JP6499641B2 - ダンプトラック - Google Patents

Description

本発明は、ダンプトラックに係り、例えば、無人で走行する大型のオフロードダンプトラックに関する。

従来、鉱山等で稼働する大型のダンプトラックが知られている。このようなダンプトラックの前輪（操舵輪）の懸架装置としては、マクファーソンストラットタイプが一般的である（例えば、特許文献１）。
また、オフロードダンプトラックにおいて、搬送能力向上を図るために全ての車輪を駆動輪とし、かつ操舵輪とすることも知られている（例えば、特許文献２，３）。

特開平５−１９３３７３号公報 米国特許第６５７８９２５号明細書 米国特許第６７８３１８７号明細書

しかしながら、従来採用されているマクファーソンストラットは、駆動輪を操舵するタイプのダンプトラックに用いるには最適とはいえない。
また、全輪駆動および全輪操舵を採用した特許文献２，３では、ダンプトラックの懸架装置により搬送能力を高めるといった思想はなく、懸架装置についての具体的な記載はない。

本発明の目的は、駆動輪を操舵するタイプのダンプトラックに最適な懸架装置を有したダンプトラックを提供することにある。

本発明のダンプトラックは、車体フレームに懸架装置を介して懸架されたタイヤにより走行可能で、前記車体フレームに起伏可能に支持されたボディを有するダンプトラックであって、前記懸架装置は、基端が前記車体フレームに上下に揺動自在に支持されたアッパーアームおよびロアアームと、上部が前記アッパーアームの先端に回動自在に連結され、下部が前記ロアアームの先端に回動自在に連結されたタイヤ支持体と、上端が前記車体フレームに回動自在に連結され、下端が前記アッパーアームに回動自在に連結されたサスペンションシリンダとを備え、前記アッパーアームと前記タイヤ支持体との回動中心と、前記ロアアームと前記タイヤ支持体との回動中心とを結ぶキングピン軸は、前記サスペンションシリンダの軸線に対して、前記アッパーアームと前記タイヤ支持体との連結部分近傍で交わっていることを特徴とする。

本発明によれば、ダブルウィッシュボーンタイプの懸架装置において、サスペンションシリンダの下端はアッパーアームに連結されるから、ドライブシャフトをアッパーアームと干渉することなく配置できる。この際、サスペンションシリンダがアッパーアームに連結されるが、タイヤ支持体でのキングピン軸は、サスペンションシリンダの軸線に対し、アッパーアームとタイヤ支持体との連結部分近傍で交叉するので、アッパーアームにおいてボディからの積載荷重は、アッパーアームとタイヤ支持体との連結部分から大きく離れた位置に作用することがない。従って、アッパーアームに曲げモーメントが生じるのを抑制でき、アッパーアームの形状をさらに大型化しなくとも、その剛性を確実に確保でき、大きな剛性が要求されるダンプトラックに最適な懸架装置にできる。

本発明のダンプトラックでは、前記キングピン軸は、前記サスペンションシリンダの軸線に対して、前記アッパーアームと前記タイヤ支持体との連結部分における互いの回動中心で交わっていることが好ましい。
本発明によれば、アッパーアームに作用する積載荷重をより軽減でき、アッパーアームをより簡素化できる。

本発明のダンプトラックでは、前記車体フレームは、上部に前記ボディが載置される載置部を有した鉛直フレームを備え、前記サスペンションシリンダの上端は、前記鉛直フレームに設けられたサスペンション支持部に回動自在に支持されていることが好ましい。
本発明によれば、サスペンションシリンダの上端は、上部に載置部を有した鉛直フレームに支持されるので、載置部を通して伝達される積載荷重をその直下に近い位置にあるサスペンションシリンダを介して車体フレームからタイヤ側へと伝達でき、車体フレームでの曲げモーメントも生じ難くできる。

本発明のダンプトラックでは、前記タイヤは、前記車体フレームに取り付けられた駆動部によりドライブシャフトを介して駆動されることが好ましい。
本発明によれば、サスペンションシリンダの下端がアッパーアームに連結されることで、アッパーアームの下方には、サスペンションシリンダが存在しない所定の大きさの空間が形成される。そして、このアッパーアームの下方の空間を利用してドライブシャフトを通すことにより、ドライブシャフトを配置するにあたって懸架装置の構造が複雑になることもなく、ドライブシャフトを良好に配置できる。

本発明のダンプトラックは、車体フレームに懸架装置を介して懸架されたタイヤにより走行可能で、前記車体フレームに起伏可能に支持されたボディを有するダンプトラックであって、前記懸架装置は、基端が前記車体フレームに上下に揺動自在に支持されたアッパーアームおよびロアアームと、上部が前記アッパーアームの先端に回動自在に連結され、下部が前記ロアアームの先端に回動自在に連結されたタイヤ支持体と、上端が前記車体フレームに回動自在に連結され、下端が前記アッパーアームに回動自在に連結されたサスペンションシリンダとを備え、前記アッパーアームと前記タイヤ支持体との回動中心と、前記ロアアームと前記タイヤ支持体との回動中心とを結ぶキングピン軸は、前記サスペンションシリンダの軸線に対して、前記アッパーアームと前記タイヤ支持体との連結部分における互いの回動中心で交わっており、前記車体フレームは、上部に前記ボディが載置される載置部を有した鉛直フレームを備え、前記サスペンションシリンダの上端は、前記鉛直フレームに設けられたサスペンション支持部に回動自在に支持され、前記サスペンションシリンダの下端は、前記アッパーアームと前記タイヤ支持体との連結部分を覆う連結ブラケットを介して当該アッパーアームに連結され、前記タイヤは、前記車体フレームに取り付けられた電動モータによりドライブシャフトを介して駆動されることを特徴とする。
本発明によれば、前記各発明の効果を同様に得ることができる。

本発明の一実施形態に係るダンプトラックを示す一部分解の斜視図。 前記ダンプトラックを示す側面図。 前記ダンプトラックを走行方向から示す図であり、図２のIII矢視図。 前記ダンプトラックを示す平面図。 懸架装置を示す断面図であり、図４のV-V矢視図。 交叉角を説明するための模式図。 操舵機構を示す断面図であり、図４のVII-VII矢視図。 電動モータの支持構造および冷却構造を示す断面図。 機器の配置を示す平面図。 支持フレームを示す全体斜視図。 ホイストシリンダの取付位置を走行方向から示す図であり、図４のXI-XI矢視図。 ホイストシリンダの取付位置を示す側面図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図４はそれぞれ、本実施形態に係るダンプトラック１を示す一部分解の斜視図、側面図、走行方向の一方から示す図で図２のIII矢視図、および平面図である。

なお、各図に示す本実施形態でのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれが直交する関係にある。さらに、説明の便宜上本実施形態では、図１を基準として、ダンプトラック１の走行方向の一方がＸ軸の矢印方向で、走行方向の他方がその逆方向で、車幅方向の一方がＹ軸の矢印方向で、車幅方向の他方がその逆方向で、鉛直方向の一方がＺ軸の矢印方向で、鉛直方向の他方がその逆方向とする。また、以下の実施形態では、走行方向の一方を「前」、他方を「後」、車幅方向の一方を「右」、他方を「左」と呼ぶことがある。

［ダンプトラックの全体説明］
図１において、ダンプトラック１は、遠隔操作にて無人で走行するオフロードダンプトラックであり、例えば、鉱山開発での採掘現場にて稼働する車両として構成される。遠隔操作は、管理センターおよびダンプトラック１に設置された通信手段やＧＰＳ（Global Positioning System；全地球測位網）を用いる等、情報通信技術を駆使して行われる。

このようなダンプトラック１は、走行方向の一方で車幅方向の両側に設置された左右一対のタイヤ１１，１１、および走行方向の他方で車幅方向の両側に配置された左右一対のタイヤ１２，１２により走行可能に設けられた車体１０を備える。車体１０は、走行方向に沿って延設されてタイヤ１１，１２が設置された車体フレーム２０、車体フレーム２０に起伏可能（図２の２点鎖線参照）に支持された荷積み用のボディ３０、車体フレーム２０に搭載された機器４１〜４９、タイヤ１１，１２を車体フレーム２０に懸架させる懸架装置５０、および操舵機構などを備えて構成される。ダンプトラック１は、遠隔操作専用の車両であり、従来のダンプトラックに設けられている運転操作のためのキャブは存在しない。

［車体フレームの説明］
車体フレーム２０について以下に詳説する。
図２ないし図４において、車体フレーム２０は、走行方向の一方における左右のタイヤ１１の位置にて車幅方向に沿って設けられた下部側のロアクロスメンバ２０１と、ロアクロスメンバ２０１の両端から上方に向けて立設された左右一対のバーチカルメンバ２０２，２０２と、バーチカルメンバ２０２の上端間に架け渡されるよう車幅方向に沿って設けられた上部側のアッパークロスメンバ２０３とを有している。これらのうち、一対のバーチカルメンバ２０２およびアッパークロスメンバ２０３により、左右のタイヤ１１の位置から鉛直に立設され、車体１０の走行方向から見て門形状とされた鉛直フレームとしての第１鉛直フレーム２１が形成されている（図３参照）。
すなわち、車体フレーム２０は、側方視で走行方向の一方に設置されたタイヤ１１の位置から鉛直に立設される第１鉛直フレーム２１を有している。

車体フレーム２０はまた、走行方向の他方における左右のタイヤ１２の位置にて車幅方向に沿って設けられた下部側のロアクロスメンバ２０１と、ロアクロスメンバ２０１の両端から上方に向けて立設された左右一対のバーチカルメンバ２０２，２０２と、バーチカルメンバ２０２の上端間に架け渡されるよう車幅方向に沿って設けられた上部側のアッパークロスメンバ２０３とを有している。これらのうち、一対のバーチカルメンバ２０２およびアッパークロスメンバ２０３により、左右のタイヤ１２の位置から鉛直に立設され、車体１０の走行方向から見て門形状とされた鉛直フレームとしての第２鉛直フレーム２２が形成されている。
すなわち、車体フレーム２０は、側方視で走行方向の他方に設置されたタイヤ１２の位置から鉛直に立設される第２鉛直フレーム２２を有している。
第１鉛直フレーム２１および第２鉛直フレーム２２は、略同一形状である。

前後一対のロアクロスメンバ２０１の走行方向の一方および他方の端部同士は、走行方向に平行で、車幅方向に間隔を空けて配置された左右一対のロアサイドメンバ２３，２３で連結されている。第１鉛直フレーム２１および第２鉛直フレーム２２の上下の途中位置同士は、ロアサイドメンバ２３，２３の上方に位置する左右一対のアッパーサイドメンバ２４，２４で連結されている（図２参照）。

第１鉛直フレーム２１の下部には、ロアサイドメンバ２３，２３の延長線上に位置した短尺なサイドメンバ２５，２５が走行方向の一方に向けて延設され、サイドメンバ２５，２５の先端同士が車幅方向に沿ったクロスメンバ２６で連結されている。第２鉛直フレーム２２の下部には、ロアサイドメンバ２３，２３の延長線上に位置した短尺なサイドメンバ２７，２７が走行方向の他方に向けて延設され、サイドメンバ２７，２７の先端同士が車幅方向に沿ったクロスメンバ２８で連結されている（図４参照）。

図３、図５に示すように、第１鉛直フレーム２１が立設されるロアクロスメンバ２０１は中空の円筒状とされ、その内部の両側には、ドライブシャフト１８を介してタイヤ１１，１１を個々に駆動する駆動部としての電動モータ４３，４３が収容されている。全てのタイヤ１１，１２が駆動される本実施形態では、第２鉛直フレーム２２が立設されるロアクロスメンバ２０１内にも、一対の電動モータ４３，４３が同様に収容され、タイヤ１２が個々に駆動される。そして、ドライブシャフト１８の先端とタイヤホイールとの間には、遊星歯車機構による終減速機１４が配置されている。

第１鉛直フレーム２１の上部および第２鉛直フレーム２２の上部を形成するアッパークロスメンバ２０３の上面は、所定の曲率で凹状に湾曲した載置部２０４となっており、この載置部２０４に対してのみボディ３０が載置される。アッパークロスメンバ２０３の両端には、懸架装置５０の一部であるサスペンションシリンダ５３の上端を支持するサスペンション支持部２０５が設けられている。サスペンションシリンダ５３の下端は、懸架装置５０の一部であるアッパーアーム５１に連結されている。このことから、載置部２０４は、荷重を下方に伝達するサスペンションシリンダ５３の軸線５３Ａ上に位置している（図３参照）。
なお、懸架装置５０については後述する。

ここで、タイヤ１１，１２を通して路面へ伝達される荷重としては、積載荷重と車体荷重とがある。積載荷重とは、積荷を加味したボディ３０の重量による荷重のことである。車体荷重とは、タイヤ１１，１２およびボディ３０の重量を含まない車体１０の重量による荷重のことである。また、本実施形態では、車体荷重と積載荷重とを合わせて全体荷重ということがある。

従って、積載荷重は、当該載置部２０４からサスペンションシリンダ５３を含む直下の懸架装置５０、およびタイヤ１１，１２を通して路面に伝達され、短く単純な伝達経路を通して伝達されることとなる（図２、図３の点線矢印参照）。つまり積載荷重は、アッパーサイドメンバ２４やロアサイドメンバ２３などに作用することなく伝達される。

このような車体フレーム２０の全体形状は、前後のタイヤ１１、１２間の中心を通り、車幅方向に沿って延びる第１中心線１０Ａを含む鉛直面に対して略面対称で、かつ、第１中心線１０Ａと直交し車幅方向の中心を通って走行方向に沿って延びる第２中心線１０Ｂを含む鉛直面に対して略面対称となっている（図１、図４参照）。

また、車体フレーム２０における第１中心線１０Ａ上には、支持フレーム８１が車幅方向に沿って架設されている。支持フレーム８１は、機器４４〜４８を車体フレーム２０に支持するために設けられている。支持フレーム８１は、図１、図９、図１０に示すように、走行方向に沿って間隔を空けて配置された前後一対のサブフレーム８２を有し、全体が鞍形状に設けられている。支持フレーム８１の両側は、車体フレーム２０の左右両側において、前後一対のタイヤ１１，１２の間に突出して設けられ、この支持フレーム８１によって支持される機器４４〜４８もまた、前後のタイヤ１１，１２間に配置されることとなる。
機器４８〜４８の具体的な配置については、後述する。

各サブフレーム８２は、車幅方向の両方にてロアサイドメンバ２３およびアッパーサイドメンバ２４にかけて固定される鉛直部８３、および車幅方向の両方の鉛直部８３の下端から車体フレーム２０の外方に向けて水平に延設された延設部８４で形成される左右一対のＬ形フレーム８５と、アッパーサイドメンバ２４の上側にて左右一対のＬ形フレーム８５の鉛直部８３の上端間を連結する上側連結部８６と、ロアサイドメンバ２３の下側にて左右一対のＬ形フレーム８５の鉛直部８３の下端間を連結する下側連結部８７とを有する。

Ｌ形フレーム８５は、ロアサイドメンバ２３およびアッパーサイドメンバ２４に対して、ボルト等の締結手段（不図示）にて着脱可能に固定される。また、Ｌ形フレーム８５の鉛直部８３の上端と上側連結部８６とはピン接合によって着脱可能に連結されている。Ｌ形フレーム８５の鉛直部８３の下端と下側連結部８７との連結も、着脱可能なピン接合による。従って、Ｌ形フレーム８５の車体フレーム２０への固定をより確実に維持しつつ、Ｌ形フレーム８５と各連結部８６，８７との連結をピン接合による柔結合とすることで、車体フレーム２０のねじれ等にも良好に対応可能としている。

［ボディの説明］
ボディ３０は、図１ないし図３に示すように、走行方向の中央部分が最も深く、走行方向の両側および車幅方向の両側に向かうに従って浅くなっている。具体的にボディ３０は、中央に向かって深くなるように傾斜した底面部３１と、底面部３１の走行方向に沿った長辺側の辺縁をガードする側面部３２，３２とを有する。底面部３１の下面において、異なる方向に傾斜したそれぞれの斜面部分には、それらを車幅方向に横切るとともに、両端が側面部３２の外側面にわたる横リブ３３，３３が設けられている。これら横リブ３３は、第１鉛直フレーム２１および第２鉛直フレーム２２の各載置部２０４に載置される部位でもあり、当接部分が密着するよう載置部２０４と同じ曲率で湾曲している。また、底面部３１の下面には、互いに平行な一対の縦リブ３４，３４が走行方向に沿って設けられている。ボディ３０は、縦リブ３４と横リブ３３とが交差する位置で載置部２０４に載置される（図２、図３参照）。

底面部３１下面の他方の斜面部分には、一対のホイストシリンダ３５，３５の上端が取り付けられる取付部３６，３６が設けられている（図１、図１１、図１２参照）。ホイストシリンダ３５は、ボディ３０を起伏させるための油圧アクチュエータである。ホイストシリンダ３５の下端は、第２鉛直フレーム２２が立設されたロアクロスメンバ２０１に取り付けられる。また、当該斜面部分の中程には、ボディ３０が車体フレーム２０に対して回動可能に連結される一対の枢軸部３７，３７（図２、図１２に１つのみを図示）が設けられている。枢軸部３７は、第２鉛直フレーム２２の各バーチカルメンバ２０２の上部からアッパークロスメンバ２０３にかけて設けられたボディ支持部２０６，２０６に支承される。側方視で第２鉛直フレーム２２が左右のタイヤ１２の位置で立設されていることから、走行方向におけるボディ３０の支持位置という点では、ボディ３０がボディ支持部２０６を介して左右のタイヤ１２の位置で車体フレーム２０に支持されることになる。

このようなボディ３０の全体形状も、前述の第１中心線１０Ａを含む鉛直面に対して略面対称で、かつ前述の第２中心線１０Ｂを含む鉛直面に対して略面対称となっている（図１参照）。そして、ボディ３０は、全体形状が第１、第２中心線１０Ａ，１０Ｂを含む鉛直面に対して面対称な車体フレーム２０の中央に載置されている。この結果、車体フレーム２０の載置部２０４からタイヤ１１およびタイヤ１２へ伝達される積載荷重は、その荷重配分が均等となる。つまり、各タイヤ１１，１２には、車体荷重と積載荷重とを合わせた全体荷重が均一の荷重配分で伝達される。

［機器の説明］
図１において、主な機器としては、エンジン４１、エンジン４１の出力で駆動される発電機４２および図示しない油圧ポンプ、発電機４２で発電された電気エネルギで駆動される電動モータ４３（図２、図３参照）、エンジン４１の冷却水の熱を放出する第１ラジエータ４４、第１ラジエータ４４に冷却空気を供給する第１冷却ファン４５、エアクリーナから過給機を通してエンジン４１へ送られる給気を冷却する水冷式アフタークーラ４１Ａ（図９参照）用の第２ラジエータ４６、第２ラジエータ４６に冷却空気を供給する第２冷却ファン４７、制動時にタイヤ１１，１２の運動エネルギを電気エネルギに変換してジュール熱を発生させる一対のブレーキ抵抗器４８，４８、油圧ポンプから圧送される作動油を貯留する図示しない作動油タンク、そしてダンプトラック１の走行制御全体を司る前後一対の制御装置４９，４９等である。
これらの機器４１〜４９の具体的な配置については後述する。

［懸架装置の説明］
図５は、懸架装置５０を示す断面図であり、図４のV-V矢視図である。
図３ないし図５に示すように、懸架装置５０としては、ダブルウィッシュボーンタイプの独立懸架方式が採用されている。このために懸架装置５０は、基端が車体フレーム２０に上下に揺動自在に支持された略水平なアッパーアーム５１およびロアアーム５２と、上部がアッパーアーム５１の先端に回動自在に連結され、下部がロアアーム５２の先端に回動自在に連結されたタイヤ支持体としての円筒状のケース５６と、上端が車体フレーム２０に回動自在に連結され、下端がアッパーアーム５１に回動自在に連結されたサスペンションシリンダ５３とを備えている。サスペンションシリンダ５３は、車体荷重および積載荷重をタイヤ１１，１２に伝達するとともに、タイヤ１１，１２への衝撃を吸収、減衰させる。ケース５６は、終減速機１４を介してタイヤ１１、１２を回転支持している。

具体的に、平面視で二又形状とされたアッパーアーム５１の一対の基端は、第１鉛直フレーム２１および第２鉛直フレーム２２のバーチカルメンバ２０２の下部側に設けられた上側支持部２０７に対して回動可能に支持されている。平面視で二又形状のロアアーム５２の一対の基端は、第１鉛直フレーム２１および第２鉛直フレーム２２が立設される各ロアクロスメンバ２０１の端部下側に設けられた下側支持部２０８に対して回動可能に支持されている。

アッパーアーム５１の先端は、ケース５６の上部に設けられたアッパーボールジョイント５７に連結され、ロアアーム５２の先端は、ケース５６の下部に設けられたロアボールジョイント５８に連結されている。アッパーボールジョイント５７の直上は、アッパーアーム５１の上面に固定された連結ブラケット５４で覆われており、連結ブラケット５４と第１鉛直フレーム２１および第２鉛直フレーム２２のサスペンション支持部２０５とがサスペンションシリンダ５３で連結されている。この際、サスペンションシリンダ５３の下端は、アッパーボールジョイント５７の極近傍位置で連結ブラケット５４に連結される。

また、アッパーボールジョイント５７の回動中心５７Ａとロアボールジョイント５８の回動中心５８Ａとを結ぶキングピン軸５６Ａは、サスペンションシリンダ５３の軸線５３Ａに対して、ケース５６のアッパーボールジョイント５７とアッパーアーム５１との連結部分、詳細にはアッパーボールジョイント５７のボール径の範囲内、より詳細にはアッパーボールジョイント５７とアッパーアーム５１との互いの回動中心５７Ａで交わる。従って、サスペンションシリンダ５３を介して伝達される車体荷重および積載荷重は、アッパーアーム５１には殆ど作用せず、アッパーボールジョイント５７が設けられたケース５６を通してタイヤ１１，１２に伝達される。このため、アッパーアーム５１およびロアアーム５２には積載荷重が伝達されないため、これらアッパーアーム５１およびロアアーム５２の構造を簡素化できる。

ここで、アッパーアーム５１およびロアアーム５２の揺動を伴って車体１０が上下に動くと、タイヤ１１，１２と電動モータ４３との位置関係が僅かにずれる。電動モータ４３に対するタイヤ１１，１２のずれを吸収するためにドライブシャフト１８は、電動モータ４３の出力軸４３Ａおよび終減速機１４の入力軸１４Ａに対してユニバーサルジョントを介して連結されているとともに、タイヤ１１，１２が上下に揺動した場合に生じる車体フレーム２０およびケース５６間の距離の変化分を吸収するために、軸線方向に伸縮可能なスライドタイプとして構成されている。

また、図５では、便宜上ドライブシャフト１８が水平に描かれているが、実際には、図６にも示すように、ボディ３０に積荷がない状態では、ドライブシャフト１８のタイヤ１１側の先端が下方を向くように、水平に対して交叉角α１で傾斜している。一方、ボディ３０に許容積載重量内で最大に積載した状態では、ドライブシャフト１８のタイヤ１１側の先端が上方を向くように、水平に対して交叉角α２で傾斜する。交叉角α１，α２としては、好ましくは２．５〜３．５°であり、本実施形態では、両方とも略３°である。このような交叉角α１，α２は、サスペンションシリンダ５３の強さを調整したり、サスペンションシリンダ５３が連結される連結ブラケット５４およびサスペンション支持部２０５間の距離を調整したりすることで設定される。

そして、以上の構成により、ドライブシャフト１８の水平に対する傾斜変動を積荷がない場合と積荷がある場合とで小さくでき、走行中のドライブシャフト１８のねじり振動を抑制できる。例えば、積荷がない状態の時に交叉角α１＝０°とし、ドライブシャフト１８を水平にしてしまうと、満載時には水平に対して交叉角α２＝約６°に近い角度で大きく傾斜することとなり、走行時のねじり振動が大きくなって耐久性が低下する。すなわち、ドライブシャフト１８が大きく傾斜すると、出力軸４３Ａの角速度ω１および入力軸１４Ａの角速度ω３が一定に維持される定速走行時であっても、交叉角α１，α２の大きさに応じてドライブシャフト１８の角速度ω２に変化が生じ、ねじり振動が発生する。本実施形態では、そのようなねじり振動の発生が抑制され、耐久性を向上させることができるうえ、大きな傾斜角度を吸収可能な高価な等速ジョイントを採用しなくともよく、前述のユニバーサルジョイントを支障なく採用できる。
なお、図６では、交叉角α１，α２について理解し易くするため、交叉角α１，α２が実際の大きさよりも大きく誇張して描かれている。

［操舵機構の説明］
図７は、操舵機構を示す断面図であり、図４のVII-VII矢視図である。
図４および図７において、操舵機構は、全てのタイヤ１１，１２を個々のステアリングシリンダ６１で動作させる構成であり、基端がアッパーアーム５１に取り付けられ、先端がケース５６に取り付けられるステアリングシリンダ６１を備えている。

具体的に、二又形状のアッパーアーム５１には、平面視でＬ字形状のシリンダ取付アーム５５が一体に設けられている。シリンダ取付アーム５５は、アッパーアーム５１の一方の基端からバーチカルメンバ２０２に対する上側支持部２０７を超えて内方側に水平に延出している。また、ケース５６には、平面視にてシリンダ取付アーム５５の先端と同方向に延出したナックルアーム５６Ｂが一体に設けられている。シリンダ取付アーム５５にはステアリングシリンダ６１の基端が取り付けられ、ナックルアーム５６Ｂにはステアリングシリンダ６１の先端が取り付けられる。

また、ケース５６の下部には、平面視にて走行方向に沿って延出したステアリングアーム５６Ｃが一体に設けられている。車幅方向の一方および他方のステアリングアーム５６Ｃは、両側の一対のタイロッド６２，６２と中央のベルクランク６３とで連結されている。各ステアリングシリンダ６１を進退させることにより、ナックルアーム５６Ｂを介してケース５６ごとタイヤ１１，１２がキングピン軸５６Ａ回りに操舵され、この動きがタイロッド６２およびベルクランク６３を介して互いのケース５６に伝達され、両方のタイヤ１１，１２が連動して操舵される。

さらに、ナックルアーム５６Ｂの先端側は上方に向けて折曲しており、ナックルアーム５６Ｂとステアリングシリンダ６１との連結部分の高さ位置は、アッパーアーム５１とケース５６との回動中心、すなわちアッパーボールジョイント５７の回動中心５７Ａの高さ位置と略同じに設定されている。このことから、ステアリングシリンダ６１の軸線６１Ａは、当該回動中心５７Ａを通って上側支持部２０７でのアッパーアーム５１の揺動中心２０７Ａを横切る線５１Ａに対し、走行方向から見て重なっている。アッパーアーム５１およびステアリングシリンダ６１の揺動時の動きは全く同じであり、従って、それらが上下に揺動する際に要する揺動領域は、走行方向から見た場合に同じである（図５、図７参照）。

この際、ステアリングシリンダ６１は、車幅方向に沿ったロアクロスメンバ２０１に隣接して配置されている。第２鉛直フレーム２２側のロアクロスメンバ２０１、つまりホイストシリンダ３５の下端が支持されるロアクロスメンバ２０１側では、ステアリングシリンダ６１は、ホイストシリンダ３５との干渉を避けるために、当該ホイストシリンダ３５に対し、ロアクロスメンバ２０１を挟んで走行方向の反対側に配置されている。

本実施形態では、ステアリングシリンダ６１の基端は、車体フレーム２０ではなくアッパーアーム５１と一体のシリンダ取付アーム５５に取り付けられているので、アッパーアーム５１を含む懸架装置５０が動作しても、ナックルアーム５６Ｂとアッパーアーム５１のシリンダ取付アーム５５との間の距離は殆ど変化しない。従って、タイヤ１１，１２の操舵量とステアリングシリンダ６１の進退量との関係が一義的となり、所望する操舵量を得るためのステアリングシリンダ６１の進退制御を容易にできる。

［電動モータの支持構造および冷却構造の説明］
図８は、電動モータ４３の支持構造および冷却構造を示す断面図である。
図８において、第１鉛直フレーム２１および第２鉛直フレーム２２が立設される各ロアクロスメンバ２０１の中空部分の両側には、電動モータ４３が収容されている。ロアクロスメンバ２０１の両側には開口部２０９が設けられ、開口部２０９回りには適宜な締結手段により電動モータ４３本体の出力軸４３Ａ側の端部が固定されている。

ロアクロスメンバ２０１の内部には、中空部分の内面から電動モータ４３に向かって突出した突設部２１０が設けられ、電動モータ４３の出力軸４３Ａとは反対側の端部は、突設部２１０を介して中空部分の内面に支持されている。突設部２１０は、周方向に沿って間隔を空けて複数設けられている。電動モータ４３がロアクロスメンバ２０１の内部に収容され、当該ロアクロスメンバ２０１に固定されることで、ロアクロスメンバ２０１自身が電動モータ４３によって補強されることとなり、ロアクロスメンバ２０１の剛性向上が図られている。

ロアクロスメンバ２０１の車幅方向の中央上部には、冷却空気を取り入れる流入口２１１が設けられるとともに、流入口２１１に対応した位置に冷却ブロワ７１が取り付けられている。また、ロアクロスメンバ２０１の両側において、電動モータ４３との締結部分には、図示を省略するが、冷却空気を外部に流出させる所定の隙間が形成されている。冷却ブロワ７１から供給される冷却空気は、流入口２１１からロアクロスメンバ２０１内部の一対の電動モータ４３間に流入した後、それぞれの電動モータ４３側に分岐する。分岐した冷却空気は、突設部２１０の間を通って電動モータ４３とロアクロスメンバ２０１の内面との間の空間に入り込み、電動モータ４３を外周側から冷却しながら端部へ流れ、両側の隙間から外部へ流出する。

このように本実施形態では、ロアクロスメンバ２０１の中空部分により、冷却空気を流通させるダクト部７２が形成されている。
なお、冷却空気をロアクロスメンバ２０１と電動モータ４３との締結部分の隙間から外部へ流出させる構成に限らず、ロアクロスメンバ２０１の両側に複数の流出口を設け、これらの流通口を通して冷却空気を流出させてもよい。

［機器の配置に関する説明］
図９は、機器４１〜４９の配置を示す平面図である。
図９において、車体フレーム２０には、車体１０の重量バランスおよび整備性を考慮し、機器４１〜４９が次のように配置されている。すなわち車体フレーム２０の走行方向の一方側から順に（図９の左側から右側に向けて順に）、制御装置４９、タイヤ１１を駆動するための一対の電動モータ４３，４３、エンジン４１、発電機４２、タイヤ１２を駆動するための一対の電動モータ４３，４３、および別の制御装置４９が略１列に配置されている。これらの中で最も重量の大きい機器がエンジン４１であり、エンジン４１が第１鉛直フレーム２１よりも車体フレーム２０の中央寄りに配置される。

車体フレーム２０の走行方向の中心位置において、車幅方向の一方側で車体フレーム２０から外方に離れた位置には、エンジン４１用の第１ラジエータ４４が配置され、その内側には第１冷却ファン４５が配置されている。車幅方向の他方側で車体フレーム２０から外方に離れた位置には、水冷式アフタークーラ４１Ａ用の第２ラジエータ４６が配置され、その内側である車体フレーム２０側には第２冷却ファン４７が配置されている。

第１、第２ラジエータ４４，４６同士および第１、第２冷却ファン４５，４７同士は、大きさが略同じであり、前述した第２中心線１０Ｂを中心とした対称位置に配置されている（図４参照）。また、第１、第２冷却ファン４５，４７は吸込ファンである。外方から取り込まれて第１、第２ラジエータ４４，４６にてエンジン４１の冷却水との間で熱交換を行った冷却空気、およびアフタークーラ４１Ａの冷却水との間で熱交換を行った冷却空気は、中央のエンジン４１や発電機４２側に送られ、これらを外側から冷却する。

第２ラジエータ４６および第２冷却ファン４７の上部には、外装カバーに覆われた一対のブレーキ抵抗器４８，４８が配置されている（図１参照）。各外装カバーの内部には、ブレーキ抵抗器４８を冷却する冷却ファンが収容されているが、ここではその図示が省略されている。このような冷却ファンは吐出ファンである。ブレーキ抵抗器４８は、整備性を優先させるために車体フレーム２０の片方に集約して配置されている。ブレーキ抵抗器４８は、他の機器に比較して軽量であるため、車体フレーム２０の片方にのみ配置した場合でも、車体１０の重量バランス上の影響は少ない。

また、第１、第２ラジエータ４４，４６、第１、第２冷却ファン４５，４７、およびブレーキ抵抗器４８は、支持フレーム８１に載置され、この支持フレーム８１が車体フレーム２０のロアサイドメンバ２３およびアッパーサイドメンバ２４にボルト等の締結具にて固定されている。

このうち車体フレーム２０の車幅方向の一方の外側において、走行方向に並設された前後一対のＬ形フレーム８５間に跨って第１ラジエータ４４および第１冷却ファン４５が支持され、これらがタイヤ１１，１２の間のエリアに配置される。そして、第１ラジエータ４４および第１冷却ファン４５は、車体フレーム２０の走行方向の中央に支持フレーム８１を介して搭載される（図１の第１中心線１０Ａ参照）。

同様に、車体フレーム２０の車幅方向の他方の外側において、走行方向に並設された一対のＬ形フレーム８５間に跨って第２ラジエータ４６および第２冷却ファン４７が支持され、これらがタイヤ１１，１２の間のエリアに配置される。これらの第２ラジエータ４６および第２冷却ファン４７も、車体フレーム２０の走行方向の中央に支持フレーム８１を介して搭載される（図１の第１中心線１０Ａ参照）。

［ホイストシリンダの取付位置とエンジンとの関係］
図１１は、ホイストシリンダ３５の取付位置を走行方向から示す図であり、図４のXI-XI矢視図である。図１２は、ホイストシリンダ３５の取付位置を示す側面図である。ただし、図１１では、操舵機構の図示を省略してある。

図１１、図１２において、一対のホイストシリンダ３５の上端は、ボディ３０の下面中程に設けられた取付部３６に回動可能に取り付けられている。車体フレーム２０の走行方向の他方側において、第２鉛直フレーム２２が立設されるロアクロスメンバ２０１には、車幅方向に沿って一対のホイスト支持部２１２が並設されている。一対のホイストシリンダ３５の下端は、それらのホイスト支持部２１２に回動可能に支持され、走行方向におけるタイヤ１２が設置される位置の近傍で支持されることになる。このような位置にあるホイストシリンダ３５は、エンジン４１およびこれのホイストシリンダ３５側に連結された発電機４２から大きく離れて支持されることになる。

ホイスト支持部２１２は、ロアクロスメンバ２０１における電動モータ４３が収容される位置、すなわちロアクロスメンバ２０１の中でも、電動モータ４３によって補強された位置に設けられている。また、このロアクロスメンバ２０１は、ボディ支持部２０６が設けられた第２鉛直フレーム２２が立設される部材でもある。従って、起きた状態にあるボディ３０の積載荷重を受ける部分としては、左右のタイヤ１２間に位置する第２鉛直フレーム２２およびロアクロスメンバ２０１に集約され、その積載荷重がボディ支持部２０６およびホイストシリンダ３５のホイスト支持部２１２から、懸架装置５０およびタイヤ１２を通して直下の路面に伝達され、ロアサイドメンバ２３やアッパーサイドメンバ２４には作用しない（図１２参照）。

図１２に実線で示すように、ホイストシリンダ３５の伸張により、ボディ３０を走行方向の他方側に向けて起こし、排出動作を行う。ボディ３０が所定角度以上に十分に起きた状態では、ホイストシリンダ３５は略鉛直に近い状態に起立する。このような状態で車体フレーム２０の第１鉛直フレーム２１側から中央にかけて、つまりエンジン４１が搭載される箇所の上方は、上側に向かって抜けた大きな空間となる。この空間上には、ボディ３０およびホイストシリンダ３５が存在しないことから、この空間を利用して車体フレーム２０の中央寄りに配置されるエンジン４１がワイヤ等で吊られ、メンテナンスに伴うエンジン４１の着脱時に吊り上げおよび吊り下ろしが可能となる。

加えて、エンジン４１は、第１鉛直フレーム２１、第２鉛直フレーム２２、左右一対のロアサイドメンバ２３、および左右一対のアッパーサイドメンバ２４で区画される領域内に配置されている。図１２において、ロアサイドメンバ２３とアッパーサイドメンバ２４との間は、車体フレーム２０の外側からエンジン４１に向けてアクセス可能に開放されている。この構成により、エンジン４１が車体フレーム２０に搭載された状態にあっても、エンジン４１のメンテナンスを車体フレーム２０の左右から容易にできる。

［無人ダンプの走行形態］
以上に説明したダンプトラック１は、採掘された採掘物を積荷として積み込む積込場と、積荷を排出する排出場とを往復走行することになる。この際、排出場へ向かう往路にあっては、ボディ３０の支承側、すなわち第２鉛直フレーム２２側を後とし、第１鉛直フレーム２１側を前として走行する。排出後に戻る復路にあっては、ダンプトラック１を切り返すことなく、第２鉛直フレーム２２側を前とし、第１鉛直フレーム２１側を後として走行する（シャトル走行）。
ただし、必要に応じて切り返しを行い、常時第１鉛直フレーム２１側または第２鉛直フレーム２２側を前にして走行してもよい。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、本発明の駆動部を電動モータ４３として説明したが、これに限定されず、油圧モータであってもよい。
また、油圧モータ、電動モータに係わらず、駆動部をロアクロスメンバ２０１内に収容するのではなく、タイヤ１１，１２の内側に配置し、インホイールモータとしてもよい。
さらに、エンジン４１を駆動部としてもよく、エンジン４１の駆動力をデファレンシャル装置およびドライブシャフトを介して伝達し、その駆動力でタイヤ１１，１２を駆動してもよい。

前記実施形態では、サスペンション支持部２０５が第１鉛直フレーム２１および第２鉛直フレーム２２の各アッパークロスメンバ２０３に設けられ、このアッパークロスメンバ２０３にボディ３０の載置部２０４が設けられていたが、そのような載置部２０４がアッパークロスメンバ２０３に対して走行方向の一方または他方にずれた位置に設けられていてもよい。すなわち、載置部２０４が設けられる鉛直フレームとサスペンションシリンダ５３が支持される鉛直フレームとが異なるフレームである場合でも、本発明に含まれる。

前記実施形態では、キングピン軸５６Ａは、サスペンションシリンダ５３の軸線５３Ａに対して、サスペンションシリンダ５３とアッパーアーム５１との連結部分における互いの回動中心５７Ａで交わっていたが、厳密に回動中心５７Ａで交わっている必要はない。すなわち、キングピン軸５６Ａと軸線５３Ａとが連結部分の近傍で交わっていればよく、こうすることで、アッパーアーム５１での曲げモーメントの発生を十分に抑制でき、本発明の目的を達成できる。

本発明は、キャブを備え、有人で走行するオフロードダンプトラックへも適用可能である。

１…ダンプトラック、１１，１２…タイヤ、２０…車体フレーム、２１…鉛直フレーム、である第１鉛直フレーム、２２…鉛直フレームである第２鉛直フレーム、３０…ボディ４３…駆動部である電動モータ、４３Ａ…ドライブシャフト、５０…懸架装置、５１…アッパーアーム５２…ロアアーム、５３…サスペンションシリンダ、５３Ａ…軸線、５４…連結ブラケット、５６…タイヤ支持体であるケース、５６Ａ…キングピン軸、５７Ａ，５８Ａ…回動中心、２０４…載置部、２０５…サスペンション支持部。

Claims (4)

1. 車体フレームに懸架装置を介して懸架されたタイヤにより走行可能で、前記車体フレームに起伏可能に支持されたボディを有するダンプトラックであって、
   前記懸架装置は、
   基端が前記車体フレームに上下に揺動自在に支持されたアッパーアームおよびロアアームと、
   上部が前記アッパーアームの先端に回動自在に連結され、下部が前記ロアアームの先端に回動自在に連結されたタイヤ支持体と、
   上端が前記車体フレームに回動自在に連結され、下端が前記アッパーアームに回動自在に連結されたサスペンションシリンダとを備え、
   前記アッパーアームと前記タイヤ支持体との回動中心と、前記ロアアームと前記タイヤ支持体との回動中心とを結ぶキングピン軸は、前記サスペンションシリンダの軸線に対して、前記アッパーアームと前記タイヤ支持体との連結部分近傍で交わっており、
   前記車体フレームは、上部に前記ボディが載置される載置部を有した鉛直フレームを備え、
   前記サスペンションシリンダの上端は、前記鉛直フレームに設けられたサスペンション支持部に回動自在に支持され、
   前記載置部は、前記サスペンションシリンダの軸線上に位置する
   ことを特徴とするダンプトラック。
2. 請求項１に記載のダンプトラックにおいて、
   前記キングピン軸は、前記サスペンションシリンダの軸線に対して、前記アッパーアームと前記タイヤ支持体との連結部分における互いの回動中心で交わっている
   ことを特徴とするダンプトラック。
3. 請求項１または請求項２に記載のダンプトラックにおいて、
   前記タイヤは、前記車体フレームに取り付けられた駆動部によりドライブシャフトを介して駆動される
   ことを特徴とするダンプトラック。
4. 車体フレームに懸架装置を介して懸架されたタイヤにより走行可能で、前記車体フレームに起伏可能に支持されたボディを有するダンプトラックであって、
   前記懸架装置は、
   基端が前記車体フレームに上下に揺動自在に支持されたアッパーアームおよびロアアームと、
   上部が前記アッパーアームの先端に回動自在に連結され、下部が前記ロアアームの先端に回動自在に連結されたタイヤ支持体と、
   上端が前記車体フレームに回動自在に連結され、下端が前記アッパーアームに回動自在に連結されたサスペンションシリンダとを備え、
   前記アッパーアームと前記タイヤ支持体との回動中心と、前記ロアアームと前記タイヤ支持体との回動中心とを結ぶキングピン軸は、前記サスペンションシリンダの軸線に対して、前記アッパーアームと前記タイヤ支持体との連結部分における互いの回動中心で交わっており、
   前記車体フレームは、上部に前記ボディが載置される載置部を有した鉛直フレームを備え、
   前記サスペンションシリンダの上端は、前記鉛直フレームに設けられたサスペンション支持部に回動自在に支持され、
   前記載置部は、前記サスペンションシリンダの軸線上に位置し、
   前記サスペンションシリンダの下端は、前記アッパーアームと前記タイヤ支持体との連結部分を覆う連結ブラケットを介して当該アッパーアームに連結され、
   前記タイヤは、前記車体フレームに取り付けられた電動モータによりドライブシャフトを介して駆動される
   ことを特徴とするダンプトラック。

Images