JP5230216B2 - ゴムクローラ - Google Patents

Description

この発明は、無端状のゴム弾性体と、この弾性体内に埋設されてエンドレスに延びるスチールコード補強層と、ゴム弾性体の外周面に、周方向に間隔をおいて形成されて、傾向的にゴム弾性体の幅方向に延びる複数本のラグとを具え、また、スチールコード補強層の内周側で、ゴム弾性体の幅方向に延びる複数本の芯金の、そのゴム弾性体内への所定のピッチでの埋め込み配置を可とするゴムクローラに関するものであり、とくに、スプロケットおよびアイドラーへの巻き掛け姿勢でゴムクローラを走行駆動させるに当って、ラグの突出基部部分に発生する屈曲歪を低減させる技術を提案するものである。

なお、この明細書および特許請求の範囲において、「傾向的にゴム弾性体の幅方向に延びる」とは、ラグの延在長さに関し、ゴム弾性体の幅方向の延在成分が、ゴム弾性体の周方向の延在成分より大きいことを意味するものとする。

エンドレスのスチールコード補強層を埋設した無端状のゴム弾性体の外周面に、路面に作用して作業装置の走行、停止等をもたらすラグを有するこの種のゴムクローラでは、それをスプロケットおよびアイドラーに巻き掛けて走行駆動させるに当り、ゴムクローラの、スプロケット等への巻き掛け部分を大きく屈曲変形させることが不可避となり、この屈曲変形に当っては、変形抵抗の小さい、いいかえれば、屈曲変形に対する剛性の小さい部分である、ゴム弾性体の厚みの薄い、ラグの突出基部部分に歪の集中があることは一般に知られている。

このような歪の集中個所では、ゴム弾性体に、屈曲疲労に起因するクラックが発生し易く、そのクラックがスチールコード補強層に達すると、クラックを経てスチールコード補強層に達した水分等がスチールコードの腐食を進行させることになるため、従来は、ラグの形状、ラグの配置態様等を選択して、歪の集中を緩和することをもって対処することとしていた。
しかるに、この対策によってなお、ラグの突出基部部分へのクラックの発生を、所期したほどに有効に抑制することは不可能であった。

この一方で、特許文献１には、長短二種類のラグ間に、短ラグの延在長さを越えない範囲でゴムクローラの幅方向に延びる一本以上の凹溝を形成することが開示されており、これによれば、スプロケット等の巻き掛け部分に位置したその凹溝部分の屈曲変形を容易にして、ラグ間を開き易くすることで、ラグ間に詰まっている泥等を浮かせ、脱落し易くすることができるとする。
特開２００７−１３１０３２号公報

しかしながら、この従来技術は、凹溝の形成によってその凹溝部分のゴム弾性体厚みを低減させて、凹溝が広がる方向の屈曲変形抵抗、いいかえれば、屈曲剛性を低下させて、凹溝部分に屈曲変形を集中させるという技術思想に拠るものであるので、これによれば、凹溝への歪の集中に起因する、ゴム弾性体の屈曲疲労による、より早期のクラックの発生が否めないという問題があった。

この発明は、ゴムクローラが、スプロケット等に巻き掛けられて屈曲変形される場合は、スチールコード補強層が曲がりの中立軸上に位置してその変形が行われ、従って、屈曲変形部分の歪量は、ゴム弾性体の厚み方向で、スチールコード補強層に近い部分ほど少なくなるとの思想に基いてなされたものであり、ゴムクローラの、スチールコード補強層までのゴム弾性体の厚みに依存する、耐外傷性を極力損ねることなしに、ラグの突出基部部分への歪の集中、ひいては、それによる、ゴム弾性体へのクラックの発生を有効に防止できるゴムクローラを提供することを目的とするものである。

この発明に係るゴムクローラは、無端状のゴム弾性体と、このゴム弾性体内に埋設されてエンドレスに延びるスチールコード補強層と、ゴム弾性体の外周面に、周方向に間隔をおいて形成されて、傾向的にゴム弾性体の幅方向に延びる複数本のラグとを具え、たとえば、スチールコード補強層の内周側で、ゴム弾性体の幅方向に延びる複数本の芯金を、そのゴム弾性体内に所定のピッチで埋め込み配置すること、および、ゴム弾性体の内周面の、幅方向の中央部分に、スプロケットおよびアイドラーへの巻き掛け姿勢で走行駆動されるものであって、ゴム弾性体の外周面に、ゴム弾性体の全幅にわたって連続させて、または、ゴム弾性体の幅方向中央部分を隔てて不連続に形成されるそれぞれのラグの、周方向の少なくとも一方側、より好ましくは両側で、ラグの突出基部に、そのラグの突出壁面に滑らかに連続して、ラグの全長にわたって延びる溝を設けてなるものである。

ここで好ましくは、溝の中心線と直交する横断面形状を、単一の円弧もしくは、複数の円弧からなる曲線形状とし、または、その溝の中心線と直交する横断面形態を、スチールコード補強層と平行となる平坦溝底と、この平坦溝底の両側に滑らかに連続する、単一円弧もしくは複数円弧からなる曲線溝壁とで形成してなるものとする。

ところで、ここでいう溝は、それの深さを、溝の延在方向で所要に応じて漸次変化させることもできる。

この発明に係るゴムクローラでは、とくに、ゴム弾性体の外周面に形成されるそれぞれのラグの、周方向の少なくとも一方側で、ラグの突出基部に、そのラグの突出壁面に滑らかに連続して、ラグの全長にわたって延びる溝を設け、ゴムクローラをスプロケット等に巻き掛けたときにラグの基部部分にとくに多く発生する屈曲変形に対し、スチールコード補強層の周りに発生する引張歪の歪量を、そのスチールコード補強層に近接して位置する、上記溝、なかでも、溝底の作用をもって低減させることにより、屈曲疲労に起因する、ラグの突出基部部分へのクラックの発生を、長期間にわたって有効に防止することができる。

なおここでは、溝の形成によって、ラグの基部部分のゴム弾性体厚みを局部的に薄くして、その溝底を、スチールコード補強層に所要に応じて近接させており、溝の形成部分以外では、ゴム弾性体に所要の厚みを付与しているので、ゴム弾性体の厚みに比例する、ゴムクローラの耐傷性が低減されるおそれはほとんどない。

またここにおける溝は、ラグの突出壁面に、凹凸等を介在させることなく滑らかに連続させて形成していることから、ゴムクローラの上述したような屈曲変形に際する、局部的な応力の集中、歪の集中等のおそれを十分に取り除くことができる。

このようなゴムクローラにおいて、溝の横断面形状を、単一もしくは複数の円弧からなる曲線形状としたときは、その溝内での応力集中、歪集中等のおそれを効果的に取り除くことができ、このことは、溝の横断面形態を、スチールコード補強層と平行となる平坦溝底と、この平坦溝底に滑らかに連続する、単一円弧もしくは複数円弧からなる曲線溝壁とで形成してなるものとしたときにもまた同様である。

ところで、このようなゴムクローラにおいて、ラグの突出基部の溝の深さを、スプロケット等への巻き掛けに際して、屈曲歪の大きくなる個所で深く、屈曲歪の小さい個所で浅くなるように漸次変化させたときは、ラグの突出基部部分のクラック耐久性をゴムクローラの幅方向で十分均等なものとすることができる。
なおこの場合、溝深さは、平坦傾斜面、凸もしくは凹曲面または、複数のステップ状部分面等を介して漸次変化させることができる。

図１は、この発明に係るゴムクローラの実施の形態を、スプロケットへの巻き掛け姿勢で、その要部を示す斜視図であり、図中１はゴムクローラを、２は、ゴムクローラ１を巻き掛けられて、そのクローラ１に走行駆動力を伝達するスプロケットをそれぞれ示し、そして３は、建設機械その他の機体重量を支持しつつ、ゴムクローラ１の幅方向の中央部分を転動する転輪を示す。

ここで、図示のゴムクローラ１は、無端状のゴム弾性体４と、ゴム弾性体４内に埋設されてエンドレスに延びるスチールコード補強層５と、ゴム弾性体４の外周面に、周方向に間隔をおいて形成されて、傾向的にゴム弾性体４の幅方向に延びる複数本のラグ６、図では、ゴム弾性体４の幅方向の中央部分を隔てて各側部域に千鳥状に形成してなる複数本のラグ６とを具えるとともに、スチールコード補強層の内周側で、ゴム弾性体４内に、芯金７および、ゴム弾性体４の内周面の、幅方向の中央部分に設けた、スプロケット２および、図示しないアイドラーとの係合部８を具え、このようなゴムクローラ１は、スプロケット２および、図外のアイドラーへの巻き掛け状態で走行駆動される。

ところで、図示のスプロケット２は、その周囲に形成した歯を、ゴムクローラ１の係合部８に設けた、図２に部分展開平面図で示すところから明らかなような貫通穴８ａ内に入り込ませるとともに、ゴム弾性体４、ひいては、クローラ１の幅方向に延びるそれぞれの芯金７の中央部分を、ゴム弾性体４による被覆下で、それぞれの歯２ａ間に入り込ませて、歯２ａと芯金７とを掛合させることによって、回転駆動力をゴムクローラ１に円滑に伝達することができる。

そしてまた、図示の転輪３は、一の大径部３ａを隔てて位置する一対の小径部３ｂの周面を、芯金７の、前記係合部８と対応する部分を隔てて設けた一対の突起７ａ上に、ゴム弾性体被覆層を介して載置するとともに、一の大径部３ａを、前記係合部８と対応する部分で、一対の突起７ａ間に配置することにより、ゴムクローラ１の走行駆動に伴って、大径部３ａと突起７ａとの協働による脱輪防止作用の下で、小径部３ｂを突起７ａ上で円滑に転動させることができる。

このようなゴムクローラ１において、たとえば、ゴム弾性体４の外周面に、ゴム弾性体４の全幅にわたって連続的に延在させて設けることも可とするそれぞれのラグ６の、周方向の少なくとも一方側、図では周方向の両側で、ラグ６の突出基部に、図３に断面図で示すように、ラグ６の突出壁面６ａに滑らかに連続して、ラグ６の全長にわたって延びる、図２に平面図で例示するような延在形態の溝９を設け、溝９の溝底を、スチールコード補強層７に、十分に近接させて位置させる。

かかる溝９を形成することにより、ゴムクローラ１を、図１に示すようにスプロケット２に巻き掛ける場合のそのゴムクローラ１の屈曲変形に当って、スチールコード補強層５を中立位置とする、ラグ６の突出基部部分の伸長歪量を、スチールコード補強層５に最も近接して位置することとなる、溝９の溝底部分で有利に低減させることができるので、その突出基部に溝９を形成しない従来技術に比し、突出基部部分の屈曲疲労を有利に取り除いて、その突出基部部分へのクラックの発生を効果的に抑制することができる。

なおこのような溝９の深さは、溝９の全長にわたって一定であることは必須ではなく、たとえば、ゴムクローラ１の、スプロケット２への巻き掛けに当って、ラグ６の基部部分の、歪量が多くなる部分で深く、一方、歪量の少ない部分で浅く形成することもできる。
この場合、溝深さの異なる部分の間は、平坦傾斜図、凹もしくは凸状の曲面等となる溝底部分によって滑らかに連結することが、ゴムクローラ１の屈曲変形等に際する応力および歪の集中を防ぐ上で好ましい。

この一方で、溝９は、スチールコード補強層５に対する、ゴム弾性体厚みの減少をもたらし、これにより、その溝９の形成個所では、路面上の突起物の刺さり込み等に対抗する耐外傷性と、耐屈曲疲労性との両立のためには、溝９の深さおよび開口幅等を、ゴム弾性体４のスチールコード補強層５からの厚み、ラグ６の配設ピッチ等との関連の下で選択することが好ましい。
ちなみに、ゴム弾性体４のスチールコード補強層からラグ表面までの厚みが５〜２０ｍｍ、ラグ６のピッチが４０〜１００ｍｍであるときは、溝９の深さを３〜５ｍｍ、開口幅を５〜２０ｍｍとすることが好ましい。

図４は、溝９の具体的な形成例を示す断面図であり、図４（ａ）はｍ深さ３ｍｍの溝９を、半径１０ｍｍの単一円弧で形状した場合を示し、図４（ｂ）はｍ深さ３ｍｍの溝９の底を、幅が５ｍｍの平坦面とするとともに、その平坦溝底に、半径１０ｍｍの単一円弧で形成したそれぞれの曲線溝壁を滑らかに連続させた場合を示す。

図４（ａ），（ｂ）に示すようなそれぞれの溝９を形成した場合、および、溝９を設けない、図５に示すような従来技術のそれぞれにつき、ゴムクローラをスプロケットに巻き掛けたときの、最大歪率を、有限要素法を用いて解析したところ、図５に示す従来技術では最大歪率が２２％であったのに対し、図４（ａ），（ｂ）に示すものはいずれも、２１％となり、溝９の形成に基づく歪低減効果を具体的に確認することができた。

以上この発明を図示の実施形態等に基いて説明したが、ラグ６の、周方向のいずれか一方側にのみ、前述したような溝９を設けることもでき、このことによっても、ラグ６の突出基部部分に発生する屈曲歪を低減させ得ることはもちろんである。

この発明の実施の形態を、スプロケットへの巻き掛け状態で示す要部斜視図である。 ゴムクローラの外周面の部分展開平面図である。 図２のIII−III線に沿う切断端面図である。 溝の具体的な形成例を示す断面図である。 従来技術を示す、図４と同様の断面図である。

符号の説明

１ ゴムクローラ
２ スプロケット
２ａ 歯
３ 転輪
３ａ 大径部
３ｂ 小径部
４ ゴム弾性体
５ スチールコード補強層
６ ラグ
６ａ ラグ壁面
７ 芯金
７ａ 突起
８ 係合部
８ａ 貫通穴
９ 溝

Claims (4)

1. 無端状のゴム弾性体と、このゴム弾性体内に埋設されてエンドレスに延びるスチールコード補強層と、ゴム弾性体の外周面に、周方向に間隔をおいて形成されて、傾向的にゴム弾性体の幅方向に延びる複数本のラグとを具え、スプロケットおよびアイドラーへの巻き掛け姿勢で走行駆動されるゴムクローラであって、
   ゴム弾性体の外周面に、ゴム弾性体の全幅にわたって連続させて、または、ゴム弾性体の幅方向中央部分を隔てて不連続に形成されるそれぞれのラグの、周方向の少なくとも一方側で、ラグの突出基部に、突出壁面に滑らかに連続して、ラグの全長にわたって延びる溝を設けてなるゴムクローラ。
2. 溝の横断面形状を、単一の円弧もしくは、複数の円弧からなる曲線形状としてなる請求項１に記載のゴムクローラ。
3. 溝の横断面形態を、スチールコード補強層と平行となる平坦溝底と、この平坦溝底の両側に滑らかに連続する、単一円弧もしくは複数円弧からなる曲線溝壁とで形成してなる請求項１に記載のゴムクローラ。
4. 溝の深さを、それの延在方向で漸次変化させてなる請求項１〜３のいずれかに記載のゴムクローラ。

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