(57)【要約】      （修正有）【課題】スポークとボスとの接合強度を高めた農用車輪を提供する。【解決手段】農用車輪は、円環状のリム４と、一端がリムに接続され他端がリムの中心に向けて延びた管状の複数のスポーク６と、リムの内側においてスポークの他端を接続するボス５と、スポークとボスとの接続を強化する補強パッチ７と、を有する。スポークは、その軸心を挟んで対向しボスの軸心方向に並ぶ、ボス側の端からスポーク外周の母線に沿って延びた２つの切り欠き１１，１１を備える。補強パッチは、２つの切り欠きに嵌め入れられてスポークに固着されかつボスの軸心方向に沿ってボスの外面に固着されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状のリムと、
一端が前記リムに接続され他端が前記リムの中心に向けて延びた管状の複数のスポークと、
前記リムの内側において前記スポークの前記他端を接続するボスと、
前記スポークと前記ボスとの接続を強化する補強パッチと、を有し、
前記スポークは、その軸心を挟んで対向し前記ボスの軸心方向に並ぶ、前記ボス側の端から前記スポーク外周の母線に沿って延びた２つの切り欠きを備え、
前記補強パッチは、前記２つの切り欠きに嵌め入れられて前記スポークに固着されかつ前記ボスの軸心方向に沿って前記ボスの外面に固着されている
ことを特徴とする農用車輪。
【請求項２】
前記補強パッチにおける前記切り欠きに嵌め入れられた部分の前記スポーク長手方向の長さは、前記スポークの長さの５％以上である
請求項１に記載の農用車輪。
【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】
比較的直径の大きな農用車輪は、いずれも鉄製で製作された環状のリム、および車軸連結用のボスとリムとを連結しボスから複数が放射状に延びたスポークによって、装着された農業機械の車重を支える。このような農用車輪では、リムとスポークおよびスポークとボスとが溶接されており、特にスポークとボスとの接合部分にはその形状から大きな応力が集中して、ひび、割れ等の問題が生じやすい。
【０００３】
このようなスポークとボスとの接合部分の補強は、リブによって隣り合うスポークを連結することが一般的に行われている。また、スポークとボスとの溶接の接合面の接合精度を向上させて接合強度を高めるために、ボスの外観を角柱状にする技術が開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２７４６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
隣り合うスポーク間を連結するリブは、農用車輪の周方向に加わる外力に対して補強の効果を発揮するが、回転軸方向に加わる外力に対する補強の寄与は低い。
また、特許文献１に開示された技術は、回転軸方向に加わる外力に対して一定の補強効果を期待できるが、ボスが特異な形状であることから、ボスの加工性および汎用性に問題を有する。
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、スポークとボスとの接合強度を高めた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】
【０００７】
本発明に係る農用車輪は、円環状のリムと、一端が前記リムに接続され他端が前記リムの中心に向けて延びた管状の複数のスポークと、前記リムの内側において前記スポークの前記他端を接続するボスと、前記スポークと前記ボスとの接続を強化する補強パッチと、を有し、前記スポークは、その軸心を挟んで対向し前記ボスの軸心方向に並ぶ、前記ボス側の端から前記スポーク外周の母線に沿って延びた２つの切り欠きを備え、前記補強パッチは、前記２つの切り欠きに嵌め入れられて前記スポークに固着されかつ前記ボスの軸心方向に沿って前記ボスの外面に固着されている。
【０００８】
好ましくは、前記補強パッチにおける前記切り欠きに嵌め入れられた部分の前記スポーク長手方向の長さは、前記スポークの長さの５％以上である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、スポークとボスとの接合強度を高めた農用車輪を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は農用車輪の正面図である。
【図２】図は図１のＡ−Ａ矢視における鉄輪の断面図である。
【図３】図３は図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】図４は歪みの大きさを求めたときの鉄輪の状態を示す図である。
【図５】図５はボス直近のスポーク比と歪み比との関係を示す図である。
【図６】図６は外方端直近のスポーク比と歪み比との関係を示す図である。
【図７】図７は他の形状の補強パッチを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は農用車輪１の正面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視における鉄輪２の断面図、図３は図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
農用車輪１は、鉄車２鉄車２および弾性輪体３からなる。
鉄車２は、リム４、ボス５、スポーク６，６，６、補強パッチ７，７，７および補強板８等からなる。
【００１２】
リム４は、金属製の管が円環状に曲げられ、両端が溶接等により接続されたものである。農用車輪１は、円管によりリム４が形成されている。
ボス５は、農用車輪１を農業機械に装着するとき、農業機械の車軸端を貫通させるためのものであり、全体として形状が円筒状である。ボス５の中心軸は、リム４の中心と一致している。
【００１３】
スポーク６は、金属製の円管で形成される。スポーク６，６，６は、ボス５から１２０度間隔で放射状にリム４に向けて延び、一端がボス５に他端がリム４にそれぞれ溶接により固着されている。スポーク６は、ボス５側の端近傍に、端からスポーク６側に延びた切り欠き１１が、スポーク６の軸心を挟んで対向して（つまり１８０度間隔で）２つ設けられている。
【００１４】
２つの切り欠き１１，１１は、スポーク６の軸心に直交する方向から見たときいずれの形状も、スポーク６の長手方向に細長い矩形である。切り欠き１１は、ボス５側の端からスポーク６の外周の母線に沿って延び、スポーク６の軸心を含む面に対して面対称である。２つの切り欠き１１，１１は、その並び方向が車軸方向に一致するようにスポーク６に設けられる。
【００１５】
２つの切り欠き１１，１１内には、スポーク６の軸心を通る１つの補強パッチ７が嵌め入れられ、補強パッチ７は、スポーク６に固着されている。
補強パッチ７は、形状が略矩形の板材で形成される。補強パッチ７は、その厚さが切り欠き１１の矩形形状の短辺よりわずかに小さい（切り欠き１１に嵌め入れ可能な程度の差である）。補強パッチ７は、矩形の一方の辺の長さがスポーク６の外径と同じまたは外径より若干大きく、この辺に直交する辺の長さが切り欠き１１の矩形形状の長辺に略等しい。
【００１６】
補強パッチ７は、切り欠き１１の矩形形状の長辺に略等しい辺を含む側面１７がスポーク６の長手方向となるように切り欠き１１，１１に嵌め入れられ、上述したようにスポーク６に溶接により固着される。補強パッチ７は、スポークの軸に直交する方向において、一方の切り欠き１１からはスポーク６の外面に少し突出し、他方の切り欠き１１では、スポーク６の外面に連続する湾曲面（スポーク６外面の延長湾曲面）またはスポーク６の外面に対して凹となっている。
【００１７】
補強パッチ７は、スポーク６の端側の面（端面）が、ボス５の外周の母線に沿って、つまり回転軸方向に一致させてボス５に溶接により固着されている。
補強板８は、円形の板材で形成され、中心から１２０度間隔で放射状に３つの溝（放射溝）１２，１２，１２が設けられている。放射溝１２は、補強板８の一方の面においては溝であり、他方の面においては凸状の帯である。放射溝１２，１２，１２は断面が円弧状であり、その曲率半径は、スポーク６の外径の２分の１に等しいかまたはこれよりも若干大きい。補強板８は、その中心にボス５の外径と等しいまたはこれより大きな径を有するボス孔１３が貫通する。補強板８は、ボス孔１３にボス５を車軸方向の一方の側から貫通させ、放射溝１２，１２，１２にそれぞれスポーク６，６，６を収容して、溶接によりスポーク６，６，６と一体に固着されている。
【００１８】
弾性輪体３は、リム４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、本体１４、ラグ１５，…，１５および羽根板（羽根ラグ）１６，…，１６を有する。
ラグ１５は、本体１４から径方向外方に突出し、等間隔に配された複数が１ブロックとなっている。
【００１９】
羽根板１６は、複数のラグ１５，１５，１５からなる各ブロックの間に配され、本体１４から車軸方向の両側に突出している。
上記のように形成された農用車輪１は、補強パッチ７，７，７がボス５とスポーク６，６，６とに固着され、特に板状である補強パッチ７の側面（その厚さを示す面）をボス５
の外周の母線に沿わせてボス５に固着されていることにより、リム４に加わる外力によってボス５とスポーク６との接合部分に生ずる応力を減少させ、接合部分の破損が防止される。
【００２０】
次に、農用車輪１が軸方向の力を受けたときの補強パッチ７によるスポーク６とボス５との溶接部分に生ずる応力低減について説明する。材料に生ずる応力値と歪みの大きさとは比例することから、スポーク６に生ずる応力の大きさ（相対値）を、歪みの大きさを測定して代用した。測定対象は、実質的に荷重を支える鉄車２を用い、ボス５を固定軸に取り付けて回転不能とし、リム４（の中心相当外面）に車軸方向の力を加えて行った（図２の矢印Ｆ参照）。
【００２１】
図４は歪みの大きさを求めたときの鉄輪２の状態を示す図である。図４におけるＰは力を加えた場所（「力点」という）である。図４（ａ）は、力点がリム４の軸心とスポーク６の軸心とが交わる点のリム４の外面であり（「条件１」という）、図４（ｂ）は、力点が２つのスポーク６，６の中間位置におけるリム４の外面である（「条件２」という）。
歪み測定は、スポーク６におけるボス５との溶接部分直近（図２における部分Ｍ１）および補強パッチ７の径方向外方端直近（図２における部分Ｍ２）に取り付けた歪みゲージにより行った。
【００２２】
使用した歪みゲージは、金属材料の電気抵抗値が歪みにより変化することを利用し、抵抗の変化をホイートストンブリッジ回路により電圧の変化に換えて歪みの程度を測定するもので、この測定方法は公知の技術である。
以下、「スポーク６におけるボス５との溶接部分直近」を「ボス直近」と略し、「補強パッチ７の径方向外方端直近」を「外方端直近」と略す。
【００２３】
鉄車２の力点に加えた外力の大きさは２５０ｋｇｆである。
測定に使用した鉄車２の共通する条件として、リム４は外径を３４ｍｍ、肉厚を２．３ｍｍおよび軸心基準の径を８５９ｍｍに、スポーク６は外径を３１．８ｍｍ、肉厚を３．２ｍｍおよびその長さＳを３８４ｍｍに、ボス５は外径を５７ｍｍに、補強パッチ７は厚さを３．２ｍｍに統一した。また、補強板８は、直径が２６５ｍｍである。
【００２４】
以上の条件により、ボス直近および径方向外方端直近の歪みを計測した結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１における「スポーク比」は、スポーク６の長さＳに対する補強パッチ７の鉄輪２の径方向（スポーク６長手方向）長さ（高さ）Ｈの割合（Ｈ÷Ｓ）である。以下、この割合を「スポーク比」という。なお、スポーク６の長さＳは、鉄輪２の回転軸およびスポーク６の軸心を含む断面におけるボス５の外面とリム４の外面との距離である。
表１の「歪み比」は、補強パッチ７を有しない鉄車２におけるスポーク６のボス直近Ｍ１の歪みの大きさを１００としたときのこれに対する各歪みの大きさの割合である。
【００２７】
図５はボス直近Ｍ１のスポーク比と歪み比との関係を示す図、図６は外方端直近Ｍ２のスポーク比と歪み比との関係を示す図である。
図５および図６のいずれにおいても、スポーク比が０．０５以上で歪み比が略一定となる。図５および図６から、補強パッチ７の高さＨをスポーク比が０．０５以上となるように設計することにより、農用車輪１に車軸方向の外力が加わったときのボス直近Ｍ１に生ずる応力を略３５％減少できることがわかる。
【００２８】
農用車輪１は、車軸方向から加えられた外力によりボス５とスポーク６との溶接部分に生ずる応力を減少することができ、その結果溶接部分の疲労の進行を抑制し、ひび、割れ等の発生の危険を軽減することができる。
なお、検討範囲では補強パッチ７の高さＨの上限は、高さＨを徒に大きくしても応力減少効果が高さＨに比例しないこと、補強パッチ７のコスト、その溶接コストが増加すること、および農用車輪の重量が増加すること等により、適切に制限される。
【００２９】
図７は種々の形状の補強パッチ７Ｂ，７Ｃを示す図である。
図７（ａ）に示される補強パッチ７Ｂは、ボス５に接合される側面に対抗する側面２１Ｂの車軸方向中央に、Ｖ字形の切り欠き２２Ｂが設けられたものである。
図７（ｂ）に示される補強パッチ７Ｃは、ボス５に接合される側面に対抗する側面２１Ｃの車軸方向中央に、円弧状の切り欠き２２Ｃが設けられたものである。補強パッチ７Ｂ，７Ｃは、切り欠き２２Ｂ，２２Ｃが設けられていることにより、農用車輪の軽量化に寄与する。
【００３０】
図７において、農用車輪１と同じ構成の部分については農用車輪１におけると同じ符号を付しその説明を省略する。
補強パッチ７，７Ｂ，７Ｃは、少なくともスポーク６の２つの切り欠き１１，１１にはまり込む部分の高さＨが略同一であることが好ましい。農用車輪には、図２に示された外力Ｆと反対方向からも外力が加わるからである。２つの切り欠き１１，１１にはまり込む部分の高さＨが略同一であれば、その間の側面２１Ｂ，２１Ｃに切り欠き２２Ｂ，２２Ｃ等が設けられても、ボス直近Ｍ１に生ずる応力を減少させることができる。
【００３１】
また、補強パッチ７，７Ｂ，７Ｃのボス５との接合面についても、２つの切り欠き１１，１１にはまり込む部分がボス５に接合されていれば、その間に若干の凹みを有しても、ボス直近Ｍ１に生ずる応力を減少させることができる。
上述の実施形態において、ボス５の形状は円筒状に限られず、ボスの外観が角柱状であっても適用可能である。外観が角柱状のボスについては、補強パッチ７は、スポーク６の端側の面を回転軸方向に一致させてボス５に溶接により固着される。農用車輪１のスポーク６の数は３つに限られず、その数を４以上としてもスポーク６が３つの場合と同様の補強パッチ７の効果を得ることができる。
【００３２】
補強パッチ７，７Ｂ，７Ｃは、必ずしも厚さが一定の板状である必要はなく、また圧縮力の分散が考慮されて肉抜きされた板状部材を用いることもできる。
補強パッチ７，７Ｂ，７Ｃは、切り欠き１１に嵌め入れられたときに切り欠き１１との間に隙間を有してもよいが、鉄輪２においてその隙間は、例えば溶接では溶加材で埋められる。補強パッチ７，７Ｂ，７Ｃは、切り欠き１１との間に隙間がある場合、溶加材のような隙間を埋める部材も含む概念である。
【００３３】
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】
【００３４】
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。
【符号の説明】
【００３５】
１  農用車輪
４  リム
５  ボス
６  スポーク
７，７Ｂ，７Ｃ  補強パッチ
１１  切り欠き
【図１】
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【図３】
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【図７】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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