(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体フレームを車軸で支持する懸架装置において、
基端部を左右に分岐させてフロント車軸に取付け、かつ該フロント車軸から前方に突出した先端部を一個所で車体フレームに回動自在に取付けたフロント車軸アームを備え、
前記フロント車軸に取り付けられたタイヤは、トランスミッションの出力部前側に一体化したディファレンシャルギアを介して駆動される
ことを特徴とする懸架装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、懸架装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
砕石、鉱山、トンネル工事などで、旋回半径が小さく、かつ凹凸路における走破性の優れたアーティキュレート式ダンプトラックが使用されることが多い。図５にその一例を示す。アーティキュレート式ダンプトラック１は、フロントモジュール２と、フロントモジュール２の後端部に屈曲自在に取付けられたリヤモジュール３とを有している。フロントモジュール２は、運転室２６を有し、フロントアクスル４には左右一対のフロントタイヤ５が取着されている。また、リヤモジュール３は、砕石等を積むベッセル７を有し、リヤ第１アクスル９には左右一対のリヤ第１タイヤ１１，１１が、リヤ第２アクスル１０には左右一対のリヤ第２タイヤ１２，１２がそれぞれ回転自在に取着されている。操舵時には、フロントモジュール２は、アーティキュレート部６でリヤモジュール３に対して屈曲し旋回する。また、リヤモジュール３に起伏自在に取付けられているベッセル７に砕石等を搭載し運搬する。
【０００３】
図６に、フロントアクスル４の懸架装置を動力伝達経路も含めて示す。
フロントアクスル４は、図６（ａ）の平面図に示すように、その中央部に、フロントアクスル４の左右に取着されたタイヤの回転速度差を許容したまま動力を伝達する差動機構のディファレンシャルギア（以降、、デフ１３と呼ぶ）を有している。フロントモジュール２の基台となるフロントフレーム１４及びフロントアクスル４の上下方向の間には、左右一対のハイドロニューマチックシリンダ１５，１５がピン１６，１７で回動自在に取着されている。ハイドロニューマチックシリンダ１５は、走行時の振動の弾発、制振を行なう。
フロントアクスル４の後部に車両後方に向けて車軸アームとしてのリーディングアーム２０の基端部が取り付けられている。基端部は分岐していて、その分岐部がフロントアクスル４の左右に取り付けてある。リーディングアーム２０の後端部は、一個所の球面軸受２２でフロントフレーム１４に回動自在に取着されている。さらに、フロントアクスル４の左右方向の動きを拘束するラテラルロッド２１が、その一端部がフロントアクスル４に、他端部がフロントフレーム１４にピン１８，１９でそれぞれ回動自在に取着されている。
【０００４】
エンジン２５及びトランスミッション４０は、フロントフレーム１４に搭載されている。エンジン２５の出力軸及びトランスミッション４０の入力軸は、図６（ｂ）に示すように、第１プロペラシャフト４１で連結され、トランスミッション４０の出力軸及びフロントアクスル４のデフ１３の入力軸は第２プロペラシャフト４２で連結されている。なお、トランスミッション４０の出力軸は、第３プロペラシャフト４３を介してリヤ第１アクスル９に連結されている。なお、図６（ａ）は、図６（ｂ）の断面ＡＡ図である。
【０００５】
以上のような懸架装置において、フロントアクスル４は、ハイドロニューマチックシリンダ１５の伸縮により球面軸受２２を中心にして上下方向に揺動する。また、ハイドロニューマチックシリンダ１５，１５の左右伸縮量の差によりローリングする。これにより、フロントモジュール２は、路面の凹凸に追従して走行する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、懸架装置の上記技術においては、以下のような問題がある。
リーディングアーム２０の揺動支点がフロントアクスル４よりも後方にあるのでフロントアクスル４にかかる負荷の水平分力はリーディングアーム２０を球面軸受２２中心に下方に揺動させようとする。フロントモジュール２が突起物を乗り越えるとき、フロントタイヤ５が突起物に衝突するときの斜め下前方からの突き上げるような衝撃力Ｆの垂直分力Ｖは、ハイドロニューマチックシリンダ１５で吸収されるものの、水平分力Ｈはリーディングアーム２０を下方に揺動させようとする。ところが、フロントタイヤ５があるために下方に揺動できないでフロントタイヤ５で水平分力Ｈを吸収する。フロントタイヤ５は制振作用がないので、フロントタイヤ５のばね作用により衝撃力がそのまま車両振動として残りフロントフレーム１５上に設けてある運転室２６が振動する。このため、オペレータの乗り心地が悪いという問題がある。また、衝撃力がそのまま振動として残り、リーディングアーム２０、フロントフレーム１４等の機械構成部品に大きな振動負荷がかかるので、車両の耐久性がよくないという問題もある。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点に着目し、乗り心地のよい懸架装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第１発明は、車体フレームを車軸で支持する懸架装置において、基端部を左右に分岐させてフロント車軸に取付け、かつ該フロント車軸から前方に突出した先端部を一個所で車体フレームに回動自在に取付けた車軸アームを備え、前記フロント車軸に取り付けられたタイヤは、トランスミッションの出力部前側に一体化したディファレンシャルギアを介して駆動される構成としている。
【０００９】
第１発明によれば、左右のフロント車軸から前進方向に突出した車軸アームの先端部を車体フレームに回動自在に支持している。これにより、フロント側車軸アームの揺動支点がフロント車軸よりも前方にあるので、車軸にかかる前方からの負荷の水平分力は車軸アームを揺動支点を中心にして上方に揺動させようと作用し、懸架器で水平分力を吸収できる。このため、衝撃力が振動として残ることがないので、乗り心地がよい。また、前記フロント側車軸アームの基端部を左右に分割して左右のフロント車軸に取り付け、その先端部を一個所で回動自在に車体フレームに取り付けてある。このため、フロント側車軸アームは球面軸受中心にしてローリングするので、左右フロントタイヤの走行路面形状が異なるときでも、左右フロントタイヤは路面に密着して走行する。これにより、乗り心地が向上するとともに、フロント車軸、車体フレーム等の機械構成部品に大きな振動負荷がかかることがないので、車両の耐久性が向上する。さらに、フロント車軸の左右のタイヤは、トランスミッションの出力部前側に一体化されたディファレンシャルギアを介して駆動される。これにより、フロントタイヤが駆動されるときに従来必要であった、トランスミッション出力部とフロント車軸側に取り付けられたディファレンシャルギアとの間のプロペラシャフトが不要となって、フロント車軸アームをフロント車軸の前方に配置できるので、乗り心地を向上できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る実施形態を図を参照して説明する。なお、以降の図において、図５及び図６で説明した要素と同一の要素には同一番号を付して説明する。
まず、図１により、第１実施形態を説明する。
従来技術では、車軸としてのフロントアクスル４はその中央部にデフ１３を有しているが、本実施形態のフロントアクスル４はデフ１３を有しておらず、図１（ａ）に示すようにトランスミッション５０の出力部にデフ５１を一体化している。従来技術では、フロントアクスル４の後部に取付けられたリーディングアーム２０の後端部が、球面軸受２２でフロントフレーム１４に回動自在に取着されていたが、本実施形態では、フロントアクスル４の前部に取付けられた車軸アームとしてのトレーリングアーム５３の先端部が、球面軸受５２でフロントフレーム１４に回動自在に取着されている。また、デフ５１の出力軸及びフロントアクスル４の左右の入力軸は左右一対の分配プロペラシャフト５４，５４で連結されている。
【００１９】
従来技術と同様に、フロントアクスル４及びフロントフレーム１４の上下方向の間には、左右一対の懸架器としてのハイドロニューマチックシリンダ１５，１５が、図１（ｂ）に示すようにピン１６，１７で回動自在に取着されている。フロントアクスル４の左右方向の動きを拘束するラテラルロッド２１が、その一端部がフロントアクスル４に、他端部が車体フレームとしてのフロントフレーム１４にピン１８，１９でそれぞれ回動自在に取着されている。また、エンジン２５及びトランスミッション５０は、フロントフレーム１４に搭載され、エンジン２５の出力軸及びトランスミッション５０の入力軸は、第１プロペラシャフト４１で連結されている。また、トランスミッション５０の出力軸は、第３プロペラシャフト４３を介してリヤ第１アクスル９に連結されている。
【００２０】
本実施形態の作動及び効果を説明する。
本実施形態では、デフ５１をトランスミッション５０と一体化させているので、図６で説明した従来技術におけるトランスミッション４０及びデフ１３の間の第２プロペラシャフト４２を不要としている。これにより、トレーリングアーム５３の揺動支点をフロントアクスル４の前方に配置することが可能となる。
即ち、従来技術では、図２（ａ）に示すように、デフ１３がフロントアクスル４と一体になって球面軸受２２を中心にして上下に揺動すると、第２プロペラシャフト４２はトランスミッション４０との連結点Ｐを中心にして上下に揺動する。そして、デフ１３と第２プロペラシャフト４２との連結個所において、リーディングアーム２０と第２プロペラシャフト４２との相対角度である交叉角度α１が生じる。
エンジン２５、トランスミッション４０等の配置上、第２プロペラシャフト４２の長さを短くして搭載スペースを小さくしているので、交叉角度α１は大きくなる場合が多いが、第２プロペラシャフト４２の作動上、交叉角度α１は、規制値以下であることが必要である。
図２（ｂ）にはリーディングアーム２０の揺動支点Ｑをフロントアクスル４の前方に配置したときの交叉角度α２を示している。交叉角度α２は、交叉角度α１よりも大きくなり、規制値以上になるので、第２プロペラシャフト４２を有した動力伝達経路ではリーディングアーム２０の揺動支点をフロントアクスル４の前方に配置することは困難である。
このため、本実施形態では、デフをトランスミッションと一体化させて第２プロペラシャフト４２を必要としない動力伝達経路とし、リーディングアーム２０をトレーリングアーム５３としてフロントアクスル４の前方に配置している。また、トレーリングアーム５３の揺動支点もフロントアクスル４の前方に配置している。
【００２１】
図１（ｂ）に示すように、トレーリングアーム５３の揺動支点Ｒがフロントアクスル４よりも前方にあるので、フロントアクスル４にかかる負荷の水平分力はトレーリングアーム５３を球面軸受５２中心にして上方に揺動させようと作用する。フロントモジュール２が突起物を乗り越えるとき、フロントタイヤ５が突起物に衝突するときの斜め下前方からの突き上げるような衝撃力Ｆの垂直分力Ｖは、ハイドロニューマチックシリンダ５で吸収される。また、水平分力Ｈはトレーリングアーム５３を上方に揺動させフロントアクスル４を上方に押し上げるように作用し、ハイドロニューマチックシリンダ１５で水平分力Ｈを吸収する。このように、衝撃力の全てがハイドロニューマチックシリンダ１５の縮退により吸収される。このため、衝撃力が振動として残ることがないので、乗り心地がよい。また、トレーリングアーム５３は球面軸受５２中心にしてローリングするので左右タイヤの走行路面形状が異なるときでも、左右タイヤは路面に密着して走行する。これにより、さらに乗り心地が向上する。また、トレーリングアーム５３、フロントフレーム１４等の機械構成部品に大きな振動負荷がかかることがないので、車両の耐久性が向上する。
【００２２】
図３により、第２実施形態を説明する。
第１実施形態では、左右のフロントタイヤ５，５の軸心がトレーリングアーム５３で同一線上に保持されているが、本実施形態は、車軸アームとしての左右の独立トレーリングアーム５５，５５を備える。独立トレーリングアーム５５，５５は、左右に独立したフロントアクスル４，４をそれぞれ独立に支持し、フロントフレーム１４のフロントタイヤ５の前方に位置する支持点５６，５７及び支持点５８，５９で揺動自在に取着されている。本実施形態はラテラルロッド２１を有していない。
なお、エンジン２５、第１プロペラシャフト４１、デフ５１と一体のトランスミッション５０、分配プロペラシャフト５４、ハイドロニューマチックシリンダ１５、第３プロペラシャフト４３の配置は、第１実施形態と同一であるのでここでは説明を省略する。
【００２３】
以上の構成を備えた本実施形態の作用効果を説明する。
第１実施形態と同様に、独立トレーリングアーム５５は、フロントタイヤ５よりも前方にあるので、衝撃力の全てがハイドロニューマチックシリンダ１５の縮退により吸収される。このため、突起物乗り越え時の衝撃力が振動として残ることがないので、乗り心地がよい。また、左右のフロントタイヤ５，５は、独立トレーリングアーム５５，５５及びハイドロニューマチックシリンダ１５，１５により独立懸架されている。これにより、左右の路面が異なる場合でも、左右のフロントタイヤ５，５が路面に密着するので車両振動が小さくなり乗り心地がさらに向上する。また、トレーリングアーム５３、フロントフレーム１４等の機械構成部品に大きな振動負荷がかかることがないので、車両の耐久性が向上する。
【００２４】
図４により、第３実施形態を説明する。
第１実施形態では、トレーリングアーム５３は球面軸受５２の一点でフロントフレーム１４に揺動自在に取着されているが、本実施形態は、フロントアクスル４，４に取り付けられ、フロントアクスル４の前方に位置する支持点６０，６１の２点でフロントフレーム１４に揺動自在に取着される車軸アームとしてのロール抑制トレーリングアーム６２を備える。本実施形態はラテラルロッド２１を有していない。
なお、エンジン２５、第１プロペラシャフト４１、デフ５１と一体のトランスミッション５０、分配プロペラシャフト５４、ハイドロニューマチックシリンダ１５、第３プロペラシャフト４３の配置は、第１実施形態と同一であるのでここでは説明を省略する。
【００２５】
以上の構成を備えた本実施形態の作用効果を説明する。
第１実施形態と同様に、ロール抑制トレーリングアーム６２は、フロントタイヤ５よりも前方にあるので、衝撃力の全てがハイドロニューマチックシリンダ１５の縮退により吸収される。このため、衝撃力が振動として残ることがないので、乗り心地がよい。また、トレーリングアーム５３、フロントフレーム１４等の機械構成部品に大きな振動負荷がかかることがないので、車両の耐久性が向上する。
また、ロール抑制トレーリングアーム６２はフロントフレーム１４に支持点６０，６１の２点で支持されているので、フロントタイヤ５，５は、フロントフレーム１４に対してロールできない。これにより、車両が不必要にローリングすることがないので、車両の姿勢を堅固に保持するアーティキュレート式ダンプトラック１が可能となる。さらに、懸架装置の機構が簡素であるので軽量で安価なアーティキュレート式ダンプトラック１が得られる。
【００２６】
以上本発明によると、車軸の左右のタイヤは、トランスミッション側に一体化されたディファレンシャルギアを介して駆動される。これにより従来必要であった、トランスミッション出力口と車軸側に取り付けられたディファレンシャルギアとの間のプロペラシャフトが不要となって、車軸アームを車軸の前方に配置できる。車軸から前進方向に突出した車軸アームの先端部を車体フレームに回動自在に支持している。これにより、車軸アームの揺動支点が車軸よりも前方にあるので、車軸にかかる前方からの負荷の水平分力は車軸アームを揺動支点を中心にして上方に揺動させようと作用し、懸架器で水平分力を吸収でする。このため、衝撃力が振動として残ることがないので、乗り心地がよい。また、車軸、車体フレーム等の機械構成部品に大きな振動負荷がかかることがないので、車両の耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の構成説明図である。
【図２】プロペラシャフトの交叉角度の説明図である。
【図３】第２実施形態の構成説明図である。
【図４】第３実施形態の構成説明図である。
【図５】アーティキュレート式ダンプトラックの説明図である。
【図６】フロントアクスル懸架装置の従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１…アーティキュレート式ダンプトラック、２…フロントモジュール、３…リヤモジュール、４…フロントアクスル、５…フロントタイヤ、６…アーティキュレート部、７…ベッセル、９…リヤ第１アクスル、１０…リヤ第２アクスル、１１…リヤ第１タイヤ、１２…リヤ第２タイヤ、１３…デフ、１４…フロントフレーム、１５…ハイドロニューマチックシリンダ、１６，１７、１８，１９…ピン、２０…リーディングアーム、２１…ラテラルロッド、２２，５２…球面軸受、２５…エンジン、２６…運転室、４１…第１プロペラシャフト、４２…第２プロペラシャフト、４３…第３プロペラシャフト、４０，５０…トランスミッション、５１…デフ、５３…トレーリングアーム、５４…分配プロペラシャフト、５５…独立トレーリングアーム、５６，５７，５８，５９，６０，６１…支持点、６２…ロール抑制トレーリングアーム、Ｐ…連結点、α１，α２…交叉角度。
【図１】
0004274398.tif 000002
【図２】
0004274398.tif 000003
【図３】
0004274398.tif 000004
【図４】
0004274398.tif 000005
【図５】
0004274398.tif 000006
【図６】
0004274398.tif 000007