JP4135987B2 - アクスル組立体を冷却するための装置 - Google Patents

Description

本発明の背景
本発明は、一般的にアクスル組立体に関する。より詳細には、本発明は、アクスル組立体を冷却するための装置と方法に関する。
フロントエンドローダ等のような土壌作業機械は、一般的に本体部分に取付けられたフレームを含む。アクスル組立体は、一般的にフレームに固定されている。アクスル組立体は、内部に形成されたチャンバを有するハウジングを含む。ハウジングは、左及び右端部を含む。ハウジングの左端部が左アクスルハウジングに取付けられている。ハウジングの右端部が、右アクスルハウジングに取付けられている。左アクスルハウジングがハウジングと左リムマウントとの間に配置されるように、左リムマウントは左アクスルハウジングに固定されている。右アクスルハウジングがハウジングと右リムマウントとの間に配置されるように、右リムマウントは右アクスルハウジングに固定されている。機械が地上を回転できるように、タイヤが左および右リムマウントに固定されている。
アクスル組立体は、ハウジングのチャンバ内に配置された差動組立体を含む。アクスル組立体は、ハウジングのチャンバ内に配置されたブレーキ組立体も含む。差動組立体は、駆動軸を介しエンジンに機械的に接続されている。エンジンによって発生したトルクが駆動軸および差動組立体を介し左右リムマウントに伝達されるよう、差動組立体も左右リムマウントに機械的に結合されている。このようなトルクの伝達によって、左右リムマウント、これにともないタイヤが機械を地上で回転させ進行させ、様々な作業機能を実行できるようになる。
機械の使用中、アクスル組立体の成分間の様々な摩擦により、差動組立体とブレーキ組立体が許容可能な制限を越えて熱せられることになる。この熱は、アクスル組立体に損失を与え、有効寿命が短くなる。このため、オイルのような流体が差動組立体とブレーキ組立体と接触するチャンバ内に含まれることになる。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、機械の長時間使用中、チャンバ内の流体が許容可能な限界を超えて熱くする。このように、流体はアクスル組立体の寿命を効率的に機能させ、寿命を延ばすように冷却しなければならない。
流体（すなわち、オイル）を冷却する一つの方法は、流体をチャンバの外側に配置された熱交換エレメントを通して循環させることである。しかし、このアプローチでは、アクスル組立体に含まれる流体をハウジングの外部の場所に押し出さなければならない。寒い天候では、オイルの粘性が著しく増大する。このように、寒い天候では、流体をハウジングの外部の場所に押し出すことは困難である。
このように、差動組立体をハウジングの外部の場所に接触させる流体を押し出す必要のないアクスル組立体の部品を冷却する装置を提供することが好ましい。
本発明の概要
本発明の１実施例に関し、アクスル組立体を冷却するための装置が提供されている。装置は、第1流体が含まれたチャンバを形成するハウジングを含む。装置は、チャンバ内に配置された導管も含む。装置は、（1）流体源により進む第2の流体が導管を通って進行し、（2）ハウジング内の第1流体が導管を通って進む第2の流体と混同されない、ような導管と流体連通する流体源を含む。
本発明の別の実施例に関し、アクスル組立体を冷却するための装置を提供する。装置は、第1流体が内部に含まれているチャンバを形成するハウジングを含む。装置は、チャンバ内に配置された複数の冷却管も含む。装置は、複数の冷却管と流体連通する流体源も含み、（1）流体源により進む第2の流体が複数の冷却管を通って進行し、（2）ハウジング内に配置された第1流体が、複数の冷却管を通って進む第2流体と混合されないような、複数の冷却管と流体連通する流体源も含む。本発明の別の実施例に関し、アクスル組立体を冷却する方法を提供する。この方法は、（1）第1の流体が内部に含まれているチャンバを形成するハウジングを形成し、第1の流体が流体プールをチャンバ内に形成するようになっており、（2）複数の冷却管を流体プール内に配置し、（3）第2の流体に冷却管を通らせて進ませ、ハウジング内に配置された第1流体が、冷却管を通って進行する第2流体と混合しないようにする、段階からなる。
アクスル組立体を冷却するための新規で有効な装置を提供することが本発明の目的である。
アクスル組立体を冷却する改善された装置を形成することも、本発明の目的である。
アクスル組立体を冷却する新規で有効な方法を提供することが本発明の別の目的である。
アクスル組立体を冷却する改善された方法を提供することが別の目的である。差動組立体と接触する流体が、差動組立体が含まれているハウジングから押し出される必要がないアクスル組立体を冷却する装置を提供することが本発明の更なる目的である。
本発明の上述および別の目的特徴及び利点は、以下の記載及び図面から明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明の特徴を組み入れたアクスル組立体の上面図である。
図2は、右アクスルハウジングが説明のために切断された状態の、図1の線2-2に沿って切断されたアクスル組立体の拡大断面図である。
図3は、流体源と流体連通して、概略的に図示された図2の導管組立体の斜視図である。
図4は、図3の線4-4に沿って切断されたカップラーの拡大断面図である。
図5は、カバープレートが説明を明白にするために取除かれた状態の図3に図示した交換コンテナーの拡大断面図である。
図6は、図3に図した２つの隣接した流入管の拡大破断断面図である。
好ましい実施例の詳細な説明
本発明は、様々な変形及び修正の形態を受けるが、これの特定の実施例が図面において例として図示されており、詳細に記載されている。しかし、本発明を開示された特定の形態に制限するものでなく、請求の範囲により定義される本発明の精神、範囲内にある修正、均等及び変更の全てをカバーするものである。
図1を参照すると、本発明の特徴を組み入れる機械（図示せず）のアクスル組立体10が図示されている。アクスル組立体10は、ハウジング12、左アクスルハウジング18及び右アクスルハウジング22を含む。アクスル組立体10は、左リムマウント20及び右リムマウント24も含む。
ハウジング12は、フード部分14、フランジ16、第1端部13および第2端部15を含む。右アクスルハウジング22の１端が、ハウジング12の第1端部13に固定されている。右アクスルハウジング22が右リムマウント24とハウジング12との間に配置されるように、右リムマウント24が右アクスルハウジング22に固定される。左アクスルハウジング18の一端がハウジング12の第2の端部15に固定されている。左アクスルハウジング18が左リムマウント20とハウジングとの間に配置されるように、左リムマウント20が左アクスルハウジング18に固定される。
図2に図示するように、ハウジング12がこれに取り付けられた取付け部材28を含む。ハウジング12は駆動軸開口部30と、中に形成されたアクスル開口部32と、を含む。ハウジング12は、図2に図示されていないが第2アクスル開口部を有している。ハウジング12は、チャンバ26も含む。ハウジング12は、ショルダー34が形成されている内壁27を備える。ハウジング12には、ポートプレート85が取り付けられている。ポートプレーと85は、ボルト90を有するフード部分14に固定されている。ポートプレート85は流入開口部86と、流出開口部88が形成されている。
差動組立体36は、公知の手段でハウジング12のチャンバ26内に取付けられている。差動組立体36は、アクスルマウント38とドライブギアマウント40とを含む。アクスルマウント38は、ドライブギアマウント40に対し同軸に配置されている。ドライブギアマウント40に固定可能なドライブギアが説明をわかりやすくするために図２から省略されている。
第1流体が、プールを形成するようにアクスル組立体10の内側により形成されたリザーバに含まれている。チャンバ26のプールが線84で表されている面を有する。このように、差動組立体36の一部がプールに浸されることに留意しなければならない。チャンバ27に含まれたブレーキ組立体（図示せず）の一部がプールに浸されていることにも理解しなければならない。
チャンバ26は、この中に含まれた導管組立体42を有する。図3に図示するように、導管組立体42は流入導管50、流出導管54、カップラー58及び交換コンテナ72を含む。流入導管50は複数の流入管52を含む。流出導管54は、複数の流出管56を含む。
図4と5を参照すると、各流入管52は、端部98と102を有する。各流入管52は、端部98と端部102との間に形成されている第1通路100を有する。各流出管56は、端部104と端部107とを有する。各流出管56は端部104と107との間に形成された第2通路106を有する。
図3および4に図示するように、カップラー58はエンクロージャ60、フレーム62及びプレート68を有する。エンクロージャ60には流入アパーチュア64と流出アパーチュア66とが形成されている。エンクロージャ60はフレーム62に固定されている。フレーム62は、ボルト70でプレート68に取り付けられている。エンクロージャ60は、エンクロージャ60を液密第1レセプタクル94と液密第2レセプタクル96とに分離するパーティション部材92も含む。パーティション92は流入アパーチュア64がレセプタクル94に対し開き、流出アパーチュア66がレセプタクル96にたいし開くように配置されている。
図3と5に図示するように、交換コンテナ72がベースプレート74と、カバープレート76及び壁108を有する。カバープレート76は、カバープレート76を通って、ベースプレート74に形成されたボルトホール112の中にねじ付けすることによってベースプレート74に固定される。上述の方法でベースプレート74にカバープレート76を固定することは、交換コンテナ72に液密キャビティ110を形成することになる。
図4をもう一度参照すると、各第1通路100の各第1端部98が第1レセプタクル94にたいし開くように、各流入管52の端部98がプレート68に固定されている。さらに、各第2の通路106が第92のレセプタクル96にたいし開くように、各流出管56の第4の端部107がプレート68に固定されている。
図5をもう一度参照すると、各第1通路100の各第2端部102がキャビティ100にたいし開くように、各流入管52の第2端部102がベースプレート74に固定されている。同様に、各第2の通路106がキャビティ110のなかに開くように、各流出管56の第3端部104がベースプレート74に固定されている。
導管組立体42が図2と3に図示するように、固定部材46を有する複数のブラケット44を含む。固定部材46似は、ボルトホール47が形成されている。ブラケット44が支持流入管52と導管組立体24の流出管56を取り囲む。図6に図示されているように、流入管52は、隣接する流入管52の間にスペース115が形成されるように、ブラケット44により支持されている。スペース115と同様なスペース115が隣接する流出管56の間に形成されている。スペース115と隣接する流出管56の間のスペースは、アクスル組立体10のハウジング12内に含まれた第1流体により占められる。スペース115と第1流体により占められた隣接する流出管56の間のスペースが、第1流体と、流入管52及び流出管56の間の熱伝達を容易にする。
図2に図示するように、各固定部材46に形成されたボルトホール47がショルダー34内に形成されたボルトホール（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がチャンバ26のなかに配置されている。ボルト48はボルトホール47に配置されており、ショルダー34、これにともないチャンバ26の取付け導管組立体42に形成されたボルトホールにねじ込まれている。導管組立体が部分的に差動組立体36を取り囲み、第1の流体プールに部分的に浸るように、導管組立体42がチャンバ26に取付けられることを理解しなければならない。スペース45が内壁27と導管組立体42との間に形成されるように、導管組立体42がチャンバ26に取付けられている。導管組立体42は、流入アパーチュア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26内に取付けられている。導管組立体42は、流出アパーチュア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26にも取付けられている。
図3に概略的に図示するように、導管組立体42は、流体源、すなわち流体ポンプ124と流体連通する。詳細には、流体ポンプ124の入口ポート124aが流体ライン132を介しリザーバ126に結合され、流体ポンプ124の出口ポート124bが流体ライン130を介し熱交換器128の入口ポート128ａに結合されている。熱交換器128の出口ポート128bが流体流入ライン120を介し、流入アパーチュア64に結合されている。熱交換器128は、第2流体がこの熱交換器を通ると、油圧オイルのような第2の流体から熱を取る。従って、第2流体は、ほぼ矢印方向80に進み、流入アパーチュア64に入る前に、第2流体が冷却される。
出口アパーチュア66が、ドレンライン122を介しリザーバ126に結合されている。このように、排出された、すなわち消費された流体が導管組立体42からリザーバ126、これにともない流体ポンプ124に進み、次に使用されるようになっている。
圧力リリーフバルブ、すなわち非荷重バルブ134が導管組立体42と流体連通している。詳細には、圧力リリーフバルブ134の入口が流体ライン136を介し流体ライン130に結合されており、圧力リリーフバルブ134の出口はドレンライン138を介しドレンライン122に結合されている。圧力リリーフバルブ134は流体圧検出ライン140とばね142とを含む。所定の大きさの流体圧が圧力検出ライン140にかけられる場合、ばね142の付勢力が勝り、圧力付勢バルブ134を下方に押す（図3の概略図に関連してみるように）ことになる。圧力リリーフバルブ134が下方に押されると、流体ポンプ124から進行する流体の一部がリザーバ126に進み、このために流体ライン130の流体圧を減少させることになる、このように所定の大きさの流体圧が流体ライン130、熱交換器128、流入ライン120、及び導管組立体42で維持される。
好ましくは、流体ポンプ124は、機械に既存のポンプである。例えば、油圧ポンプは油圧操舵系統、または油圧ブレーキ系等に使用される、このような油圧システムは簡単に修正され、油圧システムが流体ライン139に接続できるようになっている。機械に既存の流体ポンプ124を利用することは便利である。なぜならば、機械により使用される流体ポンプの数を可能な限り少なく維持しなければならないからである。
流入ライン120が流入アパーチュア64と流体連通するように、熱交換器128に接続された端部対向する流入ライン120の一端部がカップラー58に結合されている。ドレンライン122が流出アパーチュア66と流体連通するように、リザーバ126に接続された端部に対向した、ドレンライン122の一端がカップラー58に接続されている。上述に記載の構造は、流体ポンプ124とリザーバ126を導管組立体42と流体連通するように、配置する。
第2の流体が、矢印80によって示された方向に流体ポンプ12４によって進行する。第2の流体が、流入開口部86（図２参照）と流入アパーチュア64を通り第1のカップラー58のレセプタクル94（図4参照））に入る。第2の流体が、矢印114により示された方向に流入管52の第1通路100を介し流入導管50を通って進行する。次いで、第2の流体が通路100を出て、交換器コンテナ72のキャビティ110（図5参照）に入る。第2流体がキャビティ110にあると、第2流体は、図5の矢印116により図示されているように、流出管56の第2通路106を介し流出導管54に入る。第2流体が、流出アパーチュア66および流出開口部88（図2参照）を介し、レセプタクル96を出て、矢印82の方向に流出パイプ122を通って進み、リザーバ126に戻る。次いで、第2流体は、上述のように流体ポンプ124によって導管組立体42を通り再循環する。第1流体は、第2流体といずれの場合においても混合されることはない。
第2流体が導管組立体42を進むと、熱が第1流体から第2流体に導管組立体42を介し伝達されることに留意しなければならない。従って、第1流体、差動組立体36、ブレーキ組立体が冷却される。第2流体がハウジング12のチャンバ26を出ると、第1流体から第2流体に伝達された熱が、第2流体から熱交換器128による周囲環境に伝達される。従って、第2の流体が冷却される。このように、第2の流体が導管組立体42を通って再循環されると、第1流体に比較し冷却され、第1流体は循環している第2流体によって絶えず冷却される。このように、アクスル組立体10は循環第2流体により絶えず冷却される。
本発明を図面と前述の記載で詳細に図示し、記載してきたが、このような図示と記載は例として考えられるものであり、特性を規制するものではなく、好ましい実施例のみが図示され記載され、本発明の精神内にある変更と修正のすべてが保護されることが望まれる。
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流体の流れタービュランスを大きくするために、螺旋形状のワイヤを有する機構を含むことができる。この機構は、本分野において知られているように、第2流体にたいする熱交換の割合を改善するように機能する。
さらに、第2流体は、流体源124を出る際に、熱交換によって冷却されるものとして図示されているが、導管組立体42を出て、リザーバ126に入るまでに熱交換器によって冷却されてもよいことに留意しなければならない。
さらに、流体流れは、流入管52と流出管56とを通って所定の方向に進むものとして記載されているが、流入管52と流出管56とを通って流れる流体の方向を逆にしてもよいことに留意しなければならない。

Claims (6)

1. アクスル組立体を冷却するための装置であって、
   第１流体が含まれているチャンバ（26）を形成するハウジング（12）と、
   前記チャンバ（26）内に配置された差動組立体（36）と、
   複数の流入管（52）と、複数の流出管（56）と、前記流入管（52）の一端と前記流出管（56）の一端との間に接続され、これらを流体連通する交換コンテナ（72）、および前記各流入管（52）の他端と前記各流出管（56）の他端とを流体連通するカップラー（58）と、を含んでおり、少なくとも一部が、前記ハウジング（12）によって形成された前記チャンバ（26）内に含まれた流体内に配置されるような状態で前記差動組立体（36）の周りに配置された複数の冷却管（42）と、
   前記カップラー（58）と流体連通する流体源と、を備えており、該流体源によって進行する第２の流体が前記複数の冷却管（42）を通って進み、前記ハウジング（12）内に位置する前記第１流体が、前記複数の冷却管（42）を通って進む前記第２流体と混合されないようになっていることを特徴とする装置。
2. 前記ハウジング（12）は流入開口部（86）と流出開口部（88）とを含んでおり、
   前記カップラー（58）は流入アパーチュア（64）と流出アパーチュア（66）とを含んでおり、
   前記カップラー（58）の前記流入アパーチュア（64）は、前記ハウジング（12）の前記流入開口部（86）と流体連通しており、
   前記カップラー（58）の前記流出アパーチュア（66）は、前記ハウジング（12）の前記流出開口部（88）と流体連通していることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記複数の流入管（52）の隣接する２つの流入管の間に第１流体により占められる第１の空間（115）が形成され、
   前記複数の流出管（56）の隣接する２つの流出管の間に前記第１流体により占められる第２の空間が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記流体源は前記チャンバ（12）の外側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 前記第１流体はオイルを含み、前期第２流体はオイルを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 空間（45）が前記冷却管（42）と前記ハウジング（12）の内壁（27）との間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。

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