自己潤滑式転輪アセンブリおよび同アセンブリを使用する機械
掘削機やトラクタなどの履帯式機械（５００）用の転輪アセンブリ（１０）は、流体用開口のない外側面（１５）および流体のない内側面（１８）を含む。転輪（１０）は、固体潤滑剤を担持する基材など、潤滑性を有する基材を含む自己潤滑ブッシュ（３０ａ、３０ｂ）を備え、この固体潤滑剤により、転輪（１０）は、定期的な保守を必要とする液体潤滑なしで済ますことが可能になる。ブッシュ（３０ａ、３０ｂ）は、細片がブッシュ（３０ａ、３０ｂ）とシャフト（４０）との間の隙間（６５ａ、６５ｂ）に浸入するのを防止し、さらに、ブッシュの固体潤滑剤が漏れ出るのを防止するために封止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、履帯式機械用の転輪アセンブリの分野に関し、より具体的には、自己潤滑式転輪アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
掘削機およびトラクタなどの履帯式機械で使用される転輪には、履帯式機械が頻繁に稼働する状況に起因する、きわめて高いレベルまたは応力および摩耗が生じる。丘陵地形および岩の多い地形などの過酷な条件での動作中に、転輪は、より損傷を受けやすい。その結果として、そのような転輪では、比較的高い整備コスト、短い摩耗寿命、およびそれらの動作に関連する他の多くの問題に悩まされている。そのような問題の１つは、転輪を十分に潤滑された状態に絶えず保つ必要があることから生じる。困難な地形の下で履帯式機械を動かすことにより、転輪のベアリングアセンブリから転輪の他の領域に潤滑流体が漏れることがしばしばある。この結果として、漏れを修理する、または転輪アセンブリ全体を取り換えるための整備コストが高くなる。従来の転輪構造に関連する他の問題には、部品点数の多いアセンブリの組み立て、複雑な製造工程、および組立時の液体潤滑剤の取り扱いなどが挙げられる。
【０００３】
（特許文献１）は、液体潤滑式の転輪アセンブリの構造の例を説明している。横方向に離間した一対の端部キャップがシャフトを受け入れ、円筒状の内壁および端部壁によって画定される止まり穴内にシャフトを支持する働きをする。ベアリングアセンブリは穴内に取り付けられて、端部キャップとシャフトとの間に挟まれており、内壁によって固定支持されたスリーブタイプの円筒状ブッシュと、端部壁に固定されたディスクタイプのスラストワッシャとを含む。端部壁内に形成された、垂直方向に延びるチャネルは、開口からローラアセンブリに導入できるオイルなどの液体潤滑剤を収容する。この特許は、ブッシュおよびスラストワッシャの使用を教示するが、過酷な動作条件の下などで起こりやすい潤滑流体の漏れを防止するという長年の課題に対処できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第３，７７３，３９３号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様では、転輪アセンブリは、第１の内壁面によって画定される第１の円筒状内部穴を含む第１のカラーを有する。第２のカラーは、第２の内壁面によって画定される第２の円筒状内部穴を含む。第１の自己潤滑ブッシュは、第１の内部ベアリング面と、第１のカラーの第１の内壁面と接する外側面とを有する。第２の自己潤滑ブッシュは、第２の内部ベアリング面と、第２のカラーの第２の内壁面と接する外側面とを有する。シャフトは、第１の内部ベアリング面が受ける第１の端部と、第２の内部ベアリング面が受ける第２の端部とを有する。シャフトは、第１および第２のカラーに対して回転する。
【０００６】
別の態様では、履帯式機械は、第１のバーと、ローラ受け入れギャップだけ第１のバーから離れた第２のバーとを有する転輪フレームと、複数の転輪アセンブリとを含む。複数の転輪アセンブリのそれぞれは、転輪フレームの第１のバーに固定して取り付けられた第１のカラーを含む。第１のカラーは、第１の内壁面によって画定される第１の円筒状内部穴を含む。第２のカラーは、第２の内壁面によって画定される第２の円筒状内部穴を含む。第２のカラーは、第１のカラーの反対側で転輪フレームの第２のバーに固定して取り付けられる。第１の自己潤滑ブッシュは、第１の内部ベアリング面と、第１のカラーの第１の内壁面と接する外側面とを有する。第２の自己潤滑ブッシュは、第２の内部ベアリング面と、第２のカラーの第２の内壁面と接する外側面とを有する。シャフトは、第１の内部ベアリング面が受ける第１の端部と、第２の内部ベアリング面が受ける第２の端部とを有する。シャフトは、第１のバーと第２のバーとの間で第１および第２のカラーに対して回転する。
【０００７】
別の態様では、転輪アセンブリを組み立てる方法は、第１の自己潤滑ブッシュを第１のカラーの第１の円筒状内部穴に圧入し、第２の自己潤滑ブッシュを第２のカラーの第２の円筒状内部穴に圧入する各ステップを含む。シャフトの第１の端部は、第１の自己潤滑ブッシュの第１の内部ベアリング面に接するように、第１のカラーの第１の円筒状内部穴に挿入される。シャフトの第２の端部は、第２の自己潤滑ブッシュの第２の内部ベアリング面に接するように、第２のカラーの第２の円筒状内部穴に挿入される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示による履帯式機械の側面図である。
【図２】図１に示す履帯式機械の走行フレームアセンブリの反転させた斜視図である。
【図３】図１に示す機械の転輪の正面断面図である。
【図４】図３に示す転輪の分解部分断面図である。
【図５】本開示の別の実施形態による転輪の正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１および図２を参照すると、履帯式機械５００は無限軌道５２０を含み、この無限軌道は、転輪フレームアセンブリ５５０と、無限軌道５２０の長さに沿って離間した複数の転輪アセンブリ１０とを備える。転輪フレームアセンブリ５５０は、第１のバー８１と、各転輪アセンブリ１０の大きさによって決まるローラ受けギャップ８３だけ、第１のバー８１から離れた第２のバー８２とを含む。
【００１０】
さらに図３および図４を参照すると、転輪アセンブリ１０は、第１のカラー２０ａおよび第２のカラー２０ｂを含む。第１のカラー２０ａは、第１の外側面２１ａと、第１の円筒状内部穴２５ａを画定する第１の内壁面２３ａとを有する。同様に、第２のカラー２０ｂは、第２の外側面２１ｂと、第２の円筒状内部穴２５ｂを画定する第２の内壁面２３ｂとを有する。第１のカラー２０ａおよび第２のカラー２０ｂの両方はまた、それらのそれぞれの外側面２１ａ、２２ｂ内に画定された少なくとも１つのボルト穴２２を有することができる。第１のカラー２０ａは、第１のカラー２０ａ内に画定されたボルト穴２２を貫通するボルトなどの一般的な取付手段を使用して、転輪フレームアセンブリ５５０の第１のバー８１に取り付けることができる。同様に、第２のカラー２０ｂは、第１のカラー２０ａを第１のバー８１に取り付けるのに使用される取付手段と同様な取付手段によって、転輪フレームアセンブリ５５０の第２のバー８２に取り付けることができる。
【００１１】
転輪アセンブリ１０は、第１の自己潤滑ブッシュ３０ａを含み、この第１の自己潤滑ブッシュは、第１のカラー２０ａの第１の円筒状内部穴２５ａによって受け入れられる。転輪アセンブリ１０はまた、第２の自己潤滑ブッシュ３０ｂを含み、この第２の自己潤滑ブッシュは、第２のカラー２０ｂの第２の円筒状内部穴２５ｂによって受け入れられる。第１の自己潤滑ブッシュ３０ａおよび第２の自己潤滑ブッシュ３０ｂは、それぞれ第１の円筒状内部穴２５ａおよび第２の円筒状内部穴２５ｂに密着して嵌合することができ、圧入するか、または密着して嵌合させることができる他の同様な方法を採用することにより、穴２５ａ、２５ｂに挿入することができる。第１の自己潤滑ブッシュ３０ａは、第１の内部ベアリング面３２ａと、第１のカラー２０ａの第１の内壁面２３ａに接することができる第１の外側面３４ａとを有する。
【００１２】
同様に、第２の自己潤滑ブッシュ３０ｂは、第２の内部ベアリング面３２ｂと、第２のカラー２０ｂの第２の内壁面２３ｂに接することができる第２の外側面３４ｂとを有する。第１の内壁面２３ａおよび第２の内壁面２３ｂは、それぞれ、第１のカラー２０ａおよび第２のカラー２０ｂに対する第１の自己潤滑ブッシュ３０ａおよび第２の自己潤滑ブッシュ３０ｂの回転運動を妨げるために、刻み目を付けることができる。図示した実施形態では、自己潤滑ブッシュ３０ａ、３０ｂは、第１のカラー２０ａおよび第２のカラー２０ｂの内壁面２３ａ、２３ｂが刻み目を付けられた後、それらのそれぞれの円筒状内部穴２５ａ、２５ｂに圧入される。
【００１３】
本開示では、自己潤滑ブッシュとは、外部の液体潤滑剤を必要としない任意の回転負荷支持部材を意味する。自己潤滑ブッシュのいくつかの例として、ポリマー系潤滑ブッシュ、エポキシ系潤滑ブッシュ、ペレット（Ｐｅｌｌｅｔ）潤滑ブッシュ、固体（低摩擦）潤滑ブッシュ、および黒鉛系潤滑ブッシュを挙げることができ、これらの自己潤滑ブッシュは、ＧＧＢ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ＲＣＢ Ｂｅａｒｉｎｇ、およびＬｕｂｒｏｎ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓなどのベアリング製造業者で入手可能である。第１の自己潤滑ブッシュ３０ａ、および第２の自己潤滑ブッシュ３０ｂは、それらのそれぞれの内部ベアリング面３２ａ、３２ｂに潤滑性を付与するために、固体潤滑剤を担持する基材を含むことができる。
【００１４】
図１、図２、図３、および図４に示す転輪アセンブリの例示的な実施形態では、シャフト４０は、第１のカラー２０ａおよび第２のカラー２０ｂによってそれぞれ受け入れられる第１の端部４２ａおよび第２の端部４２ｂを有する。シャフト４０の第１の端部４２ａおよび第２の端部４２ｂは、自己潤滑ブッシュ３０ａ、３０ｂの第１の内部ベアリング面３２ａおよび第２の内部ベアリング面３２ｂに接することができる。一実施形態では、シャフト４０の第１の端部４２ａと、自己潤滑ブッシュ３０ａの第１の内部ベアリング面３２ａとの間に隙間６５ａがあるので、シャフト４０は、自己潤滑ブッシュ３０ａに対して回転することができる。シャフト４０の第２の端部４２ｂと、自己潤滑ブッシュ３０ｂの第２の内部ベアリング面３２ｂとの間に隙間６５ｂがある。隙間６５ａ、６５ｂは非常に小さいので、示した図ではその隙間を見分けることができない。しかし、当業者には、その隙間が、シャフト端部４２ａ、４２ｂがそれらのそれぞれの自己潤滑ブッシュ３０ａ、３０ｂに対して回転するのを可能にするのに十分に大きいと分かるであろう。
【００１５】
図示した実施形態では、シャフト４０は、シャフト４０の第１の端部４２ａに隣接する第１のリム部分４３ａ、およびシャフト４０の第２の端部４２ｂに隣接する第２のリム部分４３ｂを含む。リム４３ａ、４３ｂは、シャフト４０が無限軌道を回転させることができる限りは、第１のリム部分４３ａおよび第２のリム部分４３ｂの直径と比較して直径が小さいもの、ならびに突出した中央フランジを有する別のものを含む様々な外形を有することができるシャフト部分４７によって隔てられている。
【００１６】
本開示の例示的な実施形態では、シャフト４０は硬く、中実の内部空間を含み、成形、または鋳造もしくは旋盤加工などの他の同様の方法により製造することができる。中実シャフトは、中空シャフトより強くすることができ、より容易にかつより迅速に製造できるので、一部の用途では好ましいことがある。本開示の趣旨の範囲に含まれる別の実施形態では、シャフトは中空とすることができ、シャフト４０の軸４５に沿って延びる円筒穴を含むこともできる。本開示の１つの例示的な実施形態では、シャフトの中空部は、シャフトの半体間の対合面全体がアセンブリの強度を高め、採石、鉱業、または林業用途での衝撃負荷に対してアセンブリをより頑強にするように、縮小されるか、またはなくなる。したがって、本開示では説明されないシャフトの代替の構造も本開示の趣旨の範囲内であるのは変わらない。
【００１７】
封止材を使用して、自己潤滑ブッシュからの任意の固体潤滑剤が、自己潤滑ブッシュ３０ａとシャフト４０の第１の端部４２ａとの間、および自己潤滑ブッシュ３０ｂとシャフト４０の第２の端部４２ｂとの間のそれぞれの隙間６５ａ、６５ｂから漏れ出るのを抑制し、さらに、細片が隙間６５ａ、６５ｂに入るのを抑制することができる。一実施形態では、第１の封止材５５ａを、第１のカラー２０ａとシャフト４０の第１のリム部分４２ａとの間に、シャフト軸４５に沿って配置して、隙間６５ａを封止することができる。第２の封止材５５ｂを、第２のカラー２０ｂとシャフト４０の第２のリム部分４２ｂとの間に、シャフト軸４５に沿って配置して、隙間６５ｂを封止することができる。第１の封止材５５ａおよび第２の封止材５５ｂは、メカニカルシール、デュオコーンシール（ｄｕｏ ｃｏｎｅ ｓｅａｌ）、またはカセットシールなどの様々な封止材から選択することができる。一実施形態では、封止材５５ａ、５５ｂは、それぞれ第１のシャフト端部４２ａおよび第２のシャフト端部４２ｂのそれぞれに置かれる第１の部材と、それぞれ第１のカラー２０ａおよび第２のカラー２０ｂのそれぞれに置かれる第２の部材とを含むことができ、２つの部材は、それぞれ第１のシャフト端部４２ａおよび第２のシャフト端部４２ｂと、カラー２０ａ、２０ｂとに固定して置かれることにより、互いに対して回転する。さらに、封止材５５ａ、５５ｂは、潤滑状態を維持するために液体潤滑剤を使用するか、または自己潤滑材料で作製することができる。
【００１８】
転輪アセンブリ１０は、シャフト４０の第１のリム部分４３ａと第１のカラー２０ａとの間の第１の間隔６０ａと、シャフト４０の第２のリム部分４３ｂと第２のカラー２０ｂとの間の第２の間隔６０ｂとを画定する。間隔６０ａ、６０ｂは、転輪アセンブリ１０が配置された機械が、過酷な条件で動いているときに、シャフト４０またはシャフト４０のリム部分４３ａ、４３ｂがカラー２０ａ、２０ｂにこすれるのを防止する。
【００１９】
間隔６０ａ、６０ｂの大きさは、細片または他の粒子が転輪アセンブリ１０に浸入できるほど大きくしてはならない。したがって、間隔６０ａ、６０ｂは、シャフト４０が撓んでいるときに、過酷な条件下であっても、シャフト４０がカラー２０ａ、２０ｂに対して自由に回転でき、さらに、細片の全部ではないが、一部が転輪アセンブリ１０に浸入するのを防ぐ大きさとすることができる。本開示の他の実施形態では、シャフトが突出リムなしで作製されるので、すなわち、カラーがシャフトと接触する危険性が最小限なので、間隔を維持する必要がないことがある。第１の間隔６０ａは、第１のカラー２０ａをシャフト４０の第１のリム部分４３ａから第１の間隔距離だけ隔てることで設けることができる。同様に、第２の間隔６０ｂは、第２のカラー２０ｂをシャフト４０の第２のリム部分４３ｂから第２の間隔距離だけ隔てることで設けることができる。
【００２０】
当業者は、任意の細片が転輪アセンブリ１０に浸入するのを阻止するために、間隔６０ａに、またはこれのまわりに配置することができる、ラビリンスシールまたはＶリングシールなどの封止材の使用を考えつくことができる。
【００２１】
摩耗材料が、カラー２０ａ、２０ｂに対するシャフト４０の回転運動を妨げる恐れがあるので、転輪アセンブリ１０はまた、カラー２０ａ、２０ｂの内壁面２３ａ、２３ｂ、およびシャフト端部４２ａ、４２ｂの摩耗を軽減する第１のスラストワッシャ３６ａおよび第２のスラストワッシャ３６ｂを含むことができる。本開示の好ましい実施形態では、第１のスラストワッシャ３６ａは、第１のカラー２０ａの第１の内壁面２３ａとシャフト４０の第１の端部４２ａとの間に挿入されている。第２のスラストワッシャ３６ｂは、第２のカラー２０ｂの第２の内壁面２３ｂとシャフト４０の第２の端部４２ｂとの間に挿入されている。スラストワッシャ３６ａ、３６ｂは、カラー２０ａ、２０ｂに貼り付けてよいし、また貼り付けなくてもよい。さらに、スラストワッシャ３６ａ、２６ｂは、自己潤滑ブッシュに使用したのと同じ、または同様の材料で作製することができる。当業者には、スラストワッシャ３６ａ、３６ｂの使用がオプションであり、シャフトおよびカラーの表面の損傷を防止するのに好ましいことがあると分かるであろう。
【００２２】
転輪アセンブリ１０は、無開口の外側面１５および無流体の内部空間１８を有することができる。転輪アセンブリ１０の外側面１５は、シャフトの外側面およびカラーの外側面を含む、転輪アセンブリの全外側面によって画定される。無開口の外側面とは、転輪アセンブリに液体潤滑剤を追加するのに使用できる開口をもたない転輪の外側面を意味する。転輪アセンブリ１０の内部空間１８は、もしあるならばシャフトの内部、および自己潤滑ブッシュの内部の任意空間を含む、転輪アセンブリ内に閉じ込められた全内部空間によって画定される。無流体の内部空間とは、流体潤滑剤の全くない、転輪アセンブリの内部空間を意味する。図３に示した例示的な実施形態では、シャフト４０は中実片から作製され、シャフト４０の内部空間１８は中空ではない。
【００２３】
ここで図５を参照すると、本開示の別の例示的な実施形態が示されている。転輪アセンブリ１１０は、図１、図２、図３、および図４に示した転輪アセンブリ１０と類似しているが、シャフト構成が異なる。図４に示した例示的な実施形態では、シャフト１４０は、シャフト連結部１４４で、摩擦溶接または他の同様の固定方法によって互いに固定された、２つの同一のシャフト半体１４１ａ、１４１ｂを含む。当業者ならば、シャフトが異なる形状、外形で提供されてよく、異なる態様で構築されてもよいと分かるであろう。例えば、シャフト１４０は、１つまたは複数の部片が中実または中空でもよい２部片以上からなる単一部品として作製することができる。当業者には、シャフト１４０が、旋盤加工または他の同様の方法により、正確な寸法に合わされた１つの中実片でできていてもよいと分かるであろう。本開示の範囲は、本開示の中に記載された実施形態に限定されるべきではなくて、本開示の範囲には、本開示の趣旨に包含される、無限軌道を動かす代替のシャフト構造を有する他の実施形態が含まれるべきである。
【００２４】
図５に示した例示的な実施形態では、シャフト１４０は、リムではなくて、中央ガイドフランジ１４７を有する。中央ガイドフランジ１４７は製造工程を簡単にし、過酷な用途でのシャフト損傷の危険性を小さくすることができる。シャフト１４０は中空であり、内部空間１１８を含む。シャフト１４０の外側面１１５は、流体が転輪アセンブリに浸入することができる開口がないので無開口である。さらに、内部空間１１８は、空間１１８内に液体潤滑剤がないので無流体である。図示した実施形態では、内部空間は、内部空間空洞が圧力でつぶれないようにするための、ブラケットなどの内部支持構造体５２を有する。第１の封止材１５５ａは、第１のカラー２０ａと第１のシャフト半体１４１ａとの間に置かれ、第２の封止材１５５ｂは、第２のカラー２０ｂと第２のシャフト半体１４１ｂとの間に置かれており、両方の封止材１５５ａ、１５５ｂは、シャフト軸１４５に沿って置かれている。封止材１５５ａ、１５５ｂは、メカニカルシール、カセットシールであってよいし、または細片がシャフトと自己潤滑ブッシュとの間の隙間に入るのを防止し、さらに、固体潤滑剤が隙間６５ａ、６５ｂから出るのを防止する封止材の組み合わせを含んでもよい。図示した実施形態はまた、封止材１７０ａ、１７０ｂを含むことができる。これらの封止材は、任意の細片が、カラー２０ａ、２０ｂとシャフト１４０との間に配置された間隔１６０ａ、１６０ｂから転輪に入るのを防ぐ、Ｖリングシールなどのラビリンスシールとすることができる。第１の間隔封止材１７０ａは、シャフト１４０と第１のカラー２０ａとの間に置かれ、第２の間隔封止材１７０ｂは、シャフトと第２のカラー２０ｂとの間に配置されている。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本開示は、転輪アセンブリを使用する任意の履帯式機械に適用可能である。本開示また、ほとんどのタイプの転輪、キャリアローラ、アイドラ、掘削機、無限軌道ローダ、または車台を備えた任意のシステムに適用することができる。本開示は、過酷な条件で動作するときに、転輪アセンブリで発生しやすい潤滑流体の漏れという長年にわたる問題を解決することを目的とする。
【００２６】
例えば、第１および第２のカラーは、第１および第２のカラーのそれぞれのボルト穴を貫通するボルトによって、それぞれ第１および第２のバーに取り付く。履帯式機械が動いている間、転輪アセンブリのシャフトは、第１および第２のカラーに対して回転することができる。シャフトの第１および第２の端部は、第１および第２の自己潤滑ブッシュのそれぞれの内部ベアリング面にこすれながら、第１および第２の自己潤滑ブッシュ内で回転する。自己潤滑ブッシュは、それらのそれぞれのカラーの円筒状内部穴内に密着して嵌合するので、第１および第２のカラーに対してほとんど回転できないか、または全く回転できない。好ましい実施形態では、自己潤滑ブッシュとカラーとの間の相対回転は、第１および第２の内壁面が刻み目を付けられるためにさらに抑制される。それでも、自己潤滑ブッシュとそれらのそれぞれのカラーとの間の相対回転を可能にする、または促進さえもする変形版も本開示の意図された範囲内である。
【００２７】
同一のシャフト半体を有する転輪アセンブリを製造することも本開示の意図された範囲内である。たとえ製造工程により２つの半体間の若干の精度のばらつきが出ることがあっても、それは、２つのシャフト半体が同様に機能する本開示の趣旨の範囲内である。したがって、転輪アセンブリの半分の部分におけるシャフトの一端と１つブッシュとの相互作用について記載するとき、その記載は、シャフトの他端と他方のブッシュとの相互作用に同様に当てはまるということが当業者には分かるであろう。
【００２８】
シャフトが、第１の自己潤滑ブッシュの第１の内部ベアリング面に対して回転するときに、第１の内部ベアリング面は、潤滑剤をシャフトの第１の端部に接触させ、それによって、シャフトの第１の端部と、自己潤滑ブッシュの第１の内部ベアリング面との間の領域を潤滑しながら、固体潤滑剤を担持する基材を摩耗させる。封止材は、潤滑剤が転輪アセンブリの他の部分に漏れ出るのを妨げるので、摩耗してブッシュの内部ベアリング面から離脱した基材は、シャフトの第１の端部と第１の自己潤滑ブッシュとの間の隙間内に残る。また、封止材は、任意の細片浸入物がシャフトと自己潤滑ブッシュとの間の隙間に入るのを妨げる。封止材は、シャフトの端部、または自己潤滑ブッシュ、またはカラー、またはシャフトと軸潤滑ブッシュとカラーとの任意の組み合わせ上に置くことができる。
【００２９】
使用される封止材のタイプ、および封止材を転輪アセンブリ内で組み立てる方法は、標準的な所定の技術および知識に包含されると当業者には分かるであろう。さらに、封止材は、オイルまたはグリースなどの何らかの外部潤滑剤を必要としてもよいし、あるいは自己潤滑ブッシュで使用したもののような自己潤滑材料で作製されてもよい。封止材を潤滑するのに潤滑剤を使用するのは、本開示の意図された範囲に包含される。一実施形態では、シャフトは、第１の間隔および第２の間隔だけ、それぞれ第１および第２のカラーから隔てられてもよい。第１および第２の間隔は、シャフトが、動作中の任意の時点でカラーのいずれかと接触するのを回避するのに十分な大きさとすることができる。これにより、転輪アセンブリの外面およびカラーの摩耗に起因するあらゆる損傷を軽減することができる。
【００３０】
本開示は、流体潤滑剤を何ら含まず、動作中の転輪アセンブリから流体潤滑剤が漏れるという問題を解決できる転輪アセンブリの実施形態を含む。例示的な実施形態では、転輪アセンブリは、転輪アセンブリを潤滑するための潤滑開口を含んではならず、転輪アセンブリの内部に流体潤滑剤を有してはならない。本開示から得ることができる利益は、潤滑漏れ問題に対する解決策を見つけることに限定されるものではない。それどころか、本開示は、部品点数を減らし、製造工程をより単純にすることができる転輪アセンブリ構造を提供する。一実施形態では、アセンブリに必要なのは、５つの異なる部品および総数で９つの部品（２つのカラー、２つのブッシュ、２つのベアリング、２つの封止材、およびシャフト）だけである。さらに、外部潤滑を必要としないために、その構造は、一般的には潤滑開口の栓が緩むか、または転輪アセンブリの損傷を通じてかのいずれかによる流体の漏れの危険性を軽減するので、構造は、より耐久性があり、信頼性があるものになり得る。さらに、転輪の構造により、潤滑開口を有する必要をなくすことができ、これにより、開口および潤滑剤用容量チャンバを内蔵する構造の製造にまつわるコストを不要にすることができる。本開示の一実施形態では、転輪アセンブリは、２つの同じ半体で作製できるので、そのような転輪構造の製造は、これまでの転輪アセンブリ構造よりも、コスト的に安く、あまり複雑でなく、かつ頑強なものにすることができる。自己潤滑ブッシュは、こぼれた液体潤滑剤を処理する必要なく、転輪アセンブリから容易に取り出し、交換することができるので、転輪アセンブリでの自己潤滑ブッシュの保守は、液体潤滑剤のある転輪アセンブリを保守するよりも容易に行うことができる。
【００３１】
ラビリンスシールは、封止材を通り抜ける進行路を、小石や泥などの細片にとって困難なものにすることができることから有効であり得る。ラビリンスシールは、カラーまたはシャフトに取り付けることができ、様々な異なる封止材を使用することができる。当業者には、転輪アセンブリでの封止材の使用および組み立てが、ありふれた技術とみなされると分かる。本開示の範囲は、本明細書に記載した実施形態に限定されるものではなくて、その範囲には、本開示の趣旨を形成する特徴を含む他の実施形態が含まれる。例えば、複合型として液体オイル潤滑剤および自己潤滑ブッシュを有する転輪アセンブリは、やはり本開示の意図された範囲に包含される転輪アセンブリの一実施形態である。
【技術分野】
【０００１】
本開示は、履帯式機械用の転輪アセンブリの分野に関し、より具体的には、自己潤滑式転輪アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
掘削機およびトラクタなどの履帯式機械で使用される転輪には、履帯式機械が頻繁に稼働する状況に起因する、きわめて高いレベルまたは応力および摩耗が生じる。丘陵地形および岩の多い地形などの過酷な条件での動作中に、転輪は、より損傷を受けやすい。その結果として、そのような転輪では、比較的高い整備コスト、短い摩耗寿命、およびそれらの動作に関連する他の多くの問題に悩まされている。そのような問題の１つは、転輪を十分に潤滑された状態に絶えず保つ必要があることから生じる。困難な地形の下で履帯式機械を動かすことにより、転輪のベアリングアセンブリから転輪の他の領域に潤滑流体が漏れることがしばしばある。この結果として、漏れを修理する、または転輪アセンブリ全体を取り換えるための整備コストが高くなる。従来の転輪構造に関連する他の問題には、部品点数の多いアセンブリの組み立て、複雑な製造工程、および組立時の液体潤滑剤の取り扱いなどが挙げられる。
【０００３】
（特許文献１）は、液体潤滑式の転輪アセンブリの構造の例を説明している。横方向に離間した一対の端部キャップがシャフトを受け入れ、円筒状の内壁および端部壁によって画定される止まり穴内にシャフトを支持する働きをする。ベアリングアセンブリは穴内に取り付けられて、端部キャップとシャフトとの間に挟まれており、内壁によって固定支持されたスリーブタイプの円筒状ブッシュと、端部壁に固定されたディスクタイプのスラストワッシャとを含む。端部壁内に形成された、垂直方向に延びるチャネルは、開口からローラアセンブリに導入できるオイルなどの液体潤滑剤を収容する。この特許は、ブッシュおよびスラストワッシャの使用を教示するが、過酷な動作条件の下などで起こりやすい潤滑流体の漏れを防止するという長年の課題に対処できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第３，７７３，３９３号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様では、転輪アセンブリは、第１の内壁面によって画定される第１の円筒状内部穴を含む第１のカラーを有する。第２のカラーは、第２の内壁面によって画定される第２の円筒状内部穴を含む。第１の自己潤滑ブッシュは、第１の内部ベアリング面と、第１のカラーの第１の内壁面と接する外側面とを有する。第２の自己潤滑ブッシュは、第２の内部ベアリング面と、第２のカラーの第２の内壁面と接する外側面とを有する。シャフトは、第１の内部ベアリング面が受ける第１の端部と、第２の内部ベアリング面が受ける第２の端部とを有する。シャフトは、第１および第２のカラーに対して回転する。
【０００６】
別の態様では、履帯式機械は、第１のバーと、ローラ受け入れギャップだけ第１のバーから離れた第２のバーとを有する転輪フレームと、複数の転輪アセンブリとを含む。複数の転輪アセンブリのそれぞれは、転輪フレームの第１のバーに固定して取り付けられた第１のカラーを含む。第１のカラーは、第１の内壁面によって画定される第１の円筒状内部穴を含む。第２のカラーは、第２の内壁面によって画定される第２の円筒状内部穴を含む。第２のカラーは、第１のカラーの反対側で転輪フレームの第２のバーに固定して取り付けられる。第１の自己潤滑ブッシュは、第１の内部ベアリング面と、第１のカラーの第１の内壁面と接する外側面とを有する。第２の自己潤滑ブッシュは、第２の内部ベアリング面と、第２のカラーの第２の内壁面と接する外側面とを有する。シャフトは、第１の内部ベアリング面が受ける第１の端部と、第２の内部ベアリング面が受ける第２の端部とを有する。シャフトは、第１のバーと第２のバーとの間で第１および第２のカラーに対して回転する。
【０００７】
別の態様では、転輪アセンブリを組み立てる方法は、第１の自己潤滑ブッシュを第１のカラーの第１の円筒状内部穴に圧入し、第２の自己潤滑ブッシュを第２のカラーの第２の円筒状内部穴に圧入する各ステップを含む。シャフトの第１の端部は、第１の自己潤滑ブッシュの第１の内部ベアリング面に接するように、第１のカラーの第１の円筒状内部穴に挿入される。シャフトの第２の端部は、第２の自己潤滑ブッシュの第２の内部ベアリング面に接するように、第２のカラーの第２の円筒状内部穴に挿入される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示による履帯式機械の側面図である。
【図２】図１に示す履帯式機械の走行フレームアセンブリの反転させた斜視図である。
【図３】図１に示す機械の転輪の正面断面図である。
【図４】図３に示す転輪の分解部分断面図である。
【図５】本開示の別の実施形態による転輪の正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１および図２を参照すると、履帯式機械５００は無限軌道５２０を含み、この無限軌道は、転輪フレームアセンブリ５５０と、無限軌道５２０の長さに沿って離間した複数の転輪アセンブリ１０とを備える。転輪フレームアセンブリ５５０は、第１のバー８１と、各転輪アセンブリ１０の大きさによって決まるローラ受けギャップ８３だけ、第１のバー８１から離れた第２のバー８２とを含む。
【００１０】
さらに図３および図４を参照すると、転輪アセンブリ１０は、第１のカラー２０ａおよび第２のカラー２０ｂを含む。第１のカラー２０ａは、第１の外側面２１ａと、第１の円筒状内部穴２５ａを画定する第１の内壁面２３ａとを有する。同様に、第２のカラー２０ｂは、第２の外側面２１ｂと、第２の円筒状内部穴２５ｂを画定する第２の内壁面２３ｂとを有する。第１のカラー２０ａおよび第２のカラー２０ｂの両方はまた、それらのそれぞれの外側面２１ａ、２２ｂ内に画定された少なくとも１つのボルト穴２２を有することができる。第１のカラー２０ａは、第１のカラー２０ａ内に画定されたボルト穴２２を貫通するボルトなどの一般的な取付手段を使用して、転輪フレームアセンブリ５５０の第１のバー８１に取り付けることができる。同様に、第２のカラー２０ｂは、第１のカラー２０ａを第１のバー８１に取り付けるのに使用される取付手段と同様な取付手段によって、転輪フレームアセンブリ５５０の第２のバー８２に取り付けることができる。
【００１１】
転輪アセンブリ１０は、第１の自己潤滑ブッシュ３０ａを含み、この第１の自己潤滑ブッシュは、第１のカラー２０ａの第１の円筒状内部穴２５ａによって受け入れられる。転輪アセンブリ１０はまた、第２の自己潤滑ブッシュ３０ｂを含み、この第２の自己潤滑ブッシュは、第２のカラー２０ｂの第２の円筒状内部穴２５ｂによって受け入れられる。第１の自己潤滑ブッシュ３０ａおよび第２の自己潤滑ブッシュ３０ｂは、それぞれ第１の円筒状内部穴２５ａおよび第２の円筒状内部穴２５ｂに密着して嵌合することができ、圧入するか、または密着して嵌合させることができる他の同様な方法を採用することにより、穴２５ａ、２５ｂに挿入することができる。第１の自己潤滑ブッシュ３０ａは、第１の内部ベアリング面３２ａと、第１のカラー２０ａの第１の内壁面２３ａに接することができる第１の外側面３４ａとを有する。
【００１２】
同様に、第２の自己潤滑ブッシュ３０ｂは、第２の内部ベアリング面３２ｂと、第２のカラー２０ｂの第２の内壁面２３ｂに接することができる第２の外側面３４ｂとを有する。第１の内壁面２３ａおよび第２の内壁面２３ｂは、それぞれ、第１のカラー２０ａおよび第２のカラー２０ｂに対する第１の自己潤滑ブッシュ３０ａおよび第２の自己潤滑ブッシュ３０ｂの回転運動を妨げるために、刻み目を付けることができる。図示した実施形態では、自己潤滑ブッシュ３０ａ、３０ｂは、第１のカラー２０ａおよび第２のカラー２０ｂの内壁面２３ａ、２３ｂが刻み目を付けられた後、それらのそれぞれの円筒状内部穴２５ａ、２５ｂに圧入される。
【００１３】
本開示では、自己潤滑ブッシュとは、外部の液体潤滑剤を必要としない任意の回転負荷支持部材を意味する。自己潤滑ブッシュのいくつかの例として、ポリマー系潤滑ブッシュ、エポキシ系潤滑ブッシュ、ペレット（Ｐｅｌｌｅｔ）潤滑ブッシュ、固体（低摩擦）潤滑ブッシュ、および黒鉛系潤滑ブッシュを挙げることができ、これらの自己潤滑ブッシュは、ＧＧＢ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ＲＣＢ Ｂｅａｒｉｎｇ、およびＬｕｂｒｏｎ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓなどのベアリング製造業者で入手可能である。第１の自己潤滑ブッシュ３０ａ、および第２の自己潤滑ブッシュ３０ｂは、それらのそれぞれの内部ベアリング面３２ａ、３２ｂに潤滑性を付与するために、固体潤滑剤を担持する基材を含むことができる。
【００１４】
図１、図２、図３、および図４に示す転輪アセンブリの例示的な実施形態では、シャフト４０は、第１のカラー２０ａおよび第２のカラー２０ｂによってそれぞれ受け入れられる第１の端部４２ａおよび第２の端部４２ｂを有する。シャフト４０の第１の端部４２ａおよび第２の端部４２ｂは、自己潤滑ブッシュ３０ａ、３０ｂの第１の内部ベアリング面３２ａおよび第２の内部ベアリング面３２ｂに接することができる。一実施形態では、シャフト４０の第１の端部４２ａと、自己潤滑ブッシュ３０ａの第１の内部ベアリング面３２ａとの間に隙間６５ａがあるので、シャフト４０は、自己潤滑ブッシュ３０ａに対して回転することができる。シャフト４０の第２の端部４２ｂと、自己潤滑ブッシュ３０ｂの第２の内部ベアリング面３２ｂとの間に隙間６５ｂがある。隙間６５ａ、６５ｂは非常に小さいので、示した図ではその隙間を見分けることができない。しかし、当業者には、その隙間が、シャフト端部４２ａ、４２ｂがそれらのそれぞれの自己潤滑ブッシュ３０ａ、３０ｂに対して回転するのを可能にするのに十分に大きいと分かるであろう。
【００１５】
図示した実施形態では、シャフト４０は、シャフト４０の第１の端部４２ａに隣接する第１のリム部分４３ａ、およびシャフト４０の第２の端部４２ｂに隣接する第２のリム部分４３ｂを含む。リム４３ａ、４３ｂは、シャフト４０が無限軌道を回転させることができる限りは、第１のリム部分４３ａおよび第２のリム部分４３ｂの直径と比較して直径が小さいもの、ならびに突出した中央フランジを有する別のものを含む様々な外形を有することができるシャフト部分４７によって隔てられている。
【００１６】
本開示の例示的な実施形態では、シャフト４０は硬く、中実の内部空間を含み、成形、または鋳造もしくは旋盤加工などの他の同様の方法により製造することができる。中実シャフトは、中空シャフトより強くすることができ、より容易にかつより迅速に製造できるので、一部の用途では好ましいことがある。本開示の趣旨の範囲に含まれる別の実施形態では、シャフトは中空とすることができ、シャフト４０の軸４５に沿って延びる円筒穴を含むこともできる。本開示の１つの例示的な実施形態では、シャフトの中空部は、シャフトの半体間の対合面全体がアセンブリの強度を高め、採石、鉱業、または林業用途での衝撃負荷に対してアセンブリをより頑強にするように、縮小されるか、またはなくなる。したがって、本開示では説明されないシャフトの代替の構造も本開示の趣旨の範囲内であるのは変わらない。
【００１７】
封止材を使用して、自己潤滑ブッシュからの任意の固体潤滑剤が、自己潤滑ブッシュ３０ａとシャフト４０の第１の端部４２ａとの間、および自己潤滑ブッシュ３０ｂとシャフト４０の第２の端部４２ｂとの間のそれぞれの隙間６５ａ、６５ｂから漏れ出るのを抑制し、さらに、細片が隙間６５ａ、６５ｂに入るのを抑制することができる。一実施形態では、第１の封止材５５ａを、第１のカラー２０ａとシャフト４０の第１のリム部分４２ａとの間に、シャフト軸４５に沿って配置して、隙間６５ａを封止することができる。第２の封止材５５ｂを、第２のカラー２０ｂとシャフト４０の第２のリム部分４２ｂとの間に、シャフト軸４５に沿って配置して、隙間６５ｂを封止することができる。第１の封止材５５ａおよび第２の封止材５５ｂは、メカニカルシール、デュオコーンシール（ｄｕｏ ｃｏｎｅ ｓｅａｌ）、またはカセットシールなどの様々な封止材から選択することができる。一実施形態では、封止材５５ａ、５５ｂは、それぞれ第１のシャフト端部４２ａおよび第２のシャフト端部４２ｂのそれぞれに置かれる第１の部材と、それぞれ第１のカラー２０ａおよび第２のカラー２０ｂのそれぞれに置かれる第２の部材とを含むことができ、２つの部材は、それぞれ第１のシャフト端部４２ａおよび第２のシャフト端部４２ｂと、カラー２０ａ、２０ｂとに固定して置かれることにより、互いに対して回転する。さらに、封止材５５ａ、５５ｂは、潤滑状態を維持するために液体潤滑剤を使用するか、または自己潤滑材料で作製することができる。
【００１８】
転輪アセンブリ１０は、シャフト４０の第１のリム部分４３ａと第１のカラー２０ａとの間の第１の間隔６０ａと、シャフト４０の第２のリム部分４３ｂと第２のカラー２０ｂとの間の第２の間隔６０ｂとを画定する。間隔６０ａ、６０ｂは、転輪アセンブリ１０が配置された機械が、過酷な条件で動いているときに、シャフト４０またはシャフト４０のリム部分４３ａ、４３ｂがカラー２０ａ、２０ｂにこすれるのを防止する。
【００１９】
間隔６０ａ、６０ｂの大きさは、細片または他の粒子が転輪アセンブリ１０に浸入できるほど大きくしてはならない。したがって、間隔６０ａ、６０ｂは、シャフト４０が撓んでいるときに、過酷な条件下であっても、シャフト４０がカラー２０ａ、２０ｂに対して自由に回転でき、さらに、細片の全部ではないが、一部が転輪アセンブリ１０に浸入するのを防ぐ大きさとすることができる。本開示の他の実施形態では、シャフトが突出リムなしで作製されるので、すなわち、カラーがシャフトと接触する危険性が最小限なので、間隔を維持する必要がないことがある。第１の間隔６０ａは、第１のカラー２０ａをシャフト４０の第１のリム部分４３ａから第１の間隔距離だけ隔てることで設けることができる。同様に、第２の間隔６０ｂは、第２のカラー２０ｂをシャフト４０の第２のリム部分４３ｂから第２の間隔距離だけ隔てることで設けることができる。
【００２０】
当業者は、任意の細片が転輪アセンブリ１０に浸入するのを阻止するために、間隔６０ａに、またはこれのまわりに配置することができる、ラビリンスシールまたはＶリングシールなどの封止材の使用を考えつくことができる。
【００２１】
摩耗材料が、カラー２０ａ、２０ｂに対するシャフト４０の回転運動を妨げる恐れがあるので、転輪アセンブリ１０はまた、カラー２０ａ、２０ｂの内壁面２３ａ、２３ｂ、およびシャフト端部４２ａ、４２ｂの摩耗を軽減する第１のスラストワッシャ３６ａおよび第２のスラストワッシャ３６ｂを含むことができる。本開示の好ましい実施形態では、第１のスラストワッシャ３６ａは、第１のカラー２０ａの第１の内壁面２３ａとシャフト４０の第１の端部４２ａとの間に挿入されている。第２のスラストワッシャ３６ｂは、第２のカラー２０ｂの第２の内壁面２３ｂとシャフト４０の第２の端部４２ｂとの間に挿入されている。スラストワッシャ３６ａ、３６ｂは、カラー２０ａ、２０ｂに貼り付けてよいし、また貼り付けなくてもよい。さらに、スラストワッシャ３６ａ、２６ｂは、自己潤滑ブッシュに使用したのと同じ、または同様の材料で作製することができる。当業者には、スラストワッシャ３６ａ、３６ｂの使用がオプションであり、シャフトおよびカラーの表面の損傷を防止するのに好ましいことがあると分かるであろう。
【００２２】
転輪アセンブリ１０は、無開口の外側面１５および無流体の内部空間１８を有することができる。転輪アセンブリ１０の外側面１５は、シャフトの外側面およびカラーの外側面を含む、転輪アセンブリの全外側面によって画定される。無開口の外側面とは、転輪アセンブリに液体潤滑剤を追加するのに使用できる開口をもたない転輪の外側面を意味する。転輪アセンブリ１０の内部空間１８は、もしあるならばシャフトの内部、および自己潤滑ブッシュの内部の任意空間を含む、転輪アセンブリ内に閉じ込められた全内部空間によって画定される。無流体の内部空間とは、流体潤滑剤の全くない、転輪アセンブリの内部空間を意味する。図３に示した例示的な実施形態では、シャフト４０は中実片から作製され、シャフト４０の内部空間１８は中空ではない。
【００２３】
ここで図５を参照すると、本開示の別の例示的な実施形態が示されている。転輪アセンブリ１１０は、図１、図２、図３、および図４に示した転輪アセンブリ１０と類似しているが、シャフト構成が異なる。図４に示した例示的な実施形態では、シャフト１４０は、シャフト連結部１４４で、摩擦溶接または他の同様の固定方法によって互いに固定された、２つの同一のシャフト半体１４１ａ、１４１ｂを含む。当業者ならば、シャフトが異なる形状、外形で提供されてよく、異なる態様で構築されてもよいと分かるであろう。例えば、シャフト１４０は、１つまたは複数の部片が中実または中空でもよい２部片以上からなる単一部品として作製することができる。当業者には、シャフト１４０が、旋盤加工または他の同様の方法により、正確な寸法に合わされた１つの中実片でできていてもよいと分かるであろう。本開示の範囲は、本開示の中に記載された実施形態に限定されるべきではなくて、本開示の範囲には、本開示の趣旨に包含される、無限軌道を動かす代替のシャフト構造を有する他の実施形態が含まれるべきである。
【００２４】
図５に示した例示的な実施形態では、シャフト１４０は、リムではなくて、中央ガイドフランジ１４７を有する。中央ガイドフランジ１４７は製造工程を簡単にし、過酷な用途でのシャフト損傷の危険性を小さくすることができる。シャフト１４０は中空であり、内部空間１１８を含む。シャフト１４０の外側面１１５は、流体が転輪アセンブリに浸入することができる開口がないので無開口である。さらに、内部空間１１８は、空間１１８内に液体潤滑剤がないので無流体である。図示した実施形態では、内部空間は、内部空間空洞が圧力でつぶれないようにするための、ブラケットなどの内部支持構造体５２を有する。第１の封止材１５５ａは、第１のカラー２０ａと第１のシャフト半体１４１ａとの間に置かれ、第２の封止材１５５ｂは、第２のカラー２０ｂと第２のシャフト半体１４１ｂとの間に置かれており、両方の封止材１５５ａ、１５５ｂは、シャフト軸１４５に沿って置かれている。封止材１５５ａ、１５５ｂは、メカニカルシール、カセットシールであってよいし、または細片がシャフトと自己潤滑ブッシュとの間の隙間に入るのを防止し、さらに、固体潤滑剤が隙間６５ａ、６５ｂから出るのを防止する封止材の組み合わせを含んでもよい。図示した実施形態はまた、封止材１７０ａ、１７０ｂを含むことができる。これらの封止材は、任意の細片が、カラー２０ａ、２０ｂとシャフト１４０との間に配置された間隔１６０ａ、１６０ｂから転輪に入るのを防ぐ、Ｖリングシールなどのラビリンスシールとすることができる。第１の間隔封止材１７０ａは、シャフト１４０と第１のカラー２０ａとの間に置かれ、第２の間隔封止材１７０ｂは、シャフトと第２のカラー２０ｂとの間に配置されている。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本開示は、転輪アセンブリを使用する任意の履帯式機械に適用可能である。本開示また、ほとんどのタイプの転輪、キャリアローラ、アイドラ、掘削機、無限軌道ローダ、または車台を備えた任意のシステムに適用することができる。本開示は、過酷な条件で動作するときに、転輪アセンブリで発生しやすい潤滑流体の漏れという長年にわたる問題を解決することを目的とする。
【００２６】
例えば、第１および第２のカラーは、第１および第２のカラーのそれぞれのボルト穴を貫通するボルトによって、それぞれ第１および第２のバーに取り付く。履帯式機械が動いている間、転輪アセンブリのシャフトは、第１および第２のカラーに対して回転することができる。シャフトの第１および第２の端部は、第１および第２の自己潤滑ブッシュのそれぞれの内部ベアリング面にこすれながら、第１および第２の自己潤滑ブッシュ内で回転する。自己潤滑ブッシュは、それらのそれぞれのカラーの円筒状内部穴内に密着して嵌合するので、第１および第２のカラーに対してほとんど回転できないか、または全く回転できない。好ましい実施形態では、自己潤滑ブッシュとカラーとの間の相対回転は、第１および第２の内壁面が刻み目を付けられるためにさらに抑制される。それでも、自己潤滑ブッシュとそれらのそれぞれのカラーとの間の相対回転を可能にする、または促進さえもする変形版も本開示の意図された範囲内である。
【００２７】
同一のシャフト半体を有する転輪アセンブリを製造することも本開示の意図された範囲内である。たとえ製造工程により２つの半体間の若干の精度のばらつきが出ることがあっても、それは、２つのシャフト半体が同様に機能する本開示の趣旨の範囲内である。したがって、転輪アセンブリの半分の部分におけるシャフトの一端と１つブッシュとの相互作用について記載するとき、その記載は、シャフトの他端と他方のブッシュとの相互作用に同様に当てはまるということが当業者には分かるであろう。
【００２８】
シャフトが、第１の自己潤滑ブッシュの第１の内部ベアリング面に対して回転するときに、第１の内部ベアリング面は、潤滑剤をシャフトの第１の端部に接触させ、それによって、シャフトの第１の端部と、自己潤滑ブッシュの第１の内部ベアリング面との間の領域を潤滑しながら、固体潤滑剤を担持する基材を摩耗させる。封止材は、潤滑剤が転輪アセンブリの他の部分に漏れ出るのを妨げるので、摩耗してブッシュの内部ベアリング面から離脱した基材は、シャフトの第１の端部と第１の自己潤滑ブッシュとの間の隙間内に残る。また、封止材は、任意の細片浸入物がシャフトと自己潤滑ブッシュとの間の隙間に入るのを妨げる。封止材は、シャフトの端部、または自己潤滑ブッシュ、またはカラー、またはシャフトと軸潤滑ブッシュとカラーとの任意の組み合わせ上に置くことができる。
【００２９】
使用される封止材のタイプ、および封止材を転輪アセンブリ内で組み立てる方法は、標準的な所定の技術および知識に包含されると当業者には分かるであろう。さらに、封止材は、オイルまたはグリースなどの何らかの外部潤滑剤を必要としてもよいし、あるいは自己潤滑ブッシュで使用したもののような自己潤滑材料で作製されてもよい。封止材を潤滑するのに潤滑剤を使用するのは、本開示の意図された範囲に包含される。一実施形態では、シャフトは、第１の間隔および第２の間隔だけ、それぞれ第１および第２のカラーから隔てられてもよい。第１および第２の間隔は、シャフトが、動作中の任意の時点でカラーのいずれかと接触するのを回避するのに十分な大きさとすることができる。これにより、転輪アセンブリの外面およびカラーの摩耗に起因するあらゆる損傷を軽減することができる。
【００３０】
本開示は、流体潤滑剤を何ら含まず、動作中の転輪アセンブリから流体潤滑剤が漏れるという問題を解決できる転輪アセンブリの実施形態を含む。例示的な実施形態では、転輪アセンブリは、転輪アセンブリを潤滑するための潤滑開口を含んではならず、転輪アセンブリの内部に流体潤滑剤を有してはならない。本開示から得ることができる利益は、潤滑漏れ問題に対する解決策を見つけることに限定されるものではない。それどころか、本開示は、部品点数を減らし、製造工程をより単純にすることができる転輪アセンブリ構造を提供する。一実施形態では、アセンブリに必要なのは、５つの異なる部品および総数で９つの部品（２つのカラー、２つのブッシュ、２つのベアリング、２つの封止材、およびシャフト）だけである。さらに、外部潤滑を必要としないために、その構造は、一般的には潤滑開口の栓が緩むか、または転輪アセンブリの損傷を通じてかのいずれかによる流体の漏れの危険性を軽減するので、構造は、より耐久性があり、信頼性があるものになり得る。さらに、転輪の構造により、潤滑開口を有する必要をなくすことができ、これにより、開口および潤滑剤用容量チャンバを内蔵する構造の製造にまつわるコストを不要にすることができる。本開示の一実施形態では、転輪アセンブリは、２つの同じ半体で作製できるので、そのような転輪構造の製造は、これまでの転輪アセンブリ構造よりも、コスト的に安く、あまり複雑でなく、かつ頑強なものにすることができる。自己潤滑ブッシュは、こぼれた液体潤滑剤を処理する必要なく、転輪アセンブリから容易に取り出し、交換することができるので、転輪アセンブリでの自己潤滑ブッシュの保守は、液体潤滑剤のある転輪アセンブリを保守するよりも容易に行うことができる。
【００３１】
ラビリンスシールは、封止材を通り抜ける進行路を、小石や泥などの細片にとって困難なものにすることができることから有効であり得る。ラビリンスシールは、カラーまたはシャフトに取り付けることができ、様々な異なる封止材を使用することができる。当業者には、転輪アセンブリでの封止材の使用および組み立てが、ありふれた技術とみなされると分かる。本開示の範囲は、本明細書に記載した実施形態に限定されるものではなくて、その範囲には、本開示の趣旨を形成する特徴を含む他の実施形態が含まれる。例えば、複合型として液体オイル潤滑剤および自己潤滑ブッシュを有する転輪アセンブリは、やはり本開示の意図された範囲に包含される転輪アセンブリの一実施形態である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の内壁面（２３ａ）によって画定される第１の円筒状内部穴（２５ａ）を含む第１のカラー（２０ａ）と、
第２の内壁面（２３ｂ）によって画定される第２の円筒状内部穴（２５ｂ）を含む第２のカラー（２０ｂ）と、
第１の内部ベアリング面（３２ａ）および第１の外側面（３４ｂ）を有し、第１の外側面（３４ｂ）が、第１のカラー（２０ａ）の第１の内壁面（２３ａ）と接する第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）と、
第２の内部ベアリング面（３２ｂ）および第２の外側面（３４ｂ）を有し、第２の外側面（３４ｂ）が、第２のカラー（２０ｂ）の第２の内壁面（２３ｂ）と接する第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）と、
２つの端部を有し、第１の端部（４２ａ）が第１の内部ベアリング面（３２ａ）によって受け入れられ、第２の端部（４２ｂ）が第２の内部ベアリング面（３２ｂ）によって受け入れられるシャフト（４０）であって、第１のカラー（２０ａ）および第２のカラー（２０ｂ）に対して回転可能なシャフト（４０）と、
を含む転輪アセンブリ（１０）。
【請求項２】
第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）および第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）は、固体潤滑剤を担持する基材を含む、請求項１に記載の転輪アセンブリ（１０）。
【請求項３】
無開口の外側面（１５）および無流体の内部空間（１８）を含む、請求項１または２に記載の転輪アセンブリ（１０）。
【請求項４】
シャフト（４０）は中実である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の転輪アセンブリ（１０）。
【請求項５】
第１のカラー（２０ａ）を走行フレーム（５５０）に取り付けるために、少なくとも１つのボルト穴（２２）が、第１のカラー（２０ａ）の第１の外側面（２１ａ）に画定され、
第２のカラー（２０ｂ）を走行フレーム（５５０）に取り付けるために、少なくとも１つのボルト穴（２２）が、第２のカラー（２０ｂ）の第２の外側面（２１ｂ）にあり、および
第１のカラー（２０ａ）の第１の内壁面（２３ａ）および第２のカラー（２０ｂ）の第２の内壁面（２３ｂ）は、それぞれ第１のカラー（２０ａ）と第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）との間、および第２のカラー（２０ｂ）と第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）との間の相対回転を妨げるために刻み目を付けられる、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の転輪アセンブリ（１０）。
【請求項６】
シャフト（４０）の軸（４５）に沿って、第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）とシャフト（４０）との間に配置された第１の封止材（５５ａ）、およびシャフト（４０）の軸（４５）に沿って、第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）とシャフト（４０）との間に配置された第２の封止材（５５ｂ）と、
シャフト（４０）の第１の端部（４２ａ）と第１のカラー（２０ａ）との間の第１のスラストワッシャ（３６ａ）、およびシャフト（４０）の第２の端部（４２ｂ）と第２のカラー（２０ｂ）との間の第２のスラストワッシャ（３６ｂ）と、
をさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の転輪アセンブリ（１０）。
【請求項７】
シャフト（４０）は、シャフト部分（４７）によって隔てられた第１のリム部分（４３ａ）および第２のリム部分（４３ｂ）を含み、
第１のカラー（２０ａ）は、シャフト（４０）の第１のリム部分（４３ａ）からの第１の間隔（６０ａ）を有し、第２のカラー（２０ｂ）は、シャフト（４０）の第２のリム部分（４３ｂ）からの第２の間隔（６０ｂ）を有する、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の転輪アセンブリ（１０）。
【請求項８】
第１の封止材（５５ａ）は、第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）と第１のリム部分（４３ａ）との間に配置され、第２の封止材（５５ｂ）は、第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）と第２のリム部分（４３ｂ）との間に配置される、請求項７に記載の転輪アセンブリ（１０）。
【請求項９】
第１のカラー（２０ａ）とシャフト（４０）の第１の端部（４２ａ）との間に配置された第１のスラストワッシャ（３６ａ）と、
第２のカラー（２０ｂ）とシャフト（４０）の第２の端部（４２ｂ）との間に配置された第２のスラストワッシャ（３６ｂ）と、
第１のカラー（２０ａ）の第１の外側面（２１ａ）内に画定される、第１のカラー（２０ａ）を走行フレーム（５５０）に取り付けるための少なくとも１つのボルト穴（２２）と、
第２のカラー（２０ｂ）の第２の外側面（２１ｂ）上にある、第２のカラー（２０ｂ）を走行フレーム（５５０）に取り付けるための少なくとも１つのボルト穴（２２）と、
をさらに含み、
第１のカラー（２０ａ）の第１の内壁面（２３ａ）および第２のカラー（２０ｂ）の第２の内壁面（２３ｂ）は、第１のカラー（２０ａ）と第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）との間、および第２のカラー（２０ｂ）と第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）との間の相対回転を妨げるためにそれぞれ刻み目を付けられ、
第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）および第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）は、固体潤滑剤を担持する基材を備える、請求項８に記載の転輪アセンブリ（１０）。
【請求項１０】
転輪アセンブリ（１０）を組み立てる方法であって、
第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）を第１のカラー（２０ａ）の第１の円筒状内部穴（２５ａ）に圧入するステップと、
第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）を第２のカラー（２０ｂ）の第２の円筒状内部穴（２５ｂ）に圧入するステップと、
シャフト（４０）の第１の端部（４２ａ）を、第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）の第１の内部ベアリング面（３２ａ）に接触するように、第１のカラー（２０ａ）の第１の円筒状内部穴（２５ａ）に挿入するステップと、
シャフト（４０）の第２の端部（４２ｂ）を、第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）の第２の内部ベアリング面（３２ｂ）に接触するように、第２のカラー（２０ｂ）の第２の円筒状内部穴（２５ｂ）に挿入するステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
圧入するステップは、
第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）を第１の円筒状内部穴（２５ａ）に圧入するステップの前に、第１のカラー（２０ａ）の第１の内壁面（２３ａ）に刻み目を付けるステップと、
第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）を第２の円筒状内部穴（２５ｂ）に圧入するステップの前に、第２のカラー（２０ｂ）の第２の内壁面（２３ｂ）に刻み目を付けるステップと、
を含む、請求項１０に記載の転輪アセンブリ（１０）を組み立てる方法。
【請求項１２】
挿入するステップは、
シャフト（４０）と第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）との間の第１の隙間（６５ａ）を封止するステップと、
シャフト（４０）と第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）との間の第２の隙間（６５ｂ）を封止するステップと、
を含む、請求項１０または１１に記載の転輪アセンブリ（１０）を組み立てる方法。
【請求項１３】
中実シャフト（４０）を形成するステップをさらに含む、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の転輪アセンブリ（１０）を組み立てる方法。
【請求項１４】
第１のスラストワッシャ（３６ａ）を第１のカラー（２０ａ）の第１の円筒状内部穴（２５ａ）に挿入することと、
第２のスラストワッシャ（３６ｂ）を第２のカラー（２０ｂ）の第２の円筒状内部穴（２５ｂ）に挿入することと、
シャフト（４０）と第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）との間の第１の隙間（６５ａ）を封止することと、
シャフト（４０）と第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）との間の第２の隙間（６５ｂ）を封止することと、
をさらに含む、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の転輪アセンブリ（１０）を組み立てる方法。
【請求項１５】
シャフト（４０）の第１の端部（４２ａ）を第１の円筒状内部穴（２５ａ）に挿入するステップは、第１のカラー（２０ａ）とシャフト（４０）の第１のリム部分（４３ａ）との間に第１の間隔（６０ａ）を設けることを含み、
シャフト（４０）の第２の端部（４２ｂ）を第２の円筒状内部穴（２５ｂ）に挿入するステップは、シャフト（４０）と第２のカラー（２０ｂ）の第２のリム部分（４３ａ）との間に第２の間隔（６０ｂ）を設けることを含む、
請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の転輪アセンブリ（１０）を組み立てる方法。
【請求項１】
第１の内壁面（２３ａ）によって画定される第１の円筒状内部穴（２５ａ）を含む第１のカラー（２０ａ）と、
第２の内壁面（２３ｂ）によって画定される第２の円筒状内部穴（２５ｂ）を含む第２のカラー（２０ｂ）と、
第１の内部ベアリング面（３２ａ）および第１の外側面（３４ｂ）を有し、第１の外側面（３４ｂ）が、第１のカラー（２０ａ）の第１の内壁面（２３ａ）と接する第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）と、
第２の内部ベアリング面（３２ｂ）および第２の外側面（３４ｂ）を有し、第２の外側面（３４ｂ）が、第２のカラー（２０ｂ）の第２の内壁面（２３ｂ）と接する第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）と、
２つの端部を有し、第１の端部（４２ａ）が第１の内部ベアリング面（３２ａ）によって受け入れられ、第２の端部（４２ｂ）が第２の内部ベアリング面（３２ｂ）によって受け入れられるシャフト（４０）であって、第１のカラー（２０ａ）および第２のカラー（２０ｂ）に対して回転可能なシャフト（４０）と、
を含む転輪アセンブリ（１０）。
【請求項２】
第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）および第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）は、固体潤滑剤を担持する基材を含む、請求項１に記載の転輪アセンブリ（１０）。
【請求項３】
無開口の外側面（１５）および無流体の内部空間（１８）を含む、請求項１または２に記載の転輪アセンブリ（１０）。
【請求項４】
シャフト（４０）は中実である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の転輪アセンブリ（１０）。
【請求項５】
第１のカラー（２０ａ）を走行フレーム（５５０）に取り付けるために、少なくとも１つのボルト穴（２２）が、第１のカラー（２０ａ）の第１の外側面（２１ａ）に画定され、
第２のカラー（２０ｂ）を走行フレーム（５５０）に取り付けるために、少なくとも１つのボルト穴（２２）が、第２のカラー（２０ｂ）の第２の外側面（２１ｂ）にあり、および
第１のカラー（２０ａ）の第１の内壁面（２３ａ）および第２のカラー（２０ｂ）の第２の内壁面（２３ｂ）は、それぞれ第１のカラー（２０ａ）と第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）との間、および第２のカラー（２０ｂ）と第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）との間の相対回転を妨げるために刻み目を付けられる、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の転輪アセンブリ（１０）。
【請求項６】
シャフト（４０）の軸（４５）に沿って、第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）とシャフト（４０）との間に配置された第１の封止材（５５ａ）、およびシャフト（４０）の軸（４５）に沿って、第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）とシャフト（４０）との間に配置された第２の封止材（５５ｂ）と、
シャフト（４０）の第１の端部（４２ａ）と第１のカラー（２０ａ）との間の第１のスラストワッシャ（３６ａ）、およびシャフト（４０）の第２の端部（４２ｂ）と第２のカラー（２０ｂ）との間の第２のスラストワッシャ（３６ｂ）と、
をさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の転輪アセンブリ（１０）。
【請求項７】
シャフト（４０）は、シャフト部分（４７）によって隔てられた第１のリム部分（４３ａ）および第２のリム部分（４３ｂ）を含み、
第１のカラー（２０ａ）は、シャフト（４０）の第１のリム部分（４３ａ）からの第１の間隔（６０ａ）を有し、第２のカラー（２０ｂ）は、シャフト（４０）の第２のリム部分（４３ｂ）からの第２の間隔（６０ｂ）を有する、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の転輪アセンブリ（１０）。
【請求項８】
第１の封止材（５５ａ）は、第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）と第１のリム部分（４３ａ）との間に配置され、第２の封止材（５５ｂ）は、第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）と第２のリム部分（４３ｂ）との間に配置される、請求項７に記載の転輪アセンブリ（１０）。
【請求項９】
第１のカラー（２０ａ）とシャフト（４０）の第１の端部（４２ａ）との間に配置された第１のスラストワッシャ（３６ａ）と、
第２のカラー（２０ｂ）とシャフト（４０）の第２の端部（４２ｂ）との間に配置された第２のスラストワッシャ（３６ｂ）と、
第１のカラー（２０ａ）の第１の外側面（２１ａ）内に画定される、第１のカラー（２０ａ）を走行フレーム（５５０）に取り付けるための少なくとも１つのボルト穴（２２）と、
第２のカラー（２０ｂ）の第２の外側面（２１ｂ）上にある、第２のカラー（２０ｂ）を走行フレーム（５５０）に取り付けるための少なくとも１つのボルト穴（２２）と、
をさらに含み、
第１のカラー（２０ａ）の第１の内壁面（２３ａ）および第２のカラー（２０ｂ）の第２の内壁面（２３ｂ）は、第１のカラー（２０ａ）と第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）との間、および第２のカラー（２０ｂ）と第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）との間の相対回転を妨げるためにそれぞれ刻み目を付けられ、
第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）および第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）は、固体潤滑剤を担持する基材を備える、請求項８に記載の転輪アセンブリ（１０）。
【請求項１０】
転輪アセンブリ（１０）を組み立てる方法であって、
第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）を第１のカラー（２０ａ）の第１の円筒状内部穴（２５ａ）に圧入するステップと、
第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）を第２のカラー（２０ｂ）の第２の円筒状内部穴（２５ｂ）に圧入するステップと、
シャフト（４０）の第１の端部（４２ａ）を、第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）の第１の内部ベアリング面（３２ａ）に接触するように、第１のカラー（２０ａ）の第１の円筒状内部穴（２５ａ）に挿入するステップと、
シャフト（４０）の第２の端部（４２ｂ）を、第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）の第２の内部ベアリング面（３２ｂ）に接触するように、第２のカラー（２０ｂ）の第２の円筒状内部穴（２５ｂ）に挿入するステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
圧入するステップは、
第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）を第１の円筒状内部穴（２５ａ）に圧入するステップの前に、第１のカラー（２０ａ）の第１の内壁面（２３ａ）に刻み目を付けるステップと、
第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）を第２の円筒状内部穴（２５ｂ）に圧入するステップの前に、第２のカラー（２０ｂ）の第２の内壁面（２３ｂ）に刻み目を付けるステップと、
を含む、請求項１０に記載の転輪アセンブリ（１０）を組み立てる方法。
【請求項１２】
挿入するステップは、
シャフト（４０）と第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）との間の第１の隙間（６５ａ）を封止するステップと、
シャフト（４０）と第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）との間の第２の隙間（６５ｂ）を封止するステップと、
を含む、請求項１０または１１に記載の転輪アセンブリ（１０）を組み立てる方法。
【請求項１３】
中実シャフト（４０）を形成するステップをさらに含む、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の転輪アセンブリ（１０）を組み立てる方法。
【請求項１４】
第１のスラストワッシャ（３６ａ）を第１のカラー（２０ａ）の第１の円筒状内部穴（２５ａ）に挿入することと、
第２のスラストワッシャ（３６ｂ）を第２のカラー（２０ｂ）の第２の円筒状内部穴（２５ｂ）に挿入することと、
シャフト（４０）と第１の自己潤滑ブッシュ（３０ａ）との間の第１の隙間（６５ａ）を封止することと、
シャフト（４０）と第２の自己潤滑ブッシュ（３０ｂ）との間の第２の隙間（６５ｂ）を封止することと、
をさらに含む、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の転輪アセンブリ（１０）を組み立てる方法。
【請求項１５】
シャフト（４０）の第１の端部（４２ａ）を第１の円筒状内部穴（２５ａ）に挿入するステップは、第１のカラー（２０ａ）とシャフト（４０）の第１のリム部分（４３ａ）との間に第１の間隔（６０ａ）を設けることを含み、
シャフト（４０）の第２の端部（４２ｂ）を第２の円筒状内部穴（２５ｂ）に挿入するステップは、シャフト（４０）と第２のカラー（２０ｂ）の第２のリム部分（４３ａ）との間に第２の間隔（６０ｂ）を設けることを含む、
請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の転輪アセンブリ（１０）を組み立てる方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１１−５２７９７３（Ｐ２０１１−５２７９７３Ａ）
【公表日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１８７９２（Ｐ２０１１−５１８７９２）
【出願日】平成２１年７月７日（２００９．７．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４９８２７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／００８９７２
【国際公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【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
【公表日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月７日（２００９．７．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４９８２７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／００８９７２
【国際公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【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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