JP3539359B2

JP3539359B2 - 熱交換器のファンユニット

Info

Publication number: JP3539359B2
Application number: JP2000180660A
Authority: JP
Inventors: 寛兼澤; 孝信井刈
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: JP2001355444A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設機械等に設けられ、ラジエータやオイルクーラ等、所定の被冷却流体を冷却するための熱交換器において、この熱交換器に冷却風を供給するファンユニットの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建設機械として、例えば油圧ショベルにはエンジンが搭載され、このエンジンにより油圧ポンプを駆動して、この油圧ポンプから供給される圧油により作動各部に設けた油圧アクチュエータを作動させるようにしている。このために、油圧ショベルには、エンジンの冷却水を冷却するためのラジエータと、油圧アクチュエータからの戻り油を冷却するためのオイルクーラとが搭載される。これらラジエータ及びオイルクーラは熱交換器であり、その構成は実質的に同じものであって、被冷却流体がラジエータではエンジン冷却水、オイルクーラでは作動油である点が相違する。
【０００３】
即ち、図３に示したように、上部側に被冷却流体が流入するアッパタンク１が設けられ、また下部側には冷却された被冷却流体の流出部であるロアタンク２が設けられ、これらアッパタンク１とロアタンク２との間に放熱部３を配置するように構成される。放熱部３は、フレーム４内に上下方向に多数の細管５を設け、これらの細管５には多数の放熱フィン６が固着されている。細管５は、アッパタンク１からロアタンク２に向けて被冷却流体を流すものであり、この放熱部３に冷却風を流通させることによって、細管５内を流れる被冷却流体と熱交換させるようにしている。
【０００４】
以上のようにして構成される熱交換器７は、その放熱部３に冷却風を流通させるために、図４に示したように、ファンユニット８が設けられる。ファンユニット８は、ファン９とモータ１０とから構成され、ファン９は放熱部３と対面するように配置されており、このファン９を駆動するためにモータ１０は、例えば油圧モータ（または電動モータ）で構成される。これらファン９及びそれを駆動するためのモータ１０は、冷却風の流路を形成するためのシュラウド１１に連結して設けた支持部材としてのモータブラケット１２に着脱可能に固定されている。ファンユニット８はオーバーホール等のように定期的に、またファン９を駆動するモータ１０が故障する等には随時において、メンテナンス作業を行を行わなければならない。このために、モータ１０はモータブラケット１２に着脱可能に取り付けられ、またモータ１０とファン９とは分離可能に連結するように構成している。
【０００５】
そこで、図５に従来技術によるファン９とモータ１０との間を着脱可能に連結する機構の構成を示す。同図において、ファン９は、回転ブロック９ａと、羽根９ｂとを備え、羽根９ｂは回転ブロック９ａにボルト１３で取り付けられて、放射状に延在させている。モータ１０の出力軸１０ａは、回転ブロック９ａに穿設した軸挿通孔１４に挿通されている。そして、出力軸１０ａは基端側が大径で、先端側が小径となった段差形状を有するものであり、また軸挿通孔１４も、出力軸１０ａに対応するように大径部と小径部とを有する形状となっている。
【０００６】
出力軸１０ａの大径部分と軸挿通孔１４の大径部分との間にはキー１５が設けられており、このキー１５により出力軸１０ａと回転ブロック９ａとは相対回転不能に、つまり出力軸１０ａ側を回転させると、その回転が回転ブロック９ａに確実に伝達されるようになっている。また、出力軸１０ａの小径部の外周部にはカラー１６が嵌合されており、このカラー１６が回転ブロック９ａの軸挿通孔１４の小径部分に挿嵌されている。さらに、出力軸１０ａの先端面にはストッパ板１７が当接させて設けられており、このストッパ板１７は出力軸１０ａに螺挿したボルト１８により出力軸１０ａの先端に当接した状態に固定されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ファンユニットに対するメンテナンス作業を行うに当っては、ファン９とモータ１０とを分離しなければならない。このためには、ボルト１８を脱着して、ファン９を構成する回転ブロック９ａを出力軸１０ａから抜き出さなければならない。従って、ボルト１８を脱着させ、出力軸１０ａまたは回転ブロック９ａを相手方から離間させる方向に変位させることによりファン９とモータ１０とを分離する。ここで、ファン９とモータ１０との分離作業そのものは格別困難性を伴うことはない。しかしながら、メンテナンス作業を行った後に、ファン９の回転ブロック９ａを出力軸と連結する作業は極めて困難である。つまり、ファン９の回転時に振動等が発生しないようにするために、回転ブロック９ａとキー１５と出力軸１０ａとの装着部はほぼ隙間がない状態となっている。このために、ファン９とモータ１０との組み付け時には、前述した３つの部材を極めて正確に位置合わせしなければならない。ところが、ファンユニット８の前方位置には熱交換器７が配置されており、モータ１０の装着部にはシュラウド１１に連結して設けたモータブラケット１２が配置されている等、周囲には様々な部材が配置されていることから、回転ブロック９ａ，キー１５，出力軸１０ａを相互に正確に位置合わせする作業が極めて困難になる。このために、メンテナンス作業に極めて長い時間が要する等、時間及び労力が無駄に消費される等といった問題点がある。
【０００８】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、モータとファンとの着脱を容易にし、もってファンユニットのメンテナンス作業を短時間で迅速に行えるようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明は、熱交換器の放熱部に冷却風を供給するようにしたものにおいて、ファン駆動用のモータと、前記モータの出力軸に相対回転不能かつ着脱可能に設けた駆動側カップリング部材と、前記駆動側カップリング部材に位置決めされる接合面を有し、ファンを着脱可能に設けたファン側カップリング部材と、前記駆動側カップリング部材と前記ファン側カップリング部材とを締着する連結ボルトと、前記モータが固定され、前記モータの出力軸側の一部及び前記駆動側カップリング部材を挿通可能とする開口部とを有する支持部材と、前記モータの外周に設けたフランジ部と、前記モータのフランジ部を前記支持部材に締着する締着手段と、前記モータの出力軸端に着脱可能に設けられ、前記ファン側カップリング部材を前記出力軸との間で挟持させる抜け止め手段とで構成したことをその特徴とするものである。
【００１０】
ここで、出力軸と駆動側カップリング部材とを相対回転不能に連結する手段としては、例えばキー，スプライン等で構成することができる。また、回転伝達手段は、前記両カップリング部材間に取り付けた連結ボルトで構成すると、両カップリング部材間の着脱が容易になる。さらに、出力軸はその基端側が大径で、先端側が小径となる段差構造のもので構成し、駆動側カップリング部材をこの出力軸の大径部に嵌合させ、またファン側カップリング部材は出力軸の小径部に所定の厚みを有するカラーを介して嵌合させるように構成することができる。この場合には、抜け止め手段は、出力軸の先端に装着され、カラーの端面に接合され、かつ外径がファン側カップリング部材のカラーへの嵌合部より大径となったストッパ板と、このストッパ板を着脱可能に固定するために、出力軸の先端面に螺挿した止着ボルトとで構成できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図１及び図２に基づいて詳細に説明する。なお、熱交換器自体の構成は、前述した従来技術のものと格別の差異はないので、その図示及び説明は省略する。
【００１２】
而して、図１には、ファンユニットを構成する駆動側のモータ２０と、ファン２１側とを連結した状態を示し、また図２にモータ２０をファン２１から分離した状態を示す。ここで、モータ２０には出力軸２２が設けられており、この出力軸２２は、基端側が大径部２２ａ、先端側が小径部２２ｂとなっている。一方、ファン２１は所定数の羽根２３を有し、これら各羽根２３の基端部はファン側カップリング部材２４に取り付けられて、このファン側カップリング部材２４から各羽根２３が放射状に延在されている。
【００１３】
ファン側カップリング部材２４は、その回転中心部に軸挿通孔２４ａが穿設されており、この軸挿通孔２４ａには出力軸２２、具体的にはその小径部２２ｂが挿通される。ただし、出力軸２２の回転はファン側カップリング部材２４に直接伝達されるのではなく、駆動側カップリング部材２５を介してファン側カップリング部材２４に回転力を伝達するようにしている。このために、駆動側カップリング部材２５に軸挿通孔２５ａが穿設されており、出力軸２２の大径部２２ａと駆動側カップリング部材２５の軸挿通孔２５ａとの間にはキー２６が介装されている。このキー２６によって、出力軸２２と駆動側カップリング部材２５との間は相対回転不能となり、出力軸２２が回転すると、その回転が確実に駆動側カップリング部材２５に伝達されるようになる。しかも、この回転伝達時におけるがたをなくすために、出力軸２２の大径部２２ａと駆動側カップリング部材２５の軸挿通孔２５ａ及びキー２６の嵌合部は実質的に密嵌状態となっている。
【００１４】
ファン側カップリング部材２４と駆動側カップリング部材２５との相対向する面は接合面２４ｂ，２５ｂとなっている。そして、両カップリング部材２４，２５の接合面２４ｂ，２５ｂを相互に接合させた状態で、連結ボルト２７を締着することによって、駆動側カップリング部材２５の回転をファン側カップリング部材２４に伝達できるようになっている。従って、駆動側カップリング部材２５からファン側カップリング部材２４への回転伝達機構は連結ボルト２７により構成される。回転の伝達を確実に行わせるために、連結ボルト２７は複数箇所、好ましくは等しい角度毎に３箇所（１２０°毎）または４箇所（９０°毎）設けられている。しかも、両カップリング部材２４，２５の接合面２４ｂ，２５ｂが相互に接合しているので、連結ボルト２７に過大な負荷が作用することはない。この連結ボルト２７を取り付けるために、駆動側カップリング部材２５はボルト挿通孔２５ｃが、またファン側カップリング部材２４にはねじ孔２４ｃが設けられている。従って、連結ボルト２７はモータ２０側から螺挿されることになる。
【００１５】
出力軸２２における小径部２２ｂには、カラー２８が嵌合されており、このカラー２８は小径部２２ｂと大径部２２ａとの段差に当接している。そして、このカラー２８にはファン側カップリング部材２４の軸挿通孔２４ａが嵌合されるようになっている。そして、ファン側カップリング部材２４のカラー２８に対する嵌合を容易に行うために、カラー２８と軸挿通孔２４ａとの間には多少の隙間が生じるようにしている。また、カラー２８の長さ寸法は、軸挿通孔２４ａの長さ寸法より僅かに長くなっている。
【００１６】
カラー２８の先端面には、ストッパ板２９を当接させて設けている。このストッパ板２９は、内径が出力軸２２の小径部２２ｂの外径より僅かに大きく、カラー２８の外径より十分小さい孔径を有し、外径がファン側カップリング部材２４の軸挿通孔２４ａの内径より十分大きくなった円環状の板体から構成される。そして、出力軸２２の先端面には止着ボルト３０が螺挿されており、この止着ボルト３０の頭部３０ａはストッパ板２９の孔径より大きくなっている。なお、３１は止着ボルト３０の緩み止め機能を発揮するワッシャである。従って、ストッパ板２９及びこのストッパ板２９を固定する止着ボルト３０によりファン２１のモータ２０における出力軸２２に対する抜け止め機構が構成される。
【００１７】
モータ２０とファン２１とからなるファンユニットは以上のようにしてアセンブルされるが、このファンユニットを構成するモータ２０は、支持部材として、シュラウドに連結した設けたモータブラケット３２に固定される。このために、モータブラケット３２には、取付孔３２ａが設けられており、またモータ２０にはこの取付孔３２ａより大径のフランジ部２０ａが設けられている。そして、ボルトナットからなる締着手段３３によってモータ２０のフランジ部２０ａがモータブラケット３２に着脱可能に取り付けられる。ここで、モータブラケット３２に形成した取付孔３２ａは、少なくともモータ２０の先端部分が挿通可能な大きさとなっていなければならないが、さらに駆動側カップリング部材２５を挿通させることができる開口径を有するものである。
【００１８】
本実施の形態は以上のように構成されるものであって、図１に示した装着状態で、モータ２０を作動させると、ファン２１が回転することになり、熱交換器に冷却風を供給することができる。即ち、モータ２０の出力軸２２が回転すると、その回転がキー２６を介して駆動側カップリング部材２５に伝達される。さらに、この駆動側カップリング部材２５の回転は、連結ボルト２７を介してファン側カップリング部材２４に伝達され、このファン側カップリング部材２４に設けた羽根２３が回転することになる。ここで、出力軸２２，キー２６及び駆動側カップリング部材２５間には実質的に隙間が生じないようになっており、また両カップリング部材２４，２５の接合面２４ｂ，２５ｂ間は密着している。従って、回転の伝達時に、出力軸２２と駆動側カップリング部材２５との間でがたつきが生じたり、また両カップリング部材２４，２５間の連結ボルト２７が変形したりすることなく、回転が極めて効率的に伝達される。
【００１９】
出力軸２２の先端にはストッパ板２９が固定して設けられており、ファン側カップリング部材２４は、このストッパ板２９と出力軸２２の小径部２２ｂと大径部２２ａとの段差との間に実質的に挾持された状態となるから、ファン側カップリング部材２４は実質的に軸線方向に位置がずれることはない。また、連結ボルト２７によりファン側カップリング部材２４に連結されている駆動側カップリング部材２５も軸線方向における移動が阻止される。ただし、ストッパ板２９がファン側カップリング部材２４に圧接されていると、ファン２１の起動時及び停止時に羽根２３及びファン側カップリング部材２４の慣性力によって、ストッパ板２９に回転方向の力が作用して、止着ボルト３０が緩むおそれがある。しかしながら、ストッパ板２９はカラー２８に圧接され、ファン側カップリング部材２４に対しては僅かな隙間が形成されるようになっているので、止着ボルト３０に対する緩みが生じるような力が作用することはない。従って、ファン２１はモータ２０の出力軸２２に対して極めて安定した状態に連結・保持される。
【００２０】
以上の構成を有するファンユニットは定期的に、またはモータ２０の故障等が生じた時等には随時メンテナンス作業を行を行わなければならない。特に、モータ２０に対するメンテナンス作業を行う場合には、このモータ２０を取り外さなければならない。このモータ２０の取り外しは、まず連結ボルト２７及び止着ボルト３０を脱着すると共に、ストッパ板２９をカラー２８から離間させる。これによって、ファン側カップリング部材２４と駆動側カップリング部材２５とが分離され、かつファン側カップリング部材２４が出力軸２２の軸線方向に移動可能となる。
【００２１】
この状態から、さらにモータ２０のフランジ部２０ａをモータブラケット３２に固定しているボルトナットからなる締着手段３３を脱着することによって、モータ２０をモータブラケット３２から分離可能な状態にする。このままの状態で、図２の矢印方向に示したように、モータ２０をモータブラケット３２から離間させる方向に移動させる。そうすると、モータ２０は、その出力軸２２には駆動側カップリング部材２５が連結されたままの状態で、ファン２１を構成するファン側カップリング部材２４とから分離されて、モータブラケット３２から取り外すことができる。ここで、駆動側カップリング部材２５及びキー２６は、出力軸２２の軸線方向に固定されてはいないものの、それらの間は密嵌状態となり摩擦による保持力が働くから、格別大きな力を作用させない限り、それらは一体となったまま取り外すことができる。また、カラー２８も出力軸２２の小径部２２ｂに対してある程度の摩擦係合力が作用する状態にして嵌合させておけば、このカラー２８も装着した状態でモータ２０をモータブラケット３２から取り外すことができる。ただし、この取り外し時にカラー２８が分離しても差し支えない。なお、ファン２１はモータブラケット３２と熱交換器との間に位置しているが、このファン２１は適宜の部材に支持させるか、またはシュラウドと干渉しないようであれば、横方向にスライドさせることにより外部に取り出すことができる。従って、ファン２１のメンテナンス、例えば清掃やねじの締め付け等の作業を円滑に行うことができる。
【００２２】
以上のように、モータ２０をモータブラケット３２から分離した状態でメンテナンス作業を行うが、駆動側カップリング部材２５は出力軸２２に固定されている訳ではないので、モータ２０を分解する等のために、出力軸２２から駆動側カップリング部材２５を分離することもできる。モータ２０をモータブラケット３２から分離した状態では、この駆動側カップリング部材２５及びキー２６の着脱は容易に行える。
【００２３】
メンテナンス作業が終了した後には、モータ２０の出力軸２２から駆動側カップリング部材２５やキー２６が分離されておれば、それらを装着した上で、このモータ２０をモータブラケット３２に取り付け、かつファン２１と連結するようにしてアセンブルされる。ここで、駆動側カップリング部材２５及びキー２６を出力軸２２との連結は実質的に密嵌状態とするが、それらの組み付けは完全に開放された空間内で行えるので、格別の困難も伴うことはない。また、カラー２８も出力軸２２の小径部２２ｂに嵌合させるが、この作業も開放空間で行うことができるので、やはりその装着に何等の困難性も生じることはない。
【００２４】
而して、モータブラケット３２の手前側から駆動側カップリング部材２５及びキー２６を装着した出力軸２２をモータブラケット３２における取付孔３２ａ内に挿入する。そして、この出力軸２２の小径部２２ｂに嵌合させたカラー２８をファン側カップリング部材２４の軸挿通孔２４ａ内に挿通させる。ここで、カラー２８とファン側カップリング部材２４の軸挿通孔２４ａとの嵌合部は実質的に遊嵌状態となっているので、この嵌合作業は極めて容易に行われる。なお、この状態で、モータ２０を安定した状態で固定するために、このモータ２０を締着手段３３でモータブラケット３２に固定するのが望ましい。ただし、モータ２０のモータブラケット３２への固定は最後に行うようにしても良い。
【００２５】
次に、両カップリング部材２４，２５を嵌合状態にしたままで、ファン側カップリング部材２４を所定角度回転させることによって、このファン側カップリング部材２４のねじ孔２４ｃが駆動側カップリング部材２５のボルト挿通孔２５ｃと軸線が一致することになる。なお、ねじ孔２４ｃはファン側カップリング部材２４の板厚方向に貫通するように穿設されているので、ねじ孔２４ｃとボルト挿通孔２５ｃとの位置合わせを容易に行うことができる。また、この位置合わせは１箇所のみで良い。そして、駆動側カップリング部材２５とファン側カップリング部材２４との位置合わせが行われると、連結ボルト２７をボルト挿通孔２５ｃから挿入して、ねじ孔２４ｃに螺挿させるが、この作業は手前側から行えるので、連結ボルト２７の締着を容易に行うことができる。
【００２６】
その後に、カラー２８の先端面にストッパ板２９を当接させて、止着ボルト３０を出力軸２２の先端に螺挿する。これによって、ストッパ板２９はカラー２８の先端面に圧接されることになり、その結果ファン側カップリング部材２４が実質的に出力軸２２の軸線方向に動かないように固定される。また、駆動側カップリング部材２５は連結ボルト２７でファン側カップリング部材２４に連結・固定されているので、この駆動側カップリング部材２５も実質的に出力軸２２の軸線方向に固定されることになる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成したので、モータとファンとの着脱を容易にし、もってファンユニットのメンテナンス作業を短時間で迅速に行える等の諸効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示すファンユニットを構成するモータとファンとの連結部の要部断面図である。
【図２】モータとファンとを分離した状態にして示す図１と同様の断面図である。
【図３】熱交換器の一例を示す正面図である。
【図４】図３の熱交換器とファンユニットとを組み込んだ状態を示す側面図である。
【図５】従来技術のファンユニットのモータとファンとの連結部の断面図である。
【符号の説明】
２０モータ２１ファン
２２出力軸２２ａ大径部
２２ｂ小径部２３羽根
２４ファン側カップリング部材
２５駆動側カップリング部材
２４ａ，２５ａ軸挿通孔
２４ｂ，２５ｂ接合面
２４ｃねじ孔２５ｃボルト挿通孔
２６キー２７連結ボルト
２８カラー２９ストッパ板
３０止着ボルト３２モータブラケット
３２ａ取付孔

Claims

熱交換器の放熱部に冷却風を供給するようにしたものにおいて、ファン駆動用のモータと、前記モータの出力軸に相対回転不能かつ着脱可能に設けた駆動側カップリング部材と、前記駆動側カップリング部材に位置決めされる接合面を有し、ファンを着脱可能に設けたファン側カップリング部材と、前記駆動側カップリング部材と前記ファン側カップリング部材とを締着する連結ボルトと、前記モータが固定され、前記モータの出力軸側の一部及び前記駆動側カップリング部材を挿通可能とする開口部とを有する支持部材と、前記モータの外周に設けたフランジ部と、前記モータのフランジ部を前記支持部材に締着する締着手段と、前記モータの出力軸端に着脱可能に設けられ、前記ファン側カップリング部材を前記出力軸との間で挟持させる抜け止め手段とで構成したことを特徴とする熱交換器のファンユニット。
前記出力軸はその基端側が大径で、先端側が小径となる段差構造のもので構成し、前記駆動側カップリング部材は前記出力軸の大径部に嵌合され、また前記ファン側カップリング部材は前記出力軸の小径部に所定の厚みを有するカラーを介して嵌合させるようになし、前記抜け止め手段は、前記出力軸の先端に装着され、前記カラーの端面に接合され、かつ外径が前記ファン側カップリング部材の前記カラーへの嵌合部より大径となったストッパ板と、このストッパ板を着脱可能に固定するために、前記出力軸の先端面に螺挿した止着ボルトとで構成したことを特徴とする請求項１記載の熱交換器のファンユニット。
前記出力軸と前記駆動側カップリング部材とを相対回転不能に連結する手段は、キーまたはスプラインであることを特徴とする請求項２記載の熱交換器のファンユニット。