(57)【要約】【課題】  材料の負担増なしで、管−底−結合の機械的負荷が減少される、熱伝達体、特に過給空気クーラーを提供する。【解決手段】  管と少なくとも１つの集合ケースとを有する熱伝達体であって、集合ケースが少なくとも１つの管底を有しており、管底が、管を差し込むことのできる切欠きを有する。切欠きが、それぞれ一周する側面によって縁取られており、２つの隣接する切欠きの側面が、ビードを形成しながら互いに隣接している。【選択図】  図１
2007506061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管と少なくとも１つの集合ケースとを有する熱伝達体であって、集合ケースが少なくとも１つの管底を有しており、管底が、管を差し込むことのできる切欠きを有している熱伝達体において、
切欠きが、それぞれ一周する側面によって縁取られており、２つの隣接する切欠きの側面が、ビードを形成しながら互いに隣接していることを特徴とする熱伝達体。
【請求項２】
側面が、それぞれ切欠きの周面にわたってほぼ一定の幅を有していることを特徴とする請求項１に記載の熱伝達体。
【請求項３】
管が、少なくとも一列に配置されたフラット管であって、
切欠きが、管横断面に従って細長く形成されており、かつ
切欠きの側面が、細長いビードを形成しながら互いに隣接していることを特徴とする請求項１または２に記載の熱伝達体。
【請求項４】
側面が、それぞれほぼ一定の曲率半径を備えた丸みを有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の熱伝達体。
【請求項５】
側面が、それぞれ異なる曲率半径を備えた複数の丸みを有していることを特徴とする請求項４に記載の熱伝達体。
【請求項６】
側面が、それぞれ少なくとも１つの平坦な領域を有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の熱伝達体。
【請求項７】
少なくとも１つの平坦な領域がそれぞれの切欠きと鈍角、特に３０°と６０°の間の角度を形成していることを特徴とする請求項６に記載の熱伝達体。
【請求項８】
切欠きが、少なくとも１つの集合ケースから切り起こさ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項に記載の熱伝達体。
【請求項９】
特に自動車のための過給空気クーラーにおいて、
請求項１から８のいずれか１項の特徴を特徴とする過給空気クーラー。
【請求項１０】
管底を形成する方法において、
次の処理ステップを含むことを特徴とする管底を形成する方法：
ａ）平坦な薄板を準備し、
ｂ）変形方法を用いて平坦な薄板の１つまたは複数の端縁領域を立上げ、
ｃ）変形方法を用いて薄板に互いに隣接する凹部を形成し、凹部がそれぞれほぼ平坦な底面と底面を縁取る、一周する側面とを有しており、
ｄ）深絞り方法によって底面を突き破り、かつ特に
ｅ）ステップｄ）で形成された切欠き内への管の導入を容易にするために導入斜面を刻印する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝達体、特に自動車用の過給空気クーラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のパワーを上昇させるために、内燃機関へ供給すべき空気が、内燃機関の燃焼室へ供給される前に、たとえばターボチャージャを用いて圧縮される。しかし、空気の圧縮は、同時にその加熱をもたらし、それが燃焼プロセスの最適な遂行にとってマイナスとなる。たとえば、それによって早期の点火または増大された窒素酸化物放出が引き起こされることがある。燃焼へ供給される、過熱した空気の好ましくない結果を回避するために、ターボチャージャの後段に過給空気クーラーとして形成された熱伝達体が接続されており、その熱伝達体によって圧縮された空気を、その燃焼前に許容される温度に冷却することができる。
【０００３】
過給空気クーラーは、たとえば従来技術（特許文献１を参照）に記載されている。この種の熱交換機においては、熱い空気が熱交換機の第１の集合通路へ導入されて、そこで分配されて、集合通路内へ連通しているフラット管内へ流入する。フラット管は、互いに並べて、かつその断面の長い側を含む側面が互いに対して平行になるように配置されて、流れルートを形成し、冷却する空気がその流れルートを通して案内される。流れルート内で、フラット管の間に冷却フィンが配置されており、それがフラット管と冷却する空気流との間の効果的な熱交換をもたらす。冷却する空気流を横切った後に、フラット管は第２の集合通路へ連通し、その集合通路がその中へ流入する、冷却され、圧縮された過給空気をエンジン内の燃焼へ供給する。
【０００４】
特にこの種の過給空気クーラーのような、熱伝達体において、管は通常、管底の開口部内へ差し込まれて、流体密に半田付けされている。圧縮された空気が充填される度に、この半田結合は急速な圧力変化に基づいて高い機械的負荷にさらされる。特にフラット管の幅狭側は、上昇する強度要請を満たさず、それによって特に、この種の管−底−結合の管底の側方へ向いた領域に、非密閉性が生じるおそれがある。
【０００５】
管−底−結合の強度を上昇させる簡単な方法は、より大きい肉厚を有する管および／または管底、あるいはより高い材料厚みを有する外側フィンおよび／または内側フィンを使用することである。両方の場合において増大された機械的安定性は、納得のゆくものであるが、そのために必要な材料コストと材料重量の負担増は、極めて高い。
【０００６】
他の解決提案は、過給空気ケース内にステイを使用することによって、管−底−結合の機械的応力を減少させることに関する。このステイは、過給空気ケースを安定させ、それによって管−底−結合のの負荷を除去するが、材料費用と過給空気クーラーによってもたらされる圧力損失の増大を伴う。
【特許文献１】ドイツ公開公報ＤＥ１９７５７０３４Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、材料の負担増なしで、管−底−結合の機械的負荷が減少される、熱伝達体、特に過給空気クーラーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１の特徴を有する熱交換機（すなわち、管と少なくとも１つの集合ケースとを有する熱伝達体であって、その場合に集合ケースが少なくとも１つの管底を有しており、その場合に管底が、管を差し込むことのできる切欠きを有している、前記熱伝達体において、切欠きが、それぞれ一周する側面によって縁取られており、その場合に２つの隣接する切欠きの側面が、ビードを形成しながら互いに隣接していることを特徴とする熱伝達体）によって解決される。
【発明の実施の形態】
【０００９】
請求項１の発明によれば、熱伝達体は、第１の媒体によって貫流されて、第２の媒体がその回りを流れる、管を有しているので、第１の媒体から第２の媒体へ、あるいはその逆に熱を伝達することができる。管と連通する、少なくとも１つの集合ケースが、少なくとも１つの管底を有しており、その場合に管底は、大体において平坦に形成されており、かつ切欠きを有し、集合ケースと連通する接続を形成するために、その切欠き内へ管を差し込むことができる。
【００１０】
本発明の基本的考えは、切欠きを包囲する管底の凹部または隆起部の形式の領域を幾何学的に、切欠きがそれぞれ凹部の「底」ないし隆起部の「峰」に配置されるように、形成することである。その結果、切欠きは側面、すなわち凹部ないし隆起部の側面によって一周するように縁取られる。この種の幾何学的形状によって、特に側面を一周するように形成することによって、平坦な管底に対して管底の曲げ強度が複数の方向に増大されるので、集合ケースの圧力負荷によって生じる変形が減少され、それによって管と管底との結合が機械的に負荷を除去される。好ましくは凹部ないし隆起部は、それぞれ隣接する２つの切欠きの側面が、補強ビードを形成しながら互いに隣接するような幅である。
【００１１】
熱伝達体の本発明に基づく形態によって、その機械的強度とそれに伴ってその寿命も増大され、そのために材料または部品点数の増加が必要となることはない。
【００１２】
本発明の好ましい形態が、従属請求項の対象である。
【００１３】
好ましい実施形態によれば、側面はそれぞれ切欠きの周面にわたってほぼ一定の幅を有している。それによってすべての方向において管底の曲げ強度がほぼ均一に上昇する。
【００１４】
好ましい実施形態によれば、管はフラット管として形成されており、１列または複数列に配置されている。その場合に、切欠きと、その間に位置する、側面によって形成されるビードは、管横断面に従って細長く形成されている。
【００１５】
好ましくは、側面はそれぞれ、ほぼ一定の曲率半径を備えた１つの丸みあるいは異なる曲率半径を備えた複数の丸みを有している。それによって、切欠き間に位置するビードの、ほぼ半球状の横断面への特に良好な近似が得られ、その結果特に高い曲げ強度が得られる。
【００１６】
他の実施形態によれば、側面がそれぞれ１つまたは複数の平坦な領域を有しているので、側面ないし切欠き間のビードが、カットされた形状を有している。それが、低い製造許容誤差を有する確実な形成を可能にする。
【００１７】
特に好ましくは、少なくとも１つの平坦な領域が、それぞれ切欠きと鈍角を形成している。これは、切欠き自体が、管底の曲げ強度の付加的な増大をもたらすことを意味している。というのは、切欠きは、切欠きがその「底」または「峰」に位置している、凹部または隆起部と同じ方向を向いているからである。
【００１８】
側面の平坦な領域と切欠きの間の角度は、好ましくは３０°と６０°の間にあり、特に好ましくは約４５°である。この場合には、側面の幅が場合によっては側面の高さとほぼ等しくなるので、変形に対する管底の特に高い安定性が得られる。
【００１９】
好ましい形態によれば、切欠きは少なくとも１つの集合ケースから切り起こされている。このことが、場合によっては、それぞれ側面の、管底の端縁に隣接する領域が、場合によっては管底の立ち上がった端縁へ移行しており、それによって管底のさらに強度上昇が得られる、という利点を有している。
【００２０】
好ましい展開によれば、本発明に基づく熱伝達体が、特に好ましくは自動車に使用可能な、過給空気クーラーとして形成されている。特に、過給空気クーラーは２つの集合ケースを有しており、その第１のものが過給空気を分配するために、そして第２のものは過給空気を集めるために設けられている。好ましくは集合ケースの各々が正確に１つの管底を有しており、その管底に一列の管開口部が設けられている。その間に位置する、特に半田付けされた波形フィンを備えたフラット管の列を使用することも、効果的である。というのは、それによって増大された熱伝達面積が得られるからである。冷却媒体として、好ましくは空気が用いられ、その場合に水あるいは冷却剤のような、他の冷却媒体も考えられる。
【００２１】
本発明の好ましい形態によれば、変形方法を用いて平坦な薄板の１つまたは複数の端縁領域が立ち上げられて、互いに隣接する凹部が薄板に形成されることによって、管底が形成される。その場合に凹部は、それぞれほぼ平坦な底面と底面を縁取る、一周する側面とを有している。次に、深絞り方法を用いて凹部の底面が切欠きを形成しながら突き破られる。凹部の側から管を管底内へ差し込もうとする場合に、特に好ましくは、切欠き内への管のこの種の差込みを容易にするための導入斜面が刻印される。
【００２２】
製造技術的には、同一の側面および／または切欠きの１列または複数列を有する管底の実施形態が効果的である。
【実施例】
【００２３】
以下、図面を参照しながら実施例を用いて、本発明を説明する。
【００２４】
図１は、熱伝達体１０の一部を斜視図で示している。第１の媒体を分配するための集合ケース２０は、管底３０と図示されていないケースカバーとからなり、それらが共通の接触面５０において互いに溶接されている。その場合にケースカバーは、管底３０内へ差し込まれている。しかし、ケースカバーを管底３０上にかぶせ、あるいは他の方法で管底３０に取り付けることも、同様に考えられる。他の、図示されていない実施例においては、管底とケースカバーは半田付け、接着または相補形状で互いに結合され、ないしは一体的に、すなわちたとえば変形されたプレートからなるように、形成される。
【００２５】
管底３０は、管開口部６０を有しており、その端縁７０はいわゆる切欠きとして集合ケースから切り起こされている。ほぼ矩形のフラット管が、管開口部６０内へ挿入可能であって、管底３０と半田付け可能あるいは要請可能である。図示されていない波形フィンが、同様に図示されていないフラット管の両側に隣接して、そのフラット管と半田付けされているので、管を貫流する媒体から管とフィンの回りを流れる媒体への、あるいはその逆の、熱伝達が増大される。全体として、熱伝達体１０は、いわゆる管−フィン−ブロックを形成する、多数の交代する管と波形フィンを有している。
【００２６】
集合ケース２０に圧力の下で媒体が供給された場合に、集合ケース２０は場合によっては変形して、その横断面形状が円形に近くなる。この種の変形に対抗するために、切欠き７０が、切欠きに鈍角で連続する、一周する側面９０によって縁取られている。側面は、切欠き７０の回りをまわっるほぼ一定の幅を有している。それによって、切欠き７０の前側の側面領域９１、９２を通る管底長手方向においても、切欠き７０の長手側の側面領域９３、９４を通る管底横方向においても、管底３０の均一な強化が得られる。
【００２７】
その結果、集合ケース２０の圧力負荷の元での管底３０の変形が少なくなる。この減少された、管底３０の変形が、管ないし管−底−結合の機械的負荷の減少を伴う。特に、圧力に基づくこの種の変形においてフラット管の、機械的に最も強く負荷を受ける前側が、それによって負荷を除去される。
【００２８】
図２の熱伝達体１１０の側面図から明らかなように、管１２０は管開口部１６０内へ、管１２０の上方の管領域１２１が管底１３０を越えて突出するように、差し込まれている。それによって切欠き１７０の、管１２０へ向いた見えない内壁の、管−管底−結合のためのストッパとしての利用が保証されている。これはたとえば、密に半田付けするために用いられる。熱伝達体を介しての第１の媒体の不必要に高い圧力降下を回避するために、管底３０を越える管１２０の突出は、できるだけ小さく抑えられる。この理由から、管開口部１６０は、管底１３０のほぼ平坦な中央領域１３１内に配置されている。
【００２９】
切欠き１７０は、側面１９０によって縁取られており、その前側１９１、１９２は、一方では鈍角を形成しながら切欠き１７０へ移行し、他方では、同様に鈍角を形成しながら、管底１３０の立ち上がった端縁領域１３２へ移行している。それと結びついて管底１３０の断面が、カバー接続面１５０−端縁領域１３２−側面領域１９１／１９２−切欠き１７０の領域においてｓ字状になっていることによって、管１２０ないしは管−底−結合に、付加的な応力減少が与えられる。
【００３０】
図３は、熱伝達体２１０の他の実施例を部分的に縦断面で示している。管２２０、２２１、２２２が、管底２３０の切欠き２７０、２７１、２７２内へ差し込まれている。熱伝達体２１０を介しての熱伝達体２１０と特に管２２０、２２１、２２２を流れる媒体の圧力降下を減少させるために、切欠き２７０、２７１、２７２は、その他においては図示されていない集合ケースから切り起こされており、管２２０、２２１、２２２は管底２３０ないしその切欠き２７０、２７１、２７２を越えて突出していない。
【００３１】
その場合に切欠き２７０、２７１、２７２は、それぞれ平坦な部分領域２９５を有する側面２９０によって縁取りされている。平坦な部分領域２９５は、切欠き２７０と鈍角を形成し、それによって管底２３０内に側面２９０によって形成される凹部の補強作用がさらに強化される。その場合に側面２９０は、互いに直接接しているので、図３においてその横断面が見える、ビード２９９が形成される。この横断面にはっきりと示されるように、ビード２９９は、側面２９０間に位置する水平の領域を有していない。
【００３２】
好ましくは幅ｂは、側面２９０の高さｈに近く、特に好ましくはほぼ等しい。この理由から、側面２９０の平坦な部分領域２９５と切欠き２７０の間の角度は、約４５°である。それによってビード２９９のために、約９０°のビード角αが生じ、それとビード２９９の特に高い補強効果が結びついている。
【００３３】
図４は、図３の熱伝達体の変形された形態の一部を示している。ここでは、管３２０は、切欠き３７０を越えて突出しているが、管底３３０の表面３３５の下方で終了している。それによって管底３３０と管３２０の間の流体密の結合に関して増大された製造安全性が得られる。たとえば、半田結合は、半田間隙３７５にさらに付加される半田間隙３７６によって改良される。その場合に半田間隙は、同時に、管底３３０内への管３２０の差込みを容易にするために用いられる。
【００３４】
それとは異なり、図５に示す実施例においては、管４２０は切欠き４７０を越え、かつ管底４３０の表面４３５を越えて突出している。それと結びついて、管４２０の長さに関する許容誤差が増大することにより、製造安全性がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】管底を示す斜視図である。
【図２】挿入された管を有する管底を示す側面図である。
【図３】挿入された管を有する管底の縦断面図である。
【図４】挿入された管を有する管底部分の縦断面図である。
【図５】挿入された管を有する管底部分の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  熱伝達体
２０  集合ケース
５０  接触面
３０  管底
６０  管開口部
７０  端縁
９１、９２  側面領域
９３、９４  側面領域
１１０  熱伝達体
１２０  管
１２１  管領域
１３０  管底
１３１  中央領域
１３２  端縁領域
１５０  カバー接続面
１６０  管開口部
１７０  切欠き
１９０  側面
１９１、１９２  前側
２１０  熱伝達体
２２０、２２１、２２２  管
２７０、２７１、２７２  切欠き
２９０  側面
２９９  ビード
３２０  管
３３０  管底
３３５  表面
３７５、３７６  半田間隙
４２０  管
４３０  管底
４３５  表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2007506061.tif 000008
2007506061.tif 000009
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2007506061.tif 000012
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