CN103712511A - 热交换器的连接系统 - Google Patents

Abstract

一种热交换器（18,28,38,48,58,78）的连接系统，其壳体由上壳体（1,10,20,30,40,50,70）和下壳体（2,11,21,31,41,51,71）组成，其中该连接系统具有第一和第二连接元件，所述下壳体（2,11,21,31,41,51,71）与所述上壳体（1,10,20,30,40,50,70）凭借该连接元件通过形状配合和/或材料配合的连接而连接。

Description

热交换器的连接系统

技术领域

本发明涉及一种热交换器的连接系统，其壳体由上壳体和下壳体组成，其中该连接系统具有第一和第二连接元件，下壳体与上壳体凭借该连接元件通过形状配合和/或材料配合的连接而连接。

背景技术

在电动汽车中为了驱动电机而使用储能器。通常，经常使用锂离子的蓄电池或镍氢蓄电池来作为储能器。可替换地，也可使用高性能电容器，即所谓的超级电容。

在所有所述的储能器中，在工作期间，特别是储能器快速充放电时，会强烈地放热。

但是约50℃以及更高的温度会损坏储能器且显著减少其寿命。同样太低的温度会持续地损坏储能器。

为了保持储能器的效率，必须主动调节其温度。在此冷却的部分明显占主要部分。能够例如通过引进由流体流过的热交换器来实现冷却。在现有技术的解决方案中热交换器通常为流体流过的元件，其在两个扁平盖板之间具有一个或多个流体通道，其可由流体流过。

最好，储能器的所有单元保持在相同的温度水平。同样应避免单元内的强烈温度梯级。

热交换器的板能够在冷却的情况下由冷流体流过，但为了加热其也能够由热流体流过。

为了达到尽可能高的能率，特别有利地，需要在电动汽车中具有尽可能重量优化的构造。

在现有技术的解决方案中已知的是，使用完全由铝制成的热交换器。例如在未公开的申请人的申请号为102011079091.8的申请中公开了这样的解决方案。

在根据现有技术的解决方案中特别不利的是，热交换器整体由铝制成。其与由塑料或由铝和塑料的混合体制成的热交换器相比明显更重。

同样由于铝的导电性，电绝缘以及热交换器的等电位是必需的。另外，由铝制成的热交换器的制造是耗能且高成本的。此外由于使用焊接辅助材料，例如熔剂，后续处理步骤通常是必需的。完全由塑料制成或由塑料和金属成分的混合体制成的热交换器通常需要粘合。基于热交换器上以及热交换器周围主要的边界条件，对粘合剂提出了非常高的要求。

发明内容

本发明的任务是提出一种热交换器的连接系统，其具有焊接处和粘结处的优化结构构造，其允许使用更大范围内的多种粘合剂。此外，应通过该连接系统得到重量优化的热交换器，且其制造应当是节能且低成本的。

本发明的任务通过以下热交换器的连接系统来解决。

本发明的一个实施例涉及热交换器的连接系统，其壳体由上壳体和下壳体组成，其中该连接系统具有第一和第二连接元件，下壳体与上壳体凭借该连接元件通过形状配合和/或材料配合的连接而连接。

根据本发明的热交换器在一个实施例中用于调节储能器的温度。

这样的连接系统能够以简单的方式用来在上壳体和下壳体之间产生连接。由此简化了热交换器的制造。

同样有利地，第一连接元件在上壳体具有向内突出的凸部，且第二连接元件在下壳体具有向内突出的容置部，或者相反设置。

通过凸部和容置部，上壳体能够以简单的方式与下壳体连接。由此简化了壳体部分彼此的定位，例如整体连接。

此外有利地，容置部的内轮廓实质上与凸部的外轮廓相对应。

彼此相应的凸部和容置部对于壳体部分的彼此安全连接是特别有利的，因为壳体部分能够相对地彼此定位且能够提供良好的形状配合的连接。

同样可取的是，凸部和/或容置部具有朝向上壳体和/或下壳体的间隔元件。

根据本发明的一个有利实施例，可以在凸部和容置部之间设置存在间隙。

此外特别有利地，间隙基本上通过粘合剂来填充。

通过一个或多个间隔元件，在连接系统和壳体部件之间确定一定的间隔。例如能够产生出现在连接系统和壳体部件之间的间隙。该间隙例如能够通过密封剂或粘合剂填充，从而改善壳体部件和连接系统的连接。

一个优选实施例的特征在于，凸部和/或容置部这样构成，容置部由凸部或凸部由容置部至少部分地从后啮合。

通过一个或多个凸部和容置部之间的从后啮合，能够除了例如通过粘结产生的材料配合的连接之外，还产生壳体部件和连接系统之间的形状配合的连接。

根据从后啮合的构造，该部件能够仅通过施加一个力而彼此连接。例如可以设置锁合元件，可在相应的容置部中按压该锁合元件。

同样优选地，容置部具有开口，凸部可通过该开口伸入。

通过凸部在相对的壳体部件中经该开口伸入能够有利地产生形状配合的连接。根据该实施例，凸部也能够从后啮合相对的壳体部件，例如同样凭借锁合元件通过施加接合力而与其连接。

此外，在本发明一个特别有利的构造中，还设置为通过开口伸入的凸部可通过另外地机械连接而固定到具有开口的元件上。

凸部还能够例如通过铆接或卷边与具有开口的壳体部件机械连接。由此热交换器的制造更稳固且连接更耐久、更可靠。

在本发明一个可替换的构造中，可设置为，连接系统具有多个第一和第二连接元件，其中第一连接元件构成为栓钉状元件且第二连接元件构成为连接板，且连接元件在栓钉状元件的朝向上壳体和/或下壳体的一侧上通过连接板彼此连接。

这样的连接系统能够轻易地置入壳体的空腔中且在此与壳体部件通过材料配合的连接方法而连接。根据所选用的壳体和连接元件的材料，较有利地是使用粘合、焊接或钎焊连接。

此外优选地，连接系统与上壳体的平面延伸的表面内侧和/或与下壳体的平面延伸的表面内侧接触。

通过连接系统和壳体内表面之间的接触，能够使连接系统安全地放置在壳体中。接触处可以粘合，通过焊接或钎焊来彼此连接或用于面向壳体来支撑该连接系统。

优选地，连接板和/或栓钉状元件具有间隔元件，其使上壳体和/或下壳体与连接系统隔开。

通过壳体部件和连接系统之间的间隔元件产生的间隙可用于该元件与粘合剂的连接。该间隙能够用作粘合剂的容器，其在连接单个元件之前灌注有粘合剂。

此外优选地，连接板具有一个或多个加热元件。

加热元件例如可以设置在连接板的外表面上，或整合在连接板内，其能够通过流过壳体的流体或通过壳体部件直接加热。因此除了流过的流体的热交换，还能够产生由加热元件产生的额外热交换。

根据本发明一个特别优选的改进方案可以设置为，连接板为平面延伸且基本上平行于壳体的平面延伸表面。

通过连接板的平面延伸，能够增加连接系统和壳体部件之间的接触面。由此能够有利地影响连接系统和壳体部件之间的连接，因为较大的表面例如可用于借助粘合剂的连接。

此外有利地，连接板交替地设置在连接系统的朝向上壳体和下壳体的侧面上。

连接板交替设置是特别有利的，因为与未交替设置连接板的热交换器相比，流体在壳体外表面上的热交换较少受连接系统的影响。

按照一个优选实施例，流体可在连接板之间和栓钉状元件的周围流过。

按照另一个优选实施例，上壳体和/或下壳体通过连接系统粘合。

此外有利地，连接系统由塑料或金属材料制成。

特别地，由塑料制成的连接系统对于组件重量是有利的。

同样有利地的是，壳体具有流体入口和流体出口，由此热交换器在流体连通中具有流体循环。

根据另一个实施例可以设置为，下壳体具有包括环绕边缘区域的平坦底板区域，且上壳体构成为平板。

本发明有利的实施例在以下结合附图描述中描述。

附图说明

以下参考附图根据实施例详细描述本发明。其中：

图1为用于将热交换器的上壳体与下壳体连接的连接系统的透视图，

图2为根据图1的连接系统的可替换实施例，

图3为根据图1和图2的连接系统的可替换实施例，

图4为根据图1至图3的连接系统的可替换实施例，

图5为根据图1至图4的连接系统的可替换实施例，

图6为根据图1至图5的连接系统的可替换实施例，

图7为用于将热交换器的上壳体与下壳体连接的栅格状连接系统的透视图，

图8为根据图7的连接系统的可替换实施例，

图9为根据图7和图8的连接系统的可替换实施例。

具体实施方式

图1示出例如能够设置在热交换器中的连接系统的分解视图。该示出的连接系统用于连接上壳体1和下壳体2。在图1中仅示出上壳体1和下壳体2。

连接系统实质上由设置在上壳体1上的凸部3以及设置在下壳体2上的容置部4组成。凸部3和容置部4分别设置在上壳体1或下壳体2的向内指向的侧面上。因此凸部3和容置部4在整个热交换器中位于热交换器的内部。

图1中示出的凸部3在其外轮廓5上还有环绕的锁合元件7，其能够在容置部4中容纳于相应的锁合元件容纳部8。容置部4具有内轮廓6，其对应于凸部3的外轮廓5。

为了将凸部3按压入容置部4，对环绕的锁合元件7施加一定的力。在最终安装状态下可以在凸部3的外轮廓5和内轮廓6之间留有间隙。该间隙能够例如通过粘合剂或密封剂来填充。

图1中示出的凸部3和相应容置部4的圆柱形构造在此理解为示意性的。也可以是它们的不同实施方式。例如凸部3能够具有矩形椭圆形底面，同样相应的容置部4具有能够适应于凸部3改变的外形。

示出的上壳体1属于热交换器的上壳体1，其中该上壳体1实质上具有延伸的平面。示出的下壳体2为实质上槽形的下壳体2的一部分。该下壳体2与上壳体1构成壳体，其具有可由流体流过的内部空间。热交换器能够具有多个由图1至图6示出的连接系统。

图2示出根据本发明的连接系统18的另一个实施例。上壳体10具有凸部12，其在下壳体11上插入容置部13。此外，凸部12具有间隔元件16，其确保在最终安装状态下在容置部13和凸部12之间产生间隙17。

该间隙17能够同样由粘合剂或密封剂填充，从而在上壳体10和下壳体11之间产生材料配合的连接。

凸部12在图2中由锥形凸部构成。该锥形凸部具有外轮廓14，其相应于容置部13的内轮廓15。该间隙17完全环绕凸部12。凸部12和容置部13之间的间隔在所有位置处沿周向等距。

上壳体10和下壳体11之间的连接系统18为未示出的整个热交换器18的一部分。

相应于凸部12的容置部13简化了上壳体10相对于下壳体11的定位，因为一旦凸部12的顶部插入容置部13，则通过凸部12的锥形构造进行上壳体10的自身定位。

上壳体以及下壳体能够在图1至图6中由金属材料或塑料制成。同样地，在一个实施例中该两个部分由塑料制成而其他部分由金属材料制成。

图3示出凸部22的另一个实施例，其啮合到容置部23中。凸部22配置为锥形且从上壳体20渐缩。凸部22具有扁平的端面。

容置部23通过下壳体21向上弯曲而产生容置部。该容置部23例如通过冲压工艺产生，其材料自下壳体21的主平面向上壳体20的方向向上形成。下壳体21此外在其容置部23的区域中具有开口。

容置部23的内轮廓25从下壳体21起渐缩。凸部22的渐缩与此相反。在凸部22和容置部23之间产生环绕的中空空间27，其能够例如通过粘合剂填充。

在图3的实施例中填充是特别重要的，因为下壳体21在容置部23的区域中向下具有开口，因此并未完全液密密封。只有设置粘合剂或密封剂，上壳体20和下壳体21之间的连接才是液密的。

图4示出连接系统的另一个实施例。上壳体30具有圆柱形凸部，该凸部在其远离上壳体30的端面上具有另一个凸部区域，该凸部区域与下壳体31啮合。

下壳体31具有容置部33，其以圆形容置部的形式形成在下壳体31的内表面。在最终安装状态下，在凸部32和容置部33之间由于两个部分的结构构造而设置有间隙37。其同样能够再次通过粘合剂填充。为此该粘合剂例如能够在安装过程之前置入容置部33中。

凸部32的第二凸部区域同样设为圆筒状。围绕该附加的凸部区域形成有槽，其在凸部32的端面延伸且因此形成凸部32端面和附加的凸部区域之间的台阶。该槽同样用作填充粘合剂或密封剂的间隙或容腔。

在最终安装状态下，凸部32的端面位于下壳体31的内表面，而附加的凸部区域啮合到容置部33中。在附加的凸部区域的外轮廓34和容置部33的内轮廓35之间形成有所述的间隙37。

图5示出连接系统的另一个实施例。上壳体40与下壳体41连接，其中形成为锥形且具有扁平端面的凸部42啮合到下壳体41的容置部43中。

容置部43通过冲压工艺由下壳体41形成。在图5的截面图中能够很好地看出，容置部43实质上通过下壳体41的两个峰状的凸起产生。由此能够例如通过冲模冲入下壳体41，使得产生圆柱形的环绕容置部43。冲模实质上具有两个向上突出的峰部。它们从下壳体41的底部收缩。

在凸部42的外轮廓44和容置部43的内轮廓45之间产生间隙47，其能够有利地通过粘合剂或密封剂填充。该示出的连接系统为热交换器48的一部分。

图6示出热交换器58的连接系统的另一个实施例。图6中示出的连接系统不同于至今示出的连接方法，除了通过间隙中的粘合剂产生的材料配合，还在上壳体50和下壳体51之间设置有形状配合。

上壳体50的凸部52这样构成，使其在上壳体50的内表面上具有环绕的的圆柱形，由此向下看到一圆柱形区域，但具有减小的直径。在该较小直径区域之后是具有大于第二区域直径、但小于第一区域直径的第三区域。所有的三个区域均设为圆筒状。但在可替换的实施例中，它们例如可以是椭圆形基本形状。不同区域的直径也是变化的。

第三区域通过附图标记61示出为从该截面之后啮合的区域，其在具有开口的容置部53的下壳体51之后配合。凸部52的三个区域中最窄的区域这样来确定尺寸，即使得在容置部53的开口和该区域之间产生环绕的间隙57。凸部52的上部区域位于下壳体51的内表面上，凸部52的从后啮合的区域61位于下壳体51的外表面上。因此产生接触区域59，其通过从后啮合的区域61和下壳体51之间的接触而产生。

为了使凸部52接合到容置部53中，接合力是必需的，从而将尺寸较大的从后啮合的区域61引导穿过容置部53的开口。在最终安装状态下，通过从后啮合的区域61确保凸部52和容置部53之间的形状配合。此外，可以在间隙57中置入粘合剂或密封剂。

由凸部52穿过的具有开口的容置部53，例如通过冲压工艺由下壳体51的主平面形成且位于下壳体51的主平面上方。

此外，在图6中示出机械连接件60，其从下壳体51的下侧置于凸部52上。其例如可以为啮合到凸部52的铆钉或螺钉。通过该机械连接件60，增加上壳体50与下壳体51的拉紧力。

所有在图1至图6中示出的实施例只是根据本发明连接系统的示例性图示。示出的凸部以及特别是容置部的外形分别为示例性的且同样可设置不同于示出形状的外形。

图7示出连接系统72，其在热交换器78中置入上壳体70和下壳体71之间。该连接系统72用于连接上壳体70与下壳体71。

连接系统72以及图8和图9中的连接系统能够在热交换器中的上壳体与下壳体最终连接之前置入。在最终安装状态下，连接系统既与上壳体的内表面、又与下壳体的内表面接触。

连接系统72由多个在图7中构成为圆柱形元件的栓钉状元件73组成。该栓钉状元件73通过多个在图7中构成为矩形截面的连接板74彼此连接。在栓钉状元件73的上方设置有间隔元件75，其使上壳体70与栓钉状元件73的上表面或连接板74隔开。

产生于上壳体70与连接板74以及栓钉状元件73之间的间隙能够例如通过粘合剂填充而连接。

连接系统72可以例如由塑料制成且在此例中由注塑成型工艺形成。但可替换地，其也可由金属材料，例如通过切割和焊接制成。连接系统72与下壳体71或上壳体70之间的连接可以通过常见的接合方法实现。

在连接系统72有利的实施例中，连接板74可以具有加热元件。该加热元件可以例如设置在连接板74的上表面或直接集成在连接板74的内部。这特别是在通过注塑成型制造连接系统72时是特别有利的。此外，将加热元件集成到连接板74内部为其带来了以下优点，即不需要额外的加热元件的电绝缘，因为这已经通过连接板74的材料实现。

在图7中示出的连接板74中的每个连接板分别使两个栓钉状元件73彼此连接。以此方式产生栅格状图案。连接板74设置在栓钉状元件73的朝向上壳体70的端部区域。

在可替换的实施方式中，连接板可在栓钉状元件73上自由定位。同样可能地，连接板设置在栓钉状元件73的上端部区域和下端部区域。在此示出的位于栓钉状元件73上表面的圆柱形的间隔元件75，同样在此仅理解为示例性的。同样可设置其他结构间隔元件。

图8示出连接系统80的可替换实施例。连接系统80的基本结构通过栓钉状元件81构成，其通过连接板82,83彼此连接。连接板82,83在图8的实施例中为平板元件。连接板82,83在示出的实施例中分别使4个栓钉状元件81彼此连接。这至少适用于多个栓钉状元件81。设置在连接系统80边缘上的连接板82,83往往使较少的栓钉状元件81彼此连接。

在图8的实施例中，连接板82,83实施在栓钉状元件81的上端区域以及栓钉状元件81的下端区域。位于上方的连接板82和位于下方的连接板83交替设置，从而对于连接系统80产生菱形图案，其中连接板82在栓钉状元件81的上部区域以及紧接着连接板83在下部区域交替设置。在连接系统80的上表面上，连接板82始终紧跟开口84。在连接系统80的下端区域，开口85紧跟着连接板83。

平面结构的连接板82,83的优点在于，可用于在此未示出的较大连接平面的上壳体或下壳体。其可与粘合剂一起应用，来形成包括壳体的连接。如同图7中所示，加热元件可集成在连接板82,83中或设置在它们的上表面。类似于图7，连接系统80同样由塑料或金属材料制成。为了重量优化，优选例如通过注塑成型工艺由塑料制成。

图9示出了连接系统90的另一个实施例。其结构实质上相应于图8。与图8的实施例的不同在于，连接板92,93不像图8中设置为平面的，而是具有矩形截面的板。

同样如在图8中所示，既在栓钉状元件91的上端区域设置连接板92又在栓钉状元件91的下端区域设置连接板93。上连接板92和下连接板93如图8中所示交替地上下设置。

类似于图8，可以在连接板92,93上或内部集成设置加热元件。

Claims (20)

1.一种热交换器（18,28,38,48,58,78）的连接系统，其壳体由上壳体（1,10,20,30,40,50,70）和下壳体（2,11,21,31,41,51,71）组成，其中该连接系统具有第一和第二连接元件，所述下壳体（2,11,21,31,41,51,71）与所述上壳体（1,10,20,30,40,50,70）凭借该连接元件通过形状配合和/或材料配合的连接而连接。

2.根据权利要求1所述的热交换器（18,28,38,48,58,78）的连接系统，其特征在于，所述第一连接元件在所述上壳体（1,10,20,30,40,50）上具有向内突出的凸部（3,12,22,32,42,52），且所述第二连接元件在所述下壳体（2,11,21,31,41,51）上具有向内突出的容置部（4,13,23,33,43,53），或者相反设置。

3.根据权利要求2所述的热交换器（18,28,38,48,58,78）的连接系统，其特征在于，所述容置部（4,13,23,33,43,53）的内轮廓（6,15,25,35,45,55）与凸部（3,12,22,32,42,52）的外轮廓（5,14,24,34,44,54）相适应。

4.根据前述任一权利要求所述的热交换器（18,28,38,48,58,78）的连接系统，其特征在于，所述凸部（12）和/或所述容置部（13）具有朝向所述上壳体（10）和/或所述下壳体（11）的间隔元件（16）。

5.根据前述任一权利要求所述的热交换器（18,28,38,48,58,78）的连接系统，其特征在于，在所述凸部（3,12,22,32,42,52）和所述容置部（4,13,23,33,43,53）之间具有间隙（17,27,37,47,57）。

6.根据权利要求5所述的热交换器（18,28,38,48,58,78）的连接系统，其特征在于，所述间隙（17,27,37,47,57）通过粘合剂填充。

7.根据前述任一权利要求所述的热交换器（18,28,38,48,58,78）的连接系统，其特征在于，所述凸部（3,52）和/或所述容置部（4,53）构成为使所述容置部（4,53）由凸部（3,52）至少部分地从后啮合或凸部（3,52）由容置部（4,53）至少部分地从后啮合。

8.根据前述任一权利要求所述的热交换器（18,28,38,48,58,78）的连接系统，其特征在于，所述容置部（23,53）具有开口，所述凸部（22,52）穿过该开口。

9.根据权利要求8所述的热交换器（18,28,38,48,58,78）的连接系统，其特征在于，穿过开口的凸部（52）通过机械连接件（60）与该具有开口的元件固定。

10.根据权利要求1所述的热交换器（78）的连接系统，其特征在于，连接系统具有多个第一和第二连接元件，其中第一连接元件构成为栓钉状元件（73,81,91）且第二连接元件构成为连接板（74,82,83,92,93），连接元件在栓钉状元件（73,81,91）的朝向上壳体（70）和/或下壳体（71）的侧面上通过连接板彼此连接。

11.根据权利要求10所述的热交换器（78）的连接系统，其特征在于，连接系统（72,80,90）与上壳体（70）的平面延伸的表面内侧和/或与下壳体（71）的平面延伸的表面内侧接触。

12.根据权利要求10或11所述的热交换器（78）的连接系统，其特征在于，连接板（74）和/或栓钉状元件（73）具有间隔元件（75），其使上壳体（70）和/或下壳体（71）与连接系统（72）隔开。

13.根据权利要求10-12中任一项所述的热交换器（78）的连接系统，其特征在于，所述连接板（74,82,83,92,93）具有一个或多个加热元件。

14.根据权利要求10-13中任一项所述的热交换器（78）的连接系统，其特征在于，所述连接板（82,83）具有沿平面延伸且基本平行于壳体的平面延伸的表面。

15.根据权利要求10-14中任一项所述的热交换器（78）的连接系统，其特征在于，所述连接板（82,83,92,93）交替地设置在连接系统（80,90）的朝向上壳体和下壳体的侧面上。

16.根据权利要求10-15中任一项所述的热交换器（78）的连接系统，其特征在于，流体在连接板（74,82,83,92,93）之间和栓钉状元件（73,81,91）的周围流过。

17.根据权利要求10-16中任一项所述的热交换器（78）的连接系统，其特征在于，所述上壳体（70）和/或所述下壳体（71）与连接系统（72,80,90）粘合。

18.根据权利要求10-17中任一项所述的热交换器（78）的连接系统，其特征在于，连接系统（72,80,90）由塑料或金属材料制成。

19.具有前述任一权利要求所述的连接系统的热交换器，其特征在于，壳体具有流体入口和流体出口，该热交换器（18,28,38,48,58,78）在流体通路中形成流体循环。

20.根据权利要求19所述的热交换器，其特征在于，所述下壳体（2,11,21,31,41,51,71）为具有环绕周边缘区域的平面底板区域，且上壳体构成为平板。

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