JP4374116B2 - 旋回作業車の冷却ファン駆動装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋回作業車の冷却用ファンの駆動機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、旋回作業車の旋回体内部には、エンジンが配設されており、該エンジンを冷却するためのラジエータおよび冷却ファンは、エンジンの近傍に配設される構成をとっている。また、ラジエータの冷却効果を向上させるべく、特開平10−169440号公報に示されるごとく、ラジエータおよび作動油クーラを冷却するファンを、駆動する動力源とをエンジンルーム外に別置きする構成も知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
旋回体内部をコンパクトに構成する、旋回作業車においては、エンジン近傍に配設されたラジエータを冷却する場合、高い冷却効率を得ることが難しい。特開平10−169440号公報に示される技術においては、他の動力源を配設する必要があり、旋回体内部をコンパクトに構成しにくい。また、駆動機構が複雑になり、耐久性が低下する可能性がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決する為の手段を説明する。
請求項1においては、水冷式エンジン(30)を搭載した旋回作業車において、ラジエータファン(34)の回動軸(54b)中心と、前記水冷式エンジン(30)のクランク軸中心とを、平面視でオフセットさせて配置し、該エンジン(30)のクランク軸側と、前記ラジエータファン(34)の回動軸(54b)との間に、ブラケット(48)により構成した冷却ファン駆動機構を介装し、該冷却ファン駆動機構は、平板状に構成したブラケット(48)に、ラジエータファン(34)の回動軸(54b)を軸受筒体(55)により軸受支持し、また該ブラケット(48)に、エンジン(30)側の回動軸(53b)を軸受筒体(53c)により軸受支持し、該ラジエータファン(34)の回動軸(54b)にプーリ(54)を固定し、該エンジン側回動軸(53b)にプーリ(53)を固定し、該ブラケット(48)にテンションプーリ(56b)を軸受支持し、該プーリ(53・54・56b))にベルト(57)を巻回して構成し、該ラジエータファン(34)をエンジン回動軸(53b)よりベルト(57)にて駆動するものである。
【0005】
請求項2においては、請求項1記載の旋回作業車の冷却ファン駆動装置において、前記ブラケット(48)に軸受支持したエンジン側回動軸(53b)と、該エンジン(30)のクランク軸端部との間を、ユニバーサルジョイント(52)を介して連結したものである。
【0006】
請求項3においては、請求項1記載の旋回作業車の冷却ファン駆動装置において、前記ラジエータファン(34)の配設部の側方に位置する該ブラケット(48)の部分に、開口部(48b)を設けたものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。図1は旋回作業車の全体構成を示す側面図、図2は旋回体の側面図、図3は同じく内部構成を示す平面図、図4は旋回体の内部構成を示す側面図、図5は同じく後面図、図6はエンジン近傍の構成を示す後面図、図7はファン駆動機構の構成を示す全体側面図、図8は同じく平面一部断面図、図9は同じく後面一部断面図、図10はファン駆動機構におけるテンション調節機構を示す側面図、図11はファン駆動機構の他の実施例を示す後面一部断面図、図12は弾性継手の構成を示す側面一部断面図、図13は同じく正面断面図、図14は緩衝部材を配設したプーリの構成を示す正面図、図15は同じく側面断面図、図16はフレキシブルシャフトを用いたファンの駆動構成を示す概略図である。
【0008】
まず、本発明の作業車両の実施例として、クローラ式走行装置を搭載した旋回作業車の構成について説明する。図1において、旋回作業車は、クローラ式走行装置1の上部中央に、旋回台軸受7を配置し、該旋回台軸受7により旋回体8を左右旋回可能に軸受支持することによって構成されている。該クローラ式走行装置1の前後一端部において、排土板10を上下回動自在に配設している。
【0009】
旋回体8の上方には、エンジンを被覆するボンネット15と運転席21が配設されている。旋回体8の前端部へ左右回動自在に取り付けられたブームブラケット12には、ブーム6の下端部が上下回動自在に枢支されている。該ブーム6の先端部はアーム5の基部が枢支されており、該アーム5の先端部にはバケット4等のアタッチメント機器が装着されるものである。
【0010】
次に、旋回体8の構成について、図2乃至図5を用いて説明する。旋回体8の下部は、旋回フレーム32により構成されており、該旋回フレーム32の上部にはボンネット15・15が配設されている。そして、後部にはカウンタウェイト31が配設され、左右側部にはサイドカバー11・11が配設されるものである。また、旋回体8の斜後部には、運転席21が配設されている。旋回フレーム32上には、エンジン30が配設されており、該エンジン30には油圧ポンプ41が接続されている。油圧ポンプ41は、エンジン30のクランク軸方向の側部に接続されており、該油圧ポンプ41において、エンジン30の反対側には、油圧ポート42が接続されている。そして、該油圧ポンプ41がエンジン30により駆動されると、油圧ポンプ41が作動油を吐出するものである。油圧ポンプ41より吐出した作動油は、油圧ポート42を介して、作業機のシリンダや、走行装置1の油圧モータ等を駆動するものである。
【0011】
エンジン30は、旋回フレーム32の後部に防振装置を介して載置されており、該エンジン30のクランク軸を機体左右方向にして配設されている。エンジン30と旋回フレーム32との間に配設される防振装置としては、ラバーマウントや積層ゴムを利用したものや、さらには、エアーもしくはオイルダンパーを有するもの等を利用することができる。エンジン30は水冷式であり、該エンジン30の冷却水は、ラジエータ37に供給され、該ラジエータ37において冷却されるものである。前記油圧ポンプ41より吐出された作動油も、オイルクーラ38において冷却される構成になっている。
【0012】
ラジエータ37およびオイルクーラ38は共に、旋回フレーム32上に配設されるものである。旋回フレーム32には、このほかにも、作動油を貯蔵するリザーバタンク33、冷却風を起こすファン34、が配設されている。旋回フレーム32の中央にはスイベルジョイントを配設するための開口部39が設けられており、該開口部39の近傍には旋回モータ40が配設されているものである。旋回フレーム32上において、エンジン30の側方にはリザーバタンク33が配設されている。該リザーバタンク33は図3に示すごとく、エンジン30に対して油圧ポンプ41の反対側に配設されているものである。すなわち、エンジン30は左右側方を、作動油を豊富に保有する油圧ポンプ41とリザーバタンク33に挟まれた構成となっている。
【0013】
リザーバタンク33の前方には、ファン34が配設されており、該ファン34の旋回体内側にはオイルクーラ38およびラジエータ37が配設されている。上記構成において、ファン34を回動することにより、冷却風を発生させ、ラジエータ37およびオイルクーラ38を冷却するものである。該ラジエータ37およびオイルクーラ38はファン34に対して、冷却風の風下側に位置しており、ラジエータ37およびオイルクーラ38を介した冷却風が、ファン34によりボンネット15外に排出されるものである。ラジエータ37およびオイルクーラ38に供給される空気の吸気経路は、旋回体8の前部に設けられたスイングシリンダを配設するための開口部および機体中央に設けた開口部39である。
【0014】
スイングシリンダを配設するための開口部および、スイベルジョイントを配設するための開口部39は旋回作業車を構成する上で必要な開口部であり、該開口部を利用することにより、旋回体8の基本的な構成を有効に利用でき、該旋回体8をコンパクトかつ簡便な構成とすることができる。ファン34の前方には隔壁43が配設されており、該隔壁43の前方にはバッテリ45および燃料タンク46が配設されている。隔壁43は旋回体8の左右方向に配設されており、該隔壁43の外側部は斜め後方に延出された構成となっている。隔壁43をファン34の前方に配設し、該隔壁43の前方にバッテリ45および燃料タンク46を配設するので、ラジエータ37およびオイルクーラ38により暖められた空気に、バッテリ45および燃料タンク46がさらされることがない。このため、バッテリ45および燃料タンク46に熱の影響を与えることがない。
【0015】
ファン34の後方には導風板44が配設されており、該導風板44は旋回体8の前後方向に配設されており、ファン34より排出された冷却風を機体後方に向けるものである。そして、ボンネット15の該導風板44の後方部分には開口部が設けられており、該開口部より冷却風が旋回体8の外部に排出されるものである。また、導風板44を介した冷却風はリザーバタンク33の側方を介してボンネット15の外に排出されるものである。
【0016】
次に、ファン34の配置構成について説明する。エンジン30のクランク軸の端部にはプーリ51が固設されており、該プーリ51にはユニバーサルジョイント52の一端が接続されている。ユニバーサルジョイント52の他端にはプーリ53が固設されている。これにより、エンジン30のクランク軸の回転がプーリ53に伝達されるものである。プーリ53にはファンベルトが巻架されており、該ファンベルトはプーリ54にも巻架されるものである。プーリ54はファン34の回動軸の一端に固設されており、ファン34の回動軸はエンジン30のクランク軸に対してオフセットされているものである。
【0017】
ユニバーサルジョイント52はエンジン30のクランク軸の軸心方向に配設され、エンジン30より旋回体8の外側に向け配設されている。エンジン30の外側に配設されたリザーバタンク33の下部後ろ側は、ユニバーサルジョイント52を配設するべく、切り欠いた構成となっている。そして、リザーバタンク33の旋回体8外側には、前記プーリ54およびプーリ53を回動自在に支持するブラケット48が配設される。ブラケット48の外側面にはプーリ54・53および該プーリ54・53に巻架されたベルトのテンショナー56が配設されており、ブラケット48の内側にはファン34が配設されるものである。
【0018】
すなわち、ファン34は、平面視で、エンジン30のクランク軸からオフセットされて配置されており、該ファン34の駆動はベルト駆動により行われるものである。エンジン30より離れた位置にファン34を配設でき、該エンジン30より離れた場所において、冷却風を発生させることができる。このように冷却風を発生させることにより、冷却風の流れがエンジン30により阻害されることがなく、旋回体8内において、円滑な冷却風の流れを構成することができる。また、ファン34の駆動には、ブラケット48に配設したプーリ53・54を介して行うものであり、コンパクトに構成された旋回体8の内部においても、ファン34配置の自由度を向上することができる。
【0019】
次に、ファン34の駆動機構について、図7乃至図10を用いて説明する。ブラケット48は平板状に構成されており、周部には立ち上がり部が構成されている。該立ち上がり部はブラケット48のプーリ53・54を配設した外側面垂直に構成されている。ブラケット48の立ち上がり部は、ブラケット48の剛性を向上するとともに、プーリ53・54および該プーリ53・54に巻架されるベルト57を保護するものである。ブラケット48のファン34配設側部分には、開口部48bが設けられている。該開口部48bを設けることにより、ファン34により発生する冷却風が該開口部48bを通過するものである。
【0020】
ブラケット48には、筒体55および筒体53cが固設されている。筒体55内には、ベアリングを介して回動軸54bが配設されており、該回動軸54bに端部にファン34およびプーリ54が固設されるものである。筒体53c内には、回動軸53bが配設され、該回動軸53bにプーリ53およびユニバーサルジョイント52が接続されるものである。回動軸54bとユニバーサルジョイント52が接続された回動軸53bはブラケット48において、オフセットされた構造となっている。そして、ユニバーサルジョイント52にエンジン30のクランク軸に固設したプーリ51が固設されるものである。これにより、回動軸54bがエンジン30のクランク軸に対してカウンター駆動される。すなわち、ファン34がエンジン30にカウンター駆動されるものである。プーリ51には図示しないクーラ用のコンプレッサーがベルトを介して接続されるものである。このため、エンジン30のクランク軸よりファン34を駆動する動力とクーラ用コンプレッサーを駆動する動力を取り出すことが可能となる。また、プーリ51がファン駆動力取出し継ぎ手とクーラ用コンプレッサー駆動プーリを兼用するので、部品の兼用を行うことができ、製造コストを低減できる。さらに、仕様の変更にも容易に対応可能となる。
【0021】
テンショナー56は、図10に示すごとく、テンションプーリ56bおよび該テンションプーリ56bを支持するステー56cにより構成される。ステー56cは正面視逆「 く」 字状に構成せれており、上端はブラケット48の外側(図10においては、紙面上側)に屈曲された構成になっている。ステー56cの下端は、ブラケット48に固設されたステー支軸58に接続されており、該ステー支軸58を中心に回動自在に構成されている。
【0022】
ステー56cの中央には、テンションプーリ56bの支軸が固設されており、該支軸の内側(図10において、紙面裏側)端は、ブラケット48に開口した調節長孔59に挿入されている。調節長孔59は前記ステー支軸58を中心とする円弧状に構成されている。また、前記テンションプーリ56bの支軸は、ボルトもしくはナット等を締め付けることにより、調節長孔59の任意の位置において固定できるものである。すなわち、プーリ53・54にベルト57を巻架する際には、ステー56cを回動し、テンションプーリ56bを調節長孔59の最下端位置とし、ベルト57をプーリ53・54に巻架する。そして、ステー56cを上側に回動し、テンションプーリ56bをベルト57に当接させ、ベルト57にテンションを与えて、該テンションプーリ56bをブラケット48に固定するものである。
【0023】
ファン駆動用ベルト57の組み付けは、ブラケット48において行うことができ、ブラケット48を旋回体8に組み付けた後にベルト57の組み付けを行う必要がない。このため、ブラケット48にファン34、プーリ53・54、テンショナー56およびベルト57を組み付けた後に、該ブラケット48を旋回体8に組み付け、エンジン30のクランク軸に固設されたプーリ51に接続することができる。これにより、ファン34の組み付けを容易に行え、組み付け効率を向上できる。さらに、ファン34への駆動力伝達機構がブラケット48に配設される機構により行われるため、精度の高い組み付けを行うことができ、ファン駆動機構の耐久性が向上する。
【0024】
ブラケット48等により構成されるファン駆動機構とエンジン30は、ユニバーサルジョイント52により接続されるものである。エンジン30は防振機構を介して旋回フレーム32上に固設されるものであり、ブラケット48はステーなどにより旋回フレーム32に固定されるものである。すなわち、エンジン30は旋回フレーム32に対して振動するものであるが、ブラケット48は旋回フレーム32に対して固定されているものである。エンジン30が振動することにより、ブラケット48とエンジン30との相対距離が変化する。しかし、ブラケット48に構成されたファン駆動機構とエンジン30は、ユニバーサルジョイント52により接続されるので、エンジン30の振動に関係なく、駆動力をファン34に伝達することが可能である。
【0025】
エンジン30とファン駆動機構を接続する接続部材としては、上記のユニバーサルジョイント以外にも、ツルマキバネを利用したフレキシブルシャフトや、ゴムパイプや樹脂製のパイプ等を使用することができる。次に、エンジン30とファン駆動機構を接続する他の実施例について、図11乃至図13を用いて説明する。エンジン30のクランク軸に固設されたプーリ51とブラケット48に配設されるプーリ53は弾性継手60により接続されるものである。エンジン30とファン駆動機構を弾性継手60により接続するので、エンジン30の振動を弾性継手60により吸収し、ファン駆動機構にエンジン30の振動が伝わることがない。このため、ファン34を安定的に駆動でき、ファン駆動機構の耐久性を向上できるものである。また、弾性継手60とプーリ53の間には、接続部材が配設されており、該接続部材により、弾性継手60の外側端とプーリ53との距離を、スペーサの配置やネジ止め位置の変更により、調節することができるものである。
【0026】
次に、弾性継手60の構成について図12および図13を用いて説明する。弾性継手60はゴムおよび金属製の部材により構成されるものである。弾性継手60の端部はパイプ状に構成されており、該端部には瓦形状の金属部材60bが端部の形状に沿って埋め込まれている。金属部材60bにはゴム部材60cが固着しており、ゴム部材60cと金属部材60bが一体的に構成されるものである。該金属部材60bを配設することにより、弾性継手60内に軸を挿入して、該弾性継手60の外側に装着する締め付け部材により、前記弾性継手60内に挿入された軸とともに弾性継手60を締め付けることにより、軸と弾性継手60を確実に接続できるものである。さらに、金属部材60bにより弾性継手60の端部が過度に変形することが無く、弾性継手60の耐久性を向上できる。
【0027】
弾性継手60の中央部には、円盤状の金属部材60dが複数枚配設されている。円盤状の金属部材60dは弾性継手60の軸心方向に配設されており、円盤状の金属部材60d・60d間はゴムにより接続されるものである。すなわち、弾性継手60の中央部は積層ゴムの構成を取っており、高い振動吸収性能および駆動伝達力を有するものである。これにより、振動を吸収するとともに、ファン34を安定的に駆動できる。
【0028】
次に、エンジンのクランク軸に固設され、ユニバーサルジョイント52もしくは弾性継手60が接続されるプーリの別実施例について説明する。図14および図15に示すプーリ60はプーリ部62および軸受部63により構成されている。軸受部63とプーリ部62は緩衝部材65により接続されている。緩衝部材65には、軸受接続部64およびプーリ接続部66が設けられている。軸受接続部64により緩衝部材65と軸受部63が接続され、プーリ接続部66により緩衝部材65とプーリ62が接続される。軸受接続部64とプーリ接続部66の間はゴムまたは緩衝効果を有する樹脂、もしくは中空構造のゴムもしくは樹脂により構成されるものである。上記のごとく構成されたプーリ60を介してファン駆動機構に駆動力を伝達するので、エンジンの振動よりファン駆動機構を守ることができ、ファン34を安定的に駆動することができる。また、ブラケット48がエンジン30の振動を伝達することが無く、静粛性が向上する。
【0029】
次に、フレキシブルシャフトを用いたファンの駆動構成について、図16を用いて説明する。エンジン30のクランク軸にはフレキシブルシャフト63の一端が接続されており、該フレキシブルシャフト63の他端はファン34の回動軸に固設されている。フレキシブルシャフト63の外側は、チューブ状の部材により保護することも可能であり、該チューブ状の部材によりフレキシブルシャフト63の配設位置を規制することも可能である。
【0030】
フレキシブルシャフト63はエンジン30のクランク軸より、リザーバタンク33の下方を介して、旋回体8の側部に配設され、ファン34の側方において、旋回体8の内側に向けて延出されている。すなわち、エンジン30のクランク軸にフレキシブルシャフト63を接続し、該フレキシブルシャフト63によりエンジン30の駆動力を180度曲げて、ファン34において使用するものである。このように、エンジン30の駆動力を取出し、ファン34を駆動するため、旋回体8内におけるファン34の配置上の自由度が増すと共に、容易な機構により駆動力の取出しを行うことができる。
【0031】
フレキシブルシャフト63によりファン34を駆動することにより、ファン34を旋回体8の内側に配設することが可能となり、該旋回体8の内側において、冷却風を発生させることができる。図16において、矢印は、空気の流れを示すものであり、この空気の流れは、ファン34を駆動することにより発生する冷却風である。ファン34を駆動することにより、旋回フレーム32の前部右側の開口部より冷却風が旋回体8内部に導入される。この旋回フレーム32の前部右側開口部はスイングシリンダを配設するために設けられるものである。また、スイベルジョイントを配設するための開口部39等よりも、ファン34に向かい冷却風が発生する。そして、ファン34の内側に配設されたオイルクーラ38およびラジエータ37が冷却されるものである。ファン34を介した冷却風は、後方に向けられた後、旋回体8の外部に排出される。
【0032】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。即ち、請求項1に記載のごとく、水冷式エンジン(30)を搭載した旋回作業車において、ラジエータファン(34)の回動軸(54b)中心と、前記水冷式エンジン(30)のクランク軸中心とを、平面視でオフセットさせて配置し、該エンジン(30)のクランク軸側と、前記ラジエータファン(34)の回動軸(54b)との間に、ブラケット(48)により構成した冷却ファン駆動機構を介装し、該冷却ファン駆動機構は、平板状に構成したブラケット(48)に、ラジエータファン(34)の回動軸(54b)を軸受筒体(55)により軸受支持し、また該ブラケット(48)に、エンジン(30)側の回動軸(53b)を軸受筒体(53c)により軸受支持し、該ラジエータファン(34)の回動軸(54b)にプーリ(54)を固定し、該エンジン側回動軸(53b)にプーリ(53)を固定し、該ブラケット(48)にテンションプーリ(56b)を軸受支持し、該プーリ(53・54・56b))にベルト(57)を巻回して構成し、該ラジエータファン(34)をエンジン回動軸(53b)よりベルト(57)にて駆動するので、ファンの騒音およびエンジン騒音の透過音を低減できる。
【0033】
請求項2に記載のごとく、請求項1記載の旋回作業車の冷却ファン駆動装置において、前記ブラケット(48)に軸受支持したエンジン側回動軸(53b)と、該エンジン(30)のクランク軸端部との間を、ユニバーサルジョイント(52)を介して連結したので、ブラケット48に構成されたファン駆動機構とエンジン30は、ユニバーサルジョイント52により接続され、エンジン30の振動に関係なく、駆動力をファン34に伝達することが可能である。
また、ファンの組立性が向上するとともに、ファン駆動機構の信頼性および耐久性が向上する。
【0034】
請求項3に記載のごとく、請求項1記載の旋回作業車の冷却ファン駆動装置において、前記ラジエータファン(34)の配設部の側方に位置する該ブラケット(48)の部分に、開口部(48b)を設けたので、該開口部48bを設けることにより、ファン34により発生する冷却風が該開口部48bを通過するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 旋回作業車の全体構成を示す側面図。
【図2】 旋回体の側面図。
【図3】 同じく内部構成を示す平面図。
【図4】 旋回体の内部構成を示す側面図。
【図5】 同じく後面図。
【図6】 エンジン近傍の構成を示す後面図。
【図7】 ファン駆動機構の構成を示す全体側面図。
【図8】 同じく平面一部断面図。
【図9】 同じく後面一部断面図。
【図10】 ファン駆動機構におけるテンション調節機構を示す側面図。
【図11】 ファン駆動機構の他の実施例を示す後面一部断面図。
【図12】 弾性継手の構成を示す側面一部断面図。
【図13】 同じく正面断面図。
【図14】 緩衝部材を配設したプーリの構成を示す正面図。
【図15】 同じく側面断面図。
【図16】 フレキシブルシャフトを用いたファンの駆動構成を示す概略図。
【符号の説明】
30 エンジン
34 ファン
33 リザーバタンク
37 ラジエータ
38 オイルクーラ
45 バッテリ
46 燃料タンク
48 ブラケット
51 プーリ
52 ユニバーサルジョイント
54 プーリ
63 フレキシブルシャフト
Claims (3)
- 水冷式エンジン(30)を搭載した旋回作業車において、ラジエータファン(34)の回動軸(54b)中心と、前記水冷式エンジン(30)のクランク軸中心とを、平面視でオフセットさせて配置し、該エンジン(30)のクランク軸側と、前記ラジエータファン(34)の回動軸(54b)との間に、ブラケット(48)により構成した冷却ファン駆動機構を介装し、該冷却ファン駆動機構は、平板状に構成したブラケット(48)に、ラジエータファン(34)の回動軸(54b)を軸受筒体(55)により軸受支持し、また該ブラケット(48)に、エンジン(30)側の回動軸(53b)を軸受筒体(53c)により軸受支持し、該ラジエータファン(34)の回動軸(54b)にプーリ(54)を固定し、該エンジン側回動軸(53b)にプーリ(53)を固定し、該ブラケット(48)にテンションプーリ(56b)を軸受支持し、該プーリ(53・54・56b))にベルト(57)を巻回して構成し、該ラジエータファン(34)をエンジン回動軸(53b)よりベルト(57)にて駆動することを特徴とする旋回作業車の冷却ファン駆動装置。
- 請求項1記載の旋回作業車の冷却ファン駆動装置において、前記ブラケット(48)に軸受支持したエンジン側回動軸(53b)と、該エンジン(30)のクランク軸端部との間を、ユニバーサルジョイント(52)を介して連結したことを特徴とする旋回作業車の冷却ファン駆動装置。
- 請求項1記載の旋回作業車の冷却ファン駆動装置において、前記ラジエータファン(34)の配設部の側方に位置する該ブラケット(48)の部分に、開口部(48b)を設けたことを特徴とする旋回作業車の冷却ファン駆動装置。
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