JP2014167286A

JP2014167286A - 作業車両

Info

Publication number: JP2014167286A
Application number: JP2013039474A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Fujita; 靖藤田; Kazunori Doi; 一紀土居; Takayuki Kajiwara; 隆幸梶原; Koji Ochi; 孝司越智
Original assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2014-09-11

Abstract

【課題】本発明では、冷却ファンの正逆転を行う作業車において、冷房機器の冷却効率の低下を抑制するとともに耐久性を高めることを課題とする。
【解決手段】冷却水の温度を検出する温度センサ（５２）によって、所定温度以下の水温が検出されている場合に、油圧式無段変速装置（３０）を減速作動させてファン（４０）の駆動を停止し、冷却水温度センサ（５２）によって、所定温度以下の水温が検出され、かつ、コンデンサ（１００）からの冷媒を圧縮するコンプレッサ（４５）が駆動されている場合には、油圧式無段変速装置（３０）を正転出力してファン（４０）の正転駆動を維持する制御装置（５０）を設ける。また、ファン（４０）が前記除塵状態に切換えられている場合に、前記コンプレッサ（４５）の駆動を停止させる構成とする。
【選択図】図１１

Description

本発明は、コンバイン等の作業車両に関する。

例えば、特許文献１に記載の如く、米や麦などの穀粒を収穫する大型のコンバインにおいて、エンジンを内装した原動室内に正逆回転する冷却ファンを設けて、この冷却ファンの正転で外気を吸引してラジエータ等の熱交換器を空冷し、冷却ファンの逆転で内気を排出してラジエータやフィルタに付着する塵埃を吹き飛ばして冷却器の冷却効率を高める構成を備え、作業者が搭乗して操縦操作を行うキャビン内には空調を行うエアコンが備えられている。

特開２０１２−１７７３５０号公報

コンバインは、走行装置の駆動と脱穀装置の駆動に多くの動力が消費され、夏季にエアコンを使用していると駆動力不足になって、脱穀装置の駆動力不足によって収穫作業の効率が低下する。

そこで、本発明では、冷却ファンの正逆転を行う作業車において、エアコンの使用による作業の効率低下を出来るだけ少なくすることを課題とする。

上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。
請求項１に記載の発明は、操縦者が搭乗するキャビン（６）の下方にエンジン（２０）を内装するエンジンルーム（８）を形成し、該エンジンルーム（８）の外側部に濾過体（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）を備え、前記エンジン（２０）と濾過体（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）の間に、エンジン（２０）の冷却水が流通するラジエータ（８０）と、キャビン（６）用冷房機器の冷媒が流通するコンデンサ（１００）を配置し、該コンデンサ（１００）とエンジン（８）の間にファン（４０）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装置（３０）を設け、該油圧式無段変速装置（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（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）の外側から内側へ外気を吸入する冷却状態と、前記ファン（４０）を逆転駆動して濾過体（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）の内側から外側へ風を吹き出す除塵状態とに切換自在に構成し、前記冷却水の温度を検出する温度センサ（５２）によって所定温度以下の水温が検出されている場合に、前記油圧式無段変速装置（３０）を減速作動させてファン（４０）の正転駆動を停止し、前記冷却水温度センサ（５２）によって、所定温度以下の水温が検出され、かつ、前記コンデンサ（１００）からの冷媒を圧縮するコンプレッサ（４５）が駆動されている場合には、前記油圧式無段変速装置（３０）を正転出力させてファン（４０）の正転駆動を維持する制御装置（５０）を設けた作業車両とする。

請求項２に記載の発明は、前記ファン（４０）が前記除塵状態に切換えられている場合に、前記コンプレッサ（４５）の駆動を停止させる構成とした請求項１に記載の作業車両とする。

請求項３に記載の発明は、前記ファン（４０）が前記除塵状態に切換えられている場合に、キャビン（６）内へ外気を導入する風路のシャッター（６７）が閉鎖される構成とした請求項１または請求項２に記載の作業車両とする。

請求項１に記載の発明によれば、エンジン（２０）の冷却水の温度を検出する温度センサ（５２）によって、所定温度以下の水温が検出されている場合に、油圧式無段変速装置（３０）を減速作動させてファン（４０）の駆動を停止し、冷却水温度センサ（５２）によって、所定温度以下の水温の水温が検出され、かつ、コンデンサ（１００）からの冷媒を圧縮するコンプレッサ（４５）が駆動されている場合には、油圧式無段変速装置（３０）を正転出力させてファン（４０）の正転状態を維持するので、エンジン（２０）が低温である状態においてファン（４０）の駆動を停止して、暖機運転に要する時間を短縮し、エンジン（２０）の燃焼効率を高めることができる。

また、エンジン（２０）が低温であり、かつ、キャビン（６）内を冷却するためにコンプレッサ（４５）が駆動されている状態では、コンデンサ（１００）内の冷媒を冷却して、コンプレッサ（４５）の圧力上昇を抑制し、冷房機器の耐久性を高めることができる。

請求項２に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、除塵状態において、エンジン（２０）側からの熱気で加熱されたコンデンサ（１００）内の冷媒がコンプレッサ（４５）へ送られることによるコンプレッサ（４５）の破損を防止することができ、冷房機器の耐久性を更に高めることができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載の発明の効果に加えて、除塵状態において、濾過体（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）の外側へ放出される熱気が冷房機器に導入されることを防止して、コンデンサ（４５）の圧力上昇を抑制し、冷房機器の冷却効率の低下を防止することができる。

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。油圧式無段変速装置の油圧回路図である。油圧式無段変速装置の説明図である。自動制御ブロック図である。エアコンパネルの正面図である。ブースト温度の修正グラフである。

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。なお、実施例においてコンバインの前進方向に向かって左右方向をそれぞれ左、右といい、前進方向を前、後進方向を後という。

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、コンデンサ１００、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。

コンデンサ１００は、キャビン６内を冷却するための冷媒を冷却する機器である。
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、インタークーラ９０、オイルクーラ８５、ラジエータ８０、エンジン２０、コンデンサ１００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て、ラジエータ８０と濾過体１２Ａ〜１２Ｃに付着した藁屑、塵埃等を除去する。

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、エンジン２０から伝動された入力軸３１の回転（駆動力）を増減速して第一出力軸３３に出力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、図６の如く、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から伝動された入力軸の３１の回転は逆回転に変更されて第一出力軸３３に出力される。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から出力される第一出力軸３３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の第一出力軸３３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、空調用の冷媒を圧縮するコンプレッサ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、着座シート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）に緩み側となるベルト２３の部位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）に緩み側となるベルト１５３の部位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１５０に流入し、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１５０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１５０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。

エンジン２０の吸気側に設ける吸気管は、エアーフィルタからエンジンルーム８内で連結しているが、その吸気管にエアーフローメータを取り付けるメータ取付ブラケットを取り付け、このメータ取付ブラケットにブローバイガス導入管を連結して、部品点数を少なくすると共に配管を短くしている。

次に、ファン４０の自動回転制御について説明する。
図１１は、自動制御のブロック図で、コントローラ（制御装置）５０への入力データは、エンジン回転センサ５１からのエンジン２０のクランク軸２１の回転数と、冷却水温度センサ（温度センサ）５２からのラジエータ８０の水温と、脱穀(刈取)スイッチ５３から脱穀装置３と刈取装置４の駆動信号と、籾排出スイッチ５４からの排出筒７の駆動信号と、エンジン２０の吸気口に設けた吸気温度センサ５５からの吸気温度と、ブースターに設けたブースト温度センサ５６からのブースト温度と、燃料タンクに設けた燃料温度センサ５７からの燃料温度と、走行用油圧式無段変速装置１５０に設けたオイル温度センサ５８からの作動オイル温度と、ファン４０のファン回転センサ５９からのファン回転数と、走行装置２の走行速度センサ６０からの走行速度と、ファン用油圧式無段変速装置３０のトラニオン開度センサ６１からのトラニオン開度と、旋回スイッチ６２からの旋回信号と、エアコンスイッチ６３からのオン・オフ信号と、ファン逆転入・切スイッチ６４からのオン・オフ信号と、手動回転設定ダイヤル６５からの回転数設定値と、コンプレッサ圧センサ６８からの冷媒圧と、ファン用油圧式無段変速装置３０の出力回転センサ６９からの第一出力軸３３の回転数である。

また、コントローラ５０からの制御信号は、ファン４０の回転速度と税逆回転を制御するファン用油圧式無段変速モータ６６と、コンプレッサ４５と、エアコンの内外気シャッター（シャッター）６７である。

ファン４０の自動回転制御は、次の如く行われる。
まず、エアコンスイッチ６３をオンすると、コンデンサ１００の過熱を防ぐために、ファン４０の正転駆動を開始する。

キャビン６の操縦席前に設けるエアコンパネル７０には、ファン４０の回転速度レベル７１と冷却水温度センサ５２の水温レベル７２とファン４０の回転方向表示７３等を表示し、水温レベル７２と回転速度レベル７１を連動して変動させる。

ファン４０を逆回転してエンジンルーム８内の空気を排出する場合には、コンプレッサ４５の駆動を停止して冷媒圧の上昇を防ぎ、キャビン６内に設ける内外気シャッター６７を外気を導入する状態からキャビン６の内気を循環させる状態に切り換えて熱風がキャビン６内に入るのを防ぐ。

また、コンプレッサ圧センサ６８が冷媒圧の所定以上上昇を検出すると、コンプレッサ４５を停止し、ファン４０の回転を上昇し、冷媒圧が正常圧に戻ると、ファン４０の回転を通常よりも１〜２割程度上昇させて駆動する。

また、ファン４０の回転制御は、図１３の如く、ブースト温度センサ５６ブースト温度センサ５６が検出する吸気温度から吸気温度センサ５５が検出する外気温を減算した温度で制御して、外気温が高い時にファン４０の回転を上昇させ過ぎないようにする。

なお、ファン４０の回転制御は、ブースト温度センサ５６の吸気温度と冷却水温度センサ５２水温で行うが、どちらかが一定温度以上になると回転を上昇させ、一定温度以下に低下しても一定時間回転を維持することで、頻繁な回転変動を無くする。

ファン用油圧式無段変速装置３０の回転制御は、中間域では出力回転センサ６９の検出する回転数で行い、高回転域ではトラニオン開度センサ６１からのトラニオン角度で行う

６キャビン
８エンジンルーム
１２Ａ濾過体
１２Ｂ濾過体
１２Ｃ濾過体
２０エンジン
３０油圧式無段変速装置
４０ファン
４５コンプレッサ
５０制御装置
６７内外気シャッター（シャッター）
８０ラジエータ
１００コンデンサ

Claims

操縦者が搭乗するキャビン（６）の下方にエンジン（２０）を内装するエンジンルーム（８）を形成し、該エンジンルーム（８）の外側部に濾過体（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）を備え、前記エンジン（２０）と濾過体（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）の間に、エンジン（２０）の冷却水が流通するラジエータ（８０）と、キャビン（６）用冷房機器の冷媒が流通するコンデンサ（１００）を配置し、該コンデンサ（１００）とエンジン（８）の間にファン（４０）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装置（３０）を設け、該油圧式無段変速装置（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（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）の外側から内側へ外気を吸入する冷却状態と、前記ファン（４０）を逆転駆動して濾過体（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）の内側から外側へ風を吹き出す除塵状態とに切換自在に構成し、前記冷却水の温度を検出する温度センサ（５２）によって所定温度以下の水温が検出されている場合に、前記油圧式無段変速装置（３０）を減速作動させてファン（４０）の正転駆動を停止し、前記冷却水温度センサ（５２）によって、所定温度以下の水温が検出され、かつ、前記コンデンサ（１００）からの冷媒を圧縮するコンプレッサ（４５）が駆動されている場合には、前記油圧式無段変速装置（３０）を正転出力させてファン（４０）の正転駆動を維持する制御装置（５０）を設けた作業車両。
前記ファン（４０）が前記除塵状態に切換えられている場合に、前記コンプレッサ（４５）の駆動を停止させる構成とした請求項１に記載の作業車両。
前記ファン（４０）が前記除塵状態に切換えられている場合に、キャビン（６）内へ外気を導入する風路のシャッター（６７）が閉鎖される構成とした請求項１または請求項２に記載の作業車両。