散热器及其横向缓冲限止器的制作方法

1.本发明总体上涉及机器冷却系统，并且更具体地涉及一种散热器中的用于减轻冲击、振动和其他负载的横向缓冲限止器。


背景技术：

2.温度控制系统是现代机械不可或缺的组成部分。内燃机和其他机载设备在运行期间产生热量，必须对其进行管理以避免超过设备的温度能力。在典型的应用中，比如在移动式机器的应用中，发动机冷却剂循环通过发动机壳体以与发动机壳体交换热量，然后到达空气冷却的散热器，在该散热器处空气流经过热交换部件以降低在其中输送的冷却剂的温度。众所周知并广泛使用了各种不同结构的辐射器。
3.在一种通常用于苛刻机械应用的散热器设计中，比如在非公路车辆中，散热器由多个热交换管构成，这些热交换管通过在散热器框架内的非金属
″
垫圈
″
来支撑。数十年的现场经验证实了所谓铜套管或
″
cgt
″
辐射器的坚固和可靠的性质。非公路机械通常在高要求条件下使用，使机械及其机载设备受到撞击、振动和其他机械扰动，这些机械扰动可能导致较不坚固的散热器经历性能退化或故障。然而，传统设计的cgt辐射器并非没有缺点。在gopireddy等人的美国专利申请公开号2016/0231066中提出了一种已知的散热器设计。gopireddy概念提出了一种用于散热器中的管和散热片组件的支撑件，其中，可固定到单排中的多个管和散热片组件的单个支撑件可相对于与在该排之前和/或之后的管和散热片组件排互连的类似支撑件互锁。


技术实现要素：

4.在一个方面，散热器包含散热器框架，该散热器框架具有第一框架侧、第二框架侧、第一框架端和第二框架端。该散热器进一步包含管组件阵列，每个管组件包含冷却剂管和在中间支撑位置处与该冷却剂管联接的管夹。该多个管组件的阵列在该第一框架端与该第二框架端之间以平行竖直取向支撑在该散热器框架中，并且包含邻近该第一框架侧布置成交错装填图型的多个内管组件和多个外围管组件。该散热器进一步包含装配在该管组件阵列与该第一框架侧之间的横向缓冲限止器，该横向缓冲限止器包含以与该交错装填的图型互补的交错装填的衬垫图型布置的多个衬垫，并且每个衬垫与这些外围管组件中的一个外围管组件的管夹接触。
5.在另一方面，用于支撑散热器中的管组件阵列的横向缓冲限止器包含细长主体和前侧，该细长主体具有带平坦背面的背侧，该前侧由沿该细长主体的长度从第一主体端到第二主体端分布的多个衬垫形成。该多个衬垫被布置成交错的衬垫图型，并且每个衬垫包含平行于该平坦背面定向的一个前衬垫面以及垂直于该前衬垫面定向的水平支撑面。这些前衬垫面以多个不同的步进距离彼此步进离开，这些步进距离是基于该交错的衬垫图型的，这样使得该细长主体的前侧形成可变的步进轮廓，该可变的步进轮廓被构造成补充该散热器中的管组件阵列的交错装填的图型。
6.在又一方面，一种用于散热器的冲击和振动减轻系统包含具有细长主体的横向缓冲限止器，该细长主体具有包含平坦背面的背侧和由多个衬垫形成的前侧。该多个衬垫被布置成交错的衬垫图型，并且每个衬垫包含平行于该平坦背面定向的前衬垫面。前衬垫面根据交错的衬垫图型彼此步进离开状，使得细长主体的前侧形成阶梯状轮廓。该系统进一步包含多个管夹，用于中间支撑该散热器中的冷却剂管，每个管夹与该多个衬垫中的一个接触，并且该多个管夹彼此互锁并且被布置成与该交错衬垫图型互补的交错装填图型。
附图说明
7.图1是根据一个实施例的机器的侧视示意图；
8.图2是根据一个实施例的散热器框架组件的透视图；
9.图3是根据一个实施例的散热器的多个部分的图解视图；
10.图4是穿过根据一个实施例的散热器的一部分的截面视图；
11.图5是根据一个实施例的用于散热器的横向缓冲限止器的等轴视图；
12.图6是图5的横向缓冲限止器的俯视图；
13.图7是根据另一个实施例的用于散热器的横向缓冲限止器的等轴视图；
14.图8是图7的横向缓冲限止器的俯视图；
15.图9是根据又一实施例的用于散热器的缓冲限止器的等轴视图；
16.图10是根据一个实施例的散热器的一部分的图解视图；
17.图11是根据又一实施例的用于散热器的横向缓冲限止器的等轴视图；
18.图12是图11的横向缓冲限止器的俯视图；并且
19.图13是根据又一实施例的用于散热器的横向缓冲限止器的等轴视图。
具体实施方式
20.参考图1，示出了根据一个实施例的机器10，其包含框架12和联接到框架12用于推进机器10的地面接合元件14。地面接合元件14示出为地面接合履带，然而，应当理解，在其他实施例中，地面接合元件14可以是轮子。机器10还包含安装到框架12的机具系统15，该机具系统15包含例如推土铲。内燃发动机16(比如压燃式柴油发动机)提供用于操作地面接合元件14和机器10的各种其他子系统的动力。还提供了冷却系统18，其与内燃机16以及机器10的潜在的其他子系统比如变速器、液压系统或其他子系统相关联，并且包含安装在机架12的前端附近的散热器20，使得用于冷却在内燃机16和散热器20之间循环的温度控制流体的空气可以以通常的传统方式通过散热器20。机器10被示出为履带式拖拉机的情况，然而，本文中可以设想其他非公路机器，比如卡车、反铲挖土机、挖掘机、铲土机或其他机器，特别是在苛刻的服务条件下操作的机器。如从以下描述中将进一步清楚的，冷却系统18通过散热器20的多个部分被独特地配置用于减轻机器10在使用期间所经历的或由机器10产生的冲击、振动或其他形式的负载。
21.还参考图2，散热器20包含散热器框架22，该散热器框架22具有第一框架侧24、第二框架侧26、第一框架端28和第二框架端30。第一框架侧24和第二框架侧26中的每一个可以包含由金属板或片材形成的侧板或侧槽，并且在第一框架端28和第二框架端30之间延伸。第一框架端28可以包含储箱23，并且第二框架端30可以包含另一个储箱25。储箱23和储
箱25中的每一个可以包含或可选地是将冷却剂分配到散热器20中的冷却剂管或从散热器20中的冷却剂管接收冷却剂的歧管。多个孔31形成在第一框架端28中，用于接收在此进一步讨论的并且在图1中以32图解示出的多个管组件。可以类似地在第二框架端30中形成孔。在一个实施方式中，散热器20可包含套管式散热器，比如铜套管式散热器或cgt散热器，其中冷却剂管各自通过通常称为套管的非金属密封端支撑元件个别地装配到歧管等中的孔中。已知cgt辐射器适用于恶劣的环境，比如其中经常操作越野机械的环境。散热器20包含支撑在第一框架侧24附近的第一横向缓冲限止器40和支撑在第二框架侧26附近的第二横向缓冲限止器40。
22.现在还参考图3和图4，其中示出了散热器20的多个部分的视图，这些视图图示了额外的细节。散热器20包含管组件32的阵列，每个管组件32包含冷却剂管34和在中间支撑位置处与对应的冷却剂管34联接的管夹36。术语
″
中间支撑位置
″
意指在第一框架端28与第二框架端30之间的支撑位置，并且通常在第一框架端28与第二框架端30之间的大约一半距离处，并且比其相对端的位置更靠近每个冷却剂管34的纵向中间位置。管组件32的阵列在第一框架端28与第二框架端30之间以平行的竖直取向支撑在散热器框架22中。在一个实施方式中，管组件32的阵列将在机器12中被支撑成彼此平行且竖直定向。在其他实施方式中，散热器20可以潜在地在其侧面上转动，使得管组件32在机器12中水平定向。管组件32的所描述的竖直取向将参考散热器框架22来理解，因此在相关参考框架之外不旨在作为术语竖直、水平或类似方向指示器的具体限制。
23.管组件32的阵列还包含内管组件38和外围管组件39。内管组件38可以理解为在所有侧面上由其他管组件包围的那些管组件，而外围管组件39可以理解为在少于所有侧面上由其他管组件包围并因此形成管组件32的阵列的外围的一部分的管组件。管组件32的阵列可以根据散热器20中的封装布置来布置，这通常意味着管组件32相对于彼此以优化散热器20内的空间填充的方式定位，同时仍然在冷却剂管34之间和之中提供用于冷却空气通过的一些空间。每个冷却剂管34典型地可以是细长的铜冷却剂管，并且在所展示的情况下在轴向截面中具有细长的形状，比如可以通过将圆柱形管沿着其长度压平而获得。每个管夹36可以由非金属材料比如聚合物材料形成，并且包含在冷却剂管34中的相应一个上滑动的中空中心体60。每个管夹36还可包含裙部缓冲限止器62和多个向外突出的突片，该裙块62定位在中空中心体60的相对端之间的大致中间位置。第一翼片64可以是竖直定向的并且在第一侧上从中空中心体60延伸，而另一个翼片66是大致竖直定向的并且在相对侧上从中空中心体60延伸。翼片64可以包含如图所示的上翼片和下翼片，翼片66也是如此。管夹36通常具有已知的设计，其构造成用于中间支撑冷却剂管34，并且通过至少每个裙块62的方式彼此接触，以使得载荷能够在管组件32之间传递，同时以期望的装填的图型定位和支撑管组件32的阵列。
24.如图4所示，散热器20还包含在管组件32的阵列的前侧上水平延伸的前挡杆44和在管组件32的阵列的背侧上水平延伸的后挡杆50。前挡杆44可以包含梁46，比如金属板梁，该梁被螺栓连接到第一框架侧24和第二框架侧26，并且缓冲器48被定位在梁46与外围管组件39之间。后挡杆50同样可以螺栓连接或以其他方式附接到第一框架侧24和第二框架侧26上，并且包含定位在梁52与外围管组件(图4中未示出)之间的缓冲器54。应当理解，前挡杆44和后挡杆50可以一起帮助管组件32的阵列的中间支撑，以通常已知的方式限制管组件32
所经历的偏转、变形、冲击或振动。根据本发明还可以实现对横向于管组件32的阵列的管组件32的阵列的冲击、振动，以及其他形式的负载的减轻。
25.应记住，散热器20可包含第一横向缓冲限止器40和第二横向缓冲限止器140。以下对横向缓冲限止器40的描述可以通过类似的方式理解为是指横向缓冲限止器140和其他预期的实施例，除非另外指出或从上下文中显而易见。在大致垂直于前挡杆44和后挡杆50延伸的管组件32的阵列的一侧上的外围管组件39包含邻近第一框架侧24以交错装填的图型布置的外围管组件39。应当理解，管组件32的阵列的其他部分可以理解为包含以交错装填的图型布置的管组件。从图4中可以注意到，外围管组件39在其相对于第一机架侧24的定位方面变化，换句话说，外围管组件39中的一些定位成相对更靠左，一些相对更靠右，邻近横向缓冲限止器40。相对于如果管组件32的阵列(尤其是外围管组件39)具有不同构造的装填的图型(比如方形装填图型等)可能存在的情况，这种交错装填的图型能够使用于额外冷却效率的额外管组件32定位在由散热器框架22限定的有限空间内。横向缓冲限止器40装配在管组件32的阵列和第一框架侧24之间，并减轻管组件32的阵列上的横向载荷。如图3所示，横向缓冲限止器40被限制在上安装板58和下安装板56之间，每个安装板被支撑在第一框架侧面24附近，并可能用螺栓固定或以其他方式直接连接到第一框架侧面24。横向缓冲限止器40与多个外围管组件39中的每一个的管夹36接触。通过类比，可以理解，第二横向缓冲限止器140可装配在管组件32的阵列与散热器框架22的第二侧26之间，并与管组件32的阵列中的多个管夹36中的每一个接触。可以使用在此设想的用于第一横向缓冲限止器40、第二横向缓冲限止器140和其他横向缓冲限止器的各种不同的安装策略。
26.现在还参考图5，其中更详细地示出了横向缓冲限止器40的特征。如上所述，横向缓冲限止器40装配在管组件32的阵列和第一框架侧24之间。横向缓冲限止器40包含以交错的衬垫图型布置的多个衬垫80，该交错的衬垫图型与外围管组件39的交错装填的图型互补，每个衬垫80与外围管组件39之一的管夹36接触。横向缓冲限止器40具有细长主体70，该细长主体70可以是完全由聚合材料形成的模制单件式主体，该聚合材料比如橡胶材料、橡胶类材料，或者另外的非金属材料，或者可能是非金属材料和金属材料的复合材料。细长主体70包含具有平坦背面76的背侧72和由多个衬垫80形成的前侧78。衬垫80沿着细长主体70的长度从第一主体端82到第二主体端84分布。在所示实施例中，衬垫80布置在第一水平排衬垫83和第二水平排衬垫85中。衬垫80布置成如上该的交错衬垫图型，并且每个衬垫包含平行于平坦背面76定向的前衬垫面86和垂直于前衬垫面86定向的水平支撑表面92。从图3和4可以注意到，每个管夹36的每个裙块62可以定位成与水平支撑面92接触，并且中空中心体60可以定位成与衬垫面80接触。裙块62可被竖直地限制在第一横排83中的衬垫80和第二横排85中的衬垫80之间。
27.管夹36与水平支撑面92以及衬垫80的相对的水平支撑面(未标号)之间的接触(在下文中以单数表示)可在管夹36与横向缓冲限止器40之间传递大致竖直的冲击、偏转、振动等。与衬垫面80的接触传递横向定向的冲击、偏转、振动等。同样，在所示实施例中，排83和排85中的每一个中的多个衬垫80为五个，然而，本发明不限于此，并且可以实现更多数量的衬垫，比如六个、七个、八个或更多，或者更少数量的衬垫，比如四个或三个。前衬垫面86以多个不同的梯级距离87、88、89和90彼此梯级离开。在所示实施例中，步进距离88最大，并且步进距离87、89和90中的每一个近似相等，然而，步进距离可以全部不同，或者可以全部相
等。多个不同的步进距离87、88、89和90基于交错的衬垫图型，使得细长主体70的前侧78形成可变的步进轮廓，该可变的步进轮廓构造成补充散热器20中的管组件32的阵列的交错装填的图型。还参考图6，可以看出，细长主体70在平坦背面76和衬垫面86之间的横向厚度从第一主体端82到第二主体端84成网状逐渐减小。这意味着，虽然在任何给定位置，横向厚度可以或多或少，但实际上，细长主体70的横向厚度从一个主体端到另一个主体端减小，在图示的情况下，从第一主体端82到第二主体端84减小。在图3-6中还示出了形成在细长主体70中的多个狭槽91，每个狭槽都垂直延伸穿过一个衬垫80，在图示的情况下，衬垫80在第一水平排83中。狭槽91可以是竖直延伸穿过第一水平排83的第一组狭槽，并且还包含竖直延伸穿过第二水平排85并与第一组狭槽91纵向对齐的第二组狭槽93。当横向缓冲限止器40定位成用于散热器20中时，狭槽91和93可以接纳翼片64，潜在地两个分开的翼片部分定位在裙块62的相对的竖直侧上。翼片64可以以轻微的过盈配合插入到狭槽91或93中，使横向缓冲限止器40的材料变形。裙块62可以类似地装配在排83和排85的衬垫80之间。
28.现在参考图7，示出了根据另一实施例的横向缓冲限止器240，其包含平坦背面276、由沿细长主体240的长度分布的多个衬垫280形成的前侧278。仅具有单排283的衬垫280，可以设想，横向缓冲限止器240可以装配到散热器内的某些有限空间中的服务位置中，这些有限空间可能不会与其他横向缓冲限止器实施例一样容易地装配。还可以注意到，横向缓冲限止器240包含端块281，该端块281可以用作衬垫，但是当安装用于维修时，该端块281可以附加地或可选地缠绕管组件阵列的拐角。
29.现在参考图8，示出了横向缓冲限止器240的顶视图，示出了另外的细节。横向缓冲限止器240包含布置在平坦背面的外围内并从平坦背面276突出的多个安装元件295。可以设想，通过穿过形成在散热器框架的侧面中的配准孔装配安装元件295，横向缓冲限止器240可以被安装用于使用并且被支撑在散热器中的使用位置中。安装元件295可以一体地形成在细长的单件式主体270中。因此，安装元件295可以由与横向缓冲限止器240的其余部分相同的单片非金属模制材料形成。在所示实施例中，每个安装元件295具有颈部299和比颈部299相对更宽的头部297，使得安装元件295能够通过直径类似于颈部299的安装孔而过盈配合，头部297变形以使安装元件295穿过接收安装孔。
30.现在参考图9，示出了根据另一实施例的包含细长的单件主体370的横向缓冲限止器340。细长单件式主体370可被构造成类似于或等同于细长单件式主体270、细长单件式主体70或本文考虑的其他实施例，除了某些差异之外。类似地，应理解，本文中对任何一个实施例的特征或功能的描述应通过类似方式理解为是指任何其他实施例的特征或功能，除非另有说明或从上下文显而易见。单件式细长主体370包含平坦背面376和细长主体370，该平坦背面376形成横向缓冲限止器340的背侧，并且细长主体370位于安装板上。该安装板可以由向上突出的凸缘区段379、向下突出的凸缘区段377，以及与区段377和379连续的中间区段(未编号)形成。多个安装元件395从平坦背面376向外突出，并且与细长主体370一体地形成。安装元件395可以被布置在平坦背面376的外围内并且从平坦背面376伸出。每个安装元件395可以进一步包含相对较窄的颈部399和相对较宽的头部397，通常类似于过盈配合在图8的实施例中的散热器框架中的对准安装孔内。在其他实施例中，安装板可通过模制、机加工或冲压的安装孔形成，并且可使用单独的紧固件进行安装。在这样的实施例中，外观可以与图9相当类似，但是代替从平坦背面376突出的安装元件395，可以在细长主体370中形
成孔，这些孔例如延伸穿过凸缘区段379和凸缘区段377。还应当理解，在此考虑的所有实施例可以配备有整体安装元件，比如结合图8和图9的实施例所描述的。
31.现在转向图10-12，示出了散热器20和第二横向缓冲限止器140的附加细节。在图10中，第二横向缓冲限止器140被示出为装配在管组件32的阵列之间，并且与多个管夹36接触。可以注意到，管夹36彼此互锁，并且布置成交错装填的图型，该交错装填的图型与下文关于横向缓冲限止器140描述的交错装填的衬垫图型互补。在图10中，没有示出冷却剂管以更好地示出部件的总体布置。应当理解，图10所示的管夹36以交错装填的图型布置，并且相关的冷却剂管34穿过管夹36装配，使得外围管组件也具有交错装填的图型。
32.还参考图11和图12，横向缓冲限止器140包含具有背侧172和前侧178的细长主体170，该前侧178由布置在第一水平排183和第二水平排185中的多个衬垫180形成。衬垫180布置成与横向缓冲限止器40的交错衬垫图型不同的交错衬垫图型。在其他情况下，外围管组件39的交错装填图型可与横向缓冲限止器140和横向缓冲限止器40中的每一个相关联地相同。此外，应当理解，根据本发明的横向缓冲限止器可以设计成与多种交错装填的图型中的任何一种相匹配。细长主体170还具有多个形成于其中的狭槽，该狭槽竖直延伸穿过衬垫180。狭槽191可延伸穿过衬垫180，且类似的纵向对准狭槽(未编号)可延伸穿过第二水平排衬垫185中的衬垫。狭槽191还可被理解为一组较窄的狭槽，并且细长主体170还具有形成于其中的一组较宽的狭槽199。较宽的狭槽199纵向对准，但相对于较窄的狭槽191向后朝向背侧172。较宽的狭槽199还被理解为从该多个衬垫180中的对应的一个衬垫回退。基于管夹36的形状，狭槽199可被成形和构造成接收裙块62的翼片，管夹36可在一侧包含裙块60的翼片，但在另一侧不突出或突出程度较小。从图10中还可以注意到，一个管夹36的突出裙块将被接收在相邻的一个管夹36中的互补凹槽63内。横向缓冲限止器140具有与管夹36和管组件32的装填布置以及管夹36自身的几何形状结构上一致的几何形状，如本文考虑的横向缓冲限止器40和其他横向缓冲限止器的情况。图12图示了细长主体170的俯视图，从该俯视图可以注意到，衬垫180和相关衬垫面(未标号)的可变步进轮廓和整体步进布置。
33.参考图13，示出了根据又一实施例的横向缓冲限止器440，其包含细长主体470，该细长主体470具有第一水平排483和第二水平排485的衬垫480。较窄的狭槽491大致类似于结合图11所述的狭槽，其垂直延伸穿过衬垫480，而较宽的狭槽499延伸穿过第二水平排485的衬垫。横向缓冲限止器440可以应用于需要将横向缓冲限止器440装配到相对紧密的区域中的服务位置中。应当理解，管夹中的裙块可以通过较宽的狭槽竖直地滑动就位，而翼片通过较窄的狭槽491滑动就位。
34.工业实用性
35.通常参考附图，可以理解的是，根据本发明的横向缓冲限止器可以添加到本领域中的机器群。某些散热器制造有用于支撑和减轻管组件阵列的前侧和背侧处的冲击、振动等的硬件，其中一些空间在侧外围管组件与散热器框架之间延伸，但没有旨在减轻横向负载的横向支撑。本发明设想将横向缓冲限止器安装到现有散热器内的空间中以用于中支撑，同时对散热器自身的修改的需要最小或零。在典型的应用中，可以从机器中取出散热器用于维修，比如部件的更换、测试或其他目的，比如再制造。本领域的技术人员将认识到，拆卸散热器的许多不同的零件和部件可能是相对费力的，并且因此可能需要提供横向缓冲限止器作为需要最少的安装准备或修改的部件。在一些情况下，根据本发明的用于在散热器
上安装横向缓冲限止器的维修封装可以包含单个横向缓冲限止器、左横向缓冲限止器和右横向缓冲限止器中的每一个，或者可能包含一个或多个具有附加安装硬件的横向缓冲限止器。在其他实例中，根据本发明的横向缓冲限止器可以作为新制造的散热器的一部分来安装。
36.本说明书仅用于说明目的，而不应解释为以任何方式缩小本发明的范围。因此，本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的完整和合理的范围和精神的情况下，可以对当前公开的实施例进行各种修改。在研究了附图和所附权利要求之后，其它方面、特征和优点将是显而易见的。如本文所用，冠词
″
一
″
和
″
一个
″
旨在包含一个或多个项目，并且可与
″
一个或多个
″
互换使用。在仅想要一个项目的情况下，使用术语
″
一个
″
或类似语言。此外，如本文所用，术语
″
具有(has)
″
、
″
具有(have)
″
、
″
具有(having)
″
等旨在是开放式术语。此外，短语
″
基于
″
旨在表示
″
至少部分地基于
″
，除非另外明确说明。