(57)【要約】【課題】弾性クローラの強度低下や走行時の振動の増大といった二次的弊害を招来することなく、加硫時間を短縮して製造コストを抑えることができる弾性クローラとその製造方法を提供する。【解決手段】周方向において一定間隔おきに並ぶ複数の駆動突起が内周面に形成されたクローラ本体と、このクローラ本体の外周面に所定のラグパターンで一体に形成されたラグ群と、が備えられたゴム弾性体から無端帯状に形成されている弾性クローラにおいて、前記ゴム弾性体に多数の中空粒子による多孔質構造を形成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向において一定間隔おきに並ぶ複数の駆動突起が内周面に形成されたクローラ本体と、このクローラ本体の外周面に所定のラグパターンで一体に形成されたラグ群と、が備えられたゴム弾性体から無端帯状に形成されている弾性クローラにおいて、
前記ゴム弾性体に多数の中空粒子による多孔質構造が形成されていることを特徴とする弾性クローラ。
【請求項２】
中空粒子は、加熱により膨張可能な微小粒子の体積増加により形成されている請求項１に記載の弾性クローラ。
【請求項３】
多孔質構造を構成する多数の孔が、それぞれ独立気泡を形成している請求項１又は２に記載の弾性クローラ。
【請求項４】
独立気泡の直径が、４０μｍ〜１２０μｍである請求項３に記載の弾性クローラ。
【請求項５】
中空粒子が、ゴム弾性体全体にわたり均一に分散されている請求項１〜４のいずれかに記載の弾性クローラ。
【請求項６】
中空粒子が、ゴム弾性体のゴムゲージを厚くした部位にのみ埋設されている請求項１〜４のいずれかに記載の弾性クローラ。
【請求項７】
クローラ本体に周方向に沿って一定間隔をもって埋設された芯金が設けられた弾性クローラであって、
中空粒子が、前記ラグ及び／又は、前記芯金とクローラ本体内周面に挟まれる部位にのみ埋設されている請求項１〜４のいずれかに記載の弾性クローラ。
【請求項８】
未加硫物の加熱により形成されるゴム弾性体からなる弾性クローラの製造方法であって、
前記未加硫物に加熱により膨張可能な微小粒子を予め含有させ、加硫成形時の加熱により前記微小粒子を体積増加させてゴム弾性体に多孔質構造を形成することを特徴とする弾性クローラの製造方法。
【請求項９】
未加硫物からなるゴム中に前記微小粒子を分散させた含有層を予め作製し、この含有層を未加硫物からなるゴム層の一部に積層又は埋設した後に加硫成形する請求項８に記載の弾性クローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種のクローラ式走行装置に使用される弾性クローラ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
弾性クローラ走行装置は現在コンバイン等の農業機械、バックホー等の建設作業機械等に幅広く用いられている。これらの農業機械等には無端状のゴムベルト等からなる弾性クローラが装着され、この弾性クローラは無端帯状に形成されたクローラ本体と、このクローラ本体の内周面に形成された複数の駆動突起と、外周面に所定のラグパターンで形成されたラグ群とからなっているものが使用されている。
そして、クローラ本体の内部に周方向に沿って埋設された抗張体や、クローラ本体内の前記ラグに対応する位置に埋設された芯金を有したものが従来から使用されているが、フルトラック、ハーフトラック等の高速履帯車両においては、走行速度が比較的大きくなるため高速回転が可能な柔軟性と軽量さを有する弾性クローラを採用する必要がある。
【０００３】
このような、柔軟性と軽量さを兼備した弾性クローラとしては、クローラ本体の内部に芯金を埋設していない芯金レスのものが普及している。
かかる芯金レスのクローラの場合、芯金を使用しない代わりに弾性クローラの内周面において一定間隔おき並ぶ複数の駆動突起等ではゴム弾性体のゴム厚みを厚くして剛性を得るようにしている。このような芯金レスの弾性クローラの成形は、熱せられたモールドによって未加硫物を加熱して加硫成形し、ゴム弾性体を得るようにしている。
【０００４】
しかして、芯金レスの弾性クローラの場合、駆動突起の剛性を確保するために、ゴムゲージを厚くしているのが一般的であり、加熱よる加硫時間が比較的長くかかってしまうという問題点があった。また、芯金入りの弾性クローラであっても、クローラ本体のゴムゲージの厚みによっては、同様に加硫時間が長くなってしまうという問題もあった。
このことは、前記駆動突起だけでなく弾性クローラの外周面に所定のラグパターンで一体に形成されたラグにおいても顕著となるものである。
そこで、上記問題点を解消するため、ゴムゲージの厚い部分に窪みを形成することにより、両モールド面の間隔を狭くし、未加硫物をできるだけ薄くかつ均一化して各部の熱伝導率の差を無くすようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、前記問題点を解消するための別の手段として、パイプ状の充填物や、金属片等の充填物を未加硫物に混入することも知られている。
【特許文献１】
特開平６−３０５４６０号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ゴム弾性体に窪みを形成すると、窪みが形成された周辺の厚みが薄くなってしまうので、強度が低下してしまうことがあった。また、ゴム弾性体にパイプ状や金属片等の充填物を混入させると、かかる充填物とゴム材の界面における接着不良により、ゴム弾性体と前記充填物が剥がれてしまうという二次的な弊害を引き起こすことがあった。
【０００６】
その上、パイプ状や金属片等よりなる充填物を混入すると、弾性クローラの走行時の振動が大きくなってしまい、金属片等を混入する場合では、弾性クローラの重量が大きくなってしまうという不具合が発生していた。
本発明は、このような実情に鑑み、弾性クローラの強度低下や走行時の振動の増大といった二次的弊害を招来することなく、加硫時間を短縮して製造コストを抑えることができる弾性クローラとその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明は次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、周方向において一定間隔おきに並ぶ複数の駆動突起が内周面に形成されたクローラ本体と、このクローラ本体の外周面に所定のラグパターンで一体に形成されたラグ群と、が備えられたゴム弾性体から無端帯状に形成されている弾性クローラにおいて、前記ゴム弾性体に多数の中空粒子による多孔質構造が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
この場合、中空粒子により形成される多数の空隙の存在により、未加硫物内部へ向かう熱の伝達距離が実質的に縮まり、モールドからの熱が伝わり易くなるので、短い加硫時間で未加硫物内部の加硫度が所定の状態にまで達し、加硫時間を短縮できる。同時に、未加硫物の内部温度が早期に立ち上がるので、表層部と内部の加硫度の差を縮めることもでき、内部の加硫度に加硫時間をあわせるあまり、表層部の加硫時間が過度となり、表層部がオーバーキュアとなるのを防止できる。
【０００９】
また、多孔質構造を形成することによって、加硫時に熱が未加硫物内部へ伝わり易くなっているので、ゴム弾性体の肉厚を薄くしなくても良く、充填物とゴムとの接着不良の問題も無い。したがって、弾性クローラの強度低下が発生しない。更に、多孔質構造を構成する空隙の存在により、弾性クローラの走行時の振動も抑えることができる。
上記本発明において、中空粒子を、熱可塑性樹脂に低沸点炭化水素を内包した微小粒子を膨張させて成形することで、ゴム弾性体に多数の空隙を均一に形成することができる。
【００１０】
また、本発明において、多孔質構造を構成する多数の孔が、独立気泡を形成することにより剛性の低下を抑えることができる。更に、独立気泡の直径が４０μｍ〜１２０μｍであることが好ましい。これにより、ゴム弾性体の物性を大きく低下することなく、高い熱の伝達速度を得ることができる。
前記中空粒子を、ゴム弾性体全体にわたり均一に分散させた場合には、加硫時において厚肉部、薄肉部に限らず熱の伝わり易さが高く均一となり、加硫成形時間を短くできる。
更に、前記中空粒子を、ゴム弾性体のゴムゲージを厚くした部位にのみ埋設してもよく、この場合にはかかる部位の内部へ熱が伝わり易くなるので、効率よく加硫を行うことができると共に、中空粒子の使用量を抑えることができる。中空粒子を埋設する部分は、表層部から所定間隔をおいたところに内包するようにして、通常のゴム層と多孔質構造を有する含有層との二層構造とすることができる。
【００１１】
上記本発明において、クローラ本体に周方向に沿って一定間隔をもって埋設された芯金が設けられた弾性クローラであって、前記中空粒子が、前記ラグ及び／又は、前記芯金とクローラ本体内周面に挟まれる部位にのみ埋設することで、かかる部位で熱が伝わり易くなり、ゴム物性を適正な値とすることができる。
また、本発明は、未加硫物の加熱により形成されるゴム弾性体からなる弾性クローラの製造方法であって、前記未加硫物に、加熱により膨張可能な微小粒子を予め含有させ、加硫成形時の加熱により前記微小粒子を体積増加させてゴム弾性体に多孔質構造を形成することを特徴とする。
【００１２】
この場合、未加硫物へ混練するのは微小粒子であり、この微小粒子は粒径が小さいため分散させ易く、成形された弾性クローラの物性値に偏りが生じることがない。
更に、上記本発明において、未加硫物からなるゴム中に前記微小粒子を分散させた含有層を予め作製し、この含有層を未加硫物からなるゴム層の一部に積層又は埋設した後に加硫成形すれば、多孔質構造を所望の位置に形成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第一実施形態に係る芯金レスの弾性クローラ１を示し、図２は、この弾性クローラ１を用いたクローラ走行装置２の要部側面図を示している。図２に示すように、本実施形態のクローラ走行装置２は、所定位置に配置された駆動輪であるスプロケット３と、図示しないアイドラと、このアイドラとスプロケット３との間に列設された複数の転輪とを備えており、これらの外周に上記弾性クローラ１を巻き掛けることによって構成されている。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態の弾性クローラ１は、周方向（図２の矢印Ｘ方向）で一定間隔おきに並ぶ複数の駆動突起４が内周面から一体に突設された芯金レスのクローラ本体５と、このクローラ本体５の外周面に所定のラグパターンで形成された多数のラグ６よりなるラグ群と、同クローラ本体５の内部に周方向に沿って埋設された抗張体７と、クローラ本体５の内部における抗張体７の外周側に埋設されたバイアスコード８と、を備えている。
このうち、クローラ本体５は、ゴム弾性体によってほぼ一定厚さの無端帯状に形成されており、このクローラ本体５の内周面における幅方向（図１（ａ）の左右方向）中央部に、当該クローラ本体５と同じ材質のゴム弾性体からなる前記駆動突起４が突設されている。この駆動突起４は、周方向に一定間隔をおいてクローラ本体５の全周に渡って設けられており、この各駆動突起４に前記スプロケット３を係合させることにより、弾性クローラ１を周方向に沿って駆動できるようになっている。
【００１５】
前記スプロケット３は、左右一対の円形の駆動プレート１５同士を、周方向に等間隔に並ぶ図示しない複数の駆動ピンで連結することによって構成されていて、この各駆動ピンが弾性クローラ１の駆動突起４に引っ掛かった状態で正逆回転することで、弾性クローラ１を前後にフィードする機能を有するものである。
抗張体７は、周方向に沿って延設されたスチールコード等による抗張力コードを並設することによって構成されている。他方、バイアスコード８は、周方向に対して傾斜した方向にスチールコード等による抗張力コードを並設することによって構成されている。なお、このバイアスコード８は、抗張体７の内周側や、その内周側及び外周側の双方に設けることもできる。
【００１６】
図１に示されるように、駆動突起４とラグ６は他の部位よりもゴムゲージが厚くなっており、この部位では通常のゴム層９と、中空粒子１２が含有されかつ前記ゴム層９に内包された含有層１０と、の二層構造により構成されている。含有層１０の一部を表した図１の拡大模式図に示すように、中空粒子１２は独立気泡を構成し、そこには空隙１３が形成されている。当該中空粒子１２の周りにはゴム層９と同じ材質のゴム１１があり、このゴム１１と前記空隙１３とで多孔質構造を構成している。
【００１７】
多孔質構造を形成する含有層１０は、駆動突起４やラグ６の表層から、所定間隔をおいたところに設けられ、空隙１３の存在によって、この含有層１０の実質的な厚みが薄くなり、加硫時における熱の伝わり易さが通常のゴム層９よりも高くなっている。
中空粒子１２は、後述する微小粒子１６の膨張によって形成されている。この微小粒子１６には、低沸点炭化水素を内包した樹脂性球体が用いられる。最も一般的な発砲剤は有機発泡剤、即ち熱の影響下で化学的に分解反応し、気体を放出する物質である。しかしながら、有機発泡剤は爆発的にガスを放出することから、発泡状態や気泡状態は温度条件により著しい影響を受ける。例えば、発泡形成する際、受容熱の分布は各部位で異なるため発泡状態等にバラツキが生じ、要求性能を満たさないという不具合を生じる。
【００１８】
そこで、本発明においては発泡状態等を均一にするために、微小粒子１６を用いることによってかかる問題を解消している。微小粒子１６はガスバリアー性を有する熱可塑性樹脂の外殻内に内包剤を封入して成形される。前記熱可塑性樹脂としては、塩化ビニリデン、アクリロニトリル等の共重合体やフェノール系樹脂等が例示されるが、融点が高いという点ではアクリロニトリル系樹脂が好ましい。また、内包剤としては、低沸点の化合物が用いられ、イソブタン、イソペンタン等が例示されるが、特にイソペンタンが好ましい。
微小粒子１６の平均粒径は、１０μｍ〜２０μｍであり、この微小粒子１６が完全に膨張して中空粒子１２となった場合、体積は約４０倍以上になり、比重は劇的に減少する。ここで用いられる微小粒子の膨張温度は８０℃〜１９０℃である。
【００１９】
このように、中空粒子１２を含有した含有層１０を駆動突起４やラグ６のようなゴムゲージの厚い部位に設けることで、加熱成形時においてモールドの熱が表層部から内部へ移行し易くなり、表層部から内部への温度勾配をゆるやかにすることができるので、早期に肉厚部内部の温度を立ち上げることができる。したがって、長い時間をかけなくてもモールドから離れた部位の加硫度を所定の状態にまで達することができ、加硫時間を短くできる。このため、使用電力等を減らし生産コストを抑えることができる。
【００２０】
更に、未加硫物の内部温度を早期に立ち上げることができるので、表層部との加熱状態が近い状態となり、内部と表層部の加硫度の差を縮めることができる。従来は、内部を所定の加硫度に達するため加熱時間が長くなり、表層部の加硫度が過剰となっていた。この場合、オーバーキュアとし加硫度を過剰にすると、成形されたゴム弾性体の物性値は所望の数値をとることができず、例えば耐磨耗性や剛性が低下する原因となるものであった。
これに対し、本実施形態では全体の加硫度をほぼ均等にすることができるので、表層部のオーバーキュアを防止でき、耐摩耗性や、耐カット性が向上する。
【００２１】
一方、ゴム弾性体の重量に関していえば、ゴム弾性体に空隙１３が形成されているので、その分重量が軽量化され、これにより弾性クローラ１の駆動効率が高まる。そして、この空隙１３は同時に弾性クローラ１の走行時の振動を軽減する機能も有する。更に、空隙１３が独立気泡を形成しているので剛性の低下が少なく、その上、例えばパイプ状の充填物を混入する場合のように、充填物とそれを取り囲むゴム材との接着不良から由来する二次的な弊害が解消される。
本実施形態では、ゴムゲージの厚い駆動突起４やラグ６のみに中空粒子１２を含有させたが、ゴム弾性体全体にわたり均一に分散させることにより、厚肉部、薄肉部に限らず全体への熱の伝わり易さを高く均一なものとしてもよい。この場合、加硫成形時間を短くし、更に単一の材料のみを成形するだけでよいので、製造コストを抑えることができる。
【００２２】
図５は、弾性クローラ１の加硫成形前（ａ）と加硫成形後（ｂ）の一部断面を模式的に表したものである。加硫成形前の含有層１０では、未加硫物１７からなるゴム中に微小粒子１６が含有されており、この微小粒子１６は、加硫成形時の加熱で体積増加が起こり、加硫成形後におけるマトリクスを構成するゴム１１中の中空粒子１２となる。その結果、加硫成形後の含有層１０では、かかる中空粒子１２の空隙１３の存在によって多孔質構造が形成される。なお、加硫成形は一般に行われている周知の方法で行うことができる。
【００２３】
また、微小粒子１６は非常に小さいので未加硫物１７を練る際に、未加硫物１７中に分散させ易く、混練作業効率が良い。例えば、加硫成形前に比較的大きい中空の充填物を混入すると、未加硫物１７とかかる充填物との比重差が大きくなって、この充填物を十分に分散させることが困難になりゴム弾性体の物性の偏りという弊害が発生する。この点、本発明ではゴム弾性体中に均等に分散した空隙１３を有する多孔質構造を形成することができるので、上記問題を解消することができる。
【００２４】
更に、未加硫物１７からなるゴム中に微小粒子１６を分散させた含有層１０を予め作製しておき、この含有層１０を他の未加硫物シート等の所望の位置に積層するか、埋設してから加硫成形することによって、多孔質構造を特定箇所に形成し、図５に示すような二層構造を効率良く形成することができる。
ゴム１１の成分としては、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、ウレタンゴム、ＳＢＲ、ＣＲ等を挙げることができ、これらから選ばれる１種又は２種以上を使用することができる。また、加硫促進剤、加硫助剤、加硫遅延剤等が適宜添加される。
【００２５】
図３は、本発明の第二実施形態にかかる弾性クローラ１を示している。
本実施形態の弾性クローラ１が第一実施形態の場合と異なる点は、クローラ本体５にクローラ幅方向に長い芯金１４を備えている点である。
ここでは、ラグ６には第一実施形態と同様、中空粒子１２が含有された含有層１０が設けられている。また、芯金１４の幅方向に延びた部位とクローラ本体内周面に挟まれる部位に、前記含有層１０が設けられている。このようにすることで、成形時間が短縮されるのは勿論、芯金１４入りクローラの走行振動の低減効果を得ることができる。なお、本実施形態において二層構造とせずに、ゴム弾性体の全体にわたり均一に中空粒子１２を含有してもよい。
【００２６】
図４は、本発明の第三実施形態にかかる弾性クローラ１を示している。
本実施形態の弾性クローラ１が第二実施形態と異なる点は、図４（ｂ）に示すように、含有層１０を芯金１４に対応する位置だけではなく、周方向に長く配置している点である。このようにすることで、芯金入りクローラの更に高い走行振動の低減効果を得ることができる。また、連続した長い含有層１０を作製することができるので、生産効率が向上する。
なお、本発明は、前記した各実施例の形態に限定されるものではない。
例えば、第一実施形態にかかる弾性クローラ１の強度を上げるべく、駆動突起４の内部に、硬質樹脂製又は金属製の補強部材を埋設することにしてもよい。また、ラグ６の形状はクローラ幅方向に延びたものだけでなく、クローラ幅方向に傾斜したものとしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、弾性クローラの強度低下や走行時の振動の増大といった二次的弊害を招来することなく、加硫時間を短縮して製造コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は第一実施形態の弾性クローラの横断面図であり、（ｂ）は同クローラの幅方向中央部の縦断面図（図１（ａ）のＡ―Ａ線断面図）である。
【図２】第一実施形態の弾性クローラを装着したクローラ式走行装置の要部側面図である。
【図３】（ａ）は第二実施形態の弾性クローラの横断面図であり、（ｂ）は同クローラの幅方向中央部の縦断面図（図３（ａ）のＢ―Ｂ線断面図）である。
【図４】（ａ）は第三実施形態の弾性クローラの横断面図であり、（ｂ）は同クローラの幅方向中央部の縦断面図（図４（ａ）のＣ―Ｃ線断面図）である。
【図５】（ａ）は加硫成形前の弾性クローラの一部断面模式図であり、（ｂ）は加硫成形後の同クローラの一部断面模式図である。
【符号の説明】
１      弾性クローラ
４      駆動突起
５      クローラ本体
６      ラグ
９        ゴム層
１０      含有層
１２      中空粒子
１３      空隙
１６      微小粒子
１７      未加硫物
【図１】
2004345563.tif 000003
【図２】
2004345563.tif 000004
【図３】
2004345563.tif 000005
【図４】
2004345563.tif 000006
【図５】
2004345563.tif 000007