DE19508570C2 - Kühler für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühler insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Wasserkasten, der einen integrierten Wärmetauscher aufweist, wobei der Wärmetauscher eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung aufweist und der Wasserkasten gegebenenfalls mit einer Ein- und/oder Auslaßöffnung versehen ist.

Kraftfahrzeugkühler sind Massenartikel, weswegen es hier besonders auf eine preisgünstige Herstellung ankommt. Andererseits sollen sie aber beim Verschrotten des Kraftfahrzeugs problemlos entsorgbar bzw. einer Wiederverwertung zuführbar sein. Letzteres ist bei den bekannten Kraftfahrzeugkühlern nicht oder zumindest nicht ohne weiteres gewährleistet. Dies hängt vor allen Dingen damit zusammen, daß sie aus verschiedenen Materialien hergestellt sind, wobei ein Trennen oder zumindest ein wirtschaftliches Trennen vielfach nicht möglich ist. Es kommt noch hinzu, daß durch die Verwendung verschiedener Materialien, bei der Fertigung des Kühlers einerseits und bei der Fertigung des in diesen zu integrierenden Wärmetauschers andererseits hohe Fertigungskosten beispielsweise allein durch die notwendigen Abdichtungen und den hierfür erforderlichen speziellen Ausbildungen an den Verbindungsstellen anfallen. Außer den hierdurch bedingten höheren Herstellungskosten entstehen auch höhere Verwaltungskosten durch die vielen Teile. Auch für die Verbindung bzw. Durchführung der einzelnen Leitungen entstehen, wegen der notwendigen Dichtungen, Schraubverbindungen und dgl., hohe Herstellungskosten. Es ist üblich, bei diesen Kühlern nicht nur Aluminium sondern auch Kunststoff, Gummi, Buntmetall, insbesondere Kupfer, zu verwenden. Gerade dies macht die sortenreine Entsorgung zumindest schwierig.

Aus der DE 43 20 343 A1 ist ein Wärmetauscher bekannt geworden, der an seiner Oberseite, insbesondere im Bereich seines Zulaufstutzens einen Ausgleichsbehälter aufweist. Aus der US-A-5,067,561 ist ein Wasserkasten mit eingeschweißtem Ölkühler bekannt geworden. Aus DE 94 20 659 U1 ist ein Heizungswärmetauscher für Kraftfahrzeuge bekannt geworden, welcher vollständig auf Aluminium besteht und die einzelnen Bauteile miteinander verlötet oder auf andere Weise verbunden sind. Derartige Wärmetauscher sind mitunter nicht einfach recycelbar.

Es liegt infolgedessen die Aufgabe vor, einen Kühler der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß sowohl die Herstellungskosten als auch die Kosten für die Verschrottung bzw. das Recyceln reduziert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beim eingangs genannten Kühler das Gehäuse des Wärmetauschers und des Wasserkastens einstückig als gemeinsames Gehäuse hergestellt sind.

Als Werkstoff kommt sowohl Kunststoff als auch gießfähiges Metall in Frage. Die einstückige Fertigung spart Verbindungsstellen und damit entsprechende Montagekosten ebenso ein, wie Kosten für Abdichtungen, Verschraubungen und dgl. Andererseits fallen beim Recyceln keine unterschiedlichen Werkstoffe an, sondern nur ein einziger Werkstoff, so daß insoweit eine sortenreine Entsorgung ohne weiteres möglich ist.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das gemeinsame Gehäuse ein Druckgußteil oder ein Spritzgußteil ist. Als Materialien kommen, wie bereits erwähnt, sowohl Kunststoff als auch Metalle, beispielsweise Aluminium oder entsprechende Leichtmetallegierungen in Frage. Die einstückige Herstellung der Gehäuse des Wärmetauschers und des Wasserkastens bringt durch die Verringerung der Teilezahl und den Wegfall von Abdichtungs- sowie Verbindungsstellen auch eine weit höhere Fertigungssicherheit mit sich. Des weiteren können in diesem Bereich Gummidichtungen entfallen, was die Betriebssicherheit erhöht. Gleichzeitig ist auch eine höhere Innendrucksicherheit gegeben.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dadurch, daß sich die Einlaßöffnung und die Auslaßöffnung des Wärmetauschers an je einem angeformten Stutzen befindet. Sie ermöglicht die rasche und problemlose Anschließung einer Zuführungs- und einer Abführungsleitung.

Des weiteren sieht eine Weiterbildung vor, daß das gemeinsame Gehäuse einstückig mit einem Rohrboden für Rohre des Kühlers gefertigt ist. Anstelle der separaten Herstellung des Rohrbodens, beispielsweise als Blechteil, welches dann dicht befestigt beispielsweise eingelötet werden muß, kann hier auf die genannten Arbeitsgänge verzichtet werden, wodurch sowohl Montagekosten als auch Dichtprobleme entfallen.

Es ist auch sehr vorteilhaft, daß die Rohraufnahmen des Rohrbodens zur Bildung von Tiefenanschlägen zumindest in Teilabschnitten absatzartig verengt sind. Dies erleichtert und beschleunigt die Montage. Man steckt die einzelnen Rohre lediglich in die hierfür vorgesehenen Aufnahmen und zwar bis zum Auftreffen an dem als Tiefenanschlag wirkenden Absatz. Anschließend erfolgt dann die Verbindung der Rohre mit dem Rohrboden bzw. dem gemeinsamen Gehäuse, insbesondere durch Verlöten, was natürlich eine entsprechende Materialauswahl für das gemeinsame Gehäuse voraussetzt.

Zweckmäßigerweise sind zur Bildung von Einführhilfen für die Rohre die Rohraufnahmen an der Außenoberfläche angefast oder in entsprechender Weise erweitert. Denkbar ist auch insgesamt eine sich konisch nach innen hin verjüngende Aufnahme, jedoch nur wenn die Einstecktiefe relativ gering ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Wasserkasten stirnseitige, mittels je eines Deckels verschließbare Öffnungen aufweist. Diese Öffnungen kann man bei einem Druckgußwerkzeug bzw. bei Druckgußherstellung des gemeinsamen Gehäuses als Öffnungen zum Einbringen und Herausnehmen der hierfür notwendigen Schieber oder Kerne verwenden. Die Deckel können mit Lot plattiert sein, um sie im Lötofen befestigen zu können.

Diesbezüglich sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß sich die Stutzen des Wärmetauschers an der Vorderseite des gemeinsamen Gehäuses und mindestens eine verschließbare Entkernungsöffnung gegenüberliegend an der Rückseite des gemeinsamen Gehäuses befinden. Dadurch entsteht dann insgesamt eine für die Herstellung aber auch für die spätere Durchströmung vorteilhafte Konstruktion.

Bei der Druckgußherstellung kann es des weiteren von Vorteil sein, wenn wenigstens eine zusätzliche Entkernungsöffnung an der Vorderseite des gemeinsamen Gehäuses, insbesondere am Übergang der Stutzen in das Gehäuse vorhanden ist. Alle Entkernungsöffnungen sind in bevorzugter Weise mittels Deckel verschließbar, die im Falle der Herstellung des gemeinsamen Gehäuses aus Metall angelötet und im Falle der Kunststoffherstellung z. B. eingeklebt oder eingeschweißt werden können. Im ersteren Falle sind in sehr vorteilhafter Weise die Deckel mit Lot plattiert und im Lötofen anlötbar.

Eine weitere bevorzugte Variante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher mit einstückig angeformten Rippen versehen ist, wobei es sich im Falle der Gußherstellung bevorzugt um Außenrippen handelt.

Im übrigen kann man gerade bei der Gußherstellung beispielsweise gemäß Anspruch 14 entsprechende Aufnahmen, Führungen und dgl. für Turbulenzbleche oder ähnliches vorsehen und außen einstückig angeformte Augen, Befestigungsmittel und/oder Verbindungsmittel, insbesondere zur Befestigung des Kühlers an der vorgesehenen Stelle des Kraftfahrzeugs aber auch zum Anmontieren von Hilfsaggregaten oder Erweiterungskühlern.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des einen Kühlerendes mit dem aufgesetzten Wasserkasten und dem integrierten Wärmetauscher;

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt II-II durch den Wasserkasten;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Fig. 2 in Richtung des Pfeils III;

Fig. 4 einen Schnitt IV-IV gemäß der Fig. 2;

Fig. 5 einen Schnitt V-V gemäß der Fig. 2; und

Fig. 6 einen Schnitt VI-VI gemäß der Fig. 2.

Beim Ausführungsbeispiel besitzt der Kühler 1 einen oberen Wasserkasten 2 - der durchaus auch ein unterer Wasserkasten sein kann - sowie einen nicht dargestellten unteren (bzw. oberen) Wasserkasten. Zwischen beiden erstrecken sich die Rohre 3, welche im Falle eines Kraftfahrzeugkühlers vom Kühlwasser des Motors durchströmt werden. Eine beim Ausführungsbeispiel kreisrunde Aufnahme 4 dient zur Anbringung eines Lüfters, der Kühlluft außen an den Rohren 3 vorbei quer durch den Kühler 1 transportiert. Im Inneren, zumindest des oberen Wasserkastens 2, befindet sich ein integrierter Wärmetauscher 5 beispielsweise ein Ölkühler, zur Kühlung beispielsweise des Motoröls. Die Kühlerflüssigkeit strömt über einen der Anschlußstutzen 6 und 7 des oberen Wasserkastens 2 ein und über wenigstens einen Anschlußstutzen des unteren Wasserkasten wieder aus oder umgekehrt. Weitere Anschlußstutzen 8 und 9 ermöglichen das Zu- und Abströmen des im integrierten Wärmetauscher 5 bzw. Ölkühler zu kühlenden Mediums bzw. Öls. Gemäß Fig. 5 und 6 strömt das Öl beispielsweise über den Anschlußstutzen 8 ein und über den Anschlußstutzen 9 nach entsprechender Durchströmung des Wärmetauschers 5 wieder aus. Die eingezeichneten Pfeile in diesen Figuren signalisieren die Durchströmrichtung.

Erfindungsgemäß ist nun das Gehäuse 10 des Wasserkastens 2 einstückig mit dem Gehäuse 11 des Wärmetauschers 5 gefertigt, beispielsweise gegossen. Selbstverständlich sind auch die Stutzen 8 und 9 bzw. 6 und 7 zusammen mit dem gemeinsamen Gehäuse 12 hergestellt. Das beispielsweise im Sinne des Pfeils 13 über den Stutzen 9 (Fig. 2) einströmende zu kühlende Medium bzw. Öl, fließt über die parallelen Kanäle 14 und 15 zu einem an der Rückseite vorgesehenen Sammelkanal und von dort über parallele Kanäle 26 und 27 zurück zum Stutzen 8. Das kühlende Medium bzw. Kühlwasser durchströmt die hydraulisch zusammenhängenden Hohlräume 16 und 17 des Wasserkastens 2. Außerdem werden auch noch Kanäle 18, die zwischen den Kanälen 14, 15 und 26, 27 des Wärmetauschers 5 liegen vom Kühlwasser durchströmt. Auch dieses Durchströmen ist in Fig. 5 mit Pfeilen angedeutet
Das gemeinsame Gehäuse 12 ist beim Ausführungsbeispiel in vorteilhafter Weise einstückig mit einem Rohrboden 19 hergestellt. Dieser besitzt eine der Anzahl der Rohre 3 entsprechende Zahl von Rohraufnahmen 20, deren Querschnittsform dem Außenquerschnitt der Rohre 3 entspricht. Üblicherweise handelt es sich um ovale oder Flachrohre, deren lange Seiten durch im wesentlichen parallele Rohrwandungen gebildet sind. Beim Ausführungsbeispiel sind gemäß Fig. 2 nur hintereinander angeordnete, sich über die ganze Breite des Wasserkastens 2 erstreckende Rohre 3 vorgesehen. Statt dessen kann man auch kleinere Rohre verwenden, so daß dann zwei oder drei nebeneinander stehen.

Die Rohraufnahmen 20 sind (siehe Fig. 2) zumindest im Bereich der spitzen Enden der Rohre 3 absatzartig abgesetzt, so daß sich die freien Kanten der betreffenden Rohrenden jeweils an einem Absatz 21 abstützen können. Diese Absätze 21 bilden einen Tiefenanschlag, so daß die Rohre 3 lediglich bis zum Auftreffen auf den Absatz 21 in die Rohraufnahmen 20 eingeschoben werden können. Die Verbindung erfolgt in bekannter Weise, insbesondere durch Löten. In nicht dargestellter Weise kann man die Mündung der Rohraufnahmen 20 etwas erweitern, anfasen oder abschrägen, damit die Enden der Rohre 3 schneller und sicherer eingeschoben werden können.

Jeder Wasserkasten besitzt - bezogen auf Fig. 1 - eine vordere und hintere verschließbare Öffnung 28 und 29, weiche mittels eines Deckels 30 und 31 verschlossen werden dann. Der Deckel 30 bzw. 31 wird zweckmäßigerweise eingelötet. Diese Öffnungen 28 und 29 dienen zum einfacheren Herstellen im Druckgußverfahren. Über jede kann ein Schieber ein- und ausgefahren werden bzw. dienen die Öffnungen 28 und 29 zum Entkernen.

Wenn man die rechte Seite der Fig. 2 als die Vorderseite des gemeinsamen Gehäuses 12 ansieht, so befinden sich dort die beiden Anschlußstutzen 8 und 9. Dementsprechend sind dann an der gegenüberliegenden Rückseite des gemeinsamen Gehäuses 12 verschließbare Entkernungsöffnungen 32 vorgesehen, die ebenfalls mittels eines Deckels 22 verschlossen werden können.

Wenigstens eine zusätzliche Entkernungsöffnung 32 befindet sich am Übergang vom Stutzen 8 bzw. 9 zum oberen Ende des gemeinsamen Gehäuses 12. Sie kann gleichfalls mittels eines Deckels 23 verschlossen werden, nämlich dem Deckel 23 in Fig. 2. Die Entkernungsöffnung 33 ist in Fig. 2 nach oben gerichtet, während die mit dem Deckel 22 verschlossene Entkernungsöffnung 32 nach links hin, also quer dazu offen ist. Die Deckel 22 und 23 können mit Lot plattiert sein, so daß man sie einfach in die betreffende Entkernungsöffnung 32 bzw. 33 einsetzt und dann die Lötverbindung durch entsprechende Erwärmung vollzieht.

Aus Fig. 4 geht hervor, daß man das Gehäuse des Wärmetauschers 5 einstückig mit Rippen 24 versehen kann, die in die Hohlräume 16 und 17 hineinragen. Außerdem können in den Kanälen 14, 15 und 26, 27 sowie den Kanälen 18 Turbulenzbleche vorgesehen sein.

In nicht dargestellter Weise können am gemeinsamen Gehäuse 12 noch Befestigungen, Führungen, Leisten oder dgl. für das Anbringen externer Bauteile, z. B. einer Lüfterhaube, Leitbleche, Ladeluftkühler, Ölkühler und dgl. vorgesehen sein.

Claims (14)

1. Kühler (1) insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Wasserkasten (2), der einen integrierten Wärmetauscher (5) aufweist, wobei der Wärmetauscher (5) eine Einlaßöffnung (8) und eine Auslaßöffnung (9) aufweist und der Wasserkasten (2) gegebenenfalls mit einer Ein- und/oder Auslaßöffnung (6, 7) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse (11, 10) des Wärmetauschers (5) und des Wasserkastens (2) einstückig als gemeinsames Gehäuse (12) hergestellt sind.

2. Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Gehäuse (12) ein Druckgußteil oder ein Spritzgußteil ist.

3. Kühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einlaßöffnung und die Auslaßöffnung des Wärmetauschers (5) an je einem angeformten Stutzen (8, 9) befindet.

4. Kühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gemeinsame Gehäuse (12) einstückig mit einem Rohrboden (19) für die Rohre (3) des Kühlers (1) gefertigt ist.

5. Kühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohraufnahmen (20) des Rohrbodens (19) zur Bildung von Tiefenanschlägen (21) zumindest in Teilabschnitten absatzartig verengt sind.

6. Kühler nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung von Einführhilfen für die Rohre (3) die Rohraufnahmen (20) an der Außenoberfläche angefast oder in entsprechender Weise konisch ausgestaltet sind.

7. Kühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkasten (2) mittels je eines Deckels (22, 23, 30, 31) verschließbare Öffnungen (28, 29, 32, 33) aufweist.

8. Kühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckel (22, 23, 30, 31) mit Lot plattiert und im Lötofen anlötbar sind.

9. Kühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Stutzen (8, 9) des Wärmetauschers (5) an der Vorderseite des gemeinsamen Gehäuses (12) und mindestens eine verschließbare Entkernungsöffnung (32) gegenüberliegend an der Rückseite des gemeinsamen Gehäuses (12) befinden.

10. Kühler nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch wenigstens eine zusätzliche Entkernungsöffnung (33) an der Vorderseite des gemeinsamen Gehäuses (12), insbesondere am Übergang der Stutzen (8, 9) in das Gehäuse (12).

11. Kühler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Entkernungsöffnung (32) an der Rückseite des gemeinsamen Gehäuses (12) etwa parallel zur Kühlerebene und die mindestens eine zusätzliche Entkernungsöffnung (33) quer, vorzugsweise senkrecht dazu verläuft.

12. Kühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (5) mit einstückig angeformten Rippen (24) versehen ist.

13. Kühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch in Kanäle (14, 15, 18, 26, 27) des Wasserkastens (2) und/oder des Wärmetauschers (5) eingeschobene Turbulenzbleche.

14. Kühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einstückig an das gemeinsame Gehäuse (12) angeformte Augen und dgl. Befestigungs- und/oder Verbindungsmittel, insbesondere für Lüfterhaubenbefestigung, Leitbleche, Ladeluftkühler, Ölkühler und/oder den Kühler (1) selbst.