专利名称：热交换器,特别是汽车增压空气冷却器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热交换器，特别是一种如权利要求1的前序部分所述的用于汽车的增压空气冷却器。
背景技术：
已公知的汽车热交换器，如增压空气冷却器和冷却液冷却器是由铝(铝合金)钎焊而成，在这里，它或者只是热交换器芯体，或者是包括集流箱在内的整个热交换器。热交换器芯体，特别是增压空气冷却器的芯体是由一列扁平管构成，它们之间布置着波纹翅片。扁平管的管端插入到管板上的开口，即所谓的翻边孔中。这样就形成了一个固定的、密封的管/板连接。集流箱与管板钎接或焊接。为了使集流箱和管板连接，管板上带有一个连续的限位压板，它从上或从下与集流箱搭接并形成一个钎焊面。管板上的翻边孔贯穿管板的整个深度，即从纵向面到纵向面，同时，在翻边孔的窄面和限位压板之间存在着一个过渡区，它呈U形槽状。而管板则带有一个大致为矩形的、必要时为连续的槽，它由两个相互平行的宽面和两个相互平行的窄面组成。管板的纵向面与翻边孔的窄面相对。在运行时，集流箱承受着由热交换介质如压缩的增压空气所带来的内部压力。在这一过程中，由于弯曲应力，翻边孔的窄面出现应力集中，从而使管板的纵向面和翻边孔的窄面之间的过渡区出现变形。特别是管/板-连接的窄面和管角区由于这种应力和变形而受力，从而可能使热交换器出现泄漏。
发明内容
本发明的目的是改善前述热交换器上的管板连接，并避免不良的受力。
这一目的是通过权利要求1的特征部分实现的。按照本发明，对管板上的过渡区进行加强。这种方法的优点在于，避免管板的过渡区出现不可接受的变形或弯曲，并减少应力集中从而减轻危害。由于管板是由一块板坯制成，所以它的其余部分的壁厚大致相同，也就是说，在管的窄面区，板的纵向面的变形小。这样就使管/板-连接更少或几乎不弯曲，而只是出现位移，这样的受力明显更有利。
对过渡区的加强可以通过若干设计方案来实现，这些方案就是从属权利要求中所述的优选实施形式。例如，可通过将材料加厚来进行加强，这将提高过渡区的抗弯刚度。在制造方面，可以通过将材料镦粗来进行加强。另一种具有优点的加强形式是通过一个或多个凹槽来加固过渡区的管板。这样，就可在管板的壁厚不变的情况下，通过提高稳定性来加大变形阻力。凹槽优选地布置在翻边孔的窄面区，从而提高那里的抗弯刚度。
按照本发明的另一个优选实施形式，加强件由一个异型板条构成，它将槽状的过渡区填满并与管板钎接。用异型板条同样可以起到加强作用，也就是说，将一个附加部件与管板连接形成一个抗弯区域。这样，在管板上位于外侧的限位压板和翻边孔的窄面之间形成一个连接，即一个固定的连接桥，它防止过渡区出现弯曲或变形。这样就防止管/板-连接产生破坏性的弯曲应力。
按照本发明的一个具有优点的进一步改型，异型板条与集流箱成为一个整体，也就是说，它形成集流箱的纵向边的向下延长线，也就是朝着管板的方向。这样并不会增加制作或安装费用，因为集流箱仍然和前面一样放置在管板上并与它钎接。
按照本发明的另一个实施形式，异型板条为(单独的)嵌入板条，也就是说，它作为一个附加部件嵌入到槽状的过渡区中并与管板钎接。这种形式的优点在于，既不需要对管板也不需要对集流箱进行改变。这种嵌入板可用于如增压空气冷却器之类的热交换器，这种增压空气冷却器用于压力较高的增压空气。这样，通过这种简单、有针对性的措施，使这种冷却器可以适应更高的工作压力。
在本发明的其它优选结构中，在朝向管板的内侧，异型板条或嵌入板条在管的窄面区带有凹口，它将翻边孔部分地夹持住，也就是说，它紧贴在其窄面和角部区域并支撑住它们。这样就会防止管的角部区域出现破坏性的应力集中。
下面通过附图和实施例对发明进行详细说明，其中，
图1为一个增压空气冷却器的局部视图，图2为图1中所示增压空气冷却器的一个视图，其中嵌入板条用阴影线表示，图3为图1和2中所示增压空气冷却器的截面图，图4为管板的一个视图，其中嵌入板条用阴影线表示，图4a为管板的横截面图，图5为发明的另一个实施形式，带有一体式异型板条。
具体实施例方式
图1为增压空气冷却器的局部视图，它显示了增压空气箱和管/板-连接。这种增压空气冷却器用于汽车特别是载货车的压缩空气的冷却。集流箱1(也被称为增压空气箱)在截面上呈U形，优选采用一种铝合金制成。在整体上，集流箱1具有一个稍带长形的箱体，这个箱体可通过深拉伸或浇铸形成。集流箱1的U形轮廓具有两个臂2、3，它们形成增压空气箱的纵向面。集流箱1插入到管板4中，它在纵向侧带有限位压板5、6，它们大致垂直于底板7。底板7上带有众多的翻边孔，在图中只显示了翻边孔8，而扁平管9的管端9a则插入到这一孔中。整个热交换器或增压空气冷却器带有众多的扁平管，在各管之间布置着波纹翅片(图中未示)，它们形成了周围空气的二次热交换面。箱体轮廓的两臂2、3在下部，即敞开的一侧具有连接段2a、3a，它们与管板4的限位压板5、6重叠并在此处钎接。在连接段2a、3a的底边下面布置着嵌入板条10、11，图中用阴影线表示。
图2中为图1中所示集流箱1在翻边孔8前方的一个截面的视图。如同现有技术，管板4由一个板坯制成，因此基本上其壁厚s保持不变。翻边孔8翻边的方向是朝内，即朝向集流箱1。管9的管端9a穿过翻边孔8并向内突出。在另一个图中未示的实施例中，翻边孔向外翻边。这时，管端可以超出管板表面，或者，优选地低于这个管板表面。
平的底板7在管板4的纵向面处即在翻边孔8之外、在限位压板5、6之内变成了槽状，在这里，这个槽一方面过渡到底板7，另一方面又过渡到限位压板5、6，即形成了过渡区12、13。这个过渡区12、13形成了纵向凹槽，以提高管板4的稳定性。由于集流箱1承受着由压缩空气所引起的内部压力，在集流箱1的纵向面2、3出现了压力和/或拉力，这些力传递到管板的限位板条5、6上，使得过渡区12、13产生了弯曲应力并导致变形。本发明则布置了嵌入板条10、11，它们作为异型板具有与过渡区12、13的轮廓相一致的形状。这样，嵌入板条10、11的外侧贴在限位压板5、6上，下侧位于槽状过渡区12、13之上，内侧与翻边孔8的窄面相贴。嵌入板条10、11上面留有间隙14、15。如前所述，嵌入板条10、11优选地由一种铝合金制成，并与管板4钎接，也就是说，在一个工序中与整个热交换器钎接。
图3为与图2所在图示平面相平行的一个平面上的截面图。在图中可以清楚地看到翻边孔8的轮廓翻边孔8与管9的外壁之间成锐角，这个角在钎焊后被呈弯月形的钎料16填满。在弯月形的钎料上面是位于翻边孔8处的管，它在这里带有一个相对很窄的间隙。如前所述，翻边孔8与管板的两个位于外侧的限位压板5、6形成了过渡区12、13，其截面为一个非对称的U形，并被嵌入板条10、11填满。在限位压板5、6与翻边孔8，准确地说与翻边孔的窄面之间，嵌入板条10、11形成了一个固定的连接桥，它起着阻止过渡区12、13变形的作用。这样，在现有技术下出现的应力集中被减轻，并且在窄面区域管/板-连接所承受的负载显著降低。这样，增压空气箱1就能够承受更高的压力。
图4为一个沿图4a中所示直线IV-IV的截面图。与图中未示的管9的形状一致，翻边孔8带有一个大致为矩形的内横截面和外横截面，其宽面和窄面分别为为8a和8b。嵌入板条10、11紧贴在每个翻边孔的窄面8b上，即它们在窄面8b所在区域带有与窄面8b形状相同的的凹口10a、11a。与钎焊一起，嵌入板条10、11的这种紧贴方式对相对的管板部分产生了很好的支承作用，即一种抗弯曲的连接。凹口10a、11a可通过压铸(Prgen)形成。
图4a为带有翻边孔8的管板4的横截面图，翻边孔的外部是一个锥形区8c，其内部是一个圆柱形区8d(这与扁平管9的横截面相匹配)。锥形区8c作为管端9a的导入斜面。翻边孔8是通过在管底板7(见图2)上的冲孔-冲压-压铸而形成的。
图5中是本发明的另一个实施形式，在这里，前面所述的嵌入板条与增压空气箱成为一体，即一体成型。管板4不变；集流箱17带有连接区域17a、17b，其底边形成异型板条18、19，它们将管板4上的槽状过渡区12、13填满。在原理上，这种实施形式与前面所述的效果一样，即对过渡区12、13进行加强。只要集流箱17由浇铸或压铸而成，那么带圆角的底边18、19就可直接通过浇铸模的相应形状制成。在带异型底边18、19的增压空气箱17的结构中就不再需要嵌入前面所描述的嵌入板条，也就是说，可以省掉一个工序。也可以通过类似的方式如粘贴将异型板条固定在增压空气箱的底边上。
其它未在图中显示的过渡区加强方法还有，如通过凹槽进行加强，也就是说，通过相应的造型来提高截面抗弯系数，从而提高抗弯刚度。可以在制作管板时，在翻边孔的窄面区域同时形成凹槽。另外还可以通过对过渡区的管板进行镦粗处理来加大过渡区的壁厚。这种方法还具有减轻管/板-连接区域即窄面和管角区域的破坏性应力集中的效果。
参考标号1 增压空气箱 2 纵向面2a连接区 3 纵向面3a连接区 4 管板5 限位压板6 限位压板7 底板8 翻边孔8a宽面8b窄面8c锥形区 8d圆柱形区9 扁平管 9a管端10嵌入板条11嵌入板条12过渡区 13过渡区14间隙15间隙16弯月形钎料 17集流箱17a 连接区 17b 连接区18一体式异型板条 19一体式异型板条
权利要求
1.热交换器，特别是用于汽车的增压空气冷却器，具有带着管端(9a)的扁平管(9)、与管板(4)包括钎接而连接的集流箱(1)，其中，管板(4)带有用于接纳管端(9a)并具有宽面(8a)和窄面(8b)的开口(8)，还带有限位压板(5、6)和位于窄面(8b)和限位压板(5、6)之间的槽状过渡区(12、13)，并且管端(9a)与开口(8)钎接，其特征在于，该过渡区(12、13)具有加强机构。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，该加强机构通过材料加厚而构成。
3.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，该加强机构通过采用包括凹槽的加固而构成。
4.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，该加强机构通过异型板条构成，该异型板条将过渡区(12、13)至少部分地填满并与管板(4)钎接。
5.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，该异型板条(18、19)与集流箱(17)成为一体。
6.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，该异型板条为嵌入板条(11、12)。
7.根据权利要求4、5或6所述的热交换器，其特征在于，所述开口为方向朝内的翻边孔(8)，并且异型板条(10、11)带有凹口(10a、10b)，它们与翻边孔(8)的窄面形状相配合。
8.根据前述权利要求之一所述的热交换器，其特征在于，该开口为方向朝外的翻边孔。
全文摘要
本发明提供一种热交换器，特别是一种用于汽车的增压空气冷却器，具有带着管端的扁平管、与管板相连的集流箱，其中，管板带有用于接纳管端并具有宽面和窄面的开口，并带有限位压板和位于窄面和限位压板之间的槽状过渡区，并且管端与开口钎接。按照本发明，该过渡区包括一个加强机构。
文档编号F28D1/053GK1771424SQ200480009475
公开日2006年5月10日 申请日期2004年3月22日 优先权日2003年4月10日
发明者卡斯滕·埃姆里希, 斯特凡·魏泽 申请人:贝洱两合公司