JP2012520409A - 吸気管に配置するための給気冷却器 - Google Patents

Abstract

【課題】 吸気管に配置するための給気冷却器であって、簡単かつ確実に吸気管にシールして結合されている給気冷却器を提供する。
【解決手段】 吸気管（７）に配置するための給気冷却器であって、前記給気冷却器が、冷却剤を貫流させる複数の通路（１）を含み、前記複数の通路（１）が、給気を還流させることができる冷却器ブロックを形成し、前記冷却器ブロックがベース結合部（５）に結合されており、収集器（２）が少なくとも１つの冷却剤接続部（３）を備え、フランジ結合部（６）を用いて、前記給気冷却器を前記吸気管（７）の開口部に固定可能である給気冷却器において、前記フランジ結合部（６）および前記ベース結合部（５）が別個の部材として形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、吸気管に配置するための給気冷却器であって、前記給気冷却器が、冷却剤を貫流させる複数の通路を含み、前記複数の通路が、給気を還流させることができる冷却器ブロックを形成し、前記冷却器ブロックがベース結合部に結合されており、収集器が少なくとも１つの冷却剤接続部を備え、フランジ結合部を用いて、前記給気冷却器を前記吸気管の開口部に固定可能である給気冷却器において、前記フランジ結合部および前記ベース結合部が別個の部材として形成されている給気冷却器に関する。

液体冷却剤によって熱が排出されるように、給気冷却器を間接冷却器として形成することが知られている。このような給気冷却器は、特に、内燃機関の吸気管との一体化ユニットとして形成することができる。

管束構造の給気冷却器のベースを、さらに、吸気管開口部の縁部に固定するための固定プレートとして形成することが知られている。

本発明の課題は、吸気管に配置するための給気冷却器であって、簡単かつ確実に吸気管にシールして結合されている給気冷却器を提供することである。

この課題は、本発明によれば、請求項１の際立った特徴を有する冒頭に述べた給気冷却器によって解決される。フランジ結合部とベース結合部とを別個に形成することにより、振動に対してより優れた公差を得ることができる。さらに、吸気管および／またはフランジ結合部の形状および材料結合に関連して、より大きな可撓性が得られる。その上、詳細な形態によれば、本発明のさらなる利点は、吸気管とフランジ結合部との間の結合が、冷却器ブロックの半田付けから生じ得るフラックス残滓または同様の不純物の悪影響を受けないようにすることができることである。

本発明の好ましい実施形態では、ベース結合部はアルミニウムからなり、この場合、通路は、ベース結合部に半田付けされた扁平管として形成されている。このような実施形態では、ベース結合部への扁平管の結合箇所は、本発明による解決策によって、振動および機械的応力からかなり解放される。

安価かつ簡単な実施形態では、フランジ結合部はプラスチックからなる。この場合、好ましい簡単な構造では、ベース結合部とフランジ結合部との間にシール、好ましくはＯリングシールを設けることができる。その代わりにまたはそれに加えて、ベース結合部と吸気管との間にもシールを設けることができる。

本発明の特に好ましい実施形態では、フランジ結合部は収集器の一部、例えば収集ボックスを形成する。特に、この場合、フランジ結合部は、外部空間と給気との間に、さらには、冷却剤と給気または外気との間に、隔壁を形成することができる。フランジ結合部を例えばプラスチック成形部品として形成することができ、これにより、この機能を実現するように、フランジ結合部を簡単かつ安価に形成することが可能である。好ましくは、フランジ結合部は収集器の隔壁を含むこともできる。さらに、例えば同一材料の一体的なプラスチック管の形態で、冷却剤接続部をフランジ結合部に簡単かつ安価に形成することができる。特に好ましい詳細な形態では、ベース結合部は、フランジ結合部に結合するための折り曲げ部、特に波形溝状の折り曲げ部を有する。この措置または他の措置によって、例えばベース結合部とフランジ結合部または収集ボックスとをロックすることによって、簡単な取り付けを実現することができる。

本発明の別の実施形態では、フランジ結合部が収集器に重なり合い、ここで、フランジ結合部が給気と外部空間との間に隔壁を形成することが意図されている。特に、収集器とフランジ結合部との間にはシール、例えばＯリングシールを設けることができる。特に、このような構成では、冷却器ブロックは、管冷却器としてだけでなく、その代わりに、スタックディスク冷却器としても形成することができる。ここで、収集器は、ディスクの重なり合った開口部によって形成された通路を意味することができ、この場合、スタックの上部デッキプレートはベース結合部である。

本発明の可能な実施形態では、収集器は、完全に半田付けされたユニットとしてのベース結合部と共にアルミニウム部材から形成されている。特に、このような解決策により、冷却剤のシールを行う安価な製造が確実かつ持続的に可能になる。

本発明の別の実施形態では、フランジ結合部は、材料結合によって、好ましくは接着および／または溶接、特に好ましくは摩擦溶接を用いて吸気管に結合可能である。確実かつ持続的な固定に加えて、このような形態における必要なシールの数を最小にすることができる。その代わりにまたはそれに加えて、要求に応じて、吸気管へのフランジ結合部のねじ止め、リベット止めまたはその他の固定を行うこともできる。

特に有利には、フランジ結合部は、好ましくは摩擦溶接を用いて、ほぼ円形リング状の面を介して吸気管に結合されている。円形の結合箇所において、円方向の高い動的な振動運動によって、摩擦溶接を簡単、安価かつ確実に実行可能である。

本発明の別の利点および特徴は、以下に説明する実施例からおよび従属請求項から明らかとなる。

本発明の複数の実施例を以下に記載し、添付図面を参照して詳細に説明する。

先行技術による給気冷却器の概略図を示している。 本発明による給気冷却器の第１の実施例の立体図を示している。 図２の給気冷却器の断面図を示している。 図２の給気冷却器の２つの異なる分解斜視図の１つを示している。 図２の給気冷却器の２つの異なる分解斜視図の１つを示している。 本発明による給気冷却器の第２の実施例の概略断面図を示している。 本発明による給気冷却器の第３の実施例の断面図を示している。 図６の給気冷却器の立体図を示している。 本発明による給気冷却器の第４の実施例の概略平面図を示している。

図１に示した先行技術による給気冷却器は、中間にリブ１ａが配置された扁平管１の束から形成された冷却器ブロックを含む。扁平管１は、冷却剤接続部３を有する収集器２を介して通路１に分配される液体冷却剤用の通路を形成する。通路１の他方の端部において、冷却剤は第２の収集器４内で偏向されるので、給気冷却器はＵ字流冷却器の形状に形成されている。通路または扁平管１は収集器２の本発明ではプレート状のベース結合部５に通じ、このベース結合部は、冷却器ブロックの縁側を越えて延び、吸気管の挿入開口部（図１に図示せず）に固定するための取付孔５ａを備えている。したがって、公知の間接給気冷却器のベース結合部５は、吸気管に固定するためのフランジ結合部も形成する。

図２〜図４ｂに示した本発明による給気冷却器は扁平管１の２列のスタックを含み、これらの扁平管の間にはリブ１ａが平坦に半田付けされている。給気Ｌは扁平管または通路１およびリブを還流し、この場合、通路１の側で熱を排出するために、例えば低温冷却回路の液体冷却剤が通路１を貫流する。

扁平管１は、冷却器ブロック全体を形成し、各扁平管１の端部のそれぞれにより、アルミニウム板成形部品として形成されているベース結合部５に通じる。２つの端部側のベース結合部５、扁平管１およびリブは、機械的予備取り付けの後に半田付け炉内で互いに半田付けされる。特に、さらなる簡略化およびコスト削減のために、ベース結合部５を同じ部分として形成することができる。

ベース結合部５の第１の部分は給気冷却器の接続側の第１の収集器２の部分である。収集器２はベース結合部５およびプラスチック射出成形部６から形成され、これらのベース結合部およびプラスチック射出成形部は、収集ボックスを形成し、さらに、給気冷却器を吸気管７の開口部（図３の断面図参照）に気密固定するためのフランジ結合部も形成する。

フランジ結合部６は、ベース結合部５の折り曲げ部９、本発明では波形溝状の折り曲げ部と相互作用する周鍔部８を有する。このため、鍔部８とベース結合部５との間にはＯリングシールが挿入されており、次に、フランジ結合部６が、その鍔部８によって冷却剤をシールするようにベース結合部５に取り付けられる。次に、波形溝状の折り曲げ部９が変形することによって、ベース結合部５とフランジ結合部または収集ボックス６との確実な結合が形成される。その代わりにまたはそれに加えて、このことは、ロック、接着または他の固定措置によって行うこともできる。

フランジ結合部６の鍔部８の側方には、ねじ穴１０ａを有する周縁フランジ面１０が延び、これらのねじ穴を用いて、吸気管開口部の縁部へのフランジ結合部６の気密固定が行われる。このため、Ｏリングシールを挿入するための別の溝をフランジ面１０におよび／または吸気管開口部に設けることができる。

さらに、２つの管状の冷却剤接続部３がフランジ結合部６に一体的に形成されている。冷却剤流を案内および循環通路１に分配するために、冷却剤接続部３の間には、同一材料でフランジ結合部６にも一体的に形成されている隔壁１２がさらに設けられている。

扁平管１の反対側面において、第２のベース結合部５が第２の収集ボックス１３に同様の方法で結合されている。これらの第２のベース結合部５および第２の収集ボックス１３は、管端部にわたって空隙を形成し、その結果、案内扁平管１からの冷却剤流が循環扁平管１内で１８０°偏向される。

有効には、例えば、第２の収集ボックス１３を弾性材料（図示せず）に保持することによって、冷却器ブロックも第２の収集器４の面で吸気管に対して支持されている。

図５は、第１の実施例とは異なり他の種類のシールが選択されるであろう本発明の第２の実施例を示している。

さらに、この実施例でも、フランジ結合部６は、隔壁１２を有するプラスチック製の収集ボックスとして形成されている。しかし、この場合、側方に突出するプレート状のベース結合部５と吸気管７の開口部の外縁との間には、冷却剤と給気との間のシールを行うＯリングシール１１が設けられている。

フランジ結合部６は支持されるようにベース結合部５に取り付けられており、シールはベース結合部５に押し付けて取り付けられており、この場合、フランジ結合部の縁部１４は吸気管７の開口部の対応する周縁１５と連続的に材料結合で結合されている。この場合、吸気管７およびフランジ結合部６のプラスチック材料を溶接することによって、例えば摩擦溶接または超音波溶接によって結合が行われる。その代わりにまたはそれに加えて、接着を行うこともできる。より良い配置および固定を行うために、対応する縁部は、さらに互いに把持する段部を有する。

図６および図７は、本発明の第３の実施例を示している。さらにこの場合、先の実施例とは異なり、フランジ結合部６は収集ボックスとして形成されていない。むしろ、収集ボックスはベース結合部５と共にアルミニウムから単一に形成されており、扁平管１および冷却剤接続部３と共に半田付け炉内で半田付けされる。

冷却器ブロック１と収集器２、４とからなるそのようにして得られたアルミニウム構造ユニット（図７参照）は、プラスチックからなるフランジ結合部６を用いて吸気管７に保持されている（図６参照）。フランジ結合部６は、この場合シール２１を使用して吸気管７にねじ止めされているが、接着または溶接してもよい。

フランジ結合部６は給気冷却器の収集器２に重なり合い、この場合、収集器の冷却剤接続部３はフランジ結合部６の切り欠きを貫通する。この場合、収集器２とフランジ結合部６との間のＯリングシール１７は給気と外部空間との気密分離に寄与する。したがって、フランジ結合部６は給気と外部空間との間に気密隔壁を形成する。

給気冷却器の反対側の端部において、冷却剤が偏向される第２の収集器４を有するこの給気冷却器は、吸気管７の内壁に対して支持されており、この場合、振動をより良く減衰させるために、収集器４と吸気管壁との間には弾性挿入片１８が設けられている。

図６および図７による実施例では、吸気管におけるシール固定の本発明による原理から逸脱することなく、給気冷却器の原則として任意の形状が存在することができることが理解される。例えば、給気冷却器をスタックディスク冷却器として形成することもできる（図示せず）。このような形状の場合、給気冷却器の他の構造は収集器およびベース結合部と同じものとみなすべきである。その場合、収集器は、ディスクの重なり合った開口部によって形成された通路を意味することができ、この場合、例えばスタックの上部基板はベース結合部である。

図８は、本質的に第３の実施例の変形例である本発明の第４の実施例を示している。

この場合も、フランジ結合部６は、収集器２に重なり合うプラスチック成形部品として形成されており、このプラスチック成形部品は、冷却剤接続部３を貫通するシール１７付きの開口部１９を備える。

別の発展形態として、プラスチックからなる吸気管と結合されたフランジ結合部６の縁部は円形リング状に形成されているので、最初に、円形リング状の接触面２０がある。ここで、摩擦溶接によって、フランジ結合部６と吸気管７との材料結合による結合が簡単、確実かつ安価に行われる。面２の円形リング状の形状により、特に有利には、冷却剤の位置を中心とする動的振動または回転振動（矢印方向の振動Ｖ）を用いて、摩擦溶接を行うことができる。ここで、円形状の摩擦溶接は、円形状のシール１７に少し負荷を加えると特に有利である。冷却器の収集器表面への摩擦溶接を行う場合にシールが回転する限り、冷却器の収集器表面は、損傷の状況に応じてより良く保護されている。この場合、ある程度の摺動性を有するシールリングが特に適切である。ここで、摩擦溶接時における回転運動によって、シールが損傷するような危険が低減されている。

必要に応じて、個々の実施例の固有の特徴を互いに組み合わせることができることが理解される。特徴が特定の材料を必要としない限り、これらの材料は任意であり得る。吸気管は、本発明の範囲において、例えばプラスチックからまたはアルミニウムからなることができる。

１ 扁平管
１ 案内および循環通路
１ 冷却器ブロック
１ａ リブ
２ 第１の収集器
２ 面
３ 管状の冷却剤接続部
４ 第２の収集器
５ プレート状のベース結合部
５ａ 取付孔
６ プラスチック射出成形部
６ フランジ結合部
６ 収集ボックス
７ 吸気管
８ 周鍔部
９ ベース結合部５の波形溝状の折り曲げ部
１０ 周縁フランジ面
１０ａ ねじ穴
１１ Ｏリングシール
１２ 隔壁
１３ 第２の収集ボックス
１４ フランジ結合部の縁部
１５ 吸気管７の開口部の対応する周縁
１７ Ｏリングシール
１８ 弾性挿入片
１９ 開口部
２０ 円形リング状の接触面
２１ シール
Ｌ 給気
Ｖ 矢印方向の振動

Claims (13)

1. 吸気管（７）に配置するための給気冷却器であって、前記給気冷却器が、
   冷却剤を貫流させる複数の通路（１）を含み、前記複数の通路（１）が、給気を還流させることができる冷却器ブロックを形成し、
   前記冷却器ブロックがベース結合部（５）に結合されており、
   収集器（２）が少なくとも１つの冷却剤接続部（３）を備え、
   フランジ結合部（６）を用いて、前記給気冷却器を前記吸気管（７）の開口部に固定可能である給気冷却器において、
   前記フランジ結合部（６）および前記ベース結合部（５）が別個の部材として形成されていることを特徴とする給気冷却器。
2. 前記ベース結合部（５）がアルミニウムからなり、前記通路（１）が、前記ベース結合部（５）に半田付けされた扁平管として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の給気冷却器。
3. 前記フランジ結合部（６）がプラスチックからなることを特徴とする請求項１または２に記載の給気冷却器。
4. ベース結合部（５）とフランジ結合部（６）との間にはシール、特にＯリングシールが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の給気冷却器。
5. ベース結合部（５）と吸気管（７）との間にはシール（１１）、特にＯリングシールが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の給気冷却器。
6. 前記フランジ結合部（６）が前記収集器（２）の一部を形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の給気冷却器。
7. 前記フランジ結合部（６）が前記収集器（２）の隔壁（１２）を含むことを特徴とする請求項６に記載の給気冷却器。
8. 前記冷却剤接続部（３）が前記フランジ結合部（６）に形成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の給気冷却器。
9. 前記ベース結合部（５）が、前記フランジ結合部（６）に結合するための折り曲げ部（９）、特に波形溝状の折り曲げ部を備えることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の給気冷却器。
10. 前記フランジ結合部（６）が前記収集器（２）に重なり合い、前記フランジ結合部（６）が前記給気と外部空間との間に隔壁を形成することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の給気冷却器。
11. 前記収集器（２）が、完全に半田付けされたユニットとしての前記ベース結合部（５）も含めてアルミニウム部材から形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の給気冷却器。
12. 前記フランジ結合部（６）が、材料結合によって、特に接着および／または溶接、特に摩擦溶接を用いて前記吸気管（７）に結合可能であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の給気冷却器。
13. 前記フランジ結合部（６）が、特に摩擦溶接を用いて、ほぼ円形リング状の面（２０）を介して前記吸気管（７）に結合されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の給気冷却器。

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