農用車輪
【課題】車軸方向からの外力に対して十分な耐久性を有する農用車輪を提供する。
【解決手段】農用車輪１は、円形、楕円形または長円形の断面形状を有する円環状のリム１１と、円形、楕円形または長円形の断面形状を有し一端がリムに溶接により接合され他端が回転軸に向けて延びた複数本のスポーク１２と、リムとスポークとの接合部分を覆う補強部材４と、を有し、補強部材は、回転軸を含む仮想平面によるリムの断面における外周の形状に略等しい内周面の断面形状を有するリム被覆部２１ａと、リム被覆部と一体化されスポークのその軸心に直交する断面における外周の形状に略等しい内周面の断面形状を有するスポーク被覆部２２ａと、からなり、リム被覆部が接合部分に対してリムの周方向両側に伸びている。
【解決手段】農用車輪１は、円形、楕円形または長円形の断面形状を有する円環状のリム１１と、円形、楕円形または長円形の断面形状を有し一端がリムに溶接により接合され他端が回転軸に向けて延びた複数本のスポーク１２と、リムとスポークとの接合部分を覆う補強部材４と、を有し、補強部材は、回転軸を含む仮想平面によるリムの断面における外周の形状に略等しい内周面の断面形状を有するリム被覆部２１ａと、リム被覆部と一体化されスポークのその軸心に直交する断面における外周の形状に略等しい内周面の断面形状を有するスポーク被覆部２２ａと、からなり、リム被覆部が接合部分に対してリムの周方向両側に伸びている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、田植機等の軟弱地盤を走行する農業機械に装着する農用車輪に関する。
【背景技術】
【０００２】
田植機等の軟弱地盤を走行する農業機械に装着される農用車輪は、農業機械の車重等を支えるために、いずれも鉄製の環状のリムおよびスポークで形成された鉄車を備える。鉄車におけるリムとスポークとの接合は、リムおよびスポークのそれぞれのパイプを直接接触させた状態で溶接により行われるのが一般的である。
ところで、農用車輪は、原動機から伝播する振動、および泥の中を走行する際の抵抗等による負荷が加わる。また、農業機械は軟弱な地盤を走行することが多く、農業機械が車軸の一方の側に傾く等によって一方の側の農業車輪により大きな負荷がかかり易い。
【０００３】
このように、リムとスポークとの接合箇所には、あらゆる方向からの力が負荷となって加わり、これらの溶接箇所が負荷に耐えきれずに折損を引き起こすなどのトラブルが発生するという問題があった。
この問題を解決するために、リムとスポークとを直接に接合するのではなく、リムの外周面に沿って湾曲する板材（補強パッチ）を介在させてリムとスポークとを接合させ、走行時に接合部分に加わる負荷を分散させて、溶接箇所の破損を防止する農用車輪が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００８−２２２２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で提案された農用車輪は、リムの内周側に補強パッチが接合され、スポークが、リムの外周よりも曲率の小さな（曲率半径の大きな）補強パッチの外周に接合される。そのため、各方向からスポークと補強パッチとの溶接部分に加わる力の軸方向分力は小さくなり、溶接部分に生ずる応力の減少が期待できる。また、補強パッチとリムとの溶接線が長くなることにより補強パッチとリムとが強固に接合され、この点においても、溶接箇所の破損防止効果を十分に期待することができる。
しかし、特許文献１で提案された農用車輪では、全体として溶接部分の耐久性が向上するものの、農業機械の荷重等による半径方向の外力に対する耐久性に比べて、旋回時および車軸方向の一方の側に傾斜した時に車軸方向に加わる外力に対する耐久性が若干劣るという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、車軸方向からの外力に対して十分な耐久性を有する農用車輪を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る農用車輪は、円形、楕円形または長円形の断面形状を有する円環状のリムと、円形、楕円形または長円形の断面形状を有し一端が前記リムに溶接により接合され他端が回転軸に向けて延びた複数本のスポークと、前記リムと前記スポークとの接合部分を覆う補強部材と、を有し、前記補強部材は、前記回転軸を含む仮想平面による前記リムの断面における外周の形状に略等しい内周面の断面形状を有するリム被覆部と、前記リム被覆部と一体化され前記スポークのその軸心に直交する断面における外周の形状に略等しい内周面の断面形状を有するスポーク被覆部と、からなり、前記リム被覆部が前記接合部分に対して前記リムの周方向両側に伸びている。
【０００７】
好ましくは、前記補強部材は、前記リムの軸心を含む仮想平面に対して面対称である１対の被覆部材で構成されており、前記１対の被覆部材が前記リムおよび前記スポークのいずれにも溶接により固着されている。
さらに好ましくは、
前記１対の被覆部材は、
前記リムと前記スポークとの接合部分を覆った状態でそれぞれの前記被覆部材間に隙間を生じさせるように形成されており、前記隙間が溶接による溶着金属により埋められている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、車軸方向からの外力に対しても十分な耐久性を有する農用車輪を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は農用車輪の正面部分断面図、図２は補強部材による鉄車の補強部分の斜視図、図３は農用車輪の製作過程を図１のＡ−Ａ断面矢視で示す図である。
図１において、農用車輪１は、鉄車２、および弾性輪体３からなる。
以下の説明において、農用車輪１の回転中心とリム１１の軸心とを放射状に結ぶ方向を「径方向」、農用車輪１の回転軸（車軸）が延びた方向を「車軸方向」、および農用車輪１の周方向を「周方向」というものとする。
鉄車２は、リム１１、スポーク１２，１２，１２および補強部材４，４，４等からなる。
【００１０】
リム１１は、金属製の円管が環状（円形）に曲げられ、両端が溶接等により接続されたものである。スポーク１２は、金属製の棒状円管である。スポーク１２は、一端がリム１１の内周側に溶接等で接続され、他端がリム１１の中心に向けて延びている。スポーク１２は、農用車輪１の回転中心Ｏから放射状に１２０度間隔で３本設けられており、いずれも他端がリム１１の中心でボス１３に溶接等により固定されている。隣り合うスポーク１２，１２，１２は、ボス１３近傍で、補強のためのリブ１４，１４，１４により連結されている。
【００１１】
図２を参照して、補強部材４は、互いに面対称である１対の被覆部材１７ａ，１７ｂで構成される。
被覆部材１７ａ，１７ｂは、いずれもリム被覆部２１ａ，２１ｂとスポーク被覆部２２ａ，２２ｂとからなる。被覆部材１７ａおよび被覆部材１７ｂは、面対称の形状を有し、そのため、それぞれのリム被覆部２１ａとリム被覆部２１ｂとが、およびそれぞれのスポーク被覆部２２ａとスポーク被覆部２２ｂとが面対称である。
リム被覆部２１ａ，２１ｂは、矩形状の板材が、リム１１の外周の曲率半径に略等しい曲率半径の内面を有するように半円形に湾曲された形状を有する。また、リム被覆部２１ａ，２１ｂは、その半円形の円中心を結ぶ線の曲率がリム１１の中心軸の曲率に略等しくなるように、その長手方向に対して全体として湾曲されている。リム被覆部２１ａ，２１ｂは、それぞれの半円形に湾曲された弦に相当する側を突き合わせると、緩く曲げられた円管になる。この円管の内径は、リム１１の外形に略等しい。
【００１２】
スポーク被覆部２２ａ，２２ｂは、矩形状の板材が、スポーク１２の外周の曲率半径に略等しい曲率半径の内面を有するように半円形に湾曲された形状を有する。スポーク被覆部２２ａ，２２ｂは、それぞれの半円形に湾曲された弦に相当する側を突き合わせると円管になる。
被覆部材１７ａは、リム被覆部２１ａの緩く曲げられて凹状となる側における長手方向中央に、これと直交させてスポーク被覆部２２ａが一体化されることにより形成される。被覆部材１７ａにおいて、リム被覆部２１ａおよびスポーク被覆部２２ａのそれぞれの半円形（断面）の円の中心を結ぶ線は、リム被覆部２１ａの長手方向中央において直交する。
【００１３】
被覆部材１７ｂも、被覆部材１７ａと同様に、リム被覆部２１ｂの緩く曲げられて凹状となる側における長手方向中央に、これと直交させてスポーク被覆部２２ｂが一体化されることにより形成される。被覆部材１７ｂにおいても、リム被覆部２１ｂおよびスポーク被覆部２２ｂのそれぞれの半円形（断面）の円の中心を結ぶ線は、リム被覆部２１ｂの長手方向中央において直交する。
被覆部材１７ａ，１７ｂの内面は、リム被覆部２１ａ，２１ｂとスポーク被覆部２２ａ，２２ｂとの接合部分の内面が円滑になるように研磨される。被覆部材１７ａ，１７ｂのそれぞれを、鍛造、プレスまたは鋳物等でリム被覆部２１ａ，２１ｂとスポーク被覆部２２ａ，２２ｂとが一体として製作してもよい。
【００１４】
図３をも参照して、補強部材４は、スポーク１２の一端がリム１１に溶接により一体化された後に、スポーク１２とリム１１との接合部分に溶接により接合される（図３（ａ），（ｂ））。
なお、この接合の前に、スポーク１２とリム１１との溶接部分における余盛は削りとられ、接合部分が円滑になるように加工される。
補強部材４は、軸方向の両側からスポーク１２とリム１１との接合部分を被覆部材１７ａ，１７ｂで挟み、対向する両者の端縁２３ａ，２３ｂが溶接により接合されて一体化される。
【００１５】
被覆部材１７ａ，１７ｂは、上記のように軸方向の両側からスポーク１２とリム１１との接合部分を挟んでその端縁２３ａ，２３ｂを対向させたとき、それぞれの内面がスポーク１２およびリム１１の外周面に密着し、かつそれぞれの対向する端縁２３ａ，２３ｂ間に若干の隙間を有するのが好ましい。
被覆部材１７ａ，１７ｂの内面をスポーク１２およびリム１１の外周面に密着させることにより、車軸方向から農用車輪に加わる外力によって生ずる応力を補強部材４全体に分散させることができ、スポーク１２とリム１１との接合部分の耐久性を増加させることができる。また、それぞれの対向する端縁２３ａ，２３ｂ間に若干の隙間を設けることにより、溶接による端縁２３ａ，２３ｂ間の溶着金属が被覆部材１７ａ，１７ｂ同士を固着すると同時に、これらをリム１１に強固に固着する。
【００１６】
被覆部材１７ａ，１７ｂの対向する端縁２３ａ，２３ｂに、開先を設けて溶接してもよい。これらの一体化の強度を増すために、被覆部材１７ａ，１７ｂのその他の端縁（円管としたときの開口部分である）とスポーク１２またはリム１１の外周とが溶接により固着される。
図４は補強部材の好ましい形態を説明する図である。
補強部材４は、取り付け対象のリム１１およびスポーク１２により特定される。なお、取り付け対象のリム１１およびスポーク１２の形状等は、リム被覆部２１ａ，２１ｂおよびスポーク被覆部２２ａ，２２ｂそれぞれの内面の曲率等に反映されるので、補強部材４は、それ自体でその主たる部分の形態を特定することができる。
【００１７】
補強部材４（農用車輪１）におけるリム被覆部２１ａ，２１ｂの長手方向の長さは、それぞれの端縁２３ａ，２３ｂが突き合わされて形成される湾曲した円管の軸心（農用車輪１のリム１１の軸心でもある）における弧Ｒ１−Ｃ１の長さにより特定される。ここでＲ１は、端縁２３ａ，２３ｂが突き合わされて形成された円管の一方の端における開口中心であり、Ｃ１は他方の端における開口中心である。
以後、「（突き合わされて形成された）円管」というときは、補強部材４がリム１１およびスポーク１２を覆うときの端縁２３ａ，２３ｂ間の若干の隙間を無視して（隙間を端縁２３ａ，２３ｂがその曲率のまま埋めるものとして）、断面を円として考えるものである。
【００１８】
図４に示されるような、スポーク被覆部２２ａ，２２ｂの軸心（スポーク１２の軸心でもある）Ｏ−Ｐを含みかつ農用車輪１の車軸の軸心を含む平面に対して面対称の補強部材４では、弧Ｒ１−Ｃ１の長さは弧Ｒ１−Ｐの長さの２倍である。弧Ｒ１−Ｐの長さは、リム被覆部２１ａ，２１ｂが突き合わされて形成される円管の軸心の曲率中心Ｏおよび開口中心Ｒ１を結ぶ線Ｏ−Ｒ１と曲率中心Ｏおよび点Ｐを結ぶ線とがなす角度α（度）、ならびに弧Ｒ１−Ｃ１の曲率半径ｒから、π×ｒ×α÷１８０により求められる。なお、点Ｐは、スポーク被覆部２２ａ，２２ｂによる円管の軸心とリム被覆部２１ａ，２１ｂによる円管の軸心との交点である。
【００１９】
補強部材４は、スポーク被覆部２２ａ，２２ｂの軸心Ｏ−Ｐを含みかつ農用車輪１の車軸の軸心を含む平面に対して面対称であるのが好ましいが、面対称でなくとも農用車輪１の耐久性を高めることができ、面対称が農用車輪１の耐久性を高めるための要件ではない。
補強部材４（農用車輪１）におけるスポーク被覆部２２ａ，２２ｂの長手方向（農用車輪１においては周方向）の長さは、スポーク被覆部２２ａ，２２ｂが突き合わされて形成された円管における開口端の中心Ｑと点Ｐとの距離Ｄにより特定される。以下、Ｄを「スポーク被覆部長さ」という。
【００２０】
さて、補強部材の好ましい形態を以下に説明する。
補強部材は、その弧Ｒ１−Ｃ１の長さおよびスポーク被覆部長さＤが、図４において符合ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ−ｆで示された補強部材４Ｂにおける弧Ｒ２−Ｃ２の長さおよびスポーク被覆部長さＬ以上であることが好ましい。補強部材は、軸心Ｏ−Ｐを含みかつ車軸の軸心を含む平面に対して、面対称であることが要件ではないので、ここでは、弧Ｒ１−Ｃ１の長さではなく弧Ｒ１−Ｐおよび弧Ｃ１−Ｐの長さのいずれも補強部材４Ｂにおける弧Ｒ２−Ｐ以上であることが好ましいと言い換える。
【００２１】
補強部材の好ましい形態について基準となる補強部材４Ｂにおける弧Ｒ２−Ｐについて説明する。
補強部材４Ｂにおける、周方向の一方の開口中心Ｒ２および曲率中心Ｏを結ぶ線とスポーク被覆部２２Ｂａが形成する円管の軸心Ｏ−Ｐとがなす角度をβとする。スポーク１２の外周面（スポーク被覆部２２Ｂａの内周面でもある）を径方向外方に仮想的に延長したときにリム被覆部２１Ｂａが形成する円管の軸心と交わる点の一方を点Ｓとする。そして、点Ｓおよび曲率中心Ｏを結ぶ線と円管の軸心Ｏ−Ｐとがなす角度をγとする。補強部材４Ｂは、β＝γ×２の関係を有する。弧Ｒ２−Ｐの長さは、π×ｒ×（γ×２）÷１８０により求められる。
【００２２】
つまり、補強部材４は、スポーク被覆部２２ａ，２２ｂの内周面の径方向外方への延長面とリム被覆部２１ａ，２１ｂが形成する円管の軸心との交点Ｓからこの軸心の曲率中心（農用車輪１の回転中心である。）Ｏに伸びた線と、スポーク被覆部２２ａ，２２ｂが形成する円管の軸心と、がなす角度がγ（度）であるとき、弧Ｒ１−Ｐおよび弧Ｃ１−Ｐの長さがいずれも、π×ｒ×（γ×２）÷１８０以上であることが好ましい。このことは、「弧Ｒ１−Ｐの長さは、弧Ｓ−Ｐの長さの２倍以上であるのが好ましい」と同義である。
次に、補強部材４Ｂにおけるスポーク被覆部長さＬについて説明する。
【００２３】
補強部材４Ｂにおいては、スポーク被覆部長さＬは、リム被覆部２１Ｂａのスポーク被覆部２２Ｂａに連続する側（曲率半径の小さい方）の端縁が形成する弧Ｔ−Ｕとスポーク被覆部２２Ｂａが形成する円管の軸心Ｏ−Ｐとの交わる点Ｖから点Ｐまでの距離をＭとすると、Ｌ＝Ｍ×２として規定される。
つまり、補強部材４は、スポーク被覆部２２ａ，２２ｂによる円管の軸心Ｏ−Ｐと弧Ｔ−Ｕとが交わる点Ｖから点Ｐまでの距離をＭとすると、スポーク被覆部長さＤが距離Ｍの２倍以上に設計されるのが好ましい。なお、弧Ｔ−Ｕは、リム被覆部２１ａ，２１ｂが形成する円管をその軸心を含む仮想平面で切断したときの、径方向内方における内周面の切断線（リム被覆部２１ａ，２１ｂのスポーク被覆部２２ａ，２２ｂに連続する側の端縁に近似する。）である。
【００２４】
弾性輪体３は、リム１１にゴム等の弾性材料を被覆して焼き付け（加硫接着）することにより形成される。弾性輪体３は、周方向に等間隔で配された複数のラグ３１，…，３１を有する（図３（ｃ）、図１）。
上記のように形成された農用車輪１は、補強部材４がスポーク１２およびリム１１に強固に固着されるので、これらが一体となって径方向の外力および車軸方向の外力に抗することができ、従来の農用車輪に比べて耐久性が大きく向上する。
農用車輪１は、それぞれの部材ごとに単純に２重にするのとは異なり、補強部材４の形状がＴ字型とされ、リム１１とスポーク１２との双方を覆うことで、異なる部材の接合をより強固にすることが可能となる。農用車輪１は、あらゆる方向からの負荷に対して強固な状態を保つことができる。
【００２５】
補強部材４のＴ字形状の長さを、リム１１部分でより長くすることにより、応力を従来の溶接箇所から更に分散させることができ、また、２重の範囲が増える等の２つの効果が上がることで、リム１１部分において更なる強度アップを図ることができる。
スポーク１２部分についても同様に、補強部材４をより長くすれば応力分散と２重化との効果により、更なる強度アップを図ることができる。
農用車輪１は、従来の車輪形状に対して、新たに車輪設計を行わずして補強部材４を新たに被せるだけで大幅な耐久性の向上を図ることができる。また、車輪の製造過程についても、従来の溶接工程に後から追加して補強部材４を固定するだけでよいため、容易に強度アップ対応を実施することが可能となる。
【００２６】
上述の実施形態において、リム１１およびスポーク１２を円管ではなく、いずれかまたはいずれも楕円管、長円管で形成してもよい。リム１１およびスポーク１２のいずれかまたはいずれも楕円管または長円管で形成された場合には、補強部材４におけるリム被覆部２１ａ，２１ｂおよびスポーク被覆部２２ａ，２２ｂの内周面は、楕円管または長円管で形成されたリム１１および／またはスポーク１２の外周面に密着するように湾曲される。
その他、農用車輪１、および農用車輪１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。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、田植機等の軟弱地盤を走行する農業機械に装着する農用車輪に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は農用車輪の正面部分断面図である。
【図２】図２は補強部材による鉄車の補強部分の斜視図である。
【図３】図３は農用車輪の製作過程を図１のＡ−Ａ断面矢視で示す図である。
【図４】図４は補強部材の好ましい形態を説明する図である。
【符号の説明】
【００２９】
１ 農用車輪
４，４Ｂ 補強部材
１１ リム
１２ スポーク
１７ａ，１７ｂ，１７Ｂａ 被覆部材
２１ａ，２１ｂ，２１Ｂａ リム被覆部
２２ａ，２２ｂ，２２Ｂａ スポーク被覆部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、田植機等の軟弱地盤を走行する農業機械に装着する農用車輪に関する。
【背景技術】
【０００２】
田植機等の軟弱地盤を走行する農業機械に装着される農用車輪は、農業機械の車重等を支えるために、いずれも鉄製の環状のリムおよびスポークで形成された鉄車を備える。鉄車におけるリムとスポークとの接合は、リムおよびスポークのそれぞれのパイプを直接接触させた状態で溶接により行われるのが一般的である。
ところで、農用車輪は、原動機から伝播する振動、および泥の中を走行する際の抵抗等による負荷が加わる。また、農業機械は軟弱な地盤を走行することが多く、農業機械が車軸の一方の側に傾く等によって一方の側の農業車輪により大きな負荷がかかり易い。
【０００３】
このように、リムとスポークとの接合箇所には、あらゆる方向からの力が負荷となって加わり、これらの溶接箇所が負荷に耐えきれずに折損を引き起こすなどのトラブルが発生するという問題があった。
この問題を解決するために、リムとスポークとを直接に接合するのではなく、リムの外周面に沿って湾曲する板材（補強パッチ）を介在させてリムとスポークとを接合させ、走行時に接合部分に加わる負荷を分散させて、溶接箇所の破損を防止する農用車輪が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００８−２２２２２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で提案された農用車輪は、リムの内周側に補強パッチが接合され、スポークが、リムの外周よりも曲率の小さな（曲率半径の大きな）補強パッチの外周に接合される。そのため、各方向からスポークと補強パッチとの溶接部分に加わる力の軸方向分力は小さくなり、溶接部分に生ずる応力の減少が期待できる。また、補強パッチとリムとの溶接線が長くなることにより補強パッチとリムとが強固に接合され、この点においても、溶接箇所の破損防止効果を十分に期待することができる。
しかし、特許文献１で提案された農用車輪では、全体として溶接部分の耐久性が向上するものの、農業機械の荷重等による半径方向の外力に対する耐久性に比べて、旋回時および車軸方向の一方の側に傾斜した時に車軸方向に加わる外力に対する耐久性が若干劣るという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、車軸方向からの外力に対して十分な耐久性を有する農用車輪を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る農用車輪は、円形、楕円形または長円形の断面形状を有する円環状のリムと、円形、楕円形または長円形の断面形状を有し一端が前記リムに溶接により接合され他端が回転軸に向けて延びた複数本のスポークと、前記リムと前記スポークとの接合部分を覆う補強部材と、を有し、前記補強部材は、前記回転軸を含む仮想平面による前記リムの断面における外周の形状に略等しい内周面の断面形状を有するリム被覆部と、前記リム被覆部と一体化され前記スポークのその軸心に直交する断面における外周の形状に略等しい内周面の断面形状を有するスポーク被覆部と、からなり、前記リム被覆部が前記接合部分に対して前記リムの周方向両側に伸びている。
【０００７】
好ましくは、前記補強部材は、前記リムの軸心を含む仮想平面に対して面対称である１対の被覆部材で構成されており、前記１対の被覆部材が前記リムおよび前記スポークのいずれにも溶接により固着されている。
さらに好ましくは、
前記１対の被覆部材は、
前記リムと前記スポークとの接合部分を覆った状態でそれぞれの前記被覆部材間に隙間を生じさせるように形成されており、前記隙間が溶接による溶着金属により埋められている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、車軸方向からの外力に対しても十分な耐久性を有する農用車輪を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は農用車輪の正面部分断面図、図２は補強部材による鉄車の補強部分の斜視図、図３は農用車輪の製作過程を図１のＡ−Ａ断面矢視で示す図である。
図１において、農用車輪１は、鉄車２、および弾性輪体３からなる。
以下の説明において、農用車輪１の回転中心とリム１１の軸心とを放射状に結ぶ方向を「径方向」、農用車輪１の回転軸（車軸）が延びた方向を「車軸方向」、および農用車輪１の周方向を「周方向」というものとする。
鉄車２は、リム１１、スポーク１２，１２，１２および補強部材４，４，４等からなる。
【００１０】
リム１１は、金属製の円管が環状（円形）に曲げられ、両端が溶接等により接続されたものである。スポーク１２は、金属製の棒状円管である。スポーク１２は、一端がリム１１の内周側に溶接等で接続され、他端がリム１１の中心に向けて延びている。スポーク１２は、農用車輪１の回転中心Ｏから放射状に１２０度間隔で３本設けられており、いずれも他端がリム１１の中心でボス１３に溶接等により固定されている。隣り合うスポーク１２，１２，１２は、ボス１３近傍で、補強のためのリブ１４，１４，１４により連結されている。
【００１１】
図２を参照して、補強部材４は、互いに面対称である１対の被覆部材１７ａ，１７ｂで構成される。
被覆部材１７ａ，１７ｂは、いずれもリム被覆部２１ａ，２１ｂとスポーク被覆部２２ａ，２２ｂとからなる。被覆部材１７ａおよび被覆部材１７ｂは、面対称の形状を有し、そのため、それぞれのリム被覆部２１ａとリム被覆部２１ｂとが、およびそれぞれのスポーク被覆部２２ａとスポーク被覆部２２ｂとが面対称である。
リム被覆部２１ａ，２１ｂは、矩形状の板材が、リム１１の外周の曲率半径に略等しい曲率半径の内面を有するように半円形に湾曲された形状を有する。また、リム被覆部２１ａ，２１ｂは、その半円形の円中心を結ぶ線の曲率がリム１１の中心軸の曲率に略等しくなるように、その長手方向に対して全体として湾曲されている。リム被覆部２１ａ，２１ｂは、それぞれの半円形に湾曲された弦に相当する側を突き合わせると、緩く曲げられた円管になる。この円管の内径は、リム１１の外形に略等しい。
【００１２】
スポーク被覆部２２ａ，２２ｂは、矩形状の板材が、スポーク１２の外周の曲率半径に略等しい曲率半径の内面を有するように半円形に湾曲された形状を有する。スポーク被覆部２２ａ，２２ｂは、それぞれの半円形に湾曲された弦に相当する側を突き合わせると円管になる。
被覆部材１７ａは、リム被覆部２１ａの緩く曲げられて凹状となる側における長手方向中央に、これと直交させてスポーク被覆部２２ａが一体化されることにより形成される。被覆部材１７ａにおいて、リム被覆部２１ａおよびスポーク被覆部２２ａのそれぞれの半円形（断面）の円の中心を結ぶ線は、リム被覆部２１ａの長手方向中央において直交する。
【００１３】
被覆部材１７ｂも、被覆部材１７ａと同様に、リム被覆部２１ｂの緩く曲げられて凹状となる側における長手方向中央に、これと直交させてスポーク被覆部２２ｂが一体化されることにより形成される。被覆部材１７ｂにおいても、リム被覆部２１ｂおよびスポーク被覆部２２ｂのそれぞれの半円形（断面）の円の中心を結ぶ線は、リム被覆部２１ｂの長手方向中央において直交する。
被覆部材１７ａ，１７ｂの内面は、リム被覆部２１ａ，２１ｂとスポーク被覆部２２ａ，２２ｂとの接合部分の内面が円滑になるように研磨される。被覆部材１７ａ，１７ｂのそれぞれを、鍛造、プレスまたは鋳物等でリム被覆部２１ａ，２１ｂとスポーク被覆部２２ａ，２２ｂとが一体として製作してもよい。
【００１４】
図３をも参照して、補強部材４は、スポーク１２の一端がリム１１に溶接により一体化された後に、スポーク１２とリム１１との接合部分に溶接により接合される（図３（ａ），（ｂ））。
なお、この接合の前に、スポーク１２とリム１１との溶接部分における余盛は削りとられ、接合部分が円滑になるように加工される。
補強部材４は、軸方向の両側からスポーク１２とリム１１との接合部分を被覆部材１７ａ，１７ｂで挟み、対向する両者の端縁２３ａ，２３ｂが溶接により接合されて一体化される。
【００１５】
被覆部材１７ａ，１７ｂは、上記のように軸方向の両側からスポーク１２とリム１１との接合部分を挟んでその端縁２３ａ，２３ｂを対向させたとき、それぞれの内面がスポーク１２およびリム１１の外周面に密着し、かつそれぞれの対向する端縁２３ａ，２３ｂ間に若干の隙間を有するのが好ましい。
被覆部材１７ａ，１７ｂの内面をスポーク１２およびリム１１の外周面に密着させることにより、車軸方向から農用車輪に加わる外力によって生ずる応力を補強部材４全体に分散させることができ、スポーク１２とリム１１との接合部分の耐久性を増加させることができる。また、それぞれの対向する端縁２３ａ，２３ｂ間に若干の隙間を設けることにより、溶接による端縁２３ａ，２３ｂ間の溶着金属が被覆部材１７ａ，１７ｂ同士を固着すると同時に、これらをリム１１に強固に固着する。
【００１６】
被覆部材１７ａ，１７ｂの対向する端縁２３ａ，２３ｂに、開先を設けて溶接してもよい。これらの一体化の強度を増すために、被覆部材１７ａ，１７ｂのその他の端縁（円管としたときの開口部分である）とスポーク１２またはリム１１の外周とが溶接により固着される。
図４は補強部材の好ましい形態を説明する図である。
補強部材４は、取り付け対象のリム１１およびスポーク１２により特定される。なお、取り付け対象のリム１１およびスポーク１２の形状等は、リム被覆部２１ａ，２１ｂおよびスポーク被覆部２２ａ，２２ｂそれぞれの内面の曲率等に反映されるので、補強部材４は、それ自体でその主たる部分の形態を特定することができる。
【００１７】
補強部材４（農用車輪１）におけるリム被覆部２１ａ，２１ｂの長手方向の長さは、それぞれの端縁２３ａ，２３ｂが突き合わされて形成される湾曲した円管の軸心（農用車輪１のリム１１の軸心でもある）における弧Ｒ１−Ｃ１の長さにより特定される。ここでＲ１は、端縁２３ａ，２３ｂが突き合わされて形成された円管の一方の端における開口中心であり、Ｃ１は他方の端における開口中心である。
以後、「（突き合わされて形成された）円管」というときは、補強部材４がリム１１およびスポーク１２を覆うときの端縁２３ａ，２３ｂ間の若干の隙間を無視して（隙間を端縁２３ａ，２３ｂがその曲率のまま埋めるものとして）、断面を円として考えるものである。
【００１８】
図４に示されるような、スポーク被覆部２２ａ，２２ｂの軸心（スポーク１２の軸心でもある）Ｏ−Ｐを含みかつ農用車輪１の車軸の軸心を含む平面に対して面対称の補強部材４では、弧Ｒ１−Ｃ１の長さは弧Ｒ１−Ｐの長さの２倍である。弧Ｒ１−Ｐの長さは、リム被覆部２１ａ，２１ｂが突き合わされて形成される円管の軸心の曲率中心Ｏおよび開口中心Ｒ１を結ぶ線Ｏ−Ｒ１と曲率中心Ｏおよび点Ｐを結ぶ線とがなす角度α（度）、ならびに弧Ｒ１−Ｃ１の曲率半径ｒから、π×ｒ×α÷１８０により求められる。なお、点Ｐは、スポーク被覆部２２ａ，２２ｂによる円管の軸心とリム被覆部２１ａ，２１ｂによる円管の軸心との交点である。
【００１９】
補強部材４は、スポーク被覆部２２ａ，２２ｂの軸心Ｏ−Ｐを含みかつ農用車輪１の車軸の軸心を含む平面に対して面対称であるのが好ましいが、面対称でなくとも農用車輪１の耐久性を高めることができ、面対称が農用車輪１の耐久性を高めるための要件ではない。
補強部材４（農用車輪１）におけるスポーク被覆部２２ａ，２２ｂの長手方向（農用車輪１においては周方向）の長さは、スポーク被覆部２２ａ，２２ｂが突き合わされて形成された円管における開口端の中心Ｑと点Ｐとの距離Ｄにより特定される。以下、Ｄを「スポーク被覆部長さ」という。
【００２０】
さて、補強部材の好ましい形態を以下に説明する。
補強部材は、その弧Ｒ１−Ｃ１の長さおよびスポーク被覆部長さＤが、図４において符合ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ−ｆで示された補強部材４Ｂにおける弧Ｒ２−Ｃ２の長さおよびスポーク被覆部長さＬ以上であることが好ましい。補強部材は、軸心Ｏ−Ｐを含みかつ車軸の軸心を含む平面に対して、面対称であることが要件ではないので、ここでは、弧Ｒ１−Ｃ１の長さではなく弧Ｒ１−Ｐおよび弧Ｃ１−Ｐの長さのいずれも補強部材４Ｂにおける弧Ｒ２−Ｐ以上であることが好ましいと言い換える。
【００２１】
補強部材の好ましい形態について基準となる補強部材４Ｂにおける弧Ｒ２−Ｐについて説明する。
補強部材４Ｂにおける、周方向の一方の開口中心Ｒ２および曲率中心Ｏを結ぶ線とスポーク被覆部２２Ｂａが形成する円管の軸心Ｏ−Ｐとがなす角度をβとする。スポーク１２の外周面（スポーク被覆部２２Ｂａの内周面でもある）を径方向外方に仮想的に延長したときにリム被覆部２１Ｂａが形成する円管の軸心と交わる点の一方を点Ｓとする。そして、点Ｓおよび曲率中心Ｏを結ぶ線と円管の軸心Ｏ−Ｐとがなす角度をγとする。補強部材４Ｂは、β＝γ×２の関係を有する。弧Ｒ２−Ｐの長さは、π×ｒ×（γ×２）÷１８０により求められる。
【００２２】
つまり、補強部材４は、スポーク被覆部２２ａ，２２ｂの内周面の径方向外方への延長面とリム被覆部２１ａ，２１ｂが形成する円管の軸心との交点Ｓからこの軸心の曲率中心（農用車輪１の回転中心である。）Ｏに伸びた線と、スポーク被覆部２２ａ，２２ｂが形成する円管の軸心と、がなす角度がγ（度）であるとき、弧Ｒ１−Ｐおよび弧Ｃ１−Ｐの長さがいずれも、π×ｒ×（γ×２）÷１８０以上であることが好ましい。このことは、「弧Ｒ１−Ｐの長さは、弧Ｓ−Ｐの長さの２倍以上であるのが好ましい」と同義である。
次に、補強部材４Ｂにおけるスポーク被覆部長さＬについて説明する。
【００２３】
補強部材４Ｂにおいては、スポーク被覆部長さＬは、リム被覆部２１Ｂａのスポーク被覆部２２Ｂａに連続する側（曲率半径の小さい方）の端縁が形成する弧Ｔ−Ｕとスポーク被覆部２２Ｂａが形成する円管の軸心Ｏ−Ｐとの交わる点Ｖから点Ｐまでの距離をＭとすると、Ｌ＝Ｍ×２として規定される。
つまり、補強部材４は、スポーク被覆部２２ａ，２２ｂによる円管の軸心Ｏ−Ｐと弧Ｔ−Ｕとが交わる点Ｖから点Ｐまでの距離をＭとすると、スポーク被覆部長さＤが距離Ｍの２倍以上に設計されるのが好ましい。なお、弧Ｔ−Ｕは、リム被覆部２１ａ，２１ｂが形成する円管をその軸心を含む仮想平面で切断したときの、径方向内方における内周面の切断線（リム被覆部２１ａ，２１ｂのスポーク被覆部２２ａ，２２ｂに連続する側の端縁に近似する。）である。
【００２４】
弾性輪体３は、リム１１にゴム等の弾性材料を被覆して焼き付け（加硫接着）することにより形成される。弾性輪体３は、周方向に等間隔で配された複数のラグ３１，…，３１を有する（図３（ｃ）、図１）。
上記のように形成された農用車輪１は、補強部材４がスポーク１２およびリム１１に強固に固着されるので、これらが一体となって径方向の外力および車軸方向の外力に抗することができ、従来の農用車輪に比べて耐久性が大きく向上する。
農用車輪１は、それぞれの部材ごとに単純に２重にするのとは異なり、補強部材４の形状がＴ字型とされ、リム１１とスポーク１２との双方を覆うことで、異なる部材の接合をより強固にすることが可能となる。農用車輪１は、あらゆる方向からの負荷に対して強固な状態を保つことができる。
【００２５】
補強部材４のＴ字形状の長さを、リム１１部分でより長くすることにより、応力を従来の溶接箇所から更に分散させることができ、また、２重の範囲が増える等の２つの効果が上がることで、リム１１部分において更なる強度アップを図ることができる。
スポーク１２部分についても同様に、補強部材４をより長くすれば応力分散と２重化との効果により、更なる強度アップを図ることができる。
農用車輪１は、従来の車輪形状に対して、新たに車輪設計を行わずして補強部材４を新たに被せるだけで大幅な耐久性の向上を図ることができる。また、車輪の製造過程についても、従来の溶接工程に後から追加して補強部材４を固定するだけでよいため、容易に強度アップ対応を実施することが可能となる。
【００２６】
上述の実施形態において、リム１１およびスポーク１２を円管ではなく、いずれかまたはいずれも楕円管、長円管で形成してもよい。リム１１およびスポーク１２のいずれかまたはいずれも楕円管または長円管で形成された場合には、補強部材４におけるリム被覆部２１ａ，２１ｂおよびスポーク被覆部２２ａ，２２ｂの内周面は、楕円管または長円管で形成されたリム１１および／またはスポーク１２の外周面に密着するように湾曲される。
その他、農用車輪１、および農用車輪１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。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、田植機等の軟弱地盤を走行する農業機械に装着する農用車輪に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は農用車輪の正面部分断面図である。
【図２】図２は補強部材による鉄車の補強部分の斜視図である。
【図３】図３は農用車輪の製作過程を図１のＡ−Ａ断面矢視で示す図である。
【図４】図４は補強部材の好ましい形態を説明する図である。
【符号の説明】
【００２９】
１ 農用車輪
４，４Ｂ 補強部材
１１ リム
１２ スポーク
１７ａ，１７ｂ，１７Ｂａ 被覆部材
２１ａ，２１ｂ，２１Ｂａ リム被覆部
２２ａ，２２ｂ，２２Ｂａ スポーク被覆部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形、楕円形または長円形の断面形状を有する円環状のリムと、
円形、楕円形または長円形の断面形状を有し一端が前記リムに溶接により接合され他端が回転軸に向けて延びた複数本のスポークと、
前記リムと前記スポークとの接合部分を覆う補強部材と、を有し、
前記補強部材は、
前記回転軸を含む仮想平面による前記リムの断面における外周の形状に略等しい内周面の断面形状を有するリム被覆部と、
前記リム被覆部と一体化され前記スポークのその軸心に直交する断面における外周の形状に略等しい内周面の断面形状を有するスポーク被覆部と、からなり、
前記リム被覆部が前記接合部分に対して前記リムの周方向両側に伸びている
ことを特徴とする農用車輪。
【請求項２】
前記補強部材は、
前記リムの軸心を含む仮想平面に対して面対称である１対の被覆部材で構成されており、
前記１対の被覆部材が前記リムおよび前記スポークのいずれにも溶接により固着された
請求項１に記載の農用車輪。
【請求項３】
前記１対の被覆部材は、
前記リムと前記スポークとの接合部分を覆った状態でそれぞれの前記被覆部材間に隙間を生じさせるように形成されており、
前記隙間が溶接による溶着金属により埋められている
請求項２に記載の農用車輪。
【請求項１】
円形、楕円形または長円形の断面形状を有する円環状のリムと、
円形、楕円形または長円形の断面形状を有し一端が前記リムに溶接により接合され他端が回転軸に向けて延びた複数本のスポークと、
前記リムと前記スポークとの接合部分を覆う補強部材と、を有し、
前記補強部材は、
前記回転軸を含む仮想平面による前記リムの断面における外周の形状に略等しい内周面の断面形状を有するリム被覆部と、
前記リム被覆部と一体化され前記スポークのその軸心に直交する断面における外周の形状に略等しい内周面の断面形状を有するスポーク被覆部と、からなり、
前記リム被覆部が前記接合部分に対して前記リムの周方向両側に伸びている
ことを特徴とする農用車輪。
【請求項２】
前記補強部材は、
前記リムの軸心を含む仮想平面に対して面対称である１対の被覆部材で構成されており、
前記１対の被覆部材が前記リムおよび前記スポークのいずれにも溶接により固着された
請求項１に記載の農用車輪。
【請求項３】
前記１対の被覆部材は、
前記リムと前記スポークとの接合部分を覆った状態でそれぞれの前記被覆部材間に隙間を生じさせるように形成されており、
前記隙間が溶接による溶着金属により埋められている
請求項２に記載の農用車輪。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１２５９８１（Ｐ２０１０−１２５９８１Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０２５２９（Ｐ２００８−３０２５２９）
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
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