JP2009274561A - 後輪２軸車両 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、簡単な構造の追加によって車幅方向の捩れ応力に対するフレーム剛性を高めることができる後輪２軸車両を提供することを課題とする。
【解決手段】バスのメインフレーム２４の凹所２８Ｒ、２８Ｌには、サブフレーム３０を取り付けるための取り付け面２８ａが設けられる。取り付け面２８ａの車両後方には傾斜面２８ｂが連続している。サブフレーム３０を補強する補強ブラケット３２は、この傾斜面２８ｂに栓溶接によって取り付けられている。
【選択図】 図３

Description

この発明は、後輪が２軸ある後輪２軸車両に関する。

従来、後輪が２軸ある車両として、例えば、駆動車軸と遊動車軸を備えた大型バスが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この種の大型バスは、旋回時に、駆動車軸に隣接した遊動車軸に車幅方向の応力が加わり、遊動車軸に取り付けたタイヤと路面との間に車幅方向の摩擦力を生じる。このため、特許文献１に開示された大型バスでは、遊動車軸に取り付けたタイヤの摩滅を抑制するため、遊動車軸の向きを自由に変えられるようにしている。

特許文献１に開示された大型バスにおいて、遊動車軸は、ダブルウィッシュボーン構造の独立懸架装置によって、車体フレームに対して左右独立に懸架されている。このように、遊動車軸を独立懸架にする場合、各車軸に対して高さ方向に緩衝機構の配置スペースを確保する必要がある。このため、特許文献１のバスでは、車体フレームの下方に遊動車軸の懸架装置を支持するためのサブフレームを垂設せしめ、高さ方向のスペースを確保している。そして、このサブフレームの下端に懸架装置のロアアームを取り付けている。

サブフレームには、主に、ロアアームを介して車幅方向の捩れ応力が伝達される。車両の前後方向に延びた比較的長い車体フレームと比較して、サブフレームの捩れ方向の強度は十分とは言えず、上述した捩れ応力によってサブフレームの車体フレームに対する取り付け箇所に高応力が生じる場合が考えられる。
実公平３−７２０２号公報

この発明の目的は、簡単な構造の追加によって車幅方向の捩れ応力に対するフレーム剛性を高めることができる後輪２軸車両を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の後輪２軸車両は、駆動車軸より車両後方に隣接して揺動可能な遊動車軸を有する後輪と、車両の前後方向に延設され、上記駆動車軸を取り付けたメインフレームと、このメインフレームの下方に垂設され、上記遊動車軸の懸架装置を取り付けたサブフレームと、このサブフレームと上記メインフレームを接続した補強ブラケットと、を有し、上記補強ブラケットは、上記サブフレームの上記メインフレームに対する取り付け面に対して傾斜した上記メインフレームの傾斜面に溶接されることを特徴とする。

上記発明によると、メインフレームの下方に垂設せしめたサブフレームの補強ブラケットを、メインフレームに対するサブフレームの取り付け面に対して傾斜した傾斜面に溶接した。このため、補強ブラケットをサブフレームの取り付け面と平行な面に取り付ける場合と比較して、サブフレームの取り付け強度を高めることができることに加え、補強ブラケットによる応力の分散効果を高めることができ、車幅方向の捩れ応力に対するフレーム剛性を高めることができる。

この発明の後輪２軸車両は、上記のような構成および作用を有しているので、簡単な構造の追加によって車幅方向の捩れ応力に対するフレーム剛性を高めることができる。

以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１には、この発明の実施の形態に係る２階建てバス１０（後輪２軸車両）（以下、単に、バス１０と称する）を右斜め後方から見た斜視図を示してある。このバス１０は、車両前後方向に沿った長さが約１２［ｍ］あり、左右方向の幅が約２．５［ｍ］あり、地上高さが約３．８［ｍ］あり、車両総重量が約２０［ｔ］ある比較的大型の観光バス等である。また、このバス１０は、後輪よりさらに後方にエンジンを備えているため、特に車両後方における車重を支えるように後輪が２軸ある。

すなわち、このバス１０の後輪として、車両の走行方向前側の駆動車軸２、および車両の走行方向後側の遊動車軸４が取り付けられている。各車軸２、４には、ここでは図示しないリムを介してタイヤ６がそれぞれ装着されている。駆動車軸２は、図示しないプロペラシャフトを介して、遊動車軸４より車両後方に配置されたエンジンに連結され、遊動車軸４は、バス１０の走行によって従動回転する。

バス１０が旋回する場合、駆動車軸２に取り付けられたタイヤ６の接地点を中心にして、遊動車軸４に取り付けられたタイヤ６が路面に対して車幅方向にずれる方向に僅かに揺動する。このとき、遊動車軸４を車体フレームに対して固定的に取り付けると、タイヤ６と路面との間の摩擦によってタイヤ６が摩滅する。このため、遊動車軸４は、車体フレームに対してステア可能となっている。

図２には、バス１０のリアフレーム２０を左斜め下方から見た斜視図を示してある。このリアフレーム２０は、バス１０の上述した駆動車軸２の前側から車両前後方向に車両後端まで延びている。バス１０の車体フレームは、このリアフレーム２０の前方に、ここでは説明を省略する別のフレームを接合して構成されている。

リアフレーム２０は、車幅方向に互いに離間して車両前後方向に延設された複数のサイドメンバ２２Ｒ、２２Ｌ、２４Ｒ、２４Ｌと、これらサイドメンバ、すなわち左右のエンジンフレーム２２Ｒ、２２Ｌと左右のメインフレーム２４Ｒ、２４Ｌとをそれぞれ上下に部分的に重ねて連結する左右のカップリングメンバ２３Ｒ、２３Ｌと、左右で対向するサイドメンバ同士を繋ぐように車幅方向に延設された複数のクロスメンバ２６と、後述するサブフレーム３０と、を有する。

すなわち、バス１０の後端近くには、図示しないエンジンを搭載するためのエンジンフレーム２２Ｒ、２２Ｌが車幅方向に互いに離間して車両前後方向に延設されている。各エンジンフレーム２２Ｒ、２２Ｌの前方端部の車両外側には、上方に延びた板状のカップリングメンバ２３Ｒ、２３Ｌの下端内側面がそれぞれ接合されている。カップリングメンバ２３Ｒ、２３Ｌの上端側で車両内側には、それぞれ、メインフレーム２４Ｒ、２４Ｌの後端が接合されている。

つまり、エンジンフレーム２２Ｒ、２２Ｌは、メインフレーム２４Ｒ、２４Ｌより一段低い地面に近い位置に取り付けられている。また、左右のメインフレーム２４Ｒ、２４Ｌは、それぞれ、下フレーム２４Ｒａ、２４Ｌａの上に上フレーム２４Ｒｂ、２４Ｌｂを重ねた構造を有する。メインフレーム２４には、図示しない懸架装置を介して、上述した駆動車軸２が取り付けられる。

左右のメインフレーム２４Ｒ、２４Ｌの下方には、左右のメインフレーム２４Ｒ、２４Ｌを車幅方向に架橋するようにサブフレーム３０が垂設されている。具体的には、左右のメインフレーム２４Ｒ、２４Ｌそれぞれの下フレーム２４Ｒａ、２４Ｌａの下端にサブフレーム３０が吊り下げられて取り付けられている。このサブフレーム３０には、上述した左右の遊動車軸４をそれぞれ取り付けるためのダブルウィッシュボーン構造の独立懸架装置４０（後に詳述する）の主な構成要素が取り付けられる。

左右の下フレーム２４Ｒａ、２４Ｌａには、遊動車軸４の後述する独立懸架装置４０を取り付けるためのスペースを確保するため、車幅方向内側に凹んだ凹所２８Ｒ（図示せず）、２８Ｌが形成されている。つまり、車両前後方向に真っ直ぐに延びた上フレーム２４Ｒｂ、２４Ｌｂに対し、下フレーム２４Ｒａ、２４Ｌａは、それぞれの凹所２８Ｒ、２８Ｌの箇所で車両内側に凹んでいる。

そして、この左右の凹所２８Ｒ、２８Ｌの底に、サブフレーム３０を取り付ける取り付け面２８ａが設けられている。また、この左右の取り付け面２８の車両前後方向の前端および後端からそれぞれ車幅方向外側に向けて上フレーム２４Ｒａ、２４Ｌａの外面と面一となる面まで傾斜して延びた傾斜面２８ｂが設けられている。特に、後端側の傾斜面２８ｂには、サブフレーム３０を補強するための後述する補強ブラケット３２の先端が溶接される。

図３には、サブフレーム３０のメインフレームに対する取り付け部位近傍の構造を部分的に拡大した斜視図を示してある。また、図４には、図３の構造を線IV-IVで切断した断面図を示してあり、図５には、図３の構造を線V-Vで切断した断面図を示してある。

サブフレーム３０は、左右の下フレーム２４Ｒａ、２４Ｌａそれぞれの取り付け面２８ａの下端から下方に垂れ下がるように接合された左右のサイドプレート３４Ｒ、３４Ｌを有する。各サイドプレート３４Ｒ、３４Ｌは、取り付け面２８ａから下方に向けて車幅方向内側に傾斜するよう取り付け面２８ａの下端角部で僅かに内側に折り曲げられている。これらサイドプレート３４Ｒ、３４Ｌは、それぞれ略矩形板状に形成され、後述するリンクアーム４３をスライド自在に挿通する略四角筒状のスリーブメンバ３１を貫通せしめて取り付けるための孔３４ａを有する。

また、左右のサイドプレート３４Ｒ、３４Ｌの車両前後方向に沿った後端には、板状の補強ブラケット３２が一体に延設されている。つまり、サイドプレート３４と補強ブラケット３２は、１枚の鋼板を切削および折り曲げ加工して形成される。各サイドプレート３４Ｒ、３４Ｌに対して補強ブラケット３２はそれぞれ車幅方向外側に折り曲げられている。補強ブラケット３２の各サイドプレート３４Ｒ、３４Ｌから離間した先端には、補強ブラケット３２を貫通した略円形の孔３２ａが形成されている。しかして、この孔３２ａを用いた栓溶接によって、補強ブラケット３２の先端が傾斜面２８ｂに溶接される。

なお、補強ブラケット３２は、必要に応じて、各サイドプレート３４Ｒ、３４Ｌの前端に一体に延出せしめても良い。この場合、各取り付け面２８ａの前端に連続した他方の傾斜面２８ｂに当該補強ブラケット３２の先端の孔３２ａが栓溶接される。

本実施の形態によると、左右のサイドプレート３４Ｒ、３４Ｌのメインフレームに対する取り付け面２８ａに対し、補強ブラケット３２をメインフレームに取り付ける傾斜面２８ｂが傾斜した関係にあるため、補強ブラケット３２の先端を溶接する面が取り付け面２８ａと平行な面である場合と比較して、各サイドプレート３４Ｒ、３４Ｌのメインフレームに対する取り付け強度を高めることができる。

見方を変えると、補強ブラケット３２の先端をメインフレームの傾斜面２８ｂに溶接することで、サブフレーム３０に作用する車幅方向の捩れ応力を効果的に分散させてメインフレームに伝達することができる。つまり、メインフレームに対するサブフレーム３０の取り付け部位において、応力集中による亀裂や曲げを生じることを防止できる。

左右のサイドプレート３４Ｒ、３４Ｌの互いに対向する下端内側面には、それぞれ、車両前後方向に延びた略四角筒状の補強のための横パイプ３３Ｒ、３３Ｌが取り付けられている。そして、これら２本の横パイプ３３Ｒ、３３Ｌの下面をつなぐように、略矩形板状の１枚のボトムプレート３５が取り付けられている。

また、各サイドプレート３４Ｒ、３４Ｌの車両前後方向に沿った前端および後端の内側面には、それぞれ、サイドプレートの先端および後端に沿って、横パイプ３３Ｒ、３３Ｌからメインフレームまで傾斜して延びた補強のための縦パイプ３６ｆＲ、３６ｒＲ、３６ｆＬ、３６ｒＬが取り付けられている。

そして、図４に示すように、車両前方の２本の縦パイプ３６ｆＲ、３６ｆＬの車両後方側の面に、車両前後方向と略直交する面と平行に配置された補強プレート３７Ｆが貼り付けられている。上述した後輪の駆動車軸２に連結する図示しないプロペラシャフトは、サブフレーム３０の中を通って図示しないエンジンに連結されているため、補強プレート３７Ｆには、プロペラシャフトを挿通するための比較的大きな長円形の孔３７Ｆａが形成されている。

また、図５に示すように、車両後方の２本の縦パイプ３６ｒＲ、３６ｒＬの車両前方側の面に、上述した補強プレート３７Ｆと略平行に互いに離間して配置された補強プレート３７Ｒが貼り付けられている。この補強プレート３７Ｒにも、プロペラシャフトを挿通するための孔３７Ｒａが形成されているが、補強プレート３７Ｒの取り付け位置に上下に重なる関係で上述したスリーブメンバ３１が配置されているため、孔３７Ｒａの下端側は切断された形状となっている。

上記のように、サブフレーム３０は、２枚のサイドプレート３４Ｒ、３４Ｌ、およびボトムプレート３５によって構成した筐体の骨組みを、２本の横パイプ３３Ｒ、３３Ｌと４本の縦パイプ３６ｆＲ、３６ｒＲ、３６ｆＬ、３６ｒＬによって構成し、２枚の補強プレート３７Ｆ、３７Ｒをプレートの内側で骨組みに取り付けることで補強されている。

サブフレーム３０の下端に配置されたボトムプレート３５には、左右の独立懸架装置４０の後述するロアアーム４１をそれぞれ枢着するための４つの台座３８が垂設されている。また、左右のサイドプレート３４Ｒ、３４Ｌをメインフレーム２４の取り付け面２８ａに取り付けた部位で各サイドプレート３４Ｒ、３４Ｌの車幅方向外側面には、それぞれ、左右の独立懸架装置４０の後述するアッパアーム４２を枢着するための２つ（合計４つ）の台座３９が設けられている。

また、サブフレーム３０の左右のサイドプレート３４Ｒ、３４Ｌの車幅方向外側面には、上述したスリーブメンバ３１に挿通配置される後述するリンクアーム４３を車幅方向に移動可能に支持する後述する左右の支持アーム４４の基端部を枢着するための支持ブラケット４５、および後述するエクステンションロッド４６に一端を取り付けた横ダンパ４７（減衰機構）の他端を枢着するための支持ブラケット４８が取り付けられている。

以下、左右の遊動車軸４をサブフレーム３０に取り付けた独立懸架装置４０について、図６乃至図９を参照して説明する。図６には、左右の独立懸架装置４０を車両後方から見た要部概略図を示してあり、図７には、左側の独立懸架装置４０のロアアーム４１およびリンク機構を車両上方から見た要部概略図を示してあり、図８には、リンクアーム４３および横ダンパ４７の取り付け構造を上方から見た要部拡大概略図を示してあり、図９には、図８の構造を車両後方から見た要部拡大概略図を示してある。なお、左右の独立懸架装置４０は、同じ構造を有するため、ここでは、リンクアーム４３以外の左右の構造それぞれについての説明は省略する。

図６および図７に示すように、独立懸架装置４０の懸架腕として機能する２本のロアアーム４１の基端部は、それぞれ、上述したサブフレーム３０の下端にある２つの台座３８に枢着されている。また、各ロアアーム４１の先端は、略鉛直方向に延びたサポートロッド５１の下端近くに枢着されている。つまり、２本のロアアーム４１は、車幅方向外側に向けて互いに近付く方向に傾斜して延びている。

一方、独立懸架装置４０の懸架腕として機能する２本のアッパアーム４２の基端部は、それぞれ、上述したサブフレーム３０の取り付け部にある２つの台座３９に枢着されている。また、各アッパアーム４２の先端は、サポートロッド５１の上端近くに枢着されている。これら２本のアッパアーム４２も、車幅方向外側に向けて互いに近付く方向に傾斜して延びている。

サポートロッド５１の上端には、メインフレーム２４との間に、エアサスペンション５０が取り付けられている。図３にも示すように、下フレーム２４Ｌａに設けられた凹所２８Ｌの上方に対向する上フレーム２４Ｌｂの部位には、エアサスペンション５０を収容して取り付けたブラケット２９が取り付けられている。つまり、サポートロッド５１に地面から伝えられる振動（路面の凸凹によるタイヤ６の上下動）の殆どはエアサスペンション５０で吸収されて、メインフレーム２４に振動が伝達されることはほとんどない。

図９に示すように、サポートロッド５１の車幅方向外側には、車幅方向外側に延びたアクスルメンバ５２が取り付けられている。アクスルメンバ５２の先端には、キングピン５３（図６）を介して、ナックル５４が回転可能に取り付けられている。ナックル５４のさらに外側には、上述した遊動車軸４が突設されている。そして、この遊動車軸４には、リム５５を介してタイヤ６を保持するホイールディスク５６が一体に固定されている。

一方、上述したスリーブメンバ３１を貫通して車幅方向に延びたリンクアーム４３の両端近くには、支持アーム４４の先端が枢着されている。支持アーム４４の基端は、サブフレーム３０に取り付けられた支持ブラケット４５によって枢支されている。つまり、リンクアーム４３は、両端に取り付けた支持アーム４４によってサブフレーム３０に対して車幅方向に移動可能に支持されている。

図８に示すように、リンクアーム４３の支持アーム４４の取り付け位置より車幅方向外側の両端には、エクステンションロッド４６の一端がボールジョイント等の球面継手を介して接続されている。一方、キングピン５３を介してアクスルメンバ５２に回転可能に取り付けられたナックル５４には、車両前後方向に延びたナックルアーム５７が一体に突設されている。そして、ナックルアーム５７の車両前後方向に沿った後端に、エクステンションロッド４６の他端が球面継手を介して接続されている。

また、ナックルアーム５７の車両前後方向に沿った前端には、図７に示すように、２本のロアアーム４１のうち車両前方のロアアーム４１に取り付けられたステアロック用エアシリンダ５８のピストンロッド５８ａの先端が球面継手を介して接続されている。エアシリンダ５８が動作していない状態では、ピストンロッド５８ａが自由にスライド可能となっており、遊動車軸４の揺動を許容する。そして、遊動車軸４の揺動を規制する際に、エアシリンダ５８のピストンロッド５８ａがロックされる。

この他に、独立懸架装置４０は、複数の緩衝機構を備えている。
図８および図９に示すように、エクステンションロッド４６の途中には、横ダンパ４７の一端が取り付けられている。横ダンパ４７の他端は、サブフレーム３０の支持ブラケット４８に接続されている。

図３および図６に示すように、エアサスペンション５０を取り付けたブラケット２９の下端は、下フレーム２４Ｒａ、２４Ｌａの凹所２８Ｒ、２８Ｌに向けて車幅方向内側に傾斜して延びており、この傾斜した延出片部に縦ダンパ４９の一端を取り付けるための支持ブラケット２９ａが取り付けられている。つまり、縦ダンパ４９は、その一端が支持ブラケット２９ａに取り付けられ、他端がサポートロッド５１の下端近くに取り付けた支持ブラケット５１ａに取り付けられている。

ここで、上述したサブフレーム３０に作用する応力について考察する。
タイヤ６を介して路面から伝えられる上下方向の振動は、上述したように、アクスルメンバ５２およびサポートロッド５１を介してエアサスペンション５０でほとんど吸収されるが、ロアアーム４１およびアッパアーム４２を介してサブフレーム３０に伝えられる。また、このサポートロッド５１に伝えられる応力は、縦ダンパ４９、支持ブラケット２９ａ、ブラケット２９、を介してメインフレーム２４に伝達される。

また、サブフレーム３０には、支持ブラケット４５に取り付けた支持アーム４４を介してリンクアーム４３からの力が伝達される。さらに、サブフレーム３０には、横ダンパ４７および支持ブラケット４８を介してエクステンションロッド４６から応力が伝達される。また、サブフレーム３０には、メインフレーム２４からも応力が伝達される。

つまり、サブフレーム３０には、あらゆる方向から種々の応力が伝達されるため、特に、メインフレーム２４の取り付け面２８ａとの間の取り付け箇所において応力が集中し易い。本実施の形態では、この応力の集中し易い箇所を補強するため、補強ブラケット３２を設けた。この補強ブラケット３２は、サブフレーム３０の取り付け面２８ａに対して傾斜した傾斜面２８ｂに溶接したため、サブフレーム３０の取り付け強度を高めることができ、サブフレーム３０に作用する応力を効果的に分散できた。

なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。

この発明の実施の形態に係る２階建てバスを右斜め後方から見た斜視図。 図１のバスのリアフレームを左斜め下方から見た斜視図。 メインフレームに対するサブフレームの取り付け箇所近傍を部分的に拡大して示す部分拡大斜視図。 図３の構造を線IV-IVで切断した断面図。 図３の構造を線V-Vで切断した断面図。 遊動車軸の独立懸架装置を車両後方から見た概略図。 図６の独立懸架装置のリンク機構を上方から見た概略図。 図７のリンク機構に取り付けた支持アームおよび横ダンパを示す部分拡大図。 図８の構造を車両後方から見た概略図。

符号の説明

２…後前車軸、４…後後車軸、６…タイヤ、１０…２階建てバス、２０…リアフレーム、２４…メインフレーム、２８Ｒ、２８Ｌ…凹所、２８ａ…取り付け面、２８ｂ…傾斜面、３０…サブフレーム、３２…補強ブラケット、４０…独立懸架装置。

Claims (7)

1. 駆動車軸より車両後方に隣接して揺動可能な遊動車軸を有する後輪と、
   車両の前後方向に延設され、上記駆動車軸を取り付けたメインフレームと、
   このメインフレームの下方に垂設され、上記遊動車軸の懸架装置を取り付けたサブフレームと、
   このサブフレームと上記メインフレームを接続した補強ブラケットと、を有し、
   上記補強ブラケットは、上記サブフレームの上記メインフレームに対する取り付け面に対して傾斜した上記メインフレームの傾斜面に溶接されることを特徴とする後輪２軸車両。
2. 上記補強ブラケットは、上記サブフレームから一体に延設されていることを特徴とする請求項１に記載の後輪２軸車両。
3. 上記補強ブラケットは、上記サブフレームの後端側から上記傾斜面に向けて延設されていることを特徴とする請求項２に記載の後輪２軸車両。
4. 上記溶接は、上記補強ブラケットに設けられた孔を用いた栓溶接であることを特徴とする請求項１に記載の後輪２軸車両。
5. 上記懸架装置は、ダブルウィッシュボーン構造の独立懸架装置であり、
   この独立懸架装置のロアアームが上記サブフレームの下端に接続されることを特徴とする請求項１に記載の後輪２軸車両。
6. 上記サブフレームには、上記遊動車軸を左右で同期させて揺動させるよう連結したリンクアームを移動可能に支持する支持アームが取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の後輪２軸車両。
7. 上記遊動車軸を取り付けたナックルアームと、
   このナックルアームの一端と上記リンクアームを連結したエクステンションロッドと、
   このエクステンションロッドと上記サブフレームとの間に取り付けられた減衰機構と、
   をさらに有することを特徴とする請求項６に記載の後輪２軸車両。

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