DE19909672A1

DE19909672A1 - Kühlmodul

Info

Publication number: DE19909672A1
Application number: DE19909672A
Authority: DE
Inventors: Matthias Schuele; Artur Waesch
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 1999-03-05
Publication date: 2000-09-07
Anticipated expiration: 2019-03-06
Also published as: US6318454B1; DE19909672B4

Abstract

Es sind Kühlmodule für Kraftfahrzeugmotoren bekannt, die aus einem Kühlmittelkühler und aus einem parallel dazu angeordneten Ladeluftkühler bestehen, die beide durch eine scharnierartige Verbindung ihrer Zuführkästen fest aneinander gekoppelt sind. DOLLAR A Mit der Erfindung wird vorgeschlagen, dem den Rippenrohrblock auf einer Seite verbindenden Zuführkasten eines der Kühler einen zum anderen Kühler hin abragenden Stutzen zuzuordnen, der in eine Befestigungsöffnung am Zuführkasten des benachbarten Kühlers formschlüssig eingreift. Dieser Stutzen wird dabei etwa in der Mitte zwischen zwei weiteren äußeren Befestigungsstellen vorgesehen, so daß ein stabiler Block durch die beiden Zuführkästen gebildet ist, der ausreicht, um asymmetrisch eingeleitete Kräfte auf beide Kühler gleichmäßig zu verteilen und dadurch Überbelastungen an einem Kühler zu vermeiden. DOLLAR A Verwendung für Kühlmodule von Kraftfahrzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlmodul, bestehend aus zwei von Luft durchströmten, in der Strömungsrichtung der Luft unmit telbar hintereinander geschalteten und an den äußeren Enden mindestens eines Paares ihrer Zuführkästen für das mit Luft zu kühlende Medium miteinander verbundenen Wärmeübertragern, insbesondere Kühlmittel- und Ladeluftkühler.

Aus der DE 44 25 350 A1 ist eine Anordnung für die Verbindung von zwei oder mehr Wärmetauschern zu einem Kühlmodul der ein gangs genannten Art bekannt, bei der man einem der Zuführ kästen der üblicherweise aus einem Rippenrohrblock mit je weils an den offenen Enden der Rohren angeordneten Zuführ kästen bestehenden Wärmeübertrager Steckzapfen zugeordnet hat, die quer von dem Zuführkasten abragen und in korrespon dierende Laschen am Zuführkasten des benachbarten Wärmeüber tragers eingreifen. Auf diese Weise soll ein scharnierartiges Anklappen eines der Wärmeübertrager an den anderen erreicht werden, wobei die Anbaulage durch Rastelemente aufrechterhal ten wird, die jeweils an dem von den Zapfen abgewandten Enden der Zuführkästen der Wärmeübertrager vorgesehen sind.

Ein solches Kühlmodul läßt sich wegen des notwendigen Schwenkvorganges der Wärmeübertrager gegeneinander nur dann montieren oder demontieren, wenn genügend Platz zur Verfügung steht. Dies ist in der Regel nach dem Einbau in ein Kraft fahrzeug nicht der Fall. Dazu kommt, daß dann, wenn einer der beiden Wärmeübertrager mit einem auf den Zuführkasten aufge setzten Zusatzteil, beispielsweise einem Ausgleichsbehälter versehen wird, beim Betrieb des Kraftfahrzeuges asymmetrische Beschleunigungs- oder Verzögerungskräfte auf den Zuführkasten ausgeübt werden, die dazu führen können, daß aufgrund der entstehenden Biegekräfte die Verbindung zwischen Zuführkasten und dem Rohrboden und/oder dem Rippenrohrblock beeinträchtigt oder undicht wird. Das gilt auch dann, wenn beispielsweise in einen Ladeluftkühler die heiße und unter Druck stehende Luft asymmetrisch in den Zuführkasten eingeführt wird und durch die dadurch auf den Zuführkasten wirkenden Kräfte ebenfalls Verformungen ausgelöst werden können, die auf Dauer zu einer Beschädigung des Wärmeübertragers führen oder es notwendig machen, die Zuführkästen entsprechend zu versteifen und da durch in unerwünschter Weise schwerer zu gestalten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlmodul der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es gegen asymmetrisch eingeleitete Kräfte weniger empfindlich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Kühlmodul der eingangs ge nannten Art gekennzeichnet durch mindestens eine weitere, zwischen den äußeren Enden der Zuführkästen vorgesehene Befe stigungsstelle. Die beiden Zuführkästen werden auf diese Wei se untereinander stabil verbunden, so daß sie eine Einheit für die Aufnahme von Kräften bilden, die sonst nur auf einen der Zuführkästen einwirken. Diese Maßnahme führt dazu, daß ohne nennenswerte zusätzliche Versteifungsmaßnahmen an den einzelnen Zuführkästen eine entscheidende Versteifung des dann gebildeten Blockes aus zwei Zuführkästen entsteht, der wesentlich stabiler ist und die Verbindungen zu den Rippen rohrblöcken durch eine gleichmäßige Kraftverteilung auf beide Verbindungen entlastet.

In Weiterbildung der Erfindung kann für ein Kühlmodul mit ei nem auf einen der Zuführkästen aufgesetzten Zusatzteil, ins besondere mit einem auf den Zuführkasten des Kühlmittelküh lers aufgesetzten Ausgleichsbehälter vorgesehen werden, daß der Zuführkasten des Kühlmittelkühlers mit einem zum benach barten Zuführkasten eines Ladeluftkühlers abragenden Stutzen versehen ist, der zur Bildung der weiteren Befestigungsstelle formschlüssig in eine Öffnung im Zuführkasten des Ladeluft kühlers eingreift. Durch diese Ausgestaltung können die wäh rend des Betriebes an einem aufgesetzten Ausgleichsbehälter auftretenden Beschleunigungs- und Verzögerungskräfte in ein facher Weise von beiden Zuführkästen und damit von beiden Wärmeübertragern aufgefangen werden.

In Weiterbildung der Erfindung kann bei einer solchen Ausfüh rungsform der Ausgleichsbehälter und der Stutzen einstückig an dem Zuführkasten des Kühlmittelkühlers angeformt sein und es kann der Stutzen mit einem relativ großen Querschnitt und stirnseitig mit Gewindeöffnungen versehen sein, in die am Zu führkasten des Ladeluftkühlers gehaltene Befestigungsschrau ben eingreifen. Durch diese Ausgestaltung wird die Montage oder Demontage der beiden Wärmeübertrager durch eine Paral lelverschiebung zueinander ermöglicht, für die nicht mehr Platz erforderlich ist, als es etwa der Länge des Befesti gungsstutzens entspricht. Ein Kühlmodul dieser Art läßt sich daher auch in der Regel bei eingebautem Zustand im Kraftfahr zeug demontieren, wenn das erforderlich sein sollte.

In Weiterbildung der Erfindung kann die Öffnung im Zuführka sten des Ladeluftkühlers in einer laschenartigen Versteifung angeordnet und mit einem Anschlagrand für eine Scheibe verse hen sein, durch die die Befestigungsschrauben geführt sind. Durch diese Ausgestaltung wird eine stabile aber relativ ein fach herzustellende Befestigung der Zuführkästen aneinander erreicht.

Die Befestigung der Zuführkästen untereinander an ihren beiden Enden kann in Weiterbildung der Erfindung einmal durch einen an einem Ende formschlüssig beide Kästen durchsetzenden Schraubbolzen, durch den im Mittelbereich vorgesehenen, form schlüssig in die Öffnung des benachbarten Zuführkastens grei fenden Stutzen und am anderen Ende der Zuführkästen über eine von einem Seitenteil abragende Lasche erfolgen. Diese Lasche wird dabei zweckmäßig an dem Seitenteil des Kühlmittelkühlers angebracht und über eine mit ihrer Achse senkrecht zu den Achsen von Stutzen und Schraubbolzen verlaufende Schraube an dem Zuführkasten des Ladeluftkühlers befestigt. Durch diese Ausgestaltung erfolgt die Befestigung der Zuführkästen des Kühlmittelkühlers und des Ladeluftkühlers über zwei Festlager und ein durch die Lasche gebildetes Loslager, das in Ausge staltung der Erfindung auf der dem Lufteintrittsstutzen des Ladeluftkühlers zugeordneten Seite des Zuführkastens für den Ladeluftkühler angeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung näm lich wird eine gewisse Längenausdehnung des Zuführkasten des Ladeluftkühlers auf der mit der heißen Ladeluft beaufschlag ten Seite nicht behindert, so daß Beschädigungen durch Längs dehnungen verhindert werden.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der oberen Zuführ kästen eines Kühlmoduls, das aus einem Kühlmittel kühler und einem parallel mit diesem verbundenen Ladeluftkühler besteht,

Fig. 2 die schematische Darstellung der beiden Kühlmittel kästen von Kühlmittelkühler und Ladeluftkühler vor ihrer Befestigung aneinander,

Fig. 3 die Ansicht des Kühlmoduls der Fig. 1 von der Seite des Ladeluftkühlers aus gesehen,

Fig. 4 die Draufsicht auf das Kühlmodul nach Fig. 1,

Fig. 5 die Stirnseitenansicht des Kühlmoduls der Fig. 1 in Richtung des Pfeiles V der Fig. 3 gesehen,

Fig. 6 die Stirnseitenansicht des Kühlmoduls der Fig. 1 in Richtung des Pfeiles VI der Fig. 3 gesehen,

Fig. 7 die Darstellung des Schnittes nach der Linie VII- VII der Fig. 3 und

Fig. 8 die Darstellung des Schnittes nach der Linie VIII- VIII in Fig. 3.

In den Fig. 1 bis 6 ist jeweils der obere Abschluß eines Ladeluftkühlers 1 und eines zu diesem parallel angeordneten Kühlmittelkühlers 2 gezeigt. Sowohl der Ladeluftkühler 1 als auch der Kühlmittelkühler 2 bestehen dabei in bekannter und deshalb auch nicht in näher gezeigter Weise aus jeweils einem Rippenrohrblock, dessen Rohre jeweils in die gezeigten oberen Zuführkästen 3 und 4 und in nicht gezeigte untere Kästen mün den. Beide Kühler, also sowohl der Ladeluftkühler 1 als auch der Kühlmittelkühler 2, werden von Luft im Sinn der Pfeile 5 durchströmt. In bekannter Weise kann der aus den beiden Küh lern 1 und 2 aufgebaute Kühlmodul in einem Kraftfahrzeug ins besondere in einem Nutzfahrzeug eingebaut sein. Der Ladeluft kühler besitzt, was insbesondere aus Fig. 2 erkennbar ist, einen Zuführkasten 3 der aus Metallguß oder aus Kunststoff hergestellt sein kann, der jeweils mit hutzenartigen Rohr stutzen 6 und 7 versehen ist, die sich in Richtung zu dem Zu führkasten 4 des Kühlmittelkühlers 2 erstrecken und von denen der Rohrstutzen 6 zur Zufuhr der abzukühlenden Ladeluft und der Rohrstutzen 7 zur Abfuhr der gekühlten Ladeluft dient, die im unteren Sammelkasten des Rippenrohrblocks des Lade luftkühlers lediglich umgelenkt wird.

Der Kühlmittelkühler besitzt einen Zuführkasten 4, der eben falls aus Metallguß oder aus Kunststoff hergestellt ist. Auch dieser Zuführkasten 4 besitzt einen Zuführstutzen 8 für das Kühlmittel und einen nicht näher gezeigten Abführstutzen, der auch am Zuführkasten 4 oder auch an dem nicht gezeigten unte ren Sammelkasten des Kühlmittelkühlers 2 angebracht sein kann.

Der Zuführkasten 4 des Kühlmittelkühlers 2 ist beim Ausfüh rungsbeispiel einstückig mit einem Ausgleichsbehälter 9 ver sehen, der oben auf dem Kühlmittelkasten 4 aufsitzt und die sen sowie den Zuführkasten 3 des Ladeluftkühlers 1 nach oben überragt.

Der Zuführkasten 4 des Kühlmittelkühlers ist, wie ebenfalls Fig. 2 deutlich erkennen läßt, mit einem zum Ladeluftkühler 1 hin abragenden, einstückig unterhalb des Ausgleichsbehälters 9 angeformten Verbindungsstutzen 10 versehen, der einen ver hältnismäßig großen Durchmesser aufweist und, wie insbesonde re aus Fig. 7 zu entnehmen ist, in eine am Zuführkasten 3 des Ladeluftkühlers angeordnete Öffnung 11 hereinragt. Der Stut zen 10 ist an seinem Stirnende mit Gewindebohrungen versehen, in die Befestigungsschrauben 12 eingesetzt sind, die eine Scheibe 13 durchdringen. Diese Scheibe 13 liegt außen an ei nem Absatz der Öffnung 11 an und dient somit zusammen mit den Schrauben 12 als Befestigungselement für den Stutzen 10 am Zuführkasten 3.

Der Zuführkasten 3 ist zu diesem Zweck mit die oberen Enden von Verstärkungsrippen 14 verbindenden Rippen 15 versehen, die etwa in der Mitte des Zuführkastens 3 eine die Öffnung 11 enthaltende Befestigungslasche 16 bilden, die durch eine Aus buchtung der Rippen 15 nach oben entsteht. Die Rippen 15 mün den im übrigen nach außen in die stabil gestalteten Umlenk krümmerbereiche 17 des Zu- und Abfuhrstutzens 6 bzw. 7 für die Ladeluft und bilden so eine steife und stabile Ausgestal tung des Zuführkastens 3.

In ähnlicher Weise ist durch Anordnung von Längs- und Quer rippen auch der Zuführkasten 2 für den Kühlmittelkühler ver stärkt ausgebildet, der beim Ausführungsbeispiel von Seiten teilen 18 und 19 eingefaßt ist, die jeweils aus einem U- förmig abgewinkelten Metallprofil, insbesondere Stahlblech profil, bestehen. Die beiden Zuführkästen 2 und 3 sind außen über den etwa mittig angeordneten Stutzen 10 in den beiden Außenbereichen verbunden, und zwar auf der Seite des Seiten teiles 19 (siehe auch Fig. 8) mit Hilfe eines durch entspre chend ausgebildete Öffnungen durchgehenden Schraubbolzens 20, der auch entsprechende Bohrungen in dem U-förmigen Seitenteil 19 durchsetzt.

Während die Befestigung über den Schraubbolzen 20 und die Be festigung über den Stutzen 10 als Festlageranordnungen be zeichnet werden können, besteht die Verbindung zwischen den Zuführkästen 3 und 4 auf der vom Schraubbolzen 20 abgewandten Seite - siehe insbesondere auch Fig. 5 - darin, daß von dem U-förmigen Stahlblechprofil 18 eine etwa dreieckförmige La sche 21 absteht, die über eine senkrecht zu der Achse des Schraubbolzens 20 angeordnete Befestigungsschraube 22 an dem Zuführkasten 3 des Ladeluftkühlers 1 befestigt ist. Durch diese Ausgestaltung wird an dieser Stelle ein Loslager ge schaffen, das es dem Zuführkasten 3 auf dieser Seite ermög licht, sich unter elastischer Verformung der Lasche 21 seit lich auszudehnen. Da auf dieser Seite des Zuführkastens 3 des Ladeluftkühlers die heiße Ladeluft durch den Zuführstutzen 6 eintritt, sind gerade in diesem Bereich Wärmedehnungen zu er warten. Sie können durch die Anordnung der Lasche 21 aufge fangen werden, ohne daß die mechanische Verbindung zwischen Ladeluftkühler 1 und Kühlmittelkühler 2 nachteilig beeinflußt wird.

Während des Betriebes des Kraftfahrzeuges können an dem ein gebauten Kühlmodul, das über die Seitenteile 19 in an sich bekannter Weise im Motorraum des Fahrzeuges befestigt wird, erhebliche und asymmetrische Kräfte auftreten, die durch den hochgesetzten und einstückig angeordneten Ausgleichsbehälter 9 bei Beschleunigungen oder Verzögerungen des Fahrzeuges, oder auch durch die intermittierend mit hohem Druck in den Zuführstutzen 6 hereingedrückte Ladeluft bewirkt werden. Die stabile Verbindung zwischen den beiden Zuführkästen 3 und 4 im Bereich von deren End- und insbesondere im Mittelbereich durch den Formschluß zwischen dem Stutzen 10 und der Lasche 16 ergeben eine sehr stabile Gesamthalterung für Ladeluftküh ler 1 und Kühlmittelkühler, die es ermöglicht, die asymme trisch auf das Kühlmodul einwirkenden Kräfte von dem von Ladeluftkühlerzuführkasten und Kühlmittelzuführkasten gebil deten Block aufzunehmen und über beide Kühler gleichmäßig zur Aufhängung zu leiten. Wegen der dadurch erzielten breiteren Abstützbasis - in Richtung 5 der durchströmenden Luft - wird es auf diese Weise möglich, Verformungen an einem der beiden Zuführkästen weitgehend zu vermeiden, die gegebenenfalls, wie beim Stand der Technik, zu einem Beschädigung der dichten Verbindung zwischen Rippenrohrblock und Zuführkasten führen können.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt die Parallelanord nung eines Kühlers für das Kühlmittel eines Kraftfahrzeugmo tors und eines Ladeluftkühlers. Da es für die Erfindung nicht darauf ankommt, daß ein Kühlmittelkühler und ein Ladeluftküh ler miteinander verbunden werden, läßt sich die erfindungsge mäße Ausgestaltung auch dann anwenden, wenn beispielsweise ein Kühlmittelkühler und der Kondensator einer Klimaanlage parallel geschaltet werden sollen. Auch in diesem Fall lassen sich die jeweiligen mit den Rippenrohrblöcken verbundenen Zu führkästen in der erfindungsgemäßen Weise ausgestalten und damit zu einem gemeinsamen Block verbinden, der asymmetrisch eingeleitete Kräfte besser aufnehmen kann. Die zusätzliche Befestigung oder Verbindung zwischen den Zuführkästen wird so gewählt, daß sie möglichst nahe an dem Einleitungspunkt der asymmetrischen Kraft gelegen ist.

Claims

1. Kühlmodul, bestehend aus zwei von Luft durchströmten, in der Strömungsrichtung (5) der Luft unmittelbar hin tereinander geschalteten und an den äußeren Enden min destens eines Paares ihrer Zuführkästen (3, 4) für das mit Luft zu kühlende Medium miteinander verbundenen Wärmeübertragern (1, 2), insbesondere Kühlmittel- und Ladeluftkühler, gekennzeichnet durch mindestens eine weitere, zwischen den äußeren Enden der Zuführkästen (3, 4) vorgesehene Befestigungsstelle (10, 16).

2. Kühlmodul nach Anspruch 1, mit einem auf einem der Zu führkästen (4) aufgesetzten Zusatztteil, insbesondere mit einem auf den Zuführkasten (4) des Kühlmittelküh lers (2) aufgesetzten Ausgleichsbehälter (9), dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführkasten (4) des Kühlmit telkühlers (2) zur Bildung der weiteren Befestigungs stelle mit einem zum benachbarten Zuführkasten (3) ei nes Ladeluftkühlers (1) abragenden Stutzen (10) verse hen ist, der formschlüssig in eine Öffnung (11) im Zu führkasten (3) des Ladeluftkühlers (1) eingreift.

3. Kühlmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsbehälter (9) und der Stutzen (10) ein stückig am Zuführkasten (4) des Kühlmittelkühlers (2) angeformt sind.

4. Kühlmodul nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß der Stutzen (10) mit einem relativ großen Querschnitt und stirnseitig mit Gewindeöffnungen verse hen ist, in die am Zuführkasten (3) des Ladeluftkühlers (1) gehaltene Befestigungsschrauben (12) eingreifen.

5. Kühlmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (11) im Zuführkasten (3) des Ladeluftküh lers (1) in einer Befestigungslasche (16) angeordnet ist, die durch durchgehende Versteifungsrippen (15) ge bildet und mit einem Anschlagrand für eine Scheibe (13) versehen ist, durch die die Befestigungsschrauben (12) geführt sind.

6. Kühlmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Zuführkästen (3, 4) untereinander durch einen an einem Ende der Zuführkästen formschlüs sig beide Kästen durchsetzenden Schraubbolzen (20), durch den im Mittelbereich vorgesehenen formschlüssig in die Öffnung (11) des benachbarten Zuführkastens (3) greifenden Stutzen (10) des Kühlmittelkühlers (2) und am anderen Ende über eine von einem Seitenteil (18) ab ragende Lasche (21) erfolgt.

7. Kühlmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lasche (21) über eine mit ihrer Achse senkrecht zu den Achsen von Stutzen (10) und Schraubbolzen (20) ver laufende Schraube (22) befestigt ist.

8. Kühlmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lasche (21) von einem U-förmigen Seitenteil (18) des Kühlmittelkühlers aus abragt.

9. Kühlmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lasche (21) auf der dem Lufteintrittsstutzen (6) des Ladeluftkühlers (1) zugeordneten Seite des Zuführ kastens (3) des Ladeluftkühlers angeordnet ist.