JP3996258B2 - 自動車用の熱交換器、特に過給空気用クーラー - Google Patents

自動車用の熱交換器、特に過給空気用クーラー Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、2つの流体媒体容器(Stroemungsmittelkaesten) の間に配置されたフィン/パイプブロックを有する自動車用の熱交換器(Waermeuebertrager) 、特に過給空気用クーラーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
EP0676608A1からは、波形フィン/フラットパイプブロックを有する、車両クーラーの形状の熱交換器が知られている。フィン/パイプブロックの互いに反対となる前側にそれぞれ冷却剤ボックスの形状の流体媒体容器が設けられている。そのためにフラットパイプがパイプ底内に保持されており、そのパイプ底上にそれぞれの流体媒体容器のボックス上部が取り付けられている。ボックス上部は、U字状に屈曲された中央部分と、その中央部分の前端部に接続されている2つの終端部分とから構成されている。終端部分の一方には、流体媒体容器をそれぞれの冷却剤循環路へ接続するための接続スリーブが設けられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、流体媒体容器の簡略化され、改良された構造を可能にする、上述の種類の熱交換器を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
この課題は、各流体媒体容器が、フィン/パイプブロックの長手平面において密接に継ぎ合わせられた少なくとも2つのシェル部材から構成されることによって解決される。
ただ2つのシェル部材から流体媒体容器を形成する場合には、このシェル部材は好ましくはハーフシェルとして形成されている。
特に過給空気のようなガス状の媒体も、冷却剤または水など冷却すべき液状の媒体も、本発明の意味における流体媒体(Stroemungsmittel)と見なされる。
【0005】
本発明のある態様においては、流体媒体容器がそれぞれ接続スリーブによって流体媒体循環路に接続されていて、各流体媒体容器の流体媒体の流れる領域が、接続スリーブから始まる大きな半径で湾曲された壁によって膨らんで形成されている。それによって流体媒体の流れ速度が良い影響を受ける。特に流体媒体容器内での大きい乱流が防止される。
【0006】
本発明の他の態様においては、2つのハーフシェルはそれぞれその継合わせ端縁に沿って延びる継合わせフランジを有し、その継合わせフランジはハーフシェルの継ぎ合わせられた状態において互いに結合されている。継合わせフランジによって各流体媒体容器の強度が増大される。というのはハーフシェルの継ぎ合わせられた状態において、継合わせフランジが補強リブの機能を有するからである。
【0007】
本発明の他の態様においては、ハーフシェルはアルミニウム合金から形成されている。フィン/パイプブロックもアルミニウム合金から形成されているので、熱交換器の個々の部分を良好に再利用できることが保証される。
【0008】
本発明の他の態様においてはハーフシェルは、流体媒体容器のサイド領域において接続スリーブに対して継合わせ平面の側方で下方へ引き下げられている継合わせフランジを有する。この構成は特に、本発明による熱交換器がフィン/パイプブロックを有し、そのフィン/パイプブロックのパイプ端部が1995年11月25日のDE19543986に示す理念に基づいて、隣接するパイプ端部が密接かつ蜂の巣状に互いに添接するように、拡大されているので、付加的なパイプ底がもはや不要になる場合に、効果的である。従ってハーフシェルは直接パイプ端部上に取り付けることができる。
【0009】
本発明の他の態様においては、接続スリーブに隣接するハーフシェルの接続スリーブの高さに、流体媒体容器内で流体媒体の流れを接続スリーブの両側へ均一に分配する流れ案内手段が設けられており、その流れ案内手段はハーフシェルの内壁に形成されている。それによって流体媒体の流れのさらに良好な分配が得られ、その場合に流れ案内手段は好ましくはハーフシェルの内壁の一体的な部分である。好ましくはこの流れ案内手段は、ハーフシェルの壁の凹部として形成されている。
【0010】
本発明の他の態様においては、各流体媒体容器は少なくとも1つの終端縁を有し、その終端縁はフィン/パイプブロックのブロック状に拡幅されて、平面的に互いに添接するパイプ端部に面一で終わるように重なっている。フィン/パイプブロックのブロック状に拡幅されて、平面的に互いに添接するパイプ端部は、1995年11月25日のDE19543986の理念に従って形成されている。パイプ端部に重なる終端縁によって、流体媒体容器を固定するためのパイプ底が不要になる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1、2及び5に示す過給空気用クーラー1の形状の熱交換器は、フィン/パイプブロック2を有し、このフィン/パイプブロックは、同時に図1の図面平面を示す長手平面において等間隔で並べて配置された一列のフラットパイプ5と、それらの間に位置決めされている波形フィン4とから構成されている。フラットパイプ5も波形フィン4もそれぞれアルミニウム合金から形成されている。フィン/パイプブロック2の両側はそれぞれサイド部分として用いられるサイドプロフィール部材7によって終わっている。
【0012】
フィン/パイプブロック2のフラットパイプ5の互いに反対となる前側には、直角に拡大されたパイプ端部6が設けられている。すべてのパイプ端部6は同じように直角に拡大されており、その場合にパイプ端部6の横断面の寸法は、それぞれ隣接するパイプ端部6のそれぞれ長手側の壁が面一に互いに添接し、かつ同時に短い方の側の、互いに反対となる壁がそれぞれ共通の平面内で互いに整合するように、定められている。従ってすべてのパイプ端部6はフィン/パイプブロック2の長手平面にわたって延びる、蜂の巣状のパケットブロックを形成する。
【0013】
フィン/パイプブロック2のパイプ端部6は、公開されていないDE19543986に記載されているように形成されている。パイプ端部6からなるこのパケットブロックの互いに反対となる側に位置している終端側のパイプ端部は、サイドプロフィール部材7の終端部分に面一で接続している。サイドプロフィール部材7に一体的に形成されている各終端部分は、以下で詳細に説明する流体媒体容器3用の側方の隔壁を形成するために、パイプ端部を越えて突出している。
【0014】
パイプ端部6の上述の構成によって、さらにパイプ底を使用することなしに冷媒容器3を挿入することが可能になる。というのはパイプ端部6がすでに流体媒体容器3の長さにわたって互いに密着して接しているからである。そしてフラットパイプ5並びに波形フィンの残りの部分と同様に半田コーティングされているパイプ端部6が互いに面一にかつ平面的に接していることによって、パイプ端部は半田炉内で半田付けによって互いに密接に継ぎ合わせられる。同様なことがパイプ端部6の短い方の側の壁の終端についても当てはまり、この短い方の側の壁は、以下で詳細に説明するように、冷媒容器3の終端縁と面一で終了しており、かつ半田炉内での適切な硬質半田付けによってこの終端縁と密接に結合されている。
【0015】
図示の実施例において過給空気を収集する、ないしは分配する空気容器3として形成されている各流体媒体容器は、フラットパイプ5及び波形フィン4と同じアルミニウム合金から形成されている。各空気容器3は、フィン/パイプブロック2の中央長手平面において互いに分離されている2つのハーフシェル12、13を有する。この中央長手平面内で2つのハーフシェル12、13はそれぞれ継合わせフランジ11によって互いに結合されており、その場合に各ハーフシェル12、13の継合わせフランジ11は空気容器3の幅全体にわたって貫通して延びている。
【0016】
それぞれのハーフシェル12、13から中央長手平面に沿って外側へ突出している継合わせフランジ11の領域において、2つのハーフシェル12、13はスポット溶接によって、あるいはかしめ、リベット止め又はトルケン(Torken)など機械的な結合によって互いに結合されている。空気容器3の継ぎ合わされた状態において互いに密着している継合わせフランジ11は、同時に各空気容器3に十分な強度を保証する、各空気容器3用のつながった補強リブを形成する。ハーフシェルも適切に半田コーティングされているので、すでに説明した半田炉内で、継目平面として用いられる中央長手平面内で継合わせフランジ11とそれに伴ってハーフシェル12、13の密接な結合が得られる。
【0017】
2つの空気容器3はそれぞれ接続スリーブ8、14を有し、その接続スリーブの流れ軸は空気容器3の中央長手平面に対して直角に突出している。空気容器3の2つの接続スリーブ8、14は、フィン/パイプブロック2の中心に対して変位して配置されており、その場合に互いに反対となる空気容器3の接続スリーブ8、14は同じ量だけ、しかし中心から反対の側へ変位している。一方の空気容器3がフィン/パイプブロック2の上側に、そして他方の空気容器3が下側に配置されているので、2つの空気容器は同一に形成されており、その場合に上方の空気容器3の接続スリーブ8、14は中心から右へ、そして下方の空気容器3の接続スリーブ8、14は中心から左へ変位している。各接続スリーブ8、14は接続片14と、その接続片14内へ挿入されているスリーブ部分8とからなる。接続片14は、空気容器3のハーフシェル13の一体的な部分である。
【0018】
特に図5から明らかなように、他方のハーフシェル12の接続スリーブ8、14とは反対の壁は、流体媒体流、図示の実施例においては空気流の接続スリーブ8、14の流れ軸からフィン/パイプブロック2のフラットパイプ5へ、あるいはその逆へのゆるやかな方向転換が得られるように、湾曲して形成されている。各空気容器3の自由な横断面は、フィン/パイプブロック2の中心長手平面においてフィン/パイプブロック2のパイプ端部6から始まって接続スリーブ8、14まで徐々に拡幅しているので、接続スリーブ8、14に対する空気流の分配に関しても個々のパイプ端部6とそれぞれの接続スリーブ8、14との間に均一な流れの推移が得られる。
【0019】
流体媒体流、図示の実施例においては空気流の分配をさらに改良するために、ハーフシェル12の接続スリーブ8、14とは反対の壁は、フラットパイプ5に対して平行な、従って図1の図示によれば垂直に延びるリブ形状の凹部9を有し、その凹部は各空気ボックス3の内側に流れ案内部材を形成する。この流れ案内部材は接続スリーブ8、14と空気容器3の内部との間で空気の流れの方向変換を改良するので、この手段によっても空気容器3の内部における乱流の発生が減少される。また各空気容器3の、接続スリーブ8、14へ向かって、説明したように、連続的に拡幅される流れ空間も、流れ乱流の減少に寄与する。
【0020】
空気容器3の、フィン/パイプブロック2に向けられた端部領域には、直線的かつ平坦に延びる終端縁15が設けられており、その終端縁はハーフシェル12にもハーフシェル13にも形成されている。この終端縁15がパイプ端部6の短い方の側の壁に重なり、密接に半田付けするためにそれと面一で終了している。そのためにフィン/パイプブロック2のサイドプロフィール部材7の終端部分は、空気容器3のサイド領域10がその終端部分上へ嵌着できるように(図1と5を参照)、構成されている。従って各空気容器3のサイド領域10へ向かっても流れ空間の密な閉鎖が得られる。
【0021】
図1、2及び5に示す実施例における空気容器3のハーフシェル12、13の上述の構成が、図7から16を用いて補足して図示され、その場合に図13から16に示すハーフシェルの断面表示が、ハーフシェル12についてとハーフシェル13についてとは異なる寸法で図示されているので、わずなか寸法差が生じていることを考慮しなければならない。しかし実際には、特に図5から明らかなように、ハーフシェル12と13は然るべく対称の寸法を有する。
【0022】
図3、4及び6に示す過給空気用クーラーの形状の熱交換器は、大体において図1、2及び5に示す過給空気用クーラーに相当する。過給空気用クーラー1aはフィン/パイプブロック2aを有し、そのフィン/パイプブロックは図1、2及び5に示す過給空気用クーラー1のフィン/パイプブロック2と同一に形成されている。また空気容器3aも、その流れ技術的な形状からほぼ同一に構成されている。しかし図3、4及び6に示す実施例の場合には、各空気容器3aの接続スリーブ8a、14aは、フィン/パイプブロック2aの中心に対して同じ側へ、従って図3に示す実施例においてはそれぞれ右側へ変位している。
【0023】
図1、2及び5に示す空気容器3に対する空気容器3aの本質的な差は、2つのハーフシェル12a、13aの継合わせフランジ11aが、各空気容器3aのサイド領域10a内へ下方に延びているので、それが詳しく図示されていないハーフシェル12aと13aの終端縁で終了していることである。従ってハーフシェル12aと13aは、サイド領域10aを含めてその外側輪郭全体にわたって、継合わせフランジ11aによって互いに密に接続されている。サイド領域10a内の継合わせフランジ11aは、サイド部分として用いられるサイドプロフィール部材7aの、それに応じて短く形成された終端部分に重なり、その場合にその終端部分がパイプ端部6aの前端縁で終了している。
【0024】
図6から明らかなように、サイドプロフィール部材7aのハーフシェル12a、13aのサイド領域10aの高さに2つの支持脚16aが形成されており、その支持脚は継合わせられた継合わせフランジ11aをその両者間に収容して支持している。それによって空気容器3aとそれに伴ってハーフシェル12a、13aのパイプ端部6aに対する支持が得られ、それによって空気容器3aをパイプ端部6aに対して定義して位置決めすることができる。
【0025】
2つの空気容器3aの接続スリーブ8a、14aは、図1、2及び5に示す実施例の接続スリーブ8、14に対してわずかに修正されている。というのは、特にスリーブ部分8aがスリーブ部分8に対して異なるように形成されているからである。スリーブ部分8aの自由な端面領域は接続スリーブ14aの直径に比べて小さい直径を有し、スリーブ部分は接続部分14aに合せた段部によってその分拡大されている。接続部分14aは接続部分14に比べて少ない深さを有する。
【0026】
本発明の他の実施例においては、流体媒体容器が2つだけのハーフシェルによってではなく、多数のシェル部材によって構成されており、そのシェル部材はフィン/パイプブロックの中央長手平面内で、あるいは中央長手平面に対して平行な長手平面内で互いに結合されている。さらにこのシェル部材は、流体媒体容器をその幅において分割することができる。図1から16を用いて示したような、流体媒体容器の流れ的に好ましい構成は、本発明の他の実施形態によれば一体的に形成することも可能である。
【0027】
【発明の効果】
シェル部材がフィン/パイプブロックの長手平面内で継ぎ合わせられていることによって、各シェル部材は単に流体媒体容器全体の深さの約半分を有するので、シェル部材は、複雑に構成された流れ的に好ましい形状の場合でも深絞り方法で形成することができる。シェル部材は好ましくは、かしめ、リベット止めまたはトルケン(Torken) により機械的に、あるいはまたスポット溶接によって互いに結合されている。
その場合に適切に半田コーティングすることによって、シェル部材の継合わせ箇所が硬質半田によって互いに結合される。
従って各流体媒体容器を少なくとも2つのシェル部材から、特にフィン/パイプブロックの長手平面において互いに分離されている2つのハーフシェルから構成することにより、各シェル部材の深絞り深さが比較的小さいことによってそれぞれの流体媒体通過に流れ技術的に適合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 過給空気用クーラーの形状の本発明による熱交換器の上部と下部を示す正面図である。
【図2】 図1に示す過給空気用クーラーの上面図である。
【図3】 他の過給空気用クーラーを示す図1と同様の図である。
【図4】 図3に示す過給空気用クーラーの上面図である。
【図5】 図1と2に示す過給空気用クーラーの側面図である。
【図6】 図3と4に示す過給空気用クーラーの側面図である。
【図7】 図1と2に示す過給空気用クーラーの、流体媒体容器として用いられる空気容器のハーフシェルを示す正面図である。
【図8】 図7に示すハーフシェルの上面図である。
【図9】 図7と8に示すハーフシェルに対する補足的な相手片を形成する、図1と2に示す空気容器の他のハーフシェルの正面図である。
【図10】 図9に示すハーフシェルの上面図である。
【図11】 図7と8に示すハーフシェル又は図9と10に示すハーフシェルの、図7と9のXI−XI線に沿った断面図である。
【図12】 図7と8に示すハーフシェル又は図9と10に示すハーフシェルの、図7と9のXII −XII 線に沿った他の断面図である。
【図13】 図9と10に示すハーフシェルの図9のXIII−XIII線に沿った断面図である。
【図14】 図7と8に示すハーフシェルの図7のXIV −XIV 線に沿った断面図である。
【図15】 図7と8に示すハーフシェルの図7のXV−XV線に沿った水平断面図である。
【図16】 図9と10に示すハーフシェルの図9のXVI −XVI 線に沿った他の水平断面図である。
【符号の説明】
3、3a…空気容器
8、14…接続スリーブ
11、11a…フランジ
12、13、12a、13a…ハーフシェル
8、14…接続スリーブ

Claims (9)

  1. 2つの流体媒体容器の間に配置されたフィン/パイプブロックを有する、自動車用の熱交換器、特に過給空気用クーラーにおいて、
    各流体媒体容器(3、3a)が、フィン/パイプブロック(2、2a)の長手平面内で密接に継ぎ合わせられた少なくとも2つのシェル部材(12、13)からなり、
    各流体媒体容器(3、3a)が少なくとも1つの終端縁(15)を有し、その終端縁がフィン/パイプブロック(2)のブロック形状に拡大され、かつ互いに面一にかつ平面的に接しているパイプ端部(6)に面一で終了するように重なっていることを特徴とする熱交換器。
  2. 流体媒体容器がそれぞれ接続スリーブによって流体媒体循環路に接続されている、請求項1に記載の熱交換器であって、各流体媒体容器(3、3a)が流体媒体の流れ領域において接続スリーブ(8、14;8a、14a)から始まる大きな半径で湾曲された壁によって膨らんで形成されていることを特徴とする熱交換器。
  3. 各流体媒体容器(3、3a)が、シェル部材として用いられる2つのハーフシェル(12、13;12a、13a)から組み立てられていることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
  4. 両方のハーフシェル(12、13;12a、13a)がそれぞれその継合わせ端縁に沿って延びる継合わせフランジ(11、11a)を有し、その継合わせフランジはハーフシェル(12、13;12a、13a)の継ぎ合わせられた状態において互いに結合されていることを特徴とする請求項3に記載の熱交換器。
  5. 各接続スリーブ(14、14a)が、長手平面に相当する継合わせ平面に対して直角に、2つのハーフシェルの一方(13、13a)に一体的に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の熱交換器。
  6. ハーフシェル(12、13;12a、13a)がアルミニウム合金から形成されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の熱交換器。
  7. ハーフシェル(12a、13a)が継合わせフランジ(11a)を有し、その継合わせフランジが流体媒体容器(3a)のサイド領域(10a)において、接続スリーブ(8a、14a)に対して継合わせ平面内の側方で下方へ引き下げられていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の熱交換器。
  8. ハーフシェル(12、13)のサイド領域(10)に、熱交換器のサイド部分を接続するために、側方へ向かって開放したプロフィール部分が設けられていることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の熱交換器。
  9. 接続スリーブ(8、14)に隣接するハーフシェル(12)の接続スリーブ(8、14)の高さに、流体媒体容器(3)内で流体媒体の流れを接続スリーブ(8、14)の両側へ均一に分配する流れ案内手段(9)が設けられており、その流れ案内部材がハーフシェル(12)の内壁に形成されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の熱交換器。
JP05547198A 1997-03-11 1998-03-06 自動車用の熱交換器、特に過給空気用クーラー Expired - Lifetime JP3996258B2 (ja)

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