JP6084164B2 - 一体化された給気冷却器を有する吸気管 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の特に自動車の内燃機関用の吸気管に関する。

冷却器を貫流する冷却流体を用いて給気流の熱が排出される間接冷却器として、内燃機関用の給気冷却器を形成することが知られている。さらに、このような給気冷却器を内燃機関の吸気管に一体化できることが知られている。通常、この場合、給気冷却器にはフランジ板を設けるべきであり、その結果、フランジ板を給気流れ方向に直交して吸気管ハウジングの開口部に挿入し、フランジ板の縁部によってハウジングにねじ止めまたは溶接することができる。

一体化された給気冷却器を有するこのような吸気管は、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３および特許文献４に開示されている。

特許文献２では、フランジ結合部およびベース結合部は、給気冷却器の冷却器ブロックとは別個に形成されており、冷却器ブロックおよび吸気管ハウジングに対してシールされている。特許文献３の場合、給気冷却器全体が吸気管ハウジングによって囲まれており、前記給気冷却器は、吸気管ハウジングの内壁に対してラビリンスシールを形成して給気冷却器と吸気管ハウジングとの間の給気の漏洩流を低減するための構造を有する側部を備える。さらにまたはその代わりに、給気冷却器の側部と吸気管ハウジングの内面との間にエラストマーシールを差し込むことも知られている。

特許文献４の給気冷却器は、吸気管ハウジングの部分を同時に形成する一体化された構成部材として、少なくとも１つの冷却流体箱を備える。これとは異なり、特許文献１の吸気管の場合、給気冷却器の冷却流体箱の少なくとも１つが吸気管ハウジングの一体化された構成部材として形成されている。

独国特許出願公開第１０２００７０３０４６４Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１０２００９０１２０２４Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１０２００９０２５２８２Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１０２００９０５０２５８Ｂ３号明細書

本発明の課題は、向上した冷却能力を有する一体化された給気冷却器を有する吸気管を提供することである。

このことは、本発明によれば、請求項１または２の特徴を有する吸気管によって達成される。本発明の好ましい発展形態および形態は従属請求項の対象物である。

特に自動車の特に内燃機関用の吸気管は、給気通路を規定するハウジングと、給気を貫流させることができるようにハウジング内に配置されている冷却器ブロックを有する給気冷却器とを備える。本発明によれば、給気冷却器の冷却器ブロックは、ハウジングに対向する側面において外部部材、好ましくは冷却要素で終端し、冷却器ブロックのこの外部部材には、少なくとも冷却器ブロックの長さの部分を介して給気流れ方向にほぼ直交して延びる少なくとも１つの凹部が形成されている。さらに、給気冷却器の冷却器ブロックに対向するハウジングの内面には、少なくとも１つの突出部が設けられており、この突出部は、少なくともハウジングの内面の部分を介して給気流れ方向にほぼ直交して延び、少なくとも部分的に、冷却器ブロックの少なくとも１つの凹部にシール係合する。

代わりに、この課題は、給気通路を規定するハウジング（１０）と、給気を貫流させることができるようにハウジング内に配置されている冷却器ブロックを有する給気冷却器とを有する特に自動車の内燃機関用の吸気管であって、給気冷却器の冷却器ブロックが、ハウジングに対向する側面において外部部材で終端し、冷却器ブロックのこの外部部材には、少なくとも冷却器ブロックの長さの部分を介して給気流れ方向（Ｌ）にほぼ直交して延びる少なくとも１つの突出部が形成されており、給気冷却器の冷却器ブロックに対向するハウジングの内面には、少なくとも１つの凹部が設けられており、この凹部が少なくともハウジングの内面の部分を介して給気流れ方向（Ｌ）にほぼ直交して延び、突出部が少なくとも部分的に少なくとも１つの凹部にシール係合する吸気管によって解決される。

冷却器ブロックの外部部材の凹部と吸気管ハウジングの内面の突出部との間で相互のシール係合を行うことによって、有効なシールが冷却器ブロックと吸気管ハウジングとの間に提供されており、このシール作用は、冷却器ブロックと吸気管ハウジングとの間において、給気冷却器でほとんど冷却されずに貫流する給気の漏洩流を低減し、このようにして冷却能力を向上させる。

給気冷却器の冷却器ブロックが外部部材で終端し、少なくとも１つの凹部がこの外部部材に形成されているので、一体化された給気冷却器を有する従来の吸気管とは異なり、シール要素が設けられた給気冷却器の側部を省略することができる。このようにして、給気冷却器の、したがって、吸気管および給気冷却器から形成された吸気モジュールの重量、材料費および製造コストを低減することができる。さらに、このようにして、給気が貫流可能な給気冷却器の断面を拡大することができる。

給気冷却器の冷却器ブロックが好ましくは冷却要素の形態の外部部材で終端するので、必要に応じて、本発明によるシール構造が冷却器ブロックと吸気管ハウジングの内面との間に存在するにもかかわらず、給気の残りの漏洩流が冷却器ブロックに貫流され、冷却器ブロックの外部冷却要素によって少なくとも幾分冷却される。したがって、漏洩流により、一体化された給気冷却器を有する吸気管の従来の構造と比較して著しく高い冷却が得られる。これにより、結果として、内燃機関の入口で給気流の温度の著しい上昇が生じる前に、従来の構造と比較して給気のより大きな漏洩流を冷却器ブロックと吸気管ハウジングとの間で許容することができるというさらなる利点が得られる。

本発明によれば「給気」とは、内燃機関に供給されたガスを意味する。これに関連して、内燃機関に排ガス循環系が装備されている限り、「給気」とは、空気および排ガスからなる任意の混合物も含む。本発明による吸気管をガソリンエンジンにもディーゼルエンジンにも組み合わせることができる。さらに、ターボチャージャを有するおよび有しない内燃機関に、本発明による吸気管を使用することができる。

「給気流れ方向」は、給気冷却器が配置されている吸気管ハウジングの部分を通る給気の主流れ方向を意味する。

これに関連して、「冷却器ブロック」という用語は、給気と冷却流体（例えば水、冷媒等）との間で熱交換が行われる給気冷却器の部分を意味する。冷却器ブロックの本質的な構成部材は、複数の冷却流体通路であり、さらに好ましくは、冷却流体通路の間に配置された好ましくは冷却リブの形態の複数の冷却要素である。好ましくは、冷却流体通路は、ある種の管冷却器もしくは管束冷却器またはスタックディスク冷却器に形成および配置されている。管の間の冷却要素はこの管と伝熱結合し、冷却器ブロックの有効な熱交換面を拡大する。冷却器ブロックは好ましくはほぼ直方体状に形成されており、この場合、主面は、本発明をこの形状に限定する必要なしに、給気流れ方向にほぼ直交して位置し、給気を貫流させる。冷却器ブロックはその両方の端部において、冷却流体通路を収容するための開口部を備える集合板によってそれぞれ画定されている。冷却流体通路はこの集合板を通り、次に集合器（多くの場合、冷却流体箱または水箱とも呼ばれる）にそれぞれ通じる。冷却流体を給気冷却器に供給するかもしくは給気冷却器から排出するために、集合器には流入接続パイプおよび流出接続パイプが設けられている。

この場合、流入部および流出部を同一の集合器または種々の集合器の両方に設けることができる。それに応じて、本発明の範囲では、１つの流れ方向（Ｉ字状の流れ経路）、２つの流れ方向（Ｕ字状の流れ経路）または複数の流れ方向を有する給気冷却器が可能である。さらに、本発明の範囲では、一方または両方の集合器は、冷却器ブロックと一体的に形成され、別個の構成要素として形成され、冷却器ブロックと結合されることができるか（例えば溶接、半田付けまたは接着されることができるか）、あるいは吸気管ハウジングと一体的に形成され、冷却器ブロックに対してシールされることができる。

冷却器ブロックの「外部部材」とは、例えば冷却器ブロックの周囲の側部またはハウジング部分とは異なり、冷却器ブロックの構成部材自体を意味する。好ましくは、この外部部材は冷却器ブロックの冷却要素として形成されている。好ましくは、この冷却要素では、大きな熱交換面を有する冷却リブまたは他の要素が対象となる。

「給気流れ方向にほぼ直交して」という用語は、特に、給気流れ方向に対して垂直な方向、さらには、主構成要素が給気流れ方向に対して垂直である方向、すなわち、主流れ方向に対する縦軸に対して例えば約±３０°の角度範囲の方向を含む。

互いに係合する「凹部」および「突出部」は、本発明の範囲では、それらの「凹部」および「突出部」がほぼ相補的に互いに形成されている限り、原則として任意に形成されているので、ラビリンスを形成することによって前記「凹部」および「突出部」が十分なシール作用を達成する。凹部は好ましくは溝状に形成されている。好ましくは、凹部および突出部は、少なくとも部分的に円形であるかもしくは丸くされた断面形状によって形成されている。

凹部および突出部のそれぞれは、少なくとも冷却器ブロックのもしくはハウジングの内面の部分を介して給気流れ方向に直交して延びるべきである。これに関連して、このことは、凹部および突出部のそれぞれが、給気流れ方向に直交する給気通路の全幅を介してまたはこの幅の部分のみを介して延びることを意味する。好ましくは、凹部および突出部は、冷却器ブロックの長手方向に対してほぼ平行に延びることができるが、本発明の範囲では、冷却器ブロックのこの長手方向に対して所定の角度で延びることができる。

凹部および突出部は、好ましくは、本発明をこの実施形態に限定する必要なしに、給気流れ方向において冷却器ブロックに対して中央にもしくは冷却器ブロックのセンタに対して対称に配置されている。

ハウジングの内面の「突出部」は好ましくはハウジングと一体的に形成されている。他の好ましい実施形態では、少なくとも１つの突出部は別個の構成要素として形成されており、ハウジングと固定して結合されている（例えば溶接、接着および／または締め付けられている）。この場合、ハウジングは、例えば、突出部を差し込むことができる凹部または切り欠きを備える。最後に記載する実施形態では、突出部は、吸気管ハウジングの材料と無関係に、シール構造のために十分に形状が安定する材料から形成することができる。

これに関連して、突出部が凹部に「少なくとも部分的に」係合するという専門用語については、突出部が、突出部のまたは凹部の長さの少なくとも一部を介して給気通路の幅方向に係合し、および／または少なくとも凹部の深さの部分において前記凹部に係合することを考慮すべきである。

突出部の係合は、ハウジングが圧力に応じて膨張して外部に湾曲した場合に、突出部と凹部との間の覆いも十分に生じているように構成されている。この膨張は数ミリメートルの係合を低減することができる。膨張した状態においても、少なくともさらに２〜５ｍｍの覆いが存在すると有利である。

本発明によれば、「少なくとも１つの凹部」および「少なくとも１つの突出部」が設けられている。このことは、ある数の、正確には、１つ、２つ、３つ以上の凹部もしくは突出部を含む。好ましくは凹部と突出部の数は一致する。複数の、すなわち少なくとも２つの凹部および突出部が設けられている場合、これらの凹部および突出部は互いにほぼ平行に延びることが好ましいが、必ずしも互いにほぼ平行に延びるわけではない。複数の凹部および突出部が設けられている場合、これらの凹部および突出部のすべてが給気通路の全幅を介して延びるかまたはこの幅の一部のみを占めることができる。最後に記載する例では、凹部および突出部は、好ましくは、給気冷却器の冷却器ブロックの長手方向において互いにオフセットしてそれぞれ配置されており、その結果、好ましくは、給気通路の全幅には本発明によるシール措置が全体的に設けられている。複数の凹部および突出部の場合、これらの凹部および突出部は、好ましくは互いにほぼ均一に寸法決めされているが、この本発明の範囲では、異なる深さおよび／または厚さを備えることもできる。

本発明によれば、シール構造は、冷却器ブロックの外部部材の少なくとも１つの凹部と、ハウジングに対向する冷却器ブロックの側面にある吸気管ハウジングの内面の少なくとも１つの突出部とから設けられている。好ましくは、このようなシール構造は、ハウジングの内面に対向する冷却器ブロックの両面に設けられている。しかし、本発明の範囲では、本発明によるシール構造は冷却器ブロックの一方の側面にのみ設けられており、冷却器ブロックの他方の側面は吸気管ハウジングの内面に対して他の方法でシールされていることも可能である。

吸気管ハウジングと冷却器ブロックとの間の本発明によるシール構造は、別のシール措置が設けられていることを排除しない。さらに例えば、例えばエラストマーシール等のようなシール要素を冷却器ブロックと吸気管ハウジングとの間に配置することができる。

本発明は、好ましくは、給気冷却器に全ての給気流が常に貫流する吸気管のために使用可能である。しかし、本発明による構造は、好ましくは、給気冷却器に貫通案内されているバイパス通路が設けられている吸気管にも使用可能である。この場合、給気冷却器とバイパス通路との間の質量流量比を調整するための調整要素を、吸気管ハウジング内の給気冷却器の上流側および／または下流側に選択的に配置することができる。さらに、バイパス通路は、吸気管ハウジング内に配置された分離壁によって選択的に分離されるか、または主通路とは別個の管ガイドとして少なくとも部分的に形成されることができる。

次に、本発明の好ましい発展形態および形態について説明する。

本発明の有利な形態では、ハウジングは、給気流れ方向に直交する方向において給気冷却器をハウジングに挿入するための開口部を備える。吸気管ハウジングへの給気冷却器の（側方の）挿入は、好ましくは、給気流れ方向に直交して、したがって給気冷却器のもしくはその冷却器ブロックのほぼ長手方向に行われる。

吸気管ハウジングの開口部は給気通路をシールするように閉鎖可能に形成されている。このため、好ましくは、給気冷却器の挿入方向の後方の集合板にまたは給気冷却器の挿入方向の後方の集合器に、例えば吸気管ハウジングとねじ止めまたは溶接されるフランジ等が設けられている。好ましくは、フランジは集合板もしくは集合器と一体的に形成されている。

実施例では、吸気管のハウジングの２つの開口部を、互いに反対側のハウジング側面に形成することもでき、これらの開口部を通して、給気冷却器を貫通するように押し込むことができる。この場合、両方の開口部を上述のように閉鎖可能である。特に、この実施形態は、給気冷却器の一方の集合器に流入接続パイプが設けられており、給気冷却器の他方の集合器に流出接続パイプが設けられていると有利である。

給気冷却器の長手方向においてその給気冷却器を吸気管ハウジングに挿入する代わりに、原則として、吸気管ハウジングを給気流れ方向に分割すること、および給気冷却器を両方のハウジング部分の間に設置することも考えられる。

本発明の有利な形態では、冷却器ブロックの外部部材の少なくとも１つの凹部は、吸気管のハウジングへの給気冷却器の取り付け工程中に、ハウジングの内面の少なくとも１つの突出部によって形成されている。好ましくは、ハウジングの内面の突出部が外部部材に押し込まれ（可塑変形）、このようにして凹部を形成する。このようにして、おそらく非常に小さな間隙を有するシール構造が冷却器ブロックと吸気管ハウジングとの間に得られる。凹部は取り付け工程中に自動的に形成されるので、取り付け前の対応する製造ステップが不要になり、これによって、給気冷却器の製造コストを低減することができる。この実施形態は、側方に挿入可能な給気冷却器にも、差し込み可能な給気冷却器にも適用することができる。

本発明の有利な形態では、少なくとも１つの凹部は、冷却器ブロックの外部部材に予め形成されており、吸気管のハウジングへの給気冷却器の取り付け工程中に、ハウジングの内面の少なくとも１つの突出部と係合される。凹部は外部部材に予め形成されているため、給気冷却器の取り付け工程が簡単になり、特に労力を少なくして実施可能である。同様に、この実施形態は、挿入可能な給気冷却器にも、差し込み可能な給気冷却器にも適用することができる。

特定の形態の場合、波形隆起部の領域の波形リブは弱化して製作されており、特に予め穿孔されている。さらに、波形リブは、例えばカッタで切断することによって凹部の領域において中断することができる。

本発明の有利な形態では、給気冷却器はその取り付け方向の前方の側面に集合板を備え、この場合、冷却器ブロックの外部部材は突き出しの分だけこの集合板から突出する。この実施形態は、特に吸気管ハウジングの側方に挿入可能な給気冷却器に有利である。

このようにして、取り付け工程中に前部集合板がハウジングの内面の突出部を妨害することを防止することができる。前記突出部を外部部材の凹部に係合すべきであるか、もしくは給気冷却器の挿入時にこの凹部を吸気管ハウジングに形成すべきである。

本発明による吸気管のこの実施形態の場合、冷却器ブロックの外部部材の突き出しは、給気流れ方向に直交する方向において、外部部材の高さの好ましくは少なくとも約２０％、より好ましくは少なくとも約３０％、さらにより好ましくは少なくとも約４０％である。さらに、冷却器ブロックの外部部材の突き出しは、給気流れ方向に直交する方向において、外部部材の高さの好ましくは最大約８０％、最大約７０％、さらにより好ましくは最大約６０％である。

本発明の有利な形態では、給気冷却器はその取り付け方向の前方の側面に集合板を備え、給気冷却器のこの前部集合板には少なくとも１つの案内要素が設けられており、ハウジングの内面の少なくとも１つの突出部は、ハウジングへの給気冷却器の取り付け工程中に前記案内要素に係合することができる。好ましくは、案内要素は吸気管ハウジングの内面の突出部に対してほぼ相補的に形成されており、この突出部よりも幾分大きく寸法決めされている。この実施形態は、特にハウジングの側方に挿入可能な給気冷却器に有利である。案内要素は、吸気管ハウジングへの給気冷却器の正しい挿入方向をサポートし、ハウジングの内面の突出部に対する、予め形成されているかまたはなお形成すべき形状の正しい位置決めをサポートする。案内要素の数は好ましくは突出部の数に一致するが、それよりも少なくまたは多く選択することもできる。

本発明の有利な形態では、ハウジングの内面の突出部は給気冷却器の取り付け方向において、給気流れ方向に対して垂直な増加した深さを有する。この実施形態は、特にハウジングの側方に挿入可能な給気冷却器に有利であるが、その理由は、前記実施形態が外部部材への凹部の形成を容易にするからである。「増加した深さ」という用語は、挿入開口部の側面の突出部の深さが他の端部の突出部の深さよりも小さいすべての形態を意味すべきである。好ましくは、突出部の深さが連続的に増加し、すなわち、深さが減少する部分は生じない。好ましくは、このことを常にまたは段階的に行うことができる。

本発明のこの実施形態の場合、突出部の深さの平均勾配は好ましくは少なくとも約０．１°、より好ましくは少なくとも約０．２５°、さらにより好ましくは少なくとも約０．３５°である。さらに、突出部の深さの平均勾配は好ましくは最大約５°、より好ましくは最大約２°、さらにより好ましくは最大約１°である。

本発明の有利な形態では、給気流れ方向に直交する冷却器ブロックの外部部材の高さとハウジングの内面の突出部の深さとの比率は、少なくとも約０．３、より好ましくは少なくとも約０．５である。さらに、冷却器ブロックの外部部材の高さとハウジングの内面の突出部の深さとの比率は、好ましくは最大約３：１、より好ましくは最大約２：１である。給気冷却器の取り付け方向に増加した突出部の深さの場合、ここに示した比率はこの突出部の平均深さに関連する。

本発明の別の利点、特徴および利用可能性は、図に関連する以下の説明から明らかになる。

本発明の第１の実施例による給気冷却器の斜視図である。 第１の実施例による給気冷却器と吸気管ハウジングとの間の結合部の部分断面斜視図である。 本発明の第２の実施例による吸気管ハウジングにほぼ完全に挿入された給気冷却器の部分斜視図である。 図３の吸気管ハウジングに完全に挿入された給気冷却器の部分斜視図である。 図３の吸気管ハウジングに挿入された給気冷却器の断面斜視図である。 図５の線Ａ−Ａによる図３の吸気管ハウジングに挿入された給気冷却器の縦断面斜視図である。 図５の線Ｂ−Ｂによる図３の吸気管ハウジングに挿入された給気冷却器の縦断面斜視図である。 本発明の第３の実施例による給気冷却器の斜視図である。 ハウジングの突出部と冷却器の凹部とを示した断面図である。 ハウジングの突出部と冷却器の凹部とを示した断面図である。 ハウジングの突出部と冷却器の凹部とを示した断面図である。 管基部を有する冷却器ブロックの図である。 管基部を有する冷却器ブロックの図である。 管基部の図である。 図１４の断面図である。 熱伝達体の図である。 管基部および波形リブを有する集合箱の断面図である。

図１〜図７は、自動車の内燃機関の吸気管に一体化されている第１および第２の実施例による給気冷却器を示している。次に、両方の実施例は僅かに異なるだけなので、それらの実施例を共に説明する。

吸気管のハウジング１０は給気通路を規定し、この給気通路を通して給気流れ方向Ｌの給気が内燃機関に供給される。この給気通路には給気冷却器１２が一体化されており、この場合、この給気冷却器１２は、この実施例において、ハウジング１０の側方にある対応する開口部１４を通して、給気の給気流れ方向Ｌに対してほぼ垂直な取り付け方向Ｍに、給気通路を通して挿入することができる。

通常、給気冷却器１２の下流側において給気通路もしくは吸気管ハウジング１０が、内燃機関のシリンダヘッドにフランジ接合されている複数の入口通路（図示せず）に分岐する。

給気冷却器１２は、ほぼ直方体状に形成されている冷却器ブロック１６を備え、この場合、冷却器ブロック１６の長手方向は、給気冷却器１２の取り付け方向Ｍに対してほぼ平行に、したがって、吸気管のハウジング１０を通して給気流れ方向Ｌに対して垂直に整列されており、その結果、冷却器ブロック１６には給気を貫流させることができる。

給気冷却器１２の冷却器ブロック１６は、本質的に、熱交換面を拡大するために、重なり合って配置された複数の管１８と、それらの管の間に配置された冷却リブ２０とから構成されている。さらに、図５で見ることができるように、この実施形態の場合、冷却能力を向上させるために、管１８の２つのスタックが給気流れ方向Ｌに前後に配置されている。本発明によれば、冷却器ブロック１６は、給気冷却器１２の給気流れ方向Ｌに対しておよび長手方向Ｍに対して垂直なハウジング１０の内面に対向する両面において、外部冷却リブ２２の形態の外部部材で終端する。冷却リブ２０、２２は管１８の両方のスタックを介して給気流れ方向Ｌに延びる。

長手方向Ｍにおいて、給気冷却器１２の冷却器ブロック１６は集合板２４、２６によってそれぞれ画定されている。この場合には、取り付け方向Ｍの前方にある集合板２６と、取り付け方向Ｍの後方にある集合板２４との間で区別することができる。両方の集合板２４、２６には、冷却器ブロック１６の管１８が差し込まれている通路が設けられている。

冷却器ブロック１６の構成要素１８〜２６は好ましくは互いに半田付けまたは溶接されている。

後部集合板２４は、ハウジング１０の開口部１４から突出する固定フランジを同時に形成するので、給気冷却器１２はこの集合板２４によってハウジング１０にねじ止めまたはリベット止めすることができるか（図１および図２参照）あるいはクリンプ止めまたはクリップ止めすることができる（図３〜図７参照）（代わりに溶接または接着することもできる）。さらに好ましくは、後部集合板２４と吸気管のハウジング１０との間には、例えばＯリングシールの形態のシール要素４２が配置されている。

後部集合板２４は第１の集合器２８と結合されており、前部集合板２６は第２の集合器３０と結合されている。この場合、集合器２８、３０のそれぞれは、ある種のカバーによって形成されており、このカバーは、それぞれの集合板２４、２６と結合されており、特に溶接、半田付けまたは接着されている。第１の集合器２８には流入接続パイプ３２および流出接続パイプ３４が設けられている（図３および図６参照）。両方のパイプ３２、３４は第１の集合器２８と一体的に形成されているか（例えば射出成形されているか）あるいはこの第１の集合器２８と溶接または半田付けされている。

この実施例の管１８の２つのスタックについて、第１の集合器２８は、両方のスタックの間に配置された分離板によって分割されている。さらに、この実施例では、第２の集合器３０は冷却器ブロック１６と一体的に形成されているかまたはこの冷却器ブロック１６と固定して結合されている。代わりに、第２の集合器３０を吸気管ハウジング１０の部分として形成してもよい。

流入接続パイプ３２を通して第１の集合器２８には冷却流体（例えば水）が供給され、この冷却流体は集合器から、例えば冷却器ブロック１６の給気流れ方向Ｌの上流側の管１８に分配される。給気を管１８に貫流させて熱交換を行った後、冷却流体は第２の集合器３０に達し、そこから冷却器ブロック１６の下流側の管１８に迂回される。再び、給気を下流側の管１８に貫流させて新たに熱交換を行った後、冷却流体は第１の集合器２８に達し、ここから流出接続パイプ３４を介して排出される。

図３および図５に示したように、冷却器ブロック１６の外部冷却リブ２２に対向する吸気管ハウジング１０の内面には、本質的にストリップ状またはリブ状のそれぞれ２つの突出部３６が形成されている。図２の第１の実施例では、それぞれ１つのみの突出部３６がハウジング１０の内面に設けられている。この実施例では、突出部３６はハウジング１０と一体的に形成されているが（図２および図５参照）、突出部３６を別個の構成要素として形成し、ハウジング１０と結合することもできる。

突出部３６は給気通路の内部で給気流れ方向Ｌに対してほぼ垂直におよび冷却器ブロック１６の長手方向Ｍに対してほぼ垂直に突出する。さらに、突出部３６は互いにほぼ平行におよび冷却器ブロックの長手方向Ｍに対してほぼ平行に延びる。その上、両方の突出部３６は、給気流れ方向Ｌの冷却器ブロック１６の一方の側面の上方に、冷却器ブロック１６の中央に対してほぼ対称に配置されている。

特に、図２、図３および図５で見ることができるように、開口部１４を通して給気冷却器１２を吸気管のハウジング１０に挿入する際、冷却器ブロック１６の外部冷却リブ２２は、内側に突出する突出部３６によって可塑的に変形する。このようにして、冷却器ブロック１６の外部冷却リブ２２には、突出部に対してほぼ相補的に形成されている溝状凹部３８が形成される。凹部３８も互いにほぼ平行におよび給気冷却器１０の取り付け方向もしくは長手方向Ｍに対してほぼ平行に延びる。

凹部３８への突出部３６の相互係合によって、ラビリンスシールが吸気管のハウジング１０と給気冷却器１２の冷却器ブロック１６との間に形成され、前記ラビリンスシールは吸気管ハウジング１０と冷却器ブロック１６との間における給気の漏洩流をできるだけ小さく保持すべきである。給気冷却器１２をハウジング１０に取り付ける際、凹部３８が突出部３６によって直接形成されるので、突出部３６と凹部３８との間には、おそらく、小さな間隙しか生じず、結果として給気の漏洩流は極めて小さくなる。

さらに、残り少ない漏洩流が冷却器ブロック１６の外部冷却リブ２２の上を流れるので、この漏洩流も給気冷却器１２によって少なくとも幾分冷却される。この結果、側部を有する従来の給気冷却器と比較して、給気の漏洩流をより大きくしてもよく、給気の著しい温度上昇が生じなくなる。

さらに有利には、給気冷却器１２の側部を省略することにより、給気冷却器１２の重量および製造コストが低減される。

図２および図７に示したように、突出部３６は、給気流れ方向Ｌに対して垂直なそれぞれ１つの深さＺを有し、外部冷却リブ２２は、給気流れ方向Ｌに対して垂直なそれぞれ１つの高さＨを有する。突出部３６との衝突なしに、ハウジング１０への給気冷却器１２の挿入を可能にするために、前部集合板２６および第２の集合器３０は、冷却器ブロック１６の外部冷却リブ２２がこの突き出しＵの分だけ突出する（図１参照）程度に寸法決めされている。

比率Ｈ／Ｚはこの実施例において約０．５〜約２の範囲にある。外部冷却リブ２２の突き出しＵは、この実施例において、冷却リブ２２の高さＨの３０〜７０％、理想的には４０〜６０％の範囲にある。

吸気管ハウジング１０への給気冷却器１２の挿入時に、外部冷却リブ２２への凹部３８の形成を容易にするために、突出部３６は、好ましくは、増加した深さＺを有する給気冷却器１２の取り付け方向Ｍに形成されている。

例えば、突出部３６の深さＺは前部集合板２６の領域では、後部集合板２４の領域におけるよりもほぼ２倍の大きさになる。このようにして、突出部３６の深さＺの平均勾配、したがって、例えば約０．５°の凹部３８の形状の傾斜を達成することができる。

図８は、別の実施例による給気冷却器１２を示している。この場合、第１および第２の実施例の図１〜図７に示したように、同一の構成要素には同一の参照番号が付されている。

この実施例の給気冷却器１２は、前部集合板２６に切り込み状の案内要素４０が設けられているという点で、第１の実施例の上述の給気冷却器とは異なる。吸気管のハウジング１０への給気冷却器１２の挿入時に、ハウジングの突出部３６がこの案内要素４０に係合して、給気冷却器１２を案内する。

案内要素４０を用いると、吸気管ハウジング１０への給気冷却器１２の正しい挿入が簡略化される。さらに、前部集合板２６を越える外部冷却リブ２２の突き出しＵは、上述の実施例と比較して、小さいものに至るまで全く形成されることはない。

給気冷却器１２が側部開口部１４を通して吸気管ハウジング１０に挿入され、給気冷却器１２の冷却器ブロック１６と吸気管ハウジング１０との間のラビリンスシール用の凹部３８が、取り付け工程時に突出部３６によってハウジング１０に直接形成される実施例を参照して、本発明について説明してきた。しかし、凹部３８が冷却器ブロック１６の外部部材２２に例えば溝状に予め形成されており、次に、取り付け時にハウジング１０の突出部３６がこの凹部３８に簡単に係合する実施形態も本発明の範囲内にある。特に、予め形成された凹部の場合、追加のエラストマーシールを凹部と突出部との間に差し込んで、シール作用を改善することができる。同様に、吸気管ハウジング１０が給気冷却器１２の領域で分割されて形成されており、その結果、給気冷却器１２を両方のハウジング部分の間に差し込むことができる実施形態も本発明の範囲内にある。

本発明による給気冷却器１２の構成部材は、好ましくは、アルミニウム等の軽金属からすべて製作されており、互いに半田付けされている。このような解決策は、特に安全であり、冷却流体シールを持続させ、冷却を効率的にし、そして安価な製造を可能にする。吸気管ハウジング１０は例えばプラスチックからまたは金属から（好ましくは高い給気圧力または高い温度で）製作されている。

図９は、本発明の代替形態を示している。この場合、吸気管１０１に一体化された給気冷却器１０２は本発明による構成１００を備える。

この場合、冷却器ブロック１０３が、吸気管１０１のハウジング１０４の反対側の外端において、波形リブ等の冷却要素と共に形成されているのではなく、並んで配置された少なくとも２つの扁平管１０５と共に形成されており、吸気管１０１のハウジング１０４の突出部１０６が管１０５の間に係合するように、給気冷却器１０２等の熱伝達体が形成されている。この場合、突出部１０６が、管１０５の下方に配置されている冷却要素１０７に係合すると有利であり得る。この場合、突出部１０６は冷却要素１０７を少なくとも局所的に屈曲させ、ハウジングへの挿入時に冷却要素に形式的に食い込む。これによって、冷却要素には、突出部１０６を収容する溝１０８が生じる。

この場合、突出部１０６と溝１０８との組み合わせは、給気冷却器への給気の還流を封鎖するためのある種のラビリンスシールを形成する。

図９に見られるように、突出部１０６はほぼ中央で分割されており、細溝１０９を備える。これにより、突出部１０６が、その両方の舌片１１０、１１１によって弾性的に形成されており、ハウジングへの挿入によっておよび溝１０８の発生時に互いに衝突するので、次に、前記舌片１１０、１１１が負荷を受けて溝の壁部領域の外側に当接し、シールの改善がもたらされることになる。

すなわち、突出部１０６は、有利には給気冷却器の管に接触することなく、これらの管の間に貫通し、冷却要素に入り込んで係合する。この場合、有利には、突出部は２つの部分から形成されることができ、切り欠きもしくは溝に弾性的に当接する。改善されたシールのこの特徴は図９の実施例に限定されず、本出願の他の実施例にも適用することができる。

図１０は、本発明の別の代替形態を示している。この場合、熱伝達体ブロック１５０の外部部分１５１は、冷却要素として形成されておらず、例えば波形リブとして形成されておらず、中実にまたは発泡体として形成することができる本体として形成されている。この場合、有利には、発泡体は金属発泡体、特にアルミ発泡体として形成されている。代わりに、外部部分が、例えば突出部１５３を収容するための予め形成された溝１５２を備える幾何学的に形成された部分であってもよい。

図１１は、突出部１８０が、アンダーカットを生じさせる要素１８１を備えるように、突出部もしくはさらにこれに対応する凹部が構成されている本発明の別の代替形態を示している。この場合、有利には、要素は、突出部１８０がＴ字状またはＬ字状であるように形成されている。突出部１８０に対応する切り欠きは、このように形成された突出部を収容することができるような形状を備える。

別の実施例によれば、吸気管のハウジングは突出部を備えず、熱伝達体の外部部分を備えるので、この外部部分が挿入時に吸気管の領域に収容部を生じさせるかまたはこのような収容部に係合する。この場合、熱伝達体の外部部材が、波形リブ等の冷却要素ではなく、中実材料、または例えばアルミニウム発泡体等の発泡材料であると有利である。

図１２は、管開口部２０２に挿入された管２０３を有する管基部２０１のみが見られる本発明による給気冷却器２００の断面図を示している。管基部２０１は、給気冷却器の本体２０４に対して半径方向に拡大されているので、Ｄ字状の中央領域において、給気冷却器のハウジングの突出部は給気冷却器の挿入時に溝または凹部を生じさせ、これらの溝または凹部が突出部と共に、ある種のラビリンスシールをもたらす。この場合、有利には、凹部は２つの管列の間の中間空間の領域に生じる。

図１３〜図１７は、管基部が管列の間の領域に切り欠きを備え、これによって、吸気管のハウジングの突出部を有利には給気冷却器の外面に収容することができる別の実施形態を示している。

これに対して、図１３は、集合箱を有しない冷却器の本体２２０の図を示している。管基部２２１は管２２２の間の領域の上縁に切り欠きを備え、この場合、この切り欠きが下端にもこのように形成されていると有利である。

図１４は、長手方向側面のほぼ中央に配置されている切り欠き２２３を上縁および下縁に有する管基部２２１を示している。

これに対して、図１５は、切り欠きが詳細に示されている断面図を示している。切り欠きは、約１．５ｍｍの深さおよび約２ｍｍの底部の幅を有するほぼ平行四辺形状に形成されている。

図１６は、固定フランジ２３１と、管リブブロック２３２と、集合箱２３４を有する終端側の管基部２３３とを有する熱伝達体２３０を示している。この場合、上部位置２３５および下部位置２３６は好ましくは波形リブまたは同様に柔らかい要素として形成されている。図１７は、管基部２３３および波形リブ２３５を有する前部集合箱２３４の断面図を示している。この場合、集合箱も管基部も、ハウジングの突出部が係合することができる切り欠きを備えることが認識される。この場合、次に、波形リブがこの領域で変形され、図示していない突出部と共にラビリンスシールを形成する。

１０ 吸気管のハウジング
１２ 給気冷却器
１４ 側部開口部
１６ 冷却器ブロック
１８ 複数の管
１８ 構成要素
２０ 冷却リブ
２０ 構成要素
２２ 外部冷却リブ
２２ 構成要素
２４ 後部集合板
２４ 構成要素
２６ 前部集合板
２６ 構成要素
２８ 第１の集合器
３０ 第２の集合器
３２ 流入接続パイプ
３４ 流出接続パイプ
３６ 突出部
３８ 溝状凹部
４０ 案内要素
４２ シール要素
１００ 構成
１０１ 吸気管
１０２ 給気冷却器
１０３ 冷却器ブロック
１０４ ハウジング
１０５ 扁平管
１０６ 突出部
１０７ 冷却要素
１０８ 溝
１０９ 細溝
１１０ 舌片
１１１ 舌片
１５０ 熱伝達体ブロック
１５１ 外部部分
１５２ 溝
１５３ 突出部
１８０ 突出部
１８１ 要素
２００ 給気冷却器
２０１ 管基部
２０２ 管開口部
２０３ 管
２０４ 本体
２２０ 本体
２２１ 管基部
２２２ 管
２２３ 切り欠き
２３０ 熱伝達体
２３１ 固定フランジ
２３２ 管リブブロック
２３３ 終端側の管基部
２３４ 前部集合箱
２３５ 上部位置
２３５ 波形リブ
２３６ 下部位置
Ｈ 高さ
Ｌ 給気流れ方向
Ｍ 取り付け方向
Ｍ 長手方向
Ｕ 突き出し
Ｚ 深さ

Claims (15)

1. 給気通路を規定するハウジング（１０）と、冷却器ブロック（１６）を有する給気冷却器（１２）とを有する、自動車の内燃機関用の吸気管の製造方法であって、前記冷却器ブロック（１６）に給気を貫流させることができるように前記冷却器ブロック（１６）が前記ハウジング（１０）内に配置されている吸気管の製造方法において、
   前記給気冷却器（１２）の前記冷却器ブロック（１６）が、前記ハウジング（１０）に対向する側面において、冷却要素（２２）で終端し、
   少なくとも１つの凹部（３８）が前記冷却器ブロック（１６）の前記冷却要素（２２）に形成されており、前記少なくとも１つの凹部（３８）が、前記冷却器ブロック（１６）の長さの少なくとも部分にわたって給気流れ方向（Ｌ）にほぼ直交して延びており、
   前記給気冷却器（１２）の前記冷却器ブロック（１６）に対向する前記ハウジング（１０）の内面には、少なくとも１つの突出部（３６）が設けられており、前記少なくとも１つの突出部（３６）が、少なくとも前記ハウジングの前記内面の少なくとも部分にわたって前記給気流れ方向（Ｌ）にほぼ直交して延び、少なくとも部分的に、前記冷却器ブロック（１６）の前記少なくとも１つの凹部（３８）にシール係合しており、
   前記給気冷却器（１２）の取付工程中に前記少なくとも１つの突出部（３６）により前記１つの凹部（３８）が形成され、
   前記給気冷却器（１２）の取付工程後に前記少なくとも１つの凹部（３８）が形成されており、
   前記給気冷却器（１２）の取付工程前には前記少なくとも１つの凹部（３８）が形成されていないことを特徴とする吸気管の製造方法。
2. 前記ハウジング（１０）が、前記給気流れ方向（Ｌ）に直交する方向において前記給気冷却器（１２）を前記ハウジング（１０）に挿入するための開口部（１４）を備えることを特徴とする請求項１に記載の吸気管の製造方法。
3. 前記給気冷却器（１２）が前記開口部（１４）を介して前記ハウジング（１０）内に押されるときに、前記少なくとも１つの凹部（３８）が前記冷却器ブロック（１６）の前記冷却要素（２２）に形成され、前記少なくとも１つの凹部（３８）が、前記吸気管の前記ハウジング（１０）への前記給気冷却器（１２）の取り付け工程中に、前記ハウジング（１０）の内面で前記少なくとも１つの突出部（３６）に係合し、前記給気冷却器（１６）の前記冷却要素（２２）に形成されることを特徴とする請求項２に記載の吸気管の製造方法。
4. 前記給気冷却器（１２）がその取り付け方向（Ｍ）の前方の側面に集合板（２６）を備え、
   前記冷却器ブロック（１６）の前記冷却要素（２２）が突き出し（Ｕ）の分だけ前部集合板（２６）から突出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸気管の製造方法。
5. 前記冷却器ブロック（１６）の前記冷却要素（２２）の前記突き出し（Ｕ）が、前記給気流れ方向（Ｌ）に直交する方向において、前記冷却要素（２２）の高さ（Ｈ）の約２０％〜約８０％の範囲にあることを特徴とする請求項４に記載の吸気管の製造方法。
6. 前記冷却器ブロック（１６）の前記冷却要素（２２）の前記突き出し（Ｕ）が、前記給気流れ方向（Ｌ）に直交する方向において、前記冷却要素（２２）の高さ（Ｈ）の約３０％〜約７０％の範囲にあることを特徴とする請求項４に記載の吸気管の製造方法。
7. 前記冷却器ブロック（１６）の前記冷却要素（２２）の前記突き出し（Ｕ）が、前記給気流れ方向（Ｌ）に直交する方向において、前記冷却要素（２２）の高さ（Ｈ）の約４０％〜約６０％の範囲にあることを特徴とする請求項４に記載の吸気管の製造方法。
8. 前記給気冷却器（１２）がその取り付け方向（Ｍ）の前方の側面に集合板（２６）を備え、
   前記給気冷却器（１２）の前記前部集合板（２６）には少なくとも１つの案内要素（４０）が設けられており、前記ハウジング（１０）の前記内面の前記少なくとも１つの突出部（３６）が、前記ハウジング（１０）への前記給気冷却器（１２）の取り付け工程中に前記少なくとも１つの案内要素（４０）に係合して前記給気冷却器（１２）を案内することができることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の吸気管の製造方法。
9. 前記ハウジング（１０）の前記内面の前記突出部（３６）が、前記給気冷却器（１２）の取り付け方向（Ｍ）において、前記給気流れ方向（Ｌ）に対して垂直に増加した深さ（Ｚ）を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の吸気管の製造方法。
10. 前記突出部（３６）の前記深さ（Ｚ）の平均勾配が、約０．１°〜約５°の範囲にあることを特徴とする請求項９に記載の吸気管の製造方法。
11. 前記突出部（３６）の前記深さ（Ｚ）の平均勾配が、約０．２５°〜約２°の範囲にあることを特徴とする請求項９に記載の吸気管の製造方法。
12. 前記突出部（３６）の前記深さ（Ｚ）の平均勾配が、約０．３５°〜約１°の範囲にあることを特徴とする請求項９に記載の吸気管の製造方法。
13. 前記給気流れ方向（Ｌ）に直交する前記冷却器ブロック（１６）の前記冷却要素（２２）の高さ（Ｈ）と、前記ハウジング（１０）の前記内面の前記突出部（３６）の深さ（Ｚ）との比率（Ｈ／Ｚ）が、約０．３〜３の範囲にあることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の吸気管の製造方法。
14. 前記給気流れ方向（Ｌ）に直交する前記冷却器ブロック（１６）の前記冷却要素（２２）の高さ（Ｈ）と、前記ハウジング（１０）の前記内面の前記突出部（３６）の深さ（Ｚ）との比率（Ｈ／Ｚ）が、約０．５〜２の範囲にあることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の吸気管の製造方法。
15. 前記冷却要素（２２）が、離間した複数の管であり、前記管の間の間隔が、前記突出部を係合させるための前記少なくとも１つの凹部を形成することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の吸気管の製造方法。

Images