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JP6077975B2 - 軸受構造および作業車両 - Google Patents
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JP6077975B2 - 軸受構造および作業車両 - Google Patents

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Description

本発明は、軸方向に所定の間隔をあけて二つのシール部材が取り付けられるシャフトを、取付孔に設けられる軸受に挿入して、軸受の軸方向両側の取付孔とシャフトとの間隙を各シール部材でシールする軸受構造に関する。また、本発明は、軸受構造を用いてフロントアクスルケースを支持する作業車両に関する。
従来から、作業車両等においては、取付孔をシールするために、シール部材が取り付けられるシャフトを取付孔に設けられる軸受に挿入し、シール部材によって軸受の軸方向両側の取付孔とシャフトとの間隙をシールする軸受構造が用いられている。
作業車両においてこのような軸受構造が用いられる部分としては、例えば、泥水等の侵入を防止する必要がある部分、すなわち、フロントアクスルケースを支持するフロントアクスルブラケット等である。
特許文献1に開示される作業車両では、略円柱状に形成されるセンターピンを、フロントアクスルブラケットの前支持孔および後支持孔とフロントアクスルケースの軸孔とに挿通することで、フロントアクスルケースを支持している。
このようなセンターピンに二つのシール部材を取り付けて、後支持孔をシールする場合には、センターピンを挿入するときに、センターピンの外周面と後支持孔の内周面と二つのシール部材との間に、軸受を挟んで二つの密閉空間が形成されてしまう。
この場合には、センターピンの挿入に伴って、センターピンの挿入方向下流側の密閉空間の空気が圧縮されてしまい、その結果、センターピンの挿入に必要な力が大きくなってしまう。
従って、特許文献1に開示される作業車両のセンターピンに、二つのシール部材を取り付けて各支持孔をシールする場合には、センターピンを各支持孔に確実に挿入できない可能性がある。
特開2012−126145号公報
本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、シャフトを取付孔に確実に挿入できる軸受構造および作業車両を提供するものである。
請求項1においては、軸方向に所定の間隔をあけて二つのシール部材が取り付けられるシャフトを、取付孔に設けられる軸受に挿入して、前記軸受の軸方向両側の前記取付孔と前記シャフトとの間隙を前記各シール部材でシールする軸受構造であって、一方の前記シール部材と前記軸受との間に形成される第一の空間と、他方の前記シール部材と前記軸受との間に形成される第二の空間と、を連通する連通路が前記シャフトに形成される、ものである。
請求項2においては、前記連通路として、前記シャフトの反荷重側の側面に切欠部を形成する、ものである。
請求項3においては、前記連通路として、前記シャフトの外周面の前記第一の空間を形成する部分と、前記シャフトの外周面の前記第二の空間を形成する部分とを連通する孔部を形成する、ものである。
請求項4においては、フロントアクスルブラケットに形成される支持孔に設けられる軸受を介して、フロントアクスルケースを支持する作業車両であって、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の軸受構造を用いて前記フロントアクスルケースを支持する、ものである。
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
請求項1に記載の軸受構造によれば、シャフトを取付孔に確実に挿入できる。
請求項2に記載の軸受構造によれば、シャフトの剛性を確保できるとともに、連通路を容易に形成できる。
請求項3に記載の軸受構造によれば、シャフトを容易に挿入できる。
請求項4に記載の作業車両によれば、フロントアクスルケースをフロントアクスルブラケットに確実に取り付けることができる。
本発明の一実施形態に係る作業車両の全体的な構成を示した側面図。 フロントアクスルブラケットおよびフロントアクスルケースの斜視図。 フロントアクスルブラケットおよびフロントアクスルケースの側面断面図。 フロントアクスルブラケットの側面断面図。 フロントアクスルケースの軸部の側面断面図。 切欠部の正面断面図。 フロントアクスルケースをフロントアクスルブラケットに挿入する様子を示す断面図。 第一の空間が形成された状態を示す説明図。(a)側面断面図。(b)拡大図。 第二の空間が形成された状態を示す説明図。(a)側面断面図。(b)拡大図。 フロントアクスルケースの軸部の挿入動作が完了した状態を示す説明図。(a)側面断面図。(b)拡大図。 切欠部の変形例を示す正面断面図。(a)断面視略V字状の切欠部を示す図。(b)断面視略U字状の切欠部を示す図。 軸部に孔部を形成したフロントアクスルケースを示す説明図。(a)側面断面図。(b)拡大図。
次に、本発明の実施の形態を説明する。
まず、本発明の一実施形態に係る軸受構造が用いられる作業車両1の全体構成について説明する。
本実施形態の作業車両1はトラクタとする。ただし、本発明に係る軸受構造の適用対象は、作業車両に限定されるものでない。また、本発明に係る作業車両の種類は、トラクタに限定されるものでない。
なお、以下では、図1に示す矢印F方向を前方向として作業車両1の前後方向を規定する。
また、以下では、図1に示す矢印U方向を上方向として作業車両1の上下方向を規定する。
そして、以下では、図2(b)に示す矢印L方向を左方向として作業車両1の左右方向を規定する。
図1および図2に示すように、作業車両1においては、長手方向を前後方向として機体フレーム10が配置される。
機体フレーム10は、前後方向を長手方向とするとともに左右方向に所定の間隔をあけて配置される一対のビーム11に、一対の補強板12を介してフロントアクスルブラケット20が溶接されること等によって構成される。
図1に示すように、機体フレーム10は、その前部でエンジンブラケットを介してエンジン2を支持する。エンジン2等は、ボンネット3によって覆われている。
機体フレーム10の前部は、フロントアクスルケース40を介して一対の前輪4に支持される。機体フレーム10の後部は、ミッションケース60およびリアアクスルケース61を介して一対の後輪5に支持される。
機体フレーム10の上部には、運転操作部6が配置される。運転操作部6は、操向ハンドル6aおよび座席6b等を備える。
操向ハンドル6aは、その回転操作量に応じて一対の前輪4の操舵角を変更し、作業車両1を操舵することができるように構成される。座席6bは、一対の後輪5の上方に運転者が着座可能に配置される。
運転操作部6の後部には、作業機装着装置7が設けられる。作業機装着装置7は、トップリンク7aの後端と、ロアリンク7bの後端とに、ロータリ耕耘装置等の作業機が連結されることで、作業車両1の後端部に前記作業機を装着する。
図1および図2に示すように、作業車両1は、ウエイトが装着されるフロントヒッチ8を機体フレーム10の前端部に取り付けることにより、前記作業機が装着されることによる前後方向の重量バランスのくずれを補正している。
フロントヒッチ8は、平面視略U字状に形成される板状部材であり、内側にフロントアクスルブラケット30が溶接される。
図2および図3に示すように、二つのフロントアクスルブラケット20・30は、長手方向を左右方向とする中空の部材である。二つのフロントアクスルブラケット20・30は、左右両側面が開口する略箱状部材の左右中央部の下端部に、前後方向を筒軸方向とする筒状部材を取り付けたような形状に形成される。
二つのフロントアクスルブラケット20・30の下部は、左右方向中央部に向かうにつれて徐々に下方向に伸びるような、左右方向に対して下方向に傾斜する形状に形成される。
二つのフロントアクスルブラケット20・30の左右方向中央部の下端部、すなわち、前記筒状部材に相当する部分は、二つのフロントアクスルブラケット20・30を前後方向に貫通する支持孔21・31として形成される。
支持孔21・31には、軸受22・32がそれぞれ設けられる。
機体フレーム10の前部には、このような二つのフロントアクスルブラケット20・30を介してフロントアクスルケース40が取り付けられる。
フロントアクスルケース40は、左右方向を長手方向とする中空の部材である。フロントアクスルケース40の左右中央部には、前後方向に突出する軸部41が形成される。
軸部41は、二つのフロントアクスルブラケット20・30の支持孔21・31に設けられた軸受22・32に挿入される。これにより、フロントアクスルケース40は、フロントアクスルブラケット20・30に軸受22・32を介して支持される。
本実施形態の軸受構造は、フロントアクスルブラケット20によってフロントアクスルケース40の後側の軸部41を支持する構造に用いられている。
本実施形態の軸受構造については後で詳述する。
図1に示すように、このようなフロントアクスルケース40の左右両側面には、一対のフロントアクスル50を介して一対の前輪4が取り付けられる。
機体フレーム10の後部には、変速装置を内装するミッションケース60が取り付けられる。
ミッションケース60の後部には、作業機装着装置7のトップリンク7aが回転可能に連結される。
ミッションケース60は、左右両側面で一対のリアアクスルケース61をそれぞれ支持する。
一対のリアアクスルケース61には、一対のリアアクスル62を介して一対の後輪5が取り付けられる。
ミッションケース60または一対のリアアクスルケース61には、作業機装着装置7のロアリンク7bが回転可能に連結される。
作業車両1は、エンジン2の動力を前記変速装置で変速した後で、当該変速したエンジン2の動力を、一対のフロントアクスル50を介して一対の前輪4に伝達可能に構成されるとともに、一対のリアアクスル62を介して一対の後輪5に伝達可能に構成される。
作業車両1は、一対の前輪4および一対の後輪5にエンジン2の動力を伝達することにより、一対の前輪4および一対の後輪5を回転駆動して走行を行う。
作業車両1は、前記変速装置で変速したエンジン2の動力を前記作業機にも伝達可能に構成される。これにより、作業車両1は、前記作業機を駆動する。
次に、本実施形態の軸受構造について説明する。
図3に示すように、軸受構造は、フロントアクスルブラケット20の支持孔21の軸受22の前後両側を、フロントアクスルケース40の二つのOリング42・43によってシールするためのものである。
まず、支持孔21について説明する。
図4に示すように、軸受構造が用いられる支持孔21は、その内径が後側に向かうにつれて二段に分けて小さくなる。支持孔21の内径が異なる部分は、前側(内径が大きい部分)から順に、大径部21a、中径部21b、小径部21cとして形成される。
大径部21aは、支持孔21の前端部から支持孔21の中途部までの間において形成される。軸受22は、大径部21aの後端部に設けられる。
このように、本実施形態の支持孔21は、軸受22が設けられる取付孔に対応する。
中径部21bは、軸受22の内径よりも小さい内径を有する。大径部21aと中径部21bとの間には、後側に向かうにつれて支持孔21の中心に収束するようなテーパ面が形成される。
小径部21cは、中径部21bの内径よりもある程度小さい内径を有する。中径部21bと小径部21cとの間には、支持孔21の径方向に沿った段差面が形成される。
次に、フロントアクスルケース40より後側に突出する軸部41(以下、単に「軸部41」と表記する)について説明する。
図5に示すように、軸受構造が用いられる軸部41は、その外径が後側に向かうにつれて二段に分けて小さくなる。軸部41の外径が異なる部分は、前側(外径が大きい部分)から順に、大径部41a、中径部41b、小径部41cとして形成される。
図3および図5に示すように、軸部41の大径部41aは、支持孔21の大径部21aよりも僅かに小さい外径を有する。軸部41の大径部41aの前後方向(軸方向)の長さは、支持孔21の大径部21aの前後方向(筒軸方向)の長さよりも短い。
軸部41の大径部41aは、支持孔21の大径部21aに挿入される。このとき、軸部41の大径部41aは、軸受22よりも前方に配置される。
軸部41の中径部41bは、軸受22の内径よりも僅かに小さい外径を有する。軸部41の大径部41aの前後方向の長さと中径部41bとの前後方向の長さを合算した長さは、支持孔21の大径部21aの前後方向の長さと同程度の長さとなる。
このような軸部41の中径部41bには、その前端部にシール部材としてのOリング42が取り付けられる。
軸部41の中径部41bは、軸受22に挿入され、後端部から中途部までが軸受22によって支持される。
このとき、Oリング42は、軸受22よりも前方に配置され、支持孔21の大径部21aと軸部41の中径部41bとの間隙をシールする。
軸部41の小径部41cは、支持孔21の中径部21bよりも僅かに小さい外径を有する。軸部41の小径部41cの前後方向の長さは、支持孔21の中径部21bの前後方向の長さよりもやや長い。
このような小径部41cの中途部には、小径部41cの周方向に沿ってOリング溝41dが形成される。
Oリング溝41dには、シール部材としてのOリング43が取り付けられる。
このように、本実施形態の軸部41は、軸方向(前後方向)に所定の間隔をあけて二つのOリング42・43が取り付けられるシャフトに対応する。
軸部41の小径部41cは、その後側面が支持孔21の中径部21bと小径部21cとの間に形成される段差面に接触するまで、支持孔21の小径部21cに挿入される。
このとき、Oリング43は、軸受22よりも後方に配置され、支持孔21の中径部21bと軸部41の小径部41cとの間隙をシールする。
このように、軸受構造では、軸部41を軸受22に挿入して、軸受22の前後両側(軸方向両側)の支持孔21と軸部41との間隙を各Oリング42・43でシールする。
このような本実施形態の軸受構造が用いられる軸部41には、切欠部41eが形成される。
図6に示すように、切欠部41eは、中径部41bの底部、すなわち、下側の側面に形成される。切欠部41eは、中径部41bの底部を正面断面視において直線状に切り欠いたような形状に形成される。
図3および図5に示すように、切欠部41eは、中径部41bの後端部から前側のOリング42の近傍まで連続して形成される。
図3に示すように、軸部41が支持孔21に挿入された状態において、切欠部41eの前端部は、軸受22よりも前方に配置される。このとき、切欠部41eの後端部は、前後方向において、軸受22の後端部と同じ位置に配置される。
つまり、軸部41の中径部41bは、切欠部41eと軸受22の内周面との間に隙間が形成された状態で、軸受22に支持される。
次に、軸受構造を用いて軸部41を支持するまでの流れについて説明する。
なお、フロントアクスルブラケット20およびフロントアクスルケース40は、予め治具等によって高さ位置等が合わせられた状態であるものとする。
まず、図7および図8(a)に示すように、軸受構造では、軸部41を支持孔21に接近させ、支持孔21の前側から軸部41を挿入する(図7に示す矢印参照)。
このとき、図8に示すように、前側のOリング42は、支持孔21の大径部21aと軸部41の中径部41bとの間で潰されて、支持孔21の大径部21aと軸部41の中径部41bとの間をシールする。つまり、前側のOリング42は、軸受22よりも前方をシールする。
軸部41の中径部41bは、後端部が軸受22の中途部と接触する。
従って、前側のOリング42が軸受22よりも前方をシールしたときに、支持孔21と軸部41との間隙における、前側(一方)のOリング42と軸受22との間には、第一の空間S1が形成される。
第一の空間S1は、前端部が前側のOリング42によって形成されるとともに、後端部が軸受22の前端部によって形成される支持孔21内の空間である。
第一の空間S1が形成されたとき、切欠部41eの前端部は、軸受22よりも前方に配置される。
従って、図8に示す状態において、第一の空間S1は、切欠部41eを介して軸受22よりも後方の空間と連通している。つまり、第一の空間S1は、外部に開口された空間である。
このように、軸部41には、第一の空間S1と軸受22よりも後方の空間とを連通する連通路Sが形成される。
図8および図9(a)に示すように、軸受構造では、第一の空間S1が形成された後も軸部41の挿入動作を継続する(図8(a)に示す矢印参照)。
図9に示すように、前側のOリング42は、軸部41の挿入動作によって軸受22に接近し、その容積が狭くなる(図9(b)に二点鎖線で示す前側のOリング42参照)。
このため、例えば、軸部に切欠部が形成されずに第一の空間が密閉空間として形成されている場合には、第一の空間の空気が圧縮されてしまう。
従って、この場合には、第一の空間が加圧されてしまい、その結果、軸部の挿入動作に伴って、軸部を挿入するために必要な力が大きくなってしまう。
そこで、本実施形態の軸受構造では、軸部41に連通路Sを形成し、軸部41の挿入動作によって第一の空間S1の容積が狭くなるときに、連通路Sを介して、第一の空間S1の空気を外部に逃がしているのである(図9(b)に示す矢印参照)。
これによれば、軸受構造は、第一の空間S1の空気が圧縮されることなく、軸部41を挿入できるため、軸部41を挿入するために必要な力が大きくなることを防止できる。
図9および図10に示すように、軸受構造では、軸部41の後側面が、支持孔21の中径部21bと小径部21cとの間の段差面に接触するまで、軸部41を挿入する(図9(a)に示す矢印参照)。これにより、軸受構造では、軸部41の挿入動作を完了させる。
このとき、図10に示すように、後側のOリング43は、支持孔21の中径部21bと軸部41の小径部41cとの間で潰されて、支持孔21の中径部21bと軸部41の小径部41cとの間をシールする。つまり、後側のOリング43は、軸受22よりも後方をシールする。
これにより、支持孔21と軸部41との間隙における、後側(他方)のOリング43と、軸受22との間には、第二の空間S2が形成される。
第二の空間S2は、前端部が軸受22の後端部によって形成されるとともに、後端部が後側のOリング43によって形成される支持孔21内の空間である。
第二の空間S2が形成されたとき、切欠部41eの前端部は、軸受22よりも前方に配置される。
従って、図10に示す状態において、第一の空間S1と第二の空間S2とは、連通路Sに介して連通されている。
つまり、第一の空間S1と第二の空間S2とは、軸受22を挟んだ二つの密閉空間として形成されているのではなく、連通路Sを介して連通する一つの密閉空間として形成されている。
このように、本実施形態の軸部41には、第一の空間S1と第二の空間S2とを連通する連通路Sが形成される。
このような連通路Sを形成することで、軸受構造では、第二の空間S2を形成してから軸部41の挿入動作が完了するまでの間、第一の空間S1と第二の空間S2とを、常に連通できる。
従って、軸受構造では、第二の空間S2を形成してから軸部41の挿入動作が完了するまでの間、第一の空間S1と第二の空間S2と連通路Sとの空気が圧縮されることとなる。
これにより、軸受構造では、第一の空間S1と第二の空間S2とがそれぞれ密閉空間として形成される場合と比較して、空気が圧縮される空間の容積を拡大できるため、空気の圧縮率を低減できる。
従って、軸受構造では、第一の空間S1の空気が圧縮されることで軸部41を挿入するために必要な力が大きくなりすぎて、軸部41の後端面が支持孔21の中径部21bと小径部21cとの間の段差面に接触できなくなってしまうことを防止できる。
つまり、軸受構造では、軸部41を支持孔21に確実に挿入できる。
ここで、軸受22によって支持される軸部41の頂部は、機体フレーム10上の重量物(例えば、エンジン2等)からの荷重が作用する(図1および図2参照)。
そこで、本実施形態の軸受構造では、連通路Sとして、軸部41の中径部41bの底部、すなわち、反荷重側(下側)の側面に切欠部41eを形成している。
これによれば、軸受構造は、機体フレーム10上の重量物からの荷重が、切欠部41eに直接加わらない構造となる。従って、軸受構造は、軸部41の剛性を確保できる。
また、軸受構造は、第一の空間S1と第二の空間S2とを連通する連通路Sを容易に形成できる。
さらに、軸受構造を用いてフロントアクスルケース40を支持することで、作業車両1は、フロントアクスルケース40内に泥等が浸入することを防止できるとともに、フロントアクスルケース40をフロントアクスルブラケット20に容易に取り付けることができる。
特に、作業車両1は、完全分解が難しい環境で整備作業を行う場合や、軸部41を支持孔21に確実に挿入できたかどうかを確認することが困難である場合でも、フロントアクスルケース40をフロントアクスルブラケット20に確実に取り付けることができる。
なお、切欠部の形状、すなわち、連通路の形状は、本実施形態に限定されるものでない。切欠部は、例えば、図11(a)に示す軸部141の切欠部141eのように、断面視V字状であっても構わない。また、切欠部は、例えば、図11(b)に示す軸部241の切欠部241eのように、断面視U字状であっても構わない。
また、切欠部が形成される個数、すなわち、連通路の個数は、本実施形態に限定されるものでなく、図11(b)に示す切欠部241eのように、複数個であっても構わない。
次に、別実施形態の軸受構造について説明する。
別実施形態の軸受構造は、軸部341の内側に連通路S10を形成する点が、本実施形態の軸受構造と異なる点である。
このため、以下では、連通路S10に関連する部分についてのみ説明を行い、他の部分については、本実施形態と同様の符号を付してその説明を省略する。
図12に示すように、別実施形態の軸部341には、略円柱状の中径部341bが形成される。軸部341には、一方が中径部341bの前部で開口するとともに、他方が小径部341cの前端部で開口する孔部341eが形成される。
孔部341eは、前側の開口部より軸部341の径方向内側に向けて伸びた後で、後方向に伸び、軸部341の中径部341bと小径部341cとの間のテーパ面で外部に開口する。
孔部341eの前側の開口部は、前側のOリング42よりも後方に形成され、第一の空間S11が形成されたときに、軸部341の中径部341bの第一の空間S11を形成する外周面に配置される。
孔部341eの後側の開口部は、後側のOリング43よりも前方に形成され、第二の空間S12が形成されたときに、軸部341の小径部341cの第二の空間S12を形成する外周面に配置される。
別実施形態の軸受構造では、このような孔部341eによって、第一の空間S11と軸受22よりも後方の空間(第二の空間S2)とを連通する連通路S10を形成する。
これにより、別実施形態の軸受構造では、第二の空間S12が形成されるまでの軸部341の挿入動作において、第一の空間S11の空気を外部に逃がしている。また、別実施形態の軸受け構造では、第二の空間S12が形成された後の軸部341の挿入動作において、空気の圧縮率を低減させている。
これによれば、別実施形態の軸受構造では、軸部341を支持孔21に確実に挿入できる。
また、別実施形態の軸受構造では、機体フレーム10上の重量物からの荷重が軸部341に作用する位置、すなわち、軸部341の位相を考慮して、連通路S10を形成したり、軸部341を挿入したりする必要がなくなる。
このため、別実施形態の軸受構造では、支持孔21に軸部341を容易に挿入できる。
このように、別実施形態の軸受構造では、連通路S10として、軸部341の外周面の第一の空間S11を形成する部分と、軸部341の外周面の第二の空間S12を形成する部分とを連通する孔部341eを形成する。
1 作業車両
20 フロントアクスルブラケット
21 支持孔(取付孔)
22 軸受
40 フロントアクスルケース
41 軸部(シャフト)
42・43 Oリング(シール部材)
S 連通路
S1 第一の空間
S2 第二の空間

Claims (4)

  1. 軸方向に所定の間隔をあけて二つのシール部材が取り付けられるシャフトを、取付孔に設けられる軸受に挿入して、前記軸受の軸方向両側の前記取付孔と前記シャフトとの間隙を前記各シール部材でシールする軸受構造であって、
    一方の前記シール部材と前記軸受との間に形成される第一の空間と、
    他方の前記シール部材と前記軸受との間に形成される第二の空間と、
    を連通する連通路が前記シャフトに形成される、
    軸受構造。
  2. 前記連通路として、
    前記シャフトの反荷重側の側面に切欠部を形成する、
    請求項1に記載の軸受構造。
  3. 前記連通路として、
    前記シャフトの外周面の前記第一の空間を形成する部分と、前記シャフトの外周面の前記第二の空間を形成する部分とを連通する孔部を形成する、
    請求項1に記載の軸受構造。
  4. フロントアクスルブラケットに形成される支持孔に設けられる軸受を介して、フロントアクスルケースを支持する作業車両であって、
    請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の軸受構造を用いて前記フロントアクスルケースを支持する、
    作業車両。
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