(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体フレームと、
前記機体フレームに防振支持されるエンジンと、
前記機体フレームに防振支持される操縦部と、
前記エンジンに固定されてエンジンの排気中の粒子状物質を除去する第１ケースと、
前記機体フレームに固定されて第１ケースの排気中の窒素酸化物を還元する第２ケースと、
前記第１ケースと前記第２ケースとを接続する排気管の一部を構成する、断熱構造を有する伸縮管と、を備えたトラクタであって、
前記機体フレームに固定された支持部材に固定されている取付部材には、前記第２ケースの下面を支持する台座が取り付けられて構成されており、
前記第２ケースの上面には、前記第２ケースの出口と連通する筒部が形成され、前記第２ケースからの排気を外部に排出する排気管が設けられており、
前記排気管は、入口が前記筒部の外周に空隙を有して被せられて設けられているとともに、カバー部材で覆われており、
前記カバー部材は、前記操縦部のアシストバーに連結固定されて構成されている
ことを特徴とするトラクタ。
【請求項２】
前記伸縮管と前記第２ケースとを接続する排気管内に、還元剤を噴射する噴射ノズルを設けたことを特徴とする請求項１記載のトラクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラクタに関し、特に排気浄化装置を備えたトラクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、農作業用のトラクタや土木作業用のホイルローダといった作業車両が知られている。そして、ディーゼルエンジンを搭載した作業車両には、排気中に含まれる粒子状物質（すす、パティキュレート）や窒素酸化物（ＮＯｘ）等を除去する排気浄化装置が搭載される。
【０００３】
排気浄化装置には、例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタを内設したフィルタケースと、尿素選択還元型触媒を内設した触媒ケースとを備えたものがある。そして、フィルタケースと触媒ケースとの配置の仕方について様々な提案がなされている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２０７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、作業車両においてエンジン及びキャビンはフレームに直接又は防振支持されている。排気浄化装置のフィルタケース及び／又は触媒ケースをエンジンとは別にフレーム又はキャビンに固定するような配置とする場合、エンジンの振動とフィルタケース及び／又は触媒ケースの振動とに位相差が生じるため、フレキシブルな配管で接続する必要がある。フレキシブルな配管は蛇腹管に代表されるように一般的に表面積が大きい。しかしながら、排気は高温状態で触媒ケースに導入されなければ浄化効率が悪化するので、蛇腹管等の放熱面積の大きな配管を用いる設計とは矛盾する。
【０００６】
本発明は、振動の位相差を吸収するとともに、排気温度の低下を抑える排気浄化装置を備えたトラクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
機体フレームと、前記機体フレームに防振支持されるエンジンと、前記機体フレームに防振支持される操縦部と、前記エンジンに固定されてエンジンの排気中の粒子状物質を除去する第１ケースと、前記機体フレームに固定されて第１ケースの排気中の窒素酸化物を還元する第２ケースと、前記第１ケースと前記第２ケースとを接続する排気管の一部を構成する、断熱構造を有する伸縮管と、を備えたトラクタであって、前記機体フレームに固定された支持部材に固定されている取付部材には、前記第２ケースの下面を支持する台座が取り付けられて構成されており、前記第２ケースの上面には、前記第２ケースの出口と連通する筒部が形成され、前記第２ケースからの排気を外部に排出する排気管が設けられており、前記排気管は、入口が前記筒部の外周に空隙を有して被せられて設けられているとともに、カバー部材で覆われており、前記カバー部材は、前記操縦部のアシストバーに連結固定されて構成されているものである。
【０００８】
前記伸縮管と前記第２ケースとを接続する排気管内に、還元剤を噴射する噴射ノズルを設けたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１ケースと第２ケースとを接続する排気管の一部に断熱構造を有する伸縮管２４を用いることにより、第１ケースと第２ケースの振動の位相差を吸収するとともに、排気温度の低下を抑えることができる。排気は高温状態で第２ケースに導入され、良好な浄化効率が得られる。
【００１０】
また、第２ケースの排気の出口部分の外周に空隙を有して被せられる排気管を備えることにより、排気管と第２ケースとは互いに振動を伝達しないので、フレームの振動とキャビンの振動とに位相差が生じても、排気管と第２ケースの振動が干渉することはない。
【００１１】
また、伸縮管と第２ケースとを接続する排気管内に還元剤を噴射する噴射ノズルを設けることにより、伸縮管で保温された排気が噴射ノズルまで搬送されるので、排気と還元剤を良好に反応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態のトラクタの斜視図である。
【図２】一実施形態のトラクタの前面図である。
【図３】一実施形態のトラクタの右面図である。
【図４】一実施形態のトラクタの上面図である。
【図５】一実施形態のトラクタの排気浄化装置周辺部分の拡大右面図である。
【図６】一実施形態のトラクタの排気浄化装置周辺部分の拡大上面図である。
【図７】エンジン及び排気浄化装置の斜視図である。
【図８】第２ケース及び第３排気管の支持構造を説明する図である。
【図９】第２ケースと第３排気管の連通部分を拡大した部分断面図である。
【図１０】断熱構造を有する伸縮管の一例を示す断面図である。
【図１１】断熱構造を有する伸縮管の他の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の技術的思想は、あらゆる作業車両に適用することが可能である。以下では、代表的な作業車両であるトラクタを用いて説明する。
【００１４】
＜トラクタの全体構成＞
本実施形態ではキャビン仕様のトラクタを例に説明するがロプス仕様のトラクタであってもよい。また、本実施形態ではホイール仕様のトラクタを例に説明するがハーフクローラ仕様又はフルクローラ仕様のトラクタであってもよい。
【００１５】
図１はトラクタ１の斜視図、図２はトラクタ１の前面図であり、図３はトラクタ１の右面図、図４はトラクタ１の上面図である。なお、図中には、トラクタ１の前後方向、左右方向及び上下方向を表す。
【００１６】
トラクタ１は、フレーム１１と、エンジン１２と、トランスミッション１３と、フロントアクスル１４と、リヤアクスル１５と、キャビン（操縦部の一例）１６とを備えている。また、トラクタ１はエンジン１２の排気を浄化する排気浄化装置２を備えている。
【００１７】
フレーム１１は、トラクタ１の前部における骨格をなす。フレーム１１は、トランスミッション１３やリヤアクスル１５とともにトラクタ１のシャシを構成する。以下に説明するエンジン１２及びキャビン１６は、防振ゴム等を介してフレーム１１に防振支持される。
【００１８】
エンジン１２はディーゼルエンジンであり、燃料を燃焼させて得た熱エネルギーを運動エネルギーに変換する。つまり、エンジン１２は、燃料を燃やすことによって回転動力を生み出す。なお、エンジン１２には、エンジン制御装置が接続されている（図示せず）。エンジン制御装置は、オペレータがアクセルペダルを操作すると、その操作に応じてエンジン１２の運転状態を変更する。また、エンジン１２には、排気浄化装置２が接続されている。
【００１９】
トランスミッション１３は、エンジン１２の回転動力をフロントアクスル１４やリヤアクスル１５に伝達する。トランスミッション１３には、連結機構を介してエンジン１２の回転動力が入力される。なお、トランスミッション１３には、無段変速装置（ＨＳＴ若しくはＨＭＴ、図示せず）が備えられている。無段変速装置は、オペレータがシフトレバーを操作すると、その操作に応じてトランスミッション１３の作動状態を変更する。
【００２０】
フロントアクスル１４は、エンジン１２の回転動力をフロントタイヤ１４１に伝達する。フロントアクスル１４には、トランスミッション１３を介してエンジン１２の回転動力が入力される。なお、フロントアクスル１４には、操舵装置が並設されている（図示せず）。操舵装置は、オペレータがハンドル１６２を操作すると、その操作に応じてフロントタイヤ１４１の舵角を変更する。
【００２１】
リヤアクスル１５は、エンジン１２の回転動力をリヤタイヤ１５１に伝達する。リヤアクスル１５には、トランスミッション１３を介してエンジン１２の回転動力が入力される。なお、リヤアクスル１５には、ＰＴＯ出力装置（図示せず）が設けられている。ＰＴＯ出力装置は、オペレータがＰＴＯスイッチ（図示せず）を操作すると、その操作に応じて牽引する作業機に回転動力を伝達する。
【００２２】
キャビン１６は、その内側が操縦室になっており、運転座席１６１、ハンドル１６２、アクセルペダル（図示せず）、シフトレバー（図示せず）、ＰＴＯスイッチなどが配置されている。オペレータは、運転座席１６１に座った状態でハンドル１６２、アクセルペダル、シフトレバーなどを操作することでトラクタ１を操縦できる。キャビン１６の左前支柱１６５及び右前支柱１６６には、乗降時につかまるためのアシストバー１６３が設けられている。アシストバー１６３の両端部は、それぞれブラケット１６４を介して支柱１６５、１６６にボルトで固定される。
【００２３】
＜排気浄化装置＞
図５はトラクタ１の排気浄化装置２周辺部分の拡大右面図、図６はトラクタ１の排気浄化装置２周辺部分の拡大上面図、図７はエンジン１２及び排気浄化装置２の斜視図、図８は第２ケース及び第３排気管の支持構造を説明する図、図９は第２ケースと第３排気管の連通部分を拡大した部分断面図である。図５及び図６ではボンネットを仮想線で示している。
【００２４】
排気浄化装置２は、エンジン１２の排気中に含まれる粒子状物質（すす、パティキュレート）や窒素酸化物（ＮＯｘ）等を除去し、浄化された排気を外部へ排出する装置である。排気浄化装置２は、エンジン１２の排気中の粒子状物質を除去するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）としての第１ケース２１と、第１ケース２１の排気中の窒素酸化物を還元する尿素選択触媒還元（ＳＣＲ）システムとしての第２ケース２２とを備える。第１ケース２１には酸化触媒及びスートフィルタが内設される。第２ケース２２には尿素選択触媒還元用のＳＣＲ触媒及び酸化触媒が内設される。
【００２５】
また、排気浄化装置２は、排気の流れる方向において上流側から、第１ケース２１の出口２１ｂに接続される第１排気管２３と、第１排気管２３の出口２３ｂに接続される断熱構造を有する伸縮管２４と、伸縮管２４の出口２４ｂと第２ケース２２の入口２２ａとを接続する第２排気管２５と、第２ケース２２の出口に連通する第３排気管２６とを備える。
【００２６】
エンジン１２から排出される排気は排気浄化装置２を経由して外部に放出される。排気浄化装置２によって、排気中の一酸化炭素、炭化水素、粒子状物質、窒素酸化物が低減される。
【００２７】
第１ケース２１は前後方向に延びる円筒形状に構成される。第１ケース２１の側面の後端側にエンジン１２からの排気を取り入れる入口２１ａが形成され、側面の前端側に第１ケース２１から排気する出口２１ｂが形成される。第１ケース２１はエンジン１２の上面にボルト等によって固定される。これにより、第１ケース２１はエンジン１２に直接支持されるのでエンジン１２と一緒に振動する。
【００２８】
第２ケース２２は上下方向に延びる円筒形状に構成される。第２ケース２２の左側面の下端側に第２排気管２５からの排気を取り入れる入口２２ａが形成され、上面に第２ケース２２から排気する出口が形成される。第２ケース２２はフレーム１１に複数の支持部材（図８参照）を介して固定される。これにより、第２ケース２２はフレーム１１に直接固定されることと同等であるのでフレーム１１と一緒に振動する。なお、第２ケース２２はフレーム１１の代わりにキャビン１６に固定されてもよい。この場合、第２ケース２２はキャビン１６と一緒に振動する。
【００２９】
第１排気管２３は、第１ケース２１と第２ケース２２とを接続する排気管の一部を構成し、第１ケース２１の出口２１ｂに接続される入口２３ａと、伸縮管２４の入口２４ａに接続される出口２３ｂとを有する。第１排気管２３の入口２３ａが第１ケース２１に接続されることにより、第１排気管２３は第１ケース２１に支持される。よって、第１排気管２３は第１ケース２１と一緒に振動する。つまりエンジン１２と一緒に振動する。
【００３０】
伸縮管２４は、第１ケース２１と第２ケース２２とを接続する排気管の一部を構成し、第１排気管２３の出口２３ｂに接続される入口２４ａと、第２排気管２５の入口２５ａに接続される出口２４ｂとを有する。伸縮管２４の入口２４ａが第１排気管２３に接続されることにより、伸縮管２４は第１排気管２３に支持される。よって、伸縮管２４の入口２４ａ付近は第１排気管２３と一緒に振動する。つまりエンジン１２と一緒に振動する。
【００３１】
一方、伸縮管２４の出口２４ｂが第２排気管２５に接続されることにより、伸縮管２４は第２排気管２５に支持される。よって、伸縮管２４の出口２４ｂ付近は第２排気管２５と一緒に振動する。伸縮管２４の入口２４ａと出口２４ｂとが異なる部材に固定されるため、両者の振動には位相差が生じるが、両者の振動は伸縮管２４の伸縮性によって吸収される。このように、エンジン１２が防振支持される構造において、排気浄化装置２を設ける場合に伸縮管２４を用いることが有効である。
【００３２】
また、伸縮管２４を用いることで、上述のように排気系における振動の位相差を吸収できるが、表面積が大きくなるので排気温度の低下要因となる。排気温度の低下は排気の浄化効率の悪化に繋がる。そこで本実施形態では伸縮管２４に断熱構造を付与することにより、排気温度の低下を抑えている。これにより、排気は高温状態で第２ケース２２に導入され、良好な浄化効率が得られる。伸縮管２４の断熱構造については後述する。
【００３３】
第２排気管２５は、第１ケース２１と第２ケース２２とを接続する排気管の一部を構成し、伸縮管２４の出口２４ｂに接続される入口２５ａと、第２ケース２２の入口２２ａに接続される出口２５ｂとを有する。第２排気管２５の出口２５ｂが第２ケース２２に接続されることにより、第２排気管２５は第２ケース２２に支持される。よって、第２排気管２５は第２ケース２２と一緒に振動する。つまりフレーム１１又はキャビン１６と一緒に振動する。
【００３４】
第２排気管２５の途中には尿素水噴射ノズル２８が配設される。尿素水噴射ノズル２８はポンプ及び尿素水タンク（図示せず）に接続され、第２排気管２５内に尿素水を噴射する構成となっている。噴射された尿素水は第２排気管２５内で排気と混合される。よって、第２排気管２５は混合器としての役割がある。第２排気管２５のうち尿素水噴射ノズル２８から下流側は、排気と尿素水を反応可能な温度に維持する観点から二重管とすることが望ましい。
【００３５】
このように、伸縮管２４の下流側に噴射ノズル２８を設けることにより、伸縮管２４で保温された排気が噴射ノズル２８まで搬送されるので、排気と尿素水を良好に反応させることができる。
【００３６】
図７に示すように、第３排気管２６は、第２ケース２２からの排気を外部に排出する排気管であり、第２ケース２２の出口に連通される入口２６ａと、大気に開放される出口２６ｂとを有する。第２ケース２２の上面には第２ケース２２を支持するためのブラケット２２１が固定され、このブラケット２２１に第２ケース２２の出口と連通する筒部２２１ａが形成されている。そして、第３排気管２６の入口２６ａは筒部２２１ａの外周に空隙を有して被せられている（図９参照）。したがって、第３排気管２６と第２ケース２２とは、互いに振動を伝達しない。
【００３７】
図８に示すように、第２ケース２２の上面にはＬ字型のブラケット２２１が固定され、下面にはブラケット２７が固定される。ブラケット２２１とブラケット２７とは溝形鋼２９で連結される。溝形鋼２９により、第２ケース２２の左右の揺れを抑制できる。ブラケット２７は、第２ケース２２の下面を支持する台座２７１と、台座２７１から左方へ延びる角形の鋼管２７２と、鋼管２７２から後方へ延在するコ字型の取付部２７３とで構成される。
【００３８】
取付部２７３の両端部はフレーム１１に固定された２つの支持部材１１１にそれぞれ固定される。よって、第２ケース２２はフレーム１１に固定されることになる。このような構成により、第２ケース２２はフレーム１１と一緒に振動する。また、取付部２７３の右面には下方へ延びるバッテリーフレーム３０が固定され、バッテリーフレーム３０にはバッテリーを載置するバッテリー台座３１が固定される。
【００３９】
第３排気管２６は、カバー部材２６１によって覆われている。第３排気管２６はカバー部材２６１に固定され、カバー部材２６１は上下２つのブラケット２６２を介してキャビン１６のアシストバー１６３に連結されている。よって、第３排気管２６はキャビン１６に固定されることになる。このような構成により、第３排気管２６はキャビン１６と一緒に振動する。
【００４０】
上述したように、第３排気管２６と第２ケース２２とは互いに振動を伝達しないので、フレーム１１の振動とキャビン１６の振動とに位相差が生じても、第３排気管２６と第２ケース２２の振動が干渉することはない。
【００４１】
＜断熱構造を有する伸縮管＞
断熱構造を有する伸縮管２４は、種々の伸縮管と種々の断熱構造とを組み合わせることができる。図１０は断熱構造を有する伸縮管２４の一例を示す断面図である。図１０において、断熱構造を有する伸縮管２４は、断熱材が巻かれた蛇腹管である。この断熱構造を有する伸縮管２４は、蛇腹管２４１と、断熱材２４２と、筒材２４３と、第１蓋材２４４と、第２蓋材２４５とを備える。
【００４２】
蛇腹管２４１は、ひだを設けた金属製の筒体の両端に直管が接合されたものであり、汎用品を用いることができる。断熱材２４２は、グラスウールや発泡ウレタン等であり、少なくとも蛇腹管２４１の蛇腹部分を覆っている。断熱材２４２により、蛇腹管２４１部分での排気温度の低下を抑制することができる。
【００４３】
筒材２４３は、断熱材２４２を覆う金属製の筒体である。第１蓋材２４４は、ドーナツ状の金属板であり、外縁部２４４ａが筒材２４３の一端の内周面に接合され、内縁部２４４ｂが蛇腹管２４１の外周面に接合されている。ここでの接合には、例えば溶接を用いることができる。
【００４４】
第２蓋材２４５は、第１蓋材２４４と同じドーナツ状の金属板であり、外縁部２４５ａが筒材２４３の他端付近に位置し、内縁部２４４ｂが蛇腹管２４１の外周に接合されている。第２蓋材２４５は筒材２４３に接合されていないので、蛇腹部分の伸縮に応じて自由に動くことができる。他にも第２蓋材２４５の外縁部２４５ａは筒材２４３の外周に重なるように屈曲していてもよい。これによれば、筒材２４３内への埃の侵入を抑えることができる。なお、埃の侵入を許容できるのであれば、第２蓋材２４５はなくてもよい。
【００４５】
このような断熱材２４２が巻かれた蛇腹管２４１によれば、蛇腹管２４１によって入口２４ａ側と出口２４ｂ側の振動の位相差を吸収することができ、断熱材２４２によって排気温度の低下を抑えることができる。また、断熱材２４２及び蛇腹管２４１に加え、筒材２４３と、第１蓋材２４４と、第２蓋材２４５とを用いることにより、汎用品で構成することができ、安価に作製することができる。
【００４６】
図１１は断熱構造を有する伸縮管２４の他の一例を示す断面図である。図１１において、断熱構造を有する伸縮管２４は、二重構造の伸縮管である。この断熱構造を有する伸縮管２４は、インターロック管２４Ａと、蛇腹管２４Ｂとを備える。
【００４７】
インターロック管２４Ａは、帯鋼を螺旋状に巻回し、隣接部分を噛み合わせて形成されたインターロック材の両端に直管が接合されたものである。蛇腹管２４Ｂは、ひだを設けた金属製の筒体である。蛇腹管２４Ｂはインターロック管２４Ａの外周面を覆い、蛇腹部分の内面側に突出した部分が帯鋼にそれぞれ接合されている。これにより、伸縮性を有しながら、蛇腹管２４Ｂが内包する空気層で断熱効果が得られる。なお、蛇腹管２４Ａの外周に金網を被せて補強してもよい。
【００４８】
このような二重構造の伸縮管によれば、インターロック管２４Ａによって入口２４ａ側と出口２４ｂ側の振動の位相差を吸収することができ、蛇腹管２４Ｂが内包する空気層によって排気温度の低下を抑えることができる。
【００４９】
このように本実施形態によれば、エンジン１２が防振支持される構造において排気浄化装置２を設ける場合に、断熱構造を有する伸縮管２４を用いることにより、排気浄化装置２における振動の位相差を吸収するとともに、排気温度の低下を抑えることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１          トラクタ（作業車両）
１１        フレーム
１２        エンジン
１６        キャビン（操縦部）
２１        第１ケース
２２        第２ケース
２４        伸縮管
２８        噴射ノズル
２４１      蛇腹管
２４２      断熱材
２４３      筒材
２４４      第１蓋材
２４５      第２蓋材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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