JP5918911B2 - ダンプトラック - Google Patents

Description

本発明は、土砂等の運搬対象物を運搬するダンプトラックに関する。

一般に、ダンプトラックは、４輪を配置した車体フレームを備えている。この車体フレ
ームの前方上部には、運転室およびコントロールボックスが配置されている。また、車体
フレームには、この車体フレーム上の中央から後方にかけて荷台が取り付けられている。

この荷台は、車体フレームの後方に取り付けられたヒンジピンと、このヒンジピンより
車体フレームの前方に取り付けられたホイストシリンダとによって、車体フレームに連結
されている。そして、この荷台は、ホイストシリンダの伸縮動作に伴って、ヒンジピンを
中心に上下方向に回動する（起伏動作する）。

ダンプトラックの荷台には、例えば油圧ショベル等にて土砂や砕石等の運搬対象物が山
積みされる。そして、ダンプトラックは、荷台を倒伏状態から起立状態に移行させること
によって、荷台に積載された運搬対象物を降ろすことができる構成とされている（例えば
、特許文献１，２参照）。

荷台は、底部を形成する底板と、この底板の前側に位置し前面を形成する前板と、底板
の両側に位置する一対の側板と、によって積載部が構成されている。荷台の前板は、その
上部に、運転室およびコントロールボックスを覆うように、前方に突出させた天板部が連
結されている。

また、荷台の底板の下面には、一対のレールが、前後方向（長手方向）に亘って取り付
けられている。各レールは、荷台の底板から下方に延びる２つのレール側板と、２つのレ
ール側板のそれぞれの下端面に当接するレール底板とを有して成る中空のボックス構造体
である。なお、レール底板には、緩衝材としてのゴムパッドが取り付けられていることが
多い。このゴムパッドは、走行中に荷台が振動するのを防止したり、荷台に土砂を積み込
む際の車体フレームに対する衝撃を吸収したりするためのものである。

さらに、荷台の底板の下面には、左右方向に延びる複数のスティフナ（補強用部材）が
、一対のレールと交差するようにして、前後方向に間隔を空けて取り付けられている。な
お、各スティフナは、溝形鋼（チャンネル）から成る構造体である。荷台の底板、前板、
一対の側板、天板部、一対のレールおよび各スティフナは、溶接により接合されており、
荷台の底板の剛性は、一対のレールおよび複数のスティフナにて確保されている。

荷台の積載部に運搬対象物が山積みされた場合、荷台には、この運搬対象物から高い負
荷が掛かる。この荷台に掛かる負荷は、荷台の底板を介して、レールおよびヒンジピンに
連結された部分、すなわちヒンジピンブラケットにて受けられる。そして、レールに掛か
る負荷は、レールを支持する車体フレームに分担される。また、荷台のヒンジピンブラケ
ットに掛かる負荷は、ヒンジピンを介して、車体フレームに分担される。

ここで、ヒンジピンブラケットは、荷台を起立させて運搬対象物を降ろすときに高い負
荷が掛かるため、比較的厚い板材が使用されており、高い剛性が確保されている。一方、
レールは、荷台の底板の下面の前後方向に亘る広い範囲に配置されているため、比較的薄
い板材をボックス構造とすることで剛性が確保されている。

特開２００７−１７６２６９号公報 米国特許第５５５５６９９号明細書

ところが、荷台が車体フレームに着座した状態（倒伏姿勢の状態）では、レールは車体
フレームから（ゴムパッドを介して）反力を受けるので、レールには、上下方向に押し潰
されるような力が掛かっている。そのため、図１１に示すように、レール底板は、レール
側板との接合部を支点として中央が頂部となるように変形する。よって、レール底板の中
央（凸型頂点）には、大きな曲げモーメントが作用する。それによって、大きな曲げ応力
が発生するため、レール底板の中央部はき裂が発生する虞がある。また、レール底板とレ
ール側板との接合部には大きなたわみ角が発生するため、この接合部にも大きな応力が発
生する。そのため、レール底板とレール側板との接合部は、破損しやすい箇所となってい
る。

この接合部の損傷の発生を防止するためには、接合部の板厚を厚くして、応力を下げる
ようにすれば良い。しかし、この場合、荷台の質量が増加してしまい、許容積荷質量の減
量、走行燃費の悪化、タイヤ寿命の低下等の問題が生じるため、得策ではない。

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、荷台の底
板に設けられたレールの板厚を厚くする箇所をなるべく少なくして軽量化を図りつつ、レ
ールの剛性を高め、構造物の信頼性を向上したダンプトラックを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係るダンプトラックは、車体フレームと、この車体フレームの後部に配置されたヒンジピンと、このヒンジピンを介して前記車体フレームに対して上下方向に回動自在に取り付けられた荷台と、を備え、さらに、前記荷台の底面には、前記車体フレームの前後方向に沿ってレールが設けられ、前記レールは、前記荷台の底面から下方に延びると共に、前記車体フレームの左右方向に間隔を空けて対峙する２つのレール側板と、これら２つのレール側板のそれぞれの下端面と当接するレール底板と、を有して成ると共に、前記車体フレームからゴムパッドを介して反力を受ける中空構造体であり、前記車体フレームは、前記車体フレームの左右方向に間隔を空けて対峙する２つのフレーム側板と、これら２つのフレーム側板のそれぞれの上端面に接合され、前記ゴムパッドを介して前記レール底板と対向するフレーム天板と、を有して成り、前記レール側板の板厚をＴｓ、前記レール底板の板厚をＴｂ、前記フレーム天板の板厚をＴｆとしたとき、Ｔｓ＜Ｔｂ＜Ｔｆの関係を満たすことを特徴とするものである。

本発明によれば、レール側板の板厚Ｔｓよりレール底板の板厚Ｔｂを厚くする構成とし
たので、レールの剛性が高められる。そのため、車体フレームから反力を受けても、レー
ル底板の上下方向への曲げ変形は小さくなる。よって、レール底板とレール側板との接合
部の応力が低くなり、破損が防止される。このとき、レール側板の板厚Ｔｓはレール底板
の板厚Ｔｂより薄くしているので、レールの板厚を全体的に厚くする場合に比べて軽量化
を図ることができる。

ところで、荷台は、定期的に補修あるいは交換して使用される消耗部品であるが、車体フレームは、そのような消耗部品という位置付けではない。そのため、荷台の補修や交換はやむを得ないとしても、車体フレームを補修または交換するような状況になることは望ましくない。そこで、本発明では、レール底板の板厚Ｔｂよりフレーム天板の板厚Ｔｆを厚くした。こうすることで、車体フレームが荷台より先に破損する可能性は低くなり、通常のメンテナンス時には、荷台のみを定期的に補修したりあるいは交換したりすれば済む。

このように、本発明は、レール側板の板厚Ｔｓ＜レール底板の板厚Ｔｂの関係を満たす構成としたので、レールの剛性を高める際に、レール底板の板厚をレール側板より板厚を厚くするだけで良くなる。よって、レールの軽量化を図りつつ、剛性を高めることができる。このことは、荷台の長寿命化にも貢献することになる。また、本発明は、レール底板の板厚Ｔｂ＜フレーム天板の板厚Ｔｆの関係を満たす構成としたので、メンテナンス性にも優れている。

次に、上記構成において、前記レール底板には、前記ゴムパッドが複数設けられ、前記レールは、前記複数のゴムパッドが設けられている領域内に限って、Ｔｓ＜Ｔｂ＜Ｔｆの関係を満たすように構成されていても良い。このようにすると、レール全体のうち複数のゴムパッドが設けられている領域以外の部分は、レール底板の板厚を厚くしなくて済むので、荷台質量の増加を最小限に留めることができる。

また、上記構成において、前記フレーム天板には、前記ゴムパッドが複数設けられ、前記レールは、前記複数のゴムパッドと接触する領域内に限って、Ｔｓ＜Ｔｂ＜Ｔｆの関係を満たすように構成されていても良い。このようにすると、レール全体のうち複数のゴムパッドを接触する領域以外の部分は、レール底板の板厚を厚くしなくて済むので、荷台質量の増加を最小限に留めることができる。

このように、本発明に係るダンプトラックは、上記構成を備えることにより、荷台の底
板に設けられたレールの板厚を厚くする箇所をなるべく少なくして軽量化を図りつつ、レ
ールの剛性を高め、構造物の信頼性を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係るダンプトラックの側面図である。 図１に示すダンプトラックの荷台を起立させた状態の要部の概略を示す斜視図である。 図１に示すダンプトラックの荷台の側面図である。 図３に示す荷台の底面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 図４に示す荷台の底面の変形例に係る構造を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るダンプトラックの荷台を起立させた状態の要部の概略を示す斜視図である。 図７に示すダンプトラックの荷台の側面図である。 図８に示す荷台の底面図である。 図９に示す荷台の底面の変形例に係る構造を示す図である。 従来のダンプトラックにおいて、荷台のレールが受ける反力とレールの変形を説明するための図である。

以下、本発明に係るダンプトラックを実施するための形態を図に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るダンプトラックの側面図である。また、図２は、
図１に示すダンプトラックの荷台を起立させた状態の要部の概略を示す斜視図である。

図１に示すように、第１実施形態に係るダンプトラック１は、車体フレーム２、一対の
前輪３、一対の後輪４、および荷台５を備えている。一対の前輪３は、車体フレーム２の
前部の左右両端に回転可能に取り付けられている。また、一対の後輪４は、車体フレーム
２の後部の左右両端に回転可能に取り付けられている。さらに、荷台５は、土砂や砕石等
の運搬対象物Ａを積載する部分であって、車体フレーム２上に起伏可能に取り付けられて
いる。

車体フレーム２は、いわゆる車体であって、図２に示すように、一対のフレーム材２ａ
にて構成されている。これら一対のフレーム材２ａは、前後方向に細長く延びたフレーム
形状を成しており、荷台５が車体フレーム２に着座した状態では、荷台５の一対のレール
１２がちょうど一対のフレーム材２ａに載置されるように構成されている。即ち、一対の
フレーム材２ａは、図４に示す一対のレール１２（後述）と同じような形状から成る。

また、車体フレーム２の後部には、荷台５を起立又は倒伏させる（上下方向に回動させ
る）際の回転中心となるヒンジピン６が取り付けられている。この車体フレーム２のうち
のヒンジピン６より前方には、この車体フレーム２と荷台５とを連結する油圧シリンダと
しての一対のホイストシリンダ７が取り付けられている。これら一対のホイストシリンダ
７は、車体フレーム２の前後方向の略中央部に取り付けられている。また、車体フレーム
２の左側の前輪の上方には、オペレータが乗車する運転室であるキャブ８が設けられ、車
体フレーム２の前部には、油圧機器が収容されたパワーユニット１０が設けられている。

よって、オペレータがキャブ８からホイストシリンダ７を駆動すると、荷台５は、ホイ
ストシリンダ７の収縮動作に伴ってヒンジピン６を中心に下方に回動し、車体フレーム２
に着座する倒伏姿勢となる。また、荷台５は、ホイストシリンダ７の伸長動作に伴ってヒ
ンジピン６を中心に上方に回動し、運搬対象物Ａを放出する起立姿勢（図２参照）となる
。

なお、図１の符号９は、荷台５が左右方向に移動することを防止するために車体フレー
ム２の側部と当接するガイドである。

次に、荷台５の構造について詳しく説明する。図３は、第１実施形態に係るダンプトラ
ックの荷台の側面図である。また、図４は、図３に示す荷台の底面図である。図３および
図４に示すように、荷台５は、底板（フロア）１１ａ、前板（フロント）１１ｂ、および
２つの側板（サイド）１１ｃにより上方および後方が開放された略箱型の形状を成してお
り、その内部に運搬対象物Ａを積載するための積載部１１が形成されている。なお、底板
１１ａ、前板１１ｂ、および側板１１ｃはそれぞれ溶接により接合されている。

また、前板１１ｂの上部には、略板状の天板（キャノピ）１１ｄが取り付けられている
。この天板１１ｄは、前板１１ｂの上部からダンプトラック１の前方上部を覆うように前
方に突出させて取り付けられている。すなわち、この天板１１ｄは、車体フレーム２上に
荷台５が着座する倒伏状態で、この荷台５からの搬送対象物Ａの落下によるキャブ８、コ
ントロールボックス９、パワーユニット１０等の損傷を防止するために設けられている。

さらに、図４に示すように、底板１１ａの下面には、車体フレーム２の前後方向に亘っ
て、中空のボックス形状から成る一対のレール１２が取り付けられている。これら一対の
レール１２は、荷台５が車体フレーム２に着座した状態において、ちょうど車体フレーム
２の各フレーム材２ａの上面に載置されるように、各フレーム材２ａと同じような形状と
なっている。その形状を具体的に説明すると、一対のレール１２は、荷台５の後方から中
間部にかけて互いに略平行に延び、中間部から荷台５の前方にかけて互いに離隔するよう
に外方にやや折れ曲がった形状となっている。

次に、これら一対のレール１２の断面形状と板厚の関係について説明する。図５は、車
体フレーム２上に荷台５を着座させた倒伏状態におけるレール１２と車体フレーム２の要
部断面図（図１のＢ−Ｂ断面図）である。図５に示すように、レール１２は、荷台５の底
板１１ａから下方に延びる２つのレール側板１２ａと、これら２つのレール側板１２ａの
平らな下端面１２ａ−１と当接するレール底板１２ｂとを有し、荷台５の底板１１ａとレ
ール側板１２ａとレール底板１２ｂとの間に空間が形成された中空のボックス構造となっ
ている。

２つのレール側板１２ａは、板厚Ｔｓを有する板状体であって、車体フレーム２の左右
方向に間隔を空けて対峙される。一方、レール底板１２ｂは、板厚Ｔｂを有する板状体で
あって、２つのレール側板１２ａと溶接により接合される。このように形成されたレール
１２は、２つのレール側板１２ａとレール底板１２ｂとが溶接により一体化されるので、
中空であっても高い剛性が確保されている。なお、レール底板１２ｂは、幅方向の両側縁
がレール側板１２ａの外側面よりやや外側に突出させた状態で、各レール側板１２ａの下
端に取り付けられている。すなわち、レール底板１２ｂの幅は、２つのレール側板１２ａ
の間隔よりやや大きい。

このレール底板１２ｂの下面には、断面が矩形状のゴムパッド１３が取り付けられてい
る。その数は、１つのレール１２に対して５個である（図２〜４参照）。これにより、荷
台５は、車体フレーム２に着座したときや、積載物を積み込んだときの衝撃が緩和される
と共に、ゴムパッド１３と車体フレーム２との間の摩擦力により安定した姿勢で着座する
こととなる。

また、レール１２の中間部よりやや後ろ側の位置には、ヒンジブラケット１５がそれぞ
れ取り付けられている。これらヒンジブラケット１５には、ヒンジピン６が回転可能に挿
通されている。すなわち、ヒンジピンブラケット１５は、ヒンジピン６を回転可能に支持
する。

また、荷台５の底板１１ａの下面には、各レール１２に交差させて複数、例えば７本の
スティフナ１４が溶接により接合されている。これらスティフナ１４は、前後方向に間隔
を空けて底板１１ａの下面に水平に取り付けられている。なお、スティフナ１４は、断面
略凹型のチャンネル形状（中空構造）に形成され、その長さは、底板１１ａの左右方向の
長さ（幅）と略等しくなっている。よって、スティフナ１４は、底板１１ａの左右方向に
全体的に亘って設けられることになる。

一方、車体フレーム２のフレーム材２ａは、車体フレーム２の左右方向に間隔を空けて
配置される２つのフレーム側板２ａ−１と、これら２つのフレーム側板２ａ−１の上端面
に溶接により接合された、板厚Ｔｆを有する板状体のフレーム天板２ａ−２とを有して構
成されている。

第１実施形態では、例えば、レール側板１２ａの板厚Ｔｓ＝１２ｍｍ、レール底板１２
ｂの板厚Ｔｂ＝１８ｍｍ、フレーム天板２ａ−２の板厚Ｔｆ＝３０ｍｍで構成されていて
、各板厚の関係が、レール１２の長手方向の全体に亘って、「Ｔｓ＜Ｔｂ＜Ｔｆ」を満た
すようになっている。ただし、第１実施形態で板厚を従来のものより厚くした部材は、レ
ール底板１２ｂのみである。

以上から、第１実施形態では、レール底板１２ｂの板厚Ｔｂをレール側板１２ａの板厚
Ｔｓより厚くしたので、レール底板１２ｂの上下方向への曲げ変形が小さくなり、レール
側板１２ａとレール底板１２ｂとの接合部や、レール底板１２ｂの中央部など、従来は高
応力箇所であった部分（図１１参照）の応力を低減することができる。しかも、第１実施
形態では、レール底板１２ｂの板厚Ｔｂだけを従来のものより厚くしているので、レール
側板１２ａとレール底板１２ｂの両方の板厚を厚くして剛性を高める場合に比べて、荷台
５の軽量化を図ることができる。

また、第１実施形態では、レール底板１２ｂの板厚Ｔｂを厚くできる範囲の上限を、車
体フレーム２のフレーム天板２ａ−２の板厚Ｔｆ未満（例えば、Ｔｆ＝３０ｍｍの場合、
Ｔｂは３０ｍｍ未満）としたので、万一の場合であっても、車体フレーム２より先にレー
ル１２が破損するはずである。そして、このような場合に、第１実施形態では、レール１
２の補修あるいは荷台５の交換を行うだけで、ダンプトラックを使用することができるの
で、大掛かりなメンテナンス作業が必要なくなり、メンテナンスコストも抑えることがで
きる。

ここで、第１実施形態では、レール１２の板厚を、全体に亘って「Ｔｓ＜Ｔｂ＜Ｔｆ」
の関係を満たすように構成したが、例えば、図６に示す変形例のように、レール１２のう
ち、ゴムパット１３が取り付けられている領域（図６中の点線で囲まれた領域）に限って
、レール側板１２ａの板厚Ｔｓ＝１２ｍｍ、レール底板１２ｂの板厚Ｔｂ＝１８ｍｍ、フ
レーム天板２ａ−２の板厚Ｔｆ＝３０ｍｍで構成して、「Ｔｓ＜Ｔｂ＜Ｔｆ」の関係を満
たすようにし、それ以外の領域は、例えば従来通り、Ｔｓ＝Ｔｂ＝１２ｍｍ、Ｔｆ＝３０
ｍｍの板厚にしても良い。こうすると、レール底板１２ｂを全体に亘って板厚Ｔｂ＝１８
ｍｍにする場合に比べて、レール１２を軽量化することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図を用いて説明する。図７は本発明の第２実施形
態に係るダンプトラックの荷台を起立させた状態の要部の概略を示す斜視図、図８は第２
実施形態に係るダンプトラックの荷台の側面図、図９は第２実施形態に係るダンプトラッ
クの荷台の底面図である。

第２実施形態は、ゴムパッド１３を車体フレーム２に取り付ける構成とした点が第１実
施形態と相違するが、それ以外の構成は同じである。そこで、以下の説明では、この相違
点について行うこととし、同一の構成については同一符号を付して、その説明は省略する
。

図７〜図９に示すように、第２実施形態では、荷台１０５のレール１２の底面にゴムパ
ッド１３は設けられておらず、車体フレーム２を構成するフレーム天板２ａ−２（図５参
照）の上面にそれぞれ５個ずつ取り付けられている。なお、この第２実施形態でも、レー
ル側板１２ａの板厚Ｔｓ＝１２ｍｍ、レール底板１２ｂと板厚Ｔｂ＝１８ｍｍ、フレーム
天板２ａ−２の板厚Ｔｆ＝３０ｍｍとなっており、これらの板厚の寸法関係は、レール１
２の長手方向の全体に亘って、「Ｔｓ＜Ｔｂ＜Ｔｆ」を満たしている。

このように構成された本発明の第２実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様の
効果が得られる。即ち、レール側板１２ａとレール底板１２ｂとの接合部や、レール底板
１２ｂの中央部など、従来は高応力箇所であった部分の応力を低減することができる。し
かも、第２実施形態では、レール底板１２ｂの板厚Ｔｂだけを従来のものより厚くしてい
るので、レール側板１２ａとレール底板１２ｂの両方の板厚を厚くして剛性を高める場合
に比べて、荷台１０５の軽量化を図ることができる。また、第２実施形態では、レール１
２の補修あるいは荷台１０５の交換を行うだけで、ダンプトラックを使用することができ
るので、大掛かりなメンテナンス作業が必要なくなり、メンテナンスコストも抑えること
ができる。

ここで、第２実施形態では、レール１２の全体の板厚を、「Ｔｓ＜Ｔｂ＜Ｔｆ」の関係
を満たすように構成したが、例えば、図１０に示す変形例のように、レール１２のうち、
ゴムパット１３と接触する領域（図１０の点線で囲まれた領域）に限って、レール側板１
２ａの板厚Ｔｓ＝１２ｍｍ、レール底板１２ｂの板厚Ｔｂ＝１８ｍｍ、フレーム天板２ａ
−２の板厚Ｔｆ＝３０ｍｍで構成して、「Ｔｓ＜Ｔｂ＜Ｔｆ」の関係を満たすようにし、
それ以外の領域は、例えば従来通り、Ｔｓ＝Ｔｂ＝１２ｍｍ、Ｔｆ＝３０ｍｍの板厚にし
ても良い。こうすると、レール底板１２ｂを全体に亘って板厚Ｔｂ＝１８ｍｍにする場合
に比べて、レール１２を軽量化することができる。

なお、上記した第１、第２実施形態では、ゴムパッド１３が設けられた構成を例示した
が、ゴムパッド１３を設けることなく、荷台５，１０５と車体フレーム２とが直接接触す
るような構成の場合であっても、レール側板１２ａの板厚Ｔｓと、レール底板１２ｂの板
厚Ｔｂと、フレーム天板２ａ−２の板厚Ｔｆとを、「Ｔｓ＜Ｔｂ＜Ｔｆ」の関係を満たす
ようにすれば、第１、第２実施形態と同様の効果を奏することができる。

また、第１実施形態において、ゴムパッド１３とレール底板１２ｂとの間に隙間調整用
のシムを設ける構成、第２実施形態において、ゴムパッド１３とフレーム天板２ａ−２と
の間に隙間調整用のシムを設ける構成を採用することもできる。この場合、荷台５，１０
５と車体フレーム２との間の隙間をシムで調節できるから、レール１２の局部に応力が集
中することを防止することができる。また、荷台５，１０５が車体フレーム２に安定した
姿勢で載置することができるといった利点もある。

１ ダンプトラック
２ 車体フレーム
５ 荷台
６ ヒンジピン
１１ａ 荷台の底板
１２ レール
１２ａ レール側板
１２ａ−１ レール側板の下端面
１２ｂ レール底板
１３ ゴムパッド
１０５ 荷台

Claims (3)

1. 車体フレームと、この車体フレームの後部に配置されたヒンジピンと、このヒンジピンを介して前記車体フレームに対して上下方向に回動自在に取り付けられた荷台と、を備えたダンプトラックにおいて、
   前記荷台の底面には、前記車体フレームの前後方向に沿ってレールが設けられ、
   前記レールは、前記荷台の底面から下方に延びると共に、前記車体フレームの左右方向に間隔を空けて対峙する２つのレール側板と、これら２つのレール側板のそれぞれの下端面と当接するレール底板と、を有して成ると共に、前記車体フレームからゴムパッドを介して反力を受ける中空構造体であり、
   前記車体フレームは、前記車体フレームの左右方向に間隔を空けて対峙する２つのフレーム側板と、これら２つのフレーム側板のそれぞれの上端面に接合され、前記ゴムパッドを介して前記レール底板と対向するフレーム天板と、を有して成り、
   前記レール側板の板厚をＴｓ、前記レール底板の板厚をＴｂ、前記フレーム天板の板厚をＴｆとしたとき、Ｔｓ＜Ｔｂ＜Ｔｆの関係を満たすことを特徴とするダンプトラック。
2. 請求項１の記載において、
   前記レール底板には、前記ゴムパッドが複数設けられ、
   前記レールは、前記複数のゴムパッドが設けられている領域内に限って、Ｔｓ＜Ｔｂ＜Ｔｆの関係を満たすように構成されることを特徴とするダンプトラック。
3. 請求項１の記載において、
   前記フレーム天板には、前記ゴムパッドが複数設けられ、
   前記レールは、前記複数のゴムパッドと接触する領域内に限って、Ｔｓ＜Ｔｂ＜Ｔｆの関係を満たすように構成されることを特徴とするダンプトラック。