(57)【要約】【課題】熱交換ブロックを低コストかつシンプルな態様で構成する。【解決手段】本発明は、熱交換ブロック（２）と、これに接続されたディフューザ（３）とを備えた熱交換器（１）に関する。本発明によると、少なくとも１つの接続ピン（４）が、熱交換ブロック（２）の表面（５）に一体形成され、熱交換器（１）を組み付ける場合に接続ピン（４）が挿通される少なくとも１つの貫通開口（１２）が、ディフューザ（３）に形成され、接続ピン（４）は、それを介してディフューザ（３）が熱交換ブロック（２）に固定される拡がった頭部（１１）を有する。【選択図】図２ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換ブロック（２）と、
上記熱交換ブロック（２）に接続されたディフューザ（３）とを備えた熱交換器（１）であって、
上記熱交換ブロック（２）の表面（５）に一体形成された少なくとも１つの接続ピン（４）と、
上記ディフューザ（３）に形成され、上記熱交換器（１）を組み付ける場合に上記接続ピン（４）が挿通される少なくとも１つの貫通開口（１２）とを備え、
上記接続ピン（４）は、拡がった頭部（１１）であって、該頭部（１１）を介して上記ディフューザ（３）が上記熱交換ブロック（２）に固定される拡がった頭部（１１）を有する
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１において、
上記熱交換ブロック（２）は、上記少なくとも１つの接続ピン（４）と一体的に鋳造される
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項１または２において、
上記少なくとも１つの接続ピン（４）は、上記熱交換ブロック（２）の上記表面（５）と同じ材料でできている
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、
全部で４つの上記接続ピン（４）を備える
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、
上記少なくとも１つの接続ピン（４）は、少なくともその自由端部において中空に構成されている
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器（１）を製造するための方法であって、
表面（５）から突出する少なくとも１つの接続ピン（４）を有する熱交換ブロック（２）を製造する工程と、
ディフューザ（３）を提供する工程と、
上記ディフューザ（３）を、上記少なくとも１つの接続ピン（４）が上記ディフューザ（３）に形成された対応する貫通開口（１２）に挿通されるように、上記熱交換ブロック（２）に取り付ける工程と、
上記接続ピン（４）の頭部（１１）をキノコ状にして、上記ディフューザ（３）を上記熱交換ブロック（２）に固定する工程とを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６において、
上記接続ピン（４）の自由端部に穴（６）を形成する工程をさらに含む
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に係る、特にインタークーラまたは排ガス冷却器のための熱交換器、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃エンジン、特に自動車の内燃エンジンでは、汚染物質の排出量低減のために排ガス再循環がますます利用されてきており、それにより再循環される排ガス（本発明の文脈では、排ガスと空気の混合物としても理解される）は冷却される必要がある。原則として、熱交換器、特に排ガス冷却器は、使用材料の優れた温度安定性を必要とする。熱交換ブロックに加えて、そのような排ガス冷却器は、一般に、出口および／または入口ディフューザと、必要に応じてその他の要素とを有する。それらは、特に溶接、ねじ止め、または接合クリップによって、熱交換ブロックに固定される。
【０００３】
特許文献１には、ハウジングと、この内部に導入される交換チューブとを備えた排ガス冷却器が開示されている。また、その排ガス冷却器は、出口ディフューザを備える。出口ディフューザは、設置に先立って、第１および第２底部品と溶接されてユニットを形成し、当該ユニットは、続けてハウジング内に導入される。出口ディフューザユニットをハウジング内に導入した後、当該ハウジングに入口ディフューザが固定される。このようにするために、入口ディフューザおよびハウジングは、貫通孔が形成された突出部をそれぞれ有する。当該貫通孔を介して、ねじ−ナット接続、またはリベット接続がなされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００８／００３４８６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これまでに知られている態様で熱交換ブロックにディフューザその他の部品を接続するのは、コストが高く、よって原則的に製造のための時間やコストが大きかった。そのため、そのような熱交換ブロックを低コストかつシンプルな態様で構成することを本発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、上記の目的は、独立請求項の主題によって達成される。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
【０００７】
本発明は、少なくとも１つのまたは必要に応じて複数の接続ピンを熱交換ブロックに一体形成するという基本思想に基づく。ここで、「一体形成」の語は、接続ピンが、ディフューザなどの別部品の固定を受けて例えば溶接によって熱交換ブロックに取り付けられるのではなく、熱交換ブロックと同時にまたは一体的に作られることを特に意味する。例えば、接続ピンは、ハウジングの表面に設けられていてもよい。当該ハウジング内には、熱交換チューブなどの別の要素または部品が導入される。換言すれば、本発明に係る熱交換ブロックは、その表面から突出する少なくとも１つのまたは複数の接続ピンまたは接続要素を有する。熱交換器を組み付ける場合に接続ピンが挿通される少なくとも１つの貫通開口が、ディフューザに形成されている。ディフューザを熱交換ブロックに固定するために、接続ピンの自由端部が、特にリベット頭部の態様で、拡げられる。これらの一体的な接続ピンにより、入口ディフューザおよび／または出口ディフューザなどの別部品が、シンプルな態様で熱交換ブロックに固定可能または取付可能である。また、とりわけ、接続ピンは、例えば、ディフューザなどの別部品を続けて取り付ける場合に位置決め機能を発揮し、当該別部品を本固定まですることなく例えば横移動しないようにし得る。接続ピンを設けることにより、そのような部品との接続を確立するために、リベットもしくはねじ、またはドライバなどの特定の工具を使用するような作業ステップを省略することもできる。特に、熱交換器を製造するための時間サイクルを短縮することもできる。また、一体形成された接続ピンによると、例えば一定の期間が経過すると緩むおそれのあるねじ−ナット接続よりも長持ちする接続部を構成することが可能となる。特に有利には、熱交換ブロックに一体的に設けられた接続ピンによると、部品の多様性、よって保管や調達のコストを低減することもできる。
【０００８】
熱交換ブロックの表面と、少なくとも１つの接続ピンとは、特に、一の材料または同じ材料で構成されていてもよい。一方、それらは、互いに異なる材料で構成されていてもよく、例えば特定の材料しか互いに組み合わせられない溶接に対応するような制限は回避または低減可能である。
【０００９】
また、複数の接続ピンが、熱交換ブロックの表面に一体形成されていてもよい。接続ピンは、特に、熱交換ブロックの互いに異なる側に一体形成されていてもよい。これにより、複数の別部品を、熱交換ブロックに続けて固定することが可能となる。
【００１０】
本発明に係る解決策の有利な別の態様では、熱交換ブロックは、少なくとも１つの接続ピンと一体的に鋳造される。例えば、少なくとも１つのハウジングが、一度の鋳造工程において鋳造されまたは形成されてもよい。これにより、ねじ、リベット、またはクリップなどの追加的な部材を、追加部品の固定に際して不要とすることができる。接続ピンは、（鋳造）金型において特にシンプルに形成され得る。よって、熱交換ブロックおよび接続ピンに対して同じ材料を使用してもよい。全体として、熱交換ブロックの全製造プロセスにおいて、熱交換ブロックの要素に対して同じ材料を使用することができる。
【００１１】
本発明に係る解決策の有利な別の態様では、少なくとも１つの接続ピンは、少なくともその自由端部において中空に構成され、よって変形可能になっている。「自由」端部の語は、特に、接続ピンにおける熱交換ブロックに一体化されていない方の端部を意味するものとして理解されたい。「変形可能」の語は、特に、接続ピンが、中実の接続ピンおよび／または弱められていない接続ピンと比べて容易に変形され得るように強度を下げられていることを意味すると理解されたい。自由端部は、例えば、中空に構成されていてもよいし、もしくは突端面に穴を形成されていてもよいし、または接続ピンに（所定の）曲がり点が一体形成されていてもよい。これにより、接続ピンをシンプルに変形させることで、リベット状の接続を簡易的に構成することができる。そのような「リベット接続」によると、ねじ−ナット接続と比べて安定したまたは強固な接続が提供され得る。
【００１２】
本発明は、また、熱交換器を製造するための方法において、熱交換ブロックを、その表面から突出する少なくとも１つの接続ピンと共に一体形成するという基本思想に基づく。ディフューザであって、少なくとも１つの接続ピンが当該ディフューザの対応する貫通開口に挿通されるように熱交換ブロックに取り付けられるディフューザが製造される。そして、接続ピンがキノコ状にされあるいは拡げられ、ディフューザが熱交換ブロックに対して固定される。とりわけ、熱交換ブロックに接続ピンを一体形成することにより、組付けが簡素化されると共に部品の多様性が低減され得る。
【００１３】
本発明に係る解決策の有利な別の態様では、当該固定は、拡げ心棒を挿入して少なくとも１つの接続ピンを変形させることによってなされる。貫通開口に接続ピンが挿通された後にディフューザから突き出たままの自由端部は（すなわち、少なくとも１つの接続ピンの長さは、貫通開口の軸方向長さよりも長い）、特に拡げ心棒を挿入することで変形させられてもよい。これにより、シンプルで分離不能な機械的接続が提供される。
【００１４】
本発明の別の重要な特徴および利点は、従属請求項から、図面から、および図面を参照した関連する図の説明から明らかになるだろう。
【００１５】
上述したまたは後述する特徴が、それぞれに示す組合せにおいてのみでなく、本発明の範囲を逸脱することなく、他の組合せにおいてまたは単独でも利用可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１ａ】図１ａは、第１状態にあるディフューザを備えた熱交換器を示す平面図である。
【図１ｂ】図１ｂは、第１状態にあるディフューザを備えた熱交換器を示す断面図である。
【図１ｃ】図１ｃは、第１状態にあるディフューザを備えた熱交換器を示す斜視図である。
【図２ａ】図２ａは、第２状態にあるディフューザが固定された熱交換器を示す平面図である。
【図２ｂ】図２ｂは、第２状態にあるディフューザが固定された熱交換器を示す断面図である。
【図２ｃ】図２ｃは、第２状態にあるディフューザが固定された熱交換器を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいはその用途を制限することを意図するものでは全くない。ここで、同一の参照番号は、同一のもしくは類似のまたは機能的に同一の構成要素を示す。
【００１８】
図１ａ〜図１ｃは、熱交換器１を概略的に示している。これらの図は、本発明において重要な特徴をより明確に強調するために、熱交換ブロック２が簡易なモジュールとしてのみ図示されているという意味で概略的なものである。図１ａは、熱交換器１を平面視で示している。この熱交換器１は、熱交換ブロック２としての概略的なモジュールと、これに設けられたディフューザ３とを備える。図１ａでは、熱交換器１は、４つの接続ピン４をさらに備える。これらの接続ピン４によって、ディフューザ３が熱交換ブロック２に固定されている。ディフューザ３を本固定する前に、接続ピン４は、ディフューザ３の貫通開口１２を通って突出することで、ディフューザ３を位置決めする機能を有する。このことは、図１ｂの断面図においてより詳しく確認できる。図１ｂは、図１ａのＡ−Ａ線に沿った熱交換器１の断面図である。
【００１９】
図１ｂは、熱交換ブロック２の接続ピン４の１つを通る断面に沿って熱交換器１を示している。そして、図１ｂでは、接続ピン４が熱交換ブロック２の表面５に一体形成されまたは一体化されていて、さらにディフューザ３のベースプレート１０の厚みよりも大きな軸方向長さを有していることがわかる。そのため、接続ピン４の自由端部は、ディフューザ３のベースプレート１０を越えて突出している。また、図１ｂは、接続ピン４が自由端部から窪んだ止まり穴６を有していることを示している。それにより、接続ピン４の自由端部は容易に変形可能である。熱交換ブロック２の表面５とディフューザ３との間には、シール７、例えば金属シールがさらに設けられている。また、図１ｂには、流体ダクト８が示されている。流体ダクト８により、ディフューザ３を通って流体が案内される。
【００２０】
図１ｃは、図１ａの状態にある熱交換器１を示す斜視図である。特にまた、図１ｃは、連絡部９を概略的に示している。この連絡部９は、熱交換器１が冷却装置（例えば、インタークーラまたは排ガス冷却器）として使用される場合に作動媒体、例えば冷却液を供給または排出するための連絡部を表すものであってもよい。図１ｃの斜視図では、接続ピン４の自由端部がよく見える。当該自由端部は、ディフューザ３のベースプレート１０を越えて突出しかつ内部に止まり穴６が設けられている。
【００２１】
図２ａ〜図２ｃは、第２状態にある図１ａ〜図１ｃの熱交換器１を概略的に示す平面図、断面図、および斜視図である。この第２状態では、ディフューザ３が、熱交換ブロック２に既に固定されている。特に、図２ａは、（図１ａと同様に）熱交換器１を平面視で示しているが、当該状態では、熱交換ブロック２の接続ピン４が、いずれも自由端部において変形されてキノコ状頭部１１を有しており、それによりディフューザ３が、固定または固着されてもはや取り外せなくなっている。
【００２２】
このことは、図２ｂに見られる。同図は、図２ａのＢ−Ｂ線に沿った断面図であって、よって実質的に図１ｂに対応している。それによると、熱交換ブロック２の接続ピン４の変形端部は、ディフューザ３のベースプレート１０に当接している。そのような変形は、例えば（振動）リベット工程または拡げ心棒によって生じさせることができる。
【００２３】
次に、図２ｃは、熱交換器１の斜視図であって、接続ピン４が変形していることを除いて図１ｃと同様である。そして、ここでも、接続ピン４の自由端部が変形され、それによりディフューザ３が熱交換ブロック２に固定されていることが確認できる。
【００２４】
本発明に係る熱交換器１は、次のようにして製造される。まず始めに、表面５から突出した少なくとも１つの接続ピン４を有する熱交換ブロック２と、ディフューザ３とを製造する。そして、ディフューザ３を、少なくとも１つの接続ピン４がディフューザ３の対応する貫通開口１２に挿通されるように、熱交換ブロック２に取り付ける。この過程で、熱交換ブロック３に対するディフューザ３の正確な位置決めがなされる。
【００２５】
次に、接続ピン４の頭部１１、すなわち自由端部をキノコ状にする（または、拡げる）ことで、ディフューザ３を熱交換ブロック２に固定する。キノコ状の変形は、例えば、拡げ心棒または振動リベット工具を止まり穴６に挿入することでなされてもよい。
【００２６】
熱交換ブロック２の表面５に対する少なくとも１つの接続ピン４（好ましくは複数の接続ピン４）の一体的なモールドまたは組込みが、例えば鋳造プロセスによってなされてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１    熱交換器
２    熱交換ブロック
３    ディフューザ
４    接続ピン
５    表面
６    止まり穴（穴）
１１    頭部
１２    貫通開口
【図１ａ】
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【図１ｂ】
2019007724.tif 000004
【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
2019007724.tif 000007
【図２ｃ】
2019007724.tif 000008