JP6301307B2 - クローラ - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1実施形態に係るクローラについて説明する。
図1に示すように、第1実施形態に係るクローラの一例としての無端状のゴムクローラ10は、機体としてのクローラ車の駆動軸に連結された駆動輪の一例としてのスプロケット100と、クローラ車に回転自在に取付けられた遊動輪の一例としてのアイドラー102とに巻き掛けられて用いられる。また、ゴムクローラ10の内周を、スプロケット100とアイドラー102の間に配置され且つクローラ車に回転自在に取り付けられた複数の転輪104(図1参照)が転動するようになっている。
また、本実施形態では、スプロケット100、アイドラー102、及び転輪104に巻き掛けて環状となったゴムクローラ10の内周側(図3、図4の矢印IN方向側)を「クローラ内周側」と記載し、上記ゴムクローラ10の外周側(図3、図4の矢印OUT方向側)を「クローラ外周側」と記載する。なお、図3、図4の矢印IN方向(環状の内側方向)、矢印OUT方向(環状の外側方向)は、巻き掛け状態のゴムクローラ10の内外方向(ゴムクローラ10の厚み方向と同義)を示している。
アイドラー102は、円盤状とされ、クローラ車に回転自在に取付けられている。また、アイドラー102は、クローラ車側が備える図示しない油圧等の加圧機構によってスプロケット100から離間する方向へ押圧されて、ゴムクローラ10のテンション(張力)を一定に保持するものである。
転輪104は、クローラ車の重量を支持するものであり、クローラ車に回転自在に取付けられる軸部104Aと、軸部104Aの両端部から外周側にそれぞれ張り出す鍔部である輪部104Bと、を含んで構成されている(図3、図4参照)。
上記アイドラー102及び転輪104は、スプロケット100及びアイドラー102の間を循環するゴムクローラ10に対して従動回転するようになっている。
また、メインコード層30を構成する各メインコード32は、両端部32Aが同じ芯金20(具体的には、芯金翼部24)のクローラ外周側(図4、図5では、下側)に配設されている。なお、本発明はこの構成に限定されず、各メインコード32の両端部32Aが同じ芯金20のクローラ外周側に配設されなくてもよい。
また、クローラ幅方向に並べられた補助コード38は、全体がゴム材(図7では、被覆ゴム39で示す)によって被覆されている。具体的には、補助コード層36は、無端帯状のゴム材に複数本の補助コード38を埋設した補助コードプライにより構成されている。
また、本実施形態では、被覆ゴム39としてゴムベルト12と同じゴム材を用いているが、本発明はこの構成に限定されず、被覆ゴム39としてゴムベルト12と異なるゴム材を用いてもよい。なお、本実施形態の補助コード38は、本発明の補助コードの一例であり、本実施形態の補助コード層36は、本発明の補助コード層の一例である。
また、本実施形態では、補助コード38を複数本のフィラメント47を撚り合せて形成する構成としているが、本発明はこの構成に限定されず、補助コード38を1本のフィラメントとする構成としてもよい。
なお、メインコード層30の総強力は、メインコード32の打ち込み本数に1本のメインコード32の破断時の強力(引張力)を乗じて求められる。
同様に、補助コード層36の総強力は、補助コード38の打ち込み本数に1本の補助コード38の破断時の強力(引張力)を乗じて求められ、補助コード層42の総強力は、補助コード44の打ち込み本数に1本の補助コード44の破断時の強力を乗じて求められる。
ゴムクローラ10では、スプロケット100やアイドラー102に巻き掛かった部分では、メインコード層30が曲げの中心面となってゴムベルト12が曲げられる。このとき、メインコード層30を基準としてクローラ内周側には圧縮力が作用し、クローラ外周側には引張力が作用する。
このため、ゴムクローラ10では、上記重ね合わせ部とその他の部分の曲げ剛性の差が小さくなる。すなわち、ゴムクローラ10によれば、スプロケット100やアイドラー102に巻き掛かったときの曲げ剛性をクローラ周方向で均一に近づけることができる。
これにより、上記重ね合わせ部がスプロケット100やアイドラー102に巻き掛かったときに、重ね合わせ部とその他の部分との境界近傍でゴムベルト12に過剰な曲げが生じるのを抑制することができる。結果、ゴムベルト12の一部分(上記境界近傍)に過剰な曲げが繰り返し生じるのが抑制されるため、屈曲疲労を低減することができる。
同様に、クローラ幅方向に隣り合う補助コード44同士を同位相かつ同振幅にしていることから、各補助コード44のクローラ周方向の伸縮量(本実施形態では、縮み量)を均一に近づけることができる。これにより、補助コード層42のクローラ周方向の伸縮量(本実施形態では、縮み量)をクローラ幅方向で一定に近づけることができる。
また、ゴムクローラ10は、重ね合わせ部の巻き掛かり時には、補助コード層42がクローラ周方向に縮むため、例えば、補助コード層42が縮まないものと比べて、メインコード層30の重ね合わせ部に対応した部位に作用する圧縮力(圧縮応力)を低減することができる。また、上記のように補助コード層42がクローラ周方向に伸びるため、メインコード層30と補助コード層42との間のゴムに作用するせん断力を低下させられる。これにより、メインコード層30と補助コード層42の間の剥離(層間剥離)を抑制することができる。
なお、補助コード層36には引張力が作用し、補助コード層42には圧縮力が作用するため、作用する力に応じて補助コード層36と補助コード層42の構成を異ならせることが好ましい。
次に、本発明の第2実施形態に係るゴムクローラについて説明する。なお、第1実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
図13に示すように、本実施形態のゴムクローラ60は、補助コード層36のクローラ外周側に補助コード層62が積層され、補助コード層42のクローラ内周側に補助コード層66が積層される構成を除いて第1実施形態のゴムクローラ10と同一の構成である。このため、以下では、補助コード層62及び補助コード層66について説明する。
なお、本実施形態の補助コード64、68は、本発明の補助コードの一例であり、本実施形態の補助コード層62、66は、本発明の補助コード層の一例である。
また、補助コード層62は、クローラ幅方向から見てメインコード層30の両端部(各メインコード32の両端部32A)にクローラ外周側から跨っている。
また、本実施形態では、補助コード64の波形状と補助コード38の波形状が同位相かつ同振幅とされている。なお、本発明は上記構成に限定されず、例えば、補助コード64の波形状と補助コード38の波形状が、振幅が異なるが同位相、位相がずれているが同振幅、または、振幅も位相も異なる構成であってもよい。
またさらに、補助コード層36及び補助コード層62は、各々の補助コード38の端部38Aと補助コード64の端部64Aとがクローラ周方向にずれている。
また、補助コード層66は、クローラ幅方向から見てメインコード32の両端部32Aにクローラ内周側から跨っている。
またさらに、補助コード層42及び補助コード層66は、各々の補助コード44の端部44Aと補助コード68の端部68Aとがクローラ周方向にずれている。
さらに、補助コード層36、補助コード層42、補助コード層62、及び補助コード層66の総強力の合計は、メインコード層30の総強力以上とされている。
また、補助コード層66は、補助コード層42よりもクローラ内周側に配置されるため、巻き掛け時に作用する圧縮力が補助コード層42よりも大きくなる。このため、補助コード層66に補助コード層42以上の縮み代を持たせる構成とすることが好ましい。一例として、補助コード68と補助コード44の振幅を同じにしつつ、補助コード68の波長を補助コード44の波長よりも長くすればよい。なお、本発明はこの構成に限定されず、補助コード68の波長と振幅を補助コード44と同じにしてもよく、それ以外でもよい。
ゴムクローラ60では、メインコード層30のクローラ外周側に補助コード層36及び補助コード層62の2層を積層し、クローラ内周側に補助コード層42及び補助コード層66の2層を積層したため、各補助コード層の伸縮量(波長や振幅)を調整することで、メインコード層30と各補助コード層の重ね合わせ部の曲げ剛性を最適化できる。
次に、本発明の第3実施形態に係るゴムクローラについて説明する。なお、第2実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
図14に示すように、本実施形態のゴムクローラ70は、メインコード層30のクローラ外周側に補助コード層36及び補助コード層62が積層されるが、クローラ内周側に補助コード層42及び補助コード層66が積層されない構成を除いて、第2実施形態のゴムクローラ60と同一の構成である。
本実施形態のゴムクローラ70では、第2実施形態のゴムクローラ60のようにメインコード層30のクローラ内周側に補助コード層42及び補助コード層66を積層しないため、重量を軽減することができる。また、ゴムクローラ70は、ゴムクローラ60と比べて、ゴムベルト12の厚みを薄くできるためスプロケット100やアイドラー102に巻き掛かったときにゴムベルト12の外周に生じる引っ張り歪みを抑制できる。
また、図14に示すように、メインコード層30の両端部(各メインコード32の両端部32A)は、同じ芯金20のクローラ外周側に配置されることから、スプロケット100やアイドラー102に巻き掛かったときに動きが拘束されるため、両端部32A近傍を起点として過剰な曲げが生じるのを抑制することができる。
次に、本発明の第4実施形態に係るゴムクローラについて説明する。なお、第2実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
図15に示すように、本実施形態のゴムクローラ72は、メインコード層30のクローラ外周側に補助コード層36及び補助コード層62が積層されるが、クローラ内周側には補助コード層42が積層されずに補助コード層66のみが積層される構成を除いて、第2実施形態のゴムクローラ60と同一の構成である。
本実施形態のゴムクローラ72では、第2実施形態のゴムクローラ60のようにメインコード層30のクローラ内周側に補助コード層42を積層しないため、重量を軽減することができる。一方で、ゴムクローラ72では、図15に示すように、メインコード層30のクローラ内周側に補助コード層66を積層するため、スプロケット100やアイドラー102に巻き掛かったときに両端部32A近傍を起点として過剰な曲げが生じるのを抑制することができる。また、メインコード層30のクローラ内周側に補助コード層66を積層することで、第3実施形態のゴムクローラと比べて、メインコード層30の補助コード層66との重ね合わせ部に作用する圧縮力を効果的に低減することができる。
次に、本発明の第5実施形態に係るゴムクローラについて説明する。なお、第1実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
図16〜図18に示すように、本実施形態のゴムクローラ80は、第1実施形態のようなスプロケット100及びアイドラー102を有する機体向けのゴムクローラでなく、左右一対の円盤状のドライブホイール110及びアイドラーホイール(図示省略)を有する機体向けのゴムクローラである。また、本実施形態のゴムクローラ80は、第1実施形態のゴムクローラ10のように芯金20及び係合凹部50を設けず、代わりにゴム突起84を設ける、所謂、芯金レスゴムクローラである。
本実施形態のゴムクローラ80では、補助コード92の両端部92Aをゴム厚みが厚いラグ14またはラグ15のクローラ内周側に配設していることから、例えば、ゴム厚みが薄いラグ14とラグ15との間に配設した場合と比べて、補助コード92の端部92Aを基点とした過剰な曲げを抑制することができる。
一方、ゴムクローラ80では、補助コード96の両端部96Aをゴム厚みが厚いゴム突起84のクローラ内周側に配設していることから、例えば、ゴム厚みが薄いゴム突起84間に配設した場合と比べて、補助コード96の端部96Aを基点とした過剰な曲げを抑制することができる。従って、芯金レスのゴムクローラ80の耐久性が向上する。
次に、本発明の第7実施形態に係るゴムクローラについて説明する。なお、第1実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。図20に示すように、本実施形態のゴムクローラ140は、メインコード層30のクローラ外周側に補助コード層36が積層されず、メインコード層30のクローラ内周側に補助コード層42に対応する補助コード層142が積層される構成を除いて、第1実施形態のゴムクローラ10と同一の構成である。
ここで、破断時の強力の50%の張力を付与した際の伸びが1.5%以上の場合、ゴムクローラ140において、メインコード層30と補助コード層142とが重ね合わされた重ね合わせ部と他の部分の曲げ剛性の差が小さくなるため、スプロケット100やアイドラー102に巻き掛かったときの曲げ剛性をクローラ周方向で均一に近づけることができる。一方、破断時の強力の50%の張力を付与した際の伸びが15%を越える場合、メインコード層30の端部間距離の拡大にともなって、端部間近傍に位置する芯金20同士間の距離も拡大して、スプロケット100の歯飛びやスプロケット100の摩耗、騒音、振動等の発生が懸念される。
したがって、補助コード144は、破断時の強力の50%の張力を付与した際の伸びを1.5%以上15%以下とすることが好ましい。
ゴムクローラ140では、ストランド146を構成するすべての層の撚り方向とストランド146同士の撚り方向とを同方向とする撚り構造とすることで補助コード144がクローラ周方向に伸縮できるため、例えば、第1〜第5実施形態の補助コードのように蛇行癖を付ける必要がなく、製造工程を簡単にできる。
本発明の効果を確かめるために、本発明に含まれる実施例のゴムクローラと本発明に含まれない比較例のゴムクローラを以下のように試験した。
・実施例1:第1実施形態のゴムクローラと同じ構造のゴムクローラ。
・実施例2:第3実施形態のゴムクローラと同じ構造のゴムクローラ。
・実施例3:第2実施形態のゴムクローラと同じ構造のゴムクローラ。
・実施例4:第4実施形態のゴムクローラと同じ構造のゴムクローラ。
・比較例1:メインコード層の両端部を重ね合わせた構造のゴムクローラ。
・比較例2:比較例1とメインコードの撚り構造などが異なる構造のゴムクローラ。
なお、各供試ゴムクローラの詳細については、表1に示す。
また、比較例1、実施例1、及び実施例2は各々同サイズのゴムクローラであり、比較例2、実施例3、及び実施例4は各々同サイズのクローラである。
まず、比較例1のゴムクローラのメインコードの重ね合わせ部、及び、実施例1、2のゴムクローラのメインコード層と補助コード層の重ね合わせ部に、直径352mmの円盤状体(試験用のホイール)をクローラ内周側から20kNの力で押し付けて、各供試ゴムクローラを試験用ホイールの外周に沿うように曲げる。そして、この曲げ状態下においてメインコードに作用する圧縮力をFEM解析で求めた。なお、測定条件として、最外層の補助コード層の伸びを1.7%に設定した。
一方、比較例2のゴムクローラのメインコードの重ね合わせ部、及び、実施例3、4のゴムクローラのメインコード層と補助コード層の重ね合わせ部に、直径611mmの円盤状体(試験用のホイール)をクローラ内周側から30kNの力で押し付けて、各供試ゴムクローラを試験用ホイールの外周に沿うように曲げる。そして、この曲げ状態下においてメインコードに作用する圧縮力をFEM解析で求めた。なお、測定条件として、最外層の補助コード層の伸びを1.7%に設定した。
結果は表1に示す。メインコードに作用する圧縮力が小さいほど良好な結果を示す。
また、本発明の効果を確かめるために、本発明に含まれる実施例のゴムクローラと本発明に含まれない比較例のゴムクローラを以下のように試験した。
・実施例5:第1実施形態のゴムクローラと同じ構造であり、クローラ内周側の補助コード層の補助コードとクローラ外周側の補助コード層の補助コードをそれぞれS撚りとした構造(所謂ラングS撚り)としたゴムクローラ。
・実施例6:第2実施形態のゴムクローラのクローラ外周側の各補助コード層を削除しクローラ内周側の各補助コード層の補助コードをそれぞれS撚りとした構造(所謂ラングS撚り)としたゴムクローラ。
・実施例7:第7実施形態のゴムクローラと同じ構造であり、補助コード層の補助コードをそれぞれZ撚りとした構造(所謂ラングZ撚り)が異なるゴムクローラ。
・比較例3:メインコード層の両端部を重ね合わせた構造のゴムクローラ。
・比較例4:比較例3とメインコードの撚り構造及び撚り方向などが異なる構造のゴムクローラ。
なお、各供試ゴムクローラの詳細については、表2に示す。
また、比較例3、実施例5及び実施例6は各々同サイズのゴムクローラであり、比較例4及び実施例7は各々同サイズのクローラである。
まず、比較例3、実施例5及び実施例6の各供試ゴムクローラを直径352mmの試験用のスプロケット及びアイドラーに巻き掛け、0.5tの張力を付与した状態で回転させた。なお、これらの供試ゴムクローラは、試験用のスプロケット又はアイドラーに巻き掛って曲げられるのを1回として、30万回曲がるように回転させた。そして、30万回曲げた後に、比較例3のゴムクローラのメインコードの重ね合わせ部周辺、及び、実施例5及び実施例6の各ゴムクローラのメインコード層と補助コード層の重ね合わせ部周辺に亀裂が生じていないかを目視で確認した。なお、亀裂が生じた場合にはジョイント部の耐久性を「B」、亀裂が生じていない場合にはジョイント部の耐久性を「A」として評価し、結果を表2に示した。
一方、比較例4及び実施例7の各供試ゴムクローラを直径611mmの試験用のスプロケット及びアイドラーに巻き掛け、0.5tの張力を付与した状態で回転させた。なお、これらの供試ゴムクローラは、試験用のスプロケット又はアイドラーに巻き掛って曲げられるのを1回として、30万回曲がるように回転させた。そして、30万回曲げた後に、比較例4のゴムクローラのメインコードの重ね合わせ部周辺、及び、実施例7のゴムクローラのメインコード層と補助コード層の重ね合わせ部周辺に亀裂が生じていないかを目視で確認した。なお、亀裂が生じた場合にはジョイント部の耐久性を「B」、亀裂が生じていない場合にはジョイント部の耐久性を「A」として評価し、結果を表2に示した。
Claims (16)
- 無端帯状の弾性体と、
前記弾性体内に配設され、弾性体周方向に沿って延びるメインコードを弾性体幅方向に複数本並べて構成され、弾性体周方向の両端部が突き合わされたメインコード層と、
前記弾性体内に配設されると共に前記メインコード層に積層され、弾性体周方向に沿って延びて前記メインコード層の両端部に跨ると共に弾性体周方向に伸縮可能とされた補助コードを弾性体幅方向に複数本並べて構成された補助コード層と、
を有するクローラ。 - 前記補助コードは、破断時の強力の50%の張力を付与した際の伸びが1.5%以上15%以下である、請求項1に記載のクローラ。
- 前記補助コードは、単撚り構造又は層撚り構造のストランドを複数本撚り合せた複撚り構造であり、前記ストランドを構成するすべての層の撚り方向と前記ストランドの撚り方向とが同方向である、請求項1又は請求項2に記載のクローラ。
- 前記補助コードは、中心部に位置する前記ストランドの周囲に複数本の他の前記ストランドを撚り合せた複撚り構造であり、中心部に位置する前記ストランドを構成するすべての層の撚り方向と他の前記ストランドの撚り方向とが同方向である、請求項3に記載のクローラ。
- 前記補助コードは、弾性体周方向と直交する方向に振幅をもつように屈曲させた屈曲部を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載のクローラ。
- 弾性体厚み方向から見て、前記屈曲部は、弾性体幅方向に屈曲している、請求項5に記載のクローラ。
- 前記補助コードは、複数の前記屈曲部を有し、
弾性体厚み方向から見て、弾性体周方向に隣り合う前記屈曲部同士が互いに逆向きに屈曲している、請求項6に記載のクローラ。 - 弾性体厚み方向から見て、弾性体幅方向に隣り合う前記補助コードの前記屈曲部が互いに同じ向きに屈曲している、請求項6または請求項7に記載のクローラ。
- 弾性体厚み方向から見て、弾性体周方向に隣り合う前記屈曲部同士が連続している、請求項8に記載のクローラ。
- 前記補助コード層は、前記メインコード層の弾性体内周側及び弾性体外周側にそれぞれ積層されている、請求項1〜9のいずれか1項に記載のクローラ。
- 複数の前記補助コード層の総強力の合計は、前記メインコード層の総強力以上である、請求項10に記載のクローラ。
- 前記補助コード層は、前記メインコード層の弾性体内周側及び弾性体外周側の少なくとも一方側に複数層積層されている、請求項1〜11のいずれか1項に記載のクローラ。
- 互いに重なり合う前記補助コード層は、各々の弾性体周方向の端部が弾性体周方向にずれている、請求項12に記載のクローラ。
- 互いに重なり合う前記補助コード層のうち、前記メインコード層から遠い前記補助コード層は、前記メインコード層に近い前記補助コード層よりも弾性体周方向に沿った長さが短い、請求項13に記載のクローラ。
- 前記弾性体の外周には、弾性体外周側に突出するラグが弾性体周方向に間隔をあけて形成され、
前記弾性体の内周には、弾性体内周側に突出するゴム突起が弾性体周方向に間隔をあけて形成され、
前記メインコード層の弾性体外周側に積層された前記補助コード層は、前記補助コードの両端部が前記ラグの弾性体内周側に配設され、
前記メインコード層の弾性体内周側に積層された前記補助コード層は、前記補助コードの両端部が前記ゴム突起のクローラ外周側に配設されている、請求項10に記載のクローラ。 - 前記補助コードは、ハイエロンゲーションコードである、請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項1〜4のいずれか1項を引用する請求項10、請求項1〜4のいずれか1項を引用する請求項10を引用する請求項11、請求項1〜4のいずれか1項を引用する請求項12、請求項1〜4のいずれか1項を引用する請求項12を引用する請求項13、請求項1〜4のいずれか1項を引用する請求項12を引用する請求項13を引用する請求項14、請求項1〜4のいずれか1項を引用する請求項10を引用する請求項15、のいずれか1項に記載のクローラ。
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