WO2009062697A1 - Abgaskühler für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgaskühler für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen ersten, einlassseitigen und einen zweiten, auslassseitigen Sammlerkasten (6, 7), und eine Mehrzahl von sich zwischen den Sammlerkästen (6, 7) erstreckenden Tauscherrohren (8) zur Durchströmung mit Abgas, wobei die Tauscherrohre (8) zur Kühlung des Abgases mit Luft umströmbar sind, wobei zumindest ein Stützglied (9, 10, 11) an zumindest einem der Sammlerkästen festgelegt ist, wobei eine durch thermische Dehnung der Tauscherrohre (8) bedingte Kraft in das Stützglied (9, 10, 11) eingeleitet wird.

Description

Abgaskühler für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft einen Abgaskühler für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine integrierte Einheit aus Abgaskühler und Ladeluftkühler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 20.

Bei Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen ist es eine bekannte Maßnahme, zur Reduzierung von Schadstoffen einen Teil eines Abgasstroms zu kühlen und zum Ansaugtrakt rückzuführen.

DE 10 2005 047 840 A1 beschreibt einen luftgekühlten Abgaskühler nach dem Prinzip eines Rohrbündel-Wärmetauschers, bei dem ein Stapel aus parallelen Flachrohren mit dazwischen angeordneten Rippen zwischen seitlichen Sammlerkästen angeordnet sind. Dabei wird das Abgas über einen der Sammlerkasten zugeführt und auf die Vielzahl von Tauscherrohren verteilt, welche zur Kühlung des Abgases von Luft umströmbar sind.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Abgaskühler und eine integrierte Einheit aus Abgaskühler und Ladeluftkühler anzugeben, die auf einfache Weise bei hoher thermischer Belastung durch das heiße Abgas und Kühlung des Abgases durch Luft in ein Kraftfahrzeug integrierbar sind.

Diese Aufgabe wird für einen eingangs genannten Abgaskühler erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Aufnahme der durch thermische Dehnung bedingten Kräfte durch das Stützglied ist eine verbesserte Betriebssicherheit des Abgaskühlers erreicht. Insbesondere bei direkt gekühlten bzw. luftgekühlten Abgaskühlern können starke Temperaturschwankungen der Tauscherrohre auftreten, die mit entsprechenden Materialdehnungen und resultierenden Zug-, Schub- oder Biegekräften einhergehen. Zugleich ist die Materialstärke von zum Beispiel Tau- scherrohren oder Rohrböden möglichst klein, um ein niedriges Gewicht sowie einen guten Wärmedurchgang und somit hohe Leistung zu gewährleisten.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Stütz- glied als Halteglied zur Verbindung des Abgaskühlers mit einer Tragstruktur ausgebildet, wobei unter der thermischen Dehnung der Tauscherrohre eine elastische Deformation des Halteglieds erfolgt. Somit ist eine Dehnung des Abgaskühlers insgesamt über seine Halterung oder Anbringung kompensiert, ohne dass die Halterung unerwünscht hohe, der Ausdehnung insbesondere lokal entgegen gerichtete Kräfte in den Abgaskühler beziehungsweise Ladeluftkühler einleitet. Je nach Detailgestaltung kann durch eine solche elastisch deformierbare Halterung auch ein Teil der durch den pulsierenden Abgasstrom eingeleiteten Vibrationen aufgefangen bzw. gedämpft werden.

Bei einer besonders zweckmäßigen und Detailgestaltung umfasst das Halteglied ein mehrfach gewinkeltes, insbesondere im Wesentlichen Z-förmiges Blechformteil. Durch die mehrfache Winkelung, die im Querschnitt z.B. eine Zickzack-Form, S-Form, Mäanderform, Z-Form oder Ähnliches ergibt, ist auf einfache Weise eine in senkrechter Richtung sehr steife und in Winkelung- srichtung, zum Beispiel in Richtung der Tauscherrohre orientierte, elastische Halterung ermöglicht. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die wirkenden Beschleunigungskräfte in vertikaler Richtung am größten sind.

Zweckmäßig ist das Halteglied stoffschlüssig mit dem Abgaskühler verbun- den, insbesondere mittels Verschweißung. Unter Verschweißung im Sinne der Erfindung ist dabei auch eine Hochtemperaturverlötung (>900°C) oder eine Hartverlötung (450⁰C - 900⁰C) zum Beispiel mittels einer bevorzugt als

Paste auf ein Blech aufgetragenen Lotschicht in einem Lötofen zu verstehen.

Luftgekühlte Abgaskühler bestehen aufgrund der hohen Abgastemperaturen meist aus einem Stahl oder einem anderen hoch temperaturfesten Material. Je nach konkreter Anordnung, zum Beispiel in Verbindung mit einem Vorkühler, kann der erfindungsgemäße Abgaskühler aber auch aus Aluminium oder einem anderen weniger temperaturfesten Material bestehen. Zur einfachen Montage kann das Halteglied mit der Tragstruktur verschraubt sein, wodurch insbesondere auch eine Demontage zwecks Wartung oder Austausch des Abgaskühlers ermöglicht ist. Insgesamt ist es eine besonders vorteilhafte Kombination, wenn das Halteglied an dem heißen Abgaskühler stoffschlüssig angebracht ist und an der Tragstruktur mittels einer Ver- schraubung oder entsprechend anderen lösbaren Festlegung.

Besonders bevorzugt ist an dem ersten Sammlerkasten ein erstes Halteglied und an dem zweiten Sammlerkasten ein zweites Halteglied angeordnet, wobei der eine der Sammlerkästen im Wesentlichen ortsfest zu der Tragstruktur gehalten ist und der andere Sammlerkasten sich in Abhängigkeit von der thermischen Dehnung relativ zu der Tragstruktur bewegt. Hierdurch kann zum Beispiel ein Anschluss mit nur kleiner Positionstoleranz an dem ortsfesten Sammlerkasten vorgesehen sein und der andere Anschluss, der eine größere Positionstoleranz aufweist, kann an dem bezüglich der thermischen Ausdehnung beweglichen Sammlerkasten vorgesehen sein.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist es vorgesehen, dass an dem ersten Sammlerkasten ein erstes Halteglied und an dem zweiten Sammlerkasten ein zweites Halteglied angeordnet ist, wobei die beiden Halteglieder an zueinander gewinkelten, insbesondere senkrechten Flächen festgelegt sind. Hierdurch kann durch die Positionierung der Halteglieder auf den Flächen eine produktionsbedingte Bauteiltoleranz in mehreren, insbesondere sämtlichen Raumrichtungen auf einfache Weise erreicht werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die zu der ersten Ausfüh- rungsform alternativ oder auch ergänzend vorgesehen sein kann, ist das Stützglied als Seitenteil zur seitlichen Abdeckung der Mehrzahl von Tauscherrohren ausgebildet. Seitliche Abdeckungen von luftumströmten Rohrbündeln sind bereits aus Gründen der Betriebssicherheit üblich. Vorteilhaft ist ein solches Seitenteil daher auf besondere Weise als Stützglied zur Auf- nähme von ausdehnungsbedingten Kräften ausgeformt und an den Samm- - A -

lerkästen angebracht, so dass ein in Längsrichtung der Tauscherrohre wirkender Zuganker gegeben ist. Im Interesse einer einfachen und kostengünstigen Herstellung ist das Seitenteil als insbesondere einstückiges Blechformteil ausgebildet. Es kann aber alternativ zum Beispiel auch als aus mehreren Blechstücken verschweißtes Formteil ausgebildet sein.

In besonders vorteilhafter Detailgestaltung hat das Seitenteil endseitige Laschen zur stoffschlüssigen Festlegung an dem Sammlerkasten, wobei sich die Laschen über eine Länge des Sammlerkastens erstrecken. Hierdurch kann eine besonders gute Versteifung gegen eine Biegebelastung der äußeren seitlichen Tauscherrohre gegenüber den Sammlerkästen bzw. der Festlegung der Tauscherrohre in den Böden erzielt werden. Solche Biegebelastungen treten regelmäßig aufgrund inhomogener Temperaturverteilung und somit unterschiedlich starker Ausdehnung der verschiedenen Tauscherrohre auf. So werden zum Beispiel die mittleren Tauscherrohre einer ebenen Anordnung von parallelen Rohren regelmäßig stärker von Abgas durchströmt werden und somit heißer sein als die seitlich äußeren Tauscherrohre. Zudem wird die hinsichtlich der Umströmung mit kühlender Luft vordere Seite der insbesondere als Flachrohre ausgebildeten Tauscherrohre kühler sein als die hintere Seite. Hierdurch treten die genannten Biegespannungen auf, welche durch das Seitenteil mit seinen Laschen gut kompensiert werden. Zur besonders effektiven Abstützung ist es dabei vorgesehen, dass die Länge der Laschen mehr als eine, insbesondere mehr als zwei Wiederholeinheiten der Tauscherrohre beträgt.

Auf einfache Weise kann das Seitenteil im Wesentlichen über seine gesamte Länge eine randseitige Umbiegung, insbesondere ein U-förmiges Querschnittsprofil, aufweisen, wodurch eine gute Steifigkeit gegeben ist.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist das Seitenteil nur über einen Teilbereich seiner Länge mit einer randseitigen Umbiegung, insbesondere einem U-förmiges Querschnittsprofil, versehen.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Seitenteil derart an- geordnet, dass die randseitige Umbiegung oder ein oder beide Schenkel des U-förmigen Querschnittsprofils die äußerste Rippenlage zum Teil oder im Wesentlichen ganz abdeckt. Die damit verbundene Beeinträchtigung der Temperierung der äußersten Rohrlage kann in Kauf genommen werden, da die äußerste Rohrlage aufgrund des geringeren Gasmassenstroms ohnehin eine geringere Wandtemperatur hat als jene Rohrlagen in der Mitte des Wärmetauschers. Durch die Beeinträchtigung der Temperierung wird unter Umständen einem Temperaturgradienten von der Mitte des Wärmetauschers zu den äußersten Rohrlagen entgegengewirkt, so dass vorteilhafterweise Thermospannungen reduziert werden.

Allgemein vorteilhaft ist das Seitenteil flächig stoffschlüssig verbunden, insbesondere mit einer seitlich äußeren Rippe des Abgaskühlers. Hierdurch lässt sich die stützende Kraft besonders gut in ein Netz aus Flachrohren und Kühlrippen einleiten.

Bei einer besonders bevorzugten Detailgestaltung hat das Seitenteil beabstandet von seiner Verbindung mit dem Sammlerkasten zumindest eine Schwächung in Richtung der Tauscherrohre. Die Schwächung kann auf einfache Weise als Schlitzung oder Durchbrechung des Seitenteils ausgebildet sein. Eine solche Schwächung ermöglicht eine verringerte Abstützung der randseitigen Rohre in ihrem mittleren Bereich, aber eine deutliche Abstützung in den Endbereichen der Rohre. Gerade in den Endbereichen ist die Abstützung gewünscht um die empfindlichen Übergänge bzw. Verschweißungen oder Verlötungen der Tauscherrohre in den Böden der Sammlerkäs- ten von ausdehnungsbedingten Kräften zu entlasten.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind zwischen den Tauscherrohren Kühlrippen, insbesondere aus Stahl, angeordnet. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Kühlrippen zur Verringerung ausdehnungsbedingter mechanischer Spannungen die Kühlrippen in einem Abstand von mehr als etwa 10 mm, insbesondere bis zu etwa 25 mm, von dem Boden des Sammlerkastens enden. Weiterhin vorteilhaft haben die Kühlrippen dabei eine Materialdicke von nicht mehr als etwa 0,15 mm, bevorzugt 0,1 mm, insbesondere etwa 0,08 mm. Alternativ oder ergänzend kann es vorgesehen sein, dass die Kühlrippen verrundete oder gewinkelte Flanken zur Verringerung ihrer Steifigkeit in vertikaler Richtung aufweisen.

Die Aufgabe der Erfindung wird für eine eingangs genannte integrierte Ein- heit aus einem Abgaskühler und einem Ladeluftkühler erfindungsgemäße durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 20 gelöst. Durch die Anordnung der Tauscherrohre des Abgaskühlers in derselben Ebene und ohne Überdeckung neben den Tauscherrohren des Ladeluftkühlers wird eine Bauraum sparende Anordnung bereitgestellt. Besonders vorteilhaft haben dabei die Sammlerkästen des Ladeluftkühlers in ihrer Längsrichtung einen nicht von Tauscherrohren des Ladeluftkühlers durchsetzten Bereich, wobei der Abgaskühler in diesem Bereich zwischen den Sammlerkästen des Ladeluftkühlers aufgenommen ist. Der verlängerte Bereich der Sammlerkästen, der auch als eine Art starre Zuführleitung zu dem Ladeluftkühler ausgelegt oder aufgefasst werden kann, bildet dabei zweckmäßig zugleich eine den Abgaskühler haltende Tragstruktur. Eine solche Anordnung bietet zudem auf einfache Weise die Möglichkeit, dass der Abgaskühler als optionales Modul vorgesehen ist. Häufig wird bei einer erfindungsgemäßen integrierten Einheit der Abgaskühlers u.a. aus Gründen der hohen Temperaturen aus einem Stahl bestehen und der Ladeluftkühler u.a. aus Gründen von Gewicht und Kosten aus Aluminium bestehen.

Bei einer im Sinne der Festlegung und Anordnung der Ladeluft- und Abgas- leitungen besonders zweckmäßigen Ausführungsform erstrecken sich die Sammlerkästen des Abgaskühlers benachbart und parallel zu den Sammlerkästen des Ladeluftkühlers, wobei ein Sammlerkasten des Abgaskühlers an einem Sammlerkasten des Ladeluftkühlers festgelegt ist.

In vorteilhafter Detailgestaltung ist ein Anschluss des auslassseitigen Samm- lerkastens des Abgaskühlers mit dem auslassseitigen Sammlerkasten des Ladeluftkühlers verbunden. Hierdurch kann Bauraum eingespart werden und die frühe Zusammenführung von gekühltem Abgas und gekühlter Ladeluft bewirkt eine gute Durchmischung der Gaskomponenten. Ganz allgemein vorteilhaft ist die erfindungsgemäße integrierte Einheit so gestaltet, dass der Abgaskühler als Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 19 ausgebildet ist. Hierbei ergeben sich besonders günstige Merkmalskombinationen. Ein Beispiel dafür ist die Zusammenführung von gekühltem Abgas und gekühlter Ladeluft in der Nähe der im Wesentlichen ortsfesten Festlegung des Abgaskühlers im Sinne von Anspruch 6, wobei die Tragstruktur des Abgaskühlers ein Sammlerkasten des Ladeluftkühlers ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den nachfol- gend beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängigen Ansprüchen.

Nachfolgend werden mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine integrierte Einheit aus einem Ladeluftkühler und einem erfindungsgemäßen Abgaskühler gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht von oben auf das Ausfüh- rungsbeispiel aus Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Detailansicht des Abgaskühlers aus Fig. 1 mit einem Z- förmigen Halteglied. Fig. 4 zeigt eine Detailansicht des Abgaskühlers aus Fig. 1 mit einem L- förmigen Halteglied. Fig. 5 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Abgaskühler gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 6 zeigt eine räumliche Teilansicht des Abgaskühlers aus Fig. 5 mit einem Seitenteil.

Fig. 7 zeigt eine erste Abwandlung des Seitenteils aus Fig. 6. Fig. 8 zeigt eine zweite Abwandlung des Seitenteils aus Fig. 6.

Fig. 9 zeigt eine dritte Abwandlung des Seitenteils aus Fig. 6 Fig. 10 zeigt eine vierte Abwandlung des Seitenteils aus Fig. 6 Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung einer verbesserten Kühlrippe. Das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 1 umfasst eine integrierte Einheit aus einem Ladeluftkühler 1 und einem Abgaskühler 2. Der Ladeluftkühler 1 besteht im Wesentlichen aus Aluminium und umfasst einen eintrittsseitigen Sammlerkasten 3 und einen austrittsseitigen Sammlerkasten 4, die als längliche, hohle Druckgussteile ausgebildet sind. In ihrem oberen Endbereich haben die Sammlerkästen einen an den Bauraum angepassten, gekrümmten Verlauf zum Anschluss an weitere Leitungen.

Die Sammlerkästen 3, 4 sind durch eine Vielzahl von parallelen, in einer Ebene angeordneten Aluminium-Flachrohren 5 verbunden, zwischen denen nicht dargestellte Rippenelemente zur Vergrößerung der wirksamen Oberfläche vorgesehen sind. Der Ladeluftkühler 1 ist in einem Frontbereich eines Kraftfahrzeugs, vorliegend eines Nutzkraftwagens, vor einem Motor- Kühlmittelkühler angeordnet und die Tauscherrohre werden von Außenluft in Fahrtrichtung umströmt. Die länglichen Sammlerkästen sind dabei im Wesentlichen senkrecht orientiert.

Die Sammlerkästen 3, 4 erstrecken sich über den durch die Tauscherrohre verbundenen Bereich hinaus nach oben. In diesem Bereich ist zwischen den Sammlerkästen des Ladeluftkühlers der Abgaskühler 2 angeordnet. Der Abgaskühler 2 besteht im Wesentlichen aus Stahl und hat zwei seitliche Sammlerkästen 6, 7, die durch eine Vielzahl von flachen Tauscherrohren 8 verbunden sind, die in Böden 6a, 7a der Sammlerkästen 6, 7 münden. Die paralle- len Tauscherrohre 8 sind in der gleichen Ebene angeordnet wie die Tauscherrohre 5 des Ladeluftkühlers 1. Zwischen den Tauscherrohren 8 sind jeweils Kühlrippen 8 vorgesehen, die flächig mit den Flachrohren 8 hartverlötet sind.

Der eintrittsseitige Sammlerkasten 6 und der austrittsseitige Sammlerkasten 7 des Abgaskühlers sind jeweils über ein als Halteglied ausgeformtes Stützglied 9, 10 mit den benachbarten Sammlerkästen 3, 4 des Ladelustkühlers verbunden, welche eine Tragstruktur für den Abgaskühler bereitstellen. Das eintrittsseitige Stützglied 9 ist ein mehrfach gewinkeltes, Z-förmiges Blechformteil (siehe insbesondere Fig. 2), das mit einer Zunge 9a in einem Schweißbereich 6b des Sammlerkastens 6 stoffschlüssig festgelegt ist, zum Beispiel durch Laserschweißen oder flächige Hochtemperatur- oder Hartver- lötung.

An seinem gegenüberliegenden Ende hat das Halteglied 9 Zungen 9b mit Schraubenloch zur Verschraubung des Halteglieds 9 an dem Sammlerkasten 3 des Ladeluftkühlers, wozu an diesem entsprechende Gewinde vorge- sehen sind.

Zwischen den eintrittsseitigen Sammlerkästen 3, 6 verbleibt ein von dem Halteglied 9 überbrückter Spalt 9a, in den sich der Abgaskühler bei entsprechender Erhitzung und Materialdehnung ausdehnt. Das Z-förmige Halteglied 9 wird dabei elastisch deformiert, so dass eine sichere Halterung bestehen bleibt und zudem die ursprüngliche Ausdehnung bei Abkühlung schadlos wieder erreicht wird.

Auf der Seite der austrittsseitigen Sammlerkästen 4, 7 sind diese durch ein im Querschnitt L-förmiges Halteglied 10 verbunden, wobei das Halteglied wiederum mit dem Sammler 7 des Abgaskühlers verschweißt und mit dem Sammler 4 des Ladeluftkühlers verschraubt ist. Die Verbindung der Sammlerkästen über das L-förmige Halteglied 10 ist in der Hauptausdehnungsrichtung bzw. der Richtung der Tauscherrohre erheblich steifer als die Verbin- düng über das Halteglied 9, so dass eine Dehnung des Abgaskühlers 2 weitgehend nur eine relative Bewegung der eintrittsseitigen Sammlerkästen 3, 6 zueinander, nicht aber der austrittsseitigen Sammlerkästen 4, 7 bewirkt.

Dies ist im Zusammenhang mit der weiteren Anordnung der Anschlüsse be- sonders vorteilhaft, da die austrittsseitigen Sammlerkästen 4, 7 über einen abzweigenden Anschluss 4a des Ladeluftkühlers auf engem Raum miteinander verbunden sind, um Abgas und Ladeluft zusammenzuführen.

Weiterhin hat diese Anordnung den Vorteil, dass durch die Anordnung der Halteglieder 9, 10 auf zueinander senkrechten Flächen der Sammlerkästen 6, 7 eine Kompensation von Bauteiltoleranzen des Abgaskühlers in sämtlichen Raumrichtungen erfolgen kann. Der Z-förmige Halter und ist auf der zur Fahrtrichtung senkrechten Rückseite des Sammlerkastens 6 des Abgaskühlers 2 mittels mechanischer Fügung, insbesondere Schweißen und Löten, festgelegt. Durch dessen geeignete Positionierung kann die Bauteiltoleranz in Rohrlängsrichtung als auch in vertikaler Richtung kompensiert werden. Der L-förmige Halter ist seitlich auf einer zur Querrichtung oder Tauscherrohrrichtung senkrechten Fläche am anderen Sammlerkasten 7 des Abgaskühlers festgelegt und ermöglicht somit eine Kompensation der Bauteiltole- ranzen in vertikaler Richtung und in Fahrtrichtung. Mit einer Ausführung der Halter in beschriebener Schreibweise können die Anschlussstutzen der Sammlerkästen 6, 7 exakt positioniert werden und die thermische Längendehnung wird zugleich kompensiert, wobei die Halter 9, 10 eine ausreichende Steifigkeit aufweisen, um die auftretenden mechanischen Belastungen zu ertragen und die Dauerhaltbarkeitsanforderungen zu erfüllen.

Ein weiteres Stützglied im Sinne der Erfindung ist als Seitenteil 11 ausgebildet. Das Seitenteil 11 ist ein endseitig des Stapels von Taucherrohren 8 und Kühlrippen 9 angeordnet und mit jeweils einer äußeren der Kühlrippen 9 flä- chig stoffschlüssig verbunden, vorliegend durch Hochtemperatur- oder Hart- verlötung.

Das Seitenteil 11 ist in der in Fig. 3 und Fig. 5 abgebildeten Ausführung als einstückiges Blechformteil mit umgebogenen seitlichen Rändern 12 ausge- formt, so dass es einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt hat. In endseitigen Bereichen in der Nähe der Sammlerkästen 6, 7 vergrößern sich die Umbiegungen zu Laschen 13, die sich über eine Länge des Sammlerkastens 6, 7 von vorliegend etwa drei Wiederholeinheiten aus Tauscherrohren 8 und Kühlrippen 9 erstrecken und stoffschlüssig durch Hartverlötung oder Verschweißung an den Sammlerkästen 6, 7 festgelegt sind. Die Laschen 13 haben Durchbrechungen 13a, die eine Umströmung der Tauscherrohre mit Luft auch im Bereich ihrer Überdeckungen durch die Laschen ermöglichen. Durch die Anbindung der in Längsrichtung der Sammlerkästen 6, 7 erstreckten Laschen 13 wird eine besonders hohe Biegesteifigkeit zumindest der randseitigen Tauscherrohre 8 in ihren Endbereichen erzielt, so dass die insbesondere bei Biegebelastung kritischen Übergänge zwischen Tauscheroh- ren 8 und Böden 6a, 7a entlastet sind.

Zugleich ist es gewünscht, dass die Tauscherrohre sich außerhalb dieser kritischen Bereich der Übergänge möglichst ungehindert dehnen können, um übermäßige Materialverspannungen bei den hohen Temperaturen eines Ab- gaskühlers zu vermeiden. Hierzu weist das Seitenteil in bevorzugten weitergebildeten Ausführungsformen gezielte Schwächungen 14 in seinem mittleren Bereich auf.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist die Schwächung 14 als im mittleren Bereich angeordnete Querschlitzung ausgelegt, wobei das Seitenteil im Bereich der Querschlitzung nur durch eine sickenartige Bördelung des umgebogenen Randbereichs einstückig verbunden ist.

In einer Abwandlung nach Fig. 7 sind zusätzliche Schwächungen in Form von Kerbungen mit verbleibendem Mittelsteg vorgesehen.

In einer Abwandlung nach Fig. 8 sind anstelle der Kerbungen alternierende Mehrfach-Einschnitte vorgesehen, wodurch ebenfalls eine besonders gute Dehnbarkeit des Seitenteils in Längsrichtung im Bereich der Schwächungen erzielt wird.

Bei einer Abwandlung gemäß Fig. 10 sind nur zwei endseitige Bereiche 15 des Seitenteils 13 flächig massiv mit U-förmigem Querschnitt und Laschen 13 ausgebildet, wobei die endseitigen Bereiche durch schmale und in Längs- richtung elastische Verbindungsstege 16 verbunden sind, durch die ebenfalls eine Schwächung im Vergleich zu den endseitigen Bereichen 15 darstellt. Die Länge der Bereiche 15 beträgt nur etwa 10%-20% der Gesamtlänge des Seitenteils. Die endseitigen Laschen 13 können auch wie in einer Abwandlung gemäß Fig. 9 verdoppelt, insbesondere aus zwei Blechen verschweißt und mit insgesamt H-förmigem Querschnitt ausgebildet sein, wodurch eine besonders große Stabilität erzielt wird.

Fig. 11 zeigt eine schematische seitliche Ansicht einer Kühlrippe, die eine weitere Reduzierung der thermisch bedingten Spannung ermöglicht. Dies wird durch Abwinkelungen oder Verrundungen 17 der Rippenflanken erreicht, so dass die Rippen einen weniger starken Zug- und Druckanker in vertikaler Richtung darstellen.

Eine weitere wesentliche Ursache für die Höhe der thermischen Spannungen in den Rohrenden ist die konstruktive Ausführung des Blocks aus Kühlrippen und Tauscherrohren. Die Kühlrippe ist nach dem Stand der Technik flächig fest mit den Rohren verbunden und bildet daher ein sehr steifes Bauteil. Besonders ist dies der Fall bei Verwendung einer Stegrippe mit senkrechten oder nahezu senkrechten Flanken. Diese Rippen stellen damit einen sehr starken vertikalen Zug- und Druckanker dar. Wobei auch ein Verformung in horizontaler Richtung bzw. ein Verschieben benachbarter Rohre zueinander nur sehr schwer möglich ist. Diese Rippen weisen in der Regel im Stand der Technik bei Ausführung in Edelstahl aus Gründen der Wärmeleitung eine hohe Materialdicke auf. Aufgrund der wechselnden Belastung ergeben sich Zustände in welchen sich der Rippen-Rohrblock stärker in vertikaler Richtung ausdehnt als die Böden bzw. Sammlerkästen oder umgekehrt. Dies führt dazu, dass die Tauscherrohre 8 im Bereich ihrer Festlegung an den Böden einer starken Biegewechselbeanspruchung unterliegen. Dies gilt vor allem nahe den Rohrenden, da die Kühlrippe in der Regel einen Abstand von 3 bis 10 mm zum Boden hat, wobei die Gesamtlänge der Tauscherrohre zum Beispiel etwa 70 cm beträgt. Die Biegebeanspruchung des Rohres erfolgt dabei hauptsächlich im Freiraum zwischen dem Ende der Kühlrippen 9 und dem Boden 6a, 7a.

In einer vorteilhaften Ausführung des Rippen-Rohrblocks werden die Rippen gekürzt ausgeführt, so dass die Tauscherrohre 8 beidseitig zwischen etwa 10 mm und etwa 25 mm überstehen. Damit wird die Biegelast auf ein länge- res Rohrstück übertragen und die maximale Spannung am Rohrende reduziert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird die Materialdicke bei Ausfüh- rung in Edelstahl auf nicht mehr als etwa 0,1 mm reduziert, besonders vorteilhaft etwa 0,8mm. Damit wird die Steifigkeit des Rippen-Rohrblockes deutlich reduziert und die Rohrenden entlastet, da ein Teil der Verformungen aufgrund thermischer Last nun auch im Rippen-Rohrblock selbst erfolgen kann.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Abgaskühler für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen ersten, einlassseitigen und einen zweiten, auslassseitigen Sammlerkasten (6, 7), und eine Mehrzahl von sich zwischen den Sammlerkästen (6, 7) erstreckenden Tauscherrohren (8) zur Durchströmung mit Abgas, wobei die Tauscherrohre (8) zur Kühlung des Abgases mit Luft umströmbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Stützglied (9, 10, 11) an zumindest einem der Sammlerkästen festgelegt ist, wobei eine durch thermische Dehnung der Tauscherrohre (8) bedingte Kraft in das Stützglied (9, 10, 11) eingeleitet wird.

2. Abgaskühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützglied als Halteglied (9) zur Verbindung des Abgaskühlers mit ei- ner Tragstruktur (3, 4) ausgebildet ist, wobei unter der thermischen

Dehnung der Tauscherrohre (8) eine elastische Deformation des Halteglieds (9) erfolgt.

3. Abgaskühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteglied (9) ein mehrfach gewinkeltes, insbesondere im Wesentlichen Z-förmiges Blechformteil umfasst.

4. Abgaskühler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteglied (9) stoffschlüssig mit dem Abgaskühler verbunden ist, insbesondere mittels Verschweißung oder Verlötung.

5. Abgaskühler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteglied (9) mit der Tragstruktur (3, 4) verschraubt ist.

6. Abgaskühler nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Sammlerkasten (6) ein erstes Halteglied (9) und an dem zweiten Sammlerkasten (7) ein zweites Halteglied (10) angeordnet ist, wobei der eine der Sammlerkästen (7) im Wesentli- chen ortsfest zu der Tragstruktur (3, 4) gehalten ist und der andere

Sammlerkasten (6) sich in Abhängigkeit von der thermischen Dehnung relativ zu der Tragstruktur (3, 4) bewegt.

7. Abgaskühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Sammlerkasten (6) ein erstes

Halteglied (9) und an dem zweiten Sammlerkasten (7) ein zweites Halteglied (10) angeordnet ist, wobei die beiden Halteglieder an zueinander gewinkelten, insbesondere senkrechten Flächen festgelegt sind.

8. Abgaskühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützglied als Seitenteil (11) zur seitlichen Abdeckung der Mehrzahl von Tauscherrohren (8) ausgebildet ist.

9. Abgaskühler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Seitenteil (11) als insbesondere einstückiges Blechformteil ausgebildet ist.

10. Abgaskühler nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Seitenteil (11) endseitige Laschen (13) zur stoffschlüssigen Fest- legung an dem Sammlerkasten (6, 7) aufweist, wobei sich die Laschen (13) über eine Länge des Sammlerkastens (6, 7) erstrecken.

11. Abgaskühler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Laschen (13) mehr als eine, insbesondere mehr als zwei Wiederholeinheiten der Tauscherrohre (8) beträgt.

12. Abgaskühler nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Seitenteil (11) zumindest über einen Teil seiner Länge eine randseitige Umbiegung (12), insbesondere ein U-förmiges Querschnittsprofil, aufweist.

13. Abgaskühler nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Seitenteil (11) flächig stoffschlüssig verbunden ist, insbesondere mit einer seitlich äußeren Rippe (9).

14. Abgaskühler nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Seitenteil (11) beabstandet von seiner Verbindung mit dem Sammlerkasten zumindest eine Schwächung (14) in Richtung der Tauscherrohre (8) aufweist.

15. Abgaskühler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwächung (14) als Schlitzung oder Durchbrechung des Seitenteils (11) ausgebildet ist.

16. Abgaskühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Tauscherrohren (8) Kühlrippen (9), insbesondere aus Stahl, angeordnet sind.

17. Abgaskühler nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (9) in einem Abstand von mehr als etwa 10 mm, insbesondere bis zu etwa 25 mm, von dem Sammlerkasten (6, 7) enden.

18. Abgaskühler nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (9) eine Materialdicke von nicht mehr als etwa 0,15 mm, insbesondere nicht mehr als etwa 0,1 mm, insbesondere etwa 0,08 mm, aufweisen.

19. Abgaskühler nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (9) verrundete oder gewinkelte Flanken (17) zur Verringerung ihrer Steifigkeit in vertikaler Richtung aufweisen.

20. Integrierte Einheit aus einem Abgaskühler (2) und einem Ladeluftkühler (1), umfassend einen ersten und einen zweiten länglichen Sammlerkasten (3, 4) des Ladeluftkühlers (1) mit einer Mehrzahl von die Sammlerkästen (3, 4) verbindenden, in einer Ebene angeordneten Tauscherrohren (5) des Ladeluftkühlers (1) zur Durchströmung mit Ladeluft, wobei die Tauscherohre (5) zur Kühlung der Ladeluft mit Luft umströmbar sind, einen ersten und einen zweiten Sammlerkasten (6, 7) des Abgasküh- lers (2), eine Mehrzahl von sich zwischen den Sammlerkästen des Abgaskühlers (6, 7) erstreckenden Tauscherrohren (8) zur Durchströmung mit Abgas, wobei die Tauscherrohre (8) des Abgaskühlers zur Kühlung des Ab- gases mit Luft umströmbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Tauscherrohre (8) des Abgaskühlers in derselben Ebene und ohne Überdeckung neben den Tauscherrohren (5) des Ladeluftkühlers (1) angeordnet sind.

21. Integrierte Einheit nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammlerkästen (3, 4) des Ladeluftkühlers (1) in ihrer Längsrichtung einen nicht von Tauscherrohren (5) des Ladeluftkühlers durchsetzten Bereich aufweisen, wobei der Abgaskühler (2) in diesem Be- reich zwischen den Sammlerkästen (3, 4) des Ladeluftkühlers aufgenommen ist.

22. Integrierte Einheit nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sammlerkästen (6, 7) des Abgaskühlers sich benachbart und pa- rallel zu den Sammlerkästen (3, 4) des Ladeluftkühlers erstrecken, wobei ein Sammlerkasten (6, 7) des Abgaskühlers an einem Sammlerkasten (3, 4) des Ladeluftkühlers festgelegt ist.

23. Integrierte Einheit nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch ge- kennzeichnet, dass ein Anschluss (4a) des auslassseitigen Sammler- kastens (7) des Abgaskühlers mit dem auslassseitigen Sammlerkasten (4) des Ladeluftkühlers verbunden ist.

24. Integrierte Einheit nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Abgaskühler (2) ein Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 19 ist.