JP2010019413A - ダンプトラックの走行装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電動モータの出力を減速機によりホイールに伝達してダンプトラックを走行させるダンプトラックの走行装置において、ダンプトラックの走行中に減速機の潤滑油を冷却することができるようにすること。
【解決手段】オイルクーラ２１と減速機１４との間で潤滑油を循環させる冷却回路２０を備えている。この冷却回路２０は、減速機１４側の空間３２からオイルクーラ２１に潤滑油を導く回収油路２３を備えている。この回収油路２３は、スピンドル１０の内周側で延びた回収管路２４と、この回収管路２４のオイルクーラ２１側とは反対側の端部から導油孔１０ａを通って延び、２個のベアリング１１，１２よりもスピンドル１０の径方向の外周側で開口した吸込み管２６と、ホイール９に形成され２個のベアリング１１，１２間の空間３１と減速機１４側の空間３２とを連通させる連通孔３０とを有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、対応する電動モータの出力を減速機により関連するホイールに伝達してダンプトラックを走行させるダンプトラックの走行装置に関する。
ダンプトラックの走行装置としては、ディーゼルエンジンの出力をディファレンシャルを用いてタイヤのホイールに伝達するものと、ディーゼルエンジンにより発電された電力で電動モータを駆動し、この電動モータの出力を遊星歯車機構部を含む減速機によりタイヤのホイールに伝達するものとがある。ダンプトラックには、鉱山で使用される１００トンを超える大型のものがあり、このような大型のダンプトラックを駆動する走行装置としては、強度を得やすい構造であるという理由で、後者が採用される傾向にある。
前記後者である従来のダンプトラックの走行装置について図１〜３を用いて説明する。図１はダンプトラックの左側面図である。図２はダンプトラックの背面図である。図３は従来のダンプトラックの走行装置の一方におけるスピンドルおよび減速機を示す断面図である。
図１，２に示すように、ダンプトラック１は、その本体である車体２と、この車体２上に起伏可能に設けられたベッセル３と、車体２を走行可能に支持する前輪４および後輪５とを有する。後輪５の左右両方について従来のダンプトラックの走行装置が設けられ、後輪５が駆動される。図３における８は、その従来の走行装置の電動モータであり、車体２の幅方向における後輪５内側から、出力軸が挿入されて配置されている。
図３に示すように、後輪５は、ダブルタイヤを構成するタイヤ６，７が、ホイール９に装着されたものである。
同図３に示すように、従来の走行装置は前記ホイール９を含むとともに、車体２に回転不能に固定されホイール９の内周側に挿入されたスピンドル１０と、ホイール９とスピンドル１０との間に介在して軸方向に並んで設けられた２個のベアリング１１，１２とを有する。さらに、従来の走行装置は、スピンドル１０の軸方向の一端側に配置されて車体２に対して固定された前記電動モータ８と、この電動モータ８の出力軸（不図示）に回転不能に結合してスピンドル１０の内周側に挿入されてスピンドル１０の軸方向の他端から突出したドライブシャフト１３と、スピンドル１０の他端側に配置されていてドライブシャフト１３からホイール９に動力を伝達する減速機１４とを有する。
減速機１４は潤滑油に浸された状態にある。スピンドル１０には、このスピンドル１０内に浸入した潤滑油を、スピンドル１０とホイール９と２個のベアリング１１，１２とに囲まれた空間３１に導く導油孔１０ａが形成されている。なお、図３中のＬは、後輪５の停止状態における潤滑油の油面の高さ位置を示している。
この種の従来技術については特許文献１を参照されたい。
米国特許出願公開第２００５／００５９５２３号明細書（ＦＩＧ．２）
ところで、走行装置においては、ダンプトラックの走行中、減速機の潤滑油が撹拌抵抗により発熱し、過熱することがある。この過熱は潤滑油の潤滑性能を劣化させる。この潤滑性能の劣化は減速機の動作不良や焼付きの原因になる。
本発明は前述の事情を考慮してなされたものであり、その目的は、電動モータの出力を減速機によりホイールに伝達してダンプトラックを走行させるダンプトラックの走行装置において、ダンプトラックの走行中に減速機の潤滑油を冷却することができるようにすることにある。
前述の目的を達成するために本発明に係るダンプトラックの走行装置は次のように構成されている。
〔１〕 本発明に係るダンプトラックの走行装置は、タイヤが装着されるホイールと、このホイールの内周側に挿入されたスピンドルと、前記ホイールと前記スピンドルとの間に介在して軸方向に並んで設けられた２個のベアリングと、前記スピンドルの軸方向の一端側に配置された電動モータと、この電動モータの出力軸に回転不能に結合して前記スピンドルの内周側に挿入され、前記スピンドルの軸方向の他端から突出したドライブシャフトと、前記スピンドルの前記他端側に配置されていて前記ドライブシャフトから前記ホイールに動力を伝達する減速機とを有し、前記減速機は潤滑油に浸された状態にあり、前記スピンドルには、このスピンドルの内周側に浸入した潤滑油を、このスピンドルと前記ホイールと前記２個のベアリングとに囲まれた第１の空間に導く導油孔が形成されているダンプトラックの走行装置において、潤滑油を冷却する冷却回路が設けられ、この冷却回路は、オイルクーラと、前記減速機側の第２の空間から前記オイルクーラに潤滑油を導く回収油路とを有して、前記オイルクーラと前記減速機との間で潤滑油を循環させるものであり、前記回収油路は、前記スピンドルの内周側に挿入された回収管路と、この回収管路の前記オイルクーラ側とは反対側の端部から前記導油孔を通って延び、前記第１の空間内で開口した吸込み管と、前記ホイールに形成され前記第１の空間と前記第２の空間とを連通させる連通孔とを有することを特徴とする。
このように構成されたダンプトラックの走行装置は、冷却回路によって減速機とオイルクーラとの間で潤滑油を循環させるので、ダンプトラックの走行中に減速機の潤滑油を冷却することができる。
また、冷却した潤滑油を減速機に供給するので、潤滑油の潤滑性能の劣化を潤滑油の量により補う必要がない。これによって、減速機に対する潤滑油の油面の高さを低くすること、すなわち減速機の潤滑に使用する潤滑油の量を減らすことができる。
また、回収油路の吸込み管が２個のベアリングの間に形成された第１の空間内で開口していること、および、減速機側の第２の空間と第１の空間とを連通させる連通孔がホイールに形成されていることから、潤滑油の回収を効果的に行うことができる。
さらに、吸込み管は導油孔を通って延びているので、つまり、導油孔が本来の機能に加え吸込み管が通る孔を兼ねているので、本発明は回収油路を設けるための加工工数の削減に貢献できる。
〔２〕 本発明に係るダンプトラックの走行装置は、「〔１〕」記載のダンプトラックの走行装置において、前記吸込み管は、ダンプトラックの走行中の潤滑油の油面の高さ位置よりも低い位置において開口していることを特徴とする。吸込み管の開口位置としては、２個のベアリングよりもスピンドルの径方向の外側であることが好ましい。
このように構成されたダンプトラックの走行装置は、ダンプトラックの走行中に、遠心力や慣性力の影響で潤滑油の油面の高さ位置が低くなっても、潤滑油を効果的に回収できる。
本発明は、前述したように、冷却回路によって減速機とオイルクーラとの間で潤滑油を循環させるので、ダンプトラックの走行中に減速機の潤滑油を冷却することができる。したがって、本発明は減速機の動作不良や焼付きの防止に貢献できる。
本発明の走行装置を搭載しうるダンプトラックの左側面図である。 図１のダンプトラックの背面図である。 図１のダンプトラック用の従来の走行装置の部分断面図であって、その従来の走行装置におけるスピンドルおよび減速機を示す。 図１のダンプトラック用の、本発明の一実施形態に係る走行装置の部分断面図であって、その走行装置におけるスピンドルおよび減速機を拡大して示す。 図４のＶ−Ｖ方向矢視断面図であって、スピンドル、ベアリングおよびホイールを示す。 本発明の一実施形態に係る図１のダンプトラックの走行装置に備えられた冷却回路を示す油圧回路図である。
本発明の一実施形態に係るダンプトラックの走行装置について図４〜図６を参照して以下に説明する。本発明の一実施形態に係るダンプトラックの走行装置も、前述した従来のダンプトラックの走行装置と同じく、図２，図３に示したダンプトラック１に設けられるものである。
図４に示されたもののうち、前述の図３に示したものと同等のものには図３と同じ符号を付してあり、以下ではそれらについても改めて説明してある。
図４に示すように、本実施形態に係る走行装置は、従来の走行装置と同様、ダブルタイヤを構成するタイヤ６，７が装着されるホイール９と、このホイール９の内周側に挿入された状態で車体２（図２参照）に対して回転不能に固定されたスピンドル１０と、ホイール９とスピンドル１０との間に介在して軸方向に並んで設けられた２個のベアリング１１，１２とを有する。さらに、本実施形態に係る走行装置は、スピンドル１０の軸方向の一端側に配置され車体２に対して固定された電動モータ８（図２参照）と、この電動モータ８の出力軸（不図示）に回転不能に結合してスピンドル１０の内周側に挿入され、スピンドル１０の軸方向の他端から突出したドライブシャフト１３と、スピンドル１０の他端側に設けられていてドライブシャフト１３からホイール９に動力を伝達する減速機１４とを有する。
減速機１４は第１遊星歯車機構部１５および第２遊星歯車機構部１６を有する。第１遊星歯車機構部１５は、第２遊星歯車機構部１６よりもスピンドル１０から離れて配置されている。この第１遊星歯車機構部１５は、スピンドル１０の他端から突出したドライブシャフト１３の端部に回転不能に固定された第１サンギア１５ａと、この第１サンギア１５ａと噛み合った複数の第１プラネタリギア１５ｂ（１個のみ図示）と、これらの第１プラネタリギア１５ｂを２個のベアリング１５ｃ２，１５ｃ３を介してそれぞれ回転可能に支持する複数の支軸１５ｃ１（１個のみ図示）が設けられた第１キャリア１５ｃと、複数の第１プラネタリギア１５ｂと噛み合った第１リングギア１５ｄとを有する。
第１キャリア１５ｃは、ハブ１７、後述する第２リングギア１６ｄおよびホイール９に対してボルト１７ａ，１７ｂにより回転不能に固定されている。また、第１リングギア１５ｄにはボルト１８ａによりカップリング１８が固定されている。
第２遊星歯車機構部１６は、カップリング１８とスプライン結合した第２サンギア１６ａと、この第２サンギア１６ａと噛み合った複数の第２プラネタリギア１６ｂ（１個のみ図示）と、これらの第２プラネタリギア１６ｂを２個のベアリング１６ｃ２，１６ｃ３を介してそれぞれ回転可能に支持する複数の支軸１６ｃ１（１個のみ図示）が設けられた第２キャリア１６ｃと、複数の第２プラネタリギア１６ｂに噛み合った第２リングギア１６ｄとを有する。
第２キャリア１６ｃは、複数の支軸１６ｃ１よりも径方向内側の位置に形成されて、スピンドル１０の方向に突出した筒状突出部１６ｃ４を有する。この筒状突出部１６ｃ４はスピンドル１０の内周側に挿入されてスピンドル１０とスプライン結合している。また、第２リングギア１６ｄは、ボルト１７ｂによって前記ハブ１７とともにホイール９に共締めされて固定されている。第１キャリア１５ｃ、ハブ１７および第２リングギア１６ｄは、スピンドル１０の他端側で減速機１４を覆うカバーを構成している。
減速機１４に対しては潤滑油が用いられる。スピンドル１０には、このスピンドル１０内に浸入した潤滑油を、スピンドル１０とホイール９と２個のベアリング１１，１２とに囲まれた空間３１に導く導油孔１０ａが形成されている。なお、図４中のＬは、後輪５の停止状態における潤滑油の油面の高さ位置を示している。
このように構成された減速機１４は次のように動作する。
第１遊星歯車機構部１５において、第１サンギア１５ａがドライブシャフト１３とともに回転する。第１サンギア１５ａの回転は第１プラネタリギア１５ｂに伝達される。第１プラネタリギア１５ｂを支持する第１キャリア１５ｃはホイール９に対して回転不能に固定されているので、第１プラネタリギア１５ｂは第１サンギア１５ａの周りを公転しながら自転して、第１サンギア１５ａの回転を第１リングギア１５ｄに伝達する。この結果、第１リングギア１５ｄが回転する。
このようにして第１リングギア１５ｄが回転すると、第２遊星歯車機構部１６において、第２サンギア１６ａは第１リングギア１５ｄおよびカップリング１８とともに回転する。第２サンギア１６ａの回転は複数の第２プラネタリギア１６ｂに伝達される。第２プラネタリギア１６ｂを支持する第２キャリア１６ｃはスピンドル１０に回転不能に結合しているので、第２プラネタリギア１６ｂは第２サンギア１６ａの周りを公転することなく自転して、第２サンギア１６ａの回転を第２リングギア１６ｄに伝達する。第２リングギア１６ｄは、ホイール９および第１キャリア１５ｃに対して回転不能に固定されているので、これらホイール９および第１キャリア１５ｃとともに回転する。
このようにしてドライブシャフト１３の回転が、第１遊星歯車機構部１５と第２遊星歯車機構部１６とを介してホイール９に伝達されることによって、ダンプトラック１の後輪５が駆動される。
本実施形態に係る走行装置の特徴について次に説明する。
本実施形態に係る走行装置は、図６に示すように、オイルクーラ２１を含みこのオイルクーラ２１と減速機１４と間で潤滑油を循環させる冷却回路２０を有することを特徴としている。この冷却回路２０は、減速機１４側から潤滑油を回収してオイルクーラ２１に導く回収油路２３と、オイルクーラ２１により冷却された潤滑油をスピンドル１０の内周側から減速機１４に導く再供給油路２７と、ディーゼルエンジン１９により駆動され、冷却回路２０に潤滑油の循環のための流れを生起させるポンプ２２とを有する。なお、ディーゼルエンジン１９はポンプ２２の他に不図示の発電機を駆動し、この発電機から前記電動モータ８に電力が供給されることで、電動モータ８が作動する。
回収油路２３は、スピンドル１０の内周側に挿入された回収管路２４と、このスピンドル１０の内側の回収管路２４とオイルクーラ２１を接続しているとともに、前記ポンプ２２が設けられたスピンドル１０の外側の回収管路２５と、スピンドル１０の内側の回収管路２４のオイルクーラ２１側とは反対側の端部に接続された吸込み管２６とを有する。この吸込み管２６は導油孔１０ａを通って、スピンドル１０外側の２個のベアリング１１，１２よりも径方向外側まで延びている。さらに、回収油路２３は、減速機１４側の空間３２と２個のベアリング１１，１２間の空間３１とを連通させている連通孔３０を有する。これらの連通孔３０は、２個のベアリング１１，１２の外周側に位置するホイール９の部分に形成されている。
ダンプトラック１の走行中、油面の高さ位置は、潤滑油に遠心力や慣性力が作用するために、図４に示した油面の高さ位置Ｌよりも低くなる。吸込み管２６の先端部すなわち吸込み口２６ａの位置は、ダンプトラック１が走行中の潤滑油の油面の高さ位置よりも低く設定されている。換言すれば、吸込み管２６は、ダンプトラック１が走行中の潤滑油の油面の高さ位置よりも低い位置において開口している。
再供給油路２７は、スピンドル１０の内周側に挿入された再供給管路２８と、このスピンドル１０の内側の再供給管路２８とオイルクーラ２１を接続するスピンドル１０の外側の再供給管路２９とを有する。スピンドル１０の内側の再供給管路２８のオイルクーラ２１側とは反対側の端部は、排出管３３に接続されている。この排出管３３は第２キャリア１６ｃの筒状突出部１６ｃ４に挿入されている。
筒状突出部１６ｃ４の内面は、排出管３３の先端部すなわち排出口３３ａの方向に窄まる第１錘状面部１６ｃ５と、この第１錘状面部１６ｃ５から第２サンギア１６ａの方向に延びた円筒面部１６ｃ６と、この円筒面部１６ｃ６から第２遊星歯車機構部１６の方向に末広がりの第２錘状面部１６ｃ７とを有する。排出管３３の排出口３３ａは、円筒面部１６ｃ６に臨んで位置する。これにより、排出口３３ａから吐き出された潤滑油が減速機１４に導かれやすくなっている。
このように構成された冷却回路２０は次のように動作する。
ダンプトラック１の走行中、ディーゼルエンジン１９により発電された電力が電動モータ８に供給される一方で、ディーゼルエンジン１９によりポンプ２２が駆動される。ポンプ２２の駆動に伴い、２個のベアリング１１，１２間の空間３１内に溜まった潤滑油は吸込み管２６から吸い込まれ、スピンドル１０の内側の回収管路２４とスピンドル１０の外側の回収管路２５とを通ってオイルクーラ２１に導かれ冷却される。その後、冷却された潤滑油はオイルクーラ２１からスピンドル１０の外側の再供給管路２９とスピンドル１０の内側の再供給管路２８を通って吐出され、第２遊星歯車機構部１６の第２キャリア１６ｃに形成された筒状突出部１６ｃ４から、減速機１４に再供給される。
減速機１４側の空間３２は連通孔３０を介して２個のベアリング１１，１２間の空間３１と連続しているので、減速機１４に供給された潤滑油の一部は空間３１に導かれ、再び吸込み管２６から吸い込まれる。このようにして減速機１４の潤滑油は、ディーゼルエンジン１９の稼働中、すなわちダンプトラック１の走行中、減速機１４とオイルクーラ２１との間で循環する。
本実施形態に係る走行装置によれば次の効果を得られる。
本実施形態に係る走行装置は、冷却回路２０によって減速機１４とオイルクーラ２１との間で潤滑油を循環させるので、ダンプトラック１の走行中に減速機１４の潤滑油を冷却することができる。したがって、減速機１４の動作不良や焼付きの防止に貢献できる。
本実施形態に係る走行装置は、冷却した潤滑油を減速機１４に供給するので、潤滑油の潤滑性能の劣化を潤滑油の量により補う必要がない。これによって、減速機１４に対する潤滑油の油面の高さを低くすること、すなわち減速機１４の潤滑に使用する潤滑油の量を減らすことができる。
本実施形態に係る走行装置によれば、回収油路２３の吸込み管２６が２個のベアリング１１，１２よりもスピンドル１０の径方向の外周側で開口していること、および、２個のベアリング１１，１２間の空間３１と減速機１４側の空間３２とを連通させる連通孔３０がホイール９に形成されていることから、潤滑油の回収を効果的に行うことができる。
本実施形態に係る走行装置によれば、吸込み管２６は導油孔１０ａに挿入されているので、つまり、導油孔１０ａが本来の機能に加え吸込み管２６が挿入される孔を兼ねているので、回収油路２３を設けるための加工工数の削減に貢献できる。
１ ダンプトラック
２ 車体
３ ベッセル
４ 前輪
５ 後輪
６，７ タイヤ
８ 電動モータ
９ ホイール
１０ スピンドル
１０ａ 導油孔
１１，１２ ベアリング
１３ ドライブシャフト
１４ 減速機
１５ 第１遊星歯車機構部
１５ａ 第１サンギア
１５ｂ 第１プラネタリギア
１５ｃ 第１キャリア
１５ｃ１ 支軸
１５ｃ２，１５ｃ３ ベアリング
１５ｄ 第１リングギア
１６ 第２遊星歯車機構部
１６ａ 第２サンギア
１６ｂ 第２プラネタリギア
１６ｃ 第２キャリア
１６ｃ１ 支軸
１６ｃ２，１６ｃ３ ベアリング
１６ｃ４ 筒状突出部
１６ｃ５ 第１錘状面部
１６ｃ６ 円筒面部
１６ｃ７ 第２錘状面部
１６ｄ 第２リングギア
１７ ハブ
１７ａ，１７ｂ ボルト
１８ カップリング
１８ａ ボルト
１９ ディーゼルエンジン
２０ 冷却回路
２１ オイルクーラ
２２ ポンプ
２３ 回収油路
２４ 回収管路
２５ 回収管路
２６ 吸込み管
２６ａ 吸込み口
２７ 再供給油路
２８ 再供給管路
２９ 再供給管路
３０ 連通孔
３１ 空間（第１の空間）
３２ 空間（第２の空間）
３３ 排出管
３３ａ 排出口

Claims (2)

  1. タイヤが装着されるホイールと、このホイールの内周側に挿入されたスピンドルと、前記ホイールと前記スピンドルとの間に介在して軸方向に並んで設けられた２個のベアリングと、前記スピンドルの軸方向の一端側に配置された電動モータと、この電動モータの出力軸に回転不能に結合して前記スピンドルの内周側に挿入され、前記スピンドルの軸方向の他端から突出したドライブシャフトと、前記スピンドルの前記他端側に配置されていて前記ドライブシャフトから前記ホイールに動力を伝達する減速機とを有し、前記減速機は潤滑油に浸された状態にあり、前記スピンドルには、このスピンドルの内周側に浸入した潤滑油を、このスピンドルと前記ホイールと前記２個のベアリングとに囲まれた第１の空間に導く導油孔が形成されているダンプトラックの走行装置において、
    潤滑油を冷却する冷却回路が設けられ、この冷却回路は、オイルクーラと、前記減速機側の第２の空間から前記オイルクーラに潤滑油を導く回収油路とを有して、前記オイルクーラと前記減速機との間で潤滑油を循環させるものであり、
    前記回収油路は、前記スピンドルの内周側に挿入された回収管路と、この回収管路の前記オイルクーラ側とは反対側の端部から前記導油孔を通って延び、前記第１の空間内で開口した吸込み管と、前記ホイールに形成され前記第１の空間と前記第２の空間とを連通させる連通孔とを有する
    ことを特徴とするダンプトラックの走行装置。
  2. 請求項１に記載のダンプトラックの走行装置において、
    前記吸込み管は、ダンプトラックの走行中の潤滑油の油面の高さ位置よりも低い位置において開口している
    ことを特徴とするダンプトラックの走行装置。
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