JPH0211447B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、走行装置に関し、特に走行装置の車
軸支持部の改良に関する。

［従来の技術］ 広角度の操向が可能な車輪を有する産業車両等
の走行装置の設計については、様々な提案がなさ
れてきた。例えば、ドイツ公開明細書第2349177
号公報には、車軸部材から下方に向つて延びるホ
イールレグ、当該ホイールレグの下端に取り付け
られる車輪フオークおよび当該車輪フオークに回
転可能に取り付けられる車輪を有する。この車輪
は操向アームの回転による操向動作と減速歯車装
置とによつて、キングピンを中心にして左右に各
90度以上、計180度以上の角度にわたつて旋回で
きる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように車輪の大きな操向角度は、装置の
操縦性を高めるが、車輪への動力の伝達を犠牲に
して成り立つている。また車輪ハブモータとして
比較的高価で複雑な油圧モータしか使用できない
ため、必然的に車輪に取付けるレグが長くなりそ
れに応じてシヤシ位置が高くなる。その結果、運
転者が装置に乗りにくくなり、かつ座り心地も悪
くなる。さらに重心が高く装置が不安定である。
特に小型で省空間であるべき走行装置において、
従来技術の軸設計は、軸部材の性質および車輪フ
オークが荒地用車両に不適当であることから推薦
できない。

以上を考慮して本発明の一つの目的は、安定
性、最低地上高、使用勝手等の前提条件を満足す
る被駆動輪付の走行装置を軸設計によつて提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、前記目的を実現するものである。す
なわち本発明は、 駆動用ハーフシヤフトを内蔵した車軸部材と、
車軸部材の両端に形成され車軸部材とともに門形
をなすサポートセクシヨンと、サポートセクシヨ
ン内のキングピンを中心にして左右に各90度の操
向旋回を可能として支持されたホイールレグと、
ホイールレグに支持された車輪とを備え、前記ホ
イールレグは車軸の周囲を包持し、かつホイール
リムによつて形成されるスペース内に配置される
主体部と、車軸支持部分の位置に相当する主体部
から主軸部材の端部に向つて傾斜して延出された
張出部とからなり、しかも車輪はホイールレグ主
体部内の横軸に設けたピニオンと車軸にマウント
した被駆動平歯車とで駆動される走行装置におい
て、 車軸部材はホイールリムの上端と車輪の外径上
限との間に配置され、 キングピンは上下に分割され、上部キングピン
はホイールレグ張出部の上部とサポートセクシヨ
ンの上部との間に貫装され、下部キングピンはホ
イールレグ張出部の下部とサポートセクシヨンの
下部との間に貫装され、 更に、前記上部キングピンの上端と前記ハーフ
シヤフトの端部との間に互いにかみ合う第１のベ
ベルギヤを設けるとともに上部キングピンの下端
と前記横軸の軸端に互いにかみ合う第２のベベル
ギヤを設けたことを特徴とするものである。

本発明に基づく走行装置の軸設計は、車輪をや
や傾斜させて車輪が全旋回すると車輪と車軸部材
との間に間隙が残るようにし、同時に車輪に機械
的に駆動力を伝達して、180度もしくはそれ以上
にわたる車輪旋回を可能にする。特にサポートセ
クシヨン内におけるキングピンを上下に分けてホ
イールレグを両持ちとしているため、車輪の操向
時にガントリー方軸構造物のサポートセクシヨン
に対しホイールレグが良好に支持できる。また、
キングピンを一連のものにして上下で支持する
と、ホイールレグ張出部内にマウントしたベベル
ギヤとキングピンとの干渉を避けるため、ベベル
ギヤ径やキングピン角度を大きくすることができ
ないが、ピングピンを上下に分けて上部キングピ
ン端とベベルギヤと横軸端のベベルギヤとを上下
キングピンで形成される空間内でかみ合せている
ため、ベベルギヤとキングピンとの干渉を考慮せ
ずにギヤ径、キングピン角度を設定できて正面位
置から左右に90度、計180度の車輪旋回が可能な
構造とすることができる。

本発明の軸設計は、最低地上高を十分取つた上
で車軸本体の中心が車輪中心よりも高くしかも車
輪リム上端よりは低くなるように軸を設置し、シ
ヤシおよび車両重心を低くして運転座席を低くす
る。主軸部材およびホイールレグをもつ軸は、跨
座形の構造物ないし車輪凹部内に向かつて下方に
傾斜して延びる門形をなしていて、車軸近辺ない
し車軸下に水平の突起部を作らず走行装置の最低
地上高を減じない。ホイールレグの傾斜配置は、
良好な操向特性を有し、最終端まで車輪を操向す
るとその位置で車輪が傾斜しているため、作業に
必要な速度で当該走行装置を運転できる。操向軸
オフセツトないし、“キングピン”オフセツトす
なわち操向軸の延長が地面と交差する点と車輪中
央平面が地面と交差する線との距離は、ゼロであ
るのが理想的であるが、設計上の理由から、実際
の軸設計では小さなオフセツト値を設けることが
許容される。

ドイツ特許第306474号は、本発明とは異なる軸
設計によつて、車輪内における高減速率の最終駆
動を提案している。ただしこの従来技術の設計
は、ガントリー形軸ないし跨座形軸には容易に応
用できず、また駆動力と操向力との和をとる限り
において動力の伝達が劣る。この結果、この従来
技術に基づく走行装置は、ある加速動作ないし制
動動作において一方向に偏る傾向があり、またあ
る状況のもとでは操向に際して大きな力を必要と
する。一方、本発明では、駆動力と走行力との間
に補償があり、操向は駆動動作に干渉されないの
で小型のサーボ操向システムで十分である。ホイ
ールレグが車軸方向ではなく車両の長さ方向に小
さな成分を有して設置され、所定のキングピン角
度で傾斜しているような設計にされる。

ガントリー形軸ないし跨座形軸によつて実現さ
れる最低地上高と所望の低重心位置との関係を適
度に調整するものである。またガントリー形シヤ
シは、車両軸の間における片側からの乗車を容易
にして運転者の安全と便宜を向上する。

［実施例］ 次に図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。

第１図は小型ローダの形態とした場合の本発明
走行装置を下方から見た斜視図、第２図は第１図
の走行装置における軸の望ましい設計を示す一部
断面とした正面図、第３図は車輪の二ケ所の操向
可能終端位置を示す第２図の軸の側面図、第４図
はシヤシの概略斜視図である。

第１図は、跨座形ないしガントリー形シヤシ
１、前輪２、後輪３、運転室４およびブーム取付
け作業機具として積載シヨベル５を有する小型シ
ヨベルローダーであり、本発明に基づく走行装置
の一形態を示す。エンジンは図示されていないが
運転座席の脇に置かれ、エンジンのクランクシヤ
フトは車両に対して横方向である。前記走行装置
は非常に省空間型であり、車両として操縦性が高
い。当該走行装置の寸法は、例えば工場生産され
る中型車両においては、全高2000から2300mm、作
業機具を除く全長2300から2800mm、タイヤを含む
車輪直径800から900mm、トレツド1000から1200mm
である。シヨベル５は運転室後部の車両片側に位
置するピボツトポイント６に回転可能に取り付け
られ、他側から運転室４に乗降する運転者を妨げ
ない。車輪２および３は、シヤシ１の端部にでき
る限り離れて設置するので、車両は運転時に安定
し転倒に対して高い抵抗を示すとともに荒地使用
に適する十分な最低地上高を有する。

車両の高い操縦性は車輪の取り付け方法によ
る。走行装置は跨座形軸構造物に取り付けられた
四つの操向車輪を有し、それぞれの車輪は正面位
置に対して対称的に180度以上の操向範囲で旋回
できる。つまり車輪は正面の位置から両方向に90
度旋回できる。車両が横進行するようにもしくは
ごく小さな円で回転するように、終端位置まで車
輪を旋回すると、車輪の半径方向平面は軸部材の
横方向に対してほぼ並行となる（第３図参照）。

各車輪２，３の駆動は、２つの車輪のみを駆動
するセントラルトランスミツシヨンあるいは各車
輪を別個に駆動する駆動装置等により行われる。
駆動はいずれの場合も跨座形シヤシ内に設置され
る軸を経由して行われる。この設計は例えば油圧
車輪ハブモータを使用する場合に比べ非常に経済
的でかつ省空間的である。

第２図は跨座形ないしガントリー形軸構造物を
明確にするための例として、前部軸の一部を断面
とした正面図である。後部軸は同様の構造となつ
ている。前記軸構造物は、車軸部材１０および当
該車軸部材から垂線に対して角度をもつて下方に
延びるホイールレグから成る。ホイールレグ１１
は車輪を旋回させるための部材であり、前記車輪
の端部から下方に延びるサポートセクシヨン１２
によつて前記車軸部材１０に回転可能に取付けら
れている。またホイールレグ１１は、下部軸受１
３および上部軸受１４によつて、前記サポートセ
クシヨン１２に対し旋回可能に取り付ける。各々
の車輪は、車輪ハブ４１の皿状部分内において、
ホイールレグ１１に支持されている。それぞれの
ホイールレグ１１は、当該レグの旋回軸に一致す
る縦の軸線１９を有する。本実施例において、当
該軸線１９は傾斜しており車輪の垂直軸平面内に
ある。前記軸線１９は水平に対して79度の角度を
有するので、操向軸線または“キングピン”の傾
斜角度αは11度となる。車輪２の半径方向中間平
面２０は、２度のキヤンバー角度βを有する。軸
線１９および中間平面２０は、別々に地面２１上
の車輪接地面と交差するが、設計上の理由によつ
て操向軸線ないし、“キングピン”のオフセツト
２２は許容される。ただしこのオフセツトは大き
過ぎないように設計する。大き過ぎると最低地上
高が犠牲になる。

車輪部材１０は駆動用ハーフシヤフト３３を内
蔵しており、両端のサポートセレクシヨン１２，
１２とで門形をなしている。各サポートセレクシ
ヨン１２は上下のキングピン３５，４５を介して
ホイールレグ１１を支持する。ホイールレグは、
車軸４０の周囲を包持し、かつホイールリム１５
によつて形成されるスペース内に配置されるホイ
ールレグ主体部１１ａと、該主体部から車軸部材
１０の端部に向つて傾斜して延出された張出部１
１ｂとからなつている。ホイールレグ主体部１１
ａには横軸３８、ピニオン３９ａ、被駆動平歯車
３９ｂを設けている。

前記車軸部材１０はホイールリム１５の上端と
車輪２，３の外径上隅との間に配置されている。
キングピンは上下に分割され、上部キングピン３
５はホイールレグ張出部１１ｂの上部とサポート
セクシヨンの上部１２ａとの間に貫装され、下部
キングピン４５はホイールレグ張出部１１ｂの下
部とサポートセクシヨンの下部１２ｂとの間に貫
装されている。

更に、上部キングピン３５の上端とハーフシヤ
フト３３の端部との間に互いにかみ合う第１のベ
ベルギヤ３４，３４を設けるとともに上部キング
ピン３５の下端と横軸３８との間に互いにかみ合
う第２のベベルギヤ３６，３６を設けている。

車輪２を旋回する操向アーム部材２６は、軸10
本体の上部に二本の操向アーム２７を有し、前記
軸本体下部に操向アーム２８を有する。操向アー
ム１７および２８は、トルク伝達可能に接続す
る。操向アームの一本は油圧シリンダから成る動
力操向システムに接続し、他の一本は同一軸上車
輪に対応する操向アームによつてトラツクロツド
（図示省略）に接続する。操向アーム２８はリン
ク２９を経由してホイールレグ１１に取り付けら
れて、ホイールレグ１１を旋回させるための倍力
てこ効果を有する。各運転を伝達するためにリン
クを設ける代りに、歯車による回転伝達システム
を設けることも可能である。この場合は車軸部材
に設置される操向アーム上に、伝達角度と同一寸
法の扇形歯車を設けて、レグのピニオンと噛み合
せる。

操向部材２６を例えば90度旋回すると、横軸３
８のベベルギヤ３６とキングピンとが干渉するこ
となくホイールレグ１１は180度にわたつて旋回
する。このとき車輪は完全に横向きとなり地面２
１に対してほぼ77度、垂直に対してて13度の角度
となるがこれは正面位置で測定した操向軸線の傾
斜とキヤンバーβによるものである。この車輪の
傾斜取付けは、車両の操縦の安定性および運転性
能に悪影響を及ばすものではない。ただし車輪の
終端位置において車輪の上端と車軸部材１０（第
３図参照）との間にすきまを残す必要がある。

第３図を見れば軸本体とのすきまがわずかしか
なく、特に車輪が終端まで旋回したときに軸の分
岐端とのすきまがわずかしかないことがよく分か
る。両方向90度の旋回が可能であるのは、ホイー
ルが下方に傾斜して延びて車輪の凹部に取りつけ
られるからである。

駆動力は、差動装置３２、ハーフシヤフト３
３、第１ベベルギヤ３４，３４、ホイールレグ１
１の縦軸線と整合する軸線を有するキングピン３
５および第２のベベルギヤ３６，３６を経由して
車輪２の軸線３７に平行な横軸３８に伝達され
る。つぎに駆動力は、減速比１：７から１：８の
ピニオン３９ａと平歯車３９ｂとによる平歯車機
構を経由してホイールスタブ軸（車軸）４０およ
び車輪ハブ４１に伝達される。このように駆動力
は、車輪ハブ速度に比較し高速かつ低いトルクで
軸本体内およびホイールサポートレグ１１内を伝
達される。

第２図は走行装置の最低地上高を示す。車輪２
の車軸のサポートセクシヨン１２の端部は、地上
の障害物にぶつかる可能性があるが、ホイールの
軸線３７の下部に位置する全機構は車輪の凹部ま
たはハブ４１内にあつて車輪に遮蔽されているの
で、地上の障害物にぶつかることはない。サポー
トセレクシヨン１２自体は頑丈な構造を有してい
るので、地上の障害物によつては容易に損傷しな
い。このサポートセレクシヨン１２はホイールレ
グ１１の遮蔽となると同時に車軸部材１０に対し
て傾斜しているので障害物に対して転向効果を有
する。下部操向アーム２８およびリンク２９、予
想される地上の障害物の高さよりも高くなるよう
に位置させる。運転者が特に高い障害物を越さね
ばならない場合は、運転者は車両の中間が障害物
を越すように車両を操縦する。

車輪が終端位置まで旋回すると、両車輪は車両
の縦方向中心平面近くに接近する。このため跨座
形軸は、大きな最低地上高を供するとともに車輪
旋回を可能にする空間を有するように設計する。
車両シヤン１は車体の最低限度を構成し、車軸部
材１０はクロスピース６４の下部に取り付ける
（第４図参照）。

車軸部材１０内で軸受接続するハーフシヤフト
３３から車輪ハブ４１へ駆動力を伝達するような
前記システムの設計では、特に機構と歯車比の選
択によつて、車軸部材からホイールレグ内の軸に
加えられるトルクと、リンク２９からホイールレ
グ１１に加えられる操向力とは同程度であり、互
いに相殺するので正味トルクは小さくなり、加速
および制動は操向動作に大きな影響を及ぼさな
い。また反対方向の力に抗して加えられる操向力
は小さくてよいので、過大な操向システムは必要
ない。例えは中間軸にキーで固定されるかさ歯車
が横軸３８に取り付けられたかさ歯車の下端まで
延び、前記キングピン３５と横軸３８とをかさ歯
車で噛み合うような設計においては、駆動力と操
向力は累積的であるのでかなりの相互作用があ
る。

駆動の設計方法は数多くある。例えばハーフシ
ヤフト３３が、かさ歯車機構の上部かさ歯車から
差動装置３２に延びるように設計する。駆動シス
テムを油圧式にすることも可能であり、この場合
は前輪および後輪はポンプから供給されるモータ
により別々に駆動される。これにより、例えばす
べての車輪が終端位置にあるとき、簡単に一軸の
車輪を逆転できる。

最終減速機構では、減速動作ができるだけタイ
ヤに近い位置で実行されるので、力の伝達要素が
小型で軽量となる。ただし、車輪の輪郭からでき
るだけ外に突き出ないようにして最低地上高を減
じないようにしなければならない。このためホイ
ールレグの角度を含めた設計データは、車輪部材
の凹部空間、つまり車輪寸法とタイヤ幅に大きく
左右される。

第４図は、跨座形ないしガントリー形シヤシ１
の斜視図である。車輪上方の高い位置に設置され
る部分６１、車輪間の低い位置となる部分６２お
よび上下傾斜部分６３が一つに接続される。高い
位置のシヤシ部分６１間にはクロスピース６４が
ある。高い位置部分６１の下の空間はすべて車輪
を収容して操舵するためのものである。これは操
向終端位置においては、幅方向における車輪間に
ごくわずかの間隔しか残らず、いいかえれば車両
の長さ方向から見た場合車輪間に僅かの間隔しか
残らないため必要なものである。

低い位置の車輪部分６２は、一般的に重心を下
げる効果があり、運転座席設備の設計を向上させ
る。これは運転者位置が比較的低くなり、かつ作
業現場に近くなるので安全かつ快適にシヤシ部分
６２上を乗降できるからである。

［発明の効果］ 上述のように、本発明によれば車軸近辺ないし
車軸下に水平の突起部を作らず走行装置の最低地
上高さ減じない。ホイールレグの傾斜配置は良好
な操向特性を有している。

すなわち、サポートセレクシヨン内におけるキ
ングピンを上下に分けてホイールレグを両持ちと
しているため、車輪の操向時にガントリー形軸構
造物のサポートセレクシヨンに対しホイールレグ
が良好に支持できる。また、キングピンを上下に
分けて上部キングピン端とベベルギヤと横軸端の
ベベルギヤとを上下キングピンで形成される空間
内でかみ合わせているため、ベベルギヤとキング
ピンとの干渉を考慮せずにギヤ径、キングピン角
度を設定できて正面位置から左右に90度、計180
度の車輪旋回を可能な構造とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明走行装置を下方からみた斜視
図、第２図は本発明走行装置の一方の軸部分を破
断して示した正面図、第３図は車輪の２ケ所の操
向可能終端位置を示す軸の側面図、第４図はシヤ
シの概略斜視図である。 １……シヤシ、２，３……車輪、４……運転
室、５……シヨベル、１０……車軸部材、１１…
…ホイールレグ、１１ａ……主体部分、１１ｂ…
…張出部、１２……サポートセクシヨン、１５…
…ホイールリム、１９……軸線、２０……放射中
央面、２６……操向アーム、２７……操向アー
ム、２８……下部操向アーム、２９……リンク、
３２……差動装置、３３……ハーフシヤフト、３
４……第１のベベルギヤ、３５……上部キングピ
ン、３６……第２のベベルギヤ、３８……横軸、
３９ａ……ピニオン、３９ｂ……平歯車、４０…
…車軸、４１……ハブ、６１……高い部分、６２
……低い部分、６３……傾斜部分、６４……クロ
スピース。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動用ハーフシヤフト３３を内蔵した車軸部
   材１０と、車軸部材１０の両端に形成され車軸部
   材とともに門形をなすサポートセクシヨン１２
   と、サポートセクシヨン１２内のキングピンを中
   心にして左右に各90度の操向旋回を可能として支
   持されたホイールレグ１１と、ホイールレグ１１
   に支持された車輪２，３とを備え、前記ホイール
   レグ１１は車軸４０の周囲を包持し、かつホイー
   ルリム１５によつて形成されるスペース内に配置
   される主体部１１ａと、車軸４０支持部分の位置
   に相当する主体部１１ａから車軸部材１０の端部
   に向つて傾斜して延出された張出部１１ｂとから
   なり、しかも車輪２，３はホイールレグ主体部１
   １ａ内の横軸３８に設けたピニオン３９ａと車軸
   ４０にマウントした被駆動平歯車３９ｂとで駆動
   される走行装置において、 車軸部材１０はホイールリム１５の上端と車輪
   ２，３の外径上限との間に配置され、 キングピンは上下に分割され、上部キングピン
   ３５はホイールレグ張出部１１ｂの上部とサポー
   トセクシヨンの上部１２ｂとの間に貫装され、下
   部キングピン４５はホイールレグ張出部１１ｂの
   下部とサポートセクシヨンの下部１２ｂとの間に
   貫装され、 更に、前記上部キングピン３５の上端と前記ハ
   ーフシヤフト３３の端部との間に互いにかみ合う
   第１のベベルギヤ３４，３４を設けるとともに上
   部キングピン３５の下端と前記横軸３８の軸端と
   の間に互いにかみ合う第２のベベルキヤ３６，３
   ６を設けたことを特徴とする走行装置。 ２ 車軸部材１０は、シヤシ１のクロスピース６
   ４の底面に取付けられ、各車軸部材１０には操向
   駆動のため、車軸部材１０の上に取付けられた上
   部操向アーム２７と、ホイールレグ１１上のリン
   ケージ２９を通して作動すべく、車軸部材１０の
   下部に取付けられた下部操向アーム２８とをもつ
   操向部材２６が取付けられていることを特徴とす
   る請求の範囲第１項記載の走行装置。