JP2009019585A - 作業機械における冷却ファンのチップクリアランス調整構造 - Google Patents

Abstract

【課題】作業機械における冷却ファンとファンシュラウドとのチップクリアランス調整構造に関し、チップクリアランスを、簡素な構成でありながら容易に高精度で調整することができるようにする。
【解決手段】冷却ファン３のファン径よりも大径の開口部１０ｃを有して、冷却ファン３を内部に収めるファンシュラウド１０と、開口部１０ｃ及び冷却ファン３を覆うファンガード２０とを備えた作業機械の冷却ファンのチップクリアランス調整構造において、開口部１０ｃの径よりも小径且つファン径よりも大径の内径を有する環状に形成されたリング部材３０を備え、そのリング部材３０を、ファンガード２０に固着しファンガード２０と一体化して、ファンシュラウド１０に取り付ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械に搭載された冷却ファンの翼端とファンシュラウドとのチップクリアランスを調整する構造に関するものである。

図５に示すように、油圧ショベルのエンジンルームＥＲには、動力源であるエンジン１と、エンジン冷却水を冷却するラジエータ等の熱交換器（冷却装置）２と、エンジン１により駆動され熱交換器２に冷却風を導入する冷却ファン３と、冷却ファン３と熱交換器２との間の空間を囲繞するファンシュラウド４と、冷却ファン３の裏面側を覆うようにファンシュラウド４に取り付けられるファンガード５とが配設されている。そして、冷却風流路の上流側から順に、熱交換器２，ファンシュラウド４，冷却ファン３，ファンガード５及びエンジン１が配設されている。

ファンシュラウド４は、冷却風を洩れなく熱交換器２に導入し、冷却ファン３の熱交換器２への冷却風導入効率を高めるべく、熱交換器２の裏面に取り付けられたボックス状の部材である。また、ファンシュラウド４は、冷却ファン３の翼端の回転軌跡に干渉しない大きさの丸穴が形成された四角形状の裏壁４ａと、裏壁４ａの四辺から熱交換器２に向かって延在する周壁４ｂとを備えて構成されている。

ファンガード５は、作業者がメンテナンス作業の際に冷却ファン３に触れてしまわないように、且つ、冷却風を通風する機能をも果たすように、例えば小径のバー材を編んで形成されている。
そして、冷却ファン３は、その正面及び外周面の大部分がファンシュラウド４によって覆われるとともに、ファンシュラウド４から突出した外周面の一部及び裏面がファンガード５によって覆われるようになっている。

ここで、図６に示すように、冷却ファン３の翼端とファンシュラウド４との隙間（以下、チップクリアランスという）ｄは、小さいほど冷却風導入効率が良いことが知られている。しかしながら、ファンシュラウド４は熱交換器２に取り付けられる一方、冷却ファン３はエンジン１の駆動軸に直結されている。したがって、ファンシュラウド４と冷却ファン３とをエンジンルームＥＲ内に組み立てる際に、組立誤差の蓄積があるため、チップクリアランスｄを小さくすることに限界があるのが実状であった。

これを解決するために、例えば、図７に示すように、冷却ファン（図示略）をエンジン１に代わり電動モータ６で駆動するとともに、電動モータ６の位置をジャッキアップボルト７で調整する技術が開発されている。これによれば、冷却ファンの位置を微調整してチップクリアランスｄを良好に小さくすることができるが、機構が複雑でコストが高いという課題がある。

また、例えば、特許文献１に開示されているように、チップクリアランス調整リングを用いて、チップクリアランスｄを調整する技術が開発されている。つまり、図８（ａ）に示すように、環状且つ薄板状のチップクリアランス調整リング８を用意し、図８（ｂ）に示すように、これを選択的にファンガード５とともにファンシュラウド４にボルト９で取り付ける技術が開発されている。これによれば、適宜の内径のチップクリアランス調整リング８を取り付けることで、シンプル且つ安価な機構でチップクリアランスｄを容易に調整することができる。
特開平７−１４５６３１号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術によれば、大型機用の大型の冷却ファン３に対してチップクリアランス調整リング８を用いる場合、チップクリアランス調整リング８も大型になり取り扱いが大変であると同時に、薄板であるため自重で変形してチップクリアランスｄがずれるおそれがある。
本発明はこのような課題に鑑みて案出されたもので、冷却ファンのファンシュラウドに対するチップクリアランスを、簡素な構成でありながら容易に高精度で調整することができるようにした、作業機械における冷却ファンのチップクリアランス調整構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の作業機械における冷却ファンの本発明のチップクリアランス調整構造は、エンジンルームに搭載された熱交換器と、該熱交換器に冷却風を導入する冷却ファンと、ボックス状に形成されて一側の面を該熱交換器に取り付けられ、他側の面に該冷却ファンのファン径よりも大径の開口部を有して、該冷却ファンを内部に収めるファンシュラウドと、該開口部及び該冷却ファンを覆うファンガードとを備えた、作業機械における冷却ファンのチップクリアランス調整構造であって、該開口部の径よりも小径で該ファン径よりも大径の内径を有する環状且つ平板状に形成されたリング部材を備え、該リング部材は、該ファンガードに固着され該ファンガードと一体化されて、該ファンシュラウドの他側の面に取り付けられていることを特徴としている。

請求項２記載の本発明の作業機械における冷却ファンのチップクリアランス調整構造は、請求項１記載の作業機械における冷却ファンのチップクリアランス調整構造において、該リング部材は、該ファンシュラウドにボルトで締結固定されるものであって、該ボルトの径よりも大径のボルト穴もしくは長孔のボルト穴を有しているとともに、該リング部材及び該ファンガードは、一体に２つのパーツに分割して構成されながら、該２つのパーツを結合するための結合部を有していることを特徴としている。

請求項１記載の本発明の作業機械における冷却ファンのチップクリアランス調整構造によれば、リング部材がファンガードと一体化しているので、冷却ファンとファンシュラウドとのチップクリアランスを、簡素な構成で容易に調整することができる。また、リング部材とファンガードと両方の強度を向上させることができ、リング部材が大型であっても、変形するおそれを回避し、チップクリアランスを高精度で調整することができる。

請求項２記載の本発明の作業機械における冷却ファンのチップクリアランス調整構造によれば、リング部材に形成された、ボルト径よりも大径のボルト穴もしくは長孔のボルト穴によって、チップクリアランスを容易に高精度で微調整することができる。つまり、標準のボルト穴であれば、調整の精度のきめ細かさを望めば望むほど多くのリング部材を用意する必要があるが、本発明であれば、このような必要がなく、一つのリング部材の用意によって、ボルト穴のボルト径に対する遊びの範囲で、チップクリアランスを高精度で微調整することができる。

また、リング部材とファンガードとは２つのパーツに分割して構成されているので、エンジン，熱交換器，冷却ファン及びファンシュラウドを作業機械のエンジンルームに組み立てた後、ファンガード付きリング部材を組み付けることができ、冷却ファンとファンシュラウドとに生じる組立誤差を良好に吸収することができる。さらに、大型のリング部材であっても、分割された各パーツを順に組み付ければ良いので、取り扱いが容易であるという利点がある。

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図４は、本発明の一実施形態の作業機械における冷却ファンのチップクリアランス調整構造を示す図であって、図１はその一部の拡大断面図、図２（ａ）はその正面図，図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図，図２（ｃ）は図２（ａ）の丸Ｂで囲まれた部分の拡大正面図、図３はそのうちのファンシュラウドとリング部材と冷却ファンとを分解して示した分解斜視図、図４はその近傍も含めて示したエンジンルームの側面図である。なお、従来技術で説明したものと同じ部材等には同じ符号を付して説明する。
ここでは、代表的な作業機械である油圧ショベルのエンジンルームに搭載された冷却ファンのチップクリアランス調整構造について説明する。

＜構成＞
図４に示すように、油圧ショベル（作業機械）のエンジンルームＥＲには、動力源であるエンジン１と、エンジン冷却水を冷却するラジエータ（熱交換器）２と、エンジン１により駆動されラジエータ２に冷却風を導入する冷却ファン３と、冷却ファン３とラジエータ２との間の空間を囲繞するファンシュラウド１０と、冷却ファン３を覆うようにファンシュラウド１０に取り付けられるファンガード２０とが配設されている。そして、冷却風流路の上流側から順に、ラジエータ２，ファンシュラウド１０，冷却ファン３，ファンガード２０及びエンジン１が配設されている。

ファンシュラウド１０は、冷却風を洩れなくラジエータ２に導入し、冷却ファン３のラジエータ２への冷却風導入効率を高めるべく、ラジエータ２の裏面（冷却風流路下流側の面）に取り付けられたボックス状の部材である。そして、図３に示すように、ファンシュラウド１０は、冷却ファン３の翼端の回転軌跡に干渉しない大きさの（即ち、冷却ファン３のファン径Ｒ_Fよりも大径の）丸穴（開口部）１０ｃが形成された四角形状の裏壁１０ａと、裏壁１０ａの四辺からラジエータ２に向かって延在する周壁１０ｂとを備えて構成されている。

ファンガード２０は、図２（ａ）に示すように、作業者がメンテナンス作業の際に冷却ファン３に触れてしまわないように、且つ、冷却風を通風する機能をも果たすように、例えば小径のバー材を編んで平面形状が円状に形成されている。したがって、冷却ファン３は、その正面（冷却風流路上流側の面）及び外周面の大部分がファンシュラウド１０によって覆われるとともに、ファンシュラウド１０から突出した外周面の一部及び裏面がファンガード２０によって覆われるようになっている。また、ファンガード２０は、上下に２分割して構成されている。

ここで、本発明の大きな特徴として、図１に示すように、リング部材３０が、ファンガード２０の裏面側（冷却風流路上流側）にＬ字型のブラケット４０を介して溶接され、ファンガード２０とリング部材３０とが一体化して構成されている。
リング部材３０は、図３に示すように、環状且つ薄いプレート状に形成されており、チップクリアランスｄを良好に調整できるように、ファン径Ｒ_Fよりもわずかに大きく、且つ、ファンシュラウド１０の丸穴１０ｃの径Ｒ_Sよりも小さな内径Ｒ_Rを有して構成されている（Ｒ_S＞Ｒ_R＞Ｒ_F）。

リング部材３０の適宜の位置には、図１及び図２（ｃ）に示すように、ファンシュラウド１０にボルト５０で締結するためのボルト穴３１が形成されている。一方、ファンシュラウド１０には、ボルト穴３１の位置に対応してボルト穴１１が形成されている。
ボルト穴１１は、ボルト５０に対する標準の穴径で、略正円状に形成されている。一方、ボルト穴３１は、ボルト穴１１の穴径よりも大径の正円状に（すなわち、ボルト５０のボルト径よりも大径の正円状に）形成されている。なお、図１において、符号５１はワッシャ、符号５２は溶接ナットを示している。

さらに、リング部材３０は、ファンガード２０と同位置で上下に２分割して構成されている。つまり、リング部材３０は、ファンガード２０と一体に、上下の２つのパーツに分割して構成されている。そして、図２（ｂ）に示すように、２分割されたファンガード２０及びリング部材３０の各パーツは、適宜の位置の結合部において、Ｌ字型のブラケット６０を介してボルト６１で互いに連結されている。

＜作用・効果＞
本発明の一実施形態にかかる作業機械における冷却ファンのチップクリアランス調整構造は上述のように構成されているので、以下のような作用・効果がある。
リング部材３０とファンガード２０とが一体化しているので、一体化という簡素な構成で、リング部材３０により容易にチップクリアランスｄを調整することができる。また、リング部材３０に形成されたボルト径よりも大径のボルト穴３１によって、チップクリアランスｄを容易に高精度で微調整することができる。つまり、ボルト５０締結時に、ボルト５０とボルト穴３１との間に遊びが生じるため、ファンシュラウド１０の丸穴１０ｃに対するリング部材３０の相対位置を微調整することができ、ゆえに、リング部材３０と冷却ファン３との間のチップクリアランスｄを微調整することができる。また、ボルト穴３１が標準の穴径のものであれば、調整の精度のきめ細かさを望めば望むほど多くのリング部材３０を用意する必要があるが、本実施形態のチップクリアランス調整構造であれば、このような必要がなく、一つのリング部材３０の用意のみでチップクリアランスｄを高精度で微調整することができる。

また、リング部材３０とファンガード２０とが一体化しているので、リング部材３０とファンガード２０と両方の強度を向上させることができ、大型のリング部材３０であっても、変形するおそれを回避することができる。ここで、例えば、両者２０，３０が別体であって個別にファンシュラウド１０に取り付けられる場合には、リング部材３０を取り付けてチップクリアランスｄを調整した後にファンガード２０を取り付けると、ファンガード２０の重みによりチップクリアランスｄがずれるおそれがある。これに対し、本実施形態では、リング部材３０とファンガード２０とが一体に固着されているので、そのようなズレのおそれを回避することができるとともに、チップクリアランスｄを容易に調整することができる。

さらに、リング部材３０とファンガード２０とは２つのパーツに分割して構成されているので、エンジン１，ラジエータ２，冷却ファン３及びファンシュラウド１０をエンジンルームＥＲに組み立てた後、ファンガード２０付きリング部材３０を組み付けることができ、冷却ファン３とファンシュラウド１０との間に生じる組立誤差を良好に吸収することができる。また、大型のリング部材３０であっても、分割された各パーツを順に組み付ければ良いので、取り扱いが容易であるという利点がある。

［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、上記実施形態において、冷却ファン３はエンジン１で駆動されているが、電動モータで駆動されていても良い。

また、上記実施形態において、ファンシュラウド１０にボルト締結するためのリング部材３０のボルト穴３１は、正円状の穴に形成されているが、ボルト径に対し遊びのあるボルト穴であれば、楕円状の穴（長孔，スロット穴）に形成されていても良い。
また、上記実施形態において、リング部材３０は、Ｌ字型のブラケット４０と溶接とからなる固着手段によりファンガード２０に固着されているが、その他の固着手段に代えても良い。

また、上記実施形態において、ファンガード２０とリング部材３０とは、上下に２分割されて構成されているが、左右に２分割されて構成されていても良い。つまり、冷却ファン３のファン軸に平行且つファン軸を通る面で２分割されて構成されていれば良い。
また、上記実施形態において、ファンシュラウド１０はラジエータ２に取り付けられるように構成したが、他の熱交換器に取り付けられていてももちろん良い。

さらに、上記実施形態において、本発明の作業機械における冷却ファンのチップクリアランス調整構造を油圧ショベルに適用した場合について説明したが、油圧ショベル以外のブルドーザやクレーン等の作業機械に適用してももちろん良い。

本発明の一実施形態に係るチップクリアランス調整構造の一部の拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係るチップクリアランス調整構造を示す図であって、（ａ）はその正面図，（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図，（ｃ）は（ａ）の丸Ｂで囲まれた部分の拡大正面図である。 本発明の一実施形態に係るチップクリアランス調整構造のうちの、ファンシュラウドとリング部材と冷却ファンとを分解して示した分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るチップクリアランス調整構造の近傍も含めて示した、エンジンルームの側面図である。 一般的なチップクリアランスを説明するための、エンジンルームの側面図である。 一般的なチップクリアランスを説明するための図であって、図５の丸Ｃで囲まれた部分の拡大断面図である。 第一の従来技術に係るチップクリアランス調整構造を示す斜視図である。 第二の従来技術に係るチップクリアランス調整構造を示す図であって、（ａ）はそのリング部材の正面図、（ｂ）はその一部の拡大断面図である。

符号の説明

１ エンジン
２ ラジエータ（熱交換器）
３ 冷却ファン
４ ファンシュラウド
５ ファンガード
６ 電動モータ
７ ジャッキアップボルト
８ リング部材
９ ボルト
１０ ファンシュラウド
１０ａ 裏壁
１０ｂ 周壁
１０ｃ 丸穴（開口部）
１１ ボルト穴
２０ ファンガード
３０ リング部材
３１ ボルト穴
４０ ブラケット（固着手段）
５０ ボルト
５１ ワッシャ
５２ 溶接ナット
６０ ブラケット
６１ ボルト
ｄ チップクリアランス
ＥＲ エンジンルーム
Ｒ_F ファン径
Ｒ_R リング部材の内径
Ｒ_S ファンシュラウドの開口部の径

Claims (2)

1. エンジンルームに搭載された熱交換器と、
   該熱交換器に冷却風を導入する冷却ファンと、
   ボックス状に形成されて一側の面を該熱交換器に取り付けられ、他側の面に該冷却ファンのファン径よりも大径の開口部を有して、該冷却ファンを内部に収めるファンシュラウドと、
   該開口部及び該冷却ファンを覆うファンガードとを備えた、作業機械における冷却ファンのチップクリアランス調整構造であって、
   該開口部の径よりも小径で該ファン径よりも大径の内径を有する環状且つ平板状に形成されたリング部材を備え、
   該リング部材は、該ファンガードに固着され該ファンガードと一体化されて、該ファンシュラウドの他側の面に取り付けられている
   ことを特徴とする、作業機械における冷却ファンのチップクリアランス調整構造。
2. 該リング部材は、該ファンシュラウドにボルトで締結固定されるものであって、該ボルトの径よりも大径のボルト穴もしくは長孔のボルト穴を有しているとともに、
   該リング部材及び該ファンガードは、一体に２つのパーツに分割して構成されながら、該２つのパーツを結合するための結合部を有している
   ことを特徴とする、請求項１記載の作業機械における冷却ファンのチップクリアランス調整構造。

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