JP6488357B2 - 車両用冷却装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両用冷却装置と、そのような冷却装置を組み付ける方法とに関する。

冷却装置は、車両の構成要素を冷却するために、車両で使用されざるを得ないことは公知である。これらの構成要素には、特に、内燃機関の駆動構成要素および／または車両の電気モータもしくは電気構成要素の駆動構成要素がある。公知の冷却装置は、通常、冷却流体が通過する冷却空間を設けられる。冷却空間を通過する間、冷却流体は、熱を吸収することができ、さらに流動し続けることで、熱を除去することができる。公知の問題解決策の場合、冷却装置は、通常、２つのシェルから、すなわち、内側ハウジングおよび外側ハウジングで構築される。冷却空間を形成する冷却ギャップは、内側ハウジングと外側ハウジングとの間に残存する。

公知の問題解決策の欠点は、内側ハウジングと外側ハウジングとの間の冷却ギャップが、組付けを可能にするのに必要なオーバーサイズを取らなければならないことである。それと共に、通常、冷却壁を冷却空間に配置して、冷却空間を分割し、冷却流体の通過時に案内することができるようにする。しかし、冷却ギャップの必要なオーバーサイズを保証するために、不必要な冷却流体が、前記チャネル壁を越えて流れることもできるという趣旨の自由空間が、内側ハウジングと外側ハウジングとの間に残存する。これは不可欠であり、その理由は、外側ハウジングおよび／または内側ハウジングの対応する冷却壁とそれぞれのチャネル壁との間の対応する組付けギャップが、組付けを可能にするために必要だからである。しかし、前記不必要な流れは、冷却容量の縮小をもたらし、この冷却容量の縮小は、冷却装置全体のサイズを大きくすることによってのみ解消できる。これは、コストを上げるのに加えて、重量を増やし、より広い空間が車両内に必要とされる。

本発明の目的は、上記の問題を少なくとも部分的になくすことである。特に、本発明の目的は、容易な組付けを可能にしながら、コスト効率がよく、かつ単純な態様で、冷却装置の冷却容量を大きくする（改善する）、または少なくとも維持することである。

上記の目的は、請求項１の特徴を有する冷却装置と、請求項９の特徴を有する方法とによって達成される。本発明のさらなる特徴および細部が、従属請求項、本明細書、および図面から明らかになる。当然のことながら、本発明による冷却装置に関して説明される特徴および細部は、この場合に本発明による方法に関しても当てはまり、各場合で逆も同様であり、したがって、本開示に関して、本発明の個々の態様に対して相互に、常に参照が行われ、常に参照を行うことができる。

本発明による車両用冷却装置は、内側冷却壁を含む内側ハウジングを有する。さらに、冷却ギャップを介して離間した態様で、内側ハウジングを囲む外側冷却壁を含む外側ハウジングが設けられる。冷却流体が通過する冷却空間は、外側冷却壁と内側冷却壁との間に形成される。さらに、内側冷却壁および／または外側冷却壁は、冷却空間を分割し、冷却流体を案内するチャネル壁を有する。本発明による冷却装置は、外側ハウジングを変形させて、冷却ギャップを縮小するために、少なくとも１つの締付け装置（ｃｌａｍｐｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）が、外側ハウジングの円周壁の周囲に配置されて、変形力を外側ハウジングに導入することを特徴とする。

したがって、本発明による冷却装置は、多部品構成による公知の冷媒装置問題解決策を基本とする。この場合に、内側ハウジングおよび外側ハウジングも設けられ、外側ハウジングは内側ハウジングに押し込まれるので、外側ハウジングは、組み付けた状態で内側ハウジングを囲む。この場合に、外側ハウジングおよび内側ハウジングは、相補的な幾何学形状を有し、例えば、円筒部分によって形成することができる。しかし、原則的に、内側ハウジングおよび外側ハウジングに対して、他の幾何形状も考えられる。したがって、冷却装置も形成する冷却ギャップが、内側ハウジングと外側ハウジングとの間に延びる。冷却ギャップは、個々のチャネル壁を用いて、チャネル部分にさらに細分されるのが好ましく、チャネル壁は、独立した構成要素としても内側冷却壁および／または外側冷却壁の一部としても構成することができる。しかし、冷却装置の組付けを可能にするために、冷却ギャップは、チャネル壁の対応する半径方向の範囲を超える。したがって、組付けギャップとも称することができる残存ギャップが、それぞれのチャネル壁の半径方向の端面と、対向する内側冷却壁または対向する内側冷却壁との間に残存する。したがって、外側ハウジングは、接触も、摩擦面の形成も、または冷却装置のその後の機能性に影響を及ぼす破片の剥離さえなく、公知の組付け態様で、内側ハウジングに押し込むことができる。

しかし、組付け後に、冷却ギャップの残存ギャップとして残る前記組付けギャップを介した不必要な流れが生じるという公知の欠点を軽減するために、ここで、１つの締付け装置または少なくとも１つの締付け装置が本発明に従って設けられる。締付け装置は、この場合に、外側ハウジングの円周壁の周囲に配置される。この場合に、円周壁は、外側ハウジングの外板（ｏｕｔｅｒ ｓｋｉｎ）または外壁を意味すると解釈することもできる。この場合に、締付け装置は、外側ハウジングの一部とすることも、あるいは独立した装置とすることもできる。したがって、締付け装置は、外側ハウジングの全周のまわりに完全に延びるのが好ましく、それにより、結果として、本発明による変形力を外側ハウジングに導入することができる。したがって、締付け装置を用いて変形力が外側ハウジングに導入されるとすぐに、一方で外側ハウジングの弾性復元力と、他方で締付け装置によって加えられた変形力との間で新たに力が平衡するまで、導入された変形力に応じて外側ハウジングが変形する。前記変形は、弾性的にも、少なくとも部分的に塑性的にも構成することができる。しかし、後でさらに説明される外側ハウジングの純粋な弾性変形が好ましい。外側ハウジングのこの変形を用いて、この場合に、冷却ギャップが半径方向にさらに縮小し、したがって、それと同時に、まだ存在し、組付けに必要な組付けギャップが同様に縮小するか、またはゼロまで完全に最小化されさえする。したがって、これは、冷却壁を越えるバイパス流れ、もしくは不必要な流れを減らすか、またはほぼ完全になくすことができることを意味し、その理由は、冷却空間の対応する内側幾何学形状が、外側ハウジングの変形によって変わり得るからである。

したがって、本発明による冷却装置の場合、公知の組付け方法を使用することができ、組付けギャップを、したがって、公知の冷却装置の前述の欠点をなくすために、付加的な最終ステップが、締付け装置を用いて実施可能である。

公知の冷却装置の場合、今や、幾何学形態の概念をさらに変えることなく、締付け装置を用いて、冷却効率または冷却有効性を大幅に高めることができる。特に、不必要な流れが回避され、ひいては、熱力学的構成が大幅により単純になり、実際に、チャネル壁を用いて分割された、それ以降の理想的な冷却空間によって、冷却流体のかなり理想的な冷却流さえもたらされる。

本発明による冷却装置の場合に、締付け装置が、特に、変形力を可逆的に発生させるための少なくとも１つの締付け手段を有するならば、それは有益であり得る。そのような締付け手段は、例えば、ストラップシステム、ねじ、またはレバーの形態の機械式締付け手段を有することができる。特に、締付け手段は、対応する力増幅部を設けられ、したがって、変形力は、例えば、レバーまたは撓み装置（ａ ｄｅｆｌｅｃｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）を用いて、使用者により、力に関して容易かつ有利に（都合よく）導入することができる。当然のことながら、締付け手段は、特に逆戻し技術に関して、解放も可能にし、したがって、外側ハウジングの純粋な弾性変形と組み合わせて、簡単に、コスト効率よく、かつ素早く取り外すことができる。このようにして、冷却装置の保守作業を行うことも可能であり、その理由は、公知の態様で取り外した後、最初の組付けと同様に、締付け装置を用いて再組付けすることができるからである。

本発明による冷却装置の場合に、締付け装置が、外側ハウジングの半径方向および／または周方向に、変形力を外側ハウジングに導入するように設計されるならば、それもまた有益である。言い換えると、変形力は、１つ、または最大で２つの方向で、外側ハウジングに導入されるのが好ましい。半径方向の導入により、特に、外側ハウジングの個々の部分において、変形力に直接影響を及ぼすことが可能になる。変形力の周方向の導入により、特に、外側ハウジングの変形を周方向に一様にする、または均一に分散させることが可能になる。さらに、変形力を半径方向または周方向に向けることで、締付け装置を特に単純かつコスト効率よく設計することができるようになる。

本発明による冷却装置の場合に、締付け装置が、円周壁の軸方向範囲の２０％〜９０％を占める外側ハウジングの締付け軸方向部分にわたって延びるならば、それもまた有益であり得る。言い換えると、締付け装置は、単純な締付けストラップだけではなく、むしろ、同様に外側ハウジングの円周壁の特定の面にわたる締付け装置である。締付け軸方向部分は、外側ハウジング全体または実質的に全体にわたって延びるのが好ましく、したがって、１つまたは複数の締付け手段、あるいは１つまたは複数の締付け装置は、対応する変形力で前記締付け軸方向部分に作用することができる。これは、好ましくは、軸方向にも一様とすることができる変形をもたらす。

本発明による冷却装置の場合に、少なくとも２つの締付け装置、特に、同一または実質的に同一の締付け装置が、円周壁の軸方向範囲の２０％〜９０％を占める外側ハウジングの締付け軸方向部分にわたって延びるならば、それはさらに有益であり得る。２つ以上の締付け装置が使用される場合、分散がより容易になり、組付け能力が改善される。特に、締付け装置は小構造であるので、単純かつコスト効率のよい締付け装置を使用することができ、同時に、かなり広範な締付け軸方向部分が、所望の変形力で作用を受けることができる。さらに、２つ以上の締付け装置を使用することで、様々な強さの変形力を外側ハウジングの締付け軸方向部分に導入することも可能になる。当然のことながら、締付け軸方向部分は、非締付け軸方向部分によって細分できる個々の部分的軸方向部分に分割することができる。

本発明による冷却装置の場合に、締付け装置が以下の材料、すなわち、
− 金属と、
− 繊維複合材料と、
− 繊維材料と、
のうちの少なくとも１つを有するならば、それは、さらにまた有益である。

上記の列挙は完全なリストではない。特に、記載した材料の組み合わせを使用することもできる。この場合に、材料は、特に、締付け装置の対応するスリーブ用に使用され、このスリーブは、外側ハウジングの円周壁に直接結合して使用されるのが好ましい。しかし、材料は、すでに説明した締付け手段、例えば、対応するレバー装置またはねじ装置に使用することもできる。

さらに、本発明による冷却装置の場合に、外側ハウジングが、少なくとも外側ハウジングの軸方向締付け部分において、締付け装置の変形力の作用を受けて、弾性変形または実質的に弾性変形するように設計されるならば、それは有益であり得る。変形が弾性的または実質的に弾性的であることで、特に、決まった方法で、変形、ひいては出現する力の比率を予測することが可能になる。この場合に、特に、可逆的に使用することもできるので、締付け装置を取り外した後、外側ハウジングは、弾性により元の形に再形成される。この場合に、冷却ギャップが再度拡大することで、外側ハウジングを内側ハウジングから簡単かつ素早く取り外すことを可能にする組付けギャップを形成することができる。再組付けを行う場合、締付け装置は、締付け軸方向部分に弾性変形を形成することができるように、最初の組付けと同様に実装することができる。当然のことながら、個々の冷却壁を変形させることも可能であり、したがって、前記変形を外側ハウジングの弾性変形と組み合わせて、冷却空間内に封止作用を追加することができる。

本発明による冷却装置の場合に、締付け装置が、締付け装置の開位置（状態）で、外側ハウジングの円周壁の直径以上の開口を有する開放部分を有するならば、さらなる利点を得ることができる。締付け装置が外側ハウジングのまわりに軸方向に押し込まれる問題解決策に加えて、この実施形態は、開放部分を用いて、半径方向に、すなわち、円周方向に対して交差する態様で、締付け装置を押し付ける、または引き寄せるものと考えることもできる。この横係合を用いて、本発明による冷却装置の組付けの自由度が、相応してきわめて高くなる。

本発明はまた、以下のステップ、すなわち、
− 冷却空間を形成する形で、外側ハウジングを内側ハウジングに押し込むステップと、
− 少なくとも１つの締付け装置を外側ハウジングの円周壁のまわりに配置するステップと、
− 外側ハウジングを変形させて、冷却ギャップを縮小するために、締付け装置を用いて、変形力を外側ハウジングに導入するステップと、
を有する、本発明による冷却装置を組み付ける方法に関する。

本発明による冷却装置を使用することで、前記冷却装置の製造および／または組付けにおいて、本発明による冷却装置に関して詳細に説明したのと同じ利益が得られる。

本発明による方法は、変形力が導入された場合に、締付け装置および／または外側ハウジングの少なくとも１つの変形パラメータが測定される、かつ／またはチェックされるという趣旨で策定することができる。この場合に、変形パラメータとは、特に、導入される変形力、および／または幾何学形状の変化に対応して起こる変形を意味すると解釈すべきである。この場合に、変形パラメータの測定か、またはチェックかのいずれかが想定されるという点で、区別がなされるべきである。変形パラメータの測定中に、本発明の範囲内で、直接測定か、または間接測定かのいずれかが可能である。変形パラメータをチェックする場合、チェック時に、到達したかどうかが監視される変形パラメータの特定の最終状態を指定すればよい。したがって、不必要に大きい変形、ひいては損傷が回避されることを保証することができる。同時に、所定の変形、ひいては、冷却空間の最終変形としての所定の幾何学形状も指定可能である。

本発明の例示的な実施形態が、図面を参照して詳細に説明される以下の説明から、本発明のさらなる利点、特徴、および細部が明らかになる。特許請求の範囲および本明細書に記載した特徴は、それら自体で個別に、または任意の組み合わせで、いずれの場合も本発明にとって不可欠である。

組付け方法実施中の本発明による冷却装置を示している。 組付け方法実施中の図１の実施形態を示している。 締付け装置を付加後の図１および図２の実施形態を示している。 締付け装置の機能後の図１〜図３の実施形態を示している。 締付け装置の実施形態を示している。 締付け装置が閉じた状態の図５の実施形態を示している。

本発明による冷却装置１０のために用意された本発明による方法が、図１〜４を参照して下記に説明される。図１は、最初の状態を示しており、最初の状態では、好ましくは円筒形の断面形状を有する外側ハウジング４０が、相応して同様に円筒形の断面形状の内側ハウジング２０に押し込まれている。図１〜４はいずれも、外側ハウジング４０および内側ハウジング２０の上部部分のみを示しており、表示された中心線によって、対応して円筒形の構造であることが示されている。

ここで、図１は、外側ハウジング４０が、どのようにして内側ハウジング２０のまわり（上）に押し込まれるかを示している。これは、内側冷却壁２２と外側冷却壁４２との間に冷却ギャップ３０があり、前記冷却ギャップは、冷却壁６０の対応する半径方向範囲よりも広いことから可能である。したがって、相応して冷却ギャップ３０よりも狭い組付けギャップが、できるだけ接触しない態様で、外側ハウジング４０を内側ハウジング２０に押し込むために、冷却壁６０の半径方向端部壁の間に残存している。外側ハウジング４０の内側ハウジング２０への押し込みが終了するとすぐに、図２に示すような状況がさらに見られる。

図２は、先行技術による冷却装置１０と認めることもできる。組付け方法がここで終了した場合、個々の冷却壁６０を越えていく矢印を参照すると、冷却流体が、冷却空間５０内でどのようにして少なくとも部分的に誤誘導され得るかが容易に分かる。冷却壁６０は、実際上、冷却流体を冷却空間５０内で周方向に案内すると考えられるが、一方で、冷却流体の一部が、外側冷却壁４２と冷却壁６０のそれぞれの半径方向端面との間で軸方向に誤誘導され、したがって、バイパスが形成されることが起こり得る。

図２による欠点をなくすために、本発明による方法は、さらに次に続き、締付け装置７０、図３の場合では２つの締付け装置７０が、外側ハウジング４０の円周壁４４に配置される。次に、締付け手段７２を用いて、変形力が、外側ハウジング４０に向かう図３による矢印の方向で、半径方向に、すなわち内側に加えられる。力を平衡状態にするために、相応して外側ハウジング４０が変形し、変形の最終結果が図４に示されている。この場合に、変形が起こったために、この時点で、冷却空間５０内の冷却ギャップ３０が、締付け軸方向部分４６で大幅に縮小している。今や、冷却流体は、もはやチャネル壁６０の半径方向端面を越えて流れることができず、その理由は、結果的に、チャネル壁６０の半径方向端面に対する冷却空間５０の内部封止が行われたからである。

締付け装置７０を図３および図４に示す位置に運ぶために、とりわけ、締付け装置７０を軸方向に押し込むことができる。しかし、本発明による方法の自由度を高めるために、図５および図６に示すように、横（側面）係合も可能である。締付け装置７０は、図６に閉じた状態で示されているが、締付け装置７０は、図５では、開放部分７４で開いている。この場合に、締付け装置７０を言わば側方から外側ハウジング４０のまわりに配置し、次いで、締付け装置を再度図６による閉じた状態（位置）にするために、ここで締付け装置７０を半径方向に係合移動させることができる。これは、本発明による冷却装置の製造方法を使用する際の自由度を大きく高める。

実施形態の上記の説明は、実施例の範囲内でのみ本発明について説明している。当然のことながら、図で説明した個々の特徴は、技術的に有意な範囲で、本発明の範囲から逸脱することなく、互いに自由に組み合わせることができる。

１０ 冷却装置
２０ 内側ハウジング
２２ 内側冷却壁
３０ 冷却ギャップ
４０ 外側ハウジング
４２ 外側冷却壁
４４ 円周壁
５０ 冷却空間
６０ チャネル壁
７０ 締付け装置

Claims (10)

1. 車両用の冷却装置（１０）であって、内側冷却壁（２２）を含む内側ハウジング（２０）と、前記内側ハウジング（２０）を囲み、冷却ギャップ（３０）を介して離間し、外側冷却壁（４２）を有する外側ハウジング（４０）とを有し、前記内側冷却壁（２２）と前記外側冷却壁（４２）との間に、冷却流体が通過する冷却空間（５０）が形成され、さらに、前記内側冷却壁（２２）および／または前記外側冷却壁（４２）は、前記冷却空間（５０）を分割し、前記冷却流体を案内するチャネル壁（６０）を有する冷却装置（１０）において、変形力を前記外側ハウジング（４０）に導入して、前記外側ハウジング（４０）を変形させることで、前記冷却ギャップ（３０）を縮小するために、少なくとも１つの締付け装置（７０）が、前記外側ハウジング（４０）の円周壁（４４）の周囲に配置されることを特徴とする冷却装置（１０）。
2. 前記締付け装置（７０）は、前記変形力を可逆的に発生させる少なくとも１つの締付け手段（７２）を有することを特徴とする、請求項１に記載の冷却装置（１０）。
3. 前記締付け装置（７０）は、前記外側ハウジング（４０）の半径方向および／または周方向に、前記変形力を前記外側ハウジング（４０）に導入するように設計されることを特徴とする、請求項１または２に記載の冷却装置（１０）。
4. 前記締付け装置（７０）は、前記円周壁（４４）の軸方向範囲の２０％〜９０％を占める前記外側ハウジング（４０）の締付け軸方向部分（４６）にわたって延びることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却装置（１０）。
5. 少なくとも２つの締付け装置（７０）、特に、同一または実質的に同一の締付け装置（７０）が、前記円周壁（４４）の前記軸方向範囲の２０％〜９０％を占める前記外側ハウジング（４０）の締付け軸方向部分（４６）にわたって延びることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却装置（１０）。
6. 前記締付け装置（７０）は、以下の材料、すなわち、
   −金属と、
   −繊維複合材料と、
   −繊維材料と、
   のうちの少なくとも１つを有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷却装置（１０）。
7. 前記外側ハウジング（４０）は、少なくとも前記外側ハウジング（４０）の軸方向締付け部分（４６）において、前記締付け装置（７０）の前記変形力の作用を受けて、弾性変形または実質的に弾性変形するように設計されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の冷却装置（１０）。
8. 前記締付け装置（７０）は、前記締付け装置（７０）の開状態（位置）で、前記外側ハウジング（４０）の前記円周壁（４４）の直径以上の開口を有する開放部分（７４）を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の冷却装置（１０）。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の特徴を有する、冷却装置（１０）を組み付ける方法であって、以下のステップ、すなわち、
   −前記冷却空間（５０）を形成する形で、前記外側ハウジング（４０）を前記内側ハウジング（２０）に押し込むステップと、
   −前記少なくとも１つの締付け装置（７０）を前記外側ハウジング（４０）の前記円周壁（４４）のまわりに配置するステップと、
   −前記外側ハウジング（４０）を変形させて、前記冷却ギャップ（３０）を縮小するために、前記締付け装置（７０）を用いて、前記変形力を前記外側ハウジング（４０）に導入するステップと、
   を有する方法。
10. 前記変形力が導入された場合に、前記締付け装置（７０）により導入される変形力および／または前記外側ハウジング（４０）の変形が測定され、それらの特定の最終状態に到達したか否かが監視されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。

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