JP2002501598A - 車軸組立体を冷却する装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 車軸組立体を冷却する装置は、内部に第１流体を含むチャンバー(26)を形成するハウジング(12)を備える。この装置はまた、チャンバー(26)内に導管(42)を備える。この装置はまた、導管(42)と流体接続する流体源を備え、(1)流体源により推進される第２流体が導管を通って進み、(2)ハウジング内に位置する第１流体は導管を通って進む第２流体とは混合しない。車軸組立体を冷却する方法もまた開示される。

Description

【発明の詳細な説明】 車軸組立体を冷却する装置と方法 背景技術 本発明は、車軸組立体に関し、より詳しくは、車軸組立体を冷却する装置と方 法に関する。 フロントエンドローダー等の土工車両は、一般にフレームが本体部分に取り付 けられる。一般に車軸組立体は、フレームに固定される。車軸組立体は、内部に チャンバーが形成されるハウジングを備える。ハウジングは、左端部と右端部を 備える。ハウジングの左端部は、左車軸ハウジングに取り付けられる。ハウジン グの右端部は、右車軸ハウジングに取り付けられる。左リムマウントは、左車軸 ハウジングがハウジングと左リムマウントの間に挟まれるように、左車軸ハウジ ングに固定される。右リムマウントは、右車軸ハウジングがハウジングと右リム マウントの間に挟まれるように、右車軸ハウジングに固定される。タイヤは、車 両が地上を走れるように左右のリムマウントに固定される。 車軸組立体は、ハウジングのチャンバー内に差動組立体を備える。車軸組立体 は、またハウジングのチャンバー内にブレーキ組立体を備える。差動組立体は、 駆動軸を通ってエンジンに機械的に結合している。差動組立体は、また左右のリ ムマウントに結合し、エンジンにより発生したトルクが、駆動軸と差動組立体を 通って左右のリムマウントに伝動されるようになっている。このようなトルクの 伝動により、左右のリムマウントとタイヤが回転し、車両が地面上を進み、色々 の作業機能を行う。 車両の使用中、車軸組立体の色々の部品間の摩擦により、差動組立体とブレー キ組立体が許容限度を超えて過熱する。この熱により車軸組立体が損傷し、有効 寿命が短くなる場合がある。そのため、差動組立体とブレーキ組立体に接触して オイル等の流体がチャンバー内に含まれる。この流体が、差動組立体とブレーキ 組立体を冷却する。しかし、車両を長く使用すると、チャンバー内の流体もまた 、許容限度を超えて過熱する。従って、流体を冷却して、有効に機能し、車軸組 立 体の寿命を長くする必要がある。 流体（即ち、オイル）を冷却する１つの方法は、チャンバー外の熱交換要素を 通して循環させることである。しかし、このアプローチは、車軸組立体に含まれ る流体を、ハウジングの外の場所に圧送する必要がある。低温では、オイルの粘 度はかなり増加する。そのため、低温では流体をハウジングの外の場所に圧送す るのは困難である。 それゆえ、差動組立体に接触する流体をハウジングの外の場所に圧送する必要 のない、車軸組立体の部品を冷却する装置を提供することが望ましい。発明の概要 本発明の態様では、車軸組立体を冷却する装置が提供される。この装置はハウ ジングを備え、該ハウジング内部に第１流体を含むチャンバーを形成する。この 装置はまた、チャンバー内に導管が配置される。この装置はまた、導管と流体接 続する流体源を備え、(1)流体源により推進される第２流体が導管を通って進み 、(2)ハウジング内に位置する第１流体は導管を通って進む第２流体とは混合し ない。 本発明の他の態様では、車軸組立体を冷却する装置が提供される。この装置は ハウジングを備え、該ハウジング内部に第１流体を含むチャンバーを形成する。 この装置はまた、チャンバー内に複数の冷却チューブが配置される。この装置は また、複数の冷却チューブと流体接続する流体源を備え、(1)流体源により推進 される第２流体が複数の冷却チューブを通って進み、(2)ハウジング内に位置す る第１流体は複数の冷却チューブを通って進む第２流体とは混合しない。 本発明のさらに別の態様では、車軸組立体を冷却する方法が提供される。この 方法は、(1)内部に第１流体を含むチャンバーを形成するハウジングを設け、第 １流体はチャンバー内に流体プールを形成し、(2)流体プール内に複数の冷却チ ューブを配置し、(3)第２流体を冷却チューブを通って進め、ハウジング内に位 置する第１流体は冷却チューブ内を進む第２流体とは混合しない。 それゆえ本発明の目的は、車軸組立体を冷却する新しく有用な装置を提供する ことである。 本発明の目的はまた、車軸組立体を冷却する改善された装置を提供することで ある。 本発明の他の目的は、車軸組立体を冷却する新しく有用な方法を提供すること である。 本発明の他の目的は、車軸組立体を冷却する改善された方法を提供することで ある。 本発明のさらに他の目的は、差動組立体に接触する流体を差動組立体が収容さ れるハウジングの外の場所に圧送する必要のない、車軸組立体の部品を冷却する 装置を提供することである。 本発明のこれら及び他の目的、態様、利点は、次の詳細な説明及び図面から明 らかになうであろう。図面の簡単な説明 図１は、本発明の特徴を組込んだ車軸組立体の立面図である。 図２は、図１の２−２線に沿った車軸組立体の拡大断面図であり、明確にする ため、右車軸組立体を除去してある。 図３は、図２の導管組立体の斜視図であり、流体源と流体接続することを概略 的に示す。 図４は、図３の４−４線に沿ったカプラーの拡大断面図である。 図５は、図３に示す交換容器の拡大立面図であり、明確にするためにカバープ レーを除去してある。 図６は、図３に示す２つの隣接する流入チューブの断片的な拡大立面図である 。好適な実施例の詳細な説明 本発明は色々な修正と代替の形が可能であるが、その特定の実施例を例として 図面に示し、ここに詳細に記述する。しかし、本発明をここに開示した特定のも のに限定する意図はなく、請求の範囲により限定される本発明の精神と範囲に入 るすべての修正、均等、代替をカバーする意図である。 図１を参照すると、本発明の特徴を組込んだ車両（図示せず）の車軸組立体10 が示される。車軸組立体10は、ハウジング12と、左車軸ハウジング18と、右車軸 ハウジング22とを備える。車軸組立体10は、また左リムマウント20と、右リムマ ウント24とを備える。 ハウジング12は、フード部分14と、フランジ16と、第１端部13と、第２端部15 とを備える。右車軸ハウジング22の端部は、ハウジング12の第１端部13に固定さ れている。右リムマウント24は、右車軸ハウジング22が右リムマウント24とハウ ジング12の間に挟まれるように、右車軸ハウジング22に固定されている。左車軸 ハウジング18の端部は、ハウジング12の第２端部15に固定されている。左リムマ ウント20は、左車軸ハウジング18が左リムマウント20とハウジング12の間に挟ま れるように、左車軸ハウジング18に固定されている。 図２に示すように、ハウジング12はまた、そこに付けられた取付け部材28を備 える。ハウジング12にはまた、駆動軸開口部30と、第１車軸開口部32とが形成さ れている。ハウジング12は、図２に示されない第２車軸開口部を備える。ハウジ ング12は、さらに内部にチャンバー26が形成されている。ハウジング12は、内壁 27を形成し、その上に肩部34が形成されている。ハウジング12にはまた、ポート プレート85が取り付けられている。ポートプレート85は、フード部分14にボルト 90で固定される。ポートプレート85は、流入開口部86と、流出開口部88とを有す る。 差動組立体36が、ハウジング12のチャンバー26内に公知の方法で取り付けられ ている。差動組立体36は、車軸マウント38と、駆動ギアマウント40とを備える。 車軸マウント38は、駆動ギアマウント40と同軸に配置されている。駆動ギアマウ ント40に取付けられる駆動ギアは、明確にするため図２には示さない。 車軸組立体10の内部により形成されるリザーバに第１流体が含まれ、そこにプ ールが形成される。チャンバー26内のプールの表面は、線84で示される。従って 、差動組立体36の一部は、プール内に沈んでいる。チャンバー26に含まれるブレ ーキ組立体（図示せず）の一部は、プールに沈んでいる。 チャンバー26内に導管組立体42bS配置される。図３に示すように、導管組立体 42は、流入導管50と、流出導管54と、カプラー58と、交換容器72とを備える。流 入導管50は、複数の流入チューブ52を備える。流出導管54は、複数の流出チュー ブ56を備える。 図４と５に示すように、各流入チューブ52は、端部98と端部102とを有する。 また、各流入チューブ52の端部98と端部102の間に第１通路100が形成される。各 流出チューブ56は、端部104と端部107とを有する。また、各流出チューブ56の端 部104と端部107の間に第２通路106が形成される。 図３と４に示すように、カプラー58は、囲い60と、フレーム62と、プレーと68 とを有する。囲い60には、流入孔64と流出孔66が形成されている。囲い60は、フ レーム62に固定される。フレーム62は、プレート68にボルト70で固定される。囲 い60は、囲い60を液密性の第１レセプタクル94と、液密性の第２レセプタクル96 に分離する仕切り部材92を備える。流入孔64が第１レセプタクル94内に開口し、 流出孔66が第２レセプタクル96内に開口するように、仕切り部材92が配置されて いる。 図３と５に示すように、交換容器72は、ベースプレート74と、カバープレート 76と、壁108とを備える。カバープレート76は、カバープレート76を通りベース プレート74に形成されたボルト孔112内に入るネジ止ボルト78により、ベースプ レート74に固定されている。上述のようにカバープレート76をベースプレート74 に固定すると、交換容器72内に液密性の空洞110が形成される。 図４を参照すると、各流入チューブ52の第１端部98は、各第１通路100の各第 １端部98が第１レセプタクル94内に開口するように、プレート68に固定される。 さらに、各流出チューブ56の第４端部107は、各第２通路106の各第４端部107が 第２レセプタクル96内に開口するように、プレート68に固定される。 図５を参照すると、各流入チューブ52の第２端部102は、各第１通路100の各第 ２端部102が空洞110内に開口するように、ベースプレート74に固定される。同様 に、各流出チューブ56の第３端部104は、各第２通路106の各第３端部104が空洞1 10内に開口するように、ベースプレート74に固定される。 図２と３に示すように、導管組立体42は、さらに固定部材46を有する多数のブ ラケット44を備える。固定部材46には、内部にボルト孔47が形成されている。ブ ラケット44は、導管組立体42の流入チューブ52と流出チューブ56を囲みこれらを 支持する。図６に示すように、流入チューブ52は、隣接する流入チューブ52の間 に空間115が形成されるように、ブラケット44により支持される。ブラケット44 は、隣接する流出チューブ56の間に空間115と近似した空間（図 示せず）が形成されるように、流出チューブ56を支持する。空間115と隣接する 流出チューブ56間の空間は、車軸組立体10のハウジング12内に含まれる第１流体 により占められる。空間115と隣接する流出チューブ56間の空間を第１流体で満 たすと、第１流体と、流入チューブ52及び流出チューブ56との間の熱交換が促進 される。 図２に示すように、各固定部材46に形成されたボルト孔47が肩部34に形成され たボルト孔（図示せず）と整列するように、導管組立体42とブラケット44は、チ ャンバー26内に位置決めされる。ボルト48は、ボルト孔47内に位置し、肩部34に 形成されたボルト孔にネジ止めされ、導管組立体42をチャンバー26内に固定する 。導管組立体42は、導管組立体42が差動組立体36の一部を囲み、一部が第１流体 内に沈むように、チャンバー26内に取り付けられる。導管組立体42はまた、内壁 27と導管組立体42の間に空間45が形成されるようにチャンバー26内に取り付けら れる。導管組立体42はさらに、流入孔64（図３参照）がフードプレート85の流入 開口部86と整列するようにチャンバー26内に取り付けられる。導管組立体42はま た、流出孔66（図３参照）がフードプレート85の流出開口部88と整列するように チャンバー26内に取り付けられる。 図３に図式的に示すように、導管組立体42は、流体ポンプ124の流体源と流体 接続している。特に、流体ポンプ124の入口ポート124aは、流体ライン132経由で リザーバ126に接続し、一方流体ポンプ124の出口ポート124bは、流体ライン130 経由で熱交換器128の入口ポート128aに接続している。熱交換器128の出口ポート 128bは、流体流入ライン120経由で流入孔64に接続している。熱交換器128は、作 動油等の第２流体が通ると、第２流体から熱を除去する。それゆえ、第２流体は 、矢印80の方向へ進み流入孔64へ入る前に冷却される。 出口孔66は、ドレンライン122経由でリザーバ126に接続される。そのため、使 った即ち使用した流体は、導管組立体42からリザーバ42へ進み、その後再使用の ため流体ポンプ124へ進む。 圧力逃がし弁即ちアンロード弁134が、導管組立体42と流体接続している。特 に、圧力逃がし弁134の入口は、流体ライン136経由で流体ライン130に接続し、 一方圧力逃がし弁134の出口は、ドレンライン138経由でドレンライン122 に接続している。圧力逃がし弁134は、流体圧力検知ライン140とバネ142を備え る。圧力検知ライン140の流体圧力が所定の大きさを超えると、バネ142の付勢力 に抗して、圧力逃がし弁134を（図３の概略図で）下方へ押す。圧力逃がし弁134 が下方へ押されると、流体ポンプ124から進む流体の一部は、リザーバ126へ進み 、それにより流体ライン130内の流体圧力を減少させる。そのため、所定の大き さの流体圧力が流体ライン130と、熱交換器128と、流入ライン120と導管組立体4 2との中で維持される。 流体ポンプ124は、既に車両にあるポンプが好ましい。例えば、油圧舵取りシ ステム又は油圧ブレーキシステムで使用する油圧ポンプである。このような油圧 システムは、油圧システムを流体ライン130に接続できるように容易に改変する ことが出来る。既に車両にある流体ポンプ124を利用することは、車両で使用す る流体ポンプの数を出来るだけ少なく出来るので利益がある。 熱交換器128に接続された端部と反対側の流入ラインの端部120は、流入ライン 120が流入孔64と流体接続するようにカプラー58に接続される。リザーバ126に接 続された端部と反対側のドレンラインの端部122は、ドレンライン122が流出孔66 と流体接続するようにカプラー58に接続される。上述した配置により、流体ポン プ124とリザーバ126が導管組立体42と流体接続される。 第２流体が、流入ライン120を通って流体ポンプ124により矢印80で示す方向へ 推進される。第２流体は、流入開口部86（図２参照）と流入孔64を通ってカプラ ー58の第１レセプタクル94（図４参照）へ入る。第２流体は、流入チューブ52の 第１通路100経由で流入導管50を通って矢印114で示す方向へ進む。次に第２流体 は、第１通路100を出て空洞110（図５参照）へ入る。いったん空洞110へ出て、 第２流体は、図５の矢印116で示す方向へ進み、流出チューブ56の第２通路経由 で流出導管54へ入る。次に第２流体は、流出導管54を通って矢印118の方向へ進 む。次に第２流体は、通路106を出て、カプラー58の第２レセプタクル96（図４ 参照）へ入る。第２流体は、流出孔66と流出開口部88（図２参照）経由で第２レ セプタクル96を出て、流出パイプ122を通って、矢印82で示す方向へ進み、リザ ーバ126へ戻る。次に第２流体は、上述したように流体ポンプ124により導管組立 体42を通って再循環される。どの時においても、第 １流体が第２流体と混合することはない。 第２流体が導管組立体42を通って進むとき、導管組立体42により第１流体から 第２流体へ熱が移転される。そのため、第１流体と、差動組立体36と、ブレーキ 組立体が冷却される。いったん、第２流体がハウジング12のチャンバー26を出る と、第１流体から第２流体へ移転された熱は、熱交換器128により第２流体から 周りの環境中へ移転される。そのため、第２流体は冷却される。それゆえ、第２ 流体が導管組立体42を通って再循環されるとき、第１流体より低温であり、第１ 流体は循環する第２流体により連続的に冷却される。従って、車軸組立体10は、 循環する第２流体により連続的に冷却される。 本発明を図面と前述の記載により例示し説明したが、このような例示と記載は 例としてのもので、本発明の特徴を制限するものではない。好適な実施例が示さ れ記載されたのであり、本発明の精神に入るすべての変化と修正は、保護される ことを望む。 例えば、第１通路100と第２通路106は、第１通路100と第２通路106を通る第２ 流体の流れの乱れを増加するための螺旋形ワイヤを備えても良い。良く知られて いるように、この機構は、第２流体への熱移転の速度を改善するように作用する 。 さらに、第２流体は流体源を出て熱交換により冷却されるように示されるが、 第２流体は導管組立体42を出た後でリザーバ126へ入る前に熱交換器により冷却 されるようにすることも出来る。 さらに、流体の流れは、流入チューブ52と流出チューブ56を通ってある方向へ 推進されるように示されるが、流入チューブ52と流出チューブ56を通る流体の流 れる方向を逆にすることも出来る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティンソン ロバート エイ アメリカ合衆国 イリノイ州 60506 オ ーロラ サウス エルムウッド ドライヴ 234

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 車軸組立体を冷却する装置において、 内部に第１流体を含むチャンバー(26)を形成するハウジング(12)、 前記チャンバー(26)内に配置された差動組立体、 前記チャンバー(26)内に位置し、前記差動組立体と前記ハウジング(12)の間 で前記差動組立体の周りに配置された複数の冷却チューブ(42)、及び、 前記複数の冷却チューブ(42)と流体接続する流体源を備え、(1)前記流体源 により推進される第２流体が前記複数の冷却チューブ(42)を通って進み、(2) 前記ハウジング(12)内に位置する前記第１流体は前記複数の冷却チューブ(42) を通って進む第２流体とは混合せず、 前記複数の冷却チューブ(42)は、各々が独立に前記流体源から前記第２流体 を受取る複数の流入チューブ(52)と、各々が前記ハウジング(12)から前記第２ 流体を出す、前記流入チューブ(52)と分離した複数の流出チューブ(56)とを備 えることを特徴とする装置。 2. 請求の範囲第１項に記載した装置であって、 前記第１流体は、前記チャンバー(26)内に流体プールを形成し、 前記複数の冷却チューブ(42)は、ほぼＣ形の構成に共に固定され、その下部 は前記流体プール内に位置する装置。 3. 請求の範囲第１項に記載した装置であって、 前記複数の冷却チューブ(42)はカプラー(58)を備え、 前記カプラー(58)は、前記複数の流入チューブ(52)及び前記複数の流出チュ ーブ(56)と流体接続される装置。 4. 請求の範囲第３項に記載した装置であって、 前記ハウジング(12)は流入開口部(86)と流出開口部(88)を備え、 前記カプラー(58)は、流入孔(64)と流出孔(66)を備え、 前記カプラー(58)の前記流入孔(64)は、前記ハウジング(12)の前記流入開口 部(86)と流体接続され、 前記カプラー(58)の前記流出孔(66)は、前記ハウジング(12)の前記流出開口 部(88)と流体接続される装置。 5. 請求の範囲第１項に記載した装置であって、 前記複数の流入チューブ(52)の第１流入チューブと第２流入チューブがそれ らの間に前記第１流体により占められる第１空間(115)を形成し、 前記複数の流出チューブ(56)の第１流出チューブと第２流出チューブがそれ らの間に前記第１流体により占められる第２空間を形成する装置。 6. 請求の範囲第１項に記載した装置であって、前記流体源は前記チャンバー(2 6)の外に位置する装置。 7. 請求の範囲第１項に記載した装置であって、前記第１流体はオイルを含有し 、前記第２流体はオイルを含有する装置。 8. 請求の範囲第１項に記載した装置であって、前記導管(42)と前記ハウジング (12)の内壁(27)の間に空間(45)が形成される装置。 9. 車軸組立体を冷却する方法において、 内部に第１流体を含むチャンバー(26)を形成するハウジング(12)を設け、前 記第１流体は前記チャンバー(26)内に流体プールを形成し、 前記チャンバー(26)内に差動組立体を配置し、 複数の冷却チューブ(42)を前記ハウジング(12)内で前記流体プールに入った 前記差動組立体の周りの位置に配置し、 前記複数の冷却チューブ(42)は、第２流体を受取る複数の流入チューブ(52) と、前記第２流体を出す複数の流出チューブ(56)とを備え、 前記流入チューブ(52)と流出チューブ(56)を通って前記冷却チューブ(42)の 各々の中に前記第２流体を同時に進ませ、前記流出チューブ(56)から前記第２ 流体を排出し、前記ハウジング(12)内に位置する前記第１流体は、前記第２冷 却チューブ(42)を通って進められる前記第２流体とは混合しないことを特徴と する方法。