JP2006507469A - 熱伝達体ユニット、特に自動車のための熱伝達体ユニットおよびそれを形成する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 材料節約を実現することのできる、少なくとも１つの側方部分を有する熱伝達体ユニットおよびその形成方法を提供する。
【解決手段】 熱伝達体ユニット、特に自動車のための熱伝達体ユニットであって、パイプと熱伝達体フィンおよび少なくとも１つの側方部分を有し、前記側方部分が基板と少なくとも１つの補強リブとを有している、少なくとも１つの熱伝達体からなり、少なくとも１つの補強リブが、基板の変形された面中央片から形成されていることを特徴とする熱伝達体ユニット。

Description

本発明は、熱を伝達するためのパイプとフィンおよび少なくとも１つの側方部分を有する熱伝達体ユニット、特に自動車のための熱伝達体ユニットに関する。さらに、本発明は、熱伝達体ユニットの側方部分を形成する方法に関する。

この種の熱伝達体ユニットは、本出願人のドイツ公開公報ＤＥ１９７５３４０８Ａ１から知られている。そこに記載されている熱伝達体は、ネット構造の形式に従って互いに接続されている、多数のパイプと波形フィンとを有するフィン／パイプブロックを有している。特に製造プロセスの間、フィン／パイプブロックを安定させるために、そのフィン／パイプブロックは両方の側を２つの側方部分によって包囲されている。強度の理由から、この種の側方部分は断面においてほぼＵ字状のプロフィールを有しており、それによって中実の側方部分に比較して大きい材料節約が得られる。その場合にほぼＵ字状のプロフィールは、薄板バンドの端縁領域を変形することによって生じ、その薄板バンドの幅は、Ｕ字状プロフィールの２つの脚の長さと側方部分の幅との合計から得られる。その場合に２つのＵ字脚は、それらが側方部分の望ましくない変形を阻止することにより、大体において補強リブとして作用する。熱伝達体の駆動の間の熱的応力の分配を改良するために、この補強リブは伸張領域を有しており、その伸張領域は折畳み状のビードとして形成されている。
ドイツ公開公報ＤＥ１９７５３４０８Ａ１

本発明の課題は、材料節約を実現することのできる、少なくとも１つの側方部分を有する熱伝達体ユニットおよびその形成方法を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴を有する熱伝達体ユニット（すなわち少なくとも１つの補強リブが、基板の変形された面中央片から形成されていることを特徴とする熱伝達体ユニット）によって、解決される。

請求項１の発明によれば、熱伝達体ユニットは、少なくとも１つの熱伝達体を有している。熱伝達体ユニットは、２つまたはそれより多い熱伝達体から形成することもできる。熱伝達体ユニットは、パイプを有しており、そのパイプは少なくとも１つの第１の媒体によって貫流され、かつ第２の媒体がその回りを貫流可能であるので、少なくとも１つの第１の媒体から第２の媒体へ、あるいはその逆への熱伝達が可能である。熱伝達面積を増大させるために、パイプの間に熱伝達フィンが配置されており、その熱伝達フィンはパイプと熱的に接触している。

熱伝達体ユニットは、少なくとも１つの側に側方部分を有しており、その側方部分は基板を有し、その基板が最も外側のパイプまたは最も外側のフィンに添接している。特に製造プロセスの間、特に半田付けプロセスの間、パイプと熱伝達フィンから形成されるパイプ／フィンブロックの、少なくとも１つの側方部分による安定化が望ましい。この理由から、側方部分は少なくとも１つの補強リブを有している。好ましくは側方部分は、２つまたはそれより多い補強リブを有している。

本発明の課題は、好ましくは少なくとも１つの補強リブが、側方部分の基板の変形された面中央片によって形成されていることにより、解決される。そのために側方部分を形成する間に、面中央片の端縁が部分的に前もってカットされ、その後面中央片が基板の平面から切り起こされる。補強リブが、基板の変形された面端縁領域から形成されている、前に知られている側方部分とは異なり、本発明に基づく側方部分を形成するためには、基板の幅に相当する幅を有する薄板バンドを使用することが可能である。この理由から、好ましい材料節約が得られ、それが熱伝達体ユニットの材料コストの削減をもたらす。

発明を実施するための形態

本発明の好ましい実施形態が、従属請求項の対象である。

好ましい展開によれば、少なくとも１つの補強リブは、側方部分の長手方向に延びている。それにより、側方部分がこの長手方向に補強される。他の実施形態においては、少なくとも１つの補強リブは、側方部分の横方向に延びているので、側方部分は横方向に補強されている。

好ましい形態によれば、補強リブの少なくとも１つに、少なくとも１つの固定手段が設けられている。特に好ましくは、固定手段は、変形された補強リブによって、あるいは補強リブの変形された部分によって形成されている。それによって、熱伝達体ユニットに他の装置、たとえば乾燥器を、付加的な材料使用なしで固定することが可能である。同様に、熱伝達体ユニットを自動車のエンジンルーム内へ取り付けることのできる、固定手段も考えられる。

好ましい形態によれば、側方部分は、少なくとも１つの伸張部分を有している。伸張部分は、１つまたは複数の切欠きと、切欠きに隣接する複数のウェブとによって形成されており、その場合に切欠きは好ましくは互いに整合している。その場合に少なくとも１つの切欠きは、基板平面から面中央片を変形させることによって生じ、従って該当する面中央片と関連している。これは、それぞれ１つの補強リブと、それに関連する切欠きが互いに隣接していることを、意味している。

特に好ましくは、ウェブは折畳み形状のビードを有している。それによって、切欠きとウェブとによって形成される伸張部分の領域における側方部分の特に良好な伸張性が得られる。

本発明の課題は、請求項９に記載の側方部分を形成する方法（すなわち少なくとも１つの熱伝達体を有する熱伝達体ユニットのための側方部分を形成する方法において、処理ステップ：ａ）側方部分の幅とほぼ等しい幅ｂを有するフラットな薄板を用意し、ｂ）薄板の少なくとも１つの面片の端縁を部分的に前もってカットし、かつｃ）少なくとも１つの補強リブを形成するために、フラットな薄板によって定められる平面から少なくとも１つの面片を変形することを特徴とする、側方部分を形成する方法）によっても、解決される。本発明の基本的な考え方は、側方部分を形成する場合に、後の側方部分の基板に対して過剰寸法を持たない、平坦な薄板を使用することができることであるので、前に知られている形成方法に比較して材料を節約することができる。補強リブは、薄板のすでにある面片から形成される。そのために、面片のそれぞれ端縁が部分的に前もってカットされ、その後面片が薄板によって定められる平面から切り起こされる。

以下、図面を参照し、実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。

図１と２には、側方部分１００が斜視図ないし断面図で示されており、その場合に両方の図において同一の特徴には、同一の参照符号が設けられている。側方部分１００は、基板１１０と２つの補強リブ１２０および１３０を有している。その場合に補強リブ１２０、１３０は、基板１１０の平面から切り起こされた、基板１１０の面中央片からなる。たとえば、矩形の面中央片１２０が、この目的のために、３つの端縁１４０、１５０および１６０において切り抜かれて、端縁１７０に沿って、面中央片１２０が基板１１０に対してほぼ垂直に立つように、屈曲される。面中央片１２０をこのように「立てる」ことによって、基板１１０には切欠き１８０が残る。さらに、補強リブ１２０、１３０は切欠き１９０、２００を有しており、それらは図示されていないピンを収容するために設けられており、その場合にピンは、同様に図示されていない引締めベルトと共に、熱伝達体形成のための引締め装置として用いられる。

他の、図示されていない実施例においては、熱伝達体はその形成の間、特に半田付けプロセスの間、引締めベルトによってではなく、いわゆる引締めケージによってまとめられる。その場合には引締めベルトを保持するためのピンは省かれ、それに対応する切欠きも設けられない。

図３には、従来技術に基づく熱伝達体のための側方部分を形成する薄板バンド３００と、本発明に基づく側方部分を形成するための薄板バンド４００が対比して示されている。その場合に、薄板バンド３００、４００から形成すべき側方部分は、それぞれ幅ｂと、高さＨを備えた補強リブとを有している。そのために薄板バンドは幅ｂ＋２ｈを有しており、その場合に後の薄板部分の基板は、幅ｂを有する中央の領域３１０によって形成される。端縁部分３２０と３３０は、破線で示す変形端縁３４０ないし３５０に沿って図３の図面平面から切り起こされて、後の側方部分の補強リブを形成するために用いられる。さらに、すでに前もって打ち抜かれている薄板バンド３００は、突出部３６０を有しており、その突出部は水ケースを結合するために設けられている。

それに対して薄板バンド４００は、その幅全体ｂをもって後の薄板部分の基板４１０を形成する。補強リブを形成するために、基板４１０の面中央片４２０と４３０が端縁４４０、４５０ないし４６０に沿って切り抜かれて、変形端縁４８０ないし４９０に沿って図３の図面平面から切り起こされる。その場合に面中央片４２０と４３０の幅ｈは、後の補強リブの高さに相当する。薄板バンド３００と同様に、前もって打ち抜かれた薄板バンド４００も、後の側方部分を水ケースと結合するための突出部４９５を有している。

この対比によって、本発明に基づく側方部分を有する熱伝達体は、従来技術に基づく側方部分を有する熱伝達体よりも少ない材料使用で形成できることが、明らかになる。その場合に、たとえば、熱伝達体フィンを覆うために提供される、基板の幅あるいは補強リブによる補強のような、重要な機能的特徴をあきらめる必要はない。

図４は、自動車内に使用するための冷却剤クーラー５００を示している。冷却材クーラー５００は、パイプ５２０と波形フィン５３０とを備えたパイプ／フィンブロック５１０を有している。パイプ５２０の端部は、パイプ／フィンブロック５１０の両側において、収集ケース５４０ないし５５０内へ連通している。収集ケース５４０ないし５５０の端面５５５ないし５５８は、閉鎖されている。冷却剤を供給ないし搬出するために、収集ケース５４０ないし５５０は流入開口部５６０と流出開口部５７０を有している。特に最も外側の波形フィン５８０を保護するために、パイプ／フィンブロック５１０は、両側において側方部分５９０によって包囲されている。この冷却剤クーラーの機能方法は、次のごとくである。自動車の内燃機関から来る冷却剤が流入開口部５６０を通って水ケース５４０内へ流入し、そこでパイプ５２０に分配される。パイプ／フィンブロック５１０を貫流した後に、冷却剤は水ケース内に集められて、流出開口部５７０を通して自動車の冷却剤循環へ還流される。冷却剤を冷却するために、周囲空気がパイプ／フィンブロック５１０を通って、パイプ５２０とフィン５３０の回りを冷却空気が流れるように、案内される。その場合に波形フィン５３０は、熱伝達面積を増大させるために用いられ、かつより良好な熱伝達のためにパイプ５２０と半田付けされている。

半田付けプロセスの間、パイプ／フィンブロック５１０が互いに離れることを防止するために、パイプ５２０とフィン５３０を引き締めることが必要である。それは、いわゆる引締めバンドによってもたらされる。側方部分に作用する引締めフレームまたは引締めケージを用いても、同様にパイプ、フィンおよび側方部分を良好に引き締めることができる。望ましくない変形からの保護として、最も外側の波形フィン５８０は引締めプロセスの間、従って半田づけプロセスの間も、側方部分５９０によって覆われる。望ましくない変形に対して補強するために、側方部分５９０には補強リブ６００と６１０が設けられている。これらの補強リブ６００、６１０は、側方部分５９０の基板６２０の変形された面中央片によって形成されており、それによって材料節約が達成される。

前の実施例の展開として、図５は、２つの熱伝達体、すなわち冷却剤クーラー７１０と凝縮器７２０とからなる、熱伝達体ユニット７００を示している。構造および機能方法においては、冷却剤クーラー７１０は図４に示す冷却剤クーラーとはほとんど異なっておらず、従ってここでは詳細な説明は省く。凝縮器７２０は、同様に、大体において２つの収集ケース７３０と７４０およびその間に位置する、図では見えないパイプ／フィンブロックを有しており、そのパイプ／フィンブロックは、収集パイプとして形成された収集ケース７３０と７４０を互いに結合している。凝縮器７２０は、冷却剤クーラー７１０の隣りに、冷却空気がまず凝縮器７２０を、そしてすぐそれに続いて冷却剤クーラー７１０を貫流するように、配置されている。凝縮器７２０は、空調循環の冷凍材の冷却に用いられ、その場合に冷凍材は凝縮器内で凝縮される。冷却剤クーラーのパイプ７５０は、冷却空気の主要流れ方向に見て、凝縮器のパイプの後方に整合して配置されているので、つながった波形フィン７６０を共通に使用することができる。従って波形フィン７６０は、凝縮器の流入側から冷却剤クーラーの流出側まで延びている。

最も外側の波形フィン７７０を保護するために、側方部分７８０が設けられており、その側方部分も同様に凝縮器の流入側から冷却剤クーラーの流出側まで延びている。側方部分７８０は、２つの補強リブ７９０と８００によって補強されており、その場合に補強リブ７９０と８００は、側方部分７８０の基板８１０の面中央片から形成されている。熱伝達体ユニット７００の、側方部分７８０と対向する側にも、同様に側方部分が配置されているが、図５にはもちろん一方の側方部分しか見えない。従って冷却剤クーラー７１０と凝縮器７２０の共通のパイプ／フィンブロック８３０は、唯一の作業ステップにおいて両側から共通の側方部分７８０ないし８２０によって予め締め付けることが可能であって、他の作業ステップにおいて半田付けすることができる。

図示されていない他の実施例においては、熱伝達体ユニットは高温クーラーと低温クーラーから、ないしはオイルクーラーと凝縮器からなり、その場合にオイルクーラーは場合によってはトランスミッションオイルクーラーである。任意の熱伝達体の他の組合わせも、同様に考えられる。

さらに、３つ以上の個別熱伝達体からなる熱伝達体ユニットに、１つまたは複数の、好ましくは２つの側方部分を設けることも可能であって、その場合にここでも個別熱伝達体として任意の熱伝達体が考えられる。

図６は、基板９１０と補強リブ９２０、９３０および９４０とを有する側方部分９００のための他の例を示している。その場合に補強リブ９２０、９３０および９４０は、切欠き９５０、９６０ないし９７０と関連しており、それらの切欠きは基板９１０のまさに面中央片に相当し、基板から補強リブ９２０、９３０ないし９４０が所望に変形することによって形成されている。その場合に変形は、補強リブ９２０と９３０におけるように、パラレルな方法で行うことも、補強リブ９３０と９４０の場合のように、アンティパラレルな方法で行うこともできる。図示されていない引締めピンが、図１の実施例の場合と同様に、切欠き９８０、９９０および１０００へ挿通可能であるので、側方部分９００を有する熱伝達体ユニットは図示されていない引締めバンドによって同様に、製造プロセスの間引締め可能である。

他の、図示されていない実施例においては、熱伝達体はその形成の間、特に半田付けプロセスの間、引締めバンドによってではなく、いわゆる引締めケージによってまとめられる。その場合には引締めバンドを保持するためのピンは、省かれ、それに対応する切欠きも設けられない。

図７には、２つの異なる熱伝達体を有する、図示されていない熱伝達体ユニットのための側方部分１１００が斜視図で示されている。側方部分１１００は、第１の熱伝達体に対応づけられた領域１１１０と、第２の熱伝達体に対応づけられた領域１１２０の間に伸張部分１１２５を有している。伸張領域１１２５が伸張できることは、切欠き１１３０によってもたらされるので、領域１１１０と１１２０はウェブ１１４０によってのみ互いに結合されており、その場合にウェブ１１４０はさらに良く伸張できるように、屈曲された形状で形成されている。その場合に切欠き１１３０は、補強リブ１１５０と関連し、その補強リブは面中央片１１３０をそれぞれ３つの側において切り抜いて、次にそれぞれ第４の側方端縁に沿って変形させることによって、側方部分１１００の基板１１５５の平面から切り起こされている。さらに、側方部分１１００は他の補強リブ１１６０と１１７０によって補強されており、その場合に補強リブ１１７０はさらに、固定孔１２００を備えたホルダ１１９０を有している。その場合に補強リブ１１６０と１１７０は、基板１１５５の変形された面中央片によって形成されている補強リブ１１６０および１１７０とは異なり、側方部分１１００の基板１１５５の変形された面端縁片によって形成されている。

さらに、側方部分１１００は、その端部に突出部１２１０と１２２０を有しており、それら突出部は、側方部分１１００がそのために設けられている、図示されていない熱伝達体ユニットの２つの熱伝達体の図示されていない水ケースに蓋をするために用いられる。特に熱的な応力による、機械的な負荷を減少させるために、側方部分１１００は２つの伸張領域１２３０と１２４０を有しており、それらは大体において切欠き１２５０ないし１２６０によって形成されている。

他の図示されていない実施例においては、切欠き１２５０と１２６０は補強リブと関連し、それら補強リブは直接切欠き１２５０ないし１２６０に隣接し、かつ側方部分１１００の基板１１５５の面中央片の変形によって形成されており、その場合に切欠き１２５０と１２６０はまさに、この面中央片の変形によって生じる。

図８は、種々の補強リブ１３１０ないし１３２０とそれに関連する切り欠かれた面中央片１３３０ないし１３４０とを有する側方部分１３００の一部を示している。補強リブ１３１０は、側方部分１３００の長手方向に延びており、かつ引締めピンのための切欠き１３５０を有しており、補強リブ１３２０は側方部分１３００の長手方向に対して角度αで延びており、かつ切欠きを有してはいない。原理的に、補強リブ１３２０にも、同様に引締めピンのための切欠きを形成することができる。

補強リブ１３２０は、側方部分の長手方向に対して約１０°の角度αで延びており、それによって領域１３６０内に４本の補強リブが並ぶ、補強リブの好ましい幾何学配置が得られるので、少なくともこの領域１３６０において側方部分の特に高い安定性がもたらされる。他の実施例においては、角度は０°と９０°の間で任意である。

図９には、側方部分１４００の一部が示されており、この側方部分においては補強リブ１４１０は、平坦な薄板から端縁１４２０、１４３０を前もってカットしておくことによって形成され、それらの端縁が薄板の端縁１４４０と共に面片を画成し、その面片は薄板平面から矢印１４５０の方向に約９０°の角度だけ屈曲されている。

特に曲げ端縁１４６０の領域において、角度は９０°よりも小さくてもよい。これは本発明に基づくすべての側方部分ないし熱伝達体ユニットについて言えることである。

側方部分を示す斜視図である。 側方部分を横断面で示している。 ２つの金属薄板を上面図で示している。 熱伝達体を示す斜視図である。 熱伝達体ユニットを示す斜視図である。 側方部分を示す斜視図である。 側方部分を示す斜視図である。 側方部分の一部を示している。 側方部分の一部を示している。

符号の説明

１００、５９０、７８０、８２０、９００、１１００、１３００、１４００ 側方部分
１１０、４１０、６２０、８１０、９１０、１１５５ 基板
１２０、１３０、６００、６１０、７９０、８００、９２０、９３０、９４０、１１５０、１１６０、１１７０、１３１０、１３２０、１４１０ 補強リブ
１４０、１５０、１６０、４４０、４５０、４６０、１４２０、１４３０ 端縁
１８０、１９０、２００、９５０、９６０、９７０、９８０、９９０、１０００、１１３０、１２５０、１２６０ 切欠き
３００、４００ 薄板バンド
３１０、１１１０、１１２０、１３６０ 領域
３２０、３３０ 端縁部分
３４０、３５０、４８０、４９０ 変形端縁
３６０、１２１０、１２２０ 突出部
４２０、４３０、１１３０、１３３０、１３４０ 面中央片
５００、７１０ 冷却剤クーラー
５１０、８３０ パイプ／フィンブロック
５２０、７５０ パイプ
５３０、５８０、７６０、７７０ 波形フィン
５４０、５５０、７３０、７４０ 収集ケース
５６０ 流入開口部
５７０ 流出開口部
７００ 熱伝達体ユニット
７２０ 凝縮器
１１２５ 伸張部分
１１４０ ウェブ
１１９０ ホルダ
１２００ 固定孔

Claims (9)

1. 熱伝達体ユニット、特に自動車のための熱伝達体ユニットであって、パイプと熱伝達体フィンおよび少なくとも１つの側方部分を有し、前記側方部分が基板と少なくとも１つの補強リブとを有している、少なくとも１つの熱伝達体からなり、
   少なくとも１つの補強リブが、基板の変形された面中央片から形成されていることを特徴とする熱伝達体ユニット。
2. 少なくとも１つの補強リブが、側方部分の長手方向に延びていることを特徴とする請求項１に記載の熱伝達体ユニット。
3. 少なくとも１つの補強リブが、側方部分の横方向に延びていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱伝達体ユニット。
4. 少なくとも１つの補強リブが、側方部分の長手方向に対して０°＜α＜９０°を有する角度αで延び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ユニット。
5. 少なくとも１つの補強リブに、固定手段が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の熱伝達体ユニット。
6. 少なくとも１つの固定手段が、少なくとも部分的に変形された補強リブによって形成されていることを特徴とする請求項５に記載の熱伝達体ユニット。
7. 側方部分が少なくとも１つの伸張部分を有しており、前記伸張部分が１つまたは複数の、特に互いに整合する切欠きと、切欠きに隣接する複数のウェブによって形成されており、その場合に少なくとも１つの切欠きが、補強リブとして変形された、基板の面中央片と関連することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の熱伝達体ユニット。
8. ウェブが、折畳み形状のビードを有していることを特徴とする請求項７に記載の熱伝達体ユニット。
9. 少なくとも１つの熱伝達体を有する熱伝達体ユニットのための側方部分を形成する方法において、次のステップを有することを特徴とする、側方部分を形成する方法。
   ａ）側方部分の幅とほぼ等しい幅ｂを有するフラットな薄板を用意するステップ、
   ｂ）薄板の少なくとも１つの面片の端縁を部分的に前もってカットするステップ、および
   ｃ）少なくとも１つの補強リブを形成するために、フラットな薄板によって定められる平面から少なくとも１つの面片を変形するステップ。
   
   

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