JP2004155333A

JP2004155333A - 履体式車両のイコライザバー

Info

Publication number: JP2004155333A
Application number: JP2002323512A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yoshida; 剛吉田; Sadatsugu Yamamoto; 定嗣山本
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2002-11-07
Filing date: 2002-11-07
Publication date: 2004-06-03
Also published as: US7108085B2; US20040090048A1

Abstract

【課題】簡単な構造であり、外郭寸法を大きくすることなく軽量であり、しかも製造コスト及び製品コストが大幅に低減できると共に、耐久性、乗り心地性、作業性や走行安定性などを向上することができる建設・土木作業用や農作業用などの各種の履体式車両のイコライザバーを提供する。
【解決手段】イコライザバー本体（２１）はトラックフレーム（１４）の上下揺動に対してねじり変形によるばね作用を有している。イコライザバー本体（２１）の両端部にアーム部（２２ａ，２２ｂ）が逆向きに固定されている。アーム部（２２ａ，２２ｂ）の自由端部（２４）はトラックフレーム（１４）に互いが反対方向に回動自在に支持されている。トラックフレーム（１４）の回動中心とは反対側に向けて延在するアーム部（２２ａ）は、トラックフレーム（１４）の回動中心に向けて延在するアーム部（２２ｂ）の長さよりも長く設定されている。トラックフレーム（１４）は、イコライザバー本体（２１）のばね作用によって上下に大きく揺動することなく揺動量を規制され、走行時の車体の振動や揺動を十分に抑制する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は建設・土木作業用や農作業用などの各種の履体式車両のイコライザバーに係わり、特に、乗り心地性、作業性や走行安定性などの向上を図った履体式車両のイコライザバーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設・土木作業用などの各種の作業車両は、土砂や砕石等の硬軟質地盤、急勾配、連続凹凸の不整地等の硬軟質地盤を走行するため、ピボットシャフトとイコライザバーとを介して車体の左右両側部に履体式走行体を揺動自在に支持している。各履体式走行体が、ピボットシャフトとイコライザバーとを介して車体に支持されているため、車体重量や連続凹凸の不整地等の乗り越え時の上下荷重などがピボットシャフト及びイコライザバーに分担して支持される。
【０００３】
一般に、前記ピボットシャフトは車体の後部寄りにあって車体幅方向両側に突出して取着されており、各ピボットシャフトの軸部を回動中心として各履体式走行体のトラックフレームが上下に揺動自在に連結されている。前記イコライザバーの中央部は、車体の前部寄りに車体前方に突設されたピンを介してトラックフレームに直交して揺動自在に支承されており、その左右両端部が各トラックフレームに回動自在に連結されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第５３５８０６４号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、履体式車両が連続凹凸の不整地を走行するとき、前記トラックフレームは、前記ピボットシャフトを回動中心として地形に沿って上下に揺動する。その上下揺動に伴い、前記イコライザバーは、前記ピンの軸部を回動中心として前記トラックフレームとは直交する左右に揺動する。このイコライザバーが必要以上に大きく揺動すると、その端部が車体に強く激突するため、車体の揺動や振動がかなり大きくなるという問題がある。
【０００６】
かかる不具合を解消すべく従来の履体式車両は、前記イコライザバーと車体との間に緩衝用の弾性パッドを介在させている。これにより、履体式車両が凹凸地を乗り越えるとき、前記イコライザバーが大きく揺動する場合であっても、前記弾性パッドを介してイコライザバーと車体とが互いに緩衝し合い、当接することがなく、同イコライザバーの揺動を弾性的に規制するようにしている。
【０００７】
しかしながら、従来のイコライザバーは、上記米国特許明細書に開示されたイコライザバーと同様に、極めて剛性の高い鋳物からなる長尺ブロック体により構成されている。このため、従来のイコライザバーは、履体式車両の走行時における緩衝機能をほとんど有していない。その構造上、走行時に地盤面からの振動や衝撃などの外力を十分に緩和することができない場合は、乗り心地性や走行安定性などが著しく悪化し、オペレータの疲労を増大させ、安全運転を阻害する原因につながる。
【０００８】
また、前記イコライザバーは車体幅よりも長いブロック体により構成されている。このため、そのイコライザバーの外郭寸法が必然的に大きくなり、それだけ車両の重量も重くなるという問題を有している。また、前記イコライザバーは、例えばＳｉ−Ｍｎ鋳鋼のような剛性のある材料が用いられるが、それらが比較的高価であるという問題もある。
【０００９】
また、従来のイコライザバーの中央部は、上述のように車体にピン結合することにより、前記トラックフレームに直交して揺動自在に支持されている。しかしながら、このイコライザバーの支持構造は、ピン回りの回転運動によりピン結合部分に頻繁に過大な力が作用する。このため、ピン結合部分に変形、磨耗や破損等が生じやすく耐久性の面でも問題を有している。
【００１０】
本発明は、かかる従来の課題を解消すべくなされたものであり、その具体的な目的は、簡単な構造であり、外郭寸法を大きくすることなく軽量であり、しかも製造コスト及び製品コストが大幅に低減できると共に、耐久性、乗り心地性、作業性や走行安定性などを向上することができる建設・土木作業用や農作業用などの各種の履体式車両のイコライザバーを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
本件請求項１に係る発明は、両端部が左右のトラックフレームに支持され、イコライザバー本体がトーションばね機能を備えてなるバー部材からなること特徴とする履体式車両のイコライザバーにある。
【００１２】
本発明のイコライザバーは、左右のトラックフレームを支持するバー部材にねじり変形によるばね作用を有している。このため、従来の鋳造製イコライザバーに比べると、剛性を大幅に低くさせることができるようになり、前記トラックフレームの上下揺動を円滑に且つ確実に抑制することができる。
【００１３】
本発明に適用される左右の履体走行体のトラックフレームは、従来と同様に、車体の左右両側部に突設されたトラックフレーム支持部であるピボットシャフトを回動中心として、それぞれ上下揺動自在に支持される。前記トラックフレームが上下揺動すると、前記イコライザバー本体が前記トラックフレームの上下揺動に対してねじり変形する。そのねじり変形によるバネ作用により、左右のトラックフレームが無造作に強く揺動することなく小さく且つゆっくりと揺動して前記履体走行体をゆっくりと地面に着地させる。これにより、車体に作用する衝撃を小さくすることができるようになり、車体の振動緩和、乗り心地、作業性、操縦安定性や走行安定性等が極めて高められる。
【００１４】
本発明のイコライザバー本体は、軽量化のために中空パイプ材でもよく、断面円形に限らず、断面が矩形状などの多角形状の環状部材や中実部材をも含むものである。トーションばね機能を有する簡単な構造であり、製造コスト及び製品コストが大幅に低減されるとともに、外郭寸法を小さくして車体の軽量化を達成することができる。
【００１５】
請求項２に係る発明は、前記イコライザバー本体が車体に回動自在に支持され、同イコライザバー本体の左右両端部に逆向きに固定された左右一対の第１及び第２アーム部を備えてなり、前記各アーム部の自由端部が、前記トラックフレームに回動自在に支持されていることを特徴としている。
【００１６】
この発明は、従来のようにイコライザバーの中央部を車体にピン結合することによりトラックフレームに直交する左右に揺動自在に支持する支持構造を排除して、トーションばね機能を有するイコライザバー本体の中央部を車体に対して車体幅方向の水平軸線回りに回動自在に支持すると共に、同イコライザバー本体の左右両端部を同じく車体幅方向の水平軸線回りに互いが逆方向に回動自在となるように支持する支持構造を採用している。
【００１７】
この発明のイコライザバーは、トーションばね機能を備えたイコライザバー本体の左右両端部に互いに反対方向に延在するトーションばね作動用の第１及び第２アーム部とからなる略Ｚ字状をなしている。このイコライザバー本体の材質として、一般的なバネ鋼や高周波焼き入れした中炭素鋼などを使用することができる。また、前記アーム部の材質として、一般的な高剛性の鋼鉄材などを使用することができる。
【００１８】
履体式車両が段差のある不整地や岩地を走行するとき、前記トラックフレームは上記ピボットシャフトを回動中心として地形に沿って上下に揺動する。その上下揺動に伴い、前記イコライザバー本体は前記各アーム部を介してねじり変形によるばね作用を生じさせる。履体式車両が凸部地を乗り越えるとき、前記イコライザバーの前記各アーム部を車体幅方向の水平軸線回りに互いが反対方向に回動自在に支持されているため、前記トラックフレームは、前記イコライザバー本体のばね作用によって上下に大きく揺動することなく揺動量を規制され、走行時の車体の振動や揺動が十分に抑制される。
【００１９】
また、前記イコライザバー本体や前記各アーム部を車体幅方向の水平軸線回りに回動自在に支持されているため、それらの設置空間を小さくすることができ、車体に干渉することはない。従来のイコライザバーのように車体にピン結合することによりイコライザバーを支持する構造を排除しているため、イコライザバーの品質を長期間にわたり維持することができる。
【００２０】
請求項３に係る発明は、前記第１アーム部が前記イコライザバー本体を挟んで前記トラックフレームの回動中心とは反対側に延在すると共に、前記第２アーム部が前記イコライザバー本体を挟んで前記トラックフレームの回動中心に向けて延在してなり、前記第１アーム部は前記第２アーム部の長さよりも長く設定されていることを特徴としている。
【００２１】
前記イコライザバー本体は、前記トラックフレームの上下揺動に対してねじり変形によるバネ作用を効果的に発揮することが肝要である。好ましくは、前記トラックフレームの回動中心位置とは反対側に延びる第１アーム部は、前記トラックフレームの回動中心位置に向けて延びる第２アーム部の長さよりも長く設定することが好適である。
【００２２】
前記トラックフレームの回動中心位置に対して前記各アーム部の長さ、左右の前記トラックフレームの前記各アーム部のそれぞれの支持部中心となる位置、同アーム部の支持部中心と前記トラックフレームの回動中心との間隔を適当に設定することにより、前記イコライザバー本体の変形量を適正なものに設定することができる。
【００２３】
かかる構成により、履体式車両が連続凹凸の不整地を乗り越えるとき、前記トラックフレームの左右のアンバランスが補正され、履体走行体の接地圧を良好に確保することができる。前記イコライザバー本体の無駄な動きを発生することなく、前記各アーム部を介して前記イコライザバー本体に円滑なねじり変形を与えることができるようになり、履体走行体の着地時に前記トラックフレームに作用する衝撃荷重を緩和するために十分な緩衝効果が得られる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明の代表的な実施形態である懸架装置の一例を概略的に示す平面図、図２は同懸架装置の一部を構成するイコライザバーの要部を概略的に示す要部断面拡大図である。なお、本実施形態では、建設・土木作業機械であるブルドーザの懸架装置を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば農業機械や運搬機械などの各種の履体式車両の懸架装置にも効果的に使用できる。
【００２５】
これらの図において、符号１０は本発明に適用されるブルドーザの車体の主要部を構成するメインフレームを概略的に示している。同メインフレーム１０は、例えば溶接構造用鋳鋼材及び圧延鋼材により構成されている。このメインフレーム１０の前部寄りにはクロスメンバー１１が連結されており、同クロスメンバー１１の後部にあって前記メインフレーム１０の左右両側部には、ピボットシャフト１２，１２が互いに外方に向けて同一直線上に突設されている。
【００２６】
このメインフレーム１０の左右両側部には履体式走行体１３，１３が平行に配されている。この履体式走行体１３はトラックフレーム１４を有している。同トラックフレーム１４は前記ピボットシャフト１２を介して上下に揺動自在に支承されている。このトラックフレーム１４は一般構造用鋼により構成されており、下方に開放端を有する略逆コ字状をなすハウジング構造とされている。
【００２７】
前記トラックフレーム１４は、後部に配されたスプロケット、前部に配されたアイドラ、中間部の上面に配された前後一対のキャリアローラ、中間部の前後にわたり内部に配された複数のトラックローラからなる図示せぬ走行輪が設けられている。これらの走行輪には図示せぬ履帯が回動可能に掛け廻されている。同履帯は、地盤接地用の複数の履板を無端状のリンクチェーンにボルト止めすることにより構成されている。なお、以上のごとく構成された履体式走行体１３は、従来から広く知られた周知の構造を有しており、上記実施形態に限定されるものではないことは勿論である。
【００２８】
この左右のトラックフレーム１４の前部寄りの内面側には、支持ピン１５を有する取付ブラケット１６がそれぞれ取着されている。各取付ブラケット１６には本発明の主要な特徴部であるイコライザバー２０が前記支持ピン１５を介して連結されている。このイコライザバー２０は、長尺の略円柱状のバー部材からなるイコライザバー本体２１と、同イコライザバー本体２１の左右両端部に互いに反対方向に延在する第１及び第２のアーム部２２（２２ａ，２２ｂ）とにより構成されている。このイコライザバー本体２１はトーションばねとされ、各アーム部２２ａ，２２ｂはトーションばね作動部とされており、イコライザバー外郭形状が略Ｚ字状をなしている。
【００２９】
前記イコライザバー本体２１の材質としては、特に限定されるものではなく、一般的なばね鋼や高周波焼き入れした中炭素鋼などを使用することができる。本実施形態では、前記イコライザバー本体２１の左右両端部はセレーション加工を施しているが、スプライン加工を施したり、或いは楕円形その他の異径形状に形成することができる。前記アーム部２２は高剛性の鋼鉄材からなる。このイコライザバー本体２１としては、軽量化のために中空パイプ材でもよく、断面円形に限らず、断面が矩形状などの多角形状の環状部材をも含むものである。
【００３０】
図示例によるイコライザバー本体２１は、前記クロスメンバー１１の上部に隣接して配されており、メインフレーム１０に左右のベアリング１７，１７を介して車体幅方向の水平軸線回りに回動自在に取り付けられている。前記イコライザバー本体２１の左右両端部に固定された各アーム部２２は、同じく車体幅方向の水平軸線回りに互いが逆方向に回動自在となるように支持され、各アーム部２２の自由端部には、左右の前記トラックフレーム１４の支持ピン１５が回動自在に取り付けられている。
【００３１】
かかる構成により、メインフレーム１０やその周辺部材に干渉することなくイコライザバー２０を狭小な空間に設置することができる。また、従来のイコライザバーのようにメインフレームにピン結合する支持構造を排除しているため、イコライザバーに局部的に大きな力が作用することはなくなり、イコライザバーの変形、磨耗、破損を防止することができる。
【００３２】
前記イコライザバー本体２１は、前記トラックフレーム１４の上下揺動に対してねじり変形によるばね作用を十分に発揮することが肝要である。図示例によれば、イコライザバー本体２１を挟んで前記ピボットシャフト１２の取付位置とは反対側に向けて延びる第１アーム部２２ａは、イコライザバー本体２１を挟んでピボットシャフト１２の取付位置に向けて延びる第２アーム部２２ｂの長さよりも長く設定されている。車体右側（図１の上側）のトラックフレーム１４の支持ピン１５とメインフレーム１０のピボットシャフト１２との間隔Ｌ_１は、車体左側（図１の下側）の前記支持ピン１５と前記ピボットシャフト１２との間隔Ｌ_２よりも長く設定されている。
【００３３】
前記トラックフレーム１４の回動中心Ｏ_１に対して各アーム部２２ａ，２２ｂの長さ、トラックフレーム１４のそれぞれの前記支持ピン１５の位置、前記イコライザバー本体２１と前記ピボットシャフト１２との間の間隔を適当に設定することにより、前記イコライザバー本体２１の変形量を適正なものにすることができる。これにより、履体式車両が段差のある不整地を乗り越えるときのトラックフレーム１４の左右のバランスが確保され、履体走行体１３の接地圧の圧力バランスを得ながら、履体式車両を転倒しない姿勢で安定して走行させることができる。
【００３４】
図示例による第１及び第２アーム部２２ａ，２２ｂは、メインフレーム１０の左右両側ともに同一構造からなる。このため、本実施形態では片側の第２アーム部２２ｂのみを説明する。なお、前記第１アーム部２２ａに関しては、前記第２アーム部２２ｂと実質的に同一部材には同一の部材名と符号を付している。
【００３５】
前記第２アーム部２２ｂは、図２に示すように、イコライザバー本体２１の端部を圧入固定するバー圧入用端部２３とトラックフレーム１４の支持ピン１５の軸部を回動自在に支持するピン圧入用端部（自由端部）２４とを有している。前記バー本体圧入用端部２３には、イコライザバー本体２１の端部外周面と合致する内周面形状をなすバー圧入凹孔２３ａが穿設されており、前記ピン圧入用端部２４にはピン圧入孔２４ａが穿設されている。同ピン圧入孔２４ａの内周面には、前記支持ピン１５の外周面に外嵌される弾性ゴム材からなる円筒状のブッシュ２５が同心上に嵌着固定されている。前記ピン圧入孔２４ａの内周面は、トラックフレーム１４の上下揺動に伴い前記ブッシュ２５を介して前記支持ピン１５の外周面に摺接して揺動する。
【００３６】
車両走行中に、前記トラックフレーム１４が前記ピボットシャフト１２の軸部を回動中心Ｏ_１として上下に揺動すると、前記トラックフレーム１４の支持ピン１５の揺動に伴い、前記各アーム部２２ａ，２２ｂは、前記イコライザバー本体２１の軸部を回動中心Ｏ_２として揺動とする。しかし、前記回動中心Ｏ_１を中心とした前記支持ピン１５の回動半径Ｒ_１と前記イコライザバー本体２１の回動中心Ｏ_２を中心とした前記支持ピン１５の回動半径Ｒ_２とは互いに異なる寸法に設定されているため、各アーム部２２ａ，２２ｂは、前記回動半径Ｒ_１の円弧軌道上から外れて揺動することとなる。従って、各アーム部２２ａ，２２ｂが前記回動半径Ｒ_１の円弧軌道上からずれて揺動することを前記ブッシュ２５の弾性変形にて許容することにより各アーム部２２ａ，２２ｂに無理な力がかからないようにしている。
【００３７】
いま、履体式車両が段差のある不整地や岩地を走行すると、前記トラックフレーム１４は前記メインフレーム１０のピボットシャフト１２を回動中心Ｏ_１として地形に沿って上下に揺動する。履体式車両が連続凹凸の不整地を乗り越えるとき、前記イコライザバー本体２１の各アーム部２２ａ，２２ｂは車体幅方向の水平軸線回りに互いが反対方向に回動自在に支持されているため、トラックフレーム１４の上下揺動に伴って前記イコライザバー本体２１が各アーム部２２ａ，２２ｂを介してねじり変形する。そのねじり変形によるばね作用により、トラックフレーム１４の揺動量が規制され、トラックフレーム１４が上下に大きく且つ強く揺動することなく、ゆっくりと揺動し、履体走行体１３を地盤にゆっくりと着地させる。こうして、前記トラックフレーム１４に対して無駄な動きを発生することなく合理的に連動し、履体式車両の振動や揺動を確実に抑制する。
【００３８】
以上の説明からも明らかなように、本実施形態に係るイコライザバー本体２１は、トラックフレーム１４の上下揺動に対してねじり変形によるばね作用を有しているため、従来の鋳造製イコライザバーに比べると、剛性を大幅に低くさせることができるようになり、トラックフレーム１４の上下揺動を円滑に且つ確実に抑制することができる。また、前記イコライザバー本体２１の各アーム部２２を車体幅方向の水平軸線回りに互いが反対方向に回動自在に支持しているため、無駄な動きを発生することなく、各アーム部２２を介してイコライザバー本体２１に円滑なねじり変形を与えることができるようになり、トラックフレーム１４に作用する衝撃荷重を緩和する十分な緩衝効果が得られ、履体式車両に作用する衝撃を小さくすることができる。従って、履体式車両の振動緩和、乗り心地、操作性や走行安定性等が極めて向上することができる。なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、それらの実施形態から当業者が容易に変更可能な技術的な範囲をも当然に包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の代表的な実施形態である懸架装置の一例を概略的に示す平面図である。
【図２】同懸架装置のイコライザバーの要部を概略的に示す要部断面拡大図である。
【符号の説明】
１０メインフレーム
１１クロスメンバー
１２ピボットシャフト
１３履体式走行体
１４トラックフレーム
１５支持ピン
１６取付ブラケット
１７ベアリング
２０イコライザバー
２１イコライザバー本体
２２アーム部
２２ａ第１アーム部
２２ｂ第２アーム部
２３バー圧入用端部
２３ａバー圧入凹孔
２４ピン圧入用端部
２４ａピン圧入孔

Claims

両端部が左右のトラックフレーム（１４）に支持され、イコライザバー本体（２１）がトーションばね機能を備えてなるバー部材からなることを特徴とする履体式車両のイコライザバー。
前記イコライザバー本体（２１）が車体（１０）に回動自在に支持され、
同イコライザバー本体（２１）の左右両端部に逆向きに固定された左右一対の第１及び第２アーム部（２２ａ，２２ｂ）を備えてなり、
前記各アーム部（２２ａ，２２ｂ）の自由端部（２４）が、前記トラックフレーム（１４）に回動自在に支持されてなる、
ことを特徴とする請求項１記載のイコライザバー。
前記第１アーム部（２２ａ）が前記イコライザバー本体（２１）を挟んで前記トラックフレーム（１４）の回動中心とは反対側に向けて延在すると共に、前記第２アーム部（２２ｂ）が前記イコライザバー本体（２１）を挟んで前記トラックフレーム（１４）の回動中心に向けて延在してなり、前記第１アーム部（２２ａ）は前記第２アーム部（２２ｂ）の長さよりも長く設定されてなることを特徴とする請求項２記載のイコライザバー。