 R2보다 작다. 즉, R1<R2의 관계식이 성립한다. 그 때문에, 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 한쪽의 주표면(26t)이 롤러 셸(23)의 단부면(23b)에 접촉하는 면적은, 다른쪽의 주표면(26t)이 칼라(22)의 대향면(22b)에 접촉하는 면적보다, 작게 되어 있다. 전술한 오목부(23c)와 볼록부(26p)의 결합에 의해 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 롤러 셸(23)에 대한 회전 방지가 이루어지는 경우, 스러스트 슬라이드 베어링(26)은 칼라(22)에 대하여 미끄럼 이동한다. 스러스트 슬라이드 베어링(26)은, 그 미끄럼 이동의 상대 부재가 되는 칼라(22)와, 보다 큰 면적으로 접촉하고 있다.
다음으로, 본 실시형태의 작용 효과에 관해 설명한다.
본 실시형태에 의하면, 도 5에 도시한 바와 같이, 롤러 셸(23)의 단부면(23b)과 칼라(22)의 대향면(22b) 사이에 배치되는 스러스트 슬라이드 베어링(26)은, 레이디얼 슬라이드 베어링(25)과는 별개로 마련되어 있다. 하부 롤러 휠(21)에는, 롤러 셸(23)에 대한 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 상대 회전을 방지하는 회전 방지 구조가 형성되어 있다.
스러스트 슬라이드 베어링(26)을 레이디얼 슬라이드 베어링(25)과는 별도의 부재로서 마련하면, 칼라(22)에 대하여 롤러 셸(23)을 상대 회전 가능하게 지지하기 위해, 스러스트 슬라이드 베어링(26)은 단부면(23b) 및 대향면(22b) 중 어느 것에 대하여 미끄럼 이동하게 된다. 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 스러스트 슬라이드 베어링(26)이 칼라(22)에 접촉하는 면적은, 스러스트 슬라이드 베어링(26)이 롤러 셸(23)에 접촉하는 면적보다 크기 때문에, 스러스트 슬라이드 베어링(26)을 칼라(22)에 대하여 미끄럼 이동시킴으로써, 미끄럼 이동할 때에 발생하는 면압을 작게 하는 것이 가능해진다.
본 실시형태의 하부 롤러 휠(21)에 회전 방지 구조를 형성함으로써, 롤러 셸(23)이 회전할 때, 스러스트 슬라이드 베어링(26)은, 롤러 셸(23)에 대해서는 미끄럼 이동하지 않고, 칼라(22)에 대하여 미끄럼 이동하게 된다. 이에 따라, 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 미끄럼 이동시에 작용하는 면압이 저감되고, 그 결과 미끄럼 이동시의 발열을 저감할 수 있다. 따라서, 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 눌어붙음의 발생을 억제할 수 있다.
무한궤도식 주행 차량(30)에서는, 하부 롤러 휠(21)과 트랙 프레임(29)의 간섭을 피하는 것 등을 목적으로, 하부 롤러 휠(21)의 소직경화가 검토되는 경우가 있다. 하부 롤러 휠(21)을 소직경화하면, 스러스트 슬라이드 베어링(26)이 칼라(22)에 접촉하는 면적이 작아지고, 그 때문에 스러스트 슬라이드 베어링(26)에 작용하는 면압이 증대된다. 본 실시형태의 구성을 적용함으로써, 스러스트 슬라이드 베어링(26)이 미끄럼 이동할 때에 발생하는 면압을 작게 할 수 있다. 즉, 본 실시형태의 구성은, 롤러 휠을 소직경화하고자 하는 경우에, 특히 유리하게 적용할 수 있다.
또한 도 4에 도시한 바와 같이, 샤프트(24)의 외주면(24a)은, 샤프트(24)의 축 방향에서, 롤러 셸(23)의 단부면(23b)이 배치되어 있는 위치로부터 칼라(22)의 대향면(22b)이 배치되어 있는 위치에 걸쳐, 동일 직경의 원통 형상을 갖고 있다. 이와 같이 하면, 샤프트(24)의 축 방향에서의, 스러스트 슬라이드 베어링(26)이 설치되어 있는 위치에 있어서, 샤프트(24)의 외주면(24a)에는 스러스트 하중을 받기 위한 단차가 형성되어 있지 않고, 샤프트(24)는 그 외주면이 동일 직경의 원통형의 스트레이트 샤프트의 형상을 갖는다. 샤프트(24)를 이러한 형상으로 형성함으로써, 샤프트(24)의 제조가 용이해진다.
또한 도 5, 도 6에 도시한 바와 같이, 롤러 셸(23)에 형성된 오목부(23c)와 스러스트 슬라이드 베어링(26)에 형성된 볼록부(26p)의 결합에 의해, 회전 방지 구조가 구성되어 있다. 이에 따라, 간단한 구조로 회전 방지 구조를 형성할 수 있다.
또한, 별개로 마련된 레이디얼 슬라이드 베어링(25)과 스러스트 슬라이드 베어링(26)은, 서로 상이한 재료로 형성되어 있다. 이에 따라, 상대적으로 높은 면압으로 미끄럼 이동하는 스러스트 슬라이드 베어링(26)을, 고력 황동 주물 등의 높은 면압에 견딜 수 있는 재료로 형성할 수 있기 때문에, 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 수명을 더 늘릴 수 있다. 스러스트 슬라이드 베어링(26)만을 고가의 재료로 형성하고, 레이디얼 슬라이드 베어링(25)을 종래의 저렴한 베어링 재료로 형성함으로써, 경제성이 우수한 하부 롤러 휠(21)을 제공할 수 있다.
또한, 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 형성 재료는, 레이디얼 슬라이드 베어링(25)의 형성 재료보다 높은 경도를 갖는다. 예컨대 스러스트 슬라이드 베어링(26)을 고력 황동 주물로 형성하고, 레이디얼 슬라이드 베어링(25)을 납청동 주물로 형성해도 좋다. 이와 같이 하면, 스러스트 슬라이드 베어링(26)을, 보다 높은 면압에 견딜 수 있는 사양으로 마련할 수 있다.
또한 도 6에 도시한 바와 같이, 스러스트 슬라이드 베어링(26)은, 환형의 주표면(26t)을 갖는 원환판형의 본체부(26m)와, 본체부(26m)와 일체로 형성되고 주표면(26t)으로부터 돌기하는 볼록부(26p)를 갖고 있다. 이와 같이 하면, 스러스트 슬라이드 베어링(26)에 형성된 볼록부(26p)와, 롤러 셸(23)에 형성된 오목부(23c)의 결합에 의해, 스러스트 슬라이드 베어링(26)을 롤러 셸(23)에 대하여 확실하게 회전 방지하는 것이 가능해진다.
또한 도 7에 도시한 바와 같이, 스러스트 슬라이드 베어링(26)이 롤러 셸(23)의 단부면(23b)에 접촉하는 면적은, 스러스트 슬라이드 베어링(26)이 칼라(22)의 대향면(22b)에 접촉하는 면적보다 작다. 이와 같이 하면, 롤러 셸(23)의 회전에 따라 스러스트 슬라이드 베어링(26)이 칼라(22)에 대하여 미끄럼 이동할 때의 면압을 확실하게 작게 할 수 있어, 미끄럼 이동시에 발생하는 발열을 확실하게 저감할 수 있다.
또한 도 7에 도시한 바와 같이, 샤프트(24)의 직경 방향에서, 스러스트 슬라이드 베어링(26)이 롤러 셸(23)의 단부면(23b)에 접촉하는 부분의 직경 방향 치수 R1은, 스러스트 슬라이드 베어링(26)이 칼라(22)의 대향면(22b)에 접촉하는 부분의 직경 방향 치수 R2보다 작다. 이와 같이 하면, 롤러 셸(23)의 회전에 따라 스러스트 슬라이드 베어링(26)이 칼라(22)에 대하여 미끄럼 이동할 때의 면압을 확실하게 작게 할 수 있어, 미끄럼 이동시에 발생하는 발열을 확실하게 저감할 수 있다.
한편, 지금까지의 설명에 있어서는, 롤러 셸(23)에 대한 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 상대 회전을 방지하는 회전 방지 구조가, 스러스트 슬라이드 베어링(26)에 형성된 볼록부(26p)와 롤러 셸(23)에 형성된 오목부(23c)의 결합으로 구성되는 예에 관해 설명했다. 회전 방지 구조는 이것에 한정되지 않는다.
예컨대, 롤러 셸(23)과 스러스트 슬라이드 베어링(26)의 납땜, 접착 및 용접 중 어느 것에 의한 접합에 의해, 회전 방지 구조를 구성해도 좋다. 구체적으로는, 용접에 의한 접합으로서, 롤러 셸(23)의 단부면(23b)에 니켈을 언더레잉하고, 고력 황동 주물의 원환형 판재를 가스 텅스텐 아크 용접에 의해 단부면(23b)에 접합하여 스러스트 슬라이드 베어링(26)으로 해도 좋다.
접착에 의한 접합으로서, 롤러 셸(23)의 단부면(23b)을 인산아연·크롬산 처리, 고력 황동 주물의 원환형 판재를 질산 수용액으로 처리하고, 에폭시 접착제에 의해 판재를 롤러 셸(23)에 접합하여 스러스트 슬라이드 베어링(26)으로 해도 좋다.
납땜에 의한 접합으로서, 롤러 셸(23)의 단부면(23b)에 땜납용의 홈을 형성하고, 고력 황동 주물의 원환형 판재를 황동 땜납에 의해 납땜해도 좋다.
또한, 스러스트 슬라이드 베어링(26)이 충분한 두께를 갖고 있는 경우, 오목부와 볼록부의 배치를 바꾸어, 스러스트 슬라이드 베어링(26)에 오목부를 형성하고 롤러 셸(23)에 볼록부를 형성해도 좋다. 또한, 스러스트 슬라이드 베어링(26)과 레이디얼 슬라이드 베어링(25)이 그 사이에 공극(G)을 사이에 두고 서로 비접촉으로 배치되는 전술한 예 외에, 예컨대 레이디얼 슬라이드 베어링(25)에 볼록부(26p)를 받는 오목부를 형성해도 상관없다. 이 경우, 샤프트(24)의 직경 방향에서의 롤러 셸(23)에 형성된 오목부(23c)의 연장상에, 상기 오목부를 형성해도 좋다.
샤프트(24)는, 도 3에 도시한 바와 같은 원통 형상의 스트레이트 샤프트에 한정되지 않고, 단부를 향하여 직경이 작아지는 형상의 단차를 갖는 단차식 샤프트를 적용하는 것도 가능하다.
이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아닌 것으로 고려될 수 있다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구의 범위에 의해 나타내어지고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
10 : 무한궤도 장치 13 : 트랙 슈
13a : 접지면 13b : 비접지면
20 : 하부 주행체 21 : 하부 롤러 휠
22 : 칼라 22b : 대향면
23 : 롤러 셸 23a : 내주면
23b : 단부면 23c : 오목부
24 : 샤프트 24a : 외주면
25 : 레이디얼 슬라이드 베어링 26 : 스러스트 슬라이드 베어링
26m : 본체부 26p : 볼록부
26t : 주표면 30 : 무한궤도식 주행 차량

Claims (8)

  1. 원통형의 외주면을 갖는 샤프트와,
    상기 외주면의 일부를 둘레 방향으로 에워싸게 배치되고, 상기 외주면에 대향하는 원통형의 내주면 및 환형의 단부면을 갖는 롤러 셸(roller shell)과,
    상기 샤프트에 고정되고, 상기 단부면에 대향하는 환형의 대향면을 갖는 칼라와,
    상기 외주면과 상기 내주면 사이에 배치된 레이디얼 슬라이드 베어링과,
    상기 단부면과 상기 대향면 사이에 배치되고, 상기 레이디얼 슬라이드 베어링과는 별개로 마련된 스러스트 슬라이드 베어링
    을 구비하고, 상기 롤러 셸에 대한 상기 스러스트 슬라이드 베어링의 상대 회전을 방지하는 회전 방지 구조가 형성되어 있는 것인 무한궤도식 주행 차량의 롤러 휠.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외주면은, 상기 샤프트의 축 방향에서, 상기 단부면이 배치되어 있는 위치로부터 상기 대향면이 배치되어 있는 위치에 걸쳐, 동일 직경의 원통 형상을 갖는 것인 무한궤도식 주행 차량의 롤러 휠.
  3. 제1항에 있어서, 상기 회전 방지 구조는, 상기 롤러 셸과 상기 스러스트 슬라이드 베어링 중의 한쪽에 형성된 볼록부 및 다른쪽에 형성된 오목부의 결합인 것인 무한궤도식 주행 차량의 롤러 휠.
  4. 제1항에 있어서, 상기 레이디얼 슬라이드 베어링과 상기 스러스트 슬라이드 베어링은, 서로 다른 재료로 형성되어 있는 것인 무한궤도식 주행 차량의 롤러 휠.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스러스트 슬라이드 베어링의 형성 재료는, 상기 레이디얼 슬라이드 베어링의 형성 재료보다 높은 경도를 갖는 것인 무한궤도식 주행 차량의 롤러 휠.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스러스트 슬라이드 베어링은, 환형의 주표면을 갖는 원환판형의 본체부와, 상기 본체부와 일체로 형성되고 상기 주표면으로부터 돌기하는 볼록부를 갖는 것인 무한궤도식 주행 차량의 롤러 휠.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스러스트 슬라이드 베어링이 상기 단부면에 접촉하는 면적은, 상기 스러스트 슬라이드 베어링이 상기 대향면에 접촉하는 면적보다 작은 것인 무한궤도식 주행 차량의 롤러 휠.
  8. 제7항에 있어서, 상기 샤프트의 직경 방향에서, 상기 스러스트 슬라이드 베어링이 상기 단부면에 접촉하는 부분의 치수는, 상기 스러스트 슬라이드 베어링이 상기 대향면에 접촉하는 부분의 치수보다 작은 것인 무한궤도식 주행 차량의 롤러 휠.
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