JP4807982B2 - リンク及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、装軌式作業機械における履帯を構成するリンク及びその製造方法に係わり、特に、リンクの踏面において摩耗による段差を低減できるリンク及びその製造方法に関する。

図５は、従来のリンクを備えた走行装置を示す構成図である。
装軌式車体下部には図５に示すような左右１対の走行装置１０が配設されている。走行装置１０は履帯１を有する。履帯１は、履板２がボルトで締着された各リンク３を連結ピン４により環状に連結して構成されている。

走行装置１０は、車両前後方向に沿って配設されたトラックフレーム５と、トラックフレーム５の前後両端方向に回動自在に取り付けられたアイドラ６及びスプロケット７とを備えている。また、アイドラ６及びスプロケット７の間で、トラックフレーム５の下部には、上下揺動自在に且つ回動自在に支持された前後１対の下転輪８，８を有する３組の下転輪装置９ａと、上下揺動自在に且つ回動自在に支持された１つの下転輪８を有する下転輪装置９ｂとがそれぞれ設けられている。下転輪装置９ａ，９ｂそれぞれの下転輪８は、前記履帯のリンクの踏面に当接して転動するようになっている（特許文献１参照）。

図６は、図５に示す履帯を一部分解した斜視図である。
履帯１は、履板２、リンク３、ブッシュ１１、連結ピン４及びダストシール１２により構成されている。各要素の連結方法は、図６に示すようにリンク３にブッシュ１１が強く圧入され、そのブッシュの中に連結ピン４がゆるく滑合されている。その連結ピン４はリンク３の外側に位置するリンク３ｂに強く圧入され連結し、履帯１の屈曲はブッシュ１１と連結ピン４との間で行われる（非特許文献１参照）。

図７（Ａ）は、図６に示すリンクの踏面を示す平面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示す踏面を備えたリンクを側面から視た図である。
リンク３には、図７（Ｂ）に示すように、上面に車体重量を支えつつ下転輪（図５の参照符号８に示す）と転がり接触する踏面１３が形成されている。この踏面１３はアイドラの踏み面でもある。また、踏面１３の反対側には履板２を取り付けるシュー取付面１４が形成されている。また、リンク３の一端部にはブッシュ１１が嵌挿されるブッシュ孔（リンク連結口）１５が形成され、リンクの他端部には連結ピン４が嵌挿されるピン孔（リンク連結口）１６及びダストシール１２を嵌着するシールカウンタボア（図示せず）がそれぞれ同心で形成されている。また、リンク３には、履板２の取付用ボルトを挿通するシューボルト孔（図示せず）、履板２の取付用ナットを座らせるシューナット座面１７，１７などが形成されている。尚、参照符号１８で示される空間は、取付用ナットを収めるための窓部である（特許文献２参照）。

特開２００２−３６２４４１号公報（第２２段落〜第２７段落、図１） 特開２００４−１７７８２号公報（第１５段落、図２） 実用機械シリーズ ブルドーザ 出版社；産業図書出版 1969年、著者；守田友義（７０頁）

ところで、前述したような車体を運転している時に、車体が振動することがある。この車体振動の原因の一つには、リンク３の踏面１３が摩耗してその踏面１３に生じる段差がある。リンクの踏面の摩耗は、履帯駆動の際にリンクと下転輪等の転輪、アイドラとが接触する際に両者が衝接することで発生する。従来のリンクでは、踏面が全面均一の硬さであること、踏面幅の大小で面圧に差があること、またリンクの踏面と転輪またはアイドラには構造上接触する部位と接触しない部位があることから、摩耗が進むにつれてリンクの踏面に段差が発生する。なお、構造上接触しない部位とは、リンクピン４上方位置のリンクの踏面である。これは、リンクがアイドラに巻き掛けられるときに、リンクピン４を中心に屈曲し履帯チェーンが多角形を形成してアイドラに接するため、多角形の辺であるリンク踏面のリンク連結方向の中心部のみがアイドラに接してリンクピン４上方位置の踏面はアイドラに接触しないためである。また、リンクが転輪と接触する際にも、同じ理由からリンクピン４上方位置のリンクの踏面と転輪とは接触しにくい。転輪が構造上接触する部位は、アイドラが構造上接触する部位とは異なる。転輪はその外径がアイドラよりも小さく通常１本のリンクピン４で連結された２つのリンク３のみが転輪と衝接して、その踏面上の衝接位置は、アイドラと踏面の衝接位置が踏面のほぼ中央付近であるのに対し、ずっとリンクピン４上方位置よりとなる。なお、楕円状に巻装される履帯の場合、アイドラとの衝接による踏面の摩耗は、転輪との衝接による踏面の摩耗に比し、軽微である。

リンクの踏面における段差を説明する。
図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、リンクの踏面１３におけるリンク連結口１５，１６の上方に位置する部位１９，１９は、構造上アイドラおよび転輪が接触しない位置であるため、前記踏面１３の中央に位置する部位に比べて摩耗量が少ない。従って、リンク連結口の上方に位置する部位１９，１９には凸形状の部分が発生する。この凸形状は、踏面の中央に位置する部位に対して例えば４ｍｍ程度の高さである。また、一方のリンク連結口（ブッシュ孔）１５の上方に位置し且つ踏面の中央側の部位２０は、図７（Ａ）に示すように踏面の中央に位置する部位に比べて踏面幅が小さいため、摩耗量が多い。従って、前記部位２０には窪み（凹部）が発生する。この窪みは、踏面の中央に位置する部位に対して例えば４ｍｍ程度の深さである。

リンクの踏面の段差量が多くなると、車体振動が大きくなるため、リンクの踏面を削って踏面が平坦面となるようにするメンテナンスを行う必要がある。また、複数回のメンテナンスを行った後は、摩耗寿命となるため、リンクを交換する必要がある。従って、リンクの踏面に発生する段差量を少なくすることにより、メンテナンスのコストを低減し、摩耗寿命を延ばすことが求められている。

本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、リンクの踏面において摩耗による段差を低減できるリンク及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係るリンクは、踏面を有するリンクにおいて、
前記踏面における使用時の摩耗量の少ない部位が、該踏面における使用時の摩耗量の多い部位に比べて硬さが低く形成されていることを特徴とする。

上記本発明に係るリンクによれば、踏面における使用時の摩耗量の少ない部位を使用時の摩耗量の多い部位に比べて摩耗しやすくすることができる。このため、リンクの踏面において摩耗による段差を低減することができる。

本発明に係るリンクは、両端にリンク連結口を有し、一方のリンク連結口の上方と他方のリンク連結口の上方をつなぐように配置された踏面を有するリンクにおいて、
前記踏面における両端近傍の部位が、該踏面における中央の部位に比べて硬さが低く形成されていることを特徴とする。

上記本発明に係るリンクによれば、踏面における両端近傍に位置する部位を中央に位置する部位に比べて摩耗しやすくすることができる。このように摩耗しやすくした両端近傍の部位は、リンク連結口に近いので、構造上、踏面の中央に位置する部位に比べて使用時の摩耗量が少ない。従って、使用時の摩耗量の差から踏面に生じる段差を低減することができる。

本発明に係るリンクの製造方法は、両端にリンク連結口を有し、一方のリンク連結口の上方と他方のリンク連結口の上方をつなぐように配置された踏面を有するリンクの製造方法において、
前記踏面における両端近傍の部位を前記踏面における中央の部位に比べて高い温度で焼戻しを行うことを特徴とする。

上記本発明に係るリンクの製造方法によれば、踏面における両端近傍に位置する部位を中央に位置する部位に比べて高い温度で焼戻しを行うことにより、両端近傍の部位の硬さを中央の部位に比べて低く形成することができる。従って、使用時の摩耗量の差から踏面に生じる段差を低減することができる。
なお、本件開示には、２００４年８月２７日に出願された日本国特許出願２００４−２４７７６５に開示された実施形態、図、請求項がそのまま参照されて含まれている。

以上説明したように本発明によれば、リンクの踏面において摩耗による段差を低減できるリンク及びその製造方法を提供することができる。

発明を実施するための形態

図１（Ａ）は、本発明の実施形態によるリンクの踏面の硬さ分布を示す図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す硬さ分布を有する踏面を備えたリンクを示す側面図である。尚、本実施形態によるリンクにおいて、従来のリンクと同一部分には同一符号を付し、同一部分の説明は省略する。

履帯式作業機械における履帯１は、図５に示される通りスプロケット７、アイドラ６、下転輪８等のまわりに楕円状に巻装される。この履帯１は、複数のリンク３の端部を連結ピン４によりエンドレスに結合された履帯チェーンと、各リンクの一つの面に接合された履板２とにより構成されている。更に、図１（Ｂ）に示すように、リンク３は、その一方側の端部近傍にブッシュ孔（リンク連結口）１５が形成され、他方側の端部近傍にピン孔（リンク連結口）１６が形成されている。また、リンク３は、ブッシュ孔１５の上方とピン孔１６の上方をつなぐように配置された踏面１３を有している。この踏面１３は、リンク３の履板２との取付面１４と反対側にある一つの平面より形成される。

従来のリンクでは、踏面の硬さを均一に形成していたのに対し、本実施形態によるリンクでは、図１（Ａ）に示すように踏面１３の硬さに分布を持たせている。即ち、踏面１３には硬度差が形成されている。詳細には、踏面１３における両端近傍に位置する部位が、踏面１３における中央に位置する部位に比べて硬さが低く形成されている。踏面１３における両端近傍に位置する部位は、ブッシュ孔１５及びピン孔１６それぞれの中心１５ａ，１６ａの上方位置より略端側の部位である。その部位の踏面幅は中央に位置する部位の踏面幅に比べて狭く形成されている（図７（Ａ）に示す）。この踏面１３における両端近傍より踏面内で中央側に位置する部位は、履帯駆動時、リンクの踏面１３の下転輪８と接触する部位である。踏面１３は、履帯駆動時に、下転輪８の他にアイドラ６とも接触し、その接触部位は図７（Ａ）に示された踏面１３の左右方向の中央部分である。このアイドラ８との接触部位の摩耗は、下転輪８との接触部位の摩耗と比べて通常軽微なので、この実施形態では、硬度差を設けていない。しかし、履帯装置の構造によりアイドラ６との接触部位の摩耗が軽視できない場合には、同様にして硬度差を設けることが好ましい。

また、リンクの踏面１３における両端近傍に位置する部位の硬さは、該踏面１３における中央に位置する部位に比べてロックウェル硬さＣスケール（ＨＲＣ）で３ポイント以上低いことが好ましい。本実施形態では、図１（Ａ）に示すように踏面１３における両端近傍に位置する部位をロックウェル硬さＣスケールで４８．５とし、踏面１３における中央に位置する部位をロックウェル硬さＣスケールで５５としている。

次に、リンク３の製造方法について説明する。
まず、高靭性耐摩耗鋼の丸材又は角材を素材として用意する。高靭性耐摩耗鋼は、０．３０〜０．４５重量％のＣ、０．１０〜０．５０重量％のＳｉ、０．３０〜１．２０重量％のＭｎ、０．０１０重量％以下のＰ、０．０１０重量％以下のＳ、０．５０〜１．４０重量％のＣｒ、０．１５〜０．５５重量％のＭｏ、０．０００５〜０．００５０重量％のＢ、０．０１５〜０．０６０重量％のＳｏｌ．Ａｌ、さらに、０．０２〜０．０５重量％のＮｂおよび／または０．０１〜０．０３重量％のＴｉを含有し、残部が実質的にＦｅよりなるものである。

次いで、この素材を熱間鍛造することにより完成品に近い状態のリンク素材を形成する。

次いで、熱間鍛造後に自然冷却して比較的硬さの低い易加工状態のリンク素材に対して所要の機械加工を施す。これにより、踏面１３やシュー取付面１４、ブッシュ孔１５、ピン孔１６、シールカウンタボア、シューボルト孔、シューナット座面などが形成される。この際、例えばブッシュ孔１５やピン孔１６、シールカウンタボアなどの寸法精度が重要な部分は粗加工にとどめる。一方、例えば踏面１３やシュー取付面１４、シューボルト孔、シューナット座面などの普通公差で良い部分、並びにそれら以外の寸法精度があまり重要でない部分は、粗加工のみならずそれ相応の実質的な仕上げ加工まで行っても良い。尚、前記機械加工を施そうとする部位のうち、前記熱間鍛造による成形にて、粗加工を施した場合と同程度の寸法公差であるものについては、前記機械加工を省略することも可能である。

次いで、前記機械加工が施されたリンク素材の全体に対して以下のような熱処理工程を行う。すなわち、リンク素材を７５０℃以上（好ましくは８５０℃程度）の温度から水、油、ソリブルまたは同等の焼入れ剤を用いて急冷することにより、リンク素材の全体を焼入れする。その後、前記焼入れによって形成したマルテンサイト組織を破壊しないように、リンク素材に対して１５０℃〜３００℃の温度域で焼き戻す低温焼戻し処理を施す。具体的には、リンクの踏面１３における両端近傍に位置する部位を前記踏面１３における中央に位置する部位に比べて高い温度で焼戻し処理を行う。このような熱処理工程により、リンク素材の素地全体が硬化され、踏面１３から少なくともその芯部まで（深さが３０ｍｍ程度）の硬さが前述した図１（Ａ）に示すようなものとされる。

前記低温焼戻し処理について図１乃至図３を参照しつつ詳細に説明する。図２は、リンクの焼戻しを行う装置の概略を示す構成図である。図３は、図２に示す焼戻し装置の断面図である。

図２に示すように、リンク３を焼戻し装置２１に搬送し、焼戻し装置２１内で所定時間停止させる。焼戻し装置２１は、図３に示すように筐体２２を有しており、この筐体内部には低周波コイル２３が巻かれている。このコイル２３に電圧を印加することにより、コイル内のリンクが渦電流により加熱される。この際、図３及び図１（Ａ）に示すように踏面１３において両端近傍以外の部分を厚さ１５ｍｍ程度の絶縁体２４で覆っている。つまり、コイル２３と踏面１３の両端近傍以外の部分との間に絶縁体２４を配置している。このため、絶縁体２４で覆われた部分の踏面は、絶縁体で覆われていない部分に比べて焼戻し温度が低くなる。詳細には、リンク３の踏面１３における両端近傍に位置する部位（絶縁体で覆われていない部分）を例えば２８０℃程度の焼戻し温度とし、踏面１３における中央に位置する部位（絶縁体で覆われている部分）を例えば１８０℃程度の焼戻し温度とすることができる。従って、図１（Ａ）に示すように、踏面１３における両端近傍に位置する部位をロックウェル硬さＣスケールで４８．５とし、踏面１３における中央に位置する部位をロックウェル硬さＣスケールで５５とすることができる。

そして、焼戻し処理が終了したら、焼戻し装置２１からリンク３を搬出し、次に焼戻し処理するリンクを焼戻し装置２１内に搬送する。このような処理を繰り返すことにより複数のリンクを焼戻すことができる。

尚、絶縁体２４は、種々の絶縁体を用いることが可能であるが、例えば珪素鋼板を用いることが好ましい。

また、本実施形態では、図２及び図３に示す焼戻し装置を用いてリンクの焼戻しを行っているが、これに限定されるものではなく、他の焼戻し装置を用いることも可能である。例えば、リンクの踏面の全面を１８０℃の温度で焼戻しを行った後、踏面における両端近傍に位置する部位を２８０℃の温度で再度加熱して焼戻しを行うことも可能である。また、図１（Ｂ）に示すコイル２３の巻き数を変えること、詳細には踏面の両端近傍上に位置するコイルの巻き数を多くし、両端近傍以外の踏面上に位置するコイルの巻き数を少なくして、コイルの巻き数で焼戻し温度を調整することにより、絶縁体２４を用いなくても踏面に硬度差を設けることが可能である。

上記実施形態によれば、リンク３の踏面１３における両端近傍に位置する部位を中央に位置する部位に比べて高い温度で焼戻しを行うことにより、両端近傍の部位の硬さを中央の部位に比べて低く形成することができる。踏面の両端近傍は構造上、転輪・アイドラが接触しない位置であるため、踏面１３の中央に位置する部位に比べて摩耗量が少ない。また、ブッシュ孔１５の上方に位置し且つ踏面１３の中央側の部位は、踏面の中央に位置する部位に比べて踏面幅が小さいため、摩耗量が多い。従って、踏面１３の両端近傍の硬さを中央に比べて低く形成することにより、使用時の摩耗量の差から踏面１３に生じる段差を低減することができる。その結果、リンク３の踏面１３を削って踏面が平坦面となるようにするメンテナンスを行う間隔を長くすることができる。また、リンクの摩耗寿命も延ばすこともできる。よって、メンテナンスのコストを低減でき、リンクを摩耗限度まで使用できるのでリンクの交換回数を減らすことによるコストの低減を図ることができる。また、踏面１３に生じる段差を低減できるため、車体振動を少なくすることができる。

図４（Ｂ）は本実施形態によるリンクの製造方法で製造したリンク及び従来のリンクそれぞれの踏面の硬さ分布を具体的に示す図であり、図４（Ａ）は図４（Ｂ）に示す踏面を有するリンクを図５に示す走行装置に用いて所定時間の走行を行った後の踏面の段差摩耗量を具体的に示す図である。

図４（Ｂ）に示す参照符号２５は、本実施形態によるリンクの製造方法で製造したリンクの踏面の硬さ分布をロックウェル硬さＣスケールで示すものであり、参照符号２６は、従来のリンクの硬さ分布を示すものである。図４（Ａ）に示す参照符号２７は、参照符号２５の硬さ分布を有する踏面の段差摩耗量を示すものであり、参照符号２８は、参照符号２６の硬さ分布を有する踏面の段差摩耗量を示すものである。

図４（Ａ），（Ｂ）から、本実施形態によるリンクのように踏面に硬度差を設けることにより、使用時の摩耗量の差から踏面に生じる段差を低減できることが確認できた。具体的には、踏面に硬度差を設けたリンクでは、摩耗により生じた段差２９が４ｍｍ程度であったのに対し、踏面の硬さを均一にしたリンクでは、摩耗により生じた段差３０が８ｍｍ程度であった。従って、本実施形態によるリンクを用いれば段差を半分程度に低減することができる。

尚、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。

（Ａ）は、本発明の一実施形態によるリンクの踏面の硬さ分布を示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す硬さ分布を有する踏面を備えたリンクを示す側面図である。 リンクの焼戻しを行う装置の概略を示す構成図である。 図２に示す焼戻し装置の断面図である。 （Ｂ）は本発明の一実施形態によるリンク及び従来のリンクそれぞれの踏面の硬さ分布を示す図であり、（Ａ）は（Ｂ）に示す踏面を有するリンクの段差摩耗量を示す図である。 リンクを備えた走行装置を示す構成図である。 図５に示す履帯を一部分解した斜視図である。 （Ａ）は、図６に示すリンクの踏面を示す平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す踏面を備えたリンクを側面から視た図である。

符号の説明

１ 履帯
２ 履板
３，３ｂ リンク
４ 連結ピン
５ トラックフレーム
６ アイドラ
７ スプロケット
８ 下転輪
９ａ，９ｂ 転輪装置
１０ 走行装置
１１ ブッシュ
１２ ダストシール
１３ 踏面
１４ シュー取付面
１５ ブッシュ孔（リンク連結口）
１６ ピン孔（リンク連結口）
１７ シューナット座面
１８ 窓部
１９ リンク連結口の上方に位置する部位
２０ ブッシュ孔の上方に位置し且つ踏面の中央側の部位
２１ 焼戻し装置
２２ 筐体
２３ 低周波コイル
２４ 絶縁体
２９，３０ 段差

Claims (5)

1. 履帯式作業機械の履帯にあって連結により環状の履帯チェーンを形成するリンクにおいて、
   前記リンクは、その両端にリンク連結口を有し、一方のリンク連結口の上方と他方のリンク連結口の上方をつなぐように配置された踏面を有し、
   前記踏面内の部位で且つ該踏面の両端近傍の部位が、該踏面における中央の部位に比べて硬さが低く形成されていることを特徴とするリンク。
2. 前記踏面内の部位で且つ該踏面の両端近傍の部位の硬さは、該踏面における中央の部位に比べてロックウェル硬さＣスケールで３ポイント以上低いことを特徴とする請求項１に記載のリンク。
3. 前記踏面内の部位で且つ該踏面の両端近傍の部位は前記リンク連結口の中心の上方位置より端側の部位であり、該部位の踏面幅は前記踏面における中央の部位の踏面幅に比べて狭いことを特徴とする請求項１に記載のリンク。
4. 前記踏面内の部位で且つ該踏面の両端近傍の部位の硬さは、該踏面における中央の部位に比べてロックウェル硬さＣスケールで３ポイント以上低いことを特徴とする請求項３に記載のリンク。
5. 履帯式作業機械の履帯にあって連結により環状の履帯チェーンを形成するリンクの製造方法において、
   前記リンクは、その両端にリンク連結口を有し、一方のリンク連結口の上方と他方のリンク連結口の上方をつなぐように配置された踏面を有し、
   前記踏面内の部位で且つ該踏面の両端近傍の部位を前記踏面における中央の部位に比べて高い温度で焼戻しを行うことを特徴とするリンクの製造方法。

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