Traveling device for crawler vehicle

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、装軌車両の走行装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
装軌車両の走行装置は、周知のとおり、大きな起伏と岩石等の凹凸のある地面の走行の時、大きな牽引力を得ることと車両の振動及び衝撃を緩和することとの２つの機能を発揮することが求めらる。
特にトラクタやブルドーザ等の如く牽引力によって作業を行う装軌車両においては、押土負荷又は牽引負荷によって走行装置の履帯がスリップ（以下、シュースリップと言う）する時の牽引力が同車両の限界牽引力となる。 そのため、同車両の走行装置は、所定の車両質量のもとで可能な限りシュースリップの発生を抑制し、それによって高い牽引力が得られるように構成することが求められる。
【０００３】
上記の問題を解決するために、従来から各種の装軌車両の走行装置が考えられており、その第１例として特許文献１には、大きな起伏と岩石等の凹凸のある地面の走行時に走行装置の良好な接地性を確保し、牽引力の確保と車両の振動及び衝撃の緩和とを図った装軌車両の走行装置が記載されている。
【０００４】
また、第２例として特許文献２には、押土負荷又は牽引負荷に対して、走行装置の前後端部の踏ん張りによって前後安定性を確保し、それによって、シュースリップの発生を抑制して高い牽引力の確保を図った装軌車両の走行装置が記載されている。
【０００５】
先ず図９により、上記特許文献１に記載された構造を例にして従来技術による装軌車両の走行装置の第１例を説明する。 図９は、同特許文献１に記載された装軌車両の走行装置の第１例を適用したブルドーザの側面図である。
【０００６】
図９において、ブルドーザ２は左右１対の走行装置７０，７０を備えており、各走行装置７０は、トラックフレーム７１が車体にピボットシャフト７２を介して揺動可能に取着されている。 トラックフレーム７１の前後両端部にはそれぞれ第１アーム７３，８３がピン７３ａ，８３ａにより揺動自在に取着されており、第１アーム７３，８３の外方端部にはそれぞれアイドラ７４，８４が回転自在に取着されている。
【０００７】
また、第１アーム７３，８３の内方下端部にはそれぞれ第２アーム７５，８５の略中央部が揺動自在に取着されており、この第２アーム７５，８５の両端部にはそれぞれ下転輪７６，７６及び下転輪８６，８６が回転自在に取着されている。
【０００８】
また、トラックフレーム７１の中央下部の２箇所には、前後方向に離間して第１アーム７７，８７の基端部がそれぞれピン７７ａ，８７ａにより揺動自在に取着されている。 さらに、この第１アーム７７，８７の先端部にはそれぞれ第２アーム７８，８８の略中央部が揺動自在に取着され、第２アーム７８，８８の両端部にはそれぞれ下転輪７９，７９及び下転輪８９，８９が回転自在に取着されている。
【０００９】
また、トラックフレーム７１後端部の上方の車体にはスプロケット８１が回転自在に取着されており、このスプロケット８１、前記アイドラ７４，８４及び下転輪７６，７９，８６，８９を取巻いて履帯８２が巻装されている。
【００１０】
図５に示した構成によると、左右の走行装置７０，７０それぞれのトラックフレーム７１がピボットシャフト７２を中心に揺動することによって、大きな起伏のある地面の走行時でも左右の走行装置７０，７０の接地性を確保することが可能となり、アイドラ７４，８４及び下転輪７６，７９，８６，８９がそれぞれ揺動することによって、岩石等の凹凸のある地面においても走行装置７０の良好な接地性を確保することができる。 この結果、牽引力の確保と車両の振動及び衝撃の緩和とを図ることができる。
【００１１】
しかしながら、上記の走行装置７０においては、大きな押土負荷又は牽引負荷に対してシュースリップが発生し易いと言う問題があり、図１０を参照してそれを詳述する。 図１０はブルドーザの牽引負荷の例を説明する図である。 なお、図９と同一の構成要素には同一の符号を付して以下での説明を省略する。
【００１２】
図１０において、ブルドーザ２の後部にリッパ装置５を装着し、リッパ装置５によって岩盤を掘削する際には、周知のとおり岩盤を圧縮破壊させるのは困難であるから、同岩盤に地表の自由空間に向かって図中矢印Ｄの方向に力を加えて、引張破壊によって掘削を行う。 その結果、反力Ｒ１がブルドーザ２の前方を浮き上がらせようとするが、ブルドーザ２は質量Ｗと支点反力Ｒ２によってそれに抗する。 ところが、その場合に、走行装置７０の後部アイドラ８４が上方へ揺動することによって、走行装置７０の前部が浮き上がり易くなり、このためシュースリップが発生し易くなる。 その結果、牽引力Ｆの値を極限まで高めることが困難となる。
【００１３】
上記の問題を解決する手段として、トラックフレームとアイドラとスプロケットとを略直線状に配設した装軌車両の走行装置が特許文献２に記載されている。 次に図１１〜図１２により、上記特許文献２に記載された構造を例にして、従来技術の第２例を説明する。 図１１は、該特許文献２に記載のブルドーザの側面図、図１２は特許文献２に記載の従来技術に係る走行装置の側面図である。 なお、図１０と同一の構成要素には同一の符号を付して以下での説明を省略する。
【００１４】
図１１、図１２において、ブルドーザ３の左右に走行装置６０，６０が配設されており、各走行装置６０は、トラックフレーム６１とアイドラ１２とスプロケット６３とを略直線上に配設している。 トラックフレーム６１の下部には複数の下転輪２３，２４，２５を回転自在に取り付け、これらのアイドラ１２、スプロケット６３及び下転輪２３，２４，２５を取巻いて履帯１４を巻装している。
また、アイドラ１２は上下方向には移動しないようにトラックフレーム６１に取着され、スプロケット６３は図示しない車体フレームに回転自在に取着されている。 下転輪２５は、ピン２６ａによってトラックフレーム６１に揺動自在に取着されたアーム２６の先端部に回転自在に装着されており、下転輪２３，２４は、ピン２１ａによってトラックフレーム６１に揺動自在に取着された第１アーム２１の先端部に略中央部で揺動自在に取着された第２アーム２２の両端部にそれぞれ回転自在に取着されている。
【００１５】
図１１〜図１２における上記構成によると、アイドラ１２及びスプロケット６３が上下方向に移動しないから、大きな押土負荷又は牽引負荷がかかっても、走行装置６０の前部又は後部が浮き上がり難くなる。 これにより、シュースリップの発生を抑制し、高い牽引力を得ることができるとしている。
【００１６】
【特許文献１】
特開昭５７−１０７９６４号公報（第３頁、ＦＩＧ．１）
【特許文献２】
特開２００１−２２５７７０号公報（第４−５頁、第２図）
【非特許文献１】
薩摩林和美、外１名、「ブルドーザ」、産業図書、１９６９年、ｐ．
６５
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献２に開示された走行装置６０においては、次のような問題がある。 すなわち、アイドラ１２及びスプロケット６３が上下方向に移動しないから、岩石等の凹凸のある地面の走行で、例えば左右の走行装置６０のいずれか一側が岩石に乗り上げる際に、前進時には乗り上げ側の走行装置６０のトラックフレーム６１の揺動（図示されていない）によって運転室４への衝撃が半減されるが、後進時にはスプロケット６３の乗り上げの衝撃が運転室４へ直接的に伝達される。 その結果、岩石等の凹凸のある地面の後進走行時に運転室４への衝撃が大きいため、オペレータの疲労が大きくなり、また運転室４内での操作性が低下するという問題がある。
【００１８】
本発明は、上記の問題点に着目してなされ、略直線状にトラックフレームとアイドラとスプロケットとを配設した走行装置で、凹凸のある地面の後進走行時の、運転室への衝撃の緩和と高い牽引力の維持との両立を実現できる装軌車両の走行装置を提供することを目的としている。
【００１９】
【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、メインフレームの左右に、トラックフレームとアイドラとメインフレーム側から回転動力を伝達されるスプロケットとを略直線状に配設し、トラックフレームの下部に下転輪を回転自在に設け、アイドラ、下転輪及びスプロケットを取巻いて履帯を巻装した装軌車両の走行装置において、前記メインフレームの後端部左右に、それぞれピボットシャフトを取り付け、それぞれのピボットシャフトに、前記左右のトラックフレームを上下揺動可能に取り付け、メインフレームの後部に、前記左右のスプロケットに動力を供給する横軸装置を内蔵した後部フレームを上下揺動自在に懸架し、該後部フレームの左右にそれぞれ、スプロケットを含む終減速機を取着し、前記横軸装置と終減速機の入力軸とを連結した構成としている。
【００２０】
第１発明によると、次の作用及び効果を得ることができる。
（１）スプロケットを含む終減速機を、メインフレーム後部に上下揺動自在に懸架した後部フレームに取り付けるようにしたため、後進時にスプロケットが地面突起に乗り上げる際の衝撃は、この後部フレームの懸架部の緩衝部材を経てメインフレーム及び同メインフレーム上部に配設された運転室に伝達される。 これにより、運転室へ伝達される衝撃のピーク値を大幅に低減できる。
【００２１】
（２）スプロケットを含む終減速機を取り付けた後部フレームに、リッパ装置等の後部作業機を取り付ければ、該後部作業機とスプロケットとの相互位置は固定的であり相対変位を生じないから、該後部作業機によって加えられる牽引負荷に対してスプロケットは反力支点として踏ん張ることができる。 従って、高い牽引力を維持することができる。
【００２２】
第２発明は、第１発明において、前記左右のピボットシャフトにそれぞれ、トラックフレームの前記上下揺動の揺動軸部と後部フレームの前記上下揺動の揺動軸部とを一体に構成している。
【００２３】
第２発明によると、次の作用及び効果が得られる。
（１）トラックフレームの上下揺動軸と後部フレームの上下揺動軸とは、それぞれ大きな荷重に耐えるようにメインフレームに強固に取着する必要があり、通常それぞれを単独に取着すると大きな設置スペースを必要とするが、本発明では両者を一体で構成するので、大幅なスペースの節約と構造の単純化が図れる。
（２）この結果、従来技術による装軌車両の走行装置のメインフレームにおいて、メインフレームのピボットシャフトよりも後部を分割し、この分割した後部フレームを前記ピボットシャフトに上下揺動自在に懸架する構成を容易にとることができ、これにより本発明の適用が極めて容易となる。
【００２４】
第３発明は、第２発明において、トラックフレームの前記揺動軸部と後部フレームの前記揺動軸部とを偏心させた構成としている。
【００２５】
第３発明によると、第２発明による効果を生かしたままで、トラックフレームの揺動中心と後部フレームの揺動中心とをそれぞれの適正位置に設定することが可能となり、従って種々の装軌車両への本発明の適用が更に容易となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下にブルドーザを例にして、本発明に係る装軌車両の走行装置の実施形態について、図１〜図７を参照して詳述する。
【００２７】
先ず図１〜図６により、第１実施形態の説明をする。
図１は本発明に係る装軌車両の走行装置を適用したブルドーザの側面図で、図２は本発明に係る装軌車両の走行装置の要部側面図で、図３は同走行装置の要部上面図である。 また、図４は第１実施形態に係る走行装置の要部部分断面後面図で、図２のＰ視図に相当し、図５は同走行装置の要部部分断面正面図で、図２のＱ視図に相当し、図６は同走行装置の要部断面後面図で、図１のＭ−Ｍ断面図に相当している。 なお、前出の図９〜図１２と同一の構成要素には同一の符号を付して以下での説明を省略する。
【００２８】
図１において、ブルドーザ１の左右に１対の走行装置１０，１０が配設されており、それぞれの走行装置１０は、トラックフレーム１１とアイドラ１２とスプロケット１３とを略直線上に配設し、トラックフレーム１１の下部に下転輪２３，２４，２５を回転自在に取り付け、これらのアイドラ１２、スプロケット１３及び下転輪２３，２４，２５を取巻いて履帯１４を巻装して構成されている。
【００２９】
メインフレーム３０の後端部の左右下部には、それぞれピボットシャフト３１が左右方向外方に突設されており、該左右のピボットシャフト３１，３１にはそれぞれ左右のトラックフレーム１１，１１が上下揺動可能に取り付けられている。 また、メインフレーム３０の後部には、後部フレーム４０を上下揺動自在に懸架（詳細は後述する）し、同後部フレーム４０の左右に、スプロケット１３を含む終減速機５０を取着している。 また、該後部フレーム４０には、リッパ装置５等の後部作業機を取着している。
【００３０】
図２〜５において、メインフレーム３０の後端部左右下部３０ａ，３０ａの外側面にはそれぞれピボットシャフト３１，３１のフランジ部３１ｃをボルト３１ｄで着脱可能に取着してあり、このピボットシャフト３１の内方側端部の揺動軸部３１ｂを前記メインフレーム３０の後端部左右下部３０ａ，３０ａを貫通させて、内方に突出させている。 また、該メインフレーム３０の後端部左右上部には、後部フレーム４０を懸架するためのボス部３０ｂ，３０ｂを配設している。
【００３１】
後部フレーム４０は、左右１対の側板４１，４１間に、側面視で略Ｕ字型断面を有するクロスメンバ４２を固着して構成されており、クロスメンバ４２の前面下部の左右にはボス４３，４３がそれぞれ前方へ突設されていて、左右ボス４３，４３は、それぞれ前記左右ピボットシャフト３１，３１の内側の揺動軸部３１ｂ，３１ｂに軸受ブッシュ４３ａ，４３ａを介して回動自在に挿通されている。 さらに、後部フレーム４０の左右側板４１，４１の前端上部は、それぞれ左右１対のピン４４，４４と、該１対のピン４４，４４それぞれの外周に挿入された１対の緩衝用ゴムブッシュ４５，４５とによって、メインフレーム３０の後端部左右上部の前記ボス部３０ｂ，３０ｂに回動自在に連結されている。 これらにより、後部フレーム４０はメインフレーム３０の後部に上下揺動自在に懸架されている。
【００３２】
また、後部フレーム４０の内部には、ブルドーザで周知の、前記左右の終減速機５０へ動力を供給する横軸装置４６を配設している。 この横軸装置４６のケーシングの左右円筒部４６ａ，４６ａを、後部フレーム４０の左右側板４１，４１の内面に取着され、かつ該左右側板４１，４１の穴４０ａ，４０ａと共に加工された半割ボス４１ａ、４１ａで支承し、この半割ボス４１ａ、４１ａの上から半割キャップ４１ｂ、４１ｂを当てがい、両者をボルト４１ｃで締結している。 さらに、横軸装置４６の後端部上部４６ｂを前記クロスメンバ４２にボルト４６ｃで締結して、同横軸装置４６がトルク反力によって回転するのを防止している。
【００３３】
また、図３に示すように、横軸装置４６の入力軸４６ｄを、メインフレーム３０にトラニオン３２ａ，３２ａとキャップ３２ｂ，３２ｂとで取着されたトランスミッション３２の出力軸３２ｃに、偏心及び伸縮を許容する継手（偏心伸縮許容継手と呼ぶ）４９によって係合している。 これによって、後部フレーム４０が揺動した際にも、トランスミッション３２から前記横軸装置４６への動力伝達を可能にしている。
さらに、図２に示すように、後部フレーム４０の左右各側面には、スプロケット１３を含む終減速５０を取り付けるための座面４０ｃ、及び終減速機５０の取着位置を定めるための穴４０ａ，４０ｂを配設している。
【００３４】
次に図６において、出力軸としてのスプロケット１３と、入力軸５１とを有する終減速機５０は、該終減速機５０のケーシング内側面の２つの円筒形状突起部５０ａ，５０ｂを、後部フレーム４０の左右側板４１，４１それぞれに形成した前記２つの穴４０ａ，４０ｂに嵌合させて位置決めをし、ボルト５０ｃによって後部フレーム４０に締結されている。 また、前記入力軸５１の先端スプライン部５１ａは横軸装置４６の出力軸４６ｅのスプライン穴に係合されている。 尚、図示では、終減速機５０内に、入力軸５１から入力された動力をスプロケット１３へ伝達する遊星歯車型減速機が設けられている例で示しているが、本発明はこれに限定されず、他の減速機を用いることも可能である。
更に、終減速機５０の側面突出部５０ｃが履帯１４と干渉しないように、入力軸心Ｙと出力軸心Ｚとの距離Ｌが設定されている。
【００３５】
ピボットシャフト３１において、トラックフレーム１１の揺動軸部３１ａと後部フレーム４０の揺動軸部３１ｂとを一体に構成しており、これにより構造の単純化と配設スペースの大幅な節減を実現し、本発明の実施を容易にしている。 なお、例として後部フレーム４０の揺動軸部３１ｂを、トラックフレーム１１の揺動軸部３１ａと同心で且つ一体に構成しているが、同揺動軸部３１ｂを揺動軸部３１ａと別個の部材として配設してもよく、その場合に非同心としてもよい。
また、偏心及び伸縮を許容する継手４９に、例として図形上で、スプライン穴付きスリーブにスプライン軸を挿通しそれぞれの外端部にクロススパイダを配した一般的な所謂プロペラシャフトをあてはめて現しているが、これに限ることなく他の偏心及び伸縮許容継手を用いてもよい。
【００３６】
なお更に、横軸装置４６は、その左右の出力軸４６ｅ，４６ｅをクラッチとブレーキによって駆動又は停止させる制御を行う形式のもの以外に、油圧式、又は油圧式と機械式を併用して左右の出力軸を正転、停止及び逆転可能とした所謂ステアリングギアボックスとしてもよい。
【００３７】
次に図７により、第２実施形態の説明をする。 図７は第２実施形態に係る装軌車両の走行装置の要部部分断面後面図で、図２のＰ視図に相当する。 なお、図１〜図６及び図９〜図１２と同一の構成要素には同一の符号を付して以下での説明を省略する。
【００３８】
図７において、ピボットシャフト３１に配設した揺動軸部３１ｂの軸心Ｘ２を、同じくピボットシャフト３１に配設した揺動軸部３１ａの軸心Ｘ１より下方に所定距離Ｅだけ偏心させている。 これによって、前記揺動軸部３１ｂの上方の空間を広くして、メインフレーム３０のクロスメンバ３０ｃの配設を容易にし、これによって、本発明の実施を更に容易にしている。
【００３９】
図１〜図７による上記第１実施形態及び第２実施形態の構成により、後進時にスプロケット１３が地面の突起に乗り上げる際の運転室４へ伝達される衝撃が緩和されるが、それを、図８を参照して詳述する。
図８は本発明に係る装軌車両の走行装置の作用及び効果の説明図であり、図８（Ａ）は同走行装置を適用したブルドーザが後進で突起に乗り上げる時の状態図、図８（Ｂ）は同ブルドーザがリッパ装置によって掘削作業を開始する時の状態図、図４（Ｃ）は同ブルドーザがリッパ装置によって掘削作業を実施中の状態図である。 なお、前出の図と同一の構成要素には同一の符号を付して、ここでの説明を省略する。
【００４０】
先ず図８（Ａ）において、ブルドーザ１が後進で突起Ｈに乗り上げる時に、スプロケット１３が上方へ突き上げられる衝撃は緩衝用ゴムブッシュ４５を介してメインフレーム３０及び同メインフレーム３０上部に配設された運転室４に伝達される。 このとき、スプロケット１３が取り付けられた後部フレーム４０が揺動軸部３１Ｂを中心に揺動するため、メインフレーム３０の揺動の振幅はスプロケット１３の振幅よりも減少する。 これにより、運転室４へ伝達される衝撃のピーク値が大幅に低減され、衝撃を抑制できる。
【００４１】
次に図８（Ｂ）において、ブルドーザ１がリッパ装置５によって岩盤の掘削作業を開始する時には、リッパポイント５ａが岩盤の裂け目に食い込むまでの間に同リッパポイント５ａが凹凸の有る岩盤表面を滑ることによって、その時の振動が後部フレーム４０に伝達されるが、同振動は緩衝用ゴムブッシュ４５を介してメインフレーム３０及び同メインフレーム３０上部に配設された運転室４に伝達される。 これにより、運転室４へ伝達される振動は大幅に緩和される。
【００４２】
次に図８（Ｃ）において、ブルドーザ１がリッパ装置５によって岩盤の掘削作業を実施中には、掘削反力Ｒ２が後部フレーム４０に加わるが、スプロケット１３を含む終減速機５０が後部フレーム４０に取着されているので、スプロケット１３が上方へ移動することは無く、掘削反力Ｒ２に対して踏ん張ることができ、大きな牽引力が得られる。 なお、リッパ装置５に限ることなく、後部フレーム４０に取着する他の後部作業機によって加えられる牽引負荷に対して、スプロケット１３は上記と同様に踏ん張ることができ、従って高い牽引力を維持することができる。
【００４３】
さらに、本発明によると、メインフレーム後部に上下揺動自在に懸架した後部フレームの左右に終減速機を取着しているが、同後部フレーム内部に、ブルドーザで周知の左右の終減速機へ動力を供給する横軸装置を配設して、メインフレーム上に配設されたトランスミッションとの間を偏心及び伸縮許容継手で連結することによって、従来技術におけるトランスミッション及び横軸装置を大幅に変更することなく、本願発明を容易に適用することができる。 この結果、従来技術による装軌車両の走行装置のメインフレームにおいて、同メインフレームを前部フレームと後部フレームとに２分割し、この後部フレームを前部フレームに揺動自在に懸架するように構成することによって、本発明を容易に適用することができる。
【００４４】
なお、以上の実施形態では、緩衝装置に、例として緩衝用ゴムブッシュ４５を用いたが、緩衝用ゴムブッシュ４５に限ることなく、ゴムパッド及び／又はバネ等を用いた他の緩衝装置を用いてもよく、同様の作用及び効果を得ることができる。
【００４５】
以上の結果によって、トラックフレームとアイドラとスプロケットとを略直線状に配設し、トラックフレームの下部に下転輪を回転自在に設け、アイドラ、下転輪及びスプロケットを取巻いて履帯を巻装した装軌車両の走行装置において、凹凸を有する地面の後進走行時の運転室への衝撃の緩和と高い牽引力の維持との両立を実現する装軌車両の走行装置を提供することができる。
【００４６】
なお、以上はブルドーザを例にして、装軌車両の走行装置の実施形態について説明したが、ブルドーザに限ることなく、他の装軌車両の走行装置においても普遍的に、上記と同様に実施することが可能であり、上記と同様の作用及び効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る走行装置を適用したブルドーザの側面図である。
【図２】本発明に係る走行装置の要部側面図である。
【図３】本発明に係る走行装置の要部上面図である。
【図４】第１実施形態に係る走行装置の要部部分断面後面図で、図２のＰ視図である。
【図５】第１実施形態に係る走行装置の要部部分断面正面図で、図２のＱ視図である。
【図６】第１実施形態に係る走行装置の要部断面後面図で、図１のＭ−Ｍ断面図である。
【図７】第２実施形態に係る走行装置の要部部分断面後面図で、図２のＰ視図である。
【図８】本発明の走行装置の作用及び効果の説明図である。
【図９】第１の従来技術に係る走行装置を適用したブルドーザの側面図である。
【図１０】ブルドーザの牽引負荷例の説明図である。
【図１１】第２の従来技術に係る走行装置を適用したブルドーザの側面図である。
【図１２】第２の従来技術に係る走行装置の側面図である。
【符号の説明】
４…運転室、１０…走行装置、１１…トラックフレーム、１２…アイドラ、１３…スプロケット、１４…履帯、３０…メインフレーム、３０ａ…後端部左右下部、３０ｂ…ボス部、３１…ピボットシャフト、３１ａ…揺動軸部、３１ｂ…揺動軸部、４０…後部フレーム、４１…側板、４２…クロスメンバ、４３…ボス、４３ａ…軸受ブッシュ、４４…ピン、４５…緩衝用ゴムブッシュ、４６…横軸装置、４９…偏心伸縮許容継手、５０…終減速機、５１…入力軸。