DE102005046796A1

DE102005046796A1 - Anordnung zur Befestigung von Wärmeübertragern, insbesondere für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102005046796A1
Application number: DE200510046796
Authority: DE
Inventors: Reinhard Heine; Ali Yildiz
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2007-04-05
Also published as: WO2007039004A1; EP1934544A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung von Wärmeübertragern, welche zusammen mit einer Lüfterzarge eine Baueinheit, insbesondere ein Kühlmodul eines Kraftfahrzeuges, bilden. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass die Lüfterzarge als Träger (5) der Wärmeübertrager, insbesondere als Modulträger (5) des gesamten Kühlmoduls, ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung von Wärmeübertragern nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Anordnungen zur Befestigung von Wärmeübertragern, insbesondere in einem Kraftfahrzeug sind in vielen Bauformen bekannt. Die Wärmeübertrager sind zu einer Baueinheit, einem so genannten Kühlmodul, zusammengefasst und werden im vorderen Motorraum des Kraftfahrzeuges befestigt. Ein Kühlmodul umfasst minimal zwei Wärmeübertrager, z. B. einen Kühlmittelkühler und einen Kältemittelkondensator; größere Kühlmodule weisen zusätzlich eine Lüfterzarge und ein Lüftergebläse sowie weitere Wärmeübertrager, z. B. einen Ladeluftkühler, Niedertemperaturkühlmittelkühler oder Ölkühler auf.

Durch die DE 103 47 679 A1 der Anmelderin wurde ein Kühlmodul, bestehend aus einem Kühlmittelkühler, einem Kondensator und einem Ladeluftkühler, bekannt, wobei der Kühler als Träger des gesamten Kühlmoduls fungiert und Befestigungselemente aufweist, mit denen das Kühlmodul gegenüber dem Fahrzeug abgestützt ist.

Durch die DE 103 48 701 A1 der Anmelderin wurde eine Anordnung von Wärmeübertragern, d. h. ein Kühlmodul bekannt, bei dem ein Kondensator durch Schnappverbindungen mit einem Kühlmittelkühler verbunden ist, der wiederum als Träger für das Kühlmodul fungiert. Die Elemente der Schnapp- oder Rastverbindungen, z. B. Schnapphaken sind an Kunststoffkästen des Kühlmittelkühlers angespritzt, so dass keine zusätzlichen Befestigungsmittel erforderlich sind.

Durch die DE 103 49 139 A1 der Anmelderin wurde ein Kühlmodul bekannt, welches aus Wärmeübertragern und einer Lüfterzarge sowie einem an der Lüfterzarge befestigten Lüftergebläse besteht. Die Lüfterzarge ist über angespritzte Befestigungsmittel mit einem der Wärmeübertrager verbunden, vorzugsweise einem Kühlmittelkühler, der wiederum als Träger für das gesamte Kühlmodul dient. Er weist daher entsprechende Befestigungs- oder Lagerzapfen auf, über welche das Kühlmodul im Kraftfahrzeug abstützbar ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zur Befestigung von Wärmeübertragern der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die Befestigung der Wärmeübertrager untereinander und ihre Abstützung im Fahrzeug vereinfacht, die Montage erleichtert und die Herstellungskosten gesenkt werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung aus den Untensprüchen ergeben.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Lüfterzarge als Träger der Wärmeübertrager bzw. des gesamten Kühlmoduls, d. h. als Modulträger ausgebildet ist. Der Modulträger nimmt somit sämtliche Wärmeübertrager wie Kühlmittelkühler, Kondensator, Ladeluftkühler und andere sowie das Lüftergebläse in sich auf und ist seinerseits gegenüber dem Fahrzeug, z. B. gegenüber der Karosserie oder in einem Frontendmodul abstützbar. Damit wird der Vorteil einer einfachen Befestigung und schnellen Montage der Wärmeübertrager im Modulträger und des Kühlmoduls im Fahrzeug erreicht.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Modulträger als Rahmen ausgebildet und weist vorzugsweise vier Befestigungs- oder Lager stellen auf, über welche er am Fahrzeug abstützbar ist. Darüber hinaus weist der Modulträger, vorzugsweise in den Eckbereichen Befestigungselemente in Form von Schnapp- oder Rastverbindungen auf, mit denen die einzelnen Wärmeübertrager wie Kühlmittelkühler, Kondensator oder Ladeluftkühler am Modulträger befestigt werden können, d. h. ohne zusätzliche Hilfsmittel, sondern durch bloßes „Einschnappen", Verclipsen bzw. Verrasten. Die Befestigungselemente sind sämtlich am Modulträger, der seinerseits aus Kunststoff besteht, angespritzt und somit in einem Arbeitsgang herstellbar. Die Wärmeübertrager selbst, wie z. B. der Kondensator oder der Kühlmittelkühler benötigen keine eigenen Befestigungsmittel, was deren Herstellkosten reduziert. Beispielsweise kann als Kühlmittelkühler ein Ganzmetallkühler mit kastenförmigen Kühlmittelkästen verwendet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 ein Kühlmodul in einer Ansicht von vorn,
2 das Kühlmodul gemäß 1 in einer Ansicht von hinten,
3 einen erfindungsgemäßen Modulträger für das Kühlmodul (Wärmeübertrager weggelassen),
4a, 4b die Befestigung der linken Seite eines Ladeluftkühlers am Modulträger,
5a, 5b die Befestigung der rechten Seite des Ladeluftkühlers am Modulträger,
6 die Befestigung eines oberen Eckbereiches eines Kondensators am Modulträger,
7 die Befestigung des anderen oberen Eckbereiches des Kondensators am Modulträger,
8 die Befestigung eines unteren Eckbereiches des Kondensators am Modulträger,
9 die Befestigung des anderen unteren Eckbereiches des Kondensators am Modulträger,
10 die Befestigung des Kühlmittelkühlers oben am Modulträger mittels Schnapphaken und
11 die Befestigung des Kühlmittelkühlers unten mittels Schnapphaken.
1 zeigt ein Kühlmodul 1 für ein Kraftfahrzeug in einer Ansicht von vorn, d. h. in Richtung der Luftströmung, die das Kühlmodul beaufschlagt. In Luftströmungsrichtung sind drei Wärmeübertrager hintereinander angeordnet, nämlich ein Ladeluftkühler 2, ein Kältemittelkondensator 3 sowie ein Kühlmittelkühler 4, welcher im Wesentlichen durch die Stirnfläche des Kondensators 3 abgedeckt ist, während der Ladeluftkühler 2 nur einen Teil der Stirnfläche des Kondensators 3 abdeckt. Der Ladeluftkühler 2 weist seitlich angeordnete Luftkästen 2a, 2b auf, welche mit ihren Luftstutzen seitlich am Kondensator 3 und am Kühlmittelkühler 4 vorbeigeführt sind.
2 zeigt das Kühlmodul 1 in einer Ansicht von hinten, d. h. in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges gesehen. Das Kühlmodul 1 weist eine Lüfterzarge 5 auf, welche den stromabwärtigen Teil des Kühlmittelkühlers 4, d. h. dessen Netz abdeckt, während seitlich angeordnete Kühlmittelkästen 4a, 4b frei bleiben. Ein Zargenring 6 begrenzt eine Zargenöffnung, in welcher ein Lüfter 7 umläuft. Der Lüfter 7 wird über einen Lüftermotor 8 angetrieben, welcher über Streben 9 mit der Zarge 5 verbunden ist. Die Zarge 5 ist gleichzeitig als Modulträger ausgebildet, d. h. sie nimmt sämtliche Kühlkomponenten 2, 3, 4, 7, 8, d. h. Wärmeübertrager und das Lüftergebläse in sich auf und stützt das gesamte Kühlmodul 1 gegenüber dem nicht dargestellten Kraftfahrzeug ab. Die Lüfterzarge, im Folgenden auch Modulträger 5 genannt, weist vorzugsweise vier Befestigungsstellen 10, 11, 12, 13 auf, welche zur Aufnahme von entsprechenden Lagern oder Befestigungselementen ausgebildet sind. Der Modulträger 5 hat somit folgende Aufgaben: 1. Aufnahme der Wärmeübertrager, des Lüfters und des Lüftermotors; 2. Kanalisierung des Luftstromes hinter dem Kühlmodul; 3. Träger für das gesamte Kühlmodul und Abstützung gegenüber dem Kraftfahrzeug. Die Befestigung der einzelnen Wärmeübertrager erfolgt im Wesentlichen durch eine Verclipsung, die in 2 nicht dargestellt ist, sondern lediglich für den Ladeluftkühler 2 erkennbar ist. Vom Modulträger 5 erstrecken sich im unteren Bereich jeweils zwei Befesti festigungsarme 14, 15, welche seitlich an den Kühlmittelkästen 4a, 4b vorbei geführt und mit den Luftkästen 2a, 2b verclipst sind.
3 zeigt den Modulträger 5 ohne die Wärmeübertrager, jedoch mit im Zargenring 6 umlaufenden Lüfter 7. Der Modulträger 5 weist einen rechteckförmigen Rahmen 16 mit vier Eckbereichen I, II, III, IV auf, in welchen sowohl die in 2 dargestellten Lagerstellen 10, 11, 12, 13 als auch die unterschiedlichen Befestigungselemente für die einzelnen Wärmeübertrager angeordnet und spritztechnisch in den Modulträger 5 integriert sind. Der Rahmen 16 weist zwei etwa horizontal angeordnete Querträger 16a, 16c sowie zwei etwa vertikal angeordnet Seitenholme 16b, 16d auf; die Rückwand des Rahmens 16 wird durch die eigentliche Lüfterzarge (Lüfterhaube) 5a mit dem Zargenring 6 gebildet. An den oberen beiden Eckbereichen I, II sind Haken 17, 18 angespritzt, welche der Aufnahme des hier nicht dargestellten Kondensators dienen. In den unteren Eckbereichen III, IV sind die Haltearme 14, 15 angeordnet, welche durch stirnseitig angeordnete Befestigungselemente 14a, 14b, 15a, 15b mit dem hier nicht dargestellten Ladeluftkühler verclipsbar sind. Zusätzlich sind in den unteren Eckbereichen III, IV Halteelemente 19, 20 für den hier nicht dargestellten Kondensator an den Modulträger 5 angespritzt. Die Montage der hier nicht dargestellten Wärmeübertrager erfolgt in der Weise, dass zunächst der Kühlmittelkühler in den Rahmen eingesetzt wird, danach der Kältemittelkondensator und schließlich der Ladeluftkühler.
4a zeigt die Befestigung des Ladeluftkühlers 2 mit seinem – in Fahrtrichtung gesehen – links angeordneten Luftkasten 2b an dem Befestigungsarm 15 des Modulträgers 5, und zwar vor der Verclipsung. Die Befestigungselemente am Befestigungsarm 15 sind einerseits als Rastöffnung 15a und andererseits als nach oben offene Tasche 15b ausgebildet. Am Luftkasten 2b sind korrespondierende Befestigungsmittel in Form eines Rasthakens 2c und einer Einstecklasche 2d ausgebildet.
4b zeigt die Befestigung des Luftkastens 2b am Befestigungsarm 15 nach der Montage, d. h. nach der Verrastung bzw. Verclipsung. Die Einstecklasche 2d ist formschlüssig in der Tasche 15b aufgenommen, und die Rastzunge 2c ist in der Rastöffnung 15a verrastet. 4b zeigt im Übrigen auch, wie der Befestigungsarm 15b um den Kühlmittelkasten 4b herumgeführt ist und diesen seitlich und entgegen der Fahrtrichtung fixiert. Im untersten Bereich des Modulträgers 5 ist auch die Lagerstelle 12 dargestellt, welche als Lagerzapfen ausgebildet ist.
5a zeigt die Befestigung des rechten Luftkastens 2a (in Fahrtrichtung gesehen) am Befestigungsarm 14 des Modulträgers 5, und zwar unmittelbar vor der Montage. Die Befestigungselemente 14a, 14b sind analog denen in 4a ausgebildet, d. h. unten als Einstecktasche 14b und oben als Rastöffnung 14a mit dem Unterschied, dass beide Rechtecköffnungen 14a, 15a um 90° zueinander verdreht sind. Entsprechend sind auch die an den Luftkästen 2a bzw. 2b angespritzten Rastzungen 2c, 2e um 90° gegeneinander verdreht. Dies erfolgt im Hinblick auf die Ausdehnung des Ladeluftkühlers in Längsrichtung. Man kann somit ein Los- und ein Festlager realisieren. Am Luftkasten 2a ist ebenfalls eine Lasche 2f angespritzt, welche in die Tasche 14b eingeführt wird.
5b zeigt die montierte Verbindung zwischen dem Luftkasten 2a und dem Befestigungsarm 14. Die Lagerstelle 11 des Modulträgers 5 ist auch hier als Lagerzapfen ausgebildet. Das gesamt Kühlmodul kann somit mittels des Modulträgers und der beiden Zapfen 11, 12 in entsprechende fahrzeugseitig angeordnete, hier nicht darstellte elastische Lagerbuchsen eingesetzt werden.
6 zeigt den oberen Eckbereich 1 (vgl. 3) mit eingesetztem Kondensator 3, welcher als gelöteter Ganzaluminiumwärmeübertrager ausgebildet ist und ein seitlich angeordnetes Sammelrohr 3a aufweist. Letzteres wird von dem Befestigungshaken 17, welcher an den Modulträger 5 angespritzt ist, stirnseitig und frontseitig übergriffen, so dass der Kondensator 3 in senkrechter und horizontaler Richtung fixiert ist. Seitlich vom Sammelrohr 3a ist der Kühlmittelkasten 4a angeordnet.
7 zeigt den oberen Eckbereich II (vgl. 3) mit dem an den Modulträger 5 angespritzten Haken 18, welcher einen Sammlerbehälter 3b des Kon densators 3 stirnseitig und frontseitig übergreift. Damit ist der Kondensator 3 auch auf dieser Seite in vertikaler und horizontaler Richtung fixiert.
8 zeigt den unteren Eckbereich IV (vgl. 3) mit dem Kondensator 3, dem Sammelrohr 3a sowie einem stirnseitig angeordneten Blockanschluss 3c für das Kältemittel. Das in 3 dargestellte Halteelement 19 ist als an den Modulträger 5 angespritzter Schnapphaken 19 ausgebildet, welcher in eine Vertiefung des Blockanschlusses 3c eingreift und den Kondensator 3 in Fahrtrichtung fixiert. Eine Fixierung in vertikaler Richtung erfolgt durch eine hier nicht sichtbare ebenfalls an den Modulträger 5 angespritzte Rippe, auf welcher der Blockanschluss 3c aufliegt.
9 zeigt den unteren Eckbereich III (vgl. 3), wobei das in 3 bezeichnete Halteelement 20 hier als Auflagerippe mit einem Schnapphaken 20 ausgebildet ist, welcher den Sammelbehälter 3b und damit den Kondensator 3 in vertikaler und in Fahrtrichtung fixiert. Wie die 6 bis 9 zeigen, ist der Kondensator 3 in den vier Eckbereichen 1 bis IV durch am Modulträger 3 angespritzte Befestigungsmittel 17 bis 20 fixiert, ohne dass am Kondensator 3 zusätzliche Befestigungsmittel, z. B. in Form von Laschen oder Haken angelötet werden müssen.
10 zeigt die Befestigung des Kühlmittelkühlers 4 am Modulträger 5 mittels eines am Modulträger 5 angespritzten Schnapphakens 21 (Eckbereich II gemäß 3). Der Kühlmittelkühler 4 ist als Ganzaluminiumkühler ausgebildet, d. h. er weist einen quaderförmig ausgebildeten, aus Aluminiumblech hergestellten Kühlmittelkasten 4b mit einer Kante 4c auf. Der Kühlmittelkühler 4 wird in den Modulträger 5 eingesetzt, bis die horizontal angeordnete Kante 4c hinter den Schnapphaken 21 gelangt und von diesem in Fahrtrichtung blockiert wird.
11 zeigt den unteren Bereich des Kühlmittelkühlers 4 mit Kühlmittelkasten 4b und einer Anschlagkante 4d. Vom Modulträger 5 ist der untere Eckbereich III (vgl. 3) vergrößert mit einem an den Modulträger 5 angespritzten Schnapphaken 22 dargestellt. Der Kühlmittelkühler 4 wird in den Modulträger 5 eingesetzt, bis die Kante 4d hinter einer entsprechenden Kante des Schnapphakens 22 einrastet und von diesem in Fahrtrichtung verriegelt wird. Die beiden anderen Eckbereiche des Kühlmittelkühlers 4 sind analog ausgebildet und werden durch analoge Befestigungsmittel (Schnapphaken) in den Eckbereichen I, IV (vgl. 3) des Modulträgers 5 gehalten. Damit ist auch der als Ganzmetallkühler ausgebildete Wärmeübertrager 4 ohne zusätzliche Befestigungsmittel am Modulträger 5 fixierbar. Bei der Montage wird – wie eingangs erwähnt – der Kühlmittelkühler 4 in den Modulträger 5 eingesetzt und verrastet, danach wird der Kondensator 3 unter die Haken 17, 18 geschoben und in seinem unteren Bereich verrastet, und schließlich wird der Ladeluftkühler 2 zunächst in die unteren Taschen eingehängt – in leicht geneigter Position – danach beigeklappt und mit den Haltearmen 14, 15 verclipst.

Claims

Anordnung zur Befestigung von Wärmeübertragern, welche zusammen mit einer Lüfterzarge eine Baueinheit, insbesondere ein Kühlmodul (1) eines Kraftfahrzeuges bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterzarge als Träger (5) der Wärmeübertrager (2, 3, 4), insbesondere als Modulträger (5) des gesamten Kühlmoduls (1) ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulträger (5) einen Rahmen (16, 16a, 16b, 16c, 16d) aufweist, an welchem die Wärmeübertrager (2, 3, 4) befestigbar sind.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertrager (2, 3, 4) durch Schnapp- oder Rastverbindungen (14, 15; 17, 18 19, 20; 21, 22) mit dem Rahmen (16) verbunden sind.
Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulträger (5) Lagerstellen (10, 11, 12, 13) aufweist, über welche er gegenüber dem Kraftfahrzeug abstützbar ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerstellen (10, 11, 12, 13) an den Eckbereichen I, II, III, IV des Rahmens (16) angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappverbindungen zur Befestigung der Wärmeübertrager (2, 3, 4) an den Eckbereichen I, II, III, IV des Modulträgers (5) angeordnet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Wärmeübertrager als Kühlmittelkühler (4) ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Wärmeübertrager als Kondensator (3) einer Klimaanlage ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Wärmeübertrager als Ladeluftkühler (2) ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladeluftkühler (2) Ladeluftkästen (2a, 2b) aufweist, an welche Schnapp- und Rastelemente (2c, 2d, 2e, 2f) angespritzt sind, die mit den rahmenseitigen Schnapp- und Rastelementen (15a, 15b, 14a, 14b) eine Verbindung bilden.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkühler (4) Verriegelungskanten (4c, 4d), insbesondere am Kühlmittelkasten (4a, 4b) und der Rahmen (16) Schnapphaken (21, 22) aufweist, welche den Kühlmittelkühler (4) in einer verriegelten Position halten.
Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (16) feste Haken (17, 18) und Schnapphaken (19, 20) aufweist, welche Teile (3a, 3b, 3c) des Kondensators (3) hintergreifen und in einer verriegelten Position halten.
Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulträger (5), der Rahmen (16) und die Befestigungselemente (14, 15; 17, 18 19, 20; 21, 22) einstückig als Kunststoffspritzteil ausgebildet sind.