DE1755007A1 - Water coolers for motor vehicles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen für Kraftfahrzeuge bestimmten Wasserkühler, bei dem Wasserröhrchen und gewellte Lamellen parallel zueinander verlaufen und aneinander anliegen.The invention relates to a water cooler intended for motor vehicles, in which water tubes and corrugated fins run parallel to one another and lie against one another.

Wasserkühler für Kraftfahrzeuge sind im Fahrbetrieb verhältnismäßig starken thermischen und mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt. Auch wenn die Aufhängung des Kühlers im Fahrzeug elastisch nachgiebig gestaltet ist, lässt es sich besonders bei Schwerlastwagen und Erdbewegungsgeräten nicht vermeiden, dass Erschütterungen vom Motor und von der Straße auf das Kühlnetz einwirken, die zu Schäden und Undichtheiten im Kühlkreislauf und auch zuWater coolers for motor vehicles are exposed to relatively high thermal and mechanical stresses when driving. Even if the suspension of the radiator in the vehicle is designed to be elastically flexible, it cannot be avoided, especially with heavy trucks and earthmoving equipment, that vibrations from the engine and from the road affect the cooling network, which leads to damage and leaks in the cooling circuit and also

Motorschäden führen können. Zu beachten sind auch die durch Wärmedehnung des Kühlnetzes bei wechselnder Temperatur hervorgerufenen Kräfte, die aber möglicherweise durch entsprechende Ausbildung des Rohrbodens ausgeglichen bzw. wirksam reduziert werden können.Can cause engine damage. Attention should also be paid to the forces caused by thermal expansion of the cooling network when the temperature changes, but these can possibly be compensated for or effectively reduced by appropriate design of the tube sheet.

Die Maßnahme, durch Erhöhung der Rohrwandstärken und der Lamellendicke etwaigen Schäden und deren Folgen entgegenzuwirken, verbietet sich aus Gründen des unerwünschten Mehrgewichtes und der höheren Kosten.The measure of counteracting any damage and its consequences by increasing the pipe wall thickness and the lamella thickness is prohibited for reasons of undesirable extra weight and higher costs.

Die einschlägige Technik stand daher vor der Aufgabe, aus dünnwandigen Bauteilen wie Wasserröhrchen, luftführenden Lamellen, Wasserkästen und Rahmenteilen ein möglichst form- und verwindungssteifes Gebilde zu schaffen, das als Ganzes sowohl die im Kühlsystem auftretenden, stetig zunehmenden Drücke und Temperaturen als auch die vom Fahrzeug beim Fahrbetrieb über die Kühleraufhängung und die Wasserschläuche eingeleiteten äußeren Kräfte aufzunehmen vermag.The relevant technology was therefore faced with the task of creating a structure that was as rigid and torsion-resistant as possible from thin-walled components such as water pipes, air-conveying lamellas, water tanks and frame parts, which as a whole contained both the constantly increasing pressures and temperatures occurring in the cooling system and those of the vehicle capable of absorbing external forces introduced during driving via the radiator suspension and the water hoses.

Im Fahrzeugkühlerbau haben sich in der Vergangenheit zwei besonders ausgeprägte Kühlnetzbauarten durchgesetzt, nämlich Netze, bei welchen ebene Lamellen quer und vorzugsweise rechtwinklig zu den Wasserröhrchen verlaufen und Netze, bei welchen gewellte Lamellen parallel zueinander und zwischen den Wasserröhrchen liegen. Die erstere geometrische Netzform bewirkt zwar eine gute Rohrabstützung gegen Innendruck im Kühlkreislauf, doch hat sie nur eine unzureichende Formsteifigkeit gegen von außen kommende Schub- und Verwindungskräfte.In the past, two particularly distinctive types of cooling networks have prevailed in vehicle radiator construction, namely networks in which flat fins run transversely and preferably at right angles to the water pipes and networks in which corrugated fins are parallel to one another and between the water pipes. The former geometric network shape does indeed provide good pipe support against internal pressure in the cooling circuit, but it has only inadequate dimensional stability against external thrust and twisting forces.

Die Erfindung geht von der geometrischen Netzform mit gewellten Lamellen aus, da diese Netzform im gelöteten Zustand einen Dreiecksverband darstellt, der gegen innere und äußere Kräfte ein hohes Widerstandsmoment aufweist.The invention is based on the geometric network shape with corrugated lamellas, since this network shape in the soldered state represents a triangular bond which has a high section modulus against internal and external forces.

Es ist aus der Praxis bekannt, die Seitenteile des Rahmens mit den Rohrböden durch Schweißung so zu verbinden, dass diese an den äußeren Lamellenlagen des Netzes zur Anlage kommen und dadurch das Kühlnetz bis zu einem gewissen Grad abstützen. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass eine vorbestimmte Vorspannung der gestapelten Rohre und Lamellen nicht erreicht werden kann. Auch ist es kaum möglich, dem Rahmen durch Winkelstreben eine schubsteife Form zu geben.It is known from practice to connect the side parts of the frame to the tube sheets by welding in such a way that they come to rest on the outer lamellar layers of the network and thereby support the cooling network to a certain extent. The disadvantage here, however, is that a predetermined pre-tensioning of the stacked tubes and lamellas cannot be achieved. It is also hardly possible to give the frame a shear-resistant shape using angle braces.

Ferner hat man schon die Seitenteile und die mit den Wasserkästen fest verbundenen Traversen durch Schrauben verbunden, doch wirkt sich hierbei ungünstig aus, dass entweder der Spannweg durch Anschlag am Wasserkasten begrenzt und damit die Verspannung nicht genau einstellbar ist, oder aber, dass die Seitenteile an der Traverse gar nicht anliegen und somit das ganze Rahmengebilde nicht widerstandsfähig gegen Seitenschub ist.Furthermore, the side parts and the cross members firmly connected to the water tanks have already been connected by screws, but this has an unfavorable effect that either the tensioning path is limited by a stop on the water tank and the bracing cannot be precisely adjusted, or that the side parts are attached the crossbeam is not in contact at all and therefore the entire frame structure is not resistant to sideshift.

Es wurde nun herausgefunden, dass diese Nachteile auf einfache und kostensparende Weise vermieden werden können, wenn gemäß der Erfindung ein in sich formsteifes Kühlnetz mit einem zur Aufhängung im Fahrzeug dienenden und in sich form- und verwindungssteifen Rahmen kraftschlüssig so verbunden ist, dass beide zusammen eine gemeinsam schwingende Einheit bilden, die das Kühlnetz kraftschlüssig umschließt.It has now been found that these disadvantages can be avoided in a simple and cost-saving manner if, according to the invention, an inherently rigid cooling network is non-positively connected to a frame that is used for suspension in the vehicle and is inherently rigid and torsion-resistant so that both together have one Form a jointly oscillating unit that frictionally encloses the cooling network.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung sind an Rahmenseitenteilen befindliche Knotenbleche mit Traversen durch lösbare kraftschlüssige Verbindungselemente wie Schrauben zu einer form- und verwindungssteifen Einheit verbunden.In one embodiment of the invention, gusset plates located on frame side parts are connected to cross members by releasable non-positive connection elements such as screws to form a rigid and torsion-resistant unit.

Nach der Erfindung kann die Lagensicherung der kraftschlüssig miteinander zu verbindenden Traversen und Seitenteile durch Kerbnägel bzw. Passtifte bewirkt werden.According to the invention, the securing of the position of the crossbars and side parts to be positively connected to one another can be effected by grooved nails or dowel pins.

Die Erfindung sieht bei einer anderen Ausgestaltung vor, dass die Knotenbleche der Seitenteile in vorgespanntem Zustand mit den Traversen unlösbar durch Schweißung bzw. Lötung zu einer form- und verwindungssteifen Einheit verbunden sind.In another embodiment, the invention provides that the gusset plates of the side parts in the pre-tensioned state with the traverses cannot be detached by welding or soldering into one Rigid and torsion-resistant unit are connected.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, die Begrenzungskanten der Wasserkästen und Rohrböden gegenüber den Seitenteilen so weit zurückzusetzen, dass beim Anpressen der Seitenteile zunächst die außenliegenden luftdurchströmten Lamellen zur Anlage kommen und um ein vorbestimmtes Maß zusammendrückbar sind.A further feature of the invention is to set back the boundary edges of the water tanks and tube sheets relative to the side parts so that when the side parts are pressed against the external air-flow slats come into contact and can be compressed by a predetermined amount.

In der Zeichnung ist der erfindungsgemäße Wasserkühler beispielsweise veranschaulicht. Es zeigenThe water cooler according to the invention is illustrated, for example, in the drawing. Show it

Fig. 1 eine Vorderansicht des Kühlerblocks,Fig. 1 is a front view of the radiator block,

Fig. 2 eine Seitenansicht undFig. 2 is a side view and

Fig. 3 die Draufsicht.3 shows the top view.

Der Rahmen 1 besteht aus einer oberen Traverse 2, einer unteren Traverse 3 sowie aus einem rechten Seitenteil 8 und einem linken Seitenteil 9. Die Traversen sind vorzugsweise durch Punktschweißung mit dem oberen Wasserkasten 4 bzw. dem unteren Wasserkasten 5 fest verbunden. Die Wandung 6 der Wasserkästen ist gegenüber den U-förmigen Traversen 2 und 3 etwas zurückgesetzt, die in beiden Schenkeln am rechten und linken Ende Langlöcher 7 senkrecht zum entsprechenden Seitenteil aufweisen. Die Seitenteile 8 und 9 sind als U-Profil ausgebildet, und in ihren seitlichen Schenkeln 11 und 12 befinden sich Langlöcher 13, die zur Befestigung des Kühlers im Fahrzeug sowie gegebenenfalls zur Aufnahme eines Jalousierahmens dienen können.The frame 1 consists of an upper cross member 2, a lower cross member 3 and a right side part 8 and a left side part 9. The cross members are preferably firmly connected to the upper water tank 4 and the lower water tank 5 by spot welding. The wall 6 of the water tanks is set back somewhat compared to the U-shaped cross members 2 and 3, which have elongated holes 7 perpendicular to the corresponding side part in both legs at the right and left ends. The side parts 8 and 9 are designed as a U-profile, and in their side legs 11 and 12 there are elongated holes 13 which can be used to fasten the radiator in the vehicle and, if necessary, to accommodate a blind frame.

Am oberen und unteren Ende der Seitenteile 8 und 9 sind Knotenbleche 10 vorzugsweise durch Schweißung angebracht. Die freien Schenkel 14 dieser Knotenbleche tragen eine oder mehrere fest angeschweißte oder angelötete Muttern 15 auf ihrer Innenseite.At the upper and lower ends of the side parts 8 and 9, gusset plates 10 are attached, preferably by welding. The free legs 14 of these gusset plates carry one or more firmly welded or soldered nuts 15 on their inside.

Die Abmessungen des Kühlnetzes 16 sind derart festgelegt, dass beim Zusammenbau ein vorbestimmter Druck auf die seitlichen Lamellen 17 und 18 durch die Seitenteile 8 und 9 ausgeübt werden kann, ohne dass diese schon an den Rohrböden 19 und 20 oder an den Wasserkästen 4 und 5 zum Anliegen kommen. Beiderseitig der Wasserröhrchen 21 befinden sich die luftdurchströmten Lamellen 22. Die Begrenzungskanten der Wasserkästen 4, 5 und der Rohrböden 19, 20 sind mit Ziffer 23 bezeichnet. Kerbnägel bzw. Passtifte 24 bewirken die Lagensicherung der durch Schrauben 25 zu verbindenden Traversen und Seitenteile.The dimensions of the cooling network 16 are determined in such a way that, during assembly, a predetermined pressure is exerted on the lateral fins 17 and 18 by the side parts 8 and 9 can be without these already coming into contact with the tube sheets 19 and 20 or the water tanks 4 and 5. The lamellae 22 through which air flows are located on both sides of the water pipes 21. Grooved nails or dowel pins 24 secure the position of the cross members and side parts to be connected by screws 25.

Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Wasserkühlers ist es von Vorteil, Baueinheiten vorzufertigen und dann den Zusammenbau durchzuführen.In the manufacture of the water cooler according to the invention, it is advantageous to prefabricate structural units and then to carry out the assembly.

So können zunächst die oberen und unteren Traversen 2 und 3 mit dem oberen bzw. unteren Wasserkasten 4 und 5 durch Schweißung oder Lötung fest verbunden werden.First, the upper and lower cross members 2 and 3 can be firmly connected to the upper or lower water tank 4 and 5 by welding or soldering.

Die zweite Baueinheit ergibt sich, wenn die Wasserröhrchen 21, die gewellten Lamellen 22 und die oberen und unteren Rohrböden 19 und 20 durch Lötung zu einem festen Kühlnetz 16 zusammengefügt werden, wobei als seitliche Begrenzung die gewellten Lamellen 17 und 18 oder gegebenenfalls ein entsprechend geformtes Schutzblech dienen.The second structural unit results when the water tubes 21, the corrugated lamellas 22 and the upper and lower tube sheets 19 and 20 are joined together by soldering to form a fixed cooling network 16, with the corrugated lamellas 17 and 18 or possibly a correspondingly shaped protective plate as a lateral boundary to serve.

Als weitere, nämlich dritte Baueinheit werden die U-förmig profilierten Seitenteile 8 und 9 an ihren oberen und unteren Enden durch Schweißung oder Lötung fest mit den Knotenblechen 10, an welchen die Muttern 15 befestigt sind, verbunden. Diese Baueinheit kann bereits vor der Endmontage farbgespritzt werden.As a further, namely third structural unit, the U-shaped profiled side parts 8 and 9 are firmly connected at their upper and lower ends by welding or soldering to the gusset plates 10 to which the nuts 15 are attached. This unit can be sprayed with paint before final assembly.

Zur Endmontage werden vorab die ersten beiden Baueinheiten durch Lötung zusammengefügt. Alsdann werden die Seitenteile mit dem Kühlnetz in einen Rahmen eingespannt, wodurch auf die Seitenteile ein vorbestimmter Druck ausgeübt wird. In diesem Zustand werden die Seitenteile mit den Traversen mittels der Schrauben 25 verschraubt und ihre gegenseitige Lage durch einen Kerbnagel 24 gesichert. Diese Endmontage ergibt eine kraftschlüssige Verbin- dung zwischen dem Kühlnetz und einem formsteifen Rahmen.For final assembly, the first two structural units are joined together in advance by soldering. Then the side parts with the cooling net are clamped in a frame, whereby a predetermined pressure is exerted on the side parts. In this state, the side parts are screwed to the cross members by means of the screws 25 and their mutual position is secured by a notched nail 24. This final assembly results in a force-fit connection between the cooling network and a rigid frame.

Ein technischer Fortschritt des erfindungsgemäßen Wasserkühlers ist darin zu sehen, dass sich bei späteren Reparaturarbeiten nach Lösen der Schrauben 25 und Entfernen der Kerbnägel 24 eine wesentlich bessere Zugänglichkeit ergibt als bei den herkömmlichen Konstruktionen.A technical advance of the water cooler according to the invention can be seen in the fact that subsequent repair work after loosening the screws 25 and removing the grooved nails 24 results in significantly better accessibility than in the case of conventional constructions.

Weiterhin ist von besonderem Vorteil, dass die rostanfälligen Stahl-Seitenteile bei der Lötung nicht mit dem Kühlnetz fest verbunden und daher der aggressiven Wirkung des Flussmittels entzogen sind.Furthermore, it is particularly advantageous that the steel side parts, which are susceptible to rust, are not firmly connected to the cooling network during soldering and are therefore deprived of the aggressive effect of the flux.

Claims (5)

1. Wasserkühler für Kraftfahrzeuge, bei welchem Wasserröhrchen und gewellte Lamellen parallel zueinander verlaufen und aneinander anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass ein in sich formsteifes Kühlnetz (16) mit einem zur Aufhängung im Fahrzeug dienenden und in sich form- und verwindungssteifen Rahmen (2, 3, 8, 9, 10) kraftschlüssig so verbunden ist, dass beide zusammen eine gemeinsam schwingende Einheit (1) bilden, die das Kühlnetz kraftschlüssig umschließt.1. Water cooler for motor vehicles, in which water pipes and corrugated lamellas run parallel to one another and rest against one another, characterized in that a dimensionally stable cooling network (16) with a frame (2, 3 , 8, 9, 10) is non-positively connected in such a way that both together form a jointly oscillating unit (1) which encloses the cooling network in a non-positive manner. 2. Wasserkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an Rahmenseitenteilen (8, 9) befindliche Knotenbleche (10) mit Traversen (2, 3) durch lösbare kraftschlüssige Verbindungselemente wie Schrauben (25) zu einer form- und verwindungssteifen Einheit (1) verbunden sind.2. Water cooler according to claim 1, characterized in that gusset plates (10) located on frame side parts (8, 9) are connected to cross members (2, 3) by releasable non-positive connection elements such as screws (25) to form a rigid and torsion-resistant unit (1) are. 3. Wasserkühler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagensicherung der kraftschlüssig miteinander zu verbindenden Traversen (2, 3) und Seitenteile (8, 9) durch Kerbnägel bzw. Passtifte (24) bewirkt wird.3. Water cooler according to claim 1 and 2, characterized in that the securing of the position of the cross members (2, 3) and side parts (8, 9) to be positively connected to one another is effected by grooved nails or dowel pins (24). 4. Wasserkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Knotenbleche (10) der Seitenteile (8, 9) in vorgespanntem Zustand mit den Traversen (2, 3) unlösbar durch Schweißung bzw. Lötung zu einer form- und verwindungssteifen Einheit (1) verbunden sind.4. Water cooler according to claim 1, characterized in that the gusset plates (10) of the side parts (8, 9) in the prestressed state with the cross members (2, 3) cannot be detached by welding or soldering to form a rigid and torsion-resistant unit (1) are connected. 5. Wasserkühler nach Anspruch 1 und einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungskanten (23) der Wasserkästen (4, 5) und Rohrböden (19, 20) gegenüber den Seitenteilen (8, 9) so weit zurückgesetzt sind, dass beim Anpressen der Seitenteile zunächst die außenliegenden luftdurchströmten Lamellen (17, 18) zur Anlage kommen und um ein vorbestimmtes Maß zusammendrückbar sind.5. Water cooler according to claim 1 and one of the preceding claims, characterized in that the boundary edges (23) of the water tanks (4, 5) and tube sheets (19, 20) relative to the side parts (8, 9) are set back so far that when When the side parts are pressed against the external air-flow slats (17, 18) first come to rest and can be compressed by a predetermined amount.