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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kühlelementes sowie ein Kühlelement, welches die von einem Bauteil erzeugte Wärme abführt.
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Kühlelemente zur Abführung von Wärme an Bauteilen sind bereits vielfältig bekannt. Beispielsweise wird ein Kühlelement auf der Rückseite eines LED-Displays angeordnet, welches wie das LED-Display an einem Rahmen befestigt ist. Ein solches Kühlelement liegt zumindest teilweise flächig an dem LED-Display an und führt somit die durch das elektrische Bauteil erzeugte Wärme durch Wärmeleitung ab. Dieses Kühlelement weist einen plattenförmigen Grundkörper auf, an welchem einteilig eine Reihe von Kühlrippen angeformt ist. Ein solches Kühlelement wird als Aluminiumspritzgussteil hergestellt. Dieses Kühlelement weist den Vorteil einer sehr guten Wärmeleitfähigkeit auf. Jedoch ist der Nachteil gegeben, dass die Herstellung sehr teuer ist. Dies beruht vor allem darauf, dass nach circa 100.000 bis 120.000 Aluminiumspritzgussteilen ein neues Werkzeug hergestellt werden muss. Darüber hinaus ist eine manuelle Nacharbeitung dieser im Aluminiumspritzgussverfahren hergestellten Kühlelemente erforderlich, da diese sich beim Abkühlen verziehen und somit wieder auf Maß ausgerichtet werden müssen.
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Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Kühlelementes sowie ein Kühlelement zu schaffen, welches im Aufbau einfach und in der Herstellung kostengünstig ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in weiteren abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist vorgesehen, dass das aus dem Grundkörper und zumindest einer Lasche mit Kühlrippen bestehende Kühlelement aus mehreren aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten durch Stanzen und Biegen aus einem Blechteil hergestellt wird. Dies weist den Vorteil auf, dass bei der Herstellung des Kühlelementes als Blechteil kostengünstige Stanz-/Biegeprozesse eingesetzt werden können. Darüber hinaus wird die Handhabung zur Herstellung eines solchen Kühlelementes erheblich vereinfacht, da die zumindest eine Lasche, welche Kühlrippen aufweist, einteilig an dem Grundkörper vorgesehen ist, um anschließend zu einem Endprodukt fertiggestellt zu werden. Somit ist während des gesamten Herstellungsprozesses ausgehend vom ersten Stanzprozess aus dem Blech bis zum späteren Endprodukt die Verarbeitung von einem Blechstanzbiegeteil aus zusammenhängenden und miteinander verbundenen Komponenten ermöglicht.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass aus einem Blech in einem ersten Stanzprozess einen Grundkörper und zumindest eine die Kühlrippen umfassende Lasche ausgestanzt und ein Verformungsabschnitt zwischen dem Grundkörper und der Lasche ausgebildet wird. Dieser Verformungsabschnitt ermöglicht, dass die Lasche zum Grundkörper einteilig während dem gesamten Herstellungsprozess bis zur Fertigstellung des Kühlelementes verbunden bleibt und dass nach dem Ausstanzen des Blechstanzbiegeteils die Bauteile für die weiteren Prozessschritte zur einfachen Handhabung miteinander verbunden verbleiben.
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Nach einem weiteren bevorzugten Arbeitsschritt des Verfahrens ist vorgesehen, dass während dem Ausstanzen der Laschen oder in einem nachfolgenden Stanzschritt die Kontur der Kühlrippen in den Laschen gestanzt wird, wobei die Kühlrippen durch schmale Verbindungsstege zu Randstreifen der Laschen gehalten werden. Dadurch wird gemäß der ersten Alternative ermöglicht, dass durch einen Blechbearbeitungsprozess eine Vielzahl von Kühlrippen innerhalb einer Lasche gleichzeitig mit der Lasche und dem Grundkörper hergestellt werden können, wobei jede Kühlrippe mit der Lasche verbunden bleibt.
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Ein weiterer bevorzugter Arbeitsschritt zur Herstellung des Kühlelementes sieht vor, dass die in der Lasche ausgestanzten Kühlrippen gegenüber einer Laschenebene, insbesondere in entgegengesetzter Richtung zur Anlagefläche der Lasche am Grundkörper aufgebogen werden. Dabei ist vorgesehen, dass die Laschen entlang dem Verbindungssteg aufgebogen werden oder dass die Verbindungsstege während des Biegeprozesses verschränkt werden. Die Kühlrippen werden dabei beispielsweise um 90° aus der Laschenebene herausgebogen, so dass diese rechtwinklig zur Laschenebene beziehungsweise zu einer Anlagefläche der Lasche am Grundkörper ausgerichtet sind.
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In einem vorteilhaften Arbeitsschritt des Verfahrens ist vorgesehen, dass die zumindest eine Lasche mit Kühlrippen durch einen Biegeprozess entlang dem Verformungsabschnitt auf eine Anlagefläche des Grundkörpers zubewegt und zur Anlage auf dem Grundkörper übergeführt wird. Dabei erfolgt die Schwenkbewegung bevorzugt um eine Längserstreckung des Verformungsabschnittes, so dass die Lasche, die nach dem Ausstanzen in derselben Ebene wie der plattenförmige Grundkörper sich erstreckt, beispielsweise um 180° geschwenkt wird, um diese zumindest teilweise deckungsgleich zur Anlagefläche des Grundkörpers zu positionieren. Der Verformungsabschnitt zwischen der Lasche und dem Grundkörper dient dabei als eine Art Gelenk oder Scharnier, um diesen Faltprozess oder das Umbiegen um 180° zu ermöglichen, so dass die Anlagefläche der Lasche zumindest teilweise an der Anlagefläche des Grundkörpers anliegt beziehungsweise parallel zu dieser ausgerichtet wird.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Lasche zumindest einen Befestigungspunkt oder einen Befestigungsabschnitt aufweist, durch den die Lasche oder die Laschen mit deren Anlagefläche bündig zur Anlagefläche des Grundkörpers gehalten wird beziehungsweise werden. Solche Befestigungspunkte oder Befestigungsabschnitte können als Teil der Anlagefläche der Lasche ausgebildet sein oder separat ausgebildete, jedoch einstückig mit der Anlagefläche der Lasche verbundene Flächenabschnitte darstellen, die während dem Stanzprozess ausgebildet werden.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Lasche, der Befestigungspunkt oder der Befestigungsabschnitt der Lasche zum Grundkörper verclincht, verstemmt oder mittels Nieten verbunden wird. Insbesondere das Verclinchen auch Durchsetzfügen oder Verstemmen genannt weist den Vorteil auf, dass eine formschlüssige Verbindung zwischen der Lasche und dem Grundkörper beziehungsweise dem Befestigungspunkt oder Befestigungsabschnitt der Lasche und dem Grundkörper geschaffen werden kann, ohne dass zusätzliche Bauteile erforderlich sind. Dieser Arbeitschritt kann als weiterer Prozessschritt nach dem Falten der Lasche zum Grundkörper vorgesehen sein. Alternativ hierzu kann auch ein Nieten vorgesehen sein. Ebenso können weitere Verbindungstechniken, wie beispielsweise Schweißen, Löten, Falzen, Schrauben oder Kleben eingesetzt werden.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass bei zwei oder mehreren am Grundkörper angeordneten Laschen eine Faltreihenfolge der Laschen vorgesehen ist, wobei die Verformungsabschnitte in der Breite in Abhängigkeit der Faltreihenfolge angepasst werden. Unter der Breite des Verformungsabschnittes ist dabei der Abstand zwischen der Lasche zum Grundkörper zu verstehen, der durch den Verformungsabschnitt überbrückt wird. Dies ermöglicht, dass zwei oder mehrere nacheinander zur Anlagefläche des Grundkörpers gefaltete Laschen ebenso parallel übereinander zur Anlage gebracht werden können, da aufgrund des Verformungsabschnittes ein Ausgleich des Abstandes zwischen der Anlagefläche des Grundkörpers und der Anlagefläche der zu faltenden Lasche ermöglicht wird, Beispielsweise bei drei an einem rechteckigen Grundkörper angeordneten Laschen, die jeweils um 90° zueinander versetzt an der benachbarten Seitenkante angeordnet sind, ist es erforderlich, dass der Verformungsabschnitt der zuletzt zu faltenden Lasche derart in der Breite ausgebildet ist, um die Aufbauhöhe der zwei zuvor gefalteten Laschen auszugleichen, damit alle drei Laschen parallel übereinanderliegend zur Anlage auf dem Grundkörper positioniert werden können.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass bei mehreren übereinander gefalteten Laschen die Kühlrippen der untersten auf der Anlagefläche des Grundkörpers aufliegenden Lasche in Aussparungen an der darüber liegenden Lasche eingreifen. Diese Anordnung ermöglicht, dass beispielsweise mehrere Laschen am Grundkörper vorgesehen sein können, die alle parallel übereinander liegend nach deren Faltung zum Grundkörper angeordnet und gestapelt werden können, so dass eine hohe Anzahl von Kühlrippen in einer Reihe nebeneinander liegend ausgebildet werden kann, um die Abführung von Wärme zu erhöhen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass an einer Seitenkante des Grundkörpers eine erste Lasche durch den Verformungsabschnitt gehalten wird und am gegenüberliegenden Ende der ersten Lasche ein weiterer Verformungsabschnitt zur Aufnahme einer weiteren Lasche ausgestanzt wird, so dass die äußere oder weitere Lasche zunächst auf die benachbarte innen liegende Lasche zugefaltet wird und die zumindest zwei aneinander anliegenden Laschen gemeinsam auf den Grundkörper zugefaltet werden. Somit können beispielsweise an nur einer Seitenkante des Grundkörpers mehrere Laschen in Reihe zueinander durch Verformungsabschnitte verbunden werden, so dass zunächst die Laschen zueinander nach einem Art eines Aufwickelvorganges zueinander gefaltet werden, um anschließend das Paket der Laschen gemeinsam in einer Schlussfaltung zur Anlage zum Grundkörper zu bringen.
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Es versteht sich, dass sowohl die nacheinander erfolgende Faltung von an zwei oder mehreren an Seitenkanten des Grundkörpers angeordneten Laschen als auch die Faltung von einer Mehrfachlasche beziehungsweise einer Lasche mit mehreren hintereinander in Reihe zueinander angeordneten Einzellaschen in beliebiger Kombination erfolgen kann, um die Anzahl der Kühlrippen und somit die Wärmeabfuhr zu erhöhen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird des Weiteren durch ein Kühlelement zum Abführen von Wärme von einem wärmeerzeugenden Bauteil ermöglicht, welches einen plattenförmigen Grundkörper und zumindest eine an einer Außenseite des Grundkörpers anliegenden Lasche mit wenigstens einer Kühlrippe umfasst, wobei die Kühlrippen von der Außenseite des Grundkörpers wegweisend ausgerichtet ist und der Grundkörper und die Lasche einteilig über einen Verformungsabschnitt miteinander in Verbindung stehen, und der Grundkörper, die zumindest eine Lasche mit der wenigstens einen Kühlrippe und der jeweilige die Lasche zum Grundkörper verbindende Verformungsabschnitt aus einem Teil aus Blech ausgebildet sind. Solche Kühlelemente als Blechstanzbiegeteile weisen den Vorteil einer hohen Maßhaltigkeit auf. Darüber hinaus ermöglichen diese Kühlelemente nach deren gleichmäßigen Erwärmung eine gleich effektive Wärmeabgabe, wie dies bei Kühlelementen als Aluminiumspritzgussbauteil der Fall ist. Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Kühlelement den Vorteil auf, dass bei der Auswahl von verschiedentlichen Blechmaterialien und/oder Blechstärken und/oder Oberflächenbehandlungen oder -beschichtungen dennoch eine kostengünstige Herstellung mit einer hocheffektiven Wärmeabgabe gegeben ist.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Kühlelementes ist vorgesehen, dass die Lasche streifenförmig ausgebildet ist und mit dem Verformungsabschnitt an einer Stirnseite oder Längsseite des Grundkörpers verbunden ist. Die Anordnung und Verbindung der Lasche zum Grundkörper über den Verformungsabschnitt kann in Abhängigkeit der Grundfläche des Grundkörpers sowie gegebenenfalls weiteren Anschlussabschnitten oder Befestigungsabschnitten des Kühlelementes zum zu kühlenden Bauteil oder einem das wärmeerzeugende Bauteil aufnehmenden Rahmen vorgesehen sein. Dabei kann an einer Stirnseite und/oder Längsseite eine oder mehrere Laschen mit Kühlrippen angeordnet werden. Des Weiteren kann beispielsweise an einer Stirnseite oder einer benachbarten Längsseite nur eine Lasche vorgesehen sein. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Lasche sich nur teilweise oder vollständig entlang der Breite einer Stirnseite oder einer Längsseite des Grundkörpers erstreckt. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass sich die Lasche nach dem Falten zum Grundkörper teilweise oder auch vollständig in Faltrichtung zum Grundkörper erstreckt. Analoges gilt für die Breite der Lasche quer zur Faltrichtung.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform des Kühlelementes ist vorgesehen, dass die am Grundkörper angeordnete Lasche zumindest eine Kühlrippe aufweist, welche sich seitlich zumindest abschnittsweise entlang einer Seitenkante einer Anlagefläche der Lasche erstreckt und dieser gegenüber nach außen abstehend durch einen Biegeprozess angeordnet ist. Diese Anordnung ermöglicht eine flexible Ausgestaltung der Kühlrippe oder Kühlrippen in der Größe und der Geometrie, welche lediglich durch den Verformungsabschnitt zur Seitenkante der Anlagefläche beschränkt ist.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass bei der Ausgestaltung der wenigstens einen Kühlrippe seitlich entlang dieser Seitenkante der Anlagefläche der Lasche die Anlagefläche vollflächig ausgebildet ist und am Grundkörper anliegt. Dadurch kann eine sehr gute Wärmeabfuhr erfolgen, da das Wärme erzeugende Bauteil zumindest teilweise an dem plattenförmigen Grundkörper des Kühlelementes anliegt, welches wiederum vollflächig mit der Anlagefläche der Lasche in Verbindung steht, um die Wärme in die Kühlrippen überzuführen. Aufgrund der großen in Kontakt stehenden Flächen kann die erhöhte Wärmeabfuhr erfolgen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung dieser Ausführungsform sieht vor, dass ein Befestigungspunkt oder Befestigungsabschnitt der Lasche zum Grundkörper als Teil der Anlagefläche ausgebildet ist. Dadurch kann die Flächenpressung zwischen der Anlagefläche der Lasche und der Anlagefläche des Grundkörpers erhöht werden. Dies wiederum erhöht die Wärmeleitung. Darüber hinaus kann die Herstellung des Kühlelementes weiter vereinfacht und in der Produktionszeit verkürzt werden.
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Nach einer alternativen Ausgestaltung des Kühlelementes ist vorgesehen, dass die Lasche streifenförmig ausgebildet ist und mehrere hintereinanderliegende Aussparungen aufweist, durch welche die Kontur der Kühlrippen ausgebildet ist. Diese Anordnung weist den Vorteil auf, dass mehrere hintereinanderliegende, vorzugsweise mit der gleichen Kontur ausgebildete Kühlrippe an einer Lasche ausgebildet werden können. Die Größe und Form der Kühlrippe stehen dabei im Verhältnis zur Breite und Länge der Lasche.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der in der Lasche angeordneten Kühlrippen sieht vor, dass diese an einem Verbindungssteg zwischen seitlich, vorzugsweise parallel verlaufenden Randstreifen der Lasche ausgebildet sind. Dadurch wird eine einfache Herstellung der die Kühlrippen aufnehmenden Laschen ermöglicht. In einem Biegeprozess werden die Kühlrippen entweder entlang dem Verbindungssteg gebogen oder mit den Verbindungsstegen in einem Biegeprozess aufgestellt, so dass diese vorzugsweise um 90° gegenüber der Ebene der Lasche bzw. deren Anlagefläche am Grundkörper abstehen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der innerhalb der Lasche angeordneten Kühlrippen ist vorgesehen, dass der Abstand der Kühlrippen in der Lasche in Abhängigkeit zu der zumindest einen weiteren gefalteten Lasche ausgebildet ist, so dass die Kühlrippen einen gleichmäßigen Abstand zueinander aufweisen. Dies ermöglicht gleichzeitig, dass insgesamt große Freiräume zwischen den Kühlrippen geschaffen werden, so dass auch ein Teil der Anlagefläche des Grundkörpers, welche durch die Laschen nicht verdeckt wird, von Kühlluft umströmt werden kann.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass an der Lasche ein Befestigungspunkt oder ein Befestigungsabschnitt oder zumindest bei mehreren zum Grundkörper angeordneten Laschen and der äußersten Lasche ein Befestigungsabschnitt vorgesehen ist, der zum Grundkörper mittels einer formschlüssigen Verbindung die Lasche oder Laschen positioniert. Insbesondere bei mehreren übereinanderliegenden Laschen ist zur vereinfachten Kontaktierung der einzelnen Laschen zur Anlagefläche des Grundkörpers vorgesehen, dass die oberste Lasche Befestigungsabschnitte umfasst. Sobald diese Lasche über den Befestigungsabschnitt zum Grundkörper fixiert ist, sind gleichermaßen die dazwischenliegenden Laschen ebenfalls fixiert und liegen zumindest unter geringem Druck aneinander an, so dass eine Kontaktierung der Anlageflächen gegeben ist, um eine hohe Wärmeableitung zu erzielen.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Kühlelementes sieht vor, dass ein Befestigungsabschnitt als Teil des Randstreifens der Lasche ausgebildet ist. Dies ermöglicht, dass bei sehr kleinem Bauvolumen, bei dem die Ausbildung von Befestigungsabschnitten nicht ermöglicht ist, dennoch eine einfache Befestigung und Fixierung der Laschen zum Grundkörper erfolgt.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
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1a und b eine schematische Ansicht von vorne und hinten auf ein elektronisches Bauteil mit einem Kühlelement,
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2a bis d schematische Ansichten zur Herstellung einer ersten Ausführungsform eines Kühlelementes,
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3a bis d schematische Ansichten zur Herstellung eines alternativen Kühlelementes zu 2,
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4a bis g schematische Ansichten zur Herstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform zu 2,
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5a bis f schematische Ansichten zur Herstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform zu 2 und
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6a bis f schematische Ansichten zur Herstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform zu 2.
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In den 1a und b sind schematische Ansichten eines beispielhaften Anwendungsfalls für ein erfindungsgemäßes Kühlelement 11 dargestellt. Bei dem wärmeerzeugenden bzw. zu kühlenden Bauteil 12 handelt es sich beispielsweise um eine elektronische Anzeige, beispielsweise um ein LED-Display. Dieses Bauteil 12 ist in einem Befestigungsrahmen 14 gehalten, welcher nicht von der Sichtseite aus zugängliche Befestigungsaufnahmen 17 beziehungsweise Montageelemente aufweist. Das Kühlelement 11 ist auf der Rückseite des Bauteils 12 an dem Rahmen 14 befestigt. Das Kühlelement 11 liegt zumindest teilweise bevorzugt großflächig oder vollflächig an der Rückseite des Bauteils 12 an, um eine gute Wärmeübertragung und eine gute Wärmeabfuhr zu ermöglichen.
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Solche Bauteile 12 werden beispielsweise in Instrumententafelbauteilen in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Darüber hinaus können weitere Anwendungsbereiche vorgesehen sein, bei denen wärmeerzeugende Geräte, Bauteile oder Vorrichtungen durch eine Wärmeabfuhr über eine kontaktierte Wärmeleitung erfolgt. Die Anordnung und Positionierung des Kühlelementes 11 an einem Rahmen 14 auf der Rückseite eines elektronischen Bauteils 12 ist nur beispielhaft. Ebenso kann das Kühlelement 11 auch unmittelbar an dem Bauteil angreifen beziehungsweise daran befestigt werden. Darüber hinaus kann das Kühlelement 11, welches nachfolgend noch näher beschrieben sei wird, auch an anderweitigen Bauteilen als elektrischen Bauteilen 12 vorgesehen sein, welche Wärme erzeugen, die zur Betriebssicherheit abgeführt werden muss.
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Das Kühlelement 11 umfasst einen plattenförmigen Grundkörper 21 sowie eine Lasche 22, an welcher Kühlrippen 23 angeformt sind. Diese Lasche 22 ist über Befestigungspunkte 26 zum Grundkörper 21 fixiert. Diese entstehen beispielsweise beim Verclinchen oder Verstemmen der Lasche 22 zum Grundkörper 21. An einer Seitenkante 27 oder einer Längsseite 28 können einzelne Befestigungselemente 17 vorgesehen sein, welche beispielsweise mit dem Bauteil 12 und/oder dem Rahmen 14 eine lösbare oder unlösbare Rast-/Schnappverbindung oder Klemmverbindung eingehen können.
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Dieses Kühlelement 11 ist aus Blech als Stanzbiege-Bauteil ausgebildet. Dabei ist vorgesehen, dass sowohl der Grundkörper 21, die Lasche 22 als auch die Kühlrippen 23 aus einem Teil bestehen bzw. eine zusammenhängende Einheit bilden. Die äußere Kontur des Kühlelementes 11 sowie die Form und Größe der Laschen 22 und/oder der Kühlrippen 23 ist nur beispielhaft und auf jegliche Anwendungsfälle.
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Die Herstellung des in den 1a und b beispielhaft dargestellten Kühlelementes 11 wir anhand der nachfolgenden 2a bis d näher beschrieben.
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Aus einer Blechtafel oder aus einer endlosen Blechbahn, welches beispielsweise gemäß der Pfeilrichtung A einer nicht näher dargestellten Stanzbiegemaschine zugeführt wird, erfolgt in einem ersten Arbeitsschritt ein Stanzprozess, durch den die äußere Kontur des Kühlelementes 11 wie in 2a dargestellt ist, als Blechstanzbiegeteil 30 ausgestanzt wird. Bevorzugt erfolgt in diesem ersten Arbeitsschritt ein Stanzbiegeprozess, durch welchen beispielsweise die Konturen für die Befestigungselemente 24 aufgebracht werden, wie dies beispielsweise aus der perspektivischen Darstellung in 2d hervorgeht.
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Alternativ kann das Einbringen der Konturen für die Befestigungselemente auch im letzten Arbeitsschritt beim Verclinchen oder Verstemmen der Lasche 22 zum Grundkörper 21 erfolgen.
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Das Blechstanzbiegeteil 30 umfasst den plattenförmigen Grundkörper 21, die eine Lasche 22 sowie daran einstückig angeformte Kühlrippen 23 als auch einen Verformungsabschnitt 31, der die Lasche 22 mit dem Grundkörper 12 verbindet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Kühlrippen 23 entlang einer Seitenkante einer Anlagefläche 31 der Lasche 22 angeordnet.
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In einem nachfolgenden Prozessschritt, der in 2b dargestellt ist, werden die Kühlrippen 23 gemäß Pfeil B umgebogen, so dass diese erhaben gegenüber der Lasche 22 angeordnet sind. Die Biegerichtung ist dabei derart vorgesehen, dass diese entgegengerichtet zur Anlagefläche 32 der Lasche 22 erfolgt. Die Kontur der Abkantung oder Umbiegung der Kühlrippe 23 ist beliebig. Nach dem Ausbilden der Kühlrippe 23 zur Lasche 22 wird diese zum Grundkörper 21 gefaltet. Dabei ist ein in 2c dargestellter Biegevorgang gemäß Pfeil C um 180° vorgesehen, so dass die Anlagefläche 32 der Lasche 22 zur Anlage auf der Anlagefläche 33 des Grundkörpers 12 übergeführt wird. Dieser Faltvorgang wird durch den Verformungsabschnitt 31 ermöglicht, indem die Lasche 22 längs des Verformungsabschnitts 31 gebogen wird.
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Nachdem die Lasche 22 zur Anlage auf der Anlagefläche 33 des Grundkörpers 21 übergeführt wurde, wird die Lasche 22 über die Befestigungspunkte 26 zum Grundkörper 21 fixiert, so dass eine großflächige Anlage, insbesondere eine vollflächige Anlage bzw. Kontaktierung der Lasche 22 zum Grundkörper 12 gegeben ist. Dabei kann gemäß einer ersten Ausführungsform ein Verclinchen oder ein Verstemmen durchgeführt werden, wodurch diese Befestigungspunkte 26 gebildet werden. Alternativ können ebenso Kiebe-, Löt-, Schweißverbindungen oder dergleichen vorgesehen sein.
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Die Länge und Breite der Lasche 22 ist dabei grundsätzlich beliebig gestaltbar. Bevorzugt ist vorgesehen, dass sich die Länge der Lasche bzw. die Anlagefläche 32 der Lasche 22 sich über die gesamte Breite des Grundkörpers 21 erstreckt, so dass eine möglichst große Kontaktfläche zwischen den Kühlrippen 23 und dem Grundkörper 21 ermöglicht ist, um die Wärmeleitung zu erhöhen. Alternativ zu der in 2a dargestellten Lasche 22 die schmal streifenförmig ausgebildet ist und sich über die gesamte Länger des Grundkörpers 21 erstreckt, kann diese sich nur teilweise über die Länge des Grundkörpers 21 erstrecken. Ebenso kann diese Lasche 22 sich über die gesamte Breite des Grundkörpers 21 jedoch nur teilweise in Bezug auf die Länge oder auch vollständig erstrecken. Diese geometrischen Ausgestaltungen sind Abhängig von dem zur Verfügung stehenden Einbauraum solcher Kühlelemente 11 und werden optimiert an den zur Verfügung stehenden Einbauraum angepasst.
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Der Verformungsabschnitt 31 ist dabei in seiner Breite derart vorgesehen, dass ein Umbiegen der Lasche um 180° möglich ist und gleichzeitig die erforderliche Grundfläche des Grundkörpers 21 beibehalten wird. Die Breite des Verformungsabschnittes 31, welche den Abstand zwischen dem Grundkörper und der dazu verbundenen Lasche 22 bildet, wird entsprechend dem Biegeradius aufgrund der Materialstärke des Bleches bestimmt. Ebenso wird diese Breite des Verformungsabschnittes 31 in Abhängigkeit der später noch beschriebenen Faltanordnung von mehreren Laschen 22, 22' ausgelegt. Dieser Verformungsabschnitt 31 erstreckt sich vorteilhafterweise nur teilweise über die Breite der Lasche 22. Dieser kann durchgehend aber auch teilweise unterbrochen sein. Insbesondere bei breiten Laschen 22 kann der Verformungsabschnitt 31 mehrere einzelne Stege umfassen bzw. der Verformungsabschnitt ist quasi perforiert ausgebildet, so dass geringere Biegkräfte erforderlich sind, um den Faltvorgang einer sehr breiten Lasche 22 durchzuführen. Gleichzeitig kann dadurch auch eine Gewichtseinsparung erzielt werden.
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Dieses Kühlelement 11 ist somit aus einem Teil hergestellt. Dadurch ist eine vereinfachte Handhabung gegeben. Darüber hinaus kann durch eine geringe Anzahl von Arbeitsschritten das Kühlelement 11 gemäß 2d bzw. den 1a und 1b hergestellt werden. Darüber hinaus ist eine hohe Maßhaltigkeit aufgrund der einfachen Verfahrensschritte ermöglicht.
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In den 3a bis d ist eine alternative Ausführungsform des Kühlelementes zu den 2a bis d dargestellt. Diese Ausführungsform des Kühlelementes unterscheidet sich dadurch, dass die Kühlrippen 23 andersartig ausgebildet und an der Lasche 22 integriert sind.
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Bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Lasche 22 streifenförmig ausgebildet ist und sich innerhalb der äußeren Geometrie der Lasche 22 die Kühlrippen 23 erstrecken. Hierfür ist beispielsweise in einem ersten Stanzschritt 36 zur Herstellung des Blechstanzbiegeteils 30 vorgesehen, dass innerhalb der Lasche 22 die Kontur der Kühlrippen 23 durch die Einbringung von Aussparungen 39 ausgestanzt wird. Dabei sind die Kühlrippen 23 an einem Verbindungssteg 37 aufgenommen, welche sich zwischen zwei Randstreifen 38 erstrecken, die die Lasche 22 seitlich nach außen und in Längsrichtung begrenzen. Die Herstellung des Grundkörpers 21 und des Verformungsabschnittes 31 erfolgt in Analogie zum zuvor beschriebenen Herstellungsprozess.
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In einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt 41 werden die Kühlrippen 23 aus einer Laschenebene herausgebogen. Gemäß einer ersten Ausführungsform werden die Kühlrippen 23 um eine Biegekante benachbart zum Verformungssteg 37 umgebogen. In einer alternativen Ausführungsform kann auch der Verbindungssteg 37 um 90° gedreht werden, und über eine Verschränkung mit den Randstreifen 38 in Verbindung stehen. Die Kühlrippen 23 werden dabei in Bezug auf die Zeichnungsebene nach unten gebogen, so dass diese rechtwinklig nach unten stehen.
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In einem nachfolgenden Arbeitsschritt, der in 3b dargestellt ist, erfolgt ein Biegeprozess, in dem die Faltung der Lasche 22 zum Grundkörper 21 gemäß Pfeil C erfolgt, so dass die Anlagefläche 32 der Lasche 22 zur Anlage auf der Anlagefläche 33 des Grundkörpers 21 übergeführt wird, wie dies in 3c dargestellt ist. Aus diesem Faltvorgang wird auch die erforderliche Biegerichtung der Kühlrippen 23 ersichtlich.
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In den 3c und d ist eine perspektivische Ansicht von vorne und hinten des alternativen Kühlelementes 11 dargestellt. An den Befestigungspunkten 26 wird beispielsweise der Randstreifen 38 mit dem Grundkörper 21 zur Fixierung verstemmt. Bei dieser Ausführungsform gemäß den 3c und d weisen die Kühlrippen 23 bevorzugt einen regelmäßigen Abstand zueinander auf. Diese Kühlrippen 23 sind dabei rechtwinklig zur Längserstreckung des Streifens ausgebildet. Alternativ können diese Kühlrippen 23 auch um 90° gedreht ausgerichtet an der Lasche 22 vorgesehen sein. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß des Kühlelementes 11 zu den 2a bis d ist bei dieser Ausführungsform gemäß den 3a bis d eine kleinere Anlagefläche 32 der Lasche 22 zum Grundkörper 21 gegeben.
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Weitere Abwandlungen der Anordnung und Ausgestaltung der Kühlrippen 23 zur Lasche 22 beim Vergleich der Kühlelemente 11 gemäß den 2d und 3d werden offensichtlich.
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In den 4a bis d sind einzelne Verfahrensschritte zur Herstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Kühlelementes 11 gemäß den 4e und g dargestellt. Diese Ausführungsform weicht von der Ausführungsform gemäß den 3c und d dahingehend ab, dass an dem Grundkörper 21 zwei einander gegenüberliegenden Laschen 22 jeweils an einer Seitenkante 27 angeordnet sind. Durch die Anordnung von zwei Laschen 22 an dem Grundkörper 21 kann die Anzahl der Kühlrippen verdoppelt werden. Zur Herstellung des Kühlelementes 11 ist in Analogie zu 3a vorgesehen, dass zunächst in einem Stanzschritt 36 die Kontur des Grundkörpers 21, die Befestigungselemente 24 sowie die Kontur der Laschen 22 und deren jeweilige Verbindungsabschnitte 31 als auch die Kontur der Kühlrippen 23 durch die Aussparung 39 ausgestanzt werden. Bei dieser Ausführungsform werden zusätzlich noch an den Laschen 22 angeordnete Befestigungsabschnitte 43 ausgestanzt, durch welche die Lasche 22 zum Grundkörper 21 fixiert werden.
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In einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt 41 werden wiederum die Kühlrippen 23 aufgebogen. Dabei ist vorgesehen, dass die Kühlrippen der Lasche 22 und die Kühlrippen 23 der Lasche 22' gegenläufig gebogen werden, so dass die Kühlrippen 23 vor dem Faltvorgang beide in die gleiche Richtung weisen. Anschließend wird gemäß 4b zunächst die Lasche 22' gemäß Pfeil C zum Grundkörper 21 gefaltet, so dass diese zur Anlage auf der Anlagefläche 33 kommt, wie dies in 4c dargestellt ist. Nachfolgend wird in einem nächsten Bearbeitungsschritt die Faltung der Lasche 22 durchgeführt, wie dies gemäß Pfeil D in 4d dargestellt ist. Nach Abschluss des Faltvorganges liegen die beiden Laschen 22 und 22' parallel übereinander. Die Kühlrippen 23 der Lasche 22' durchgreifen die Aussparung 39 der Lasche 22. Der Abstand der Aussparungen 39 beziehungsweise deren Anordnung ist dabei so gewählt, dass die Kühlrippen 23, wie beispielsweise in 4e dargestellt ist, einen regelmäßigen Abstand zueinander aufweisen. Damit die Laschen 22 und 22' parallel zur Anlagefläche 33 des Grundkörpers 21 anordenbar sind und eine Position gemäß 4e einnehmen können, sind die jeweiligen Verformungsabschnitte 31 entsprechend in der Breite angepasst und ausgebildet. Der Verformungsabschnitt 31 für die Lasche 22 muss dabei zumindest um die Dicke der Lasche 22' größer ausgebildet sein, um ein Anliegen der Lasche 22 auf der Lasche 22' zu ermöglichen.
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In 4f und g wird ein letzter Arbeitsschritt zur Herstellung des Kühlelementes 11 dargestellt. In diesem Arbeitsschritt erfolgt das Befestigen der Laschen 22, 22' zum Grundkörper 21. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Befestigungsabschnitt 43 durch eine formschlüssige Verbindung zum Grundkörper 21 über den Befestigungspunkt 26 fixiert wird. Hierbei kann wiederum ein Verclinchen oder ein Verstemmen vorgesehen sein. Auch die weiteren alternativen Befestigungsmöglichkeiten, wie Nieten, Schweißen, Kleben oder dergleichen sind möglich. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zwischen der Lasche 22' und der Lasche 22 Befestigungspunkte 26 vorgesehen sind, wie dies in 4g dargestellt ist. Bei dieser in den 4f und 4g dargestellten Ausführungsform wird somit die Lasche 22' über die Befestigung der Lasche 22 zum Grundkörper 21 gehalten. Es kann zusätzlich jedoch vorgesehen sein, dass Befestigungspunkte nach dem Falten der Lasche 22' zum Grundkörper 21 gesetzt werden, so dass die Lasche 22' gemäß der in 4c dargestellten Position zusätzlich zum Grundkörper 21 fixiert wird.
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In den 5a bis c sind die Herstellungsschritte für eine alternative Ausführungsform eines Kühlelementes 11 gemäß den 5d und f dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß den 4e und g beziehungsweise dem Herstellungsverfahren gemäß den 4a bis d dadurch, dass die eine Lasche 22 an einer Seitenkante 27 angeordnet ist und die weitere Lasche 22 an einer Längsseite 28 des Grundkörpers 21 angeordnet ist. Zur Herstellung des Kühlelementes 11 ist dabei wiederum, wie bei der vorherigen Ausführungsform eine Faltreihenfolge, einzuhalten. Beispielsweise ist diese derart vorgesehen, dass sich die über den sich entlang sich der Längsseite 28 erstreckenden Verformungsabschnitt 31 angeordnete Lasche 22' zunächst gemäß Pfeil C in 5b auf den Grundkörper 21 zubewegt und gefaltet wird, um anschließend die Lasche 22 in einem weiteren Falzprozess gemäß Pfeil D in 5c beziehungsweise Biegeprozess zur Anlage auf der Lasche 22' überzuführen. Es versteht sich, dass die Faltreihenfolge auch umgekehrt erfolgen kann, wobei in einem solchen Fall dann wiederum die Verformungsabschnitte 31 entsprechend zu dimensionieren sind. Bei der in den 5d bis f dargestellten Ausführungsform des Kühlelementes 11 ist somit der Verformungsabschnitt 31 eine Längsseite und eine Schmalseite des Grundkörpers 21 vorgesehen.
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Die Befestigung der Laschen 22, 22' kann wiederum analog der zuvor beschriebenen Ausführungsformen erfolgen. Zusätzlich kann bei dieser Ausführungsform auch wiederum ein Befestigungsabschnitt 43 vorgesehen sein.
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In den 6a bis e sind weitere Herstellungsschritte zur Herstellung eines Kühlelementes 11 gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform in 6f dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass in einem ersten Bearbeitungsschritt beziehungsweise Stanzschritt 36 wiederum der Grundkörper 21, die Befestigungselemente 24, die Laschen 22 und 22' als auch die Kühlrippen 23 ausgebildet werden. Bei diesem Blechstanzbiegeteil 30 ist jedoch vorgesehen, dass die Lasche 22 über eine sich entlang der Längsseite 28 des Grundkörpers 21, erstreckenden Verformungsabschnitt 31 gehalten ist. Die zweite Lasche 22' ist dabei im Unterschied zu den vorstehenden Ausführungsformen nicht an dem Grundkörper 21 einteilig befestigt, sondern wiederum an der Lasche 22 über einen weiteren Verformungsabschnitt 31'. In einem darauffolgenden Bearbeitungsschritt 41 werden die Kühlrippen der Lasche 22 um 90° nach unten gebogen und die Kühlrippen 23 der Lasche 22' entgegengerichtet nach oben gebogen.
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In einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt wird die Lasche 22' gemäß Pfeil C zur Anlage an der Lasche 22 gefaltet, wie dies in 6c dargestellt ist. Anschließend wird die bereits einmal gefaltete Anordnung der beiden Laschen 22 und 22' gemeinsam um den Verformungsabschnitt 31 gemäß Pfeil D in 6d gefaltet, so dass die Anlagefläche 32 der Lasche 22' zur Anlage auf der Anlagefläche 33 des Grundkörpers 21 gelangt, wie dies durch in 6e dargestellt ist. In einem letzten Arbeitsschritt können die Befestigungspunkte 26 gesetzt und beispielsweise auch die Befestigungselemente 24 in deren Kontur übergeführt werden.
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Diese alternative Ausführungsform zur Herstellung des Kühlelementes 11 gemäß 6f zeigt, dass die Laschen 22 sowohl am Grundkörper 21 als auch selbst an Laschen 22' angeordnet sein können. Ein alternatives nicht näher dargestelltes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass an einer Seitenkante 27 die Lasche 22 vorgesehen ist, wie dies beispielsweise in 5a dargestellt ist. Am dortigen freien Ende der Lasche 22 ist wiederum ein Verformungsabschnitt 31' vorgesehen, der die Lasche 22' aufnimmt. Somit ist die Lasche 22 anstelle über einen sich an der Längsseite erstreckenden Verformungsabschnitt 31 über einen sich entlang der Stirnseite erstreckenden Verformungsabschnitt verbunden. Somit können mehrere Laschen 22, 22' in deren Längserstreckung hintereinander angeordnet werden. Die nacheinander erfolgende Faltung erfolgt in Analogie zu den 6b bis e.
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Ebenso kann vorgesehen sein, dass beispielsweise zunächst eine Faltung einer Lasche in Analogie zu den 3a bis c erfolgt. Anschließend kann eine Faltung von den Laschen 22 und 22' entsprechend den 6a bis e erfolgen. Dabei kann die Anordnung der Laschen 22. 22' an den Stirnseiten 27 und Längsseiten 28 auch beliebig vertauscht sein. In Abhängigkeit der Größenverhältnisse der Laschen 22. 22' und der Geometrie des Grundkörpers kann eine beliebige Kombination der Faltung der Laschen 22, 22' in Abhängigkeit deren Anordnung über die Verformungsabschnitte 31, 31' vorgesehen sein.
