JP2016034799A

JP2016034799A - 作業車

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Publication number: JP2016034799A
Application number: JP2014158351A
Authority: JP
Inventors: 稲岡　基成; Motonari Inaoka; 基成稲岡; 清水　俊秀; Toshihide Shimizu; 俊秀清水; ヴェルナー・オース; Orth Werner
Original assignee: AVL List GmbH; Kubota Corp
Current assignee: AVL List GmbH; Kubota Corp
Priority date: 2014-08-04
Filing date: 2014-08-04
Publication date: 2016-03-17
Anticipated expiration: 2034-08-04
Also published as: US20160031311A1; EP2982532A1; EP2982532B1; US9895966B2; JP6415890B2

Abstract

【課題】作業車用のクーリングシステムを構築する冷却液ラジエータと冷却ユニットとの間に保守点検に必要な空間を簡単に作り出す。【解決手段】車体フレーム１０に搭載されたエンジン２０の車体前後方向で一方側に配置された冷却ファンユニット４と、冷却ファンユニット４のエンジン２０とは反対側に配置された冷却液ラジエータ５と、冷却液ラジエータ５の冷却ファンユニット４とは反対側に配置された冷却ユニット６と、車体前後方向で冷却ユニット６と冷却液ラジエータ５との間の距離を変更可能なように冷却液ラジエータ５と冷却ユニット６とを連結するリンク機構７とが備えられている。リンク機構７が、左右一対のアッパーリンク７１と左右一対のロアーリンク７２とを有する４節リンク機構である。【選択図】図１

Description

本発明は、冷却液ラジエータと、この冷却液ラジエータと近接して向き合っている冷却ユニットとを備えた冷却システムを備えた作業車に関する。

上述した冷却システムでは、メンテナンス時に、冷却液ラジエータと冷却ユニットとの隙間に手を入れることができるように、冷却液ラジエータと冷却ユニットとのいずれかを動かす必要がある。例えば、特許文献１による冷却システムでは、第１ラジエータに対して第２ラジエータが第１連結手段と第２連結手段とによって変位可能に取り付けられている。第１連結手段はスライド機構を有する揺動リンク機構であり、第１ラジエータと第２ラジエータの各上部を連結する。第２連結手段はスライド機構であり、第２ラジエータと第２ラジエータの各下部を連結する。これにより、第２ラジエータの上部は揺動変位とスライド変位とによって第１ラジエータの上部から大きく離れることができ、第２ラジエータの下部はスライド変位とによって第１ラジエータの下部から少し離れることができる。これにより、第１ラジエータと第２ラジエータの間に手を入れることが可能となる。しかしながら、スライド機構を有する揺動リンク機構とスライド機構が必要となり、第２ラジエータを第１ラジエータに取り付けるためにスライド機構を有する揺動リンク機構とスライド機構が必要となり、その取り付け構造が複雑となり、その占有スペースも大きくなる。特に長孔とピンとによるスライド機構は製造費がかさむだけでなく、長孔に異物が詰まりやすいという欠点もある。

米国特許８，３４２，２７７号公報

上記実情に鑑み、本発明の課題は、作業車用のクーリングシステムを構築する冷却液ラジエータと冷却ユニットとの間に保守点検に必要な空間を簡単に作り出すことができる技術を提供することである。

本発明による作業車は、車体フレームと、前記車体フレームに搭載されたエンジンと、前記エンジンの車体前後方向で一方側に配置された冷却ファンユニットと、前記冷却ファンユニットの前記エンジンとは反対側に配置された冷却液ラジエータと、前記冷却液ラジエータの前記冷却ファンユニットとは反対側に配置された冷却ユニットと、車体前後方向で前記冷却ユニットと前記冷却液ラジエータとの間の距離を変更可能なように前記冷却液ラジエータと冷却ユニットとを連結するリンク機構とを備えている。さらに、前記リンク機構が、左右一対のアッパーリンクと左右一対のロアーリンクとを有する４節リンク機構として構成されている。

冷却液ラジエータと冷却ユニットと間に４節リンク機構を架設することで、冷却ユニットが冷却液ラジエータに対して揺動可能に支持される。４節リンク機構を用いて冷却ユニットを揺動することで、冷却液ラジエータと冷却ユニットと間に空間が形成されるので、互いの冷却面の保守点検が容易となる。また、４節リンク機構は構造が簡単で、製造コストが低いという利点もある。

本発明の好適な実施形態の１つでは、前記冷却ユニットは、前記冷却液ラジエータの上半分領域に配置された第１冷却器と、前記冷却液ラジエータの下半分領域に配置された第２冷却器とからなり、前記第１冷却器が前記リンク機構を介して前記冷却液ラジエータと連結され、前記第１冷却器の下端と前記第２冷却器の上端とが連結ユニットで連結されている。この構成では、冷却風の流通が良好な冷却液ラジエータの冷却面に対向して、第１冷却器と第２冷却器とを配置することになり、２種類の冷却器に対して効率よく冷却風を通過させることができる。その際、前記連結ユニットとして、前記第１冷却器と前記第２冷却器とを車体横断方向の揺動軸心周りで揺動可能に連結する揺動連結ユニットを採用すると、第１冷却器が傾斜姿勢にもかかわらず、第２冷却器を直立姿勢に維持することができる。第１冷却器と連動して第２冷却器も傾斜姿勢をとると、第２冷却器の下端が冷却液ラジエータから大きく離れ、第２冷却器の揺動スペースが大きくなりすぎるという不都合が生じる。第１冷却器と第２冷却器との揺動連結は、この不都合を解消する。

冷却ユニットが、第１冷却器と第２冷却器とに加え、さらにもう１つの第３冷却器を備えている場合、第３冷却器を第２冷却器の冷却液ラジエータとは反対側に配置し、この第３冷却器を前記第１冷却器の下端に連結すると好都合である。これにより、第３冷却器は冷却液ラジエータに対して第２冷却器を挟んだ位置に配置される。つまり、冷却液ラジエータの冷却面と第２冷却器の一方の冷却面、及び第２冷却器の一方の冷却面と第３冷却器の内側の冷却面がほぼ平行でそれぞれ近接した位置関係となる。保守点検時に、第１冷却器を傾斜姿勢に揺動することで、第３冷却器は第１冷却器の延長上で同様な傾斜姿勢となる。これに対して、第２冷却器は垂直姿勢を維持することができるので、冷却液ラジエータの冷却面と第２冷却器の一方の冷却面との間、及び第２冷却器の一方の冷却面と第３冷却器の内側の冷却面との間にスペースが形成され、保守点検が容易となる。

保守点検に最小限必要な冷却面同士の間隔、クーリングシステムに与えられるスペースを制約条件として、冷却液ラジエータに対する冷却ユニットの適正な揺動姿勢を考察すると、前記アッパーリンクと前記ロアーリンクの前記冷却液ラジエータ側のそれぞれの支点の支点間距離は、前記アッパーリンクと前記ロアーリンクの前記冷却ユニット側のそれぞれの支点の支点間距離より短く、前記アッパーリンクの前記冷却液ラジエータ側の支点と前記冷却ユニット側の支点の支点間距離は、前記ロアーリンクの前記冷却液ラジエータ側の支点と前記冷却ユニット側の支点の支点間距離より短くすることが好適であることが判明した。さらに、前記アッパーリンクと前記ロアーリンクの前記冷却ユニット側のそれぞれの支点の支点間距離は、前記アッパーリンクの前記冷却液ラジエータ側の支点と前記冷却ユニット側の支点との支点間距離より短くすることで、スペースの有効利用及び保守点検の容易性が達成される。

本発明による作業車におけるクーリングシステムの基本的な構成を説明する模式図である。本発明の具体的な実施形態の１つであるトラクタの側面図である。クーリングシステムの斜視図である。使用時におけるクーリングシステムの姿勢を示す側面図である。保守点検時におけるクーリングシステムの姿勢を示す側面図である。

本発明による作業車、特にそのクーリングシステムの具体的な実施形態を説明する前に、図１を用いて基本的な構成を説明する。このクーリングシステムは、車体フレーム１０に搭載されたエンジン２０を冷却する冷却ファンユニット４を通過する冷却風を利用する。なお、図１では、便宜上、図の左側を前方、図の右側を後方として、各構成要素の配置の説明に用いる。但し、ここでの前後方向は作業車の前後方向（車体長手方向）とは無関係である。つまり、エンジン２０が、作業車の前後方向（車体長手方向）に関して冷却ファンユニット４の前方にあることを、本発明において限定されているわけではない。本発明は、冷却ファンユニット４がエンジン２０の前方に位置する構成、クーリングシステムを構成する各種機器の前後方向の任意に選択された構成を含むものである。

図１では、冷却ファンユニット４は冷却液ラジエータ５の後面に取り付いている。冷却液ラジエータ５の前側近くに冷却ユニット６が配置されている。冷却ユニット６はリンク機構７によって前後方向で揺動可能に冷却液ラジエータ５に支持されている。図１の（ａ）は、リンク機構７の第１揺動姿勢を示しており、冷却ユニット６がほぼ垂直姿勢となっており、冷却ユニット６と冷却液ラジエータ５が近接している。図１の（ｂ）は、リンク機構７の第２揺動姿勢を示しており、冷却ユニット６が冷却液ラジエータ５から離れている。これにより、冷却ユニット６と冷却液ラジエータ５との間への保守点検者の手の進入が可能となる。

リンク機構７は、左右一対のアッパーリンク７１と左右一対のロアーリンク７２とを有する4節リンク機構であり、リンク長さと支点間距離を適切に選択することにより、揺動時の冷却ユニット６の冷却液ラジエータ５に対する姿勢を最適に選ぶことができる。

図１で示された例では、冷却ユニット６は、冷却液ラジエータ５の上半分領域に対向するように配置された第１冷却器６ａと、冷却液ラジエータ５の下半分領域に対向するように前記第１冷却器６ａの下側に配置された第２冷却器６ｂと、さらには、第２冷却器６ｂの冷却液ラジエータ５とは反対側、つまり第２冷却器６ｂの前側に配置された第３冷却器６ｃとを含む。第１冷却器６ａは、リンク機構７介して冷却液ラジエータ５に揺動可能に支持されている。左右一対のアッパーリンク７１の一端は、第１支点Ｐ１で冷却液ラジエータ５の側面に揺動可能に連結されており、その他端は、第２支点Ｐ２で第１冷却器６ａの側面にと揺動可能に連結されている。同様に、左右一対のロアーリンク７２は、一端は、第３支点Ｐ３で冷却液ラジエータ５の側面に揺動可能に連結されており、その他端は、第４支点Ｐ４で第１冷却器６ａの側面に揺動可能に連結されている。第３冷却器６ｃは、第１冷却器６ａの下端から前方に延びた固定ブラケット８０によって、第１冷却器６ａより第２冷却器６ｂの前後方向厚さ分だけ前方にオフセットされた姿勢で支持されている。したがって、図１で示すリンク機構７の第１揺動姿勢において、第３冷却器６ｃは、第２冷却器６ｂの前方で、第３冷却器６ｃの後面と第２冷却器６ｂの前面がわずかな隙間を形成する姿勢となる。また、第３冷却器６ｃの後面と第２冷却器６ｂの前面とは、実質的に平行である。

第１冷却器６ａの下端と前記第２冷却器６ｂの上端とが連結ユニット８で上下方向で直列に連結されている。図１では、この連結ユニット８は、横断方向（図面の鉛直方向）に延びた揺動軸心Ｐｘを有する揺動連結機構として構成されている。したがって、図１の（ａ）に示すリンク機構７の第１揺動姿勢において、第２冷却器６ｂは重力により第１冷却器６ａのほぼ真下に位置し、第１冷却器６ａの後面と第２冷却器６ｂの後面とは、冷却液ラジエータ５の前面に密接する実質的に１つの平面を構成している。図１の（ｂ）に示すリンク機構７の第２揺動姿勢において、第１冷却器６ａは、下端が冷却液ラジエータ５から前側に離れた傾斜姿勢となる。その際、第２冷却器６ｂは、連結ユニット８と重力により第１冷却器６ａから垂直に吊り下げられた姿勢となり、第２冷却器６ｂの後面は、冷却液ラジエータ５の前面とほぼ平行となる。つまり、第１冷却器６ａの下端の冷却液ラジエータ５からの距離が、実質的には、そのまま第２冷却器６ｂの高さにわたって維持され、冷却液ラジエータ５と第２冷却器６ｂとの間に良好な保守点検スペースが確保される。

第１冷却器６ａと第３冷却器６ｃとの相対的な位置関係はリンク機構７の揺動によって変化しないので、図１の（ｂ）に示すリンク機構７の第２揺動姿勢において、第３冷却器６ｃは、傾斜した第１冷却器６ａの延長上に位置する。その結果、第３冷却器６ｃの下端と第２冷却器６ｂの下端とは第２揺動姿勢における傾斜分だけ離れることになり、第３冷却器６ｃの後面と第２冷却器６ｂの後面との間に良好な保守点検スペースが確保される。

リンク機構７の構成によって、リンク機構７の揺動に伴う、冷却液ラジエータ５からの第１冷却器６ａの離れ度合や傾斜姿勢が決定する。過剰な離れや傾斜は、他の機器との干渉をもたらすので、適切に選ばなければならない。本発明による好適な実施形態として１つとして、図１で示すように、第１支点Ｐ１と第３支点Ｐ３との距離をｄ３とし、第２支点Ｐ２と第４支点Ｐ４との距離をｄ４とし、アッパーリンク７１の長さをｄ２とし、ロアーリンク７２の長さをｄ４とすると、ｄ４＞ｄ３かつｄ２＞ｄ１が成立することが提案される。さらには、ｄ３＞ｄ２という条件を付加すれば、ｄ４＞ｄ３＞ｄ２＞ｄ１となり、図１で示されたクーリングシステムの構成において、他の機器との干渉を抑えながらも、十分な保守点検スペースを確保することができる。

次に、図面を用いて、本発明による作業車の具体的な実施形態の１つであるトラクタを説明する。図２は、トラクタの側面図である。このトラクタは、前輪２ａと後輪２ｂとによって支持されているトラクタの車体１の前部にエンジン２０が搭載され、エンジン２０の後方に図示されていないトランスミッションが配置されている。このトラクタは四輪駆動型であり、エンジン２０の動力は、トランスミッションに内装された変速機構を介して駆動輪として機能可能な前輪２ａ及び後輪２ｂに伝達される。エンジン２０はボンネット２１によって覆われている。ボンネット２１の後方にキャビン２４が配置されている。

キャビン２４の内部は運転空間として機能し、その前部には、前輪２ａの操向操作を行うステアリングハンドル１１が、その後部で、左右一対の後輪フェンダの間には、運転座席１２が配置されている。運転座席１２の側方から前方にかけて、多機能操作具１５を有するアームレスト操作装置１４が設けられている。アームレスト操作装置１４の前方には運転者に種々の情報を視覚的に報知するディスプレイ１３が設けられている。

図２に示されているように、この実施形態では、エンジン２０の前方に、クーリングシステムを構成する冷却ファンユニット４、冷却液ラジエータ５、冷却ユニット６が配置されている。図３と図４と図５に詳しく示されているように、このクーリングシステムは、図１で示された基本構成に準じているので、図１で述べた説明は、ここでも流用される。

冷却液ラジエータ５は、車体フレーム１０に固定されたベースプレート３０に立設されており、冷却液ラジエータ５の後側に冷却ファンユニット４が取り付けられている。冷却液ラジエータ５の後面となるファン側冷却面５１は、冷却ファンユニット４のファン回転軌跡面とほぼ平行で近接している。冷却液ラジエータ５の左右の側面及び上面には板状の隔壁フレーム５０が立設されており、ボンネット２１と協働して、エンジンルームとクーリングシステムとを分離している。

この実施形態でも、冷却ユニット６は、第１冷却器６ａと第２冷却器６ｂと第３冷却器６ｃから構成されている。第１冷却器６ａはエアーインタークーラであり、第２冷却器６ｂはオイルクーラであり、第３冷却器６ｃはＡＣ（空調）コンデンサである。

冷却液ラジエータ５と第１冷却器６ａとは４節リンク機構７によって揺動可能に連結されている。４節リンク機構７のアッパーリンク７１は、第１冷却器６ａから延びるパイプ部の外形に倣うような円弧状である。４節リンク機構７のロアーリンク７２は、アッパーリンク７１に相似するような円弧状部分と下方に延びる直線部分とからなる。アッパーリンク７１及びロアーリンク７２の一端は、ブラケットを介して冷却液ラジエータ５の側面に揺動可能に支持されており、アッパーリンク７１及びロアーリンク７２の他端は、揺動ピンボルトによって、第１冷却器６ａの側面に揺動可能に支持されている。

第１冷却器６ａは、図５に示すように、４節リンク機構７によって前方に揺動することで、第１冷却器６ａの後面である第１冷却面６１と冷却液ラジエータ５の全面である冷却ユニット側冷却面５２との間に側面視で台形形状の空間を作り出す。この揺動を許すように、第１冷却器６ａから延びるパイプ部は屈曲性を有する。また、第１冷却器６ａの揺動をスムーズにするため、及び急速な下方揺動を避けるためにダンパ７４が冷却液ラジエータ５と第１冷却器６ａとの間に設けられている。

第１冷却器６ａと第２冷却器６ｂとの揺動連結は連結ユニット８によって行われる。この連結ユニット８は、一体化された第１ブラケット８１と第２ブラケット８２とを有する。第１ブラケット８１は第１冷却器６ａの下面に固定されるとともに、第２冷却器６ｂを揺動可能に吊り下げる揺動ピン構造を有している。第２ブラケット８２は、第３冷却器６ｃを固定支持するために下方に延びたブラケットである。第２ブラケット８２の下部には図示されていないが、第２冷却器６ｂとの接当を和らげるクッションが設けられている。

図５で示された第１冷却器６ａの傾斜状態（揺動状態）においても、第２冷却器６ｂは重力により垂直姿勢を維持するので、第２冷却器６ｂの第２冷却面６２と冷却液ラジエータ５の冷却ユニット側冷却面５２との間に空間が形成される。同様に、第１冷却器６ａの第２冷却面６４と第３冷却器６ｃの第１冷却面６５との間にも空間が形成される。

図４で示されたクーリングシステムの通常使用時では、第１冷却器６ａ、第２冷却器６ｂ及び第３冷却器６ｃはほぼ立ち姿勢となっており、第１冷却器６ａの第１冷却面６１と冷却液ラジエータ５の冷却ユニット側冷却面５２との間、第２冷却器６ｂの第２冷却面６２と冷却液ラジエータ５の冷却ユニット側冷却面５２との間、及び第１冷却器６ａの第２冷却面６４と第３冷却器６ｃの第１冷却面６５との間にはほとんど隙間が形成されていない。この状態での第２冷却器６ｂを冷却液ラジエータ５に離脱可能に固定するために、留め金具７５、好ましくはパッチン金具が設けられている。

さらに、第３冷却器６ｃの前方には、図３に示すように、門型の縦支柱３１が立設されており、その縦支柱３１の上部と隔壁フレーム５０を連結する横支柱３２が設けられている。図５にだけ示しているが、横支柱３２の下部には燃料クーラ６ｄが取り付けられ、縦支柱３１の下部には作業機用のクーラ６ｅが取り付けられている。

〔別実施の形態〕
（１）上述した実施形態のトラクタでは、エンジン２０が運転座席１２の前方に配置され、エンジン２０の前側に冷却ファンユニット４、その前側に冷却液ラジエータ５、さらにその前側に冷却ユニット６が配置されていた。これに代えて、エンジン２０の後側に順に冷却ファンユニット４、冷却液ラジエータ５、冷却ユニット６を順に配置してもよい。また、エンジン２０が運転座席１２の後方に配置されても、上述のようにクーリングシステムを配置することができる。エンジン２０が横置きの場合では、クーリングシステムも横配置されることになる。
（２）第１冷却器６ａの揺動をスムーズにするためダンパ７４が用いられていたが、第１冷却器６ａの傾斜姿勢を保持するストッパー機構が設けられてもよい。また、ダンパ７４に代えてストッパー機構だけ設けてもよい。
（３）第１冷却器６ａと第２冷却器６ｂとを連結する揺動式の連結ユニット８に、第１冷却器６ａに対する第２冷却器６ｂの揺動角を一時的に固定できるロック機構を設けてもよい。

本発明による作業車は、トラクタ以外、田植機、コンバインなどの農用作業車、あるいはフロントローダなどの建設土木作業車などに適用可能である。

１：車体
４：冷却ファンユニット
５：冷却液ラジエータ
６：冷却ユニット
６ａ：第１冷却器
６ｂ：第２冷却器
６ｃ：第３冷却器
６ｄ：燃料クーラ
６ｅ：クーラ
７：４節リンク機構（リンク機構）
８：連結ユニット
１０：車体フレーム
２０：エンジン
５０：隔壁フレーム
７１：アッパーリンク
７２：ロアーリンク
７４：ダンパ
７５：留め金具
Ｐ１：第１支点
Ｐ２：第２支点
Ｐ３：第３支点
Ｐ４：第４支点
Ｐｘ：揺動軸心

Claims

車体フレームと、
前記車体フレームに搭載されたエンジンと、
前記エンジンの車体前後方向で一方側に配置された冷却ファンユニットと、
前記冷却ファンユニットの前記エンジンとは反対側に配置された冷却液ラジエータと、
前記冷却液ラジエータの前記冷却ファンユニットとは反対側に配置された冷却ユニットと、
車体前後方向で前記冷却ユニットと前記冷却液ラジエータとの間の距離を変更可能なように前記冷却液ラジエータと冷却ユニットとを連結するリンク機構とを備え、
前記リンク機構が、左右一対のアッパーリンクと左右一対のロアーリンクとを有する４節リンク機構である作業車。
前記冷却ユニットは、前記冷却液ラジエータの上半分領域に配置された第１冷却器と、前記冷却液ラジエータの下半分領域に配置された第２冷却器とからなり、
前記第１冷却器が前記リンク機構を介して前記冷却液ラジエータと連結され、前記第１冷却器の下端と前記第２冷却器の上端とが連結ユニットで連結されている請求項１に記載の作業車。
前記連結ユニットは、前記第１冷却器と前記第２冷却器とを車体横断方向の揺動軸心周りで揺動可能に連結している請求項２に記載の作業車。
前記冷却ユニットは、さらに前記第２冷却器の前記冷却液ラジエータとは反対側に配置された第３冷却器を備えており、前記第３冷却器は前記第１冷却器の下端に連結されている請求項２または３に記載の作業車。
前記アッパーリンクと前記ロアーリンクの前記冷却液ラジエータ側のそれぞれの支点の支点間距離は、前記アッパーリンクと前記ロアーリンクの前記冷却ユニット側のそれぞれの支点の支点間距離より短く、
前記アッパーリンクの前記冷却液ラジエータ側の支点と前記冷却ユニット側の支点の支点間距離は、前記ロアーリンクの前記冷却液ラジエータ側の支点と前記冷却ユニット側の支点の支点間距離より短い請求項１から４のいずれか一項に記載の作業車。
前記アッパーリンクと前記ロアーリンクの前記冷却ユニット側のそれぞれの支点の支点間距離は、前記アッパーリンクの前記冷却液ラジエータ側の支点と前記冷却ユニット側の支点との支点間距離より短い請求項５に記載の作業車。