(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非常に大型の車両用のサスペンションシステムであって、上記非常に大型の車両は、前方ホイールを支持する前方区分と、後方区分とを有する実質的に剛性な主フレームを含んでいて、この後方区分は前記前方区分に実質的にしっかりと締結されると共にホイール取付け用ハブ（１１２、１１３）と各々が結びつけられた間隔どりされたフレーム部材（１１０、１１１、２１０、３１０）を含んでおり、各々のハブはその両側に１つずつの一対の後方ホイール及び前記主フレーム上に旋回可能にとりつけられたボディを独立して支持している、非常に大型の車両用のサスペンションシステムにおいて、
該サスペンションシステムは、各フレーム部材との関係における長手方向及び横方向軸を中心とした前記ハブの制限された回転を可能にするような前記フレーム部材上に旋回可能に取りつけられた各ハブ用の前方締結手段と、実質的に垂直方向のコンプライアンスをもつサスペンションスプリングユニット（１２７）とを具備し、
各々の実質的に垂直方向のコンプライアンスをもつサスペンションスプリングユニット（１２７）は各フレーム部材（１１０、１１１）との関係における長手方向軸及び横方向軸を中心とした前記ハブ（１１２、１１３）の回転を可能にするように前記ハブに旋回可能に取り付けられ、
各々の実質的に垂直方向のコンプライアンスをもつサスペンションスプリングユニット（１２７）はまた、旋回可能取付け部（１３３、２３３）を具備するサスペンション支持部材（１２６）によって上記フレーム部材（１１０、１１１）に旋回可能に取り付けられ、上記旋回可能取付け部（１３３、２３３）は、上記実質的に垂直方向のコンプライアンスをもつサスペンションスプリングユニット（１２７）の回転を、ボディピボット（１３１）の軸に対して平行な軸のまわりの回転のみに制限し、それによって上記フレーム部材に対して上記ハブの横向きの移動を防止する、サスペンションシステム。
【請求項２】
前記サスペンション支持部材（１２６）が、主フレームに対するボディの旋回可能取付け部の近くで又はこれと一致して前記フレーム部材（１１０、１１１、２１０、３１０）上に旋回可能に取りつけられている請求項１に記載のサスペンションシステム。
【請求項３】
上記主フレームに対するボディの旋回可能取付け部は、上記フレーム部材へのサスペンション支持部材の取付け部から後向き及び／又は上向きに間隔どりされている請求項１又は２に記載のサスペンションシステム。
【請求項４】
ボディ及び／又はフレーム部材がフレーム部材との関係における横方向垂直平面内のハブ（１１２、１１３）の回転を制限している請求項１〜３のいずれか１項に記載のサスペンションシステム。
【請求項５】
上記旋回可能取付け部（１３３、２３３）には、上記フレーム部材及びサスペンション支持部材と係合する円筒形軸受（１４２）を含み得る請求項１から４の何れか１項に記載のサスペンションシステム。
【請求項６】
サスペンション支持部材（１２６）には、球面軸受（１４４）を支持するためのヨーク（１３２）が備わっており、前記球面軸受がそれぞれのフレーム部材（１１０、１１１、２１０，３１０）の中に形成された軸受表面と係合する請求項１から５の何れか１項に記載のサスペンションシステム。
【請求項７】
ヨーク（１３２）には、ボディピボット（１３１）の旋回可能な取付けのための内部スリーブ（１３７）が中に軸支されている横方向に延びるブシュ（１３４）が具備されている請求項６に記載のサスペンションシステム。
【請求項８】
前記前方締結手段は、前記フレーム部材から側方に外向きに延びる取付け手段（１２１）上に取付けられた取付け用アーム（１２０）上に旋回可能に取付けられており、この取付け手段は前記フレーム部材との関係において横方向軸及び長手方向軸を中心にした上記取付け用アームの旋回運動を可能にする請求項１〜７のいずれか１項に記載のサスペンションシステム。
【請求項９】
前方ホイールを支持する前方区分と、後方区分とを有する実質的に剛性の主フレームであって、この後方区分は前記前方区分にしっかりと締結されると共に各々がホイール取付け用ハブ（１１２、１１３）と結びつけられた間隔どりされたフレーム部材（１１０、１１１、２１０、３１０）を含み、各ハブがその両側に１つずつの一対の後方ホイールを独立して支持している、主フレームと、
上記フレーム部材との関係において長手方向及び横方向軸を中心とした制限された回転を可能にするような前記フレーム部材（１１０、１１１、２１０、３１０）に対し旋回可能に取付けられた各ハブ用の前方締結手段と、実質的に垂直方向のコンプライアンスをもつサスペンションスプリングユニット（１２７）とを含むサスペンションシステムと、を含んで成る大型車両であって、
実質的に剛性の荷重支持ボディ（Ｂ）と、前記フレーム部材に対する上記実質的に垂直方向のコンプライアンスをもつサスペンションスプリングユニット（１２７）の旋回可能取付け部の近くで前記主フレームとの関係において前記ボディを旋回可能に取付けるための手段（１３１）と、前記後方ホイールの間に横方向間隔を維持するための手段とをさらに含み、
上記実質的に垂直方向のコンプライアンスをもつサスペンションスプリングユニットは各フレーム部材との関係における長手方向及び横方向軸を中心とした前記ハブの制限された回転を可能にするように前記ハブに旋回可能に締結され、
上記実質的に垂直方向のコンプライアンスをもつサスペンションスプリングユニット（１２７）はまた、サスペンションピボット（１３３、２３３）を具備するサスペンション支持部材（１２６）によって上記フレーム部材（１１０、１１１）に旋回可能に接続され、上記サスペンションピボット（１３３、２３３）は、上記実質的に垂直方向のコンプライアンスをもつサスペンションスプリングユニットの回転を、ボディピボット（１３１）の軸に対し平行な軸のまわりの回転のみに制限し、それによって上記フレーム部材に対して上記ハブの横向きの移動を防止する、大型車両。
【請求項１０】
上記前方締結手段が、前記フレーム部材から側方に外向きに延びる取付け手段（１２１）上に取付けられた取付け用アーム（１２０）上に旋回可能に取付けられ、この取付け手段は前記フレーム部材との関係における横方向軸及び長手方向軸を中心とした上記取付け用アーム（１２０）の旋回運動を可能にしている、請求項9に記載の大型車両。
【請求項１１】
サスペンション支持部材（１２６）のための取付け部（１３３、２３３）が主フレームに対するボディ（Ｂ）の旋回可能な取付けに近いか又はこれと一致している、請求項9又は10に記載の大型車両。
【請求項１２】
前記フレーム部材（３１０）に対する前記ボディ（Ｂ）の旋回可能取付け部（２００）が、フレーム部材（３１０）に対するサスペンション支持部材の旋回可能取付け部（２５０）から後向き及び／又は上向きに間隔どりされている請求項11に記載の大型車両。
【請求項１３】
上記フレーム部材との関係におけるハブの横向きの移動をボディ（Ｂ）及び／又はフレーム部材が防止している、請求項9〜12のいずれか１項に記載の大型車両。
【請求項１４】
上記旋回可能取付け部には、フレーム部材及び上記実質的に垂直方向のコンプライアンスをもつサスペンションスプリングユニット（１２７）のサスペンション支持部材（１２６）と係合する円筒形軸受（１４２）が含まれている請求項9から11の何れか１項に記載の大型車両。
【請求項１５】
上記サスペンションスプリングユニットのサスペンション支持部材には球面軸受（１４４）を支持するためのヨーク（１３２）が具備されており、この球面軸受はそれぞれのフレーム部材の中に形成された軸受表面と係合している請求項9、10、11、13、14の何れか１項に記載の大型車両。
【請求項１６】
上記ヨーク（１３２）には、ボディピボット（１３１）の旋回可能な取付けのための内部スリーブ（１３７）が中に軸支されている横方向に延びるブシュ（１３４）が具備されている請求項15に記載の大型車両。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、採鉱作業において使用されるタイプの非常に大型のトラックの主要な構造的構成要素のためのサスペンションシステム及び構成に関する。
発明の背景
さまざまなメーカーによって作られた現在入手可能な大型採鉱用トラックの間にはかなりの共通性が存在しており、トラックメーカーの如何に関わらず以下のような考察事項が一般にあてはまる：
空の車両重量は、最大車両総重量の高い割合を占めている。標準的には、有効積載量と空の車両重量の比率は約1.4：１にすぎない。このことはすなわち、このようなトラックの操業コストの大部分が有効積載量ではなく空の車両重量を移動させることに関係するものである、ということを意味する。
トラックの全幅に比べた場合に、４本の後方タイヤの全幅が大きい。標準的にトラックの全幅の65％が４本の後方タイヤによって占有されている。現在のトラック設計の場合、このことはトラックのための非常に狭い主フレームそして後方アクスル及び後方ホイールサポートシステム上の非常に高い曲げ荷重を導く。狭い主フレームは、いくつかの構成要素のメンテナンスのためのスペースの不足、コーナリング操作時の高い応力変化、垂直方向に剛性のある後方サスペンションスプリングに対するニーズ、そしてボディに対する設計上の制約、がひき起こされる。最終的な効果は、主フレーム、後方アクスル、後方ホイールサポートアセンブリ及びボディの重量及びコストが高くなるということにある。
最大積載時のトラックの後方サスペンションシステムの移動距離は、トラックの規模に比べ非常に制限されている。標準的には、主フレームとの関係における後方アクスルの圧縮方向の最大移動距離は、積載時で約50mmにすぎない。この制限された移動距離は、２つの間隔のせまい後方スプリングユニットから適切なロール剛性を達成しなければならない結果である。
これらのトラックの主フレームは重く（例えば172トンの有効積載量定格をもつトラックの主フレームについては16.5トン）、設計、開発及び製造費用が高く、疲労クラッキングを受けやすい複雑に溶接された鋼構造である。
トラックの主荷重支持部材（ボディ）は非常に強く一般に剛性ある部材である。この強度及び剛性は、大型掘削機による大きい岩石の積載中の衝撃荷重にボディが耐えなくてはならないという必要性の結果である。
ボディは一般に、数多くの点でトラックの主フレームによって支持されている。例えば後方ピボット点で、ボディの下側に沿った２カ所、４カ所、６カ所又は８カ所で、そして或る種のトラックでは同様に前方ホイールの中心と接合するラインより上に近い点で主フレームと接触するボディの前方延長部分で支持されている。剛性ボディを支持するこのシステムはトラックが、平坦でない地面の上を通過する場合又はコーナリング時に、トラックの主フレーム及びボディの中の応力レベルの高い変動をひき起こす。この特長は疲労の問題、高い設計及び製造コスト及びトラックが走行する地面のでこぼこと制限するための莫大な出費の必要性の原因となる。
ボディは、前方及び後方ホイールの中間に近い点でトラックの主フレームに対し反作用する油圧シリンダによって傾け（押上げ）られる。このため、トラックの主フレームに非常に大きい曲げ荷重が加わることになり、主フレームは中間区分において非常にがっしりとしている必要がある。これは又、ボディ内の大きな応力変化の原因ともなりうる。
後方のダブルタイヤは、一緒に回転するよう固定されている。短い半径の回転操作（標準的な採鉱作業においては頻繁に発生する）の間、これは、内輪差効果によるタイヤの重大なよじりタイプの摩耗をひき起こす。ダブルセットの２本のタイヤの間の相対的よじりは、大型採鉱トラック上の後方タイヤの全体的摩耗に対し著しい影響を与えると考えられる。
中実ビームタイプの後方アクスル上の４つの幅広タイヤの組合せは、トラックが平らでない地面状態を横断するにつれて、個々のタイヤ荷重の大きな変動をひき起こす。この配置は同様に、平らな地面状態の上のタイヤ荷重の不均等性を最小限におさえるべくタイヤ外径及び膨脹圧力を一致させるのに多大な注意を払うことが必要であるということを意味している。
一般に、現在利用可能なトラック設計では、ボディと地面の間の力の伝達は、ボディ、トラックの主フレーム、後方アクスルハウジング及び後方ホイール支持システム内の高い曲げ荷重が関与するひじょうに間接的な経路を通して行なわれる。さらにこれらの曲げ荷重は、トラックが、でこぼこな地面の上を走行するとき、コーナリングの間そしてダンプボディが荷卸し中にもち上げられるときに大幅に変動する。
標準的な非常に大型の採鉱トラックが、米国特許第5,385,391号の図面の図１に示されており、フレーム構造がかなり丈夫なもので、これは、図示されているようにフレームにボディ押上げラムが連結されていることによって及びフレームの上部表面とボディの間の接触により支持された荷重に耐えることがフレームに要求されていることの結果としてもたらされている。後方アクスルの大きいサイズも同様に明らかになっている。
長年にわたり数多くのトラックフレーム設計の改良が提案されてきたものの、以上に概略的に記述したいくつかのもの以上の問題点に取り組んで成功した設計は全くない。例えば、米国特許第3704040号Davis et al.は、前後のホイール対が中央で支持され、でこぼこの地面により生み出される数多くの問題点にとり組むものとして記述されている独立したフレーム部材の配置が極めて複雑で従って高価で重いものであるようなフレーム配置を開示している。この特許及び関連する米国特許第3773348号も同様に、中央で支持されている後方ホイール対と共に使用するのに適した後方サスペンション配置を開示している。中央で支持された後方ホイール対は、現在利用可能な大型採鉱トラックにおいて固有の問題のいくつかを克服する潜在的可能性を提供するものの、今までのところ、この潜在的可能性を開発利用するうまい方法は全く確立されていない。
上述のことに加えて、大部分のトラックボディ設計は、長年にわたり本質的に変化のない状態にとどまってきており、制限された長手方向ビームにより補助された比較的密に間隔どりされた横方向ビームを用いて補強された極めて重い構造によって特徴づけられ、このためボディ構造の重量はきわめて重いものとなる結果になっている。
同様にして、大分部の従来のトラックボディは、一定幅の間隔で配置された垂直長手方向側面と勾配のある床を有する。このアプローチからの１つの逸脱においては、ボディの前面よりもその後部において間隔が広い垂直側面と平らな床をもつボディが設計された。この配置では、ボディの側面上の摩耗は低減されるが、平坦なボディの床は大部分のトラックの主フレーム設計と互換性がなく、これは、トラックの全体的な幅及び／又は長さが増大するのでないかぎり、トラックの重心を高くしてしまう。
上述の問題点のうちの少なくとも一部分は、米国特許第5,476,285号の中に記述されている非常に大型の車両において克服される。
発明の要約及び目的
本発明の目的は、上述の問題のうちの少なくともいくつかが改善される非常に大型の車両のためのさらに改良されたサスペンションシステム及びその構成を提供することにある。
１つの実施形態において、本発明は、前方ホイールを支持する前方区分及び後方区分を有する実質的に剛性な主フレームを含み、この後方区分は前記前方区分に実質的にしっかりと締結されており、ホイール取付け用ハブと各々結びつけられた間隔どりされたフレームを内含しており、各々のハブはその両側に１つずつの一対の後方ホイールを独立して支持している、非常に大型の車両用のサスペンションシステムにおいて、各フレーム部材との関係における長手方向及び横方向軸を中心とした前記ハブの制限された回転を可能にするべく前記フレーム部材上に旋回可能に取りつけられた前記ハブ用の前方締結手段及び実質的に垂直方向のコンプライアンスをもつサスペンション手段を含んで成るサスペンションシステムを提供している。
実質的に垂直方向のコンプライアンスをもつサスペンション手段は、フレーム部材との関係において長手方向軸及び横方向軸を中心とした前記ハブの相対的回転を可能にするべく前記ハブに旋回可能に連結されている。サスペンション手段は同様にフレーム部材との関係における横方向軸を中心としたハブの相対的回転を制限するべくフレーム部材に旋回可能に連結されている。
好ましい態様においては、本発明は、比較的狭く前記前方ホイールの間に延びる主フレーム前方区分を提供し、前記後方区分は前記前方区分よりも幅広であり、前記間隔どりされたフレーム部材は、前記前方及び後方区分の間の遷移が急でなく漸進的であるような形で、前記より幅広の後方区分から前記より幅狭の前方区分まで内向きに漸進的に延びている細長いフレーム部分を含んでいる。
前記前方締結手段は好ましくは、前記フレーム部材から側方外向きに延びる取付け手段上に旋回可能に取りつけられ、前記主フレームはさらに、前記前方締結手段のための前記取付け手段により前記後方フレーム区分上に課せられたねじれ荷重を最小限におさえるように前記間隔どりされたフレーム部材の間に延びそこにしっかりと固定されている横断部材を含んでいる。
横断面は好ましくは、前記前方締結手段のための前記取付け手段を提供するべく前記フレーム部材から側方向外向きに延びる端部部分をもち前記フレーム部材の一部分を通過するシャフトを含んで成る。
前方締結部材は、実質的に管状であり、旋回可能取付け部は、後方ホイール取付け用ハブにより支持された電動牽引モーターに冷却部用空気を送るべくその中に通路を有していてよい。
本発明のもう１つの形態においては、上述のとおりのサスペンションシステム、実質的に剛体の荷重支持用ボディ、前記主フレームとの関係において前記ボディを旋回可能に取りつけるための手段、及び前記後方ホイール対の間に横方向間隔を維持するための手段を含んで成る大型車両が提供されている。長手方向に延びる強化用ビームを用いてボディの主要補強を提供することにより、ボディの重量及び製造コストを大幅に低減させながら必要なボディ強度を達成することができる。
ボディはトラックの主フレーム上に旋回可能に取りつけられ、これは、好ましくは、旋回点及び、ボディの前面近くの１，２カ所で支持されているだけであり、これらの前方サポートはトラックの前方ホイールの中心間ラインの上に近いところにある。ボディをその旋回点のまわりで傾かせるために用いられる油圧シリンダは好ましくは、同じくトラックの前方ホイールの中心間ラインより上近くにある１〜２カ所においてトラックの主フレーム上に反作用する。これらの手段によって、ボディは、トラックの主フレームの主長手方向部材の中に大きい曲げモーメントを及ぼさないようになっている。前方ボディサポートには、「下降」位置にあるときに前後ホイールの間で必要とされる強度の大部分をボディが提供できるような形で、トラックの主フレームとボディの間に確動位置設定システムが含まれていてもよい。
各々のホイール対の間に位置づけされた後方ホイール組立て用ハブの使用は、後方ホイールを駆動するための電動モータシステムの使用に適応している。このようなモータの使用は、中実後方アクスルに付随する問題点を容易に克服しかくして後方ホイール支持システムの重量を減少させ、後方タイヤ間の荷重分担を改善し、かかるアクスルの後方タイヤ摩耗効果を減少させることができるという固有の利点をもつ。ただし、機械式駆動システムを利用して、受入れることのできる結果を得ることもできる。コーナリング操作中及び横断（横方向）勾配で作動しているときの車両の安定性を改善するべく垂直以外の角度でハブ上に取付けられているホイールの一方又は両方を傾斜させるように後方ホイール取付け配置を活用することもできる。各々のホイール対の間で後方ホイール取付けハブの位置設定により、各ホイールの独立した回転が可能となり、かくして短半径回転によりひき起こされるタイヤの摩耗が回避される。
本発明のもう１つの形態においては、前方ホイールを支持する前方区分及び後方区分を有する実質的に剛性の主フレームを含み、この後方区分が前記前方区分にしっかりと締結されており各々ホイール取付け用ハブと結びつけられた間隔どりされたフレーム部材を内含し、各ハブがその両側に１つずつの一対の後方ホイールを独立して支持しており、かつサスペンションシステムを含んで成る大型車両であって
前記サスペンションシステムが各々のフレーム部材及び垂直方向にコンプライアンスをもつサスペンション手段との関係において長手方向及び横方向軸を中心とした制限された回転を可能にするべく前記フレーム部材に対し旋回可能に取付けられた前記ハブ用の前方締結手段を含み、
実質的に剛性の荷重支持ボディ、前記フレーム手段に対するサスペンション手段の旋回可能取付け部の近くで前記主フレームとの関係において前記ボディを旋回可能に取付けるための手段及び前記後方ホイールの間に横方向間隔を維持するための手段をさらに含んで成る大型車両が提供されている。
垂直方向にコンプライアンスをもつサスペンション手段は、前記フレーム部材との関係において長手方向軸及び横方向軸を中心した前記ハブの制限された相対的回転を可能にするべく前記ハブに対し旋回可能に締結されている。サスペンション手段は同様に、フレーム部材との関係において横方向軸を中心とした前記ハブの相対的回転を可能にするべくフレーム部材に対して旋回可能に連結されている。
サスペンション手段は好ましくは、前記フレーム部材上で旋回運動するために取り付けられているサスペンション支持部材を内含している。１つの好ましい形態においては、サスペンションサポートの取付け部が主フレームに対するボディの旋回可能取付け部に近いか又はこれと同時である。
本発明の好ましい形態においては、サスペンション手段のフレーム部材に対する旋回可能な連結は、ボディ旋回軸に平行である軸を中心としてのみ前記サスペンション手段の回転を可能にする。ボディピボットは、フレーム部材及びサスペンション手段のサポートと係合する円筒形軸受を含むことができる。
本発明の変形実施形態においては、フレーム部材に対するサスペンション手段の旋回可能な連結又はフレーム部材自体の旋回可能な連結は、フレーム部材との関係における横方向−垂直方向平面内のハブの制限された回転を可能にする。サスペンション手段のサスペンションサポートには球面軸受を支持するためのヨークが具備されていてよく、この球面軸受は、それぞれのフレーム部材の中に形成された軸受表面と係合する。ヨークには、ボディサポートの旋回可能取付け部（ボディピボット）のための内部スリーブが中に軸支されている横方向に延びるブシュが具備されていてよい。
代替時には、ボディサポートの旋回可能取付け部は、球面軸受のための支持を提供することができ前記軸受はそれぞれのフレーム部材内に形成された軸受表面と係合し、フレーム部材上の球面軸受ハウジングとフレーム部材上のハブのための前方締結手段の間のフレーム部材のねじり荷重を除去する。
サスペンション手段とボディの旋回可能な取付けにより、主フレーム、ボディサポート及びサスペンション手段は、各々他の２つと独立して旋回できるようになっている。こうしてタイヤ／道路の界面内に生成された側方荷重は、実質的にフレームをバイパスしてダンプボディサポート内へと直接伝達され得ることになる。
サスペンション手段上へのダンプボディ荷重の実質的に直接的な伝達に加えて、後方アクスルとダンプボディの間でコーナリング荷重を伝達するためのアンチスウェイバー、パナールロッド又はそれに類する装置といったような装置に対する必要性は無くなる。
前方締結手段は好ましくは、前記フレーム部材から側方に外向きに延びる取付け手段上に取付けられた取付け用アーム上に旋回可能に取付けられ、この取付け手段は横方向軸及び長手方向軸を中心とした取付け用アームの旋回運動を可能にしている。
サスペンション手段の旋回可能取付け部と一致したボディの旋回可能取付け部を有することには数多くの利点があるものの、場合によっては、サスペンション手段の旋回可能取付け部から短距離だけ移動したボディの旋回可能取付け部を有することが好ましい。その場合、ダンプボディとサスペンション手段の間で側方荷重を伝達するために、主フレームの短かい介入区分が用いられる。
従って、前記フレーム部材への前記ボディの旋回可能取付け部はフレーム部材に対するサスペンション手段の旋回可能取付け部から間隔どりされていてよく、好ましくはフレーム部材に対するサスペンション手段の旋回可能取付け部から後向き及び／又は上向きに間隔どりされている。
【図面の簡単な説明】
本発明の前述の及びその他の特長、目的及び利点は、好ましい実施形態についての以下の説明及び添付図面からより明白なものとなる。なお図面中、
図１は、従来技術に従ったサスペンションシステムの１実施形態を内含するトラックの側面立面図である。
図２は従来技術を示すものであって、トラックボディが持上げられた状態の図１に類似した側面立面図である。
図３は従来技術を示すものであって、後方サスペンションの早期の実施形態の詳細を示しトラックボディ構造を部分的に例示する図１のトラックの後端部立面図である。
図４は従来技術を示すものであって、一方での２つの後方ホイール取付け用ハブのうちの１つの横方向回転の範囲を示すべく一部分が除去された状態の断片的な端部断面立面図である。
図５は従来技術を示すものであって、ボディが除去された状態のトラックフレームの断片時平面図である。
図６は従来技術を示すものであって、一つの後方ホイール取付けとサスペンションの拡大断面側面立面図である。
図７は従来技術を示すものであって、その構造を示すトラックボディの平面図である。
図８は、図１に示されたトラック内のサスペンションシステムに置き換わる本発明のサスペンションシステムの一実施形態の側面立面図である。
図９は、図８に示された実施形態の後方断面図である。
図10は、ボディが除去された状態の図８の実施形態に従ったトラックフレームの断片的平面図である。
図11は、本発明のサスペンションシステムの第２の実施形態の後方断面図である。
図12は、本発明の図８，９及び11のサスペンションシステムを内含する改良型トラック構造の側面図である。
図13は、本発明の第３の実施形態に従ったサスペンションシステムとボディの締結を組込んだ改良型トラック構造の側面図である。
図14は、主フレームに対する連結部のまわりで傾動させられたボディを示す図13の実施形態の側面図である。
図15は、図13のライン15−15に沿った断面図である。
好ましい実施形態の説明
図面のうちの図１〜図５を参照すると、トラックフレームは、後方ホイール取付け用ハブ12及び13をその後方端部近くで懸垂する比較的軽量の長手方向部材対10及び11を含んでいる。長手方向部材10及び11は、以下でさらに詳述する通り、その前方端部において、前方ホイールＷf用の前方サスペンション（図示せず）のための取付けを一般に含む取付け用カラーなどの実質的な横断部材14によって、又前面ではバンパー60によって、さらに後方では後方ホイールより前方において後方ホイール取付け用ハブ12及び13のためのサポート手段の一部分を形成する横断部材60ａによって連結されている。前方サスペンションは米国特許第5,385,391号により詳細に記述されている形をとることもできるし、又はその他の適当なあらゆる形をしていてもよい。
図３，図４及び図５に示されているように、ホイール取付け用ハブ12及び13は、各々のホイールがハブ12及び13のいずれかの側に１つずつ取付けられている状態でそれ自体後方ホイールＷrに連結されている電動牽引モーター16，17，18及び19といったような後方ホイールＷrのための駆動手段を支持している。後方ホイールＷrの各対の間に後方ホイール取付け用ハブ12及び13が位置設定されていることにより、各ホイールの独立した回転が可能となり、かくして短半径回転によりひき起こされるタイヤの摩耗が回避される。
図１〜６の後方サスペンションシステムには、フレーム部材10及び11にしっかりと固定されたそれ自体横断部材60ａに旋回可能に固定された旋回可能取付け部21に締結された中空の前向きに延びる締結部材20を用いて、長手方向フレーム部材10及び11に取付けられた後方ホイール取付け用ハブ12及び13が内含されている。締結部材20及び後方ホイール取付け用ハブ12及び13は、別々に形成されてもよいし又一体式ユニットとして形成されてもよく、中空締結部材20は、ハブ12及び13に締結されたモーター16及び19に冷却用空気を送るように作動する。
各々旋回可能取付け部21には、ハブ12及び13のための２つの回転自由度を与える上部横方向ジャーナル22と下部長手方向ジャーナル23が含まれる。横方向ジャーナル22は、図１及び２に示されているように、或る種の適切な要領で横断部材60ａがしっかりと固定されているフレーム部材10及び11の側方プレート10及び11を横断部材60ａが貫通できるようにするべくこの領域内で増大した深さをもつものであるフレーム部材10及び11のための後方横断部材60ａの一部を成すシャフト24（図５）の端部上のスピンドル区分と係合する。各々の下方ジャーナル23は、締結部材20の端部部分を収容し、このジャーナル23内で、この端部部分は自由に回転し、締結部材20の端部部分は、図面の図６に最も明確に示されているように、締結部材20の端部部分と係合するナット23ｂ及びこの部材上に形成されたフランジ23ａによってジャーナル内に拘束されている。
フレーム部材10及び11は同様に、垂直方向にコンプライアンスを有するサスペンション手段又はスプリングユニット27のための取付け用部材26用のジャーナルも同様に提供し、取付け用部材26は同様に、トラックのボディＢがそのまわりを旋回しているピボットピン29を収容する一体式に形成されたジャーナル28を有する。スプリングユニット27は、取付け手段26にしっかりと締結されしかも後向き延長部分42により取付け用ハブ12，13に締結されているピストンユニット40を収容するシリンダハウジング41を含んでいる。スプリング効果は、シリンダ内の気体の圧縮又はその他の適切な手段によって得ることができる。
取付け手段26は、ハブ12及び13の横方向回転が制限されるべくフランジ30に密に隣接する位置で各ハブ12，13から延びる突出部分31によって係合されるように適合された下向きに延びる剛性フランジ30を有している。
締結部材20及びそれに連結されたハブ12，13のもう１方の方向への回転は、シリンダの軸に沿って直行するべく、ピストン40に対するその締結及びスプリング手段27のシリンダによるピストン40の封じ込めによって垂直長手方向平面に制限されている。後向き延長部分42に対するピストン40の締結は、ピストン40と後向き延長部分42の間の拘束された球面軸受45による。
後方ホイール取付け用ハブ12及び13のための上述の軸継手及びスプリングユニットによって、ハブ12及び13は、フレーム及びトラックボディＢとの関係における各ハブ12，13の動きの柔軟性を容易に増大させるべく長手方向及び横方向の両方の軸を中心として旋回することができるようになる。このような動きの１つが、図面の図４に例示されている。
図８，９及び10に示されている本発明の第１の実施形態においては、後方ホイール取付け用ハブ112，113が、前向きに延びる締結部材120を用いて、長手方向フレーム部材110，111に取付けられた状態で示されている。締結部材120は、それ自体それぞれのフレーム部材110及び111に旋回可能に固定されている旋回可能取付け部121に締結されている。締結部材120及び後方ホイール取付け用ハブ112，113は別々にか又は一体式ユニットとして形成され得る。
各々の旋回可能取付け部121には、フレーム部材110，111に締結されているシャフト124の端部上でスピンドル区分と係合する横方向ジャーナル123が内含されている。後方横断部材160は、シャフト124の内側端部を連結することによって形成される。後方横断部材160の各端部における連結125は剛性継手、ピン継手又は適切なたわみ継手であってよい。
横断部材160は任意であるが、そうでなければ横断部材160が存在しない場合に牽引応力下で増大し少量の「トーアウト（外向）」をひき起こす傾向をもつような締結部材120の端部部分間の一定の離隔距離を維持するのに役立つという点で有用である。横断部材160は同様に、フレーム部材110，111上の牽引応力の下でフレームの長軸のまわりのねじり荷重を減少させる。コーナリングの間、横断部材160は、フレーム部材110，111を横断しての旋回可能取付け部121に対して締結部材120を通して伝達される不等なコーナリング荷重を拡げるイコライザとして作用する。後部横断部材160も同様に、ポンプ、バルブなどといった補助機器を取付けるために有用である。
下部横方向ジャーナル123は、締結部材120の端部部分上で球面軸受123ａ内に収容される。ジャーナル123は横方向軸及び長手方向軸のまわりのハブの回転を可能にする。
横方向軸のまわりの締結部材120及びそれぞれの連結されたハブ112，113の回転は、垂直方向のコンプライアンスをもつサスペンション手段127によって制限される。サスペンション手段127の下端部129はハブ112，113の長手方向延長部分128と係合する。長手方向延長部分128は好ましくは、車両の長手方向及び横方向軸を中心としたハブの回転を可能にするべくサスペンション手段の下端部129で球面軸受130の中に収容される。球面軸受は同様に、サスペンション手段とハブの間の横方向軸を中心とした制限された相対的回転をも可能にする。
好ましくはシリンダ127ａ及びピストン150から成るスプリングであるサスペンション手段127は、取付け部材126内にその上端部で収容され、ボルト119で固定される。取付け用部材126は、フレーム部材110及び111のボディピボット131及び端部143と旋回可能に係合する。取付け用部材には、車両の垂直平面に対し垂直でサスペンションピボットを通る１本の軸を中心にして、ボディピボット131、サスペンション手段127及びフレーム部材112，113の間の独立した相対的運動を可能にするサスペンションピボット133を収容するためのヨーク132が具備されている。
サスペンションピボット133は、ヨークの両方のアーム135，136を通って延び内部スリーブ137が中に軸支されている円筒形ブシュ134を内含する。内部スリーブは、円筒形ブシュを超えて延び、ボディピボットアーム138，139内に形成されたアパーチャ内に収容される。内部スリーブ137は、リテーナ140及び保持用ボルト141によって所定の位置に固定される。円筒形ブシュと内部スリーブの間の摩擦力を低減するため、円筒形軸受142を、好ましくは青銅の軸受の形で具備することができる。このようにして、円筒形ブシュ134との関係における内部スリーブ137の動きは、サスペンション手段との関係におけるボディピボットの旋回運動に対応する。
フレーム部材110，111の端部143は、ヨーク132のアーム135，136の間の空間近くの円筒形ブシュの外表面の中心にある球面軸受144を通して円筒形ブシュと係合する。フレーム部材110及び111の端部143はヨークアームの間の空間内に収容され円筒形ブシュ134上にある球面軸受144をとり囲む軸受が具備されている。
円筒形ブシュ134の位置は、サスペンション手段127の取付け用部材126との関係において定められることから、サスペンション手段127とフレーム部材110及び111の間の相対的な動きは、球面軸受144を中心とした相対的運動によって対処される。
それぞれのフレーム部材の端部143がヨーク132内に収容された時点で、フレーム部材端部とヨーク132の間には小さい空隙145，146が存在し、車両の長手方向軸を中心とした取付け部材126の制限された回転を可能にしている。
サスペンション手段の取付け用部材126のヨーク132はボディピボットのアーム138，139の中に収容されることから、地面の平面内で生成された側方荷重は後方アクスルとダンプボディの間で直接伝達され、フレーム部材110，111の長軸を中心とするねじりモーメントは最小限となる。
さらなる改良として、ヨークの垂直軸から垂直方向にコンプライアンスをもつサスペンション手段の垂直軸を側方にオフセットすることによって、ボディ上のねじりモーメントの分布を増強することができると考えられている。
図11及び12においては、サスペンションとボディの旋回可能取付け部233の第２の変形形態が例示されている。サスペンションとボディの旋回可能取付け部のこの実施形態は、図９に示されている取付け部133と置換することができる。
変形実施形態においては、サスペンション取付け用部材126のアーム235，236は、フレーム部材210のいずれかの側に位置づけされ、円筒形シャフト237が両方のアーム及びフレーム部材210の中のアパーチャを通して延びている。円筒形シャフトは、ボディピボットアーム238，239内に形成されたアパーチャの中に収容されリテーナ240及び保持用ボルト241によって所定の位置に固定される。
円筒形シャフト、アーム235，236、フレーム部材210及びボディピボットアーム238，239の間の摩擦力を低減させるため、ブッシング234及び244を具備することもできる。
ブッシング234は、フレーム部材210のアパーチャ内そしてサスペンション取付け用部材126のアーム235及び236の間にはめられる。各ブッシング234は、ジャーナル軸受区分231とスペーサ軸受区分232を提供するように成形することができる。ブッシング234とフレーム部材の間の相対的運動及び付随する摩擦摩耗を防ぐため、スペーサ232とフレーム部材210の突合せ面内の心合せされた之の中に収容されるピン245を用いてフレーム部材210にブッシング234を固定することができる。
ブッシング244は、サスペンション取付け部材126のアーム235及び236中のアパーチャの中にはめられる。ブッシング244は、ジャーナル軸受区分243及びスペーサ又はスラスト軸受区分242を提供するように成形することができる。
図11の配置は、フレーム部材のまわりの取付け用部材236の回転が全く提供されていないことを除いて、図８，９及び10の配置に類似する形で機能する。いくつかの車両構成について、この制約条件は受容可能なものであり得る。この配置は、図９の球面軸受の交換に比べてはるかに単純な構造であり、軸受の交換はより容易で廉価である。
主フレームに対するサスペンションシステムの取付け及びボディ旋回可能取付け部のさらにもう１つの配置が図13，14及び15に示されている。この配置においては、主フレーム310に対する締結部材120の後向き取付けは、図８及び図11の組合せによって示されているものと類似のものである。
サスペンション手段は、サポート126に締結されたスプリングユニット127を内含している。サポート126は、横方向軸を中心としたフレーム部材との関係におけるサスペンション手段の制限された回転を可能にするフレーム部材310に対し旋回可能に連結されている。この旋回可能な連結は、標準的には、横方向−垂直平面内でのサスペンション手段の回転を許さない円筒軸受で構成される。
図15に示されているように、フレーム部材310及びサスペンションサポート126に対するボディ238の旋回可能連結部200，250は、フレーム部材の区分255内にある。ボディ旋回可能連結部200には、ボディピボットアーム238，239の中のアパーチャ内に収容されリテーナ340及び保持用ボルト341によって所定の位置に固定された円筒形シャフト337が含まれている。ボディ旋回可能連結部200のブッシング334は、フレーム部材310の区分255のアパーチャ内にはめ込まれる。各々ブッシング334は、ジャーナル軸受表面331及びスペーサベアリング表面332を提供することができる。
サスペンション部材126の旋回可能連結部250には又、サスペンション部材126内のアパーチャの中に収容されリテーナ360及び保持用ボルト361により所定の位置に固定された円筒形シャフト357も含まれている。ブッシング354はフレーム部材310の区分255内のアパーチャの中で、サスペンション取付け用部材126のアームの間にはめ込まれる。各々のブッシング354は、ジャーナル軸受区分351及びスペーサ軸受区分352を提供することができる。フレーム部材310のブッシング354と区分255の間の相対的運動及び付随する摩擦摩耗を防ぐため、スペーサ区分352と区分255の突合せ表面の中に形成された心合せされた穴の中に収容されているピン355を用いて、スペーサ区分352を区分255に固定する。
サスペンション取付け用部材126のアーム内のアパーチャの中にはめ込まれるようにブッシング342を具備することができる。ブッシング344は、好ましくはジャーナル軸受区分343及びスペーサ又はスラスト軸受区分342を内含している。
この配置のフレーム部材310に対するボディの旋回可能連結部200は、図面に示されている通り、サスペンションシステム取付けから主フレームまでフレーム部材310に沿って後向きに移動させられる。フレーム部材310，311は車両の前方から後方に上向きに勾配がついていてよい。かくして、サスペンションピボットからボディの後方端部251までの距離が同じままであるならば、サスペンションシステム取付け部250から後向きにボディ旋回可能取付け部200を移動させると、後方ホイールからのボディ後方端部の高さｈ１は、図12に示されているようなボディ旋回可能取付け部とサスペンションシステムの取付け部が一致した時の高さｈ２より大きい。さらに、ボディ後方端部251からホイールまでの距離は、ボディがもち上げられた時点で増大する。
これは、ピット又はその他の築堤の縁部を表示するのに案内用の土塁が用いられ、ボディを傾けて積載物を落下させる前に、運転手が大型採鉱車両を、後方ホイールが土塁に接触するまで後退させるような、鉱区の状況において特に有利である。
さらに、サスペンション手段は垂直方向にコンプライアンスをもつものとして記述されているものの、出願人は、垂直から車両の後部に向かってサスペンション手段をわずかに傾斜させることが幾分か有利であるということを発見した。このようにして、単にダンプボディ、フレーム及びサスペンションの間の旋回可能連結部を後向き及び上向きに適切な量だけ移動させることによって、図８に示された好ましい実施形態を用いて、ボディが持上げられた位置にある時点での地面より上のダンプボディの後方端部の高さの増大及びダンプボディの後方からボディまでの距離の増大を同時に達成することが可能である。これには、より長いストロークをもつサスペンションユニットのためにより大きなスペースを作るということを含め、数多くの利点がある。フレーム部材110，111と水平の間の角度を増大させることにより、後方アクスルハウジングとフレーム部材の間の相対的な動きに対処するべく後方アクスルの前方区分とフレームの間にはより大きなクリアランスが存在することになる。さらに、図８に示されているダンプボディ、フレーム及びサスペンション手段の間の旋回可能連結部を後向きに移動させることによりそしてかくして後方サスペンションユニットをわずかに後向きに方向転換することにより、後方アクセルエンドキャップ128上に予荷重を加えることが可能であり、これは図８に示されている一般的実施形態に比べていくつかの利点を有する。
ボディピボット200、サスペンション部材ピボット250及びこれら２つのピボットを含む主フレーム255の区分の配置及び強度は、フレーム部材310の前方区分よりもむしろボディピボット238内へサポート126からの横方向ねじり荷重の大部分が伝達されるようなものであることがわかる。このようにして、先行技術の設計に比較して、ねじり力の吸収を増大させることができる。
上述のサスペンションシステムは上述のタイプの又は米国特許第5,385,391号の中に他の形で記述されているタイプのフレームをもつトラックに適しているものの、サスペンションシステムが、上述のものと異なる要領で支持された独立した後方アクスルを有するその他の形態のトラックにも同様に利用可能であるということがわかるはずである。
さらに図面の図１，２，３，４，６を参照すると、特に好ましい実施形態に従ったトラックボディＢは、側壁61及び61ａ、床62、前方壁63及び前方に延びるキャビン保護用延長部分64を含んで成る。トラックボディＢは、65〜70で示されているように、床62、前方壁63及び延長部分64の下の主補強ビームがボディから長手方向に延びていることそして前述の通りジャーナル28と係合するピボットピン29を収容するべく形成されたプラケット73の間の１本のラインの近く又はその上にわずか１本の横方向補強用ビーム72があることを含め、数多くの新しい特長を有している。付加的な２本のビーム74，75及び76，77が、図面の図３中に最も明確に示されているように各々の側面61及び61ａに沿って延びている。横方向ビーム72は、床62の全幅に延び、好ましくは、図示されている通りボディの側面61，61ａを上へ延びている。
米国特許第5476285号中で以前に言及されている通り、従来のトラックボディ設計は、数多くの横方向ビームに依存しており、一般にわずか２本の長手方向ビームがトラックの主フレームより上又はボディ床の側面に沿って走っているだけである。上述の新しいボディ設計の主要な利点としては、ボディ重量の著しい減少及びボディの製造コストの大幅な削減があり、しかもボディはそれが前方及びボディピボットにおいてのみ支持されうるほどの充分な強度をなおももち続け、かくして、米国特許出願第5,385,391号により詳細に記述されているようにトラックの主フレームの重量及びコストを削減することが可能となっている。
上述のことに加えて、床62及び側面61及び61ａは、図面の図１，３，４及び７に示されている要領で勾配がついており、かくしてボディＢの床62の幅は、図面の図７に最も明確に示されているように、ボディの前方から後方へ増大している。この設計特長がもつ利点は、図２に示されているような傾いた位置までボディがもち上げられた時点で積載物は従来のボディ設計の場合のように一定の幅に制限されるのではなく幅が拡がっていくスペース内に滑り込むことからボディの両側の摩耗が低減されるという点にある。その上、ボディの重量を軽減できて、トラックの全体的幅の増大は全くない。
前出の米国特許第5,385,391号及び5,476,285号に記述されている通りボディは、トラックボディＢ上の52及び横断部材14に近いフレーム上の取付け点50によって支持された一対の伸張性ラム51によりもち上げられる。
以上でさらに詳述されたトラックボディの特長が、以上でさらに詳述された設計以外の設計のトラックにも同様に利用可能であるということがわかるだろう。
牽引モーター16〜19の締結、前方ホイールアセンブリ、エンジン及びドライバ用キャブを含めたトラック付属部品の構造についての詳細は、これらの事項の各々が比較的標準的な構造のものであり当業者の既存の知識範囲内に入ることから、本仕様書の中には含み入れられなかった。しかしながら、後方アクスルが、両側に１つずつのタイヤを備えた独立した短いアクスルであることに留意されたい。３つの横断部材14，60及び60ａが主フレームの２つの主要長手方向部材の間の実質的な強度及び剛性を提供する一方で、フレーム部材10及び11の横方向間隔どりも同様に、旋回可能取付け部73における長手方向フレーム部材に対するボディＢの直接的締結によりかなりの程度まで維持される。ボディＢの固有強度をこうして利用することにより、フレームの強度、重量及びコストをさらに減少させることが可能となる。
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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