DE102010011495A1

DE102010011495A1 - Kühlmodul für Kraftfahrzeuge sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010011495A1
Application number: DE102010011495A
Authority: DE
Inventors: Claus Steller
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2011-09-22
Also published as: GB2478833B; US20110226542A1; CN102248887A; RU2011108951A; GB201104142D0; CN102248887B; RU2553528C2; GB2478833A; US8511411B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kühlmodul (2) für Kraftfahrzeuge, mit mehreren Modulelementen (4, 6, 10), wobei wenigstens ein erstes Modulelement (4, 6) zur Anordnung in einem Deformationsbereich des Kraftfahrzeuges und wenigstens ein zweites Modulelement (10) vorgesehen sind. Zur Ermöglichung einer kostengünstigen Reparatur ist vorgesehen, dass das wenigstens eine erste Modulelement (4, 6) gegenüber dem wenigstens einen zweiten Modulelement (10) verschiebbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlmodul für Kraftfahrzeuge sowie ein Kraftfahrzeug mit einem entsprechenden Kühlmodul. Das Kühlmodul weist mehrere Modulelemente auf, von denen wenigstens eines zur Anordnung in einem Deformationsbereich des Kraftfahrzeuges vorgesehen ist.
Kühlmodule der eingangs genannten Art werden in nahezu allen Kraftfahrzeugen verbaut, die mit Verbrennungsmotoren betrieben werden. Die Kühlmodule werden bei Frontmotoren üblicherweise im vorderen Endbereich des Motorraumes, bei Heckmotoren im hinteren Endbereich des Motorraumes angeordnet, bei Mittelmotoren auch seitlich. Insbesondere bei Front- und Heckmotoren sind die Kühlmodule damit in einem Deformationsbereich angeordnet, welcher zur Aufnahme von Energie dient, die bei einem Aufprall des Kraftfahrzeuges abgebaut werden muss. Dadurch, dass entsprechende Kühlmodule regelmäßig sehr eng benachbart zu Stoßfängern oder Querträgern angeordnet sind, werden diese oft bereits bei einem Aufprall mit geringer Geschwindigkeit beschädigt. Bei der Reparatur eines Kraftfahrzeuges mit einem solchen geringen Schaden muss daher häufig das gesamte Kühlmodul ausgetauscht werden, was hohe Reparaturkosten mit sich bringen kann.
Aus der US 6,364,403 ist eine Kraftfahrzeug-Frontstruktur mit wenigstens einen Kühler bekannt, welcher einen oberen Vorsprung aufweist, der in eine Kraftfahrzeug-Trägerstruktur in eine Einführausnehmung eingesetzt ist, und einen unteren Vorsprung, welcher in eine untere Trägerstruktur in eine Ausnehmung eingesetzt ist. Durch Einleiten einer äußeren Kraft, die einen vorgegebenen Wert überschreitet, wird die Verbindung zur oberen Trägerstruktur aufgehoben; die Verbindung zur unteren Trägerstruktur bleibt bestehen. Dadurch verschwenkt der Kühler im Falle der Einleitung äußerer Kräfte um die untere Aufnahme.
Die bekannte Lösung kann jedoch nicht verhindern, dass im Falle einer nicht auszuschließenden Beschädigung von Teilen des Kühlers das komplette Kühlmodul ausgetauscht werden muss.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die sich aus dem Stand der Technik ergebenden Nachteile zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere ein Kühlermodul anzugeben, welches im Falle einer Beschädigung durch einwirkende äußere Kräfte kostengünstiger repariert werden kann als bekannte Kühlermodule.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Kühlmodul für Kraftfahrzeuge gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug gemäß dem nebengeordneten Anspruch 12. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßes Kühlmodul weist mehrere Modulelemente auf, wenigstens ein erstes Modulelement und wenigstens ein zweites Modulelement. Das wenigstens eine erste Modulelement ist zur Anordnung in einem Deformationsbereich des Kraftfahrzeuges vorgesehen. Der Deformationsbereich dient zum Abbau von Energien, welche bei Einwirken äußerer Kräfte auf das Kraftfahrzeug oder von Bewegungsenergie des Kraftfahrzeuges selbst dient.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das wenigstens eine erste Modulelement gegenüber dem wenigstens einen zweiten Modulelement verschiebbar ist. Für den Fall, dass der Deformationsbereich des Kraftfahrzeuges zum Abbau von Energie bzw. zur Aufnahme von Kräften benötigt wird, kann somit das erste Modulelement relativ zum zweiten Modulelement verschoben werden, wodurch eine Beschädigung des zweiten Modulelements bis zu einer gewissen Grenze vermieden werden kann. Bei der Reparatur des Kraftfahrzeuges kann damit der Austausch auf das wenigstens eine erste Modulelement beschränkt werden, was die Reparaturkosten senkt.
Gemäß einer ersten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine erste Modulelement einen Kühler und/oder einen Kondensator einer Klimaanlage aufweist. Wenn in einem Kraftfahrzeug eine Klimaanlage vorgesehen ist, welche einen Kondensator erforderlich macht, so ist dieser meist zu dem Kühler benachbart angeordnet, da beide relativ großflächig sind. Kühler und Kondensator sind somit oft in einem Deformationsbereich angeordnet. Darüber hinaus weisen derartige Modulelemente häufig feine Strukturen, z. B. Lamellenstrukturen, auf, die leicht beschädigt werden können, sodass Kühler und Kondensator ihre Funktion nach einem Aufprall nicht mehr erfüllen können.
Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine zweite Modulelement ein Ladeluftkühler ist. Derartige Ladeluftkühler werden für Turbomotoren verwendet, um eine höhere Leistung durch eine höhere Sauerstoffdichte in der Verbrennungsluft zu erreichen. Derartige Ladeluftkühler sind häufig in einem unteren Bereich des Kraftfahrzeuges und meist unterhalb des Kühlers angeordnet.
Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine erste Modulelement einen Kondensator einer Klimaanlage aufweist und dass das wenigstens eine zweite Modulelement ein Motorkühler ist. Dies reduziert im Reparaturfalle die Reparaturkosten.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist weiterhin ein Ventilator angeordnet, der zur Erhöhung der Kühlleistung dient. Auch Ventilatoren sind relativ großflächig und damit häufig in einem Deformationsbereich eines Kraftfahrzeuges angeordnet, insbesondere, da dieser zu einer Beströmung von Kühler und/oder Kondensator dient.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine erste Modulelement und das wenigstens eine zweite Modulelement in einem Rahmen montiert sind. Dies erlaubt eine Vormontage des Kühlmoduls und ein Einsetzen des vormontierten Kühlmoduls in das Kraftfahrzeug.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Rahmen teilbar ist, wobei das wenigstens eine erste Modulelement in einem ersten Teil des Rahmens und das wenigstens eine zweite Modulelement in einem zweiten Teil des Rahmens montiert ist. Die Teilbarkeit des Rahmens bewirkt, dass im Falle der Deformation der Rahmen in den ersten und den zweiten Teil geteilt wird, um die Verschiebbarkeit des wenigstens einen ersten Modulelements zum wenigstens einen zweiten Modulelement zu unterstützen.
Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Teil und der zweite Teil des Rahmens form-, kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Für eine kraftschlüssige Verbindung bietet sich eine Klemmung des ersten Rahmenteils und des zweiten Rahmenteils zueinander an. Eine stoffschlüssige Verbindung kann durch Kleben oder Schweißen erreicht werden, wobei die stoffschlüssige Verbindung bei einer Kraft größer als eine vorgegebene Grenzkraft aufbricht.
Eine formschlüssige Verbindung lässt sich gemäß einer weiteren Weiterbildung der Erfindung durch Verclipsen des ersten und des zweiten Rahmensteils miteinander erreichen. Die Clips können so gestaltet sein, dass sie bei der Fahrzeugdeformation zerstört werden, wobei diese dann bevorzugt austauschbar sind, sie können jedoch auch derart gestaltet sein, dass sie eine zerstörungsfreie Teilung des Rahmens zulassen, beispielsweise über an flexiblen Rastvorsprüngen angeordneten Betätigungsschrägen.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann der Rahmen eine Sollbruchstelle aufweisen, die im Deformationsfalle bricht. Sollbruchstellen lassen sich bei der Fertigung des Rahmens einbringen und sind somit kostengünstig herstellbar.
Eine weitere Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass die Verbindung des ersten Teils des Rahmens und des zweiten Teils des Rahmens bzw. die Sollbruchstelle an seitlichen, im Wesentlichen vertikal verlaufenden Streben des Rahmens vorgesehen ist. Dies ermöglicht eine Anordnung des wenigstens einen ersten Kühlelements und des wenigstens einen zweiten Kühlelements untereinander.
Ein erster unabhängiger Gegenstand der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Kühlmodul gemäß dem zuvor beschriebenen Erfindungsgedanken. Ein derartiges Kraftfahrzeug lässt sich in dem Fall, dass der Deformationsbereich zur Aufnahme von Energie deformiert wurde, kostengünstig hinsichtlich des Austauschs von ggf. beschädigten Modulelementen des Kühlmoduls reparieren.
Gemäß einer ersten möglichen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuges kann vorgesehen sein, dass benachbart zum wenigstens einen ersten Modulelement eine Stoßfängerstruktur oder eine Querträgerstruktur des Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Benachbart im Sinne dieser Weiterbildung bedeutet derart zueinander beabstandet, dass eine Deformation der Stoßfängerstruktur oder der Querträgerstruktur ein Eindringen der Stoßfängerstruktur oder Trägerstruktur in den Bereich des wenigstens einen ersten Modulelements bewirkt. Mit Hilfe dieser Weiterbildung kann erreicht werden, dass das erste Modulelement, welches relativ zu dem zweiten Modulelement verschiebbar ist, bei einer Deformation der Stoßfängerstruktur oder der Querträgerstruktur gegenüber dem wenigstens einen zweiten Modulelement verschoben wird, wodurch der erfindungsgemäße Vorteil der Schonung des wenigstens einen zweiten Modulelements im Deformationsfall erreicht werden kann.
Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in Verschieberichtung des wenigstens einen ersten Modulelements relativ zu dem wenigstens einen zweiten Modulelement hinter dem wenigstens einen ersten Modulelement oder hinter dem Ventilator ein Freiraum vorgesehen ist. Damit lässt sich erreichen, dass für das wenigstens eine erste Modulelement und/oder den Ventilator ein ausreichender Verschieberaum zur Verfügung steht.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigen schematisch:
1 ein erfindungsgemäßes Kühlmodul in einer Frontalansicht;
2a ein Schnitt durch das erfindungsgemäße Kühlmodul gemäß der Schnittlinie A-A gemäß 1;
2b ein Schnitt durch das erfindungsgemäße Kühlmodul gemäß der Schnittlinie B-B aus 1;
2c das erfindungsgemäße Kühlmodul gemäß der Schnittlinie B-B aus 1 nach einer Deformation sowie
3 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts aus 2b.
1 zeigt eine Frontalansicht auf ein erfindungsgemäßes Kühlmodul 2, welches für einen Frontmotor eines Kraftfahrzeuges vorgesehen ist, aus einer Blickrichtung entgegen der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges.
Das erfindungsgemäße Kühlmodul 2 weist als erstes Modulelement einen Kondensator 4 einer Klimaanlage des Kraftfahrzeuges auf. Hinter dem Kondensator 4 ist ein Kühler 6 angeordnet, welcher zum Kondensator 4 einen geringen Abstand aufweist. In Fahrtrichtung dahinter ist ein gestrichelt angedeuteter Ventilator 8 vorgesehen, welcher zur Erhöhung der Kühlleistung des Kühlers 6 und der Kondensationsleistung des Kondensators 4 dient.
Unterhalb von Kondensator 4, Kühler 6 und Ventilator 8 ist ein Ladeluftkühler 10 angeordnet, welcher zur Kühlung von Luft dient, welche einem Turbo oder einem Kompressor oder einem anderen die Verbrennungsluft komprimierenden Element zur Erhöhung der Sauerstoffdichte der Verbrennungsluft dient.
Kondensator 4, Kühler 6, Ventilator 8 und Ladeluftkühler 10 sind in einem Rahmen 12 montiert, welcher seinerseits als vormontiertes Modul in das Kraftfahrzeug montiert werden kann. Der Rahmen 12 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem oberen Rahmenteil 12.1 und einem unteren Rahmenteil 12.2, die miteinander verbunden sind. Einzelheiten hierzu werden im Zusammenhang mit 2c erläutert. Im Falle einer Deformation des Kraftfahrzeuges trennen sich die Rahmenteile 12.1 und 12.2.
Alternativ kann eine Variante angedacht sein, in dem der Rahmen aus seitlichen Streben ohne obere Querverstrebung aufgebaut ist.
Kondensator 4, Kühler 6 sowie Ventilator 8 sind im oberen Rahmenteil 12.1 montiert, der Ladeluftkühler 10 ist im unteren Rahmenteil 12.2 montiert.
2a zeigt eine Schnittdarstellung durch das erfindungsgemäße Kühlmodul 2 gemäß der Schnittlinie A-A aus 1.
Auf gleicher Höhe mit dem Kondensator 4, dem Kühler 6 und dem Ventilator 8 ist eine Stoßfängerstrebe 14 benachbart zu dem Kondensator 4 angeordnet. Auf der Höhe des Ladeluftkühlers 10 ist keine Stoßfängerstrebe angeordnet.
2b zeigt einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Kühlmodul 2 gemäß der Schnittlinie B-B aus 1. Der Rahmen 12 weist einen Befestigungsbereich auf, an welchem das erste Rahmenteil 12.1 an dem zweiten Rahmenteil 12.2 befestigt ist.
Wie in 3 dargestellt, ist hierzu am zweiten Rahmenteil 12.2 ein Loch 16 vorgesehen, durch das ein an dem ersten Rahmenteil 12.1 angebrachter Clip 18 durchgreift und eine Rastverbindung des ersten Rahmenteils 12.1 und des zweiten Rahmenteils 12.2 herstellt. Der Clip 18 ist derart ausgelegt, dass dieser bei einer vorgegebenen Kraft zerstört wird und die Verbindung zwischen erstem Rahmenteil 12.1 und zweitem Rahmenteil 12.2 aufgehoben wird.
Wie in 2C dargestellt, wird im Falle einer Deformation der Stoßfängerträger 14 entgegen der Fahrtrichtung nach hinten verschoben und gerät dabei in Kontakt mit dem Kondensator 4. Die dabei auf den Kondensator 4 ausgeübte Kraft wird über den Rahmen 12.1 geleitet und führt dabei zu einer Lösung der Verbindung von Rahmenteil 12.1 zu 12.2, wodurch eine Verschiebung von Kondensator 4 und Kühler 6 relativ zu dem Ladeluftkühler 10 möglich ist.
Bei der Reparatur des Kraftfahrzeuges ist es möglich, die im Bereich der Stoßfängerstrebe angeordneten Bauteile des Kühlmoduls 2, Kondensators 4, Kühlers 6, Ventilators 8 sowie erstes Rahmenteil 12.1, separat zu reparieren oder auszutauschen. Der Ladeluftkühler 10 und das zweite Rahmenteil 12.2 können ggf. ohne Reparatur weiter verwendet werden.
Bezugszeichenliste

2: Kühlmodul
4: Kondensator
6: Kühler
8: Ventilator
10: Ladeluftkühler
12: Rahmen
12.1: erstes Rahmenteil
12.2: zweites Rahmenteil
14: Stoßfängerstrebe
16: Loch
18: Clip

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6364403 [0003]

Claims

Kühlmodul für Kraftfahrzeuge, mit mehreren Modulelementen (4, 6, 10), wobei wenigstens ein erstes Modulelement (4, 6) zur Anordnung in einem Deformationsbereich des Kraftfahrzeuges und wenigstens ein zweites Modulelement (10) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Modulelement (4, 6) gegenüber dem wenigstens einen zweiten Modulelement (10) verschiebbar ist.
Kühlmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Modulelement einen Kühler (6) und/oder einen Kondensator (4) einer Klimaanlage aufweist.
Kühlmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine zweite Modulelement ein Ladeluftkühler (10) ist.
Kühlmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Modulelement einen Kondensator (4) einer Klimaanlage aufweist und dass das wenigstens eine zweite Modulelement ein Motorkühler ist.
Kühlmodul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Ventilator (8) vorgesehen ist.
Kühlmodul nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Modulelement (4, 6) und das wenigstens eine zweite Modulelement (10) in einem Rahmen (12) montiert sind.
Kühlmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (12) teilbar ist, wobei das wenigstens eine erste Modulelement (4, 6) in einem ersten Teil (12.1) des Rahmens (12) und das wenigstens eine zweite Modulelement (10) in einem zweiten Teil (12.2) des Rahmens (12) montiert ist.
Kühlmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (12.1) des Rahmens (12) und der zweite Teil (12.2) des Rahmens (12) form-, kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Kühlmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (12.1) des Rahmens (12) und der zweite Teil (12.2) des Rahmens (12) mittels wenigstens eines Clips (18) miteinander verclipst sind.
Kühlmodul nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (12) eine Sollbruchstelle aufweist.
Kühlmodul nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des ersten Teils (12.1) des Rahmens (12) und des zweiten Teils (12.2) des Rahmens (12) beziehungsweise die Sollbruchstelle an seitlichen, im Wesentlichen vertikal verlaufenden Streben des Rahmens (12) vorgesehen ist.
Kraftfahrzeug mit einem Kühlmodul (2) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zum wenigstens einen ersten Modulelement (4, 6) eine Stoßfängerstruktur (14) oder eine Querträgerstruktur angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass in Verschieberichtung hinter dem wenigstens einen ersten Modulelement (4, 6) oder hinter dem Ventilator (8) ein Freiraum vorgesehen ist.