DE102006056657A1

DE102006056657A1 - Befestigungseinrichtung, insbesondere für einen Wärmetauscher eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102006056657A1
Application number: DE102006056657A
Authority: DE
Inventors: Maren Dipl.-Ing. Christ; Chi-Duc Nguyen; Hans-Ulrich Dipl.-Ing. Steurer
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2007-07-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Befestigungseinrichtung (6), insbesondere für einen Wärmetauscher (1) eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens einem Zapfen (5), welcher in einer eine erste Öffnung bildenden Aufnahme (9) der Befestigungseinrichtung (6) formschlüssig anordenbar ist, wobei die Befestigungseinrichtung (6) benachbart der Aufnahme (9) für den Zapfen (5) eine Sollbruchstelle (10) und einen durch eine zweite Öffnung gebildeten Ausweichbereich (12; 22) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungseinrichtung, insbesondere für einen Wärmetauscher, der im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 10 2004 003 197 A1 ist ein passives System in Form einer Befestigungseinrichtung für einen Wärmetauscher bekannt, welche den Ölkühler eines Kraftfahrzeug betrifft. Hierbei weist die Einrichtung Aufnahmen mit Führungen sowie mit diesen korrespondierende Zapfen auf, wobei die Befestigungseinrichtung den Wärmetauscher bei einer einen vorgegebenen Wert übersteigenden Krafteinwirkung zumindest annäherungsweise beschädigungsfrei freigibt. Der Ölkühler weist an seinen gegenüberliegenden schmalen Stirnseiten jeweils zwei Zapfen auf, die mit dem Ölkühler fest verbunden oder einstückig mit demselben ausgebildet sind. Auf jeden Zapfen ist ein flachringartiges Gummielement aufgeschoben, welches zumindest außenseitig eine Profilierung aufweist. Jeder der Zapfen samt Gummielement ist in einer einseitig geöffneten Führung angeordnet, welche den Zapfen samt Gummielement in einem Winkel von über 180°, insbesondere in einem Winkel von 220° bis 300°, umgreift, so dass der Zapfen und somit auch der Ölkühler vorgespannt gehalten ist.

Aus der EP 1 247 681 A2 ist eine Befestigungseinrichtung für einen Fahrzeug-Wärmetauscher bekannt, die einen Block aufweist, der an einem kreuzförmigen Element angebracht ist, welches eine Vertiefung aufweist. Die Vertiefung weist zwei kreisförmige Bereiche auf, die über einen Bereich mit geringerer Breite als der Durchmesser der kreisförmigen Bereiche miteinander verbunden sind, wobei der Zapfen vom ersten kreisförmigen Bereich bei Überschreiten einer Grenzkraft, also insbesondere im Crashfall, in den zweiten kreisförmigen Bereich verschoben wird.

Derartigere Befestigungseinrichtungen lassen jedoch noch Wünsche offen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Befestigungseinrichtung zur Verfügung zu stellen. Dabei soll im Crashfall der Wärmetauscher möglichst unbeschädigt bleiben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Befestigungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist eine Befestigungseinrichtung, insbesondere für einen Wärmetauscher, insbesondere Kühler, eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einem Zapfen, welcher in einer eine erste Öffnung bildenden Aufnahme der Befestigungseinrichtung formschlüssig anordenbar ist, wobei die Befestigungseinrichtung benachbart der Aufnahme für den Zapfen eine Sollbruchstelle und einen durch eine zweite Öffnung gebildeten Ausweichbereich aufweist. Dabei ist der Ausweichbereich insbesondere in der gewünschten Bewegungsrichtung des Zapfens im Crashfall auf der Seite, die der Sollbruchstelle gegenüber liegt, geschlossen ausgebildet, d.h. durch das Vorsehen einer zweiten Öffnung kann der Bewegungsweg des Zapfens gezielt beschränkt werden. Die Aufnahme ist bevorzugt formschlüssig bezüglich des Zapfens ausgebildet, d.h. es ist an mindestens drei Stellen ein Kontakt oder maximal ein geringes Spiel zwischen Zapfen und Aufnahme vorhanden, wobei ggf. auch ein schwingungsdämpfendes Element oder eine sonstige gleichwirkende Zwischenlage, insbesondere eine Beschichtung, zwischen dem Zapfen und der Aufnahme mit Sollbruchstelle vorgesehen sein kann. An Stelle eines Wärmetauschers kann auch das gesamte Kühlmodul, also Kühler, Lüfterzarge, Lüfter und weitere Wärmeübertrager, wie Kondensator, Ladeluftkühler und Ölkühler, mit Hilfe einer entsprechender Befestigungseinrichtungen crashsicher befestigt werden. Der in die Aufnahme eingeführte Zapfen ist bevorzugt am zu befestigenden Teil ausgebildet oder angebracht, jedoch ist auch eine Ausgestaltung möglich, gemäß der Zapfen an der Befestigungsstruktur, also bspw. dem Fahrzeugrahmen, und die Aufnahme mit Sollbruchstelle am oder im Bereich des zu befestigenden Teiles vorgesehen sein kann.

Die Sollbruchstelle ist vorzugsweise an oder in einem plattenförmigen Element, bevorzugt einem Kunststoff- oder Leichtmetallelement, ausgebildet. Anstelle eines getrennt von einem Träger ö.ä. vorgesehenen und an demselben angebrachten plattenförmigen Element kann auch der Träger direkt entsprechend ausgebildet sein. Hierbei können am plattenförmigen Element (oder Träger) jedoch auch Vorsprünge, Vertiefungen usw. vorgesehen sein. Im Bereich um die Sollbruchstelle herum ist das Element jedoch vorzugsweise mit im Wesentlichen konstanter Materialdicke ausgebildet, wobei sich diese im Bereich der Sollbruchstelle zur Einstellung der Auslöse- oder Grenzkraft ändern kann.

Das Element, insbesondere das plattenförmige Element, mit Sollbruchstelle wird vorzugsweise von einem Träger gehalten, welcher bevorzugt durch den Fahrzeugrahmen gebildet oder hieran möglichst spielfrei befestigt ist. Dabei ist das Element vorzugsweise austauschbar ausgebildet, wofür am Träger und/oder am Element bevorzugt Führungen, insbesondere nutförmige Aufnahmen vorgesehen sind, so dass das Element einfach eingeschoben werden kann.

Die Sollbruchstelle wird bevorzugt durch einen Steg gebildet. Dabei kann der Steg im Bereich der Sollbruchstelle abgewinkelt und/oder mit mindestens einer Einkerbung versehen sein. Durch das Vorsehen von Knicken und/oder Einkerbungen lässt sich die Sollbruchstelle auf einfache Weise festlegen und sicherstellen, dass der Steg nicht an einer anderen Stelle bricht. Ferner kann die Dicke des Steges sich von der Materialdicke des benachbarten Bereichs unterscheiden. Zur Erhöhung der für ein Brechen des Stegs an der Sollbruchstelle erforderlichen Grenzkraft kann die Materialdicke erhöht, zur Verringerung der Grenzkraft verringert werden.

Der Steg kann durch einen Stab oder ein anderes langgestrecktes Element gebildet sein, insbesondere durch einen Stab, der in ein plattenförmiges Element eingeschoben ist, wofür im plattenförmigen Element eine durchgehende Öffnung vorgesehen ist, so dass der Stab im eingeschobenen Zustand die vorzugsweise als Langloch ausgebildete Öffnung in die Aufnahme und den Ausweichbereich unterteilt. Alternativ kann im plattenförmigen Element eine Nut vorgesehen sein, in welcher der Stab oder das langgestreckte Element ausreichend fixiert angeordnet ist. Als plattenförmiges Element kann auch ein Bereich eines Trägers dienen, so dass die Befestigungseinrichtung direkt durch eine Öffnung im Träger und einen Steg, gebildet durch einen Stab oder ein anderes, langgestrecktes Element, zur Verfügung gestellt wird.

Bevorzugt weist der Wärmetauscher o.ä., der von einer oder mehreren, bevorzugt vier, derartigen Befestigungseinrichtungen gehalten wird, Verstärkungsstrukturen, insbesondere Rippen, bevorzugt im Bereich der Sammelkästen auf, um ein Durchbiegen des Wärmetauschers im Crashfall zu minimieren. Die größte Durchbiegung entsteht dort, wo der Stoßfänger auf den Wärmetauscher trifft. Haben die Sammelkästen, an welchen die Zapfen angeordnet sind, eine Verstärkungsstruktur, so werden die Sammelkästen, abhängig von der Steifigkeit der Verrippung, weniger stark durchgebogen, wodurch der Rest des Wärmetauschers (also die Böden, Rohre und Rippen) weniger belastet wird. Ist die Verstärkungsstruktur nur in den Bereichen geringster Durchbiegung, also üblicherweise in der Nähe der Zapfen, mit dem oder den Sammelkästen verbunden, dann biegt sich die Verstärkungsstruktur durch, der oder die Sammelkästen biegen sich jedoch nicht oder nur in verringertem Maße durch, wodurch eine Belastung des Rests des Wärmetauschers weiter vermindert wird.

Die Zapfen der Befestigungseinrichtung sind bevorzugt zylinderförmig ausgebildet, jedoch können sie auch andere Querschnittsformen aufweisen, insbesondere mit quadratischem, rechteckigem, hexagonalem, oktagonalem oder ovalem Querschnitt ausgebildet sein.

Ebenfalls müssen die Zapfen nicht notwendigerweise am Wärmetauscher angebracht sein, sondern vielmehr können die Zapfen auch am Fahrzeugrahmen o.ä. und das Element mit Sollbruchstelle am Wärmetauscher angebracht sein, wobei ggf. auch Mischformen der Anbringung möglich sind, d.h. bspw. auf einer Seite sind die Zapfen am Wärmetauscher und auf der anderen Seite am Fahrzeugrahmen ausgebildet. Besonders bevorzugt sind die Zapfen oben und unten an den Sammelkästen eines Wärmetauschers angeordnet, jedoch können die Zapfen auch an anderer Stelle, insbesondere auch seitlich an einem Wärmetauscher, angeordnet sein.

Die Bewegungsverläufe im Crashfall müssen nicht notwendigerweise rein translatorisch sein, sondern es ist vielmehr auch eine Rotation und insbesondere eine Kombination von Translation und Rotation möglich. Der Bewegungsverlauf wird festgelegt durch die Form des Langloches, welche als Kulissenbahn für den entsprechenden Zapfen dient, und ggf. auch im Crashfall feststehende Punkte, welche in diesem Fall bevorzugt als Schwenkachsen ausgebildet sind, also bspw. um Lagerungen von Zapfen ohne Sollbruchstelle. Ein Schwenken erfolgt auch dann, wenn die Grenzkraft für ein Freigeben des entsprechenden Zapfens an einzelnen Befestigungseinrichtungen, bspw. auf einer Seite, nicht erreicht wird.

Bevorzugt ist eine Befestigungseinrichtung als Festlager und die anderen Befestigungseinrichtungen als Loslager an oder in Trägern, die bevorzugt vom Fahrzeugrahmen gebildet oder an demselben angebracht sind, angeordnet, so dass ein spannungsfreier Einbau möglich ist, ohne die Funktion der Befestigungseinrichtungen im Crashfall zu beeinträchtigen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines Kraftfahrzeug-Frontbereichs mit einer erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung,
2 eine Draufsicht auf die Befestigungseinrichtung von 1,
3 eine Draufsicht auf eine Befestigungseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4 eine Draufsicht auf eine Befestigungseinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
5 eine Draufsicht auf eine Befestigungseinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
6a-c perspektivische Darstellungen von drei Varianten von Sollbruchelementen mit unterschiedlichen Querschnitten,
7 einem Schnitt durch eine erste Anbringungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung an einem Fahrzeugrahmen oder einer anderen mit dem Fahrzeugrahmen fest verbundenen Struktur,
8 eine perspektivische, aufgebrochene Darstellung der Anbringung einer erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung entsprechend 7,
9 eine erste Variante der Anbringungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung,
10 eine schematische Schnittdarstellung durch die Anbringungsmöglichkeit von 9,
11 einen Schnitt durch eine zweite Variante einer Anbringungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung,
12 einen Schnitt durch eine dritte Variante einer Anbringungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung,
13 eine perspektivische, aufgebrochene Darstellung der Anbringung einer erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung entsprechend 12,
14 einen Schnitt durch eine Abwandlung der dritten Variante einer Anbringungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung,
15 eine Frontansicht eines Wärmetauschers,
16a eine Seitenansicht des Wärmetauschers von 15,
16b eine Seitenansicht des Wärmetauschers von 15 mit schematisch und übertrieben dargestellter Durchbiegung im Crashfall,
17 eine Frontansicht eines anderen Wärmetauschers,
18a eine Seitenansicht des Wärmetauschers von 17,
18b eine Seitenansicht des Wärmetauschers von 17 mit schematisch und übertrieben dargestellter Durchbiegung im Crashfall,
19 eine perspektivische, aufgebrochene Darstellung einer vierten Variante einer Anbringungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung,
20 eine perspektivische, aufgebrochene Darstellung einer Befestigungseinrichtung gemäß einer ersten Variante des zweiten Ausführungsbeispiels von 3 in Verbindung mit einer weiteren Variante einer Anbringungsmöglichkeit derselben,
21 eine perspektivische, aufgebrochene Darstellung einer Befestigungseinrichtung gemäß einer zweiten Variante des zweiten Ausführungsbeispiels von 3,
22 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Anbringungsmöglichkeit einer Befestigungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
23 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Befestigungseinrichtung mit einem Zapfen, der in eine im Träger vorgesehene Öffnung ragt,
24 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Befestigungseinrichtung mit einem Zapfen gemäß einer alternativen Ausführungsform,
25 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Befestigungseinrichtung zur Verdeutlichung der Anbringung am Träger, und
26 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Befestigungseinrichtung gemäß einer Variante des vierten Ausführungsbeispiels von 5.
Eine Wärmetauscheranordnung im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs weist einen Wärmetauscher 1 auf, vorliegend einen Kühlmittelkühler mit seitlichen Sammelkästen 2 und dazwischen verlaufend angeordneten Flachrohren 3 und Wellrippen 4, wie in 1 ausschnittsweise dargestellt. Der Wärmetauscher 1 ist mit Hilfe von oben und unten an den Sammelkästen 2 angebrachten Zapfen 5 über eine Befestigungseinrichtung 6 mit einem vorliegend strukturfest mit dem Fahrzeugrahmen (nicht dargestellt) verbundenen Träger 7 verbunden.
Die Anbringung mittels der Befestigungseinrichtung 6 kann auch direkt am Fahrzeugrahmen erfolgen, wofür jener entsprechend ausgebildet ist. Ebenfalls können auch zusätzliche Sollbruchstellen und/oder im Crashfall nachgiebige Bereiche oder Elemente zwischen Träger und Fahrzeugrahmen vorgesehen sein.
Die Befestigungseinrichtung 6 weist vorliegend ein plattenförmiges Kunststoff-Element 8 mit einer Aufnahme 9 (erste Öffnung) für den Zapfen 5, einen eine Sollbruchstelle 10 bildenden Steg 11 und einen Ausweichbereich 12 (zweite Öffnung) auf, wobei die Aufnahme 9 und der Ausweichbereich 12 ein Langloch bilden, welches durch den Steg 11 in zwei unterschiedlich große Bereiche unterteilt ist, wobei der Zapfen 5 vorliegend im kleineren der beiden Bereiche angeordnet ist. Der Steg 11 ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel abgeknickt ausgebildet, wobei der Knick die Sollbruchstelle bildet und weg vom Zapfen 5 gerichtet ist. Der Zapfen 5 ist, wie auch bei den folgenden Ausführungsbeispielen, formschlüssig in der Aufnahme 9 aufgenommen.
Um Schwingungen des Wärmetauschers 1 zu dämpfen, können um die Zapfen elastische, dämpfend wirkende Elemente angeordnet sein, wie beispielsweise ein Ring aus Gummi. Alternativ kann auch zumindest im Anlagebereich von Zapfen 5 und Aufnahme 9 ein entsprechendes Element oder eine Beschichtung vorgesehen sein, welche die gleiche Wirkung zeigt. Auch in diesem Fall ist eine formschlüssige Aufnahme des Zapfens, ggf. unter einer gewissen Kompression des dämpfend wirkenden Elements oder der dämpfend wirkenden Beschichtung, vorgesehen.
Das plattenförmige Element 8, in welchem die beiden Öffnungen angeordnet sind, weist, wie 2 zu entnehmen ist, eine rechteckige Gestalt auf, wobei die Materialstärken außen um die Öffnungen herum deutlich größer als die Stegbreite ist, so dass das plattenförmige Element 8 auch im Falle eines durchschnittlichen Crashs und Durchbrechens der Sollbruchstelle des Stegs 11 in Folge der auftretenden Kräfte den Belastungen standhält und dafür sorgt, dass die Zapfen 5 im Bereich der Öffnungen, also vorliegend am gegenüberliegenden Ende der zweiten Öffnung, gehalten wird. Nach einem Unfall kann das plattenförmige Element 8 nach Überprüfung der anderen Bauteile auf Verzug oder sonstige Beschädigungen ausgetauscht werden.
Das plattenförmige Element 8 ist, wie aus 1 ersichtlich, im in entsprechenden Bereich als eine Führung 13 ausgebildeten Träger 7 angeordnet. Ein schematischer Schnitt durch diese erste Anbringungs möglichkeit ist in 7 und 8 dargestellt, wobei der Steg samt Sollbruchstelle nicht in den 7 und 8 dargestellt ist. Weitere Anbringungsmöglichkeiten sind in den 9 bis 14 dargestellt und werden an späterer Stelle näher erläutert.
Die Führung 13 des Trägers 7 wird durch zwei gegenüberliegende Nuten gebildet, in welche das plattenförmige Element 8 mit seinen Randbereichen eingeführt ist. Die Sicherung des plattenförmigen Elements 8 erfolgt mit Hilfe einer Clipsverbindung 14, wofür am plattenförmigen Element 8 seitlich ein Federarm 15 eingeschnitten und nach außen gebogen ist, welcher in eine rechteckförmige Öffnung 16 federnd einschnappt, die in einem Nutgrund des Trägers 7 ausgebildet ist. Am hinteren Ende der Führung 13 ist ein Anschlag 17 ausgebildet, an welchem das Ende des Elements 8 anliegt. Der Anschlag 17 ist durch einen nach unten gebogenen Bereich des Trägers 7 gebildet.
Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches – soweit im Folgenden nicht ausdrücklich erwähnt – dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht, ist im äußeren Knickbereich des Stegs 21 eine Einkerbung 21' vorgesehen. Ferner ist die zweite Öffnung, also der Ausweichbereich 22 derart gegenüber dem Ausweichbereich 12 des ersten Ausführungsbeispiels verbreitert ausgebildet, dass die beiden Hälften des gebrochenen Stegs 21 in diesem verbreiterten Bereich aufgenommen werden können, so dass der Zapfen ohne einen wesentlichen weiteren Widerstand zum anderen Ende des nunmehr ausgebildeten Langlochs gelangen kann.
Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ist der Steg 31 gerade ausgebildet und weist eine Einkerbung 31' auf der dem Zapfen gegenüberliegenden Seite auf, welche die Sollbruchstelle festlegt.
5 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel, wobei im plattenförmigen Element 48, welches vorliegend aus einem festeren Material als bei den vorigen Ausführungsbeispielen, nämlich aus einer Aluminiumplatte, ausgebildet ist, eine quer verlaufende Öffnung vorgesehen ist, die sich auf beiden Seiten eines Langlochs erstreckt, wobei durch die Öffnung ein Stab 41, vorliegend mit einem länglichen, an den Schmalseiten abgerundeten Querschnitt, wie in 6a dargestellt, geschoben ist. Durch den Stab 41 wird das Langloch in die beiden Öffnungen gemäß den vorigen Ausführungsbeispielen unterteilt, nämlich eine Aufnahme 49 und einen Ausweichbereich.
Durch die Wahl des Stabquerschnitts, wobei beispielsweise Querschnitte, wie in den 6a bis 6c dargestellt möglich sind, lässt sich die Auslösekraft festlegen, bei welcher der Stab 41 bricht. Am Stab 41 kann zudem eine Einkerbung in entsprechender Höhe, also bevorzugt auf der gegenüberliegenden Seite des Zapfens in Höhe des Anlagebereichs desselben am Stab 41 vorgesehen sein.
Gemäß einer Variante des vierten Ausführungsbeispiels, die in 26 dargestellt ist, ist in das plattenförmige Element 48 mit einer Nut ausgebildet, in welche ein mit hakenförmigen Vorsprüngen an den Enden versehenes, dünnes, langgestreckt ausgebildetes Element 41a einclipst wird. Das Element 41a weist eine Sollbruchstelle in Form einer Einkerbung 41' auf, die auf der Außenseite eines mittig angeordneten, V- förmigen Bereichs des Elements 41a angeordnet ist, welcher in Verbindung mit dem plattenförmigen Element 48 die Aufnahme für einen Zapfen (nicht dargestellt) bildet. Im zusammengebauten Zustand entspricht die Gestalt des plattenförmigen Elements 48 in Verbindung mit dem Element 41a dem in 3 dargestellten, zweiten Ausführungsbeispiel.
Hierbei kann die Funktion des plattenförmigen Elements 48 auch direkt durch einen Träger, insbesondere einen Kunststoffträger, übernommen werden, so dass lediglich ein kleines, einfach auswechselbares Kunststoffteil im Crashfall auszutauschen ist, welches im Träger in zwei Richtungen formschlüssig aufgenommen und in der dritten Richtung mittels der hakenförmigen Vorsprünge (oder gegebenenfalls auch anderer Mittel, wie Schrauben) gehalten ist. Beispielsweise kann ein Querträger eines Kraftfahrzeugs entsprechend ausgebildet sein.
In den 9 bis 14 sind weitere Möglichkeiten der Anbringung des plattenförmigen Elements 8, in welchem die Öffnungen mit dazwischen angeordneter Sollbruchstelle (der Einfachheit halber in den 9 bis 14 nicht dargestellt) ausgebildet sind, an bzw. in einer entsprechend ausgebildeten Führung 14 des Trägers 7 dargestellt, welche ihrerseits am Fahrzeugrahmen angebracht ist.
Die 9 und 10 zeigen eine andere Möglichkeit der Fixierung des plattenförmigen Elements 8, welches seitlich mit zwei quaderförmigen Fortsätzen 51 ausgebildet ist, welche mittels eines beidseitig des plattenförmigen Elements 8 ausgebildeten Hinterschnitts des Trägers 7 fixiert sind. Jeder Hinterschnitt ist hinter einer Schräge 52 angeordnet, über welche der Fortsatz 51 beim Zusammenbau geschoben wird und hinter welcher der Fortsatz 51 verrastet.
Das plattenförmige Element kann gemäß einer Variante auch entsprechend dem zuvor beschriebenen vierten Ausführungsbeispiel ausgebildet sein, wobei die Schräge entfallen kann und der Steg, welcher gleichzeitig die Sollbruchstelle bildet, länger ausgebildet sein und zur Fixierung mittels Formschlusses mit zwei entsprechenden Öffnungen im Träger 7 verwendet werden kann.
Gemäß einer weiteren Anordnungsmöglichkeit weist das plattenförmige Element 8 seitlich nach außen überstehende, mittig an den Seitenflächen angeordnete Ränder auf, welche in entsprechende, nutförmig ausgebildete Aufnahmen im Träger eingeführt sind (siehe 11).
Die nutförmige Gestalt kann, wie in 12 dargestellt auch im plattenförmigen Element 8 ausgebildet sein, so dass Randbereiche des Trägers 7 in die entsprechenden Nuten ragen. Zur Sicherung kann am Träger 7 eine Aussparung vorgesehen sein, in welche ein Federarm eingreift, der am plattenförmigen Element 8 ausgebildet sein kann (siehe 13). Die Öffnungs- und Schließrichtung des Federarms liegt hierbei, wie auch bei den zuvor beschriebenen Befestigungen des plattenförmigen Elements, senkrecht zur Krafteinleitungsrichtung im Crashfall, so dass ein selbsttätiges Öffnen ausgeschlossen werden kann. In Einführrichtung des plattenförmigen Elements, sofern diese in Krafteinleitungsrichtung liegt, liegt das plattenförmige Element vorzugsweise an einem am Träger ausgebildeten Anschlag an.
Gemäß einer Abwandlung der dritten Variante können die nutförmigen Vertiefungen plattenförmigen Element 8 auch deutlich tiefer ausgebildet sein, so dass das plattenförmige Element 8 mit viel Spiel vom Träger 7 gehalten wird, was insbesondere in Fahrzeugquerrichtung verläuft, und somit auch als Loslager dienen kann, während bei einer exakten Fixierung die entsprechende Anbringung als Festlager dient.
In den 15 bis 18b sind zwei Beispiele von Wärmetauschern 1 vorgesehen, welche in Hinblick auf die Krafteinleitung im Crashfall verbessert ausgebildet sind. Die vom Stoßfängerträger kommende Kraft wird hierbei möglichst großflächig an den Wärmetauscher 1 und von demselben auf die Zapfen 5 übertragen. Um eine großflächige Übertragung zu ermöglichen, lokale Spannungsspitzen und damit auch eine Beschädigung des Wärmetauschers 1 zu vermeiden, sind die beiden seitlich angeordneten Sammelkästen 2 des Wärmetauschers 1 versteift ausgebildet.
Im Falle des in den 15 und 16a, b dargestellten Wärmetauschers 1 sind hierfür durchgehend mit den Sammelkästen 2 verbundene Rippen 2' vorgesehen, welche die Biegesteifigkeit des gesamten Wärmetauschers 1 erhöhen. Im Crashfall biegt sich der gesamte Wärmetauscher 1 durch, wie in 16b übertrieben dargestellt ist.
Gemäß dem in den 17 und 18a, b dargestellten Wärmetauscher 1 ist eine Verstärkungsstruktur 2'' vorgesehen, welche dort mit den Sammelkästen 2 verbunden ist, wo die Durchbiegung am geringsten ist, also im Bereich der Zapfen 5. In diesem Fall biegt sich im Crashfall die Verstärkungsstruktur durch, die Sammelkästen jedoch nicht oder nur in verringertem Maße, wodurch eine Belastung des Rests des Wärmetauschers vermindert wird (siehe 18b). Um hierbei eine möglichst geringe Biegung zu erreichen, ist der Abstand senkrecht zur Kraftwirkungsrichtung zwischen der Stelle der Krafteinleitung und dem Zapfen 5 möglichst gering zu halten.
Eine derartige, erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung lässt sich für alle Arten von Wärmetauschern verwenden, d.h. sie ist nicht auf gelötete Wärmetauscher beschränkt, auch wenn vorstehend gelötete Wärmetauscher beschrieben sind. Entsprechende Ausgestaltungen sind insbesondere auch für mechanisch gefügte Kühler mit runden, ovalen oder flachen Rohren, die in ein Rippenpaket mit entsprechenden Öffnungen eingeschoben sind und durch Aufweiten mit den Rippen verbunden werden, geeignet.
19 zeigt eine perspektivische, aufgebrochene Darstellung einer vierten Variante einer Anbringungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung. Hierbei weist das plattenförmige Element 8 – vergleichbar der in den 12 und 13 dargestellten dritten Variante – seitliche Nuten 61 auf, wobei die Nuten 61 vorliegend nur auf drei Seiten des plattenförmigen Elements 8 ausgebildet sind. In diese Nuten ragen Ränder des Trägers 7, wobei ein gewisses Spiel vorgesehen ist.
Ferner sind zwei an einander gegenüberliegenden Seiten des plattenförmigen Elements 8 angeordnete, senkrecht nach unten abstehende Schenkel 62 einstückig mit dem plattenförmigen Element 8 ausgebildet. In diesen Schenkeln 62 ist jeweils ein Federarm 65 mit einem nach au ßen vorstehenden Vorsprung in Form einer Nase ausgebildet. Die Federarme 65 erstrecken sich in Zusammenbaurichtung, d.h. in der Richtung, in welcher das plattenförmige Element 8 auf den Träger 7 geschoben wird. Auch der Träger 7 weist Schenkel 63 auf, die parallel zu und relativ nah bei den Schenkeln 62 angeordnet sind. Das Spiel zwischen Träger 7 und plattenförmigem Element 8 ist hierbei bevorzugt kleiner als die Höhe der Nase, d.h. die Länge, welche die Nase über die Fläche des Schenkels 62 in Richtung des Schenkels 63 übersteht, in jedem Fall aber kleiner als die Höhe beider Nasen zusammen. Im zusammengebauten Zustand auf gleicher Höhe mit den Nasen der Federarme ist in den Schenkeln 63 des Trägers 7 jeweils ein rechteckförmiger Durchbruch ausgebildet, in welchen die entsprechende Nase ragt, wodurch zwei Clipsverbindungen 64 ausgebildet werden.
20 zeigt eine perspektivische, aufgebrochene Darstellung einer Befestigungseinrichtung gemäß einer ersten Variante des zweiten Ausführungsbeispiels von 3 in Verbindung mit einer weiteren Variante einer Anbringungsmöglichkeit derselben. Gemäß dieser Variante des zweiten Ausführungsbeispiels, welches – soweit im Folgenden nicht ausdrücklich erwähnt – dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht, ist wiederum im äußeren Knickbereich des Stegs 21 eine Einkerbung 21' vorgesehen. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel ist jedoch die Dicke des Stegs 21 gegenüber der Dicke angrenzender Bereiche erhöht, so dass die Grenzkraft zum Brechen des Stegs 21 an der Sollbruchstelle 10 erhöht wird.
Zur Fixierung des plattenförmigen Elements 28 in einem Träger 7, welcher eine Öffnung im Bereich unter der Öffnung im plattenförmigen E lement 28 mit der Sollbruchstelle 10 aufweist, sind am plattenförmigen Element 28 durch Schlitze gebildete, parallel zueinander angeordnete zwei Federarme mit je einem nach oben ragenden, keilförmigen Vorsprung ausgebildet. Die keilförmigen Vorsprünge der Federarme gelangen im montierten Zustand des plattenförmigen Elements 28 in rechteckförmige Öffnungen in je einem laschenartig nach oben gebogenen Bereich des Trägers 7, der sich parallel zur weiteren Fläche des Trägers 7 erstreckt und etwa entsprechend der Materialdicke des plattenförmigen Elements 28 zuzüglich der Materialdicke des Trägers 7 nach oben gebogen ist, so dass das plattenförmige Element 28 durch eine (lösbare) Clipsverbindung sicher zwischen den beiden Bereichen des Trägers 7 aufgenommen werden kann. Ein seitlich des plattenförmigen Elements 28 angeordneter Übergangsbereich stellt eine zusätzliche Sicherung gegen ein seitliches Verschieben des plattenförmigen Elements 28 sicher. Das hintere Ende des plattenförmigen Elements liegt im eingebauten Zustand an einem am Halter ausgebildeten Anschlag an. Durch die Wahl der Position der Öffnung, der Öffnungsgröße, der Anordnung und Abmessung der keilförmigen Vorsprünge der Federarme, der Position des Anschlags u.ä. können ein ggf. gewünschtes Spiel und Fest- und Loslager festgelegt werden.
Um in Höhenrichtung des plattenförmigen Elements 28 den Bauraum optimieren zu können, kann die Materialstärke der Federarme vorzugsweise etwa um die Höhe des keilförmigen Vorsprungs verringert sein, so dass ausreichend Raum für das Durchbiegen des Federarms vorhanden ist und dadurch der Abstand der parallel verlaufenden Bereiche des Trägers auf die Materialdicke des plattenförmigen Elements minimiert werden kann.
21 zeigt eine perspektivische, aufgebrochene Darstellung einer Befestigungseinrichtung gemäß einer zweiten Variante des zweiten Ausführungsbeispiels von 3, gemäß der Steg 21 dünner als der angrenzende Bereich ausgebildet ist.
22 zeigt eine perspektivische Darstellung einer weiteren Anbringungsmöglichkeit einer Befestigungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Der Bereich der Sollbruchstelle 10 ist entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgebildet.
Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Anbringungsmöglichkeiten wird das plattenförmige Element 28 gemäß der in 22 dargestellten Anbringungsmöglichkeit nicht parallel zum Träger in eine Aufnahme o.ä. eingeschoben sondern von oben her aufgesetzt und dadurch aufgeclipst. Hierfür sind auf der Unterseite des plattenförmigen Elements 28 Federarme und Positionierungszapfen vorgesehen, vorliegend in einem Arbeitsgang mit dem plattenförmigen Element spritzgegossen. Die Federarme greifen durch im Träger vorgesehene Öffnungen, so dass sie mit ihren keilförmigen Vorsprüngen den Träger hintergreifen und in Zusammenbaurichtung das plattenförmige Element 28 am Träger sichern. Die Positionierungszapfen gelangen in im Träger ausgebildete Öffnungen, so dass zusätzlich eine Fixierung in einer oder mehreren Richtungen senkrecht zur Zusammenbaurichtung möglich ist. Auch in diesem Fall wird durch die Wahl der Abmessungen, der Anordnung und/oder des Spiels eine Realisierung als Fest- oder Loslager möglich.
23 zeigt schematisch eine Anbringung des plattenförmigen Elements 8 auf einem Träger 7, in welchem eine Öffnung ausgebildet ist. Ein Zapfen 5 des mit Hilfe der Befestigungseinrichtung 6 zu haltenden Bauteils ragt hierbei bis in die Öffnung des Trägers 7. Das plattenförmige Element 8 kann am Träger mittels Schrauben (siehe beispielhafte Darstellung von 25, rechts), Clipsverbindungen (siehe beispielhafte Darstellung von 25, links), am plattenförmigen Element und/oder am Träger ausgebildeten Haltern oder auf sonstige Weise fixiert sein. Dadurch, dass der Zapfen bis in eine am Träger 7 vorgesehene Öffnung ragt, die größer als die Aufnahme 9 sowie der Ausweichbereich 12 ist, kann eine zweite Haltestufe für besonders große Kräfte, die zu einer Verformung des Materials des plattenförmigen Elements führen, gebildet werden.
Eine Variante, bei der keine Öffnung im Träger 7 ausgebildet ist, ist in 24 dargestellt. Hierbei ist die Länge des Zapfens 5 geringer als die Dicke des plattenförmigen Elements 8.

Claims

Befestigungseinrichtung, insbesondere für einen Wärmetauscher (1) eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens einem Zapfen (5), welcher in einer eine erste Öffnung bildenden Aufnahme (9; 49) der Befestigungseinrichtung (6) formschlüssig anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung (6) benachbart der Aufnahme (9; 49) für den Zapfen (5) eine Sollbruchstelle (10) und einen durch eine zweite Öffnung gebildeten Ausweichbereich (12; 22) aufweist.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle (10) an oder in einem zumindest im Bereich um die Sollbruchstelle (10) plattenförmigen Element (8; 28; 48) ausgebildet ist.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle (10) an oder in einem Kunststoff- oder Leichtmetallelement ausgebildet ist.
Befestigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle (10) an oder in einem Element (8; 28; 48) ausgebildet ist, welches von einem Träger (7) gehalten ist.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (8; 28; 48) austauschbar im Träger (7) aufgenommen ist.
Befestigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (9) den Zapfen (5) oder eine zwischen Zapfen (5) und Aufnahme (9) angeordnete Einlage an mindestens drei Stellen kontaktiert, so dass der Zapfen (5) formschlüssig aufgenommen ist.
Befestigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle (10) durch einen Steg (11; 21; 31) oder ein anderes, langgestrecktes Element (41a) gebildet ist.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (11; 21; 31) im Bereich der Sollbruchstelle (10) abgewinkelt und/oder mit mindestens einer Einkerbung (21'; 31', 41') versehen und/oder in einer sich von der benachbarten Materialstärke unterscheidenden Dicke ausgebildet ist.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausweichbereich (22) in Bewegungsrichtung des Steges (21) im Crashfall verbreitert ausgebildet ist.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbreiterung des Ausweichbereichs (22) mindestens der doppelten Stegtiefe entspricht.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausweichbereich (22) bei gebrochenem Steg (21) ein Langloch bildet.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg durch mindestens einen Stab (41) oder ein langgestrecktes Element (41a) gebildet ist.
Befestigungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab (41) oder ein langgestrecktes Element (41a) in Öffnungen, insbesondere in einem plattenförmigen Element (48), eingeführt ist, die beidseitig und miteinander fluchtend angeordnet sind, oder in mindestens eine Nut eingelegt und hierin fixiert ist.
Befestigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am plattenförmigen Element (8; 28; 48) mindestens ein Federarm zur Befestigung an einem Träger (7) vorgesehen ist.
Wärmetauscheranordnung, insbesondere für einen Kraftfahrzeug-Wärmetauscher, der im Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Befestigungseinrichtung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (1) Verstärkungsstrukturen (2''), insbesondere Rippen (2'), aufweist, um die Durchbiegung des Wärmetauschers (1) zu minimieren.
Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstrukturen (2''), im Bereich kleinster Durchbiegung, insbesondere nahe den Zapfen (5), mit dem Wärmetauscher (1) verbunden sind.
Wärmetauscheranordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (1) als Fest- und als Loslager ausgebildete Befestigungseinrichtungen (6) aufweist.