JP6457305B2 - 運搬車両のサスペンション装置及びそれを備えた鉱山用ダンプトラック - Google Patents

Description

本発明は、土砂等を運搬する運搬車両のサスペンション装置及びそれを備えた鉱山用ダンプトラックに関する。

運搬車両は積荷重量に応じて車体重量が大幅に変化し、例えば鉱山用ダンプトラックでは車体重量よりも運搬可能積荷重量が大きな仕様が多いことから、空荷時と積荷時とでは車体重量が２〜２.５倍程度異なる。そのため、空荷時と積荷時との何れの状態においても、運搬車両に備えられているサスペンション装置は要求される所期の機能、例えば路面の凹凸を乗り越える際のタイヤ荷重の緩衝機能、オペレータの乗り心地向上のための制振機能、旋回時のロール抑制等の操作性向上機能等を満足する必要がある。

このような車両重量の大幅な変化に対応すべく、運搬車両では、一般自動車で普及している線形性ばね特性を備える鋼金製のコイルスプリングとショックアプソーパとを組み合わせたものとは異なるサスペンション装置が採用されている。このサスペンション装置は、強い非線形ばね特性を備えるガス及びオイルを封入したサスペンションシリンダを備え、その特性をチューニングすることにより、空荷と積荷との両方の状態で一定レベルの緩衝機能、制振機能、操作性向上機能を確保している。

しかしながら、上記した運搬車両のサスペンション装置は，ガス圧やオイルの注入量の設定のみにより特性が決定されるため、空荷時及び積荷時の特性を両立するには設定の自由度が十分にあるとは言い難かった。この点に着目した技術として、特許文献１のものが提案されている。

特許文献１の技術では、左右のサスペンションシリンダのメインチャンバ室にバルブを介してアキュムレータを接続し、左右のメインチャンバ室の圧力をパイロット圧としてバルブに入力して切り換えるように構成されている。例えば車両の直進時のように左右のメインチャンバ室に圧力差がない場合には、バルブを中立位置に切り換えて左右のメインチャンバ室内をそれぞれアキュムレータと連通させる。これによりメインチャンバ室内の圧力をアキュムレータ側に逃がし、サスペンション装置のバネ定数を減少させて緩衝機能を向上させる。

一方、車両の旋回時には、旋回外側のメインチャンバ室の圧力上昇により左右のメインチャンバ室に圧力差が発生し、これを受けてバルブを左方位置或いは右方位置に切り換えて左右のメインチャンバ室内をアキュムレータから遮断する。これにより、サスペンション装置のバネ定数を増加させて車両のロール抑制を図る。

特開平０２−９９４１７号公報

上記したように特許文献１の技術は、車両の旋回に伴う左右のメインチャンバ室の圧力差に応じてバネ定数を増加させているが、このバネ定数の制御特性は、路面の凹凸を乗り越える際のタイヤ荷重の緩衝機能に関してはかえって不利に作用する。

例えば鉱山用ダンプトラックは、鉱山運営会社によりある程度管理された路面のみを走行するが、通常はオフロードを走行するため凹凸が激しく、時には１ｍほどの段差を乗り越える場合もある。このような凹凸の激しい路面では、片側のタイヤのみが段差を乗り越える状況が発生し（例えば、図１４に示す）、左右のサスペンションシリンダを介した偶力によりフレームにロール軸回りの応力が作用して多大なダメージを与えてしまう。フレームに生じる応力を低減するには、段差乗り越え側のサスペンションシリンダのバネ定数や減衰力を低下させることにより、路面に対する追従性を向上させる必要がある。

しかしながら、特許文献１の技術では、このような状況で段差乗り越え側のメインチャンバ室が圧力上昇することから、車両の旋回時と同じく、左右のメインチャンバ室の圧力差に応じてサスペンション装置のバネ定数を増加させてしまう。結果として、段差乗り越え側のサスペンションシリンダの路面への追従性が悪化し、サスペンションシリンダを介してフレームが突き上げられることにより、フレームに発生する応力をかえって増加させてしまうという問題がある。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、路面の段差を乗り越える際のサスペンションシリンダの追従性を向上させることにより、路面からの突き上げによりフレームに発生する応力を低減することができる運搬車両のサスペンション装置及びそれを備えた鉱山用ダンプトラックを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の運搬車両のサスペンション装置は、左右両側に車輪が支持されたサスペンション部材を車体フレームに対して位置変位し得るように支承したサスペンション機構に備えられ、サスペンション部材の左側及び右側と車体フレームとをそれぞれ連結し、サスペンション部材の位置変位に応じて、オイルが封入されたシリンダ内でピストンを摺動させながら上部チャンバ室及び下部チャンバ室を容積変化させて、オイルの粘性抵抗により減衰力を発生させる一対のサスペンションシリンダと、両サスペンションシリンダの上部チャンバ室と下部チャンバ室とを個別に接続する一対のバイパス通路と、中立位置において両バイパス通路を共に閉鎖すると共に、分圧通路を経て両サスペンションシリンダの上部チャンバ室の圧力をそれぞれパイロット圧として両端に受け、圧力の差に応じて中立位置から切り換えられて高圧側のサスペンションシリンダのバイパス通路を開放するスプールとを具備することを特徴とする（請求項１）。

このように構成した運搬車両のサスペンション装置によれば、片側の車輪のみが段差を乗り越える状況では、段差乗り越え側のサスペンションシリンダの上部チャンバ室が圧力上昇して、その側のバイパス通路がスプールの切換により開放されることから、上部チャンバ室から押し出されたオイルがバイパス通路を経て下部チャンバ室へと流通し、サスペンションシリンダの減衰力が低下する。よって、段差乗り越え側のサスペンションシリンダは急激に圧縮されて、サスペンションシリンダを介したフレームへの突き上げが防止される。結果として路面の段差を乗り越える際のサスペンションシリンダの追従性が向上し、路面からの突き上げによりフレームに発生する応力が低減される。

その他の態様として、スプールが、中立位置に向けてスプリングにより付勢されていることが好ましい（請求項２）。
このように構成した運搬車両のサスペンション装置によれば、凹凸が少ない路面の走行中には、スプリングによりスプールが確実に中立位置に保たれ、左右のバイパス通路が閉鎖状態に保持されて本来の緩衝作用や減衰作用を奏する。

また別の態様として、請求項１または２に記載のサスペンション装置を備えた鉱山用ダンプトラックにおいて、車両の旋回挙動を検出する旋回挙動検出手段と、スプールの中立位置を検出する中立位置検出手段と、両分圧通路をそれぞれ閉鎖可能なパイロット圧遮断機構と、旋回挙動検出手段の検出結果に基づき車両の旋回開始と判定し、且つ中立位置検出手段によりスプールの中立位置が検出されたときに、パイロット圧遮断機構を駆動して少なくとも旋回外輪側のサスペンションシリンダに対応する分圧通路を閉鎖するキャンセル手段とを具備するように構成することが好ましい（請求項３）。

このように構成した鉱山用ダンプトラックによれば、旋回挙動検出手段の検出結果に基づき車両の旋回開始と判定され、このときスプールが中立位置であると、パイロット圧遮断機構が駆動されて旋回外輪側のサスペンションシリンダに対応する分圧通路、或いは左右のサスペンションシリンダに対応するそれぞれの分圧通路が閉鎖される。このためスプールが中立位置に保たれることから、左右のサスペンションシリンダは減衰力を低下させずに通常通りの減衰力を発生して車両のロールが効果的に抑制される。

また別の態様として、旋回挙動検出手段が、車両の操舵角を検出する操舵角センサであり、キャンセル手段が、操舵角センサにより検出された操舵角が予め設定された操舵判定値以上になったときに車両の旋回開始と判定するように構成することが好ましい（請求項４）。
このように構成した鉱山用ダンプトラックによれば、操舵角センサにより検出された操舵角に基づき車両の旋回開始を的確に判定可能となる。

また別の態様として、旋回挙動検出手段が、車両の左右の従動輪の車輪速をそれぞれ検出する車輪速センサであり、キャンセル手段が、車輪速センサにより検出された左右の従動輪の車輪速の差が予め設定された回転判定値以上になったときに車両の旋回開始と判定することが好ましい（請求項５）。
このように構成した鉱山用ダンプトラックによれば、車輪速センサにより検出された左右の従動輪の車輪速の差に基づき車両の旋回開始を的確に判定可能となる。

また別の態様として、パイロット圧遮断機構が、単一のソレノイドにより４ポート型のスプールを駆動して両分圧通路を同時に閉鎖するように構成されることが好ましい（請求項６）。
このように構成した鉱山用ダンプトラックによれば、左右の分圧通路を開閉するパイロット圧遮断機構を個別に設けた場合に比較して、部品点数が減少して製造コストを低減可能となる。

本発明によれば、路面の段差を乗り越える際のサスペンションシリンダの追従性を向上させることにより、路面からの突き上げによりフレームに発生する応力を低減することができる運搬車両のサスペンション装置及びそれを備えた鉱山用ダンプトラックを提供することができる。

実施形態の鉱山用ダンプトラックを示す側面図である。 鉱山用ダンプトラックを示す平面図である。 リアサスペンションシリンダを示す鉱山用ダンプトラックの後面図である。 リアサスペンションシリンダと可変減衰装置との配管の接続状態を示す鉱山用ダンプトラックの後面図である。 リアサスペンションシリンダと可変減衰装置とを示す油圧回路図である。 可変減衰装置の内部構造を示す断面図である。 右側のバイパス通路を開放したときの可変減衰装置を示す断面図である。 左側のバイパス通路を開放したときの可変減衰装置を示す断面図である。 メインスプールを示す正面図である。 メインスプールを示す平面図である。 メインスプールを示す側面図である。 パイロット圧遮断機構のサブスプールを閉鎖位置に切り換えたときの可変減衰装置を示す断面図である。 リアサスペンション装置の制御系を示す図である。 特許文献１の技術による片側の後輪が段差を乗り越えたときの状況を示す説明図である。 実施形態による片側の後輪が段差を乗り越えたときの状況を示す説明図である。 別例のリアサスペンション装置の制御系を示す図である。 別例の可変減衰装置及びパイロット圧遮断機構の内部構造を示す断面図である。 左右の車輪速に基づきパイロット圧遮断機構を作動させる他の別例における車輪速センサの設置状態を示す鉱山用ダンプトラックの平面図である。

以下、本発明を鉱山用ダンプトラック用のリアサスペンション装置に具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態の鉱山用ダンプトラックを示す側面図、図２は鉱山用ダンプトラックを示す平面図、図３は鉱山用ダンプトラックを示す後面図であり、図２では、車体フレーム及びサスペンション構造を把握し易いように荷台を省略している。以下の説明では車両を主体とし、車両の前後方向を前後、車幅方向を左右、上下方向を上下と表現する。

鉱山用ダンプトラック１（以下、車両と称する場合もある）の車体フレーム２（以下、単にフレームと称する）上には土砂等の積荷３を積載する荷台４が配設され、荷台４はヒンジ５及びホイストシリンダ６を介してフレーム２に連結されている。ホイストシリンダ６の伸縮に応じてヒンジ５を支点として荷台４が車両後方に回動し、積荷３を放土し得る。フロントサスペンション７は、フレーム２に対し左右のロアアーム８を揺動可能に支承した独立懸架式として構成されている。それぞれのロアアーム８の左右両端には前輪９が回転可能に支持されており、ロアアーム８の揺動がフロントサスペンションシリンダ１０により適宜規制されて緩衝作用及び減衰作用が奏される。フレーム２の前部にはキャブ１１が設けられ、このキャブ１１に搭乗したオペレータにより車両１の運転操作等が行われる。

リアサスペンション１２（サスペンション機構）は、球面ジョイント１３を中心にリジッドアクスル１４（サスペンション部材）を揺動可能に支承した車軸懸架式として構成され、リジッドアクスル１４の横方向の移動はラテラルリンク１５により規制される。リジッドアクスル１４の左右両側にはダブルタイヤの後輪１６（車輪）が回転可能に支持され、後輪１６が発生する駆動力や制動力は球面ジョイント１３を介してフレーム２に伝達される。

リジッドアクスル１４の左側及び右側にはそれぞれリアサスペンションシリンダ１７が配設され、これらのリアサスペンションシリンダ１７を介してリジッドアクスル１４の左側及び右側とフレーム２とがそれぞれ連結されている。リアサスペンションシリンダ１７はリジッドアクスル１４の上下方向の移動規制だけでなく、車体のロール方向の移動も規制してスタビライザーの役割も果たす。
なお、リジッドアクスル１４の支承構造はこれに限るものではなく、例えば３〜５本のリンクでリジッドアクスル１４の全方向を移動規制してもよい。

図４はリアサスペンションシリンダと可変減衰装置との配管の接続状態を示す鉱山用ダンプトラックの後面図、図５はリアサスペンションシリンダと可変減衰装置とを示す油圧回路図である。
鉱山用ダンプトラック１のリアサスペンション１２には可変減衰装置１８が設けられている。以下に述べるように、この可変減衰装置１８により左右のリアサスペンションシリンダ１７の減衰力が最適制御されるが、可変減衰装置１８の説明に先だって、まずリアサスペンションシリンダ１７の基本的な構成及び作動を述べる。

以下に述べるように、リアサスペンションシリンダ１７としては同一構成のものが左右対称に配設され、両シリンダ１７に対応して可変減衰装置１８も左右対称の内部構造を採っている。そこで、左側に相当する部材番号にはlを付し、右側に相当する部材番号にはrを付して区別する。

図５に示すように、リアサスペンションシリンダ１７l,１７rはシリンダ１９l,１９rとピストン２０l,２０rとから構成され、シリンダ１９l,１９rの上部がフレーム２に連結され、ピストン２０l,２０rの下部がリジッドアクスル１４に連結されている。ピストン２０l,２０rはシリンダ１９l,１９r内で上下方向に摺動可能に配設され、このピストン２０l,２０rによりシリンダ１９l,１９r内がメインチャンバ室２１l,２１r（上部チャンバ室）とサブチャンバ室２２l,２２r（下部チャンバ室）とに区画されている。
ピストン２０l,２０rには複数のチョーク孔２３l,２３rが貫設され、これらのチョーク孔２３l,２３rを介して両チャンバ室２１l,２１r,２２l,２２r内が連通している。メインチャンバ室２１l,２１r及びサブチャンバ室２２l,２２rの内部には、ガスとオイルとが封入されている。

車両１の走行中には、路面の凹凸や旋回に伴うロール等によりフレーム２に対してリジッドアクスル１４が位置変位し、それに応じて左右のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rではシリンダ１９l,１９r内でピストン２０l,２０rが摺動し、メインチャンバ室２１l,２１rとサブチャンバ室２２l,２２rとが容積変化する。このとき左右のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rは、チャンバ室２１l,２１r,２２l,２２r内でガス及びオイルが圧縮されることによって緩衝作用を奏すると共に、メインチャンバ室２１l,２１rとサブチャンバ室２２l,２２rとの間でチョーク孔２３l,２３rを経てオイルが流通するときの粘性抵抗により減衰作用を奏する。

次いで、可変減衰装置１８の構成を説明する。
図４，５に示すように、可変減衰装置１８はフレーム２に設置されており、左側のリアサスペンションシリンダ１７lのメインチャンバ室２１l及びサブチャンバ室２２lに対し配管２４l,２５lを介してそれぞれ接続されると共に、右側のリアサスペンションシリンダ１７rの２１r及びサブチャンバ室２２rに対し配管２４r,２５rを介してそれぞれ接続されている。

図６は可変減衰装置１８の内部構造を示す断面図である。可変減衰装置１８のケーシング２７の左右方向中央には、左右一対のバイパス通路２８l,２８rが互いに並行するように上下方向に形成されている。各バイパス通路２８l,２８rの上端はメインチャンバ側ポート２９l,２９rとして開口し、それぞれ左右のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rのメインチャンバ室２１l,２１rからの配管２４l,２４rが接続されている。また、各バイパス通路２８l,２８rの下端はサブチャンバ側ポート３０l,３０rとして開口し、それぞれ左右のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rのサブチャンバ室２２l,２２rからの配管２５l,２５rが接続されている。

図６に示すように、ケーシング２７内には左右のバイパス通路２８l,２８rを貫通するようにスリーブ孔３２が左右方向に形成され、このスリーブ孔３２の左右両端は、対応する左右のバイパス通路２８l,２８rのメインチャンバ側ポート２９l,２９r付近に対し分圧通路３３l,３３rを介してそれぞれ連通している。スリーブ孔３２内にはメインスプール３４（スプール）が配設され、メインスプール３４の左右両端にはそれぞれ油室３５l,３５rが形成されている。
各油室３５l,３５rは、対応する左右の分圧通路３３l,３３r、メインチャンバ側ポート２９l,２９r及び配管２４l,２４rを介してリアサスペンションシリンダ１７l,１７rのメインチャンバ室２１l,２１rと連通してオイルが封入されており、左右のメインチャンバ室２１l,２１rの圧力がそれぞれパイロット圧としてメインスプール３４の左右両端に作用している。

左右の油室３５l,３５r内にはそれぞれスプリング３６l,３６rが配設され、これらのスプリング３６l,３６rによりメインスプール３４は常に図６に示す中立位置に付勢され、この中立位置では左右のバイパス通路２８l,２８rを共に閉鎖している。また、メインスプール３４は左右両端に作用する圧力に差が生じると、スプリング３６l,３６rの付勢力に抗してスリーブ孔３２内を摺動して高圧側のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rのバイパス通路２８l,２８rを開放する。

例えば、右側のリアサスペンションシリンダ１７rのメインチャンバ室２１rが圧力上昇した場合には、図７に示すようにメインスプール３４がスリーブ孔３２内で左方に摺動して右側のバイパス通路２８rを開放し、これにより右側のリアサスペンションシリンダ１７rのメインチャンバ室２１rとサブチャンバ室２２rとを連通させる。また、図８に示すように左側のリアサスペンションシリンダ１７lのメインチャンバ室２１lが圧力上昇した場合には、メインスプール３４が右方に摺動して左側のリアサスペンションシリンダ１７lのメインチャンバ室２１lとサブチャンバ室２２lとを連通させる。
即ち、以上のメインスプール３４の切換機構は、メインチャンバ室２１l,２１rの圧力をパイロット圧として入力し、その圧力差に応じた切換によりバイパス通路２８l,２８rを適宜開閉する切換弁３７（図１３に示す）として機能するものである。

左右のバイパス通路２８l,２８rの断面積及びリアサスペンションシリンダ１７l,１７r側への各配管２４l,２４r,２５l,２５rの断面積は、リアサスペンションシリンダ１７l,１７rに設けられたチョーク孔２３l,２３rの断面積に比較して格段に大きく設定されている。
このため、メインスプール３４の摺動により何れかのバイパス通路２８l,２８rが開放されているときには、その側のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rでは、ほとんどのオイルがバイパス通路２８l,２８rを経てメインチャンバ室２１l,２１rとサブチャンバ室２２l,２２rとの間で流通することになり、チョーク孔２３l,２３rの流通によって奏されるリアサスペンションシリンダ１７l,１７rの減衰力が大幅に低下する。

ケーシング２７には位置センサ４３（中立位置検出手段）が設けられている。この位置センサ４３は、メインスプール３４が中立位置のときにはそのくびれ箇所と対応してオフ状態に保持され、メインスプール３４が左右何れかに摺動してバイパス通路２８l,２８rを開放すると、くびれ箇所以外の部位と対応してＯＮ状態に切り換えられる。本実施形態では、位置センサ４３として電磁誘導等の磁気を利用した近接スイッチを用いているが、これに限ることはなく任意に変更可能である。

図９はメインスプール３４を示す正面図、図１０はメインスプール３４を示す平面図、図１１はメインスプール３４を示す側面図である。メインスプール３４の左右両端面には、上記したスプリング３６l,３６rが当接する座面３４ａと共にスリット３４ｂが形成されている。メインスプール３４が左右何れかのストローク端に達すると、その端面がスリーブ孔３２の内面に密着するが、分圧通路３３l,３３rからの圧力はスリット３４ｂを介してメインスプール３４の端面に作用し続け、これにより圧力差に応じたメインスプール３４の摺動が問題なく行われる。

図６に示すように、可変減衰装置１８の左右の分圧通路３３l,３３rには、分圧通路３３l,３３rを閉鎖して上記したメインスプール３４の切換を規制（ひいては、リアサスペンションシリンダ１７l,１７rに対する減衰力の低下機能を無効化）するパイロット圧遮断機構３８l,３８rがそれぞれ設けられ、これらのパイロット圧遮断機構３８l,３８rは同一構成となっている。

パイロット圧遮断機構３８l,３８rのスリーブ孔３９l,３９rは分圧通路３３l,３３rを貫通するように左右方向に形成され、このスリーブ孔３９l,３９r内には２ポート型のサブスプール４０l,４０rが摺動可能に配設されている。サブスプール４０l,４０rはスプリング４１l,４１rにより分圧通路３３l,３３rを開放する方向に付勢されると共に、その付勢力に抗してソレノイド４２l,４２rにより分圧通路３３l,３３rを閉鎖する方向に駆動されるようになっている。

従って、図６に示すように、左右のサブスプール４０l,４０rが開放位置にあるときには、上記した圧力差に応じたメインスプール３４の切換に応じて左右のバイパス通路２８l,２８rが適宜開放されて、その側のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rの減衰力が低下する。
一方、図１２に示すように、左右のサブスプール４０l,４０rが閉鎖位置に切り換えられると、左右のメインチャンバ室２１l,２１rで発生した圧力変化がメインスプール３４の左右両端に伝達されなくなる。このため左右何れかのメインチャンバ室２１l,２１rが圧力上昇しても、メインスプール３４は、それに応じて摺動せずに中立位置に保持されて左右のバイパス通路２８l,２８rを共に閉鎖し、これにより左右のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rは減衰力を低下されることなく通常通りの減衰作用を奏する。

このようにパイロット圧遮断機構３８l,３８rの役割は、リアサスペンションシリンダ１７l,１７rの減衰力を低下させる本来の可変減衰装置１８の機能を無効化することにある。そのためにソレノイド４２l,４２rを利用してメインスプール３４を直接的に中立位置に保持することなく、ソレノイド４２l,４２rによりサブスプール４０l,４０rを駆動して間接的にメインスプール３４を中立位置に保持しているのは、以下の理由からである。

一般自動車とは比較にならない大重量の鉱山用ダンプトラック１では、リアサスペンションシリンダ１７l,１７rを機能させるオイルが極めて高圧になる。このため通路断面積の大きなバイパス通路２８l,２８rのメインスプール３４（受圧面積が大）を駆動するには大きな駆動力を要してしまうが、分圧通路３３l,３３rは通路面積が大幅に小さい（受圧面積が小）ため、これを開閉するにはそれ程の駆動力を必要としない。
そこで、分圧通路３３l,３３rにパイロット圧遮断機構３８l,３８rを設けてソレノイド４２l,４２rによりサブスプール４０l,４０rを開閉しており、これによりソレノイド４２l,４２rを大型化することなく所期の目的を達成しているのである。

図１３はリアサスペンション装置の制御系を示す図であり、同図ではメインスプール３４の切換機構を切換弁３７として表している。
可変減衰装置１８の制御を司るＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）４４は、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ等を備えている。ＥＣＵ４４の入力側には上記した位置センサ４３、及び車両１のステアリング４５のシャフト４５ａに設けられて操舵角（車両１の旋回挙動）を検出する操舵角センサ４６（旋回挙動検出手段）が接続され、ＥＣＵ４４の出力側には上記した左右のパイロット圧遮断機構３８l,３８rのソレノイド４２l,４２rが接続されている。

車両１の走行中において、ＥＣＵ４４は操舵角センサ４６により検出される操舵角θ、及び位置センサ４３のオンオフ状態に基づき、左右のパイロット圧遮断機構３８l,３８rのソレノイド４２l,４２rを制御する。具体的にはＥＣＵ４４は、操舵角θが予め設定された操舵判定値θ0以上になり且つ位置センサ４３がオフ状態のときに、左右のパイロット圧遮断機構３８l,３８rのソレノイド４２l,４２rを励磁し、それ以外のときにはソレノイド４２l,４２rを非励磁状態に保つ（キャンセル手段）。即ち、操舵角θが操舵判定値θ0以上になると車両１の旋回が開始されると予測でき、位置センサ４３のオフ状態では中立位置のメインスプール３４により両バイパス通路２８l,２８rが閉鎖されており、この状態に限ってソレノイド４２l,４２rが励磁されることになる。

次に、以上のように構成されたリアサスペンション装置の作用を説明する。
まず、車両１が直進状態で走行している場合について述べる。このときには、ＥＣＵ４４により左右のパイロット圧遮断機構３８l,３８rのソレノイド４２l,４２rが非励磁状態に保たれてサブスプール４０l,４０rが開放位置に切り換えられているため、左右のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rのメインチャンバ室２１l,２１rの圧力がメインスプール３４の左右両端に作用している。

比較的凹凸が少ない路面の走行中には、左右のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rの伸縮が小さいことから、メインスプール３４の左右両端に作用する圧力はほぼ均衡し且つ大きく変動しない。このため、メインスプール３４は圧力差に応じて多少は位置変位するもののバイパス通路２８l,２８rを開放させるまでには至らない。
このような状況でメインスプール３４の左右のスプリング３６l,３６rは、メインスプール３４をより確実に中立位置に保つ役割を果たす。これにより左右のバイパス通路２８l,２８rが閉鎖状態に保持され、左右のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rは本来の緩衝作用及び減衰作用を奏する。

また走行中の路面の凹凸が激しい場合には、図１４に示すように片側の後輪１６のみが段差を乗り越える状況が発生する。例えば特許文献１の技術のように、段差乗り越え側のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rの路面への追従性が悪い場合には、リアサスペンションシリンダ１７l,１７rを介してフレーム２が突き上げられることにより、フレーム２にロール軸回りの応力が発生して多大なダメージを与えてしまう。

このとき本実施形態では、段差乗り越え側のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rのメインチャンバ室２１l,２１rが圧力上昇して、メインスプール３４の左右両端に作用する圧力に差が生じる。例えば図１５に示すように右側の後輪１６が段差を乗り越えた場合には、右側のリアサスペンションシリンダ１７rのメインチャンバ室２１rの圧力上昇を受けて、図７に示すようにメインスプール３４が左方に摺動して右側のバイパス通路２８rを開放する。よって、右側のリアサスペンションシリンダ１７rでは、メインチャンバ室２１rから押し出されたオイルが可変減衰装置１８のバイパス通路２８rを経てサブチャンバ室２２rへと流通し、その減衰力が大幅に低下する。

減衰力の低下は路面への追従性の向上につながり、図１５に示すように、右側のリアサスペンションシリンダ１７rは段差に応じて急激に圧縮されるため、リアサスペンションシリンダ１７rを介したフレーム２への突き上げが防止される。左側の後輪１６が段差を乗り越えた場合も同様であり、左側のリアサスペンションシリンダ１７lの減衰力が低下して上記と同じ作用を奏する。よって、本実施形態のリアサスペンション装置によれば、路面の段差を乗り越える際のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rの追従性を向上でき、もって路面からの突き上げによりフレーム２に発生する応力を低減することができる。

なお、以上の説明から明らかなように、車両１の段差の乗り越え時に、その側のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rの減衰力が瞬間的に低下するだけであり、低下した減衰力は乗り越えの直後に本来の値に回復する。また、左右のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rのバネ定数は、段差の乗り越えに関わらず終始変化しない。このため段差を乗り越えた後に、車両１は速やかに通常の水平姿勢に復帰して何ら問題なく走行を継続可能となる。

一方、車両１の旋回のために運転者によりステアリング４５が操作され、このときメインスプール３４が中立位置にある場合には、ＥＣＵ４４により左右のパイロット圧遮断機構３８l,３８rのソレノイド４２l,４２rが励磁されてそれぞれのサブスプール４０l,４０rが閉鎖位置に切り換えられる。このためメインスプール３４が中立位置に保持されて左右のバイパス通路２８l,２８rを共に閉鎖し、左右のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rが通常通りの減衰作用を奏する。運転者による操舵開始から車両１の旋回開始によりロールが発生するまでには若干のタイムラグがあるため、ロールの発生以前にソレノイド４２l,４２rの励磁によりバイパス通路２８l,２８rの閉鎖が完了する。

車両１の走行安定性のためには旋回時のロールを抑制することが望ましく、特に本実施形態のような鉱山用ダンプトラック１では、空荷時に比較して積荷時に車体重量が増加するだけでなく、図１に示すように重心位置が１.５倍程度も高くなる。よって、鉱山用ダンプトラック１では特にロール抑制がより重要視されるが、この旋回時に可変減衰装置１８が機能すると、旋回外側（メインチャンバ室２１l,２１rが圧力上昇した側）のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rの減衰力が低下してロールを助長させる可能性がある。

しかしながら、上記のように車両１の旋回に伴うロールの発生以前に分圧通路３３l,３３rが閉鎖されてバイパス通路２８l,２８rの開放が未然に防止されるため、左右のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rは減衰力を低下させることなく、通常通りの減衰力を発生して車両１のロールを効果的に抑制する。よって、本実施形態のリアサスペンション装置によれば、段差を乗り越え時のフレーム２の応力を低減した上で、車両１の旋回時のロールを抑制して十分な走行安定性を確保することができる。
また、ステアリング４５が操作されたとしても、メインスプール３４が中立位置にないとき、換言すると左右何れかのバイパス通路２８l,２８rが開放されているときには、ソレノイド４２l,４２rは非励磁状態に保たれる。何れかのバイパス通路２８l,２８rが僅かでも開いている状態で車両１の旋回が開始されると、開いている側のバイパス通路２８l,２８rを経てオイルが流れ、その側のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rの減衰力が低下して旋回に適さなくなる。中立位置に関する条件を付加することにより、このような事態を未然に防止することができる。

加えて、以上の説明から明らかなように本実施形態のリアサスペンション装置は従来からの左右のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rに対して可変減衰装置１８を付加したものであり、可変減衰装置１８とは関係なくリアサスペンションシリンダ１７l,１７rが独立して機能する。このため、可変減衰装置１８が故障した場合であっても、左右のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rは通常の緩衝機能及び減衰機能を奏するため、車両１が走行不能に陥る事態を未然に防止することができる。

ところで、本実施形態では可変減衰装置１８の左右の分圧通路３３l,３３rにそれぞれパイロット圧遮断機構３８l,３８rを設けて、メインスプール３４の左右両端に作用する圧力をそれぞれのパイロット圧遮断機構３８l,３８rにより個別に制御したが、左右のパイロット圧遮断機構３８l,３８rを単一のものに置き換えてもよく、以下に別例として説明する。

図１６は別例のリアサスペンション装置の制御系を示す図、図１７は別例の可変減衰装置及びパイロット圧遮断機構の内部構造を示す断面図である。
この別例においては、パイロット圧遮断機構５１が単一のものに統合されると共に、可変減衰装置１８に対し別体としてフレーム２上の近接位置に配設されている。このため可変減衰装置１８は、上記実施形態のものから左右のパイロット圧遮断機構３８l,３８rが省略され、上記した切換弁３７としてのみ機能する。
なお、可変減衰装置１８と左右のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rとの接続状態は上記実施形態と同様であり、左右のメインチャンバ側ポート２９l,２９rは配管２４l,２４rを介して左右のメインチャンバ室２１l,２１rと接続され、左右のサブチャンバ側ポート３０l,３０rは配管２５l,２５rを介して左右のサブチャンバ室２２l,２２rと接続されている。

一方、パイロット圧遮断機構５１のケーシング５２には左右一対の分圧通路５２l,５２rが形成され、これらの分圧通路５２l,５２rを貫通するようにスリーブ孔５３が左右方向に形成されている。スリーブ孔５３内には４ポート型のサブスプール５４が摺動可能に配設され、スプリング５５により左右の分圧通路５２l,５２rを開放する方向に付勢されると共に、その付勢力に抗してソレノイド５６により左右の分圧通路５２l,５２rを閉鎖する方向に駆動されるようになっている。

左右の分圧通路５２l,５２rの上側のポートは、それぞれ配管５７l,５７r及び配管２４l,２４rを介して左右のリアサスペンションシリンダ１７l,１７rのメインチャンバ室２１l,２１rと接続されている。また、左右の分圧通路５２l,５２rの下側のポートは、それぞれ配管５８l,５８rを介して可変減衰装置１８の左右の分圧通路３３l,３３rと接続されている。

パイロット圧遮断機構５１のソレノイド５６は、上記実施形態と同様にステアリング４５の操舵角θに応じてＥＣＵ４４により制御され、その励磁状態に応じてサブスプール５４により左右の分圧通路３３l,３３rが同時に開閉される。重複する説明はしないが、サブスプール５４の開放位置では可変減衰装置１８によるリアサスペンションシリンダ１７l,１７rに対する減衰力の低下機能が奏され、サブスプール５４の閉鎖位置では当該機能が無効化される。

そして、この別例では、パイロット圧遮断機構５１の左右の分圧通路３３l,３３rを共通のサブスプール５４及びソレノイド５６で開閉する構成のため、左右のパイロット圧遮断機構３８l,３８rを個別に設けた上記実施形態に比較して、部品点数を減少させて製造コストを低減することができる。
さらに、この別例では、可変減衰装置１８に対し別体でパイロット圧遮断機構５１を設けているため、それぞれの構成が簡略化されると共に汎用品を流用することが可能となり、これらの要因により製造コストを一層低減することができる。

ところで、上記実施形態では、ステアリング４５の操舵角θに基づきパイロット圧遮断機構３８l,３８rのソレノイド４２l,４２rを励磁することにより、車両１の旋回に伴うロールの発生よりも先行して可変減衰装置１８のバイパス通路２８l,２８rを閉鎖したが、これに限るものではない。
例えば車両１の旋回動作は、ステアリング操作に応じて左右の前輪９（従動輪）に操舵角が形成され、左右前輪９の回転速度に差（旋回内輪＜旋回外輪）が生じて前輪及び後輪でそれぞれ旋回内輪から旋回外輪への荷重移動が発生し、これによりロールが発生する過程を経て行われる。そこで、左右前輪９の回転速度の差（車両１の旋回挙動）に基づきパイロット圧遮断機構３８l,３８rのソレノイド４２l,４２rを励磁するようにしてもよい。

より具体的には、図１８に示すように、左右の前輪９に車輪速センサ６１l,６１r（旋回挙動検出手段）を設けて検出情報をＥＣＵ４４（図１３に示す）に入力させる。そして、左右前輪９の車輪速Ｎfの差が予め設定された回転判定値Ｎf0以上になり且つ位置センサ４３がオフ状態のときには、パイロット圧遮断機構３８l,３８rのソレノイド４２l,４２rを励磁し、それ以外のときにはソレノイド４２l,４２rを非励磁状態に保つように構成すればよい。この場合でも上記実施形態と同様のパイロット圧遮断機構３８l,３８rに関する作用効果を得ることができる。

例えば鉱山用ダンプトラック１を自動操縦化した場合には、必ずしも前輪９の操舵に応じてステアリング４５を回転させる必要はないため、ステアリング４５を中立位置で固定したまま前輪９をアクチュエータで操舵して車両１を旋回させる構成もあり得る。このときにはステアリング４５の操舵角に基づく手法は採用できないが、この別例のように従動輪である前輪９の車輪速Ｎfの差を指標とすれば、的確にメインスプール３４の切換を規制して車両１のロールを抑制することができる。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、鉱山用ダンプトラック１のサスペンション装置に具体化したが、運搬車両を対象としたものであればこれに限るものではなく、例えば通常の大型トラックのサスペンション装置として具体化してもよい。

また上記実施形態では、リジッドアクスル１４を備えた車軸懸架式のサスペンション装置として具体化したが、これに限らず独立懸架式のサスペンション装置としてもよい。例えば上記実施形態の鉱山用ダンプトラック１はフロントサスペンション７が独立懸架式として構成されているため、そのサスペンション装置としてもよい。具体的には左右のロアアーム８（サスペンション部材）と車体フレーム２との間に配設されるフロントサスペンションシリンダ１０を図５，６に示す構成のものとして可変減衰装置１８を付加すればよい。また、鉱山用ダンプトラック１のリアサスペンション１２を独立懸架式として構成して可変減衰装置１８を付加してもよい。

また上記実施形態では、ステアリング４５が操作されたときに、左右のパイロット圧遮断機構３８l,３８rのソレノイド４２l,４２rを励磁してサブスプール４０l,４０rを共に閉鎖位置に切り換えたが、これに限るものではない。少なくとも車両１の旋回外輪側の分圧通路３３l,３３rを閉鎖すればメインスプール３４を中立位置に保持できるため、ステアリング４５の操作方向に基づき旋回外側を判別して、旋回外輪側のパイロット圧遮断機構３８l,３８rのソレノイド４２l,４２rのみを励磁して分圧通路３３l,３３rを閉鎖するようにしてもよい。

２ 車体フレーム
８ ロアアーム（サスペンション部材）
９ 前輪（従動輪）
１２ リアサスペンション（サスペンション機構）
１４ リジッドアクスル（サスペンション部材）
１６ 後輪（車輪）
１７l,１７r リアサスペンションシリンダ（サスペンションシリンダ）
１９l,１９r シリンダ
２０l,２０r ピストン
２１l,２１r メインチャンバ室（上部チャンバ室）
２２l,２２r サブチャンバ室（下部チャンバ室）
２８l,２８r バイパス通路
３３l,３３r 分圧通路
３４ メインスプール（スプール）
３６l,３６r スプリング
３８l,３８r,５１ パイロット圧遮断機構
４３ 位置センサ（中立位置検出手段）
４４ ＥＣＵ（キャンセル手段）
４６ 操舵角センサ（旋回挙動検出手段）
５４ サブスプール（スプール）
５６ ソレノイド
６１l,６１r 車輪速センサ（旋回挙動検出手段）

Claims (6)

1. 左右両側に車輪が支持されたサスペンション部材を車体フレームに対して位置変位し得るように支承したサスペンション機構に備えられ、上記サスペンション部材の左側及び右側と上記車体フレームとをそれぞれ連結し、上記サスペンション部材の位置変位に応じて、オイルが封入されたシリンダ内でピストンを摺動させながら上部チャンバ室及び下部チャンバ室を容積変化させて、上記オイルの粘性抵抗により減衰力を発生させる一対のサスペンションシリンダと、
   上記両サスペンションシリンダの上部チャンバ室と下部チャンバ室とを個別に接続する一対のバイパス通路と、
   中立位置において上記両バイパス通路を共に閉鎖すると共に、分圧通路を経て上記両サスペンションシリンダの上部チャンバ室の圧力をそれぞれパイロット圧として両端に受け、該圧力の差に応じて上記中立位置から切り換えられて高圧側の上記サスペンションシリンダの上記バイパス通路を開放するスプールと
   を具備することを特徴とする運搬車両のサスペンション装置。
2. 上記スプールは、上記中立位置に向けてスプリングにより付勢されていることを特徴とする請求項１に記載の運搬車両のサスペンション装置。
3. 車両の旋回挙動を検出する旋回挙動検出手段と、
   上記スプールの中立位置を検出する中立位置検出手段と、
   上記両分圧通路をそれぞれ閉鎖可能なパイロット圧遮断機構と、
   上記旋回挙動検出手段の検出結果に基づき上記車両の旋回開始と判定し、且つ上記中立位置検出手段により上記スプールの中立位置が検出されたときに、上記パイロット圧遮断機構を駆動して少なくとも旋回外輪側の上記サスペンションシリンダに対応する上記分圧通路を閉鎖するキャンセル手段と
   を具備することを特徴とする請求項１または２に記載のサスペンション装置を備えた鉱山用ダンプトラック。
4. 上記旋回挙動検出手段は、上記車両の操舵角を検出する操舵角センサであり、
   上記キャンセル手段は、上記操舵角センサにより検出された操舵角が予め設定された操舵判定値以上になったときに上記車両の旋回開始と判定する
   ことを特徴とする請求項３に記載の鉱山用ダンプトラック。
5. 上記旋回挙動検出手段は、上記車両の左右の従動輪の車輪速をそれぞれ検出する車輪速センサであり、
   上記キャンセル手段は、上記車輪速センサにより検出された左右の従動輪の車輪速の差が予め設定された回転判定値以上になったときに上記車両の旋回開始と判定する
   ことを特徴とする請求項３に記載の鉱山用ダンプトラック。
6. 上記パイロット圧遮断機構は、単一のソレノイドにより４ポート型のスプールを駆動して上記両分圧通路を同時に閉鎖するように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の鉱山用ダンプトラック。

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