DE3142028C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ölkühler, insbesondere zur Kühlung des Getriebeöls an Kraftfahrzeugen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ölkühler dieser Art sind bekannt (DE-PS 11 04 542). Bei der bekannten Bauart wird zur Kühlung des Getriebeöls an Kraftfahr­ zeugen ein Doppelrohrölkühler mit einem Doppelrohr in einem Wasserkasten angeordnet. Als Kanalführung dient der Bereich zwischen dem jeweils inneren und dem äußeren Rohr des Doppel­ rohres. Das Doppelrohr wird von dem dem Wasserkasten zugeführ­ ten Kühlwasser umströmt. Dadurch kühlt sich das Öl in dem Doppelrohr ab. Die Kühlleistung hängt entscheidend von der Größe der Fläche ab, über die der Wärmeaustausch stattfindet. Ebenso beeinflußt die Länge des Weges für das zu kühlende Öl durch den Kühlbereich die Leistung des Ölkühlers. Diese Größen können aber nicht beliebig gewählt werden, da insbesondere beim Einbau von Ölkühlern in Kraftfahrzeugen nur bedingt Bauraum zur Verfügung steht, so daß man bestrebt sein muß, unter Inan­ spruchnahme von möglichst geringem Bauraum eine möglichst große Tauscherleistung zu erhalten.

Es wurde zur Steigerung der Wärmetauschleistung schon vorge­ schlagen, mehrere Doppelrohre (DE-OS 28 22 743) in der Art eines Dreiecks mit parallel verlaufenden Achsen möglichst dicht nebeneinander anzuordnen, wodurch die Leistung gegenüber einem Ölkühler mit einem einzigen Doppelrohr gesteigert werden konnte. Trotzdem ist die damit erzielbare Tauscherleistung nicht für alle Fälle ausreichend. Eine weitere Leistungsstei­ gerung kann jedoch ohne Vergrößerung des Bauraumes bei den be­ kannten Doppelrohrölkühlern nicht mehr erreicht werden. Außerdem hat sich gezeigt, daß bei der Fertigung von Doppel­ rohren mit relativ großen Leistungsstreuungen gerechnet werden muß, die fertigungsbedingt sind.

Bekannt ist schließlich auch ein Wärmetauscher (FR-A 23 44 803), bei dem als Wärmetauschkörper ein doppelwandiges Band vorgesehen ist, das in Längsrichtung gefaltet ist. Solche Wärmetauscher, die zwischen den einzelnen Faltabschnitten mit Rippen versehen sind, werden für die Verdampfer oder für die Kondensatoren von Klimaanlagen verwendet. Der Platzbedarf und der Herstellungsaufwand solcher Bauarten macht ihren Einsatz als Ölkühler im Kraftfahrzeugbereich nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ölkühler, ins­ besondere zur Kühlung des Getriebeöls von Kraftfahrzeugen, zu schaffen, der die oben genannten Nachteile vermeidet und auch bei nur geringem zur Verfügung stehendem Bauraum eine hohe Tauscherleistung ermöglicht und mit dem sich unter zur Verfü­ gungstellung vergleichbaren Bauraums eine Leistungssteigerung gegenüber den bekannten Bauarten erreichen läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem Ölkühler der eingangs genannten Art die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 vorgesehen. Die Herstellung eines solchen Ölküh­ lers ist relativ einfach möglich, wobei auch der Materialauf­ wand kleiner ist als bei einem Doppelrohrölkühler mit ver­ gleichbarer Leistung. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ge­ währleistet auch, daß das Öl auf einem möglichst langen Weg durch den Wärmetauschkörper geführt wird, so daß es relativ lange im Kühlbereich bleibt und daher wirkungsvoll abgekühlt wird.

Zur Erhöhung der Tauscherleistung ist es günstig, wenn die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen werden. Dadurch trifft das einfließende Kühlwasser direkt auf den Ölkühler auf, wodurch sich eine wirkungsvolle Prallströmung ergibt, die den Wärme­ übergang fördert. Die Anschlußstutzen können am selben Blech­ körperabschnitt angeordnet werden, so daß eine einfache Montage im Wasserkasten möglich ist.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen. Durch die Merkmale des Anspruches 4 wird eine Verwirbelung des durchgeführten Ölstromes und damit eine Er­ höhung des Wärmeübergangskoeffizienten erreicht. Außerdem können die beiden Wände des Faltbleches auf Distanz gehalten werden. Zu diesem Zweck ist es auch möglich, Distanznocken nach Anspruch 5 zwischen die Wände zu bringen, die ebenfalls verhin­ dern, daß sich die beiden Wände beim Faltvorgang berühren, wo­ durch Engstellen entstehen könnten, die den Durchfluß des Öles beeinträchtigen würden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können nach dem Unter­ anspruch 6 im Verlauf der Nahtstellen Durchtrittsöffnungen für das Kühlmedium vorgesehen sein. Diese Öffnungen ermöglichen den Durchtritt des Kühlmediums, wodurch die Umströmung des Ölkühlers gefördert wird.

Der Ölkühler der Erfindung muß nicht unbedingt in einem Wasser­ kasten angeordnet sein; dieselben Vorteile der hohen Tauscher- Kapazität unter optimaler Ausnutzung des Bauraumes ergeben sich auch, wenn der Ölkühler in einem Kühlluftstrom angeordnet ist, wobei zur Erhöhung des Wärmeübergangs zwischen den Abschnitten des Blechkörpers Rippen angeordnet sein können. Der Blechkörper wird dann entlang der Zick-Zack-Faltflächen angeströmt.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und im folgenden erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines nur teilweise dargestellten Ölkühlers,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen zur Herstellung des Öl­ kühlers nach Fig. 1 verwendeten Blechkörper vor dem Falten,

Fig. 2a einen Teilschnitt durch den in Fig. 2 dargestellten Blechkörper entlang der Linie II-II,

Fig. 3 eine seitliche Ansicht eines in einem Wasserkasten montierten Öl-Wasserkühlers und

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Öl-Luft- Kühlers.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Blechkörper, der zusammen mit den nicht gezeigten Anschlußstutzen einen erfindungsgemäßen Ölküh­ ler bildet. Der Blechkörper 1 besteht aus zwei korrespondierend, zick-zackförmig gefalteten Wänden 3 a und 3 b, die zwischen sich einen Abstand belassen, durch den das zu kühlende Öl geführt wird. Es entstehen so einzelne Blechkörperabschnitte 18 a bis 18 e mit jeweils relativ großer Tauscherfläche. Entlang der Ränder 4 a und 4 b sind die beiden Wände 3 a und 3 b des Blechkörpers 1 zusam­ mengefalzt, wobei noch durch Verlöten eine zuverlässige, flüs­ sigkeitsdichte Verbindung zwischen beiden Wänden gebildet ist. Wenn ein derartiger Blechkörper 1 in einem Kühlbereich einem Kühlmedium, sei es Kühlwasser oder ein Kühlluftstrom, ausgesetzt wird, wird er an großen Flächen umströmt, wodurch eine gute Wärme­ tauschwirkung erhalten wird. Dies wird noch unterstützt, wenn das Öl, das über die Einlaßöffnung 2 in die Kanalführung zwischen den beiden Wänden 3 a und 3 b gelangt, einer Zwangsführung unterworfen wird, so daß es auf einem möglichst langen Weg den Kühlkörper durchfließt. Hierzu sind in bestimmten Abständen Schikanen in der Form von Nahtstellen 5 a, 5 b vorgesehen, die durch Verquetschen und Verlöten der beiden Wände 3 a und 3 b erzeugt werden. Dadurch wird das Öl gezwungen, auch in Längsrichtung des Blechkörpers 1 diesen in der Art eines Zick-Zack-Kurses zu durchsetzen, so daß weite Wege entstehen. Abwechselnd sind die Nahtstellen 5 a, 5 b so ausgebildet, daß sie sich quer zur Längsrichtung von einem Rand 4 a bis in einem Abstand zu dem anderen Rand 4 b bzw. umge­ kehrt erstrecken. Dadurch wird die Zick-Zack-Führung erzielt. Die Nahtstelle 5 a endet im Abstand vor dem Rand 4 b, so daß das zunächst von der Einlaßöffnung 2 in Richtung auf den Rand 4 b entlang der Faltungen strömende Öl im Bereich zwischen dem Ende der Nahtstelle 5 a und dem Rand 4 b in Längsrichtung geführt wird und dann durch die Zwangsführung den Faltkühler wieder nach oben durchläuft, bis es an dem zwischen dem Rand 4 a und dem Ende der Nahtstelle 5 b entstehenden Durchgang wie­ der in Längsrichtung L weitergeführt wird.

Zur besseren Verwirbelung des Ölstromes kann zwischen die beiden Wände 3 a und 3 b ein Turbulenzblech 12 eingelegt sein, dem zusätzlich noch die Funktion einer Abstützung der beiden Wände 3 a und 3 b zueinander zukommt. Anstelle des Turbulenz­ bleches 12 können aber auch Distanznocken 9 eingesetzt werden, wie dies in Fig. 2 angedeutet ist.

In der Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine Blechplatte vor der Faltung dargestellt. Der durch die Nahtstellen 5 a, 5 b und 5 c erzwungene Weg des Öles von der Einlaßöffnung 2 zur Auslaßöffnung 7 ist durch Pfeile dargestellt. Zur Herstellung des Faltkühlers werden die zwei Wände 3 a und 3 b, die beide eine Form wie in Fig. 2 dargestellt aufweisen, aufeinanderge­ legt und an den Randbereichen zusammengefalzt und verlötet. Entlang der Nahtstellen 5 a, 5 b und 5 c können auf einer Höhe Öffnungen 6 eingebracht werden, die vom Kühl­ medium durchsetzt werden, so daß sich eine geeignete Strömung quer und längs zum Verlauf des Ölkühlers ausbilden kann.

Die so aufeinandergelegten, an den Rändern 4 und entlang der Nahtstellen 5 a, 5 b und 5 c dicht miteinander verbundenen Wände 3 a und 3 b werden dann gefaltet, wobei die Faltbereiche, in denen die Umbiegungen erzeugt werden, mit 8 bezeichnet werden. Um beim Falten das Aneinanderlegen der beiden Wände an den Umlenkstellen zu verhindern, können entweder die zuvor eingelegten Turbulenzbleche 12 oder Distanznocken 9 vorgesehen sein, von denen einige in Fig. 2 angedeutet sind.

Fig. 2a zeigt im Querschnitt entlang der Linie II-II den Be­ reich der Nahtstelle 5 a, woraus zu ersehen ist, daß an diesen Bereichen die Wände 3 a und 3 b dichtend aneinanderliegen.

Die Anzahl der Faltbereiche 8 sowie die Anzahl der Nahtstellen 5 a, 5 b, 5 c läßt sich je nach Bauvolumen und gewünschter Wir­ kung variieren.

Der entsprechend der Fig. 1 gefaltete Ölkühler kann in einen Wasserkasten eines luftgekühlten Kraftfahrzeugkühlers einge­ setzt werden, dessen Wand 10 geschnitten dargestellt ist, wie dies Fig. 3 zeigt. Dort ist auch ein Anschlußstutzen 13 ge­ zeigt, wie er über der Einlaßöffnung 2 und in entsprechender, nicht gezeigter Weise über der Auslaßöffnung 7 befestigt ist. Die Anschlußstutzen 13 sind am selben Blechkörperabschnitt 18 a an dessen beiden Endbereichen befestigt. Das Faltblech ist dabei an der Unterseite des Anschlußstutzens 13 angeschweißt oder angelötet, wobei die Bohrung im Anschlußstutzen und die Einlaßöffnung 2 fluchtend untereinanderliegen. Zur Befestigung wird der An­ schlußstutzen 13 und in entsprechender Weise auch der nicht gezeigte Abflußstutzen durch eine Öffnung im Wasserkasten ge­ steckt und dann durch Anziehen einer Kontermutter 14 ein Kragen 17, der auf der Oberseite des Wasserkastens aufliegt, umge­ bogen, so daß der untere Bereich des Anschlußstutzens 13 gegen die O-Ringe 15 gepreßt wird und dadurch ein Ausfließen des im Wasserkasten sich befindenden Kühlwassers verhindert. Die Zu­ führung des Kühlwassers über die Rohre 11 erfolgt so, daß der Kühlstrom quer zur Zick-Zack-Faltung auf die Fläche des Falt­ kühlers auftrifft, so daß eine Prallströmung entsteht, die ebenfalls den Wärmeaustausch fördert.

Bei dem relativ geringen Bauvolumen, das in einem derartigen Wasserkasten zur Verfügung steht, bietet der erfindungsgemäße Ölkühler den Vorteil, daß er dem zu kühlenden Öl lange Strö­ mungswege aufzwingt und große Wärmetauscherflächen besitzt, so daß die Tauscherleistung gegenüber den bekannten Doppel­ rohrölkühlern wesentlich erhöht wird. (Eine Steigerung der Wärmeaustauschfläche um ca. 80% bei gleichem Bauvolumen im Vergleich zu Doppelrohrölkühlern ist möglich).

Der Einsatz des Faltbleches als Ölkühler ist nicht nur in einem Wasserkasten möglich, vielmehr kann er auch in einem Kühlluftstrom, der in Fig. 4 mit KL angedeutet ist, angeordnet werden. Der Kühlluftstrom KL strömt die Zick- Zack-Faltung in Längsrichtung an und wird dann durch zwischen den Blechkörperabschnitten 18 a bis 18 e des Faltkühlers eingelötete Rip­ pen 16 geführt, die mit Kiemen versehen sein können, so daß die Turbulenz und damit der Wärmeübergang erhöht wird. Die Rippen 16 bewirken auch eine Versteifung des Kühlers und ver­ hindern eine Verformung, die durch Wärmeeinflüsse oder durch den Innendruck bewirkt sein kann.

Claims (8)

1. Ölkühler, insbesondere zur Kühlung des Getriebeöles an Kraftfahrzeugen, mit einem durch einen Kühlbereich verlegten Führungskanal für das zu kühlende Öl, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungskanal ein doppelwandiger, in Wellenform ge­ falteter Blechkörper (1) vorgesehen ist, der aus zwei korres­ pondierenden Wänden (3 a, 3 b) gebildet ist, die zwischen sich einen Zwischenraum belassen, durch den das Öl geführt wird, und daß in dem Zwischenraum eine zick-zack-förmige Zwangsführung des Öles durch Verquetschen und Verlöten der beiden Wände (3 a, 3 b) an quer zur Länge (L) des Blechkörpers verlaufenden Naht­ stellen (5 a, 5 b, 5 c) erfolgt, die sich alternierend von beiden Rändern (4 a, 4 b) aus über einen Teil der Blechbreite erstrecken.

2. Ölkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechkörper (1) über Anschlußstutzen (13) in einen Wasser­ kasten eines Kraftfahrzeugkühlers derart eingesetzt ist, daß er im Bereich der in dem Wasserkasten mündenden Rohre (11) zu liegen kommt und von dem Kühlwasser quer zur Wellenfaltung angeströmt ist.

3. Ölkühler nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß alle Anschlußstutzen (13) an dem selben Blech­ körperabschnitt (18 a) vorgesehen sind.

4. Ölkühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß in dem Blechkörper (1) ein Turbulenzblech (12 ) eingebracht ist.

5. Ölkühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß in dem Blechkörper (1) Distanznocken (9) vorgesehen sind.

6. Ölkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf der Nahtstellen (5 a, 5 b, 5 c) Öffnungen (6) für das Kühlmedium vorgesehen sind.

7. Ölkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechkörper (1) in einem Kühlluftstrom (KL) angeordnet ist und längs zur Wellenfaltung angeströmt wird.

8. Ölkühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Blechkörperabschnitten (18 a bis 18 e) des Blechkörpers (1) Rippen (16) angeordnet sind.