JPH10510339A - 騒音が低減されたモジュール型の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 大型のエンジン駆動型のオフロード機械用の低騒音型のモジュール型の冷却装置は、ユニットとして機械に装着可能でかつ脱着可能なモジュール型の上部構造と、上部構造の前方部及び両側部に取り付けられた空冷型のラジエタ部分と、上部構造の頂部及び底部を閉止するフロア及びフードと、上部構造の後方部を閉止するファンパネルとを備え、該パネルは１つ又は好ましくは２つのファン用のシュラウド開口を有し、これにより、上部構造の内側にプリーナム・チャンバを形成しており、また本モジュール型の冷却装置は、各々のファン用のシュラウド開口の中に上部構造により回転可能に支持されたファンと、各々のファンを駆動してプリーナム・チャンバから空気を排出し、これにより、ラジエタ部分、及びラジエタ部分を介して車両のエンジンまで流体の循環を接続するための接続部を通して空気を流すように機械のエンジンから伸長する駆動軸とを備える。騒音の減少は、上部構造に形成されたプリーナムの少なくとも３つの側部上に伸長する包囲するラジエタ部分により達成される増大したラジエタの面積と、２つのより小さなファンを、単一の大型ファンに比較してより低い速度で作動させる空間とを提供することにより達成される。ユニット全体は、機械に装着する前に組み立てかつ検査することができ、またサービス及び修理のためにユニットとして取り外すことができ、これにより全体的なコストを低減する。

Description

【発明の詳細な説明】 騒音が低減されたモジュール型の冷却装置 発明の背景 大型のオフロード機械は、大量の土砂あるいは鉱石を移動させるために、建設 業及び鉱業において用いられている。以下の米国特許が、土砂及び鉱石運搬用の 大型オフロード機械を図示しかつ説明している：即ち、Ｄｅｓ２４０，６１３； ３，５１９，１５６；３，８８５，６４３；３，０９６，８４４；及び４，１９ ０，２６５の各号明細書である。 近年、上述の如き大型の機械に伴う環境的な問題を解消することに関して大き な関心が払われている。現時点において大きな関心が払われている１つの一般的 な問題は機械の騒音である。上述の如き大型の陸上機械により発生される騒音の 主要な要因は、ラジエタのファンに起因することが判明している。代表的な大型 のオフロード機械は、自動車あるいはトラックに使用されるものと同様な冷却装 置すなわち垂直で平坦なラジエタコアを有している。このラジエタコアは、該コ アに接近して設けられる大径のファンを有しており、このファンの周囲にはラジ エタを通して直接空気を移動させるシュラウドが設けられている。そのような大 径のファンの使用はかなりの騒音を生じるが、その理由は、十分な空気をラジエ タを介して吸引してそのような大型の機械のエンジンを冷却するために、ファン の先端速度がかなりの騒音を生ずるからである。また、そのようなラジエタ装置 を通過する必要のある移動空気容積自身がかなりの騒音源である。現在用いられ ている機械の冷却装置を用いた場合には、所要馬力が大きい。このエネルギの損 失がなければ、その分を車両の性能の改善及び／又は燃費に充てることができる 。 大型のオフロード機械に用いられる代表的な冷却装置に伴う他の問題は、冷却 装置の構成要素が別個の要素として機械に取り付けられることである。既存の装 置においては個々の部品が別個に装着されるので、機械に取り付ける前に冷却装 置を構成し、組み立て更に検査することは困難である。 本開示の基本的な目的は、現在使用されている装置に比較して、騒音及び馬力 の損失が低減されるという主要な利点を有するエンジン駆動型の大型の機械用の モジュール型の冷却装置を提供することである。騒音の低減に加えて、本開示の 大型機械用のモジュール型のラジエタ装置の他の利点は、（ａ）全体的な製造コ ストを低減し、（ｂ）１あるいはそれ以上のファンにより必要とされる馬力を低 下させ、そのようにすることにより、有効な仕事に対してより大きな動力を与え 、（ｃ）機械に装着する前に完全に構成し、組み立てかつ検査することのできる 冷却モジュールを提供し、（ｄ）サービス及び修理のために機械からユニットと して取り除くことのできるモジュール型の冷却装置を提供し、更に（ｅ）種々の 機械寸法に使用することのできるモジュール型のラジエタ装置を提供し、これに より、現在使用されている個別型の冷却装置に比較して、在庫の必要性を低減す る。 発明の総括 本開示は、他の目的の中でも特に全体的に騒音が低減された大型オフロード機 械用のモジュール型の冷却装置に関する。モジュール型の冷却装置は、底部、頂 部、両側部、前方部及び後方部を有する上部構造から形成されている。この上部 構造は、鉄製のアングル材、チャンネル材等の如き構造用金属から形成すること ができ、ほぼ矩形の構造を提供するおうに製作されるのが好ましいが、上部構造 は必ずしも矩形の断面形状に限るものではない。例えば、衝撃吸収用のゴムの詰 め物を貫通する取り付けボルト等を用いて、上部構造を機械フレームに取り外し 可能に取り付ける。ボルトは、機械フレームの一部として形成されたブラケット を貫通する。そのような取り付け装置は、モジュール型の冷却装置の機械フレー ムへの迅速な定置、又はサービスあるいは修理のための冷却装置の機械からの取 り外しを可能とする。 空冷型のラジエタ部分が上部構造の前方部及び両側部に取り付けられ、周囲を 包囲した構成を提供する。フロア及びフードパネルを用いて上部構造の底部及び 頂部を閉じる。フロアあるいはフードパネルのいずれかが上部構造の内部への接 近を可能とし、また必要に応じて、空調用のコイルあるいは他の部品の取り付け を容易にする。 ファンパネルが上部構造の後方部を閉じる。ファンパネルは、少なくとも１つ 好ましくは２つの隔置された開口を有する。従って、ラジエタ部分の前方部、頂 部及び後方部のパネルにより、上部構造の内部に、包囲されたプリーナム・チャ ンバが提供される。 ファンは、各々のファン用のシュラウドの開口の中で、上部構造によって回転 可能に支持されている。好ましい構成においては、２つのファンの開口が設けら れ、１つのファンが各開口の中に設けられる。一般に用いられているラジエタ装 置において代表的な単一のファンではなく、２つのファンを用いることにより、 ファンの低い先端速度においてより大量の空気を動かすことが可能となり、これ により、冷却装置全体の騒音の低減が達成される。 駆動軸がエンジンから上部構造へ伸長する。軸に設けられるプーリが、ファン を駆動するためのベルトを収容する。 モジュール装置は、その頂部に取り付けられたアイ・ボルトを備えるのが好ま しい。アイ・ボルトは、モジュール・アセンブリを適所に吊り上げて機械に装着 するか、あるいはサービス又は修理のためにモジュール・アセンブリを機械から 取り外すための手段を提供する。 モジュール型の冷却装置は、ショック・アブソーバによって機械フレームに取 り付けるのが好ましい。これは、モジュール装置とフレームとの間に設けられた 厚みがあり大きなゴムワッシャ等の弾性を有するパッドを有すると共に機械フレ ームから伸長するブラケットを用いることにより、又は機械のブラケットの開口 の中に収容された大きなゴムの詰め物を用いることにより達成することができる 。モジュール装置の衝撃吸収型の取り付けは、冷却装置から発生する騒音を更に 減少させる役割を果たす。 添付の図面と共に以下の詳細な説明及び請求の範囲を参照することにより、本 発明はより良く理解されよう。 図面の説明 図１は、機械の上部構造の前方端の一部を示すと共に、機械の上部構造に取り 付けられる位置にある本発明のモジュール型の冷却装置を示す斜視図である。 図２は、図１のモジュール型の冷却装置の側方立面図であって、機械フレーム を鎖線の輪郭で示し、また機械のエンジンを鎖線の輪郭で示す箱型構造によって 示し、更にモジュール型の冷却装置を機械フレーム及び機械のエンジンに接続す る手段を示している。 図３は、モジュール型の冷却装置を形成する際に用いる上部構造の斜視図であ る。 図４は、図２の線４−４に沿い一部を破断してモジュール型の冷却装置を示す 平面図であり、ファンをモジュール装置に取り付ける手段を一部断面図で示して いる。 図５は、図２の線５−５に沿ってモジュール装置を示す後方図であり、ファン パネル及びその中に設けられたファンを示している。 図６は、図４の線６−６に沿って示す断面図であり、ファン駆動軸のハブ及び ファンのハブを支持する手段を有する上部構造の内部を示している。 好ましい実施例の説明 先ず図１を参照すると、他の利点の中でも特に騒音が減少されているエンジン 駆動型の大型機械用のモジュール型の冷却装置が、符号１０によってその全体を 示されている。モジュール型の冷却装置は、大型のオフロード機械のフレームの 前方の端部に関して分解された状態で示されており、上記フレームは、長手方向 の構造体１２、１４と、前方の横断部材１６とから構成されている。モジュール 型の冷却装置１０は、機械フレームに取り付けられまた機械フレームから取り外 し可能であり、これは種々の方法で行うことができる。図示の方法においては、 機械フレームは、横断部材１２、１４から伸長する構造ブラケット１８を有して おり、各々のブラケットは開口２０を有している。モジュール型の冷却装置１０ から下方へ伸長しているのは、エラストマ製のワッシャ２４として示された衝撃 吸収部材に収容されるボルト２２である。ボルトは、ワッシャ２４及び開口２０ を貫通し、その一方のみを図示するナット２６により保持される。従って、モジ ュール型の冷却装置１０は、機械フレームに容易に装着され、また機械フレーム から容易に取り外すことができ、エラストマ製のワッシャ２４によって例示され る衝撃吸収装置を用いることを含む構成になされるのが好ましい。大きなゴムの 詰め物等を用いるような他のタイプの衝撃吸収装置を採用することができること は明らかである。 図２は、機械のエンジン２８に関してモジュール装置１０を示している。この エンジンは、その前方端から伸長する駆動軸３０を有している。モジュール型の 冷却装置１０は、このモジュール型の冷却装置から伸長するファン駆動軸３２を 有している。フランジ装置３４により、モジュールユニットを機械に装着する時 に、またモジュールユニットを取り外す必要がある時に、エンジンの駆動軸３０ とファンの駆動軸３２をそれぞれ容易に接続又は分離することができる。 図１及び図２は従って、本発明のモジュール型の冷却装置を採用した環境を確 立している。次に図３乃至図６を参照すると、本装置の更に細部が理解できよう 。 図３は、符号３６でその全体が示され、モジュール型の冷却装置に採用された モジュールユニットの上部構造の斜視図である。上部構造３６は、図示の如く方 形の管の如き構造部材により形成することができ、又は、アングル、チャンネル あるいは産業界で一般に用いられる他の総てのタイプの構造要素により形成する ことができる。上部構造３６は、前方面３８と、後方面４０と、第１の側面４２ と、第２の側面４４と、頂面４６と、底面４８とを有している。 前方面３８に取り付けられるのは、図１に示すラジエタパネル５０である。第 １の側面４２に取り付けられるのは、これも図１に示すラジエタの側方パネル５ ２であり、また反対側の側面４４に取り付けられるのは、ラジエタの反対側の第 ２のパネル５４であり、このパネルは図１及び図２には図示しないが、下で説明 するように図４に破線で示してある。 ラジエタの各々のパネルは、フィン要素により支持された小径の流体搬送チュ ーブの多数の列を有するラジエタコアから構成され、上記チューブは、空気を通 過させるようになされていると共に、総てのラジエタが一般に機能するように、 装置の中で流体と空気の間の熱交換を許容するようになされている。 上部構造の頂面４４は頂部パネル５６により閉止され、また上部構造の底面４ ８は底部パネル５８により閉止されている。 上部構造の最後の面すなわち後方面４０は、図５に最もよく示すように、ファ ンのパネル６０により閉止されている。従って、上部構造は６つの総ての側部で 閉止されており、これにより上部構造の内側にプリーナム・チャンバ（隔室）６ ２を形成する（図４参照）。 図６に示すように、上部構造の内側には、ファンの駆動軸３２を回転可能に支 持する駆動軸ハブ６４が設けられている。また、図示の好ましい実施例において は、モジュール型の冷却装置は、通常単一のラジエタファンを使用するのとは対 照的に、２つのファンを用いており、これによる利点は後に説明する。図示のよ うに２つのファンを用いた場合には、上部構造の内側には第１のファンのハブ６ ６及び第２のファンのハブ６８が設けられる。ハブ６４、６６及び６８は、構造 部材７０によって上部構造３６内に支持される。構造部材７０は、ハブが種々の 異なった方法で支持できるので象徴的に描かれている。図４に示すように、ファ ンの駆動軸３２は、第１のプーリ７２及び第２のプーリ７４に取り付けられてい る。第１のファンのハブ６６は、第１のファンの軸７６を回転可能に支持し、ま た同様に第２のファンのハブ６８は第２のファンの軸７８を回転可能に支持して いる。第１のファンの軸７６に取り付けられているのは第１のファンのプーリ８ ０であり、また第２のファンの軸７８に取り付けられているのは第２のファンの プーリ８２である。第１のファンのベルト８４が第１のプーリ８０からファンの 駆動プーリ７２へ伸長し、また第２のファンのベルト８６が、第２のファンの駆 動軸のプーリ７４を第２のファンのプーリ８２に接続している。従って、ファン の駆動軸３２が回転すると、ファンの駆動軸７６及び７８が回転する。 第１のファンの軸７６に取り付けられているのは、ファン８８であり、該ファ ンはこのファンから伸長する複数のブレードを有しており、同様にして、第２の ファンが、第２のファンの駆動軸７８に取り付けられている。 図４及び図５に示すように、ファンのパネル６０は、第１のファン８８を収容 する第１のシュラウド開口９２と、第２のファン９０を収容し第１のシュラウド 開口とは隔置された第１のファンのシュラウド開口９４とを有している。 ラジエタユニット５０、５２及び５４を含む包囲されたラジエタ装置は、冷却 流体をエンジン２８からラジエタ装置を通して循環させる手段としての図２に示 すホース９６、９８によってエンジンに接続されている。ラジエタユニット５２ 、５４及び５４は、ある流体流をエンジンからまたこのエンジンに戻るように循 環させるように直列又は並列に設けることができ、またラジエタ装置は、エンジ ン２８を冷却するための流体装置、図示しないエンジンのトランスミッションあ るいは他の要素を冷却するための流体装置等の別個の流体装置に別々の流体を循 環 させるように別々に配列することもできる。 モジュール型の冷却装置１０は、機械に装着する前に完全に組み立てかつ検査 することができるようになされている。図１、図２及び図３に示すように吊りフ ック１００を用いることにより装着は容易になる。また、冷却装置のいずれかの 要素を交換あるいは修理する必要がある場合には、アセンブリ全体をユニットと して容易に取り外し、これにより修理を容易にすることができる。 図示のモジュール装置を用いることにより、同一の装置を種々の機械に適合さ せることができ、これにより、一連の異なった機械の寸法に必要な部品の重複を 減少させることができるとが分かる。 モジュール型の装置は、製作及び組み立てにおける経済性を達成すると共に、 修理及びサービスの時間及び経費を節約する手段を提供する。重要な特徴は、モ ジュール型の装置が騒音すなわちノイズを減少させるという事実にある。図示の 如く２つの隔置されたファンを採用することにより、単一のファンの場合に比較 して、ファンの先端速度を減少させることができ、同時に等しいあるいはより大 きな量の空気を動かすことができる。更に、プリーナム・チャンバ及び包囲され た設計を用いることにより、空気の速度が制御され、これにより、冷却装置の全 騒音ボリュームは、一般に採用されている単一のファンを有する単一の垂直なフ ロントラジエタに比較して大幅に低減される。 図４及び図５に示すように、モジュール型の冷却装置は、ファン安全ガード１ ０２及び１０４を有している。図４に最も良く示すように、ファンのパネル６０ は各々のファン開口９２、９４の周囲に、周囲シュラウド部分９２Ａ及び９４Ａ をそれぞれ備えている。 請求の範囲及び明細書は呈示された発明を説明し、また請求の範囲において用 いられる用語は、明細書におけるそのような用語の使用からその意味を引いてい る。従来技術において用いられる同一の用語は、ここで特に用いるよりも意味が 広い。従来技術において使用されるそのような用語の広い意味とここで使用する より特定の用語の用法との間に問題が生じた時には常に、より特定の意味が意図 されている。 ある程度特定して本発明を説明したが、本開示の精神及び範囲から逸脱するこ となく、構成の詳細及び構成要素の配列に多くの変形を加えることができること は明らかである。本発明は例示の目的で説明した実施例に限定されるものではな く、各々の要素に十分な均等性を含ませながら添付の請求の範囲にのみ限定され るものであると理解する。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 一の大型ファンに比較してより低い速度で作動させる空 間とを提供することにより達成される。ユニット全体 は、機械に装着する前に組み立てかつ検査することがで き、またサービス及び修理のためにユニットとして取り 外すことができ、これにより全体的なコストを低減す る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．機械フレームを有する大型のエンジン駆動型の機械用のモジュール型の冷 却装置において、 底部、頂部、両側部、前方部及び後方部を有するモジュール型の上部構造と、 前記上部構造の前方部が機械の移動方向の前方に向くように、前記上部構造を 機械フレームに取り外し可能に装着する手段と、 前記上部構造の前方部及び両側部に取り付けられた空冷型のラジエタ部分と、 前記上部構造の底部を閉止するフロアと、 前記上部構造の頂部を閉止するフードと、 前記上部構造の後部を閉止すると共に、少なくとも１つのファン用のシュラウ ド開口を有し、これにより前記上部構造の中にプリーナム・チャンバを形成する ファンパネルと、 前記ファンパネルの各少なくとも１つのファン用のシュラウド開口の中で前記 上部構造により回転可能に支持されるファンと、 前記各々のファンを駆動して前記プリーナム・チャンバから空気を排出するよ うに前記機械のエンジンに接続された手段と、 少なくとも１つの流体を前記機械のエンジンから前記ラジエタ部分を通して循 環させる手段とを備える、前記モジュール型の冷却装置。 ２．請求項１のモジュール型の冷却装置において、前記上部構造を機械フレー ムに取り外し可能に装着する前記手段が、弾性を有する衝撃吸収手段を備えるこ とを特徴とする、前記モジュール型の冷却装置。 ３．請求項１のモジュール型の冷却装置において、前記ファンパネルが２つの シュラウド開口を有し、各々のシュラウド開口の中でファンが回転可能に支持さ れることを特徴とする、前記モジュール型の冷却装置。 ４．フレームを有する大型のエンジン駆動型の機械用のモジュール型の冷却装 置において、 上部構造と、 内部にプリーナム・チャンバを形成する前記上部構造を包囲するラジエタユニ ット及びパネルであって、パネルの１つが少なくとも１つのファン用のシュラウ ド 開口を有する、前記ラジエタユニット及びパネルと、 前記ファン用の各々のシュラウド開口の中で前記上部構造により回転可能に支 持され、前記プリーナム・チャンバから従って前記ラジエタユニットを通して空 気を排出するファンとを備え、前記上部構造、ラジエタユニット、パネル及びフ ァンが、機械フレームに装着できるようにあるいは機械フレームから取り外すこ とができるように、一体のサブアセンブリとして形成されることを特徴とする、 前記モジュール型の冷却装置。 ５．請求項４の大型のエンジン駆動型の機械用のモジュール型の冷却装置にお いて、 前記上部構造を機械フレームに衝撃を吸収するように装着するための手段を備 えることを特徴とする、前記モジュール型の冷却装置。 ６．請求項４の大型のエンジン駆動型の機械用のモジュール型の冷却装置にお いて、前記パネルの前記１つが、隔置された２つのシュラウド開口を有し、各々 のシュラウド開口の中にファンが回転可能に支持されていることを特徴とする、 前記モジュール型の冷却装置。 ７．請求項４の大型のエンジン駆動型の機械用のモジュール型の冷却装置にお いて、前記ラジエタユニットは、前記フレームの上部構造の大部分の周囲を包囲 するユニットであることを特徴とする、前記モジュール型の冷却装置。 ８．請求項７のモジュール型の冷却装置において、前記フレームの上部構造が 前方部及び側部を有し、前記ラジエタユニットが前記前方部及び側部を少なくと も実質的に包囲することを特徴とする、前記モジュール型の冷却装置。