JP7058592B2 - 作業車 - Google Patents

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Description

本発明は、コモンレール式のディーゼルエンジンを備えた作業車に関する。
上記のような作業車においては、機体フレームの横側部に大容量の燃料タンクを備え、コモンレールからの余剰戻り燃料を燃料クーラへ送り、燃料クーラによって冷やされた燃料を燃料タンクへ戻すようにしている(特許文献1参照)。
特開2016-125429号公報(段落「0016」、図1,2参照)
上記の特許文献1に記載の構成を採用することで、燃料タンク内の燃料温度を必要以上に上昇させずに、コモンレールへ燃料を供給することができる。
しかしながら、この構造のものでは、装置として高価なものである燃料クーラが用いられており、全体としてコスト高になり易いものであった。
本発明は、高価につく燃料クーラを排除しながら、簡単な構造でエンジンに供給される燃料の温度上昇を抑制できるようにしようとするものである。
本発明の特徴は、
機体フレームに搭載されたディーゼルエンジンと、
前記ディーゼルエンジンを内装するエンジンボンネットと、
前記エンジンボンネット外で走行機体に設置されたメイン燃料タンクと、
前記エンジンボンネット内で前記ディーゼルエンジンの機体前方側に配置されたラジエータと、
前記エンジンボンネット内における前記ラジエータの前方側に、エンジン関連機器の内装用空間と、が形成された作業車であって、
前記内装用空間内で前記ラジエータの吸気面の前方位置にリザーブ燃料タンクが設けられ、
前記内装用空間内において、前記ラジエータの吸気面の前方に配置されたエンジン関連機器のうちで、前記リザーブ燃料タンクの容積が最大に設定され、
前記リザーブ燃料タンクが、前記ラジエータの吸気面の前方側に離れて位置し、かつ、前記リザーブ燃料タンクの上側と下側とに前記ラジエータへの冷却風路が形成されるように、前記リザーブ燃料タンクの上下方向幅が、前記ラジエータの吸気面の上下方向幅よりも狭く形成されていることである。
本特徴構成によれば、リザーブ燃料タンクが内装用空間内で前記ラジエータの吸気面の前方位置に位置している。つまり、リザーブ燃料タンクは、ラジエータの冷却のために吸引される外気の風路内に位置して、吸引風との接触によって冷却作用を受ける。
そして、リザーブ燃料タンクは、内装用空間内において、ラジエータの吸気面の前方に配置されたエンジン関連機器のうちで、リザーブ燃料タンクの容積が最大であるよう設定されている。つまり、内装用空間内で吸引風の風路に臨ませてリザーブ燃料タンクを配置し、かつ、コモンレールからの余剰燃料が戻されて温度上昇し易いリザーブ燃料タンク自体の容積を大きくして、大きな表面積で効果的に放熱が行われやすくしてある。
その結果、コモンレールからの余剰戻り燃料を冷却するための専用の燃料クーラを用いずとも、リザーブ燃料タンクの位置と容量の大きさを有効利用して、エンジン供給用の燃料の温度上昇を抑制し易い。これにより、低コストの簡単な構造で燃料の温度上昇を抑制できる利点がある。
また、この手段によると、リザーブ燃料タンクの上側と下側と背面側とに、ラジエータへの冷却風路が形成され、冷却風の円滑な流れを確保し易い。
本発明をより好適なものにするための手段の一つとして、前記内装用空間にバッテリが配設され、前記リザーブ燃料タンクは、前記バッテリの上方側に位置して、平面視で前記バッテリと重複するように配設されている。
この手段によると、前後方向における冷却風の流れのうち、バッテリ冷却用の流れの層と、リザーブ燃料タンク冷却用の流れの層と、が内装用空間内の上下で層状に並列した状態で流れる。そして、バッテリとリザーブ燃料タンクとの夫々に対して各流れの層が個別的に接触する。したがって、主要な冷却対象であるバッテリとリザーブ燃料タンクが、同じ流れの層内で前後で順次冷却される場合に比べて、効果的な冷却を行うことができる。
た、本発明は、
機体フレームに搭載されたディーゼルエンジンと、
前記ディーゼルエンジンを内装するエンジンボンネットと、
前記エンジンボンネット外で走行機体に設置されたメイン燃料タンクと、
前記エンジンボンネット内で前記ディーゼルエンジンの機体前方側に配置されたラジエータと、
前記エンジンボンネット内における前記ラジエータの前方側に、エンジン関連機器の内装用空間と、が形成された作業車であって、
前記内装用空間内で前記ラジエータの吸気面の前方位置にリザーブ燃料タンクが設けられ、
前記内装用空間内において、前記ラジエータの吸気面の前方に配置されたエンジン関連機器のうちで、前記リザーブ燃料タンクの容積が最大に設定され、
前記内装用空間にバッテリが配設され、前記リザーブ燃料タンクは、前記バッテリの上方側に位置して、平面視で前記バッテリと重複するように配設され、
前記リザーブ燃料タンクは、前記バッテリよりも左右方向幅が広く形成され、かつ前記リザーブ燃料タンクの下面と前記バッテリの上面との間に通風用空間が備えられている。
本特徴構成によれば、リザーブ燃料タンクが内装用空間内で前記ラジエータの吸気面の前方位置に位置している。つまり、リザーブ燃料タンクは、ラジエータの冷却のために吸引される外気の風路内に位置して、吸引風との接触によって冷却作用を受ける。
そして、リザーブ燃料タンクは、内装用空間内において、ラジエータの吸気面の前方に配置されたエンジン関連機器のうちで、リザーブ燃料タンクの容積が最大であるように設定されている。つまり、内装用空間内で吸引風の風路に臨ませてリザーブ燃料タンクを配置し、かつ、コモンレールからの余剰燃料が戻されて温度上昇し易いリザーブ燃料タンク自体の容積を大きくして、大きな表面積で効果的に放熱が行われやすくしてある。
その結果、コモンレールからの余剰戻り燃料を冷却するための専用の燃料クーラを用いずとも、リザーブ燃料タンクの位置と容量の大きさを有効利用して、エンジン供給用の燃料の温度上昇を抑制し易い。これにより、低コストの簡単な構造で燃料の温度上昇を抑制できる利点がある。
また、この手段によると、前後方向における冷却風の流れのうち、バッテリ冷却用の流れの層と、リザーブ燃料タンク冷却用の流れの層と、が内装用空間内の上下で層状に並列した状態で流れる。そして、バッテリとリザーブ燃料タンクとの夫々に対して各流れの層が個別的に接触する。したがって、主要な冷却対象であるバッテリとリザーブ燃料タンクが、同じ流れの層内で前後で順次冷却される場合に比べて、効果的な冷却を行うことができる。
さらに、この手段によると、より大きなリザーブ燃料タンクを採用し易く、かつリザーブ燃料タンクとバッテリとの間における互いの熱影響を受ける恐れ少なくして、それぞれが効果的に冷却され易い。
本発明をより好適なものにするための手段の一つとして、前記リザーブ燃料タンクは、前記ラジエータの吸気面に対する送風方向に沿う水平方向での断面積が、前記送風方向に交差する上下方向での断面積よりも大きく設定されている。
この手段によると、リザーブ燃料タンクの水平方向での断面積が、送風方向に交差する上下方向での断面積よりも大きく設定され、送風方向での風の流れに沿う方向でリザーブ燃料タンクの接触面積を大きくして、より一層冷却効率を高めている。
トラクタの左側面図である。 冷却部を有する原動部の構成を示す横断平面図である。 冷却部を有する原動部の構成を示す縦断側面図である。 冷却部を有する原動部の構成を示す斜視図である。 冷却部における燃料の流れを示すブロックである。 内装用空間におけるエンジン関連機器の配置関係を前後方向に沿う縦断面で示す説明図である。 内装用空間におけるエンジン関連機器の配置関係を正面視で示す説明図である。 別実施形態における内装用空間でのエンジン関連機器の配置関係を正面視で示す説明図である。
以下、本発明にかかる作業車の実施形態の一例を図面の記載に基づいて説明する。
尚、本実施形態での説明における前後方向及び左右方向は、特段の説明がない限り、次のように記載している。つまり、本発明を適用した作業車の作業走行時における前進側の進行方向(図1における矢印F参照)が「前」、後進側への進行方向(図1における矢印B参照)が「後」、その前後方向での前向き姿勢を基準としての右側に相当する方向(図2における矢印R参照)が「右」、同様に左側に相当する方向(図2における矢印L参照)が「左」である。
〔全体構成〕
図1に示すように、本実施形態で作業車の一例として示すトラクタは、機体フレーム1の前半部に原動部2を備え、機体フレーム1の後半部に搭乗運転部3を備えている。原動部2の左右に駆動可能な操舵輪としての前輪1Fを配備し、搭乗運転部3の左右に操向不能な駆動輪としての後輪1Rを配備して、四輪駆動型に構成されている。
図1及び図2に示すように、機体フレーム1は、水冷式のディーゼルエンジン20(以下、エンジンと略称する)に連結した前フレーム10と、エンジン20の後部に連結したクラッチハウジング(図示せず)と、クラッチハウジングの後部に連結したトランスミッションケース(図示せず)と、トランスミッションケースの後部に連結した後車軸ケース11と、を備えて、これらを一体化したモノコック構造に構成されている。
前輪1Fは前車軸ケース12に支持され、前車軸ケース12は、機体フレーム1の下部に、前後方向に沿う揺動軸心(図示せず)周りでローリング作動可能に支持されている。
搭乗運転部3には、運転部ステップ30の前側に、操向操作用のステアリングホイール31等の操縦操作具が配設され、運転部ステップ30の後側に、運転者が搭座する運転座席32が設置されている。運転座席32の左右両側に、後輪1Rの前側上部を覆う後輪フェンダ33が設けられ、この後輪フェンダ33の下端縁33aは、運転座席32とステアリングホイール31との間に位置する運転部ステップ30の上面30aとほぼ同等の高さ位置、もしくは、運転部ステップ30の上面30aよりも少し低い高さ位置にある。この後輪フェンダ33は、運転座席32とステアリングホイール31との間に位置する運転部ステップ30と別体に形成されたものに限らず、一体に形成されたものであってもよい。
運転座席32の後方位置には、前後方向視で門形のロプス34が、後車軸ケース11の上面部に下端部を支持された状態で立設されている。
機体フレーム1の左横側部に、エンジン20に対する燃料供給用のメイン燃料タンク13が配設されている。このメイン燃料タンク13は、図1及び図2に示されるように、運転部ステップ30の下側位置と、運転部ステップ30の前縁よりも前方側で原動部2におけるエンジンボンネット21の左横外側位置と、運転部ステップ30の後縁よりも後方側位置と、にわたって、前後方向に長く形成されている。
メイン燃料タンク13のうち、運転部ステップ30の前縁よりも前方側でエンジンボンネット21の左横外側位置に存在する部分は、左横外側への突出端が、直進走行時における前輪1Fの横外側端よりも外方へ突出しない範囲に設定されている。
また、メイン燃料タンク13のうち、運転部ステップ30の後縁よりも後方側位置に存在する部分は、トランスミッションケースの左横側面と、左側の後輪1Rとの間で、後輪フェンダ33の下端縁33aよりも下方に位置している。
〔原動部〕
図1~3に示すように、原動部2は、エンジン20などの配置空間を形成するエンジンボンネット21を備えている。
エンジンボンネット21の内部には、エンジン20を冷却するためのラジエータ22を境にして、機体後方側に存在する主要空間2Aと、ラジエータ22よりも機体前方側に位置するエンジン関連機器の内装用空間2Bと、が形成されている。
ラジエータ22は、機体前後方向での前側に吸気面22aを備え、機体前後方向での後側に吸引ファン22bを備えて、機体前方側から後方側へ冷却風を通すように構成されている。
ラジエータ22よりも機体後方側の領域に存在する主要空間2Aには、エンジン20、エンジン20に供給する空気を濾過するエアクリーナ23、排気処理装置の一例であるDPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)24、等が配置されている。エアクリーナ23、及びDPF24は、エンジンルームにおいて、エンジン20の上方で、そのエンジン20とエンジンボンネット21との間における空間に配置されている。
ラジエータ22よりも機体前方側の領域に存在するエンジン関連機器の内装用空間2Bには、バッテリ25、オイルクーラ26、リザーブ燃料タンク27、等のエンジン関連機器が配置されている。
エンジン関連機器の内装用空間2Bに配設されるバッテリ25は、前後方向長さL1、左右方向幅W1、上下方向高さH1を有した矩形箱状に形成され、ラジエータ22の前方側で、内装用空間2Bの最前端部の下部床面に搭載され、適宜固定金具で固定されている。
このバッテリ25は、機体前方側からラジエータ22を通過して主要空間2Aへ流れる冷却風を通過させないので、冷却風の流れはバッテリ25の外側周辺を迂回して、ラジエータ22の吸気面22aが存在する側へ流れることになる。
このとき、内装用空間2B内におけるバッテリ25の位置は、機体前後方向でラジエータ22の吸気面22aから前方側へ、所定距離L3に相当する量だけ比較的大きく離れている。したがって、バッテリ25がラジエータ22の吸気面22aに接近した状態で配置されている構造に比べると、バッテリ25を迂回する冷却風の流れがラジエータ22の吸気面22aに流れ込み易くなる。これにより、バッテリ25が外気の流動抵抗となる度合いを低減し易い。
前後方向でバッテリ25とラジエータ22との間で、かつ、バッテリ25よりもラジエータ22に近い箇所にオイルクーラ26が配設されている。オイルクーラ26の左右方向幅W3、及び上下方向高さH3は、バッテリ25の左右方向幅W1、及び上下方向高さH1よりも大きく構成されているが、前後方向の厚みは、バッテリ25に比べると格段に薄く形成されている。
オイルクーラ26の前後方向での投影面積は、バッテリ25の前後方向での投影面積よりは大きく設定されている。しかし、オイルクーラ26自身は、機体前方側から後方のラジエータ22側へ流れる冷却風を、ある程度の透過率を持って通過させることができる。
したがって、オイルクーラ26の前後方向での投影面積をある程度大きくしても、ラジエータ22の冷却性能を大きく阻害する虞は少ない。また、オイルクーラ26の前後方向での投影面積は、ラジエータ22の吸気面22aの面積よりは十分に小さく設定されている。
エンジン関連機器の内装用空間2Bに配設されるリザーブ燃料タンク27は、矩形箱状に形成され、ラジエータ22の吸気面の前方で、バッテリ25、及びオイルクーラ26よりも高い位置に配設されている。
リザーブ燃料タンク27の前後方向長さL2、及び左右方向幅w2は、バッテリ25の前後方向長さL1、及び左右方向幅W1よりも大きく設定されている。そして、リザーブ燃料タンク27の上下方向幅H2は、前後方向長さL2や左右方向幅w2よりも小さく、バッテリ25の上下方向高さH1と同程度に寸法設定されている。
このように寸法設定されたことにより、リザーブ燃料タンク27は、ラジエータ22の吸気面22aに対する送風方向に沿う水平方向での断面積が、送風方向に交差する上下方向での断面積よりも大きく設定されている。つまり、矩形箱状のリザーブ燃料タンク27の上下方向幅H2は、前後方向長さL2や、左右方向幅W2よりも狭く形成されており、ラジエータ22の吸気面22aに対する前後方向での投影面積の割に、リザーブ燃料タンク27の容積は比較的大きく形成されている。
このリザーブ燃料タンク27の前後方向での投影面積は、バッテリ25の前後方向での投影面積よりも大きく、オイルクーラ26の前後方向での投影面積と同程度に構成されている。
図3、及び図6,7に示すように、リザーブ燃料タンク27は、バッテリ25の位置よりもラジエータ22の吸気面22aから所定距離L4だけ前方側へ離れて位置している。
この所定距離L4は、バッテリ25とラジエータ22の吸気面22aとの間における所定距離L3よりも短く設定されている。
この所定距離L4は、リザーブ燃料タンク27の前後方向長さL2をバッテリ25の前後方向長さL1よりも長くしたことにより、必然的に短くならざるを得ないものである。
しかし、リザーブ燃料タンク27の後端とラジエータ22の吸気面22aとの間には、オイルクーラ26が存在していないので、リザーブ燃料タンク27を迂回してラジエータ22の吸気面22aが存在する側へ流れる冷却風の流れは、オイルクーラ26を通過するに際して受ける通過抵抗がなく、その分、冷却風の流れが阻害される虞は少ない。
このように寸法設定されたリザーブ燃料タンク27は、バッテリ25やオイルクーラ26よりも容積が大きく、内装用空間2Bの内部でラジエータ22の吸気面22aの前方に配置されたエンジン関連機器のうちで、最大の容積を有している。
そして、リザーブ燃料タンク27は、バッテリ25の上方位置において、前後方向及び左右方向でバッテリ25と重複する位置にある。したがって、リザーブ燃料タンク27は、平面視でバッテリ25と重複する状態に配設されている。
また、リザーブ燃料タンク27の下面とバッテリ25の上面との間には、上下方向の間隔d1が設けられている。この間隔d1によって、エンジンボンネット21のフロントグリル21aから導入された外気が後方へ通過するための、通風用空間S1(冷却風路に相当する)が形成される。
リザーブ燃料タンク27の上面とエンジンボンネット21の内面との間にも、エンジンボンネット21のフロントグリル21aから導入される外気が通過するように、通風用の上部空間S2(冷却風路に相当する)が備えられている。
〔燃料循環系統について〕
このトラクタにおける燃料循環系統の概略を、図5に基づいて説明する。
この図に示されるように、エンジンボンネット21の外側に設けられた容量の大きいメイン燃料タンク13内の燃料が、ウォーターセパレータ14を経て燃料ポンプ15により吸引される。
燃料ポンプ15の吐出側には、リザーブ燃料タンク27が接続され、リザーブ燃料タンク27内の燃料が燃料フィルタ16を経て、コモンレール17に供給され、コモンレール17に備えた複数の噴射バルブ17aからエンジン20への燃料供給が行われる。
コモンレール17からの余剰燃料は、余剰燃料戻し管17bを介してリザーブ燃料タンク27へ戻される。このとき、余剰燃料戻し管17bを経てリザーブ燃料タンク27へ戻される比較的高温の余剰燃料が、容積の大きいリザーブ燃料タンク27に戻されることで、リザーブ燃料タンク27内にある程度の時間とどまる状態となる。
このように、高温の余剰燃料を、容積の大きいリザーブ燃料タンク27内にある程度の時間とどめ、かつ、その容積の大きいリザーブ燃料タンク27を、ラジエータ22への冷却風路に臨む状態でエンジン関連機器の内装用空間2Bに存在させたことにより、高温の余剰燃料の持つ熱を積極的に放熱させ易くなる。これによって、容積の大きいリザーブ燃料タンク27に、コモンレール17からの余剰燃料を冷却するための燃料クーラとしての役割を担わせることができる。
燃料フィルタ16からコモンレール17側へ供給されなかった燃料は、そのまま燃料戻し管18を介してメイン燃料タンク13へ戻される。
リザーブ燃料タンク27からコモンレール17側へ供給されなかった余剰分の燃料も、燃料バイパス路19を介して燃料戻し管18に合流し、メイン燃料タンク13へ戻される。
図5中に仮想線で示すように、機体フレーム1上で、ラジエータ22の機体前方側におけるエンジン関連機器の内装用空間2Bに、リザーブ燃料タンク27が位置する。このリザーブ燃料タンク27に、図中の矢印で示すように、フロントグリル21a側から取り込まれた外気が接触し、リザーブ燃料タンク27内の燃料が効果的に冷却される。
メイン燃料タンク13は、内装用空間2Bによる制限を受けない機体フレーム1の下方側等の、広い範囲に設置され、大きな容量を有したもので構成されている。このメイン燃料タンク13には、コモンレール17からの余剰燃料を直接戻すようにはしていない。
〔別実施形態〕
以下、上記実施形態に変更を加えた別実施形態について説明する。以下の別実施形態は、矛盾が生じない限り、上記実施形態に複数組み合わせて適用してもよい。
(1)上記実施形態では、リザーブ燃料タンク27の全体が、バッテリ25の上方に位置する構造のものを例示したが、必ずしも、この構造に限られるものではない。
例えば、図8に示すように、リザーブ燃料タンク27の下部が、バッテリ25の上部と上下方向で重複するものであってもよい。
その他の構成は、前述した実施形態と同様の構成を採用すればよい。
(2)上記実施形態では、リザーブ燃料タンク27の前後方向での投影面積が、バッテリ25の前後方向での投影面積よりも大きく、オイルクーラ26の前後方向での投影面積と同程度に構成された構造のものを例示したが、必ずしも、この構造に限られるものではない。
例えば、リザーブ燃料タンク27の前後方向での投影面積は、オイルクーラ26と同程度である必要はなく、さらに大きくても、小さくても差支えない。
また、バッテリ25の前後方向での投影面積に対しては、リザーブ燃料タンク27の前後方向での投影面積が、バッテリ25の前後方向での投影面積よりも小さい前後方向での投影面積を有したものであっても、前後方向や左右方向の寸法がバッテリ25よりも大きくて、その容積がバッテリ25の容積を上回る容積を有したものであればよい。
その他の構成は、前述した実施形態と同様の構成を採用すればよい。
(3)上記実施形態では、エンジン関連機器の内装用空間2Bに、リザーブ燃料タンク27、バッテリ25、及びオイルクーラ26を配設した構造のものを例示したが、必ずしも、この構造に限られるものではない。
例えば、エンジン関連機器の内装用空間2Bに、バッテリ25を設けずにオイルクーラ26を配設したり、オイルクーラ26を設けずにバッテリ25を配設したり、さらに他のエンジン関連機器を配設したりするなど、適宜の構造を採用し得るものである。
本発明に係る作業車は、冷却ファンを備えたラジエータに対する冷却風の流動方向上手側にリザーブ燃料タンクを配備するところの、例えば、乗用草刈機、乗用田植機、乗用直播機、コンバイン、ホイルローダ、バックホー、運搬車などの各種の作業車に適用することができる。
1 機体フレーム
2B 内装用空間
13 メイン燃料タンク
20 ディーゼルエンジン
21 エンジンボンネット
22 ラジエータ
22a 吸気面
25 バッテリ
27 リザーブ燃料タンク
S1 通風用空間

Claims (4)

  1. 機体フレームに搭載されたディーゼルエンジンと、
    前記ディーゼルエンジンを内装するエンジンボンネットと、
    前記エンジンボンネット外で走行機体に設置されたメイン燃料タンクと、
    前記エンジンボンネット内で前記ディーゼルエンジンの機体前方側に配置されたラジエータと、
    前記エンジンボンネット内における前記ラジエータの前方側に、エンジン関連機器の内装用空間と、が形成された作業車であって、
    前記内装用空間内で前記ラジエータの吸気面の前方位置にリザーブ燃料タンクが設けられ、
    前記内装用空間内において、前記ラジエータの吸気面の前方に配置されたエンジン関連機器のうちで、前記リザーブ燃料タンクの容積が最大に設定され、
    前記リザーブ燃料タンクが、前記ラジエータの吸気面の前方側に離れて位置し、かつ、前記リザーブ燃料タンクの上側と下側とに前記ラジエータへの冷却風路が形成されるように、前記リザーブ燃料タンクの上下方向幅が、前記ラジエータの吸気面の上下方向幅よりも狭く形成されている作業車。
  2. 前記内装用空間にバッテリが配設され、前記リザーブ燃料タンクは、前記バッテリの上方側に位置して、平面視で前記バッテリと重複するように配設されている請求項1記載の作業車。
  3. 機体フレームに搭載されたディーゼルエンジンと、
    前記ディーゼルエンジンを内装するエンジンボンネットと、
    前記エンジンボンネット外で走行機体に設置されたメイン燃料タンクと、
    前記エンジンボンネット内で前記ディーゼルエンジンの機体前方側に配置されたラジエータと、
    前記エンジンボンネット内における前記ラジエータの前方側に、エンジン関連機器の内装用空間と、が形成された作業車であって、
    前記内装用空間内で前記ラジエータの吸気面の前方位置にリザーブ燃料タンクが設けられ、
    前記内装用空間内において、前記ラジエータの吸気面の前方に配置されたエンジン関連機器のうちで、前記リザーブ燃料タンクの容積が最大に設定され、
    前記内装用空間にバッテリが配設され、前記リザーブ燃料タンクは、前記バッテリの上方側に位置して、平面視で前記バッテリと重複するように配設され、
    前記リザーブ燃料タンクは、前記バッテリよりも左右方向幅が広く形成され、かつ前記リザーブ燃料タンクの下面と前記バッテリの上面との間に通風用空間が備えられている作業車。
  4. 前記リザーブ燃料タンクは、前記ラジエータの吸気面に対する送風方向に沿う水平方向での断面積が、前記送風方向に交差する上下方向での断面積よりも大きく設定されている請求項1~3のいずれか一項記載の作業車。
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