(57)【要約】　　　（修正有）【課題】２重ホイール構造を有するホイールエンド組立体２８のタイヤの摩耗を低減する。【解決手段】２重ホイール構造を有するホイールエンド組立体２８のタイヤの摩耗を低減するために、独立に回転するホイールハブ構造とする。各ホイールハブ３８，４０はベアリング部材３４ａ，３４ｂを介してアクスルスピンドル３２に支持されている。別のベアリング部材５０が、各ホイールハブ３８，４０が互いに対して独立に回転することを可能にするようにホイールハブ３８，４０の間に取り付けられている。締結組立体がハブ３８，４０をスピンドル３２上に保持して、ハブ３８，４０がスピンドル３２に沿って直線的に移動することを防止する。【選択図】　　　図２
2004034960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイールエンド組立体であって、
回転軸を画定するスピンドルと、
前記軸を中心に回転するように、少なくとも１つの第１ベアリング部材により前記スピンドル上に支持された第１のホイールハブと、
前記軸を中心に回転するように、少なくとも１つの第２のベアリング部材により前記第１ホイールハブに隣接して前記スピンドル上に支持された第２のホイールハブと、
少なくとも１つの第３のベアリング部材であって、前記第１ホイールハブと前記第２ホイールハブの間に、前記第１ホイールハブと前記第２ホイールハブとが互いに対して独立に回転することを可能にするように取り付けられた第３ベアリング部材と、を含むホイールエンド組立体。
【請求項２】
前記第１ホイールハブおよび第２ホイールハブが前記軸に沿って直線的に移動することを防止するように前記スピンドルの一端に取り付けられた締結具を含む請求項１に記載の組立体。
【請求項３】
前記少なくとも１つの第１ベアリング部材が単一のベアリングであり、前記少なくとも１つの第２ベアリング部材が単一のベアリングである請求項１に記載の組立体。
【請求項４】
前記第２ホイールハブの，前記第１ホイールハブと対向する側に、前記軸を中心に回転するように配置された第３のホイールハブを含み、かつ、前記第３のホイールハブと前記第２のホイールハブとが互いに対して独立に回転することを可能にする少なくとも１つの第４のベアリング部材を含み、前記第３ベアリング部材が前記第１ホイールハブと前記第２ホイールハブの間に取り付けられ、前記第４ベアリング部材が前記第２ホイールハブと前記第３ホイールハブの間に取り付けられた請求項１に記載の組立体。
【請求項５】
前記少なくとも１つの第３のベアリング部材が前記第１ホイールハブと第２ホイールハブの間に単独で支持されて、前記第１ホイールハブと第２ホイールハブが互いに対して独立に回転することを可能にし、かつ、前記少なくとも１つの第４のベアリング部材が前記第２ホイールハブと第３ホイールハブの間に単独で支持されている請求項４に記載の組立体。
【請求項６】
前記少なくとも１つの第３のベアリング部材が、軸方向および半径方向の２方向荷重を支持することができるブッシュである請求項１に記載の組立体。
【請求項７】
前記ブッシュがブロンズブッシュである請求項６に記載の組立体。
【請求項８】
前記ブッシュがナイロンコーティングされたスチールブッシュである請求項６に記載の組立体。
【請求項９】
前記少なくとも１つの第３のベアリング部材が前記第１ホイールハブと第２ホイールハブの間に、前記第１ホイールハブと第２ホイールハブが予め決められた状況下で互いに対して独立に回転することを可能にするように単独で支持されている請求項１に記載の組立体。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの第３のベアリング部材が半径方向４点接触ボールベアリングである請求項１に記載の組立体。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの第３のベアリング部材が２列アンギュラコンタクトボールベアリングである請求項１に記載の組立体。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの第３のベアリング部材が２列テーパーローラベアリングである請求項１に記載の組立体。
【請求項１３】
ホイールエンド組立体であって、
回転軸を画定するスピンドルと、
前記軸を中心に回転するように、第１ベアリング部材により前記スピンドル上に支持された第１のホイールハブと、
前記第１ベアリング部材から間隔をあけて配置された第２のベアリング部材により、前記軸を中心に回転するように前記スピンドル上に支持された第２のホイールハブと、
前記第１ホイールハブと前記第２ホイールハブの間に、前記第１ホイールハブと前記第２ホイールハブとが予め決められた状況下で互いに対して独立に回転することを可能にするように単独で支持された第３のベアリング部材と、
前記第１ホイールハブおよび第２ホイールハブを前記スピンドル上に維持して、前記ハブが前記軸に沿って直線的に移動することを防止するための少なくとも１つの締結要素とを含むホイールエンド組立体。
【請求項１４】
前記第３ベアリング部材が前記第１ベアリング部材と前記第２ベアリング部材の間に配置されている請求項１３に記載の組立体。
【請求項１５】
前記第３ベアリング部材が、前記軸からの半径方向距離が前記第１ベアリング部材または第２ベアリング部材よりも長い位置に配置されている請求項１３に記載の組立体。
【請求項１６】
前記第２ホイールハブが内側ハブ部材と外側ハブ部材から構成されており、前記外側ハブ部材が前記第２ベアリング部材を介して前記スピンドルに支持されており、前記第３ベアリング部材が前記第１ホイールハブと前記内側ハブ部材の間に単独で支持されており、前記内側ハブ部材と前記外側ハブ部材の間に単独で支持されている第４のベアリング部材を含み、これにより、前記第１ホイールハブと前記内側ホイールハブ部材とが互いに対して独立に回転でき、前記内側ハブ部材と外側ハブ部材とが互いに対して独立に回転できる請求項１３に記載の組立体。
【請求項１７】
前記内側ベアリング部材が、前記軸を中心に回転するように前記第３ベアリング部材および第４ベアリング部材により単独で支持されている請求項１６に記載の組立体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のホイールをアクスルの各端部に有するアクスル組立体であって、１つのアクスル端部における１つのホイールが、同一のアクスル端部における他のホイールに対して回転することが可能なアクスル組立体に関する。さらに詳細には、本発明は、隣り合うホイールハブを、ターン（方向転換）中の独立の相対回転を達成するように支持するベアリング部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヘビーデューティ車両の耐荷力を増大させるため、アクスル組立体は、典型的に２重ホイールをアクスルの両端に組み込んでいる。典型的に、アクスル組立体の各端部のホイールのペアは互いに固定されており、したがってターン中でも軸を中心に同一速度で回転する。多くのオフハイウェイ車両、例えば、リフトトラック、コンテナ運搬車、フロントエンドローダ（トラクタショベル）などは、タイヤの深刻な摩耗を生じさせる多くのターン操作を含むデューティサイクルを有する。タイヤの摩耗は、同一速度で回転するように互いに堅固に連結されているが回転半径の外側と内側とで異なる距離を移動しなければならないホイールによるタイヤの摩擦、または引きずりの直接の結果である。ヘビーデューティオフハイウェイ車両における摩擦によるタイヤの摩耗およびメンテナンスには、１台の車両につき年間数千ドルのコストがかかる。
【０００３】
さらに、タイヤの摩擦により、ターン操作中の車両の安定性が低減する。車両がターン移動するとき、タイヤの摩擦が、ターンにおけるトラクション（牽引力、牽引摩擦）、ブレーキおよびサイドフォースに必要な正味接地係数を減少させる。また、タイヤの摩擦は、種々のホイールエンド部品、例えばホイールリムの早期摩耗を引き起こす。ホイールリムは、タイヤの摩擦の繰返しによって応力が加えられることにより早期に故障することがある。そして、タイヤの摩擦は燃料消費を増大させ、パワートレイン（動力伝達系）の摩耗およびドライブアクスルの引裂を生じさせる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上の理由により、隣り合うホイールハブが互いに対して独立に回転することを可能にし、それにより各タイヤがターン中に異なる速度で回転することを可能にするホイールエンドを有することによって、タイヤの摩擦を減らすことが望ましいであろう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
２重ホイール構造を有するホイールエンド組立体が、タイヤの摩耗を低減するように独立に回転するホイールハブを含む。本発明の開示された実施形態において、ホイールエンド組立体は、回転軸を画定するスピンドルを含み、第１のホイールハブがこのスピンドルに第１ベアリング部材により支持され、第２のホイールハブがこのスピンドルに第２ベアリング部材により支持されて、それぞれ、軸を中心に回転する。第３のベアリング部材が第１のホイールハブと第２のホイールハブの間に取り付けられて第１のホイールハブおよび第２のホイールハブを支持し、また、これらのホイールハブが予め決められた状況下で互いに対して独立に回転することを可能にする。真直な道路を走行するときには、これらのホイールハブは同一速度で回転するが、ターン中には第３のベアリング部材により、各ホイールハブがそれぞれのホイールハブに理想的な速度で回転することが可能である。
【０００６】
好ましくは、ホイールハブをスピンドル上に保持するための締結組立体がスピンドルの一端に取り付けられている。締結組立体は、また、ホイールハブが軸に沿って直線的（リニア）に移動することを防止する。
【０００７】
開示された一実施形態において、第３のベアリング部材は第１ベアリング部材と第２ベアリング部材の間に軸に沿って配置されている。好ましくは、第３ベアリング部材は第１ホイールハブと第２ホイールハブの間に、各ホイールハブが互いに対して独立に回転することを可能にするように単独で支持されている。
【０００８】
本発明は、独立に回転するホイールハブのための簡単かつ小型の設計を提供する。この設計により、タイヤの摩耗が大幅に低減して車両の故障が少なくなり、それにより全体のメンテナンスコストが減少する。さらに、タイヤの摩擦が排除されるため、車両の安定性が増大し、燃料節約が促進される。２重ホイール構造のために記載された本発明は、多重ホイール構造にも容易に適用される。
【０００９】
本発明のこれらおよび他の特徴は、以下の詳細な説明および図面から最良に理解されるであろう。図面の簡単な説明は後に記載する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１Ａは、へビーデューティオフハイウェイ車両のための典型的な車両ドライブライン（動力伝達系）１０の上面図である。図１Ｂは、典型的なオンハイウェイ車両のドライブライン１１０を示す。ドライブライン１０，１１０は、トランスミッション１４に連結されたエンジン１２を含み、トランスミッション１４は、エンジンと共に駆動入力トルクを、ドライブアクスル１８に延在するドライブシャフト１６にもたらす。ドライブアクスル１８は単一のドライブアクスルまたはタンデムドライブアクスルであることができる。また、車両は、典型的に非駆動アクスルを、例えばフロント側の駆動しないステアアクスル２０を含み、オンハイウェイ構造においてはトレーラアクスル２２を含む。
【００１１】
典型的に、各アクスル１８，２０，２２はホイールエンド組立体を含み、ホイールエンド組立体は、それぞれのアクスルの両端に２重ホイール２４ａ，２４ｂを有して、ヘビーデューティ車両の耐荷力を増大させている。車両がターン動作をするとき、ターンの外側になるホイールエンドの外側ホイール２４ｂは、内側ホイール２４ａよりも長い距離を移動する。反対に、ターンの内側では、内側ホイール２４ａは外側ホイール２４ｂよりも多く移動する。典型的に、２つのホイールは互いに堅固に連結されており、したがって、ホイール２４ａ，２４ｂの各々はターン中に同一速度で回転する。これがタイヤの摩擦を引き起こし、これにより、タイヤの摩耗およびホイールエンド部品の摩耗が早まる。
【００１２】
本発明は、ターン動作中のタイヤの摩擦を排除するようにホイール２４ａと２４ｂが互いに独立に回転することを可能にする。本発明が、２重ホイールを組み込んだいずれのタイプのアクスルにも用いられることができ、図１Ａに示されているようなオフハイウェイ車両に対して特に有用であるが、図１Ｂに示されているオンハイウェイ構造に対しても用いられることを理解されたい。好ましい用途は、図１Ａに示されているように２つのホイール２４ａ，２４ｂを各端部に有する単一のフロントドライブアクスル１８を用いたヘビーデューティリフトトラックである。
【００１３】
ホイールエンド組立体２８が図２に示されている。ホイールエンド組立体２８は、ホイールの回転軸３０を画定するスピンドル３２または他の支持シャフト部材を含む。先に論じたように、ホイールエンド組立体２８は駆動アクスルにも非駆動アクスルにも用いられることができる。ホイールエンド組立体２８は、さらに、スピンドル３２上にベアリング３４ａ，３４ｂを介して互いに隣接して支持された第１のホイールハブ３８および第２のホイールハブ４０を含む。典型的に、テーパーローラベアリングがヘビーデューティ車両に用いられる。また、ベアリング３４ａと３４ｂは同一であってよいが、同一である必要はないことを理解されたい。
【００１４】
第３のベアリング部材５０がハブ３８と４０の間に取り付けられて、ハブ３８と４０が軸３０を中心に互いに対して回転することを可能にしている。好ましくは、第３ベアリング部材５０はハブ３８と４０の間に単独で支持されており、すなわち、ベアリング５０はスピンドル４２に支持されていない。第３ベアリング部材５０は、ハブ３８，４０の対向する面４２，４４に取り付けられており、スピンドル３２に支持されていない。ホイールリム４６が各ハブ３８，４０に取り付けられており、タイヤ２４ａ，２４ｂがそれぞれのリム４６に取り付けられている。この組立体の全体をスピンドル３２上に保持するために締結組立体が用いられる。好ましくは、スピンドル３２の外端に取り付けられたナット４８がハブ３８，４０を適切な軸方向位置に維持し、軸３０に沿った直線的な移動を完全に防止する。ナット４８が好ましいが、他の知られた締結具を用いてもよい。
【００１５】
典型的に、各ハブ３８，４０は１対のベアリングによりスピンドル３２上に支持されるが、第３のベアリング部材５０がハブ３８と４０の間に組み込まれているので、スピンドル３２上にハブ３８，４０の各々を支持するのに必要なのはそれぞれのハブに１個のベアリング３４ａ，３４ｂのみである。これにより、必要なベアリングの個数が減少し、ホイールのためのベアリング予備装填プロセスが容易になり、そしてこれにより、コストおよび組立時間が減る。
【００１６】
好ましくは、第３のベアリング部材５０はベアリング３４の間に配置され、スピンドル３２に支持されたベアリング３４ａ，３４ｂの直径よりも長い、軸３０からの半径方向距離にわたる直径を有する。
【００１７】
当分野で知られている任意の適切なタイプのベアリング部材を第３ベアリング部材５０に用いることができるが、好ましいベアリング構造は、図３に示されている、軸方向および半径方向の２方向荷重を支持するブッシュ５２である。ブッシュは単一のタイプの材料からつくられることができ、または、コーティングを含むことができる。例えば、ブッシュは、典型的なブロンズブッシュ、例えば、伝統的なプラネットピニオンシャフトに見られるようなブッシュ、または、ナイロンコーティングされたスチールブッシュであってよい。
【００１８】
他のベアリング構造物は、半径方向の４点接触ボールベアリング、半径方向クロスローラベアリング、２列のアンギュラコンタクト（斜め接触）ボールベアリング、または２列テーパーローラベアリングを含む。典型的なボールベアリング５４が図４に示されており、レース５８に単一の列にて支持された複数の球状ボール５６を含む。２列アンギュラコンタクトボールベアリング６０が図５に示されており、１対のレース６４に支持された２列の球状ボール部材６２を含む。別の具体例である、２列テーパーローラベアリング６６が図６ａおよび６ｂに示されており、これらの各々が、レース７０に支持された２列の円柱状ベアリング部材６８を含む。
【００１９】
第３ベアリング部材５０は、ターン中にのみ回転するように回転数が著しく少ないため、典型的なホイールベアリング部材よりも能力が低くてよい。
【００２０】
ホイールエンド組立体の別の実施形態である組立体８０が図７に示されており、本発明の構想が３つ以上のホイールにも適用されることを示す。このホイールエンド組立体８０は、外側ハブ部８２、中央ハブ８４、および内側ハブ８６を含む。内側ハブ８６および外側ハブ８２は、軸３０を中心に回転するようにベアリング８６ａ，８６ｂを介してスピンドル３２に支持されている。ベアリング８６ａと８６ｂは互いに同一であってよいが、必ずしも同一である必要はないことを理解されたい。締結組立体がハブ８２，８４，８６をスピンドル３２上に維持する。ホイールリム４６がハブ８２，８４，８６の各々に、当分野で知られているように取り付けられている。ベアリング部材８８ａ，８８ｂがハブ８２，８４，８６の間に配置されて、ハブ８２，８４，８６が互いに対して独立に回転することを可能にしている。第１のベアリング部材８８ａが内側ハブ８６と中央ハブ８４の間に配置され、第２のベアリング部材８８ｂが外側ハブ８２と中央ハブ８４の間に配置されている。ベアリング部材８８ａ，８８ｂは、図２に関して先に論じたベアリングと類似である。
【００２１】
本発明は、独立に回転するホイールハブを有する多重ホイールエンド組立体を提供し、この組立体により、タイヤの摩耗が大幅に減少し、燃料節約が促進され、車両の安定性が向上し、かつホイールエンド部品の早期摩耗が減少する。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態を開示してきたが、当業者は、本発明の範囲内で幾つかの変更が行われ得ることを理解するであろう。したがって、本発明の真の範囲および内容を決定するために特許請求の範囲が考察されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１Ａは、典型的なオフハイウェイ車両のパワートレインの概略図である。図１Ｂは、典型的なオンハイウェイ車両のパワートレインの概略図である。
【図２】図２は、本発明を組み込んだホイールエンド組立体の一実施形態の上半分の断面図である。
【図３】図３は、ブッシュの断面図である。
【図４】図４は、ボールベアリング組立体の概略図である。
【図５】図５は、２列アンギュラコンタクトボールベアリングの概略図である。
【図６】図６ａは、テーパーローラベアリングの概略図である。図６ｂは、テーパーローラベアリングの別の図である。
【図７】図７は、本発明を組み込んだホイールエンド組立体の別の実施形態の上半分の断面図であり、３つ以上のホイールが同じアクスル端部に存在する様子を示す。
【図１】
2004034960.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004034960.tif 000008
【図７】
2004034960.tif 000009
【外国語明細書】
2004034960.tif 000010
2004034960.tif 000011
2004034960.tif 000012
2004034960.tif 000013
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