(57)【要約】【課題】  転輪装置のローラ支持軸に対する荷重の増大による熱負荷の増大や環境温度の変化による熱負荷の増大に対しても、カラーとローラ支持軸の隙間からの潤滑油の漏れを無くすまたは低減する。【解決手段】  装軌式車両の転輪装置１００は、ローラ支持軸２３と、このローラ支持軸の外周側に回転可能に設けられたローラ２５と、ローラの軸方向両端部に設けられた一対のフローティングシール２８とを有する。ローラの軸方向ほぼ中央部の内周側にローラとローラ支持軸間を潤滑する潤滑油の油溜め室３６を形成する。ローラ支持軸の両端部にそれぞれＯリングから構成された第１、第２のシール手段２１、２２を設ける。第１のシール手段は第２のシール手段よりも軸方向外側に位置する。第１のシール手段が第２のシール手段よりも低温特性に優れているかまたは第２のシール手段が第１のシール手段よりも高温特性に優れている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装軌式車両のサイドレームに接続されたローラ支持軸と、このローラ支持軸の外周側に回転可能に設けられ、走行用の履帯を周回方向に案内するローラと、このローラの軸方向両端部に設けられた一対のフローティングシールとを有する装軌式車両の転輪装置において、
前記ローラの軸方向ほぼ中央部であって内周側に前記ローラと前記ローラ支持軸間を潤滑する潤滑油の油溜め室を、前記ローラと前記ローラ支持軸間に前記油溜め室から前記フローティングシールに潤滑油を導く潤滑油路を形成し、前記ローラ支持軸の両端部にそれぞれＯリングから構成された第１、第２のシール手段を設け、前記第１のシール手段は第２のシール手段よりも軸方向外側に位置し、前記第１のシール手段が前記第２のシール手段よりも低温特性に優れているかまたは前記第２のシール手段が前記第１のシール手段よりも高温特性に優れていることを特徴とする装軌式車両の転輪装置。
【請求項２】
前記第１及び第２のシール手段は、前記油溜め室から前記フローティングシールに潤滑油を供給するため前記ローラの内周部であって半径方向に形成された油道よりも軸方向外側に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の装軌式車両の転輪装置。
【請求項３】
前記サイドフレームは、前記ローラ支持軸に接続し軸方向に延びるサイドフレーム下板部を有し、このサイドフレーム下板部が配設される軸方向位置内に前記第１及び第２のシール手段を配設したことを特徴とする請求項１または２に記載の装軌式車両の転輪装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の装軌式車両に用いる転輪装置に係り、特に走行用の履帯を案内するためにトラックフレームに回転可能に設けられた装軌式車両の転輪装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルに用いる転輪装置の従来の例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載の油圧ショベルでは、下部走行体を構成する転輪装置において、ローラ支持軸の外周側にすべり軸受として作用するブッシュを介してローラを、回転可能に設けている。ローラの軸方向両端部にはフローティングシール部材が配置されており、ブッシュとローラ軸間を潤滑する潤滑油が、この転輪装置から漏れるのを防止する。
【０００３】
ローラ支持軸の軸方向ほぼ中央部であってローラの内径側に、ブッシュ及びフローティングシール部材を潤滑する潤滑油が貯蔵される油溜め室を形成している。さらに、ローラ支持軸の軸端部であって、抜け止め用の止めピンが配置された位置よりも内側にＯリングが配置されており、ブッシュ面を潤滑した潤滑油が、ローラ支持軸の軸端部を支持するカラーとローラ支持軸の隙間から転輪装置の外に漏れるのを防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２３０７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
転輪装置では、ローラ内径側に形成した油溜め室に保持される潤滑油が転輪装置の外部に漏れ出て所定量以下になると、ローラを円滑に回転させることができなくなる。そのため、所定量以下に油量が低下した場合には、転輪装置を分解して油溜め室に潤滑油を補充するが、１カ月以上も転輪装置を有する建設機械を稼働した後では、錆びつきなどでローラ部の分解等が不可能になり、転輪装置全体を交換しなければならないのが実状である。このことから、油溜め室に保持される油量で、実質的に転輪装置の交換寿命が決定されている。そこで転輪装置においては、従来から最も潤滑油が転輪装置外に漏れる可能性のある部分に、フローティングシールを配置して、潤滑油漏れを防止している。さらに、土砂等がフローティングシール部に混入する恐れがあり、土砂混入の対策も種々講じられている。
【０００６】
一方、ローラの内径側に固定保持されるローラ支持軸およびローラ間を潤滑した潤滑油が転輪装置の外部に漏れるのを防止するために、ローラ支持軸の軸端部であってローラ支持軸の軸端部を支持するカラーとローラ支持軸に設けられるローラの抜け止めピンよりも内部側かつローラ支持軸の軸端部を支持するカラーとローラ支持軸の間にＯリング溝を形成し、Ｏリングをこの溝に嵌合させている。
【０００７】
一般的な建設機械ではローラ支持軸からの潤滑油漏れは、上記Ｏリングのみで十分回避できている。しかしながら年々建設機械の作業環境の多様化により、例えば建設機械を−４０℃以下または５０℃以上の環境で使用することもあり、Ｏリングへの熱負荷が従来に比べ格段に増大している。また、ローラ支持軸における荷重方向負荷が、油溜め室の中心とローラ支持軸端部とで、その差が従来の数倍にも拡大している。
【０００８】
このような建設機械の使用状況の変化については、特許文献１に記載のものでは十分な対応が困難である。特に、従来の建設機械では標準的な温度特性のシールを組み込んでいるので、上記のような極端な条件での使用は、転輪装置の交換寿命を早めることになる。また、ローラ支持軸を単列のＯリングでしかシールしていないので、万一このＯリングが異物等で傷つくと、それだけでシール性能が低下し、転輪装置の交換という事態を引き起こす。
【０００９】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は転輪装置のローラ支持軸に対する荷重の増大による熱負荷の増大や環境温度の変化による熱負荷の増大に対しても、カラーとローラ支持軸の隙間からの潤滑油の漏れを無くすまたは低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する本発明の特徴は、装軌式車両のサイドレームに接続されたローラ支持軸と、このローラ支持軸の外周側に回転可能に設けられ、走行用の履帯を周回方向に案内するローラと、このローラの軸方向両端部に設けられた一対のフローティングシールとを有する装軌式車両の転輪装置において、前記ローラの軸方向ほぼ中央部であって内周側に前記ローラと前記ローラ支持軸間を潤滑する潤滑油の油溜め室を、前記ローラと前記ローラ支持軸間に前記油溜め室から前記フローティングシールに潤滑油を導く潤滑油路を形成し、前記ローラ支持軸の両端部にそれぞれＯリングから構成された第１、第２のシール手段を設け、前記第１のシール手段は第２のシール手段よりも軸方向外側に位置し、前記第１のシール手段が前記第２のシール手段よりも低温特性に優れているかまたは前記第２のシール手段が前記第１のシール手段よりも高温特性に優れていることにある。
【００１１】
そしてこの特徴において、前記第１及び第２のシール手段は、前記油溜め室から前記フローティングシールに潤滑油を供給するため前記ローラの内周部であって半径方向に形成された油道よりも軸方向外側に配設されているのがよく、前記サイドフレームは、前記ローラ支持軸に接続し軸方向に延びるサイドフレーム下板部を有し、このサイドフレーム下板部が配設される軸方向位置内に前記第１及び第２のシール手段を配設するのがさらに好ましい。
【００１２】
なお本発明では、シール手段の「高温特性」を、シール手段であるＯリングに用いるゴムの弾性が、高温でどれほど劣化するかという意味で用いる。ＪＩＳ  Ｋ６２５７−２０１０によれば、ゴムの時間経過による劣化は、温度が高いほど短時間で進行し、反応速度は、温度が１０℃上昇すると約２倍になることが経験則で知られている。そこで、「高温特性に優れた」とは、同じ高温でも劣化が遅く、ゴム弾性が失われる速度が遅いことを指す。
【００１３】
また、本発明におけるシール手段の「低温特性」とは、低温での硬さの増加がどれほどであるか、すなわち、ゴム弾性の失われる量がどれほどであるかを指す。シール手段を構成するゴムは、低温になると硬さが増え、ゴム弾性が失われるので、「低温特性が優れている」とは、低温になってもゴムの弾性の低下量が少ないものを指す。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、転輪装置のローラ支持軸に設けるシール手段を２列またはそれ以上のＯリングとし、軸端部側はより低温性能に優れたＯリングを配置し、内部側は軸端部に配置したＯリングよりも高温性能に優れたＯリング配置としたので、ローラ支持軸に対する荷重の増大による熱負荷の増大や環境温度の変化による熱負荷の増大に対しても、カラーとローラ支持軸の隙間からの潤滑油の漏れを無くすまたは低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る装軌式車両の一実施例の側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る装軌式車両の一実施例を、図面を用いて説明する。図１は、装軌式車両の一例としてのクローラ式油圧ショベルの一実施例の側面図である。図２は、油圧ショベルが有する下部走行体を構成する転輪装置の縦断面図であり、図３は図２の要部拡大図である。
【００１７】
クローラ式油圧ショベル２０は、自走可能なクローラ式の下部走行体１と、この下部走行体１上に旋回可能に搭載された上部旋回体２と、上部旋回体２の前部側に俯仰動可能に設けられた作業装置であるフロント４とを有している。そして、フロント４を用いて掘削等の種々の作業を実行する。
【００１８】
下部走行体１はトラックフレームを有しており、トラックフレームは詳細を後述するサイドフレーム１３を有している。サイドフレーム１３は下部走行体１の履帯１０の内部に収められており、前後方向に延びている。サイドフレーム１３の一端側(後端側)には、履帯１０を周回方向に駆動する駆動輪１１が、サイドフレーム１３の他端側(前端側)には駆動輪１１とともに履帯１０を周回方向に回動させる従動輪１２が設けられている。
【００１９】
ここでサイドフレーム１３は、図２に示すように、左右の側板部６１、６２と、これら側板部６１、６２の上端側を連接する図示しない上板部と、左右の側板部６１、６２の下端部にそれぞれ設けられ、前後方向に延びる長尺の下板部６３とを有している。
【００２０】
履帯１０は、駆動輪１１及び従動輪１２との間に巻装されている。履帯１０は、駆動輪１１により駆動されることにより、サイドフレーム１３の上方に設けられ前後方向に間隔をおいて複数配置された上履帯案内ローラ１５及びサイドフレーム１３の下方に設けられ前後方向に間隔をおいて多数配置された下履帯案内ローラ１４に案内されつつ、駆動輪１１と従動輪１２の間を周回して、下部走行体１を走行させる。
【００２１】
上部旋回体２は、油圧ショベル２０の作業者が搭乗するキャブ３を前部に有し、上部旋回体２の右前方側に俯仰動可能に取り付けたフロント４と釣り合いを保つためのバランスウエイト８を後部に有している。
【００２２】
フロント４は、油圧ショベル２０が掘削等の作業を可能にするためのもので、上部旋回体２に一端側が取り付けられ俯仰動可能なブーム４ａと、ブーム４ａの他端側に一端側が取り付けられ俯仰動可能なアーム４ｂと、アーム４ｂの先端部に取り付けられたアタッチメントとしてのバケット４ｃとを備えている。ブーム４ａは、一端側が上部旋回体２に他端側がブーム４ａに取り付けられたブームシリンダ５ａにより駆動される。アーム４ｂは一端側がブーム４ａに他端側がアーム４ｂに取り付けられたアームシリンダ５ｂにより駆動される。バケット４ｃは一端側がアーム４ｂに他端側がバケット４ｃに取り付けられたバケットシリンダ５ｃにより駆動される。なお本実施例では、アタッチメントとしてバケットの例を示しているが、アタッチメントはバケットに限るものではなく、種々のものが使用可能である。
【００２３】
図２は、図１に示した油圧ショベル２０のサイドフレーム１３部の断面図であり、図１のＡ−Ａ線断面図である。上述したように、左右の各履体１０に設けられたサイドフレーム１３は、履体１０ごとに下部に一対の下板部６３を有している。そして一方の下板部６３は油圧ショベル２０の左右方向外側（図２では左側）に、他方の下板部６３は油圧ショベル２０の左右方向内側(図２では右側)に配設されている。
【００２４】
サイドフレーム１３の各下板部６３の下面にはカラー２６が固定されており、後述するローラ支持軸２３を支持している。ここで各カラー２６には、左右方向に延びる貫通孔が中央部に形成されており、この孔をローラ支持軸２３が貫通する。また、カラー２６の外周面であって上面には、サイドフレーム１３の下板部６３が当接できるように、円筒面の一部を水平に切り欠いた形状に形成されている。
【００２５】
カラー２６の反下板部６３側、すなわち、ローラ支持軸２３の軸方向内側（図２では左右方向の中央側）寄りの部分には、フローティングシール２８を収容するための収容部が形成されている。また、カラー２６の下板部６３側の端部近傍には、後述する抜け止めピン２７を貫挿可能とするためのピン孔２６ｃが形成されている。
【００２６】
履帯１０ごとに左右一対設けられた上述のカラー２６、２６間には、ローラ２５がローラ支持軸２３と同心でかつローラ支持軸２３の外周側に回動可能に配設されている。ローラ２５の最下面は、履帯１０を構成する凸状のトラックリンク１０ａに摺接している。また、ローラ２５の内周側であって左右両端部には、カラー２６とともにフローティングシール２８を保持する凹部が形成されている。
【００２７】
ローラ２５の内周面側中央部であってローラ支持軸２３との間には、円筒形のブッシュ２９が一対配置されている。ブッシュ２９は、すべり軸受として作用する。一対のブッシュ２９、２９間には、このブッシュ２９及びフローティングシール２８の双方に潤滑油を供給するために、油溜め室３６が形成されている。油溜め室３６は、ローラ２５の内周部であって中央部をくりぬくことにより形成されている。油溜め室３６には、図２に示すように潤滑油３７が、初期状態で例えば油溜め室３６の体積の７０〜８０％程度、充填貯蔵されている。ローラ２５の油溜め室３６と左右のフローティングシール２８、２８間を横方向に貫通して、潤滑油流路２５ａが形成されている。潤滑油流路２５ａは、ローラ支持軸２３の周方向に少なくとも１つ設けられている。
【００２８】
図３に、図２に示したローラ２５の右端側の部分を拡大した要部拡大図を示す。ローラ２５の左側も対称な同一形状である。フローティングシール２８は、固定側シールリング３３と回転側シールリング３４とを有する。固定側シールリング３３には、固定側Ｏリング３１を保持する凹部が形成されており、ローラ支持軸２３に取り付けたカラー２６の凹部との間で固定側Ｏリング３１を保持する。回転側シールリング３４は、固定側シールリング３３とほぼ対称形に形成されており、固定側シールリング３３と並んで配置されている。回転側シールリング３３の外周側に形成される凹部と、ローラ２５の内周部であって軸端側との間に、回転側Ｏリング３２は保持される。
【００２９】
すなわち、回転側シールリング３４とローラ２５間に回転側Ｏリング３２は保持され、ローラ２５が回転したときに、転輪装置１００内部からこの転輪装置１００を潤滑する潤滑油が外部へ漏洩するのを防止する。それとともに、ローラ２５の軸端に形成される隙間２８ａから土砂等の異物が転輪装置１００の内部に入り込むのを防止する。また、固定側Ｏリング３１がカラー２６と固定側シールリング間３３に保持されることにより、転輪装置１００を潤滑する潤滑油が転輪装置１００の内部から機外へ漏洩するのを防止する。
【００３０】
ローラ支持軸２３の両軸端側には、ローラ支持軸２３の径方向を貫通してピン孔２３ｃが形成されている。カラー２６をローラ支持軸２３に取り付けた際にピン孔２３ｃに対応するカラー２６の位置に、半径方向に貫通して貫通孔２６ｃが形成されている。ピン孔２３及び貫通孔２６ｃに抜け止めピン２７を貫挿することにより、カラー２６がローラ支持軸２３から脱離するのが防止される。
【００３１】
ところで本発明の特徴として、ローラ支持軸２３の両端部であって抜け止めピン２７位置よりもローラ支持軸２３の軸方向内側(図３では左側)に、２列のＯリング２１、２２からなるシール手段４０を設けている。軸端側に位置するＯリング２１は、ローラ支持軸２３に形成したＯリング溝２３ｂに、内側に形成したＯリング２２は、ローラ支持軸２３に形成したＯリング溝２３ａにそれぞれ嵌合している。
【００３２】
ここで、装軌式車両２０が低温環境でも使用されるような場合には、ローラ支持軸２３の軸端側に配設したＯリング２１を低温特性に優れたＯリングとして低温用ニトリルゴム製のものを用い、内側に配設したＯリング２２には汎用ニトリルゴム製のＯリングを用いる。このような製品例としては、ＮＯＫ社製のニトリルゴム（ＮＢＲ）としてＡ３０５（汎用ニトリルゴム）とＡ９８０（低温用ニトリルゴム）がある。同社カタログによると、Ａ３０５はデュロメータＡの硬さが７０であり、Ａ９８０は同硬さが８０であり使用温度の推奨範囲の下限側は−４８℃である。
【００３３】
また、低温環境下でも使用する装軌式車両２０の場合には、低温時には軸端側に位置するＯリングが低温特性を確保したシールとして作用し、通常環境で使用する場合には内側のＯリングが外側のＯリングに比べてより高温においてシール性を維持するので、装軌式車両２０の転輪装置の交換寿命を大幅に延ばすことが可能になる。
【００３４】
さらに、装軌式車両２０が高温環境下で使用される場合は、長距離連続走行や転輪装置に対する大きな荷重負荷によりシール部が高温となる条件下で使用される場合には、２列に配設するＯリングのうちで内側に位置するＯリング２２に、高温特性に優れたＯリングを用い、軸端側に位置するＯリング２１に汎用のＯリングを用いる。例えば、内側に配設したＯリング２２としては、ＮＯＫ社のフッ素ゴム製のＯリング（Ｆ２０１）を使用可能である。一方、軸端側に配設するＯリング２１には、上記汎用ニトリルゴム製のＯリング（Ａ３０５）を使用できる。フッ素ゴム製のＯリングＦ２０１のデュロメータＡの硬さは７０であり、使用温度範囲の上限側は２００℃を推奨しており、最大２２０℃まで使用可能である。
【００３５】
このように、装軌式車両２０の使用環境に応じて、異なる種類の２種のＯリングを組み合わせて使用することにより、以下の作用及び効果が得られる。すなわち、高温環境や長距離連続走行、大きな荷重負荷によりシール部が高温となる条件下でも使用される装軌式車両の場合には、高温時または大きな荷重負荷時には内側の高温特性に優れたＯリングが耐熱負荷性を確保したシールとして作用する。一方、通常環境で使用する場合には高温特性に優れたＯリングが相対的に低温限界は高いものの、軸端側のＯリングがより低温まで良好なシールとして作用することが可能になる。これにより、装軌式車両２０の転輪装置の交換寿命を大幅に延ばすことが可能になる。
【００３６】
なお、２列に配置したＯリングは上記のように作用するので、フローティングシール２８とローラ支持軸２３部を結ぶ潤滑油流路であってカラー２６とローラ２５の間に軸方向隙間として形成される油道２９ａよりも軸端側であって抜け止めピン２７よりも軸方向内側位置(図３における距離ａ)の範囲に、シール手段４０を設けることが望ましい。
【００３７】
これにより、ローラ支持軸２３の半径方向負荷が最も大きくなることが予想される位置、すなわちローラ支持軸２３とカラー２６の隙間が小さくなる位置で、確実にローラ支持軸２３の周囲から転輪装置１００外へ潤滑油が漏えいするのを防止できる。さらに好ましくは、ローラ支持軸２３の軸端側（図３の範囲ｂ）に設ける。ローラ支持軸２３にはＯリング溝が形成されているため機械的強度が低くなりがちであるが、範囲ｂはサイドフレーム取付け面の範囲内であり、ローラ支持軸２３に生じる応力は他の部位に比べて相対的に小さい。よって、シール手段４０は範囲ｂに設けるのが望ましい。
【００３８】
上記実施例ではＯリングを２列に配列しているが、Ｏリングの配列は２列に限るものではなく、３列以上でもよい。ただし転輪装置の大きさの制限から、３列以上を確保することは困難な場合が多いので、２列が最適である。また、Ｏリングとしてニトリルゴムや低温ニトリルゴム、フッ素ゴムの場合を示しているが、Ｏリングの材質もこれに限るものではなく、転輪装置の使用環境および使用条件に応じて種々変更可能である。
【００３９】
ただし、いずれの場合においても、軸方向内側よりは軸端側に配置するＯリングの温度特性は、使用温度範囲における温度の低い方、逆にいえば内側に配置するＯリングの温度特性が使用温度範囲における温度の高い方で優れているものを使用する。走行時はブッシュ摺動面で発熱するので高温になる一方、軸端付近は外気により放熱されるため相対的に低温となり、温度勾配が生じるためである。これにより、転輪装置が備えるシール手段の耐温度環境性および耐熱負荷環境性が向上する。
【符号の説明】
【００４０】
１…下部走行体、２…上部旋回体、３…キャブ、４…フロント、４ａ…ブーム、４ｂ…アーム、４ｃ…アタッチメント(バケット)、５ａ…ブームシリンダ、５ｂ…アームシリンダ、５ｃ…バケットシリンダ、８…カウンタウエイト、１０…履帯、１０ａ…トラックリンク、１１…駆動輪、１２…従動輪、１３…トラックフレーム、１４…下(履帯案内)ローラ、１５…上ローラ、２０…装軌式車両(油圧ショベル)、２１…(高温用)Ｏリング、２２…(低温用)Ｏリング、２３…(ローラ支持)軸、２３ａ、２３ｂ…Ｏリング溝、２３ｃ…ピン孔、２５…ローラ、２５ａ…潤滑油流路、２６…カラー、２７…抜け止めピン、２８ａ…隙間、２９…ブッシュ、２９ａ…潤滑油流路(油道)、３１…固定側Ｏリング、３２…回転側Ｏリング、３３…固定側シールリング、３４…回転側シールリング、３５…フローティングシール、３６…油溜め室、３７…潤滑油、６１…左側板部、６２…右側板部、６３…下板部、１００…転輪装置。
【図１】
2015020608.tif 000003
【図２】
2015020608.tif 000004
【図３】
2015020608.tif 000005