JP4763461B2 - 芯金レスゴムクロ−ラ走行装置 - Google Patents

Description

本発明は、芯金レスゴムクロ−ラ走行装置に関するものであり、更に詳しくは、その乗り心地性を改善した芯金レスゴムクロ−ラ走行装置に係るものである。

芯金レスゴムクロ−ラ走行装置は、主として比較的高速走行の車両に適用されるものである。そして、芯金がゴム中に埋設されていないために、振動等が比較的少ないことに特徴がある。しかし、かかるゴムクロ−ラに対しても、これを更に乗り心地性を高める要請もある。

図７は従来より広く用いられている芯金レスゴムクロ−ラ３０及び転輪４０との関係を示す断面図である。芯金が埋設されていないゴム弾性体３１は、通常は内周面３２が平坦とされ、そのほぼ全域にメインコ−ド列３３がゴムクロ−ラの長手方向に埋設されている。そして、内周面３２より内側に突出するゴム突起３４が一定ピッチをもって配設されている。また、ゴム弾性体３１の外周面にはゴムラグ３５が形成されている。

一方、機体側に備えられた転輪４０は、ゴムクロ−ラ３０の内側に形成されたゴム突起３４を挟んでゴムクロ−ラ３０の内周面３２の内周転動面３２ａ上を転輪の外表面４１が転動する構造となっている。

上記した構造の芯金レスゴムクロ−ラ走行装置にあって、ゴム弾性体３１の内周面３２における内周転動面３２ａと転輪４０との接触面積は常に一定であってばね性が十分でない。このため、ゴムクロ−ラ３０としては振動がそのまま乗員に伝わる構造となっている。ゴムクロ−ラの耐久性（例えば、ゴム亀裂の発生等）は、接触面積が大きければそれだけよくなる。しかし、乗り心地性が十分であるとは言えない。本発明はかかる欠点を耐久性とのバランスを考慮して改良したものである。

本発明の要旨は、無端のゴム弾性体と、この長手方向に埋設されたメインコ−ド列と、その内周面に一定のピッチで形成されたゴム突起と、外周面に形成されたゴムラグと、からなる芯金レスゴムクロ−ラと、前記ゴム突起の幅方向の左右を挟んで機体側に備えられた転輪とからなり、当該転輪の外表面がゴム弾性体の内周転動面に接触して転動する芯金レスゴムクロ−ラ走行装置であって、一定の幅で無端状の内周転動面と転輪の外表面との接触面積が、転輪の外表面の面積に対して３０〜７０％であることを特徴とする芯金レスゴムクロ−ラ走行装置を提供するものである。

本発明にあっては、単に転輪の外表面とゴム弾性体の内周転動面とを完全に接触させるのではなく、両者の接触面積を小さくする一方、常に一定の面圧を与えることでゴムクロ−ラを構成するゴム弾性体のばね弾性を発現させ、振動等の吸収をもたらして乗り心地を良好にしたものである。

このため、ゴム弾性体の内周転動面と転輪の外表面との接触面積を、転輪の外表面積に対して３０〜７０％、好ましくは３０〜５０％とするものであり、この接触面積を小さくした分だけ、ゴム弾性体のばね性がもたらされることになる。勿論、接触面積を小さくし過ぎると面圧が高くなり耐久性の面で好ましくなく、ばね弾性と耐久性とのバランスを十分考慮し、面積比で上記の通りの特定の範囲が好ましい。尚、内周転動面は常に一定の幅をもつ無端状面であって、このため、一定のばね性が常に発現される。

ゴム弾性体の内周転動面と転輪の外表面との接触面積を減少させるための具体策としては、転輪の（平坦な）外表面に対してゴム弾性体の内周面に段部を形成して内周面を上段面と下段面とし、上段面（内周転動面）と接触させて接触面積を小さくしたものである。かかる段部は単純な平面の二段もあれば、傾斜面を介して形成されてもよい。尚、ゴム弾性帯の内周面に対して転輪の外表面に段部を形成してなるものもある。

更に言えば、ゴム弾性体の内周面の形状を２段にし、転輪の幅をその上段面の幅よりも広くし、乗り心地の良い、耐久性の高いゴムクロ−ラとなったものである。

そして、好ましくはゴム弾性体の内周面の幅方向の外側に段部が形成されるが、場合によっては、転輪外表面のゴムクロ−ラの幅方向の外側に段部が形成されるものもある。前者の場合で言えば、ゴム弾性体の内周面の中央側に上段面（内周転動面）を、幅方向の外側に下段面を形成したものが特に好ましいものである。更に言えば、かかる段部は傾斜面を介して下段面が形成されるのがよい。

ここで、転輪の外表面（Ａ₀）と内周転動面との接触面積（Ｂ₀）との関係を３０〜７０％（Ｂ₀／Ａ₀）とした理由について更に言及すると、面積比（Ｂ₀／Ａ₀）とゴムクロ−ラのばね弾性との関係はほぼ直線的な関係があるところ、面積比（Ｂ₀／Ａ₀）が大きくなればゴム亀裂等の発生も少なくなり、耐久性は上がる。しかるに、一方では、ばね弾性が劣り、乗り心地は悪くなってしまう。乗り心地の点で見れば、面積比（Ｂ₀／Ａ₀）が小さ過ぎても大き過ぎてもよくなく、フィーリングテストの結果ではほぼ３０〜４０％の時にピ−クが来るようである。勿論、ゴムクロ−ラとしてどちらの性能を高く見るかによって異なるところであるが、３０〜７０％、好ましくは３０〜５０％の範囲で優れたものであることが判明し、本発明に到達したものである。

上記のように、単に接触面積を狭くすると転輪が転動する際の面圧が上がってゴム弾性体の耐久性が落ちる可能性がある。しかしながら、例えば、転輪側に段部を形成し、やや小径の転輪部を備えておくことで石や砂利の侵入をしにくくする。また、上段面側（内周転動面側）のゴムが撓むことで常態で下段面側（非接触段部）にも軽い面圧で小径の転輪部が接触するものであり、仮に石を巻き込んでも面圧の低い部分である下段面側（通常はゴム突起の左右幅外側に形成される）に巻き込むことになるため、ゴム弾性体が傷みにくいものとなる。勿論、走行中でもこの下段面には転輪が接触しないままでもよいことは勿論である。

上記構成を備えた走行装置により、一定の幅で無端状の内周転動面と転輪の外表面との接触面積を、ゴム亀裂等の耐久性を考慮しつつ、これを小さくしたものであり、結果として常にばね性を持たせることによって乗り心地が改善される。

図１は本発明のゴムクロ−ラの内周側平面図である。 図２は図１の外周側平面図である。 図３は図１の側面図である。 図４は図１のＸ−Ｘ線断面図である。 図５は本発明の第２の実施形態を示すものである。 図６は本発明の第３の実施形態を示すものである。 図７は従来のゴムクロ−ラ走行装置を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面をもって更に詳細に説明する。図１は本発明のゴムクロ−ラの内周側平面図、図２は外周側平面図、図３は、図１のＹ−Ｙ線断面図を含む側面図、図４は、図１のＸ−Ｘ線断面図である。

本発明の一実施形態にかかるゴムクローラは、図において参照番号１０により示されている。ゴムクロ−ラ１０のゴム弾性体１１中には芯金が埋設されていない構造である。そして、ゴム弾性体１１のほぼ全幅（図１において左右方向）にその長手方向にメインコ−ドとしてのスチ−ルコ−ド列１３が無端状に埋設されている。ゴム弾性体１１の外側にはゴムラグ１５が形成されている。ゴムラグ１５は、平面視では全体として変形したＨ字状をなしており、ゴム弾性体１１の幅方向の左右で千鳥状をなして形成されている。本発明にあって、ゴムラグ１５の形状は特に制限はないが、本実施形態では前記したようにＨ形状が変形した構造をなしており、各ゴムラグ１５の中央の橋架け部分１５ａが後述するゴム弾性体１１の内周側の段部１６に対応している。このため、ゴム弾性体１１の外周側より段部１６の補強及びばね性の付与に寄与している構造となっている。そして更に、内周側には中央に一定ピッチをもってゴム弾性体１１の長手方向（図１において上下方向）に断面略三角形状のゴム突起１４を備えている。

さて、ゴム弾性体１１の内周面はゴム突起１４を挟んで高さを略一定とし、更にその幅方向に向かって傾斜面にて段部１６を構成したものである。ここで、ゴム突起１４を挟んで形成される平面部を上段面１７、左右幅側を下段面１８と称する。本実施形態では上段面１７と下段面１８との割合はほぼ１：２程度であり、上段面１７は一定の幅をもって形成されている。

一方、機体側に備えられる転輪２０は、その外表面２１が平坦に形成され、上段面１７上（即ち、内周転動面１９）を転動するが、転輪２０の左右端部２２は上段面１７より外側に位置し、下段面１８とは隙間をもっている構造である。

転輪２０の転動において、ゴムクロ−ラ１０の内周面と転輪の外表面２１が完全に接触している場合（従来の構造）では、ゴム弾性体の内周面はほぼ転輪によって拘束された状態となる。このため、特にばね弾性を生じることはないが、本発明のゴムクロ−ラ１０の内周側の下段面１８は、転輪２０の外表面２１に拘束されない構造となっているため、ここにばね弾性が生じ、振動の吸収等の効果が発現することとなる。

この乗り心地を改善するためのばね性をもたらすために、内周転動面１９（一定の幅をもつ無端状の上段面１７）と転輪との接触面積は転輪の外表面積に対して３０〜７０％、好ましくは３０〜５０％である。勿論、この範囲では、ゴムの耐久性も満足できる範囲である。

尚、通常の場合、ゴムクロ−ラの内周面と転輪との接触面積の割合を低くすると、ゴム内周面に対する転輪面圧が上がってゴムの耐久性が落ちる方向になる。しかしながら、上段面１７（内周転動面１９）に比べて本発明のように相対的に転輪幅を広くしておくことで石や砂利を侵入しにくくすることと、上段面１７（内周転動面１９）が撓むことで下段面にも従来よりも軽い面圧で転輪が接触しするため、それほど上段面のゴムの劣化は見られない。そして、仮に石等を巻き込んでも、転輪面圧の低い部分（下段面）に主として石等を巻き込むことになり、石等によるこじりの発生も小さく、下段面のゴムが傷みにくいものとなる。

ここで、上記ゴムクロ−ラ走行装置をもってその効果を証明する。
（実験室テスト）
転輪２０の外表面の幅が１２４ｍｍのものを用い、この外表面積とゴムクロ−ラ１０の上段面１７（内面転動面１９）の表面積との接触面積比を変化させばね定数（ＫＮ／ｍｍ）測定した。実験例３は接触面積が３０％、実験例４は接触面積が５０％、実験例５は接触面積が７０％である。一方、実験例１は従来のゴムクロ−ラ構造（接触面積１００％）であり、実験例２は接触面積２０％のものである。

結果を表１に示すが、実験例１を１００として指数表示した。

長年の知見によって考察すると、ばね定数（指数）が３５〜８０の範囲が好ましい範囲であるところ、この結果からみると、実験例１及び２は剛性が高く或いは低くなり過ぎ、好ましいものではない。しかしながら、実験例３〜５ではゴムクロ−ラとして好ましい範囲にあることが分かる。
（実機テスト・１）
重量４トンの実機の左右に上記ゴムクロ−ラを装着し、フィ−リングテストにより乗り心地をテストした。結果を５点評価にて表１に示した。点数が高い方が良好であり、３点以上が優れたものである。
（実機テスト・２）
上記の実機により耐久テストを行った。結果をＡ（良）、Ｂ、Ｃ、Ｄ（不良）にて評価し、表１に示した。

総合評価として、実験例２は実機テスト・１では優れてはいたが、実機テスト・２で耐久性が極めて悪く使用に供し得ないものであった。又、実験例１は耐久性には優れてはいるが、乗り心地性が悪く改善の必要性があった。

しかるに、実験例３〜５にあっては、バランスの取れたゴムクロ−ラ走行装置であることが判明したものであり、中でも、実験例３及び４においては最良の結果をもたらすことが判明した。

図５は本発明の第２の実施形態を示すものである。このゴムクロ−ラ１０の内周面は平坦に形成されているが、転輪２０の外表面２１に段部を形成し、転輪２０の内側の外表面２１ａがゴム弾性体１１の内周面（内周転動面１９）に接触し、転輪２０の外側の外表面２１ｂは接触しない状態となっている。このため、転輪２０によるゴム弾性体１１の拘束は小さくなり、これによってばね弾性をもたらしたものである。

図６は本発明の第３の実施形態を示すものである。このゴムクロ−ラ１０の内周面は平坦に形成されているが、転輪２０の外表面の中央部に溝部２３を形成し、ゴム弾性体１１の拘束を一部解除するものである。このため、ゴム弾性体１１の内周転動面１９は転輪２０による拘束が小さくなり、結果としてばね弾性をもたらしたものである。

本発明は以上の通りであり、主として芯金レスゴムクロ−ラの乗り心地性を改善するものであって、高速走行に耐え得るゴムクロ−ラ走行装置を提供できたもので、その他広範のゴムクロ−ラに適用可能となったものである。

Claims (9)

1. 転輪の外周面がゴム弾性体の内周転動面に接触して転動する芯金レスゴムクロ−ラ走行装置であって、
   無端のゴム弾性体と、
   該ゴム弾性体の長手方向に埋設されたメインコ−ド列と、
   前記ゴム弾性体の内周面に一定のピッチで形成されたゴム突起と、
   前記ゴム弾性体の外周面に形成されたゴムラグと、
   前記ゴム突起の幅方向の左右を挟んで機体側に備えられた転輪と、からなり、
   前記転輪の外周面において、一定の幅で無端状の内周転動面と接触する割合は、前記転輪の外周面の軸方向長さに対して３０〜７０％である、
   ことを特徴とする芯金レスゴムクロ−ラ走行装置。
2. 前記ゴム弾性体の前記内周転動面と、前記転輪の前記外周面と接触する割合は、前記転輪の前記外周面の軸方向長さに対して３０〜５０％である、請求項１記載の芯金レスゴムクロ−ラ走行装置。
3. 前記内周転動面が、前記ゴム弾性体の内周面に段部を形成することで形成され、前記転輪の前記外周面に対して接触する割合を小さくした請求項１又は２記載の芯金レスゴムクロ−ラ走行装置。
4. 前記ゴム弾性体の内周面に段部を形成することで、上段面と、下段面とを形成し、前記上段面を前記内周転動面とした請求項１乃至３いずれか１項に記載の芯金レスゴムクロ−ラ走行装置。
5. 段部が、ゴム弾性体の内周転動面に形成された請求項３または４に記載の芯金レスゴムクロ−ラ走行装置。
6. 前記上段面が、前記ゴム弾性体の内周面における前記下段面の幅方向内側に形成された請求項４に記載の芯金レスゴムクロ−ラ走行装置。
7. 前記ゴム弾性体の内周転動面に対して、前記転輪の外周面に段部を形成して前記接触面積を小さくした請求項１記載の芯金レスゴムクロ−ラ走行装置。
8. 前記ゴムラグの中央部が、前記段部と対応するように配置されている請求項３記載の芯金レスゴムクローラ走行装置。
9. 前記ゴムラグが、平面視において全体として変形したＨ字状に形成されている請求項１乃至８いずれか１項に記載の芯金レスゴムクローラ走行装置。

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