JP4730890B2 - 車輌フレーム - Google Patents

Description

本発明は、乗用トラクタ等の作業車輌における車輌フレームに関する。

従来、乗用トラクタ等の作業車輌における車輌フレームとして、車輌長手方向に沿って互いに平行に延びる一対のメインフレームと、該一対のメインフレームを連結するように車輌幅方向に延びるクロスフレームとによって構成されたものが提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。

斯かる車輌フレームは、車輌前方側にエンジンが配設され、且つ、該エンジンから離間された状態で車輌後方側にミッションケースが配設される車輌レイアウトを備えた作業車輌において、特に有用である。

しかしながら、従来の車輌フレームにおいては、前記メインフレーム全体が板金製とされており、従って、十分な強度を得る為に複雑な補強構造が必要であった。
又、前記ミッションケースを支持する部分は、該ミッションケースの外形状に合わせる為に複雑な形状を要する為、溶接加工や曲げ加工等を要し、結果として、製造コストの高騰化を招いていた。

さらに、前記エンジン及び前記ミッションケースは、車輌仕様や要望に応じて種々のサイズのものが使用されるが、多くの場合には、該エンジン及びミッションケースは互いに異なる幅（車輌幅方向長さ）を有している。
このように、前記エンジン及び前記ミッションケースの幅が異なる場合において、前記メインフレーム全体が板金製とされていると、以下に示す不都合が生じる。

即ち、可及的に車輌フレームの小型化を図る為には、前記一対のメインフレームのうち前記エンジンを支持する部分は該エンジンの幅に対応した間隔で配置し、且つ、前記一対のメインフレームのうち前記ミッションケースを支持する部分は該ミッションケースの幅に対応した間隔で配置するのが好ましい。
全体が板金製とされた従来のメインフレームにおいて、斯かる要望に応える為には、該メインフレームに曲げ加工を施す必要があり、製造コストの高騰化と共に、曲げ部への応力集中という問題が生じる。
特開２００３−２１２１４７号公報

本発明は、前記従来技術に鑑みなされたものであり、作業車輌に適用される車輌フレームであって、可及的に構造簡略化を図り得る車輌フレームの提供を、一の目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、車輌長手方向に沿って互いに略平行に延びる一対のメインフレームを含む車輌フレームであって、前記メインフレームは、エンジンを支持し得るように車輌長手方向前方側において車輌長手方向に沿って延びる板金フレームと、ミッションケースを支持し得るように車輌長手方向後方側において車輌長手方向に延びる鋳造フレームとを備え、前記鋳造フレームは、車輌前後方向に沿って延び且つ前記板金フレームの後端部に重合された状態で締結される前方領域と、車輌前後方向に沿って延び且つ内側面が前記ミッションケースの外側面に当接された状態で前記ミッションケースに連結される後方領域と、車輌長手方向に関し前記前方領域及び前記後方領域の間に位置し且つ後方へ行くに従って車輌幅方向外方に位置するように傾斜されたテーパ領域とを有している車輌フレームを提供する。
好ましくは、前記板金フレームの後端部及び前記鋳造フレームの前端部は重合された状態で、且つ、車輌長手方向に関し異なる位置で締結可能とされる。

好ましくは、前記鋳造フレームは、車輌設置状態を基準にして車輌幅方向外方を向く外側面又は車輌幅方向内方を向く内側面の少なくとも一方に、リブが一体形成され得る。

好ましくは、前記鋳造フレームの少なくとも一部は、車輌設置状態を基準にして側面視において上面が略水平に延びる水平領域とされる。該水平領域は、ステップ台が載置されるように構成される。

好ましくは、前記鋳造フレームは、前記前方領域における上下方向長さと前記後方領域における上下方向長さとが異なるように形成される。

好ましくは、前記板金フレームは鋼材製又は鋼板製とされ、且つ、前記鋳造フレームはアルミ製とされる。

以上のように、本発明に係る車輌フレームによれば、エンジンを支持する板金フレームと、ミッションケースを支持する鋳造フレームとが互いに締結されることによってメインフレームが形成されている。
従って、前記エンジンを支持する部分は該エンジンの幅に対応した車輌幅方向間隔を有し且つ前記ミッションケースを支持する部分は該ミッションケースの幅に対応した車輌幅方向間隔を有するように、一対のメインフレームを形成でき、これにより、製造コストの低減を図ることができる。

さらに、板金フレームへの曲げ加工や溶接加工等の追加加工を不要化又は低減しつつ、補強構造の不要化又は簡略化を図ることができる。従って、メインフレーム全体が板金製とされていた従来構成に比して、車輌フレーム全体の構造簡略化を図ることができる。

以下、本発明に係る車輌フレームの好ましい実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１に、本実施の形態に係る車輌フレーム１００が適用された乗用トラクタ１の斜視図を示す。

まず、前記乗用トラクタ１の構成について説明する。
図２に、前記乗用トラクタ１における一部の構成部品を取り除いた状態の斜視図を示す。

図１及び図２に示すように、前記乗用トラクタ１は、本実施の形態に係る前記車輌フレーム１００と、前記車輌フレーム１００の車輌前後方向一方側（本実施の形態においては前方側）に支持されたエンジン（図示せず）と、前記エンジンからの動力を変速するトランスミッション２０であって、該エンジンから車輌前後方向に離間した位置において前記車輌フレーム１００に支持されたトランスミッション２０と、前記トランスミッション２０によって変速された回転動力によって回転駆動される主駆動輪（本実施の形態においては後輪３０）と、車輌前後方向一方側（本実施の形態においては前方）に配設されたフロントアクスルケース４０と、前記トランスミッション２０によって変速された回転動力によって回転駆動可能とされた副駆動輪（本実施の形態においては前輪５０）と、前記車輌フレーム１００に支持された運転席６０と、前記運転席６０の前方に配設されたステアリング機構７０と、前記運転席６０の近傍に配設された変速操作機構８０とを備えている。

図３〜図５に、それぞれ、前記トランスミッション２０が連結された状態の前記車輌フレーム１００の斜視図，側面図及び平面図を示す。
前記車輌フレーム１００は、図２〜図５に示すように、車輌長手方向に延びる一対のメインフレーム１１０と、前記一対のメインフレームを連結するように車輌幅方向に延びるクロスフレーム２００とを有している。

前記エンジンは、車輌前後方向一方側（本実施の形態においては前方側）において前記一対のメインフレーム１１０に支持されている。
好ましくは、該エンジンは、振動吸収ユニット１１（図２参照）を介して前記一対のメインフレーム１１０に支持され、これにより、前記エンジンの振動が前記一対のメインフレーム１１０に伝播することを有効に防止又は低減できる。
斯かる振動吸収ユニット１１は、前記エンジンに連結されるエンジン側ステーと、前記メインフレーム１１０に連結されるフレーム側ステーと、前記エンジン側ステー及び前記フレーム側ステーの間に介挿されるゴム等の振動吸収部材とを有し得る。

前記トランスミッション２０は、前記エンジンから車輌前後方向に離間された位置（本実施の形態においては後方）において前記一対のメインフレーム１１０に支持されている。
該トランスミッション２０は、人為操作に基づき前記エンジンからの回動力を変速して前記主駆動輪３０及び前記副駆動輪５０へ伝達する走行系伝動経路と、人為操作に基づき前記エンジンからの回転動力を選択的に外部へ出力するＰＴＯ系伝動経路とを有し得る。

本実施の形態においては、図３〜図５に示すように、前記トランスミッション２０は、前記一対のメインフレーム１１０に支持される箱形のミッションケース２１と、前記ミッションケース２１の前面に連結されるＨＳＴ２２と、前記ミッションケース２１内に収容された走行系変速ギヤ機構であって、前記ＨＳＴ２２のモータ出力を変速する走行系変速ギヤ機構（図示せず）と、前記走行系変速ギヤ機構からの出力を左右一対の主駆動輪３０に差動伝達するように前記ミッションケース２１内に収容された主駆動輪用ディファレンシャルギヤ機構２３と、前記ＨＳＴ２２のポンプ入力を受けるように前記ミッションケース２１内に収容されたＰＴＯ系クラッチ機構（図示せず）と、前記ＰＴＯ系クラッチ機構の従動側に作動連結されたＰＴＯ軸２５とを有している。

なお、図３〜図５中における符号２４は、前記主駆動輪用ディファレンシャルギヤ機構２３における一対のデフヨーク軸である。
本実施の形態においては、前記一対のデフヨーク軸２４は、減速ギヤ列（図示せず）及び主駆動車軸３１（図１参照）を介して、それぞれ、対応する前記主駆動輪３０に作動連結されている。

又、本実施の形態においては、前記トランスミッション２０は、さらに、人為操作に基づき前記走行系変速ギヤ機構の出力を副駆動輪（本実施の形態においては前輪５０）へ向けて出力する前輪動力取出機構を備えている。
該前輪動力取出機構は、一端部が外方へ突出するように前記ミッションケース２１に支持された前輪動力取出軸２６（図５参照）を有している。
前記前輪動力取出軸２６は、両端部が自在継ぎ手が備えられた伝動軸を介して、車輌前方に配設される前記フロントアクスル４０（図１参照）内の副駆動輪用ディファレンシャル機構（図示せず）に作動連結される。

ここで、前記車輌フレーム１００の詳細構成について説明する。
図３〜図５に示すように、前記車輌フレーム１００は、車輌長手方向に沿って互いに略平行に延びる一対のメインフレーム１１０と、前記一対のメインフレーム１１０を連結するように車輌幅方向の延びるクロスフレーム２００とを有している。

図６〜図８に、それぞれ、前記一対のメインフレーム１１０の斜視図，側面図及び平面図を示す。
図３〜図８に示すように、前記一対のメインフレーム１１０は、前記エンジンを支持し得るように車輌長手方向前方側において車輌長手方向に沿って延びる一対の第１フレーム１２０と、前記ミッションケース２１を支持し得るように車輌長手方向後方側において車輌長手方向に延びる一対の第２フレーム１３０とを備えている。
そして、前記一対の第１フレーム１２０の後端部及び一対の前記第２フレーム１３０の前端部が、それぞれ、締結されている。
本実施の形態においては、図３〜図８に示すように、前記第１及び第２フレーム１２０，１３０は、それぞれ、板金フレーム及び鋳造フレームとされている。

本実施の形態においては、前記クロスフレーム２００は、前記一対の板金フレーム１２０の間を連結するように配設されている。
詳しくは、前記クロスフレーム２００は、図３及び図５に示すように、前記一対の板金フレーム１２０の前端部同士を連結する第１クロスフレーム２１０と、前記一対の板金フレーム１２０の後端部同士を連結する第２クロスフレーム２２０とを有している。

このように、本実施の形態に係る車輌フレーム１００においては、前記エンジンを支持する前記板金フレーム１２０と、前記ミッションケース２１を支持する前記鋳造フレーム１３０とによって、車輌長手方向に延びるメインフレーム１１０が形成されている。
斯かる車輌フレーム１００においては、該一対のメインフレーム１１０に対して曲げ加工を行うことなく、該一対のメインフレーム１１０の車輌幅方向間隔を、前記エンジンを支持する領域については該エンジンの幅に対応させ、且つ、前記ミッションケース２１を支持する領域については該ミッションケース２１に対応させることができる。

即ち、メインフレームが全て板金製とされていた従来構成において、エンジンを支持する領域における一対のメインフレームの車輌幅方向間隔と、ミッションケースを支持する領域における一対のメインフレームの車輌幅方向間隔とを異ならせる場合には、該メインフレームに対して曲げ加工及び／又は溶接加工を行う必要があり、これにより、製造コストの高騰及び曲げ部への応力集中という問題が生じる。

これに対し、本実施の形態においては、前述の通り、互いに連結される前記板金フレーム１２０及び前記鋳造フレーム１３０によって、前記メインフレーム１１０を形成している。
詳しくは、前記一対の板金フレーム１２０は、図５及び図８に示すように、互いの車輌幅方向間隔が車輌長手方向全域に亘って同一となるように直線状とされている。
一方、前記一対の鋳造フレーム１３０は、前記板金フレーム１２０に連結される前方領域１３１と、前記前方領域１３１より後方に位置し且つ前記ミッションケース２１を支持する後方領域１３３とを有している。
該一対の鋳造フレーム１３０は、前記前方領域１３１においては、前記一対の板金フレーム１２０の車輌幅方向間隔に対応した車輌幅方向間隔を有し、且つ、前記後方領域１３３においては、前記ミッションケース２１の車輌幅方向長さに対応した車輌幅方向間隔を有するように、形成されている。

このように、本実施の形態においては、前記鋳造フレーム１３０に、平面視において車輌幅方向外方へ変位された曲げ部を設けている。
従って、前記一対の板金フレーム１２０に曲げ加工や溶接等を行うことなく、前記一対のメインフレーム１１０の車輌幅方向間隔を、前記エンジンを支持する領域は該エンジンの幅に対応させ、且つ、前記ミッションケース２１を支持する領域は該ミッションケース２１の幅に対応させることができ、これにより、板金フレームに曲げ加工や溶接等を施していた従来構成に比して、製造コストの低廉化及び強度向上を図ることができる。

前記一対の板金フレーム１２０は、例えば、鋼材製又は鋼板製とされ、且つ、前記一対の鋳造フレーム１３０は、例えば、アルミ製とされる。
斯かる構成を備えることにより、車輌フレーム全体が鋼材製又は鋼板製とされているものに比して、軽量化を図ることができる。

本実施の形態においては、前記一対の鋳造フレーム１３０は、前記前方領域１３１及び前記後方領域１３３に加えて、車輌長手方向に関し両者の間に位置するテーパ領域１３２を有している。
図５及び図８に示すように、前記前方領域１３１は、平面視において車輌前後方向に沿って略直線状に延びており、前記板金フレーム１２０の後端部と重合された状態で該板金フレーム１２０に連結されている。

前記後方領域１３３は、平面視において車輌前後方向に沿って略直線状に延びており、内側面において前記ミッションケース２１を支持している。
即ち、本実施の形態においては、前記ミッションケース２１は、前記一対の鋳造フレーム１３０における前記後方領域１３３の内側面によって挟持されている。

前記テーパ領域１３２は、平面視において後方へ行くに従って車輌幅方向外方に位置するように傾斜されている。
即ち、本実施の形態においては、前記前方領域１３１と前記テーパ領域１３２との境界部分、及び、前記テーパ領域１３２と前記後方領域１３３との境界部分が、前記曲げ部を構成している。

なお、本実施の形態においては、前記テーパ領域１３２によって、前記前方領域１３１における前記一対の鋳造フレーム１３０の車輌幅方向間隔と、前記後方領域１３３における前記一対の鋳造フレーム１３０の車輌幅方向間隔とを異ならせたが、当然ながら、本発明は斯かる形態に限定されるものではない。
例えば、前記前方領域１３１の後端部を後方へ延在させ且つ前記後方領域１３３の前端部を前方へ延在させて、両者の間を車輌幅方向に延びる中間領域によって連結するように、前記鋳造フレーム１３０を形成することも可能である。

好ましくは、前記板金フレーム１２０の後端部及び前記鋳造フレーム１３０の前端部は重合された状態で互いに締結され、且つ、前記板金フレーム１２０及び前記鋳造フレーム１３０は、車輌長手方向に関し異なる位置で締結可能とされる。
斯かる構成を備えることにより、前記メインフレーム１１０全体の車輌前後長さを容易に変更することができる。

好ましくは、図３，図４，図６及び図７に示すように、前記鋳造フレーム１３０の外側面及び／又は内側面にリブ１３５を一体形成することができる。
斯かるリブ１３５を備えることにより、前記鋳造フレーム１３０の軽量化及び強度向上を図ることができる。

より好ましくは、前記鋳造フレーム１３０に、一又は複数の軸受部１３６を一体形成することができる。
図９に、車輌設置状態における前記鋳造フレーム１３０の右側面図を示す。

図９に示すように、具体的には、前記軸受部１３６は、車輌設置状態を基準にして、軸線が車輌幅方向に沿うように、該鋳造フレーム１３０の外側面及び／又は内側面に一体形成されたボス又は軸受孔とされる。

斯かる軸受部１３６を備えることにより、例えば、前記ミッションケース２１に備えられる多段変速ギヤ機構の操作リンク機構や、ブレーキ機構の操作リンク機構等における種々の回転軸及び枢支軸を容易に支持することができる。
又、前記軸受部１３６は、前記ミッションケース２１との連結部や、前記板金フレーム１２０の連結部としても用いることができる。

本実施の形態においては、図４及び図７に示すように、前記鋳造フレーム１３０の少なくとも一部は、車輌側面視において上面が略水平に延びる水平領域１３７とされている。
斯かる水平領域１３７は、前記乗用トラクタ１に備えられるステップ台９０（図１参照）の載置面として使用され得る。
即ち、該水平領域１３７を備えることにより、前記鋳造フレーム１３０に連結されるステップ台支持ステー９１（図３〜図５参照）との共働下に、前記ステップ台９０を安定的に支持することができる。
なお、本実施の形態においては、前記前方領域１３１が前記水平領域１３７を構成している。

好ましくは、図４及び図７に示すように前記鋳造フレーム１３０は、前記前方領域１３１における上下方向長さと前記後方領域１３３における上下方向長さとが異なるように鋳造される。
即ち、前記前方領域１３１は前記板金フレーム１２０に対応した上下長さとし、且つ、前記後方領域１３３は前記ミッションケース２１に対応した上下長さとすることができる。
斯かる構成を備えることにより、前記板金フレーム１２０を単純な直線状の板部材によって形成しつつ、前記エンジン及び前記ミッションケース２１をそれぞれ所望高さに配設することができる。

本実施の形態においては、図４に示すように、前記前方領域１３１における上端部が前記板金フレーム１２０の上端部と略同一高さとされ、且つ、前記後方領域１３３における上端部が前記ミッションケース２１の上端部に連結されるように、前記鋳造フレーム１３０の上面は、前記水平領域１３７から後方へ行くに従って上方に位置するようになっている。
又、前記鋳造フレーム１３０における下面は、前記後方領域１３３の下端部が前記ミッションケース２１の下端部に連結されるように、後方へ行くに従って下方に位置するようなっている。

より好ましくは、図４及び図７に示すように、前記鋳造フレーム１３０の後方領域１３３の後端エッジは、上端部及び下端部の間の領域が後方へ開く凹状１３８とされ得る。
斯かる構成を備えることにより、前記ミッションケース２１を確実に支持しつつ、鋳造フレーム１３０の軽量化を図ることができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る車輌フレームが適用された作業車輌の斜視図である。 図２は、図１に示す作業車輌において、構成部品の一部を取り除いた状態の斜視図である。 図３は、前記車輌フレームの斜視図であり、ミッションケースが連結された状態を示している。 図４は、図３に示す前記車輌フレームの側面図である。 図５は、図３及び図４に示す前記車輌フレームの平面図である。 図６は、前記車輌フレームにおける一対のメインフレームの斜視図である。 図７は、図６に示す前記一対のメインフレームの側面図である。 図８は、図６及び図７に示す前記一対のメインフレームの平面図である。 図９は、前記メインフレームにおける鋳造フレーム近傍の右側面図である。

１ 作業車輌
２１ ミッションケース
９０ ステップ台
１００ 車輌フレーム
１１０ メインフレーム
１２０ 板金フレーム
１３０ 鋳造フレーム
１３１ 前方領域
１３２ テーパ領域
１３３ 後方領域
１３５ リブ
１３６ 軸受部
１３７ 水平領域

Claims (6)

1. 車輌長手方向に沿って互いに略平行に延びる一対のメインフレームを含む車輌フレームであって、
   前記メインフレームは、エンジンを支持し得るように車輌長手方向前方側において車輌長手方向に沿って延びる板金フレームと、ミッションケースを支持し得るように車輌長手方向後方側において車輌長手方向に延びる鋳造フレームとを備え、
   前記鋳造フレームは、車輌前後方向に沿って延び且つ前記板金フレームの後端部に重合された状態で締結される前方領域と、車輌前後方向に沿って延び且つ内側面が前記ミッションケースの外側面に当接された状態で前記ミッションケースに連結される後方領域と、車輌長手方向に関し前記前方領域及び前記後方領域の間に位置し且つ後方へ行くに従って車輌幅方向外方に位置するように傾斜されたテーパ領域とを有していることを特徴とする車輌フレーム。
2. 前記板金フレーム及び前記鋳造フレームは、車輌長手方向に関し異なる位置で締結可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の車輌フレーム。
3. 前記鋳造フレームは、車輌設置状態を基準にして車輌幅方向外方を向く外側面又は車輌幅方向内方を向く内側面の少なくとも一方に、リブが一体形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車輌フレーム。
4. 前記鋳造フレームの少なくとも一部は、車輌設置状態を基準にして側面視において上面が略水平に延びる水平領域とされており、
   前記水平領域は、ステップ台が載置されるように構成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の車輌フレーム。
5. 前記鋳造フレームは、前記前方領域における上下方向長さと前記後方領域における上下方向長さとが異なるように形成されていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の車輌フレーム。
6. 前記板金フレームは鋼材製又は鋼板製とされ、
   前記鋳造フレームはアルミ製とされていることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の車輌フレーム。

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