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Die Erfindung betrifft ein Kühlmodul für einen Kraftwagen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein solches Kühlmodul für einen Kraftwagen ist der
DE 10 2008 019 996 A1 als bekannt zu entnehmen. Das Kühlmodul umfasst wenigstens einen Wärmetauscher sowie wenigstens ein Trägerelement, an dem der Wärmetauscher gehalten ist. Über das Trägerelement ist der Wärmetauscher an wenigstens einem korrespondierenden Halteelement des Kraftwagens befestigbar.
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Es hat sich gezeigt, dass es bei einem solchen Kühlmodul zu Luftströmungen, einer so genannten Leckluft, kommen kann, welche den Wirkungsgrad des Kühlmoduls beeinträchtigen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kühlmodul für einen Kraftwagen der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass das Kühlmodul einen besseren Wirkungsgrad aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kühlmodul für einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Zur Realisierung eines besseren Wirkungsgrads des Kühlmoduls ist erfindungsgemäß wenigstens ein in das Kühlmodul integriertes Dichtungselement vorgesehen, mittels welchem der Wärmetauscher und das Trägerelement zueinander abgedichtet sind. Mittels des Dichtungselements sind unerwünschte Luftströmungen, so genannte Leckluft, vermeidbar, was dem Wirkungsgrad zugutekommt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Wärmetauscher über wenigstens eine Steckverbindung an dem Trägerelement gehalten. Dadurch kann der Wärmetauscher besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig an dem Trägerelement angeordnet werden. Dazu wird der Wärmetauscher vorzugsweise in Fahrzeughochrichtung von oben an dem Trägerelement angeordnet und über die Steckverbindung mit diesem verbunden.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Trägerelement wenigstens ein Verbindungsmittel auf, über welches zumindest ein weiterer Wärmetauscher an dem Trägerelement zu halten ist. Dabei kann der weitere Wärmetauscher an dem Trägerelement gehalten sein, wobei wenigstens ein in das Kühlmodul integriertes, weiteres Dichtungselement vorgesehen ist, mittels welchem der weitere Wärmetauscher und das Trägerelement zueinander abgedichtet sind.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kühlmodul ist einerseits die Bestückung des Trägerelements insbesondere in Fahrzeughochrichtung von oben mit den mehreren Wärmetauschern auf einfache Weise möglich, wobei die Wärmetauscher voneinander beabstandet und insbesondere in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sein können. Ist beispielsweise je nach vorgebbarer Kühlleistung des Kühlmoduls einer der Wärmetauscher nicht vonnöten und nicht vorgesehen, so kann unter Beibehaltung des Trägerelements der nicht benötigte und nicht vorgesehene Wärmetauscher einfach weggelassen und beispielsweise dessen entsprechende Ebene freigelassen werden. Dabei ist die Verwendung eines separaten, anderweitigen Trägerelements, nicht vonnöten. Mit anderen Worten weist das erfindungsgemäße Kühlmodul einen modularen Aufbau auf, wodurch das Kühlmodul beispielsweise je nach vorgebbarerer Kühlleistung mit einem oder mehreren Wärmetauschern bestückt werden kann.
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Die integrierten Dichtungselemente stellen jeweilige, interne Abdichtungen dar, wodurch Leckluft zwischen den einzelnen Wärmetauschern vermieden werden kann. Dies führt zu einem verbesserten Wirkungsgrad des Kühlmoduls, sodass dieses eine sehr hohe Kühlleistung auch bei einer relativ geringen Anzahl an Wärmetauschern aufweisen kann. Das Dichtungselement bzw. die Dichtungselemente ist bzw. sind beispielsweise Dichtlippen, welche in das Trägerelement integriert sein können. Werden die Wärmetauscher an dem Trägerelement angeordnet, so legen sich die Dichtungselemente an die Wärmetauscher an und dichten diese gegen das Trägerelement ab.
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Dadurch, dass das Trägerelement des erfindungsgemäßen Kühlmoduls zum Halten aller, gegebenenfalls vorgesehener Wärmetauscher des Kühlmoduls dient, wobei alle, gegebenenfalls vorgesehenen Wärmetauscher am Trägerelement und nicht etwa gegenseitig, d. h. aneinander gehalten bzw. befestigt sind, müssen die Wärmetauscher nicht mehr dazu ausgelegt und beispielsweise mit Aufnahmen und/oder dergleichen Haltelemente versehen werden, um anderweitige Wärmetauscher zu halten oder aneinander befestigt zu werden. Mit anderen Worten sind sämtliche, gegebenenfalls vorgesehene Wärmetauscher des Kühlmoduls am Trägerelement und nicht etwa an einem anderweitigen Wärmetauscher des Kühlmoduls angeordnet, sodass die Wärmetauscher des Kühlmoduls sowie Wasser- und/oder Luftkästen des Kühlmoduls auf ihre eigentliche Funktion der Wärmeübertragung bzw. der Führung von Wasser bzw. Luft ausgelegt werden können. Dies führt zu einem besonders geringen Gewicht sowie zu besonders geringen Kosten des erfindungsgemäßen Kühlmoduls.
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Zur Darstellung der Steckverbindung zum Halten des entsprechenden Wärmetauschers am Trägerelement umfasst die Steckverbindung wenigstens eine Steckaufnahme auf Seiten des Trägerelements und wenigstens ein Steckelement, insbesondere ein Steckbolzen, auf Seiten des entsprechenden Wärmetauschers. Dadurch kann der entsprechende Wärmetauscher zeit- und kostengünstig vorzugsweise in Fahrzeughochrichtung von oben über sein Steckelement in die Steckaufnahme eingesteckt werden. Alternativ dazu ist es möglich, dass die Steckaufnahme der Steckverbindung am entsprechenden Wärmetauscher vorgesehen ist, während das Steckelement, insbesondere der Steckbolzen, am Trägerelement vorgesehen ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der entsprechende Wärmetauscher mittels wenigstens eines Rastmittels am Trägerelement befestigt ist. Mit anderen Worten ist der entsprechende Wärmetauscher mit dem Trägerelement verrastet, wodurch eine besonders einfache Befestigung geschaffen ist.
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Vorzugsweise weist das Trägerelement spezifische Aufnahmen und/oder Befestigungselemente auf, mittels welchen das Trägerelement und über dieses das Kühlmodul im Kraftwagen montiert werden können.
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Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Trägerelement wenigstens ein Befestigungsmittel aufweist, mittels welchem ein Gebläse des Kühlmoduls befestigbar ist. Dies bedeutet, dass das Gebläse am Trägerelement zu befestigen ist und nicht etwa an dem Wärmetauscher bzw. an einem der Wärmetauscher befestigt werden muss. Die Wärmetauscher müssen somit nicht für die Aufnahme von zusätzlichen, mechanischen Belastungen beispielsweise infolge der Befestigung von anderweitigen Wärmetauschern, des Gebläses oder anderweitiger Bauteile des Kraftwagens, ausgelegt sondern können hinsichtlich ihrer Wärmeübertragungsfunktion optimiert werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Fig. alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Perspektivansicht eines Kühlmoduls für einen Kraftwagen, mit zwei Trägerelementen, an denen jeweils ein Wärmetauscher des Kühlmoduls gehalten ist, wobei in das Kühlmodul ein jeweiliges Dichtungselement integriert ist, mittels welchem der jeweilige Wärmetauscher und das zugehörige Trägerelement zueinander abgedichtet sind;
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2 eine schematische Vorderansicht des Kühlmoduls gemäß 1 zur Veranschaulichung der Montage der Wärmetauscher an den Trägerelementen;
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3 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht des Kühlmoduls gemäß den 1 und 2 zur Veranschaulichung der Abdichtung der Wärmetauscher zu den Trägerelementen;
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4 eine schematische Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des Kühlmoduls gemäß 1 bis 3; und
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5 eine schematische Vorderansicht des Kühlmoduls gemäß 4.
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1 bis 3 zeigen ein Kühlmodul 10 für einen beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen. Das Kühlmodul 10 umfasst ein erstes Trägerelement 12, welches auch als erster Modulträger bezeichnet wird. Das Kühlmodul 10 umfasst ferner ein zweites Trägerelement 14, welches auch als zweiter Modulträger bezeichnet wird. Die Trägerelemente 12, 14 sind beispielsweise – bezogen auf einen im Kraftwagen montierten Zustand des Kühlmoduls 10 – in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet. Das Kühlmodul 10 umfasst ferner einen dem ersten Trägerelement 12 zugeordneten, ersten Wärmetauscher 16 sowie einen dem zweiten Trägerelement 14 zugeordneten, zweiten Wärmetauscher 18. Die Wärmetauscher 16, 18 sind dabei am entsprechend zugeordneten Trägerelement 12, 14 gehalten.
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Zum Halten der Wärmetauscher 16, 18 am jeweiligen Trägerelement 12, 14 sind jeweilige Steckverbindungen 20, 22 des ersten Trägerelements 12 und des ersten Wärmetauschers 16 sowie jeweilige Steckverbindungen 24, 26 des zweiten Trägerelements 14 und des zweiten Wärmetauschers 18 vorgesehen. Die Funktion der Steckverbindungen 20, 22, 24, 26 sind insbesondere in Zusammenschau mit 2 erkennbar. Die erste Steckverbindung 20 umfasst einen ersten Steckbolzen 28, welcher am ersten Wärmetauscher 16 angeordnet ist. Ferner umfasst die erste Steckverbindung 20 eine erste Steckaufnahme 30, welche am ersten Trägerelement 12 vorgesehen ist. Die erste Steckaufnahme 30 umfasst eine Aufnahme, die von dem ersten Steckbolzen 28 durchdrungen werden kann und welche in Umfangsrichtung nicht vollständig geschlossen sondern bereichsweise offen ausgebildet ist.
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Die zweite Steckverbindung 22 umfasst einen zweiten Steckbolzen 32, welcher am ersten Wärmetauscher 16 angeordnet ist. Ferner umfasst die zweite Steckverbindung 22 eine zweite Steckaufnahme am ersten Trägerelement 12, welche von dem zweiten Steckbolzen 32 durchdrungen werden kann und welche in Umfangsrichtung vollständig geschlossen ist.
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Analog dazu umfasst die dritte Steckverbindung 24 einen dritten Steckbolzen 34 am zweiten Wärmetauscher 18 sowie eine dritte Steckaufnahme 36, welche von dem dritten Steckbolzen 34 durchdrungen werden kann und welche in Umfangsrichtung nicht vollständig geschlossen sondern teilweise offen ausgebildet ist.
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Die vierte Steckverbindung 26 umfasst einen vierten Steckbolzen 38 am zweiten Wärmetauscher 18 sowie eine vierte Steckaufnahme, welche von dem vierten Steckbolzen 38 durchdrungen werden kann und welche in Umfangsrichtung vollständig geschlossen ist.
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Entsprechend dazu umgekehrt ist es möglich, dass die Steckbolzen 28, 32, 34, 38 nicht an den Wärmetauschern 16, 18 sondern entsprechend an den Trägerelementen 12, 14 und die Steckaufnahmen 30, 36 der Steckverbindungen 20, 24 sowie die Steckaufnahmen der Steckverbindungen 22, 26 nicht an den Trägerelementen 12, 14 sondern entsprechend an den Wärmetauschern 16, 18 vorgesehen sind.
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Durch die entsprechende Ausgestaltung der Steckverbindungen 20, 22, 24, 26 ist es vorliegend möglich, die Wärmetauscher 16, 18 in Fahrzeughochrichtung von oben in die beispielsweise als Bohrungen ausgebildeten Steckaufnahmen der Steckverbindungen 22, 26 über ihre Steckbolzen 32, 38 einzustecken, Anschließend werden die Wärmetauscher 16, 18 über ihre Steckbolzen 28, 34 und über die jeweiligen Öffnungen der Steckaufnahmen 30, 36 in diese eingesteckt. Die Steckaufnahmen 30, 36 sind somit als Sackloch ausgebildet in welche die Steckbolzen 28, 34 eingesteckt werden können.
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Nach dieser Bestückung der Trägerelemente 12, 14 (Modulträger) werden die Wärmetauscher 16, 18 mit den Trägerelementen 12, 14 verrastet. Die Verrastung erfolgt beispielsweise an den bezogen auf die Fahrzeughochrichtung oberen Steckverbindungen 20, 24. Durch dieses Verrasten sind die Wärmetauscher 16, 18 an den Trägerelementen 12, 14 befestigt.
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Wie in Zusammenschau mit 3 erkennbar ist, sind jeweilige, in das Kühlmodul 10 integrierte Dichtungselemente 40 vorgesehen. Die Dichtungselemente 40, wobei in 3 lediglich das dem ersten Trägerelement 12 und dem ersten Wärmetauscher 16 zugeordnete Dichtungselement 40 zu erkennen ist, sind beispielsweise in die Trägerelemente 12, 14 integriert und legen sich an die befestigten Wärmetauscher 16, 18 an. Dadurch sind die Wärmetauscher 16, 18 zu den Trägerelementen 12, 14 jeweilig abgedichtet, sodass unerwünschte Luftströmungen, so genannte Leckluft, vermieden ist. Dies kommt dem Wirkungsgrad des Kühlmoduls 10 zugute.
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Die Wärmetauscher 16, 18 umfassen beispielsweise Kühllamellen und/oder dergleichen Leitungselemente, welche von einem Kühlmedium, insbesondere einer Kühlflüssigkeit durchströmt werden können. Das Kühlmedium dient dabei zum Kühlen wenigstens eines Aggregats, insbesondere eines Antriebsaggregats wie beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, des Kraftwagens. Durch das Kühlen des Aggregats wird das Kühlmedium infolge eines Wärmeübergangs von dem Aggregat an das Kühlmedium erwärmt. Dadurch wird das Aggregat gekühlt.
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Nach dieser Kühlung durchströmt das Kühlmedium die Leitungselemente der Wärmetauscher 16, 18, wobei die Leitungselemente beispielsweise bei einer Fahrt des Kraftwagens von Luft umströmt werden. Infolge dieser Umströmung der Leitungselemente durch Luft erfolgt ein weiterer Wärmeübergang von dem erwärmten Kühlmedium über die Leitungselemente an die die Leitungselemente umströmende Luft, sodass dadurch das Kühlmedium gekühlt wird. Anschließend kann das Kühlmedium wieder zu dem Aggregat geführt werden und das Aggregat kühlen.
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Da die Wärmetauscher 16, 18 an dem entsprechenden Trägerelement 12, 14 und nicht etwa aneinander, d. h. gegenseitig befestigt sind, können die Wärmetauscher für die Kühlfunktion optimiert und auf diese Kühlfunktion ausgelegt werden. Die Wärmetauscher 16, 18 müssen nicht dahingehend ausgelegt werden, zusätzliche mechanische Belastungen beispielsweise infolge von Befestigungen von anderweitigen Anbauteilen und/oder anderweitigen Wärmetauschern des Kühlmoduls 10 an den Wärmetauschern 16, 18 zu ertragen.
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4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform des Kühlmoduls 10 gemäß 1 bis 3. Wie 4 und 5 zu entnehmen ist, umfasst das Kühlmodul 10 einen dritten Wärmetauscher 42, welcher dem ersten Trägerelement 12 zugeordnet ist. Ferner umfasst das Kühlmodul 10 gemäß 4 und 5 einen vierten Wärmetauscher 44, welcher dem zweiten Trägerelement 14 zugeordnet ist. Zum Halten und Befestigen des dritten Wärmetauschers 42 am ersten Trägerelement 12 ist auf Seiten der ersten Steckverbindung 20 eine fünfte Steckverbindung 46 sowie aufseiten der zweiten Steckverbindung 22 eine sechse, in 4 und 5 nicht erkennbare Steckverbindung vorgesehen, welche entsprechend den Steckverbindungen 20, 22 ausgebildet sind.
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Die fünfte Steckverbindung 46 umfasst eine fünfte Steckaufnahme 48 am ersten Trägerelement 12 sowie einen fünften Steckbolzen 50 am dritten Wärmetauscher 42. Die fünfte Steckaufnahme 48 kann von dem fünften Steckbolzen 50 durchdrungen werden und ist in Umfangsrichtung nicht vollständig geschlossen, sondern teilweise offen ausgebildet, sodass auch der fünfte Steckbolzen 50 in die fünfte Steckaufnahme 48 eingesteckt werden kann.
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Die sechste Steckverbindung auf Seiten der zweiten Steckverbindung 22 umfasst eine sechste Steckaufnahme am ersten Trägerelement 12 und einen sechsten Steckbolzen am dritten Wärmetauscher 42, wobei der sechste Steckbolzen in die sechste, in Umfangsrichtung vollständig geschlossene Steckaufnahme eingesteckt werden kann.
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Zum Befestigen des dritten Wärmetauschers 42 im ersten Trägerelement 12 ist dieser beispielsweise auf Seiten der oberen, fünften Steckverbindung 46 mit dem ersten Trägerelement 12 verrastet.
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Zum Halten des vierten Wärmetauschers 44 am zweiten Trägerelement 14 ist auf Seiten der dritten Steckverbindung 24 eine siebte Steckverbindung 52 vorgesehen, welche einen siebten Steckbolzen 54 am vierten Wärmetauscher 44 und eine siebte Steckaufnahme 56 am zweiten Trägerelement 14 umfasst. Die siebte Steckaufnahme 56 kann von dem siebten Steckbolzen 54 durchdrungen werden und ist in Umfangsrichtung nicht vollständig geschlossen ausgebildet sondern teilweise geöffnet.
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Auf Seiten der vierten Steckverbindung 26 ist eine achte, in den 4 und 5 nicht erkennbare Steckverbindung vorgesehen, welche einen achten Steckbolzen am vierten Wärmetauscher 44 und eine achte Steckaufnahme am zweiten Trägerelement 14 umfasst. Die achte Steckaufnahme ist in Umfangsrichtung vollständig geschlossen ausgebildet und kann vom achten Steckbolzen durchdrungen werden.
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Zum Befestigen des vierten Wärmetauschers 44 am zweiten Trägerelement 14 ist dieser beispielsweise auf Seiten der oberen, siebten Steckverbindungen 52 mit dem zweiten Trägerelement 14 verrastet.
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Dadurch ist es möglich, auch die Wärmetauscher 42, 44 in Fahrzeughochrichtung von oben über ihren sechsten bzw. achten Steckbolzen in die sechste bzw. achte Steckaufnahme und über ihren fünften Steckbolzen 50 bzw. siebten Steckbolzen 54 in die fünfte Steckaufnahme 48 bzw. die siebte Steckaufnahme 56 einzustecken.
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Wie 4 und 5 zu entnehmen ist, sind die Wärmetauscher 16, 18 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet und voneinander beabstandet. Die Wärmetauscher 42, 44 sind in einer weiteren, gemeinsamen Ebene angeordnet und voneinander beabstandet, wobei die weitere Ebene von der ersten Ebene beabstandet ist. Mit anderen Worten sind die Wärmetauscher 42, 44 von den Wärmetauschern 16, 18 beabstandet und in gegenseitiger Überdeckung angeordnet. Bezogen auf die Bildebene der 4 und 5 sind die Wärmetauscher 42, 44 hinter den Wärmetauschern 16, 18 angeordnet.
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Auch den Wärmetauschern 42, 44 sind jeweilige, in 4 und 5 nicht erkennbare, weitere Dichtungselemente zugeordnet, mittels welchen die Wärmetauscher 42, 44 und die Trägerelemente 12, 14 zueinander abgedichtet sind. Dabei sind auch die weiteren Dichtungselemente in das Kühlmodul 10 integriert, wobei die weiteren Dichtungselemente beispielsweise ebenso in die Trägerelemente 12, 14 integriert sind. Durch diese vorteilhafte Abdichtung kann Leckluft vermieden werden, was zu einem besonders hohen Wirkungsgrad des Kühlmoduls 10 führt.
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Ferner weist das Kühlmodul 10 einen modularen Aufbau auf. Dies bedeutet, dass das Kühlmodul 10 wahlweise mit einem, zwei oder einer davon unterschiedlichen Anzahl an Wärmetauschern wahlweise und bedarfsgerecht bestückt werden kann, wobei je nach Bestückung die Trägerelemente 12, 14 beibehalten werden können. Dies bedeutet, dass trotz der Möglichkeit, unterschiedliche Anzahlen an Wärmetauschern realisieren zu können, die Trägerelemente 12, 14 verwendet werden können. Somit sind anderweitige, zusätzliche Trägerelemente nicht vonnöten und nicht vorgesehen, was die Variantenzahl und damit die Kosten gering hält. Durch diese unterschiedliche Bestückung des Kühlmoduls 10 mit den Wärmetauschern kann auch die Kühlleistung des Kühlmoduls 10 bedarfsgerecht eingestellt werden.
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Des Weiteren erfolgt auch beim Kühlmodul 10 gemäß 4 und 5 die Halterung der Wärmetauscher 16, 18, 42, 44 an den Trägerelementen 12, 14 und nicht etwa gegenseitig, was mit den in diesem Zusammenhang bereits geschilderten Vorteilen einhergeht.
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Wie anhand von 3 erkennbar ist, erstreckt sich das jeweilige Dichtungselement 40 in Erstreckung des bzw. in Erstreckungsrichtung des jeweiligen Wärmetauschers 16, 18 über einen zumindest überwiegenden Teil der jeweiligen Erstreckung des entsprechenden Wärmetauschers 16, 18. Dadurch sind die Wärmetauscher 16, 18 und die jeweiligen Trägerelemente 12, 14 besonders effizient und effektiv zueinander abgedichtet, was dem Wirkungsgrad des Kühlmoduls 10 zugutekommt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008019996 A1 [0002]
