DE10052229A1 - Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug

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Dirk Buhlmann
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Abstract

Es wird ein Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, insbesondere ein Flüssigkeit/Luftwärmetauscher, mit einem Leitungselement, durch das zu kühlendes Medium führbar ist und mit einer Wärmeübertragungsfläche, über die Wärme von dem zu kühlenden Medium an Umgebungsluft übertragbar ist, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Wärmetauscher. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist der Wärmetauscher derart an ein Außenelement des Kraftfahrzeuges ansetzbar bzw. angesetzt, daß seine Wärmeübertragungsfläche einen Abschnitt der äußeren Oberfläche des Außenelementes ersetzt und/oder die äußere Oberfläche des Außenelementes ergänzt. DOLLAR A Anwendung in Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen.

Description

Die Erfindung betrifft zum einen einen Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, und zum anderen ein entsprechendes Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8.
Aus der Offenlegungsschrift DE 29 52 467 A1 ist ein Wärmetauscher zum Kühlen des Schmieröls von Verbrennungsmotoren bekannt, der aus einem Stapel von Hohlelementen zur Führung des zu kühlenden Mediums besteht. Diese Hohlelemente sind beabstandet zueinander angeordnet, so daß eine Kühlluftströmung quer zur Strömungsrichtung des zu kühlenden Mediums durch den Wärmetauscher hindurchtreten kann. Ein derartiger Wärmetauscher weist einen eigenen Tragrahmen auf und ist an der Frontseite eines Kraftfahrzeuges quer zur Fahrtrichtung an der Karosserie des Kraftfahrzeuges über einzelne Montagepunkte montierbar.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, einen Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, der besonders raumsparend ausführbar und einfach herstellbar ist, sowie ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem ein entsprechender Wärmetauscher möglichst wenig Bauraum einnimmt und möglichst kostengünstig einbaubar ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Wärmetauscher mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
Der erfindungsgemäße Wärmetauscher zeichnet sich durch einen besonders einfachen Aufbau aus, wobei der Wärmetauscher derart an ein Außenelement eines Kraftfahrzeuges ansetzbar ist, daß seine Wärmeübertragungsfläche einen Abschnitt der äußeren Oberfläche des Außenelementes ersetzt oder die äußere Oberfläche des Außenelementes ergänzt. Der Wärmetauscher kann dabei sowohl zwischen zwei getrennte Außenelemente als auch in ein integrales Außenelement eingesetzt werden. Er kann ebenfalls zum Schließen von Spalten oder Zwischenräumen zwischen zwei außen liegenden Bauteilen der Kraftfahrzeugkarosserie verwendet werden. Man kann dabei auf gesonderte Befestigungsmittel und Tragelemente verzichten, erhält dennoch eine effektive Kühlung und kann den Wärmetauscher raumsparend im Bereich der Außenhaut bzw. des Unterbodens des Kraftfahrzeuges anordnen. Als Außenelemente sind nicht nur solche Bauteile zu verstehen, die außerhalb des Fahrzeuges sichtbar sind, sondern auch solche, die innerhalb des Fahrzeuges von Umgebungsluft um- oder durchströmbar sind, wobei als äußere Seite jeweils diejenige Seite des Außenelementes zu gelten hat, die mit der Umgebungsluftströmung in Verbindung steht.
In Ausgestaltung der Erfindung strömt das zu kühlende Medium im wesentlichen parallel zur Strömung der Umgebungsluft durch den Wärmetauscher. Dies ergibt sich insbesondere dann, wenn der Wärmetauscher mit seiner zu den Strömungskanälen des zu kühlenden Mediums parallelen Längsachse in Fahrzeuglängs­ richtung bzw. in Richtung der Umgebungsluftströmung ausgerich­ tet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Wärmetauscher lösbar und/oder formschlüssig, insbesondere über eine Schraub- und/oder eine Klip-Verbindung an dem Außenelement festlegbar.
Es ergibt sich jeweils eine einfache Auswechselbarkeit bei gleichzeitiger sicherer Fixierbarkeit des Wärmetauschers.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Wärmetauscher in eine Aussparung des Außenelementes, insbesondere einen Schlitz in dem Außenelement, einrastbar. Dadurch ergibt sich eine besonders einfache Montage. Beim Betrieb des Wärme­ tauschers erfolgt gegebenenfalls eine gewisse Verspannung durch eine Erwärmung des Wärmetauschers mit damit einhergehender Materialausdehnung.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Wärmetauscher ein Hohlprofil, insbesondere ein Strangpreßhohlprofil, auf, welches das Leitungselement und die Wärmeübertragungsfläche umfaßt. Damit ergibt sich eine besonders kostengünstige Herstellung des Wärmetauschers.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Hohlprofil wenigstens ein Rastelement, insbesondere eine oder mehrere Längsnuten, vorgesehen, über das das Hohlprofil an dem Außenelement festlegbar ist. Damit entfallen zusätzliche Befestigungsmittel weitgehend, außerdem besteht eine günstige Kraftübertragungskonfiguration, da sich linienförmige Kontaktbereiche ergeben.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug zeichnet sich dadurch aus, daß der Wärmetauscher derart an das Außenelement angesetzt ist, daß seine Wärmeübertragungsfläche einen Abschnitt der äußeren Oberfläche des Außenelementes ersetzt und/oder die äußere Ober­ fläche des Außenelementes ergänzt. Damit wird eine gute Integration des Wärmetauschers in die Außenhaut bzw. den Unterboden des Kraftfahrzeuges erreicht. Der Wärmetauscher kann zugleich ein Verbindungselement zwischen zwei Außenelementen des Kraftfahrzeuges oder eine Verkleidung eines Zwischenraumes zwischen zwei Außenelementen darstellen. Jedenfalls ergibt sich eine Integration des Wärmetauschers in die luftüberströmte Außenoberfläche des Kraftfahrzeuges.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung stehen das Leitungselement und/oder die Wärmeübertragungsfläche des Wärmetauschers mit dem Außenelement in wärmeleitendem, insbesondere metallischem Kontakt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung bildet der Wärme­ tauscher ein Verbindungsmittel zwischen zwei oder mehr Außenelementen. An dem Wärmetauscher sind entsprechende Befestigungselemente vorsehbar und der Wärmetauscher eignet sich gegebenenfalls zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen.
Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher in einer Einbausituation und
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Außenseite eines Bodenblechs eines Kraftfahrzeuges mit dem Wärmetauscher nach Fig. 1.
In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher 1 in einer Einbausituation in einem Kraftfahrzeug dargestellt. Der Wärmetauscher 1 ist außenseitig an dem Kraftfahrzeug angeordnet und wird von Umgebungsluft überströmt. Vorzugsweise ist er - wie in Fig. 2 dargestellt - in ein Außenelement des Kraftfahrzeuges in Form des Hauptbodenblechs 4 eingesetzt. Somit dient der Wärmetauscher 1 zur Übertragung von Wärme aus einem zu kühlenden Medium an die vorbeiströmende Umgebungsluft. In modifizierten Ausführungsbeispielen kann der Wärmetauscher 1 in außenliegende, d. h. von Umgebungsluft überströmte Karosserieteile, Verkleidungsteile, Anbauteile (z. B. Luftleitelemente) oder Luftströmungskanäle eingebaut sein.
Hauptbestandteil des Wärmetauschers 1 ist ein Strangpreß­ hohlprofil 1a. Es ist aus einer Aluminiumlegierung mit guten Wärmeleitungs- und Festigkeitseigenschaften, beispielsweise aus dem Werkstoff AlMnSi1, hergestellt. Das Hohlprofil 1a umfaßt zwei geschlossene Leitungselemente 2 (Kanäle) für das zu kühlende Medium und eine Wärmeübertragungsfläche 3, die in direktem Kontakt mit der vorbeiströmenden Umgebungsluft steht. Als zu kühlende Medien sind ein Hydrauliköl und/oder Motorkraftstoff vorgesehen; entsprechend ist der Wärmetauscher 1 als Flüssigkeit/Luft-Wärmetauscher ausgeführt. In modifizierten Ausführungsbeispielen ist als zu kühlendes Medium eine Kühlflüssigkeit des Kraftfahrzeugverbrennungsmotors, einer Klimaanlage und/oder eines Hilfsmotors vorsehbar. Es versteht sich von selbst, daß auch gasförmige Medien mit Hilfe eines derartigen Wärmetauschers gekühlt werden können und daß der Wärmetauscher 1 gegebenenfalls auch zur Erwärmung der Medien verwendet werden kann. Selbstverständlich kann eine beliebige Anzahl von Kanälen in unterschiedlichster Größe und Anordnung im Hohlprofil vorgesehen sein.
An den Leitungselementen 2 sind in nicht dargestellter Weise Anschlußstücke vorgesehen, über die das zu kühlende Medium zu- und abgeführt werden kann. Ansonsten sind die Leitungs­ elemente 2, wie bereits erwähnt, geschlossen ausgeführt, damit kein zu kühlendes Medium austreten kann.
Das Hohlprofil 1a ist in eine als Loch oder Schlitz gestaltete Aussparung im Hauptbodenblech 4 eingesetzt, wobei an dem Hohl­ profil zwei Rastelemente in Form von Längsnuten 1d vorgesehen sind, in die das Hauptbodenblech 4 formschlüssig eingreift. Vorzugsweise ist mit den Nuten 1d und der Aussparung im Hauptbodenblech 4 eine Klip-Verbindung realisiert, die eine besonders einfache Montage des Hohlprofils 1a durch Verrasten ermöglicht. In einem modifizierten Ausführungsbeispiel ist das Außenelement 4 wenigstens zweiteilig ausgeführt, und an der Schnittlinie zwischen den beiden Teilen, an der ein Spalt vorgesehen ist, ist das Hohlprofil 1a eingesetzt. In einem weiteren modifizierten Ausführungsbeispiel ist das Hohlprofil mit dem Hauptbodenblech verschraubt.
Die Wärmeübertragungsfläche 3 erstreckt sich über die gesamte mit zur Oberflächenvergrößerung quergesägten Rippen 1b (siehe auch Fig. 2) versehene Unterseite 1c des Wärmetauschers 1 und schließt direkt an die äußere Oberfläche 4a des Hauptbodenblechs 4 an. Durch den engen Kontakt und die gute Wärmeleitung zwischen der Wärmeübertragungsfläche 3 und der Oberfläche 4a des Außenelementes 4 kann ein Teil der Oberfläche 4a mit zur Wärmeübertragung genutzt werden.
Zur konkreten Dimensionierung wird ein Hohlprofil 1a mit den folgenden Maßen vorgeschlagen: Länge 670 mm, Breite 32 mm, Fläche 0,02144 m2.
Der vorgeschlagene Wärmetauscher eignet sich besonders zum Einbau in Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, bei denen Platzmangel eine besonders effektive Raumausnutzung erforderlich macht. Der Wärmetauscher ist bei einem derartigen Kraftfahrzeug an ein Außenelement desselben angesetzt oder in eine Aussparung des Außenelementes eingesetzt, wobei die Wärmeübertragungsfläche einen Abschnitt der äußeren Oberfläche des Außenelementes ersetzt. Als bevorzugtes Außenelement zum Einbau des erfindungsgemäßen Wärmetauschers ist ein Unterbodenblech, insbesondere der sogenannte Hauptboden vorgesehen. In einem modifizierten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges ergänzt die Wärmeübertragungsfläche des Wärmetauschers die äußere Oberfläche des Außenelementes, indem sie einen Spalt oder Zwischenraum im Bereich der Außenhaut des Kraftfahrzeuges abdeckt bzw. schließt. In einem weiteren modifizierten Ausführungsbeispiel stellt der Wärmetauscher ein Verbindungsmittel zwischen zwei Außenelementen des Kraftfahrzeuges dar.
Der Wärmetauscher und das umgebende Außenelement stehen in direktem metallischem Kontakt, so daß ein Teil der äußeren Oberfläche des Außenelementes ebenfalls zur Wärmeübertragung genutzt werden kann.

Claims (10)

1. Wärmetauscher (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Flüssigkeit/Luft-Wärmetauscher, mit
einem Leitungselement (2), durch das das zu kühlende Medium führbar ist, und
einer Wärmeübertragungsfläche (3), über die Wärme von dem zu kühlenden Medium an Umgebungsluft übertragbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Wärmetauscher (1) derart an ein Außenelement (4) eines Kraftfahrzeuges ansetzbar ist, daß seine Wärmeübertragungsfläche (3) einen Abschnitt der äußeren Oberfläche (4a) des Außenelementes (4) ersetzt und/oder die äußere Oberfläche (4a) des Außenelementes (4) ergänzt.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu kühlende Medium im wesentlichen parallel zur Strömung der Umgebungsluft durch den Wärmetauscher (1) strömt.
3. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher lösbar, insbesondere über eine Schraub- und/oder eine Klip-Verbindung an dem Außenelement festlegbar ist.
4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher formschlüssig, insbesondere über eine Schraub- und/oder eine Klip-Verbindung an dem Außenelement festlegbar ist.
5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher in eine Aussparung des Außenelementes, insbesondere einen Schlitz in dem Außenelement, einrastbar ist.
6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher ein Hohlprofil, insbesondere ein Strangpreßhohlprofil, aufweist, welches das Leitungselement und die Wärmeübertragungsfläche umfaßt.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Hohlprofil wenigstens ein Rastelement, insbesondere eine oder mehrere Längsnuten, vorgesehen ist, über das das Hohlprofil an dem Außenelement festlegbar ist.
8. Kraftfahrzeug mit
einem Außenelement (4) und
einem Wärmetauscher, insbesondere einem Flüssigkeit/Luft- Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der
ein Leitungselement zur Führung des zu kühlenden Mediums sowie
eine Wärmeübertragungsfläche zur Übertragung von Wärme von dem zu kühlenden Medium an Umgebungsluft aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Wärmetauscher derart an das Außenelement (4) angesetzt ist, daß seine Wärmeübertragungsfläche (3) einen Abschnitt der äußeren Oberfläche (4a) des Außenelementes (4) ersetzt und/oder die äußere Oberfläche (4a) des Außenelementes (4) ergänzt.
9. Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungselement und/oder die Wärmeübertragungsfläche des Wärmetauschers mit dem Außenelement in wärmeleitendem, insbesondere metallischem Kontakt stehen.
10. Kraftfahrzeug nach Anspruch 8 und/oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher ein Verbindungsmittel bildet zwischen zwei oder mehr Außenelementen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2843448A1 (fr) * 2002-08-08 2004-02-13 Valeo Thermique Moteur Sa Echangeur de chaleur plan, en particulier pour vehicule automobile, et procede pour sa fabrication

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