JP3745498B2 - 装軌式車両のローラ装置およびローラ装置用転輪体の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行用の履帯を案内すべく装軌式車両のトラックフレームに回転可能に設けられたローラ装置、およびローラ装置用転輪体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、油圧ショベル、油圧クレーン等の装軌式車両は、下部走行体と該下部走行体上に設けられた上部旋回体とからなっている。ここで、下部走行体は、トラックフレームと、該トラックフレームの両側に前，後に離間して設けられたスプロケットおよびアイドラと、スプロケットとアイドラとの間に装架された走行用履帯とからなっている。そして、トラックフレームには、スプロケットとアイドラとの間に位置して複数のローラ装置が設けられ、該各ローラ装置によって走行用履帯を案内する構成となっている。
【０００３】
このような装軌式車両に用いられるローラ装置は、例えば実開平１−９８７８４号公報に開示されているように、トラックフレームと、該トラックフレームに固定して設けられる支軸と、該支軸の外周側に一対の軸受を介して回転可能に設けられ、走行用の履帯を案内する転輪体とからなっている。そして、転輪体の軸方向中間部には潤滑油が充填される油溜め空間が形成され、該油溜め空間は転輪体の軸方向両端側に配設されたシール部材によってシールされ、該油溜め空間内に充填された潤滑油によって支軸と軸受との摺動面を潤滑する構成となっている。
【０００４】
ところで、従来技術による転輪体は、通常、軸方向において左，右対称となる一対の転輪体半割部材からなり、該各転輪体半割部材をそれぞれ熱間鍛造によって個別に形成した後、軸方向中間部で溶接により接合する構成としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、１つの転輪体を製造する際には、各転輪体半割部材を形成するための素材を高温に加熱する加熱工程と、加熱した材料を金型を用いて鍛造プレスする鍛造工程と、鍛造された各転輪体半割部材に機械加工を施すことにより溶接用の接合部を形成する機械加工工程と、各転輪体半割部材の接合部を溶接によって接合する溶接工程とを経る必要がある。
【０００６】
このように、１つの転輪体を製造するために、加熱工程、鍛造工程、機械加工工程、溶接工程等の多数の工程が必要であり、かつ加熱工程や鍛造工程での設備コストが高いために、転輪体の製造コストが上昇してしまうという問題がある。
【０００７】
また、各転輪体半割部材を溶接して１つの転輪体を形成した場合には、例えば地面の凹凸が激しい作業現場で装軌式車両が長期間に亘って稼働するような場合に、転輪体の溶接接合部に割れ等が発生し、ローラ装置を長期に亘って安定して作動させることができなくなるという問題がある。
【０００８】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、転輪体の製造コストを低減することができ、かつ転輪体の強度を向上させることにより、長期に亘って安定して作動できるようにしたローラ装置およびローラ装置用転輪体の製造方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、請求項１の発明は、装軌式車両のトラックフレームに設けられ、走行用の履帯を転輪体によって案内してなる装軌式車両のローラ装置において、前記転輪体は、長さ方向中間部が塑性変形により膨出部となって拡径した単一の段付筒状体により形成し、該段付筒状体は、全長に亘ってほぼ均一な肉厚を有する構成としたことを特徴としている。
【００１０】
このように、請求項１の発明では、転輪体を全長に亘ってほぼ均一な肉厚を有する単一の段付筒状体から形成することにより、例えば個別に形成した複数の部材を溶接等により接合して１つの転輪体を形成する場合に比較して、接合部を形成するための機械加工工程や溶接工程を不要にできる。しかも、請求項１の発明では、溶接等によって接合した複数の部材からなる転輪体に比較して、部分的に強度が低くなる接合部をなくし、均一な強度を得ることができる。
【００１２】
また、請求項２の発明は、装軌式車両のトラックフレームと、該トラックフレームに固定して設けられる支軸と、該支軸の外周側に一対の軸受を介して回転可能に設けられ、走行用の履帯を案内する転輪体とからなる装軌式車両のローラ装置において、前記転輪体は、長さ方向両側に位置し前記各軸受が内周側に嵌着される一対の円筒部と、該各円筒部間に位置して径方向外向きに膨出され該各円筒部と一体形成された膨出部とから構成し、前記各円筒部と膨出部をほぼ均一な肉厚に形成したことを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、転輪体は、膨出部を走行用の履帯に係合させつつ各円筒部を履帯に当接させて支軸回りに回転することにより、該履帯をトラックフレームに対して案内する。そして、該転輪体を各円筒部と膨出部とから一体形成し、これらの各円筒部と膨出部をほぼ均一な肉厚とすることにより、転輪体の製造コストを低減することができ、かつ、転輪体の強度を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項３の発明によれば、軸受を、転輪体の各円筒部内周側に嵌着される筒状のスペーサと、外周側が該スペーサの内周側に嵌着され内周側が支軸の外周面に摺接する筒状のブッシュとから構成している。これにより、転輪体の円筒部を、スペーサとブッシュによって補強することができる。
【００１６】
また、請求項４の発明によれば、転輪体の各円筒部に、該各円筒部の外周側に補強用筒体をそれぞれ嵌着する構成としている。これにより、この補強用筒体が履帯に常時当接するから、転輪体の各円筒部を保護することができる。
【００１７】
さらに、請求項５の発明によれば、転輪体の膨出部には、その長さ方向中間部に位置し全周に亘って延在する補強用の屈曲部を設ける構成としている。これにより、該膨出部の強度を向上することができる。
【００２０】
一方、請求項６の発明に係るローラ装置用転輪体の製造方法は、転輪体の素材となるパイプ材を一定の長さに切断する工程と、膨出部に対応した環状の凹陥部を有する金型によって前記パイプ材を型締めする工程と、前記パイプ材の内周面に高い圧力を加えつつ該パイプ材を長さ方向両端側から加圧することにより、前記パイプ材の長さ方向中間部を前記金型の凹陥部内で塑性変形させて膨出部を形成する工程とからなる。
【００２１】
上記製造方法によれば、一定の長さに切断したパイプ材を金型によって型締めした状態で、パイプ材の内周面に高い圧力を加えつつ該パイプ材を長さ方向両端側から加圧することにより、パイプ材の長さ方向中間部が金型の凹陥部内で塑性変形するから、凹陥部に対応した一定の形状を有する膨出部を形成することができる。このように、パイプ材の軸方向中間部を膨出部として塑性変形させ、パイプ材の長さ方向両側に位置する円筒部と長さ方向中間部に位置する膨出部とを一体形成することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１ないし図９を参照しつつ詳細に説明する。
【００２３】
まず、図１および図２は本発明の第１の実施例を示している。１は本実施例によるローラ装置が装備された装軌式車両としての油圧ショベルを示し、該油圧ショベル１は、下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３とからなり、該上部旋回体３の前部には掘削作業等を行うための作業装置４が俯仰動可能に設けられている。
【００２４】
５は下部走行体２を構成するトラックフレームで、該トラックフレーム５はセンタフレーム５Ａと、該センタフレーム５Ａの左，右両側に配設され前，後方向に伸長した一対のサイドフレーム５Ｂ（一方のみ図示）とを有している。そして、該サイドフレーム５Ｂの一端側にはスプロケット６が設けられ、他端側にはアイドラ７が設けられている。
【００２５】
８はスプロケット６とアイドラ７との間に巻装された走行用の履帯で、該履帯８は、スプロケット６を回転駆動することにより、アイドラ７および後述する各上側ローラ装置９、各下側ローラ装置１０上を周回駆動し、下部走行体２が走行するようになっている。
【００２６】
９，９はサイドフレーム５Ｂの上面側に回転可能に設けられた２個の上側ローラ装置で、該各上側ローラ装置９は、履帯８を下側から支持し該履帯８がサイドフレーム５Ｂに接触するのを防止している。
【００２７】
１０，１０，…はサイドフレーム５Ｂの下面側に回転可能に列設された複数の下側ローラ装置を示し、該各下側ローラ装置１０は、スプロケット６およびアイドラ７と共にサイドフレーム５Ｂに沿って履帯８を案内するものである。
【００２８】
ここで、該各下側ローラ装置１０には、本実施例によるローラ装置が適用されており、以下、図２を参照して下側ローラ装置１０について説明する。
【００２９】
図において、１１，１１はサイドフレーム５Ｂの下面側に位置し、該トラックフレームの一部を構成する左，右の支持ブラケットを示し、該各支持ブラケット１１間で後述の転輪体１６が回転可能に支持されるようになっている。そして、各支持ブラケット１１の下端側には、後述の取付ボルト１３が挿通されるボルト挿通穴１１Ａが穿設されている。
【００３０】
１２は左，右の支持ブラケット１１間に固定された支軸で、該支軸１２は、軸方向中間部に位置する大径部１２Ａと、軸方向両端側に位置する小径部１２Ｂ，１２Ｂと、該各小径部１２Ｂと大径部１２Ａとの間に位置し後述するボールベアリング１５が嵌合する軸受嵌合部１２Ｃ，１２Ｃとからなり、両端面にはねじ穴１２Ｄ，１２Ｄが螺設されている。そして、支軸１２は、各支持ブラケット１１のボルト挿通穴１１Ａに挿通された取付ボルト１３，１３を各ねじ穴１２Ｄに螺着することにより、各支持ブラケット１１間に固定されている。
【００３１】
１４，１４は各支持ブラケット１１との間に位置して支軸１２の小径部１２Ｂに挿通された支持カラーで、該各支持カラー１４の下端側は各支持ブラケット１１側に突出し、該各支持ブラケット１１の下端部を支持する荷重受部１４Ａとなっている。従って、油圧ショベル１の荷重は、各支持ブラケット１１から各支持カラー１４を介して支軸１２に伝わるようになっている。
【００３２】
１５，１５は支軸１２の各軸受嵌合部１２Ｃに内輪が圧入嵌合されたボールベアリングで、該各ボールベアリング１５は、支軸１２の大径部１２Ａ端縁部と後述する各止め輪１７との間で位置決めされている。そして、該各ボールベアリング１５の外輪は転輪体１６の各円筒部１６Ａ内周側に圧入嵌合されている。
【００３３】
１６は各ボールベアリング１５を介して左，右の支持ブラケット１１間に回転可能に設けられた転輪体で、該転輪体１６は、長さ方向両端部に位置する一対の円筒部１６Ａ，１６Ａと、該各円筒部１６Ａ間に位置し径方向外向きに拡径した膨出部１６Ｂとからなっている。ここで、転輪体１６は、例えば機械構造用炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭ材）、マンガン鋼（ＳＭn 材）、機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ，Ｓ４０Ｃ，Ｓ３５Ｃ）等のパイプ材が用いられる。そして、転輪体１６は、これらのパイプ材にバルジ加工を施すことにより、その全長に亘ってほぼ均一な肉厚を有する単一の段付き筒状体として形成されている。
【００３４】
そして、転輪体１６は、各円筒部１６Ａの内周側に各ボールベアリング１５の外輪を嵌合させることにより支軸１２に回転可能に支持され、各円筒部１６Ａの内周側に嵌着された止め輪１７，１７によって各ボールベアリング１５を抜止め状態に保持している。
【００３５】
ここで、転輪体１６の各円筒部１６Ａ外周は、履帯８の内周面に突設された突起部８Ａ，８Ａに当接し、膨出部１６Ｂは各突起部８Ａに係合することにより履帯８が転輪体１６から離脱するのを防止している。また、転輪体１６の膨出部１６Ｂと支軸１２との間には、各ボールベアリング１５等を潤滑するための潤滑油を貯留する油溜め部１８が形成され、該油溜め部１８は封止栓１９によって閉塞されている。
【００３６】
２０，２０は転輪体１６の両端側に位置して左，右の各支持カラー１４との間に配設されたシール部材を示し、該各シール部材２０は、支軸１２の軸受嵌合部１２Ｃ外周側に嵌合した固定側シール２０Ａと、転輪体１６の円筒部１６Ａ内周側に圧入された回転側シール２０Ｂとからなっている。そして、シール部材２０は、回転側シール２０Ｂに設けられた各リップ部が固定側シール２０Ａに弾性的に常時摺接することにより、油溜め部１８内に貯留された潤滑油が転輪体１６の両端側から外部に漏れるのを防止すると共に、土砂等が転輪体１６の両端側から侵入するのを防止している。
【００３７】
２１，２１は支軸１２の各小径部１２Ｂに嵌着された止め輪で、該各止め輪２１は、支軸１２の小径部１２Ｂに挿通された支持カラー１４を軸方向で位置決めするものである。
【００３８】
本実施例による下側ローラ装置１０は上述の如き構成を有するもので、該下側ローラ装置１０の転輪体１６は、下部走行体２の走行時に膨出部１６Ｂを履帯８の各突起部８Ａ間に係合させつつ支軸１２回りに回転し、履帯８の各突起部８Ａ上を移動する。
【００３９】
この場合、転輪体１６には油圧ショベル１の自重が常時作用するが、この転輪体１６は、単一の段付き筒状体として形成されている。従って、例えば従来技術のローラ装置に用いられる転輪体のように、個別に形成した複数の部材を溶接等により接合して１つの転輪体を形成する場合に比較して、本実施例の転輪体１６は部分的に強度が低くなる接合部をなくすことができる。従って、例えば油圧ショベル１が地面の凹凸が激しい作業現場で長期間に亘って稼働するような場合でも、転輪体１６の破損を防止でき、下側ローラ装置１０は長期に亘って、安定した作動をすることができる。
【００４０】
また、転輪体１６の長さ方向中間部に膨出部１６Ｂを形成することにより、転輪体１６全体の強度を確保することができ、転輪体１６を比較的薄肉に形成することができる。この結果、転輪体１６の各円筒部１６Ａと支軸１２との間にボールベアリング１５を設けることができ、例えば転輪体と支軸との間にブッシュ等を設ける場合に比較し、転輪体１６の回転性を大幅に向上することができる。
【００４１】
さらに、転輪体１６全体を比較的薄肉に形成することにより、該転輪体１６の軽量化を図ることができ、下側ローラ装置１０の組立作業性をも向上することができる。
【００４２】
さらにまた、転輪体１６全体を比較的薄肉に形成することにより、油溜め部１８の容積を増大することができるから、該油溜め部１８内に多量の潤滑油を貯留することによりボールベアリング１５等に対する潤滑性が向上し、下側ローラ装置１０を一層長期に亘って円滑に作動させることができる。
【００４３】
次に、本実施例による転輪体１６の製造方法（バルジ加工）について、図３ないし図６を参照して説明する。
【００４４】
まず、転輪体の素材となる機械構造用炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭ材）、マンガン鋼（ＳＭn 材）、機械構造用炭素鋼（Ｓ４５，Ｓ４０Ｃ，Ｓ３５Ｃ）等のパイプ材３１を、図３に示すように一定の長さに切断する。
【００４５】
また、転輪体１６を成形するための金型として、パイプ材３１を径方向から挟んで型締めするための一対の半割型３２，３２を用意する。ここで、各半割型３２は、パイプ材３１の外径寸法に対応した内径寸法を有する半円形状の小径凹陥部３２Ａが長さ方向に形成され、該小径凹陥部３２Ａの中間部に位置して転輪体１６の膨出部１６Ｂに対応した形状を有する大径凹陥部３２Ｂが形成されている。
【００４６】
次に、図４に示すように、パイプ材３１の長さ方向中間部を大径凹陥部３２Ｂに一致させた状態で、各半割型３２によってパイプ材３１を径方向から型締めし、さらに、中心部に油通路３３Ａが形成された一対の押し型３３，３３を各半割型３２の小径凹陥部３２Ａに左，右両側から挿入し、パイプ材３１の両端側に当接させる。
【００４７】
そして、この状態で各押し型３３の油通路３３Ａを通じてパイプ材３１内に高圧の圧油を導入すると共に、各押し型３３を互いに接近する方向（矢印Ａ方向）に加圧してパイプ材３１を軸方向に圧縮する。これにより、図５に示すように、パイプ材３１の長さ方向中間部が各半割型３２の大径凹陥部３２Ｂ内で拡径するように塑性変形（塑性流動）を生じる。
【００４８】
この結果、図６に示すように、パイプ材３１に対応した円筒部１６Ａと、各半割型３２の大径凹陥部３２Ｂの形状に対応した膨出部１６Ｂとからなり、全長に亘ってほぼ均一な肉厚を有する転輪体１６を得ることができる。
【００４９】
そして、該転輪体１６の膨出部１６Ｂの両端面と円筒部１６Ａの外周面に高周波焼入れ処理を施すことにより、膨出部１６Ｂの両端面と円筒部１６Ａの外周面に硬化層を形成する。
【００５０】
かくして、本実施例による転輪体１６の製造方法においては、一定の長さ寸法をもって単一のパイプ材３１を切断し、このパイプ材３１の内周面に高い圧力を加えつつ該パイプ材３１を両端側から加圧することにより、円筒部１６Ａと膨出部１６Ｂとを有する単一の段付筒状体としての転輪体１６を冷間加工によって形成することができる。
【００５１】
このため、本実施例では、例えば従来技術のように、個別に形成した複数の部材を溶接等により接合して１つの転輪体を形成する場合に比較して、接合部を形成するための機械加工工程、溶接工程を不要にでき、かつ、熱間鍛造によって転輪体を形成する場合に比較して、加熱炉等を用いた素材の加熱工程を不要にできる。この結果、製造工数の削減や製造設備の縮小を図ることができ、転輪体の製造コストを大幅に低減することができる。
【００５２】
次に、図７は本発明によるローラ装置の第２の実施例を示し、本実施例の特徴は、転輪体の膨出部に全周に亘って補強用の屈曲部を形成したことにある。なお、本実施例では前記第１の実施例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５３】
図において、４１は本実施例による下側ローラ装置を示し、該下側ローラ装置４１は、支持ブラケット１１、支軸１２、ボールベアリング１５、シール部材２０、および後述する転輪体４２等からなっている。
【００５４】
４２は本実施例に適用される転輪体を示し、該転輪体４２は、長さ方向両端部に位置する一対の円筒部４２Ａ，４２Ａと、該各円筒部４２Ａ間に位置し径方向外向きに拡径した膨出部４２Ｂとからなり、さらに、該膨出部４２Ｂの軸方向中間部には、全周に亘って縮径方向に窪んだ補強用の屈曲部としての環状窪み部４２Ｃが形成されている。
【００５５】
ここで、転輪体４２は、円筒部４２Ａ、膨出部４２Ｂおよび環状窪み部４２Ｃに対応した凹陥部を有する金型を用いて、一定の長さ寸法に切断したパイプ材に上述したバルジ加工を施すことにより、その全長に亘ってほぼ均一な肉厚を有する単一の段付き筒状体として形成されている。
【００５６】
本実施例は上述の如き構成を有するもので、転輪体４２を単一の段付筒状体として形成することにより、従来技術のように個別に形成した複数の部材を溶接等により接合して１つの転輪体を形成する場合に比較して、部分的に強度が低くなる接合部を排除することができる。この点については、本実施例でも第１の実施例と格別差異はない。
【００５７】
然るに、本実施例による転輪体４２は、膨出部４２Ｂにその全周に亘って環状窪み部４２Ｃを設けることにより該膨出部４２Ｂを補強できる構成としたから、転輪体４２全体の強度を高めることができ、下側ローラ装置４１を長期に亘って安定して作動することができる。
【００５８】
次に、図８は本発明によるローラ装置の第３の実施例を示し、本実施例の特徴は、支軸と転輪体との間に嵌着する軸受を、転輪体の各円筒部内周側に嵌着される筒状のスペーサと、外周側が該スペーサの内周側に嵌着され内周側が支軸の外周面に摺接する筒状のブッシュとから構成したことにある。なお、本実施例では前記各実施例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５９】
図において、５１は本実施例による下側ローラ装置を示し、該下側ローラ装置５１は、支持ブラケット１１、転輪体１６、および後述する支軸５２、スペーサ５４、筒状ブッシュ５５、フローティングシール５６等からなっている。
【００６０】
５２は取付ボルト１３を介して左，右の支持ブラケット１１間に固定された支軸で、該支軸５２は、軸方向中間部に位置する大径部５２Ａと、該大径部５２Ａの軸方向両端側に位置する軸受嵌合部５２Ｂ，５２Ｂとからなり、その両端側の端面には取付ボルト１３が螺入するねじ穴５２Ｃ，５２Ｃが螺設されている。
【００６１】
５３，５３は左，右の支持ブラケット１１との間に位置して支軸５２の軸受嵌合部５２Ｂに挿通された支持カラーで、該各支持カラー５３の下端側は各支持ブラケット１１側に突出し、該各支持ブラケット１１の下端部を支持する荷重受部５３Ａとなっている。また、各支持カラー５３の内側端面には、フローティングシール５６を収容するシール収容凹部５３Ｂが形成されている。
【００６２】
５４，５４は転輪体１６の各円筒部１６Ａ内周側に圧入嵌合された円筒状のスペーサを示し、該各スペーサ５４は後述するブッシュ５５を支持する支持体を構成している。ここで、各スペーサ５４の軸方向両端側端面には、径方向外側から内側へと斜め内向きに漸次縮径するテーパ状のシール収容凹部５４Ａが形成されている。また、各スペーサ５４の内周側には軸方向に貫通する油通路５４Ｂが穿設され、該油通路５４Ｂは、転輪体１６の膨出部１６Ｂ内に形成された油溜め部１８とシール収容凹部５４Ａとを連通させ、油溜め部１８内に貯留された潤滑油を支軸５２と各筒状ブッシュ５５との摺動面、フローティングシール５６の摺動面等に供給するものである。
【００６３】
５５，５５はすべり軸受となる筒状ブッシュで、該各筒状ブッシュ５５は、例えば鉛青銅系の金属材料から円筒状に形成され、その外側端面にはフランジ状に拡径した鍔部５５Ａが形成されている。そして、各筒状ブッシュ５５は、その外周側がスペーサ５４の内周側に圧入され、内周側が支軸５２と摺動する摺動面を形成している。また、各筒状ブッシュ５５は、支軸５２の大径部５２Ａと支持カラー５３の内側端面との間で、位置決め状態に保持されている。
【００６４】
５６，５６は各支持カラー５３のシール収容凹部５３Ｂと各スペーサ５４のシール収容凹部５４Ａとの間に設けられたフローティングシールで、該各フローティングシール５６は、互いに摺接する一対のシールリング５６Ａ，５６Ａと、一対のＯリング５６Ｂ，５６Ｂとからなっている。そして、各フローティングシール５６は、一対のシールリング５６Ａが常時摺接することにより、油溜め部１８内に貯留された潤滑油が転輪体１６の両端側から外部に漏れるのを防止すると共に、土砂等が転輪体１６の両端側から侵入するのを防止している。
【００６５】
本実施例は上述の如き構成を有するもので、本実施例においても前記各実施例と同様の効果を得ることができる。しかし、特に本実施例では、転輪体１６の各円筒部１６Ａ内周側に嵌着された各スペーサ５４と、該各スペーサ５４の内周側に嵌着された各筒状ブッシュ５５とによって、転輪体１６の各円筒部１６Ａを内周側から補強することができる。この結果、転輪体１６の寿命を延ばすことができ、下側ローラ装置５１を一層長期に亘って安定して作動することができる。
【００６６】
次に、図９は本発明によるローラ装置の第４の実施例を示し、本実施例の特徴は、転輪体の各円筒部外周側に補強用筒体をそれぞれ嵌着したことにある。なお、本実施例では前記各実施例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６７】
図において、６１は本実施例による下側ローラ装置を示し、該下側ローラ装置６１は、各支持ブラケット１１、支軸６２、転輪体６４、筒状ブッシュ６５、フローティングシール６６、補強用筒体６７等からなっている。
【００６８】
６２は取付ボルト１３を介して左，右の支持ブラケット１１間に固定された支軸で、該支軸５２は、軸方向中間部に位置する大径部６２Ａと、該大径部６２Ａの軸方向両端側に位置する軸受嵌合部６２Ｂ，６２Ｂとからなり、その両端側の端面には取付ボルト１３が螺入するねじ穴６２Ｃ，５２Ｃが螺設されている。
【００６９】
６３，６３は左，右の各支持ブラケット１１との間に位置して支軸６２の軸受嵌合部６２Ｂに挿通された支持カラーで、該各支持カラー６３の下端側は各支持ブラケット１１側に突出し、該各支持ブラケット１１の下端部を支持する荷重受部６３Ａとなっている。また、各支持カラー６３の内側端面には、フローティングシール６６を収容するシール収容凹部６３Ｂが形成されている。
【００７０】
６４は後述の筒状ブッシュ６５を介して左，右の支持ブラケット１１間に回転可能に設けられた転輪体で、該転輪体６４は、長さ方向両端部に位置する一対の円筒部６４Ａ，６４Ａと、該各円筒部６４Ａ間に位置し径方向外向きに拡径した膨出部６４Ｂとからなっている。ここで、転輪体６４は、円筒部６４Ａおよび膨出部６４Ｂに対応した凹陥部を有する型を用いて、一定の長さ寸法に切断したパイプ材に上述したバルジ加工を施すことにより、その全長に亘ってほぼ均一な肉厚を有する単一の段付き筒状体として形成されている。また、転輪体６４の軸方向両端面は、各支持カラー６３のシール収容凹部６３Ｂとの間で後述のフローティングシール６６を保持するため、径方向外側から内側へと斜め内向きに漸次縮径するテーパ面６４Ｃとなっている。
【００７１】
６５，６５は軸受としての筒状ブッシュで、該各筒状ブッシュ６５は、例えば高力黄銅に固体潤滑剤が埋設された材料や焼結含油合金から円筒状に形成されている。そして、各筒状ブッシュ６５は、その外周側が転輪体６４の内周側に圧入され、内周側が支軸６２と摺動する摺動面を形成している。また、各筒状ブッシュ６５は、支軸６２の大径部６２Ａ端縁部と各止め輪１７との間で、支軸６２に対して位置決めされている。
【００７２】
６６，６６は各支持カラー６３のシール収容凹部６３Ｂと転輪体６４のテーパ面６４Ｃとの間に設けられたフローティングシールで、該各フローティングシール６６は、互いに摺接する一対のシールリング６６Ａ，６６Ａと、一対のＯリング６６Ｂ，６６Ｂとからなっている。
【００７３】
６７，６７は転輪体６４の各円筒部６４Ａ外周側にそれぞれ圧入嵌合された補強用筒体で、該各補強用筒体６７は転輪体６４の各円筒部６４Ａを全周に亘って覆うことにより、該各円筒部６４Ａに代わって履帯８の突起部８Ａ上を転動するものである。
【００７４】
本実施例は上述の如き構成を有するもので、本実施例においても前記各実施例と同様の効果を得ることができる。しかし、特に本実施例では、転輪体６４の各円筒部６４Ａ外周側に補強用筒体６７を嵌着する構成としたから、転輪体６４が直接的に履帯８と衝合して割れや破損を生じるのを効果的に防止することができる。この結果、転輪体６４の寿命を延ばすことができ、下側ローラ装置６１を一層長期に亘って安定して作動することができる。
【００７５】
なお、前記各実施例では、本発明によるローラ装置を下側ローラ装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば上側ローラ装置に適用してもよい。
【００７６】
また、前記各実施例では、装軌式車両として油圧ショベルを例に挙げたが、本発明はこれに限らず、例えば油圧クレーン等の装軌式車両のローラ装置に広く適用することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項１の発明によれば、走行用の履帯を案内すべく装軌式車両のローラ装置に用いられる転輪体を、長さ方向中間部が塑性変形により膨出部となって拡径した単一の段付筒状体により形成し、該段付筒状体は全長に亘ってほぼ均一な肉厚を有する構成としたから、例えば個別に形成した複数の部材を溶接等により接合して１つの転輪体を形成する場合に比較して、接合部を形成するための機械加工工程、溶接工程を不要にでき、転輪体の製造コストを低減することができる。
【００７８】
しかも、溶接等によって接合した複数の部材からなる転輪体に比較して、部分的に強度が低くなる接合部を排除できるから、転輪体の強度を向上することができる上に、膨出部によって転輪体全体の強度を高めることができ、ローラ装置を長期に亘って安定して作動させることができる。
【００７９】
また、請求項２の発明によれば、走行用の履帯を案内する転輪体を、長さ方向両側に位置し軸受が内周側に嵌着される一対の円筒部と、該各円筒部間に位置して径方向外向きに膨出され該各円筒部と一体形成された膨出部とから構成し、前記各円筒部と膨出部をほぼ均一な肉厚に形成したから、請求項１の発明とほぼ同様の効果を得ることができる上に、冷間加工によって形成した膨出部によって転輪体全体の強度を高めることにより、転輪体を薄肉のパイプ材等から成形することが可能となり、全体の小型、軽量化を図ることができる。また、転輪体の肉厚を小さくできるから、各円筒部内に設ける軸受をボールベアリング等のころがり軸受によって構成することができ、転輪体を支軸に対してより円滑に回転させることができる。
【００８０】
さらに、請求項３の発明によれば、転輪体の各円筒部内周側に嵌着される筒状のスペーサと、外周側が該スペーサの内周側に嵌着され内周側が支軸の外周面に摺接する筒状のブッシュとから軸受を構成したから、転輪体の各円筒部を内周側から補強することができる。この結果、転輪体の寿命を延ばすことができ、ローラ装置の安定した作動を一層長期に亘って補償することができる。
【００８１】
そして、請求項４の発明によれば、転輪体の各円筒部に補強用筒体を嵌着することにより、転輪体が直接的に履帯と衝合して割れや破損を生じるのを効果的に防止することができ、転輪体の寿命を延ばすことができる。
【００８２】
また、請求項５の発明によれば、転輪体の膨出部に補強用の屈曲部を設けることにより、該膨出部の強度を向上することができ、転輪体全体の強度をさらに高めることができる。
【００８３】
さらに、請求項６の発明によれば、転輪体の素材となるパイプ材を一定の長さに切断した後、膨出部に対応した凹陥部を有する金型によってパイプ材を型締めした状態で、該パイプ材の内周面に高い圧力を加えつつ該パイプ材を軸方向両端側から加圧し、パイプ材の軸方向中間部を塑性変形させることにより、パイプ材の長さ方向両側に位置する円筒部と長さ方向中間部に位置する膨出部とを冷間加工によって一体形成することができる。
【００８４】
従って、パイプ材からローラ装置用の転輪体を比較的簡単な設備で成形でき、従来技術のように個別に形成した複数の部材を溶接等によって接合して１つの転輪体を形成する場合に比較して、接合部を形成するための機械加工工程や溶接工程を不要にでき、かつ、熱間鍛造加工に比較して加熱炉等の設備を不要にできるから、転輪体の製造コストを低減することができる。
【００８５】
また、前述したように、膨出部に対応した凹陥部を有する金型によってパイプ材を型締めすることにより、パイプ材の長さ方向中間部を金型の凹陥部内で塑性変形させることができる。従って、金型の凹陥部に対応した一定の形状を有する膨出部を確実に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例によるローラ装置が適用された油圧ショベルを示す外観図である。
【図２】図１中の矢示II−II方向からみた下側ローラ装置の縦断面図である。
【図３】転輪体の製造時に用いる素材としてなるパイプ材、金型等を示す縦断面図である。
【図４】パイプ材を金型によって型締めした状態を示す縦断面図である。
【図５】パイプ材を塑性変形させた状態を示す縦断面図である。
【図６】転輪体を成形した状態を示す縦断面図である。
【図７】第２の実施例によるローラ装置を示す縦断面図である。
【図８】第３の実施例によるローラ装置を示す縦断面図である。
【図９】第４の実施例によるローラ装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
５ トラックフレーム
１０，４１，５１，６１ 下側ローラ装置（ローラ装置）
１１ 支持ブラケット（ブラケット）
１２，５２，６２ 支軸
１５ ボールベアリング（軸受）
１６，４２，６４ 転輪体
１６Ａ，４２Ａ，６４Ａ 円筒部
１６Ｂ，４２Ｂ，６４Ｂ 膨出部
３１ パイプ材
３２ 半割型（金型）
３２Ｂ 大径凹陥部（凹陥部）
４２Ｃ 環状窪み部（屈曲部）
５５，６５ 筒状ブッシュ（軸受）
５４ スペーサ
６７ 補強用筒体
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行用の履帯を案内すべく装軌式車両のトラックフレームに回転可能に設けられたローラ装置、およびローラ装置用転輪体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、油圧ショベル、油圧クレーン等の装軌式車両は、下部走行体と該下部走行体上に設けられた上部旋回体とからなっている。ここで、下部走行体は、トラックフレームと、該トラックフレームの両側に前，後に離間して設けられたスプロケットおよびアイドラと、スプロケットとアイドラとの間に装架された走行用履帯とからなっている。そして、トラックフレームには、スプロケットとアイドラとの間に位置して複数のローラ装置が設けられ、該各ローラ装置によって走行用履帯を案内する構成となっている。
【０００３】
このような装軌式車両に用いられるローラ装置は、例えば実開平１−９８７８４号公報に開示されているように、トラックフレームと、該トラックフレームに固定して設けられる支軸と、該支軸の外周側に一対の軸受を介して回転可能に設けられ、走行用の履帯を案内する転輪体とからなっている。そして、転輪体の軸方向中間部には潤滑油が充填される油溜め空間が形成され、該油溜め空間は転輪体の軸方向両端側に配設されたシール部材によってシールされ、該油溜め空間内に充填された潤滑油によって支軸と軸受との摺動面を潤滑する構成となっている。
【０００４】
ところで、従来技術による転輪体は、通常、軸方向において左，右対称となる一対の転輪体半割部材からなり、該各転輪体半割部材をそれぞれ熱間鍛造によって個別に形成した後、軸方向中間部で溶接により接合する構成としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、１つの転輪体を製造する際には、各転輪体半割部材を形成するための素材を高温に加熱する加熱工程と、加熱した材料を金型を用いて鍛造プレスする鍛造工程と、鍛造された各転輪体半割部材に機械加工を施すことにより溶接用の接合部を形成する機械加工工程と、各転輪体半割部材の接合部を溶接によって接合する溶接工程とを経る必要がある。
【０００６】
このように、１つの転輪体を製造するために、加熱工程、鍛造工程、機械加工工程、溶接工程等の多数の工程が必要であり、かつ加熱工程や鍛造工程での設備コストが高いために、転輪体の製造コストが上昇してしまうという問題がある。
【０００７】
また、各転輪体半割部材を溶接して１つの転輪体を形成した場合には、例えば地面の凹凸が激しい作業現場で装軌式車両が長期間に亘って稼働するような場合に、転輪体の溶接接合部に割れ等が発生し、ローラ装置を長期に亘って安定して作動させることができなくなるという問題がある。
【０００８】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、転輪体の製造コストを低減することができ、かつ転輪体の強度を向上させることにより、長期に亘って安定して作動できるようにしたローラ装置およびローラ装置用転輪体の製造方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、請求項１の発明は、装軌式車両のトラックフレームに設けられ、走行用の履帯を転輪体によって案内してなる装軌式車両のローラ装置において、前記転輪体は、長さ方向中間部が塑性変形により膨出部となって拡径した単一の段付筒状体により形成し、該段付筒状体は、全長に亘ってほぼ均一な肉厚を有する構成としたことを特徴としている。
【００１０】
このように、請求項１の発明では、転輪体を全長に亘ってほぼ均一な肉厚を有する単一の段付筒状体から形成することにより、例えば個別に形成した複数の部材を溶接等により接合して１つの転輪体を形成する場合に比較して、接合部を形成するための機械加工工程や溶接工程を不要にできる。しかも、請求項１の発明では、溶接等によって接合した複数の部材からなる転輪体に比較して、部分的に強度が低くなる接合部をなくし、均一な強度を得ることができる。
【００１２】
また、請求項２の発明は、装軌式車両のトラックフレームと、該トラックフレームに固定して設けられる支軸と、該支軸の外周側に一対の軸受を介して回転可能に設けられ、走行用の履帯を案内する転輪体とからなる装軌式車両のローラ装置において、前記転輪体は、長さ方向両側に位置し前記各軸受が内周側に嵌着される一対の円筒部と、該各円筒部間に位置して径方向外向きに膨出され該各円筒部と一体形成された膨出部とから構成し、前記各円筒部と膨出部をほぼ均一な肉厚に形成したことを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、転輪体は、膨出部を走行用の履帯に係合させつつ各円筒部を履帯に当接させて支軸回りに回転することにより、該履帯をトラックフレームに対して案内する。そして、該転輪体を各円筒部と膨出部とから一体形成し、これらの各円筒部と膨出部をほぼ均一な肉厚とすることにより、転輪体の製造コストを低減することができ、かつ、転輪体の強度を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項３の発明によれば、軸受を、転輪体の各円筒部内周側に嵌着される筒状のスペーサと、外周側が該スペーサの内周側に嵌着され内周側が支軸の外周面に摺接する筒状のブッシュとから構成している。これにより、転輪体の円筒部を、スペーサとブッシュによって補強することができる。
【００１６】
また、請求項４の発明によれば、転輪体の各円筒部に、該各円筒部の外周側に補強用筒体をそれぞれ嵌着する構成としている。これにより、この補強用筒体が履帯に常時当接するから、転輪体の各円筒部を保護することができる。
【００１７】
さらに、請求項５の発明によれば、転輪体の膨出部には、その長さ方向中間部に位置し全周に亘って延在する補強用の屈曲部を設ける構成としている。これにより、該膨出部の強度を向上することができる。
【００２０】
一方、請求項６の発明に係るローラ装置用転輪体の製造方法は、転輪体の素材となるパイプ材を一定の長さに切断する工程と、膨出部に対応した環状の凹陥部を有する金型によって前記パイプ材を型締めする工程と、前記パイプ材の内周面に高い圧力を加えつつ該パイプ材を長さ方向両端側から加圧することにより、前記パイプ材の長さ方向中間部を前記金型の凹陥部内で塑性変形させて膨出部を形成する工程とからなる。
【００２１】
上記製造方法によれば、一定の長さに切断したパイプ材を金型によって型締めした状態で、パイプ材の内周面に高い圧力を加えつつ該パイプ材を長さ方向両端側から加圧することにより、パイプ材の長さ方向中間部が金型の凹陥部内で塑性変形するから、凹陥部に対応した一定の形状を有する膨出部を形成することができる。このように、パイプ材の軸方向中間部を膨出部として塑性変形させ、パイプ材の長さ方向両側に位置する円筒部と長さ方向中間部に位置する膨出部とを一体形成することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１ないし図９を参照しつつ詳細に説明する。
【００２３】
まず、図１および図２は本発明の第１の実施例を示している。１は本実施例によるローラ装置が装備された装軌式車両としての油圧ショベルを示し、該油圧ショベル１は、下部走行体２と、該下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３とからなり、該上部旋回体３の前部には掘削作業等を行うための作業装置４が俯仰動可能に設けられている。
【００２４】
５は下部走行体２を構成するトラックフレームで、該トラックフレーム５はセンタフレーム５Ａと、該センタフレーム５Ａの左，右両側に配設され前，後方向に伸長した一対のサイドフレーム５Ｂ（一方のみ図示）とを有している。そして、該サイドフレーム５Ｂの一端側にはスプロケット６が設けられ、他端側にはアイドラ７が設けられている。
【００２５】
８はスプロケット６とアイドラ７との間に巻装された走行用の履帯で、該履帯８は、スプロケット６を回転駆動することにより、アイドラ７および後述する各上側ローラ装置９、各下側ローラ装置１０上を周回駆動し、下部走行体２が走行するようになっている。
【００２６】
９，９はサイドフレーム５Ｂの上面側に回転可能に設けられた２個の上側ローラ装置で、該各上側ローラ装置９は、履帯８を下側から支持し該履帯８がサイドフレーム５Ｂに接触するのを防止している。
【００２７】
１０，１０，…はサイドフレーム５Ｂの下面側に回転可能に列設された複数の下側ローラ装置を示し、該各下側ローラ装置１０は、スプロケット６およびアイドラ７と共にサイドフレーム５Ｂに沿って履帯８を案内するものである。
【００２８】
ここで、該各下側ローラ装置１０には、本実施例によるローラ装置が適用されており、以下、図２を参照して下側ローラ装置１０について説明する。
【００２９】
図において、１１，１１はサイドフレーム５Ｂの下面側に位置し、該トラックフレームの一部を構成する左，右の支持ブラケットを示し、該各支持ブラケット１１間で後述の転輪体１６が回転可能に支持されるようになっている。そして、各支持ブラケット１１の下端側には、後述の取付ボルト１３が挿通されるボルト挿通穴１１Ａが穿設されている。
【００３０】
１２は左，右の支持ブラケット１１間に固定された支軸で、該支軸１２は、軸方向中間部に位置する大径部１２Ａと、軸方向両端側に位置する小径部１２Ｂ，１２Ｂと、該各小径部１２Ｂと大径部１２Ａとの間に位置し後述するボールベアリング１５が嵌合する軸受嵌合部１２Ｃ，１２Ｃとからなり、両端面にはねじ穴１２Ｄ，１２Ｄが螺設されている。そして、支軸１２は、各支持ブラケット１１のボルト挿通穴１１Ａに挿通された取付ボルト１３，１３を各ねじ穴１２Ｄに螺着することにより、各支持ブラケット１１間に固定されている。
【００３１】
１４，１４は各支持ブラケット１１との間に位置して支軸１２の小径部１２Ｂに挿通された支持カラーで、該各支持カラー１４の下端側は各支持ブラケット１１側に突出し、該各支持ブラケット１１の下端部を支持する荷重受部１４Ａとなっている。従って、油圧ショベル１の荷重は、各支持ブラケット１１から各支持カラー１４を介して支軸１２に伝わるようになっている。
【００３２】
１５，１５は支軸１２の各軸受嵌合部１２Ｃに内輪が圧入嵌合されたボールベアリングで、該各ボールベアリング１５は、支軸１２の大径部１２Ａ端縁部と後述する各止め輪１７との間で位置決めされている。そして、該各ボールベアリング１５の外輪は転輪体１６の各円筒部１６Ａ内周側に圧入嵌合されている。
【００３３】
１６は各ボールベアリング１５を介して左，右の支持ブラケット１１間に回転可能に設けられた転輪体で、該転輪体１６は、長さ方向両端部に位置する一対の円筒部１６Ａ，１６Ａと、該各円筒部１６Ａ間に位置し径方向外向きに拡径した膨出部１６Ｂとからなっている。ここで、転輪体１６は、例えば機械構造用炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭ材）、マンガン鋼（ＳＭn 材）、機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ，Ｓ４０Ｃ，Ｓ３５Ｃ）等のパイプ材が用いられる。そして、転輪体１６は、これらのパイプ材にバルジ加工を施すことにより、その全長に亘ってほぼ均一な肉厚を有する単一の段付き筒状体として形成されている。
【００３４】
そして、転輪体１６は、各円筒部１６Ａの内周側に各ボールベアリング１５の外輪を嵌合させることにより支軸１２に回転可能に支持され、各円筒部１６Ａの内周側に嵌着された止め輪１７，１７によって各ボールベアリング１５を抜止め状態に保持している。
【００３５】
ここで、転輪体１６の各円筒部１６Ａ外周は、履帯８の内周面に突設された突起部８Ａ，８Ａに当接し、膨出部１６Ｂは各突起部８Ａに係合することにより履帯８が転輪体１６から離脱するのを防止している。また、転輪体１６の膨出部１６Ｂと支軸１２との間には、各ボールベアリング１５等を潤滑するための潤滑油を貯留する油溜め部１８が形成され、該油溜め部１８は封止栓１９によって閉塞されている。
【００３６】
２０，２０は転輪体１６の両端側に位置して左，右の各支持カラー１４との間に配設されたシール部材を示し、該各シール部材２０は、支軸１２の軸受嵌合部１２Ｃ外周側に嵌合した固定側シール２０Ａと、転輪体１６の円筒部１６Ａ内周側に圧入された回転側シール２０Ｂとからなっている。そして、シール部材２０は、回転側シール２０Ｂに設けられた各リップ部が固定側シール２０Ａに弾性的に常時摺接することにより、油溜め部１８内に貯留された潤滑油が転輪体１６の両端側から外部に漏れるのを防止すると共に、土砂等が転輪体１６の両端側から侵入するのを防止している。
【００３７】
２１，２１は支軸１２の各小径部１２Ｂに嵌着された止め輪で、該各止め輪２１は、支軸１２の小径部１２Ｂに挿通された支持カラー１４を軸方向で位置決めするものである。
【００３８】
本実施例による下側ローラ装置１０は上述の如き構成を有するもので、該下側ローラ装置１０の転輪体１６は、下部走行体２の走行時に膨出部１６Ｂを履帯８の各突起部８Ａ間に係合させつつ支軸１２回りに回転し、履帯８の各突起部８Ａ上を移動する。
【００３９】
この場合、転輪体１６には油圧ショベル１の自重が常時作用するが、この転輪体１６は、単一の段付き筒状体として形成されている。従って、例えば従来技術のローラ装置に用いられる転輪体のように、個別に形成した複数の部材を溶接等により接合して１つの転輪体を形成する場合に比較して、本実施例の転輪体１６は部分的に強度が低くなる接合部をなくすことができる。従って、例えば油圧ショベル１が地面の凹凸が激しい作業現場で長期間に亘って稼働するような場合でも、転輪体１６の破損を防止でき、下側ローラ装置１０は長期に亘って、安定した作動をすることができる。
【００４０】
また、転輪体１６の長さ方向中間部に膨出部１６Ｂを形成することにより、転輪体１６全体の強度を確保することができ、転輪体１６を比較的薄肉に形成することができる。この結果、転輪体１６の各円筒部１６Ａと支軸１２との間にボールベアリング１５を設けることができ、例えば転輪体と支軸との間にブッシュ等を設ける場合に比較し、転輪体１６の回転性を大幅に向上することができる。
【００４１】
さらに、転輪体１６全体を比較的薄肉に形成することにより、該転輪体１６の軽量化を図ることができ、下側ローラ装置１０の組立作業性をも向上することができる。
【００４２】
さらにまた、転輪体１６全体を比較的薄肉に形成することにより、油溜め部１８の容積を増大することができるから、該油溜め部１８内に多量の潤滑油を貯留することによりボールベアリング１５等に対する潤滑性が向上し、下側ローラ装置１０を一層長期に亘って円滑に作動させることができる。
【００４３】
次に、本実施例による転輪体１６の製造方法（バルジ加工）について、図３ないし図６を参照して説明する。
【００４４】
まず、転輪体の素材となる機械構造用炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭ材）、マンガン鋼（ＳＭn 材）、機械構造用炭素鋼（Ｓ４５，Ｓ４０Ｃ，Ｓ３５Ｃ）等のパイプ材３１を、図３に示すように一定の長さに切断する。
【００４５】
また、転輪体１６を成形するための金型として、パイプ材３１を径方向から挟んで型締めするための一対の半割型３２，３２を用意する。ここで、各半割型３２は、パイプ材３１の外径寸法に対応した内径寸法を有する半円形状の小径凹陥部３２Ａが長さ方向に形成され、該小径凹陥部３２Ａの中間部に位置して転輪体１６の膨出部１６Ｂに対応した形状を有する大径凹陥部３２Ｂが形成されている。
【００４６】
次に、図４に示すように、パイプ材３１の長さ方向中間部を大径凹陥部３２Ｂに一致させた状態で、各半割型３２によってパイプ材３１を径方向から型締めし、さらに、中心部に油通路３３Ａが形成された一対の押し型３３，３３を各半割型３２の小径凹陥部３２Ａに左，右両側から挿入し、パイプ材３１の両端側に当接させる。
【００４７】
そして、この状態で各押し型３３の油通路３３Ａを通じてパイプ材３１内に高圧の圧油を導入すると共に、各押し型３３を互いに接近する方向（矢印Ａ方向）に加圧してパイプ材３１を軸方向に圧縮する。これにより、図５に示すように、パイプ材３１の長さ方向中間部が各半割型３２の大径凹陥部３２Ｂ内で拡径するように塑性変形（塑性流動）を生じる。
【００４８】
この結果、図６に示すように、パイプ材３１に対応した円筒部１６Ａと、各半割型３２の大径凹陥部３２Ｂの形状に対応した膨出部１６Ｂとからなり、全長に亘ってほぼ均一な肉厚を有する転輪体１６を得ることができる。
【００４９】
そして、該転輪体１６の膨出部１６Ｂの両端面と円筒部１６Ａの外周面に高周波焼入れ処理を施すことにより、膨出部１６Ｂの両端面と円筒部１６Ａの外周面に硬化層を形成する。
【００５０】
かくして、本実施例による転輪体１６の製造方法においては、一定の長さ寸法をもって単一のパイプ材３１を切断し、このパイプ材３１の内周面に高い圧力を加えつつ該パイプ材３１を両端側から加圧することにより、円筒部１６Ａと膨出部１６Ｂとを有する単一の段付筒状体としての転輪体１６を冷間加工によって形成することができる。
【００５１】
このため、本実施例では、例えば従来技術のように、個別に形成した複数の部材を溶接等により接合して１つの転輪体を形成する場合に比較して、接合部を形成するための機械加工工程、溶接工程を不要にでき、かつ、熱間鍛造によって転輪体を形成する場合に比較して、加熱炉等を用いた素材の加熱工程を不要にできる。この結果、製造工数の削減や製造設備の縮小を図ることができ、転輪体の製造コストを大幅に低減することができる。
【００５２】
次に、図７は本発明によるローラ装置の第２の実施例を示し、本実施例の特徴は、転輪体の膨出部に全周に亘って補強用の屈曲部を形成したことにある。なお、本実施例では前記第１の実施例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５３】
図において、４１は本実施例による下側ローラ装置を示し、該下側ローラ装置４１は、支持ブラケット１１、支軸１２、ボールベアリング１５、シール部材２０、および後述する転輪体４２等からなっている。
【００５４】
４２は本実施例に適用される転輪体を示し、該転輪体４２は、長さ方向両端部に位置する一対の円筒部４２Ａ，４２Ａと、該各円筒部４２Ａ間に位置し径方向外向きに拡径した膨出部４２Ｂとからなり、さらに、該膨出部４２Ｂの軸方向中間部には、全周に亘って縮径方向に窪んだ補強用の屈曲部としての環状窪み部４２Ｃが形成されている。
【００５５】
ここで、転輪体４２は、円筒部４２Ａ、膨出部４２Ｂおよび環状窪み部４２Ｃに対応した凹陥部を有する金型を用いて、一定の長さ寸法に切断したパイプ材に上述したバルジ加工を施すことにより、その全長に亘ってほぼ均一な肉厚を有する単一の段付き筒状体として形成されている。
【００５６】
本実施例は上述の如き構成を有するもので、転輪体４２を単一の段付筒状体として形成することにより、従来技術のように個別に形成した複数の部材を溶接等により接合して１つの転輪体を形成する場合に比較して、部分的に強度が低くなる接合部を排除することができる。この点については、本実施例でも第１の実施例と格別差異はない。
【００５７】
然るに、本実施例による転輪体４２は、膨出部４２Ｂにその全周に亘って環状窪み部４２Ｃを設けることにより該膨出部４２Ｂを補強できる構成としたから、転輪体４２全体の強度を高めることができ、下側ローラ装置４１を長期に亘って安定して作動することができる。
【００５８】
次に、図８は本発明によるローラ装置の第３の実施例を示し、本実施例の特徴は、支軸と転輪体との間に嵌着する軸受を、転輪体の各円筒部内周側に嵌着される筒状のスペーサと、外周側が該スペーサの内周側に嵌着され内周側が支軸の外周面に摺接する筒状のブッシュとから構成したことにある。なお、本実施例では前記各実施例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５９】
図において、５１は本実施例による下側ローラ装置を示し、該下側ローラ装置５１は、支持ブラケット１１、転輪体１６、および後述する支軸５２、スペーサ５４、筒状ブッシュ５５、フローティングシール５６等からなっている。
【００６０】
５２は取付ボルト１３を介して左，右の支持ブラケット１１間に固定された支軸で、該支軸５２は、軸方向中間部に位置する大径部５２Ａと、該大径部５２Ａの軸方向両端側に位置する軸受嵌合部５２Ｂ，５２Ｂとからなり、その両端側の端面には取付ボルト１３が螺入するねじ穴５２Ｃ，５２Ｃが螺設されている。
【００６１】
５３，５３は左，右の支持ブラケット１１との間に位置して支軸５２の軸受嵌合部５２Ｂに挿通された支持カラーで、該各支持カラー５３の下端側は各支持ブラケット１１側に突出し、該各支持ブラケット１１の下端部を支持する荷重受部５３Ａとなっている。また、各支持カラー５３の内側端面には、フローティングシール５６を収容するシール収容凹部５３Ｂが形成されている。
【００６２】
５４，５４は転輪体１６の各円筒部１６Ａ内周側に圧入嵌合された円筒状のスペーサを示し、該各スペーサ５４は後述するブッシュ５５を支持する支持体を構成している。ここで、各スペーサ５４の軸方向両端側端面には、径方向外側から内側へと斜め内向きに漸次縮径するテーパ状のシール収容凹部５４Ａが形成されている。また、各スペーサ５４の内周側には軸方向に貫通する油通路５４Ｂが穿設され、該油通路５４Ｂは、転輪体１６の膨出部１６Ｂ内に形成された油溜め部１８とシール収容凹部５４Ａとを連通させ、油溜め部１８内に貯留された潤滑油を支軸５２と各筒状ブッシュ５５との摺動面、フローティングシール５６の摺動面等に供給するものである。
【００６３】
５５，５５はすべり軸受となる筒状ブッシュで、該各筒状ブッシュ５５は、例えば鉛青銅系の金属材料から円筒状に形成され、その外側端面にはフランジ状に拡径した鍔部５５Ａが形成されている。そして、各筒状ブッシュ５５は、その外周側がスペーサ５４の内周側に圧入され、内周側が支軸５２と摺動する摺動面を形成している。また、各筒状ブッシュ５５は、支軸５２の大径部５２Ａと支持カラー５３の内側端面との間で、位置決め状態に保持されている。
【００６４】
５６，５６は各支持カラー５３のシール収容凹部５３Ｂと各スペーサ５４のシール収容凹部５４Ａとの間に設けられたフローティングシールで、該各フローティングシール５６は、互いに摺接する一対のシールリング５６Ａ，５６Ａと、一対のＯリング５６Ｂ，５６Ｂとからなっている。そして、各フローティングシール５６は、一対のシールリング５６Ａが常時摺接することにより、油溜め部１８内に貯留された潤滑油が転輪体１６の両端側から外部に漏れるのを防止すると共に、土砂等が転輪体１６の両端側から侵入するのを防止している。
【００６５】
本実施例は上述の如き構成を有するもので、本実施例においても前記各実施例と同様の効果を得ることができる。しかし、特に本実施例では、転輪体１６の各円筒部１６Ａ内周側に嵌着された各スペーサ５４と、該各スペーサ５４の内周側に嵌着された各筒状ブッシュ５５とによって、転輪体１６の各円筒部１６Ａを内周側から補強することができる。この結果、転輪体１６の寿命を延ばすことができ、下側ローラ装置５１を一層長期に亘って安定して作動することができる。
【００６６】
次に、図９は本発明によるローラ装置の第４の実施例を示し、本実施例の特徴は、転輪体の各円筒部外周側に補強用筒体をそれぞれ嵌着したことにある。なお、本実施例では前記各実施例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６７】
図において、６１は本実施例による下側ローラ装置を示し、該下側ローラ装置６１は、各支持ブラケット１１、支軸６２、転輪体６４、筒状ブッシュ６５、フローティングシール６６、補強用筒体６７等からなっている。
【００６８】
６２は取付ボルト１３を介して左，右の支持ブラケット１１間に固定された支軸で、該支軸５２は、軸方向中間部に位置する大径部６２Ａと、該大径部６２Ａの軸方向両端側に位置する軸受嵌合部６２Ｂ，６２Ｂとからなり、その両端側の端面には取付ボルト１３が螺入するねじ穴６２Ｃ，５２Ｃが螺設されている。
【００６９】
６３，６３は左，右の各支持ブラケット１１との間に位置して支軸６２の軸受嵌合部６２Ｂに挿通された支持カラーで、該各支持カラー６３の下端側は各支持ブラケット１１側に突出し、該各支持ブラケット１１の下端部を支持する荷重受部６３Ａとなっている。また、各支持カラー６３の内側端面には、フローティングシール６６を収容するシール収容凹部６３Ｂが形成されている。
【００７０】
６４は後述の筒状ブッシュ６５を介して左，右の支持ブラケット１１間に回転可能に設けられた転輪体で、該転輪体６４は、長さ方向両端部に位置する一対の円筒部６４Ａ，６４Ａと、該各円筒部６４Ａ間に位置し径方向外向きに拡径した膨出部６４Ｂとからなっている。ここで、転輪体６４は、円筒部６４Ａおよび膨出部６４Ｂに対応した凹陥部を有する型を用いて、一定の長さ寸法に切断したパイプ材に上述したバルジ加工を施すことにより、その全長に亘ってほぼ均一な肉厚を有する単一の段付き筒状体として形成されている。また、転輪体６４の軸方向両端面は、各支持カラー６３のシール収容凹部６３Ｂとの間で後述のフローティングシール６６を保持するため、径方向外側から内側へと斜め内向きに漸次縮径するテーパ面６４Ｃとなっている。
【００７１】
６５，６５は軸受としての筒状ブッシュで、該各筒状ブッシュ６５は、例えば高力黄銅に固体潤滑剤が埋設された材料や焼結含油合金から円筒状に形成されている。そして、各筒状ブッシュ６５は、その外周側が転輪体６４の内周側に圧入され、内周側が支軸６２と摺動する摺動面を形成している。また、各筒状ブッシュ６５は、支軸６２の大径部６２Ａ端縁部と各止め輪１７との間で、支軸６２に対して位置決めされている。
【００７２】
６６，６６は各支持カラー６３のシール収容凹部６３Ｂと転輪体６４のテーパ面６４Ｃとの間に設けられたフローティングシールで、該各フローティングシール６６は、互いに摺接する一対のシールリング６６Ａ，６６Ａと、一対のＯリング６６Ｂ，６６Ｂとからなっている。
【００７３】
６７，６７は転輪体６４の各円筒部６４Ａ外周側にそれぞれ圧入嵌合された補強用筒体で、該各補強用筒体６７は転輪体６４の各円筒部６４Ａを全周に亘って覆うことにより、該各円筒部６４Ａに代わって履帯８の突起部８Ａ上を転動するものである。
【００７４】
本実施例は上述の如き構成を有するもので、本実施例においても前記各実施例と同様の効果を得ることができる。しかし、特に本実施例では、転輪体６４の各円筒部６４Ａ外周側に補強用筒体６７を嵌着する構成としたから、転輪体６４が直接的に履帯８と衝合して割れや破損を生じるのを効果的に防止することができる。この結果、転輪体６４の寿命を延ばすことができ、下側ローラ装置６１を一層長期に亘って安定して作動することができる。
【００７５】
なお、前記各実施例では、本発明によるローラ装置を下側ローラ装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば上側ローラ装置に適用してもよい。
【００７６】
また、前記各実施例では、装軌式車両として油圧ショベルを例に挙げたが、本発明はこれに限らず、例えば油圧クレーン等の装軌式車両のローラ装置に広く適用することができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項１の発明によれば、走行用の履帯を案内すべく装軌式車両のローラ装置に用いられる転輪体を、長さ方向中間部が塑性変形により膨出部となって拡径した単一の段付筒状体により形成し、該段付筒状体は全長に亘ってほぼ均一な肉厚を有する構成としたから、例えば個別に形成した複数の部材を溶接等により接合して１つの転輪体を形成する場合に比較して、接合部を形成するための機械加工工程、溶接工程を不要にでき、転輪体の製造コストを低減することができる。
【００７８】
しかも、溶接等によって接合した複数の部材からなる転輪体に比較して、部分的に強度が低くなる接合部を排除できるから、転輪体の強度を向上することができる上に、膨出部によって転輪体全体の強度を高めることができ、ローラ装置を長期に亘って安定して作動させることができる。
【００７９】
また、請求項２の発明によれば、走行用の履帯を案内する転輪体を、長さ方向両側に位置し軸受が内周側に嵌着される一対の円筒部と、該各円筒部間に位置して径方向外向きに膨出され該各円筒部と一体形成された膨出部とから構成し、前記各円筒部と膨出部をほぼ均一な肉厚に形成したから、請求項１の発明とほぼ同様の効果を得ることができる上に、冷間加工によって形成した膨出部によって転輪体全体の強度を高めることにより、転輪体を薄肉のパイプ材等から成形することが可能となり、全体の小型、軽量化を図ることができる。また、転輪体の肉厚を小さくできるから、各円筒部内に設ける軸受をボールベアリング等のころがり軸受によって構成することができ、転輪体を支軸に対してより円滑に回転させることができる。
【００８０】
さらに、請求項３の発明によれば、転輪体の各円筒部内周側に嵌着される筒状のスペーサと、外周側が該スペーサの内周側に嵌着され内周側が支軸の外周面に摺接する筒状のブッシュとから軸受を構成したから、転輪体の各円筒部を内周側から補強することができる。この結果、転輪体の寿命を延ばすことができ、ローラ装置の安定した作動を一層長期に亘って補償することができる。
【００８１】
そして、請求項４の発明によれば、転輪体の各円筒部に補強用筒体を嵌着することにより、転輪体が直接的に履帯と衝合して割れや破損を生じるのを効果的に防止することができ、転輪体の寿命を延ばすことができる。
【００８２】
また、請求項５の発明によれば、転輪体の膨出部に補強用の屈曲部を設けることにより、該膨出部の強度を向上することができ、転輪体全体の強度をさらに高めることができる。
【００８３】
さらに、請求項６の発明によれば、転輪体の素材となるパイプ材を一定の長さに切断した後、膨出部に対応した凹陥部を有する金型によってパイプ材を型締めした状態で、該パイプ材の内周面に高い圧力を加えつつ該パイプ材を軸方向両端側から加圧し、パイプ材の軸方向中間部を塑性変形させることにより、パイプ材の長さ方向両側に位置する円筒部と長さ方向中間部に位置する膨出部とを冷間加工によって一体形成することができる。
【００８４】
従って、パイプ材からローラ装置用の転輪体を比較的簡単な設備で成形でき、従来技術のように個別に形成した複数の部材を溶接等によって接合して１つの転輪体を形成する場合に比較して、接合部を形成するための機械加工工程や溶接工程を不要にでき、かつ、熱間鍛造加工に比較して加熱炉等の設備を不要にできるから、転輪体の製造コストを低減することができる。
【００８５】
また、前述したように、膨出部に対応した凹陥部を有する金型によってパイプ材を型締めすることにより、パイプ材の長さ方向中間部を金型の凹陥部内で塑性変形させることができる。従って、金型の凹陥部に対応した一定の形状を有する膨出部を確実に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例によるローラ装置が適用された油圧ショベルを示す外観図である。
【図２】図１中の矢示II−II方向からみた下側ローラ装置の縦断面図である。
【図３】転輪体の製造時に用いる素材としてなるパイプ材、金型等を示す縦断面図である。
【図４】パイプ材を金型によって型締めした状態を示す縦断面図である。
【図５】パイプ材を塑性変形させた状態を示す縦断面図である。
【図６】転輪体を成形した状態を示す縦断面図である。
【図７】第２の実施例によるローラ装置を示す縦断面図である。
【図８】第３の実施例によるローラ装置を示す縦断面図である。
【図９】第４の実施例によるローラ装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
５ トラックフレーム
１０，４１，５１，６１ 下側ローラ装置（ローラ装置）
１１ 支持ブラケット（ブラケット）
１２，５２，６２ 支軸
１５ ボールベアリング（軸受）
１６，４２，６４ 転輪体
１６Ａ，４２Ａ，６４Ａ 円筒部
１６Ｂ，４２Ｂ，６４Ｂ 膨出部
３１ パイプ材
３２ 半割型（金型）
３２Ｂ 大径凹陥部（凹陥部）
４２Ｃ 環状窪み部（屈曲部）
５５，６５ 筒状ブッシュ（軸受）
５４ スペーサ
６７ 補強用筒体
Claims (6)
- 装軌式車両のトラックフレームに設けられ、走行用の履帯を転輪体によって案内してなる装軌式車両のローラ装置において、
前記転輪体は、長さ方向中間部が塑性変形により膨出部となって拡径した単一の段付筒状体により形成し、
該段付筒状体は、全長に亘ってほぼ均一な肉厚を有する構成としたことを特徴とする装軌式車両のローラ装置。 - 装軌式車両のトラックフレームと、該トラックフレームに固定して設けられる支軸と、該支軸の外周側に一対の軸受を介して回転可能に設けられ、走行用の履帯を案内する転輪体とからなる装軌式車両のローラ装置において、
前記転輪体は、長さ方向両側に位置し前記各軸受が内周側に嵌着される一対の円筒部と、該各円筒部間に位置して径方向外向きに膨出され該各円筒部と一体形成された膨出部とから構成し、
前記各円筒部と膨出部をほぼ均一な肉厚に形成したことを特徴とする装軌式車両のローラ装置。 - 前記軸受は、前記転輪体の各円筒部内周側に嵌着される筒状のスペーサと、外周側が該スペーサの内周側に嵌着され内周側が前記支軸の外周面に摺接する筒状のブッシュとから構成してなる請求項２に記載の装軌式車両のローラ装置。
- 前記転輪体の各円筒部には、該各円筒部の外周側に補強用筒体をそれぞれ嵌着してなる請求項２または３に記載の装軌式車両のローラ装置。
- 前記転輪体の膨出部には、その長さ方向中間部に位置し全周に亘って延在する補強用の屈曲部を設けてなる請求項１，２，３または４に記載の装軌式車両のローラ装置。
- 装軌式車両のトラックフレームに設けられ、走行用の履帯を案内するために用いるローラ装置用転輪体の製造方法であって、
前記転輪体の素材となるパイプ材を一定の長さに切断する工程と、
膨出部に対応した環状の凹陥部を有する金型によって前記パイプ材を型締めする工程と、
前記パイプ材の内周面に高い圧力を加えつつ該パイプ材を長さ方向両端側から加圧することにより、前記パイプ材の長さ方向中間部を前記金型の凹陥部内で塑性変形させて膨出部を形成する工程とからなるローラ装置用転輪体の製造方法。
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