JP4274398B2 - 懸架装置 - Google Patents

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K17/04Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B60K17/16Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing of differential gearing

Description

【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。

Claims (1)

  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。
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