DE19921569A1 - Durch Löten hergestellte Vorrichtung sowie Herstellungsverfahren für diese - Google Patents

Abstract

Die Erfindung sieht vor, ein Rohr auszubilden, in dem erste und zweite Platten (111, 112) verlötet werden, wobei das Rohr mit einer Röhre durch einen Verbindungsblock (120) verbunden wird, der mit einer Kontaktierungsoberfläche (111a) der ersten Platte verlötet wird. Lötmaterial (R) wird auf die Innenseite (111b) der ersten Platte in Gegenüberlage zu der Kontaktierungsoberfläche plattiert und ein Loch (111c), welches die erste Platte durchsetzt, wird in der ersten Platte in einer Position entsprechend dem Verbindungsblock ausgebildet. Während des Lötvorgangs wird damit Lötmaterial, das auf die Innenseite der ersten Platte plattiert ist, der Kontaktierungsoberfläche durch das Loch durch Kapillarwirkung derart zugeführt, daß der Verbindungsblock an die erste Platte gelötet wird. Dadurch wird eine Vorrichtung durch Verlöten mehrerer Metallelemente, wie etwa das Rohr eines Ölkühlers, kostengünstig hergestellt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die durch Verlöten mehrerer Metallelemente gebildet ist, und ein Lötverfahren zur Herstellung der Vorrichtung. Die vorliegende Erfindung ist für einen Fall geeignet, bei welchem Lötmate­ rial ausschließlich auf eine Oberfläche des Metallelements plattiert bzw. aufgetragen wird, oder auf einen Fall, bei welchem Lötmaterial auf beide Oberflächen des Metallelements plattiert bzw. aufgetragen wird, während eine Kernplatte des Metallelements durch Ausdünnen des Lötmaterials auf einer Oberfläche des Metallelements dicker gemacht ist.

Als Verfahren zum Löten bzw. Verlöten von zwei Metallelemen­ ten werden im Kontakt stehende Oberflächen der zwei Metall­ elemente üblicherweise plattiert oder es wird auf sie ein Lötmaterial aufgetragen. In einem Fall, bei welchem aus­ schließlich eine Oberfläche des Metallelements mit Lötmate­ rial plattiert bzw. dieses auf die Oberfläche aufgetragen wird, und zwar aufgrund der Eigenschaften eines Produkts, kann es schwierig sein, das Verfahren aus zuführen, um das Produkt durch Verlöten mehrerer Metallelemente auszubilden.

Wie in Fig. 3A bis 3C gezeigt, wird beispielsweise ein Lötma­ terial R auf eine Innenfläche bzw. Innenseite 11b einer Platte 11 plattiert und die Innenfläche 11b der Platte 11 wird an eine andere (nicht gezeigte) Platte unter Verwendung des Lötmaterials R dermaßen gelötet, daß ein Rohr 10 gebildet wird. Wenn ein Verbindungsblock 12 zum Verbinden einer (nicht gezeigten) Röhre mit dem Rohr 10 an die Platte 11 gelötet wird, wird Lötmaterial auf eine Kontaktoberfläche des Blocks 12 im Kontakt mit der Platte 11 plattiert oder auf eine Kon­ taktoberfläche 11a der Platte 11 plattiert. Da der Verbin­ dungsblock 12 mit einem Innengewindeabschnitt 12a mittels eines mechanischen Schritts (d. h. einen Gewindeausbildungs­ schritt) gebildet werden muß, ist es unmöglich, das Lötmate­ rial auf der Kontaktoberfläche des Blocks 12 abzukühlen. Ein folienartiges Lötmaterial wird deshalb auf die Kontaktober­ fläche 11a der Platte 11 plattiert, wie in Fig. 3A gezeigt, ein ringartiges Lötmaterial wird an einer Ecke zwischen dem Verbindungsblock 12 und der Platte 11 vorgesehen, wie in Fig. 3B gezeigt, oder ein pastenartiges Lötmaterial wird auf die Ecke zwischen dem Verbindungsblock 12 und der Platte 11 auf­ getragen, wie in Fig. 3C gezeigt.

Zusätzlich zu dem Lötmaterial zur Ausbildung des Rohrs 10 ist deshalb ein weiteres Lötmaterial zum Löten des Verbindungs­ blocks 12 an die Platte 11 notwendig. Dadurch ist die Anzahl an Lötschritten erhöht und die durch Verlöten mehrerer Me­ tallelemente gebildete Vorrichtung, beispielsweise ein Wärme­ tauscher, zeichnet sich durch hohe Kosten aus.

Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der in Rede stehenden Art zu schaffen, die kostengünstig herstellbar ist. Eine zweite Aufgabe der vor­ liegenden Erfindung besteht darin, einen Wärmetauscher zu schaffen, der kostengünstig herstellbar ist. Eine dritte Auf­ gabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung der genannten Vorrichtung zu schaffen, das kostengünstig durchführbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 1, hinsichtlich des Wärmetauschers durch die Merkmale des Anspruchs 5 und hinsichtlich des Ver­ fahrens durch die Merkmale des Anspruchs 7. Vorteilhafte Wei­ terbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange­ geben.

Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung demnach eine Vorrichtung mit einem ersten Metallelement und einem zweiten Metallelement, welches mit dem ersten Metallelement über eine erste Oberfläche des ersten Metallelements verbun­ den ist. In dem ersten Metallelement der Vorrichtung ist ein Loch ausgebildet, welches das erste Metallelement ausgehend von der ersten Oberfläche zu einer zweiten Oberfläche des er­ sten Metallelements in Gegenüberlage zu der ersten Oberfläche durchsetzt. Bin Lötmaterial wird auf die zweite Oberfläche des ersten Metallelements zumindest in einer Position um das Loch herum aufgetragen bzw. plattiert. Während des Lötens wird ein Teil des Lötmaterials der ersten Oberfläche zwischen dem ersten Metallelement und dem zweiten Metallelement über das Loch zugeführt. Folglich lassen sich die ersten und zwei­ ten Metallelemente problemlos verlöten und miteinander ver­ binden, so daß die Vorrichtung problemlos kostengünstig her­ gestellt werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen bei­ spielhaft näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Kühlers bzw. eines Kühler­ gehäuses für ein Kraftfahrzeug und einen Ölkühler gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung,

Fig. 2A eine geschnittene perspektivische Ansicht eines Rohrs des Ölkühlers und Fig. 2B eine Querschnittan­ sicht entlang der Linie IIB-IIB in Fig. 2A, und

Fig. 3A, 3B, 3C schematische Schnittansichten eines herkömm­ lichen Lötverfahrens.

Bei der in Fig. 1 bis 2B gezeigten Ausführungsform einer er­ findungsgemäßen Vorrichtung ist diese typischerweise auf einen Ölkühler (d. h. Wärmetauscher) zum Kühlen eines Automa­ tikgetriebeöls (in folgendem als "AT-Öl" bezeichnet) angewen­ det. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der Ölkühler 100 in einem un­ teren Tank 210 eines Kühlers 200 zum Kühlen von Motorkühlwas­ ser angeordnet.

Wie in Fig. 2A gezeigt, umfaßt der Ölkühler 100 ein flaches Rohr 110, in welchem AT-Öl strömt, und einen Verbindungsblock 120, der aus Metall besteht. Das Rohr 110 ist mit einem (nicht gezeigten) Rohr durch den Verbindungsblock 120 verbun­ den. Das Rohr 110 ist dadurch ausgebildet, daß erste und zweite Platten 111, 112 durch Löten miteinander verbunden sind, und eine (nicht gezeigte) innere Rippe ist zwischen den ersten und zweiten Platten 111, 112 angeordnet, um zwischen den ersten und zweiten Platten 111, 112 angelötet bzw. verlö­ tet zu werden. Der Verbindungsblock 120 ist mit der ersten Platte 111 durch Löten verbunden.

Der Verbindungsblock 120 wird durch Zuschneiden bereitge­ stellt und ein Innengewindeabschnitt 121 zum Verbinden der Röhre mit dem Rohr 100 ist ungefähr im Mittenabschnitt des Verbindungsblocks 120 gebildet, wie in Fig. 2B gezeigt. Ein Loch 111c, welches die erste Platte 111 durchsetzt, ist in der ersten Platte 111 in einer Position vorgesehen, in wel­ cher diese in Kontakt mit dem Verbindungsblock 120 steht. Das heißt, das Loch 111c durchsetzt die erste Platte 111 ausge­ hend von der Kontaktoberfläche 111a zu der Innenfläche 111b der ersten Platte 111, wie in Fig. 2B gezeigt.

Sowohl die erste Platte 111, wie die zweite Platte 112 werden gelötet, um mit dem Lötmaterial R verbunden zu werden, das auf die Innenfläche bzw. Innenseite 111b der ersten Platte 111 plattiert ist. Wenn die erste Platte 111 und der Verbin­ dungsblock 120 in einem Ofen gelötet bzw. verlötet werden, wird das Lötmaterial R, welches auf die Innenfläche 111b der ersten Platte 111 plattiert ist, der Kontaktierungsfläche 111a über das Loch 111c durch Kapillareinwirkung zugeführt.

Ein Verfahren zur Herstellung des Ölkühlers 100 wird nunmehr erläutert. Eine Aluminiumplatte, die mit dem Lötmaterial R auf einer Oberfläche entsprechend der Innenseite 111b plat­ tiert ist, wird derart gepreßt bzw. gedrückt, daß die erste Platte 111 mit dem Loch 111c in einem ersten Plattenausbil­ dungsschritt gebildet wird. Eine nackte Aluminiumplatte, die nicht mit dem Lötmaterial plattiert ist, wird derart gepreßt bzw. gedrückt, daß die zweite Platte 112 in einem zweiten Plattenausbildungsschritt gebildet wird. Ferner wird der Ver­ bindungsblock 120 durch Zuschneiden in einem Blockausbil­ dungsschritt gebildet.

Als nächstes werden die ersten und zweiten Platten 111, 112 und der Verbindungsblock 120 vorübergehend durch ein (nicht gezeigtes) Werkzeug zusammengebaut bzw. zusammengesetzt und in dem Ofen zur Verbindung verlötet. Zu diesem Zeitpunkt wer­ den die ersten und zweiten Platten 111, 112 durch das Lötma­ terial verlötet, das auf die Innenfläche 111b der ersten Platte 111 plattiert ist, und die erste Platte 111 und der Verbindungsblock 120 werden durch das Lötmaterial R gelötet und miteinander verbunden, das von der Innenfläche 111b zu der Kontaktfläche bzw. Kontaktierungsfläche 111a durch das Loch 111c durch Kapillarwirkung zugeführt wird.

In der ersten Ausführungsform der Erfindung wird ein Endab­ schnitt 120b des Verbindungsblocks 120 in die Innenfläche 111b der ersten Platte 111 eingeführt und plastisch verformt, um in Eingriff mit der Innenfläche 111b zu gelangen, wie in Fig. 2B gezeigt, so daß der Verbindungsblock 120 und die er­ ste Platte 111 vorübergehend festgesetzt bzw. fixiert werden.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird das Loch 111c, welches die erste Platte 111 von der Kontaktie­ rungsoberfläche 111a zu der Innenfläche 111b der ersten Platte 111 durchsetzt, ausgebildet. Damit wird das Lötmate­ rial R, welches auf die Innenfläche 111b der ersten Platte 111 plattiert ist, problemlos bzw. ohne weiteres der Kontak­ tierungsoberfläche 111a zugeführt, welche in Kontakt mit dem Verbindungsblock 120 steht, und zwar durch das Loch 111c mit­ tels Kapillarwirkung. Die erste Platte 111 und der Verbin­ dungsblock 120 können damit mittels eines einfachen Verfah­ rens problemlos verlötet werden und der Ölkühler 100 wird ko­ stengünstig hergestellt.

Da in der ersten Ausführungsform der Ölkühler 100 in dem un­ teren Tank 210 des Kühlers 200 angeordnet ist, muß eine Außenwandoberfläche des Rohrs 111 (d. h., die ersten und zwei­ ten Platten 111, 112) antikorrosionsbehandelt werden. Zum Verlöten der ersten Platte 111 mit dem Verbindungsblock 120 kann deshalb Lötmaterial auf einer gesamten Außenwandoberflä­ che der ersten Platte 111a (Rohr 110), einschließlich der Kontaktierungsoberfläche 111a, nicht aufgetragen werden. In Übereinstimmung mit der Erfindung wird Lötmaterial jedoch nicht auf der Außenwandoberfläche des Rohrs 110 aufgetragen. Deshalb kann die Antikorrosionsbehandlung auf der Außen­ wandoberfläche des Rohrs 110 durchgeführt werden (d. h. auf den Platten 111, 112). Als Antikorrosionsbehandlung kann eine Korrosionsopferschicht auf der Außenwandoberfläche des Rohrs 110 (d. h. den Platten 111, 112) ausgebildet werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihrer be­ vorzugten Ausführungsform unter bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erschöpfend erläutert wurde, wird bemerkt, daß sie zahlreichen Abwandlungen und Modifikationen zugänglich ist, die sich dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik ohne weiteres erschließen.

Beispielsweise ist in der vorstehend erläuterten Ausführungs­ form das Lötverfahren auf den Ölkühler 100 angewendet. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auf eine durch Löten mehre­ rer Elemente ausgebildete Vorrichtung angewendet werden. In der vorstehend erläuterten Ausführungsform ist die vorlie­ gende Erfindung auf einen Fall angewendet, bei welchem das Lötmaterial ausschließlich auf einer Oberfläche der ersten Platte 111 plattiert bzw. auf diese aufgetragen werden kann. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auf einen Fall angewen­ det werden, bei welchem Lötmaterial auf beide Oberflächen eines Metallelements plattiert bzw. aufgetragen werden kann, während eine Kernplatte des Metallelements dicker gemacht ist durch Ausdünnen bzw. dünnes Auftragen des Lötmaterials auf einer Oberfläche des Metallelements.

In der vorstehend erläuterten Ausführungsform wird das Lötma­ terial R auf die gesamte Innenfläche 111b der ersten Platte 111 plattiert. Um die Lötverbindung zwischen der ersten Platte 111 und dem Verbindungsblock 120 durchzuführen, kann das Lötmaterial jedoch auf die Innenfläche zumindest in einer Position entsprechend dem Loch 111c plattiert werden, oder es kann in zumindest einer Position um das Loch 111c herum plat­ tiert werden.

In der vorstehend erläuterten Ausführungsform ist das Loch 111c außerdem in der ersten Platte 111, einschließlich die Kontaktierungsoberfläche 111a und die Innenfläche 111b, durchsetzend ausgebildet, sowie das Lötmaterial durchsetzend, wie in Fig. 2B gezeigt. Das heißt, das Loch 111c wird durch Pressen ausgebildet, nachdem das Lötmaterial auf die Innen­ fläche 111b der ersten Platte 111 plattiert ist. Das Loch 111c kann jedoch auch in dem Lötmaterial R nicht vorgesehen sein, und zwar sich ausgehend von der Kontaktierungsoberflä­ che 111a zu der Innenfläche 111b der Platte 111 erstreckend. Das heißt, das Lötmaterial kann auf die Innenfläche 111b der ersten Platte 111 plattiert werden, nachdem das Loch 111c durch Pressen gebildet ist.

Derartige Abwandlungen und Modifikationen liegen im Umfang den vorliegenden Erfindung, die in den anliegenden Ansprüchen festgelegt ist.

Claims (9)

1. Vorrichtung, aufweisend:
Ein erstes Metallelement (111) mit einer ersten Oberflä­ che (111a) und einer zweiten Oberfläche (111b) in Gegen­ überlage zu der ersten Oberfläche,
ein zweites Metallelement (120), das mit dem ersten Me­ tallelement auf der ersten Oberfläche verbunden ist, wel­ che mit dem zweiten Metallelement in Kontakt steht, eine Einrichtung zum Ausbilden eines Lochs (111c), wel­ ches das erste Metallelement von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche durchsetzt, und
ein Lötmaterial (R), welches auf die zweite Oberfläche des ersten Metallelements zumindest in einer Position um das Loch herum aufgetragen bzw. plattiert ist, wobei das erste Metallelement und das zweite Metallele­ ment miteinander während eines Lötvorgangs verbunden wer­ den unter Verwendung eines Teils des Lötmaterials, das zu der ersten Oberfläche des ersten Metallelements durch das Loch hindurch (unter Kapillarwirkung) zugeführt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Lötmaterial in dem Loch vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Lötmaterial auf die gesamte zweite Oberfläche des ersten Metallelements plattiert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, außerdem aufweisend ein drittes Metallelement (112), das mit dem ersten Metall­ element auf einer zweiten Oberfläche des ersten Metall­ elements unter Verwendung von Lötmaterial verbunden ist.

5. Wärmetauscher (100) zum Durchführen eines Wärmetauschvor­ gangs, wobei der Wärmetauscher aufweist:
Ein Rohr (110), in welchem Fluid strömt,
eine Röhre, die mit dem Rohr verbunden ist, um Fluid zu­ zuführen oder auszutragen, und
ein Verbindungselement (120), durch welches die Röhre mit dem Rohr verbunden ist, wobei das Rohr aufweist:
Eine erste Platte (111) mit einer ersten Oberfläche (111a) außerhalb des Rohrs und einer zweiten Oberfläche (111b) innerhalb des Rohrs,
Lötmaterial (R), welches auf die zweite Oberfläche der ersten Platte plattiert ist, und
eine zweite Platte (112), welche mit der ersten Platte verbunden ist, um einen Durchlaß auszubilden, durch wel­ chen Fluid strömt, und zwar unter Verwendung des Lötmate­ rials während eines Lötvorgangs,
wobei die erste Platte ein Durchgangsloch (111c) auf­ weist, welches die erste Platte von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche in einer Position durchsetzt, wo das Verbindungselement mit der ersten Platte des Rohrs verbunden ist, und
das Durchgangsloch in der ersten Platte des Rohrs derart gebildet ist, daß das Lötmaterial der ersten Oberfläche des Rohrs zwischen der ersten Platte und dem Verbindungs­ element durch das Loch während eines Lötvorgangs (durch Kapillarwirkung) zugeführt wird.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, wobei das Rohr eine innere Rippe aufweist, die zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte angeordnet ist.

7. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung mit einem er­ sten Metallelement (111), welches eine Kontaktierungs­ oberfläche (111a) aufweist, die in Kontakt mit einem zweiten Metallelement (120) steht, wobei das Verfahren aufweist:
Einen ersten Metallelement-Formgebungsschritt zur Ausbil­ dung des ersten Metallelements,
einen zweiten Metallelement-Formgebungsschritt zur Aus­ bildung des zweiten Metallelements,
einen Lochausbildungsschritt zur Ausbildung eines Lochs (111c), welches das erste Metallelement von der Kontakt­ gebungsoberfläche zur Rückseite (111b) in Gegenüberlage zu der Kontaktgebungsoberfläche durchsetzt,
einen Plattierungsschritt zum Plattieren von Lötmaterial (R) auf die Rückseite des ersten Metallelements zumindest in einer Position um das Loch herum, und
einen Lötschritt zum Verbinden der ersten und zweiten Me­ tallelemente durch einen Lötvorgang, bei welchem das er­ ste Metallelement und das zweite Metallelement auf der Kontaktierungsoberfläche des ersten Metallelements in einem Ofen unter Verwendung des Lötmaterials verlötet werden, das von der Rückseite der Kontaktierungsoberflä­ che des ersten Metallelements (durch Kapillarwirkung) zu­ geführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Plattierungsschritt vor dem Lochausbildungsschritt durchgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Lochausbildungs­ schritt vor dem Plattierungsschritt ausgeführt wird.