履帯式作業機械のトラックチェイン用カートリッジアセンブリおよび同アセンブリを用いる作業機械
【課題】履帯式作業機械のトラックチェイン用のカートリッジ軸受けアセンブリを提供する。
【解決手段】このカートリッジ軸受けアセンブリ３０は、ピン３４の回りに配置されて軸方向／半径方向荷重を支持する挿入部材３６ａ、３６ｂと、その挿入部材間に配置される回転ブッシュ４２とを含む。クラウン加工されたスリーブ軸受け４０が、挿入部材３６ａ、３６ｂおよびピン３４の間、並びに、ピン３４および回転ブッシュ４２の間に配備される。ピン３４の両端部にはカラー４４ａ、４４ｂが配備され、ピン３４に固定連結される。カラー４４ａ、４４ｂは、カートリッジアセンブリ３０の他の構成部品をその間に閉じ込める。
【解決手段】このカートリッジ軸受けアセンブリ３０は、ピン３４の回りに配置されて軸方向／半径方向荷重を支持する挿入部材３６ａ、３６ｂと、その挿入部材間に配置される回転ブッシュ４２とを含む。クラウン加工されたスリーブ軸受け４０が、挿入部材３６ａ、３６ｂおよびピン３４の間、並びに、ピン３４および回転ブッシュ４２の間に配備される。ピン３４の両端部にはカラー４４ａ、４４ｂが配備され、ピン３４に固定連結される。カラー４４ａ、４４ｂは、カートリッジアセンブリ３０の他の構成部品をその間に閉じ込める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的には履帯式作業機械に関し、特に、履帯式作業機械のトラックチェイン用回転ブッシュ式カートリッジアセンブリに関する。このカートリッジアセンブリは、カートリッジピンの回りに配置される環状の荷重伝達用タブを具備する第１および第２挿入部材を有する。
【背景技術】
【０００２】
履帯式の作業機械は、建設現場、鉱山、石油・ガス田、森林および他の粗大な作業環境において一般的に用いられる。この種の作業機械は、車輪よりもむしろ履帯を使用しており、この履帯は、作業機械本体の両側にそれぞれ１つ配備され、一般的に駆動スプロケットおよび１つ以上のアイドラの回りに張られる連結リンクのチェインから構成される。履帯または「トラックチェイン」は地面に係合し、作業機械が比較的粗雑な地表面上を動き回れるようにする。
【０００３】
トラックチェイン自体は、一般的に、一緒に連結された可動な金属リンクを含む。トラックチェインの可動部品間の摩擦を低減するために軸受けおよび潤滑油を使用している場合でも、長期の運転時間を経過すると、可動部品の恒常的な金属対金属接触によって顕著な摩耗が生じる可能性がある。焼き付きおよび他の摩耗関連の問題は、特に比較的大型の履帯式作業機械に出現する傾向がある。大型の作業機械においては、トラックチェインの構成部品が相応の高荷重に曝される場合が多いからである。いくつかの例では、高荷重によってトラックチェイン軸受けを支持するピンに実際に撓みが生じ得、これが、軸受けアセンブリの離れた領域に不釣り合いな荷重を加えることによって摩耗問題を促進し、これによって急速な摩耗を惹起する。軸受けアセンブリのピンまたはトラックの一部分を作業機械の走行方向に対して横方向に押しやろうとする荷重は、当分野において、側方荷重として知られており、従来、特に対処が困難であった。側方荷重は、実際に、トラックのリンクの隣接部分を一緒に摩損させる可能性がある。
【０００４】
トラックチェインにおける特定の種類の摩耗を抑制することを目指した１つの継ぎ手部の設計が（特許文献１）から知られる。（特許文献１）は、ピンの回りに配置されかつ中心のブッシュと相互作用するスリーブ軸受けを採用している。このスリーブ軸受けは、特定の荷重をその中心に向けて導くのを補助するようにクラウン加工されており、それによって不釣り合い荷重を低減する。（特許文献１）は、少なくとも特定の種類の荷重に対する１つの成功例を示しているものの、いずれにしても改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，４８５，１１６号明細書
【特許文献２】米国特許第６，３８２，７４２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示は、上記の１つ以上の問題点もしくは欠点の解決を目指す。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、１つの態様において、履帯式作業機械のトラックチェイン用のスリーブ軸受けアセンブリを提供する。このアセンブリは、軸を規定するピンと、そのピンの回りに配置される回転ブッシュとを含む。さらに、第１および第２挿入部材が装着され、それぞれ回転ブッシュの両端側に配置される。各挿入部材は、半径方向の荷重を支持する面と、ピンの回りに延びる環状のタブとを含み、この環状タブには、軸方向荷重を支持する面が設けられる。
【０００８】
本開示は、もう１つの態様において履帯式作業機械を提供する。この作業機械は内側のトラックリンクおよび外側のトラックリンクを含む。スリーブ軸受けアセンブリが装着され、内側および外側のトラックリンクを可動に連結する。スリーブ軸受けは、軸を規定するピンと、そのピンの回りに配置される回転ブッシュとを含む。軸方向／半径方向荷重伝達用の第１および第２挿入部材が内側のトラックリンクに連結される。この挿入部材は、それぞれ、ピンの回りに延びる環状のタブを含む。
【０００９】
さらに別の態様として、履帯式作業機械の操作方法が提供される。この方法は、内側のトラックリンクおよび外側のトラックリンクの間に回転ブッシュ式スリーブ軸受けカートリッジアセンブリを挿入するステップを含む。この方法は、さらに、回転ブッシュ式スリーブ軸受けカートリッジアセンブリの２つの挿入部材のそれぞれの内向きに延びる環状タブを介して、トラックリンクに作用する軸方向荷重に対抗することによって、内側トラックリンクおよび外側トラックリンクの間の摩耗を低減するステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本明細書による履帯式作業機械の側面図である。
【図２】本明細書の１つの実施形態によるトラックチェインの一部の等角図である。
【図３】本明細書の１つの実施形態による回転ブッシュ式スリーブ軸受けカートリッジアセンブリの断面図である。
【図４】本明細書の別の実施形態による回転ブッシュ式スリーブ軸受けカートリッジアセンブリの断面図である。
【図５】本明細書のさらに別の実施形態による回転ブッシュ式スリーブ軸受けカートリッジアセンブリの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１を参照すると、本開示の１つの実施形態による履帯式作業機械１０が示される。作業機械１０は作業機械本体１２を含み、作業機械本体１２はその側部に取り付けられる駆動スプロケット２０を有する。トラックチェイン１４は、駆動スプロケット２０並びに後部アイドラ１８および前部アイドラ１９の回りに張られる。トラックチェイン１４は複数のリンク１５を含み、その各リンクはスリーブ軸受けカートリッジアセンブリ３０によって他の２つのリンクに可動に連結される。複数のトラックローラ１７を作業機械本体１２に連結することができ、このトラックローラ１７は従来の方式でトラックチェイン１４に対して回転することができる。また、作業機械１０は、従来のように、その両側に同一のトラックチェイン、駆動スプロケットおよびアイドラを含むことができる。図においては、作業機械１０が比較的大型の「高位置駆動（ｈｉｇｈ ｄｒｉｖｅ）」トラクタとして表現されているが、本開示はこれに限定されるわけではなく、あらゆるタイプの多様な履帯式作業機械を本開示に従って設計し得ることが認められるべきである。
【００１２】
図２を参照すると、トラックチェイン１４の一部が示され、一緒に連結された隣接するトラックリンク１５の一部分が表現されている。トラックリンク１５は同一のものとすることができる。本明細書で記述する「内側の」および「外側の」リンクは、図２に示すように反対向きの方位に組み込まれるリンクを表す。スリーブ軸受けカートリッジアセンブリ３０は、以下「カートリッジアセンブリ３０」と呼称するが、このカートリッジアセンブリ３０が、各トラックリンク１５を隣接するトラックリンクに可動に連結する。想定される１つの実施形態においては、ここに述べるように、各カートリッジアセンブリ３０が、補修不可能（ｎｏｎ−ｓｅｒｖｉｃｅａｂｌｅ）な予備組み立てモジュールであって隣接するトラックリンクにプレス嵌めすることができるモジュールを構成する。プレス嵌め後に、所要に応じて、構成部品のいくつかを溶接接合することができる。しかし、カートリッジアセンブリ３０の種々の構成部品は、予備組み立てする必要はなく、その代わりに、トラックチェイン１４全体を組み立てる際にトラックリンク１５と一緒に連結することも、本開示の範囲から離れることなく可能である。さらに、各カートリッジアセンブリ３０はトラックリンクにプレス嵌めする必要はなく、その代わりに他の何らかの手段によってトラックリンクに連結してもよい。
【００１３】
図２のほぼ中央に示されるカートリッジアセンブリ３０の断面を特に参照すると、カートリッジアセンブリ３０は、軸「Ｌ」を規定するピン３４を含むことができる。第１および第２の環状のカラー４４ａおよび４４ｂを、それぞれ、ピン３４の一端もしくは両端に配置して、ここに述べるように、そのピン３４にプレス嵌めすることができる。ピン３４には、カートリッジアセンブリ３０の部品に潤滑油を供給するための穿孔３５を設けることができる。一般的には、穿孔３５の一端もしくは両端にシール３１を装着することになろう。第１および第２の環状の挿入部材３６ａおよび３６ｂが、それぞれ、カラー４４ａおよび４４ｂのそれぞれ軸方向中心側に（軸Ｌに沿ってカートリッジアセンブリ３０の中心に向かう方に）隣接して配置される。挿入部材３６ａおよび３６ｂの間には回転ブッシュ４２が配置される。想定される１つの実施形態においては、カラー４４ａおよび４４ｂが、回転ブッシュ４２と、挿入部材３６ａおよび３６ｂと、カートリッジアセンブリ３０の他の構成部品とを、ピン３４に連結する際にその間に閉じ込める。挿入部材３６ａ、３６ｂと、回転ブッシュ４２と、スラストリング（以下に述べる）とは、ピン３４の回りにスリップ嵌めすることができる。回転ブッシュ４２は、一般的に、作業機械運転の間にトラック１４がその径路の回りに移動する時に、図１に示す駆動スプロケット２０に対して回転するであろう。ブッシュ４２は、またアイドラ１８および１９に対しても回転することができる。
【００１４】
図２のカートリッジアセンブリ３０は、本開示のいくつか可能な実施形態の１つに基づいて表現されている。各トラックリンク１５は一般的には同一のものになろう。また、各リンクは、内側のリンク１５ｂおよび外側のリンク１５ａの組を含むことができる。内側および外側のリンクの各組は、隣接するトラックリンクの外側または内側のリンクに、カートリッジアセンブリ３０によって連結することができる。特に、内側のリンク１５ｂは、挿入部材３６ａおよび３６ｂに例えばプレス嵌めして連結することができ、外側のリンク１５ａは、カラー４４ａおよび４４ｂに、同様に例えばプレス嵌めして連結することができる。挿入部材３６ａおよび３６ｂは、カラー４４ａおよび４４ｂよりも僅かに大きな外径を有することができる。運転の間に、リンク１５ａおよび１５ｂが実質的に接触することなく互いに対して回転し得るように、外側のリンク１５ａは、ここに述べるように、一般的に比較的小さい間隙「Ｚ」だけ内側のリンク１５ｂから離されることになろう。
【００１５】
図２の実施形態においては、回転ブッシュ４２を２つのスリーブ軸受け４０の上に載せることができる。挿入部材３６ａおよび３６ｂも２つの別個のスリーブ軸受け４０の上に載せることができる。各スリーブ軸受け４０は、例えば窒化鋼のような比較的硬い金属材料から形成するのがよいと考えられており、また、その外径の中央点の回りに曲線状の外周クラウン４１を含むことが想定されている。しかし、スリーブ４０が別のクラウン形状を含む実施形態、あるいはクラウンされない実施形態も考えられる。複数のシール４３を、各カラー４４ａおよび４４ｂと挿入部材３６ａおよび３６ｂとの間、並びに、挿入部材３６ａおよび３６ｂとブッシュ４２との間に配置して装着することもできる。シール４３は、例えば米国特許公報（特許文献２）に記載されるタイプに類似の環状の弾性シールとすることができる。
【００１６】
各挿入部材３６ａおよび３６ｂは軸方向のボア４７を含むことができる。各スリーブ部材４０は、少なくとも部分的に、対応する軸方向ボア４７の内部に配置される。図２に示す実施形態においては、挿入部材３６ａおよび３６ｂを支持する外側のスリーブ軸受け４０は、それぞれ、各ボア４７の外側に延びており、カートリッジアセンブリ３０の対応する端部のカラーに当接するかまたはほぼ当接している。ブッシュ４２を支持する内側のスリーブ軸受け４０は、ブッシュ４２間のその各位置から外側に延び出ることがあり、挿入部材３６ａおよび３６ｂに当接するかまたはほぼ当接している。挿入部材３６ａおよび３６ｂと、それに対応するスリーブ軸受け４０との間の相互作用によって、半径方向の荷重を、内側のリンク材１５ｂから、挿入部材３６ａ、３６ｂに伝達し、続いて各挿入部材３６ａ、３６ｂの内径を経てスリーブ軸受け４０に伝達し、さらに、スリーブ軸受け４０からピン３４に伝達することが可能になる。
【００１７】
各クラウン４１によって、軸Ｌに対して横方向の荷重を、各スリーブ軸受け４０およびピン３４の間の界面全体にわたって相対的に均等に支持することができる。換言すれば、比較的小さな各クラウン４１によって、「半径方向」荷重が非半径方向のベクトル成分を含む場合でも、各挿入部材３６ａ、３６ｂが、荷重を、各スリーブ軸受け４０の端部部分に伝達するよりも主として各クラウン４１に優先的に伝達するであろうことが確実になる。続いて各スリーブ軸受け４０を介してピン３４に伝達される荷重は、一般的には、それらの間の界面全体により一層均等に分布され、それによって、いずれかの隣接部品における不釣り合いな摩耗が避けられる。スリーブ軸受け４０を介してのブッシュ４２とピン３４との間の半径方向荷重の伝達は、挿入部材３６ａ、３６ｂとピン３４との間の半径方向荷重の伝達に関して述べたのと同様に行われる。
【００１８】
各挿入部材３６ａおよび３６ｂは、さらに、ボア４７の軸方向中心側の端部に近接する位置に、当該挿入部材からピン３４に向かって内向きに延びる環状のタブ３８を含む。各環状タブ３８は、さらに、軸方向中心側または軸方向外側のいずれかの方向において、隣接するスリーブ軸受け４０に向かって、各挿入部材３６ａ、３６ｂの上に作用する軸方向荷重に対抗するような形状に構成することができる。各環状タブ３８は、その両側に軸方向荷重伝達面３９を含むことができる。軸方向荷重は、一般的に軸Ｌと同心であるようなカートリッジアセンブリ３０への荷重を含むものと理解すればよい。しかし、当業者は、作業機械の運転中にカートリッジアセンブリ３０に負荷される可能性があるほとんどすべての荷重が、軸方向および半径方向の双方のベクトル成分を含むことを認めるであろう。
【００１９】
従って、カートリッジアセンブリ３０の半径方向および軸方向の荷重支持機能は、一般的に協調して作用することになる。例えば、各環状タブ３８は、荷重の軸方向成分を隣接するスリーブ軸受け４０に伝達することができ、各挿入部材３６ａ、３６ｂは、荷重の半径方向成分をそのそれぞれのボア４７内に配備されるスリーブ軸受け４０に伝達することができる。さらに、荷重の方向に応じて、荷重の半径方向成分および軸方向成分を共に、当初は同じスリーブ軸受け４０に伝達することができる。
【００２０】
図３は、本開示による別の実施形態のカートリッジアセンブリ２３０を示す。カートリッジアセンブリ２３０は、いくつかの点でカートリッジアセンブリ３３０に類似しているので、図２に示す特徴部分と同様の特定の部分については、図３においても同じ番号を用いる。さらに、カートリッジアセンブリ２３０は、図２に表現されるカートリッジアセンブリに代えて、図２のトラック１４に適用し得ることが考えられる。これは、本明細書に記述される他の軸受けアセンブリの実施形態についても同様である。図２の実施形態とは異なって、カートリッジアセンブリ２３０は、ブッシュ４２およびピン３４の間に配備されるスリーブ軸受けを含んでいない。むしろ、ブッシュ４２は、ピン３４の外径に同等のほぼ一定の内径を有しており、ピン３４の回りに回転する。カートリッジアセンブリ２３０には、軸方向の穿孔３５と連絡する側方穿孔２９を設けることができ、これによって、潤滑流体をブッシュ４２およびピン３４の間に供給することができる。側方穿孔は、本明細書に記述するどの実施形態においても設けることができる。１組の環状のスラストリング４６をブッシュ４２の両端側に配置して、軸方向荷重を、挿入部材３６ａおよび３６ｂの環状タブ３８とブッシュ４２との間に伝達することができる。
【００２１】
図４は、本開示によるさらに別の実施形態のカートリッジアセンブリ３３０を示す。この場合も同様に、前記の実施形態に関して述べた特徴部分と同様の特定部分については同じ番号を用いる。図４のカートリッジアセンブリ３３０は、例えば、各挿入部材３３６ａおよび３３６ｂの環状タブ３８が、対応する軸方向ボア３４７の軸方向外側の端部に近接して配置されるという点で、図２および３の実施形態と異なる。スラストリング４６は、挿入部材３３６ａおよび３３６ｂとカラー４４ａおよび４４ｂとの間にそれぞれ配備して、軸方向荷重をその間に伝達することができる。
【００２２】
図５は、本開示によるさらに別の実施形態のカートリッジアセンブリ４３０を示す。カートリッジアセンブリ４３０は図４のカートリッジアセンブリ３３０に類似しているが、主として、スリーブ軸受け４０が、ブッシュ４２の両端においてブッシュ４２およびピン３４の間にも配備されるという点で異なる。
【００２３】
作業機械１０が作業面上を走行するに伴って、トラック１４は、スプロケット２０とアイドラ１８および１９との回りをその径路に沿って移動するであろう。トラック１４が平坦でない面上を通過する時、あるいは、トラック１４がスプロケット２０またはアイドラ１８および１９の回りを通る場合のように、トラック１４がその径路において曲線になる時には、隣接するトラックリンク１５は互いに対して回転するであろう。特に図２を参照すると、隣接するトラックリンクが回転する場合、リンク１５ａおよび１５ｂが互いに対して回転するであろう。その結果、挿入部材３６ａおよび３６ｂが、カラー４４ａおよび４４ｂに対してピン３４の回りに回転するであろう。一般的にカラー４４ａおよび４４ｂはピン３４に固定連結される、例えばプレス嵌めされるので、カラー４４ａおよび４４ｂはピン３４に対して固定されたままである。
【００２４】
トラック１４が側方荷重を受けると、例えば外側のリンク材１５ａが、軸Ｌと同心の方向に内側のリンク材１５ｂに対して押し込まれると、一方のカラーがすぐ隣の隣接部品に押し付けられるであろう。例えば、外側のリンク材１５ａが、図２の実施形態において左に押しやられると、右のカラー４４ｂはすぐ隣接する一番右のスリーブ軸受け４０に押し付けられるであろう。一番右のスリーブ軸受け４０は、続いて、その軸方向荷重を軸Ｌと同心の方向に挿入部材３６ｂの環状タブ３８に伝達し、この環状タブ３８は、続いて、その軸方向荷重をすぐ隣接するスリーブ軸受け４０に伝達し、等々で、最終的には左のカラー４４ａに伝達するであろう。同様に、内側のリンク１５ｂが、外側リンク１５ａに対して一方の側に押しやられる場合がある。その場合も、同様の過程が生起して、それによって、軸方向荷重がカートリッジアセンブリ３０の全体に伝達される。軸方向荷重に対抗する過程は図３〜５の実施形態においても大体同じであるが、カートリッジアセンブリ全体にわたる荷重の伝達にスラストリング４６が参与する点が異なる。
【００２５】
従って、本開示は、多くの従来の設計よりもある種の荷重を一層的確に受け止めることができる軸受けアセンブリ、例えばカートリッジ軸受けアセンブリを提供する。いくつかの従来に設計においては、荷重が不釣り合いに分布され、その結果、過度のおよび／または不均等な摩耗を生じた。いくつか設計においては、さらに悪いことに、隣接するトラックリンクが側方荷重によって一緒に押し付けられる場合があり、その結果、軸受けアセンブリのみでなくトラックリンク自体にも著しい摩耗が生じることになる。前記のような環状の荷重支持タブを設けることによって、軸方向荷重をアセンブリ全体に効率的に伝達できる。その結果、内側および外側のトラックリンクが一緒に押し付けられて摩耗する傾向が大幅に減退する。さらに、挿入部材を支持するスリーブ軸受け、特にクラウン加工されたスリーブ軸受けを組み込むことによって、半径方向荷重を、軸受けアセンブリの構成部品の端部に不釣り合いに荷重を負荷することなく、ピン３４に伝達することができる。
【００２６】
トラック１４のトラックリンクは、一般的にはカートリッジアセンブリ３０よりも前に損耗するであろう。しかし、部品の故障またはシールの漏洩が生じる可能性があり、いくつかの例では、所与の作業機械について、トラックを再構築する前に１つ以上のカートリッジアセンブリを交換することが望ましい場合がある。このような場合には、引き抜き機構または他の何らかの手段を用いて、問題が生じたカートリッジアセンブリをトラック１４から取り外すことができる。続いて、新しいカートリッジアセンブリをその場所に入れ替え、トラックリンクを再度カートリッジアセンブリの回りに圧入することができる。
【００２７】
本明細書は、例示目的用のみのものであり、いかなる意味においても本明細書の範囲を狭めるものと解釈されるべきではない。すなわち、当業者は、本明細書に示された実施形態に対して、本明細書の意図された本質および範囲から逸脱することなく種々の変更を加え得ることを認めるであろう。例えば、スリーブ軸受け４０の外面のクラウンが実際の実施方策であると考えられているが、さらに別の実施形態は、スリーブ軸受け自体のクラウンではなく、挿入部材３６ａおよび３６ｂの内径上のクラウンおよび／またはブッシュ４２の内径上のクラウンを含むことができる。他の態様、特徴および利点は、添付の図面および特許請求の範囲を精査すれば明らかになるであろう。
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的には履帯式作業機械に関し、特に、履帯式作業機械のトラックチェイン用回転ブッシュ式カートリッジアセンブリに関する。このカートリッジアセンブリは、カートリッジピンの回りに配置される環状の荷重伝達用タブを具備する第１および第２挿入部材を有する。
【背景技術】
【０００２】
履帯式の作業機械は、建設現場、鉱山、石油・ガス田、森林および他の粗大な作業環境において一般的に用いられる。この種の作業機械は、車輪よりもむしろ履帯を使用しており、この履帯は、作業機械本体の両側にそれぞれ１つ配備され、一般的に駆動スプロケットおよび１つ以上のアイドラの回りに張られる連結リンクのチェインから構成される。履帯または「トラックチェイン」は地面に係合し、作業機械が比較的粗雑な地表面上を動き回れるようにする。
【０００３】
トラックチェイン自体は、一般的に、一緒に連結された可動な金属リンクを含む。トラックチェインの可動部品間の摩擦を低減するために軸受けおよび潤滑油を使用している場合でも、長期の運転時間を経過すると、可動部品の恒常的な金属対金属接触によって顕著な摩耗が生じる可能性がある。焼き付きおよび他の摩耗関連の問題は、特に比較的大型の履帯式作業機械に出現する傾向がある。大型の作業機械においては、トラックチェインの構成部品が相応の高荷重に曝される場合が多いからである。いくつかの例では、高荷重によってトラックチェイン軸受けを支持するピンに実際に撓みが生じ得、これが、軸受けアセンブリの離れた領域に不釣り合いな荷重を加えることによって摩耗問題を促進し、これによって急速な摩耗を惹起する。軸受けアセンブリのピンまたはトラックの一部分を作業機械の走行方向に対して横方向に押しやろうとする荷重は、当分野において、側方荷重として知られており、従来、特に対処が困難であった。側方荷重は、実際に、トラックのリンクの隣接部分を一緒に摩損させる可能性がある。
【０００４】
トラックチェインにおける特定の種類の摩耗を抑制することを目指した１つの継ぎ手部の設計が（特許文献１）から知られる。（特許文献１）は、ピンの回りに配置されかつ中心のブッシュと相互作用するスリーブ軸受けを採用している。このスリーブ軸受けは、特定の荷重をその中心に向けて導くのを補助するようにクラウン加工されており、それによって不釣り合い荷重を低減する。（特許文献１）は、少なくとも特定の種類の荷重に対する１つの成功例を示しているものの、いずれにしても改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，４８５，１１６号明細書
【特許文献２】米国特許第６，３８２，７４２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示は、上記の１つ以上の問題点もしくは欠点の解決を目指す。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、１つの態様において、履帯式作業機械のトラックチェイン用のスリーブ軸受けアセンブリを提供する。このアセンブリは、軸を規定するピンと、そのピンの回りに配置される回転ブッシュとを含む。さらに、第１および第２挿入部材が装着され、それぞれ回転ブッシュの両端側に配置される。各挿入部材は、半径方向の荷重を支持する面と、ピンの回りに延びる環状のタブとを含み、この環状タブには、軸方向荷重を支持する面が設けられる。
【０００８】
本開示は、もう１つの態様において履帯式作業機械を提供する。この作業機械は内側のトラックリンクおよび外側のトラックリンクを含む。スリーブ軸受けアセンブリが装着され、内側および外側のトラックリンクを可動に連結する。スリーブ軸受けは、軸を規定するピンと、そのピンの回りに配置される回転ブッシュとを含む。軸方向／半径方向荷重伝達用の第１および第２挿入部材が内側のトラックリンクに連結される。この挿入部材は、それぞれ、ピンの回りに延びる環状のタブを含む。
【０００９】
さらに別の態様として、履帯式作業機械の操作方法が提供される。この方法は、内側のトラックリンクおよび外側のトラックリンクの間に回転ブッシュ式スリーブ軸受けカートリッジアセンブリを挿入するステップを含む。この方法は、さらに、回転ブッシュ式スリーブ軸受けカートリッジアセンブリの２つの挿入部材のそれぞれの内向きに延びる環状タブを介して、トラックリンクに作用する軸方向荷重に対抗することによって、内側トラックリンクおよび外側トラックリンクの間の摩耗を低減するステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本明細書による履帯式作業機械の側面図である。
【図２】本明細書の１つの実施形態によるトラックチェインの一部の等角図である。
【図３】本明細書の１つの実施形態による回転ブッシュ式スリーブ軸受けカートリッジアセンブリの断面図である。
【図４】本明細書の別の実施形態による回転ブッシュ式スリーブ軸受けカートリッジアセンブリの断面図である。
【図５】本明細書のさらに別の実施形態による回転ブッシュ式スリーブ軸受けカートリッジアセンブリの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１を参照すると、本開示の１つの実施形態による履帯式作業機械１０が示される。作業機械１０は作業機械本体１２を含み、作業機械本体１２はその側部に取り付けられる駆動スプロケット２０を有する。トラックチェイン１４は、駆動スプロケット２０並びに後部アイドラ１８および前部アイドラ１９の回りに張られる。トラックチェイン１４は複数のリンク１５を含み、その各リンクはスリーブ軸受けカートリッジアセンブリ３０によって他の２つのリンクに可動に連結される。複数のトラックローラ１７を作業機械本体１２に連結することができ、このトラックローラ１７は従来の方式でトラックチェイン１４に対して回転することができる。また、作業機械１０は、従来のように、その両側に同一のトラックチェイン、駆動スプロケットおよびアイドラを含むことができる。図においては、作業機械１０が比較的大型の「高位置駆動（ｈｉｇｈ ｄｒｉｖｅ）」トラクタとして表現されているが、本開示はこれに限定されるわけではなく、あらゆるタイプの多様な履帯式作業機械を本開示に従って設計し得ることが認められるべきである。
【００１２】
図２を参照すると、トラックチェイン１４の一部が示され、一緒に連結された隣接するトラックリンク１５の一部分が表現されている。トラックリンク１５は同一のものとすることができる。本明細書で記述する「内側の」および「外側の」リンクは、図２に示すように反対向きの方位に組み込まれるリンクを表す。スリーブ軸受けカートリッジアセンブリ３０は、以下「カートリッジアセンブリ３０」と呼称するが、このカートリッジアセンブリ３０が、各トラックリンク１５を隣接するトラックリンクに可動に連結する。想定される１つの実施形態においては、ここに述べるように、各カートリッジアセンブリ３０が、補修不可能（ｎｏｎ−ｓｅｒｖｉｃｅａｂｌｅ）な予備組み立てモジュールであって隣接するトラックリンクにプレス嵌めすることができるモジュールを構成する。プレス嵌め後に、所要に応じて、構成部品のいくつかを溶接接合することができる。しかし、カートリッジアセンブリ３０の種々の構成部品は、予備組み立てする必要はなく、その代わりに、トラックチェイン１４全体を組み立てる際にトラックリンク１５と一緒に連結することも、本開示の範囲から離れることなく可能である。さらに、各カートリッジアセンブリ３０はトラックリンクにプレス嵌めする必要はなく、その代わりに他の何らかの手段によってトラックリンクに連結してもよい。
【００１３】
図２のほぼ中央に示されるカートリッジアセンブリ３０の断面を特に参照すると、カートリッジアセンブリ３０は、軸「Ｌ」を規定するピン３４を含むことができる。第１および第２の環状のカラー４４ａおよび４４ｂを、それぞれ、ピン３４の一端もしくは両端に配置して、ここに述べるように、そのピン３４にプレス嵌めすることができる。ピン３４には、カートリッジアセンブリ３０の部品に潤滑油を供給するための穿孔３５を設けることができる。一般的には、穿孔３５の一端もしくは両端にシール３１を装着することになろう。第１および第２の環状の挿入部材３６ａおよび３６ｂが、それぞれ、カラー４４ａおよび４４ｂのそれぞれ軸方向中心側に（軸Ｌに沿ってカートリッジアセンブリ３０の中心に向かう方に）隣接して配置される。挿入部材３６ａおよび３６ｂの間には回転ブッシュ４２が配置される。想定される１つの実施形態においては、カラー４４ａおよび４４ｂが、回転ブッシュ４２と、挿入部材３６ａおよび３６ｂと、カートリッジアセンブリ３０の他の構成部品とを、ピン３４に連結する際にその間に閉じ込める。挿入部材３６ａ、３６ｂと、回転ブッシュ４２と、スラストリング（以下に述べる）とは、ピン３４の回りにスリップ嵌めすることができる。回転ブッシュ４２は、一般的に、作業機械運転の間にトラック１４がその径路の回りに移動する時に、図１に示す駆動スプロケット２０に対して回転するであろう。ブッシュ４２は、またアイドラ１８および１９に対しても回転することができる。
【００１４】
図２のカートリッジアセンブリ３０は、本開示のいくつか可能な実施形態の１つに基づいて表現されている。各トラックリンク１５は一般的には同一のものになろう。また、各リンクは、内側のリンク１５ｂおよび外側のリンク１５ａの組を含むことができる。内側および外側のリンクの各組は、隣接するトラックリンクの外側または内側のリンクに、カートリッジアセンブリ３０によって連結することができる。特に、内側のリンク１５ｂは、挿入部材３６ａおよび３６ｂに例えばプレス嵌めして連結することができ、外側のリンク１５ａは、カラー４４ａおよび４４ｂに、同様に例えばプレス嵌めして連結することができる。挿入部材３６ａおよび３６ｂは、カラー４４ａおよび４４ｂよりも僅かに大きな外径を有することができる。運転の間に、リンク１５ａおよび１５ｂが実質的に接触することなく互いに対して回転し得るように、外側のリンク１５ａは、ここに述べるように、一般的に比較的小さい間隙「Ｚ」だけ内側のリンク１５ｂから離されることになろう。
【００１５】
図２の実施形態においては、回転ブッシュ４２を２つのスリーブ軸受け４０の上に載せることができる。挿入部材３６ａおよび３６ｂも２つの別個のスリーブ軸受け４０の上に載せることができる。各スリーブ軸受け４０は、例えば窒化鋼のような比較的硬い金属材料から形成するのがよいと考えられており、また、その外径の中央点の回りに曲線状の外周クラウン４１を含むことが想定されている。しかし、スリーブ４０が別のクラウン形状を含む実施形態、あるいはクラウンされない実施形態も考えられる。複数のシール４３を、各カラー４４ａおよび４４ｂと挿入部材３６ａおよび３６ｂとの間、並びに、挿入部材３６ａおよび３６ｂとブッシュ４２との間に配置して装着することもできる。シール４３は、例えば米国特許公報（特許文献２）に記載されるタイプに類似の環状の弾性シールとすることができる。
【００１６】
各挿入部材３６ａおよび３６ｂは軸方向のボア４７を含むことができる。各スリーブ部材４０は、少なくとも部分的に、対応する軸方向ボア４７の内部に配置される。図２に示す実施形態においては、挿入部材３６ａおよび３６ｂを支持する外側のスリーブ軸受け４０は、それぞれ、各ボア４７の外側に延びており、カートリッジアセンブリ３０の対応する端部のカラーに当接するかまたはほぼ当接している。ブッシュ４２を支持する内側のスリーブ軸受け４０は、ブッシュ４２間のその各位置から外側に延び出ることがあり、挿入部材３６ａおよび３６ｂに当接するかまたはほぼ当接している。挿入部材３６ａおよび３６ｂと、それに対応するスリーブ軸受け４０との間の相互作用によって、半径方向の荷重を、内側のリンク材１５ｂから、挿入部材３６ａ、３６ｂに伝達し、続いて各挿入部材３６ａ、３６ｂの内径を経てスリーブ軸受け４０に伝達し、さらに、スリーブ軸受け４０からピン３４に伝達することが可能になる。
【００１７】
各クラウン４１によって、軸Ｌに対して横方向の荷重を、各スリーブ軸受け４０およびピン３４の間の界面全体にわたって相対的に均等に支持することができる。換言すれば、比較的小さな各クラウン４１によって、「半径方向」荷重が非半径方向のベクトル成分を含む場合でも、各挿入部材３６ａ、３６ｂが、荷重を、各スリーブ軸受け４０の端部部分に伝達するよりも主として各クラウン４１に優先的に伝達するであろうことが確実になる。続いて各スリーブ軸受け４０を介してピン３４に伝達される荷重は、一般的には、それらの間の界面全体により一層均等に分布され、それによって、いずれかの隣接部品における不釣り合いな摩耗が避けられる。スリーブ軸受け４０を介してのブッシュ４２とピン３４との間の半径方向荷重の伝達は、挿入部材３６ａ、３６ｂとピン３４との間の半径方向荷重の伝達に関して述べたのと同様に行われる。
【００１８】
各挿入部材３６ａおよび３６ｂは、さらに、ボア４７の軸方向中心側の端部に近接する位置に、当該挿入部材からピン３４に向かって内向きに延びる環状のタブ３８を含む。各環状タブ３８は、さらに、軸方向中心側または軸方向外側のいずれかの方向において、隣接するスリーブ軸受け４０に向かって、各挿入部材３６ａ、３６ｂの上に作用する軸方向荷重に対抗するような形状に構成することができる。各環状タブ３８は、その両側に軸方向荷重伝達面３９を含むことができる。軸方向荷重は、一般的に軸Ｌと同心であるようなカートリッジアセンブリ３０への荷重を含むものと理解すればよい。しかし、当業者は、作業機械の運転中にカートリッジアセンブリ３０に負荷される可能性があるほとんどすべての荷重が、軸方向および半径方向の双方のベクトル成分を含むことを認めるであろう。
【００１９】
従って、カートリッジアセンブリ３０の半径方向および軸方向の荷重支持機能は、一般的に協調して作用することになる。例えば、各環状タブ３８は、荷重の軸方向成分を隣接するスリーブ軸受け４０に伝達することができ、各挿入部材３６ａ、３６ｂは、荷重の半径方向成分をそのそれぞれのボア４７内に配備されるスリーブ軸受け４０に伝達することができる。さらに、荷重の方向に応じて、荷重の半径方向成分および軸方向成分を共に、当初は同じスリーブ軸受け４０に伝達することができる。
【００２０】
図３は、本開示による別の実施形態のカートリッジアセンブリ２３０を示す。カートリッジアセンブリ２３０は、いくつかの点でカートリッジアセンブリ３３０に類似しているので、図２に示す特徴部分と同様の特定の部分については、図３においても同じ番号を用いる。さらに、カートリッジアセンブリ２３０は、図２に表現されるカートリッジアセンブリに代えて、図２のトラック１４に適用し得ることが考えられる。これは、本明細書に記述される他の軸受けアセンブリの実施形態についても同様である。図２の実施形態とは異なって、カートリッジアセンブリ２３０は、ブッシュ４２およびピン３４の間に配備されるスリーブ軸受けを含んでいない。むしろ、ブッシュ４２は、ピン３４の外径に同等のほぼ一定の内径を有しており、ピン３４の回りに回転する。カートリッジアセンブリ２３０には、軸方向の穿孔３５と連絡する側方穿孔２９を設けることができ、これによって、潤滑流体をブッシュ４２およびピン３４の間に供給することができる。側方穿孔は、本明細書に記述するどの実施形態においても設けることができる。１組の環状のスラストリング４６をブッシュ４２の両端側に配置して、軸方向荷重を、挿入部材３６ａおよび３６ｂの環状タブ３８とブッシュ４２との間に伝達することができる。
【００２１】
図４は、本開示によるさらに別の実施形態のカートリッジアセンブリ３３０を示す。この場合も同様に、前記の実施形態に関して述べた特徴部分と同様の特定部分については同じ番号を用いる。図４のカートリッジアセンブリ３３０は、例えば、各挿入部材３３６ａおよび３３６ｂの環状タブ３８が、対応する軸方向ボア３４７の軸方向外側の端部に近接して配置されるという点で、図２および３の実施形態と異なる。スラストリング４６は、挿入部材３３６ａおよび３３６ｂとカラー４４ａおよび４４ｂとの間にそれぞれ配備して、軸方向荷重をその間に伝達することができる。
【００２２】
図５は、本開示によるさらに別の実施形態のカートリッジアセンブリ４３０を示す。カートリッジアセンブリ４３０は図４のカートリッジアセンブリ３３０に類似しているが、主として、スリーブ軸受け４０が、ブッシュ４２の両端においてブッシュ４２およびピン３４の間にも配備されるという点で異なる。
【００２３】
作業機械１０が作業面上を走行するに伴って、トラック１４は、スプロケット２０とアイドラ１８および１９との回りをその径路に沿って移動するであろう。トラック１４が平坦でない面上を通過する時、あるいは、トラック１４がスプロケット２０またはアイドラ１８および１９の回りを通る場合のように、トラック１４がその径路において曲線になる時には、隣接するトラックリンク１５は互いに対して回転するであろう。特に図２を参照すると、隣接するトラックリンクが回転する場合、リンク１５ａおよび１５ｂが互いに対して回転するであろう。その結果、挿入部材３６ａおよび３６ｂが、カラー４４ａおよび４４ｂに対してピン３４の回りに回転するであろう。一般的にカラー４４ａおよび４４ｂはピン３４に固定連結される、例えばプレス嵌めされるので、カラー４４ａおよび４４ｂはピン３４に対して固定されたままである。
【００２４】
トラック１４が側方荷重を受けると、例えば外側のリンク材１５ａが、軸Ｌと同心の方向に内側のリンク材１５ｂに対して押し込まれると、一方のカラーがすぐ隣の隣接部品に押し付けられるであろう。例えば、外側のリンク材１５ａが、図２の実施形態において左に押しやられると、右のカラー４４ｂはすぐ隣接する一番右のスリーブ軸受け４０に押し付けられるであろう。一番右のスリーブ軸受け４０は、続いて、その軸方向荷重を軸Ｌと同心の方向に挿入部材３６ｂの環状タブ３８に伝達し、この環状タブ３８は、続いて、その軸方向荷重をすぐ隣接するスリーブ軸受け４０に伝達し、等々で、最終的には左のカラー４４ａに伝達するであろう。同様に、内側のリンク１５ｂが、外側リンク１５ａに対して一方の側に押しやられる場合がある。その場合も、同様の過程が生起して、それによって、軸方向荷重がカートリッジアセンブリ３０の全体に伝達される。軸方向荷重に対抗する過程は図３〜５の実施形態においても大体同じであるが、カートリッジアセンブリ全体にわたる荷重の伝達にスラストリング４６が参与する点が異なる。
【００２５】
従って、本開示は、多くの従来の設計よりもある種の荷重を一層的確に受け止めることができる軸受けアセンブリ、例えばカートリッジ軸受けアセンブリを提供する。いくつかの従来に設計においては、荷重が不釣り合いに分布され、その結果、過度のおよび／または不均等な摩耗を生じた。いくつか設計においては、さらに悪いことに、隣接するトラックリンクが側方荷重によって一緒に押し付けられる場合があり、その結果、軸受けアセンブリのみでなくトラックリンク自体にも著しい摩耗が生じることになる。前記のような環状の荷重支持タブを設けることによって、軸方向荷重をアセンブリ全体に効率的に伝達できる。その結果、内側および外側のトラックリンクが一緒に押し付けられて摩耗する傾向が大幅に減退する。さらに、挿入部材を支持するスリーブ軸受け、特にクラウン加工されたスリーブ軸受けを組み込むことによって、半径方向荷重を、軸受けアセンブリの構成部品の端部に不釣り合いに荷重を負荷することなく、ピン３４に伝達することができる。
【００２６】
トラック１４のトラックリンクは、一般的にはカートリッジアセンブリ３０よりも前に損耗するであろう。しかし、部品の故障またはシールの漏洩が生じる可能性があり、いくつかの例では、所与の作業機械について、トラックを再構築する前に１つ以上のカートリッジアセンブリを交換することが望ましい場合がある。このような場合には、引き抜き機構または他の何らかの手段を用いて、問題が生じたカートリッジアセンブリをトラック１４から取り外すことができる。続いて、新しいカートリッジアセンブリをその場所に入れ替え、トラックリンクを再度カートリッジアセンブリの回りに圧入することができる。
【００２７】
本明細書は、例示目的用のみのものであり、いかなる意味においても本明細書の範囲を狭めるものと解釈されるべきではない。すなわち、当業者は、本明細書に示された実施形態に対して、本明細書の意図された本質および範囲から逸脱することなく種々の変更を加え得ることを認めるであろう。例えば、スリーブ軸受け４０の外面のクラウンが実際の実施方策であると考えられているが、さらに別の実施形態は、スリーブ軸受け自体のクラウンではなく、挿入部材３６ａおよび３６ｂの内径上のクラウンおよび／またはブッシュ４２の内径上のクラウンを含むことができる。他の態様、特徴および利点は、添付の図面および特許請求の範囲を精査すれば明らかになるであろう。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
履帯式作業機械（１０）のトラックチェイン（１４）用のスリーブ軸受けアセンブリ（３０）であって、
軸（Ｌ）を規定するピン（３４）と、
前記ピン（３４）の回りに配置される回転ブッシュ（４２）と、
前記回転ブッシュ（４２）の両端側にそれぞれ配置される第１および第２挿入部材（３６ａ、３６ｂ）であって、それぞれ、半径方向荷重の支持面を含み、かつ、前記ピン（３４）の回りに延びる環状のタブ（３８）であり軸方向荷重の支持面（３９）が設けられる環状のタブ（３８）を含む第１および第２挿入部材（３６ａ、３６ｂ）と、
を含むスリーブ軸受けアセンブリ（３０）。
【請求項１】
履帯式作業機械（１０）のトラックチェイン（１４）用のスリーブ軸受けアセンブリ（３０）であって、
軸（Ｌ）を規定するピン（３４）と、
前記ピン（３４）の回りに配置される回転ブッシュ（４２）と、
前記回転ブッシュ（４２）の両端側にそれぞれ配置される第１および第２挿入部材（３６ａ、３６ｂ）であって、それぞれ、半径方向荷重の支持面を含み、かつ、前記ピン（３４）の回りに延びる環状のタブ（３８）であり軸方向荷重の支持面（３９）が設けられる環状のタブ（３８）を含む第１および第２挿入部材（３６ａ、３６ｂ）と、
を含むスリーブ軸受けアセンブリ（３０）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２５４７９７（Ｐ２０１２−２５４７９７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１８６７９１（Ｐ２０１２−１８６７９１）
【出願日】平成２４年８月２７日（２０１２．８．２７）
【分割の表示】特願２００８−５１８１４６（Ｐ２００８−５１８１４６）の分割
【原出願日】平成１８年４月２５日（２００６．４．２５）
【出願人】（３９１０２０１９３）キャタピラー インコーポレイテッド (296)
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＴＥＲＰＩＬＬＡＲ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月２７日（２０１２．８．２７）
【分割の表示】特願２００８−５１８１４６（Ｐ２００８−５１８１４６）の分割
【原出願日】平成１８年４月２５日（２００６．４．２５）
【出願人】（３９１０２０１９３）キャタピラー インコーポレイテッド (296)
【氏名又は名称原語表記】ＣＡＴＥＲＰＩＬＬＡＲ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
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