JP2004001769A - 作業車両のアクスルシャーシ連結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】　作業時の車体安定性を損なわずに走行時の乗り心地性を向上させる。
【解決手段】　シャーシフレーム７に対して少なくとも上下方向に移動可能に設けられた前後輪一対のアクスル１を有し、シャーシフレーム７とアクスル１との間にリンク２４を配設し、シャーシフレーム７とアクスル１との間の前後左右方向の変位は規制し、上下方向の変位は許容するように、リンク２４の一端をシャーシフレーム７に車両前後方向に対向して設けられた一対のリンク規制面の内側に挟まれるように形成されるとともに車両前後方向に延在するピン２５ａによってシャーシフレーム７に連結し、他端をアクスル１の車両前後方向両端部に設けられた一対のリンク規制面を外側から挟むように形成されるとともに車両前後方向に延在するピン２５ｂによってアクスルに連結する。
【選択図】図４

Description

　本発明は、ホイール式油圧ショベルなどの作業車両のアクスルとシャーシフレームとを連結するアクスルシャーシ連結構造に関する。

　図７〜図１０は従来のホイール式油圧ショベルの懸架装置の一例を示す。図７はホイール式油圧ショベルの下部走行体の側面図であり、１は前輪側のアクスル、２は後輪側のアクスルであり、各アクスル１，２の中空部には前駆動軸１ａおよび後駆動軸２ａが挿通されている。これら前駆動軸１ａおよび後駆動軸２ａにはトランスミッション３からシャフト４，５を経て走行駆動力が伝達される。前輪用アクスル１の中央上部には、図８に示すように、ピン６によりシャーシフレーム７が車両左右方向に揺動可能に連結されている。シャーシフレーム７上に旋回可能に設けられた旋回フレームには図示しない運転席やブーム，アームおよびバケットなどからなる作業アタッチメントが設けられ、図８に示すように、シヤーシフレーム７の車両左右両端には単動シリンダ８がそれぞれ装着されている。図８において、符号１１はタイヤを示す。

　単動シリンダ８は、図９，図１０に示すように、チューブ８ａがフランジ部８ｄを介してボルト９によりシャーシフレーム７に取り付けられ、ピストンロッド８ｂの先端はアクスル１上に突設されているブラケット１０に接している。走行時は、シリンダ８のシリン
ダ室８ｃをタンクと接続し、ピストンロッド８ｂが自由に伸縮するようにして左右のタイヤの接地性を良くしている。掘削作業時は、シリンダ室８ｃを油圧的にロックし、アクスル１に対してシャーシフレーム７が固定された状態として掘削作業時の車体の安定化を図っている。

　しかしながら、このような従来の作業車両の懸架装置にあっては、アクスル１とシャーシフレーム７とがピン６により直接連結され、その間に緩衝装置が設けられていないため、走行時に路面からの衝撃が直接シャーシフレームに入力され、乗り心地性能に問題があった。また、高速旋回走行時のローリング荷重により、ピン６回りのモーメント荷重がシャーシフレーム７に働くが、単動シリンダ８はフリーになっているのでそのモーメント荷重を支持できずシャーシフレーム７が不所望に傾いてしまう。

　ダンプトラックなどに使用される懸架装置は、それ自体はかなり重量のある車体フレームを保持できるが、この発明が対象にしているホイール式油圧ショベルなどの作業車両は、通常の走行以外に掘削作業などを行なう必要があり、車両前後、車両左右、および上下の各方向に大きな掘削反力が負荷されるため、トラックなどの懸架装置は採用できない。

　本発明は、シャーシフレームに対して少なくとも上下方向に移動可能に設けられた前後輪一対のアクスルを有する作業車両のアクスルシャーシ連結構造に適用される。そして、シャーシフレームとアクスルとの間にリンクを配設し、シャーシフレームとアクスルとの間の前後左右方向の変位は規制し、上下方向の変位は許容するように、リンクの一端がシャーシフレームに設けられたリンク規制面に車両前後方向に密接するように形成されるとともに車両前後方向に延在するピンによって前記シャーシフレームに連結され、他端がアクスルの車両前後方向両端部に設けられた一対のリンク規制面を外側から挟んで密接するように形成されるとともに車両前後方向に延在するピンによってアクスルに連結されることを特徴とする。
　シャーシフレームのリンク規制面を車両前後方向に対向して一対設け、この一対のリンク規制面の内側に挟まれるようにリンクの一端を形成することもできる。
　リンクのアクスル側連結点をアクスルの車両中央部にピン結合し、リンクのシャーシフレーム側連結点をシャーシフレームの側方にピン結合することもできる。
　リンクがアクスルの前後方向幅と略同幅もしくはそれ以上の幅を有し、シャーシフレームとの前側連結点および後側連結点からアクスルとの前側連結点および後側連結点までそれぞれ延びる一対の連結部材と、一対の連結部材を車両前後方向に連結するように設けられる補強部材とを有するようにしてもよい。

　本発明によれば、シャーシフレームとアクスルの間にリンクを配設し、リンクの一端をシャーシフレームに設けたリンク規制面に車両前後方向に密接するように形成するとともに車両前後方向に延在するピンによってシャーシフレームに連結し、他端をアクスルに設けた一対のリンク規制面を外側から挟んで密接するように形成するとともに車両前後方向に延在するピンによってアクスルに連結するようにした。これによりシャーシフレームとアクスルとの間の前後左右方向の変位を規制し、上下方向の変位を許容することができ、作業時の車体安定性を損なわずに走行時の乗り心地性と高速旋回走行時の耐ローリング性能を向上させることができる。

　図１〜図６により本発明をホイール式油圧ショベルの懸架装置に適用した場合の一実施例を説明する。図７〜図１０と同様な箇所には同一の符号を付して相違点を主に説明する。

　図１（ａ）は本発明に係る，懸架装置の概略構成を説明するものである。アクスル１とシャーシフレーム７との間には緩衝ばね２１Ｌ，Ｒが介在され、車両左右方向に所定距離離れて設けられた一対の復動シリンダ２２Ｌ，Ｒのチューブ側２２ａとロッド側２２ｂはそれぞれシャーシフレーム７およびアクスル１にピン２３ａ，２３ｂで結合されている。また、シャーシフレーム７とアクスル１との間の前後左右方向の水平変位は規制し、上下方向め変位は許容するリンク２４の一端はピン２５ａによりシャーシフレーム７に、他端はピン２５ｂによりアクスル１の車両中央部に連結されている。

　図１（ｂ）に示すように、復動シリンダ２２Ｌ，Ｒのロッド室２２ｃとボトム室２２ｄはそれぞれパイロットオペレートチェック弁４１Ｌ，Ｒを介してタンク４２に接続されている。パイロットオペレートチェック弁４１Ｌ，Ｒのそれぞれのパイロットポートは電磁切換弁４３を介して油圧源４４と接続され、この電磁切換弁４３のソレノイド部４３Ｓはスイッチ４５を介してバッテリ４６と接続されている。

　掘削作業時にスイッチ４５を開き、走行時にスイッチ４５を閉じる。スイッチ４５を閉じると切換弁４３はａ位置に切換わり、パイロットオペレートチェック弁４１Ｌ，Ｒのそれぞれのパイロットポートに油圧源４４から圧油が作用してパイロットオペレートチェック弁４１Ｌ，Ｒが開放され、復動シリンダ２２Ｌ，Ｒはフリーとなる。スイッチ４５を開くと切換弁４３はｂ位置に切換わり、パイロットオペレートチェック弁４１Ｌ，Ｒのそれぞれのパイロットポートはタンク４２と連通してパイロットオペレートチェック弁４１Ｌ，Ｒによりボトム室２２ｄとロッド室２２ｃがそれぞれ遮断され、復動シリンダ２２Ｌ，Ｒはロックされる。

　なお、走行時に管路４７Ｌ，Ｒに絞りを設けて復動シリンダ２２Ｌ，Ｒを油圧ダンパとして機能させてもよい。

　図２は本実施例による懸架装置を前輪側に設置したホイール式油圧ショベルの側面図、図３は緩衝ばね取り付け部の詳細を示す図２の要部拡大図、図４はリンク２４の取り付け部の詳細を示す平面図であり、図２，図３の左側が車両後側、図４の下方が車両後側である。なお以下の説明において、左右同一の部材についてはＬ，Ｒを省略して説明する。

　図３によく示されているように、緩衝ばね２１は、アクスル１の底面に取り付け部材３１で取り付けられたリーフスプリングであり、リーフスプリング２１の車両前後方向の両端部上面には、シャーシフレーム７から下方に突設されたばね受け部７ａ、７ｂが当接され、タイヤ１１からの衝撃をリーフスプリング２１により吸収する。

　図３，４において、リンク２４は、シャーシフレーム７にピン２５ａで連結される円筒状ピン連結部２４ａと、アクスル１にピン２５ｂで連結されるフランジ状ピン連結部２４ｂと、両ピン連結部２４ａ，２４ｂを接続する一対の側板２４ｃと、上下一対の蓋板２４ｄとを有する。このようなリンク２４によるシャーシフレーム７とアクスル１との連結により、シャーシフレーム７とアクスル１との間の前後左右方向の水平変位が規制され、上下方向の変位は許容される。

　リンク２４を構成する部材のうち、特に側板２４ｃにより車両左右方向の強度が確保される。そして、蓋板２４ｄの接合により側板２４ｃが特に車両前後方向に大きく補強され、単一のリンク２４に車両の前後方向および左右方向のいずれにも高い強度が与えられる。この例では側板２４ｃが連結部材、蓋板２４ｄが補強部材となる。

　図５および図６は復動シリンダ２２の取り付け部の詳細を示し、図５は車両右側端部を車両後側から見た図、図６はその正面図である。シャーシフレーム７の右側面には荷重受け部７ｄが突設されたブロック７ｃが溶接され、このブロック７ｃには、荷重受け部７ｄと係合する荷重受け部３２ａが設けられた一対のブラケット３２がボルト３３で螺着されている。復動シリンダ２２のチューブ２２ａの対向する２側面からはピン２３ａがそれぞれ車両前後方向に突設され、ピン２３ａがブラケット３２に挿入されて復動シリンダ２２がシャーシフレーム７に連結される。一方、アクスル１の上面には一対のブラケット１ｂが設けられ、復動シリンダ２２のピストンロッド２２ｂがピン２３ｂでアクスル１に連結される。

　このように構成された懸架装置の動作について説明する。
　走行時はスイッチ４５を閉じ、復動シリンダ２２Ｌ，Ｒのロッド室２２ｃとボトム室２２ｄをともにタンクに連通させてフリーの状態にしておく。右側のタイヤがある段差に乗り上げるとリーフスプリング２１Ｒが撓み、アクスル１はピン２５ｂを中心に図１において時計回転方向に揺動する。このとき、アクスル１の揺動に応じて左右一対の復動シリンダ２２Ｌ，Ｒのピストンロッド２２ｂが伸縮する。ここで、復動シリンダ２２Ｌ，Ｒの各々の伸びと縮みによってもある程度は油圧抵抗力が発生するが、主としてリーフスプリング２１の撓みにより路面からの衝撃が吸収される。

　左側のタイヤから衝撃を受ける場合には、アクスル１の揺動方向が逆になるだけでリーフスプリング２１による衝撃力の緩衝作用は同様である。また、左右のタイヤが同時に段差に乗り上げる時は、左右のリーフスプリング２１Ｒ，Ｌが同時に撓んで衝撃を吸収する。このとき、リーフスプリング２１は復動シリンダ２２が収縮端まで収縮するまで撓む。段差から両タイヤが落下する時は、復動シリンダ２２が伸出端まで進出するまで復元する。

　このように、路面からの衝撃は主としてリーフスプリング２１Ｒ，Ｌにより吸収されるから、シャーシフレーム７には従来のように路面からの衝撃が直接作用しない。また、段差に乗り上げたタイヤが落下する際、従来はアクスル１がタイヤに追従して落下していたが、本例によれば、アクスル１はシャーシフレーム７に復動シリンダ２２で連結されているから、復動シリンダ２２が伸出する際の抵抗力により従来に比べてゆっくりと落下する。以上により、本例の懸架装置により乗り心地が向上する。

　さらに、従来は高速旋回走行時に働くローリング荷重によりシャーシフレーム７が傾いてしまったが、図に示す懸架装置によれば、ローリング荷重によりピン２５ｂ回りにシャーシフレーム７に働くモーメント荷重は、リーフスプリング２１Ｒ，Ｌのばね力で吸収されるから、高速旋回走行時のシャーシフレーム７の傾きが抑制され、従来に比べて耐ローリング性能が向上する。

　リーフスプリング２１Ｒ，Ｌの両端部をシャーシフレーム７に締結していないのは次の理由による。シャーシフレーム７はアクスル１に対してリンク２４で連結されているから左右に変位する。したがって、リーフスプリング２１Ｒ，Ｌをシャーシフレーム７に締結せずシャーシフレーム７の左右方向の動きを許容するようにしている。

　なお、復動シリンダ２２に油圧ダンパの機能を付与した場合にはローリング荷重によりピン２５ｂ回りにシャーシフレーム７に働くモーメント荷重は、リーフスプリング２１Ｒ，Ｌのばね力と復動シリンダ２２Ｌ、Ｒの油圧力で吸収される

　一方、掘削時はスイッチ４５を開き、復動シリンダ２２のロッド室２２ｃとボトム室２２ｄをパイロットオペレートチェック弁４１Ｌ，Ｒで遮断して復動シリンダ２２Ｌ，Ｒをロックしてリーフスプリング２１Ｌ，Ｒの作動を阻止する。これにより、ピン２５ｂ回りのシャーシフレーム７の揺動は復動シリンダ２２で規制され、車両前後左右方向の運動はリンク２４により規制される。したがって、リーフスプリング２１Ｌ，２１Ｒを用いて従来よりも乗り心地性能を向上させても、掘削時の車体安定性が損われることがない。

　さらに、復動シリンダ２２のチューブ２２ａの中間部からピン２３ａを突設させ、このピン２３ａにより復動シリンダ２２をシャーシフレーム７に連結するようにしたので、チューブ基端部をシャーシフレーム７に連結する場合に比べて懸架装置の高さ方向の全長を短縮できる。

　さらにまた、復動シリンダ２２を取り付けるブラケット３２の荷重受け部３２ａはシャーシフレーム７の荷重受け部７ｄと係合しているから、掘削時の荷重や路面入力荷重によりブラケット３２の取り付け用ボルト３３に剪断力が作用することがなく、強度上も問題はない。

　なお、本発明は以上の実施例に限定されず、次の様な変形が可能である。
（１）緩衝ばねとしてコイルスプリングを用いることもできる。この場合、復動シリンダに油圧ダンパの機能を付与するのが好ましい。
（２）復動シリンダの構造は、掘削時にロックされ、走行時にフリーになる構造であればどのようなものでもよい。
（３）上述したリンクではシャーシフレームがアクスルに対して揺動するから、厳密にシャーシフレームの車両左右方向の変位を規制していないが、水平方向のいかなる変位も規制するようなリンクでもよく、リンクは種々の形態のものが使用可能である。
（４）懸架装置を前輪側に設けた場合について説明したが、後輪側だけあるいは前後輪の両方に設けてもよい。

　ホイール式油圧ショベルについて説明したが、走行と作業を行なう各種の作業車両にも本発明を適用できる。

図１（ａ）は本発明の一実施例である作業車両の懸架装置の概略構成を示す図。図１（ｂ）は図１（ａ）に示す復動シリンダのロック，アンロックを切換える油圧回路を示す図。 本実施例による懸架装置を前輪側に設置したホイール式油圧ショベルの側面図。 緩衝ばね取り付け部の詳細を示す図２の要部拡大図。 リンクの取り付け部の詳細を示す図２の要部拡大平面図。 復動シリンダの取り付け部の詳細を示し、車両右側端部を車両後側から見た図。 図５の右側面図。 従来の懸架装置の概略構成を示すホイール式油圧ショベルの側面図。 図７の懸架装置を車両前方からみた図。 図７の単動シリンダの取り付け部の詳細図。 図９の平面図。

符号の説明

　　１　アクスル　　　　　　　　　　　　７　シャーシフレーム
　２４　リンク　　　　　　　　　２４ａ,２４ｂ　ピン連結部
　２４ｃ　側板　　　　　　　　　　　　２４ｄ　蓋板
２５ａ,２５ｂ　ピン

Claims (4)

1. 　シャーシフレームに対して少なくとも上下方向に移動可能に設けられた前後輪一対のアクスルを有する作業車両のアクスルシャーシ連結構造において、
   　前記シャーシフレームと前記アクスルとの間にリンクを配設し、
   　前記リンクは、前記シャーシフレームと前記アクスルとの間の前後左右方向の変位は規制し、上下方向の変位は許容するように、一端が前記シャーシフレームに設けられたリンク規制面に車両前後方向に密接するように形成されるとともに車両前後方向に延在するピンによって前記シャーシフレームに連結され、他端が前記アクスルの車両前後方向に設けられた一対のリンク規制面を外側から挟んで密接するように形成されるとともに車両前後方向に延在するピンによって前記アクスルに連結されることを特徴とする作業車両のアクスルシャーシ連結構造。
2. 　前記シャーシフレームのリンク規制面は、車両前後方向に対向して一対設けられ、前記リンクの一端は、この一対のリンク規制面の内側に挟まれるように形成されることを特徴とする請求項１に記載のる作業車両のアクスルシャーシ連結構造。
3. 　前記リンクのアクスル側連結点は前記アクスルの車両中央部にピン結合され、前記リンクのシャーシフレーム側連結点は前記シャーシフレームの側方にピン結合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の作業車両のアクスルシャーシ連結構造。
4. 　前記リンクは、前記アクスルの前後方向幅と略同幅もしくはそれ以上の幅を有し、前記シャーシフレームとの前側連結点および後側連結点から前記アクスルとの前側連結点および後側連結点までそれぞれ延びる一対の連結部材と、前記一対の連結部材を車両前後方向に連結するように設けられる補強部材とを有することを特徴とする請求項２または３に記載の作業車両のアクスルシャーシ連結構造。
   

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