專利名稱：空氣冷卻組件的靜音設(shè)備的制作方法
本申請對2003年7月11日提出的，申請?zhí)枮?0/486557的美國臨時(shí)申請要求優(yōu)先權(quán)。這里通過參考而將該申請的內(nèi)容并入。
發(fā)明的背景一般來說，本發(fā)明涉及越野車，更具體地說，涉及可以在越野車上的電氣裝置的空氣冷卻組件中使用的靜音設(shè)備。
諸如Komatsu美國公司供應(yīng)的大型的越野車，可以由例如本發(fā)明的受讓人提供的柴電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(diesel-electric drive system)供給動(dòng)力。這種車輛的驅(qū)動(dòng)車輪可由電力拖動(dòng)馬達(dá)供給動(dòng)力，而該電力拖動(dòng)馬達(dá)則從柴電發(fā)電機(jī)組接收電力。已知對在制動(dòng)工作模式下的這些車輛利用驅(qū)動(dòng)車輪馬達(dá)，這時(shí)該馬達(dá)起發(fā)電機(jī)作用，以阻止車輛向前前進(jìn)。
由該驅(qū)動(dòng)車輪馬達(dá)/發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能，在一個(gè)或多個(gè)動(dòng)態(tài)制動(dòng)電阻格柵中可以轉(zhuǎn)換為熱，并且該熱由循環(huán)通過該電阻格柵的冷卻空氣排出至周圍環(huán)境中。在這種工作模式過程中，冷卻空氣的流動(dòng)可以在聲頻范圍內(nèi)產(chǎn)生大量的聲能。為了車輛操作者的安全和舒適，以及減小噪聲對周圍環(huán)境的影響，和遵守各種規(guī)則與車輛標(biāo)準(zhǔn)，必需和希望消除該聲能。電阻格柵消音設(shè)備必需減小噪聲發(fā)射，同時(shí)避免對從該電阻格柵的散熱效率產(chǎn)生任何影響。另外，為了滿足車輛安全和有效工作所必需的操作和人機(jī)工程學(xué)考慮-例如，使操作者可從車輛側(cè)面的反射鏡中無阻礙地觀察，這種設(shè)備必需滿足各種尺寸限制。
附圖的簡要說明從下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的詳細(xì)說明中可以了解本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。其中

圖1表示可以從本發(fā)明的諸方面受益的一種示例性越野車；圖2表示根據(jù)本發(fā)明的諸方面的冷卻/靜音設(shè)備的一個(gè)示例性實(shí)施例的等角視圖3為排放擋板或葉片的俯視圖，該擋板或葉片具有使排出空氣在一個(gè)優(yōu)選方向偏轉(zhuǎn)的一個(gè)偏轉(zhuǎn)角，和在動(dòng)態(tài)制動(dòng)電阻格柵的出口上設(shè)有吸收噪聲的材料；圖4為具有可使服務(wù)人員接近放在該電阻格柵殼體內(nèi)的零件的可取下艙蓋的導(dǎo)流管道(ducted conduit)的側(cè)視圖；圖5表示在排放葉片出口端的詳細(xì)結(jié)構(gòu)；圖6表示一個(gè)示例性適配器板的視圖，該板用于改裝安裝的靜音成套裝置，并包括固定噪聲吸收擋板的安裝結(jié)構(gòu)；圖7為用于比較基本的已知設(shè)計(jì)和實(shí)施本發(fā)明諸方面的靜音設(shè)備的示例性聲壓水平與頻率的函數(shù)關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式
圖1表示可以從本發(fā)明的諸方面受益的一種示例性越野車10的圖。作為一個(gè)例子，本發(fā)明涉及的車輛的其中一種形式包括諸如可在采礦和/或建筑應(yīng)用中使用的一種大型越野車。圖1部分地表示出容納車輛操作者的一個(gè)室12。圖1還表示了可作為該車輛的推進(jìn)系統(tǒng)的一部分的電阻格柵的冷卻/靜音設(shè)備14(以后稱為靜音設(shè)備)的一個(gè)示例性位置。圖1可以用于理解該靜音設(shè)備14的設(shè)計(jì)者面臨的一些物理約束。例如，該靜音設(shè)備14的安裝位置(footprint)不應(yīng)阻礙操作者觀察側(cè)面反射鏡16。應(yīng)當(dāng)注意，靜音設(shè)備14的安裝位置在后方位置上受傾卸車體18的限制，而在機(jī)內(nèi)側(cè)位置(inboard location)上，受控制器殼體20的限制。為了防止排出的熱空氣再循環(huán)進(jìn)入該車輛的各個(gè)空氣入口，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，將從該電阻格柵排出的空氣導(dǎo)向相對于該車輛車體的機(jī)外側(cè)位置。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的諸方面的靜音設(shè)備14的一個(gè)示例性實(shí)施例的等角視圖。包括噪聲吸收擋板(例如，消音器)的一對上部入口22可使冷卻空氣進(jìn)入一個(gè)電阻格柵殼體24的內(nèi)部，該電阻格柵殼體包括一個(gè)電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)25(圖4)和一個(gè)或多個(gè)電阻格柵27(圖4)。另外，每一個(gè)都包括噪聲吸收擋板的一個(gè)機(jī)內(nèi)側(cè)入口26和一個(gè)機(jī)外側(cè)入口(沒有示出)可使附加的冷卻空氣進(jìn)入殼體24中。
又如圖4所示，第一個(gè)導(dǎo)流管道28形成一個(gè)過渡腔29(圖4)，用于將冷卻空氣從上部入口22(開始在一個(gè)基本為水平的平面上流動(dòng))引導(dǎo)至一個(gè)垂直平面，進(jìn)入該鼓風(fēng)機(jī)入口，再通過該鼓風(fēng)機(jī)和通過電阻格柵。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，該導(dǎo)流管道包括一個(gè)可取下的艙蓋30。本發(fā)明的這個(gè)方面可使服務(wù)人員以對用戶友好的方式接近電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)25。該鼓風(fēng)機(jī)25可以包括放置在該電阻格柵殼體內(nèi)的一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)，一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇等。作為一個(gè)例子，這對于沒有可進(jìn)入的過渡腔的一個(gè)已知的設(shè)計(jì)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。更具體地說，在已知的設(shè)計(jì)中的頂部空氣入口中沒有消音器，因?yàn)闉檫M(jìn)行電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)的定期維修需要將整個(gè)頂部入口取下來(沒有可取下的艙蓋)，而且如果加入消音器，則為了取下帶有消音器的整個(gè)頂部入口，需要使用起重機(jī)，很麻煩。這樣，本發(fā)明的諸方面可改善服務(wù)人員接近該設(shè)備零件的能力，以及由于導(dǎo)流管道28的內(nèi)壁襯有噪聲吸收材料，而可以改善靜音能力。
從圖2中還可看出，機(jī)內(nèi)入口26還帶有一個(gè)與過渡腔29連通的第二導(dǎo)流管道35(例如橫向?qū)Я鞴艿?。這個(gè)特點(diǎn)比一個(gè)已知設(shè)計(jì)有明顯的優(yōu)點(diǎn)，在該已知設(shè)計(jì)中，由控制器殼體20(圖1)較大的容積造成的嚴(yán)格的物理限制只允許在該機(jī)內(nèi)入口上安裝較短的直通式擋板(例如大約4英寸)。第二導(dǎo)流管道35可使機(jī)內(nèi)入口26的噪聲吸收通道較長(例如大約24英寸)，同時(shí)可提供一個(gè)將冷卻空氣引導(dǎo)至鼓風(fēng)機(jī)入口中和在該電阻格柵上方的橫向過渡腔。由該第二導(dǎo)流管道35形成的該橫向過渡腔可使從該機(jī)內(nèi)側(cè)入口26通過的冷卻空氣大約轉(zhuǎn)動(dòng)90°。
圖2還表示從該電阻格柵排出排出空氣(例如，加熱的空氣)的一對前排出出口31。一對后排出出口32形成從該電阻格柵放出排出空氣的附加裝置。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，在該靜音設(shè)備的空氣排出出口中，多個(gè)排出擋板或葉片(圖3)作成一定角度或傾斜(例如，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，大約為20°)。這個(gè)特點(diǎn)可防止加熱的排出空氣再循環(huán)進(jìn)入車輛的各個(gè)空氣入口。在一個(gè)已知的實(shí)施例中，擋板設(shè)計(jì)由一個(gè)直通式(例如，不形成角度的)的擋板組成，該擋板需要外部放熱孔(louvers)，來在所希望的排出方向引導(dǎo)排出的空氣(例如，相對于卡車車體的機(jī)外測)。然而，增加外部放熱孔大約使該靜音設(shè)備的每一個(gè)應(yīng)用側(cè)的長度增加4英寸，而由于添加的放熱孔不包括吸聲材料，因此聲音衰減通道長度并不相應(yīng)地增加。
本發(fā)明的發(fā)明者將靜音功能和空氣偏轉(zhuǎn)功能綜合在一個(gè)結(jié)構(gòu)零件中，這種綜合是特別有利的，因?yàn)檫@會(huì)有效地增加給定安裝位置的吸聲擋板的長度。例如，對于排氣的消音擋板使用一個(gè)偏轉(zhuǎn)角可使該擋板的實(shí)際長度相應(yīng)于一個(gè)三角形的斜邊，并且這與沒有角度的擋板設(shè)計(jì)相反，使擋板長度增加。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，這個(gè)特點(diǎn)可使該設(shè)備的安裝位置在該靜音設(shè)備的每一個(gè)應(yīng)用側(cè)(例如前和后)減小大約4英寸。例如，安裝位置的節(jié)省是由于取消了先前為排出出口提供空氣偏轉(zhuǎn)功能所用的外部放熱孔而得到的。
本發(fā)明的發(fā)明者還認(rèn)識到，為了有效地得到將排出葉片34的作成一定角度所提供的空氣偏轉(zhuǎn)能力，可在該葉片的出口端作出單側(cè)的錐度。更具體地說，如圖5所示，假設(shè)偏轉(zhuǎn)角為φ，葉片的第一個(gè)出口邊緣36包括一個(gè)跟隨該偏轉(zhuǎn)角φ的直邊緣，而第二出口邊緣38有一個(gè)錐度(如錐度角θ所示)，用于減小由于在該葉片末端的空氣膨脹引起的壓降。實(shí)驗(yàn)確定，單側(cè)的錐度可使排出空氣的偏轉(zhuǎn)接近該偏轉(zhuǎn)角度φ。即，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，為了使排出空氣達(dá)到所希望的偏轉(zhuǎn)，由于在葉片末端具有典型的雙側(cè)錐度特征，必需增加分?jǐn)傇趽醢迳系钠D(zhuǎn)角度。
在一個(gè)已知的設(shè)計(jì)葉，吸聲擋板的尺寸一般受到用于安裝該冷卻設(shè)備的其他零件(例如入口篩網(wǎng)或出口放熱孔)的安裝樣式(例如，螺釘-螺孔樣式)的約束。然而，這種安裝圖樣式(即由入口篩網(wǎng)或出口放熱孔的尺寸決定的樣式)限制該吸聲擋板的橫截面積，并使開放面積減小。因此，必須注意一般靜音設(shè)備設(shè)計(jì)者所面對的可以用于靜音的擋板材料量(擋板材料越多，吸收聲音越多)與排出或吸入的開放面積的量(開放面積越小，造成背壓越大)的細(xì)致平衡。
為了考慮上述的問題，在一個(gè)用于改裝安裝的示例性實(shí)施例中，使用一個(gè)如圖6示例性示出的一個(gè)適配器板40來安裝噪聲吸收擋板。該適配器板40可以安裝在殼體上的一個(gè)預(yù)先存在的安裝樣式上。這樣，該適配器板40包括與該殼體上的該預(yù)先存在的樣式匹配的第一個(gè)安裝樣式42。適配器板40還包括用于相應(yīng)靜音器的第二安裝樣式44。該第二安裝樣式44支承一個(gè)足夠大的靜音器的橫截面積以減小背壓，同時(shí)提供給定的消音水平。
由于背壓降低可使更大的冷卻流量通過該電阻格柵，使格柵溫度較低，因此很好地為設(shè)備集成提供了多樣性。另外，在更新的安裝中使用該適配器板可保持該電阻格柵殼體的結(jié)構(gòu)整體性，因?yàn)椴恍柙谶@種殼體上鉆出另外的安裝樣式。對于一個(gè)全新地設(shè)計(jì)(一個(gè)非改裝安裝)，不需要一個(gè)適配器板，因?yàn)榭梢灾苯釉谠撾娮韪駯艢んw上作出用于吸音隔板的相應(yīng)尺寸的螺釘螺孔樣式，而不會(huì)影響這種殼體的結(jié)構(gòu)整體性。在改裝安裝過程中，上述靜音設(shè)備可以成套的形式供給，以便在工作現(xiàn)場裝配。
圖7為將一個(gè)基本的靜音器設(shè)計(jì)與實(shí)施本發(fā)明諸方面的一個(gè)靜音器比較的示例性聲壓水平與頻率的函數(shù)關(guān)系圖線。
如上所述，本發(fā)明的諸方面提供了一種大型越野車的電阻格柵的改進(jìn)的靜音設(shè)備。這些方面的例子包括，但不限于-接近放置在該靜音器殼體內(nèi)的電機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)；-將排放葉片作成從靜音器殼體出口傾斜一定角度，以防止加熱的排出空氣再循環(huán)進(jìn)入該殼體的入口中；-該葉片的獨(dú)特形狀，即單側(cè)的有角度后緣的葉片；-為格柵殼體尺寸減小和噪聲降低更多的導(dǎo)流入口；和-作為一個(gè)改裝單元來安裝改進(jìn)的靜音設(shè)備用的適配器板。
權(quán)利要求
1.一種用于大型越野車10的空氣冷卻組件的靜音設(shè)備14，該車輛具有車輪；在開車模式中推進(jìn)車輛和在動(dòng)態(tài)制動(dòng)模式中產(chǎn)生電能的車輪拖動(dòng)馬達(dá)；耗散動(dòng)態(tài)制動(dòng)電能的電阻格柵27和使冷卻空氣通過格柵以冷卻該格柵的鼓風(fēng)機(jī)25；所述靜音設(shè)備包括電阻格柵殼體24；使冷卻空氣通至所述殼體內(nèi)部的至少一個(gè)上部入口22，所述入口包括噪聲吸收材料；將冷卻空氣從所述上部入口、通過過渡腔29引導(dǎo)到在所述殼體中的所述鼓風(fēng)機(jī)和至少一個(gè)電阻格柵27的管道28；其中，所述管道利用吸收噪聲的材料做襯里；和用于所述管道的可取下的蓋30，可作通過所述過渡腔接近所述殼體中的空氣鼓風(fēng)機(jī)之用，由此不需要取出整個(gè)上部入口就可以進(jìn)行所述鼓風(fēng)機(jī)的維修保養(yǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的靜音設(shè)備，其特征在于，所述過渡腔使冷卻空氣從基本上為水平的平面轉(zhuǎn)移至基本上為垂直的平面。
3.如權(quán)利要求1所述的靜音設(shè)備，其特征在于，它還包括機(jī)內(nèi)側(cè)入口26，所述機(jī)內(nèi)側(cè)入口使附加的冷卻空氣通至所述殼體的內(nèi)部，所述機(jī)內(nèi)側(cè)入口與所述管道28連通，可引導(dǎo)所述附加的冷卻空氣從所述機(jī)內(nèi)入口、通過所述過渡腔并達(dá)到在所述殼體中的所述鼓風(fēng)機(jī)和所述至少一個(gè)電阻格柵。
4.如權(quán)利要求1所述的靜音設(shè)備，其特征在于，所述靜音設(shè)備還包括用于所述靜音設(shè)備的改裝安裝的適配器板40，所述適配器板安裝在所述殼體上的預(yù)先存在的安裝樣式上，并且包括用于相應(yīng)靜音器的第二安裝樣式44，所述第二安裝樣式用以支承一個(gè)靜音器的橫截面積，所述橫截面積是為了減少背壓、同時(shí)提供一定的消音水平而選擇的。
5.一種用于大型越野車10的空氣冷卻組件的靜音設(shè)備14，該車輛具有車輪；在開車模式中推進(jìn)車輛和在動(dòng)態(tài)制動(dòng)模式中產(chǎn)生電能的車輪拖動(dòng)馬達(dá)；耗散動(dòng)態(tài)制動(dòng)電能的電阻格柵27和使冷卻空氣通過格柵以冷卻該格柵的鼓風(fēng)機(jī)25；所述靜音設(shè)備包括電阻格柵殼體24；和至少一個(gè)用于從所述電阻格柵殼體排出空氣的出口31，所述至少一個(gè)出口包括多個(gè)與排出空氣流成一個(gè)角度設(shè)置的排出葉片，可使所述排出空氣偏轉(zhuǎn)至所希望的方向，所述多個(gè)排出葉片包括噪聲吸收材料，因此，所述至少一個(gè)出口將空氣偏轉(zhuǎn)和靜音綜合在一個(gè)裝置中。
6.如權(quán)利要求5所述的靜音設(shè)備，其特征在于，每一個(gè)排出葉片在其出口端包括由一個(gè)直邊緣構(gòu)成的第一邊緣36和具有一個(gè)錐度的第二邊緣38，用以減少在該葉片末端的壓力降。
7.如權(quán)利要求5所述的靜音設(shè)備，其特征在于，該排出葉片的偏轉(zhuǎn)角大約為20°。
8.一種用于大型越野車10的空氣冷卻組件的靜音成套裝置，該車輛具有車輪；在開車模式中推進(jìn)車輛和在動(dòng)態(tài)制動(dòng)模式中產(chǎn)生電能的車輪拖動(dòng)馬達(dá)；耗散動(dòng)態(tài)制動(dòng)電能的電阻格柵27和使冷卻空氣通過格柵以冷卻該格柵的鼓風(fēng)機(jī)25；所述成套裝置包括使冷卻空氣通至電阻格柵殼體內(nèi)部的至少一個(gè)入口22，所述入口包括噪聲吸收材料；將冷卻空氣從所述上部入口、通過過渡腔29引導(dǎo)到在所述殼體中的所述鼓風(fēng)機(jī)25和至少一個(gè)電阻格柵27的管道28；其中，所述管道利用噪聲吸收材料做襯里；和用于所述管道的可取下的蓋30，可作通過所述過渡腔接近所述殼體中的空氣鼓風(fēng)機(jī)之用。
9.如權(quán)利要求8所述的成套裝置，其特征在于，所述成套裝置還包括至少一個(gè)用于從所述電阻格柵殼體排出空氣的出口31，所述至少一個(gè)出口包括多個(gè)成一個(gè)角度設(shè)置的排出葉片，用于使所述排出空氣偏轉(zhuǎn)至所希望的方向，所述多個(gè)排出葉片包括噪聲吸收材料；其中，每一個(gè)排出葉片在其出口端包括由一個(gè)直邊緣構(gòu)成的第一邊緣36和具有一個(gè)錐度的第二邊緣38，用以減少在該葉片末端的壓力降。
10.如權(quán)利要求8所述的成套裝置，其特征在于，所述成套裝置還包括用于改裝安裝的適配器板，所述適配器板安裝在所述殼體上的預(yù)先存在的安裝樣式上，并且包括用于相應(yīng)靜音器的第二安裝樣式44，所述第二安裝樣式用以支承一個(gè)靜音器的橫截面積，所述橫截面積足夠大以便減少背壓、同時(shí)提供一定的消音水平。
全文摘要
一種用于大型越野車的空氣冷卻組件的靜音設(shè)備，該車輛具有車輪；拖動(dòng)馬達(dá)；發(fā)電動(dòng)態(tài)制動(dòng)模式；電阻格柵殼體中的用于耗散動(dòng)態(tài)制動(dòng)電能的電阻格柵和鼓風(fēng)機(jī)。電阻格柵殼體包括帶有噪聲吸收材料的空氣入口。設(shè)置用來將冷卻空氣從所述入口、通過過渡腔引導(dǎo)到所述殼體中的所述鼓風(fēng)機(jī)和電阻格柵的管道，所述管道具有噪聲吸收材料?？扇∠碌纳w設(shè)置在所述管道中，可作接近空氣鼓風(fēng)機(jī)之用。所述靜音設(shè)備還包括具有多個(gè)排出葉片的出口。
文檔編號B60H1/32GK1816724SQ200480019337
公開日2006年8月9日 申請日期2004年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月11日
發(fā)明者亨利·揚(yáng), 奧德·A·倫道夫, 艾倫·R·漢密爾頓, 亞歷山大·A·M·雅各布斯 申請人:通用電氣公司