JP5517077B2 - 作業車輌の原動部構造 - Google Patents

Description

本発明は、作業車輌の原動部構造に関するものである。

コンバインのエンジンルームの省スペースを図るため、特許文献１には、エンジンルームに機体外側から内側に向かってラジエータ、ファン、油圧式無段変速機及びエンジンを並列に配置する原動部構造が開示されている。

特開２００８−８８８２３号公報

しかし、特許文献１記載の発明における原動部は、ファンによって吸入された外気をエンジンに向かって送風する際に、油圧式無段変速機が障害となりエンジンの冷却効率を低下させる虞があった。
また、油圧式無段変速機をエンジンとファンとの間に配置しているために、油圧式無段変速機の保守・点検作業が困難であった。

そこで、本発明の主たる課題は、かかる問題点を解消することにある。

上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
請求項１に係る発明は、操作者が搭乗するキャビン（６）の下方に、エンジン（２０）を内装すると共に機体外側部に濾過体（１２）を有したエンジンルーム（８）を設け、
前記エンジンルーム（８）内におけるエンジン（２０）よりも機体左右方向での右側の部位にラジエータ（８０）を配置し、前記エンジン（２０）とラジエータ（８０）の間の部位にはファン（４０）を配置し、前記エンジン（２０）の駆動力を変速してファン（４０）を駆動する正逆転出力可能な油圧式無段変速機（３０）を設け、該油圧式無段変速機（３０）の変速作動によって、前記ファン（４０）を正転駆動して濾過体（１２）の外側からエンジンルーム（８）の内側へ外気を吸入する冷却状態と、前記ファン（４０）を逆転駆動してエンジンルーム（８）の内側から濾過体（１２）の外側へ風を吹き出す除塵状態とに切換自在に構成し、前記油圧式無段変速機（３０）を、前記エンジンルーム（８）内におけるエンジン（２０）に対して機体左右方向で左側の上方の部位であって、ファン（４０）の軸心方向視において、ファン（４０）の回転軌跡の外側に偏倚した部位に配置したことを特徴とする作業車輌の原動部構造である。

請求項２に係る発明は、前記エンジンルーム（８）内におけるエンジン（２０）に対して前記ファン（４０）とは反対側の部位において、エンジン（２０）の上方で前後方向に延伸する上側フレーム（１５）に、前記油圧式無段変速機（３０）を支持した請求項１記載の作業車輌の原動部構造である。

請求項３に係る発明は、前記エンジン（２０）の排気ガスが流入するタービン（２５）をエンジン（２０）の機体前後方向での後側に配置し、エンジン（２０）の機体前後方向での前部の上方に前記油圧式無段変速機（３０）を配置した請求項１又は２記載の作業車輌の原動部構造である。

請求項４に係る発明は、前記油圧式無段変速機（３０）から前記エンジンルーム（８）の外側に向かって延伸する出力軸（３３）の外側端部に、油圧式無段変速機（３０）から出力された回転を前記ファン（４０）に伝動する第１プーリ（３４）を設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の作業車輌の原動部構造である。
請求項５に係る発明は、前記第１プーリ（３４）と前記ファン（４０）の入力軸（４１）に軸支された第２プーリ（４２）とに巻き掛けられたベルト（３５）を、前記エンジン（２０）とファン（４０）の間に配置した請求項４に記載の作業車両の原動部構造である。

請求項１記載の発明によれば、油圧式無段変速機（３０）を、エンジンルーム（８）内におけるエンジン（２０）に対して機体左右方向で左側の上方の部位であって、ファン（４０）の軸心方向視において、ファン（４０）の回転軌跡の外側に偏倚した部位に配置しているので、油圧式無段変速機（３０）がファン（４０）の送風の障害にならず、エンジン（２０）を効率良く冷却することができる。
また、エンジン（２０）とラジエータ（８０）に近接する部位に、ファン（４０）を配置することができるために、原動部の左右幅をコンパクトに構成することができ、ファン（４０）による冷却風をラジエータ（８０）及びエンジン（２０）に効果的に作用させ、エンジン（２０）の冷却効率を高めることができる。
さらに、ファン（４０）の送風がエンジン（２０）の全域に届き、エンジン（２０）を効率良く冷却することができる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、エンジンルーム（８）内におけるエンジン（２０）に対してファン（４０）とは反対側の部位において、エンジン（２０）の上方で前後方向に延伸する上側フレーム（１５）に油圧式無段変速機（３０）を支持しているので、油圧式無段変速機（３０）にエンジン（２０）の振動が直接伝わらず、振動に起因する油圧式無段変速機（３０）の作動不良を低減することができる。

請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、エンジン（２０）の排気ガスが流入するタービン（２５）をエンジン（２０）の機体前後方向での後側に配置し、エンジン（２０）の機体前後方向での前部の上方に前記油圧式無段変速機（３０）を配置しているので、油圧式無段変速機（３０）にタービン（２５）の放熱が直接伝わらず、熱に起因する油圧式無段変速機（３０）の作動不良を低減することができる。

請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明の効果に加えて、油圧式無段変速機（３０）からエンジンルーム（８）の外側に向かって延伸する出力軸（３３）の外側端部に、油圧式無段変速機（３０）から出力された回転を前記ファン（４０）に伝動する第１プーリ（３４）を設けているので、伝動構造を簡易にすることができる。
請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の発明の効果に加えて、第１プーリ（３４）と前記ファン（４０）の入力軸（４１）に軸支された第２プーリ（４２）とに巻き掛けられたベルト（３５）を、前記エンジン（２０）とファン（４０）の間に配置しているので、さらに伝動構造をさらに簡易にできる。

コンバインの右側面図である。 コンバインの左側面図である。 コンバインの平面図である。 原動部の正面図である。 原動部の平面図である。 図５のＡ−Ａ矢視図である。 図５のＢ−Ｂ矢視図である。 要部動力伝達図である。 油圧式無段変速機の油圧回路図である。 油圧式無段変速機の説明図である。 他の実施形態の原動部の平面図である。 他の実施形態の原動部の右側面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ詳説する。なお、理解を容易にするために便宜的に方向を示して説明しているが、これらにより構成が限定されるものではない。

コンバインは、図１〜図３に示すように、機体フレーム１の下方には土壌面を走行するための左右一対のクローラからなる走行装置２が設けられ、機体フレーム１の上方左側には脱穀・選別を行う脱穀装置３が設けられ、脱穀装置３の前方には圃場の穀桿を収穫する刈取装置４が設けられている。脱穀装置３で脱穀・選別された穀粒は脱穀装置３の右側に設けられたグレンタンク５に貯留され、貯留された穀粒は排出筒７により外部へ排出される。また、機体フレーム１の上方右側には操作者が搭乗する操作部を備えたキャビン６が設けられ、キャビン６の下方にはエンジンルーム８が設けられている。

エンジンルーム８のエンジンカバー１１には目抜き鉄板などからなる濾過体１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが設けられている。また、濾過体１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの目合いを同一にすることもできるが、ファン４０と対向して設けられていない濾過体１２Ａの目合いを大きくし、ファン４０と対向して設けられている濾過体１２Ｂ、１２Ｃの目合いを小さくするのが好ましい。

エンジンカバー１１の内側には、図４〜図８に示すように、外側から順に、インタークーラ９０、オイルクーラ８５、ラジエータ８０、ファン４０、エンジン２０が配置され、エンジン２０の内側（ファン４０とは反対側）の上方に、ファン４０の回転軌跡の外側に偏倚させてファン用油圧式無段変速装置（油圧式無段変速装置）３０が配置されている。

インタークーラ９０は、エンジン２０の燃焼効率を高めるため、燃焼用の混合気を冷却する機器であり、ラジエータ８０の外側に設けられた支持部材に着脱自在に取付けられている。

オイルクーラ８５は、昇降用シリンダ及びミッションの駆動用オイルを冷却する機器であり、ラジエータ８０の外側に設けられた支持部材に取付けられている。なお、用途毎に複数個のオイルクーラ８５を設けることもできる。

ラジエータ８０は、エンジン２０により加熱された冷却水を冷却する機器であり、エンジン２０の冷却水経路であるマニホールドに接続されている。
ラジエータ８０は、オイルクーラ８５とファン４０の間に配置され、ラジエータ８０の外側には、インタークーラ９０及びオイルクーラ８５を取付ける支持部材が設けられ、ラジエータ８０の内側には、後述するファン４０の吸入効率を高めるため、ファン４０を取り囲むシュラウド８１が設けられている。
シュラウド８１の形状は、ファン４０の外周に沿わせて円形状あるいは多角形状に形成し、ファン４０による外気の吸入の抵抗を小さくするため薄板状の鋼板により成形加工するのが好適である。

ファン４０は、正転駆動状態にあっては、エンジンカバー１１の濾過体１２Ａ〜１２Ｃを介して外気を吸入し、ラジエータ８０、エンジン２０を冷却し、逆転駆動状態にあっては、濾過体１２Ａ〜１２Ｃを介して機体内側の内気を排気し、併せて、濾過体１２Ａ〜１２Ｃに付着した藁屑、塵埃等を除去する機器である。
ファン４０は、羽根４０Ａと羽根４０Ａの基部を支持する中心部４０Ｂにより構成され、ファン４０の中心部４０Ｂには、内側（エンジン２０側）に伸びる入力軸４１が取付けられ、入力軸４１の内側端部には、プーリ４２が軸支されている。

ファン用油圧式無段変速装置３０は、ファン４０の正転・逆転駆動状態の切換え、ファン用油圧式無段変速装置３０の入力軸３１に伝動されたエンジン２０の回転（駆動力）の増減速を行なう機器である。
ファン用油圧式無段変速装置３０は、ファン４０の吸入・排気を能率良く行ない、エンジン２０の振動による影響を低減するために、機体フレーム１から立設したエンジンルーム８の前側フレーム１３と後側フレーム１４に架設した上側フレーム１５上にブラケット（取付けメタル）を介して取付けられている。また、エンジン２０は、エンジ２０から発生する振動の伝達を防止するために、エンジンマウント２４を介して機体フレーム１に取付けられており、ブラケットには、部品点数を低減するために、ファン用油圧式無段変速装置３０の正転・逆転駆動状態の切換えを行なうトラニオン、回転（駆動力）の増減速を行なう制御ギヤ等が取付けられている。なお、トラニオンによって、後述する走行用油圧式無段変速装置１５０から伝動された回転は逆回転に変更される。すなわち、走行用油圧式無段変速装置１５０から伝動された回転が正転の場合、ファン用油圧式無段変速装置３０の回転は逆転となり、伝動された回転が逆転の場合、ファン用油圧式無段変速装置３０の回転は正転に変更される。

ファン用油圧式無段変速装置３０は、図４に示すように、エンジン２０の内側（ファン４０とは反対側）の上方に配置されており、図５に示すように、エンジン２０の吸気を過給するためにエンジン２０の排気ガスが流入するタービン２５よりも前方で、走行用油圧式無段変速装置１５０よりも後方のエンジン２０のクランク軸２１の上方近傍に配置されており、図６に示すように、キャビン６内のシート（着座シート）６Ａと共に開閉自在な支持プレート６Ｂの下方に配置され、図７に示すように、ファン４０の回転軌跡の外側に偏倚させて配置されている。
なお、圧縮空気を送風するコンプレッサ４５は、ファン用油圧式無段変速装置３０の略後方に並列して配置されており、エンジン２０の後方には、エンジン２０から排出される排気ガスに含まれる不純物を除去するために、ディーゼル微粒子捕集フィルタ２６が設けられており、ファン用油圧式無段変速装置３０は、シート６Ａの真下よりも内側に偏倚させて設けられている。

エンジン２０の内側（ファン４０とは反対側）のクランク軸２１の先端部に軸支されたプーリ２２と、エンジン２０の前方に配置された走行用油圧式無段変速装置１５０の入力軸１５１の先端部に軸支されたプーリ１５２には、ベルト２３が巻き掛けられており、エンジン２０の回転が、走行用油圧式無段変速装置１５０に伝動される。なお、ベルト２３は、ベルト２３の耐久性を向上させるために、図６の矢印で示すエンジン２０のプーリ２２の逆転駆動状態時（ファン４０の正転駆動状態時）にベルト２３の緩み側をテンションアーム２３Ａのローラ２３Ｂによって押圧している。

走行用油圧式無段変速装置１５０の入力軸１５１の先端部に軸支されたプーリ１５２と、ファン用油圧式無段変速装置３０の内側（ファン４０とは反対側）の入力軸３１の先端部に軸支されたプーリ３２には、ベルト１５３が巻き掛けられており、走行用油圧式無段変速装置１５０に伝動された回転が、ファン用油圧式無段変速装置３０に伝動される。なお、ベルト１５３は、ベルト１５３の耐久性を向上させるために、図６の矢印で示す走行用油圧式無段変速装置１５０のプーリ１５２の逆転駆動状態時（ファン４０の正転駆動状態時）にベルト１５３の緩み側をテンションアーム１５３Ａのローラ１５３Ｂによって押圧している。

ファン用油圧式無段変速装置３０の外側（ファン４０側）には、ファン４０にエンジン２０の回転を伝動するエンジン２０の上方を横断する長軸な第一出力軸（出力軸）３３と、コンプレッサ４５にエンジン２０の回転を伝動する短軸な第二出力軸３６が設けられている。

ファン用油圧式無段変速装置３０の第一出力軸３３の先端部に軸支されたプーリ３４と、ファン４０の入力軸４１の先端部に軸支されたプーリ４２には、ベルト３５が巻き掛けられており、ファン用油圧式無段変速装置３０に伝動された回転が、ファン４０に伝動される。なお、ベルト３５は、ベルト３５の耐久性を向上させるために、図７の矢印で示すファン４０の正転駆動状態時にベルト３５の緩み側をテンションアーム３５Ａのローラ３５Ｂによって押圧している。

ファン用油圧式無段変速装置３０の第二出力軸３６の先端部に軸支されたプーリ３７と、コンプレッサ４５の入力軸４６の先端部に軸支されたプーリ４７には、ベルト３８が巻き掛けられており、ファン用油圧式無段変速装置３０に伝動された回転が、コンプレッサ４５に伝動される。なお、ファン用油圧式無段変速装置３０の入力軸３１のプーリ３２からコンプレッサ４５にファン用油圧式無段変速装置３０の回転を伝動することもできる。

図９に示すように、ファン用油圧式無段変速装置３０の流入管１１０及び流出管１１１は、それぞれ油圧バルブ装置２００とオイルクーラ８５の間の油圧回路に接続されている。ファン用油圧式無段変速装置３０から流出した駆動オイルは、オイルクーラ８５で冷却されるため、ファン用油圧式無段変速装置３０に専用の冷媒用チャージポンプを設ける必要はない。
駆動用オイルは、オイルタンク２０１から浮遊物等を除去するフィルタ２０２を介して走行用油圧式無段変速装置１５１に流入し、走行用油圧式無段変速装置１５１に流入した一部の駆動用オイルは、走行用油圧式無段変速装置１５１から昇降用シリンダ及びミッションを駆動する作業バルブを有する油圧バルブ装置２００に流入し、その後、油圧バルブ装置２００からオイルクーラ８５を介して再びオイルタンク２０１に流入する。
また、走行用油圧式無段変速装置１５０に流入した一部の駆動用オイルは、走行用油圧式無段変速装置１５１からフィルタ２０３と分流バルブ２０４を介して刈取用油圧式無段変速装置１９１に流入し、その後、刈取用油圧式無段変速装置１５５からオイルタンク２０１に流入する。

ファン用油圧式無段変速装置３０は、図１０に示すように、ファン４０の中立状態（正転・逆転駆動を行なわない状態）を迅速に行ない、ファン４０の逆転駆動状態における回転速度を速くするために、正転側にオリフィス１１４を設けている。入力軸３１に接続された定常式油圧ポンプ１１２と、出力軸３３に接続された可変式油圧モータ１１３を有する。入力軸３１に伝動された回転を増減速し出力軸３３，３６に出力するには、キャビン６に設けられた操作レバーで遠隔操作される可変式油圧ポンプ１１２の斜板１１５の傾斜角度を変更する。

次に、本発明の作業車輌の原動部構造の他の実施形態について説明する。なお、同一部材には同一符号を付し重複した説明は省略する。

図１１、図１２に示すように、他の実施形態は、エンジンルーム８のエンジンカバー１１の内側には、外側から順に、インタークーラ９０、オイルクーラ８５、ラジエータ８０、ファン４０、エンジン２０が配置され、エンジン２０の内側の上方に、ファン４０の回転軌跡の外側に偏倚させファン用油圧式無段変速装置３０が配置されており、ファン用油圧式無段変速装置３０の第一出力軸３３に軸支されたプーリ３４に隣接した内側に上側ファン５０が配置されている。

上側ファン５０の外径は、プーリ３４の外径よりも若干大きく形成されており、上側ファン５０の中心部は、ファン用油圧式無段変速装置３０の第一出力軸３３に支持されている。また、上側ファン５０の正転・逆転駆動状態は、ファン４０の正転・逆転駆動状態と一致している。

上側ファン５０の正転駆動状態にあっては、エンジンカバー１１の濾過体１２Ａを介して外気を吸入し、特に、ファン用油圧式無段変速装置３０及びキャビン６内のシート６Ａの前方部を冷却し、逆転駆動状態にあっては、特に濾過体１２Ａに付着した藁屑、塵埃等を除去する機器である。なお、第二ファン５０によって吸引された外気をファン用油圧式無段変速装置３０、キャビン６内のシート６Ａの前方部流すために、エンジン２２に隣接する仕切板５１を設けることが好適である。

本発明は、農業用作業車輌に適用できるものである。

１ 機体フレーム
６ キャビン
６Ａ シート（着座シート）
６Ｂ 支持プレート
８ エンジンルーム
１１ エンジンカバー
１２Ａ 濾過体
１２Ｂ 濾過体
１２Ｃ 濾過体
１３ 前側フレーム
１４ 後側フレーム
１５ 上側フレーム
２０ エンジン
２５ タービン
２６ ディーゼル微粒子捕集フィルタ
３０ ファン用油圧式無段変速装置（油圧式無段変速装置）
３３ 第一出力軸（出力軸）
３４ プーリ（第１プーリ）
３５ ベルト
３６ 第二出力軸
４０ ファン
４１ 入力軸
４２ プーリ（第２プーリ）
４５ コンプレッサ
５０ 上側ファン
５１ 仕切板
８０ ラジエータ
８５ オイルクーラ
９０ インタークーラ

Claims (5)

1. 操作者が搭乗するキャビン（６）の下方に、エンジン（２０）を内装すると共に機体外側部に濾過体（１２）を有したエンジンルーム（８）を設け、
   前記エンジンルーム（８）内におけるエンジン（２０）よりも機体左右方向での右側の部位にラジエータ（８０）を配置し、前記エンジン（２０）とラジエータ（８０）の間の部位にはファン（４０）を配置し、
   前記エンジン（２０）の駆動力を変速してファン（４０）を駆動する正逆転出力可能な油圧式無段変速機（３０）を設け、
   該油圧式無段変速機（３０）の変速作動によって、前記ファン（４０）を正転駆動して濾過体（１２）の外側からエンジンルーム（８）の内側へ外気を吸入する冷却状態と、前記ファン（４０）を逆転駆動してエンジンルーム（８）の内側から濾過体（１２）の外側へ風を吹き出す除塵状態とに切換自在に構成し、
   前記油圧式無段変速機（３０）を、前記エンジンルーム（８）内におけるエンジン（２０）に対して機体左右方向で左側の上方の部位であって、ファン（４０）の軸心方向視において、ファン（４０）の回転軌跡の外側に偏倚した部位に配置したことを特徴とする作業車輌の原動部構造。
2. 前記エンジンルーム（８）内におけるエンジン（２０）に対して前記ファン（４０）とは反対側の部位において、エンジン（２０）の上方で前後方向に延伸する上側フレーム（１５）に、前記油圧式無段変速機（３０）を支持した請求項１記載の作業車輌の原動部構造。
3. 前記エンジン（２０）の排気ガスが流入するタービン（２５）をエンジン（２０）の機体前後方向での後側に配置し、エンジン（２０）の機体前後方向での前部の上方に前記油圧式無段変速機（３０）を配置した請求項１又は２記載の作業車輌の原動部構造。
4. 前記油圧式無段変速機（３０）から前記エンジンルーム（８）の外側に向かって延伸する出力軸（３３）の外側端部に、油圧式無段変速機（３０）から出力された回転を前記ファン（４０）に伝動する第１プーリ（３４）を設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の作業車輌の原動部構造。
5. 前記第１プーリ（３４）と前記ファン（４０）の入力軸（４１）に軸支された第２プーリ（４２）とに巻き掛けられたベルト（３５）を、前記エンジン（２０）とファン（４０）の間に配置した請求項４に記載の作業車両の原動部構造。

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