KR20160119226A - 내연기관의 신선 공기 시스템용 과급 공기 냉각기 - Google Patents

내연기관의 신선 공기 시스템용 과급 공기 냉각기 Download PDF

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엘렌 호만
토비아스 이저마이어
팀 뢰쉬만
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말레 베르 게엠베하 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 내연기관의 신선 공기 시스템을 위한 과급 공기 냉각기(1)에 관한 것으로, 적어도 하나의 냉각기 박스 통로 개구(7)를 갖는 냉각기 박스(5), 냉각기 박스 통로 개구(7)와 정렬된 적어도 하나의 플랜지 플레이트 통로 개구(8)가 제공된 상부 쉘(6), 제1 및 제2 단부 섹션(10a, 10b)을 가지고 제2 단부 섹션(10b)에 의해 플랜지 플레이트 통로 개구(8) 내로 삽입되며 냉각기 박스 통로 개구(7)의 경계를 정하는 냉각기 박스(5)의 림(12)에 점착력 있게 접속되는 어댑터 요소(10), 제1 및 제2 단부 섹션(9a, 9b)을 가지고 어댑터 요소(10)에 탈착가능하게 고정될 수 있는 파이프 요소(9)를 구비하며, 어댑터 요소(10) 및 파이프 요소(9)의 두 개의 제1 단부 섹션들(10a, 9a)은 이들이 서로에 고정된 상태에서 클립-타입 접속을 형성한다.

Description

내연기관의 신선 공기 시스템용 과급 공기 냉각기{CHARGE―AIR COOLER FOR A FRESH―AIR SYSTEM OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연기관의 신선 공기 시스템(fresh-air system)용 과급 공기 냉각기(charge-air cooler) 및 이러한 타입의 과급 공기 냉각기를 구비한 신선 공기 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 타입의 신선 공기 시스템을 구비한 내연기관에 관한 것이다.
현대의 자동차에서, 과급(supercharging)의 방식으로 내연기관의 출력밀도가 상당히 증가될 수 있기 때문에, 과급 내연기관의 중요성을 계속 증가하고 있다. 따라서 자동차가 적절한 과급 디바이스가 장착되고 그에 따라 자동차의 출력을 증가시키고 및/또는 자동차의 연료 소비를 감소시키도록 하는 비교적 작은 엔진을 가지는 추세 또한 증가하고 있다. 유사하게, 소위 "다운사이징"의 맥락에서, 엔진이 출력을 동일한 레벨로 유지하면서 크기는 감소되는 추세가 명백하다.
과급된 내연기관에는 일반적으로 예를 들어 배기 터빈 과급기의 방식으로 과급되고 결과적으로 가열되는 과급 공기가 다시 냉각되도록 하기 위한 과급 공기 냉각기가 장착된다. 이러한 과급 공기의 냉각은 내연기관의 출력을 증가시키고, 연료 소비 및 공해 배출을 감소시키며, 전체로서 함께 내연기관의 열 부하를 감소시킨다.
과급 공기의 냉각은 과급 공기로부터 주변으로의 열 이동에 의해 구현된다. 이것은 소위 과급 공기 냉각기에 의해서 직접, 또는 중간 매체의 추가 사용을 통해서 간접적으로 구현될 수 있다. 중간 매체로서, 흔히 냉각수가 사용된다. 간접적인 과급 공기 냉각의 경우에, 전형적으로 냉각수로부터 주변으로 열을 소산시키는 냉각수 냉각기 및 과급 공기로부터 냉각수로 열을 이동시키는 과급 공기 냉각기인 적어도 두 개의 열 교환기가 사용된다. 여기에서, 간접적인 과급 공기 냉각기는 예를 들어 냉각수를 안내하고 기체 측 상에서 열 이동을 향상시키도록 립 구조물에 접속되는 플랫 파이프들로 이루어질 수 있으며, 이러한 립 구조물은 먼저 플랫 파이프들을 지지하는 역할을 하지만 또한 둘째로는 과급 공기 냉각기에서 과급 공기가 이러한 립 구조물을 통해 흐르는 방식으로 냉각될 과급 공기의 유체 통로 내에 통합된다. 전체 립-파이프 구조물은 개별 플랫 파이프들과 유체식으로 통신하고 개별 플랫 파이프들에 냉각수를 분배하는 역할을 하는 두 개의 소위 냉각기 박스들 사이에 배치될 수 있다. 여기에서, 두 개의 냉각기 박스들 중 하나는 냉각수를 플랫 파이프들에 분배하는 역할 및 이러한 냉각수가 과급 공기로부터 흡수된 열을 가진 후에 과급 공기 냉각기로부터 냉각수를 수집하여 방출하는 역할을 모두 수행한다. 두 개의 냉각기 박스들은 이 경우에서 공동의 플랜지 플레이트(flange plate)에 부착될 수 있으며, 이는 과급 공기가 흐르는 신선 공기 시스템의 하우징 내로의 과급 공기 냉각기의 전체로서의 용이한 삽입을 가능하게 한다.
이렇게 신선 공기 시스템 내에 과급 공기 냉각기를 설치한 후에, 냉각수의 도입 및 방출 역할을 하는 냉각기 박스가 위에서 언급된 바와 같이 냉각수 회로에 접속될 수 있다. 이를 위해서, 흔히 냉각기 박스의 제1 유체 영역과 유체식으로 통신하는 제1 파이프 접속기가 냉각기 박스 상에 제공되며, 이를 통해 냉각수가 플랫 파이프들에 분배된다. 유사하게 냉각기 박스 상에 제공되는 제2 파이프 접속기는 제2 유체 영역과 통신할 수 있으며, 이를 통해 냉각될 과급 공기와의 열 교환 후에 냉각수가 결과적으로 냉각기 박스로부터 다시 합쳐진다.
유입관 내에 간접 과급 공기 냉각기를 장착하는 것은 DE102009055715A1로부터 알려져있다.
본 발명은 이제 과급 공기 냉각기의 냉각기 박스 내로 냉각수를 도입시키고 밖으로 냉각수를 방출시키기 위한, 구성의 측면에서 개선된 하나 이상의 파이프 접속기가 장착된 과급 공기 냉각기를 제공하는 문제와 관련된다. 또한 본 발명의 목적은 이러한 타입의 과급 공기 냉각기를 구비하는 신선 공기 시스템을 제공하는 것이다. 마지막으로, 본 발명의 목적은 이러한 타입의 신선 공기 시스템을 구비하는 내연기관을 제공하는 것이다.
이러한 목적들은 독립 청구항들의 주제사항에 의해 획득된다. 종속 청구항들은 바람직한 실시예들과 관련된다.
따라서 본 발명의 기본 개념은 과급 공기 냉각기의 냉각기 박스 내로 냉각수를 도입시키고 밖으로 냉각수를 방출시키기 위한 파이프 접속기 - 아래에서는 파이프 요소로 지칭됨 - 가 냉각기 박스에 영구적으로 부착된 어댑터 요소와 함께 클립-타입 접속을 형성하고 그에 따라 파이프 요소가 단순히 클립됨으로써 어댑터 요소에 탈착가능하게 고정될 수 있도록 구조적으로 설계되는 것이다.
본 발명에 따른 과급 공기 냉각기에는, 이러한 목적을 위해서, 냉각기 박스 통로 개구를 구비하는 냉각기 박스가 장착된다. 과급 공기 냉각기 전체가 자동차의 신선 공기 시스템 내에서 유닛으로서 설치되는 것을 가능하게 하기 위해서, 이러한 과급 공기 냉각기는 냉각기 박스 통로 개구와 정렬되는 플랜지 플레이트 통로 개구가 제공된 플랜지 플레이트를 추가로 구비한다. 파이프 요소에 클립-타입 접속을 위해 요구되며 제1 및 제2 단부 섹션을 갖는 어댑터 요소는 자신의 제2 단부 섹션을 통해 플랜지 플레이트 통로 개구 내에 삽입되며 냉각기 박스 통로 개구의 경계를 정하는 냉각기 박스의 림(rim)에 점착력 있게 접속된다. 본 발명에 따른 어댑터 요소와 파이프 요소 사이의 클립-타입 접속은 두 컴포넌트들의 두 개의 제1 단부 섹션들에 의해 구현된다.
따라서 본 발명에 따른 과급 공기 냉각기는 예를 들어 이러한 과급 공기 냉각기가 신선 공기 시스템 내에 설치된 후에, 파이프 요소가 단순한 방식으로 과급 공기 냉각기 상에 따로따로 장착되고 과급 공기 냉각기로부터 장착 해제되는 것을 가능하게 한다. 또한, 자체가 과급 공기 냉각기를 서로 다른 접속성을 갖는 냉각수 회로에 부착하는 것을 가능하게 하는 어댑터 컴포넌트로서 구현될 수 있는 개별적인 파이프 요소들의 사용이 가능하고: 이를 위해서, 단지 파이프 요소가 냉각수 회로로의 부착에 적합한 플랜지의 기하학적 구조가 제1 단부 섹션에 대향하게 위치된 제2 단부 섹션의 영역 내에 장착되는 것만이 필요하다. 본 발명에 따른 과급 공기 냉각기가 단일어댑터 요소-파이프 요소 쌍에만 장착되지 않는 것이 가능하다는 점이 자명하고; 오히려 냉각기 박스 내로의 냉각수의 도입을 위한 파이프 요소 및 냉각기 박스 밖으로의 냉각수의 방출을 위한 파이프 요소 모두가 본 발명에 따른 방식으로 설계되는 것이 편리하다.
바람직한 실시예에서, 냉각기 박스 및 어댑터 요소가 금속으로부터 생산된다. 이는 어댑터 요소가 점착력 있는 접속에 의해서 냉각기 박스에 영구적으로 고정되는 것을 가능하게 한다. 따라서, 예를 들어 어댑터 요소의 제2 단부 섹션이 냉각기 박스에 납땜 또는 용접되는 것이 고안될 수 있다. 낮은 고유 무게로 인해, 냉각기 박스 및 어댑터 요소의 생산을 위한 금속으로서 알루미늄을 사용하는 것이 특히 추천된다.
반면에, 플랜지 플레이트는 적어도 플랜지 플레이트 통로 개구의 경계를 정하는 림의 영역 내에서 플라스틱으로부터 생산되는 것이 특히 편리하다. 이러한 변형예는 플랜지 플레이트가 이러한 림의 영역 내에서뿐 아니라 거의 완전히 또는 전체가 플라스틱으로 제작되는 실시예들을 명백하게 포함한다. 대안적으로 또는 이에 더하여, 파이프 요소 또한 플라스틱으로 생산될 수 있다. 후자의 경우에, 파이프 요소 및 플랜지 플레이트는 동일한 열팽창계수를 가질 수 있으며, 그에 따라 동작 중에 냉각수가 통과하고 따라서 상당한 온도 변동을 겪는 두 개의 컴포넌트들이 동일한 정도로 팽창 및 수축한다. 이러한 방식으로, 플랜지 플레이트-파이프 요소 계면에서 유체 밀봉 동작에 의문을 제기할 수 있는 두 컴포넌트들 사이의 계면에서의 온도-유도된 기계적 스트레스가 실질적으로 방지될 수 있다. 또한, 플라스틱이 클립-타입 접속의 형성을 위해 바람직한 탄력적인 탄성 재료 특징을 가진다.
어댑터 요소로의 그리고 그에 따른 과급 공기 냉각기로의 기계적으로 안정적인 파이프 요소의 고정을 보장하도록, 파이프 요소 및 어댑터 요소의 두 개의 제1 단부 섹션들에 실질적으로 서로 상호보완적인 설계의 기하학적 형상이 제공되는 것이 제안된다.
어댑터 요소로의 파이프 요소의 유체 커플링에 있어서 어댑터 요소가 속이 빈 원통형 메인 바디를 갖는 실시예가 특히 바람직하다는 것이 증명되었으며; 여기에서, 이러한 속이 빈 원통형 메인 바디의 외부 측면 상에, 메인 바디의 원주 방향을 따라 연장하는 방사상 바깥쪽으로 돌출하는 립(rib)이 배치된다. 또한, 어댑터 요소의 제1 단부 섹션 상에는 메인 바디로부터 방사상 바깥쪽으로 돌출하고 메인 바디의 원주 방향을 따라 연장하는 고정 칼라가 제공되며, 이러한 고정 칼라는 파이프 요소로의 클립-타입 접속의 형성을 수행한다.
어댑터 요소로의 강한 클립-타입 접속의 형성을 위해서, 제1 개구가 파이프 요소의 제1 단부 섹션에 제공되고 제2 개구가 파이프 요소의 제2 단부 섹션에 제공되도록, 파이프 요소가 속이 빈 바디, 특히 속이 빈 원통형인 실시예가 특히 바람직한 것으로 증명되었다. 어댑터 요소로의 클립 이전에 발생하는 어댑터 요소 내로의 파이프 요소 삽입을 가능한 한 쉽게 하기 위해서, 그리고 파이프 요소가 안정적인 방식으로 어댑터 요소 상에 지지될 수 있도록 추가로 보장하기 위해, 파이프 요소에 있어서 제1 단부 섹션의 영역 내에 제1 단부 섹션의 제1 개구의 경계를 정하고 속이 빈 바디로부터 방사상 바깥쪽으로 돌출하는 제1 파이프 칼라가 장착되고, 제1 파이프 칼라로부터 축방향으로 돌출하는 제2 파이프 칼라가 제1 파이프 칼라 상에 제공되는 것이 편리하다.
개선된 실시예에서, 어댑터 요소 및 파이프 요소는 두 컴포넌트들이 클립-타입 접속의 방식으로 서로에 고정되는 상태에서 파이프 요소의 제1 파이프 칼라가 어댑터 요소의 고정 칼라 상에서 지지되도록 설계된다. 이러한 상태에서, 제2 파이프 칼라 상에서 방사상으로 내부에 제공되며 제2 파이프 칼라의 원주 방향을 따라 연장하는 수용 홈(receiving groove) 내로 어댑터 요소의 립이 결합된다. 수용 홈 및 립은 따라서 디텐트(detent) 접속 방식으로 상호작용하고; 어댑터 요소 상의 파이프의 장착 동안 디텐트 동작을 이용하여 수용 홈 내에 립을 결합시키는 것을 촉진하기 위해, 두 컴포넌트들이 어댑터 요소 내로의 파이프 요소의 삽입 동안 립이 어댑터 요소의 속이 빈 원통형 메인 바디에 대해 프리로드되도록 하는 치수를 갖는 것이 가능하다.
파이프 요소가 어댑터 요소 상에 장착된 상태에서, 어댑터 요소의 속이 빈 원통형 메인 바디의 내부 및 파이프 요소의 속이 빈 바디는 냉각수가 흐를 수 있는 유체 덕트(duct)를 형성하며; 주변에 대해 외부로의 유체 덕트를 유체식으로 봉쇄하기 위해서, 립과 고정 칼라 사이의 영역에 의해 형성되는 리세스 내에 파이프 요소에 대해 어댑터 요소를 봉쇄하는 제1 실 요소, 특히 실 링(seal ring)이 제공된다.
어댑터 요소에 대해 냉각기 박스를 봉쇄하기 위해서, 제2 실 요소가 제1 실 요소 대신에 또는 추가로 제공될 수 있다. 이러한 제2 실 요소 또한 바람직하게는 실 링의 형태일 수 있고 플랜지 플레이트 통로 개구의 경계를 정하는 림의 영역 내에 맞춰질 수 있으며, 그에 따라 제2 실 요소가 어댑터 요소에 대해 냉각기 박스를 봉쇄한다.
구조적으로 바람직한 실시예에서, 파이프 요소의 제1 및 제2 단부 섹션이 서로에 대해 90°의 각도로 배치된다. 이것은 예를 들어 전체로서 직각 형태를 갖는 파이프 요소에 의해 달성될 수 있다.
본 발명은 또한 내연기관용 신선 공기 시스템에 관련된다. 신선 공기 시스템은 내연기관의 흡입 덕트 내에 포함될 수 있는 적절한 크기의 하우징을 포함하고, 그에 따라 하우징이 연소 챔버 내에 도입되기 전에 냉각될 과급 공기가 하우징을 통해 흐른다. 신선 공기 시스템에는 위에서 논의된 하나 이상의 특성을 갖는 과급 공기 냉각기가 장착된다. 신선 공기 시스템의 하우징 내에는 과급 공기 냉각기가 외부로부터 하우징 내로 삽입될 수 있게 하는 통로 개구가 제공되고, 그에 따라 과급 공기 냉각기가 하우징의 내부에 배치되고 플랜지 플레이트가 통로 개구를 차단시킨다. 추가의 실시예에서, 흡입 하우징이 적어도 2-쉘(shell)의 형태를 가지며, 이때 적어도 하나의 쉘은 접속기들의 리드스루(leadthrough)를 위한 어퍼처(aperture)를 가진다. 플랜지 플레이트는 생략될 수 있다. 냉각기의 설치는 바람직하게는 흡입 하우징 쉘들의 합류 이전에 수행된다.
본 발명의 추가의 중요한 특성들 및 장점들이 종속항들, 도면들 및 도면들에 기초한 특성들의 연관된 설명으로부터 드러날 것이다.
위에서 언급된 특성들 및 아래에서 논의된 특성들이 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 각각의 명시된 조합에서뿐만 아니라 다른 조합들에서 또는 개별적으로도 사용될 수 있음이 자명하다.
본 발명의 바람직한 예시적인 실시예들이 도면들에 도시되었고 아래의 상세한 설명에서 더욱 자세하게 논의될 것이며, 동일한 참조번호가 동일하거나 유사한 또는 기능적으로 동일한 컴포넌트들을 지정하도록 사용되었다.
도면들은 각 경우에서 개략적으로 도시되었다:
도 1은 본 발명에 따른 과급 공기 냉각기의 예를 도시한 부분도,
도 2는 도 1의 과급 공기 냉각기를 세로방향 단면으로 도시한 도면,
도 3은 도 1 및 2의 과급 공기 냉각기를 구비한 내연기관의 신선 공기 시스템의 예를 도시한 도면.
도 1은 본 발명에 따른 공기 과급 냉각기(1)를 부분적인 모습의 사시도로 도시하였으며, 도 2는 공기 과급 냉각기(1)를 세로방향 단면으로 도시한다. 여기에서, 도 1은 공기 과급 냉각기(1)의 주요 컴포넌트들을 자세하게 도시하고; 이는 다수의 플랫 파이프들(3)을 갖는 립-파이프 구조물(2)을 포함하며, 이러한 다수의 플랫 파이프들은 서로 겹쳐져서 적층되고 이들 사이에는 적층 방향 S에 따라서 각각의 경우에 하나의 립 구조물(4)이 제공된다. 냉각수가 당업자에게 알려진 방식으로 플랫 파이프들(3)을 통과해 흐르는 반면, 냉각될 과급 공기가 립 구조물(4) 자체를 통해 흐른다.
립-파이프 구조물(2)에 접속되고 냉각수가 도입되어 플랫 파이프들(3)로부터 방출되게 하는 냉각기 박스(5) 또한 도시되었다. 냉각기 박스는 플랜지 플레이트(6)에 고정되고, 이러한 플랜지 플레이트(6)에 의해서 신선 공기 시스템을 통해 흐르는 과급 공기를 냉각시키도록 과급 공기 냉각기(1)가 유닛으로서 신선 공기 시스템(30)의 하우징(31)(도 3 참조) 내에 삽입될 수 있다. 냉각기 박스(5)에는 냉각기 박스 통로 개구(7)가 장착되고, 플랜지 플레이트(6)에는 냉각기 박스 통로 개구(7)와 정렬된 플랜지 플레이트 통로 개구(8)가 상응하게 장착된다.
냉각기 박스(5)로의 냉각수의 도입 및 냉각기 박스(5)로부터의 냉각수의 방출은 냉각기 박스(5)에 부착된 어댑터 요소(10)에 클립-타입 접속(11)의 방식으로 탈착가능하게 고정될 수 있는 파이프 요소(9)를 통해 구현된다.
제1 및 제2 단부 섹션(10a, 10b)을 갖는 어댑터 요소(10)는 자신의 제2 단부 섹션(10b)에 의해서 플랜지 플레이트 통로 개구(8) 내에 삽입되고, 예를 들어 납땜 또는 용접 접속의 방식으로 냉각기 박스 통로 개구(7)의 경계를 정하는 냉각기 박스(5)의 림(12)에 점착력 있게 접속된다. 이를 위해서, 냉각기 박스(5) 및 어댑터 요소(10)가 금속으로부터 생산되고, 그에 따라 어댑터 요소(10)의 제2 단부 섹션(10b)이 냉각기 박스(5)에 쉽게 납땜 또는 용접될 수 있다. 여기에서, 자신의 낮은 고유 무게로 인해, 냉각기 박스(5) 및 어댑터 요소(10)의 생산을 위한 재료로서 알루미늄을 사용하는 것이 특히 추천된다. 어댑터 요소(10)와 파이프 요소(9) 사이의 클립-타입 접속(11)이 두 컴포넌트들(10, 9)의 두 개의 제1 단부 섹션들(10a, 9a)의 영역 내에 형성된다. 이를 위해서, 파이프 요소(10) 및 어댑터 요소(9)의 두 개의 제1 단부 섹션들(10a, 9a)은 각각 실질적으로 상호보완적인 기하학적 형상을 가진다.
적어도 플랜지 플레이트 통로 개구(8)의 경계를 정하는 림의 영역 내에서, 플랜지 플레이트(6)가 플라스틱으로부터 생산된다. 변형예에서, 플랜지 플레이트(6)는 전체가 플라스틱으로부터 제조될 수도 있다. 본 출원에서 제안되는 예시적인 시나리오에서, 파이프 요소(9) 또한 플라스틱으로부터 생산된다. 결과적으로, 파이프 요소(9) 및 플랜지 플레이트(6)는 동일한 열팽창계수를 나타내며, 그에 따라 동작 동안 냉각수가 통해 흐르고 따라서 상당한 온도 변동을 겪는 두 개의 컴포넌트들(9, 6)이 동일한 정도까지 팽창 및 수축한다. 이러한 방식으로, 플랜지 플레이트-파이프 요소 계면에서 유체 밀봉 동작에 의문을 제기할 수 있는 두 컴포넌트들(9, 6) 사이의 계면에서의 온도-유도된 기계적 스트레스가 실질적으로 방지될 수 있다. 또한, 플라스틱이 클립-타입 접속(11)의 형성을 위해 바람직한 탄력적인 탄성 재료 특징을 가진다.
어댑터 요소(10)는 속이 빈 메인 원통형 바디(15)를 구비하고; 이것의 외부 면 상에는 메인 바디(15)의 원주 방향을 따라 연장하는 방사상 바깥쪽으로 돌출하는 립(16)이 제공된다. 또한, 어댑터 요소(10)의 제1 단부 섹션(10a) 상에는, 파이프 요소(9)로의 클립-타입 접속의 형성을 위해서, 메인 바디(15)로부터 방사상 바깥쪽으로 돌출하고 자신의 원주 방향을 따라 연장하는 고정 칼라(17)가 제공된다.
파이프 요소(9)는, 제1 개구(13a)가 파이프 요소(9)의 제1 단부 섹션(9a)에 제공되고 제2 개구(13b)가 파이프 요소의 제2 단부 섹션(9b)에 제공되도록 속이 빈 원통의 형태인 속이 빈 바디로서 형성된다. 도 2의 예에서, 파이프 요소(9)의 제1 및 제2 단부 섹션(9a, 9b)이 서로에 대해 90°의 각도로 배치된다. 파이프 요소(9)를 어댑터 요소(10)에 클립하기 위해서, 파이프 요소(9)가 어댑터 요소(10) 내에 삽입된다. 이를 위해서, 파이프 요소(9)에는, 제1 단부 섹션(9a)의 영역에, 자신의 제1 개구(13a)의 경계를 정하고 속이 빈 바디로부터 방사상 바깥쪽으로 돌출하는 제1 파이프 칼라(14a)가 장착되며, 차례로, 제1 파이프 칼라로부터 축방향 A로 돌출하는 제2 파이프 칼라(14b)가 형성된다.
어댑터 요소(10) 및 파이프 요소(9)는 두 컴포넌트들(9, 10)이 클립-타입 접속(11)의 방식으로 서로에 고정되는 상태에서 파이프 요소(9)의 제1 파이프 칼라(14a)가 어댑터 요소(10)의 고정 칼라(17) 상에서 지지되도록 추가로 설계된다. 이러한 상태에서, 제2 파이프 칼라(14b) 상에서 방사상으로 내부에 제공되며 자신의 원주 방향을 따라 연장하는 수용 홈(18) 내로 어댑터 요소(10)의 립(16)이 결합된다. 수용 홈(18) 및 립(16)은 따라서 디텐트(detent) 접속 방식으로 상호작용한다. 파이프 요소(9)의 삽입 동안, 디텐트 동작을 이용하여 어댑터 요소 상의 수용 홈(18) 내에 립(16)을 결합시키는 것을 촉진하기 위해, 두 컴포넌트들은 어댑터 요소(10) 내로의 파이프 요소(9)의 삽입 동안 립(16)이 어댑터 요소의 속이 빈 원통형 메인 바디(15)에 대해 프리로드되도록 하는 치수를 가질 수 있다.
파이프 요소(9)가 어댑터 요소(10) 상에 장착된 도 1 및 2에 도시된 상태에서, 어댑터 요소(10)의 속이 빈 원통형 메인 바디(15)의 내부는, 파이프 요소(9)의 속이 빈 바디와 함께 냉각수가 흐를 수 있는 유체 덕트(duct)를 형성하며; 이 둘레에서, 립(16)과 고정 칼라(17) 사이의 영역에 의해 형성되는 리세스 내에 실 링(seal ring)의 형태이고 파이프 요소(9)에 대해 어댑터 요소(10)를 봉쇄하는 실 요소(19a)가 배치된다.
냉각기 박스(5)가 어댑터 요소(10)에 대해 유사하게 봉쇄되도록 하기 위해서, 제2 실 요소(19b)가 플랜지 플레이트 통로 개구(8)의 경계를 정하는 림(12)의 영역 내에 추가로 제공된다.
또한, 과급 공기 냉각기(1) 상에, 냉각기 박스 내에 냉각수를 도입시키는 역할을 하는 단일 파이프 요소(9)뿐 아니라 냉각될 과급 공기와의 열 교환 후에 다시 냉각기 박스(5)로부터 냉각수가 방출되는 제2 파이프 요소(9')가 추가로 제공된다는 것을 도 1에서 볼 수 있다. 파이프 요소(9')의 구성은 위에서 논의된 파이프 요소(9)의 구성과 동일하고; 본 발명에 따라 파이프 요소(9')를 어댑터 요소에 의해 냉각기 박스(5)에 고정하는 것에도 명확히 적용되며; 파이프 요소(9)와 관련된 위의 모든 설명들이 필요한 부분만 약간 수정하여 파이프 요소(9')에 대해서도 적용된다.
마지막으로, 도 3은 예시의 방식으로 내연기관의 신선 공기 시스템(30) 내에서의 본 발명에 따른 과급 공기 냉각기(1)의 사용을 도시한다. 이러한 신선 공기 시스템은 과급 공기를 (도시되지 않은) 내연기관의 연소 챔버 내에 도입하기 위한 하우징(31)을 포함하고 본 발명에 따른 과급 공기 냉각기(1)를 구비한다. 하우징(31) 내에는 과급 공기 냉각기(1)가 외부로부터 하우징(31) 내에 유닛으로서 삽입될 수 있게 하는 통로 개구(32)가 제공되고, 그에 따라 과급 공기 냉각기(1)가 하우징(31)의 내부에 배치되고 플랜지 플레이트(6)가 통로 개구(32)를 봉쇄한다.

Claims (12)

  1. 내연기관의 신선 공기 시스템을 위한 과급 공기 냉각기(charge-air cooler)(1)로서,
    - 적어도 하나의 냉각기 박스 통로 개구(7)를 갖는 냉각기 박스(5),
    - 상기 냉각기 박스 통로 개구(7)와 정렬된 적어도 하나의 플랜지 플레이트(flange plate) 통로 개구(8)가 제공된 상부 쉘(shell)(6),
    - 제1 및 제2 단부 섹션(10a, 10b)을 가지고 상기 제2 단부 섹션(10b)에 의해 상기 플랜지 플레이트 통로 개구(8) 내로 삽입되며 상기 냉각기 박스 통로 개구(7)의 경계를 정하는 상기 냉각기 박스(5)의 림(rim)(12)에 점착력 있게 접속되는 어댑터 요소(10),
    - 제1 및 제2 단부 섹션(9a, 9b)을 가지고 상기 어댑터 요소(10)에 탈착가능하게 고정될 수 있는 파이프 요소(9)를 구비하되,
    상기 어댑터 요소(10) 및 상기 파이프 요소(9)의 두 개의 상기 제1 단부 섹션들(10a, 9a)은 이들이 서로에 고정된 상태에서 클립-타입 접속을 형성하는, 과급 공기 냉각기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각기 박스(5) 및 상기 어댑터 요소(10)가 각각 금속, 특히 알루미늄으로부터 생산되고, 상기 어댑터 요소(10)의 상기 제2 단부 섹션(10b) 및 상기 냉각기 박스(5)가 서로에 점착력 있게, 특히 납땜 또는 용접에 의해 고정되는 것으로 특징지어지는, 과급 공기 냉각기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    - 상기 플랜지 플레이트(6)가 적어도 상기 플랜지 플레이트 통로 개구(8)의 경계를 정하는 림 내에서 플라스틱으로부터 생산되고/되거나,
    - 상기 파이프 요소(9)가 플라스틱으로부터 생산되는 것으로 특징지어지는, 과급 공기 냉각기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파이프 요소(9) 및 상기 어댑터 요소(10)의 두 개의 상기 제1 단부 섹션들(9a, 10a)이 실질적으로 서로 상호보완적인 설계의 기하학적 형상을 갖는 것으로 특징지어지는, 과급 공기 냉각기.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 어댑터 요소(10)가 속이 빈 원통형 메인 바디(15)를 구비하고, 이것의 외부 측면 상에 상기 메인 바디(15)의 원주 방향을 따라 연장하는 방사상 바깥쪽으로 돌출하는 립(rib)(16)이 제공되며,
    - 고정 칼라(fastening collar)(17)가 상기 어댑터 요소(10)의 상기 제1 단부 섹션(10a) 상에 제공되고, 상기 고정 칼라는 상기 메인 바디(15)로부터 방사상 바깥쪽으로 돌출하고 상기 메인 바디의 상기 원주 방향을 따라 연장하는 것으로 특징지어지는, 과급 공기 냉각기.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 파이프 요소(9)는 속이 빈 바디의 형태이고, 특히 속이 빈 원통형의 형태이고, 제1 개구(13a)가 상기 제1 단부 섹션(9a)에 제공되고 제2 개구(13b)가 상기 제2 단부 섹션(9b)에 제공되며,
    - 상기 파이프 요소(9)는 상기 제1 단부 섹션(9a) 영역 내에 상기 제1 개구(13a)의 경계를 정하고 상기 속이 빈 바디로부터 방사상 바깥쪽으로 돌출하는 제1 파이프 칼라(14a)를 구비하며,
    - 제2 파이프 칼라(14b)가 상기 제1 파이프 칼라(14a) 상에 제공되고 상기 제2 파이프 칼라는 상기 제1 파이프 칼라로부터 축방향(A)으로 돌출하는 것으로 특징지어지는, 과급 공기 냉각기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 파이프 요소(9)가 상기 어댑터 요소(10) 상에 장착된 상태일 때, 상기 클립-타입 접속을 형성하기 위해서,
    - 상기 파이프 요소(9)의 상기 제1 파이프 칼라(14a)가 상기 어댑터 요소(10)의 상기 고정 칼라(17) 상에서 지지되고,
    - 상기 어댑터 요소(10)의 상기 립이 상기 제2 파이프 칼라(14b) 상에서 내측에 방사상으로 제공되고 상기 제2 파이프 칼라의 원주 방향을 따라서 연장하는 수용 홈(receiving groove)(18) 내로 결합되는 것으로 특징지어지는, 과급 공기 냉각기.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    립(16)과 고정 칼라(17) 사이의 영역에 의해 형성되는 리세스(recess) 내에, 상기 파이프 요소(9)에 대해 상기 어댑터 요소(10)를 봉쇄하는 (제1) 실(seal) 요소(19a), 특히 제1 실 링이 수용되는 것으로 특징지어지는, 과급 공기 냉각기.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플랜지 플레이트 통로 개구(8)의 경계를 정하는 림(20)의 영역 내에, 상기 어댑터 요소(10)에 대해 상기 냉각기 박스(5)를 봉쇄하는 (제2) 실 요소(19b), 특히 제2 실 링이 제공되는 것으로 특징지어지는, 과급 공기 냉각기.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파이프 요소(9)가 직각 형태인 것으로 특징지어지는, 과급 공기 냉각기.
  11. 내연기관용 신선 공기 시스템(30)으로서,
    - 상기 내연기관의 연소 챔버 내에 과급 공기를 도입하기 위한 하우징(31),
    - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 과급 공기 냉각기(1)를 구비하되,
    - 상기 하우징(31) 내에 상기 과급 공기 냉각기(1)가 외부로부터 상기 하우징(31) 내로 삽입될 수 있게 하는 통로 개구(32)가 제공되고, 그에 따라 상기 과급 공기 냉각기(1)가 상기 하우징(31)의 내부에 배치되고 상기 과급 공기 냉각기의 상기 플랜지 플레이트(6)가 상기 통로 개구(32)를 차단시키는, 신선 공기 시스템.
  12. 제 11 항에 따른 신선 공기 시스템을 구비한 내연기관.
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