DE102007020948B3

DE102007020948B3 - Radiator for a motor vehicle

Info

Publication number: DE102007020948B3
Application number: DE102007020948A
Authority: DE
Inventors: Klaus Schneider
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2007-05-04
Filing date: 2007-05-04
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2027-05-05
Also published as: EP1988353A3; EP1988353A2; US20080271879A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kühler für ein Kraftfahrzeug mit einem Block, der aus mehreren parallelen Rohren besteht, wodurch ein Kühlmittel fließt, wobei Rohre mit mindestens zwei verschiedenen Tiefen vorgesehen sind. Zwei oder mehr beabstandete Rohre weisen eine Tiefe auf, die größer als die Tiefe der dazwischen liegenden Rohre ist und als Stützrohre ausgebildet sind. Hierbei werden Dauerfestigkeitsprobleme des Kühlers vermieden.The invention relates to a radiator for a motor vehicle with a block consisting of a plurality of parallel tubes, whereby a coolant flows, wherein pipes are provided with at least two different depths. Two or more spaced tubes have a depth greater than the depth of the intervening tubes and formed as support tubes. This fatigue problems of the cooler are avoided.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühler für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The The invention relates to a cooler for a motor vehicle with the features of the preamble of claim 1.

Aus der US 5,236,336 A ist ein Kühler für ein Kraftfahrzeug bekannt, der eine Mehrzahl paralleler Einzelrohre umfasst, die zwischen Endplatten verlaufen. Die Endplatten weisen längliche Vertiefungen auf, die die einzelnen Rohrenden aufnehmen. Auf die Endplatten werden Kühlmittelkastenteile fixiert, die die Rohrenden abdecken und dazu dienen, das durch die Einzelrohre fließende Kühlwasser umzuleiten. Die Blocktiefe des Kühlers definiert sich über die Breite der im Rohrboden verwendeten Einzelrohre mit den dazwischen verlaufenden Kühllamellen (Kühlrippen). Die Blocktiefe in einem Bereich des Kühlers kann mit Hilfe von unterschiedlichen tiefen Rohren kleiner sein als in einem anderen Bereich, so dass der Kühler an die Karosseriegegebenheiten angepasst werden kann.From the US 5,236,336 A For example, a radiator for a motor vehicle is known which comprises a plurality of parallel individual tubes extending between end plates. The end plates have elongated recesses which receive the individual pipe ends. On the end plates coolant box parts are fixed, which cover the pipe ends and serve to divert the flowing through the individual pipes cooling water. The block depth of the cooler is defined by the width of the individual tubes used in the tubesheet with the cooling fins running between them (cooling fins). The block depth in one area of the radiator can be smaller with the aid of different deep tubes than in another area, so that the radiator can be adapted to the body conditions.

In der Druckschrift FR 2 771 481 A1 ist ebenso ein Kühler dargestellt, dessen Blocktiefe in einem Bereich des Kühlers kleiner als in einem anderen Bereich ist, so dass der Kühler an die Vorgaben der Karosserie angepasst werden kann.In the publication FR 2 771 481 A1 is also a cooler shown, the block depth in one area of the radiator is smaller than in another area, so that the radiator can be adapted to the specifications of the body.

Beide oben genannten Druckschriften beschreiben Kühler, die unterschiedliche Blocktiefen aufweisen, um diesen an die Bedingungen der Karosserie anzugleichen. Dennoch werden segmentweise nur einheitliche Blocktiefen eingesetzt.Both The above references describe coolers that are different Block depths to match the conditions of the body equalize. Nevertheless, segment-wise only uniform block depths used.

In Fahrzeugen mit unterschiedlicher Motorisierung ist es heute üblich, innerhalb einer Fahrzeugplattform die Kühlleistung durch Abwandlung der Kühler, genauer der Blocktiefe, an den jeweiligen Kühlbedarf anzupassen. Ausgangsbasis bildet dabei immer der größte Kühler, also die größte erforderliche Blocktiefe. An diesen Kühlern liegen dann lufteintrittsseitig wie -austrittsseitig die Anschlusselemente an, die dann meist für alle Varianten identisch sind (z. B. Kältemittelkondensator oder Lüfterzarge).In Vehicles with different motorization, it is common today, within a vehicle platform, the cooling capacity by modification of the radiator, more precisely the block depth, to adapt to the respective cooling requirements. base always forms the largest cooler, so the largest required Block depth. On these coolers Are then the air inlet side as-outlet side of the connection elements, then mostly for all variants are identical (eg refrigerant condenser or fan cowl).

Da die Kühlerhersteller in Rastern arbeiten, gibt es bestimmte Blocktiefenmaße und es kann vorkommen, dass in großen Rohrböden nur halb so tiefe Blöcke, wie für die Größe möglich wäre, gestellt werden. Hierbei gibt es teilweise erhebliche Dauerfestigkeitsprobleme, da die ungleiche Stützwirkung des Blocks bei Erwärmung zu Verzögen führt. Dabei ist es egal, ob die Rohre im Rohrboden mittig angeordnet oder einseitig verschoben angeordnet sind.There the cooler manufacturers Working in grids, there are certain block depths and it that can happen in large tube sheets only half as deep blocks, as for the size would be possible become. There are sometimes considerable fatigue problems, because the unequal support effect of the block when heated to retire leads. It does not matter whether the tubes are arranged centrally in the tubesheet or are arranged shifted one-sided.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Kühler eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere mit einem großen Rohrboden und einer kleineren Blocktiefe so ausgebildet werden kann, dass die genannten Dauerfestigkeitsprobleme vermieden werden.Of the Present invention is based on the object for a cooler an improved embodiment Specify, in particular, with a large tube bottom and a smaller tube bottom Block depth can be formed so that the mentioned fatigue problems be avoided.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch einen Kühler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kühlers ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.According to the invention this Problem with a cooler solved with the features of claim 1. Advantageous developments of the cooler according to the invention from the dependent ones Claims.

Der erfindungsgemäße Kühler umfasst einen Block, der aus mehreren parallelen Rohren besteht, wodurch ein Kühlmittel fließt, wobei zwei oder mehr beabstandete Rohre eine Tiefe aufweisen, die größer als die Tiefe der dazwischen liegenden Rohre ist und als Stützrohre ausgebildet sind. Durch die Rohre mit größerer Tiefe ergibt sich eine Aussteifung der Rohrböden, was die Dauerfestigkeit des Kühlers verbessert.Of the Cooler according to the invention comprises a block consisting of several parallel tubes, thereby a coolant flows, wherein two or more spaced tubes have a depth greater than the depth of the intermediate tubes is and as support tubes are formed. Through the tubes with greater depth results in a Stiffening of the tubesheets, what the fatigue strength of the radiator improved.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weisen das erste und das letzte Rohr eine Tiefe auf, die größer als die Tiefe der dazwischen liegenden Rohre ist, und als Stützrohre ausgebildet sind. Diese Gestaltung liefert dem Kühler verbesserte Stabilität beim Einsatz weniger Rohre.In Advantageous embodiment of the invention, the first and the last pipe has a depth greater than the depth of the intervening lying tubes, and as support tubes are formed. This design provides the radiator with improved stability during use less pipes.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Kühler an den Enden und im mittleren Bereich des Kühlblocks mit Stützrohren versehen, die eine Tiefe aufzeigen, die größer als die Tiefe der restlichen Rohre ist. Diese Gestaltung wird benutzt, wenn eine höhere Stabilität erforderlich ist.In a further advantageous embodiment of the invention is the cooler at the ends and in the middle area of the cooling block with support tubes provide a depth greater than the depth of the rest Pipes is. This design is used when higher stability is required is.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further Advantages and embodiments of the invention will become apparent from the following description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in the specified combination, but also in other combinations or alone, without to leave the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand mehrerer Ausführungsbeispiele in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The Invention is based on several embodiments in the drawings schematically and will be described below with reference to the drawings in detail described.

1 zeigt in schematischer Darstellung einen Kühler gemäß dem Stand der Technik, 1 shows a schematic representation of a cooler according to the prior art,

2a zeigt einen Schnitt durch einen Kühler gemäß dem Stand der Technik, 2a shows a section through a cooler according to the prior art,

2b zeigt einen Schnitt durch einen anderen Kühler gemäß dem Stand der Technik, 2 B shows a section through another cooler according to the prior art,

2c zeigt in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch einen Kühler gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, 2c shows a schematic representation of a cross section through a radiator according to a Embodiment of the invention,

2d zeigt in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch einen Kühler gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. 2d shows a schematic representation of a cross section through a radiator according to another embodiment of the invention.

In 1 ist ein Kühler 1 für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Stand der Technik schematisch dargestellt. Der Kühler 1 dient dazu, die Temperatur des einströmenden Kühlmittels zu senken. Eine Kühlmittelpumpe (nicht gezeigt) pumpt das erwärmte Kühlmittel durch eine Einlasseröffnung 2 und durch eine Vielzahl paralleler Rohre 3 im Kühler. Zwischen den Rohren 3 befinden sich Kühllamellen oder Kühlrippen. Durch Wärmeleitung wird die Wärme an die Außenflächen der Rohre 3 transportiert und dort über die Kühllamellen an die durch den Kühler 1 strömende Luft abgegeben. Die Rohre 3 mit den dazwischen verlaufenden Kühllamellen bilden zusammen einen Block 4 des Kühlers 1. Endplatten (oder Rohrböden) 5, 6 weisen längliche Durchzüge 7 (vgl. z B. 2a) auf, die die Einzelrohrenden aufnehmen. Auf den Endplatten werden Kühlmittelkastenteile 8, 9 fixiert, die die Rohrenden abdecken und dazu dienen, das durch die Einzelrohre 3 fließende Kühlmittel, umzuleiten bzw. zu verteilen bzw. zu sammeln.In 1 is a cooler 1 for a motor vehicle according to the prior art shown schematically. The cooler 1 serves to lower the temperature of the incoming coolant. A coolant pump (not shown) pumps the heated coolant through an inlet port 2 and through a multitude of parallel tubes 3 in the cooler. Between the pipes 3 are cooling fins or cooling fins. By heat conduction, the heat is transferred to the outer surfaces of the pipes 3 transported and there via the cooling fins to the through the radiator 1 discharged streaming air. The pipes 3 with the intervening cooling fins together form a block 4 the radiator 1 , End plates (or tubesheets) 5 . 6 have elongated passages 7 (see eg B. 2a ), which receive the individual pipe ends. On the end plates are coolant box parts 8th . 9 fixed, which cover the pipe ends and serve that through the individual pipes 3 flowing coolant, divert or distribute or collect.

Aus 2 (2a bis 2d) ist ersichtlich, dass die Rohre 3 einen länglichen Querschnitt aufweisen. 2a zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Kühler 1, der dem aus der 1 dargestellten Kühler 1 gleicht. Gezeigt ist nur einer der Rohrböden 5. Die Tiefe 10 der Rohre 3 ist in Ausrichtung eines Pfeils dargestellt. Aus 2a ist ersichtlich, dass die Tiefe 10 der Rohre 3 im Wesentlichen der Tiefe des Rohrbodens 5 entspricht. Die Tiefe 10 entspricht der Strömungsrichtung der Luft durch den Kühler 1.Out 2 ( 2a to 2d ) it can be seen that the pipes 3 have an elongated cross-section. 2a shows a schematic cross section through a radiator 1 who is from the 1 shown cooler 1 like. Shown is only one of the tube sheets 5 , The depth 10 the pipes 3 is shown in alignment with an arrow. Out 2a you can see that the depth 10 the pipes 3 essentially the depth of the tubesheet 5 equivalent. The depth 10 corresponds to the flow direction of the air through the radiator 1 ,

Da die Kühlerhersteller in Rastern arbeiten, werden die Kühler 1 mit einer bestimmten Blocktiefe für unterschiedliche Fahrzeuge gebaut. Es kann dabei vorkommen, dass in einem großen Rohrboden 5 nur kurze Blöcke 4 eingesetzt werden, was aus 2b ersichtlich ist. Aus den 2a und 2b ist ersichtlich, dass die Durchzüge 7 für die Einzelrohre 3 beim Einsatz eines großen Blockes (2a) größer als beim Einsatz eines kleinen Blockes (2b) sind. Die Größe des Rohrbodens 5 ist aber immer gleich. Dies verursacht zwangsläufig Dauerfestigkeitsprobleme, da die ungleiche Stützwirkung des Blockes in 2b aufgrund der Erwärmung teilweise zu Verzögen führt. Dabei ist es egal, ob die Rohre 3 im Rohrboden 5 mittig angeordnet oder einseitig verschoben angeordnet (wie in 2b) sind.As the cooler manufacturers work in grids, the coolers become 1 built with a specific block depth for different vehicles. It may happen that in a large tube sheet 5 only short blocks 4 be used, what made 2 B is apparent. From the 2a and 2 B it can be seen that the passages 7 for the single tubes 3 when using a large block ( 2a ) larger than when using a small block ( 2 B ) are. The size of the tube bottom 5 but it is always the same. This inevitably causes fatigue problems, since the uneven supporting effect of the block in 2 B due to the heating partly leads to retards. It does not matter if the pipes 3 in the tubesheet 5 arranged centrally or shifted on one side (as in 2 B ) are.

Erfindungsgemäß werden deshalb beim Einsatz von kleinen Blockmaßen (2b) zwei oder mehrere Rohre aus einem größeren Block verwendet, um diese als Stütze an den kritischen Stellen einzusetzen. Diese Rohre werden im Folgenden als Stützrohre 15 bezeichnet.Therefore, according to the invention, when using small block dimensions ( 2 B ) used two or more tubes from a larger block to use as a support at the critical points. These tubes are hereinafter referred to as support tubes 15 designated.

2c zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlers 1. Hierbei wird ein kleines Blockmaß mit einem großen Rohrboden 5 verwendet. Drei Rohre 3 werden dennoch gegen drei größeren Stützrohre 15 ausgetauscht. Diese Stützrohre 15 sind an den Enden und im mittleren Bereich des Blocks 4 angeordnet, aber eine andere Gestaltung ist möglich. Die Stützrohre 15 erlauben die Dauerfestigkeit des Kühlers 1 zu verbessern, weil höhe Belastungen vermieden werden können. 2c shows a preferred embodiment of the cooler according to the invention 1 , This is a small Blockmaß with a large tube sheet 5 used. Three pipes 3 still be against three larger support tubes 15 replaced. These support tubes 15 are at the ends and in the middle area of the block 4 arranged, but a different design is possible. The support tubes 15 allow the fatigue life of the cooler 1 to improve because high loads can be avoided.

2d demonstriert eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlers 1. Hierbei wird wiederum ein kleines Blockmaß mit einem großen Rohrboden 5 verwendet. Fünf Rohre 3 werden gegen fünf tiefere Stützrohre 15 ausgetauscht. Diese Gestaltung eignet sich insbesondere für Kühler 1 mit längeren Bodenteilen 5, 6, wobei eine größere Anzahl von Stützrohren 15 vorteilhaft ist. Die Stützrohre 15 sind bevorzugt gleichmäßig über den Kühlblock 4 verteilt. Es versteht sich, dass mehr oder wenige Stützrohre 15 verwendet werden können, solange die Stützfunktion gewährleistet ist. Die Zahl der Stützrohre 15 hängt von der Größe des Kühlblockes 4 ab. Längere Kühlblöcke 4 erfordern mehrere Stützrohre 15 als kurze Kühlblöcke 4. Die Zahl der Stützrohre 15 hängt auch von dem Verhältnis zwischen der Tiefe 17 des Rohrbodens (oder der Tiefe der Stützrohre 15) und der Tiefe 16 des kleineren Blockmaßes ab. Wenn die Tiefe 16 des kleineren Blockmaßes sehr klein im Vergleich zu der Tiefe 17 des Rohrbodens 5 ist, führt dies zu erhöhten Dauerfestigkeitsproblemen. Beim Einsatz von sehr kleinen Blockmaßen ist die Verwendung von mehreren Stützrohren 15 wünschenswert. 2d demonstrates another embodiment of the cooler according to the invention 1 , This is again a small block size with a large tube sheet 5 used. Five pipes 3 be against five deeper support tubes 15 replaced. This design is particularly suitable for coolers 1 with longer parts of the bottom 5 . 6 , where a larger number of support tubes 15 is advantageous. The support tubes 15 are preferably uniform over the cooling block 4 distributed. It is understood that more or fewer support tubes 15 can be used as long as the support function is ensured. The number of support tubes 15 depends on the size of the cooling block 4 from. Longer cooling blocks 4 require several support tubes 15 as short cooling blocks 4 , The number of support tubes 15 also depends on the relationship between the depth 17 of the tube bottom (or the depth of the support tubes 15 ) and the depth 16 of the smaller block dimension. When the depth 16 of smaller block size very small in comparison with depth 17 of the tube bottom 5 is, this leads to increased fatigue problems. When using very small block sizes is the use of multiple support tubes 15 desirable.

Es ist auch vorstellbar, dass mehrere Stützrohre 15 nebeneinander aufgestellt sind. So können die ersten zwei Rohre und die letzten zwei Rohre im Block als Stützrohre 15 ausgebildet werden, was erhöhte Dauerfestigkeit liefert.It is also conceivable that several support tubes 15 are placed side by side. So the first two pipes and the last two pipes in the block can be used as support pipes 15 be formed, which provides increased fatigue strength.

Da die Anschlussgeometrien auf das größte Blockmaß ausgelegt sind, gibt es auch keine Schwierigkeiten mit der Package-Situation der Anbauteile.There The connection geometries are designed for the largest block size, there are also no difficulties with the package situation of the attachments.

Die Verwendung der größeren Rohre 15 weist zudem den Vorteil auf, dass der wasserseitige Druckverlust im Kühler 1 geringer ausfällt, da mehr Querschnitt zur Verfügung steht.The use of larger pipes 15 also has the advantage that the water-side pressure drop in the radiator 1 less fails, as more cross section is available.

Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Insbesondere im Hinblick auf einige bevorzugte Ausführungsbeispiele entnimmt ihr der Fachmann, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen in Gestalt und Einzelheiten gemacht werden können, ohne von dem Gedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend soll die Offenbarung der vorliegenden Erfindung nicht einschränkend sein. Stattdessen soll die Offenbarung der vorliegenden Erfindung den Umfang der Erfindung veranschaulichen, der in den nachfolgenden Ansprüchen dargelegt ist.The foregoing description of the embodiments according to the present invention is for illustrative purposes only, and not for the purpose of limiting the invention. In particular, with regard to some preferred embodiments, the skilled person will take that different Changes and modifications in form and detail may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the disclosure of the present invention is not intended to be limiting. Instead, the disclosure of the present invention is intended to illustrate the scope of the invention, which is set forth in the following claims.

Claims

Radiator for a motor vehicle with a block ( 4 ) consisting of several parallel tubes ( 3 . 15 ), whereby a coolant flows, whereby pipes ( 3 . 15 ) are provided with at least two different depths, characterized in that two or more spaced tubes have a depth ( 17 ) greater than the depth ( 16 ) of the intermediate tubes ( 3 ) and as support tubes ( 15 ) are formed.

Radiator according to claim 1, characterized in that the first tube and the last tube have a depth ( 17 ) greater than the depth ( 16 ) of the intermediate tubes, and as support tubes ( 15 ) are formed.

Radiator according to claim 1 or 2, characterized in that the tubes ( 3 ), not as support tubes ( 15 ) are of equal depth.

Radiator according to claim 1, characterized in that the radiator via more than two support tubes ( 15 ), between which are short tubes ( 3 ), wherein the distance between adjacent support tubes ( 15 ) is regular.

Radiator according to claim 1, characterized in that the radiator via at least three support tubes ( 15 ), whereby two support tubes ( 15 ) at the ends of the block ( 4 ) and a support tube ( 15 ) in the middle area of the block ( 4 ) is located.

Radiator according to one of the preceding claims, characterized in that between the tubes ( 3 . 15 ) Cooling fins run.

Radiator according to one of the preceding claims, characterized in that the tubes ( 3 ) and support tubes ( 15 ) in the tubesheet ( 5 ) are arranged centrally.

Radiator according to one of the preceding claims, characterized in that the tubes ( 3 ) and support tubes ( 15 ) are arranged shifted on one side.

Radiator according to one of the preceding claims, characterized in that the radiator is a tube sheet ( 5 ), the depth throughout the entire height of the block ( 4 ) for the support tubes ( 15 ) Has.