EP1613914B1 - Wärmetauscher mit befestigungselementen in insbesondere einem kraftfahrzeug - Google Patents

Wärmetauscher mit befestigungselementen in insbesondere einem kraftfahrzeug Download PDF

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EP1613914B1
EP1613914B1 EP04725692.0A EP04725692A EP1613914B1 EP 1613914 B1 EP1613914 B1 EP 1613914B1 EP 04725692 A EP04725692 A EP 04725692A EP 1613914 B1 EP1613914 B1 EP 1613914B1
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EP
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heat exchanger
area
quick
connection
engage
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Adolf Schembera
Dirk Becker
Stephan Bittner
Ralf Zimmermann
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Mahle Behr GmbH and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/001—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core
    • F28F9/002—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core with fastening means for other structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators

Definitions

  • the invention relates to a heat exchanger with predetermined breaking points comprehensive fasteners in particular a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • Such a heat exchanger is off EP 0 870 638 B1 known.
  • the predetermined breaking points serve there in particular the purpose of giving the heat exchanger in a vehicle accident the possibility to be able to solve as such undamaged from the fasteners can.
  • only the fasteners are to be renewed for a repair, whereby the repair costs compared to the case of damage to the heat exchanger can be significantly reduced in not separable attachment.
  • a predetermined breaking point in case of repair can not be restored.
  • the region of the heat exchanger originally containing the predetermined breaking point must rather be replaced by a component to be firmly connected to the heat exchanger. The firmly connected component is specially screwed into the heat exchanger.
  • the invention is concerned with a generic heat exchanger with the problem of being able to replace a predetermined breaking point storage of a heat exchanger even after a first breakage of this storage in the simplest possible way by an equally effective predetermined breaking point storage. It should be after a previous breaking point Parts to be replaced as easily as possible be connected on the one hand with the heat exchanger and on the other hand allow easy reassembly of the heat exchanger in the carriers.
  • the invention is based on the general idea to place the .Sollbruchstellen on the fastening elements of the heat exchanger in areas that can be connected by quick-release connections to the heat exchanger. It is particularly advantageous to attach the predetermined breaking points in such a way that the quick-release closures already open inevitably upon the occurrence of a predetermined breaking. In the case of repair, only the areas of the fastening elements of the heat exchanger that can be separated off from the quick-release closures or that have already been separated need to be renewed in the solution according to the invention.
  • a purely dash-dotted perspective heat exchanger 1 is shown vertically above and below upper and lower snap fasteners 2 and 3 between an upper and lower support 4 and 5 respectively.
  • the heat carrier may in particular be a cooling module in the front region of a motor vehicle and comprise a water cooler, condenser and a fan.
  • the upper and lower beams 4 and 5 are shown here in the exemplary embodiment only symbolically for in a motor vehicle in these areas usually present support elements.
  • the inlet and outlet lines for the heat exchanger by flowing fluids are (not shown) each provided at least with flexible portions, so that when providing predetermined breaking points between the heat exchanger 1 and the carriers 4 and 5 at an incoming breakage of the heat exchanger 1 as such undamaged its mounting position can be displaced.
  • Such undamaged displacement of the heat exchanger should be possible in a vehicle accident, so on the one hand no heat exchange fluid can escape and on the other hand a cost-effective repair without replacement of the heat exchanger 1 can be realized.
  • the upper and lower quick-release closures 2 and 3 are designed differently.
  • a lower quick release 3 is described below with reference to the exploded view in Fig. 3 described in more detail.
  • This snap closure 3 is in the form of a dovetail connection.
  • a spring part 6 of the quick-acting closure 3 is an integral part of the heat exchanger 1.
  • the groove part 7 of the quick-action closure 3 complementary to the spring part 6 can be detachably connected to a bearing 9 within the lower support 5 via an integrally formed pin 8.
  • the groove part 7 of the quick-acting closure 3 is designed as a sacrificial part which acts in the event of a breakage.
  • at least one of the two webs 10 of the groove part 7 is provided with a designed as a material weakening breaking point 11.
  • the quick-release closure In the event of a predetermined break in the area of the lower quick-release connection, the quick-release closure inevitably springs open due to a breakage of the web 11 provided with the predetermined breaking point. For a repair, only the groove part 7 is to be replaced.
  • the bearing 9 within the lower carrier 5 is in particular an elastic bearing.
  • the structure of the upper quick-release connection 2 shows the exploded view in Fig. 2 , Fixed and inseparably connected to the heat exchanger 1 there is an upper pin 12.
  • an upper pin 12 Fixed and inseparably connected to the heat exchanger 1 there is an upper pin 12.
  • a complementary quick-closing means for connection to the upper pin 12 is provided with a cap 13 sleeve 14 is provided. With the help of the cap 13, the sleeve 14, after being passed through an opening within the upper support 4 in this upper support 4 fixed, but be snapped releasably.
  • the sleeve 14 is provided with slots 15 for generating predetermined breaking points.
  • an elastic bearing ring 16 is introduced between the interlocking in the upper quick release 2 quick release means, namely the upper pin 12 and the sleeve 14.
  • the lower quick-release closures 3 are renewed by joining the tongue and groove parts 6, 7.
  • the heat exchanger 1 is inserted through the lower pins 8 in the bearing 9 of the lower carrier 5, wherein a pivoting of the heat exchanger 1 by the elasticity of the bearing 9 is possible.
  • the heat exchanger 1 is pivoted to a position in which renewed sleeves 14 of the upper quick-release closures 2 can be connected through the upper support 4 to the respective upper pin 12 of the heat exchanger 1.
  • the sleeves 14 are snapped firmly into the upper support 4 by means of the caps 13 connected thereto.
  • the heat exchanger 1 is operatively mounted with a renewed breakaway bearing, which allows a further accidental breakup.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher mit Sollbruchstellen umfassenden Befestigungselementen in insbesondere einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ein solcher Wärmetauscher ist aus EP 0 870 638 B1 bekannt. Die Sollbruchstellen dienen dort insbesondere dem Zweck, den Wärmetauscher bei einem Fahrzeugunfall die Möglichkeit zu geben, sich als solcher unbeschädigt aus den Befestigungselementen lösen zu können. Hierdurch sind für eine Reparatur lediglich die Befestigungselemente zu erneuern, wodurch die Reparaturkosten gegenüber dem Fall einer Beschädigung des Wärmetauschers bei nicht auftrennbarer Befestigung erheblich gesenkt werden können. Bei der Befestigungsart des bekannten Wärmetauschers kann eine einmal zerstörte Sollbruchstelle im Reparaturfall nicht wieder hergestellt werden. Der die Sollbruchstelle ursprünglich enthaltende Bereich des Wärmetauschers muss vielmehr durch ein fest mit dem Wärmetauscher zu verbindendes Bauteil ersetzt werden. Das fest anzubindende Bauteil wird speziell in den Wärmetauscher eingeschraubt.
  • Der nächstliegende bekanntgewordene Stand der Technik ist der Dokument EP1205332 zu entnehmen.
  • Die Erfindung beschäftigt sich bei einem gattungsgemäßen Wärmetauscher mit dem Problem, eine Sollbruchstellenlagerung eines Wärmetauschers auch nach einem erstmaligen Bruch dieser Lagerung erneut auf möglichst einfache Weise durch eine gleichermaßen wirksame Sollbruchstellenlagerung ersetzen zu können. Dabei sollen die nach einem vorausgegangenem Sollbruch zu ersetzenden Teile möglichst einfach einerseits mit dem Wärmetauscher verbindbar sein und andererseits eine einfache Remontage des Wärmetauschers in dessen Trägern ermöglichen.
  • Eine grundsätzliche Lösung dieses Problems zeigt bereits ein gattungsgemäßer Wärmetauscher mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 auf.
  • Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die.Sollbruchstellen an den Befestigungselementen des Wärmetauschers in Bereiche zu legen, die durch Schnellschlussverbindungen mit dem Wärmetauscher verbindbar sind. Dabei ist es besonders vorteilhaft, die Sollbruchstellen derart anzubringen, dass sich die Schnellverschlüsse bereits zwangsläufig beim Eintreten eines Sollbruches öffnen. Im Reparaturfall brauchen bei der erfindungsgemäßen Lösung lediglich die in den Schnellverschlüssen abtrennbaren bzw. bereits abgetrennten Bereiche der Befestigungselemente des Wärmetauschers erneuert zu werden.
  • In den Unteransprüchen sind insbesondere spezielle Formgebungen der Schnellverschlussmittel angegeben, durch die einerseits eine feste Lagerung des Wärmetauschers in den ihn aufnehmenden Trägern gegeben ist und durch die im Zusammenspiel mit mehreren an dem Wärmetauscher angeordneten Schnellverschlüssen eine einfache Remontage im Reparaturfall möglich ist. Besonders vorteilhafte Ausführungen in diesem Sinne sind Gegenstand der beiden letzten Unteransprüche.
  • Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt.
  • In dieser zeigen in jeweils perspektivischer Darstellung
    • Fig. 1
    einen strichpunktiert dargestellten Wärmetauscher mit in seinen oberen und unteren Ecken unterschiedlichen Schnellverschluss-Befestigungselementen,
    Fig. 2
    eine Explosionsdarstellung eines oberen Schnellverschlusses,
    Fig. 3
    eine Explosionsdarstellung eines unteren Schnellverschlusses.
  • Ein lediglich strichpunktiert perspektivisch angedeuteter Wärmetauscher 1 ist lotrecht oben und unten über obere und untere Schnellverschlüsse 2 bzw. 3 zwischen einem oberen und unteren Träger 4 bzw. 5 gelagert.
  • Der Wärmeträger kann insbesondere ein Kühlmodul im Frontbereich eines Kraftfahrzeuges sein und einen Wasserkühler, Kondensator sowie ein Gebläse umfassen. Die oberen und unteren Träger 4 und 5 sind hier in dem Ausführungsbeispiel lediglich symbolisch für in einem Kraftfahrzeug in diesen Bereichen üblicherweise vorhandene Tragelemente angeführt. Die Zu- und Ableitungen für den Wärmetauscher durchströmende Fluide sind (zeichnerisch nicht dargestellt) jeweils zumindest mit flexiblen Teilbereichen versehen, so dass bei Vorsehen von Sollbruchstellen zwischen dem Wärmetauscher 1 und den Trägern 4 und 5 bei einem eintretenden Sollbruch der Wärmetauscher 1 als solches unbeschädigt aus seiner Befestigungsposition verdrängt werden kann. Eine solche unbeschädigte Verlagerung des Wärmetauschers soll bei einem Fahrzeugunfall möglich sein, damit einerseits kein Wärmetauscherfluid austreten kann und andererseits eine kostengünstige Reparatur ohne Austausch des Wärmetauschers 1 realisierbar ist.
  • Die oberen und unteren Schnellverschlüsse 2 und 3 sind unterschiedlich ausgeführt.
  • Ein unterer Schnellverschluß 3 wird nachfolgend anhand der Explosionsdarstellung in Fig. 3 näher beschrieben. Dieser Schnellverschluß 3 ist in der Form einer Schwalbenschwanz-Verbindung ausgebildet. Ein Federteil 6 des Schnellverschlusses 3 ist untrennbarer Bestandteil des Wärmetauschers 1. Das dem Federteil 6 komplementär zugeordnete Nutteil 7 des Schnellverschlusses 3 ist über einen angeformten Stift 8 lösbar mit einem Lager 9 innerhalb des unteren Trägers 5 verbindbar.
  • Mit Bezug auf eine Sollbruch-Lagerung des Wärmetauschers ist das Nutteil 7 des Schnellverschlusses 3 als im Falle eines Sollbruches fungierendes Opferteil ausgebildet. Um diese Funktion ausüben zu können, ist zumindest einer der beiden Stege 10 des Nutteiles 7 mit einer als Materialschwächung ausgebildeten Sollbruchstelle 11 versehen.
  • Bei einem Sollbruch im Bereich der unteren Schnellverschlussverbindung springt der Schnellverschluß durch ein Abbrechen des mit der Sollbruchstelle versehenen Steges 11 zwangsläufig auf. Für eine Reparatur ist lediglich das Nutteil 7 zu ersetzen. Das Lager 9 innerhalb des unteren Trägers 5 ist insbesondere ein elastisches Lager.
  • Den Aufbau der oberen Schnellverschlussverbindung 2 zeigt die Explosionsdarstellung in Fig. 2. Fest und untrennbar mit dem Wärmetauscher 1 verbunden ist dort ein oberer Stift 12. Als komplementäres Schnellverschlussmittel zur Verbindung mit dem oberen Stift 12 ist eine mit einer Kappe 13 versehene Hülse 14 vorgesehen. Mit Hilfe der Kappe 13 kann die Hülse 14 nach einem Hindurchführen durch eine Öffnung innerhalb des oberen Trägers 4 in diesen oberen Träger 4 fest, jedoch lösbar eingeschnappt werden. Die Hülse 14 ist zur Erzeugung von Sollbruchstellen mit Schlitzen 15 versehen. Zwischen den in dem oberen Schnellverschluß 2 ineinandergreifenden Schnellverschlussmitteln, nämlich dem oberen Stift 12 und der Hülse 14 ist ein elastischer Lagerring 16 eingebracht.
  • Im Falle eines Sollbruches im Bereich eines oberen Schnellverschlusses 2 bricht die Hülse 14, geschwächt durch die Schlitze 15, auf, wodurch der obere Stift 12 frei wird. Hierdurch kann sich der Wärmetauscher 1 beschädigungsfrei verlagern.
  • Im Reparaturfall erfolgt eine Remontage eines Wärmetauschers 1, der sich bei einem Unfall durch Lösen der Sollbruchstellen beschädigungsfrei verlagert hat, insbesondere wie folgt.
  • Bei den Schnellverschlüssen 2, 3 werden die Teile 7 und 14, die durch die gezielten Sollbrüche zerstört worden sind, ersetzt.
  • In einem ersten Remontageschritt werden die unteren Schnellverschlüsse 3 durch Zusammenfügen der Nut- und Federteile 6, 7 erneuert. Sodann wird der Wärmetauscher 1 über die unteren Stifte 8 in die Lager 9 des unteren Trägers 5 gesteckt, wobei ein Schwenken des Wärmetauschers 1 durch die Elastizität der Lager 9 möglich ist. Auf diese Weise wird der Wärmetauscher 1 in eine Position geschwenkt, in der erneuerte Hülsen 14 der oberen Schnellverschlüsse 2 durch den oberen Träger 4 hindurch mit dem jeweiligen oberen Stift 12 des Wärmetauschers 1 verbunden werden können. Gleichzeitig mit dem Schließen der oberen Schnellverschlüsse 2 werden die Hülsen 14 mittels der mit diesen verbundenen Kappen 13 fest in dem oberen Träger 4 eingeschnappt. Danach ist der Wärmetauscher 1 betriebsbereit montiert mit einer erneuerten Sollbruch-Lagerung, die ein erneutes unfallbedingtes Aufbrechen gestattet.

Claims (8)

  1. Wärmetauscher mit Sollbruchstellen umfassenden Befestigungselementen, in insbesondere einem Kraftfahrzeug, wobei
    - mindestens eines der Befestigungselemente umfasst einen ersten und zweiten Bereich (6, 7; 12, 14) mit einer Schnellverschlussverbindung zwischen diesen beiden Bereichen (6, 7; 12, 14),
    - jeweils einer der beiden Bereiche (6; 12) ist untrennbarer Bestandteil des Wärmetauschers (1),
    - bei geschlossener Schnellverschlussverbindung greifen die jeweils beiden Bereiche (6, 7; 12, 14) formschlüssig fixierwirkend ineinander,
    - die Verschlussmittel eines der beiden Bereiche (6, 7; 12, 14) sind mit mindestens einer Sollbruchstelle versehen,
    - das mit der mindestens einen Sollbruchstelle versehene Verschlussmittel befindet sich an dem von dem Wärmetauscher (1) trennbaren Bereich (7, 14),
    dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Bereich (6, 7) zumindest eines Befestigungselementes bei einer Schnellverschlussverbindung in der Art einer Schwalbenschwanz-Verbindung ineinandergreifen und wobei die Sollbruchstelle an dem zumindest einen Befestigungselement zumindest in einem der Stege (10) des von den Wärmetauschern abtrennbaren Bereiches (7) vorgesehen ist.
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Bereich (12, 14) zumindest eines Befestigungselementes teleskopartig ineinander greifen.
  3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle in demjenigen Bereich (14) der teleskopartig ineinandergreifenden Bereiche (12, 14) des Befestigungselementes vorgesehen ist, der durch den Schnellverschluss von dem Wärmetauscher (1) abtrennbar ist.
  4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Wärmetauscher (1) jeweils trennbare Bereich (7, 14) eines Schnellverschlusses für ein Befestigen in einem komplementären Lager eines den Wärmetauscher (1) lagernden Trägers (4, 5) nach außerhalb des Verschlusses abragt.
  5. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (1) gleichermaßen mit Schnellverschlüssen, und der erste und zweite Bereich (6, 7) eines Befestigungselementes bei einer Schnellverschlussverbindung in der Art einer Schwalbenschwanz-Verbindung ineinandergreifen, und der erste und zweite Bereich (12, 14) eines Befestigungselementes teleskopartig ineinander greifen, versehen ist.
  6. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schnellverschluss wobei der erste und zweite Bereich (6, 7) eines Befestigungselementes bei einer Schnellverschlussverbindung in der Art einer Schwalbenschwanz-Verbindung ineinandergreifen, und die Verbindung zu einem den Wärmetauscher (1) lagernden unteren Träger (5) und diejenige, wobei der erste und zweite Bereich (12, 14) eines Befestigungselementes teleskopartig ineinander greifen, zu einem entsprechenden oberen Träger (4) bilden.
  7. Wärmetauscher mit einer Lagerung zwischen einem oberen und unteren, etwa in einer gemeinsamen lotrechten Ebene liegenden Träger, gekennzeichnet durch die Merkmale,
    - Schnellverschlussverbindungen wobei der erste und zweite Bereich (6, 7) eines Befestigungselementes bei einer Schnellverschlussverbindung in der Art einer Schwalbenschwanz-Verbindung ineinandergreifen, und die Sollbruchstelle zumindest in einem der Stege (10) des von den Wärmetauschern abtrennbaren Bereiches (7) vorgesehen ist, und die Schnellschlussverbindungen den Wärmetauscher (1) mit dem unteren Träger (5) verbinden,
    - Schnellverschlussverbindungen, wobei der erste und zweite Bereich (12, 14) eines Befestigungselementes teleskopartig ineinander greifen, und den Wärmetauscher (1) mit dem oberen Träger (4) verbindet,
    - von den Schnellverschlussmitteln greifen jeweils die von dem Wärmetauscher (1) trennbaren Teile in die Träger (4, 5) ein.
  8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schnellverschlussverbindungen, wobei der erste und zweite Bereich (12, 14) eines Befestigungselementes teleskopartig ineinander greifen, jeweils die trennbaren Bereiche als Hülsen (14) ausgebildet sind und jeweils durch den zugeordneten Träger (4, 5) auf den an dem Wärmetauscher (1) vorgesehenen untrennbaren Bereich der Befestigungselemente aufschiebbar sind, wobei die Hülsen (14) in diesem Zustand als in dem jeweils zugeordneten Träger (4, 5) befestigbar ausgebildet sind.
EP04725692.0A 2003-04-08 2004-04-05 Wärmetauscher mit befestigungselementen in insbesondere einem kraftfahrzeug Expired - Lifetime EP1613914B1 (de)

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