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Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Kühlers an einer Karosserie eines Fahrzeuges.
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Bei einem Kühler handelt es sich um ein Element, das einen Wärmeaustausch zwischen mindestens zwei Fluiden, wobei mindestens ein Fluid den Kühler durch- und ein zweites Fluid den Kühler umströmt, ermöglicht. Üblicherweise handelt es sich bei den Fluiden, die bei Fahrzeugen eingesetzt werden um Wasser, Öle und Gase. Herkömmlicherweise ist der Kühler ein Element, das als Metall- oder Kunststoffkonstruktion ausgeführt ist und die Funktion des Wärmeaustausches durch die Vergrößerung der umströmten Fläche erreicht.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Anordnung eines Kühlers an einer Karosserie eines Fahrzeuges bekannt, wobei der Kühler mittels eines Befestigungselementes an einer Kühlerbrücke befestigt ist, welche oberhalb des Kühlers angeordnet ist und deren beide Enden an Teilen der Karosserie befestigt sind. Üblicherweise ist ein vorderes Ende der Kühlerbrücke an einem Fahrzeugquerträger befestigt und ein hinteres Ende der Kühlerbrücke ist an einem weiteren Bereich der Karosserie befestigt. Die oberhalb des Kühlers angeordnete Kühlerbrücke bewirkt somit eine mechanische Verbindung zwischen dem Kühler und der Karosserie.
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Bei einer seitlich versetzten Kollision wird eine auf die Karosserie, insbesondere auf den Fahrzeugquerträger wirkende kollisionsbedingte Kraft über die Kühlerbrücke übertragen, wobei die Kühlerbrücke verformt wird.
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Dadurch, dass der Kühler mittels des Befestigungselementes an der Kühlerbrücke befestigt ist, wird bei der kollisionsbedingten Verformung der Kühlerbrücke die Position des Kühlers verändert, wobei derselbe mit sonstigen Bauteilen kollidieren kann und sich verformt, was zu einer Zerstörung des Kühlers führen kann.
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Der Kühler ist im Stand der Technik an seinem oberen Rand jeweils seitlich einmal an der Kühlerbrücke befestigt und am unteren Rand jeweils seitlich einmal an der Karosserie des Fahrzeugs befestigt, so dass der im Wesentlichen rechteckige Kühler an seinen vier Eckbereichen gehalten ist. Bei einer seitlich versetzten Kollision wirkt eine kollisionsbedingte Kraft im Wesentlichen an einer der oberen seitlichen Befestigungen des Kühlers an der Kühlerbrücke. Dadurch wirkt auch bei nur leichten, seitlich versetzten Kollisionen ein Torsionsmoment auf den Kühler, welches den Kühler tordiert, so dass dieser in seiner äußeren Form verändert wird. Dieses Torsionsmoment kann ebenfalls zur Zerstörung des Kühlers führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Anordnung eines Kühlers an einer Karosserie eines Fahrzeuges anzugeben, so dass die Wahrscheinlichkeit erhöht ist, dass der Kühler im Falle einer auf die Karosserie kollisionsbedingt seitlich wirkenden Kraft unbeschädigt bleibt.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Anordnung eines Kühlers an einer Karosserie eines Fahrzeuges umfasst einen Kühler sowie wenigstens ein Befestigungselement. Erfindungsgemäß ist das Befestigungselement derart seitlich am Kühler und an einem nicht deformierten Bereich einer Crashbox angeordnet, dass das Befestigungselement bei Einwirken einer definierten, kollisionsbedingten Kraft auf die Karosserie in Richtung der einwirkenden Kraft versagt.
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Dadurch, dass ein Befestigungselement seitlich am Kühler angeordnet ist und eine Sollbruchstelle aufweist, wird im Falle einer Kollision die auf den Kühler weitergeleitete Kraft gegenüber einer bekannten Anordnung reduziert und somit die Gefahr einer Beschädigung des Kühlers zumindest reduziert. Insbesondere bei leichten Kollisionen und bei leichten seitlich versetzten Kollisionen wird eine Sollbruchstelle gezielt zerstört, wodurch der Kühler zumindest partiell von der Karosserie entkoppelt wird, wodurch die Gefahr einer Beschädigung des Kühlers zumindest bei einer leichten Kollision reduziert wird.
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Dadurch ist die Gefahr des Austretens eines unter Druck befindlichen Fluids vermindert, wodurch das Verletzungsrisiko beteiligter Personen verringert ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.
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Dabei zeigen schematisch:
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1 eine Anordnung eines Kühlers an einer Karosserie in einem nicht verunfallten Ausgangszustand im Stand der Technik,
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2 eine zugehörige Anordnung eines Kühlers an einer Karosserie in einem verunfallten Zustand im Stand der Technik,
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3 eine ausschnittsweise perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung eines Kühlers an einer Karosserie eines Fahrzeuges,
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4 eine zugehörige schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung an einem Kühler und
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5 eine zu 4 gehörende Detaildarstellung des Befestigungselementes.
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In der 1 ist eine seitliche Ansicht einer herkömmlichen Anordnung eines Kühlers 3 an einer Karosserie 1 eines Fahrzeuges in einem nicht verunfallten Ausgangszustand AZ gezeigt.
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Die schematische Darstellung zeigt die Karosserie 1, eine Crashbox 1.1, einen Fahrzeugquerträger 9 und eine Kühlerbrücke 2. Die Kühlerbrücke 2 ist dabei ein herkömmlich angeordnetes Verbindungselement, das in einer Brückenform ausgebildet ist. Durch die Brückenform ist die Kühlerbrücke 2 an einem vorderen Ende mit dem Fahrzeugquerträger 9 und an einem hinteren Ende mit der Karosserie 1 verbunden.
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Durch die Brückenform ist es möglich, den Kühler 3 in der herkömmlichen Anordnung vorzusehen und dabei eine Verbindung von der Karosserie 1 zu dem Fahrzeugquerträger 9 herzustellen. Bei der herkömmlichen Anordnung ist der Kühler 3 mit der oberhalb des Kühlers angeordneten Kühlerbrücke 2 verbunden und befindet sich in dieser Darstellung in einem nicht verunfallten Ausgangszustand AZ.
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Die Verbindung zwischen dem Kühler 3 und der Kühlerbrücke 2 ist häufig als Schraub- oder Klemmverbindung ausgelegt. Als Material für die Montageelemente des Kühlers 3 und der Kühlerbrücke 2 sind Schrauben oder Klemmelemente aus Metall und/oder Kunststoff einsetzbar.
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2 zeigt die herkömmliche Anordnung des Kühlers 3 an der Karosserie 1 des Fahrzeuges in einem verunfallten Zustand VZ, wobei eine Kraft F auf den Fahrzeugquerträger 9 und auf die Crashbox 1.1 gewirkt hat. Die Kraft F ist hierbei durch eine Kollision hervorgerufen.
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Durch die Kopplung der Karosserie 1 mit der Kühlerbrücke 2 und die Kopplung der Kühlerbrücke 2 mit dem Kühler 3 wird die kollisionsbedingt wirkende Kraft F derart weitergeleitet, dass der Kühler 3 infolge der Verformung der Kühlerbrücke 2 selbst auch deformiert und dadurch zerstört ist.
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3 zeigt ausschnittweise und perspektivisch die Karosserie 1 mit dem Fahrzeugquerträger 9, die Crashbox 1.1, die Kühlerbrücke 2, den Kühler 3 sowie das erfindungsgemäße Befestigungselement 4.1. Hierbei ist eine Anordnung des Kühlers 3 an der Karosserie 1 und die Anordnung des Befestigungselementes 4.1 an einem nicht deformierten Bereich der Crashbox 1.1 gezeigt, wobei das Befestigungselement 4.1 vereinfacht dargestellt ist.
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Der Kühler 3 ist in der dargestellten Anordnung seitlich an der Karosserie 1 befestigt, wobei die Befestigung mittels des Befestigungselementes 4.1 erfolgt. Die Kühlerbrücke 2 und der Kühler 3 sind nicht miteinander verbunden.
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Die 4 zeigt schematisch den Kühler 3 und das Befestigungselement 4.1 in einer rückwärtigen, perspektivischen Ansicht. In der Darstellung ist die seitliche Befestigung des erfindungsgemäßen Befestigungselementes 4.1 und das untere Befestigungselement 4.2 an dem Kühler 3 gezeigt.
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5 zeigt die zugehörige Detaildarstellung des Befestigungselementes 4.1. Diese Detaildarstellung umfasst die Karosserie 1 mit der Kühlerbrücke 2, den Kühler 3 und das erfindungsgemäße Befestigungselement 4.1.
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In der Darstellung ist die Karosserie 1 herkömmlich mit der Kühlerbrücke 2 verbunden, wobei die Verbindung mittels Schrauben hergestellt ist. Dadurch wird eine auf den hier nicht dargestellten Fahrzeugquerträger 9 kollisionsbedingt wirkende Kraft F von dem Fahrzeugquerträger 9 über die Kühlerbrücke 2 an die Karosserie 1 weitergeleitet.
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Das erfindungsgemäße Befestigungselement 4.1 des Kühlers 3, das seitlich an dem Kühler 3 angeordnet ist, umfasst ein Halteelement 5, einen Stift 6, ein Verbindungselement 7 und einen Bolzen 8.
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Das Halteelement 5 ist c-förmig ausgebildet und weist in seinem mittleren Bereich einen Freiraum FR auf, der oben und unten jeweils durch einen Flansch 5.2 begrenzt ist. In der Anordnung des Kühlers 3 an der Karosserie 1 des Fahrzeuges ist ein Steg 5.1 des Halteelementes 5 seitlich an dem Kühler 3 befestigt, wobei die Flansche 5.2 in Fahrzeugrichtung nach hinten orientiert sind.
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Der Freiraum FR wird durch die Höhe des Steges 5.1 des U-Profils festgelegt, wobei die Materialstärke der Flansche 5.2 die Gesamthöhe des Halteelementes 5 beeinflusst. Der Freiraum FR ist so gestaltet, dass der Bolzen 8 in seiner horizontalen Einbaulage zwischen den beiden Flanschen 5.2 eingesetzt werden kann, wobei der Durchmesser des Bolzens 8 kleiner ist als der Abstand zwischen den Flanschen 5.2. Der Bolzen 8 bildet die Sollbruchstelle in der Anordnung.
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Weiterhin weist das Halteelement 5 in beiden Flanschen 5.2 Aussparungen 5.3 auf, die als Bohrungen ausgebildet sind. Die Aussparungen 5.3 der Flansche 5.2 sind konzentrisch angeordnet und weisen die gleiche Größe auf, wobei die Aussparungen 5.3 der Flansche 5.2 einen identischen Abstand A von dem Steg 5.1 des Halteelementes 5 aufweisen, so dass beide Aussparungen 5.3 auf einer gemeinsamen Achse liegen. Zusätzlich weisen die Aussparungen 5.3 der Flansche 5.2 einen definierten Randabstand B von einer Seite 5.4 des Flansches 5.2 auf. Der Randabstand B ist bei beiden Aussparungen 5.3 gleich. Der Abstand A ist so gewählt, dass der Bolzen 8 in den Freiraum eingebracht werden kann und der Bolzen 8 mittels eines Stiftes 6 an der Montageposition gehalten wird.
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Das Halteelement 5 ist mit herkömmlichen Befestigungselementen wie Schrauben oder Nieten an dem Kühler 3 befestigt. Eine Ausbildung des Kühlers 3 mit integriertem Halteelement 5 oder andere Möglichkeiten der Befestigung des Halteelementes 5 an dem Kühler 3 sind möglich.
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Der in die Aussparungen 5.3 des Halteelements 5 einsetzbare Stift 6 weist an seinem oberen Ende einen Kopf 6.1 auf. Der Kopf 6.1 des Stiftes 6 verhindert ein Verschieben des Stiftes 6 nach unten und weist eine Verdrehsicherung auf. Zusätzlich kann der Stift 6 eine Sicherung gegen ein Verschieben nach oben aufweisen. Die Sicherung kann beispielsweise ein Loch oder einen Durchbruch umfassen, der als Aufnahme für einen Splint oder eine Plombe dient. Die Ausbildung des Stiftes 6 ist auch als Kerb- oder Spannstift möglich. Die Sicherung ist auch mit anderen Befestigungsmitteln, z. B. mit Schrauben oder durch Kleben, möglich.
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Unterhalb des Kopfes 6.1 weist der Stift 6 eine zylindrische Außenform auf. Der Stift 6 hat eine Länge L, die so gewählt ist, dass bei Aufliegen des Kopfes 6.1 auf dem Flansch 5.2 der Stift 6 durch beide Aussparungen 5.3 dringt. Der Stift 6 ist so ausgebildet, dass ein unterer Abschnitt des zylindrischen Bereichs 6.2 des Stiftes 6 aus dem unteren Flansch 5.2 nach unten übersteht. Dieser überstehende Bereich dient der Anbringung der Sicherung gegen Verschiebung des Stiftes 6 nach oben. Eine andere Gestaltung des Stiftes 6 ist möglich.
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Das erfindungsgemäße Befestigungselement 4.1 weist das Verbindungselement 7 auf, das als flächiges Element ausgebildet ist und eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Bolzen 8 und der Karosserie 1 darstellt.
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Das Verbindungselement 7 weist mindestens einen Durchbruch 7.1 auf, der das Anordnen des Kühlers 3 an der Karosserie 1 trotz vorhandener Schraubverbindungen der Karosserie 1 ermöglicht, wobei das Verbindungselement 7 derart gestaltet ist, dass eine vorhandene Verschraubung durch den Durchbruch ragt und das Verbindungselement 7 an der Karosserie befestigt werden kann. Somit ermöglicht der Durchbruch 7.1 vorteilhaft die zusätzliche, nachträgliche Verwendung der Anordnung.
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Das Verbindungselement 7 ist als Metallkonstruktion ausgebildet.
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An dem Verbindungselement 7 ist der Bolzen 8 befestigt. Der Bolzen 8 weist eine umlaufende Nut 8.1 und eine Bolzenlänge BL auf. Die Bolzenlänge BL ist so gewählt, dass der Bolzen 8 die Breite BR des Halteelementes 5 vollständig durchdringt, wobei der Bolzen 8 mit dem Verbindungselement 7 fest verbunden ist. Zur Montage des Bolzens 8 an dem Verbindungselement 7 kann am unteren Ende 8.2 des Bolzens 8 ein Gewinde ausgebildet sein.
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Der Stift 6 greift im montierten Zustand in die umlaufende Nut 8.1 ein. Die optionale umlaufende Nut 8.1 des Bolzens 8 bildet eine seitliche, zusätzliche Führung für die Anordnung des Kühlers 3 an dem Fahrzeug.
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Die Anordnung des Kühlers 3 an der Karosserie 1 ist so ausgeführt, dass die auf den Fahrzeugquerträger 9 kollisionsbedingt wirkende Kraft F auf die Kühlerbrücke 2 übertragen wird, die direkte Übertragung der kollisionsbedingt wirkenden Kraft F von der Kühlerbrücke 2 auf den Kühler 3 jedoch nicht möglich ist.
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Wirkt eine durch einen Unfall hervorgerufene kollisionsbedingte Kraft F auf den Fahrzeugquerträger 9, so wird die kollisionsbedingte Kraft F in die Kühlerbrücke 2 weitergeleitet. Der Fahrzeugquerträger 9, eine zwischen Fahrzeugquerträger 9 und Karosserie 1 angeordnete Crashbox 1.1 sowie die Kühlerbrücke 2 deformieren sich abhängig von der Größe der kollisionsbedingt wirkenden Kraft F.
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Ein dabei auf den Kühler 3 infolge der kollisionsbedingt wirkenden Kraft F wirkendes Torsions- und/oder Biegemoment ist in der erfindungsgemäßen Anordnung kleiner als ein im Stand der Technik auftretendes Torsions- und/oder Biegemoment, da die Einleitung der kollisionsbedingt wirkenden Kraft F in den Kühler 3 einerseits nicht über die Kühlerbrücke 2, sondern über ein seitlich des Kühlers 3 und damit gegenüber dem Stand der Technik tiefer angeordnetes oberes Befestigungselement 4.1 erfolgt und andererseits die mittels des oberen Befestigungselementes 4.1 übertragbare Kraft begrenzt ist, da das obere Befestigungselement 4.1 eine Sollbruchstelle aufweist. Die weitergeleitete kollisionsbedingte Kraft F deformiert insbesondere bei leichten Kollisionen somit im Wesentlichen den Fahrzeugquerträger 9 und die Crashbox 1.1 sowie die Kühlerbrücke 2, nicht aber den Kühler 3 selbst. Übersteigt die kollisionsbedingt wirkende Kraft F einen bestimmten Wert, so dass die Deformation des Fahrzeugquerträgers 9 und die Deformation der Crashbox 1.1 sowie die Deformation der Kühlerbrücke 2 nicht ausreicht, um die kollisionsbedingt wirkende Kraft F zu absorbieren, wird der Fahrzeugquerträger 9 mit der Crashbox 1.1 im weiteren Kollisionsverlauf in Richtung Fahrzeug weiter nach hinten verschoben bis der Fahrzeugquerträger 9 den Kühler 3 berührt. Im weiteren Kollisionsverlauf wird dann die kollisionsbedingt wirkende Kraft F direkt in den Rahmen des Kühlers 3 eingeleitet, der sich ebenfalls in Richtung des Fahrzeuges nach hinten verschiebt, wobei ein Weg, den der Kühler 3 aufgrund der Verschiebung zurücklegt, circa 3 bis 5 mm beträgt. Durch die Verschiebung des Kühlers 3 in Richtung des Fahrzeuges nach hinten wirkt eine Scherkraft auf das Befestigungselement 4.1. Durch die feste Verbindung des Verbindungselementes 7 mit der Karosserie 1 steigt die durch den Kühler 3 hervorgerufene Scherkraft an dem Bolzen 8 an und lässt die Verbindung zwischen dem Verbindungselement 7 und dem Bolzen 8 bei einer definierten Kraft versagen. Nachdem die Verbindung des Verbindungselementes 7 und des Bolzens 8 versagt hat, kann der Kühler 3 einen weiteren Weg von circa 10 mm bis 15 mm in Richtung des Fahrzeuges verschoben werden, ohne dabei mit weiteren Anbau- oder Karosserieteilen zu kollidieren.
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Dadurch wird insbesondere bei leichten Kollisionen und bei leichten seitlich versetzten Kollisionen eine Sollbruchstelle gezielt zerstört, wodurch der Kühler 3 zumindest partiell von der Karosserie 1 entkoppelt wird, wodurch die Gefahr einer Beschädigung des Kühlers 3 zumindest bei einer leichten Kollision reduziert ist.
