專利名稱：用于設(shè)置在吸管中的增壓空氣中間冷卻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于設(shè)置在吸管中的增壓空氣中間冷卻器。
背景技術(shù)：
公知的，增壓空氣中間冷卻器設(shè)計為間接冷卻器，從而使熱量由液態(tài)的冷卻介質(zhì)散發(fā)出去。這種增壓空氣中間冷卻器特別能夠設(shè)計為帶有內(nèi)燃機(jī)吸管的集成單元。在此公知的，增壓空氣中間冷卻器的管板設(shè)計為管束結(jié)構(gòu)同時又是安裝板，用以固定在吸管開口的邊緣上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于設(shè)置在吸管中的增壓空氣中間冷卻器，該增壓空氣中間冷卻器以簡單并且可靠密封的方式與吸管連接。本發(fā)明通過法蘭構(gòu)件和管板構(gòu)件的分離設(shè)計，能夠相對于振動實(shí)現(xiàn)改善的誤差。 此外，還實(shí)現(xiàn)了關(guān)于吸管和/或法蘭構(gòu)件的成型和材料匹配的較高靈活性。根據(jù)具體設(shè)計， 本發(fā)明的另一個優(yōu)點(diǎn)還在于，吸管和法蘭構(gòu)件之間的連接不會受到由于冷卻器芯體的焊接而可能產(chǎn)生的焊劑殘留物或類似污染物的影響。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，管板構(gòu)件由鋁制成，其中，流道設(shè)計為與管板構(gòu)件焊接在一起的扁管。在該實(shí)施方案中，本發(fā)明的方案尤其使扁管在管板構(gòu)件上的連接從振動和機(jī)械應(yīng)力中解脫。在一個低成本和簡單的實(shí)施方案中，法蘭構(gòu)件由塑料制成。在優(yōu)選的簡單的結(jié)構(gòu)方案中，可以在管板構(gòu)件和法蘭構(gòu)件之間設(shè)有密封件，優(yōu)選該密封件為0環(huán)密封件。然而， 可替換或可補(bǔ)充地，還可以在管板構(gòu)件和吸管之間設(shè)有密封件。在本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，法蘭構(gòu)件形成為集流器的一部分，例如形成為集流箱。法蘭構(gòu)件尤其可以形成為位于外界空間和增壓空氣之間的隔斷壁，以及位于冷卻介質(zhì)和增壓空氣或外界空氣之間的隔斷壁。法蘭構(gòu)件可以設(shè)計為例如塑料成型件， 由此以簡單和低成本的方式實(shí)現(xiàn)這些功能。優(yōu)選地，它還可以包括集流器的隔斷壁。同樣地，能夠以簡單和低成本的方式使冷卻介質(zhì)接口設(shè)置在法蘭構(gòu)件上，例如采用同一材料、一體式塑料管接頭的形式。在一個特別優(yōu)選的具體結(jié)構(gòu)方案中，管板構(gòu)件具有用于連接法蘭構(gòu)件的翻邊，該翻邊特別為波紋槽式翻邊。通過這些方案或其它方案，可以實(shí)現(xiàn)簡單的裝配，例如通過管板構(gòu)件和法蘭構(gòu)件或集流箱的卡掣連接(latching)來實(shí)現(xiàn)裝配。在本發(fā)明的另一個實(shí)施方案中，法蘭構(gòu)件接合于集流器上，其中，法蘭構(gòu)件形成位于增壓空氣和外界空間之間的隔斷壁。在此特別可以在集流器和法蘭構(gòu)件之間設(shè)置密封件，例如為0環(huán)密封件。特別在該設(shè)置方案中，冷卻器芯體不僅可以設(shè)計為管式冷卻器，還可替換地設(shè)計為堆疊的圓盤式冷卻器。在這種情況下，可以將集流器理解為由圓盤開口疊加而形成的流道，其中，堆疊結(jié)構(gòu)的頂部圓盤板相當(dāng)于管板構(gòu)件。在本發(fā)明的一個可行的實(shí)施方案中，集流器與管板構(gòu)件一起完全形成為由鋁質(zhì)部件構(gòu)成的焊接單元。這種方案特別可靠，且能夠以冷卻介質(zhì)密封的和低成本的方式制造。在本發(fā)明的另一個實(shí)施方案中，法蘭構(gòu)件以固結(jié)的方式與吸管連接，優(yōu)選通過粘接和/或焊接、特別優(yōu)選摩擦焊接。在該結(jié)構(gòu)方案中，除了實(shí)現(xiàn)可靠和持久的固接以外，所需的密封件數(shù)量可以實(shí)現(xiàn)最小化。根據(jù)需要，可替換或可補(bǔ)充地，還可以采用螺接、鉚接或其它方式將法蘭構(gòu)件固定在吸管上。特別有利地，法蘭構(gòu)件經(jīng)由大體上呈圓環(huán)形的區(qū)域與吸管連接，優(yōu)選通過摩擦焊接。在該圓形連接方案中，摩擦焊接可以簡單、低成本且可靠的方式經(jīng)由在圓形方向上的高動態(tài)振動運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明其它的優(yōu)勢和特征將結(jié)合以下的典型實(shí)施例進(jìn)行論述。


接下來，結(jié)合附圖對本發(fā)明的多個典型實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的增壓空氣中間冷卻器的示意圖；圖2示出了本發(fā)明的增壓空氣中間冷卻器的第一實(shí)施例的立體圖；圖3示出了圖2的增壓空氣中間冷卻器的截面圖；圖如和圖4b示出了圖2的增壓空氣中間冷卻器在不同角度的兩個分解示意圖；圖5示出了本發(fā)明的增壓空氣中間冷卻器的第二典型實(shí)施例的截面圖；圖6示出了本發(fā)明的增壓空氣中間冷卻器的第三典型實(shí)施例的截面圖；圖7示出了圖6的增壓空氣中間冷卻器的立體圖；圖8示出了本發(fā)明的增壓空氣中間冷卻器的第四典型實(shí)施例的俯視圖。
具體實(shí)施例方式圖1中所示的增壓空氣中間冷卻器示出一個冷卻器芯體，該冷卻器芯體由一束扁管1構(gòu)成，在各個扁管之間設(shè)有翅片la。扁管1形成液態(tài)的冷卻介質(zhì)的流道，冷卻介質(zhì)經(jīng)由具有冷卻介質(zhì)接口 3的集流器2而分配到流道1中。在流道1的一端，冷卻介質(zhì)于第二集流器4中進(jìn)行轉(zhuǎn)向，從而使增壓空氣中間冷卻器具有U型流冷卻器(U-flow-KUhler)型設(shè)計。流道或扁管1在集流器2的管板構(gòu)件5中向外開口，該管板構(gòu)件是板式的，且在邊側(cè)自冷卻器芯體上突伸出冷卻器芯體，并且管板構(gòu)件設(shè)有裝配孔fe，用以固定在吸管(圖1未示出)中的插入口上。由此，已知的間接增壓空氣中間冷卻器的管板構(gòu)件2同時形成用于固定在吸管上的法蘭構(gòu)件。圖2至圖4b所示的本發(fā)明的增壓空氣中間冷卻器包括一束雙排式的扁管1，在扁管之間，翅片Ia被焊接在平面上。增壓空氣L環(huán)繞扁管或流道1和翅片流動，其中，液態(tài)冷卻介質(zhì)依次流過流道1，例如為了散熱而流經(jīng)低溫冷卻回路。扁管1總體構(gòu)成一個冷卻器芯體且打開，使每個扁管端部伸入到管板構(gòu)件5中，該管板構(gòu)件由鋁板金屬件形成。在機(jī)械預(yù)裝配之后，將兩個位于端側(cè)的管板構(gòu)件5、扁管1和翅片于一個焊爐中焊接在一起。特別地，為了進(jìn)一步簡化和節(jié)省成本，兩個管板構(gòu)件5可以設(shè)計為相同部件。第一管板構(gòu)件5是增壓空氣中間冷卻器的位于接口側(cè)的第一集流器2的一部分。 集流器2由管板構(gòu)件5和塑料注塑件6構(gòu)成；該塑料注塑件同時形成集流箱和法蘭構(gòu)件，用以將增壓空氣中間冷卻器以氣密的方式固定在吸管7的開口上(參見圖3的截面圖)。法蘭構(gòu)件6具有沿圓周延伸的凸緣8，該凸緣與管板構(gòu)件5的翻邊9相互作用，在這種情況下，該翻邊為波紋槽式翻邊。對此，在凸緣8和管板構(gòu)件5之間插入一個0環(huán)密封件，據(jù)此，法蘭構(gòu)件6隨其凸緣8以冷卻介質(zhì)密封的方式連接到管板構(gòu)件9上。通過波紋槽式翻邊9的變形而建立管板構(gòu)件5與法蘭構(gòu)件或集流箱6的固定連接。可替換或可補(bǔ)充地， 這種連接還可以由卡掣連接(latching)、粘接或其它固定方法來實(shí)現(xiàn)。具有螺紋孔IOa的周向的法蘭面10在法蘭構(gòu)件6的凸緣8的側(cè)面上延伸，通過該法蘭面實(shí)現(xiàn)法蘭構(gòu)件6在吸管開口邊緣上的氣密固定。對此，在法蘭面10中和/或在吸管開口上，可以另外設(shè)有用于嵌入0環(huán)密封件的開槽。此外，在法蘭構(gòu)件6上一體成型有兩個管接頭式的冷卻介質(zhì)接口 3。為了在供給流道和回流流道1上分配冷卻介質(zhì)流，還在冷卻介質(zhì)接口 3之間設(shè)有隔斷壁12，同樣地，隔斷壁由相同材料制成且一體成型在法蘭構(gòu)件6上。在扁管1的相對側(cè)上，第二管板構(gòu)件5以類似方式與第二集流箱13連接。該第二集流箱在管端上方形成空腔，從而使來自供給扁管1的冷卻介質(zhì)以180°的轉(zhuǎn)向而流入到回流扁管1中。有利地，冷卻器芯體還在第二集流器4的相對于吸管的一側(cè)受到支撐，例如，通過第二集流箱13的由彈性材料(未示出)制成的支撐物來實(shí)現(xiàn)。圖5示出了本發(fā)明的第二典型實(shí)施例，其與第一典型實(shí)施例的區(qū)別在于選用了另一種形式的密封。同樣在該例中，法蘭構(gòu)件6也同樣設(shè)計為由塑料制成的集流箱并具有隔斷壁12。 然而，在這種情況下，在板式的側(cè)面突起的管板構(gòu)件5和吸管7中開口的外側(cè)邊緣之間設(shè)有 0環(huán)密封件11，該0環(huán)密封件在冷卻介質(zhì)和增壓空氣之間形成密封。法蘭構(gòu)件6被以支撐方式連接到管板構(gòu)件5上，并且密封件被以擠壓方式連接到所述管板構(gòu)件5上，其中，法蘭構(gòu)件的邊緣14與對應(yīng)的、圍繞吸管7開口沿圓周延伸的邊緣 15以固接方式連續(xù)地連接。在這種情況下，該連接通過吸管7的塑料材料與法蘭構(gòu)件6的焊接來實(shí)現(xiàn)，例如通過摩擦焊接或超聲焊接來實(shí)現(xiàn)?？商鎿Q和可補(bǔ)充地，還可以通過粘接來實(shí)現(xiàn)。為了改善定位和固定，相對應(yīng)的邊緣還具有相互咬合的梯臺。圖6和圖7示出了本發(fā)明的第三典型實(shí)施例。與上述實(shí)施例的區(qū)別在于，法蘭構(gòu)件6沒有被同樣設(shè)計為集流箱。而是，集流箱與管板構(gòu)件5同樣都是由鋁制成，并且與扁管 1和冷卻介質(zhì)接口 3在焊爐中焊接在一起。由這種方式形成的、由冷卻器芯體1和集流器2、4(參見圖7)構(gòu)成的鋁質(zhì)結(jié)構(gòu)單元通過由塑料制成的法蘭構(gòu)件6而固定在吸管7中(參見圖6)。在這種情況下，法蘭構(gòu)件 6與吸管7采用密封件21而螺接在一起，然而還可以粘接或焊接在一起。法蘭構(gòu)件6接合在增壓空氣中間冷卻器的集流器2上，其中，集流器的冷卻介質(zhì)接口 3貫穿法蘭構(gòu)件6中的凹槽。集流器2和法蘭構(gòu)件6之間的所述0環(huán)密封件17用于使增壓空氣和外界空間氣密地隔離。為此，法蘭構(gòu)件6形成位于增壓空氣和外界空間之間的氣密的隔斷壁。在增壓空氣中間冷卻器的的相對端上，該增壓空氣中間冷卻器通過第二集流器而相對于吸管7的內(nèi)壁受到支撐，冷卻介質(zhì)在第二集流器中進(jìn)行轉(zhuǎn)向，其中，為了改善對振動
5的抑制，在集流器4和吸管壁之間設(shè)置彈性的嵌件18?？梢粤私獾?，在圖6和圖7的典型實(shí)施例中，在不背離本發(fā)明的在吸管中密封固定的原理的情況下，增壓空氣中間冷卻器可以具有基本上任意的結(jié)構(gòu)。例如，增壓空氣中間冷卻器還可以形成為堆疊的圓盤式冷卻器(Mapelscheiben-KUhler)(未示出)。對于這種構(gòu)造方案，可以被認(rèn)為與具有集流器和管板構(gòu)件的增壓空氣中間冷卻器的其它結(jié)構(gòu)方案是一致的。在這種情況下，集流器可以理解為由圓盤開口疊加而形成的流道，其中，例如堆疊結(jié)構(gòu)的頂部基板相當(dāng)于管板構(gòu)件。圖8示出了本發(fā)明的第四典型實(shí)施例，其大體上是第三典型實(shí)施例的一個變形。 這里，法蘭構(gòu)件6也設(shè)計為接合在集流器2上的塑料成型件且具有帶有密封環(huán)17的開口 19，該開口由冷卻介質(zhì)接口 3貫穿。作為擴(kuò)展方案，法蘭構(gòu)件6的邊緣與由塑料制成的吸管連接且具有圓環(huán)形狀，從而首先呈現(xiàn)圓環(huán)形的接觸面20。隨后，通過摩擦焊接以簡單、可靠且低成本的方式實(shí)現(xiàn)了法蘭構(gòu)件6與吸管7的固接。通過表面2的圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，使摩擦焊接能夠以特別有利的方式通過圍繞圓心點(diǎn)(振動箭頭V的方向)的動態(tài)振動或旋轉(zhuǎn)振動來實(shí)現(xiàn)。在圓形密封件17 沒有受到高載荷的情況下，圓形摩擦焊接特別具有優(yōu)勢。如果密封件在摩擦焊接的過程中于冷卻器集流器表面上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，那么可能更好地防止密封件受損。這里特別適合采用具有一定的滑動性能的密封環(huán)。通過在摩擦焊接過程中的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，使密封件受損的危險降低?？梢岳斫?，各個典型實(shí)施例的具體特征可以根據(jù)需要而彼此相結(jié)合。只要這些特征不需要特殊材料，就可以任意選材。在本發(fā)明范圍內(nèi)，吸管可以由塑料或還可以由鋁制成。
權(quán)利要求
1.一種用于設(shè)置在吸管(7)中的增壓空氣中間冷卻器，包括多個由冷卻介質(zhì)流經(jīng)的流道(1)，這些流道構(gòu)成一個可由增壓空氣環(huán)繞流動的冷卻器芯體，其中，所述冷卻器芯體連接有管板構(gòu)件(5)；并且集流器( 具有至少一個冷卻介質(zhì)接口(3)；所述增壓空氣中間冷卻器通過法蘭構(gòu)件(6)固定在所述吸管(7)的開口中；其特征在于，所述法蘭構(gòu)件(6)和所述管板構(gòu)件( 設(shè)計為單獨(dú)的部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增壓空氣中間冷卻器，其特征在于，所述管板構(gòu)件(5)由鋁制成，其中，所述流道(1)設(shè)計為與所述管板構(gòu)件( 焊接在一起的扁管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的增壓空氣中間冷卻器，其特征在于，所述法蘭構(gòu)件(6)由塑料制成。
4.根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求所述的增壓空氣中間冷卻器，其特征在于，所述管板構(gòu)件( 和所述法蘭構(gòu)件(6)之間設(shè)有密封件，所述密封件特別為0環(huán)密封件。
5.根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求所述的增壓空氣中間冷卻器，其特征在于，所述管板構(gòu)件( 和所述吸管(7)之間設(shè)有密封件(11)，該密封件特別為0環(huán)密封件。
6.根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求所述的增壓空氣中間冷卻器，其特征在于，所述法蘭構(gòu)件(6)形成為所述集流器O)的一部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的增壓空氣中間冷卻器，其特征在于，所述法蘭構(gòu)件(6)包括所述集流器O)的隔斷壁(12)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的增壓空氣中間冷卻器，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)接口 (3)設(shè)置在所述法蘭構(gòu)件(6)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任意一項所述的增壓空氣中間冷卻器，其特征在于，所述管板構(gòu)件(5)具有用于連接所述法蘭構(gòu)件(6)的翻邊(9)，該翻邊特別為波紋槽式翻邊。
10.根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求所述的增壓空氣中間冷卻器，其特征在于，所述法蘭構(gòu)件(6)接合于所述集流器(2)上，其中，所述法蘭構(gòu)件(6)形成位于增壓空氣和外界空間之間的隔斷壁。
11.根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求所述的增壓空氣中間冷卻器，其特征在于，包括所述管板構(gòu)件(5)的所述集流器( 完全形成為由鋁質(zhì)部件構(gòu)成的焊接單元。
12.根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求所述的增壓空氣冷卻器，其特征在于，所述法蘭構(gòu)件 (6)與所述吸管(7)以固接的方式連接，特別通過粘接和/或焊接連接，所述焊接特別為摩擦焊接。
13.根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求所述的增壓空氣中間冷卻器，其特征在于，所述法蘭構(gòu)件(6)經(jīng)由基本呈圓環(huán)形的表面00)與所述吸管(7)連接，特別通過摩擦焊接連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于設(shè)置在吸管(7)中的增壓空氣中間冷卻器，包括多個由冷卻介質(zhì)流經(jīng)的流道(1)，這些流道構(gòu)成一個可由增壓空氣環(huán)繞流動的冷卻器芯體，其中，所述冷卻器芯體連接有管板構(gòu)件(5)；并且，集流器(2)具有至少一個冷卻介質(zhì)接口(3)；增壓空氣中間冷卻器通過法蘭構(gòu)件(8)固定在吸管(7)的開口中；法蘭構(gòu)件(6)和管板構(gòu)件(5)設(shè)計為單獨(dú)的部件。
文檔編號F02B29/04GK102341578SQ201080010761
公開日2012年2月1日 申請日期2010年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日
發(fā)明者克里斯蒂安·紹姆韋貝爾, 彼得·格斯克斯 申請人:貝洱兩合公司