构造成支撑热交换器的框架的制作方法

本申请涉及一种用于机动车辆的前端模块，特别是用于混合动力或电动车辆，更特别地，本申请涉及包括框架的系统，该框架构造为支承包含在这些系统中的一个或多个热交换器。

背景技术：

已知的实践是为机动车辆提供用于冷却剂或传热流体的各种回路，用于冷却车辆的各种部件，特别是发动机或电池，和/或形成用于供暖、空调和/或通风系统的冷却回路。这些各种流体回路必须通过安装在车辆上的一个或多个热交换器，特别是在车辆的前端，使得在热交换器中流通的流体可以与通过车辆前端进入的空气流进行热交换。

这种系统既用于内燃机车辆，也用于电动或混合动力车辆。在电动或混合动力车辆中，当前的电动化意味着使用日益强大的电池来改善发动机性能和车辆的舒适性，同时增加车辆的行驶里程。电池电量的增加必须与快速充电方法的研究齐头并进。使用大于50kw电功率的快速充电站是已知的。然而，在如此高的功率下，车辆电池中存在散热，如果不排出则会导致不可逆的损坏，例如电池寿命的缩短或充电速度的限制。

为了防止这种损坏，有必要对电池进行温度调节，尤其是冷却电池。为此，机动车辆通常配备有能够将热量从一种流体传递到另一种流体的热交换系统。通风管道用于将冷的进入空气引导至一个或多个热交换器，这些热交换器可以布置在密封的封装外壳中，该封装外壳也封装通风组件。

在快速充电的特殊情况下，车辆是静止的。为了确保有足够的空气流来实现电池的最佳冷却，电机风扇单元以高速运行，从而在外壳内产生高过压。这种过压容易导致新鲜空气的泄漏，即空气离开外壳而不通过交换器，并且在适当的情况下，来自外壳外部的热空气的再流通，这具有降低热性能的效果。因此，封装外壳必须密封，特别是在热交换器入口和出口管等部件穿过外壳的地方，因为这些部件构成薄弱区域，其可能是空气泄漏的来源。

密封装置可用于封装外壳在管穿过外壳的区域。应该注意的是，这个问题不限于电动和混合动力车辆，因为如上所述的传热流体回路也可以形成内燃机车辆的通风、供暖或空调系统的一部分。然而，已知的装置有许多缺点。由于构成热交换系统的管的直径和类型多种多样，这些密封装置通常难以适应，必须制造成特定的尺寸，以确保用于它们旨在所用于的不同规格管的最佳密封。

已知密封装置(特别是以弹性体制成的附件的形式)的另一缺点是组装和拆卸的复杂性。这些装置中的许多是永久附接的，尤其是当它们需要包覆成型操作以确保管在穿过封装外壳时的密封附接时。这种操作不仅使组装变得复杂，而且使任何后续的维护或修理拆卸变得更加困难。因此，将有效的密封元件安装在靠近在这些交换器的管的外壳中形成的通道开口处会使热交换系统的组装变得复杂。

技术实现要素：

本发明属于这种情况，并且旨在通过提出一种前端模块来弥补这种缺陷，该前端模块包括用于将热交换器密封封装在与系统相关的外壳中的有效密封装置，该模块易于组装。

本发明提出了一种支撑框架，其构造成支承热交换器，热交换器包括用于冷却剂流体通过的凸缘，框架包括侧壁，在侧壁中产生用于凸缘穿过的狭槽，其特征在于，侧壁包括至少一个边沿，其放置在狭槽的端部附近并且布置成至少部分地穿过狭槽，以便限定凸缘的插入路径，该插入路径相对于侧壁的法线倾斜，所述边沿还构造成形成凸缘的枢转点。

根据本发明的各种特征，单独或结合起来，可以提供：

a.侧壁包括至少部分穿过狭槽布置的两个边沿，每个边沿从界定狭槽的相对端的边缘延伸；

b.边沿各自具有连接到侧壁的近端和自由远端，每个边沿的自由远端构造成当凸缘放置在支撑框架中时支承在凸缘的表面上；

c.边沿各自具有弯曲形式，弯曲形式从侧壁沿着所述侧壁的法线在相反方向上以纵向突起延伸；

d.从侧壁朝向框架的内部以纵向突起延伸的边沿的自由远端构造成用作凸缘的支撑面，以便在狭槽中形成所述枢转点；

e.边沿构造成弯曲部，使得其远端比其近端更靠近狭槽的中心；

f.在与侧壁的延伸平面一致的投影平面中，两个边沿的远端的两个顶点之间的最小尺寸大于这两个顶点之间的尺寸。

本发明还涉及一种前端模块，其包括如前述权利要求中任一项所述的支撑框架，以及至少一个热交换器，热交换器支承用于冷却剂流体的入口或出口的凸缘，所述凸缘抵靠着由所述支撑框架的边沿形成的至少一个支撑面。

在其自由端，凸缘可以包括能够靠着支撑框架的边沿的至少一个边缘。

本发明还涉及一种用于在如上所述的支撑框架中将热交换器与用于冷却剂流体的入口/出口凸缘组装的方法。

该方法实施将凸缘插入在支撑框架的侧壁中制成的狭槽中的步骤，插入位置在相对于热交换器在组装结束时所处的平面具有10°至80°之间的倾斜角的平面中，插入步骤旨在使凸缘以一定角度穿过狭槽，同时避开一个或多个边沿。

该方法还实施在狭槽中枢转凸缘的步骤，以便给热交换器其最终组装位置，该最终组装位置基本垂直于侧壁。

换句话说，该方法包括至少两个连续步骤，第一步骤对应于平移运动，而第二步骤对应于旋转运动。

附图说明

本发明的其他特征、细节和优点及其功能将通过阅读下文以举例说明的方式给出的描述并参考附图变得更加清楚，其中：

图1是根据本发明一方面的前端模块的示意性透视图，处于闭合构造，通风管道附接到容纳至少一个热交换器(此处未示出)的支撑框架，图1特别示出了框架的第一侧和能够允许其中一个热交换器的管通过的密封装置；

图2是图1所示的前端模块的示意性透视图，处于打开构造，通风管道被移除以释放支撑框架的内部，并使得容纳在其中的热交换器可接近；

图3是图2所示的支撑框架和在支撑框架中组装期间的热交换器的局部透视图，这里的透视图显示了与图2中可见的第一侧相对的框架的第二侧，第二侧包括根据本发明的热交换器的流体入口凸缘的水平处的密封装置；

图4是图3中没有热交换器的框架的侧视图，示出了在框架的第二侧制成的开口，该开口能够容纳图3中所示的入口凸缘；

图5是沿图4所示的截面v-v在开口的水平处的框架的第二侧的局部剖视图；

图6和图7是图3所示的热交换器从不同视角的局部视图，其中图6更清楚地示出了流体通道凸缘，其构造成与形成在图4所示的框架的第二侧的开口配合；

图8示出了将图5和6所示的热交换器的凸缘插入图3和4所示的框架的狭槽中的方法的第一步骤；

图9示出了将图5和6所示的热交换器的凸缘插入图3和4所示的框架的狭槽中的方法的第二步骤；

图10示出了将图5和6所示的热交换器的凸缘插入图3和4所示的框架的狭槽中的方法的第三步骤。

具体实施方式

首先应该注意的是，尽管附图详细阐述了本发明的实施方式，但如果需要，它们当然可以用于更好地定义本发明。还应当理解，附图中示出的本发明的实施例是作为非限制性示例给出的。

根据本发明的前端模块1包括：至少一个热交换器2，其容纳在由用于热交换器的支撑框架4形成的封装外壳中；以及至少一个通风管道6，其构造成与所述框架协作，并在该框架的方向上引导新鲜空气，以迫使其通过热交换器。

支撑框架4(也称为支架框架)对应于刚性结构，更具体地，对应于具有四个构件的刚性塑料框架，这些构件界定热交换器2和可能的电机风扇单元布置在其中的表面。为了确保连续性，对应于空气流管道的通风管道6以密封的方式附接到支撑框架4。换句话说，支架框架确保通风管道6的连续性，或者换句话说，支架框架对应于流动管道6的一部分。

如上所述，本发明涉及前端模块和用于支撑一个或多个热交换器的相关支撑框架，其中框架的侧壁具有狭槽，该狭槽构造成允许交换器的凸缘通过，狭槽与限制所述狭槽的通道横截面的边缘相关，使得它们需要热交换器的倾斜插入，以便凸缘能够沿着边沿之间的插入路径，其中这些边沿还形成用于使热交换器朝向其功能位置枢转的支撑件和用于减少通过形成在支撑框架中的狭槽的空气入口或出口的弯折。

下面，例如如图1所示，纵向轴线l将被定义为平行于空气流通过支撑框架和每个热交换器的主要流通方向的轴线，侧向定向lt和横向定向t将被定义为垂直于纵向轴线的定向。

这种系统1在图1和图2中特别示意性地分别以闭合和打开构造示出。热交换器2容纳在支撑框架4中，支撑框架4构造成允许通风管道6的附接。

当彼此安装以采用所谓的“闭合”构造时，支撑框架4和通风管道6形成密封包含热交换器的封装外壳。

更具体地，通风管道6具有在机动车辆的前端敞开的通风口8，从而允许新鲜空气流进入，该新鲜空气流在封装外壳中朝向热交换器2改变方向。在与通风口相对的一端，该通风管道具有后端面10，其在图1所示的闭合构造中与支撑框架4接触。

以未示出的方式，支撑框架可以在与接收通风管道的一侧相对的一侧形成用于通风组件的支撑件，该通风组件包括整体形成在框架上的加强件和布置成穿过加强件以促进空气通过前端模块流通的电动风扇。

支撑框架4包括两个侧壁11、12和两个横向壁13、14，它们限定了用于在壁之间容纳一个或多个热交换器4的开放容积。支撑框架的前端面16被限定为旨在与通风管道6接触的面，更具体地，与该通风管道的后端面10接触，并且后端面18被限定为旨在与通风组件接触的面。可以理解的是，在图示的示例中，新鲜空气通过该前端面16进入框架，以便通过交换器，该前端面16如图1中的箭头av所示面向车辆的前部。

图2示出了能够容纳在支撑框架4中的热交换器的结构。每个热交换器2包括交换表面20和相对于所述交换表面侧向布置的至少一个集热器箱21，以及至少一个凸缘22，用于冷却剂流体进入或离开交换表面的入口或出口的通过，冷却剂流体与经过交换表面的空气交换热量。

每个凸缘22从交换器的集热器箱延伸，基本在交换器的主延伸平面内，也就是说垂直于侧壁11、12，帮助限定所述框架4。结果，允许交换器连接到这里未示出的冷却剂回路的凸缘布置成在交换器组装到框架上时限定的通道区域24中穿过支撑框架4。

为了确保前端模块封装的紧密性，并因此避免任何新鲜空气的泄漏，即空气在外壳外部的通过而不经过交换器，或者热空气的再流通，这将降低热交换器的性能，前端模块1在框架的第一侧壁11上的通道区域24的水平处配备有密封元件26。该密封装置可以采取任何形式，而不脱离本发明的范围。

本发明更具体地在图3和4中示出，其中支撑框架4被转动以示出第二侧壁12。

第二侧壁12在这里是肋状的，以便形成方形肺泡。在这些肺泡之一中，支撑框架4的第二侧壁12靠近竖直端，即在与横向壁13连接的区域中，具有形成穿过第二侧壁12的通道的狭槽28。狭槽28围绕主轴线30布置，主轴线30的方向正交于或基本正交于侧壁12。

狭槽28设计成接收热交换器的凸缘22，并且首先允许凸缘的固定，从而允许交换器相对于支撑框架的固定，其次一旦热交换器被组装，提供充分密封的结构。根据本发明，这种双重功能仅通过肋的适当布置来实现，这些肋在狭槽28的通道区域中形成凸缘和热交换器的弯折和支撑表面。因此，没有必要在支撑框架和热交换器之间设置额外的密封装置。

图3示出了在组装热交换器的第一步骤中，热交换器的凸缘22与框架的侧壁和狭槽28的配合，热交换器和凸缘22在狭槽中的插入方向相对于狭槽28的主轴线30成一角度。

如图4所示，狭槽28界定平行六面体形式的通道，在侧壁12的外面31的一侧开口，在所述侧壁的内相对面32的另一侧开口。

在侧壁的外面31侧，形成间隙区域33，以允许定位图3所示的凸缘头。

例如，如图4所示，狭槽28由减小通道横截面的两个边沿界定。第一边沿34布置在支撑框架4的外前面16侧的狭槽28的第一纵向端35处。第二边沿36纵向相对地布置在支撑框架4的外后面18侧的第二纵向端37处。

现在将参照图5更详细地描述这两个边缘34、36的具体形式。

第一边沿34在横截面上具有弯曲形式的第一突出部的形状，其从侧壁12的外面31突出延伸。具体而言，第一边沿34包括第一部分38，其基本垂直地突出，以在如上所述的狭槽的第一纵向端的水平处延伸界定狭槽28的外面的边缘。该第一部分38在平行或基本平行于狭槽28的主轴线30的方向上延伸。第一边沿34还包括第一返回边缘40，其延伸与侧壁12相对的第一部分。该第一返回边缘40尤其包括第一返回部分42，其在狭槽28的主轴线30的方向上直接延伸第一部分，减小狭槽28的通道横截面，以及第二返回部分44，其形成第一边沿的自由端并平行于第一部分38延伸，从而形成旨在减小狭槽28的通道横截面的阶梯轮廓。第二返回部分44具有第一支撑面45和第二支撑面47，用于在相关的热交换器组装在支撑框架中时支撑凸缘的相应边缘。第一支撑面45转向狭槽的轴线30，第二支撑面47转向支撑框架4的侧壁12。

第二边沿36在横截面上具有弯曲形式的第二突出部的形状，其从侧壁12的内面32突出延伸。特别地，第二边沿36包括第一部分46，其通过基本垂直的突起延伸在如上所述的狭槽的第一纵向端的水平处界定狭槽28的内面的边缘。该第一部分46在平行于或基本平行于狭槽28的主轴线30的方向上延伸。第二边沿36还包括第二返回边缘48，其在狭槽的主轴线30的方向上直接延伸第一部分，减小狭槽28的通道横截面。一旦相关的热交换器组装在支撑框架中，第二返回边缘48在其自由端具有用于凸缘边缘的支撑面50。

从上面可以理解，边沿34、36的远端即远离侧壁的自由端部分地叠置在狭槽28的横截面处，从而形成弯折，防止形状和尺寸类似于通道横截面的物体在平行于狭槽的主轴线30的平移运动中插入狭槽28中。

边沿34、36的远端可以在平行或基本平行于狭槽28的主轴线30的方向上彼此间隔开20mm至100mm之间的距离，优选在40mm至70mm之间。

如上所述，狭槽28构造成允许热交换器的凸缘22通过，如图6和图7所示。应该记得，热交换器2是平行六面体形式的，并且在集热器箱21的水平处包括沿长度方向23延伸的凸缘22。凸缘也是平行六面体形式，并包括两个通道52，允许冷却剂流体在热交换器内流通。凸缘更具体地靠近热交换器的竖直端边缘布置，以便促进冷却剂流体进入或离开热交换器的通过。

凸缘22构造成使得在其自由端54的水平处，凸缘的两个相对边缘通过边缘56、58延伸。凸缘22因此具有t形轮廓，这在图7中特别清楚。对于每个边缘56、58，限定了内面和外面，内面转向凸缘从其突出的集热器箱，外面转向热交换器和收集器箱。

形成通道的狭槽28的形状和布置在侧壁中的边沿的形状设置成允许以相对于狭槽28的轴线30的方向的插入角度插入这种凸缘，然后其枢转到功能位置，其中相关的热交换器布置在包含狭槽轴线的平面中，并且还允许围绕凸缘调节设置在侧壁中的边沿的布置，以确保封装外壳的密封功能。

更具体地，参照图5，可以理解，在与侧壁的延伸平面一致的投影平面中，两个边沿34、36的远端的两个顶点之间的最小尺寸d1大于这两个顶点之间的尺寸d2。当热交换器相对于其组装后在框架中的功能位置成一角度存在时，允许凸缘在边沿之间通过的尺寸更大，并且边沿的尺寸使得这种倾斜插入是必须的。

现在将参照组装方法来描述这种配合，在组装方法中，热交换器被插入支撑框架4中，参照图8、图9和图10。

该方法实施了将热交换器定位在支撑框架4中的第一步骤，如图3和8所示，使得凸缘22的自由端54布置成与打算放置它的狭槽28相对。热交换器以类似于图3所示的定位插入，即相对于热交换器在支撑框架中的最终位置的倾斜位置。当在该方法的第一步骤中插入时，热交换器的主延伸平面相对于组装在支撑框架4中时的热交换器的主延伸平面倾斜相对于凸缘和狭槽的轴线的角度值α，如图8所示。在该方法的第一步骤中，热交换器插入支撑框架中时的倾斜角α的值在10°至80°之间。这样，可以理解的是，热交换器不会在平行于其处于操作位置的平面的方向上位移，也不会其垂直于所述操作位置的平面插入，即平行于空气流通过热交换器的流通方向。优选地，倾斜角度值可以在30°至45°之间。

根据图9所示的方法的第二步骤，热交换器然后在狭槽28的方向上移动，以便在平移运动中将凸缘22的自由端54插入狭槽28中。凸缘被引入狭槽中，直到凸缘的边缘56、58穿过支撑框架的侧壁并位于间隙区域33中。

为了实现这一点，可以理解，边缘首先穿过第二边沿36，从侧壁12的内面32突出布置，因此在热交换器插入框架时首先面向凸缘。由于热交换器的倾斜插入，凸缘的两个边缘可以在第二边沿36和在狭槽的第一纵向端的水平处限定通道的边缘之间通过。然后，在第二时间，边缘越过第一边沿34，在这里可以理解，最小尺寸d1大于凸缘的纵向尺寸d，该纵向尺寸d特别由两个边缘的突出尺寸限定。

在图9和10所示的第三步骤中，热交换器枢转，使得凸缘的延伸轴线变得平行或基本平行于狭槽28的主轴线30。这种枢转尤其围绕由凸缘22和支撑面50之间的接触限定的枢转轴线发生。应当注意，热交换器的重量促进了凸缘的侧壁60和第二边沿36的支撑面50之间的接触，从而在枢转期间形成恒定的枢转轴线。如图10所示，枢转继续，直到凸缘22密封狭槽28。更具体地，枢转继续，直到在凸缘的与凸缘的用于限定枢转轴线的侧壁60相对的侧壁61和第一边沿34的第一支撑面45之间形成接触。一旦执行了这种枢转，热交换器和相关的凸缘22布置在包含狭槽28的轴线30的平面中。

在最后操作中，操作者沿着与制成狭槽28的侧壁12相反的方向平移热交换器。以这种方式，在第一边缘56(即布置在与凸缘的用于限定枢转轴线的侧壁60相对的一侧的边缘)的内面和第一边沿34的第二支撑面47之间实现接触或接近接触。

因此，有利的是，狭槽28构造成使得边沿34、36接触和/或靠近凸缘的壁，从而限制空气流通过支撑框架4的侧壁12，并提高前端模块的热性能。

根据本发明的前端模块1还可以包括关闭装置，该关闭装置包括能够旋转枢转以改变空气流流量的一组关闭挡板，所述关闭装置相对于空气流的流动布置在热交换器上游的通风管道6中。关闭装置还包括具有轴承的支撑框架，以保持关闭挡板。旋转轴线允许关闭挡板从打开构造切换到关闭构造。打开构造包括放置(通过旋转)关闭挡板，以便它们在适当定向空气流的同时尽可能少地阻碍空气流的通过。关闭构造包括放置关闭挡板，使得它们通过其前表面而与其他关闭挡板一起提供尽可能多的空气流f的反向流动。

根据未示出的前端模块1的实施例，热交换器和支撑框架4可以相对于关闭装置倾斜。换句话说，支撑框架4和关闭装置的中间平面形成不同于0°(非零)的角度，特别是在10°至80°的间隔内，更具体地在30°至60°的间隔内。这种布置使得可以减小前端模块1的空间覆盖区。

通过阅读以上内容可以理解，本发明提出了支撑框架和相关的前端模块，该前端模块构造成允许在支撑框架中密封组装热交换器，而不需要提供例如由弹性体制成的密封元件，除了额外部件的成本之外，在支撑框架形成热交换器的封装外壳的一部分的情况下，这可能会带来组装困难。

然而，本发明不限于本文描述和图示的装置和构造，并且还扩展到所有等同的装置或构造以及这些装置的任何技术功能组合。特别地，边沿的形状可以不同，并且需要热交换器的对角插入，并且允许该热交换器围绕由肋之一形成的枢转轴线枢转，该肋也形成用于密封支撑框架的弯折。

应该注意的是，尽管本发明允许没有附加的密封元件，但在未示出的实施例中，可以提供围绕侧壁中的通道形成的边缘的自由端可以由弹性材料覆盖，以确保凸缘密封所述狭槽。在另一变型中，凸缘的壁可以由相同类型的材料覆盖，以获得相同的期望附加效果。