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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher zur Wärmeübertragung zwischen einem gasförmigen ersten Fluid und einem flüssigen zweiten Fluid. Die Erfindung betrifft außerdem eine Frischluftanlage einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, die mit einem derartigen Wärmetauscher ausgestattet ist.
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Wärmetauscher dieser Art kommen beispielsweise bei Fahrzeugen zur Anwendung, z. B. um Wärme aus einem Kühlkreis abzuführen, in dem ein flüssiges Kühlmittel zirkuliert, bzw. um Wärme einem Luftstrom zuzuführen, der in die Umgebung entlassen werden kann oder einem Fahrzeuginnenraum zum Beheizen desselben zugeführt werden kann. Vorzugsweise handelt es sich beim Wärmetauscher um einen Ladeluftkühler, der in einer Frischluftanlage zur Versorgung einer Brennkraftmaschine mit Frischluft stromab einer Ladeeinrichtung, beispielsweise ein Turbolader, angeordnet ist, um die komprimierte und dabei aufgewärmte Ladeluft zu kühlen, bevor sie den Brennräumen der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
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Ein derartiger Wärmetauscher kann beispielsweise als Rippen-Rohr-Wärmetauscher konfiguriert sein und dementsprechend mehrere Rohre aufweisen, die sich durch einen ersten Fluidpfad zum Führen des ersten Fluids erstrecken, die außen mit im ersten Fluidpfad angeordneten, vom ersten Fluid durch- bzw. umströmbaren Kühlrippen wärmeübertragend gekoppelt sind und die innen einen zweiten Fluidpfad zum Führen des zweiten Fluids bilden. Für den Fall, dass der Wärmetauscher einen Ladeluftkühler bildet, strömt in den Rohren ein flüssiges Kühlmittel, während im Bereich der Kühlrippen die Ladeluft strömt.
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In einem derartigen Rippen-Rohr-Wärmetauscher sind die Rohre und die Kühlrippen zur Ausbildung eines Kühlerblocks in einer Stapelrichtung, quasi schichtweise aufeinander gestapelt, wobei sich diese Stapelrichtung quer zu einer Hauptströmungsrichtung erstreckt, die das erste Fluid im ersten Fluidpfad aufweist. Ein derartiger Kühlerblock kann nun an zwei in der Stapelrichtung voneinander abgewandten Außenseiten jeweils ein Seitenteil zur seitlichen Begrenzung des ersten Fluidpfads aufweisen.
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Zur Einbindung eines derartigen Wärmetauschers in einen gasführenden Kanal, beispielsweise ein Frischluftkanal, kann es zur Vermeidung von Leckagen bzw. eines Bypasses erforderlich sein, die genannten Seitenteile des Kühlerblocks mit Kanalwänden zu verbinden, die sich im Bereich des Wärmetauschers gegenüberliegen. Je nach Art einer derartigen Verbindung kann es dabei zu einer Übertragung von Zugkräften zwischen der jeweiligen Kanalwand und dem jeweiligen Seitenteil kommen. Diese Zugkräfte werden innerhalb des Kühlerblocks über die aufeinander geschichteten Kühlrippen und Rohre übertragen. Da im Fahrzeugbau üblicherweise eine besonders leichte Bauweise angestrebt ist, besitzen die Kühlrippen ebenso wie die Rohre und die Seitenteile möglichst geringe Wandstärken. Hierdurch können insbesondere die Kühlrippen im Bereich von Verbindungsstellen, über welche sie mit den benachbarten Rohren bzw. mit einem der Seitenteile fest verbunden sind, hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sein, die zu einem Versagen der Verbindungen, die beispielsweise Lötverbindungen sein können, und/oder zu einem Versagen der Kühlrippen führen können. Mit der Beschädigung des Wärmetauschers geht auch eine reduzierte Leistungsfähigkeit einher. Zusätzlich oder alternativ kann sich der Wärmetauscher im Betrieb ausdehnen, wodurch im Wärmetauscher Druckkräfte entstehen, die ebenfalls die Verbindungen belasten können.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Wärmetauscher der vorstehend genannten Art bzw. für eine damit ausgestattete Frischluftanlage eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine erhöhte Stabilität, z. B. für Zugbelastungen, die an den Seitenteilen des Kühlerblocks angreifen, besitzt.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die beiden Seitenteile über wenigstens einen Zuganker fest miteinander zu verbinden. Mit Hilfe derartiger Zuganker können Zugkräfte in der Stapelrichtung zwischen den beiden Seitenteilen übertragen werden, ohne dass dabei die Kühlrippen und die Rohre sowie deren Verbindungen übermäßig belastet werden. Die Gefahr einer Beschädigung der Kühlrippen bzw. deren Anbindung an die Rohre bzw. an das jeweilige Seitenteil kann dadurch signifikant reduziert werden.
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Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann zumindest ein solcher Zuganker außen am Kühlerblock an einer Anströmseite des Kühlerblocks bezüglich des ersten Fluidpfads oder an einer Abströmseite des Kühlerblocks bezüglich des ersten Fluidpfads angeordnet sein und die beiden Seitenteile an besagter Anströmseite bzw. an besagter Abströmseite miteinander verbinden. Es ist klar, dass für den Fall, dass wenigstens zwei derartige Zuganker vorgesehen sind, sowohl an der Anströmseite als auch an der Abströmseite jeweils wenigstens ein derartiger Zuganker angeordnet sein kann. Ein derartiger Zuganker, der anströmseitig bzw. abströmseitig an den Kühlerblock angebaut werden kann, lässt sich am Kühlerblock montieren, ohne dass der Kühlerblock hierzu aufwändig umgestaltet werden muss, wodurch diese Ausführungsform besonders einfach und kostengünstig realisierbar ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann zumindest ein derartiger Zuganker als U-förmiger Bügel ausgestaltet sein, der mit seinen U-Schenkeln, die über eine U-Basis miteinander verbunden sind, die beiden Seitenteile von außen übergreifen. Hierdurch wird eine besonders robuste formschlüssige Verbindung des jeweiligen Zugankers mit den beiden Seitenteilen geschaffen, die in hohem Maße auf Zug belastet werden kann.
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Das jeweilige Seitenteil kann an einem anströmseitigen und/oder an einem abströmseitigen Rand einen Kragen aufweisen, der nach außen, also von den Kühlrippen und den Rohren weggerichtet absteht, insbesondere parallel zur Stapelrichtung. Mit Hilfe derartiger Kragen kann die Biegesteifigkeit des jeweiligen Seitenteils entsprechend erhöht werden.
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Bei einer anderen Weiterbildung kann nun zumindest ein solcher Zuganker so konfiguriert sein, dass er mit einem Endbereich einen derartigen Kragen des jeweiligen Seitenteils umgreift. Hierdurch wird ebenfalls eine formschlüssige Verbindung zwischen besagtem Zuganker und dem jeweiligen Seitenteil realisiert. Über den Kragen wird dabei die Zugkraft vom jeweiligen Seitenteil konzentriert und auf den jeweiligen Zuganker lokal übertragen.
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Um nun den jeweiligen Zuganker versenkt im Kragen anordnen zu können, kann im Kragen im Bereich des jeweiligen Zugankers eine Aussparung vorgesehen sein, in die der jeweilige Zuganker mit dem zugehörigen Endbereich eingreift, um dort den Kragen zu umgreifen.
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Auch bei einem derartigen Zuganker, der einen Kragen am jeweiligen Seitenteil umgreift, kann eine Ausgestaltung als U-förmiger Bügel realisiert werden, wobei dann der jeweilige U-Schenkel an seinem von der U-Basis entfernten Ende den jeweiligen Kragen umgreift.
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Bei einer anderen Weiterbildung kann zumindest ein solcher Zuganker als U-förmiger Bügel ausgestaltet sein, dessen U-Schenkel die beiden Seitenteile an einander zugewandten Innenseiten kontaktieren. In diesem Fall sind die U-Schenkel auf geeignete Weise mit den Seitenteilen verbunden, vorzugsweise mittels Stoffschlussverbindungen. Die U-Schenkel können zum Beispiel mit den Seitenteilen verschweißt oder verlötet sein.
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Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung können die Seitenteile zumindest im Bereich des jeweiligen Zugankers parallel zur Hauptströmungsrichtung des ersten Fluids über den Kühlerblock überstehen. Hierdurch vereinfacht sich die Verwendung von U-förmigen Bügeln als Zuganker. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, den Kühlerblock zumindest im Bereich des jeweiligen Zugankers mit einer Vertiefung auszustatten, in die der jeweilige Zuganker zumindest teilweise hineinragt. Somit lässt sich der jeweilige Zuganker zumindest teilweise in besagter Vertiefung versenkt anordnen. Insbesondere kann dadurch eine kompakte Außenkontur des Kühlerblocks beibehalten werden. Insbesondere können die außenliegenden Zuganker dadurch keine Störkontur für die Handhabung des Kühlerblocks bilden.
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Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung kann zumindest ein solcher Zuganker an wenigstens einem seiner in der Stapelrichtung voneinander entfernten Enden als Klammer ausgestaltet sein, die das jeweilige Seitenteil randseitig außen und innen umgreift. Auch hierdurch kann eine besonders einfache formschlüssige Verbindung realisiert werden, die hohe Zugkräfte zuverlässig übertragen kann.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann zumindest ein solcher Zuganker kammartig ausgestaltet sein, so dass er eine parallel zur Stapelrichtung verlaufende Basis und zumindest drei parallel zur Hauptströmungsrichtung des ersten Fluids von der Basis abstehende Zinken aufweist. Dabei sind zumindest drei derartige Zinken vorgesehen, nämlich zwei außenliegende Zinken und wenigstens ein innenliegender Zinken. Während die beiden voneinander entfernten außenliegenden Zinken zweckmäßig die beiden Seitenteile von außen übergreifen, greift der wenigstens eine innenliegende Zinken in den Kühlerblock ein. Dabei kann der wenigstens eine innenliegende Zinken im Bereich einer Kühlrippe zwischen zwei Rohre eintauchen. Der jeweilige innenliegende Zinken kann mit wenigstens einer Kühlrippe und/oder mit wenigstens einem Rohr in Kontakt stehen und insbesondere damit fest verbunden sein. Ebenso ist es jedoch möglich, den jeweiligen innenliegenden Zinken bezüglich der Kühlrippen und der Rohre lose anzuordnen und/oder kontaktfrei anzuordnen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der jeweilige Zuganker ein flaches Blechteil sein, in dessen Ebene sich die Basis und die Zinken jeweils mit ihren flachen Querschnitten erstrecken. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfach realisierbarer Zuganker, der beispielsweise als werkzeugfallendes Stanzteil realisierbar ist. Insbesondere kann die Basis dabei bezüglich der Hauptströmungsrichtung des ersten Fluids über den Kühlerblock überstehen, wodurch eine Art labyrinthische Dichtung geschaffen wird, die Querströmungen behindert, um so eine geradlinige, störungsfreie Durchströmung des Kühlerblocks im ersten Fluidpfad unterstützt.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann zumindest ein solcher Zuganker im Inneren des Kühlerblocks zwischen einer Anströmseite und einer Abströmseite des Kühlerblocks bezüglich des ersten Fluidpfads angeordnet sein und dort die beiden Seitenteile miteinander verbinden. Durch einen derartigen internen Zuganker kann die Kraftübertragung zwischen den Seitenteilen in das Innere des Kühlerblocks verlegt werden. Hierdurch kann insbesondere die Biegebelastung des jeweiligen Seitenteils reduziert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der jeweilige Zuganker zumindest an einem der Seitenteile in der Stapelrichtung über den Kühlerblock vorstehen und außerhalb des Kühlerblocks mit dem jeweiligen Seitenteil verbunden sein. Durch diese Maßnahme lässt sich außerhalb des Kühlerblocks, der durch die einander zugewandten Innenseiten der beiden Seitenteile begrenzt ist, die Kraftübertragung zwischen den Seitenteilen und den Zugankern realisieren, so dass der gesamte Innenraum des Kühlerblocks von dieser Kraftübertragung entlastet bzw. entkoppelt ist.
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Beispielsweise kann bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform zumindest eines der Seitenteile an einer vom Kühlerblock abgewandten Außenseite eine Dichtungskontur aufweisen, die sich quer zur Hauptströmungsrichtung des ersten Fluids und quer zur Stapelrichtung erstreckt. Im Einbauzustand des Wärmetauschers lässt sich mit Hilfe einer derartigen Dichtungskontur beispielsweise eine Bypassströmung, die den Wärmetauscher umgeht, vermeiden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann nun der jeweilige interne Zuganker in diese Dichtungskontur eingebunden sein. Beispielsweise kann der Zuganker auf geeignete Weise in besagte Dichtungskontur eingefügt, insbesondere eingelötet sein. Insbesondere kann im Bereich dieser Dichtungskontur, vorzugsweise über diese Dichtungskontur, eine Zugkrafteinleitung auf die Seitenteile erfolgen, wobei durch die vorgeschlagene Bauweise eine unmittelbare Kraftübertragung auf die Zuganker erreicht wird, bei der auch die Seitenteile kaum belastet werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann zumindest eines der Seitenteile zweiteilig ausgestaltet sein, wobei die beiden Einzelteile des jeweiligen Seitenteils zur Bildung der Dichtungskontur aneinander stoßen. Durch diese mehrteilige Bauweise der Seitenteile lässt sich der jeweilige Zuganker besonders einfach in den Stoß und vorzugsweise in die Dichtungskontur einbinden.
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Entsprechend einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann sich der jeweilige Zuganker in einer Breitenrichtung des Kühlerblocks, die quer zur Stapelrichtung und quer zur Hauptströmungsrichtung des ersten Fluids verläuft, über einen relativ kleinen Teil der Breite des Kühlerblocks erstrecken, beispielsweise über maximal 10% oder maximal 5% der gesamten Breite des Kühlerblocks. Somit besitzt der jeweilige Zuganker nur einen relativ geringen Einfluss auf den Durchströmungswiderstand des Kühlerblocks innerhalb des ersten Fluidpfads. Die gilt sowohl für anströmseitig oder abströmseitig angeordnete externe Zuganker als auch für interne Zuganker.
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Der jeweilige Zuganker kann als Blechformteil konzipiert sein, der preiswert durch einfache Umformung herstellbar ist.
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Die vorstehend beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsformen der Zuganker können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden, derart, dass am selben Kühlerblock zumindest zwei verschiedene Zuganker vorhanden sein können. Bevorzugt sind jedoch Ausführungsformen, bei denen jeweils gleichartige Zuganker zum Einsatz kommen.
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Bei einer erfindungsgemäßen Frischluftanlage ist ein Frischluftkanal zum Führen von Frischluft vorgesehen, in den ein Wärmetauscher der vorstehend beschriebenen Art so eingesetzt ist, dass die Frischluft das erste Fluid bildet und den Wärmetauscher entlang des ersten Fluidpfads durchströmen kann. Der Frischluftkanal weist zweckmäßig an zwei sich gegenüberliegenden Kanalwänden jeweils eine Kopplung mit dem jeweiligen Seitenteil des Wärmetauschers auf, die insbesondere Zugkräfte übertragen kann. Auf diese Weise können die Kanalwände Zugkräfte auf die Seitenteile und somit auf den Kühlerblock übertragen, die beim erfindungsgemäßen Wärmetauscher weitgehend vom jeweiligen Zuganker aufgenommen werden.
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Die Kopplung zwischen der jeweiligen Kanalwand und dem jeweiligen Seitenteil kann zweckmäßig als Bypassdichtung ausgestaltet sein, um auf der Frischluftseite eine Umströmung des Wärmetauschers zu vermeiden. Zweckmäßig erstreckt sich besagte Kopplung daher über die gesamte Breite des Kühlerblocks. Besagte Kopplung kann beispielsweise als Nut-Feder-Führung konzipiert sein, deren Führungsrichtung parallel zur Breitenrichtung des Kühlerblocks, also quer zur Hauptströmungsrichtung des ersten Fluids und quer zur Stapelrichtung verläuft. Somit kann der Kühlerblock in seiner Breitenrichtung in die jeweilige Führung eingesetzt und daran geführt seitlich in den Frischluftkanal eingesetzt werden.
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An wenigstens einem der Zuganker, der an der Anströmseite bzw. an der Abströmseite des Kühlerblocks angeordnet ist, kann eine Strömungsleitfläche vorgesehen sein, die eine Reduzierung des Durchströmungswiderstands des Kühlerblocks bewirkt. Zusätzlich oder alternativ kann der jeweilige Zuganker zumindest eine Durchtrittsöffnung aufweisen, die ebenfalls den Durchströmungswiderstand des Kühlerblocks reduziert. Eine derartige Öffnung kann bei einem externen Zuganker, der anströmseitig oder abströmseitig am Kühlerblock angeordnet ist, ebenso vorgesehen sein wie bei einem internen Zuganker, der zwischen der Anströmseite und der Abströmseite im Kühlerblock angeordnet ist.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine stark vereinfachte Schnittdarstellung einer Frischluftanlage im Bereich eines Wärmetauschers,
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2 eine geschnittene Detailansicht des Wärmetauschers bei einer anderen Ausführungsform,
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3 eine Seitenansicht eines Zugankers bei einer weiteren Ausführungsform,
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4 eine auseinander gezogene isometrische Ansicht eines weiteren Wärmetauschers,
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5 eine auseinander gezogene, isometrische Darstellung des Wärmetauschers wie in 4, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
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6 eine isometrische Ansicht eines weiteren Wärmetauschers,
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7 eine Schnittansicht des Wärmetauschers bei einer anderen Ausführungsform.
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In 1 ist eine Frischluftanlage 1 nur teilweise dargestellt, mit deren Hilfe die Brennräume einer hier nicht gezeigten Brennkraftmaschine, die vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann, mit Frischluft versorgt wird. Dabei handelt es sich bevorzugt um eine aufgeladene Brennkraftmaschine, bei der sich in der Frischluftanlage 1 eine entsprechende Ladeeinrichtung befindet, beispielsweise ein Rootsgebläse oder eine Turbine, vorzugsweise eines Abgasturboladers. Der in 1 gezeigte Ausschnitt der Frischluftanlage 1 befindet sich stromab der jeweilige Ladeeinrichtung bezüglich einer Strömung 2 der Frischluft bzw. Ladeluft. Die Frischluftanlage 1 umfasst einen Frischluftkanal 3, der zum Führen von Frischluft bzw. Ladeluft dient, so dass sich im Frischluftkanal 3 im Betrieb der Brennkraftmaschine die Luftströmung 2 ausbilden kann. In 1 sind nur zwei Kanalwände 4, 5 des Frischluftkanals 3 erkennbar, die sich gegenüberliegen und jeweils die Luftströmung 2 seitlich begrenzen. Die Frischluftanlage 1 ist außerdem mit einem als Ladeluftkühler dienenden Wärmetauscher 6 ausgestattet, der so in den Frischluftkanal 3 eingesetzt ist, dass der Frischluftstrom 2 den Wärmetauscher 6 entlang eines ersten Fluidpfads 7 durchströmen kann, der im Wärmetauscher 6 für ein gasförmiges erstes Fluid ausgebildet ist. Der Wärmetauscher 6 umfasst dabei einen Kühlerblock 8, der seitlich, an zwei voneinander abgewandten Seiten jeweils durch ein plattenförmiges Seitenteil 9 begrenzt ist. Die beiden Seitenteile 9 dienen dabei im Wärmetauscher 6 zur seitlichen Begrenzung des ersten Fluidpfads 7. Im eingebauten Zustand können die beiden Kanalwände 4, 5 mit den beiden Seitenteilen 9 so gekoppelt sein, dass Zugkräfte 10 übertragen werden können, die in 1 durch Pfeile angedeutet sind. Demnach kann die eine Kanalwand 4 Zugkräfte 10 auf das eine Seitenteil 9 einleiten, während die andere Kanalwand 5 Zugkräfte 10 auf das andere Seitenteil 9 einleiten kann, wobei die an den beiden Seitenteilen 9 angreifenden Zugkräfte 10 voneinander weg gerichtet sind. In der Folge kann der Wärmetauscher 6 bzw. sein Kühlerblock 8 einer Zugkraftbelastung ausgesetzt sein. Zusätzlich oder alternativ können die mit 10 bezeichneten Pfeile auch Druckkräfte repräsentieren, die im Wärmetauscher 6, z. B. thermisch bedingt, durch Ausdehnung des Wärmetauschers 6 entstehen können.
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Die Kopplung zwischen den Kanalwänden 4, 5 und den Seitenteilen 9 erfolgt dabei jeweils über eine entsprechende Kopplungseinrichtung 11 bzw. 11'. In 1 sind zwei verschiedene Varianten einer derartigen Kopplungseinrichtung 11, 11' dargestellt. Die eine Kanalwand 4 ist über eine erste Variante der Kopplungseinrichtung 11 mit dem zugewandten Seitenteil 9 gekoppelt. Die andere Kanalwand 5 ist über eine zweite Variante 11' mit dem zugewandten Seitenteil 9 gekoppelt. In beiden Fällen sind die Kopplungseinrichtungen 11, 11' als Bypassdichtung ausgestaltet, um eine den Wärmetauscher 6 umgehende Bypassströmung im Frischluftkanal 3 zu unterbinden. Im Beispiel sind beide Kopplungseinrichtungen 11, 11' als Nut-Feder-Führung konzipiert, deren Führungsrichtung senkrecht zur Schnittebene und somit senkrecht zur Zeichnungsebene der 1 verläuft. Zweckmäßig erstreckt sich die jeweilige Kopplungseinrichtung 11, 11' über die gesamte Breite des Kühlerblocks 8, wobei eine Breitenrichtung des Kühlerblocks 8 in den 4 und 5 durch einen Doppelpfeil 12 angedeutet ist. Die jeweilige Kopplungseinrichtung 11, 11' umfasst seitens des Wärmetauschers 6 an dem jeweiligen Seitenteil 9 eine Dichtungskontur 13, die hierzu an einer vom Kühlerblock 8 abgewandten Außenseite 14 des jeweiligen Seitenteils 9 angeordnet ist. Die jeweilige Dichtungskontur 13 ist im Beispiel im Profil T-förmig. Komplementär dazu ist die jeweilige Kopplungseinrichtung 11, 11' seitens der jeweiligen Kanalwand 4, 5 mit einer entsprechenden Aufnahmekontur 15 ausgestattet, die mit der jeweiligen Dichtungskontur 13 in Eingriff steht, derart, dass zum einen die gewünschte Abdichtung und zum anderen die gewünschte Zugkraftübertragung realisiert wird. Die beiden Varianten der Kopplungseinrichtungen 11, 11' unterscheiden sich durch die Anbindung der jeweiligen Aufnahmekontur 15 an die zugehörige Kanalwand 4, 5. Bei der ersten Ausführungsform der Kopplungseinrichtung 11 ist die Aufnahmekontur 15 über einen einteiligen Steg mit der zugehörigen Kanalwand 4 verbunden. Diese Ausführungsform lässt sich besonders einfach herstellen. Die zweite Ausführungsform der Kopplungseinrichtung 11' ist dagegen mit einem zweiteiligen Steg 16' ausgestattet, um die Aufnahmekontur 15 mit der zugehörigen Kanalwand 5 zu verbinden. In diesem Fall können parallel zur Luftströmungsrichtung 2 orientierte Fertigungstoleranzen besser aufgenommen werden, da sich eine federnde Kopplung zwischen der Dichtungskontur 13 und der Aufnahmekontur 15 erzielen lässt.
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Entsprechend den 2 bis 7 enthält der Wärmetauscher 6 mehrere Rohre 17, die sich durch den ersten Fluidpfad 7 erstrecken. Ferner sind Kühlrippen 18 vorgesehen, die außen an den Rohren 17 angeordnet sind, mit diesen wärmeübertragend gekoppelt sind und die außerdem ebenfalls im ersten Fluidpfad 7 angeordnet sind, so dass sie vom ersten Fluid durchströmt bzw. umströmt werden können. Die Rohre 17 definieren in ihrem Inneren einen zweiten Fluidpfad 19 zum Führen eines zweiten Fluids, das flüssig ist und bei dem es sich bevorzugt um ein Kühlmittel handelt. Die Rohre 17 und die Kühlrippen 18 sind in einer Stapelrichtung 20 aufeinander gestapelt, so dass sich insbesondere eine geschichtete Anordnung von Rohren 17 und Kühlrippen 18 ausbilden kann. Dieser Stapel aus Rohren 17 und Kühlrippen 18 bildet den Kühlerblock 8. Die Stapelrichtung 20 erstreckt sich quer zu einer Hauptströmungsrichtung 21 des ersten Fluids im ersten Fluidpfad 7. Diese Hauptströmungsrichtung 21 verläuft dabei parallel zur Luftströmung 2 und parallel zu einer Längsrichtung des Kühlerblocks 8, die im Folgenden ebenfalls mit 21 bezeichnet werden kann. Die Stapelrichtung 20 erstreckt sich somit parallel zu einer Höhenrichtung des Kühlerblocks 8, die im Folgenden ebenfalls mit 20 bezeichnet werden kann.
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Der Kühlerblock 8 ist an seinen in der Stapelrichtung 20 voneinander abgewandten Außenseiten jeweils mit einem der vorgenannten Seitenteile 9 zur seitlichen Begrenzung des ersten Fluidpfads 7 ausgestattet. Hierzu sind die beiden Seitenteile 9 mit ihren einander zugewandten Innenseiten 22 dem Kühlerblock 8 zugewandt. Zweckmäßig sind die Kühlrippen 18 mit den Rohren 17 verlötet. Die an den Außenseiten des Kühlerblocks 8 angeordneten Kühlrippen 18 können außerdem mit dem jeweiligen Seitenteil 9 verlötet sein.
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Die beiden Seitenteile 9 können nun über wenigstens einen Zuganker 23 fest miteinander verbunden sein, derart, dass eine Zugkraftübertragung in der Stapelrichtung 20 möglich ist. Zweckmäßig sind dabei mehrere derartige Zuganker 23 vorgesehen. Die Zuganker 23 können somit die in 1 eingetragenen Zugkräfte 10, die über die Kanalwände 4, 5 auf die Seitenteile 9 übertragen werden, unmittelbar zwischen den Seitenteilen 9 übertragen, ohne dass dabei eine übermäßige Zugbelastung im Inneren des Kühlerblocks 8 auftritt, so dass insbesondere die Rohre 17 und die Kühlrippen 18 von diesen Zugkräften 10 weitgehend bis vollständig entkoppelt sind.
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Wie in 1 erkennbar ist, kann zumindest ein solcher Zuganker 23 an einer Anströmseite 24 des Kühlerblocks 8 angeordnet sein und dort die beiden Seitenteile 9 miteinander verbinden. Ebenso kann ein solcher Zuganker 23 an einer Abströmseite 25 des Kühlerblocks 8 angeordnet sein und dort die beiden Seitenteile 9 miteinander verbinden. Die Anströmseite 24 und die Abströmseite 25 ist dabei auf die Luftströmung 2 bzw. auf die Hauptströmungsrichtung 21 im ersten Fluidpfad 7 bezogen. Dementsprechend ist die Anströmseite 24 der Luftströmung 2 zugewandt, während die Abströmseite 25 von der ankommenden Luftströmung 2 abgewandt ist. Im Beispiel der 1 sind die dargestellten Zuganker 23 als U-förmige Bügel konzipiert, die zwei U-Schenkel 26 sowie eine U-Basis 27 aufweisen, von der die beiden U-Schenkel 26 abstehen. Die so geformten Zuganker 23 übergreifen die beiden Seitenteile 9 mit ihren U-Schenkeln 26 von außen. Hierdurch wird ein besonders intensiver Formschluss realisiert. Andere derartige außenliegende oder externe Zuganker 23 finden sich auch in den Ausführungsformen der 4 bis 7. Die Zuganker 23 bilden dabei sowohl bezüglich der Kühlrippen 18 als auch bezüglich der Rohre 17 separate Bauteile. Auch können sie bezüglich der Seitenteile 9 separate Bauteile repräsentieren.
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Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform weisen die Seitenteile 9 an ihrer Anströmkante und an ihrer Abströmkante jeweils einen nach außen, also vom Kühlerblock 8 weg gerichtet abstehenden Kragen 28 auf. Der jeweilige Kragen 28 erstreckt sich dabei parallel zur Stapelrichtung 20 und parallel zur Breitenrichtung 12 und vorzugsweise über die gesamte Breite des Kühlerblocks 8. In diesem Fall können die U-Schenkel 26 die Kragen 28 umgreifen. Der in 4 gezeigte Zuganker 23 besitzt ein mit durchgezogener Linie dargestelltes geradliniges Ende 29, das zum U-Schenkel 26 umgeformt werden kann, der mit unterbrochener Linie angedeutet ist. Diese Umformung kann am Kühlerblock 8 bzw. am jeweiligen Seitenteil 9 erfolgen, um die gewünschte intensive Verbindung zur Zugkraftübertragung zu realisieren.
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Gemäß einem Detail 30, das in 4 links neben dem Kühlerblock 8 vergrößert dargestellt ist, kann für den jeweiligen Zuganker 23 im jeweiligen Kragen 28 eine Aussparung 31 ausgebildet sein, die beispielsweise entsprechend einer Wandstärke des Blechteils, aus dem der jeweilige Zuganker 23 hergestellt ist, dimensioniert ist. In dieser Aussparung 31 kann der Zuganker 23 den Kragen 28 umgreifen, wodurch er im Kragen 28 versenkt angeordnet ist. Im Beispiel der 4 ist am Zuganker 23 eine Strömungsleitfläche 32 integral angeformt, die den Strömungswiderstand auf der Luftseite des Kühlerblocks 8 reduziert.
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In 4 ist ferner eine Führungskontur 33 erkennbar, die am bzw. im Frischluftkanal 3 ausgebildet sein kann, um den Wärmetauscher 6 in der Breitenrichtung 12 in den Frischluftkanal 3 einführen zu können.
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Bei der in 6 gezeigten Ausführungsform ist der jeweilige Zuganker 23 ebenfalls als U-Bügel konfiguriert, wobei in diesem Fall die U-Schenkel 26 an den einander zugewandten Innenseiten 22 der beiden Seitenteile 9 anliegen und auf geeignete Weise fest mit den Seitenteilen 9 verbunden sind, beispielsweise mittels einer Lötverbindung oder mittels einer Schweißverbindung.
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7 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der Zuganker 23 mit seinen voneinander entfernten Enden 33 jeweils eine Klammer bildet, die das jeweilige Seitenteil 9 randseitig, also an einer anströmseitigen Kante oder an einer abströmseitigen Kante umgreift und zwar innen und außen. Die klammerartigen Enden 33 definieren hier ebenfalls U-Schenkel 26, die über eine U-Basis 27 miteinander verbunden sind.
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Wie sich insbesondere den 6 und 7 entnehmen lässt, können die Seitenteile 9 zumindest im Bereich des jeweiligen Zugankers 23, vorzugsweise über die gesamte Breite des Kühlerblocks 8 parallel zur Hauptströmungsrichtung 21 bzw. parallel zur Längsrichtung 21 des Kühlerblocks 8 über den Kühlerblock 8 überstehen, also über die Anordnung aus Rippen 18 und Rohren 17 vorstehen. Hierdurch lassen sich die bügelförmigen Zuganker 23 der 6 und die mit Klammern 33 versehenen Zuganker 23 der 7 leichter montieren. Zusätzlich oder alternativ kann der Kühlerblock 8 zumindest im Bereich des jeweiligen Zugankers 23 eine Vertiefung aufweisen, die hier jedoch nicht dargestellt ist. In die jeweilige Vertiefung kann der jeweilige Zuganker 23 dann zumindest teilweise hineinragen, wodurch der externe Zuganker 23 im Kühlerblock 8 zumindest teilweise versenkt angeordnet ist.
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Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform ist der Zuganker 23 kammartig ausgestaltet. Dementsprechend besitzt dieser Zuganker 23 eine Basis 34, die sich im montierten Zustand parallel zur Stapelrichtung 20 erstreckt, und wenigstens drei Zinken 35, 36, die sich im montierten Zustand parallel zur Hauptströmungsrichtung 21 erstrecken. Die Zinken 35, 36 stehen dabei von der Basis 34 ab. Zwei voneinander entfernte, außenliegende Zinken 35 übergreifen dabei wie bei der Ausführungsform der 1 die beiden Seitenteile 9 von außen. Die beiden hier gezeigten innenliegenden Zinken 36 greifen dabei in den Kühlerblock 8 ein. Der kammartige Zuganker 23 ist durch ein flaches Blechteil gebildet. Eine Ebene dieses Blechteils ist dabei durch die Haupterstreckungsrichtungen der Basis 34 und der Zinken 35, 36 definiert, also durch die parallel zur Basis 34 verlaufende Stapelrichtung 20 und durch die parallel zu den Zinken 35, 36 verlaufende Hauptströmungsrichtung 21. Das Blechteil ist „flach”, da seine Dicke oder Materialstärke, die senkrecht zur vorstehend genannten Ebene gemessen ist, klein ist im Vergleich zu den Dimensionen der Basis 34 und der Zinken 35, 36 innerhalb der genannten Ebene. Insbesondere beträgt diese Blechstärke maximal 50% der kleineren Abmessung der Basis 34 bzw. der Zinken 35, 36 innerhalb der genannten Ebene. Die Basis 34 kann im montierten Zustand in der Hauptströmungsrichtung 21 über den Kühlerblock 8 vorstehen. Hierdurch kann eine labyrinthartige Dichtung realisiert werden.
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5 zeigt eine weitere Ausführungsform für einen externen Zuganker 23, der ebenfalls als U-förmiger Bügel konzipiert sein kann. Der Zuganker 23 kann mehrere Durchbrüche 37, 38 aufweisen. Zumindest einer dieser Durchbrüche 37 kann zur Reduzierung des Durchströmungswiderstands des Kühlerblocks 8 auf der Luftseite dienen. Im Beispiel der 5 dienen zwei weitere Öffnungen 38 zum Durchstecken einer Lasche 39, die am Kragen 28 ausgestellt ist. Zum Ausstellen der jeweiligen Lasche 39 ist diese jeweils mit Einschnitten 40 vom übrigen Kragen 28 frei geschnitten und gemäß einem Detail 41 nach außen, parallel zur Hauptströmungsrichtung 21 abgewinkelt. Beim Montieren des Zugankers 23 durchsetzt die jeweilige Lasche 39 die jeweilige Öffnung 38, wodurch der jeweilige Zuganker 23 in der Breitenrichtung 12 formschlüssig am Kühlerblock 8 fixiert ist. In 5 ist eine weitere Ausführungsform für eine Kopplungseinrichtung 11'' dargestellt, zumindest deren kanalwandseitige Komponente.
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Entsprechend 2 kann wenigstens ein Zuganker 23 im Inneren des Kühlerblocks 8 angeordnet sein, derart, dass er sowohl von der Anströmseite 24 als auch von der Abströmseite 25 beabstandet ist. Ein derartiger interner Zuganker 23 verbindet dann im Inneren des Kühlerblocks 8 die beiden Seitenteile 9 miteinander. Im Beispiel der 2 durchsetzt der Zuganker 23 den Kühlerblock 8 vollständig und steht in der Stapelrichtung 20 über diesen vor. Auf diese Weise kann der Zuganker 23 außerhalb des Kühlerblocks 8 mit den Seitenteilen 9 verbunden werden. In diesem Fall ist der Zuganker 23 in die am jeweiligen Seitenteil 9 ausgebildete Dichtungskontur 13 eingebunden, die an der Außenseite 14 des jeweiligen Seitenteils 9 angeordnet ist. Um den jeweiligen Zuganker 23 besonders einfach in die Dichtungskontur 13 integrieren zu können, kann das jeweilige Seitenteil 9 gemäß den 1 und 2 zweiteilig ausgestaltet sein, so dass das jeweilige Seitenteil 9 aus zwei Einzelteilen 42, 43 zusammengesetzt ist. Die beiden Seitenteile 42, 43 sind dabei so geformt, dass sie randseitig jeweils einen Teil der Dichtungskontur 13 definieren. Beim Anbau an den Kühlerblock 8 werden die Einzelteile 42, 43 so angeordnet, dass sie zur Ausbildung der Dichtungskontur 13 aneinander stoßen. Dies ist in der Schnittebene der 1 erkennbar. Zur Einbindung des jeweiligen Zugankers 23 erstreckt sich der Zuganker 23 gemäß 2 in besagten Stoß hinein, wodurch die Integration des internen Zugankers 23 besonders einfach realisierbar ist. Der Zuganker 23 kann mit den Einzelteilen 42, 43 verlötet sein, ebenso wie die aneinanderstoßenden Einzelteile 42, 43 miteinander verlötet sind. Im gezeigten Beispiel besitzt jedes Einzelteil 42, 43 randseitig einen L-förmigen Ansatz, die sich im Stoß zu dem T-förmigen Profil der Dichtungskontur 13 zusammenfügen.
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Der jeweilige Zuganker 23, unabhängig von der jeweiligen Ausführungsform, erstreckt sich in der Breitenrichtung 12 des Kühlerblocks 8 nur über einen relativ kleinen Teil der gesamten Breite des Kühlerblocks 8. Beispielsweise erstreckt sich der jeweilige Zuganker 23 in der Breitenrichtung 12 über maximal 10%, vorzugsweise über maximal 5%, der gesamten Breite des Kühlerblocks 8.
