ДВИГАТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ, СОДЕРЖАЩИЙ ШУМОИЗОЛИРУЮЩИЙ ЭКРАН
DRIVING ASSEMBLY CONTAINING NOISE SHIELD

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к двигательному узлу, включающему шумоизолирующий экран, и к транспортному средству согласно преамбулам независимых пунктов формулы изобретения.
Уровень техники
Известно, что в настоящее время двигатели транспортных средств оснащаются шумозащитными приспособлениями (экранами) из шумоизолирующего материала. Из-за своих размеров и мощности двигатели грузовых автомобилей испускают больше шума, чем двигатели легковых автомобилей. Чтобы выполнить все более ужесточающиеся требования в отношении выбросов загрязняющих веществ, увеличивают давление впрыска двигателя, вследствие чего увеличивается и испускаемый шум. С другой стороны, шумоизолирующие приспособления создают теплоизоляцию, что может потребовать дополнительного охлаждения двигателя.
Раскрытие сущности изобретения
Целью настоящего изобретения является создание двигательного узла, обеспечивающего более эффективное снижение уровня шума без ухудшения охлаждения двигателя даже в случае двигателей с высоким давлением впрыска.
Эта цель достигается в соответствии с отличительными признаками, приведенными в независимых пунктах формулы изобретения. В прочих пунктах формулы изобретения и в описании изобретения раскрываются его преимущества и представляются примеры осуществления изобретения.
Предлагается двигательный узел транспортного средства, в частности транспортного средства для коммерческих перевозок, в частности грузового автомобиля, включающий последовательно расположенные и заключенные в корпус блок цилиндров (двигателя), трансмиссию и маховик, в котором в периферийной области размещен шумоизолирующий кожух (накладка) корпуса, перекрывая не более 75% этой периферийной области, и в котором упомянутый кожух расположен, в основном, под упомянутым корпусом. Следует иметь в виду, что этот корпус может содержать более чем один картер, например картер блока цилиндров, картер маховика и/или картер трансмиссии. Шумоизолирующий кожух может даже простираться назад и перекрывать по меньшей мере часть картера муфты сцепления, крепящегося на двигателе.
Благодаря расположению шумоизолирующего кожуха преимущественно под корпусом не происходит ухудшения тепловых характеристик, связанных с блоком цилиндров. Несмотря на относительно небольшие размеры зоны, перекрываемой шумоизолирующим кожухом, уровень шума снижается на значительную величину. Эффективность снижения уровня шума этим кожухом может быть еще выше, если он будет простираться до картера муфты сцепления, расположенного позади двигателя.
Шумоизолирующий кожух может целесообразным образом перекрывать зону с высоким уровнем шума, испускаемого двигательным узлом. Вибрация от движения поршней в цилиндрах передается на коленчатый вал и на трансмиссию. В зубчатых колесах трансмиссии возбуждаются колебания, в результате чего они испускают шум. Обнаружилось удивительное обстоятельство, состоящее в отсутствии необходимости перекрывать весь двигательный узел или всю периферийную область трансмиссии. Напротив, достаточно перекрыть лишь часть этой периферийной области, в частности участок под трансмиссией. Поскольку шумоизолирующий кожух перекрывает лишь один участок двигательного узла, это почти не оказывает влияния на охлаждение двигателя.
Согласно целесообразному варианту осуществления изобретения шумоизолирующий кожух перекрывает периферийную область не более чем до середины коленчатого вала в блоке цилиндров. Достаточно даже перекрыть только нижнюю часть, чтобы достичь эффективного снижения уровня шума двигателя.
Согласно целесообразному варианту осуществления изобретения шумоизолирующий кожух расположен, в основном, под картером маховика. Кожух целесообразным образом перекрывает источник сильного шума. Этот вариант осуществления является эффективным, если трансмиссия размещена в картере маховика.
Согласно целесообразному варианту осуществления изобретения шумоизолирующий кожух перекрывает часть периферийной области, расположенную ближе всего к трансмиссии. Кожух может быть расположен под трансмиссией и/или сбоку от нее. В целесообразном варианте часть периферийной области, расположенная ближе всего к трансмиссии, может находиться в боковой части двигательного узла. Трансмиссия является источником самого сильного шума в этом узле. Тем самым осуществляется эффективное снижение уровня испускаемого шума.
Согласно целесообразному варианту осуществления изобретения шумоизолирующий кожух содержит шумопоглощающий материал на внутренней стороне, обращенной к корпусу, и защитную оболочку на наружной стороне. Предпочтительная толщина кожуха составляет 6-30 мм в зависимости от наиболее важных частот шума. Как правило, с увеличением толщины кожуха увеличивается и эффективность снижения уровня шума. Тем не менее, размеры пространства вокруг двигательного узла являются очень ограниченными. В целесообразном варианте кожух состоит из двух частей: шумопоглощающего материала на внутренней стороне, обращенной к источнику шуму, и наружной оболочки, защищающей и несущей внутренний шумопоглощающий материал. Например, кожух может быть изготовлен из волокнистого материала, пропитанного смолой и спрессованного с наружной стороны, например посредством вплавления смолы в этот материал, в результате чего образуется фактически воздухонепроницаемая оболочка с шумопоглощающей внутренней стороной. Конечно, кожух может быть также выполнен слоистым и состоять из оболочки с нанесенным на нее шумопоглощающим материалом. В предпочтительном варианте материал, эффективно поглощающий звуки, используется на внутренней стороне кожуха, то есть на той его части, которая обращена к источнику шума.
Согласно целесообразному варианту осуществления изобретения расстояние между по меньшей мере частью шумоизолирующего кожуха и корпусом составляет 30 мм или менее. Эта часть может представлять собой участок на внутренней стороне кожуха и/или по его периметру. В предпочтительном варианте это расстояние составляет 10 мм или менее. Кожух целесообразно расположить, в зависимости от условий, как можно ближе к корпусу. Например, поверхность и/или периметр кожуха по меньшей мере на 50%, а в предпочтительном варианте - на 80% точно повторяет контуры периферийной области, перекрываемой кожухом. Более конкретно, кожух перекрывает уступы наружной поверхности корпуса, например между картером маховика и блоком цилиндров, в частности между масляным поддоном под трансмиссией и картером маховика, чем обеспечивается более эффективное снижение уровня шума. В целесообразном варианте осуществления, когда кожух точно повторяет обводы поверхности корпуса по периметру, нет необходимости, чтобы и внутренняя поверхность так же точно повторяла контуры корпуса. Кожух, точно совпадающий по периметру, обеспечивает превосходное снижение уровня шума, поскольку шум поглощается в пределах внешних границ кожуха. Такой кожух можно использовать с различными типами двигателей, то есть один шумоизолирующий кожух можно использовать с двигателями различных типов. Воздушный зазор между внутренней поверхностью кожуха и корпусом может варьироваться, но в предпочтительном варианте его величину устанавливают как можно меньшей вдоль всего периметра.
Согласно целесообразному варианту осуществления изобретения шумоизолирующий кожух перекрывает часть периферийной области, расположенную ближе всего к трансмиссии. Трансмиссия является основным источником шума. Уровень шума, испускаемого трансмиссией, может быть эффективно снижен.
Согласно еще одному целесообразному варианту осуществления изобретения можно предусмотреть, чтобы трансмиссия располагалась в смонтированном состоянии с задней стороны блока цилиндров транспортного средства.
Согласно еще одному целесообразному варианту осуществления изобретения шумоизолирующий кожух крепится к периферийной области гибкими соединительными элементами. Благодаря этому на кожух не может передаваться вибрация.
Согласно еще одному целесообразному варианту осуществления изобретения шумоизолирующий кожух перекрывает по меньшей мере уступ между масляным поддоном и картером маховика. В дополнительном или альтернативном варианте шумоизолирующий кожух перекрывает по меньшей мере уступ между масляным поддоном под трансмиссией и картером маховика. Тем самым части, испускающие шум, перекрываются шумоизолирующим кожухом в наиболее шумоопасных местах.
Согласно еще одному целесообразному варианту осуществления изобретения давление впрыска топлива в блоке цилиндров составляет по меньшей мере 75 МПа, в целесообразном варианте - 100 МПа. Высокое давление впрыска создает большие динамические силы в трансмиссии, тем самым увеличивая связанные с последней проблемы с шумом. Шумоизолирующий кожух благоприятным образом снижает уровень шума в случае усовершенствованных двигателей с высоким давлением впрыска, соответствующих самым последним стандартам в отношении выбросов Евро 5 и Евро 6.
В качестве еще одного объекта изобретения предлагается транспортное средство, содержащее двигательный узел с любым из отличительных признаков, описанных выше.
Краткое описание чертежей
Вышеупомянутые и другие аспекты и преимущества настоящего изобретения будут более ясны из приведенного ниже описания вариантов осуществления изобретения, представляющих собой неограничивающие примеры, со ссылками на приложенные чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - разрез через двигательный узел согласно настоящему изобретению,
на фиг.2 - перспективное изображение с частичным показом деталей одной стороны двигательного узла в варианте осуществления, представленном на фиг.1,
на фиг.3 - вид снизу двигательного узла в варианте осуществления, представленном на фиг.1,
на фиг.4 - вид сзади двигательного узла в варианте осуществления, представленном на фиг.1,
на фиг.5 - вид сбоку двигательного узла в варианте осуществления, представленном на фиг.1,
на фиг.6 - вариант осуществления шумоизолирующего кожуха, состоящего из шумопоглощающей внутренней части и защитной несущей оболочки,
на фиг.7 - вариант осуществления транспортного средства согласно настоящему изобретению.
Подробное описание осуществления изобретения
Одинаковые или похожие элементы обозначены на чертежах одинаковыми ссылочными номерами. На чертежах показаны лишь схематические изображения, не предназначенные для представления специфических деталей настоящего изобретения. Более того, чертежи предназначены для отображения лишь типичных вариантов осуществления изобретения и поэтому не должны рассматриваться как ограничивающие объем изобретения.
На фиг.1 и фиг.2 изображен двигательный узел 10 для транспортного средства 100 (фиг.7), причем на фиг.1 показан разрез вдоль продольной оси двигательного узла 10, а на фиг.2 - перспективное схематическое изображение одной стороны двигательного узла 10 в варианте осуществления, представленном на фиг.1.
Двигательный узел 10 содержит последовательно расположенные блок цилиндров 60, трансмиссию 52 и маховик 50 (положение маховика указано стрелкой). Блок цилиндров 60, трансмиссия 52 и маховик 50 заключены в корпус 90, который в целом определяет внешние контуры двигателя.
Шумоизолирующий кожух (накладка) 20 установлен в периферийной области 30, 32 корпуса 90, соответствующей расположению маховика 50 и/или трансмиссии 52, и расположен, в основном, под корпусом 90.
Кожух 20 расположен в периферийной области 30 трансмиссии 52 в основном под трансмиссией 52. Периферийная область 30 определяет, в частности, расположение трансмиссии 52 относительно осевого направления двигательного узла 10.
Периферийная область 32 определяет, в частности, расположение маховика 50 относительно осевого направления двигательного узла 10.
Трансмиссия 52 может располагаться в корпусе 90, будучи помещенной в собственный отдельный картер или, как в данном примере, в картер 54 маховика. Если трансмиссия 52 располагается в собственном картере, то в предпочтительном варианте периферийная область 30 может соответствовать картеру трансмиссии. Если трансмиссия 52 располагается в другой зоне блока цилиндров 60, то в предпочтительном варианте периферийная область 30 может соответствовать этой зоне.
Следует отметить, что маховик 50 и трансмиссия 52 являются четко идентифицируемыми частями двигателя. Однако картеры, вмещающие эти части, не являются столь же четко идентифицируемыми. Картер 54 маховика обычно представляет собой самую нижнюю точку двигателя (часто на 250 мм ниже коленчатого вала), поскольку он должен закрывать нижнюю часть маховика 50 и имеет, как правило, цилиндрическую форму по меньшей мере в нижней части. Конструктивное объединение и разделение этих картеров в пределах корпуса 90 может быть выполнено различными путями. На другой стороне трансмиссии 52 расположен масляный поддон 70 с коленчатым валом внутри, что означает, что масляный поддон 70 должен находиться, например, на 150 мм ниже центра коленчатого вала. Из этого следует, что кожух 20 может располагаться близко к масляному поддону 70 и картеру 54 маховика, но удаленно от картера трансмиссии. Например, картер трансмиссии может заканчиваться примерно на 80 мм ниже центра коленчатого вала.
В данном варианте осуществления масляный поддон 70 расположен ниже трансмиссии 52 и перекрывается кожухом 20. В другом варианте осуществления (не показан) кожух может располагаться сбоку от корпуса 90, перекрывая трансмиссию 52 и не перекрывая масляный поддон 70 в этой периферийной области.
На изображении с частичным показом деталей, представленном на фиг.2, видны лишь некоторые конструктивные элементы, включая блок цилиндров 60, картер 54 маховика и шумоизолирующий кожух 20. Свободное пространство между блоком цилиндров 60 и кожухом 20 занимает масляный поддон 70 (фиг.1), не показанный на фиг.2. Свободное пространство между картером 54 маховика и блоком цилиндров 60 в существующих конструкциях обычно занимает стальной лист (не показан).
Двигательный узел 10, в частности транспортного средства для коммерческих перевозок, в частности грузового автомобиля, содержит последовательно расположенные блок цилиндров 60, трансмиссию 52 и маховик, 50. Маховик 50 и трансмиссия 52 могут быть объединены в общем картере 54 маховика. В этом варианте осуществления картер 54 маховика располагается у задней части 66 блока цилиндров 60 и в смонтированном состоянии двигательного узла 10 обращен к задней стороне транспортного средства 100 (фиг.7).
Кожух 20 перекрывает не более 75% периферийной области 30; в частности, кожух 20 простирается вверх до высоты расположения коленчатого вала, находящегося внутри блока цилиндров 60 и отмеченного линией 42. Высота расположения коленчатого вала может быть определена как его геометрическая центральная ось.
В предпочтительном варианте кожух 20 крепится к картеру 54 маховика и к блоку цилиндров 60 гибкими болтами 34, которые могут ввинчиваться либо непосредственно в блок цилиндров 60 и/или картер 54 маховика, либо в держатели 62, прикрепленные к блоку цилиндров 60 и/или к картеру 54 маховика.
Кожух 20 имеет U-образную форму с широким основанием, перекрывающим нижнюю часть периферийной области 30 картера 54 маховика, содержащего маховик 52 и трансмиссию 50. Кожух 20 простирается от картера 54 маховика до периферийной области 32 блока цилиндров 60.
Кожух 20 повторяет контуры поверхности перекрываемой им периферийной области 30, 32. Например, кожух 20 перекрывает уступ 28 на границе раздела периферийных зон 30 и 32, благодаря чему исключается или по меньшей мере уменьшается испускание шума из зоны этого уступа 28.
Верхняя кромка, например периметр 26 кожуха 20, заключает внутри себя небольшой участок двигательного узла 10, расположенный над нижней частью последнего. Задний конец 22 и передний конец 24 кожуха 20 ориентированы в продольном направлении относительно двигательного узла 10. В предпочтительном варианте периметр 26 точно повторяет контуры корпуса 90.
Кожух 20 может точно повторять контуры периферийной области 30, 32. В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере один участок на внутренней стороне кожуха 20, обращенный к корпусу 90 (то есть к картеру 54 маховика и/или блоку цилиндров 60), и/или по меньшей мере один участок по периметру 26 кожуха 20 расположены на расстоянии 40 от корпуса 90, составляющем не более 30 мм, в целесообразном варианте - не более 20 мм, в еще более целесообразном варианте - не более 10 мм. Чем меньше расстояние 40 между кожухом 20 и корпусом 90, тем эффективнее снижается уровень шума.
На фиг.3 показан вид снизу двигательного узла 60 в варианте осуществления, представленном на фиг.1. U-образный кожух 20 простирается от периферийной области 30 под картером 54 маховика до периферийной области 32 под блоком цилиндров 60 у границы раздела между картером 54 маховика и блоком цилиндров 60. На заднем конце 22 кожуха 20 имеется вырез 22а у центральной части заднего торца картера 54 маховика, обеспечивающий доступ к последнему. Вырез 22а предусмотрен по практическим соображениям, например чтобы не уменьшался дорожный просвет грузового автомобиля.
На фиг.4 показан вид сзади (со стороны картера маховика) двигательного узла 10 в варианте осуществления, представленном на фиг.1. Видно, что кожух 20 близко примыкает к нижней части двигательного узла 10 у картера 54 маховика и охватывает лишь небольшой участок периферийной области картера 54. Для коленчатого вала в блоке цилиндров 60 (не показан) предусмотрено отверстие 58, в котором видны подшипники для коленчатого вала.
Представленный на фиг.5 вид сбоку двигательного узла в варианте осуществления, изображенном на фиг.1, иллюстрирует, насколько невелики размеры периферийной области двигательного узла 10, охватываемой шумоизолирующим кожухом. Тем не менее, меры по шумоизоляции обеспечивают снижение уровня шума до величины примерно 1±0,5 дБА, в предпочтительном варианте измеряемой по стандартной методике согласно ISO 362.
На фиг.6 схематически показан предпочтительный вариант осуществления кожуха 20. Кожух 20 содержит шумопоглощающий материал на внутренней стороне 122, обращенной к корпусу 90 (фиг.1), и защитную оболочку на наружной стороне 124. Предпочтительная толщина кожуха 20 составляет 6-30 мм в зависимости от наиболее важных частот шума. В целесообразном варианте кожух 20 состоит из двух частей: шумопоглощающего материала на внутренней стороне 122, обращенной к источнику шуму, и оболочки на наружной стороне 124, защищающей и несущей внутренний шумопоглощающий материал. Например, кожух может быть изготовлен из волокнистого материала, пропитанного смолой и спрессованного с наружной стороны, например посредством вплавления смолы в этот материал, в результате чего образуется фактически воздухонепроницаемая оболочка с шумопоглощающей внутренней стороной. Кожух 20 может быть также выполнен слоистым и состоять из различных компонентов.
На фиг.7 показан вариант осуществления транспортного средства 100 согласно настоящему изобретению. Двигательный узел 10 согласно настоящему изобретению установлен в двигательном отсеке под кабиной транспортного средства 100. В предпочтительном варианте осуществления маховик 50 и трансмиссия 52 могут быть объединены в общем картере 54 маховика (фиг.1). Картер 54 маховика располагается у задней части 66 блока цилиндров 60 и в смонтированном состоянии двигательного узла 10 обращен к задней стороне транспортного средства 100.