Montageträgersystem
Die Erfindung betrifft ein Montageträgersystem, insbesondere ein Frontendmodul, mit einem Montageträgerrahmen, in dem mindestens ein Wärmeübertrager gehalten ist.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 55 123 A1 ist eine Wärme- Übertragereinheit für ein Kraftfahrzeug bekannt, die Rohre, Wärmeübertragungsrippen und mindestens ein Seitenteil umfasst, das eine Grundplatte und mindestens eine Verstärkungsrippe umfasst.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Montageträgersystem gemäß dem Ober- begriff des Anspruchs 1 zu schaffen, durch das die Montage des Wärmeübertragers in den Montageträgerrahmen vereinfacht wird.
Die Aufgabe ist bei einem Montageträgersystem, insbesondere bei einem Frontendmodul, mit einem Montageträgerrahmen, in dem mindestens ein Wärmeübertrager gehalten ist, dadurch gelöst, dass zwischen dem Montageträgerrahmen und dem Wärmeübertrager mindestens ein Kombinationsprofilelement angeordnet ist, das einen Formschlussbereich aufweist, durch den ein komplementär ausgebildeter Lagerbereich des Wärmeübertragers in dem Montageträgerrahmen gelagert ist. Bei dem Kombinationsprofilelement han- delt es sich um ein endloses Halbzeug, das zum Beispiel im Extrusionsver-
fahren oder im Strangpressverfahren aus Kunststoff und/oder Metall herstellbar ist. Das Kombinationsprofilelement hat über seine Länge ein gleich bleibendes Querschnittsprofil. Das einfach zu fertigende Profil erlaubt eine einfache Montage der Wärmetauscher, nimmt Toleranzen und thermische Dehnungen des Wärmeübertragers auf, entkoppelt den Wärmeübertrager schwingungstechnisch von einer Fahrzeugstruktur und dichtet den Wärmeübertrager gegenüber einem weiteren Wärmeübertrager und/oder nach außen hin ab. Das Montageträgersystem gehört vorzugsweise zu einem Kraftfahrzeug. Vorzugsweise wird der Wärmeübertrager in den Montageträgerrahmen vormontiert. Das vormontierte Montageträgersystem wird dann in einer Montagelinie an eine Kraftfahrzeugtragstruktur eines Kraftfahrzeugs angebaut.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Montageträgersystems ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wärmeübertrager mit Hilfe eines Kombinati- onsprofilelements, das oben, unten und/oder seitlich zwischen dem Montageträgerrahmen und den Wärmeübertragern angeordnet ist, in dem Montageträgerrahmen gelagert sind. Dadurch wird die Montage der Wärmeübertrager in den Montageträgerrahmen erheblich vereinfacht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Montageträgersystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinationsprofilelement pro Wärmeübertrager einen Formschlussbereich aufweist, durch den ein komplementär ausgebildeter Lagerbereich des zugehörigen Wärmeübertragers in dem Montageträgerrahmen gelagert ist. Dadurch wird eine stabile Lagerung von mehreren Wärmeübertragern mit nur einem einzigen Kombinationsprofilelement ermöglicht, das oben, unten oder seitlich zwischen den Wärmeübertragern und dem Montageträgerrahmen angeordnet sein kann. Vorzugsweise ist jeweils ein Kombinationsprofilelement oben und unten zwischen dem Montageträgerrahmen und den Wärmeübertragern angeordnet. Gemäß ei- nem weiteren Ausführungsbeispiel ist seitlich jeweils ein Kombinationsprofilelement zwischen den Wärmeübertragern und dem Montageträgerrahmen angeordnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Montageträgersystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlussbereiche so ausgebildet und
angeordnet sind, dass das Kombinationsprofilelement jeweils zwischen zwei Wärmeübertragern einen Distanzsteg aufweist. Durch den Distanzsteg werden jeweils zwei benachbarte Wärmeübertrager in Fahrzeuglängsrichtung in einem definierten Abstand zueinander gehalten.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Montageträgersystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinationsprofilelement, im Querschnitt betrachtet, mindestens einen Hohlraum aufweist. Der Hohlraum dient dazu, die Elastizität des Kombinationsprofilelements zu erhöhen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Montageträgersystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum auf der dem Wärmeübertrager abgewandten Seite des Distanzstegs angeordnet ist. Vorzugsweise ist auf der dem Wärmeübertrager abgewandten Seite von jedem Distanzsteg ein Hohlraum angeordnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Montageträgersystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinationsprofilelement aus einem elastischen Kunststoffmaterial gebildet ist. Das Kombinationsprofilelement ist vorzugsweise aus einem elastomeren Kunststoffmaterial, insbesondere aus Gummi, gebildet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Montageträgersystems ist dadurch gekennzeichnet, dass oben und/oder unten zwischen dem Monta- geträgerrahmen und dem Wärmeübertrager ein Kombinationsprofilelement angeordnet ist. Die Begriffe oben und unten beziehen sich auf den eingebauten Zustand des Montageträgersystems in einem Kraftfahrzeug.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Montageträgersystems ist dadurch gekennzeichnet, dass seitlich zwischen dem Montageträgerrahmen und dem Wärmeübertrager ein Kombinationsprofilelement angeordnet ist. Seitlich bedeutet im eingebauten Zustand des Montageträgersystems in einem Kraftfahrzeug horizontal quer zur Fahrzeuglängsrichtung.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Montageträgersystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinationsprofilelement, im Querschnitt betrachtet, eine im Wesentlichen rechteckige Vertiefung aufweist, die den Formschlussbereich bildet. In der Vertiefung ist ein Teil des Wärmeü- bertragers aufgenommen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Montageträgersystems ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Vertiefung ein Einlegeteil aus einem anderen Material angeordnet ist, das eine im Wesentlichen rechteckige Ver- tiefung aufweist, die den Formschlussbereich bildet. Durch das Einlegeteil kann die Gestalt der Vertiefung variiert werden. Durch das Einlegeteil kann aber auch die Elastizität des Kombinationsprofilelements gezielt beeinflusst werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Montageträgersystems ist dadurch gekennzeichnet, dass von dem Einlegeteil mindestens ein Steg ausgeht, der sich in das Kombinationsprofilelement hinein erstreckt. Der Steg dient dazu, das Einlegeteil in dem Kombinationsprofilelement zu verankern.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Montageträgersystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinationsprofilelement, im Querschnitt betrachtet, mindestens einen Schlitz aufweist, der den Formschlussbereich bildet. Der Schlitz dient zur Aufnahme eines Stegs, der an dem Wärmeübertrager ausgebildet ist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Montageträgersystems ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinationsprofilelement, im Querschnitt betrachtet, formschlüssig in dem Montageträgerrahmen aufgenom- men ist. Der Montageträgerrahmen kann ein oder mehrteilig gestaltet sein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten
Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
Figur 1 eine vereinfachte Darstellung eines Montageträgersystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem oben angeordneten
Kombinationsprofilelement;
Figur 2 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 1 mit einem oben und einem unten angeordneten Kombinationsprofilelement;
Figur 3 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 1 mit zwei seitlich angeordneten Kombinationsprofilelementen;
Figur 4 vier verschiedene Querschnittsprofile eines Kombinationsprofilele- ments;
Figur 5 drei weitere Kombinationsprofilelemente im Querschnitt;
Figur 6 ein Montageträgersystem gemäß einem weiteren Ausführungsbei- spiel mit einem oben angeordneten Kombinationsprofilelement im
Längsschnitt und
Figur 7 ein Montageträgersystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit einem oben und einem unten angeordneten Kombinations- profilelement im Längsschnitt.
In Figur 1 ist ein Montageträgersystem 1 eines Kraftfahrzeugs vereinfacht dargestellt. Das Montageträgersystem 1 umfasst zwei Befestigungselemente 2, 3, die dazu dienen, das Montageträgersystem 1 nach der Vormontage an einer (nicht dargestellten) Tragstruktur eines Kraftfahrzeugs anzubringen. Die beiden Befestigungselements 2, 3 sind außen an einem Montageträgerrahmen 4 angebracht. Im Inneren des Montageträgerrahmens 4 ist ein Wärmeübertrager 6 angeordnet. Der Wärmeübertrager 6 ist mit Hilfe eines Kombinationsprofilelements 10 in dem Montageträgerrahmen 4 gelagert. Der Wärmeübertrager 6 hat im Wesentlichen die Gestalt eines Quaders, mit zwei
langen Seiten und zwei kurzen Seiten. Die beiden langen Seiten sind oben und unten angeordnet. Das Kombinationsprofilelement 10 ist oben zwischen dem oberen Randbereich des Wärmeübertragers 6 und dem Montageträgerrahmen 4 eingeklemmt.
In den Figuren 2 und 3 sind ähnliche Montageträgersysteme wie in Figur 1 dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der Figur 1 verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unter- schiede zwischen den einzelnen Ausführungsbeispielen eingegangen.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist oben und unten jeweils ein Kombinationsprofil 12, 13 zwischen dem Wärmeübertrager 6 und dem Montageträgerrahmen 4 eingeklemmt.
Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist seitlich zwischen dem Wärmeübertrager 6 und dem Montageträgerrahmen 4 jeweils ein Kombinationsprofilelement 16, 17 eingeklemmt. Die Kombinationsprofile 10, 12, 13, 16, 17 haben vorzugsweise jeweils einen U-förmigen Querschnitt.
In Figur 4 ist ein Kombinationsprofilelement 20 im Querschnitt dargestellt, das im Wesentlichen U-förmig ausgebildet ist. Das Kombinationsprofilelement 20 weist, im Querschnitt betrachtet, eine rechteckige Vertiefung 21 auf. Die rechteckige Vertiefung 21 dient zur formschlüssigen Aufnahme eines Randbereichs eines Wärmeübertragers.
Außerdem ist in Figur 4 ein Kombinationsprofilelement 23 im Querschnitt dargestellt, das, im Querschnitt betrachtet, eine rechteckige Vertiefung 24 aufweist, in der ein Einlegeteil 25 aus einem anderen Material angeordnet ist. Das Einlegeteil 25 weist eine rechteckförmige Vertiefung 26 auf, die zur formschlüssigen Aufnahme eines Randbereichs eines Wärmeübertragers dient.
Bei einem rechts daneben dargestellten Ausführungsbeispiel geht von dem Einlegeteil 25 ein Steg 28 aus, der dazu dient, das Einlegeteil 25 in dem
Kombinationsprofilelement 23 zu verankern. Bei dem rechts daneben dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel gehen von dem Einlegeteil 25 zwei Stege 31 , 32 aus, mit denen das Einlegeteil 25 in dem Kombinationsprofil 23 verankert ist. Bei dem Kombinationsprofilelement 23 handelt es sich um ein Zweikomponenten-Profil, das, ebenso wie das Kombinationsprofilelement 20, vorzugsweise im Extrusionsverfahren aus Kunststoff hergestellt wird.
In Figur 5 sind die Querschnittsgeometrien von verschiedenen Randbereichen von Wärmeübertragern dargestellt. Die Randbereiche werden auch als Seitenteile bezeichnet. Die Seitenteile können einstückig mit dem Wärmeübertrager verbunden sein. Bei den Seitenteilen kann es sich aber auch um separate Teile handeln. Ein Seitenteil 35 weist einen U-förmigen Querschnitt mit einer Basis auf, von der zwei Schenkel abgewinkelt sind. Im eingebauten Zustand sind die abgewinkelten Schenkel des Seitenteils 35 formschlüssig in Schlitzen 37, 38 eines Kombinationsprofilelements 36 aufgenommen.
Ein Seitenteil 40 weist einen L-förmigen Querschnitt mit einem langen und einem kurzen Arm auf. Der kurze Arm des L-förmigen Querschnitts des Seitenteils 40 ist im eingebauten Zustand in einem Schlitz 41 eines Kombinati- onsprofilelements 42 angeordnet. Ein Seitenteil 44 weist einen abgewinkelten Steg 45 auf, der im eingebauten Zustand in einem Schlitz 49 eines Kombinationsprofilelements 48 angeordnet ist.
In Figur 6 ist ein Montageträgersystem 50 im Längsschnitt dargestellt. Das Montageträgersystem 50 umfasst einen Montageträgerrahmen 51 , der zweiteilig ausgebildet ist. Der Montageträgerrahmen 51 umfasst einen U- förmigen Montageträger 53, der durch einen Verbindungsträger 54 geschlossen ist. Der Verbindungsträger 54 hat einen L-förmigen Querschnitt mit einem kurzen und einem langen Arm. Der kurze Arm bildet einen Verbin- dungssteg 55, der die beiden freien Enden des U-förmigen Montageträgers 53 miteinander verbindet. Der lange Arm des L-förmigen Querschnitts des Verbindungsträgers 54 bildet eine Rückwand 56 des Montageträgersystems 50. Die Rückwand 56 umfasst eine Lüfterzarge mit einem Lüfter und gegebenenfalls weitere Einrichtungen, wie zum Beispiel Lüfterklappen.
In dem Montageträgerrahmen 51 sind drei Wärmeübertrager 58, 59, 60 gelagert. Die Wärmeübertrager 58 bis 60 haben jeweils die Gestalt von Quadern. Der obere und der untere Randbereich des Wärmeübertragers 58 hat im Wesentlichen die Gestalt eines Rechtecks. Von den oberen und den un- teren Randbereichen der Wärmeübertrager 59, 60 geht jeweils ein Steg 61 bis 64 aus. Der Steg 64 am unteren Randbereich des Wärmeübertragers 59 ist formschlüssig in einem Schlitz 65 aufgenommen, der in dem Verbindungssteg 55 ausgespart ist. Der Steg 62 am unteren Randbereich des Wärmeübertragers 60 ist formschlüssig in einem Schlitz 66 aufgenommen, der parallel zu dem Schlitz 65 in dem Verbindungssteg 55 ausgespart ist.
Der von dem oberen Randbereich des Wärmeübertragers 59 ausgehende Steg 63 ist formschlüssig in einem Schlitz 68 aufgenommen, der in einem Kombinationsprofil 70 ausgespart ist. Der von dem oberen Randbereich des Wärmeübertragers 60 ausgehende Steg 61 ist formschlüssig in einem Schlitz 69 aufgenommen, der ebenfalls in dem Kombinationsprofil 70, das auch als Kombinationsprofilelement bezeichnet wird, ausgespart ist. Die Schlitze 68, 69 sind nicht durchgehend, aber länger als die Stege 61 , 63 ausgebildet.
Das Kombinationsprofil 70 weist ein zinnenförmiges Distanzelement 71 auf, das teilweise zwischen der Rückwand 56 und dem Steg 61 des Wärmeübertragers 60 angeordnet ist. Des Weiteren weist das Kombinationsprofil 70 ein zinnenförmiges Distanzelement 72 auf, das von den Schlitzen 68 und 69 begrenzt wird. An dem zinnenförmigen Distanzelement 72 liegen die Stege 61 , 63 der Wärmeübertrager 60, 59 an.
Des Weiteren weist das Kombinationsprofil 70 ein zinnenförmiges Distanzelement 72 auf, an dem die dem Distanzelement 72 abgewandte Seite des Stegs 63 des Wärmeübertragers 59 anliegt. In dem zinnenförmigen Distanzelement 73 ist ein T-förmiges Einlegeteil 74 angeordnet, das genauso ausgebildet ist, wie das Einlegeteil 25 mit dem Steg 28 in Figur 4. Das Einlegeteil 74 weist, im Querschnitt betrachtet, eine rechteckige Vertiefung auf, in der der obere Randbereich des Wärmeübertragers 58 formschlüssig aufge- nommen ist. Im Bereich der zinnenförmigen Distanzelemente 71 bis 73 weist
das Kombinationsprofil 70 jeweils einen Hohlraum 75, 76, 77 auf. Das Kombinationsprofil 70 ist einstückig mit den zinnenförmigen Distanzelementen 71 bis 73 aus einem elastomeren Kunststoff gebildet.
In Figur 7 ist ein ähnliches Montageträgersystem wie in Figur 6 dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der Figur 6 verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen eingegangen.
Bei dem in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Verbindungsträger 54 einen anders gestalteten Verbindungssteg 80 auf. Zwischen dem Verbindungssteg 80 und den Wärmeübertragern 58 bis 60 ist ein zweites Kombinationsprofil 90 angeordnet. Das Kombinationsprofil 90 ist identisch zu dem Kombinationsprofil 70 ausgebildet. Die Wärmeübertrager 58 bis 60 sind zwischen den beiden Kombinationsprofile 70, 90 in dem Montageträgerrahmensystem 50 gelagert. Die Lagerung der Wärmeübertrager 58 bis 60 sowohl oben als auch unten in jeweils einem Kombinationsprofil 70, 90 ermöglicht neben dem Ausgleich von Toleranzen und dem Ausgleich von Thermo- dehnungen der Wärmeübertrager eine wirkungsvolle Körperschall- und Rüttelentkopplung der Wärmeübertrager relativ zu der (nicht dargestellten) Fahrzeugtragstruktur.
Das erfindungsgemäße Montageträgersystem ermöglicht die Lagerung von vorzugsweise Ganzaluminium-Komponenten eines Kühlmoduls im Frontendrahmen, ohne dass zusätzliche Halteelemente an den Wärmeübertragern angebracht werden müssen. Durch die Kombinationsprofilelemente können Fertigungstoleranzen und Thermodehnungen im Betrieb aufgenommen werden. Außerdem ermöglichen die Kombinationsprofilelemente eine ausrei- chende Stabilität der Kühlmodulaufnahmen, um die mechanischen Anforderungen bei Rüttelprüfungen zu erfüllen. Durch die erfindungsgemäßen Kombinationsprofilelemente können die Wärmeübertrager, die auch als Wärmetauscher bezeichnet werden, so in dem Montageträgerrahmen befestigt werden, dass kein Körperschall von den Wärmeübertragern auf die starre Fahr- zeugtragstruktur übertragen wird. Außerdem gewährleisten die erfindungs-
gemäßen Kombinationsprofilelemente eine gute Abdichtung der Kühlkomponenten gegen Kühlluftleckage. Dadurch wird sichergestellt, dass die zur Kühlung benutzte Kühlluft nur durch das wirksame Kühlnetz strömt.