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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung eines zweiten
Wärmeübertragers an einem ersten Wärmeübertrager
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Derartige
Befestigungsanordnungen, insbesondere für Kühlmittelkühler
und Kältemittelkondensatoren bei Kraftfahrzeugen sind bekannt,
z. B. durch die
DE
103 48 701 A1 . Die bekannte Anordnung von Kühler
von Kondensator wird als Baueinheit vormontiert und als so genanntes
Kühlmodul im vorderen Bereich des Motorraumes eines Kraftfahrzeuges
eingebaut, wobei der Kühler als Träger dient und
fahrzeugseitig über Lagerzapfen oder ähnliche
Befestigungsmittel am Fahrzeugrahmen abgestützt ist. Der Kühler
weist Kühlmittelkästen auf, welche aus Kunststoff
hergestellt sind und unterschiedliche, angespritzte Befestigungs-
und Haltemittel für den Kondensator und möglicherweise
auch für weitere Zusatzteile wie z. B. eine Lüfterhaube
aufweisen. Der Kondensator weist im Gegensatz zum Kühler
keine Kunststoffkästen, sondern metallische Sammelrohre sowie
einen integrierten Sammler/Trockner für das Kältemittel
auf. Am Kondensator, der komplett gelötet wird, sind keine
Befestigungsmittel vorgesehen, vielmehr wird der Kondensator im
Wesentlichen durch die an den Kühlmittelkästen
angespritzten Befestigungs- und Haltemittel mit dem Kühler
verbunden, u. a. durch Clips- oder Schnappverbindungen. Problematisch
bei derartigen Verbindungen ist es, dass insbesondere unter dem
Einfluss der fahrzeugbedingten Schwin gungen und Erschütterungen
Spiel in den Verbindungen auftritt, was Klappergeräusche
und ein Ausschlagen der Verbindungen zur Folge hat.
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Durch
die
US 5,996,684 A wurde
eine Befestigungsanordnung von Wärmeübertragern,
ein Kühlmodul für Kraftfahrzeuge, bekannt, wobei
ein Kühlmittelkühler mit Kunststoffkästen
und ein Kältemittelkondensator mit metallischen Sammelrohren
miteinander verbunden sind. Der Kondensator ist zur Befestigung
mit dem Kühler mit besonderen Befestigungsmitteln ausgestattet,
und zwar in Form von vier Endkappen, welche in die Stirnseiten der
Sammelrohre eingesetzt sind und jeweils Befestigungsprofile in Form
von T-Profilen aufweisen. Die Kühlmittelkästen
weisen angespritzte, an die T-Profile angepasste Führungsnuten
auf, in welche die T-Profile des Kondensators seitlich einschiebbar
sind. Zusätzlich sind an den Kühlmittelkästen
Dämpfungsglieder in Form von angespritzten Zungen vorgesehen,
welche gegen den Kondensator drücken und somit ein Spiel oder
Klappern in der Führungsnut der kühlerseitigen Halterung
vermeiden sollen. Nachteilig bei der bekannten Anordnung ist einerseits,
dass der Kondensator durch speziell ausgebildete Endkappen an die Befestigung
angepasst werden muss, was dessen Herstellungskosten erhöht.
Darüber hinaus ist von Nachteil, dass durch das Dämpfungsglied
nur das Spiel in einer Richtung (in Fahrtrichtung) vermeidbar ist,
so dass sich immer noch Klappergeräusche mangels festem
Sitz ergeben können.
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Ein
weiteres Kühlmodul, bestehend aus einem Kühlmittelkühler
und einem Kältemittelkondensator, für ein Kraftfahrzeug
wurde durch die
FR
2 822 941 A1 bekannt. Der Kühler weist Kunststoffkästen mit
angespritzten Befestigungsmitteln auf, welche im unteren Bereich
U-förmig bzw. als Wiege ausgebildet sind, um ein Seitenteil
des Kondensators aufzunehmen. Der Kondensator wird nach Einsetzen
in die U-förmigen Befestigungsmittel beigeklappt und durch Schnapphaken
an den oberen Bereichen der Kühlmittelkästen fixiert.
Zur Vermeidung eines Spiels zwischen den Schnapphaken und dem Kondensator sind
an den Kühlmittelkästen elastische Zungen angespritzt,
welche gegen die Sammelrohre des Kondensators drücken.
Damit ist zwar ein Spiel der Verbindung, d. h. in Fahrtrichtung
teilweise unterbun den, jedoch nicht in den anderen Richtungen, beispielsweise
in einer Ebene quer zur Fahrtrichtung.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zur Befestigung
von Wärmeübertragern der eingangs genannten Art
weiter zu verbessern, insbesondere Spiel in den Befestigungsverbindungen
weitestgehend zu vermeiden.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß sind den Halte- und Befestigungsmitteln
jeweils Federelemente zugeordnet, welche an dem Sammelkasten des
ersten Wärmeübertragers angespritzt sind und sich
gegen den zweiten Wärmeübertrager abstützen. Damit
wird der Vorteil einer weitestgehend spiel- und klapperfreien Befestigung
zwischen zwei Wärmeübertragern allein durch angespritzte
Halte- und Befestigungsmittel erreicht. Durch die spielfreie Befestigungsanordnung
erhöht sich auch die Lebensdauer für die Verbindungselemente.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorteilhafterweise weist der zweite Wärmeübertrager
einen zylinderförmigen Behälter auf, welcher mit
den angespritzten Halte- und Befestigungsmitteln sowie mit den Federelementen
zur Erzielung einer spiel- und klapperfreien Verbindung zusammen
wirkt.
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Vorteilhafterweise
sind ein erstes, insbesondere im oberen Bereich des Sammelkastens
angeordnetes und/oder ein zweites, insbesondere im unteren Bereich
des Sammelkastens angeordnetes Federelement vorgesehen, welche im
Wesentlichen in x-y-Ebene wirkende, d. h. vorwiegend horizontal
gerichtete Federkräfte auf den Behälter des zweiten Wärmeübertragers
ausüben. Vorteilhafterweise ist ein drittes Federelement
vorgesehen, welches im Wesentlichen eine vertikale Federkraft, d.
h. in Längsrichtung auf den Behälter des zweiten
Wärmeübertragers ausübt, wobei die Längsachse
des Behälters der z-Achse entspricht. Die zuvor beschriebenen
Ausgestaltungen gehen von einer Querstromanordnung der Wärmeübertrager,
d. h. mit senkrecht angeordneten Kästen und einem senkrecht
angeordneten Behälter aus. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich,
vielmehr ist das erfindungs gemäße Zusammenwirken
von Befestigungs- und Haltemitteln sowie Federelementen auch für
Sammelkästen bzw. auch Behälter mit vorwiegend
horizontaler Ausrichtung möglich. Erfindungswesentlich
ist, dass die Federelemente derart angeordnet sind, dass ein toleranzbedingtes
Spiel ausgeglichen wird.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ruht der Behälter
mit einem stirnseitigen Ende auf einem Sockel, während
das andere Stirnende von einer elastisch auslenkbaren Kralle übergriffen
wird, welche den Behälter in x- und z-Richtung fixiert – erfindungsgemäß sind
der Kralle das erste und dritte Federelement zugeordnet, welche
jeweils Spiel in x- und z-Richtung ausgleichen.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist am Sammelkasten
ein Rasthaken angespritzt, welcher am Behälter einrastbar
ist, vorzugsweise in einer entsprechenden Nut oder hinter einer entsprechenden
Kante am Behälter. Damit wird der Behälter gegenüber
dem Kunststoffsammelkasten durch eine Schnapp- oder Rastverbindung
fixiert – gleichzeitig stützt sich jedoch das
zweite Federelement gegen den Behälter ab, so dass ein
Spiel in dieser Rastverbindung unterbunden wird.
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Nach
weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung sind der erste
Wärmeübertrager als Kühlmittelkühler
eines Kraftfahrzeuges und der zweite Wärmeübertrager
als Kältemittelkondensator einer Kraftfahrzeugklimaanlage
ausgebildet. Vorzugsweise ist der Behälter als Trockner
und/oder Sammler für das Kältemittel ausgebildet
und somit für eine Verbindung mit dem parallel angeordneten
Kühlmittelkasten geeignet. Da Teile des Sammlers durch
Extrusion hergestellt werden, lässt sich auch die für
den Rasthaken erforderliche Nut oder Kante einfach durch Extrusion,
d. h. praktisch ohne zusätzliche Kosten herstellen.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es
zeigen
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1 den
unteren Bereich eines Kühlmittelkastens mit angespritzten
Halte- und Befestigungsmitteln,
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1a den
Kühlmittelkasten gemäß 1 in
einer gedrehten Darstellung,
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1b eine
vergrößerte Einzelheit aus 2,
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2 den
oberen Bereich des Kühlmittelkastens mit angespritzten
Halte- und Befestigungsmitteln.
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3 einen
unteren Ausschnitt eines Kondensators mit Sammelrohr und Sammler,
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4 einen
oberen Eckausschnitt mit Verbindung zwischen Kühlmittelkasten
und Sammler des Kondensators,
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5 einen
unteren Eckausschnitt mit Rastverbindung zwischen Kühlmittelkasten
und Sammler des Kondensators,
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6 eine
andere Ansicht der Rastverbindung mit dem Sammler,
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7 eine
Verbindung zwischen Kondensator und Kühlmittelkasten eines
Kühlers nach dem Stand der Technik für den oberen
Bereich und
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8 eine
Verbindung zwischen Kondensator und Kühler nach dem Stand
der Technik für den unteren Bereich.
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1 zeigt
den unteren Bereich eines Kühlmittelkastens 1 aus
Kunststoff für einen nicht dargestellten Kühlmittelkühler
eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges. Der Kühlmittelkühler
ist der erste Wärmeübertrager einer hier nicht
dargestellten Anordnung von zwei Wärmeübertragern,
wobei der zweite Wärmeübertrager ein hier nicht
dargestellter Kondensator einer Kraftfahrzeugklimmanlage ist. Beide
Wärmeübertrager werden vorzugsweise im vorderen
Bereich des Motorraumes des Kraftfahrzeuges befestigt und hintereinander
von Umgebungsluft durchströmt. Die Luftströmungsrichtung
ist gegen die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges gerichtet, die im
Folgenden mit x bezeichnet wird. Ausgehend von der x-Richtung (Fahrtrichtung),
wird im Folgenden ein Dreiachsenkreuz mit den Achsen x, y, z verwendet,
was jeweils auch in den Figuren dargestellt ist. Im Ausführungsbeispiel
ist der Kühler als Querstromkühler ausgebildet,
d. h. der Kühlmittelkasten 1 ist im Fahrzeug senkrecht
angeordnet, was der z-Richtung entspricht. Am Kunststoffkasten 1 sind
Halte- und Befestigungsmittel einstückig angespritzt, die
im Folgenden erläutert werden. Im unteren Bereich des Kühlmittelkastens 1 ist
ein Sockel 2 mit einer Plattform 3 und einem Lagerzapfen 4 angeordnet.
Oberhalb des Sockels 2 ist ein Rasthaken 5 angeordnet,
welcher über ein Verbindungsstück 6 an den
Kühlmittelkasten 1 angespritzt ist. Das Verbindungsstück 6 weist
eine Wand 6a auf, an welche ein erstes Federelement 7 angespritzt
ist, welches als elastische Zunge ausgebildet ist. In z-Richtung
gesehen oberhalb des Rasthakens 5 ist ein etwa halbzylinderförmig
ausgebildeter Halter 8 angeordnet und an den Kunststoffkasten 1 angespritzt.
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1a zeigt
den Kühlmittelkasten 1 in einer um die z-Achse
gedrehten Ansicht, so dass auch die Innenseite des Rasthakens 5 dargestellt
ist, welche eine Rastnase 5a aufweist.
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1b zeigt
den Rasthaken 5 mit Rastnase 5a als Einzelteil.
Die Rastnase 5a weist eine Kante auf, welche etwa in z-Richtung
verläuft. Der Rasthaken 5 ist aufgrund seiner
bügelartigen Ausbildung und seiner einseitigen Befestigung
am Zwischenstück 6 elastisch in der x-y-Ebene
auslenkbar.
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2 zeigt
den oberen Bereich des Kühlmittelkastens 1, welcher
einen oberen Befestigungszapfen 9 aufweist. Eine etwa rechtwinklig
ausgebildete Kralle 10 erstreckt sich im Wesentlichen in
x-Richtung und ist an den Kühlmittelkasten 1 angespritzt. Unterhalb
der Kralle 10, welche einen sich etwa in x-y-Ebene erstreckenden
Krallenarm 10a aufweist, sind ein zweites Federelement 11 und
ein drittes Federelement 12 angeordnet. Das dritte Federelement 12 in
z-Richtung unterhalb des Krallenarmes 10a ist als elastische
Zunge ausgebildet, welche bei Verformung eine Federkraft in z-Richtung,
d. h. in der Zeichnung nach unten ausübt. Das zweite Federelement 11 ist
ebenfalls als elastische Zunge ausgebildet und übt bei
Verformung eine Federkraft aus, die im Wesentlichen in x-Richtung,
d. h. gegen die Haltekraft der Kralle 10 gerichtet ist.
Kralle 10 und zweites Federelement 11 sind einander
zugeordnet und wirken zusammen, wie noch erläutert wird.
In z-Richtung unterhalb des zweiten Federelementes 11 ist
ein weiterer halbzylinderförmig ausgebildeter Halter 13 angeordnet
und an den Kühlmittelkasten 1 angespritzt.
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3 zeigt
einen unteren Eckbereich eines Kondensators 14, welcher
einen Rohr/Rippenblock 15, ein Sammelrohr 16 sowie
einen mit dem Sammelrohr 16 verbundenen und integrierten
Sammler/Trockner-Behälter 17 aufweist. Derartige
Kondensatoren 14 sind aus dem Stand der Technik bekannt, wobei
der Sammler 17 hier zweiteilig aufgebaut, d. h. einerseits
aus einem Rohr 17a und andererseits aus einem extrudierten
Rohrstück 17b zusammengesetzt ist. Das Extrusionsteil 17b weist
eine in Längsrichtung des Sammlers 17, d. h. in
z-Richtung verlaufende, über den Umfang vorstehende Längskante 18 auf,
in welche auch eine in Längsrichtung verlaufende, nicht
dargestellte Nut eingearbeitet sein kann. Der Sammler 17,
bestehend aus Rohr 17a und Extrusionsteil 17b,
dient der Befestigung des Kondensators 14 auf einer Seite
mit dem Kühlmittelkasten 1 eines Kühlmittelkühlers.
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4 zeigt
einen oberen Eckausschnitt des Kondensators 14 mit Sammler 17,
welcher über die Kralle 10, das dritte Federelement 12 und
den Halter 13 mit dem Kühlmittelkasten 1 verbunden
ist. Die Kralle 10 übergreift den Sammler 17 stirnseitig
und sichert ihn in x-Richtung. Das dritte Federelement 12 stützt
sich am Sammler 17 ab und drückt diesen in z-Richtung
nach unten. Der Halter 13 sichert den Sammler 17 in
negativer x-Richtung.
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5 zeigt
einen unteren Eckausschnitt des Kondensators 14 mit Sammler 17 und
Extrusionsteil 17b. Der Rasthaken 5 hintergreift
mit seiner Rastnase 5a die Längskante 18 am
Extrusionsteil 17 und sichert somit den Sammler 17 in
x-Richtung. Der Halter 8a sichert den Sammler in negativer
x-Richtung. Der Sammler 17 liegt mit dem Extrusionsteil 17b auf
der Plattform 3 des Sockels 2 auf und wird dabei
durch das dritte Federelement 12 gegen die Plattform 2 gedrückt,
so dass ein Spiel in z-Richtung ausgeschaltet ist. Nicht sichtbar
in den 4 und 5 sind die in den 1, 1a und 2 dargestellten
ersten und zweiten Federelemente 7, 11, welche
sich jeweils gegen das Rohr 17a des Sammlers 17 bzw.
das Extrusionsteil 17b des Sammlers 17 abstützen
und somit ein Spiel in x-Richtung unterbinden. Die Montage des Kondensators 14 gegenüber
dem Kühlmittelkasten 1 respektive dem nicht dargestellten
Kühler erfolgt von vorn, d. h. in negativer x-Richtung.
Dabei werden die Kralle 10 nach oben (in negativer z-Richtung)
und der Rasthaken 5 seitlich (in negative y-Richtung) ausgelenkt,
bis sie wieder zurückschnappen und die betreffenden Verriegelungskanten
hintergreifen können.
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6 zeigt
eine weitere Ansicht der Verbindung zwischen Kondensator 14 und
Kühlmittelkasten 1, wobei der Rasthaken 5 mit
Rastnase 5a sowie die Längskante 18 am
Extrusionsteil 17b in einer Ansicht von vorn (entgegen
der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges) erscheinen.
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Die
Darstellungen von 1 bis 6 zeigen
jeweils die in Fahrtrichtung gesehen linke Seite des Kühlers
und des Kondensators 14, welcher in Luftströmungsrichtung
vor dem Kühler angeordnet ist. Diese Darstellungen zeigen
die Erfindung.
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7 zeigt
die – in Fahrtrichtung (in x-Richtung) gesehen – rechte,
obere Seite der Befestigungsanordnung zwischen Kondensator 14 und
einem teilweise dargestellten Kühlmittelkühler 19,
welcher einen rechten Sammelkasten 20, ebenfalls aus Kunststoff
herstellbar, aufweist. Die Verbindung zwischen Kondensator 14 und
Kühlmittelkühler 19 auf der rechten Seite
ist konventionell, d. h. nach dem bekannten Stand der Technik ausgebildet.
Der Kondensator 14 weist ein linkes Sammelrohr 21 mit
einem angelöteten Halter 22 auf, welcher über
eine nicht näher erläuterte Rastverbindung mit
dem Kühlmittelkasten 20 verbunden ist.
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8 zeigt
die – in Fahrtrichtung gesehen – rechte, untere
Seite des Kondensators 14 mit Sammelrohr 21, an
welchem ein Anschlussflansch 23 angelötet ist.
Das Sammelrohr 21 wird über einen am rechten Kühlmittelkasten 20 angespritzten
Schnapphaken 24 gesichert. Auch diese Verbindung zwischen
Kondensator und Kühler entspricht dem Stand der Technik.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10348701
A1 [0002]
- - US 5996684 A [0003]
- - FR 2822941 A1 [0004]