JP2020186715A - ファンシュラウド、及び作業車両 - Google Patents

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Akihiro Osawa
昭浩 大澤
俊太郎 諸澤
Shuntaro Morosawa
俊太郎 諸澤
篤史 河野
Atsushi Kono
篤史 河野
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Abstract

【課題】騒音の発生を抑制すること。【解決手段】ファンシュラウドは、開口を有し開口にファンが配置されるベース板と、ベース板の周縁部から第1方向に突出する壁板と、第1方向を向くベース板の表面に配置されファンの径方向に気体をガイドするガイド部材と、を備える。壁板は、第1壁板と、第1壁板よりも開口から離れている第2壁板と、を含む。ガイド部材は、第1壁板と開口との間に配置される。【選択図】図3

Description

本開示は、ファンシュラウド、及び作業車両に関する。
特許文献1に開示されているように、ラジエータに接続されるファンシュラウドが知られている。
特開平06−042498号公報
ファンシュラウドは、ファンの周囲に配置される。ファンの回転により空気が流通すると、騒音が発生する可能性がある。騒音が発生すると、作業車両の運転者又は作業車両の周囲の作業者に不快感を与える。
本発明の態様は、騒音の発生を抑制することを目的とする。
本発明の態様に従えば、開口を有し前記開口にファンが配置されるベース板と、前記ベース板の周縁部から第1方向に突出する壁板と、前記第1方向を向く前記ベース板の表面に配置され前記ファンの径方向に気体をガイドするガイド部材と、を備え、前記壁板は、第1壁板と、前記第1壁板よりも前記開口から離れている第2壁板と、を含み、前記ガイド部材は、前記第1壁板と前記開口との間に配置される、ファンシュラウドが提供される。
本発明の態様によれば、騒音の発生を抑制することができる。
図1は、本実施形態に係る作業車両の一例を模式的に示す図である。 図2は、本実施形態に係るファンシュラウド及びファンを示す側断面図である。 図3は、本実施形態に係るファンシュラウド及びファンを前方から見た図である。 図4は、本実施形態に係るガイド部材を示す斜視図である。 図5は、比較例に係るファンシュラウド及びファンを前方から見た図である。 図6は、本実施形態に係るファンシュラウド及びファンを前方から見た図である。
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
本実施形態においては、「左」、「右」、「前」、「後」、「上」、及び「下」の用語を用いて各部の位置関係について説明する。これらの用語は、作業車両1の中心を基準とした相対位置又は方向を示す。
[作業車両]
図1は、本実施形態に係る作業車両1の一例を模式的に示す図である。本実施形態においては、作業車両1がアーティキュレート式ダンプトラックであることとする。
図1に示すように、作業車両1は、車体2と、ダンプボディ3と、走行装置4と、エンジン5と、油圧ポンプ6と、冷却ユニット7と、ファンシュラウド8と、ファン9とを備える。
車体2は、前部車体2Fと後部車体2Rとを含む。前部車体2Fに運転室10が設けられる。作業車両1は、運転室10に搭乗した運転者によって運転される。
ダンプボディ3は、積荷が積載される構造物である。ダンプボディ3は、後部車体2Rに支持される。ダンプボディ3は、図示しないホイストシリンダにより上下方向に移動可能である。ホイストシリンダによりダンプボディ3が上昇することによって、ダンプボディ3から積荷が排出される。
走行装置4は、車体2を支持する。走行装置4は、関節機構11と、回転機構12と、車輪13とを有する。関節機構11は、上下方向に延伸する関節軸AXを中心に前部車体2Fと後部車体2Rとを屈曲可能に連結する。回転機構12は、前後方向に延伸する回転軸BXを中心に前部車体2Fと後部車体2Rとを回転可能に連結する。また、走行装置4は、関節機構11の左側方及び右側のそれぞれに配置される図示しないステアリングシリンダを有する。ステアリングシリンダが伸縮することによって車体2が屈曲する。車体2が屈曲することによって、作業車両1が旋回する。車輪13は、エンジン5が発生する動力により回転する。車輪13は、前部車体2Fに回転可能に支持される前輪13Fと、後部車体2Rに回転可能に支持される後輪13Rとを含む。車輪13にタイヤが装着される。車輪13が回転することによって、作業車両1は地面を走行する。
エンジン5は、作業車両1の動力源である。エンジン5として、ディーゼルエンジンが例示される。エンジン5は、前部車体2Fの内部に配置される。
油圧ポンプ6は、作動油を吐出する。油圧ポンプ6は、エンジン5と接続される。エンジン5が駆動することにより、油圧ポンプ6が駆動し、ホイストシリンダ又はステアリングシリンダのような油圧シリンダに作動油が供給される。
冷却ユニット7は、エンジン5を冷却するラジエータを含む。冷却ユニット7の外形は、実質的に直方体状である。冷却ユニット7は、前部車体2Fの内部に配置される。前部車体2Fの前部に通気口14が設けられる。通気口14は、前部車体2Fの内部と外部とを接続する。冷却ユニット7は、通気口14に面するように配置される。
ファンシュラウド8は、冷却ユニット7よりも後方に配置される。ファンシュラウド8は、冷却ユニット7に接続される。ファンシュラウド8の少なくとも一部は、冷却ユニット7とファン9との間に配置される。
ファン9は、例えば回転軸RXを中心に回転して、冷却ユニット7に空気(気体)を流通させる。ファン9は、例えば軸流ファンである。ファン9は、冷却ユニット7とエンジン5の間に配置される。ファン9の少なくとも一部は、ファンシュラウド8よりも後方に配置される。ファン9が回転することにより、前部車体2Fの外部の空気が通気口14を介して前部車体2Fの内部に流入する。前部車体2Fの内部に流入した空気は、冷却ユニット7を通過した後、ファンシュラウド8を介してファン9に流入する。
ファンシュラウド8の少なくとも一部は、ファン9の周囲に配置される。ファンシュラウド8は、冷却ユニット7に接続されている。ファン9が回転することにより、冷却ユニット7を通過した空気のみがファンシュラウド8を介してファン9に流入する。ファンシュラウド8は、冷却ユニット7の冷却性能の低下を抑制する。
[ファンシュラウド]
図2は、本実施形態に係るファンシュラウド8及びファン9を示す側断面図である。図3は、本実施形態に係るファンシュラウド8及びファン9を前方から見た図である。図3は、ファンシュラウド8から冷却ユニット7を外した状態を示す。
図2及び図3に示すように、ファンシュラウド8は、開口21を有するベース板20と、ベース板20の周縁部から前方に突出する壁板30と、ベース板20の前面20Aに配置され空気をガイドするガイド部材40とを備える。ファン9は、開口21の内側に収まるように配置される。ベース板20の前面20Aは、前方を向くベース板20の表面である。ファンシュラウド8は、金属製である。なお、ファンシュラウド8は、合成樹脂製でもよい。
ベース板20の外形は、左右方向に長い長方形状である。ベース板20の長手方向は、左右方向である。ベース板20の短手方向は、上下方向である。ベース板20の前面20A及びベース板20の後面20Bのそれぞれは平坦である。ベース板20の前面20Aと後面20Bとは平行である。開口21は、ベース板20の中央部に形成される。ファン9の少なくとも一部は、ファンシュラウド8の開口21に配置される。
壁板30は、ベース板20の周縁部から前方に突出する。ベース板20と壁板30とは一体である。本実施形態において、ベース板20となる1枚の板の周縁部を折り曲げることによって、壁板30が形成される。なお、ベース板20となる板の周縁部に壁板30となる板を溶接等により接合してもよい。
壁板30は、ベース板20の長手方向である左右方向に延在する第1壁板31と、ベース板20の短手方向である上下方向に延在する第2壁板32とを含む。第1壁板31は、ベース板20の上辺に接続される上壁板31Uと、ベース板20の下辺に接続される下壁板31Bとを含む。第2壁板32は、ベース板20の左辺に接続される左壁板32Lと、ベース板20の右辺に接続される右壁板32Rとを含む。
上壁板31Uの左端部と左壁板32Lの上端部とは接続される。上壁板31Uの右端部と右壁板32Rの上端部とは接続される。下壁板31Bの左端部と左壁板32Lの下端部とは接続される。下壁板31Bの右端部と右壁板32Rの下端部とは接続される。壁板30により、冷却ユニット7を通過した空気が、冷却ユニット7と壁板30との間から壁板30の周囲に漏出することが抑制される。冷却ユニット7を通過した空気は、開口21のみを通過するため、冷却効率が向上する。
第2壁板32は、第1壁板31よりも開口21から離れている。
上壁板31Uの下面と開口21の縁部とは、距離La(第1距離)だけ離れている。下壁板31Bの上面と開口21の縁部とは、距離Lb(第2距離)だけ離れている。左壁板32Lの右面と開口21の縁部とは、距離Lc(第3距離)だけ離れている。右壁板32Rの左面と開口21の縁部とは、距離Ld(第4距離)だけ離れている。
本実施形態において、距離Laと距離Lbとは実質的に等しい。距離Lcと距離Ldとは実質的に等しい。距離Lc及び距離Ldは、距離La及び距離Lbよりも長い。
ファンシュラウド8は、壁板30の前端部からファン9の径方向外側に突出するフランジ50を有する。フランジ50の前面と冷却ユニット7の後面の少なくとも一部とが接続される。フランジ50の前面と冷却ユニット7の後面の少なくとも一部とが接続されることにより、冷却ユニット7の後面とベース板20の前面20Aと壁板30の内面との間に閉じられた空間15が形成される。通気口14から冷却ユニット7に流入し、冷却ユニット7を通過した空気は、空間15を介して、ファン9に流入する。
また、ファンシュラウド8は、開口21の周囲に配置されるリング部材60を有する。リング部材60は、開口21を囲むようにベース板20の後面20Bに設けられる。リング部材60は、ベース板20から後方に突出する。なお、リング部材60は、ボルトによりベース板20に固定されてもよい。
ガイド部材40は、ファン9の径方向に空気をガイドする。ガイド部材40は、ファン9の周方向に流通する空気を径方向に整流する。ガイド部材40は、第1壁板31と開口21との間に配置される。上述のように、第1壁板31は、上壁板31U及び下壁板31Bを含む。ガイド部材40は、上壁板31Uと開口21との間及び下壁板31Bと開口21との間に配置される。
上述のように、ベース板20は、左右方向に長い長方形状である。ガイド部材40は、第1壁板31及び第2壁板32のうち開口21との距離が短い第1壁板31と開口21との間において、ベース板20の長手方向に配置される。
ガイド部材40は、ベース板20の長手方向である左右方向において、ベース板20の左端部と中央部との間及びベース板20の右端部と中央部との間に配置される。
すなわち、ガイド部材40は、開口21の周囲の4箇所に配置される。以下の説明において、上壁板31Uと開口21との間において、ベース板20の左端部と中央部との間に配置されるガイド部材40を適宜、ガイド部材40A、と称し、ベース板20の右端部と中央部との間に配置されるガイド部材40を適宜、ガイド部材40B、と称する。下壁板31Bと開口21との間において、ベース板20の左端部と中央部との間に配置されるガイド部材40を適宜、ガイド部材40C、と称し、ベース板20の右端部と中央部との間に配置されるガイド部材40を適宜、ガイド部材40D、と称する。
ガイド部材40は、ベース板20の長手方向である左右方向及びベース板20の短手方向である上下方向のそれぞれについて対称に配置される。すなわち、回転軸RXを通り左右方向に延伸する第1対称軸SL1及び回転軸RXを通り上下方向に延伸する第2対称軸SL2を規定した場合、上壁板31Uと開口21との間に配置されるガイド部材40A,40Bの外形及び位置と、下壁板31Bと開口21との間に配置されるガイド部材40C,40Dの外形及び位置とは、第1対称軸SL1について線対称である。左右方向においてベース板20の左端部と中央部との間に配置されるガイド部材40A,40Cの外形及び位置と、ベース板20の右端部と中央部との間に配置されるガイド部材40B,40Dの外形及び位置とは、第2対称軸SL2について線対称である。
なお、第1対称軸SL1は、回転軸RXを通らなくてもよい。第1対称軸SL1は、回転軸RXよりも上方に規定されてもよいし、下方に規定されてもよい。なお、第2対称軸SL2は、回転軸RXを通らなくてもよい。第2対称軸SL2は、回転軸RXよりも左方に規定されてもよいし、右方に規定されてもよい。
複数のガイド部材40(40A,40B,40C,40D)のそれぞれは、第1ガイド部材41と、ベース板20の長手方向である左右方向において第1ガイド部材41よりもベース板20の中央部に近い第2ガイド部材42とを含む。第2ガイド部材42は、左右方向において第1ガイド部材41とベース板20の中央部との間に配置される。第1ガイド部材41は、左右方向においてベース板20の端部と第2ガイド部材42との間に配置される。
[ガイド部材]
図4は、本実施形態に係るガイド部材40を示す斜視図であり、図3のA部分の拡大図に相当する。ガイド部材40は、ファン9の径方向に空気をガイドする。ファン9の径方向とは、回転軸RXの放射方向をいう。
第1ガイド部材41は、プレート状の部材である。第1ガイド部材41は、回転軸RXの放射方向と平行なガイド面41A及びガイド面41Bと、回転軸RXの放射方向内側を向く内端面41Cと、回転軸RXの放射方向外側を向く外端面41Dと、前方を向く前面41Eと、後方を向く後面41Fとを有する。
ガイド面41Aとガイド面41Bとは平行である。ガイド面41A及びガイド面41Bは、回転軸RXの放射方向と平行であり、回転軸RXと平行である。
外端面41Dは、第1壁板31の内面33と接続される。なお、外端面41Dは、第1壁板31の内面33と間隙を介して対向してもよい。
前面41Eは、第1壁板31の前面34よりも後方に配置される。本実施形態において、第1壁板31の前面34は、フランジ50の前面を含む。すなわち、前後方向において、第1ガイド部材41の寸法は、第1壁板31の寸法よりも小さい。なお、前後方向において、第1ガイド部材41の前面41Eの位置と第1壁板31の前面34の位置とは同じでもよい。第1ガイド部材41の前面41Eが第1壁板31の前面34よりも前方に突出していなければよい。
後面41Fは、ベース板20の前面20Aに接続される。
第2ガイド部材42は、左右方向において第1ガイド部材41よりもベース板20の中心に近い位置に配置される。
第2ガイド部材42は、プレート状の部材である。第2ガイド部材42は、回転軸RXの放射方向と平行なガイド面42A及びガイド面42Bと、回転軸RXの放射方向内側を向く内端面42Cと、回転軸RXの放射方向外側を向く外端面42Dと、前方を向く前面42Eと、後方を向く後面42Fとを有する。
ガイド面42Aとガイド面42Bとは平行である。ガイド面42A及びガイド面42Bは、回転軸RXの放射方向と平行であり、回転軸RXと平行である。
外端面42Dは、第1壁板31の内面33と接続される。なお、外端面42Dは、第1壁板31の内面33と間隙を介して対向してもよい。
前面42Eは、第1壁板31の前面34よりも後方に配置される。すなわち、前後方向において、第2ガイド部材42の寸法は、第1壁板31の寸法よりも小さい。なお、前後方向において、第2ガイド部材42の前面42Eの位置と第1壁板31の前面34の位置とは同じでもよい。第2ガイド部材42の前面42Eが第1壁板31の前面34よりも前方に突出していなければよい。
後面42Fは、ベース板20の前面20Aに接続される。
[作用]
図5は、比較例に係るファンシュラウド8J及びファン9を前方から見た図である。比較例に係るファンシュラウド8Jは、ガイド部材40を有しない。
ファン9が回転すると、冷却ユニット7を通過した空気は、空間15に流入する。空間15に流入した空気の少なくとも一部は、壁板30の内面に当たった後、ベース板20の前面20Aを流れながらファン9に流入する。
開口21の内縁部における空気の流通方向は、ファン9の周方向とファン9の径方向とに分けられる。第1壁板31と開口21との間の第1空間15Aにおいては、空気はファン9の周方向に流通する。第2壁板32と開口21との間の第2空間15Bにおいては、空気はファン9の径方向に流通する。第1壁板31と開口21との距離(La,Lb)は短く、第2壁板32と開口21との距離(Lc,Ld)は長い。第1空間15Aは小さく、第2空間15Bは大きい。第2空間15Bから第1空間15Aに空気が流入することにより、第1空間15Aにおいて、空気は周方向に流通する。
すなわち、第1空間15Aにおいては、空気は専ら周方向に流通し、第2空間15Bにおいては、空気は専ら径方向に流通する。ファン9の周囲の空間の位置に応じてファン9に流入する空気の流通方向が変化すると、圧力変化が生じ、騒音が発生する。
図6は、本実施形態に係るファンシュラウド8及びファン9を前方から見た図である。本実施形態においては、第1壁板31と開口21との間の第1空間15Aにガイド部材40が配置される。ガイド部材40は、ファン9の径方向に空気をガイドする。これにより、第1空間15Aにおける開口21の内縁部において、空気が周方向に流通することが抑制される。
第1ガイド部材41は、ベース板20の長手方向において、ベース板20の一端部と中央部との間及びベース板20の他端部と中央部との間に配置される。第1ガイド部材41が配置されることにより、第1空間15Aにおいて空気が周方向に流通することが抑制される。
ベース板20の長手方向において第1ガイド部材41よりもベース板20の中央部に近い位置に第2ガイド部材42が配置される。そのため、第1ガイド部材41により流通方向を径方向に変換されなかった空気が存在しても、第2ガイド部材42により径方向に変換される。
なお、ガイド部材40は、左右方向においてベース板20の中央部に配置されてもよい。左右方向における第1空間15Aの中央部においては、左方から第1空間15Aに流入した空気と右方から第1空間15Aに流入した空気とがぶつかるため、ガイド部材40がなくても、空気は径方向に流通することができる。
ガイド部材40の高さは、空気が周方向に流通している空間の高さに応じて決定される。ガイド部材40の高さは、ガイド部材40の前後方向の寸法であり、第1ガイド部材41の前面41Eと第1壁板31の前面34との相対位置を含む。例えば空気がベース板20の前面20Aから50mmの空間において周方向に流通している場合、ガイド部材40の高さも50mm以上にすることが好ましい。
なお、ファン9の回転方向は限定されない。ファン9が正方向に回転する場合及びファン9が逆方向に回転する場合の両方において、ファン9の周方向に流通する空気がガイド部材40により径方向に整流されることにより、騒音の発生が抑制される。
[効果]
以上説明したように、本実施形態によれば、第1壁板31と開口21との間の第1空間15Aにガイド部材40が配置される。ガイド部材40は、ファン9の径方向に空気をガイドする。そのため、空気が周方向に流通しながらファン9に流入することが抑制される。したがって、騒音の発生が抑制される。
ファン9の周囲の空間の位置に応じてファン9に流入する空気の流通方向が変化すると、圧力変化が生じ、騒音が発生する。本実施形態によれば、ガイド部材40により、空気の流通方向を一定にすることができるので、騒音の発生を抑制することができる。
また、ファン9の外縁部と開口21の内縁部との間においても、空気が周方向に流通することが抑制される。これにより、騒音の発生が効果的に抑制される。
本実施形態において、ベース板20は長方形状である。ベース板20の形状及び寸法は、冷却ユニット7の形状及び寸法に合わせられる。冷却ユニット7が左右方向に長い直方体状であり、ファンシュラウド8が左右方向に長い直方体状であることにより、ファンシュラウド8が設置される作業車両1の上下方向の大型化が抑制される。例えば作業車両1のボンネットの高さが抑制されるので、作業車両1の運転者の視界が確保される。
[その他の実施形態]
上述の実施形態において、距離Laと距離Lbとは実質的に等しいこととした。また、距離Lcと距離Ldとは実質的に等しいこととした。距離Laと距離Lbとは異なってもよい。距離Lcと距離Ldとは異なってもよい。
上述の実施形態において、ガイド部材40は、第1ガイド部材41及び第2ガイド部材42を含むこととした。第2ガイド部材42は省略されてもよい。空気をファン9の径方向にガイドすることができれば、ガイド部材40の数は1枚でもよいし、2枚以上の任意の複数枚でもよい。
上述の実施形態において、冷却ユニット7は、エンジン5を冷却するためのラジエータを含むこととした。冷却ユニット7は、オイルクーラ又はアフタクーラを含んでもよい。
上述の実施形態において、ファン9はエンジン5が発生する動力に基づいて回転することとした。ファン9は、エンジン5とは別の動力源から供給される動力に基づいて回転してもよい。例えば、ファン9は、バッテリから供給される電力に基づいて回転する電動ファンでもよい。
上述の実施形態においては、作業車両1がアーティキュレート式ダンプトラックであることした。ファンシュラウド8が設けられる作業車両1は、例えばリジット式ダンプトラックでもよいし、グレーダやホイールローダ、油圧ショベルなど、他の作業車両でもよい。
例えば、作業車両1が油圧ショベルである場合、油圧ショベルの旋回体に運転室が設けられる。冷却ユニット7は、旋回体において運転室の後方に搭載される。上述のように、冷却ユニット7が左右方向に長い直方体状であり、ファンシュラウド8が左右方向に長い直方体状であるため、油圧ショベルにおいては、運転室の後方の旋回体の高さが抑制される。そのため、油圧ショベルにおいても、運転者の視界が確保される。
1…作業車両、2…車体、2F…前部車体、2R…後部車体、3…ダンプボディ、4…走行装置、5…エンジン、6…油圧ポンプ、7…冷却ユニット、8…ファンシュラウド、9…ファン、10…運転室、11…関節機構、12…回転機構、13…車輪、13F…前輪、13R…後輪、14…通気口、15…空間、15A…第1空間、15B…第2空間、20…ベース板、20A…前面、20B…後面、21…開口、30…壁板、31…第1壁板、31B…下壁板、31U…上壁板、32…第2壁板、32L…左壁板、32R…右壁板、33…内面、34…前面、40…ガイド部材、40A…ガイド部材、40B…ガイド部材、40C…ガイド部材、40D…ガイド部材、41…第1ガイド部材、41A…ガイド面、41B…ガイド面、41C…内端面、41D…外端面、41E…前面、41F…後面、42…第2ガイド部材、42A…ガイド面、42B…ガイド面、42C…内端面、42D…外端面、42E…前面、42F…後面、50…フランジ、60…リング部材。

Claims (7)

  1. 開口を有し前記開口にファンが配置されるベース板と、
    前記ベース板の周縁部から第1方向に突出する壁板と、
    前記第1方向を向く前記ベース板の表面に配置され前記ファンの径方向に気体をガイドするガイド部材と、を備え、
    前記壁板は、第1壁板と、前記第1壁板よりも前記開口から離れている第2壁板と、を含み、
    前記ガイド部材は、前記第1壁板と前記開口との間に配置される、
    ファンシュラウド。
  2. 前記ベース板の外形は、長方形状であり、
    前記第1壁板は、前記ベース板の長手方向に延在し、
    前記第2壁板は、前記ベース板の短手方向に延在する、
    請求項1に記載のファンシュラウド。
  3. 前記開口は、前記ベース板の中央部に形成され、
    前記ガイド部材は、前記長手方向において、前記ベース板の一端部と中央部との間及び前記ベース板の他端部と中央部との間に配置される、
    請求項2に記載のファンシュラウド。
  4. 前記第1壁板は、上壁板及び下壁板を含み、
    前記第2壁板は、左壁板及び右壁板を含み、
    前記ガイド部材は、前記上壁板と前記開口との間及び前記下壁板と前記開口との間に配置される、
    請求項2又は請求項3に記載のファンシュラウド。
  5. 前記ガイド部材は、前記長手方向及び前記短手方向のそれぞれについて対称に配置される、
    請求項4に記載のファンシュラウド。
  6. 前記ガイド部材は、第1ガイド部材と、前記長手方向において前記第1ガイド部材よりも前記ベース板の中央部に近い第2ガイド部材と、を含む、
    請求項2から請求項5のいずれか一項に記載のファンシュラウド。
  7. 冷却ユニットと、
    前記冷却ユニットに接続される請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のファンシュラウドと、
    前記ファンシュラウドの開口に配置されるファンと、を備える、
    作業車両。
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