CN110366668A - 特别用于机动车辆的热交换器集管箱、热交换器及相应的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于热交换器(1)的集管箱(4)，特别是用于机动车辆，其限定用于传热流体流通的至少一个腔(10)并且包括用于以密封方式接收与所述至少一个腔(10)连通的热交换管(3)的端部的至少一个开口(O)。根据本发明，集管箱(4)包括围绕其纵向轴线(X)在其自身上折叠的至少一个材料条带(5)，所述至少一个腔(10)通过在条带(5)的两个纵向边缘(7a、7b)上形成的两个彼此相对的卷边(B)的连接而封闭，并且所述至少一个开口(O)由在条带(5)的两个纵向边缘(7a、7b)上相对于所述纵向轴线(X)对称地制成的彼此相对的两个凹口(8a、8b)形成。

Description

特别用于机动车辆的热交换器集管箱、热交换器及相应的制 造方法

技术领域

本发明的领域是热交换器，更具体地是热交换器集管箱。

本发明特别适用于但不仅仅适用于安装在电动或混合动力车辆的电池冷却回路中的热交换器。

在不脱离本发明范围的情况下，也可以设想这些热交换器的其他应用。

背景技术

用于机动车辆的热交换器通常包括一束直的并且长度相同的热交换管。这些管彼此平行放置并且对齐，使得它们形成单排，传热流体比如乙二醇水用于在其中流通，以便能够与在管之间穿过的周围空气流进行热交换。

如在US2016091252A中所述，管通常在其每个端部处通过称为集管板或多孔板的公共板刚性地彼此连接，该板设置有容纳管的开口。

然后通过机械成形或钎焊将管以密封方式刚性地连接到板上。因此，这种技术的第一个缺点是它不适于管的尺寸变化。

由于其开口的预先确定尺寸，多孔板仅可以用具有给定横截面的管来实现。

集管板由流体箱盖住，其也称为水箱或盖，以密封方式与板刚性连接。

流体箱还连接到传热流体进口和出口管道。该组件形成集管箱，该集管箱根据预定的循环图从不同的管收集传热流体并将其分配到不同的管。

已知将流体箱和集管板压接以便预先组装它们。

为此，集管板具有上翻边缘，其周边部分围绕流体箱压接以封闭组件。

当它们都由金属制成时，集管板和流体箱可以在包含压接齿的流体箱的周边区域中进行钎焊。

可替代地，已知使用由塑料制成的流体箱(甚至集管板)，因为它们的制造成本低并且它们可以容易地被赋予各种形状。

在这种情况下，不再可能进行钎焊。

然后，仅通过布置在集管板的凹槽中的密封件提供抵抗外部环境的密封，该密封件通过板在流体箱上的压接而被压缩。

因此，为了获得令人满意的密封，必须完全控制压接步骤。

特别地，密封件压缩比以及因此组件的最终密封取决于对压接尺寸的顺应性。

这些压接尺寸难以控制，特别是由于流体箱和集管板的尺寸公差。

另外，压接操作包括在集管箱的周边边缘部分上施加非常大的力，该力可导致流体箱变形并因此阻止令人满意的钎焊。

由于压接是不可逆的操作，因此密封缺陷的检测还导致交换器组件的刮擦。

因此，这种技术的另一个缺点是它需要包括大量机械部件，并且连续实施许多本身特别复杂的组装步骤。

因此，显著损害组件密封的风险是相当大的。

另一个缺点是管具有不同的高度，这需要制造具有不同尺寸的开口的集管箱以容纳这些管。

在这种情况下，本发明旨在克服前面提到的缺点。

发明内容

为此，本发明提出了一种热交换器集管箱，特别是用于机动车辆的热交换器集管箱，其限定用于传热流体流通的至少一个腔，并且包括用于以密封的方式接收与所述至少一个腔连通的热交换(或传热流体流通)管的端部的至少一个开口。

根据本发明，集管箱包括围绕其纵向轴线在其自身上折叠的至少一个材料条带，所述至少一个腔通过在条带的两个纵向边缘上形成的两个彼此相对的卷边(bead)的连接而封闭，并且所述至少一个开口由在条带的两个纵向边缘上相对于所述纵向轴线对称地制成的彼此相对的两个凹口形成。

因此，本发明基于一种新颖和创造性的构思，其包括提供具有简单设计(在这种情况下需要比已知解决方案更少的操作)的热交换器集管箱，具有优异的密封性并且适用于不同厚度的热交换管。

为此，集管箱通过折叠材料(例如铝)条带形成，条带的纵向边缘各自具有卷边并且以密封的方式彼此接触地放置在条带的某些部分上。

条带的边缘还以预定的间隔并且相对于条带的纵向轴线对称地具有凹口，一旦条带被折叠，凹口就限定径向开口，管的一端可以以密封的方式***该开口中。

因此，由于本发明，在将它们压接在一起之前不再需要制造水箱/盖和集管板，因为可以简单地折叠单个预切条带以形成集管箱。

根据本发明的特定方面，卷边通过钎焊组装。

这不需要压接连接，并且降低了箱泄漏的风险。

根据本发明的特定方面，每个卷边由条带的纵向边缘的第一扁平折叠形成，朝向腔的内部延伸。

根据本发明的特定方面，每个卷边(B)由条带的纵向边缘的朝向腔的内部延伸的第一扁平折叠部和朝向腔的外部延伸并且位于第一折叠部的顶部上的至少第二扁平折叠部形成。

因此，条带的纵向边缘至少折叠一次，使得它们各自形成卷边。根据管厚度(交换器管的厚度对应于收集器箱腔的高度)选择施加到条带自由边缘的折叠数量。因此，管越厚，形成卷边的折叠的数量越多。在变型中，可以使用较厚的条带来使箱适应较厚的管。条带的折叠边缘的平对平接头优化了钎焊连接和集管箱在没有管的区域上的密封。

根据本发明的特定方面，所述凹口各自包括沿纵向轴线延伸到相应凹口中并形成用于引入热交换管止动件的突刺。

因此，用于引入集管箱的管的开口具有形成止动件的突刺，使得可以控制管穿入到集管箱的腔中的程度。

根据本发明的特定方面，突刺在第一和第二自由纵向边缘处形成在所述凹口中。

根据本发明的特定方面，突刺分别形成在所述凹口的底部与第一和第二自由纵向边缘之间的中间。

根据本发明的特定方面，所述至少一个开口呈纵向槽的形式。

根据本发明的特定方面，所述至少一个开口的内横截面基本上与热交换管的外横截面相同。

此外，本发明涉及一种用于制造热交换集管箱的方法，特别是用于机动车辆，所述集管箱限定用于传热流体流通的至少一个腔并且包括用于接收与所述至少一个腔连通的热交换管的端部的至少一个开口，所述方法包括：

·在材料条带的两个纵向边缘的每一个上形成卷边，所述条带具有在条带的两个纵向边缘上相对于纵向轴线对称地制成的彼此相对的凹口，

·将条带绕其纵向轴线折叠，使得所述卷边彼此相对布置并彼此接触，并且彼此相对的凹口形成所述至少一个开口，

·钎焊卷边之间的连接。

根据本发明的特定方面，该制造方法还包括：

·将所述至少一个热交换管的一端***所述至少一个开口中，

·钎焊所述至少一个热交换管的端部与所述至少一个开口的壁之间的连接。

根据本发明的特定方面，形成卷边的步骤包括将条带的纵向边缘折叠成扁平的步骤。

根据本发明的特定方面，在卷边彼此接触之前，优选地通过轧制使卷边更薄。

本发明还涉及一种热交换器，特别是用于机动车辆，其包括至少一个如前所述的集管箱和至少一个热交换管，或者其可以通过如前所述的方法获得。

附图说明

通过阅读仅作为非限制性示例给出的特定实施例的以下描述并且参照附图，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，即：

-图1是根据本发明的热交换器的示意图；

-图2是在形成之前的用于形成根据第一实施例的集管箱的条带的局部示意图；

-图3是形成根据本发明的集管箱的连续步骤的示意图；

-图4A是在形成之后的根据第一实施例的集管箱的第一横截面的示意图；

-图4B是在形成之后的根据第一实施例的集管箱的第二横截面的示意图；

-图4C是没有管的与图4A相同的视图；

-图5是由根据第一实施例的集管箱和热交换管的端部形成的组件的沿图4B中的线A-A的横截面示意图；

-图6A是在形成之后的根据第二实施例的集管箱的第一横截面的示意图；

-图6B是在形成之后的根据第二实施例的集管箱的第二横截面的示意图；

-图6C是在形成之前的用于形成根据第二实施例的集管箱的条带的局部示意图。

附图所示的不同元件不一定按比例示出，重点更多地放在表示本发明的一般操作上。

具体实施方式

本发明的一般原理在于提供一种集管箱，其由折叠的条带获得，并且其自由纵向边缘可以围绕热交换束的每个管封闭。这种集管箱具有适应管厚度变化的优点，具有优异的密封性，包括减少数量的部件，并且易于成型。

在下面的描述中公开了本发明的几个特定实施例。当然应理解，本发明绝不受这些特定实施例的限制，并且可以实现其他实施例。

1热交换器的结构

图1示出了热交换器1，其用于装配在混合动力或电动机动车辆上以冷却形成能量源的一个或多个电池以驱动机动车辆。

热交换器1包括热交换管或管道3的束2，它们是直的并且具有相同的长度。这些管3彼此平行放置并对齐，使得它们形成单排，冷却剂比如乙二醇水用于在其中流通。

在该实施例中，管3具有基本上椭圆形的横截面。

可替代地，这些热交换管具有圆柱形形状或现有技术中已知的任何其他形状。

在该示例中，这些管3具有用于冷却剂流通的多个并置的通道(不可见)。

管3的束2包括第一端和第二端。

如图1所示，管3的束2的第一端用于与第一集管箱41组装，管3的束2的第二端用于与第二集管箱42组装。

集管箱41、42限定了束2的管3在其中露出的空间。

每个集管箱41、42与管3流体连通。

根据所示的实施例，流体进口和流体出口布置在同一集管箱上。该集管箱连接到用于传热流体的进口和出口的管道(未示出)。

因此，集管箱41、42根据预定的循环图将传热流体分配到束2的不同管3和从其收集传热流体。因此，传热流体可以吸收电池发出的热量以使其冷却。如果需要，传热流体也可以提供热量来加热电池。

管3用于与车辆的至少一个电池机械接触或分开，并且有利地由导热材料制成，比如金属材料，例如铝或铝合金。

因此，热交换器1定位成直接与保护壳体底部的一个或多个电池接触并且由传热流体穿过，或者在热交换器放置在保护电池壳体外部的情况下间接地与一个或多个电池接触。

下面描述热交换器1的每个集管箱41、42的特定结构和制造步骤。

2在形成之前的集管箱

图2示出了用于形成根据第一实施例的集管箱4的金属条带5的一部分。

例如由铝制成的金属条带5通常是矩形的并且沿纵向轴线X延伸。

根据替代实施例，条带5由塑料材料或任何其他已知的材料构成，该材料具有用于形成其所需的机械和热性能及其用于分配传热流体的用途。

该条带5在纵向轴线X的任一侧上分成第一部分6a和第二部分6b，它们分别朝向自由边缘7a、7b横向延伸。这些自由边缘7a、7b包括多个切口或凹口8a、8b，所述切口或凹口平行于纵向轴线X均匀地间隔开，并且相对于该轴线对称地布置。

在图2的局部视图中，第一部分6a的自由边缘7a包括凹口8a，凹口8a的周边由两个侧向部分8a'限定，侧向部分8a'朝向纵向底部8a”横向延伸。

换句话说，侧向部分8a'限定凹口8a的深度，并且其底部8a”限定其宽度。

形成在第二部分6b的自由边缘7b中并具有相同尺寸的凹口8b与凹口8a相对设置。

一旦形成条带5以形成集管箱4，这些凹口8a、8b就用于形成开口或间隙O，用于引入和穿过热交换管3(图4C)，这些开口O具有与管3的横截面的轮廓相对应的轮廓。在该示例中，开口O呈沿着集管箱4的纵向轴线延伸的槽的形式。

根据第一实施例，凹口8a是矩形的，其侧向部分8a'垂直于底部8a”。

底部8a”还具有等于或略大于相应管3的宽度的长度，在该示例中管3是扁平型的。

开口(O)的内横截面基本上与热交换管(3)的外横截面相同。

单侧7a、7b上的两个连续凹口8a、8b之间的距离也等于束2的两个连续管3之间的距离。

另外，根据该第一实施例，凹口8a的每个侧向部分8a'在自由边缘7a处包括在纵向方向X上突出到凹口8a中的止动突刺9。凹口8b具有相同的突刺9。因此，相同凹口的突刺9彼此相对。

根据该相同实施例，在形成条带5之前，第一和第二部分6a、6b相对于条带5的纵向轴线X轴向对称，并且在形成条带5之后，相对于集管箱4的纵向中平面P平面对称性。

如下所示，位于凹口8a、8b每侧的自由边缘7a、7b用于被一次或多次地折叠成扁平，以便形成卷边B。

每个自由边缘7a、7b的卷边B用于在条带5形成后彼此接触，然后通过钎焊刚性连接。

3用于形成和组装具有热交换管束的集管箱的方法

根据第一实施例的集管箱4首先通过连续折叠条带5形成，然后才能与热交换束2的扁平管3组装。

因此，预切割矩形条带5以形成凹口8a、8b。

如图3所示，用于形成集管箱4的方法包括将条带5的自由边缘7a、7b折叠成扁平的步骤S1，接着是将条带5围绕其纵向轴线X折叠的步骤S2。

在折叠步骤S1期间，在凹口8a、8b的任一侧上延伸的自由边缘7a、7b被折叠成扁平部以分别形成卷边B，卷边B的厚度取决于所形成的折叠的数量。卷边B的厚度决定了集管箱4的高度。

根据图4A和4B所示的第一实施例，条带5的自由边缘7a、7b因此朝向条带5的中心即朝向纵向轴线X仅折叠成扁平部一次。

任选地，每个自由边缘7a、7b的卷边B可以制造得更薄，优选通过轧制，使得卷边B的厚度小于条带厚度的两倍。这使得可以灵活地适应热交换管的高度。

然后将条带5围绕其纵向轴线折叠(步骤S2)，使得卷边B彼此相对地布置并且彼此接触，如图4B中的横向剖视图所示。

一旦条带5被折叠(步骤S2)以便获得集管箱4的最终形式，折叠的条带4就限定了纵向腔10，传热流体被输送到该纵向腔10中以便流通和分配至露出到腔10中的管束2。注意，该腔可以分成多个传热流体收集和分配室。

因此，条带5的自由边缘7a、7b朝向腔10仅折叠成扁平部一次。

管3的开口端用于一旦条带4被折叠(图4A和4C)其就被压配合到集管箱4的径向开口O中(步骤S3)，所述径向开口由彼此相对布置的凹口8a、8b形成。

因此，集管箱4在侧向边缘和纵向方向上具有用于管3通过的开口O的区域和没有管的区域，所述管通过与彼此相对布置的卷边接触而封闭腔10。

在该阶段可以设想重复先前的步骤S1至S3，以获得热交换器1的另一个集管箱。

在步骤S4期间，通过钎焊进行将卷边B彼此密封固定并且将管3密封固定到集管箱4。将卷边B彼此固定并且将管3固定到集管箱4可以在两个单独的步骤中进行。

应注意，两个连续凹口8a、8b之间的距离等于束2的两个连续管3之间的距离。此外，凹口8a、8b的形状与管3的横截面互补，以确保组装的管3和集管箱41、42的令人满意的密封。

如图4B所示，重要的是集管箱4的腔10的高度“h”等于或略大于管3的厚度“t”，使得管的端部可以很容易***腔10中，同时保持组件的令人满意的密封。

管3的该厚度“t”在各个束2之间不同。

因此，根据该厚度“t”选择施加到条带5的自由边缘7a、7b上的折叠的数量，目的是形成卷边B并因此形成具有所需尺寸的腔10的高度“h”。

从根据本发明的扁平条带制造集管箱使得容易使集管箱的尺寸适应热交换管3的厚度“t”。

如图4A和5所示，在形成根据第一实施例的集管箱4之后，形成在条带5的凹口8a、8b中的突刺9延伸到腔10中，远离用于管3通过的开口O。***开口O中的管3的端部抵靠在突刺9上。因此可以控制管3穿入腔10中的程度。

4集管箱的替代实施例

根据第二实施例，条带5的每个部分6a、6b的自由边缘7a、7b折叠成扁平(步骤S1)两次，相对于条带的纵向轴线X对称。

第一折叠部朝向腔10的内部定向，第二折叠朝向腔10的外部定向。

在条带5在两个步骤(步骤S2)中折叠之后，并且如图6B所示，自由边缘7a、7b因此朝向腔10的外部定向。

与第一实施例相比，根据第二实施例的集管箱4适于联接到具有更大厚度“t”的管3。

根据该第二实施例，并且如图6C所示，凹口(图6C中仅可见凹口8b)的每个侧向部分包括在其底部和条带的纵向边缘之间中间纵向突出的突刺9。

如图6A所示，在形成条带5之后，这些突刺9延伸到腔10中远离用于管3通过的开口O。***开口O的管3的端部抵靠在突刺9上。因此，可以控制管3穿入腔10中的程度。

应注意，热交换管例如是挤出的并且包括多个流体流通通道。

此外，根据本发明的集管箱可具有一个或多个传热流体流通腔或室。

用于折叠的材料条带可以通过组装多个板来获得。

卷边可以附接在条带上。

此外，热交换器可以具有一个或两个根据本发明的集管箱。

Claims (14)

1.一种用于热交换器(1)的集管箱(4)，所述集管箱(4)特别是用于机动车辆，限定用于传热流体流通的至少一个腔(10)并且包括用于以密封方式接收与所述至少一个腔(10)连通的热交换管(3)或传热流体流通管的端部的至少一个开口(O)，其特征在于，所述集管箱(4)包括围绕其纵向轴线(X)在其自身上折叠的至少一个材料条带(5)，所述至少一个腔(10)通过在条带(5)的两个纵向边缘(7a、7b)上形成的两个彼此相对的卷边(B)的连接而封闭，并且所述至少一个开口(O)由在条带(5)的两个纵向边缘(7a、7b)上相对于所述纵向轴线(X)对称地制成的彼此相对的两个凹口(8a、8b)形成。

2.如权利要求1所述的集管箱(4)，其特征在于，所述卷边(B)通过钎焊组装。

3.如权利要求1或2所述的集管箱(4)，其特征在于，每个卷边(B)由条带(5)的纵向边缘(7a、7b)的朝向所述腔(10)的内部延伸的扁平折叠部形成。

4.如权利要求1或2所述的集管箱(4)，其特征在于，每个卷边(B)由条带(5)的纵向边缘(7a、7b)的朝向所述腔(10)的内部延伸的第一扁平折叠部和朝向所述腔(10)的外部延伸并且位于第一折叠部的顶部上的至少第二扁平折叠部形成。

5.如权利要求1至4中任一项所述的集管箱(4)，其特征在于，所述凹口(8a、8b)各自包括突刺(9)，所述突刺沿纵向轴线(X)延伸到相应凹口(8a、8b)中并形成用于引入热交换管(3)的止动件。

6.如权利要求5所述的集管箱(4)，其特征在于，所述突刺(9)在第一自由纵向边缘和第二自由纵向边缘(7a、7b)处形成在所述凹口(8a、8b)中。

7.如权利要求5所述的集管箱(4)，其特征在于，所述突刺(9)分别形成在所述凹口(8a、8b)的底部与第一自由纵向边缘和第二自由纵向边缘(7a、7b)之间的中间。

8.如权利要求1至7中任一项所述的集管箱(4)，其特征在于，所述至少一个开口(O)呈纵向槽的形式。

9.如权利要求1至8中任一项所述的集管箱(4)，其特征在于，所述至少一个开口(O)的内横截面基本上与热交换管(3)的外横截面相同。

10.一种用于制造热交换器集管箱(4)的方法，所述热交换器集管箱(4)特别是用于机动车辆，所述集管箱(4)限定用于传热流体流通的至少一个腔(10)并且包括用于接收与所述至少一个腔(10)连通的热交换管(3)的端部的至少一个开口(O)，所述方法包括：

·在材料条带(5)的两个纵向边缘(7a、7b)的每一个上形成卷边(B)，所述条带(5)具有在条带(5)的两个纵向边缘(7a、7b)上相对于纵向轴线(X)对称地制成的彼此相对的凹口(8a、8b)，

·将条带绕其纵向轴线(X)折叠(S2)，使得所述卷边(B)彼此相对布置并彼此接触，并且彼此相对的凹口(8a、8b)形成所述至少一个开口(O)，

·钎焊(S4)卷边(B)之间的连接。

11.如权利要求10所述的制造方法，其特征在于，它还包括：

·将至少一个热交换管(3)的一个端部***(S3)所述至少一个开口(O)中，

·钎焊(S4)所述至少一个热交换管(3)的端部与所述至少一个开口(O)的壁之间的连接。

12.如权利要求10或11所述的制造方法，其特征在于，形成卷边(B)的步骤包括将条带(5)的纵向边缘(7a、7b)折叠成扁平状的步骤。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的制造方法，其特征在于，在所述卷边彼此接触之前，优选地通过轧制使卷边更薄。

14.一种热交换器(1)，特别是用于机动车辆，所述热交换器包括至少一个热交换管(3)和至少一个如权利要求1至9中任一项所述集管箱(4)，或者能够通过如权利要求10至13中任一项所述的方法获得。