特表 2024-525433 スプロケット付きアイドラの磨耗パターンを形成するように寸法設定される地面係合軌道システムのセンタートレッドアイドラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-12

(54)【発明の名称】スプロケット付きアイドラの磨耗パターンを形成するように寸法設定される地面係合軌道システムのセンタートレッドアイドラ

(51)【国際特許分類】

   B62D 55/14 20060101AFI20240705BHJP

【ＦＩ】

B62D55/14 A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023579729

(86)(22)【出願日】2022-06-27

(85)【翻訳文提出日】2024-01-10

(86)【国際出願番号】 US2022035046

(87)【国際公開番号】W WO2023283069

(87)【国際公開日】2023-01-12

(31)【優先権主張番号】17/372,120

(32)【優先日】2021-07-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】391020193

【氏名又は名称】キャタピラー インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＣＡＴＥＲＰＩＬＬＡＲ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ヨハンセン、エリック ジェイ．

(72)【発明者】

【氏名】ヘイクス、デイビッド ジェニングス

(57)【要約】

地面係合軌道システム（１０）は、アイドラ回転軸（３６）を画定する内面（３４）と外側トレッド面（５０）を有するセンタートレッドアイドラ（３０）を含む。地面係合軌道システム（１０）は、さらに、平行な軌道チェーン（１８、２０）の間でアイドラ（３０）と接触し、軌道ピッチ寸法（６２）を画定する軌道（１２）を含む。外側トレッド面（５０）は外径寸法（６６）を画定し、外径寸法（６６）に対する軌道ピッチ寸法（６２）の比率は２８％～３７％である。外径寸法（６６）は、表１の外径の１つであってもよい。アイドラ（３０）と軌道は、使用中に固定ブッシュ・アイドラ接触位置（７０）で接触し、アイドラ（３０）の磨耗材料を偏らせ、使用中にアイドラ（３０）にスプロケット付き構成を与えるポケット（７３）を形成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

センタートレッドアイドラ（３０）であって、
アイドラ回転軸（３６）を画定する内面（３４）と、前記アイドラ回転軸（３６）の周囲に円周方向に延び、前記アイドラ回転軸（３６）から均一な距離で配置された外側トレッド面（５０）とを含むアイドラ本体（３０）とを含み、
前記外側トレッド面（５０）は、表１に示すように、外径寸法（６６）の０．１％から０．５％の許容差をプラス又はマイナスした前記外径寸法（６６）を画定する、センタートレッドアイドラ（３０）。

【請求項2】

前記内面（３４）は円筒形のアイドラボア（３５）を形成し、前記アイドラ本体はさらに、前記アイドラ回転軸（３６）の周囲に円周方向に延びて前記アイドラボア（３５）と連通する中央に位置する内部空洞（３７）を含み、
前記アイドラ本体はさらに、前記アイドラ本体の第１の軸方向側（３８）に第１のガイドウィング（５２）を含み、前記アイドラ本体の第２の軸方向側（４０）に第２のガイドウィング（５４）をさらに含み、
前記第１のガイドウィング（５２）と前記第２のガイドウィング（５４）のそれぞれは、前記アイドラ回転軸（３６）の全周に沿う、請求項１に記載のセンタートレッドアイドラ（３０）。

【請求項3】

前記第１のガイドウィング（５２）と前記第２のガイドウィング（５４）のそれぞれは、円錐形の外面を含み、
第１のステップ（５６）が前記外側トレッド面（５０）と前記第１のガイドウィング（５２）との間に形成され、第２のステップ（５８）が前記外側トレッド面（５０）と前記第２のガイドウィング（５４）との間に形成される、請求項２に記載のセンタートレッドアイドラ（３０）。

【請求項4】

前記アイドラ本体の第１の軸方向側（３８）と前記アイドラ本体（３０）の第２の軸方向側（４０）との間で前記円筒形のアイドラボア（３５）を通って延びるアイドラシャフト（３２）をさらに含む、先行請求項のいずれか１項に記載のセンタートレッドアイドラ（３０）。

【請求項5】

地面係合軌道システム（１０）であって、
軌道ピン（１６）によって端から端まで結合されて２つの平行な軌道チェーン（１８、２０）を形成する複数の軌道リンク（１４）と、各軌道ピン（１６）上のブッシュ（６８）とを含む軌道（１２）と、
アイドラ回転軸（３６）を画定する内面（３４）と、前記アイドラ回転軸（３６）の周囲に円周方向に延び、前記アイドラ回転軸（３６）から均一な距離に配置される外側トレッド面（５０）とを含むセンタートレッドアイドラ（３０）とを含み、
各ブッシュ（６８）はブッシュ直径寸法（６７）を画定し、前記軌道（１２）は軌道ピッチ寸法（６２）を画定し、前記アイドラ（３０）の前記外側トレッド面（５０）は外径寸法（６６）を画定し、
前記ブッシュ直径寸法（６７）と前記外径寸法（６６）の和は、前記軌道ピッチ寸法（６２）の整数又は半整数倍である、地面係合軌道システム（１０）。

【請求項6】

前記外径寸法（６６）に対する前記軌道ピッチ寸法（６２）の比率は２８％～３７％であり、
前記外側トレッド面（５０）の円周方向における前記軌道（１２）の軌道ピッチのフルラップ数は、９．５～１２の整数又は半整数であり、
前記センタートレッドアイドラ（３０）と前記軌道（１２）は共に、前記外側トレッド面（５０）の周囲に円周方向に間隔を置いて配置された複数の固定ブッシュ・アイドラ接触位置（７０）を画定する、請求項５に記載の軌道システム（１０）。

【請求項7】

前記外径寸法（６６）は、表１に示すような前記外径寸法の１つに第１の許容差をプラス又はマイナスしたものであり、
前記軌道ピッチ寸法（６２）は、表１の軌道ピッチ寸法（６２）の１つに第２の許容差をプラス又はマイナスしたものであり、
前記第１の許容差は前記第２の許容差よりも大きい、請求項５又は６に記載の軌道システム（１０）。

【請求項8】

前記第１の許容差は±２ミリメートルであり、前記第２の許容差は±０．０５ミリメートルである、請求項７に記載の軌道システム（１０）。

【請求項9】

センタートレッドアイドラ（３０）であって、
円筒形のアイドラボア（３５）を形成し、第１のアイドラ軸方向側（３８）と第２のアイドラ軸方向側（４０）との間に延びるアイドラ回転軸（３６）を画定する内面（３４）を含むアイドラ本体（３０）と、
前記第１のアイドラ軸方向側（３８）に第１のガイドウィング（５２）と、
前記第２のアイドラ軸方向側（４０）に第２のガイドウィング（５４）と、
前記アイドラ回転軸（３６）の周囲に円周方向に延び、表１に示すような外径寸法（６６）を画定する外側トレッド面（５０）とを含む、センタートレッドアイドラ（３０）。

【請求項10】

前記外径寸法（６６）は、表１に示すような前記外径寸法の１つに、前記外径寸法（６６）の０．１％から０．５％の許容差をプラス又はマイナスしたものである、請求項９に記載のセンタートレッドアイドラ（３０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般的には、地面係合軌道システムにおけるアイドラに関し、より詳細には、使用中にスプロケット付き磨耗パターンを形成するように寸法設定されたアイドラに関する。

【背景技術】

【0002】

様々なオフハイウェイ機械は、接地基板上の機械を推進するために軌道を利用する。一般的な構成では、複数の軌道リンクが一緒に結合されて、複数の回転可能な軌道接触要素の周りに無限ループの軌道チェーンを形成する。軌道ローラは軌道ローラフレームに取り付けられ、駆動スプロケットが軌道に噛み合って前進する間、機械の重量の大部分を支える。アイドラは通常、軌道と接触して受動的に回転するように配置され、サポートとガイドを支援する。アイドラは通常、表面が滑らかで円筒形である。他の設計では、歯付き又はスプロケット付きアイドラが使用される。

【0003】

アイドラが軌道リンクによって形成された軌道レールに接触する設計が知られている。別の一般的な構成では、軌道リンクを互いに接続する軌道ピン上のブッシュに接触するセンタートレッドアイドラが採用される。事実上すべての軌道システム構成では、耐用年数を最適化するには、使用中の軌道システム材料の磨耗を軽減及び管理することが重要である。したがって、コンポーネントの磨耗を制限するだけでなく、多くの場合、コンポーネントの磨耗を特定の場所又は特定のパターンで発生させるための策略は事実上無数にある。磨耗管理機能を有するセンタートレッドアイドラを含む１つの既知の軌道システムが、米国特許出願公開第２０１２／０１９３９７８号に記載されている。

【発明の概要】

【0004】

一態様では、センタートレッドアイドラは、アイドラ回転軸を画定する内面と、アイドラ回転軸の周囲に円周方向に延び、アイドラ回転軸から均一な距離で配置された外側トレッド面とを有するアイドラ本体を含む。外側トレッド面は、表１に示すように、外径寸法の０．１％から０．５％の許容差をプラス又はマイナスした外径寸法を画定する。

【0005】

別の態様では、地面係合軌道システムは、軌道ピンによって端から端まで結合されて２つの平行な軌道チェーンを形成する複数の軌道リンクと、各軌道ピン上のブッシュとを有する軌道を含む。軌道システムはさらに、アイドラ回転軸を画定する内面と、アイドラ回転軸の周囲に円周方向に延び、アイドラ回転軸から均一な距離に配置される外側トレッド面とを含むセンタートレッドアイドラとを含む。各ブッシュはブッシュ直径寸法を画定し、軌道は軌道ピッチ寸法を画定し、アイドラの外側トレッド面は外径寸法を画定する。ブッシュ直径寸法と外径寸法の和は、軌道ピッチ寸法の整数倍又は半整数倍となる。

【0006】

さらに別の態様では、センタートレッドアイドラは、円筒形のアイドラボアを形成し、第１のアイドラ軸方向側と第２のアイドラ軸方向側との間に延びるアイドラ回転軸を画定する内面を有するアイドラ本体と、第１のアイドラ軸方向側上の第１のガイドウィングと、第２のアイドラ軸方向側上の第２のガイドウィングとを含む。センタートレッドアイドラはさらに、アイドラ回転軸の周囲に円周方向に延び、表１に示すような外径寸法を画定する外側トレッド面を含む。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態による地面係合軌道システムの側面概略図である。

【図2】一実施形態による地面係合軌道システム用のアイドラの等角図である。

【図3】一実施形態による地面係合軌道システム用のアイドラの側面図である。

【図4】一実施形態による地面係合軌道システムの一部の部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図１を参照すると、一実施形態による地面係合軌道システム１０が示される。地面係合軌道システム１０（以下「軌道システム１０」）は、トラック型トラクター、トラック型ローダー、鉱山機械、掘削機、ハーフトラック機械、その他さまざまなオフハイウェイ機械に実装される。地面係合軌道システム１０は、軌道ピン１６によって端から端まで結合された複数の軌道リンク１４を有する軌道１２を含む。軌道１２はまた、軌道リンク１４に取り付けられた軌道シュー２２を含み、図示の実施形態では、軌道シュー２２のそれぞれにグローサ２３が装備される。軌道システム１０はまた、図示の実施形態においていわゆる「高駆動」配置で構成された駆動スプロケット２４を含む。他の実施形態では、軌道システム１０は、楕円形の構成、又はさらに別の構成を有することができる。

【0009】

軌道システム１０は、センタートレッドアイドラ３０と複数の軌道ローラ２６をさらに含む。軌道ローラ２６及びセンタートレッドアイドラ３０は、軌道ローラフレーム２８に取り付けられる。図１から分かるように、駆動スプロケット２４は、歯とポケット（番号は付けていない）が交互に配置された歯付き構成を有し、様々な回転可能な軌道接触要素の周りで軌道１２を前進させるために軌道１２との係合を可能にする。センタートレッドアイドラ３０は、滑らかな円筒形の外形を有する。さまざまな地面係合軌道用途では、スプロケット付きアイドラを利用することが望ましい。以下の説明からさらに明らかになるように、軌道システム１０は、材料がセンタートレッドアイドラ３０から移動して「スプロケット付き」構成を与え、最終的には、軌道システム１０がその現場での耐用年数を経るにつれて軌道性能を維持及び向上させることができるセンタートレッドアイドラ３０内にポケットを形成する方法で、センタートレッドアイドラ３０が磨耗できるように独特に構成される。

【0010】

ここで図２～４を参照すると、センタートレッドアイドラ３０（以下、「アイドラ３０」という）は、アイドラ回転軸３６を画定し、円筒形のアイドラボア３５を形成する内面３４を含む。アイドラシャフト３２は、アイドラボア３５を通って延び、従来のように配置されたスリーブベアリング又はローラベアリング、スラストベアリング、潤滑機構、シール、及び他の既知の装置とともにアイドラ３０を回転可能にジャーナルし、支持する。中央に位置する内部空洞３７は、アイドラ回転軸３６の周りに円周方向に延び、アイドラボア３５と連通する。アイドラ回転軸３６及びアイドラボア３５は、アイドラ３０の第１のアイドラ軸方向側３８と第２のアイドラ軸方向側４０との間に延びる。アイドラ３０は、内部に形成されたアイドラボア３５を有するセンター本体４１と、センター本体４１と外側リム部分４３との間に延びる狭窄ウェブ部分３９とをさらに含み得る。一実施形態では、アイドラ３０は、第１のアイドラ軸方向側３８に第１のガイドウィング５２を含み、第２のアイドラ軸方向側４０に第２のガイドウィング５４を含む。第１のガイドウィング５２及び第２のガイドウィング５４のそれぞれは、アイドラ回転軸３６の周囲に円周方向に延在し得る。第１のガイドウィング５２及び第２のガイドウィング５４のそれぞれは、アイドラ回転軸３６の全周であってもよいが、本開示はこれに限定されず、部分円周のガイドウィング、突出ラグ、又は他の特徴が使用されてもよい。さらに他の実施形態では、ガイドウィングを省略することもできる。

【0011】

アイドラ３０はさらに、アイドラ回転軸３６の周りに円周方向に延びる外側トレッド面５０を含む。第１のステップ５６は、外側トレッド面５０と第１のガイドウィング５２との間に形成され得、第２のステップ５８は、外側トレッド面５０と第２のガイドウィング５４との間に形成され得る。いくつかの実施形態では、第１のガイドウィング５２及び第２のガイドウィング５４は、アイドラ回転軸３６に対して角度のある配向を有し得、円錐形の外面を含み得る。ボア６０は、コンポーネントをアイドラ３０にクランプするボルトを収容するためにアイドラ３０のセンター本体４１内に、またアイドラボア３５内に形成され得る。使用中、軌道１２は、図４に示すように、軌道システム１０のアイドラ５０、駆動スプロケット２４、軌道ローラ２６の周りで軌道１２を前進させる際、アイドラ５０と軌道ガイド空間６１内の軌道リンク４０の内面との間の接触によって横方向にガイドされ得る。ガイドウィング５２及び５４は、特に軌道１２がアイドラ３０と係合されるとき、又は係合から離れるときに、アイドラ３０に対して軌道１２を配向するのに役立つことができる。さらに、図４から分かるように、軌道リンク１４が２つの平行な軌道チェーン１８及び２０を形成するように配置される。軌道１２は、軌道ピン１６上にブッシュ６８をさらに含むことができ、外側トレッド面５０は、使用中いつでもブッシュ６８の一部と接触する。実際の実装策略では、ブッシュ６８は軌道ピン１６上の非回転ブッシュであってもよい。

【0012】

軌道１２はさらに、軌道ピッチ（ＴＰ）寸法６２を画定する。ＴＰ寸法６２は、軌道１２内の軌道ピン軸から軌道ピン軸までの直線距離によって画定され、通常、軌道１２全体にわたって均一である。アイドラ３０の外側トレッド面５０は、アイドラ回転軸３６から一定の距離に位置し、最初に表面に置かれたときは円筒形状を有する。外側トレッド面５０は外径（ＯＤ）寸法６６を画定し、ブッシュ６８はブッシュ直径（ＢＤ）寸法６７を画定する。図１には破線の円６３が見られるが、その直径はいわゆる軌道ピッチ直径である。軌道ピッチ直径６３は、アイドラ回転軸３６を中心とし、軌道ピン１６の中心軸と交差する理論上の円として理解され得る。アイドラ３０を適切なＯＤ寸法６６で構成し、ブッシュ６８を適切なＢＤ寸法６７で構成することによって、アイドラ３０と軌道１２が一貫した接触パターンに従って相互作用することが判明した。特に、ＢＤ寸法６７とＯＤ寸法６６の合計は、所望の一貫した接触パターンを与えるために、ＴＰ寸法の整数倍又は半整数倍である。

【0013】

その結果、軌道１２は、いくつかの回転可能な軌道接触要素の周りで軌道１２を前進させる際に、外側トレッド面５０上の固定ブッシュ・アイドラ接触位置７０で外側トレッド面５０に接触する。固定接触位置７０は、外側トレッド面５０上の固定受動的（非接触）位置７２と、アイドラ回転軸３６の周りに円周方向に間隔を置いて交互に配置される。これは、軌道１２のどの部分がアイドラ３０と接触するかに関係なく、軌道１２が同じ位置で外側トレッド面５０と接触することを意味する。本開示は、軌道１２のアイドラ３０への接触に基づいて材料を磨耗させて、固定接触位置７０に複数のポケット７３を形成することによってこの発見を利用し、形成されるポケット７３は、図３において仮想線で例示的に示される。

【0014】

本開示による所与の軌道システムで使用される実際のアイドラ直径（ＯＤ寸法６６）は、軌道ピッチ直径６３からＢＤ直径６７を引いたものに基づいて計算することができる。したがって、所与の軌道ピッチ直径に対して、比較的大きな直径のブッシュを使用すると、ＯＤ寸法６６を比較的小さくすることができ、より小さな直径のブッシュを使用すると、ＯＤ寸法６６を比較的大きくすることができる。アイドラ３０を製造するには、例えば鍛造によって一体型アイドラ本体を形成し、その後、本明細書に開示する相対的及び実際のサイズと一致する最終寸法に機械加工することができる。

【0015】

ＯＤ寸法６６とＴＰ寸法６２との間の関係は、場合によっては比率として表すこともできる。ＴＰ寸法６２のＯＤ寸法６４に対する比率は、２８％と３７％の間であってもよい。一実施形態では、ＯＤ寸法６６は、下記表１のＯＤ寸法の１つであり、ＴＰ寸法６２は、表１のＴＰ寸法の１つである。

【0016】

【表1】

【0017】

また、実際の実装策略では、ＯＤ寸法６６は、表１のＯＤ寸法の１つに第１の許容差をプラス又はマイナスしたものであってもよく、ＴＰ寸法６２は、表１のＴＰ寸法の１つに第２の許容差をプラス又はマイナスしたものであってもよい。通常、第１の許容差は第２の許容差よりも大きく、改良では、第１の許容差は第２の許容差よりも約４０倍大きくなる可能性がある。第１の許容差は、任意の所与のアイドラのＯＤ寸法の０．１％～０．５％であってもよい。第１の許容差の一例は±２ミリメートルであり、第２の許容差の一例は±０．０５ミリメートルである。

【0018】

軌道システム１０はさらに、外側トレッド面５０の円周方向における軌道１２の軌道ピッチのフルラップ数の間の関係によって特徴付けることができる。フルラップ数は、アイドラ３０の外周寸法に等しい軌道ピッチ数と考えることができる。このような配置が作成された場合、軌道ピッチのフルラップ数は、アイドラの周囲に完全に巻き付けられた１つの軌道チェーン内のリンクの数に等しい。表１にも示すように、外側トレッド面５０の周りの軌道ピッチのフルラップ数は、９．５から１２までの整数又は半整数であってもよい。
産業上の利用可能性

【0019】

使用中、軌道１２は、アイドラ３０、駆動スプロケット２４、及び軌道ローラ２６の周りを前進して、基板上で機械を推進する。上述したように、軌道１２は、前進中に固定接触位置７０で外側トレッド面５０と接触する。最初に使用するとき、アイドラ３０は外側トレッド面５０の周囲で均一な円筒形となる。ブッシュ６８、又は潜在的にベア軌道ピン１６と外側トレッド面５０との間の接触は、接触が生じるたびに外側トレッド面５０から比較的少量の材料を磨耗させる何らかの滑り接触を含む傾向がある。

【0020】

時間の経過とともに、磨耗によりポケット７３が生じ、ブッシュ６８がアイドラ３０内に適度に内側に移動し、最終的にはブッシュ６８がポケット内に静止してアイドラ３０と係合する状態に達する。本開示は、軌道リンク及び他のコンポーネントの磨耗によって軌道システム１０のコンポーネント間の遊びが増大する場合を含む多くの場合において性能の向上を提供すると考えられ、その結果、アイドラ３０内のスプロケット付き磨耗パターンが進行するにつれて、軌道経路の強化されたガイド及び制御が可能になる。

【0021】

本明細書は単に説明するためのものであり、決して本開示の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。したがって、当業者であれば、本開示の十分かつ公正な範囲及び精神から逸脱することなく、本開示の実施形態に対して様々な修正を加えることができることを理解すべきである。他の態様、特徴、及び利点は、添付の図面及び添付の特許請求の範囲を検討した上で明らかになるであろう。本明細書に使用されるように、冠詞「１つ」及び「一つ」は、１つ又は複数のものを含むことを意図しており、「１つ以上」と交換可能に使用され得る。１つのもののみを意図している場合は、「１つの」という用語又は同様の用語が使用される。また、本明細書で使用されるように、「有する」、「有し」、「有している」などの用語は、制約のない形の用語であることを意図している。さらに、「に基づいて」という語句は、特に明記しない限り、「少なくとも部分的に基づく」ということを意味することを意図している。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】