WO2004090453A1 - Wärmetauscher mit befestigungselementen in insbesondere einem kraftfahrzeug - Google Patents

Wärmetauscher mit befestigungselementen in insbesondere einem kraftfahrzeug Download PDF

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Viorel Braic
Adolf Schembera
Dirk Becker
Stephan Bittner
Ralf Zimmermann
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Behr Gmbh & Co. Kg
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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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
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    • F28F9/002—Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core with fastening means for other structures
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    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • 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 fastening elements comprising predetermined breaking points in particular in a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a heat exchanger is known from EP 0 870 638 B1.
  • the predetermined breaking points are there in particular the purpose of the possibility to enter the heat exchanger at a 'vehicle accident to be able to solve as such undamaged from the fasteners.
  • the fastening elements have to be renewed for a repair, as a result of which the repair costs can be considerably reduced compared to the damage to the heat exchanger if the fastening cannot be separated.
  • a predetermined breaking point that has been destroyed cannot be restored in the event of a repair.
  • the area of the heat exchanger originally containing the predetermined breaking point must rather be replaced by a component which is to be firmly connected to the heat exchanger. The component to be firmly connected is screwed into the heat exchanger.
  • the invention is concerned with the problem of being able to replace a predetermined breaking point bearing of a heat exchanger in the simplest possible manner by an equally effective breaking point bearing, even after this bearing has broken for the first time.
  • a previous predetermined breaking parts to be replaced be connected as easily as possible on the one hand to the heat exchanger and on the other hand allow simple reassembly of the heat exchanger in its supports.
  • the invention is based on the general idea that. Place predetermined breaking points on the fastening elements of the heat exchanger in areas that can be connected to the heat exchanger by quick-connect connections. It is particularly advantageous to attach the predetermined breaking points in such a way that the quick-release fasteners inevitably open when a predetermined breaking occurs. In the case of repairs, only the areas of the fastening elements of the '' heat exchanger which can be separated or already separated in the quick-release fasteners need to be replaced in the solution according to the invention.
  • Fig. 3 is an exploded view of a lower quick release.
  • a heat exchanger 1 is mounted vertically above and below via upper and lower quick-release fasteners 2 and 3 between an upper and lower carrier 4 and 5.
  • the heat transfer medium can in particular be a cooling module in the front area of a motor vehicle and comprise a water cooler, condenser and a blower.
  • the upper and lower supports 4 and 5 are only given symbolically for support elements usually present in these areas in a motor vehicle.
  • the supply and discharge lines for the fluids flowing through the heat exchanger are each provided with at least flexible partial areas, so that if predetermined breaking points are provided between the heat exchanger 1 and the supports 4 and 5, the heat exchanger 1 as such is undamaged if a predetermined breaking occurs its mounting position can be displaced. Such an undamaged relocation of the
  • Heat exchanger should be possible in a vehicle accident, so that on the one hand no heat exchanger fluid can escape and on the other hand an inexpensive repair without replacing the
  • Heat exchanger 1 can be realized.
  • the upper and lower quick fasteners 2 ' and 3 are designed differently.
  • a lower quick-release fastener 3 is described in more detail below with reference to the exploded view in FIG. 3.
  • This quick release 3 is designed in the form of a dovetail connection.
  • a spring part 6 of the quick-release fastener 3 is an inseparable part of the heat exchanger 1.
  • the groove part 7 of the quick-release fastener 3, which is complementarily assigned to the spring part 6, can be detachably connected to a bearing 9 within the lower carrier 5 via a molded pin 8.
  • the groove part 7 of the quick-release fastener 3 is designed as a sacrificial part which acts in the event of a predetermined breaking.
  • at least one of the two webs 10 of the groove part 7 is provided with a predetermined breaking point 11 designed as a material weakening.
  • the quick-release In the event of a predetermined breaking in the area of the lower quick-release connection, the quick-release inevitably springs open by breaking off the web 11 provided with the predetermined breaking point. Only the groove part 7 has to be replaced for a repair.
  • the bearing 9 within the lower carrier 5 is in particular an elastic bearing.
  • the structure of the upper quick-release connection 2 is shown in the exploded view in FIG. 2.
  • An upper pin 12 is fixedly and inseparably connected to the heat exchanger 1.
  • a sleeve 14 provided with a cap 13 is provided as a complementary quick-release means for connection to the upper pin 12. With the help of the cap 13, the sleeve 14 can be snapped firmly, but releasably, after it has been passed through an opening within the upper carrier 4 into this upper carrier 4.
  • the sleeve 14 is provided with slots 15 to produce predetermined breaking points.
  • An elastic bearing ring 16 is introduced between the quick-release means which engage in the upper quick-release fastener 2, namely the upper pin 12 and the sleeve 14.
  • a heat exchanger 1 is reassembled, which in the event of an accident has been displaced without damage by loosening the predetermined breaking points, in particular as follows.
  • the lower quick fasteners 3 are renewed by joining the tongue and groove parts 6, 7 together.
  • the heat exchanger 1 is inserted via the lower pins 8 into the bearings 9 of the lower carrier 5, wherein the heat exchanger 1 can be pivoted due to the elasticity of the bearings 9.
  • the heat exchanger 1 is pivoted into a position in which renewed sleeves 14 of the upper quick fasteners 2 can be connected through the upper carrier 4 to the respective upper pin 12 of the heat exchanger 1.
  • the sleeves 14 are snapped firmly into the upper carrier 4 by means of the caps 13 connected to them.
  • the heat exchanger 1 is assembled ready for operation with a renewed predetermined breaking bearing, which permits a new breakup due to an accident.

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Abstract

Ein Wärmetauscher (1) mit Sollbruchstellen umfassenden Befestigungselementen, in insbesondere einem Fahrzeug, soll mit wiederherstellbaren Sollbruchstellen ausgerüstet sein und nach erfolgter Ruftrennung der Sollbruchstellen einfach remontierbar sein. Zu diesem Zweck zeichnet sich ein solcher Wärmetauscher (1) durch folgende Merkmale aus, - mindestens eines der Befestigungselemente umfässt 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 Bereich (6, 7; 12, 14) sind mit mindestens einer Sollbruchstelle versehen, - das mit der mindestens einen Sollbruchstelle versehenen Verschlussmittel befindet sich an dem von dem Wärmetauscher (1) trennbaren Bereich (7, 14).

Description

Wärmetauscher mit Befestigungselementen in insbesondere einem
Kraftfahrzeug
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 Bl 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 Re- paraturkosten 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.
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 Befestigüngselementen 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 Schnellver- Schlüssen abtrennbaren bzw. bereits abgetrennten Bereiche der Befestigungselemente des' 'Wärmetauschers erneuert zu werden.
In den Unteransprüchen sind insbesondere spezielle Formgebungen der Schnellverschlussmittel angegeben, durch die einer- seits 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 j.eweils perspektivischer Darstellung Fig. 1 einen strichpunktiert dargestellten Wärmetauscher mit in seinen oberen und unteren Ecken unterschiedlichen Schneilverschluss-Befestigungselementen,
Fig. 2 eine Explosionsdarstellung eines oberen Schriellver- Schlusses,
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, Kon- densator 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 ver- drängt 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 insbe- sondere 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 Ξchnellverschluß 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. Hier- durch 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 er- neutes unfallbedingtes Aufbrechen gestattet.

Claims

Patentansprüche
1. Wärmetauscher mit Sollbruchstellen umfassenden Befestigungselementen, in insbesondere einem Kraftfahrzeug, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h d i e M e r k m a l e,
- 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) formschlussig fixierwirkend ineinander,
- die Verschlussmittel eines der beiden Bereich (6, 7; 12, 14) sind mit mindestens einer Sollbruchstelle ver- sehen,
- das mit der mindestens einen Sollbruchstelle versehenen Verschlussmittel befindet sich an dem von dem Wärmetauscher (1) trennbaren Bereich (7, 14).
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der erste und zweite Bereich (6, 7) eines Befestigungselementes bei einer Schnellverschlussverbindung in der Art einer Schwalbenschwanz-Verbindung ineinandergrei- fen.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Sollbruchstelle zumindest in einem der Stege (10) des von den Wärmetauschern abtrennbaren Bereiches (7) vorgesehen ist.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der erste und zweite Bereich (12, 14) eines Befesti- gungselementes teleskopartig ineinander greifen.
5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , 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 .
6. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der von dem Wärmetauscher (1) jeweils trennbare Be- . reich (7, 14) eines Schnellverschlusses für ein Befestigen in einem komplementären Lager eines den Wärmetauscher (1) lagernden Trägers (4, 5) nach außerhalb des Verschlusses abragt.
7. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Wärmetauscher (1) gleichermaßen mit Schnellverschlüssen nach den Ansprüchen 2 und 4 versehen ist.
8X Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Schnellverschluß nach Anspruch 2 die Verbindung zu einem den Wärmetauscher (1) lagernden unteren Träger • (5) und diejenige nach Anspruch 4 zu einem entsprechenden oberen Träger (4) bilden.
9. Wärmetauscher mit einer Lagerung zwischen einem oberen und unteren, etwa in einer gemeinsamen lotrechten Ebene liegenden Träger, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h d i e
M e r k m a l e,
- Schnellverschlussverbindungen nach Anspruch 2 verbinden den Wärmetauscher (1) mit dem unteren Träger (5) ,
- Schnellverschlussverbindungen nach Anspruch 4 verbindet den Wärmetauscher (1) mit dem oberen Träger (4),
- von den Schnellverschlussmitteln greifen jeweils die von dem Wärmetauscher (1) trennbaren Teile in die Trä- ger (4, 5) ein.
10. Wärmetauscher nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass bei Schnellverschlussverbindungen nach Anspruch 4 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 je- weils zugeordneten Träger (4, 5) befestigbar ausgebildet sind.
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