DE4244039C2 - Kühlmodul für Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlmodul für Verbrennungskraft­ maschinen von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Nutzfahrzeugen, mit einem von der Motorkühlflüssigkeit und von Luft durchström­ ten Kühlaggregat und einem diesem zugeordneten Ladeluftkühler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Kühlmodule, bei denen mehrere Kühlfunktionen in einem als Bau­ einheit vorgesehenen Teil zusammengestellt sind, sind bekannt (DE-PS 39 03 199). Bei diesen bekannten Bauarten liegt der Ladeluftkühler parallel vor einer der von der Luft durch­ strömten Stirnflächen des Kühleraggregates. Dadurch kann die Durchströmung des Kühleraggregates behindert werden, auch wenn die durchströmte Fläche des Ladeluftkühlers kleiner ist als jene des Kühleraggregates. Die Bautiefe solcher Kühlmodule in der Strömungsrichtung ist auch relativ groß, insbesondere wenn auch noch Ölkühler mit vorgesehen werden.

Aus MTZ (Motortechnische Zeitschrift) 53 (1992) S. 114-121 ist ein Kühlmodul der eingangs genannten Art bekannt, bei dem man einen Ladeluftkühler neben dem Kühlmittelkühler angeordnet hat. Diese Bauart weist den Vorteil auf, daß die Durchströmung des Kühlmittelkühlers mit Kühlluft nicht durch einen in Strömungs­ richtung der Luft vorgeschalteten Ladeluftkühler beeinträchtigt wird. Die Befestigung solcher Ladeluftkühler ist aber relativ aufwendig, insbesondere, wenn die Eintrittsebene des Ladeluft­ kühlers unter einem Winkel zu jener des Kühlmittelkühlers ange­ ordnet werden soll, was den Einbau in Frontpartien, insbeson­ dere von Nutzfahrzeugen erleichtern würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlmodul der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine einfache, aber sichere Befestigung des Ladeluftkühlers am Kühlmittel­ kühler möglich ist, die auch im Betrieb eine Bewegung der beiden Kühler gegeneinander unterbindet.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einem Kühlmodul der ein­ gangs genannten Art die kennzeichnenden Merkmale des Patent­ anspruchs 1 vorgesehen. Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß es bei bestimmten Kraftfahrzeugbauarten durchaus neben dem Einbauraum für das Kühleraggregat noch Platz gibt, um den Ladeluftkühler anzuordnen und für dessen ordnungs­ gemäße Durchströmung zu sorgen, insbesondere, wenn die Ein- und Austrittsebenen für die den Ladeluftkühler durchströmende Luft unter einem gewissen geringen Winkel geneigt zu den Ein- und Austrittsebenen für die das Kühleraggregat durchströmende Luft stehen. Die so entstehende leicht geknickte Anordnung des Kühlmoduls läßt sich in die Frontpartien, insbesondere von Nutzfahrzeugen, einbauen, ohne daß eine zu breite ebene Front­ fläche des Einbauraumes für das Kühlmodul notwendig wäre. Es ergibt sich eine form- und kraftschlüssige Verbindung, die auch jede Bewegung des Ladeluftkühlers gegenüber dem Kühleraggregat im Betrieb ausschließt.

Das Kühleraggregat kann in zweckmäßiger Weise als ein Quer­ stromkühler mit seitlich liegenden Wasserkästen ausgebildet sein, so daß sowohl die Stecköffnung für den Steckzapfen des Ladeluftkühlers, als auch die gabelartige Doppellasche eintei­ lig an dem aus Kunststoff bestehenden Wasserkasten angeordnet werden können.

Nach den Merkmalen des Unteranspruches 4, kann der Unterseite des Ladeluftkühlers noch ein weiterer Steckzapfen zur Abstüt­ zung zugeordnet sein, der im Bereich der von dem Kühleraggregat abgewandten unteren Ecke des Ladeluftkühlers angeordnet ist. Es ergibt sich dann eine stabile Dreipunktaufhängung, durch die jede Art von durch Schwingungen hervorgerufenen Schwenkbewe­ gungen des Ladeluftkühlers um die durch Öse und Steckzapfen verlaufende Montageachse vermieden wird.

Da der Ladeluftkühler unter einem bestimmten Winkel zu der Aus­ richtung des Kühleraggregates angeordnet sein soll, diese An­ ordnung aber ausschließlich durch die Anordnung der Öse am La­ deluftkühler und der gabelartigen Doppellasche, sowie der Aus­ richtung des nicht rotationssymmetrisch auszubildenden Steck­ zapfens bestimmt wird, und weil bei der Herstellung dieser Teile durch einen Kunststoffspritzvorgang stets gewisse To­ leranzen in der Winkelausrichtung eintreten können, wird nach Anspruch 5 der weitere Steckzapfen verschiebbar angeordnet. Dieser Steckzapfen wirkt mit einer am Fahrzeug festen Verbin­ dungsstelle zusammen. Der Steckzapfen kann daher jeweils so verschoben werden, daß er auch bei unterschiedlicher Winkelaus­ richtung von Ladeluftkühler und Kühleraggregat stets so in seine zugeordnete Stecköffnung eingeführt werden kann, daß keine Biegespannungen an der Verbindungsstelle zwischen Lade­ luftkühler und Kühleraggregat auftreten, die im Betrieb unter Umständen zu einer Beschädigung dieser Verbindungsstellen führen könnte.

Nach den Ansprüchen 6 und 7 kann zu diesem Zweck der weitere Steckzapfen Teil eines Schlittens sein, der an einer Führung an der Unterseite eines aus Kunststoff bestehenden Luftkastens des Ladeluftkühlers verschiebbar gehalten ist. Dabei kann die Führung aus einem mit einem nach unten offenen Schlitz ver­ sehenen Hohlprofil bestehen, dessen dem Schlitz benachbarte untere Seitenwände als bei nicht aufgesetztem Schlitten nach außen abstehende elastische Federn ausgebildet und auf ihrer Unterseite mit quer zu den Längskanten des Hohlprofiles ver­ laufenden Rippen versehen sind, so daß auf diese Führung der Schlitten mit seitlich über die Längskanten des Hohlprofiles greifenden Klemmarmen aufgerastet werden kann und ebenfalls in seinem Klemmsitz unter einer gewissen Vorspannung gehalten ist, die unerwünschte Bewegungen und dadurch bewirkte Klappergeräu­ sche oder Beeinträchtigungen in der Haltbarkeit vermeidet.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Frontansicht eines erfindungsgemäß aufgebauten Kühlmoduls, das als Baueinheit montierbar ist,

Fig. 2 die Draufsicht auf den Kühlmodul der Fig. 1, wobei der Übersichtlichkeit halber gewisse Teile wegge­ lassen worden sind,

Fig. 3 die vergrößerte Detaildarstellung des Schnittes durch die Verbindungsstelle zwischen Kühleraggregat und Ladeluftkühler längs der Schnittlinie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 die Darstellung des Schnittes längs der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 die Einzeldarstellung des unteren Luftkastens des Ladeluftkühlers der Fig. 1,

Fig. 6 die Ansicht des Luftkastens der Fig. 5 in Richtung des Pfeiles (VI) der Fig. 5 gesehen,

Fig. 7 die Darstellung des Schnittes durch die Fig. 6 längs der Linie VII-VII, und

Fig. 8 die Darstellung des Schnittes gemäß Fig. 7, jedoch mit einem zusätzlich auf die in Fig. 7 ersichtliche Führung aufgesetzten Schlitten mit einem Steckzapfen.

In den Fig. 1 und 2 ist ein erfindungsgemäß ausgestalteter Kühlmodul gezeigt, der aus einem als Querstromkühler ausgebil­ deten Kühleraggregat (1) und einem seitlich an dieses ange­ koppelten Ladeluftkühler (2) besteht. Die Ein- und Austritts­ ebenen (3, 3′) der den Ladelüftkühler (2) durchströmenden Luft sind dabei unter einem Winkel α zu der Eintritts- und Aus­ trittsebene (4, 4′) für die das Kühleraggregat (1) durchströ­ menden Luft angeordnet. Der Winkel α beträgt beim Ausführungs­ beispiel etwa 10°.

Das Kühleraggregat (1) besitzt zwei an seinen Seiten angeord­ nete Wasserkasten (5, 6), zwischen denen in bekannter Weise mit Rippen versehene Rohre verlaufen. Diesem so gebildeten Rippen­ rohrblock ist auf der Abströmseite eine Kühlerhaube (8) mit einer Zarge (7) nachgeschaltet, in der ein Gebläserad mit Schaufeln (9) umläuft, von denen in der Fig. 1 der Einfachheit halber nur eine Schaufel gezeigt ist. Dieses Gebläserad wird von einem Motor (10) angetrieben, der in einer aus Streben (11) gebildeten Halterung der Haube (8) befestigt und innerhalb der umlaufenden Nabe (12) des Gebläserades angeordnet ist. Dem Rip­ penrohrblock des Kühleraggregates (1) ist beim Ausführungsbei­ spiel auf der Einströmseite noch ein Ölkühler (13) im unteren Bereich vorgeschaltet.

Der linke Wasserkasten (5) ist oben und unten mit je einem Steckzapfen (14 bzw. 15) versehen, die zur Befestigung im nicht dargestellten Einbauraum einen Kraftfahrzeuges, insbesondere eine Nutzfahrzeuges dienen. Der rechte Wasserkasten (6), der ebenfalls aus Kunststoff gespritzt ist, besitzt ebenfalls oben und unten Befestigungszapfen (16 und 17), wobei der untere Steckzapfen (17) von einer Sockelplatte (18) absteht, die ein­ teilig am Wasserkasten (6) angespritzt ist und mit einer Ein­ stecköffnung (19) für einen Steckzapfen (20) des Ladeluftküh­ lers (2) ausgestattet ist, die eine der Kontur des Steckzapfens (20) angepaßte rechteckige Form aufweist.

Am oberen Ende des Wasserkastens (6) ist zum einen ein Aus­ gleichsbehälter (21) integriert, zum anderen ist hier eine Be­ festigungseinrichtung (22) vorgesehen, mit der der Ladeluftküh­ ler (2) fest mit dem Wasserkasten (6) verbunden und so seitlich an das Kühleraggregat (1) angekoppelt ist.

Der Ladeluftkühler (2) besitzt einen oberen Luftkasten (23) und einen unteren Luftkasten (24), die ebenfalls aus Kunststoff be­ stehen und in üblicher Weise durch von Ladeluft durchströmte Rohre mit Rippen verbunden sind. Am unteren Luftkasten (24) ist dabei zum einen der Steckzapfen (20) einteilig angeordnet, zum anderen aber auch noch ein weiterer Steckzapfen (25), auf dessen Ausbildung und Anordnung bei der Erläuterung der Fig. 5 bis 8 noch im einzelnen eingegangen wird.

Dem oberen Luftkasten (23) ist auf der linken Seite der Fig. 1 und 2 der zur Befestigungseinrichtung (22) gehörende Teil zu­ geordnet, der im einzelnen aus den Fig. 3 und 4 erkennbar ist.

Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, besteht die Befesti­ gungseinrichtung (22), die im oberen Bereich von Ladeluftkühler (2) und Kühleraggregat (1) vorgesehen ist, aus einer am Wasser­ kasten (6) integrierten gabelartigen Doppellasche (26) mit den beiden Armen (26a und 26b), die jeweils eine hülsenartige Auf­ nahme mit je einer Bohrung (27) bilden, die fluchtend zueinan­ der angeordnet sind und den gleichen Durchmesser aufweisen. In diese Bohrungen (27) kann ein zylindrischer Bolzen (28) im Sinn des Pfeiles (41) eingesteckt werden, dessen Durchmesser auf den Durchmesser der Bohrungen (27) abgestimmt ist.

Zwischen den beiden hülsenartigen Armen (26a, 26b) der Doppel­ lasche (26) ist nach der Ankopplung des Ladeluftkühlers (2) eine laschenartige Öse (29) eingesetzt, deren axiale Länge dem Abstand zwischen den beiden Armen (26a, 26b) entspricht, und die einteilig am Stirnende des oberen Luftkastens (23) des Lade­ luftkühlers (2) so angespritzt ist, daß die Achse der sich durch die Öse (29) erstreckenden Öffnung unter dem Winkel zu einer senkrecht auf einer der Ein- oder Austrittsebenen (3, 3′) des Ladeluftkühlers (2) stehenden Ebene verläuft. Fig. 4 läßt er­ kennen, daß die Öffnung der Öse (29) den Querschnitt eines Langloches aufweist, das, wie Fig. 3 zeigt, an seinen beiden offenen Enden, d. h. also am Ein- und Ausgang mit Einführschrä­ gen (30) für den Bolzen (28) versehen ist. Die Anordnung der Öffnung ist außerdem so vorgenommen, daß die Öse (29) bei ein­ geschobenem Bolzen (28), der beim Einschiebevorgang in Richtung des Pfeiles (29) auf die Einführschräge (30) am oberen Ende auftrifft und dann die Öse (29) zwangsläufig nach links drückt, bis zugeordnete Anschlagflächen (31) an zugeordneten Flächen der Arme (26a und 26b) anliegen, mit einer gewissen Vorspannung in der Doppellasche (26) gehalten ist. Der Ladeluftkühler (2) wird daher am unteren Ende durch seinen Steckzapfen (20) und am oberen Ende durch die Befestigungseinrichtung (22) kraft- und formschlüssig mit dem Kühleraggregat (1) verkoppelt, und er wird durch die gewählte Ausgestaltung auch zwangsläufig in der gewünschten Schräglage zu dem Kühleraggregat (1) seitlich neben diesem gehalten.

Die Schräglage des Ladeluftkühlers (2) zu dem Kühleraggregat (1) hängt aufgrund der Herstellungstoleranzen einerseits von der Anordnung des ebenfalls schräg an der Unterseite (siehe Fig. 6) des Ladeluftkühlers am Luftkasten (24) angebrachten Steckzapfens (20), zum anderen aber auch von der Anordnung der Öse (29) ab. Dadurch bestimmt sich bei der Koppelung des Lade­ luftkühlers (2) mit dem Kühleraggregat auch die sich einstel­ lende Winkellage, d. h. die Größe des Winkels α. Dieser Winkel kann in gewissen, allerdings geringen Grenzen differieren.

Bei der gewählten Anordnung muß der Ladeluftkühler (2), um im Betrieb Schwingungen des Ladeluftkühlers (2) um die durch die Befestigungseinrichtung (22) und den Steckzapfen (20) verlau­ fende Koppelungsachse zu vermeiden, auch noch mit einer dritten Befestigungsstelle in Form des vorher erwähnten Steckzapfens (25) versehen sein, der in eine im Fahrzeug vorgesehene Befe­ stigungsöffnung eingeführt wird. Da, wie erwähnt, aber unter Umständen Abweichungen des Winkels α auftreten können, würde das zwangsweise Einführen eines fest am Luftkasten (24) ange­ spritzten Steckzapfens (25) zu einer Verspannung des linken En­ des des Ladeluftkühlers, insbesondere der Befestigungseinrich­ tung (22) und des Steckzapfens (20), und der daran angrenzenden Bereiche, führen. Die Befestigungsstelle am Fahrzeug kann bei der Herstellung der Koppelungsstellen zwischen Kühleraggregat (1) und Ladeluftkühler (2) nicht an die entstehenden Toleranzen angepaßt werden.

Aus den Fig. 5 bis 8 ergibt sich aber, daß der Ladeluftkühler (2) gemäß der Erfindung nicht einteilig mit dem Steckzapfen (25) versehen ist, sondern daß dieser Steckzapfen Teil eines Schlittens (32) ist, der mit Hilfe von zwei seitlich hoch­ stehenden Klemmarmen (33) in der Form von Seitenwänden mit oberen Rasthaken an einer Führung (34) gehalten ist, die, wie auch die größeren Seitenflächen des Steckzapfens (20) mit ihren seitlichen Längsseiten (35) und den zu diesen parallelen Kanten eines Schlitzes (36) ebenfalls unter dem Winkel α schräg zu einer Ebene (37) geneigt angeordnet ist, die senkrecht auf ei­ ner der Ein- oder Austrittsebenen (3) des Ladeluftkühlers (2) steht. Die Führung (34) ist dabei als ein Hohlprofil ausgebil­ det, das an einem Ansatz (38) am rechten unteren Ende des Luft­ kastens (24) vorgesehen ist. Dieses Hohlprofil ist mit einem in seiner unteren Wand vorgesehenen Schlitz (36) versehen, und zwar derart, daß die beiden sich vom Schlitz (36) aus zu den Längs­ seiten (35) erstreckenden Wandteile (39) und (39a) bei nicht aufgeschobenen Schlitten (32) unter einer elastischen Kraft leicht nach unten und in Richtung zum Schlitz (36) vorstehen. Diese Situation ist in der Fig. 7 gezeigt. Die beiden Wandteile (39 und 39a) sind auf ihrer Unterseite mit verzahnungsartig aus­ gebildeten Rippen (40) versehen, die senkrecht zu den Längssei­ ten (35) verlaufen und eine Teilung aufweisen, die klein genug ist, um den Schlitten (32) an jede mögliche Lageabweichung der Befestigungsstelle für den Zapfen (25) anpassen zu können.

Wird auf die Führung (34) wie in Fig. 8 gezeigt ist, der Schlitten (32) mit dem Steckzapfen (25) aufgesetzt, so kann dies dadurch erfolgen, daß der Steckzapfen (25) bei der Montage des aus Kühleraggregat (1) und Ladeluftkühler (2) bestehenden Gesamtaggregates im Fahrzeug bereits in seiner fahrzeugseitigen Befestigungsstelle sitzt und die Klemmarme (33) des Schlittens (32) über die Längsseiten (35) unter elastischer Verformung ge­ drückt werden, wenn der Ladeluftkühler bei der Montage seine Endstellung erreicht. Die Verbindung Steckzapfen zu Ladeluft­ kühler erfolgt dann in jedem Fall so, daß keine Verbiegungen an der Befestigungsstelle (22) oder am Steckzapfen (20) zu erwar­ ten sind. Der Winkelausgleich ist durch die entsprechende Lage des Schlittens (32) erfolgt. Es versteht sich von selbst, daß der Schlitten (32) auf seiner den Rippen (40) zugewandten Seite ebenfalls mit Rippen versehen ist, die in ihrer Abmessung und Ausdehnung den Rippen (40) an den Wandteilen (39) und (39a) entsprechen. Auf diese Weise kann dann der gewünschte feste Sitz des Steckzapfens (25) gegenüber dem Luftkasten (24) er­ reicht werden.

Claims (7)

1. Kühlmodul für Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahr­ zeugen, insbesondere von Nutzfahrzeugen mit einem von der Mo­ torflüssigkeit und von Luft durchströmten Kühleraggregat (1) und einem diesem zugeordneten Ladeluftkühler (2), der seit­ lich vom Kühleraggregat (1) angeordnet und unmittelbar an diesem durch eine lösbare Befestigungseinrichtung (20, 22) angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Befesti­ gungseinrichtung aus einem an der Unterkante des Ladeluftküh­ lers (2) vorgesehenen Steckzapfen (20) und einer am Kühlerag­ gregat (1) angeordneten Stecköffnung (19), sowie aus einer am oberen Luftkasten (23) des Ladeluftkühlers (2) angebrachten laschenartigen Öse (29) und einer dieser zugeordneten, am Kühleraggregat (1) angeordneten gabelartigen Doppellasche (26) besteht, zwischen die die Öse (29) eingeschoben und durch einen durch fluchtende Bohrungen (27) der Doppellasche (26) und der Öse (29) hindurchgeschobenen Bolzen (28) gehal­ ten ist, und daß die Bohrung in der Öse (29) als eine Art Langloch ausgebildet ist, das sich in der Befestigungsrich­ tung erstreckt und am Ein- und Ausgang mit Einführschrägen (30) für den Bolzen (28) versehen und so ausgelegt ist, daß die Öse (29) bei eingeschobenem Bolzen (28) derart in die Doppellasche (26) gedrückt ist, daß Anschlagflächen (31) des Ladeluftkühlers (2) an Flächen der Arme (26a, 26b) der Dop­ pellasche (26) mit einer gewissen Verspannung bzw. Kraft an­ gedrückt sind.

2. Kühlmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Austrittsebenen (3, 3′) für die den Ladeluft­ kühler (2) durchströmende Luft unter einem Winkel α geneigt zu den Ein- und Austrittsebenen (4, 4′) für die das Kühler­ aggregat (1) durchströmende Luft stehen.

3. Kühlmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kühleraggregat (1) als ein Querstrom­ kühler mit seitlich liegenden Wasserkästen (5, 6) ausgebildet ist, und daß sowohl die Stecköffnung (19) für den Steckzapfen (20) des Ladeluftkühlers (2), als auch die gabelartige Doppel­ lasche (26) einteilig an dem aus Kunststoff bestehenden Wasser­ kasten (6) angeordnet sind.

4. Kühlmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterseite des Ladeluftkühlers, insbe­ sondere einem unteren Luftkasten (24) noch ein weiterer Steck­ zapfen (25) zur Abstützung zugeordnet ist, der im Bereich der von dem Kühleraggregat (1) abgewandten unteren Ecke des Lade­ luftkühlers (2) angeordnet ist.

5. Kühlmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Steckzapfen (25) verschiebbar angeordnet ist.

6. Kühlmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Steckzapfen (25) Teil eines Schlittens (32) ist, der an einer Führung (34) an der Unterseite des aus Kunststoff bestehenden Luftkastens (24) des Ladeluftkühlers verstellbar gehalten ist.

7. Kühlmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (34) aus einem mit einem nach unten offen Schlitz (36) versehenen Hohlprofil besteht, dessen dem Schlitz (36) benachbarte untere Seitenwände (39, 39a) als bei nicht aufgesetztem Schlitten (32) nach außen abstehende elastische Federn ausgebildet, und auf ihrer Unterseite mit quer zu den Längskanten (35) des Hohlprofiles verlaufenden Rippen (40) versehen sind, und daß auf diese Führung der an seiner Ober­ seite mit korrespondierenden Rippen versehene Schlitten (32) mit seitlich über die Längsseiten (35) des Hohlprofiles grei­ fenden Klemmarmen (33) aufgerastet ist.