冷却模块和用于组装冷却模块的方法与流程

本发明总体上涉及汽车发动机冷却和空调系统领域，并且更特别是涉及冷却模块和用于组装冷却模块的方法。

背景技术：

1、机动车中使用的发动机需要至少一个冷却系统以确保充分散热，并且因此确保发动机在其运行期间的适当冷却。通常，冷却系统至少包括风扇单元和散热器，用于为循环的液体冷却剂提供大气热排放。此外，机动车在客厢内提供空调，其中空调也需要大气热排放以有效运行，这通常使用冷凝器单元，加热的制冷剂循环通过该冷凝器单元。

2、通常，冷凝器和散热器都是具有相似尺寸的长方形形状的形式，其中散热器和冷凝器彼此较窄间隔开地布置在车辆的发动机舱中，由此，例如当车辆运行时，可缓和气流。在本文中，风扇单元布置在冷凝器-散热器组件中的前侧或后侧(取决于设计)以便产生通过上述元件的气流。

3、这种包括冷凝器、散热器和风扇的组件构成了所谓的冷却模块。冷却模块通常也称为crfm，其代表冷凝器散热器(condenser radiator)和风扇模块(fan module)。通过称为模块承载件的安装部件，crfm的构件组装在一起并安装在车辆中。典型的模块承载件具有设计用于与热交换器的边缘区域接合的第一接口，并且其通常螺纹连接到热交换器。第二接口构造用于固定到发动机舱中，例如通过固定轴。

4、标准冷却模块的一个问题涉及其尺寸，并且因此涉及其在车辆中的组装和安装。在冷却模块的批量生产中，形成冷却模块的元件的尺寸(测量值)通常在几毫米的范围内变化。特别是冷却模块的元件，诸如举例来说通常属于同一生产批次的散热器，其尺寸可能彼此不同。虽然认为这些尺寸变化在可接受的生产公差范围内，但是这可能使冷却模块在车辆中的安装变得复杂。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供冷却模块以及用于组装冷却模块的方法，其解决了上面提到的不足。

2、该目的是通过由独立权利要求限定的冷却模块和用于组装冷却模块的方法实现的。

3、根据本发明，用于车辆的冷却模块包括两个或更多个热交换器，其中热交换器包括沿宽度方向延伸的顶部分和底部分以及沿高度方向延伸的侧面部分。冷却模块还包括至少一个模块承载件，其构造用于在车辆内承载和固定热交换器。模块承载件包括带有用于在车辆中固定冷却模块的安装特征的第一接口和构造用于与所述热交换器中的至少一个的侧面部分配合/接合的第二接口。

4、应理解的是，所述侧面部分包括阻挡件，该阻挡件与提供在模块承载件上的第三接口配合，用于在相应的热交换器组装在模块承载件上期间进行阻挡接合。阻挡件和第三接口构造为使得能够在沿宽度方向的多个位置处接合，由此可在冷却模块的组装期间选择性地调整热交换器相对于模块承载件的定位。

5、在本发明的冷却模块中使用的模块承载件因此设计为使得其可安装到热交换器，但是可在宽度方向上调整其相对于侧面部分的位置，以便补偿制造公差。这允许维持在冷却模块的两个横向末端之间的给定(标称)距离，如在车辆中安装冷却模块所需要的那样。本发明不同于其中模块承载件紧靠着热交换器侧面部分固定的常规方法。

6、“热交换器”可指任何形式的常规热交换器或热交换器组件。例如，所述多个热交换器可至少包括至少一个散热器、至少一个冷凝器和/或至少一个增压空气冷却器。还例如，风扇单元可连接到所述多个热交换器或形成其部分。风扇单元可包括马达驱动的风扇和风扇罩。这些构件可具有常规设计。热交换器可分别包括交换器芯，该交换器芯带有在入口和入口出口箱之间延伸的多个交换器管。待冷却流体可经由入口箱进入热交换器并流动通过交换器芯的管而到达出口箱，待冷却流体在交换器芯处冷却。可在管上提供外部翅片以增加向环境空气的热传递。此外，散热器、冷凝器和冷却器例如可以是所谓的i型，据此，热交换器芯的管沿水平方向走向并且入口箱和出口箱布置在相对的管端部处。然而，其他热交换器设计也是可能的。

7、在此可注意到的是，在冷却模块旨在用于热力车辆的常规应用中，冷却模块可包括散热器(用于发动机冷却)、冷凝器(用于空调回路)、可能的增压空气冷却器和/或油冷却器和风扇组件。这形成了常规的crfm。然而，冷却模块可包括用于不同的目的的、与发动机中的任何冷却剂循环相关联的各种热交换器。

8、在其他应用中，特别是对于全电动车辆，可包括一种或更多类型的冷却模块。例如，冷却模块可包括第一(高温)散热器和第二(低温)散热器。第一散热器通常连接到具有相对高温冷却剂的第一冷却剂回路循环。第二散热器用于通常以低冷却剂温度运行的二次冷却剂回路循环，用于空调系统的替代配置或用于电动汽车应用(例如电池冷却，48v)。由于这样的冷却模块结合了热交换，在广义的含义上，其通常也称为crfm。

9、所述多个热交换器，或者说其中每个热交换器，可具有基本上长方形和/或长方体形状的结构。所述多个热交换器中的一个热交换器可具有基本上四边形和/或平面形式。热交换器可具有沿宽度方向延伸的顶部分和底部分以及沿高度方向延伸的侧面部分。宽度方向也可称为水平方向，或者说沿y轴的方向。高度方向也可称为竖直方向，或者说沿z轴的方。

10、“模块承载件”是指冷却模块的结构性元件，其构造用于承载和固定发动机中的热交换器组件。模块承载件可布置在所述多个热交换器中的至少一个的边缘部分处和/或边缘区域中和/或角部分中。例如，模块承载件可布置在散热器的边缘部分上。在本文中，应注意的是，术语“承载和固定”涉及所述热交换器中的至少一个的直接和/或间接的承载和/或固定。由于热交换器可组装到彼此，模块承载件可布置在所述热交换器中的至少一个上，以便承载和固定所述多个热交换器。

11、通常，使用两个模块承载件以从相对的侧面部分承载热交换器组件。两个模块承载件的设计可遵循本发明的设计(即，带有三个接口)，或者模块承载件中的一个可以是常规设计(即第一和第二接口)。模块承载件可包括带有用于在车辆中固定冷却模块的安装特征的第一接口。“接口”总体上可指模块承载件的部分，其可以是端口、交叉部、插座、出口、连接器、插入单元、公连接器、母连接器、安装装置、枢轴、轴或用于实现模块承载件和至少另一元件之间的连接的类似结构性元件。例如，第一接口可构造用于在车辆中安装冷却模块。还例如，模块承载件可包括第二接口，其构造用于配合、即接合/保持/连接所述多个热交换器中的至少一个的侧面部分，例如散热器的侧面部分。术语“安装特征”总体上可指用于实现支撑的结构性元件或多个元件。例如，安装特征可以是开口、孔、突起、槽口、槽、杆、凹口、轴、枢轴或类似元件。在一些实施例中，模块承载件形成为角部元件，其中第二接口与热交换器的侧面部分和底部分配合。

12、实际上，热交换器可分别以这样的方式与模块承载件的第二接口接合，即热交换器直接固定于其上或由其保持。替代地并且相当常见地，第一热交换器由热交换器直接固定和支撑，并且其他热交换器附接到第一热交换器或相邻的热交换器。其他构件，诸如举例来说风扇或格栅，直接附接到热交换器。在后面的情况下，一些热交换器因此间接附接到模块承载件，但是模块承载件仍然具有在发动机中固定和承载热交换器组件的功能。

13、“侧面部分”可指所述多个热交换器中的至少一个热交换器的横向部分/部段/区段/部分。例如，第二接口可构造用于将散热器的侧面部分接合/连接到模块承载件。例如，散热器的侧面部分通常可以是箱和/或框架元件的一部分或是散热器的不同框架元件的组件的一部分。还例如，第二接口可额外地或替代地构造为与所述多个热交换器中的另一热交换器的侧面部分配合/保持/接合。此外，第二接口还可构造为附接到形成冷却模块的包围框架的边缘元件。

14、侧面部分包括阻挡件，该阻挡件与模块承载件的第三接口配合，用于在相应的热交换器组装在模块承载件上期间形成阻挡接合。阻挡件和第三接口构造为使得能够在沿宽度方向的多个位置处接合，由此可在冷却模块的组装期间选择性地调整热交换器相对于模块承载件的定位。也就是说，虽然阻挡件沿高度方向与第三接口接合，但是当热交换器与模块承载件组装时，可使这两者在宽度方向上的不同位置处锁定接合。

15、“阻挡件”是指用于调整定位并且用于挡住/阻碍/阻止侧面部分与模块承载件之间的相对运动的连接元件。特别地，阻挡元件可防止在宽度方向上的运动。类似于所述接口，阻挡件总体上可以是交叉部、端口、插口、出口、连接器、插入单元、公连接器、母连接器、安装装置、枢轴、轴、块状结构或用于将侧面部分连接到模块承载件的类似结构性元件。

16、“第三接口”是构造为与阻挡件配合/接合的元件。例如，第三接口还可以包括一个安装特征或多个安装特征。第三接口布置在模块承载件的横向侧上，用于在相应的热交换器组装在模块承载件上期间与阻挡件形成阻挡接合，或者说联接/连接。例如，阻挡件和第三接口可在组装期间形成力锁合和/或形状锁合和/或摩擦锁合连接。还例如，阻挡件和第三接口可成形为，当阻挡件插入到第三接口的至少一段中时，获得过盈配合，由此构件受到压缩/扩张，从而进一步增强形状锁合和/或摩擦锁合连接。

17、此外，第三接口提供了用于固定阻挡件的多个位置。例如，第三接口可设有诸如槽的安装特征，其中槽设有比阻挡元件更大的尺寸(在宽度方向上)。这样的第三接口的构造可允许将阻挡件布置在多个可能的位置中的一个处，即沿宽度方向的多个位置。因此，可在组装期间选择性地调整热交换器相对于模块承载件的定位。这种结构有利于冷却模块和/或一系列冷却模块的组装，因为可调整冷却模块的总宽度，即在相对的两个承载件模块之间的宽度，以符合发动机中的预期安装距离(标称距离)。换句话说，这种结构可补偿较宽范围的制造公差，或者说一系列热交换器中的热交换器的不同测量值。此外，由于阻挡件与第三接口的接合，模块承载件固定地附接到所述热交换器中的至少一个。因此，当在组装期间阻挡部件已经紧固到第三接口之后，限制/防止了阻挡部件沿第三接口的宽度方向的相对运动。

18、在一些实施例中，第三接口包括沿宽度方向延伸的槽。槽，或者说凹口/槽口，可允许侧面元件的对应阻挡件与模块承载件的第三接口锁定。此外，当在组装期间阻挡件连接到模块承载件时，槽减轻了第三接口的弹性扩张。

19、在一些实施例中，阻挡件具有锥形轮廓，用于使阻挡件固定在第三接口的槽中。“轮廓”可指横截面轮廓。例如，阻挡件可在垂直于槽的宽度方向的平面中具有锥形轮廓，其中，该轮廓沿竖直方向锥形渐缩。锥形渐缩/变窄/变细/锥形轮廓可朝向一个端点变得更薄和/或更窄。例如，轮廓可以是基本上圆锥形或长方形轮廓。具有锥形轮廓的阻挡件有利于阻挡件与第三接口的连接。这可在组装过程中带来显著的时间节省。

20、在一些实施例中，模块承载件还包括带有引导槽口的引导区段，用于引导侧面元件的固定杆。引导槽口可沿高度方向，或者说垂直于第三接口的宽度的方向，延伸。引导槽口可构造为引导侧面元件的固定杆。固定杆可以是构造为布置在引导槽口内的元件。引导槽口和固定杆还可构造为形成公差配合。例如，引导槽口和固定杆可在垂直于竖直/高度方向的平面中形成公差配合。在本文中，“公差”是指测量值中允许的偏离原始测量值的变化。“公差配合”可指两个元件的连接，其中两个元件中的至少一个具有的尺寸构造为补偿另一个元件的测量值中的变化/公差。换句话说，引导槽口与固定杆可形成带有游隙的连接。这可在工业环境中使得一系列冷却模块中的冷却模块，其中所述冷却模块在其总长度方面可略有不同，能够连接到模块承载件而不论其差异。此外，在模块承载件和侧面元件的组装期间，固定杆已经将侧面元件限制/保持在模块承载件的引导槽口中。模块承载件和侧面元件的组装可包括若干步骤。在一个步骤中，固定杆可插入到引导槽口中，其中仍可在模块承载件上调整侧面元件。在另外的步骤中，模块承载件和侧面元件可通过第三接口与阻挡件/阻挡元件的接合而固定地附接到彼此。

21、在一种实施例中，固定杆具有t形轮廓。例如，固定杆可具有t形轮廓，或者说t形横截面轮廓。t形轮廓可设置在垂直于高度方向的平面中。

22、除了在组装期间进行引导之外，固定杆和引导槽口的组合将热交换器锁定在模块承载件上以防止在垂直于热交换器宽度方向的方向上的运动。该整体还允许分散存在于模块承载件的第一和第二接口处的机械应力。

23、在一种实施例中，阻挡件还包括至少一个设有抓持结构的壁部分。抓持结构可指布置在阻挡件的至少一个壁部分/表面上的表面结构和/或元件。抓持结构减少或阻止了阻挡件沿宽度方向的相对运动。

24、在一些实施例中，抓持结构包括多个脊条。额外地，多个脊条中的每个脊条可具有三角轮廓。包括多个脊条的抓持结构可以具有齿部/啮合部/互锁部。特别地，抓持结构可实现与第三接口的啮合，例如带有提供在第三接口的槽的至少一个壁部段上的肋部。由脊条与模块承载件的第三接口形成的齿部在防止阻挡元件的横向运动方面特别有效。

25、在一些实施例中，槽还包括第一壁部段和第二壁部段，其中第一壁部段和第二壁部段至少部分地形成槽的锥形轮廓。额外地或替代地，第一壁部段和第二壁部段可至少部分地形成槽的v形轮廓和/或至少部分地形成槽的u形轮廓。由第一壁部段/第一壁部分和第二壁部段/第二壁部分形成的轮廓可对应于阻挡件的锥形轮廓。

26、在一些实施例中，第一壁部段和/或第二壁部段具有肋部。额外地或替代地，多个引导元件邻接第一壁部段和/或第二壁部段。肋部可限制阻挡件沿宽度方向的相对运动。此外，肋部可与阻挡件的多个脊条互锁。

27、在一些实施例中，模块承载件还包括平台，其中平台具有长形开口。平台可在垂直于竖直/高度方向的平面中延伸。长形开口的长度可沿宽度方向延伸。长形开口构造用于为诸如螺钉的紧固件提供公差。紧固件可沿竖直方向延伸穿过长形开口，用于将模块承载件紧固到侧面元件。

28、通过紧固件的连接优选设计成使得一旦紧固件就位，热交换器侧面部分的支撑表面与平台接触。在本文中，接触的两个表面，即平台表面和支撑表面，可分别设有肋部以限制相对运动。此外，平台可以通过在宽度方向上延伸(并因此在厚度方向上间隔开)的相对壁设置在每一侧上，以便包围侧面部分。

29、在一些实施例中，第一接口包括配置用于支撑扣眼的安装特征。例如，安装特征，或者说支撑元件，可以是用于支承扣眼的轴或枢轴。还例如，安装特征可延伸穿过扣眼的开口。扣眼增强了模块承载件在车辆发动机舱或组装框架内的固定。

30、本发明还涉及一种用于组装冷却模块的方法。用于组装根据本发明的冷却模块的方法包括：提供两个或多个热交换器，其中所述热交换器包括沿宽度方向延伸的顶部分和底部分以及沿高度方向延伸的侧面部分；提供构造为用于承载和固定所述热交换器中的至少一个的第一模块承载件和第二模块承载件，其中所述模块承载件中的至少一个包括带有用于在车辆中固定冷却模块的安装特征的第一接口、构造用于接合侧面部分的第二接口以及提供在模块承载件上的用于与阻挡元件形成阻挡接合的第三接口；其中所述方法还包括提供具有至少两个用于固定第一模块承载件和第二模块承载件的保持元件的组装框架；以及将第一模块承载件和第二模块承载件以预定距离彼此相对地定位在保持元件上。所述方法还包括在冷却模块的组装期间沿宽度方向选择性地调节热交换器相对于模块承载件的定位。上面提到的冷却模块的改进和实施例也适用于用于组装冷却模块的方法。

31、“组装框架”是指用于将冷却模块的不同元件汇集在一起的支撑结构。例如，组装框架可包括至少两个支撑臂，其中两个支撑臂或者说保持元件中的每个构造用于保持模块承载件。冷却模块的组装可包括以下步骤：

32、在所述方法的第一步骤中，第一模块承载件和第二模块承载件可彼此相距预定距离定位在组装框架上，或者说定位在组装框架的保持元件上/内。组装框架可具有用于固定模块承载件的至少两个保持元件。在定位期间或定位之前，第一模块承载件和第二模块承载件可同时固定或依次固定。

33、在下一步骤中，热交换器，例如散热器，可附接到第一模块承载件和第二模块承载件。在该步骤期间，沿宽度方向选择性地调整热交换器相对于静止固定的模块承载件的定位。一旦已经确定了定位，则将热交换器附接到第一模块承载件和第二模块承载件。在另外的步骤中，其他元件可附接到热交换器和/或第一和第二模块承载件。

34、在一种实施例中，阻挡元件形成在至少一个热交换器的侧面部分上。例如阻挡元件可由塑料和/或复合材料和/或树脂和/或类似材料形成。阻挡元件可模制成一体，例如通过注射成型。

35、在一种实施例中，槽形成在第三接口内。类似于阻挡元件，第三接口的槽，或者说第三接口，可由塑料和/或复合材料和/或树脂和/或类似材料形成。第三接口以及第三接口的槽可通过注设成型成形。

36、在一种实施例中，抓持结构形成在阻挡件的至少一个壁部分上。抓持结构同样可通过注射成型形成。替代地或额外地，抓持结构可通过阻挡元件的表面处理形成。

37、本发明的其他方面和特征来自从属权利要求、附图和以下对实施例的描述。