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Die
Erfindung betrifft einen Sammelkasten eines Wärmeübertragers,
insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbindungsbereich,
der mindestens eine Verbindungsfläche aufweist, und mit
einem Anschlussbereich, der mindestens eine Öffnung aufweist.
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Wärmeübertrager,
insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Wärmeübertragungsblock,
der Rohre aufweist, die zwischen zwei Böden verlaufen,
von einem Fluid durchströmt und von einem weiteren Fluid
umströmt werden.
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 199 02 507 A1 ist ein Wärmeübertrager,
insbesondere ein Ladeluftkühler, mit von Kühlmittel
durchströmten Scheiben bekannt, die parallel zueinander
ausgerichtet und zu einem mit an einer Endplatte angeordneten Zu-
und Ablaufstutzen versehenen Paket zusammengefasst sind und mit
ihren Wänden an Zwischenräume grenzen, die von
der Ladeluft durchströmt und mit Wellrippen ausgefüllt
sind. Das von den Scheiben gebildete Paket ist in ein von Ladeluft durchströmtes
Gehäuse eingesetzt, das eine aus Kunststoff oder aus einem
Metallguss hergestellte Formhaube ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Sammelkasten gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 und/oder einen Wärmeübertrager
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15 zu schaffen,
die beziehungsweise der einfach aufgebaut und kostengünstig
herstellbar ist.
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Die
Aufgabe ist bei einem Sammelkasten eines Wärmeübertragers,
insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbindungsbereich,
der mindestens eine Verbindungsfläche aufweist, und mit
einem Anschlussbereich, der mindestens eine Öffnung aufweist,
dadurch gelöst, dass der Sammelkasten als Fließpressteil
ausgeführt ist. Beim Fließpressen handelt es sich
um ein Umformverfahren, bei dem ein Rohteil durch ein formgebendes
Werkzeug, das auch als Matrize bezeichnet wird, hindurchgedrückt
wird. Dabei wird das Rohteil durch hohen Druck zum Fließen
gebracht. Die Ausführung als Fließpressteil liefert
unter anderem den Vorteil, dass die Verbindungsfläche,
die vorzugsweise als Lötfläche ausgeführt
ist, vergrößert werden kann.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens ist dadurch
gekennzeichnet, dass von dem Verbindungsbereich Verstärkungsrippen ausgehen,
die einstückig mit dem Sammelkasten verbunden sind. Die
Verstärkungsrippen sind vorzugsweise außen an
dem Sammelkasten angebracht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsrippen
von der Verbindungsfläche ausgehen. Vorzugsweise sind die
in dem Verbindungsbereich angeordneten Enden der Rippen Teil der
Verbindungsfläche.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens
ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verbindungsfläche
durchgehend zwischen den Verstärkungsrippen erstreckt.
Vorzugsweise wird die Ausdehnung der Verbindungsfläche
von innen nach außen von den Verstärkungsrippen
begrenzt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsfläche,
bezogen auf den Sammelkasten, von innen nach außen die
gleichen Abmessungen wie eine zugehörige Sammelkastenwand
mit den Verstärkungsrippen aufweist. Die Verbindungsfläche
ist vorzugsweise senkrecht zu der Sammelkastenwand angeordnet.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsrippen
senkrecht zu der Verbindungsfläche verlaufen. Dadurch wird
die Herstellung durch Fließpressen vereinfacht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens
ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Führungs-
und/oder Befestigungselement einstückig mit dem Sammelkasten verbunden
ist. Das Führungs- und/oder Befestigungselement ist vorzugsweise
nach dem Nut-Feder-Prinzip mit einer Tragstruktur des Kraftfahrzeugs verbunden.
Dadurch wird die Montage eines mit dem Sammelkasten ausgestatteten
Wärmeübertragers vereinfacht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Führungs- und/oder
Befestigungselement so ausgeführt ist, dass es einen Ausgleich
von Toleranzen und/oder Wärmeausdehnungen ermöglicht.
Das Führungs- und/oder Befestigungselement umfasst vorzugsweise
einen Befestigungsstift, der sich in Richtung der Toleranzen und/oder
Wärmeausdehnungen erstreckt. Der Befestigungsstift ist
vorzugsweise in einem Sackloch aufgenommen, das auf der einen Seite
eine Befestigung des zugehörigen Sammelkastens ermöglicht,
auf der anderen Seite aber einen Ausgleich von Toleranzen und/oder
Wärmeausdehnungen ermöglicht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Führungs- und/oder
Befestigungselement mindestens ein Sackloch aufweist. Das Sackloch
kann an dem Sammelkasten beziehungsweise an einem Befestigungselement
des Sammelkastens oder an einer Tragstruktur angebracht sein. Analog kann
der zugehörige Befestigungsstift entweder an der Tragstruktur
oder an dem Sammelkasten vorgesehen sein.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens
ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anschlussstutzen
einstückig mit dem Sammelkasten verbunden ist. Der Anschlussstutzen
ermöglicht den Eintritt oder Austritt eines Mediums in
den beziehungsweise aus dem Sammelkasten.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens
ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Befestigungsstift
einstückig mit dem Sammelkasten verbunden ist. Der Befestigungsstift
ermöglicht auf einfache Art und Weise eine Steckverbindung
zwischen dem Sammelkasten und einer Tragstruktur des Kraftfahrzeugs.
Vorzugsweise ist die Tragstruktur mit einer Ausnehmung ausgestattet,
in die der Befestigungsstift eingesteckt wird.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsstift von einer
Auflagefläche ausgeht. Die Auflagefläche erstreckt
sich vorzugsweise senkrecht zu dem Befestigungsstift und bildet
einen Anschlag bei der Montage des Sammelkastens an der Tragstruktur.
Vorzugsweise sind zwischen der Auflagefläche und der Tragstruktur
Gummielemente als Puffer angeordnet.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens
ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Rastelement einstückig
mit dem Sammelkasten verbunden ist. Das Rastelement wirkt mit einer
Rastausnehmung zusammen, die an der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs
vorgesehen ist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens
ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schnappverbindungselement
einstückig mit dem Sammelkasten verbunden ist. Das Schnappverbindungselement
wird zum Beispiel von einem Schnapphaken gebildet, der in eine komplementär
ausgebildete Ausnehmung eingreift, die an der Tragstruktur ausgebildet
ist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens
ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Halteelement einstückig
mit dem Sammelkasten verbunden ist. Dadurch wird die Befestigung
eines mit dem Sammelkasten ausgestatteten Wärmeübertragers,
zum Beispiel an einem Kraftfahrzeug, vereinfacht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement von einer Rippe
ausgeht. Dadurch werden die Stabilität und die Festigkeit
des Sammelkastens erhöht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement in eine Rippe
integriert ist. Dadurch wird die Herstellung des Sammelkastens durch
Fließpressen vereinfacht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement senkrecht zu der
Verbindungsfläche angeordnet ist. Dadurch wird die Herstellung
des Sammelkastens durch Fließpressen vereinfacht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement eine Ausnehmung
aufweist, die an ihrer der Verbindungsfläche abgewandten
Seite offen ist. Die Ausnehmung dient zum Durchführen von
Befestigungselementen, mit deren Hilfe der Sammelkasten, zum Beispiel
an einer Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs, befestigbar ist. Durch
die offene Ausführung der Ausnehmung, zum Beispiel in Form
eines an einem Ende offenen Langlochs, wird die Herstellung des
Sammelkastens durch Fließpressen erleichtert.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement mindestens ein
Sackloch aufweist. Das Sackloch ist vorzugsweise in Fließrichtung
angeordnet. In das Sackloch wird zur Befestigung des Sammelkastens
eine vorzugsweise selbstschneidende Schraube gedreht. Alternativ
kann das Sackloch mit einem Gewinde versehen sein. Alternativ oder
zusätzlich kann mindestens ein Gummiteil oder ein Kunststoffteil
in dem Sackloch angeordnet sein, das einen Ausgleich von Wärmedehnungen und/oder
Toleranzen ermöglicht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelkasten mindestens einen Zuganker
aufweist, der zwei gegenüberliegende Seitenwände
des Sammelkastens miteinander verbindet und durch die Öffnung
in dem Anschlussbereich zugänglich ist. Der Zuganker ist
einstückig mit den beiden Seitenwänden des Sammelkastens
verbunden und dient dazu, die Festigkeit und Steifigkeit des Sammelkastens
zu erhöhen. Durch die Anordnung des Zugankers im Bereich
der Öffnung wird die Herstellung des Sammelkastens durch
Fließpressen vereinfacht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zuganker senkrecht zu der Verbindungsfläche
angeordnet ist. Gemäß einem Aspekt der Erfindung
kommt es darauf an, den Zuganker strömungsgerecht im Inneren
des Sammelkastens anzuordnen. Dabei dient der Zuganker als Strömungsrichter.
Der Zuganker kann gemäß einem weiteren Aspekt
auch als Trennwand dienen, um unterschiedliche Zonen in dem Wärmeübertrager
gezielt mit einem Medium zu durchströmen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Sammelkastens
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsfläche
mindestens einen insbesondere umlaufenden Absatz aufweist. Vorzugsweise
weist die Verbindungsfläche im Querschnitt eine Stufe auf.
Durch den umlaufenden Absatz oder die Stufe wird die Verbindungsfläche
vergrößert. Außerdem wird eine formschlüssige
Verbindung zwischen dem Sammelkasten und einem weiteren Teil des
Wärmeübertragers ermöglicht. Dadurch kann
das Positionieren vor dem Löten vereinfacht werden. Die
Ausführung als Fließpressteil hat gegenüber
einem Ziehteil den Vorteil, dass eine größere Lötfläche
bereitgestellt werden kann. Außerdem kann bei dem Fließpressteil
eine höhere Materialdicke verwendet werden, um eine gewünschte
Festigkeit zu erreichen, beziehungsweise mit einer geringeren Materialdicke,
zum Beispiel durch Versteifungssicken, eine höhere Festigkeit
als bei einem Tiefziehteil erreicht werden. Durch die Integration
des Zugankers kann ein zusätzlicher Montageschritt entfallen.
Gegenüber einem Sammelkasten aus Kunststoff hat die Ausführung
als Fließpressteil unter anderem den Vorteil, dass die
Festigkeit und die Stabilität deutlich erhöht
werden können. Gegenüber einer Ausführung als
Gussteil oder als Druckgussteil hat die Ausführung als
Fließpressteil unter anderem den Vorteil, dass die Oberfläche
des Sammelkastens weder gereinigt noch bearbeitet werden muss. Außerdem
werden bei der Ausführung als Fließpressteil größere Werkzeugstandzeiten
ermöglicht. Beim Gießen muss das Werkzeug nach
etwa 150.000 Teilen erneuert werden.
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Bei
einem Wärmeübertrager, insbesondere für
ein Kraftfahrzeug, mit einem Wärmeübertragungsblock,
der Rohre aufweist, die zwischen zwei Böden verlaufen,
von einem Fluid durchströmt und von einem weiteren Fluid
umströmt werden, ist die vorab angegebene Aufgabe dadurch
gelöst, dass ein vorab beschriebener Sammelkasten an der
Verbindungsfläche stoffschlüssig mit einem der
Böden verbunden ist. Gemäß einem wesentlichen
Aspekt der Erfindung ist die Verbindungsfläche, die vorzugsweise
als Lötfläche ausgeführt ist, aber auch
geschweißt werden kann, zwischen dem Sammelkasten und dem
zugehörigen Boden gegenüber herkömmlichen Sammelkästen
vergrößert. Durch die Verstärkungsrippen,
die vorzugsweise außen angebracht sind, aber auch innen
angebracht werden können, wird die Festigkeit des Sammelkastens
deutlich erhöht. Durch den strömungsgünstig
gestalteten Zuganker wird die Festigkeit oder Stabilität
des Sammelkastens weiter erhöht. Durch die einstückig
mit dem Sammelkasten verbundenen Halter oder Befestigungshalter
wird die Montage oder Befestigung des Wärmeübertragers
mit dem Sammelkasten vereinfacht. Darüber hinaus hält
der erfindungsgemäße Sammelkasten beziehungsweise
Wärmeübertrager hohe Innendrücke aus
und ist gegen Temperaturwechsel beständig. Der erfindungsgemäße
Wärmeübertrager ist geeignet, um durch Vakuumlöten
oder durch Nocolok-Löten verlötet zu werden. Der
erfindungsgemäße Wärmeübertrager
kann für eine direkte oder eine indirekte Kühlung
verwendet werden.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre von einem Mantel umgeben
sind, der stoffschlüssig mit den Böden verbunden
ist. Vorzugsweise ist der Mantel mit mindestens einer Eintritts-
und mindestens einer Austrittsöffnung ausgestattet. Durch
die Öffnungen wird das weitere Medium in den und aus dem
Wärmeübertragungsblock geführt, wo es
die Rohre umströmt, um Wärme zu- oder abzuführen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel aus zwei separaten Mantelteilen
gebildet ist. Die Mantelteile sind vorzugsweise als zwei Mantelhälften
ausgeführt, die die Rohre des Wärmeübertragungsblocks
umgeben. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung
sind die Mantelteile als Gleichteile ausgeführt. Dadurch
wird die Herstellung vereinfacht. Der erfindungsgemäße Sammelkasten
stabilisiert die gesamte Struktur des Wärmeträgers,
insbesondere eines Ladeluftkühlers, und kann als Träger
verwendet werden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelkasten einen Fußbereich oder
Fuß aufweist, der, insbesondere durch Krallen und/oder
eine Wellschlitz-Bördelung, formschlüssig mit
einem der Böden verbunden ist. Der Fußbereich ist
einstückig mit dem Sammelkasten verbunden. Vorzugsweise
ist zwischen dem Fußbereich und dem Boden eine Dichtung
angeordnet. Die Dichtung ist vorzugsweise in einer Nut aufgenommen.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben
sind. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Wärmeübertragers;
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2 den
Wärmeübertrager aus 1 in der
Draufsicht;
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3 den
Wärmeübertrager aus 1 in der
Rückansicht;
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4 die
gleiche Ansicht wie in 1 ohne Mantel um den Wärmeübertragungsblock;
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5 eine
perspektivische Darstellung eines ersten Sammelkastens des in den 1 bis 4 dargestellten
Wärmeübertragers;
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6 eine
perspektivische Darstellung des zweiten Sammelkastens des in den 1 bis 4 dargestellten
Wärmeübertragers;
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7 eine
weitere perspektivische Darstellung des Sammelkastens aus 5;
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8 die
Darstellung eines Schnitts durch einen Verbindungsbereich, in dem
ein Sammelkasten mit einem Wärmeübertragungsblock
des Wärmeübertragers aus den 1 bis 4 verbunden
ist;
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9 eine
perspektivische Darstellung des zweiten Sammelkastens des in den 1 bis 4 dargestellten
Wärmeübertragers gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel;
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10 den
Wärmeübertrager aus 1 in der
Draufsicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
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11 bis 15 schematische
Darstellungen von verschiedenen Monoblockaus führungen,
in denen mehrere Wärmeübertrager in einen Monoblock
integriert sind;
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16 bis 18 verschiedene
Möglichkeiten zur Befestigung eines Sammelkastens an einer Tragstruktur;
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19 bis 20 zwei
Schnittdarstellungen zur Befestigung von Sammelkästen an
einem Boden eines Wärmeübertragers;
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21 und 22 jeweils
einen Sammelkasten im Schnitt mit einem rohrartigen An satz;
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23 eine
vereinfachte Darstellung eines Wärmetauschers mit einem
Sammelkasten, an dem an einer Befestigungsstellte ein Stutzen befestigt
ist;
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24 bis 27 verschiedene
Ausführungsbeispiele der Befestigungsstelle aus 23 im Schnitt
und
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28 und 29 jeweils
einen Ausschnitt eines Sammelkastens mit einem Halte element oder einem
Befestigungselement, das einen Gummistopfen umfasst.
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Die
Erfindung betrifft generell Wärmeübertrager. Besonders
vorteilhaft kann die Erfindung für Ladeluftkühler
verwendet werden. Bei insbesondere indirekten Ladeluftkühlern
treten sehr hohe Eintrittstemperaturen auf, zum Beispiel von mehr
als 200 Grad Celsius. Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager
ist vorzugsweise aus Aluminium gefertigt.
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In
den 1 bis 4 ist ein erfindungsgemäßer
Wärmeübertrager in verschiedenen Ansichten dargestellt.
Der Wärmeübertrager 1 umfasst einen Wärmeübertragerblock 3,
der zwischen zwei Sammelkästen 4, 5 angeordnet
ist. An dem Sammelkasten 4 sind zwei Halter 6 und 7 angebracht,
die dazu dienen, den Wärmeübertrager 1,
vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, an einer Tragstruktur zu befestigen.
Analog sind an dem Sammelkasten 5 zwei weitere Halter 8, 9 angebracht,
die dem gleiche Zweck dienen.
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Der
Sammelkasten 4 weist einen Anschlussbereich 11 auf,
der eine Öffnung 12 aufweist. Die Öffnung 12 ist
in einem Stutzen 13 vorgesehen und dient dazu, den Eintritt
eines ersten Mediums, wie Luft, in dem Sammelkasten 4 zu
ermöglichen. Analog weist der Sammelkasten 5 einen
Anschlussbereich 15 mit einer Öffnung 16 auf,
die in einem Stutzen 17 vorgesehen ist. Die Öffnung 16 ermöglicht
den Austritt des ersten Mediums, insbesondere von Ladeluft, aus
dem Sammelkasten 5.
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In
einem Verbindungsbereich 18 ist der Sammelkasten 5 stoffschlüssig
mit dem Wärmeübertragungsblock 3 verbunden.
Analog ist der Sammelkasten 4 in einem Verbindungsbereich 19 stoffschlüssig mit
dem Wärmeübertragungsblock 3 verbunden.
Der Wärmeübertragungsblock 3 hat im Wesentlichen
die Gestalt eines Quaders, das, wie man in 3 sieht, an
seiner Unterseite in einem Anschlussbereich 21 eine Öffnung 22 aufweist,
die in ei nem Stutzen 23 vorgesehen ist. Der Stutzen 23 ist
in eine Auftulpung 24 eingesteckt und stoffschlüssig
mit dieser verbunden. Analog ist an der Oberseite des Wärmeübertragungsblocks 3 in
einem Anschlussbereich 41 eine Öffnung 42 in
einem Stutzen 43 vorgesehen. Der Stutzen 43 ist
in eine Auftulpung 44 eingesteckt und stoffschlüssig
mit dieser verbunden.
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Jeder
der Halter 6 bis 9 weist eine Ausnehmung 26 bis 29 mit
einer U-förmigen Kontur auf. Die Ausnehmungen 26 bis 29 sind
nach außen hin offen.
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Der
Wärmeübertragungsblock 3 umfasst zur Abschirmung
nach außen hin einen Mantel 30, der aus zwei Mantelhälften 31, 32 gebildet
ist. Bei den Mantelhälften 31, 32 handelt
es sich um separate Teile, die vorzugsweise als Gleichteile ausgeführt
sind. Jede Mantelhälfte 31, 32 umfasst
zwei im Wesentlichen rechteckige Ausnehmungen 33, 34; 35, 36.
Die Ausnehmungen 33, 35 und 34, 36 der
Mantelhälften 32, 31 sind paarweise benachbart
so angeordnet, dass jeweils zwei Ausnehmungen 33, 35 und 34, 36 zusammen
eine rechteckige Öffnung in dem Mantel 30 bilden.
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In 4 ist
der Wärmeübertrager 1 ohne Mantel (30 in 1)
dargestellt. In dieser Darstellung sieht man, dass die beiden Sammelkästen 4, 5 durch mehrere
Rohre 47 bis 49 miteinander verbunden sind. Die
Rohre 47 bis 49 werden von dem ersten Medium,
insbesondere Ladeluft, durchströmt. Gleichzeitig werden
die Rohre 47 bis 49 von einem zweiten Medium,
insbesondere Kühlmittel, umströmt, um dem ersten
Medium, insbesondere heißer Ladeluft, Wärme zu
entziehen. Es ist aber auch möglich, dem ersten Medium über
das zweite Medium Wärme zuzuführen. Das zweite
Medium gelangt durch die Öffnungen 22, 42 in
das Innere des Mantels 30, um die Rohre 47 bis 49 zu
umströmen.
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In 5 ist
der Sammelkasten 4 allein perspektivisch dargestellt. Der
Sammelkasten 4 weist außen eine Vielzahl von Rippen 51 bis 58 auf.
Die Rippen 51 bis 58 dienen dazu, den Sammelkasten 4 zu verstärken
und werden daher auch als Verstärkungsrippen bezeichnet.
In der in 5 dargestellten Perspektive
sieht man durch die Öffnung 12 in dem Stutzen 13 hin durch
einen Zuganker 60, der zwischen den beiden gegenüberliegenden
Längswänden des Sammelkastens 4 angeordnet
und einstückig mit den Längswänden, die
auch als Seitenwände bezeichnet werden, verbunden ist.
Der Zuganker 60 dient dazu, die mechanische Festigkeit
des Sammelkastens 4 zu erhöhen. Je nach Ausführung
des Sammelkastens kann der Zuganker auch als Strömungsrichtelement oder
als Trennwand verwendet werden.
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In 6 ist
der Sammelkasten 5 allein perspektivisch dargestellt. Der
Sammelkasten 5 weist an seiner Außenseite, wie
der in 5 dargestellte Sammelkasten 4, eine Vielzahl
von Rippen 61 bis 65 auf. Die Rippen 61 bis 65 gehen
von einer Verbindungsfläche 66 aus. Bei der Verbindungsfläche 66 handelt
es sich um eine Fläche, die dazu dient, den Sammelkasten 5 mit
einem weiteren Bauteil des Wärmeübertragers 1 zu
verbinden. Bei der Verbindung handelt es sich vorzugsweise um eine
stoffschlüssige Verbindung, insbesondere um eine Lötverbindung.
Daher wird die Verbindungsfläche 66 als Lötverbindungsfläche
bezeichnet. Die Lötverbindungsfläche 66 hat
im Wesentlichen die Gestalt eines Rechtecks, kann aber beliebige
Formen haben. Die Rippen 61 bis 65 gehen von der
Lötfläche 66 aus und verlaufen im Wesentlichen
senkrecht zu dieser.
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In 7 ist
der Sammelkasten 4 in einer Perspektive von unten dargestellt.
In dieser Darstellung sieht man, dass der Zuganker 60 im
Wesentlichen die Gestalt eines Rechtecks aufweist, das senkrecht zu
der umlaufenden Lötfläche 66 angeordnet
ist. Durch eine gestrichelte Linie 68 ist angedeutet, dass die
Lötfläche 66 auch bis zu den äußeren
Enden der Rippen 51 bis 58 hinausgezogen sein
kann, um die Lötfläche 66 zu vergrößern.
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In 8 ist
eine Wand 70 eines der Sammelkästen im Schnitt
dargestellt. Die Wand 70 ist mit ihrem freien Ende stoffschlüssig
mit einem Bodenrandbereich 71 eines Bodens 75 verbunden.
Zu diesem Zweck ist in dem Bodenrandbereich 71 eine Nut 72 eingebracht,
in die das freie Ende der Wand 70, das auch als Bord 73 bezeichnet
wird, eingreift. Der Bord 73 weist einen Absatz 74 auf,
der an dem Bodenrandbereich 71 anliegt.
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Der
Boden 75 weist mehrere Durchgangslöcher 76, 77 auf,
die jeweils mit einer Einführschräge 78, 79 ausgestattet
sind. Die Einführschräge 78, 79 erleichtert
das Einführen von Rohrenden von Rohren 81, 82 des
Wärmeübertragungsblocks des Wärmeübertragers.
Die Rohrenden der Rohre 81, 82 werden stoffschlüssig,
vorzugsweise durch Löten, mit dem Boden 75 verbunden.
Des Weiteren ist der Boden 75 stoffschlüssig mit
dem Mantel 30 verbunden. Schließlich ist der Boden 75 in
seinem äußeren Bodenrandbereich 71 stoffschlüssig,
vorzugsweise durch Löten, mit dem Bord 73 der
Wand 70 des Sammelkastens verbunden.
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Der
Mantel 30 wird beim Zusammenbau des Wärmeübertragers
auf den Wärmeübertragungsblock 3 mit
den Rohren geschoben, wobei die beiden Mantelhälften 31, 32 zusammengedrückt
werden. Vorzugsweise sind die Rohre und der Mantel 30 plattiert,
um auf einfache Art und Weise eine stoffschlüssige Verbindung
zwischen dem Mantel 30 und den Rohren des Wärmeübertragungsblocks 3 zu
ermöglichen. Vorzugsweise haben die Böden, die
mit den Rohrenden der Rohre des Wärmeübertragungsblocks 3 verbunden
sind, auch mindestens eine plattierte Oberfläche. Die Böden
werden, wie man in 8 sieht, mit den Sammelkästen
verlötet. Die Sammelkästen 4, 5 sind
vorzugsweise unplattiert.
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In 9 ist
der Sammelkasten 5, wie er in 6 gezeigt
ist, in der gleichen Perspektive gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher
Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen
zu vermeiden, wird auf die vorstehende Beschreibung der 1 bis 6 verwiesen.
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Bei
dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
ein Rastelement 81 mit einer Rastnase 82 einstückig
mit dem Sammelkasten 5 ausgeführt. Das Rastelement 81 hat
die Gestalt eines quaderförmigen Fingers 83, der
an einer Ecke mit der Rastnase 82 ausgestattet ist. Zwei
Absätze 84, die senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung
des Rastelements 81 verlaufen, bilden einen Anschlag bei
der Befestigung des Sammelkastens 5 an einer Tragstruktur
eines Kraftfahrzeugs. Das Rastelement 81 geht von der Rippe 64 aus,
die zur Verstärkung an dem Sammelkasten 5 angebracht
ist. Das Rast element 81 wird zur Befestigung des Wärmeübertragers
in eine komplementär ausgeführte Ausnehmung in
der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs eingesteckt und verrastet. Die Verwendung
des Rastelements liefert den Vorteil, dass weitere zusätzliche
Befestigungselemente entfallen können.
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10 zeigt
eine ähnliche Darstellung wie in 2 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel. Zur Bezeichnung gleicher
Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen
zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der 1 und 2 verwiesen.
Bei dem in 10 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist ein Halter 85 einstückig mit einer Rippe 86 ausgeführt
und teilweise in diese integriert. Die Rippe 86 ist zur
Verstärkung an dem Sammelkasten 4 angebracht und
weist auf ihrer dem Wärmeübertragungsblock 3 abgewandten Seite
eine Anlagefläche 87 für ein Gummielement auf,
die auch als Sitzfläche 87 bezeichnet wird. Von der
Sitzfläche 87 erstreckt sich in senkrechter Richtung
ein Stift 88 parallel zu den Rohren 47 bis 49 des Wärmeübertragungsblocks 3.
Der Stift 88 wird zur Befestigung des Wärmeübertragers 1 in
eine komplementär ausgeführte Ausnehmung, zum
Beispiel ein Sackloch, in der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs eingesteckt.
Vorzugsweise wird vor der Befestigung des Wärmeübertragers 1 an
der Tragstruktur ein Gummielement, zum Beispiel in Form eines Gummistopfens
mit einem Sackloch zur Aufnahme des Stifts 88, auf den
Stift 88 aufgesteckt, so dass es an der Anlagefläche 87 zur
Anlage kommt. Das Gummielement (nicht dargestellt) dient dazu, den
Wärmeübertrager 1 elastisch zu lagern.
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Auf
der anderen Seite des Sammelkastens 4, das heißt
in 10 unten ist ein ähnlicher Halter 90 einstückig
mit dem Sammelkasten 4 verbunden. Der Halter 90 umfasst
eine Basis 91, die einen T-förmigen Querschnitt
mit Verstärkungsrippen aufweist. Die Basis 91 umfasst
eine Sitzfläche 92, die in einer Ebene mit der
Sitzfläche 87 angeordnet ist. Von der Sitzfläche 92 geht
ein Stift 93 aus, der die Gestalt eines geraden Kreiszylinders
aufweist. Der Stift 93 und die Sitzfläche 92 haben
die gleiche Funktion wie der Stift 88 und die Sitzfläche 87.
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In 11 ist
ein Monoblock 100 schematisch dargestellt, in dem vier
Wärmetauscher WT1 bis WT4 zusammengefasst sind. Der Monoblock 100 wird,
wie durch Pfeile 101 und 102 angedeutet ist, von
einem Medium durchströmt. Dieses Medium strömt
in dem Monoblock 100 an den Wärmeübertragern
WT1 bis WT4 vorbei, die auch als Wärmetauscher bezeichnet werden.
Die Wärmetauscher WT1 bis WT4 sind nebeneinander angeordnet.
Die Wärmetauscher WT1 und WT3 werden, wie durch Pfeile 103, 107 und 104, 108 angedeutet
ist, von oben nach unten durchströmt. Die Wärmetauscher
WT2 und WT4 werden dagegen, wie durch Pfeile 105, 109 und 106, 110 angedeutet
ist, von unten nach oben durchströmt.
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In 12 ist
ein Monoblock 111 dargestellt, in dem drei Wärmetauscher
WT1 bis WT3 zusammengefasst sind. Durch Pfeile 112, 113 ist
angedeutet, dass die Wärmeübertrager oder Wärmetauscher WT1
bis WT3, insbesondere zur indirekten Kühlung, von einem
Medium durchströmt werden. Der Wärmetauscher WT1
wird, wie durch Pfeile 114 und 115 angedeutet
ist, von einem weiteren Medium durchströmt. Dabei wird
der Mediumstrom einmal umgelenkt. Der Wärmetauscher WT2
wird, wie durch Pfeile 116, 117 angedeutet ist,
von oben nach unten durchströmt. Im Gegensatz dazu wird
der Wärmetauscher WT3, wie durch Pfeile 118, 119 angedeutet
ist, von unten nach oben durchströmt.
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In 13 ist
ein Monoblock 120 dargestellt, in dem die gleichen Wärmetauscher
WT1 bis WT4 zusammengefasst sind, wie bei dem in 11 dargestellten
Wärmeübertragermonoblock 100. Allerdings wird
der Wärmeübertragermonoblock 120 direkt
von einem Medium umströmt, insbesondere gekühlt.
Die Durchströmung der Wärmetauscher WT1 bis WT4
ist durch Pfeile 121 bis 128 angedeutet.
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In 14 ist
ein Monoblock 130 dargestellt, in dem die gleichen Wärmetauscher
WT1 bis WT3 wie bei dem in 12 dargestellten
Ausführungsbeispiel zusammengefasst sind. Allerdings wird
der Monoblock 130 mit den Wärmetauschern WT1 bis
WT3 zur direkten Kühlung direkt von einem Medium umströmt.
Ein zusätzliches Gehäuse, wie es bei den in den 11 und 12 dargestellten
Ausführungsformen vorgesehen ist, ist bei den in den 13 und 14 dargestellten
Ausführungsformen nicht vorgesehen. Die Durchströmung
der Wärmetauscher WT1 bis WT3 ist durch Pfeile 131 bis 136 angedeutet.
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In 15 ist
ein Monoblock 134 dargestellt, der ein Monoblockgehäuse 137 mit
einer Eintrittsöffnung 135 und einer Austrittsöffnung 136 aufweist.
In dem Monoblock 134 sind drei Wärmeübertrager 138, 139, 140 zusammengefasst.
Alle drei Wärmeübertrager 138 bis 140 werden
in dem Monoblockgehäuse 137 von dem gleichen Medium
umströmt. Gleichzeitig werden die Wärmeübertrager 138 bis 140,
wie durch Pfeile angedeutet ist, von weiteren Medium durchströmt.
Die Wärmeübertrager 138, 140 werden von
oben nach unten durchströmt. Der Wärmeübertrager 139 wird
dagegen von unten nach oben durchströmt. Die Begriffe oben
und unten beziehen sich im Rahmen der ausführlichen Beschreibung
der Figuren jeweils auf die zugehörige Figur. Selbstverständlich können
die Wärmeübertrager im eingebauten Zustand auch
horizontal angeordnet sein beziehungsweise durchströmt
werden.
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In 16 ist
ein Teil eines Sammelkastens 142 dargestellt, der nach
dem Nut-Feder-Prinzip an einer Tragstruktur 143 eines Kraftfahrzeugs
befestigt ist. Durch die formschlüssige Verbindung nach
dem Nut-Feder-Prinzip wird eine einfache Steckverbindung ohne zusätzliche
Befestigungselemente ermöglicht. Darunter ist in 16 angedeutet,
dass ein Sammelkasten 144 auch mit Hilfe eines blechförmigen
Verbindungselements 145 an einer Tragstruktur 146 eines
Kraftfahrzeugs befestigt sein kann. Das Verbindungselement ist zum
Beispiel mit Hilfe von Schweißverbindungspunkten oder Lötverbindungspunkten
sowohl mit der Tragstruktur 146 als auch mit dem Sammelkasten 144 stoffschlüssig
verbunden.
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In 17 ist
ein Sammelkasten 148 vereinfacht dargestellt, der an seiner
Oberseite zwei Auflageflächen 149, 150 aufweist,
von denen jeweils ein Befestigungsstift 151, 152 ausgeht.
Die Befestigungsstifte 151, 152 und die Auflageflächen 149, 150 sind
einstückig mit dem Sammelkasten 148 verbunden.
Die Befestigungsstifte 151, 152 werden in komplementär
ausgeführte Ausnehmungen, insbesondere Sacklöcher,
eingesteckt, die an einer Tragstruktur (nicht dargestellt) eines
Kraftfahrzeugs vorgesehen sind. Die Verbindung ist vorzugsweise
als Steckverbindung ausgeführt. Alternativ können
die Befestigungsstifte 151, 152 auch mit einem
Gewinde versehen sein, auf das eine Mutter (nicht dargestellt) aufschraubbar
ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Befestigungsstifte 151, 152 durch
Durchgangslöcher in der Tragstruktur des Kraftfahrzeugs hindurch
gesteckt. Danach wird auf die freien Enden der Befestigungsstifte 151, 152 eine
Mutter aufgeschraubt.
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In 18 ist
ein Halter 154 vereinfacht dargestellt, der einen Schnapphaken 155 umfasst.
Der Schnapphaken 155 ist einstückig mit einem
(nicht dargestellten) Sammelkasten verbunden und dient dazu, den
Sammelkasten an einer Tragstruktur 156 mit Hilfe einer
Schnappverbindung zu befestigen. Die Schnappverbindung hat den Vorteil,
dass weitere, zusätzliche Befestigungselemente entfallen
können.
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In
den 19 und 20 sind
zwei weitere Ausführungsformen dargestellt, wie ein Sammelkasten
an einem Boden eines Wärmeübertragers befestigt
werden kann. In 19 ist ein Teil eines Sammelkastens 158 im
Schnitt dargestellt. Der Sammelkasten 158 weist an einem
Ende einen Fuß 159 mit einem rechteckigen Querschnitt
auf. Der Fuß 159 ist mit Hilfe von Krallen 161,
die aus einem Boden 160 herausgebogen sind, an dem Boden 160 befestigt. Zwischen
dem Fuß 159 und dem Boden 160 ist in
einer Nut eine Dichtung 157 angeordnet.
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In 20 ist
ein Sammelkasten 162 dargestellt, an dem ein Fuß 163 ausgebildet
ist, der einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Der Fuß 163 ist mit
Hilfe einer Wellschlitz-Bördelung 165 an einem Boden 164 eines
Wärmeübertragers befestigt. Zwischen dem Fuß 163 und
dem Boden 164 ist eine Dichtung 166 angeordnet.
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In 21 ist
ein Sammelkasten 180 im Schnitt dargestellt. Der Sammelkasten 180 umfasst ein
Befestigungselement 181 in Form eines rohrartigen Ansatzes 182,
der einstückig mit dem Sammelkasten 180 verbunden
ist. Der rohrartige Ansatz 182 umfasst ein Sackloch 183,
das mit einem Gewinde ausgestattet sein kann. Alternativ kann eine
selbstschneidende Schraube in das Sackloch eingeschraubt werden,
um den Sammelkasten 180 mit dem Befestigungselement 181 an
einer Tragstruktur des Kraftfahrzeugs zu befestigen. Alternativ
kann ein Befestigungsstift in das Sackloch 183 eingreifen,
der von der Tragstruktur ausgeht. Alternativ oder zusätzlich
kann ein Kunststoffelement, insbesondere ein Gummielement, in dem
Sackloch 183 aufgenommen sein. In das Kunststoffelement
kann eine Schraube eingeschraubt sein, die dazu dient, den Sammelkasten 180 mit
dem Befestigungselement 181 an der Tragstruktur zu befestigen.
Das Kunststoffelement, insbesondere das Gummielement, liefert den
Vorteil, dass Toleranzen und/oder Wärmeausdehnungen des Sammelkastens
beziehungsweise des zugehörigen Wärmetauschers
an der Befestigungsstelle ausgeglichen werden können.
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In 22 ist
anhand eines ähnlichen Sammelkastens 185 im Schnitt
dargestellt, dass ein Befestigungselement 186 auch seitlich
an dem Sammelkasten angebracht sein kann. Das Befestigungselement 186 umfasst
einen rohrartigen Ansatz 187, der seitlich einstückig
mit dem Sammelkasten 185 verbunden ist. Der rohrartige
Ansatz 187 umfasst ein Sackloch 188, das die gleichen
Funktionen erfüllen kann, wie das bereits beschriebene
Sackloch 183 des in 21 dargestellten
Ausführungsbeispiels.
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In 23 ist
ein Wärmeübertrager 190 mit zwei Sammelkästen 191 und 192 stark
vereinfacht dargestellt. An dem Sammelkasten 192 ist ein
Stutzen 193 an einer Befestigungsstelle 194 befestigt. Die
Befestigungsstelle 194 ist in den 24 bis 26 gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen im Schnitt dargestellt.
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In 24 sieht
man im Schnitt, dass an dem dem Sammelkasten 192 zugewandten
Ende des Stutzens 193 ein Bund 196 ausgebildet
ist. Der Bund wird zur Befestigung des Stutzens 193 von
Krallen 199, 200 umgriffen, die von dem Sammelkasten 192 ausgehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist
der Bund 196 vorzugsweise mit mindestens einer lotplattierten
Oberfläche 197 versehen.
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In 25 ist
dargestellt, dass an dem Ende des Stutzens 193 zusätzlich
zu dem Bund 196 noch eine Stufe 201 ausgebildet
sein kann. Die Stufe 201 schafft einen Absatz, mit dem
der Stutzen 193 radial innen auf einem abgewinkelten Randbereich 202 des Sammelkastens 191 aufliegt.
Die Befestigung des Stutzens 193, erfolgt mit Krallen 199,
die den Bund 196 radial außen umgreifen. Zur Abdichtung
kann zwischen dem Bund 196 und dem Sammelkasten 191 eine
Dichtung 204 angeordnet sein.
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In 26 ist
ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem der Bund 196 radial
außen von einem umgebogenen Randbereich 206 des
Sammelkastens 191 umgriffen wird. Zwischen dem Bund 196 und
dem Sammelkasten 191 ist eine Lotscheibe 207 angeordnet.
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In 27 ist
ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der Stutzen 193 an
der Befestigungsstelle Ausbuchtungen 210, 211 aufweist,
die auf einem rohrartigen Ansatz 212 des Sammelkastens 191 aufliegt.
Die Ausbuchtungen 210, 211 können auch als
eine einzige umlaufende Ausbuchtung ausgeführt sein. Das
Ende des Stutzens 193 erstreckt sich durch den rohrartigen
Ansatz 212 hindurch und ist innen leicht umgebogen, um
den Stutzen 193 vor dem Verlöten zu fixieren.
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In 28 ist
ein Ausschnitt des in 2 dargestellten Sammelkastens 4 mit
einem Halteelement 217 gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Halteelement 217 umfasst
einen rohrartigen Ansatz 220, der einstückig mit
dem Sammelkasten 4 verbunden ist. Der rohrartige Ansatz 220 umfasst
ein Sackloch 221, in welches ein Gummistopfen 222 eingesetzt
ist. In das Sackloch 221 mit dem Gummistopfen 222 ist
eine Schraube 224 eingeschraubt, die dazu dient, den Sammelkasten 4 mit dem
Halteelement 217 an einer Tragstruktur 225 zu befestigen.
Der Gummistopfen 222 ermöglicht den Ausgleich
von Toleranzen und/oder Wärmeausdehnungen des zugehörigen
Wärmeübertragers.
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In 29 ist
ein Ausschnitt eines Sammelkastens 230 dargestellt, von
dem ein Befestigungsstift 231 ausgeht. Der Befestigungsstift 231 ist
in einem Sackloch eines Gummistopfens 232 aufgenommen.
Der Gummistopfen 232 wiederum ist in einem Durchgangsloch 233 an
einer Tragstruktur 234 befestigt. Der Befestigungsstift 231 ermöglicht
einerseits eine stabile Befestigung des Sammelkastens 230.
Andererseits ermöglicht der in dem Gummistopfen 232 aufgenommene
Befestigungsstift 231 einen Ausgleich von Toleranzen und/oder
Wärmeausdehnungen des zugehörigen Wärmeübertragers
in unterschiedlichen Richtungen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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