CN108692588B - 用于机动车辆的换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种换热器，尤其用于机动车辆，包括布置在两个侧部之间的多个管体。至少一个侧部具有至少一个预定断裂点和至少一个热膨胀补偿器。另外，在所述侧部中提供至少一个孔，其从所述预定断裂点通向所述至少一个热膨胀补偿器。

Description

用于机动车辆的换热器
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的换热器以及包括这种换热器在内的换热器。
背景技术
用作机动车辆中的冷却剂冷却器或中间冷却器的传统换热器通常包括可以流经冷却剂的多个管体。管体彼此堆叠似的彼此叠置并且在换热器的组装过程中焊接到一个或多个底部并且以这种方式相对于彼此固定。为了便于焊接工序，所述管体经常布置在用于在焊接中侧向稳定管体的两个侧部之间。这样的侧部通常由诸如铝的合适的轻金属制成，并且被呈现为具有足够的坚硬度以确保管体的期望的稳定性。所述侧部仅仅用于换热器的安装，而并不用于换热器的工作期间，因此也不用于换热器的组装之后。然而，所述侧部通常以这样的方式设计，使得即使在其组装之后，它们也可以保留在换热器上。因此省去了从换热器中费力地移除侧部。此外，在组装换热器之后，侧部可以分别用于底部或管体的机械稳定。
由于在换热器的工作期间的热膨胀效应而导致各个管体的实际长度可沿其纵向改变，因此侧部不能设计成具有过高的坚硬度，否则它们不能跟随所述管体的所述纵向膨胀，由于所述管体通常具有比侧部更薄的壁厚，从而存在管体的机械破裂的风险。因此从传统换热器可知为所述侧部提供了预定断裂点，其确保了侧部受控制的断裂。
在EP1502068B1中描述了这种通用换热器。所述换热器包括以网状结构的方式相互连接的多个管和波纹肋、以及在相对两侧包围管和波纹肋的两个侧部。因此在侧部之一上设置了由腹板形成的至少一个预定断裂点。因此，所述腹板由各部分侧向限定，各部分中至少一个在腹板的方向上以边缘方式呈现。
DE2009008088U1涉及一种包括一组管元件和肋元件的换热器。在至少一个侧表面上，所述组配备有侧部，该侧部又具有至少一个热膨胀补偿装置。所述热膨胀补偿装置由此具有至少一个凹部，所述至少一个凹部包括一起形成大致V形的第一区段和第二区段。另外两个第二凹部关于侧部的纵向轴线而布置在相对侧，并且与第一凹部的第一部分和第二部分分别大致平行对齐。
在传统的侧部的情况下，由于管体的热致纵向膨胀引起侧部断裂的情况下，侧部的部件可能从换热器上脱离，并且可能导致相应的机动车辆的发动机舱内的损坏甚至破坏，因此是不利的。
发明内容
因此，本发明的目的是构建一种包括至少一个侧部的换热器，在这种情况下，侧部的不受控制的破裂的风险被大部分地或甚至完全消除。
本发明目的通过独立专利权利要求的主题来解决。优选实施例是从属专利权利要求的主题。
因此，本发明的基本构思是在组装期间利用预定断裂点以及至少一个热膨胀补偿器配备用于稳定换热器的侧部。借助于热膨胀补偿器，侧部沿其纵向和横向以简单的方式具有一定的弹性。在换热器的工作期间在管体的热致长度变动的情况下，这使得侧部可以至少跨越一定距离而跟随该纵向膨胀，从而防止了侧部的机械断裂。如果由于管体的非常高的温度波动，热膨胀补偿器可达到的弹性不足以跟随管体的纵向膨胀，则借助预定断裂装置确保侧部的受控制的断裂，这对于本发明是必不可少的。通过这种方式可以防止不希望的、不受控制的局部侧部的部件的分离。从预定断裂点通向至少一个热膨胀补偿器的孔对于本发明是重要的。已经显而易见，一方面，借助该孔在纵向和横向对侧部提供所需的弹性。另一方面，侧部保持足够的坚硬度以便能够实现期望的管体的稳定性。
于是，以这种方式构建侧部，该侧部一方面能够跨越相对较大的距离而跟随管体的热致纵向膨胀。然而，另一方面也确保在不能防止侧部断裂的情况下，特别是如果由热膨胀补偿器提供的弹性不足以用于所需的侧部的纵向膨胀，发生受控的侧部的机械断裂。通过这种方式可以排除不希望的局部侧部的部件的分离和对使用换热器的机动车辆的其他组件的相关的损坏风险。
根据本发明的换热器包括多个布置在两个侧部之间的管体。至少一个侧部具有至少一个预定断裂点，优选地恰好为一个预定断裂点，以及至少一个热膨胀补偿器。在侧部中设置从预定断裂点通向至少一个热膨胀补偿器的至少一个孔。特别优选地，两个侧部如上所述地呈现。
根据优选实施例，所述至少一个侧部具有第一和第二热膨胀补偿器以及第一和第二孔。在本实施例中，彼此面对并且彼此成一定距离布置的两个孔的两个端部形成预定断裂点的一部分，这对于本发明是重要的。通过使用两个热膨胀补偿器，确保了侧部在跨越侧部的整个宽度上具有纵向所需的弹性，从而横向与所述纵向也具有弹性。
根据优选实施例，相应的侧部的壁厚在两个端部之间的区域中减小。根据另一优选实施例，预定断裂点具有预定断裂腹板。预定断裂腹板的壁厚优选地减小。在这两个实施例中，以这种方式确保预定断裂点适时地断裂，从而可以避免在侧部中的不同的、不需要的位置处产生不希望的机械断裂。
在有利的进一步扩展中，所述至少一个侧部具有第一和第二热膨胀补偿器以及第一和第二孔。在该进一步扩展中，第一孔从预定断裂点通向第一热膨胀补偿器，并且第二孔从预定断裂点通向第二热膨胀补偿器。在这种扩展中，预定断裂腹板部分地被第一和第二孔包围以及被第三孔包围，所述第三孔与这两个孔成一定距离而布置。借助这样的实施例确保了预定断裂点的适当功能。
有利地，所述至少一个侧部纵向地呈现，并且在纵边中具有作为所述至少一个热膨胀补偿器的一部分并将所述纵边分成第一侧部和第二侧部的凹部。将纵边的第一侧部连接到第二侧部的连接腹板进一步布置在凹部中。所述连接腹板为热膨胀补偿器提供了弹性特性，使得侧部可以至少跨越一定距离而跟随管体的热致纵向膨胀。
特别有利的是，所述至少一个孔引入分配给它的凹部。相对于侧部的纵向，所述孔以这种方式在侧部的纵向上形成间隙，使得所述侧部沿着纵向被分成两个部分区段。这两个部分区段因此仅借助热膨胀补偿器以及借助预定断裂点彼此机械连接。一方面以这种方式确保了侧部在纵向上期望的弹性，而另一方面也确保了预定断裂点的适当功能。
在纵形的侧部的两个相对的纵边中，至少一个凹部分别以特别有利的方式相对于由纵边限定的纵向以相同的高度布置。
在有利的进一步扩展中，两个凹部在每个纵边上彼此成一定距离布置。以这种方式侧部的弹性可以在纵向上提高，使得侧部能够跨越一定距离跟随管体的纵向膨胀，管体仅以单向膨胀相对于侧部扩大。
根据另一个优选实施例，所述至少一个侧部以板状方式呈现。在本实施例中，预定断裂点大致布置在板状的侧部的两个相对的纵边之间的中央。
在进一步有利的进一步扩展中，在侧部的沿管体的堆叠方向的俯视图中，所述凹部具有三角形几何形状并且所述连接腹板具有V形几何形状。由此，“V”的尖端向内指向侧部。在该进一步扩展中，V形的连接腹板以这样的方式布置在相应的凹部中：在侧部的俯视图中，以V形方式布置的两个通道狭缝形成在凹部中，其使狭缝状的孔侧向延伸到外侧，因此朝向侧部的纵边延伸。这样的变动确保了连接腹板的特别高的热弹性，而不会损失与其相关的过高的机械坚硬度。
有利地，第一热膨胀补偿器布置在侧部的第一纵边中，而第二热膨胀补偿器布置在侧部的位于与第一纵边相对的第二纵边中。以这种方式确保了侧部在沿着纵向的两个纵边上具有相同的弹性。
有利地，至少一个孔以狭缝状方式呈现。这优选地适用于从预定断裂点通向相应的热膨胀补偿器的所有孔。如果存在的话，这也特别优选的方式适用于第三孔。
分别以狭缝状方式呈现的第一和第二孔可以以特别有利的方式彼此成锐角或钝角中间角布置。实验分析表明借助这种几何形状侧部具有特别好的弹性同时具有高的机械稳定性。
在有利的进一步扩展中，所述第三孔横向延伸到侧部的纵边，优选地正交地延伸到侧部的纵边。特别优选地，所述第三孔分别与第一和第二孔形成锐角中间角。这种几何形状还确保了侧部具有特别好的弹性同时具有高机械稳定性。
在另一个有利的扩展中，以板状方式呈现的侧部具有板底部，该板底部朝向纵边分别过渡成板缘，所述板缘从板底部成一定角度突出，优选成直角突出。在该进一步扩展中，预定断裂点布置在板底部中，并且所述至少一个热膨胀补偿器至少部分地布置在所述板缘中。
根据另一个优选实施例，第一和第二热膨胀补偿器与两个孔和预定断裂点形成热膨胀补偿装置。在本实施例中设置两个热膨胀补偿装置，所述两个热膨胀补偿装置沿着纵向彼此成一定距离地布置在至少一个侧部中，优选彼此对称布置在至少一个侧部中。两个热膨胀补偿装置可以优选彼此对称布置。两个热膨胀补偿装置关于相应的侧部的纵向轴对称的布置是特别优选的。根据本发明的对于本发明而言必不可少的热膨胀补偿器的效果不仅可以通过使用一个热膨胀补偿装置而且可以通过使用两个热膨胀补偿装置与预定断裂点相结合而加强。
本发明还涉及一种机动车辆，该机动车辆包括内燃机并且包括新鲜空气系统，该新鲜空气系统与内燃机配合并且包括上面引入的作为中间冷却器呈现的换热器。替代地或附加地，所述机动车辆包括冷却回路，该冷却回路与内燃机配合并且包括上面引入的作为冷却剂冷却器呈现的换热器。所述换热器的上述优点因此也可以转移到根据本发明的机动车辆。还可以想到在电动车辆或混合动力车辆中使用上述引入的侧部。
本发明的其它重要特征和优点从附属权利要求、附图和借助附图对相应附图的描述来体现。
不言而喻，上述特征和下面描述的特征在不脱离本发明的范围的情况下爱不仅能够以各自指定的组合使用，而且可以以其它组合使用或单独使用。
附图说明
本发明的优选示例性实施例在附图中示出，并且将在下面的描述中更详细地描述。
示意性地分别为，
图1以立体局部图示示出了根据本发明的换热器的示例，该换热器包括布置在第一侧部和第二侧部之间的管体，
图2示出了第一侧部的俯视图，
图3示出了图2的侧部在热膨胀补偿器的区域中的详细图示，
图4从另一视角示出了图1的换热器，
图5示出了第二侧部的俯视图，
图6示出了第二侧部的侧视图，
图7以俯视图示出了图2和图3的第一侧部的变型，
图8示出了图7的侧部的侧视图。
具体实施方式
在立体部分图示中，图1示出了根据本发明的换热器1的示例，其在图1的示例中被作为中间冷却器呈现。换热器1包括多个管体2，其沿着堆叠方向S彼此堆叠，并且冷却剂(未示出)可以流过该管体。换热器1进一步包括底部3，在图1所示的换热器的组装状态下，管体2与纵向端部5可以焊接到底部3。冷却剂分配器4也附接到底部3，经由冷却剂分配器4冷却剂可以分配到独立的管体2。在管体2的与冷却剂分配器4相对的纵向端部上可以类似地设置另一底部(未示出)，可以以类似的方式附接有冷却剂收集器(也未示出)。冷却剂分配器4和未示出的冷却剂收集器可压接到相应的底部3。
如在图1中进一步可见，管体2布置在两个侧部6a，6b之间。在换热器1的组装的过程中，两个侧部6a，6b便于将管体2焊接到两个底部3，因为它们在焊接工序期间将两个底部3的组(在图1的局部图示中仅示出单个这样的底部)以及布置在两个底部3之间的管体2保持处于期望的位置。在焊接之后，两个侧部6a，6b不再需要，并且可以再次从换热器1中移除，但是为了简单起见，在安装结束后经常保留在换热器1上。
图2以示例性方式示出了沿着堆叠方向S的俯视图中的第一侧部6a。根据图2，第一侧部6a以纵向形状方式呈现并且沿着垂直于堆叠方向S延伸的纵向L延伸。根据图2，侧部6a具有预定断裂点7。预定断裂点7包括预定断裂腹板10。与侧部6a的与预定断裂腹板10互补的区域的壁厚相比，预定断裂腹板10的壁厚可以减小，其不能从图1的俯视图直接获得。在附图的示例中，预定断裂点7大致布置在第一侧部6a的两个相对的纵边11a，11b之间的中间。
第一侧部6a还具有第一热膨胀补偿器8a和第二热膨胀补偿器8b以及第一孔9a和第二孔9b。由此，两个孔9a，9b优选地以狭缝状方式呈现。如图2清楚所示，第一孔9a从预定断裂点7通向第一热膨胀补偿器8a。类似地，第二孔9b从预定断裂点7通向第二热膨胀补偿器8b。根据图2，预定断裂腹板10还被第一孔9a和第二孔9b以及被另一个第三孔9c部分地包围，该第三孔与所述两个孔9a，9b成一定距离布置。第三孔9c也可以以狭缝状方式呈现。预定断裂点7因此包围预定断裂腹板10以及三个孔9a，9b和9c。
根据图2，侧部6a以大致板状和具有两个相对的纵边11a，11b的纵向形状而呈现。在第一纵边11a中，存在第一凹部12a，该第一凹部12a是第一热膨胀补偿器8a的一部分并且将第一纵边11a分成第一侧部11a.1和第二侧部11a.2。在第一凹部12a中，布置有第一连接腹板13a，其将第一纵边11a的第一侧部11a.1连接到第二侧部11a.2。为了说明的目的，图3在第一凹部12a的区域中详细示出了第一侧部6a。与设置在第一纵边11a中的第一凹部12a类似，第二凹部12b存在于第二纵边11b中，第二凹部12b是第二热膨胀补偿器8b的一部分并且将第二纵边11b分成第一侧部11a.1和第二侧部11a.2。在第二凹部12b中，布置有第二连接腹板13b，其将第二纵边11b的第一侧部11b.1连接到第二侧部11b.2。热膨胀补偿器8a，8b的两个凹部12a，12b关于纵向L布置在相同的高度。
如从图2和图3的图示中可以获得的，两个凹部12a，12b分别在侧部6a的俯视图中具有三角形几何形状。两个连接腹板13a，13b分别具有V形几何形状，其中“V”的尖端向内，指向侧部6a。两个V形的连接腹板13a，13b以这样的方式布置在相应的凹部12a，12b中：两个通道狭缝14a，14b在侧部6a的俯视图中在凹部12a，12b中形成，两个通道狭缝14a，14b以V形方式布置并且使狭缝状的孔朝向侧部的纵边延伸。
如图2的示例所示，狭缝状的第一孔9a和狭缝状的第二孔9b可以相对于彼此成钝角中间角α布置。在其变型中，也可以设想锐角或直角中间角α。狭缝状的第三孔9c可以横向地延伸，优选地正交于第一侧部6a的纵边11a，11b延伸，如图2所示，因此也正交于纵向L延伸。狭缝状的第三孔9c优选地分别与第一孔9a和第二孔9b形成锐角中间角β。
图4从另一视角示出了图1的换热器1，其中可以在前方看到第二侧部6b。图5以沿着堆叠方向S的俯视图示出了类似于图2的第二侧部6b。如图2和5所示，第二侧部6b与第一部分6a的区别在于板缘16，该板缘从第二侧部6b的板底部15成一定角度突出。这种板缘16不存在于第一侧部6a中，即，第一侧部6a以大致平坦方式呈现。如以侧视图示出了第二侧部6b的图6所示，板缘16可以从板底部15成直角突出。此外，从图6的侧视图可以获得，热膨胀补偿器8a，8b与凹部12a，12b和连接腹板13a，13b一起布置在板缘16中。相反，预定断裂点7完全布置在板底部15中。
现将注意力转向图2和图5的图示。据此，包括两个孔9a，9b和预定断裂点7的第一热膨胀补偿器8a和第二热膨胀补偿器8b由此形成热膨胀补偿装置17。在根据图2的第一侧部6a中以及在根据图5的第二侧部6b中设置两个这样的热膨胀补偿装置17，17'，并且它们沿着纵向L彼此成一定距离布置。两个热膨胀补偿装置17，17'可以优选地相对于垂直于纵向L延伸的对称轴线A彼此轴对称布置。
图7和8示出了侧部6a，6b的变型，因为其可以优选地用在冷却剂冷却器中。为了避免不必要的文本重复，在图7和8中仅以示例性方式仅示出了第一侧部6a。类似于图2的图，图7由此以沿着堆叠方向S的俯视图示出了第一侧部6a，并且类似于图4，图8以侧视图示出了第一侧部6。在根据图7和8的变型的情况下，第一侧部6a还包括第一热膨胀补偿器8a和第二热膨胀补偿器8b以及第一孔9a和第二孔9b。两个孔9a，9b的彼此面对并且彼此成一定距离布置的两个端部18a，18b由此形成预定断裂点7的一部分。板底部15的壁厚相对于两个端部18a，18b之间的区域19中的也是预定断裂点7的一部分的互补区域而减小。在图7的示例中，狭缝状的两个孔9a，9b的两个端部18a，18b也进入的所述区域19在俯视图中具有圆形几何形状。

Claims (16)

1.一种换热器(1)，用于机动车辆，
-包括布置在两个侧部(6a，6b)之间的多个管体(2)，
-其中至少一个侧部(6a，6b)具有至少一个预定断裂点(7，7')和至少一个热膨胀补偿器(8a，8b，8a'，8b')，并且其中在所述侧部(6a，6b)中提供至少一个孔(9a，9b，9a'，9b')，其从所述预定断裂点(7，7')通向所述至少一个热膨胀补偿器(8a，8b，8a'，8b')，
所述至少一个侧部(6a，6b)具有第一和第二热膨胀补偿器(8a，8b，8a'，8b')以及第一和第二孔(9a，9b，9a'，9b')，
其中所述第一孔从所述预定断裂点(7，7')通向所述第一热膨胀补偿器(8a，8a')，并且所述第二孔(9b，9b')从所述预定断裂点(7，7')通向所述第二热膨胀补偿器(8b，8b')，
其中所述预定断裂点(7，7')包括预定断裂腹板(10)，所述预定断裂腹板(10，10')部分地被所述第一和第二孔(9a，9b，9a'，9b')包围以及被第三孔(9c，9c')包围，所述第三孔与所述第一和第二孔(9a，9b，9a'，9b')成一定距离而布置，
所述第三孔(9c，9c')垂直于所述至少一个侧部(6a，6b)的纵边(11a，11b)横向延伸，并且分别与所述第一和第二孔(9a，9b，9a'，9b')形成锐角中间角(β，β')。
2.根据权利要求1所述的换热器，
其特征在于
所述至少一个侧部(6a，6b)具有第一和第二热膨胀补偿器(8a，8b)以及第一和第二孔(9a，9b，9a'，9b')，其中所述两个孔(9a，9b，9a'，9b')中的彼此面对并且彼此成一定距离布置的两个端部(18a，18b)形成所述预定断裂点(7)的一部分。
3.根据权利要求2所述的换热器，
其特征在于
在所述两个端部(18a，18b)之间的区域(19)中，相应的侧部(6a，6b)的壁厚减小。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的换热器，
其特征在于
所述预定断裂腹板(10)的壁厚被减小。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的换热器，
其特征在于
所述至少一个侧部(6a，6b)纵向地呈现并且在纵边(11a，11b)中具有作为所述至少一个热膨胀补偿器(8a，8b，8a'，8b')的一部分并将纵边(11a，11b)分成第一和第二侧部(11a.1，11a.2，11b.1，11b.2)的凹部(12a，12b，12a'，12b')，
其中将相应的纵边(11a，11b)的所述第一侧部(11a.1，11b.1)连接到所述第二侧部(11a.2，11b.2)的连接腹板(13a，13b，13a'，13b')布置在相应的凹部(12a，12b，12a'，12b')中。
6.根据权利要求5所述的换热器，
其特征在于
所述至少一个孔(9a，9b，9a'，9b'，9c，9c')通向所述凹部(12a，12b，12a'，12b')。
7.根据权利要求5所述的换热器，
其特征在于
在所述侧部的纵侧的两个相对的纵边(11a，11b)中分别设置至少一个凹部(12a，12b，12a'，12b')，
其中两个凹部(12a，12b，12a'，12b')相对于由相应的纵边(11a，11b)限定的纵向(L)布置在所述侧部(6a，6b)的相同高度处。
8.根据权利要求7所述的换热器，
其特征在于
两个凹部(12a，12b，12a'，12b')在每个纵边(11a，11b)中彼此成一定距离布置。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的换热器，
其特征在于
-所述至少一个侧部(6a，6b)以板状方式呈现，
-所述预定断裂点(7，7')大致布置在板状的侧部(6a，6b)的两个相对纵边(11a，11b)之间的中间。
10.根据权利要求5所述的换热器，
其特征在于
所述凹部(12a，12b，12a'，12b')具有三角形几何形状，并且所述连接腹板(13a，13b，13a'，13b')具有尖端向内指并指向侧部(6a，6b)的V形几何形状，
其中所述V形连接腹板(13a，13b，13a'，13b')以这样的方式布置在所述凹部中：在所述至少一个侧部(6a，6b)的俯视图中，形成了以V形方式布置在其中的两个通道狭缝(14a，14b)，其使狭缝状的孔(14a，14b)朝向所述侧部(6a，6b)的所述纵边(11a，11b)延伸。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的换热器，
其特征在于
所述第一热膨胀补偿器(8a，8a')在所述至少一个侧部(6a，6b)的第一纵边(11a)，并且所述第二热膨胀补偿器(8b，8b')在所述侧部(6a，6b)的位于与所述第一纵边(11a)相对的第二纵边(11b)上。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的换热器，
其特征在于
至少一个孔(9a，9b，9c，9a'，9b'，9c')以狭缝状方式呈现。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的换热器，
其特征在于
分别以狭缝状方式呈现的所述第一和第二孔(9a，9b，9a'，9b')以彼此成锐角或钝角中间角(α，α')布置。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的换热器，
其特征在于
-构造为板状的所述侧部(6a，6b)具有板底部(15)，所述板底部朝向所述纵边(11a，11b)分别过渡到板缘(16)，所述板缘从板底部(15)成直角突出，
-所述预定断裂点布置在所述板底部(15)中并且所述热膨胀补偿器(8a，8b，8a'，8b')至少部分地布置在所述板缘(16)中。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的换热器，
其特征在于
-所述第一和第二热膨胀补偿器(8a，8b，8a'，8b')与所述两个孔(9a，9b，9a'，9b')和所述预定断裂点(7，7')形成热膨胀补偿装置(17，17')，
-其中设置两个热膨胀补偿装置(17，17')，所述两个热膨胀补偿装置在所述至少一个侧部(6a，6b)中彼此成一定距离布置，彼此对称地布置。
16.一种机动车辆，
-包括内燃机，
-包括新鲜空气系统，所述新鲜空气系统与所述内燃机配合并且包括根据前述权利要求中任一项所述的换热器(1)，其中所述的换热器作为中间冷却器呈现，和/或包括冷却回路，所述冷却回路与所述内燃机配合并且包括根据前述权利要求中任一项所述的换热器(1)，其中所述的换热器构造为冷却剂冷却器。
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