DE102005054711B4

DE102005054711B4 - Anordnung zur Befestigung eines Wärmeübertragers, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102005054711B4
Application number: DE200510054711
Authority: DE
Inventors: Mauro Assis; Dipl.-Ing. Strese Thomas
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2005-11-17
Publication date: 2014-04-03
Anticipated expiration: 2025-11-18
Also published as: DE102005054711A1

Abstract

Anordnung zur Befestigung eines Wärmeübertragers in einer Zarge (2), insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei der Wärmeübertrager (4) einen Block (5) und Sammelbehälter (6, 7, 8) aufweist und an mindestens zwei Befestigungsstellen in der rahmenartig ausgebildeten Zarge (2) aufgenommen ist, wobei eine Befestigungsstelle als federndes Stützelement (11) ausgebildet ist, welches einerseits mit der Zarge (2) verbunden ist und andererseits ein freies federndes Ende (11a) aufweist, welches unter elastsicher Vorspannung am Wärmeübertrager (4) abstützbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (11) am Sammelbehälter (8) des Wärmeübertragers (4) abstützbar ist, wobei der Sammelbehälter (8) eine Stirnfläche (8a) aufweist, an welcher das Stützelement (11) abstützbar ist, wobei der Wärmeübertrager als Kondensator (4) und der Sammelbehälter als rohrförmiger Sammler (8) ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung eines Wärmeübertragers nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Zargen oder Lüfterzargen werden bei Kühlmodulen oder Kühlmittelkühlern für Kraftfahrzeuge verwendet und dienen einerseits der Führung der von einem Lüfter durch den Kühler oder die Wärmeübertrager angesaugten Kühlluft sowie der Halterung eines Elektromotors, welcher den Lüfter antreibt. Zargen dienen bei Modulen, welche eine Baueinheit von verschiedenen Wärmeübertragern bilden, auch zur Aufnahme und Befestigung der Wärmeübertrager. Hierfür weist die Zarge, welche vorzugsweise als Kunststoffspritzteil ausgebildet ist, einen Rahmen mit angespritzten Befestigungsmitteln auf, wodurch eine einfache Montage der Wärmeübertrager, möglichst ohne weitere separate Befestigungsmittel möglich ist. Bei der Ausbildung der Befestigungsmittel sind verschiedene Gesichtspunkte zu beachten: einerseits soll eine einfache und schnelle Montage der Wärmeübertrager möglich sein, andererseits sollen die Wärmeübertrager möglichst klapperfrei in der Zarge aufgenommen und schließlich müssen bei der Ausbildung der Lagerstellen temperaturbedingte Dehnungen zugelassen oder fertigungsbedingte Toleranzen der Wärmeübertrager ausgeglichen werden.
Die Druckschrift DE 10 2005 044 293 A1 offenbart beispielsweise eine Anordnung zur Befestigung eines Wärmeübertragers in einer Zarge. Die Zarge dabei vorteilhafterweise einen Rahmen mit Befestigungsmitteln aufweist und der Wärmeübertrager mindestens einen Sammelbehälter aufweist.
Die Druckschrift WO 2004/005830 A2 offenbart eine Unterstützungsvorrichtung für einen Wärmeübertrager. Die Vorrichtung weist dabei einen Rahmen auf der zwei horizontale und zwei Vertikale Flächen mit Befestigungsmitteln aufweist. Die Befestigungsmittel sind dabei dazu vorgesehen Wärmeübertragerkomponenten, wie etwa Kondensatoren, Motorkühler, eine elektrische Lüftereinheit oder ein Ladeluftkühler, aufzunehmen.
Die Druckschrift EP 0 132 844 A2 offenbart darüber hinaus eine Haltevorrichtung für einen Wärmeübertrager. Die Haltevorrichtung is mehrteilig ausgeführt und greift am oberen und am unteren Endbereich des Wärmeübertragers an.
Außerdem offenbart die Druckschrift DE 41 37 038 C1 eine Kühlkassette zum Einbau im Vorderbau eines Kraftfahrzeuges. Wobei ein Rahmen vorgesehen ist, der einen Flachrohrwärmetauscher mit beidseitig angeordneten Sammlern aufweist. Der Flachrohrwärmetauscher ist dabei im Rahmen über Zwischenstücke zwischen den beiden Sammlern und dem Rahmen eingespannt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zur Befestigung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine einfache und schnelle Montage, eine spielfreie Befestigung auch bei toleranzbedingten Maßabweichungen und eine dehnungsgerechte Aufnahme des Wärmeübertragers in der Zarge erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist an der Zarge ein Stützelement befestigt, welches ein federndes freies Ende aufweist, welches unter elastsicher Vorspannung am Wärmeübertrager abstützbar ist. Das erfindungsgemäße Abstützelement ist als einseitig eingespanntes Federelement ausgebildet und kann mit seinem freien Ende einen Federweg ausführen, welcher einerseits an toleranzbedingte Dimensionsabweichungen des Wärmeübertragers und andererseits an im Betrieb des Wärmeübertragers auftretende Dehnungen angepasst ist. Bei der Montage kann das Abstützelement elastisch ausgelenkt werden, um den Wärmeübertrager in der Zarge aufzunehmen, wobei das Abstützelement nach der Montage unter Vorspannung am Wärmeübertrager anliegt, so dass dieser spielfrei aufgenommen ist. Darüber hinaus können temperaturbedingte Dehnungen des Wärmeübertragers durch den Federweg des Stützelementes kompensiert werden. Damit wird der Vorteil einer sich selbsttätig nachstellenden spielfreien Abstützung für den Wärmeübertrager erreicht.
Erfindungsgemäß kann sich das Stützelement an einem Sammelbehälter des Wärmeübertragers, vorzugsweise an seiner Stirnseite abstützen. Damit kann sich der Wärmeübertrager in Längsrichtung des Sammelbehälters frei ausdehnen. Das Stützelement weist in einer bevorzugten Ausführungsform an seinem freien federbeweglichen Ende eine Platte auf, welche auf dem Sammelbehälter bzw. dessen Stirnfläche aufliegt. Damit wird eine sichere Abstützung und Fixierung des Wärmeübertragers in der Zarge erreicht.
Das erfindungsgemäße federnde Stützelement kann vorteilhaft für die Aufnahme eines Kondensators mit einem Sammler in der Zarge verwendet werden. Dabei ist das Stützelement mit seinem plattenförmigen freien Ende auf der Stirnfläche des Sammlers, welcher einen relativ großen Querschnitt aufweist, abstützbar. Der rohrförmige Sammler, welcher als Filter und/oder Trockner für das Kältemittel fungiert, kann sich somit in Längsrichtung frei ausdehnen und zusammenziehen, wobei das Stützelement dieser Dehnungsbewegung unter ständiger Vorspannung folgt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung übergreift das biegeelastische Stützelement den Sammler – dadurch wird auch der Vorteil erreicht, dass der Wärmeübertrager, insbesondere der Kondensator quer zur Längsrichtung des Sammlers in die Zarge eingesetzt werden kann. Dies ermöglicht eine einfache und schnelle Montage des Kondensators.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 ein Kühlmodul für ein Kraftfahrzeug in einer Ansicht entgegen der Fahrtrichtung,
2 eine Abstützung eines Kondensators in einer Zarge,
3a einen Ausschnitt der Abstützung zwischen Stützelement und Sammler mit normaler Abmessung und
3b einen Ausschnitt der Abstützung zwischen Stützelement und Sammler mit maximale Abmessung.
1 zeigt ein Kühlmodul 1 für ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug in einer Ansicht von vorn, d. h. in Luftströmungsrichtung oder entgegen der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges. Das Kühlmodul 1 besteht im Wesentlichen aus einer Zarge 2, welche zwei Wärmeübertrager, einen weitestgehend abgedeckten Kühlmittelkühler 3 und einen Kondensator 4, aufnimmt sowie ferner – was hier nicht dargestellt ist – auf der Rückseite ein Kühlluftgebläse trägt, welches Kühlluft durch die Wärmeübertrager saugt. Die Zarge 2 hat somit die Funktionen, Wärmeübertrager und Kühlgebläse in sich aufzunehmen, die Kühlluft auf der dem Kondensator 4 abgewandten Seite zu kanalisieren und das gesamte Kühlmodul 1 im Fahrzeug abzustützen. Letzteres erfolgt über ebenfalls an der Zarge befestigte, hier nicht erläuterte Lager. Das Kühlmodul, welches in der dargestellten Lage, d. h. etwa senkrecht im vorderen Bereich des Motorraumes des Kraftfahrzeuges eingebaut wird, kann auch zusätzliche Wärmeübertrager wie z. B. Ladeluft- oder Ölkühler sowie weitere Komponenten umfassen.
Der Kondensator 4 ist eine Komponente eines nicht dargestellten Kältemittelkreislaufes einer Klimaanlage und besteht aus einem Kondensatorblock 5 mit horizontal angeordneten Rohren 5a, aus zwei Sammelrohren 6, 7 sowie einem parallel zu dem Sammelrohr 7 angeordneten Sammler 8, welcher einen nicht dargestellten Filter und/oder Trockner in sich aufnimmt und als Speicher für das Kältemittel dient. Der Kondensator 4 ist auf seiner in der Zeichnung links dargestellten Seite an zwei Befestigungsstellen 9, 10, welche hier nicht näher erläutert werden, gegenüber der Zarge 2 abgestützt. Auf der in der Zeichnung rechts dargestellten Seite wird der im Querschnitt etwa kreisförmig ausgebildete Sammler 8 von schalenförmig ausgebildeten Haltern 2a, 2b, welche Teile der Zarge 2 sind, teilweise umfasst und gehalten. Der Sammler 8 ist durch ein nicht dargestelltes Lager nach unten abgestützt. Die Zarge 2 ist vorzugsweise als Kunststoffspritzteil ausgebildet. Der Kondensator 4 ist nach oben, d. h. etwa in vertikaler Richtung durch ein Stützelement 11 elastisch abgestützt, welches im Folgenden näher erläutert wird.
2 zeigt einen oberen Ausschnitt des Kondensators 4 mit Sammler 8 und Sammelrohr 7 (für gleiche Teile werden gleiche Bezugszahlen wie in 1 verwendet). Der Sammler 8 weist einen etwa kreisförmigen Querschnitt mit einer Stirnfläche 8a auf und ist mit dem parallel angeordneten Sammelrohr 7 fest, z. B. durch eine Lötverbindung verbunden. An die Zarge 2 ist das Stützelement 11 einstückig angespritzt, welches als biegeelastischer Kragarm, d. h. einseitig eingespannter Biegeträger ausgebildet ist. Ein freies, federnd bewegliches Ende 11a ist plattenförmig ausgebildet und liegt auf der Stirnfläche 8a des Sammlers 8 unter Vorspannung auf, während das gegenüber liegende Ende 11b an der Zarge 2 angespritzt und zur Verstärkung verrippt ist.
3a zeigt einen Ausschnitt der Befestigung gemäß 2 im Schnitt, wobei wiederum gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet werden. Der in den Sammler 8 eingesetzte Deckel 8a (Stirnfläche) ist nach außen, d. h. konvex gewölbt. Im Scheitelpunkt der Wölbung, d. h. im Bereich des Durchstoßpunktes der Längsachse 8b liegt das plattenförmige Ende 11a des Stützelementes 11 auf. Somit ergibt sich ein biegeelastisch wirksamer Hebelarm a für das Stützelement 11. Der Sammler 8 liegt mit seinem nicht dargestellten unteren Ende auf einem Festlager der Zarge auf und kann sich somit nach oben unter elastsicher Auslenkung der Platte 11a ausdehnen. Der Sammler 8 weist in dieser Darstellung gemäß 3a sein Normalmaß, d. h. seine normale Abmessung in Richtung seiner Längsachse 8b auf. Zwischen dem stirnseitigen Umfangsbereich des Sammlers 8 und dem Stützelement 11 befindet sich noch Luft, d. h. ein Spalt s.
3b zeigt den Sammler 8 mit Stützelement 11 in seiner maximalen Längserstreckung, d. h. in Richtung seiner Längsachse 8b. Gegenüber der Darstellung in 3a hat sich der Sammler 8 somit nach oben ausgedehnt und die Stützplatte 11a nach oben angehoben; gleichzeitig ist der Spalt s geschlossen. Aufgrund der Wölbung des Deckels 8a ist der Angriffspunkt der Abstützkraft, dargestellt durch einen Pfeil F, gegenüber der Längsachse 8b in Richtung Zarge 2 gewandert. Die Stützplatte 11a liegt nach wie vor mit Vorspannung am Deckel 8a an. Der Kondensator 4 ist somit nach oben fixiert.
Wie aus den Darstellungen gemäß 2, 3a, 3b ersichtlich, übergreift das Stützelement 11 den Sammler 8 quer zu dessen Längsachse 8a, d. h. der Sammler 8 kann bei seiner Montage quer zur Längsachse 8b unter das Stützelement 11 geschoben werden. Dies ermöglicht eine einfache und schnelle Montage.
Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel stützt sich das biegeelastisch ausgebildete Stützelement am Sammler eines Kondensators ab. Es liegt im Rahmen der Erfindung, das Stützelement auch für andere Wärmeübertrager, z. B. Kühlmittelkühler oder Ölkühler vorteilhaft einzusetzen, wobei auch Abweichungen in der Geometrie des dargestellten Stützelementes möglich sind.

Claims

Anordnung zur Befestigung eines Wärmeübertragers in einer Zarge (2), insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei der Wärmeübertrager (4) einen Block (5) und Sammelbehälter (6, 7, 8) aufweist und an mindestens zwei Befestigungsstellen in der rahmenartig ausgebildeten Zarge (2) aufgenommen ist, wobei eine Befestigungsstelle als federndes Stützelement (11) ausgebildet ist, welches einerseits mit der Zarge (2) verbunden ist und andererseits ein freies federndes Ende (11a) aufweist, welches unter elastsicher Vorspannung am Wärmeübertrager (4) abstützbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (11) am Sammelbehälter (8) des Wärmeübertragers (4) abstützbar ist, wobei der Sammelbehälter (8) eine Stirnfläche (8a) aufweist, an welcher das Stützelement (11) abstützbar ist, wobei der Wärmeübertrager als Kondensator (4) und der Sammelbehälter als rohrförmiger Sammler (8) ausgebildet sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (11) und die Zarge (2) aus Kunststoff herstellbar und einstückig ausgebildet sind.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende des Stützelementes (11) als Platte (11a) ausgebildet ist, welche auf der Stirnfläche (8a) aufliegt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement als den Sammelbehälter (8) bzw. dessen Stirnfläche (8a) übergreifender Kragarm (11, 11a) ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (8a) des Sammlers (8) eine konvex ausgebildete Wölbung aufweist, auf welcher die Platte (11a) aufliegt.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (4) quer zur Längsrichtung (8b) des Sammlers (8) in die Zarge (2) einsetzbar ist.