JPH08510532A - 車体屈折式車両およびヒンジ組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 前後のフレーム部材（12，14）を有し、垂直方向に整列したヒンジ（18，20）で連結された車体屈折式車両（10）のヒンジ組立体。各ヒンジは同形の転がり軸受組立体（48）を具え、軸受組立体は前フレーム部材に取り付けられ、回転可能な突出したトラニオンを有する。後フレーム部材はトラニオンを支持するくぼみ（70）と、トラニオンを保持するトラニオンキャップ（74）を具える。各軸受組立体のトラニオンは肩部ピン（118）と共に、肩部（126）の反対方向に配置された第一の軸受円錐体（134）および第一の円錐体から離間している第二の軸受円錐体を具える。前記ピンを支持するスペーサーリング（154）はピン端部に固定されたエンドキャップ（160）によって第二の円錐体に対して押圧されている。エンドキャップとピン端部との間のシムのパック（158）は円錐体の間隔を狭めることによって軸受組立体の予圧を制限および制御する。

Description

【発明の詳細な説明】 車体屈折式車両およびヒンジ組立体技術分野 本発明は、採鉱および建設用の大型車両、より詳細には、前後のフレームがヒ ンジ型ジョイントで連結されている車体屈折式車両に関するものである。技術の背景 車体屈折式車両のヒンジ型ジョイントは、積載、移動、牽引および車両の重量 による大きな力に耐えなければならない。理想的には、ヒンジ組立体は過度に大 きくても、過度に重くてもならず、かつ容易に調整および交換ができなければな らない。 第一の従来技術の車両では、Caseyの米国特許第3,806,158号に示されているよ うに、球面軸受を用いている。球面軸受はボールとソケットの原理で機能し、軸 受表面の接触面積が大きいため、大きなラジアル荷重およびスラスト荷重に耐え ることができる。しかしながら、球面軸受は、すべり接触するため摩耗するとい う弱点がある。建設または採鉱環境からの摩耗性の汚染物は、摩耗性を悪化させ うる。 従来の車体屈折式車両には、球面軸受に関する摩耗の問題を避けるため、転が り軸受が採用されている。しかしながら、転がり軸受には、従来の車両に適用し た場合、重量、大きさ、メンテナンスおよび交換の複雑さなどの幾つかの不利な 点がある。従来技術の車両の一つには、二つの転がり軸受組立体が採用されてい る。第一の軸受組立体は、フレーム間のラジアル荷重の大部分を伝達し、かつ垂 直方向のスラスト荷重全てを受け持つテーパー付きローラの二重レースを有する 、大型の主軸受である。第二の軸受組立体は、ラジアル荷重のみを伝達する垂直 浮遊（floating）軸受を具えている。第二の軸受は、軸受が取り付けられている フレーム溶接の許容誤差に適応するため、浮遊状態になければならない。溶接部 の間隔の十分な精密さは溶接表面の高コストの機械加工によってのみ達成される 。もし二つの同形のテーパー付き転がり軸受組立体が通常の溶接許容誤差を有す る 車両フレームに取り付けられた場合、軸受には許容し難いスラスト予圧が生じ、 軸受の動作荷重を支える容量が実質的に低下する。 従来の転がり軸受の設計上のもう一つ欠点は、固定された主軸受がスラスト荷 重全体を支えなければならず、軸受が大型化かつ重量化することである。浮遊軸 受がより小型化かつ軽量化できても、固定軸受の大きさと重量はある種の適用分 野、例えば地下採鉱車両の小型化を要求する場合には望ましくないものとなる。 加えて、フレーム自体が、垂直方向の荷重全体を伝達するために取り付けられた 固定軸受の溶接部で、より大型化かつ重量化してしまう。 転がり軸受を用いた従来の車両のヒンジはまた保守および交換が困難である。 最大限のヒンジの剛性のために、テーパー付き転がり軸受組立体は、通常、予圧 のために、円錐形のレースが軸受ローラをコーンとカップの間で押圧するように 互いに傾斜させることによって調整される。わずかな摩耗に対処するため、予圧 を所定のレベルに復旧させるための軸受の調整が必要となることがある。現在の 転がり軸受組立体は、予圧調整のため、軸受組立体の交換および分解が要求され る。この作業によって軸受シールが損傷し、軸受組立体内部が汚染物に晒される こととなり、これは現場での調整の際の問題となる。さらに、従来の軸受組立体 の完全な交換は、通常、新しい軸受に所望の予圧を加えるための適切なシムを取 り付けるため、少なくとも二つの再組み付け作業が必要である。現場における保 守および組み付け作業には、通常は使用されない、重量のある特殊な工具が必要 であり、これが車両のコストに含まれることとなる。 従来の車体屈折式車両のヒンジ組立体に関する上記の問題のため、これらの問 題を克服する効果的な車体屈折式車両用ヒンジが必要とされる。それ故、本発明 の主目的はこのためにある。発明の概要 本発明の他の目的は以下の事柄からなる。 前述のように過度の摩耗を許容しない車体屈折式車両のヒンジ組立体。 前述のように小型車両への使用のために制限された大きさと重量を有するヒン ジ組立体。 前述のように車両への取り付け前に保守および事前の調整が可能なヒンジ組立 体。 前述のように軸受シールを損傷することなく調整が可能なヒンジ組立体。 前述のように車両を分解せずに予圧を調整できるヒンジ組立体。 図示の本発明の実施例に関して、車体屈折式車両のためのヒンジ組立体を設け ることによって最初の目的は達成される。車両は二つの結合シャシを有する前フ レーム部材を有し、各シャシには、テーパー付き転がり軸受組立体が取り付けら れ、軸受組立体は回転可能な突出したトラニオンを有する。後フレーム部材は対 応するくぼみとトラニオンを保持するトラニオンキャップを具える。ラジアル荷 重およびスラスト荷重を分担するため、各軸受組立体の大きさは等しい。トラニ オンはジャーナルを具え、ジャーナルは間隔を有して配置されている第一および 第二の円錐体で支えられる。その隙間は第一の円錐体に当接するジャーナル肩部 、および第二の円錐体に当接するジャーナルを支持する圧縮リングによって制限 される。圧縮リングは第二の円錐体に当接し、ジャーナル端部に取り付けられた エンドキャップに拘束される。エンドキャップとジャーナル端部との間のシムは 円錐体の間の隙間によって規定され、かつ制限される。軸受の予圧は、トラニオ ンキャップの一つを緩め、エンドキャップを取り外し、異なる厚さのシムに交換 し、エンドキャップを戻し、そしてトラニオンキャップを再度固定することによ って調整される。図面の説明 図１は本発明の好適実施例に係る車体屈折式車両の側面図である。 図２は図１の実施例に係るヒンジ組立体の一部を断面とする側面図である。 図３は図１の実施例に係るヒンジ組立体の頂面図である。 図４は図１の実施例に係る軸受組立体の一部を断面とする側面図である。 図５は他の実施例に係る軸受組立体の一部を断面とする側面図である。好適実施例の詳細な説明 図１は、低車高型の車体屈折式採鉱車両10を示す。車両10は前部フレーム12お よび後部フレーム14を有し、両者は上側ヒンジ組立体18および下側ヒンジ組立体 20により互いに連結され、両ヒンジ組立体は垂直ヒンジの軸線22の回りを回転す る屈折ジョイントを具えている。後部フレーム14は発電機26、一対の後輪28およ び運転室30を具えている。前部フレーム12は前輪34および車両前部に位置する荷 積バケット36を具えている。 図２は上側ヒンジ組立体18を示し、同組立体は下側ヒンジ組立体20とほぼ同じ 構造および機能を有する。後部フレーム14には上側後部シャシ板40および下側後 部シャシ板42を設けている。シャシ板は前方へ水平方向に、間隔を有して平行に 突出している。前部フレーム12は後方へ突出するシャシ板44を有し、このシャシ 板44を水平方向に指向し、後部シャシ板40および42の間に介在させる。 軸受組立体48は前部シャシ板に取り付けられた外側の固定部50を有し、回転円 筒型トラニオン52が固定部内を回転する。トラニオンは円筒部54を有し、円筒部 は軸受組立体48の上方および下方から垂直に突出して後部シャシ板40、42に取り 付けられている。 前部シャシ板44には円形補強部材56を設け、補強部材は上側および下側表面が それぞれ上方および下方へ突出している。補強部材には、中心部に加工により空 けられた円形の孔58があり、孔は板44に垂直な軸線と一致する。補強部材56には また、円形に等間隔に配置された複数のねじ孔60があり、各孔は補強部材56を貫 通して空けられている。板44にはさらに、孔58の内側へ潤滑材を輸送するために 開口部（図示せず）と繋がっている導管66からなる通路62が設けられている。 図３に示すように、上側後部シャシ板40は、平滑面68で前方に終端し、半円筒 形くぼみ70を有する。くぼみは平滑面68内に垂直軸線を有し、中間に中心軸を持 つ。半円筒形くぼみ76を形成したトラニオンキャップ74を、トラニオン52の円筒 部54を緊密に保持するために、後部シャシ板40にボルト78によって取り外し可能 に締結する。円筒部54の曲率半径、および半円筒形くぼみ70、76の曲率半径は、 トラニオンとくぼみの接触面積を最大にするためにほぼ等くなっている。 図４は、軸受組立体48を、使用時に通常に取り付けられた状態を車両の構造を 省略して示したものである。前述のように、軸受組立体48には固定部材50に囲ま れた回転可能なトラニオン52を設けている。固定部材50には円筒形挿入リング82 を設け、リングは図２に示すように孔58によって密に収容される大きさの外径を 有している。挿入リング82は補強部材56の厚さと等しい高さを有し、また、通路 62によって供給される潤滑材の循環を容易にするための複数の円周状の溝84が設 けられている。多数の円形の孔（図示せず）が溝84からリング82の内側へ潤滑材 を送給する。二重レース軸受カップ88はリング82の内側で強固にプレス嵌めされ 、内側に向いた一組の円錐型レース90、92を具え、上側のレース90はわずかに上 向きに、下側のレース92はわずかに下向きになっている。軸受カップ88にはレー ス90、92へ潤滑材を送給するための複数の孔94が形成されている。 一組の軸受保持板96、98を、カップ88の上下に向かい合って配置する。各々の 板は前部シャシ板44の補強部材56の直径と一致する外径の円形の輪郭を有し（図 ２参照）、交互に配置された大きなアクセスホール100と、端ぐり孔102が設けら れ、これらの孔は図３に示すように前部シャシ板のねじ孔60に整列可能としてい る。図４に示すように、各板96、98は、軸シール108を保持する中心開口部106を 有し、開口部106はトラニオン52の突出した円筒部54を密接にシール可能に保持 する。各板96、98はまた開口部106と同心のリップ110を含み、リップ110はカッ プ88の直径と一致する。リップ110は、カップ88がリップ110間で圧縮を受けた際 に、挿入リング82が両板表面に接触しないよう、板表面上部に十分高く突出して いる。結果として、リング82は孔58間の半径方向の調整のみを行い、板96、98、 互いに相対的または前部シャシ板44と相対的な軸方向の位置を規定しない。 図２に示すように、各保持板96、98は、前部シャシ板44と、ねじ孔60を通る複 数の通しボルト114によって締結される。ボルト頭部は中心部に孔の開いた端ぐ り孔102に埋め込まれ、ボルト端部はねじ孔中でナット116により締結される。図 ２および３に示すように、各保持板96、98を６本の等間隔に配置されたボルト11 4により前部シャシ板44にボルト締めする。保持板間の間隔はカップ88の高さに よって決められるため、最初の取り付け時にのみ、下部保持板98は前部シャシ板 44に対して圧縮される。 図４に示すように、トラニオン52はヒンジ軸線22を中心とする円筒形部材120 を有するジャーナルまたはピン118、および外径が肩部126を有するために円筒型 部材120より大きい同軸の円筒形頭部124を具えている。頭部124は軸シール108に よりシール可能に保持されており、トラニオンの下側円筒形突出部54として作用 する。円筒形部材120は、先端部表面128で頭部124と反対側でヒンジ軸 線22に直交して終端する。複数のねじ孔130がピン118の先端部に設けられている 。 円錐形レース表面136を有する第一の軸受円錐体134は、円筒形部材120で肩部1 26に当接するように緊密に保持される。また円錐体134は、レース表面136が、半 径方向、外方向に対向し、かつ軸方向へはピン118の頭部124とはわずかに逆向き となるように指向される。第一のテーパー付き転がり軸受の組138は第一の円錐 体134を囲み、軸受キャップ88の下側レース92と接触している。第一の円錐体と 同等の第二の円錐体142は円筒型部材120に保持されているが、円錐体138および1 42のテーパーが反対方向になるように、第一の円錐体と反対方向を向いている。 第二の円錐体142は円錐形のレース表面144を有し、レース表面は、半径方向、外 方向に対向し、かつ軸方向へはピン118の頭部124にわずかに向くように指向され る。第二のテーパー付き転がり軸受の組146は、第二の円錐体142と軸受カップ88 の上側レース90との間に配置されている。 図４に示す好適実施例において、第一および第二の円錐体134および142は隙間 148により離間している。隙間148を狭くすることは、円錐体同士の傾きが軸受組 立体の予圧を生じさせるように、レース表面とローラとの間の力の軸方向成分に よって制限される。すなわち、軸受組立体48に荷重が働かない時でも、ローラは レース間で圧縮を受ける。こうした予圧は最大限の装置の剛性が要求される場合 に有用である。 固体スペーサーリング152は、第二の円錐体142に当接するようにピン118の円 筒部120を緊密に収容する。スペーサーリング152は、ピンの頭部124と同一の外 径を有し、上側軸シール108を越えて突出するよう十分な高さにし、組み付け時 にシール108によって周囲ををシールする。分割スペーサーリング154はスペーサ ーリング152と当接するように円筒形部材120に緊密に収容されている。図２に示 すように、分割スペーサーリング154は上側後部シャシ板40の厚さよりも高く、 シャシ板とトラニオンキャップ74とによってクランプする単独の表面を有するよ うにする。前記リング154を、トラニオンキャップ74のクランプにより生じる圧 力をピン118に伝達し、滑りを回避するように分割する。分割リング154は、通常 、前記ピンのノーズ部128を越えて短い距離突出させる。図４に示す ように、このことにより、一枚または一組のシム158をノーズ部128に位置決めす るためのくぼみを設け、分割リング154の上部へ突出しないようにする。 剛体円板形状のエンドキャップ160はピン頭部124の直径と一致する外径を有す る。キャップ160をシム158と向かい合わせとなるように分割リング154と整合さ せる。エンドキャップ160には、ピン118のねじ孔130と重なる複数のねじ孔162を 設けている。複数のねじ付きボルと164をねじ孔130にねじ込み、分割リング154 をシム158に強制的に接触させ、また、スペーサーリング152および第二の円錐体 142を第一の円錐体134に押しつけ、組立体の予圧を増大する。円錐体と予圧体と の間の隙間148をシム158の厚さによって制限し、これはボルト164の過度の締め 付けに対して積極的に抑える働きを有する。リング152および154、エンドキャッ プ160とボルト164は共に加圧要素を形成する。ピン118の頭部124に、回転抵抗を 決めることによって組立体の予圧を試験するためトルクレンチと噛み合う中心孔 168を設ける。 図５は、他の実施例に係る、図４とは異なる形式の軸受組立体48′を示すもの で、シムの取り付け方法が異なっている。他の実施例に係る軸受組立体48′には 第一の円錐体134と第二の円錐体142との間に位置決めした、隙間148全体を占め るシムリング170を設け、両円錐体はシムリング170のそれぞれ両端に当接する。 図４のシム158は取り外され、ピンのノーズ部128とエンドキャップ160との間に は頭部の隙間172が残されている。シムリング170の厚さは、円錐体134と142との 間の隙間で決められ、それによって軸受の予圧の量が決められる。取り付けに際 しては、エンドキャップ160をピン118にボルト締めし、リング152、154と、円錐 体134、142と、およびシムリング170よりなる積層体を肩部126に対して押し付け る。軸受組立体48′はシムリング170交換のために、実際には分解されなければ ならないが、本実施例においては、所望の予圧量のための円錐体間の精密な絶対 間隔を可能にする。 軸受カップ、円錐体およびローラは、オハイオ州カントンのThe Timken Compa nyより販売されている部品番号63788および67322Dと同等のものである。これら の部品にはシムリング170が含まれ、図１〜４に記載の好適実施例において交換 しうる。好適実施例に係る軸受は孔の直径が５インチで、等しい直径のピンを収 容する。組み付けおよび交換 本発明の好適実施例における軸受組立体48は、組み付け前に組み立て、調整お よび試験が可能である。サブ組立体を軸受組立体48全体から保持板96、98を除い たもので構成する。サブ組立体は、ピン118の円筒形部材120上で連続的に組み立 てられる。すなわち、1)第一の円錐体134、2)第一の軸受138、3)軸受カップ88と 、これと結合する挿入リング82、4)第二の転がり軸受146、5)第二の円錐体142、 6)スペーサーリング152および7)ピン頭部128上に配置され、エンドキャップ160 で固定されるシム158を含む分割リング154である。これらのサブ組立体は、汚染 に対してシールされていない場合、工場または現場での組み立て時の分解作業を 必要とせずに工場環境内でトルク試験および調整しておくことができる。 車両への組み付けのためには、下側支持板98をシャシ板44の下側面にボルト締 めし、これによってサブ組立体を上方から組み付ける。すなわち、ピン頭部124 に下側軸シール108を滑り込ませ、挿入リング82を孔58に緊密に収容する。次に 上側支持板96を上方より組み付ける。すなわち、上側軸シール108をエンドキャ ップ160およびリング154、152の上から滑り込ませる。その後上側支持板96をシ ャシ板44にボルト締めする。 軸受組立体48を車両前部に組み付けた状態で、車両の後部部材14を、後部シャ シ板の半円形のくぼみ70内のトラニオン52の円筒形部突出54の調整のため位置決 めする。ここで、トラニオンキャップ74を組み付け、ピン頭部124と分割スペー サーリング154を強固にクランプする。後部シャシ板は、隙間170が各シャシ板と 軸受支持板との間に設けられるように、十分な間隔を取られる。これにより、ト ラニオンは垂直方向の範囲の任意の位置に取り付けることができ、種々の車体フ レームのシャシ板の間の垂直方向の大きさの大きな誤差も許容できる。 現場で、損傷を受けた、あるいは過度に摩耗した軸受組立体を交換するために 、取り付け工程を組み立てと逆の方法で行う。交換用の軸受組立体を、軸シール で通常は防護されている接触転がり軸受からの汚染を避けるために注意しながら 、元の組み立て手順に従って取り付ける。軸受予圧の調整 軸受の予圧は、大がかりな分解作業または軸受シールの何らの損傷なしに現場 で調整することが可能となる。通常の摩耗が軸受荷重の所望のレベルからの低下 の原因となる場合、取り付けられているシムのパックをより薄いシムのパックに 交換することは、円錐体間の隙間を減少させることとなり、予圧を増加させる。 効果的な調整のために、上側のトラニオンキャップ74を、分割スペーサーリング 154がピン118に対して軸方向に移動できるように緩める。ねじ付きボルト164を このときエンドキャップ160に沿って取り外す。シムのパック158をより薄いシム のパックに置き換え、エンドキャップおよびボルトを再度取り付け、スペーサー リングと第二の円錐体を第一の円錐体に近づける。シール108は損傷せず、下側 トラニオンキャップ74が再調整中にピン頭部124に固定されたままで、車両は完 全に組み立てられた状態を保つ。 実施例中で図および記述された本発明の原理により、本発明に係る当業者は、 本発明をこの原理から離れることなく構成と内容を改良することが可能である。 請求項に記載された発明は図示の実施例のみならず、以下の請求の範囲から来る 全ての改良や変形例、同様なものを含むものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．車体屈折式車両のヒンジ組立体であって、 第一の車体フレーム部材と、 前記第一の車体フレーム部材に取り付けられた第一の軸受組立体と、 前記第一の車体フレーム部材に取り付けられた第二の軸受組立体とを具え、 第一の軸受組立体は、第一のトラニオンを半径方向および軸方向の変位に対して 回転可能に支持する第一の転がり軸受を具え、第一のトラニオンはヒンジ軸線を 回転可能であり、 第二の軸受組立体は、第二のトラニオンを半径方向および軸方向の変位に対 して回転可能に支持する第二の転がり軸受を具え、第二のトラニオンはヒンジ軸 線を回転可能であり、 第二の車体フレーム部材は第一および第二のトラニオンに取り付けられてい る車体屈折式車両のヒンジ組立体。 ２．請求項１記載のヒンジ組立体において、第二の車体フレーム部材が取り外し 可能なキャップを具え、このキャップがトラニオンを保持するのに適した経路を 規定する車体屈折式車両のヒンジ組立体。 ３．請求項１記載のヒンジ組立体において、少なくとも１つの軸受組立体が一組 のテーパー付き転がり軸受を具える、車体屈折式車両のヒンジ組立体。 ４．請求項３記載のヒンジ組立体において、各軸受組立体が一組のテーパー付き 転がり軸受を具える車体屈折式車両のヒンジ組立体。 ５．請求項１記載のヒンジ組立体において、前記第一の軸受組立体が、前記第一 のトラニオンに取り外し可能に取り付けられた内側レースを具え、前記内側レー スおよびトラニオンが摩耗に対処するよう独立に交換可能とする車体屈折式車両 のヒンジ組立体。 ６．二重テーパー付き転がり軸受組立体であって、 回転軸を規定する円筒形部材を有し、一方の端部に肩部を有し、他端の先端 部で終端されるジャーナルと、 前記肩部に隣接する円筒形部材で支持される第一の円錐体と、 前記第一の円錐体と離間して前記円筒形部材で支持される第二の円錐体と、 前記第二の円錐体に隣接し、前記ジャーナルに取り付けられた圧縮部材と、 ジャーナル先端部と前記圧縮素子との間に配置され、前記両円錐体の間隔を 厚さによって制限するシムとを具えた二重テーパー付き転がり軸受組立体。 ７．請求項６記載の軸受組立体において、前記圧縮素子がジャーナルから取り外 し可能に締結されている二重テーパー付き転がり軸受組立体。 ８．請求項６記載の軸受組立体において、前記圧縮素子が第二の円錐体に当接す るジャーナルの円筒形部材で支持される圧縮リングを具え、前記圧縮リングはエ ンドキャップに当接し、シムの厚さによってジャーナル先端から離間されている 二重テーパー付き転がり軸受組立体。 ９．請求項８記載の軸受組立体において、エンドキャップとジャーナルノーズ部 との間でシムを圧縮するジャーナルに締結されている二重テーパー付き転がり軸 受組立体。