(57)【要約】【課題】組立性やメンテナンス性を向上させることが可能なカップリング冷却装置を提供する。【解決手段】エンジン２５のフライホイール２５ａとパワーデバイダ２６の入力軸３１とを連結するカップリング２７を収容し、吸気口２ａと排気口２ｂとが形成されたカップリングケース２と、カップリングケース２内において、カップリング２７と同軸に配置され、カップリング２７とともに回転するブレード３と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのフライホイールと被駆動装置の入力軸とを連結するカップリングを収容し、吸気口と排気口とが形成されたカップリングケースと、
前記カップリングケース内において、前記カップリングと同軸に配置され、前記カップリングとともに回転する回転翼と、
を有することを特徴とするカップリング冷却装置。
【請求項２】
前記回転翼が、前記カップリングよりも径方向外側に配置され、かつ前記回転翼の径方向から見たときに前記カップリングと重なる位置に配置されるシロッコ型ブレードであることを特徴とする請求項１に記載のカップリング冷却装置。
【請求項３】
前記回転翼が、前記カップリングの外周に固定されていることを特徴とする請求項２に記載のカップリング冷却装置。
【請求項４】
前記回転翼が、前記フライホイールに固定されていることを特徴とする請求項２に記載のカップリング冷却装置。
【請求項５】
前記カップリングケースの前記被駆動装置側の面における、前記回転翼の外周よりも前記回転翼の径方向内側の位置に前記吸気口が形成され、
前記カップリングケースの側面であって前記回転翼の径方向に前記回転翼と対向する側面に前記排気口が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のカップリング冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのフライホイールと被駆動装置の入力軸とを連結するカップリングを冷却するカップリング冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、冷却ファンの駆動によってエンジン室とポンプ室との間に生じる差圧により、カップリングケース内に、第１の通気路と第２の通気路を通じて冷却風が流れ、カップリングが冷却される構成の建設機械が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２０６８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、エンジン室とポンプ室との間に差圧を生じさせるために、エンジン室とポンプ室とを隔壁で仕切っている。そのため、組立性やメンテナンス性が悪い。また、大きな加振力が隔壁に作用すると、隔壁が破損したり、ビビり音を発したりする恐れがある。また、共振により隔壁が大きく振動し、破損する恐れがある。
【０００５】
本発明の目的は、組立性やメンテナンス性を向上させることが可能なカップリング冷却装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、エンジンのフライホイールと被駆動装置の入力軸とを連結するカップリングを収容し、吸気口と排気口とが形成されたカップリングケースと、前記カップリングケース内において、前記カップリングと同軸に配置され、前記カップリングとともに回転する回転翼と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、カップリングが回転すると、回転翼が回転する。これにより、吸気口からカップリングケース内に外気が流れ込み、カップリングケース内の空気を撹拌する。撹拌された空気は、排気口からカップリングケース外に排出される。この空気の流れによって、カップリングケース内の熱がカップリングケース外に排出される。その結果、カップリングが冷却される。そのため、エンジンを停止させてからカップリングケースの周辺でメンテナンス作業を行うことができるようになるまでの時間を短縮することができる。また、カップリングが冷却されるため、カップリングの冷却が不十分な構成に比べて、カップリングの材質に要求される耐熱性に余裕が生じる。その結果、カップリングの材質の選択肢が増え、設計自由度が向上する。そして、この構成では、特許文献１と異なり、エンジン室とポンプ室とを隔壁で仕切る必要がない。よって、組立性やメンテナンス性を向上させることができる。また、隔壁が必要ないので、隔壁の破損や騒音の問題が生じない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】クレーンの側面図である。
【図２】第１実施形態のエンジンルームを上から見た図である。
【図３】パワーデバイダの入力軸の平面図である。
【図４】カップリングケースを図２のＡ方向から見た図である。
【図５】ターボブレードの斜視図である。
【図６】第１変形例におけるエンジンルームを上から見た図である。
【図７】第２変形例におけるエンジンルームを上から見た図である。
【図８】第２実施形態のエンジンルームを上から見た図である。
【図９】シロッコ型ブレードの斜視図である。
【図１０】第３変形例におけるエンジンルームを上から見た図である。
【図１１】第４変形例におけるエンジンルームを上から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
［第１実施形態］
（クレーンの構成）
第１実施形態のカップリング冷却装置１は、作業機械であるクレーンに設けられている。クレーン１０の側面図である図１に示すように、クレーン１０は、クローラ式の下部走行体１１の上部に上部旋回体１２が旋回可能に設けられた構成となっている。以下、図１の右側を前側、図１の左側を後側として説明する。なお、作業機械は、クローラ式のクレーンに限定されず、ホイール式のクレーンであってもよい。
【００１１】
上部旋回体１２は、旋回フレーム１３と、ブーム１４と、マスト１５と、ウインチ１６と、下部スプレッダ１７と、カウンタウエイト１８と、バックストップ装置１９と、を有している。
【００１２】
旋回フレーム１３は、下部走行体１１に取り付けられている。ブーム１４は、旋回フレーム１３の前部に、旋回フレーム１３に対して起伏可能に連結されている。
【００１３】
マスト１５は、ブーム１４の後側において、旋回フレーム１３に対して起伏可能に連結されている。マスト１５の先端部と、ブーム１４の先端部とは、ガイリンク２０を介して連結されている。
【００１４】
ウインチ１６は、旋回フレーム１３に配置されている。ウインチ１６は、ワイヤロープの巻取り、および繰出しを行うものであり、吊荷の巻上および巻下、ならびに、ブーム１４の起伏などに用いられる。
【００１５】
下部スプレッダ１７は、旋回フレーム１３の後部に設けられている。マスト１５の先端部に設けられた上部スプレッダ２１と、下部スプレッダ１７とは、ブーム起伏ロープ２２を介して連結されている。ウインチ１６で、ブーム起伏ロープ２２を巻取り及び巻出しすることで、マスト１５が起伏する結果、ブーム１４が起伏する。
【００１６】
カウンタウエイト１８は、旋回フレーム１３の後部に搭載されている。バックストップ装置１９は、ブーム１４の背面に取り付けられ、ブーム１４の背面から旋回フレーム１３に向かって延びている。バックストップ装置１９は、旋回フレーム１３に固定されたバックストップ受け２３に受けられることで、ブーム１４の後側への回動を規制する。
【００１７】
（カップリング冷却装置の構成）
カップリング冷却装置１は、旋回フレーム１３に設けられた図示しないエンジンルームに設けられている。エンジンルームを上から見た図である図２に示すように、エンジンルームには、エンジン２５と、パワーデバイダ（被駆動装置）２６と、カップリング２７とが配置されている。パワーデバイダ２６は、エンジン２５の回転力を複数の駆動系に分配するものである。なお、パワーデバイダ２６の代わりに油圧ポンプ等であってもよい。
【００１８】
カップリング２７は、エンジン２５のフライホイール２５ａと、パワーデバイダ２６の入力軸３１とを連結するものである。カップリング２７は、ボルトでフライホイール２５ａに固定されている。
【００１９】
パワーデバイダ２６の入力軸３１の平面図である図３に示すように、入力軸３１は、パワーデバイダ２６側（図中右側）からエンジン２５側（図中左側）に向かって、徐々に径が細くなるように多段に形成されている。そして、パワーデバイダ２６側からエンジン２５側に向かって、第１スプライン部３１ａ、ねじ部３１ｂ、および、第２スプライン部３１ｃが、この順番で入力軸３１に形成されている。第２スプライン部３１ｃは、カップリング２７にスプライン結合される。
【００２０】
図２に戻って、カップリング冷却装置１は、カップリングケース２と、ブレード（回転翼）３と、ナット４と、を有している。カップリングケース２は、カップリング２７を収容している。カップリングケース２は、エンジン２５のフランジとパワーデバイダ２６とにそれぞれボルトで固定されている。
【００２１】
カップリングケース２には、吸気口２ａと排気口２ｂとが形成されている。本実施形態においては、カップリングケース２を図２のＡ方向から見た図である図４に示すように、吸気口２ａは、カップリングケース２のパワーデバイダ２６側の面に形成されている。また、吸気口２ａは、パワーデバイダ２６の入力軸３１の周りに形成されている。本実施形態では、吸気口２ａは、入力軸３１を中心に同心円状に４つ設けられている。４つの吸気口２ａは、ブレード３の外周よりもブレード３の径方向内側の位置に形成されている。なお、吸気口２ａの数はこれに限定されない。
【００２２】
排気口２ｂは、カップリングケース２の側面であって、ブレード３の径方向にブレード３に対向する側面に形成されている。本実施形態では、排気口２ｂは、カップリングケース２の側面において、ブレード３の接線に沿った方向に開口している。
【００２３】
図２に戻って、ブレード３は、カップリングケース２内において、カップリング２７と同軸に配置されている。ブレード３は、パワーデバイダ２６の入力軸３１の第１スプライン部３１ａ（図３参照）にスプライン結合されることにより、カップリング２７とともに回転する。本実施形態において、ブレード３は、ターボブレードである。ターボブレードの斜視図を図５に示す。
【００２４】
図２に戻って、ナット４は、パワーデバイダ２６の入力軸３１のねじ部３１ｂ（図３参照）に螺合される。これにより、入力軸３１の第１スプライン部３１ａにスプライン結合されたブレード３の軸方向の動きが拘束される。
【００２５】
このような構成において、カップリング２７が回転すると、ブレード３が回転する。これにより、吸気口２ａからカップリングケース２内に外気が流れ込み、カップリングケース２内の空気を撹拌する。撹拌された空気は、排気口２ｂからカップリングケース２外に排出される。この空気の流れによって、カップリングケース２内の熱がカップリングケース２外に排出される。その結果、カップリング２７が冷却される。そのため、エンジン２５を停止させてからカップリングケース２の周辺でメンテナンス作業を行うことができるようになるまでの時間を短縮することができる。また、カップリング２７が冷却されるため、カップリング２７の冷却が不十分な構成に比べて、カップリング２７の材質に要求される耐熱性に余裕が生じる。その結果、カップリング２７の材質の選択肢が増え、設計自由度が向上する。そして、この構成では、特許文献１と異なり、エンジン室とポンプ室とを隔壁で仕切る必要がない。よって、組立性やメンテナンス性を向上させることができる。また、隔壁が必要ないので、隔壁の破損や騒音の問題が生じない。
【００２６】
また、ブレード３の外周よりもブレード３の径方向内側に位置する吸気口２ａからカップリングケース２内に流入した外気が、ブレード３によりブレード３の周方向にカップリングケース２内を循環した後に、ブレード３の径方向の外方に位置する排気口２ｂから排出される。このような空気の流れとすることで、カップリングケース２内の空気を好適に撹拌することができるので、カップリング２７を好適に冷却することができる。
【００２７】
（第１変形例）
なお、エンジンルームを上から見た図である図６に示すように、パワーデバイダ２６の入力軸３１、および、ブレード３が以下のような構成であってもよい。即ち、入力軸３１が、パワーデバイダ２６側からエンジン２５側に向かって径が細くなるように２段に形成されている。そして、径が細い部分にスプライン部３１ｄが形成されている。また、ブレード３が軸３ａを備えている。そして、入力軸３１のスプライン部３１ｄにブレード３がスプライン結合され、ブレード３の軸３ａとカップリング２７とがスプライン結合されている。このような構成であっても、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００２８】
（第２変形例）
また、エンジンルームを上から見た図である図７に示すように、パワーデバイダ２６の入力軸３１、および、ブレード３が以下のような構成であってもよい。即ち、入力軸３１が、パワーデバイダ２６側からエンジン２５側に向かって径が細くなるように２段に形成されている。そして、入力軸３１の径が細い部分の外周には、軸方向に長い凸部であるキー３１ｅが設けられている。また、入力軸３１の径が細い部分のエンジン２５側の端部には、スプライン部３１ｆが形成されている。入力軸３１のキー３１ｅに、ブレード３に形成された、軸方向に長い溝部が嵌合することで、ブレード３の回転方向の動きが拘束されている。また、入力軸３１のスプライン部３１ｆとカップリング２７とがスプライン結合されている。また、ブレード３のエンジン２５側には凸部３ｂが設けられており、この凸部３ｂがカップリング２７に当接することで、ブレード３の軸方向の動きが拘束されている。このような構成であっても、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００２９】
（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係るカップリング冷却装置１によると、カップリング２７が回転すると、ブレード３が回転する。これにより、吸気口２ａからカップリングケース２内に外気が流れ込み、カップリングケース２内の空気を撹拌する。撹拌された空気は、排気口２ｂからカップリングケース２外に排出される。この空気の流れによって、カップリングケース２内の熱がカップリングケース２外に排出される。その結果、カップリング２７が冷却される。そのため、エンジン２５を停止させてからカップリングケース２の周辺でメンテナンス作業を行うことができるようになるまでの時間を短縮することができる。また、カップリング２７が冷却されるため、カップリング２７の冷却が不十分な構成に比べて、カップリング２７の材質に要求される耐熱性に余裕が生じる。その結果、カップリング２７の材質の選択肢が増え、設計自由度が向上する。そして、この構成では、特許文献１と異なり、エンジン室とポンプ室とを隔壁で仕切る必要がない。よって、組立性やメンテナンス性を向上させることができる。また、隔壁が必要ないので、隔壁の破損や騒音の問題が生じない。
【００３０】
また、ブレード３の外周よりもブレード３の径方向内側に位置する吸気口２ａからカップリングケース２内に流入した外気が、ブレード３によりブレード３の周方向にカップリングケース２内を循環した後に、ブレード３の径方向の外方に位置する排気口２ｂから排出される。このような空気の流れとすることで、カップリングケース２内の空気を好適に撹拌することができるので、カップリング２７を好適に冷却することができる。
【００３１】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態のカップリング冷却装置について、図面を参照しつつ説明する。なお、第１実施形態と共通する構成およびそれにより奏される効果については説明を省略し、主に、第１実施形態と異なる点について説明する。なお、第１実施形態と同じ部材については、第１実施形態と同じ符号を付している。
【００３２】
（カップリング冷却装置の構成）
エンジンルームを上から見た図である図８に示すように、本実施形態のカップリング冷却装置１０１において、ブレード１０３はシロッコ型ブレードである。シロッコ型ブレードは、細長いブレードが円周方向に沿って並んで配置されたブレードである。シロッコ型ブレードの斜視図を図９に示す。
【００３３】
図８に示すように、ブレード１０３は、カップリング２７よりも径方向外側に配置され、かつブレード１０３の径方向から見たときにカップリング２７と重なる位置に配置されている。これにより、ブレード１０３は、カップリング２７の外周を覆っている。このような配置にすることで、カップリング２７とパワーデバイダ２６との距離を短くすることができる。よって、入力軸３１を短くし、カップリングケース２をコンパクトにすることができる。
【００３４】
入力軸３１は、パワーデバイダ２６側からエンジン２５側に向かって径が細くなるように２段に形成されている。そして、入力軸３１の径が細い部分の外周には、軸方向に長い凸部であるキー３１ｅが設けられている。また、入力軸３１の径が細い部分のエンジン２５側の端部には、スプライン部３１ｆが形成されている。入力軸３１に設けられたキー３１ｅに、ブレード１０３に形成された溝部が嵌合することで、ブレード１０３の回転方向の動きが拘束されている。また、入力軸３１のスプライン部３１ｆとカップリング２７とがスプライン結合されている。また、ブレード１０３のエンジン２５側には凸部１０３ｂが設けられており、この凸部１０３ｂがカップリング２７に当接することで、ブレード１０３の軸方向の動きが拘束されている。
【００３５】
ブレード１０３のパワーデバイダ２６側の面には、図示しない貫通孔が複数設けられている。４つの吸気口２ａは、ブレード３の内周よりも径方向内側に形成されている。吸気口２ａからカップリングケース２内に流れ込んだ外気は、ブレード１０３の貫通孔を通過したり、ブレード１０３の側面を迂回したりして、ブレード１０３の内側に回り込み、ブレード１０３で撹拌されて、排気口２ｂから排出される。
【００３６】
なお、ブレード１０３に貫通孔が設けられていない場合、吸気口２ａからカップリングケース２内に流れ込んだ外気が、ブレード１０３のパワーデバイダ２６側の面に突き当たり、カップリングケース２の奥に流れ込むのが阻害される。そこで、ブレード１０３に貫通孔が設けられていない場合、吸気口２ａと排気口２ｂとの配置が逆であってもよい。即ち、この場合、カップリングケース２の側面の開口からカップリングケース２内に外気を取り入れ、パワーデバイダ２６の入力軸３１の周りの４つの開口から空気を排出する。
【００３７】
（第３変形例）
なお、エンジンルームを上から見た図である図１０に示すように、シロッコ型ブレードであるブレード１０３がカップリング２７の外周に固定された構成であってもよい。具体的には、ブレード１０３のパワーデバイダ２６側の面の中央部に、カップリング２７の外周と同等の大きさの貫通穴が形成されている。この貫通穴の内側にカップリング２７が位置するようにして、ブレード１０３がカップリング２７とともにフライホイール２５ａにボルトで固定されている。
【００３８】
このような構成であれば、ブレード３がその軸方向にカップリング２７と隣り合っている第１実施形態、第１変形例、および、第２変形例の構成や、第２実施形態の構成に比べて、カップリング２７とパワーデバイダ２６との距離をさらに短くすることができる。これにより、入力軸３１をさらに短くし、カップリングケース２をよりコンパクトにすることができる。
【００３９】
（第４変形例）
また、エンジンルームを上から見た図である図１１に示すように、シロッコ型ブレードであるブレード１０３が、フライホイール２５ａに固定された構成であってもよい。具体的には、ブレード１０３のパワーデバイダ２６側の面の中央部に、カップリング２７の外周よりも大きな貫通穴が形成されている。この貫通穴の内側にカップリング２７が位置するようにして、ブレード１０３がフライホイール２５ａにボルトで固定されている。
【００４０】
このような構成であれば、第３変形例に比べて、カップリング２７とパワーデバイダ２６との距離をさらに短くすることができる。これにより、入力軸３１をさらに短くし、カップリングケース２をよりコンパクトにすることができる。
【００４１】
（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係るカップリング冷却装置１０１によると、ブレード１０３が、シロッコ型ブレードである。シロッコ型ブレードは、細長いブレードが円周方向に沿って並んで配置されたブレードである。ブレード１０３を、カップリング２７よりも径方向外側に配置し、かつブレード１０３の径方向から見たときにカップリング２７と重なる位置に配置することで、ブレード１０３でカップリング２７の外周を覆うことができる。これにより、カップリング２７とパワーデバイダ２６との距離を短くすることができるので、入力軸３１を短くし、カップリングケース２をコンパクトにすることができる。
【００４２】
また、シロッコ型のブレード１０３が、カップリング２７の外周に固定されている場合には、ブレード１０３がその軸方向にカップリング２７と隣り合っている構成に比べて、カップリング２７とパワーデバイダ２６との距離をさらに短くすることができる。これにより、入力軸３１をさらに短くし、カップリングケース２をよりコンパクトにすることができる。
【００４３】
また、シロッコ型のブレード１０３が、フライホイール２５ａに固定されている場合には、ブレード１０３がその軸方向にカップリング２７と隣り合っている構成に比べて、カップリング２７とパワーデバイダ２６との距離をさらに短くすることができる。これにより、入力軸３１をさらに短くし、カップリングケース２をよりコンパクトにすることができる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４５】
１，１０１  カップリング冷却装置
２  カップリングケース
２ａ  吸気口
２ｂ  排気口
３，１０３  ブレード（回転翼）
３ａ  軸
３ｂ，１０３ｂ  凸部
４  ナット
１０  クレーン
１１  下部走行体
１２  上部旋回体
１３  旋回フレーム
１４  ブーム
１５  マスト
１６  ウインチ
１７  下部スプレッダ
１８  カウンタウエイト
１９  バックストップ装置
２０  ガイリンク
２１  上部スプレッダ
２２  ブーム起伏ロープ
２５  エンジン
２５ａ  フライホイール
２６  パワーデバイダ（被駆動装置）
２７  カップリング
３１  入力軸
３１ａ  第１スプライン部
３１ｂ  ねじ部
３１ｃ  第２スプライン部
３１ｄ  スプライン部
３１ｅ  キー
３１ｆ  スプライン部
【図１】
2020094505.tif 000003
【図２】
2020094505.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020094505.tif 000008
【図７】
2020094505.tif 000009
【図８】
2020094505.tif 000010
【図９】
2020094505.tif 000011
【図１０】
2020094505.tif 000012
【図１１】
2020094505.tif 000013