JP5554744B2 - ゴムクローラ - Google Patents

Description

本発明は、コンバイン、トラクタ等の農業機械、バックホー等の建設機械のクローラ式走行車両に使用されるゴムクローラに関する。

コンバイン、トラクタ等の農業機械、バックホー等の建設機械等のクローラ式走行車両（以下「走行車両」ということがある）には、芯金が周方向（循環方向）に等間隔に埋め込まれたゴムクローラが装着される。このような、芯金が埋め込まれたゴムクローラは、走行時に走行車両の転輪が通過する部分と転輪との間に入り込んだ砂、石等が走行車両の荷重を受けて芯金を覆うゴムを傷つけ（虫食い、チップカットともいう）、亀裂を生じさせる。

ゴムに生じた亀裂は、成長すると芯金を露出させて錆を生じさせ、やがて芯金が脱落してゴムクローラの耐久性を著しく低下させる。
ゴムクローラにおける、例えばスプロケット通過時に受ける捩れおよび剪断力に起因するゴムと芯金との剥離問題、芯金の錆の発生およびゴム欠けを防止するために、芯金の中央部分の外周側を、他の大部分に使用されるゴムよりも硬度の高いゴムで被覆する技術が開示されている（特許文献１）。

特開２００６−１５１１９３号公報

しかし、特許文献１に開示された技術を、ゴムクローラにおける転輪が通過する部分にそのまま適用する、つまり転輪が通過する部分のゴムの硬度を他の部分よりも高くすると、走行時の走行車両の振動が増加する、虫食いが加速される傾向があるという問題がある
。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、装着された走行車両の走行時の振動を増加させることなく転輪走行部分の虫食いを軽減させるゴムクローラを提供することを目的とする。

本発明に係るゴムクローラは、クローラ式走行車両に装着されるゴムクローラであって、ゴムにより無端帯状に形成されたクローラ本体と、長手方向に並び同一方向に突出する一対の突起部を備え前記突起部を内周側に位置させ前記長手方向が前記クローラ本体の幅方向になるように前記クローラ本体内に埋め込まれた複数の芯金と、前記幅方向の中央に対してその両側等距離であって前記クローラ本体における内周側表面に配され前記周方向に一巡し前記芯金に立体的に交差する、前記クローラ式走行車両の転輪を転動させる転輪走行面と、を有し、前記クローラ本体は、硬度が高い表面ゴムと前記表面ゴムよりも硬度が５度以上１０度以下低い内面ゴムとにより形成され、前記内面ゴムは、内周側から見たときに、前記転輪走行面に重なる前記芯金の部分における内周側の表面である重複面に面接触させて配され、前記重複面を周方向に２等分割する面を断面としたときの前記断面における平均厚みＴ１が、前記重複面を周方向に２等分割したときの輪郭線または当該輪郭線の近似直線と前記２等分割の断面における前記突起部の幅方向外方を向く輪郭線または当該輪郭線の近似直線との交点から前記転輪走行面までの前記クローラ本体における厚さ方向の距離Ｔ２の１５％以上３５％以下である。

ここでいう「重複面を周方向に２等分割する面」とは、ゴムクローラを内周側から見たときに芯金における転輪走行面に重なる部分をその幅方向に略２等分する面で、ゴムクローラを切断した断面をいう。
好ましくは、前記幅方向において、前記内面ゴムの長さが前記芯金の長さよりも短い。
好ましくは、前記内面ゴムは前記周方向に連続して一巡させて配される。
好ましくは、前記内面ゴムは、内周側から見たときに前記転輪走行面に重なる前記芯金の部分の全表面に配される。

好ましくは、前記内面ゴムは、天然ゴムまたは天然ゴムが５０％以上含まれるゴムである。

本発明によると、装着された走行車両の走行時の振動を増加させることなく転輪走行部分の虫食いを軽減させるゴムクローラを提供することができる。

図１はゴムクローラの幅方向断面図である。 図２はゴムクローラを外周（接地）側から見た図である。 図３はゴムクローラを内周側から見た図である。 図４は表１の相互の関係を図化したものである。 図５は表２の相互の関係を図化したものである。 図６は他のゴムクローラを内周側から見た図である。

図１はゴムクローラ１の幅方向断面図、図２はゴムクローラ１を外周（接地）側から見た図、図３はゴムクローラ１を内周側から見た図である。図１は図２におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
以下の説明において、クローラ式走行車両に装着されたときにおけるゴムクローラ１の接地側を「外周側」といい、接地側の反対側を「内周側」という。また、クローラ式走行
車両が走行するときにゴムクローラ１が循環する方向を「周方向」、周方向に直交し、かつクローラ式走行車両の転輪等の回転軸に平行な方向を「幅方向」という。

ゴムクローラ１は、芯金２、クローラ本体３、長ラグ４，４，４、短ラグ５，５，５および１対の抗張体６，６等からなる。
芯金２は、金属等の硬質材料によって形成される。芯金２は、全体として細長い芯金本体１１および１対の突起部１２，１２からなる。
芯金本体１１は、他の部分に比べて肉厚となった中央部１３、および中央部１３両側からそれぞれ芯金２の長手方向の両端に伸びた翼部１４，１４で構成される。翼部１４は、中央部１３側から端に向け所定の間は徐々に厚さが減少し、その後端まで略一定の厚さとなっている。翼部１４における徐々に厚さが減少する部分（「テーパ部１５」という）は、後に説明するクローラ本体３における転輪走行面１８と、幅方向において略重複する。つまり、ゴムクローラ１を内周側から見たとき、テーパ部１５は転輪走行面１８に重なる。

突起部１２，１２は、芯金本体１１における中央部１３とその両側の翼部１４，１４とが連続する境界からそれぞれ内周側に突出する。突起部１２は、突出側に対して先細りの形状を有し、クローラ式走行車両が走行するときに、その転輪がゴムクローラ１から脱落しないように転輪を案内するものである。芯金２は、その長手方向をクローラ本体３における幅方向に一致させて、クローラ本体３内に周方向に等間隔に埋め込まれている。

クローラ本体３は、肉厚帯状のゴムの両端が接合されて無端帯状に形成されたものである。クローラ本体３は、埋め込まれた隣り合う芯金２，２の間における幅方向の中央に、内周側と外周側とを貫通する係合孔１６，…，１６を備えている。係合孔１６は、ゴムクローラ１が装着されるクローラ式走行車両の駆動輪の爪と係合して、駆動輪の回転によりゴムクローラ１を循環運動させるためのものである。

クローラ本体３の外周側には、いずれも幅方向に延びながら交互に突出する、クローラ式走行車両が走行する時に地面をグリップするための長ラグ４，４，４および短ラグ５，５，５が設けられている。なお、長ラグ４，４，４および短ラグ５，５，５は、周方向に直交する。
長ラグ４は、クローラ本体３の幅方向の一端から他端に延びた長いラグである。短ラグ５は、その接地面１７（走行時に地面に接する面）の幅方向両端が芯金２の長手方向両端に略一致またはそれよりも若干内側となるように形成される、短いラグである。

長ラグ４および短ラグ５は、いずれも周方向において芯金２に重なるように、つまりゴムクローラ１を内周側から見たとき芯金２に重なるように、設けられている。したがって、長ラグ４と短ラグ５との間に係合孔１６が位置する。
クローラ本体３は、内周側における１対の突起部１２，１２のそれぞれ幅方向外方に、幅方向中央に対してその両側等距離であって周方向に一巡し他の表面よりも盛り上がってその表面が平坦な転輪走行面１８，１８を備える。転輪走行面１８は、芯金２と立体的に交差（立体交差）し、芯金２のテーパ部１５と幅方向において略重複する。

クローラ本体３は、長ラグ４，４，４および短ラグ５，５，５等を含む大部分を形成する硬度が７０〜９０度（通常部分）の高硬度ゴムと、これよりも硬度が５〜１２度低い低硬度ゴムとで構成される。このゴムの硬度は、「ＪＩＳ Ｋ ６２５３」に準拠したデュロメータによる計測値（デュロメータ硬さ）である。
低硬度ゴムは、厚みが小さく幅が広い帯状に形成されている。この帯状に形成された低硬度ゴムを緩衝帯１９という。緩衝帯１９は、芯金２のテーパ部１５における内周側表面に面接触してゴムクローラ１内を周方向に一巡する。緩衝帯１９は、ゴムクローラ１を内
周側から見たときの幅Ｗ１が、転輪走行面１８の幅Ｗ２よりも大きい。緩衝帯１９は、その幅Ｗ１が内周側から見たときに、転輪走行面１８に対して幅方向の両側で外に若干出ている（はみ出している）。

緩衝帯１９は、内周側から見たときにその幅Ｗ１が転輪走行面１８の幅Ｗ２と同一以上であることが好ましく、内周側から見たときに、幅方向において転輪走行面１８の全範囲に重複するように配されるのが好ましい。
なお、内周側から見たときの緩衝帯１９の幅Ｗ１を規定する幅方向の両端は、図１のように芯金２側（Ｅ１）と内周側（Ｅ２）とで位置に差が生ずる場合には、Ｗ１が小さい値をなる方を採用する。

ところで、ゴムクローラ１は、その転輪走行面１８から芯金２までの距離Ｔ２（以下「転輪走行面距離Ｔ２」という）が１０〜２５ｍｍのものが多い。そのようなゴムクローラ１では、緩衝帯１９の厚みＴ１は、２ｍｍ以上であってかつ転輪走行面距離Ｔ２の３５％以下が選択される。
ここで「転輪走行面距離Ｔ２」とは、内周側から見たときに、転輪走行面１８に重なる芯金２の部分（以下「重複部」と略す）に着目し、芯金２における幅方向の中央を通り周方向に直交する断面における重複部の内周側の輪郭線を基準として定義される。例えば、図１に示される芯金２のテーパ部１５のように、中央部１３側から端に向け重複部の厚さが徐々に減少する場合には、重複部の輪郭線を含む直線ＨＨと突起部１２の（ゴムクローラ１における）幅方向外方の輪郭線を含む直線ＪＪとの交点Ｐと転輪走行面１８との距離が採用される。重複部の内周側の輪郭線が転輪走行面１８と平行であれば重複部の何れの部分をとっても転輪走行面距離Ｔ２は一定である。

重複部の輪郭線および／または突起部１２の幅方向外方の輪郭線を含む直線が特定不能の場合には、これらの輪郭線を近似直線化して直線ＨＨ、直線ＪＪが求められる。
ゴムクローラ１では、２ｍｍ以上であってかつ転輪走行面距離Ｔ２の３５％以下として選択される緩衝帯１９の厚みＴ１は、クローラ本体３における周方向において芯金２のテーパ部１５に重なり合う部分についてのものである。

抗張体６は、複数のスチールコード等の抗張力コードが幅方向に１列に並べられて形成されている。１対の抗張体６，６は、それぞれが芯金２における翼部１４の外周側を周方向全体にわたり巻回された状態で、クローラ本体３内に埋め込まれている。

表１はゴムクローラ１においてクローラ本体３の緩衝帯１９とその他の部分とのゴムの硬度の差が虫食いの発生、走行時の振動、および芯金２との接着性に与える影響を調べた結果、表２はゴムクローラ１において緩衝帯１９の厚みＴ１が虫食いの発生、走行時の振動、および芯金２との接着性に与える影響を調べた結果である。
表１は、転輪走行面距離Ｔ２を２０ｍｍ、緩衝帯１９の厚みを５ｍｍ、およびクローラ本体３における緩衝帯１９以外の部分のゴムの硬度を７６度に統一し、これよりも硬度が低いゴムを緩衝帯１９に用いた結果である。表２は、転輪走行面距離Ｔ２を２０ｍｍ、緩衝帯１９のゴムの硬度を６９度、およびクローラ本体３における緩衝帯１９以外の部分のゴムの硬度を７６度に統一し（硬度差７度）、緩衝帯１９の厚みＴ１を変化させた結果である。

緩衝帯１９は、便宜的に厚みが一定の帯状のものを使用した。
クローラ本体３は、緩衝帯１９に天然ゴム（ＮＲ）または天然ゴムが５０％以上含まれるゴムが使用され、緩衝帯１９以外の部分にはスチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）が使用されて形成された。
表１および表２における虫食い性指標は、各ゴムクローラ１が装着された走行車両を走行させ、転輪走行面１８に虫食いが認められるまでの全走行時間を、緩衝帯１９を有しない（硬度差０または厚みＴ１が０ｍｍ）ゴムクローラにおける転輪走行面１８に虫食いが認められるまでの全走行時間を１００としこれとの相対値として求めたものである。

表１および表２における振動指標は、各ゴムクローラ１が装着されたクローラ式走行車両を一定条件下で走行させ、クローラ式走行車両に設置した加速度センサの測定値と運転者の体感とにより決定した数値を、緩衝帯１９を有しないゴムクローラにおける数値を１００としたときの相対値として求めた。振動指標は、振動の程度と反比例し、数値が小さいほど走行時の振動が大きい。

表１および表２における接着性指標は、各ゴムクローラ１が装着された走行車両を特定距離走行させた後に、ゴムクローラ１から芯金２を中央に芯金２の１ピッチ分切り取り、この試験体における芯金２の翼部１４とクローラ本体３のゴムとの剥離強度を測定し求めた。接着性指標は、緩衝帯１９を有しないゴムクローラの剥離強度を１００としこれとの相対値として表した。

図４は表１の相互の関係を図化したもの、図５は表２の相互の関係を図化したものである。
図４から、転輪走行面１８の虫食いの発生は、緩衝帯１９に他の部分のゴムよりも硬度が５度以上低いゴムを使用すれば減少することがわかる。また緩衝帯１９のゴムの硬度を
５度以上低くすることにより、走行車両の振動の発生も抑制される。

一方で、芯金２とクローラ本体３との接着性は、硬度差が７度をピークにそれ以上では接着性が低下し、硬度差が１２度で硬度差が０度（緩衝帯１９なし）と略同等となる。
これらのことから、緩衝帯１９におけるゴムとクローラ本体３の他の部分のゴムとの硬度差は５度以上１２度以下が好ましい。
緩衝帯１９の厚みＴ１については、図５から、２ｍｍ以上７ｍｍ以下の場合、転輪走行面１８の虫食いが一定以上改善されることがわかる。振動は、緩衝帯１９の厚みＴ１が大きいほど減少する。

一方、芯金２とクローラ本体３との接着性は、緩衝帯１９の厚みＴ１が７ｍｍで緩衝帯１９を有しない場合と同等となり、７ｍｍを超えると、緩衝帯１９を有しない場合よりも悪化する。
これらのことから、緩衝帯１９の厚みＴ１は２ｍｍ以上７ｍｍ以下が好ましく、３ｍｍ以上７ｍｍ以下がより好ましい。この範囲を転輪走行面１８から芯金２までの転輪走行面距離Ｔ２との関係で求めると、
０．１０Ｔ２＜Ｔ１＜０．３５Ｔ２ ・・・ （１）
となる（図５参照）。

なお、前述したように、ゴムクローラ１は、その転輪走行面１８から芯金２までの転輪走行面距離Ｔ２が１０〜２５ｍｍのものが多く、転輪走行面距離Ｔ２がこの範囲を大きく外れることは用途およびその構造上稀である（ゴムを使用することで巨大化（大きな重量を支える）に限界がある）。そうすると、（１）式の関係は、芯金２が埋設され、内周側に周方向に一巡する転輪走行面１８，１８を備えるゴムクローラ全般に当てはまるものといえる。

図４から、緩衝帯１９を有するゴムクローラ１（硬度差が０を除くゴムクローラ１）は、硬度差が５度以上１０度以下であれば緩衝帯１９を有しないゴムクローラよりも虫食い性指標、振動指標および接着性指標が大きい。また、図５から、緩衝帯１９の厚み割合が１５％以上３５％以下であれば、緩衝帯１９を有しないゴムクローラよりも虫食い性指標、振動指標および接着性指標が大きい。

このことは、硬度差が５度以上１０度以下であり、かつ緩衝帯１９の厚み割合が１５％以上３５％以下であれば、緩衝帯１９が芯金２における転輪走行面１８に重なる部分の全表面を覆うものでなくその一部を覆うものであっても、緩衝帯１９を芯金２に面接触させて配することによって虫食いおよび振動の軽減に一定の効果が得られることを示唆している。

図６は他のゴムクローラ１Ｂを内周側から見た図である。
ゴムクローラ１Ｂは、クローラ本体３Ｂにおける緩衝帯１９Ｂ，…，１９Ｂの形態のみが前述したゴムクローラ１と異なる。ゴムクローラ１Ｂにおける緩衝帯１９Ｂ，…，１９Ｂを除く他の部分はゴムクローラ１と同じであり、図６においてゴムクローラ１におけると同じ符号を付しその説明を省略する。

緩衝帯１９Ｂは、周方向に一巡せず、芯金２の翼部１４と転輪走行面１８との間にのみ翼部１４に面接触させて配される。緩衝帯１９Ｂは、（ゴムクローラ１Ｂにおける）幅方向における寸法Ｗ１が転輪走行面１８の幅Ｗ２と同じまたはこれより大きいのが好ましい。また、緩衝帯１９Ｂは、周方向の寸法が、芯金２の翼部１４おける転輪走行面１８と周方向に重なる部分の寸法と同じまたはこれよりも大きいことが好ましい。

これらの場合、緩衝帯１９Ｂは、内周側から見たときに、幅方向において転輪走行面１８の全範囲に重複し、周方向において転輪走行面１８に重なる芯金２の翼部１４の全範囲に重複する。
ゴムクローラ１Ｂにおいても、緩衝帯１９Ｂ，…，１９Ｂはゴムクローラ１の緩衝帯１９と同様に、装着された走行車両の走行時の振動を増加させることなく転輪走行面１８の虫食いを軽減させることができる。

ゴムクローラ１，１Ｂは、いずれも他の部分よりも硬度の低いゴムが転輪走行面１８と芯金との間に芯金に面接触させて配されるので、転輪からの圧力が分散するので、虫食い防止効果とともに走行時の振動を効果的に減少させることができる。
緩衝帯１９，１９Ｂには、接着性が良好な天然ゴム（ＮＲ）の使用が好ましく、ゴムクローラ１Ｂでは価格が変動しやすく時に高騰する天然ゴムの使用量が少ないという利点がある。しかし、周方向に一巡する緩衝帯１９を備えたゴムクローラ１の方が、製造作業の効率性、生産のサイクルタイムの点で優れる（煩雑さの低減、サイクルタイムの短縮）。

上述の実施形態において、緩衝帯１９，１９Ｂおよびクローラ本体３，３Ｂにおけるゴムの種類を、上記以外のものとすることができる。内周側に転輪走行面１８を有すれば、芯金２の形状は上記のものに限られない。例えば、突起部が幅方向中央に１つのみ突出するゴムクローラに、上記緩衝帯１９，１９Ｂを設けてもよい。
ラグは、ゴムクローラ１，１Ｂのように長ラグ４および短ラグ５の２種類ではなく、１種類のラグであつてもよい。また、ラグは、その接地面が幅方向に対して傾斜して延びる形状であってもよく、その場合、緩衝帯１９，１９Ｂは、内周側から見て転輪走行面１８に重複する芯金の部分に面接触させて、ゴムクローラ１，１Ｂと同様の要件を満たして埋設される。

その他、ゴムクローラ１，１Ｂ、およびゴムクローラ１，１Ｂの各構成または全体の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明は、コンバイン、トラクタ等の農業機械、バックホー等の建設機械のクローラ式走行車両に使用されるゴムクローラに利用することができる。

１，１Ｂ ゴムクローラ
２ 芯金
３，３Ｂ クローラ本体
１８ 転輪走行面
１９，１９Ｂ 緩衝帯（内面ゴム）
Ｔ１ 緩衝帯（内面ゴム）の厚み（平均厚み）
Ｔ２ 転輪走行面距離

Claims (5)

1. クローラ式走行車両に装着されるゴムクローラであって、
   ゴムにより無端帯状に形成されたクローラ本体と、
   長手方向に並び同一方向に突出する一対の突起部を備え前記突起部を内周側に位置させ
   前記長手方向が前記クローラ本体の幅方向になるように前記クローラ本体内に埋め込まれた複数の芯金と、
   前記幅方向の中央に対してその両側等距離であって前記クローラ本体における内周側表面に配され前記周方向に一巡し前記芯金に立体的に交差する、前記クローラ式走行車両の転輪を転動させる転輪走行面と、を有し、
   前記クローラ本体は、硬度が高い表面ゴムと前記表面ゴムよりも硬度が５度以上１０度以下低い内面ゴムとにより形成され、
   前記内面ゴムは、
   内周側から見たときに、前記転輪走行面に重なる前記芯金の部分における内周側の表面である重複面に面接触させて配され、前記重複面を周方向に２等分割する面を断面としたときの前記断面における平均厚みＴ１が、前記重複面を周方向に２等分割したときの輪郭線または当該輪郭線の近似直線と前記２等分割の断面における前記突起部の幅方向外方を向く輪郭線または当該輪郭線の近似直線との交点から前記転輪走行面までの前記クローラ本体における厚さ方向の距離Ｔ２の１５％以上３５％以下である
   ことを特徴とするゴムクローラ。
2. 前記幅方向において、前記内面ゴムの長さが前記芯金の長さよりも短い
   請求項１に記載のゴムクローラ。
3. 前記内面ゴムを前記周方向に連続して一巡させた
   請求項１または請求項２に記載のゴムクローラ。
4. 前記内面ゴムが、内周側から見たときに前記転輪走行面に重なる前記芯金の部分の全表面に配された
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のゴムクローラ。
5. 前記内面ゴムは、
   天然ゴムまたは天然ゴムが５０％以上含まれるゴムである
   請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のゴムクローラ。