DE102007042868A1

DE102007042868A1 - Brennkraftmaschine mit einem Wärmetauscher und ein zur Anwendung bei der Brennkraftmaschine bestimmter Wärmetauscher

Info

Publication number: DE102007042868A1
Application number: DE102007042868A
Authority: DE
Inventors: Alfons Laumann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2007-09-08
Filing date: 2007-09-08
Publication date: 2009-03-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine für ein Kraftfahrzeug bestimmte Brennkraftmaschine mit einem in einem luftführenden Bauteil angeordneten, als Ladeluftkühler ausgeführten Wärmetauscher (2). Der Wärmetauscher (2) ist dabei in einer Ausformung (3) mittels jeweils eines beiderseits des Wärmetauschers (2) angeordneten keilförmigen Dichtungselements (4) gegenüber einer Saugrohrwand (5) des luftführenden Bauteils dichtend fixiert. Hierdurch entsteht der die Dichtung herbeiführende Kontakt erst in der eingeschobenen Position, sodass die gewünschte Dichtung zugleich mit dem Erreichen der Endlage erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine für ein Kraftfahrzeug bestimmte Brennkraftmaschine mit einem in einem luftführenden Bauteil, insbesondere Saugrohr angeordneten Wärmetauscher, insbesondere Ladeluftkühler, welcher in einer Ausformung einer Bauteilwand dichtend fixiert ist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen zur Anwendung bei einer Brennkraftmaschine bestimmten Wärmetauscher, insbesondere Ladeluftkühler, welcher an einer Ausformung einer Bauteilwand eines luftführenden Bauteils, insbesondere Saugrohres dichtend fixierbar ist.
Bei bekannten Wärmetauschern münden die von einem Kühlmedium durchströmten Rohre in einen Rohrboden, der üblicherweise mit einem Sammelkasten verbunden ist. Die Rohr/Boden-Verbindung ist so gestaltet, dass der Rohrboden als nach innen gerichtete Durchzüge ausgebildete Durchbrüche aufweist, in welche die Rohre eingesteckt sind und nach innen über die Durchzüge überstehen. Die Rohre, vielfach Flachrohre, sind mit den Durchzügen bzw. dem Boden dichtend verbunden.
Ein Problem bei derartigen Wärmetauschern, insbesondere auch bei Ladeluftkühlern mit Flachrohren, besteht darin, dass die Eckbereiche und Schmalseiten der Flachrohre besonders hohen Beanspruchungen unterliegen, die sich aus dem Innendruck innerhalb des Sammelkastens und der Ausbildung des Rohrbodens ergeben. Diese Spannungsspitzen im Bereich der Rohr/Boden-Verbindungen können zu Undichtigkeiten des Wärmetauschers führen.
Es sind auch bereits Vorschläge bekannt geworden, die Rohrenden von Flachrohren durch einsteckbare und mit den Flachrohrenden verlötbare Klammerelemente zu verstärken. Diese Klammerelemente weisen vier Seitenschenkel auf, die in zwei benachbarte Flachrohre eingesteckt und mit diesen verlötet werden.
Eine lösbare Rohrverbindung, insbesondere für luftführende Rohre, ist aus der EP 04 52 172 B1 bekannt. Die Rohrverbindung, mit der zwei aneinandergrenzende Rohrabschnitte dicht zusammengefügt werden, beinhaltet eine Klemmhülse, die die ineinander gesteckten Rohrenden der Rohrabschnitte umgreift. Um ein versehentliches axiales Lösen der Verbindung zu verhindern, sind an der Klemmhülse radial nach innen einragende Rastnasen ausgebildet, die in Rastausnehmungen einragen, welche an beiden Rohrenden vorgesehen sind. Die Rastausnehmungen bestehen aus einer umlaufenden Rastnut im Bereich des ersten Rohrendes und aus einer Rastöffnung im Bereich des zweiten Rohrendes, wobei die Rastnut und die Rastöffnung in Deckung gebracht werden müssen, damit die Rastnase der Klemmhülse durch die Rastöffnung hindurch bis in die Rastnut einragen kann und durch Formschluss die beiden Rohrenden aneinander hält.
Problematisch hierbei ist, dass eine sichere Verbindung nur hergestellt werden kann, wenn die Rastöffnung und die Rastnut radial und axial in Deckung liegen; andernfalls ist kein Formschluss und folglich keine sichere Abdichtung in beide Achsrichtungen der Rohrabschnitte hergestellt.
Wie durch die DE 28 52 408 A1 sowie die DE 28 52 415 A1 bekannt, können Kunststoffkästen mittels einer Bördelverbindung und einer Gummidichtung mit einem Rohrboden verbunden werden, welcher die Rohre aufnimmt. Bei mechanisch gefügten Systemen weisen die Rohre häufig einen kreisrunden Querschnitt, teilweise auch einen ovalen oder elliptischen bzw. flachovalen Querschnitt auf. Die Rohre werden mechanisch gegenüber den Rippen und den Rohrböden aufgeweitet, sodass eine hinreichende Pressung erzielt wird, welche bei der Rohr/Boden-Verbindung die erforderliche Dichtheit herstellt.
Weiterhin bezieht sich die FR 2645209 auf einen Ladeluftkühler mit seitlichen flexiblen Anschlagelementen. Auch die JP 2002-309943 beschreibt einen Ladeluftkühler. Dieser ist mit elastischen Anschlagelementen aus einem flexiblen Material ausgestattet.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine sowie einen zur Anwendung bei einer Brennkraftmaschine bestimmten Wärmetauscher der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass die Abdichtung verbessert und insbesondere eine prozesssichere Montage mit geringem Aufwand sichergestellt werden kann.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit einer Brennkraftmaschine gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche 2 bis 6 betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also eine Brennkraftmaschine vorgesehen, bei welcher der Wärmetauscher mittels eines keilförmigen Dichtungselementes in der Ausformung fixiert ist. Hierdurch wird ein unerwünschtes seitliches Abströmen der zu kühlenden Luft zuverlässig vermieden, indem durch das keilförmige Dichtungselement eine zuverlässige Abdichtung auch dann erreicht wird, wenn die Montageposition von einer vorbestimmten Position in der Einschubrichtung abweicht. Insbesondere wird also die Dichtung erfindungsgemäß nicht erst in einer in Einschubrichtung axialen Endlage durch die Anlage des Wärmetauschers an dem luftführenden Bauteil erreicht, sodass eine prozesssichere Montage gewährleistet wird. Weiterhin wird ein Abstreifen eines nach dem Stand der Technik am Umfang angeordneten Dichtungsrings auf dem Wärmetauscher bedingt durch die Reibung beim Einschieben des Wärmetauschers in das beispielsweise als Saugrohr ausgeführten luftführenden Bauteils vermieden, weil erfindungsgemäß der die Dichtung herbeiführende Kontakt erst in der eingeschobenen Position entsteht, sodass die gewünschte Dichtung zugleich mit dem Erreichen der Endlage erfolgt.
Man könnte daran denken, mittels eines einzigen keilförmigen Dichtungselementes zugleich eine Fixierung und Dichtung herbeizuführen. Besonders vorteilhaft ist hingegen eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, bei der jeweils zumindest ein keilförmiges Dichtungselement beiderseits des Wärmetauschers angeordnet ist. Hierdurch wird eine zuverlässige Abdichtung erreicht und zugleich durch die hierzu bevorzugt symmetrische Fixierung, insbesondere gleichmäßige Einleitung der Montagekraft, eine Verlagerung des Wärmetauschers quer zur Einschubrichtung vermieden.
Hierzu erweist es sich als besonders praxisgerecht, wenn mehrere keilförmige Dichtungselemente hinsichtlich der Geometrie, der Abmessungen und/oder der Materialbeschaffenheit übereinstimmend ausgeführt sind, sodass die so erreichbare Dichtung und Fixierung beiderseits des Wärmetauschers übereinstimmt. Zugleich wird eine Verwechslung der Dichtungselemente und damit eine fehlerhafte Montage vermieden, um so die Prozesssicherheit weiter zu verbessern.
Eine andere, ebenfalls besonders Erfolg versprechende Abwandlung wird dadurch erreicht, dass mehrere keilförmige Dichtungselemente durch ein Verbindungselement miteinander verbunden sind, wobei das Verbindungselement seinerseits eine Dichtungs- oder Fixierfunktion erfüllen kann. Insbesondere wird durch das Verbindungselement jedoch eine vereinfachte Handhabung der Dichtungselemente, die durch das Verbindungselement beispielsweise paarweise verbunden sind, erreicht, um so den Montageprozess weiter zu optimieren.
Das keilförmige Dichtungselement kann grundsätzlich aus einem beliebigen zur Abdichtung geeigneten polymeren Kunststoff bestehen. Besonders zweckmäßig ist es darüber hinaus, wenn das keilförmige Dichtungselement aus einem flexiblen, insbesondere einem geschäumten Werkstoff besteht, um so durch eine optimale Anpassbarkeit des Schaumwerkstoffs über eine vergleichsweise große Anlagefläche zugleich eine sichere Abdichtung bei geringen Montagekräften und einen Ausgleich von Fertigungsungenauigkeiten zu erreichen.
Das keilförmige Dichtungselement könnte im Anschluss an eine relative Positionierung des Wärmetauschers in der Ausformung in den keilförmigen Spalt bis zum Erreichen einer Klemmwirkung eingeschoben werden. Besonders einfach ist hingegen eine Abwandlung, bei welcher das keilförmige Dichtungselement mittels einer Adhäsionsverbindung mit dem Wärmetauscher verbunden ist, sodass das Dichtungselement mit dem Ladeluftkühler eine einfach zu handhabende Baueinheit bildet, die in einem einzigen Montageschritt manuell oder automatisiert positioniert werden kann.
Die zweitgenannte Aufgabe, einen zur Anwendung bei einer Brennkraftmaschine bestimmten Wärmetauscher der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass die Abdichtung verbessert und insbesondere eine prozesssichere Montage mit geringem Aufwand erreicht werden kann, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Wärmetauscher mittels eines keilförmigen Dichtungselementes in der Ausformung fixierbar ist. Hierdurch wird das Vorbeiströmen ungekühlter Luft an dem Wärmetauscher in der Ausformung vermieden, wobei das insbesondere mit dem Wärmetauscher unlösbar verbundene keilförmige Dichtungselement eine zuverlässige Abdichtung ermöglicht. Die gewünschte Dichtung entsteht somit ausschließlich in der eingeschobenen Position, die dadurch zugleich mit dem Erreichen der Endlage erfolgt.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 einen in einem Saugrohr angeordneten Wärmetauscher in einer Seitenansicht;
2 eine Position während des Einschiebens des Wärmetauschers in das Saugrohr in einer entlang der Linie II-II in der 1 geschnittenen Ansicht.
1 zeigt einen in einem Saugrohr 1 angeordneten, als Ladeluftkühler ausgeführten Wärmetauscher 2 einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug in einer Seitenansicht. Der Wärmetauscher 2 ist dabei in einer Ausformung 3 mittels jeweils eines beiderseits des Wärmetauschers 2 angeordneten keilförmigen Dichtungselementes 4 gegenüber einer Saugrohrwand 5 des Saugrohrs 1 dichtend fixiert. Hierdurch entsteht der die Dichtung herbeiführende Kontakt erst in der eingeschobenen Position, sodass die gewünschte Dichtung zugleich mit dem Erreichen der Endlage erfolgt, wie dies ergänzend auch anhand einer in der 2 gezeigten Position während der Einschiebens des Wärmetauschers 1 in das Saugrohr 1 dargestellt wird.
Wie in der 2 zu erkennen, erfolgt die gewünschte Abdichtung durch eine flächige Anlage des keilförmigen Dichtungselementes 4 gegenüber einer Saugrohrwand 5 des Saugrohrs 1 zugleich mit dem Erreichen der gewünschten Position durch Einschieben des Wärmetauschers 2 in Einschubrichtung 6 in die hierfür vorgesehene Ausformung 3. Die Abdichtung erfolgt somit nahezu über die gesamte seitliche Saugrohrwand 5, sodass die Prozesssicherheit wesentlich verbessert ist.
Für eine sichere Abdichtung zwischen der in Einschubrichtung 6 vorne liegenden Fläche des Wärmetauschers 2 gegenüber der korrespondierenden Fläche der Ausformung 3 kann die dem Wärmetauscher 2 zugeordnete Fläche mit einer vorstehenden Kante, z. B. einer Blechkante versehen sein, auf welche ein Dichtprofil aufgeschoben wird. Die gegenüberliegende Wand der Ausformung 3 weist dann eine dementsprechende Vertiefung in Form einer Nut auf, in welche das Dichtprofil eingreift. Zusätzlich ist somit der Wärmetauscher 2 mechanisch gegen Schwingungsanregung abgestützt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0452172 B1 [0005]
- DE 2852408 A1 [0007]
- DE 2852415 A1 [0007]
- FR 2645209 [0008]
- JP 2002-309943 [0008]

Claims

Eine für ein Kraftfahrzeug bestimmte Brennkraftmaschine mit einem in einem luftführenden Bauteil, insbesondere Saugrohr (1) angeordneten Wärmetauscher (2), insbesondere Ladeluftkühler, welcher in einer Ausformung (3) einer Bauteilwand (Saugrohrwand 5) dichtend fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (2) mittels eines keilförmigen Dichtungselements (4) in der Ausformung (3) fixiert ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zumindest ein keilförmiges Dichtungselement (4) beiderseits des Wärmetauschers (2) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere keilförmige Dichtungselemente (4) hinsichtlich der Geometrie, der Abmessungen und/oder der Materialbeschaffenheit übereinstimmend ausgeführt sind.
Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere keilförmige Dichtungselemente (4) durch ein Verbindungselement miteinander verbunden sind.
Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das keilförmige Dichtungselement (4) aus einem flexiblen, insbesondere einem geschäumten Werkstoff besteht.
Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das keilförmige Dichtungselement (4) mittels einer Adhäsionsverbindung mit dem Wärmetauscher (2) verbunden ist.
Einen zur Anwendung bei einer Brennkraftmaschine nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche bestimmten Wärmetauscher (2), insbesondere Ladeluftkühler, welcher an einer Ausformung (3) einer Bauteilwand (Saugrohrwand 5) eines luftführenden Bauteils, insbesondere Saugrohrs (1) dichtend fixierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (2) mittels eines keilförmigen Dichtungselements (4) in der Ausformung (3) fixierbar ist.