DE3629940A1 - Heizung fuer fahrzeuge, insbesondere kraftfahrzeuge, und verfahren zur herstellung einer solchen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizung für Fahrzeuge mit frontal angeordnetem Motor, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einem im Fahrgastraum an der Stirnwand liegenden Hei­ zungsgehäuse, in dem ein an den Kühlwasserkreislauf des Motors angeschlossener Wärmetauscher angeordnet ist.

Bei der Montage von in sogenannter Modul-Bauweise konzipierten Kraftffahrzeugen kann der den Motor enthaltende Modul (Motor- Modul) vertikal von unten oder von oben oder horizontal von vorn in die Karosserie eingefahren werden. Bei bekannten in Modul-Bauweise erstellten Fahrzeugen ist die aus Wärme­ tauscher und diesen umgebendem Heizungsgehäuse bestehende Heizung komplett an der dem sog. Cockpit-Modul zugeordneten Stirnwand fahrgastraumseitig vormontiert. Da der Wärmetauscher notwendigerweise einen Bestandteil des Motor-Kühlwasserkreis­ laufs darstellt, sind vor der Endmontage des Motor-Moduls Probelauf und vollständige Funktionsprüfung des Motors nicht möglich, denn dies würde bereits einen Anschluß des Heizungs- Wärmetauschers an das Kühlsystem voraussetzen. Der fahrgast­ raumseitig an der Stirnwand angeordnete und damit dem Cockpit- Modul (nicht dem Motor-Modul) zugeordnete Wärmetauscher ver­ hindert also, daß der Kühlwasserkreislauf vor der Montage des Motors in die Karosserie für einen Probelauf bzw. eine voll­ ständige Funktionsprüfung endgültig geschlossen werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Heizung der eingangs bezeichneten Art so auszugestalten, daß eine externe vollständige Prüfung des Motors ermöglicht wird.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Heizungsgehäuse stirnwandseitig offen ausgebildet und - eine entsprechende Öffnung in der Stirnwand umschließend - an der Stirnwand befestigt ist, und daß der Wärmetauscher - vom Motorraum her die Öffnung der Stirnwand durchsetzend - in das Innere des Heizungsgehäuses hineinragt.

Durch die Erfindung läßt sich vorteilhafterweise eine Motor- Funktionseinheit realisieren, die alle funktionswichtigen Komponenten des Motors enthält, extern geprüft werden kann und nicht mehr demontiert werden muß. Fehler lassen sich somit frühzeitig vor der Montage des Motors in der Karosserie er­ kennen und einfacher und billiger beheben. Außerdem verringern sich die Montagezeiten.

In praktischer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Öffnung der Stirnwand in Richtung Fahrgastraum eine konische Verengung und die Öffnung des Heizungsgehäuses in Richtung Stirnwand eine entsprechend konische Erweiterung auf­ weist und daß die konische Verengung und die konische Erwei­ terung zur Zentrierung des Heizungsgehäuses und seiner stirn­ seitigen Öffnung mit Bezug auf die Öffnung der Stirnwand dienen, und daß das Heizungsgehäuse mittels eines sich an die konische Erweiterung anschließenden flanschartigen Randes an der die Öffnung in der Stirnwand umgebenden Fläche der Stirnwand ver­ schraubt ist. Durch diese zueinander fluchtenden Öffnungen von Stirnwand und Heizungsgehäuse, die sich in Höhe des Wärme­ tauschers befinden, kann der Wärmetauscher, der bereits am Motor bzw. am Kühlsystem angeschlossen ist, nach der voll­ ständigen Funktionsprüfung des kompletten Motors von vorn ein­ gefahren werden.

Nach der Endmontage des Motors und damit auch des Wärmetauschers sollten die Öffnungen in der Stirnwand und im Heizungsgehäuse durch einen zweckmäßigerweise ebenfalls vormontierten Deckel, in dem sich auch schwingungs- und geräuschdämpfende Elemente befinden sollten, geschlossen werden. In vorteilhafter Weiter­ bildung des Grundgedankens der Erfindung wird hierzu vorge­ schlagen, daß der Wärmetauscher an seiner Rückseite ein elastisches Dämpfungselement trägt, welches in Montagestellung des Wärmetauschers die zueinander fluchtenden Öffnungen in der Stirnwand und im Heizungsgehäuse dichtend verschließt. Das elastische Dämpfungselement fungiert also zugleich als Verschlußdeckel für das Heizungsgehäuse und als schwingungs- und geräuschdämpfendes Element.

Zusätzlich sollte an der rückseitigen Innenwand des Heizungs­ gehäuses ein zweites Dämpfungselement angeordnet sein, das in Montagestellung des Wärmetauschers mit dessen vorderem Ende in Eingriff steht. Denn an der Rückseite des Heizungsgehäuses ist andernfalls eine nachteilige Schallübertragung durch die Luftkanäle zu erwarten.

Die Erfindung bezieht sich des weiteren auf ein Verfahren zur Herstellung einer Heizung der in Rede stehenden Art, und zwar für ein Kraftfahrzeug mit einer die Stirnwand enthaltenden Karosserie und einem den Motor, einschließlich Kühlsystem ent­ haltenden Motor-Modul. Erfindungsgemäß zeichnet sich ein solches Verfahren dadurch aus, daß das Heizungsgehäuse zusammen mit dem zweiten Dämpfungselement an der Stirnwand der Karosserie und der Wärmetauscher zusammen mit dem ersten Dämpfungselement am Motor- Modul vormontiert wird und daß der Motor-Modul zusammen mit dem Wärmetauscher, einschließlich erstes Dämpfungselement, in seine Endmontagestellung horizontal von vorn in die Karosserie einge­ fahren wird, wobei der Wärmetauscher durch die zueinander fluch­ tenden Öffnungen von Stirnwand und Heizungsgehäuse hindurch in das Innere des Heizungsgehäuses gelangt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden. In der Zeichnung sind Aus­ führungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend beschrieben werden. Es zeigt

Fig. 1 den das Heizungssystem enthaltenden Karosserie­ bereich eines Personenkraftwagens, im vertikalen Längsschnitt,

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 vergrößerte Darstellung der Einzelheit "A" aus Fig. 1,

Fig. 3 - in Seitenansicht - eine Herstellungsvariante eines Pkw-Vorderwagens durch Zusammenbau mehrerer vormontierter Baueinheiten (Moduln), und

Fig. 4 - in Darstellung entsprechend Fig. 3 - eine Alter­ native zu der in Fig. 3 gezeigten Modul-Bauweise.

Nach Fig. 1 bezeichnet 10 den Motorraum und 11 den Fahrgastraum eines Personenkraftfahrzeuges. Motorraum 10 und Fahrgastraum 11 sind durch eine Stirnwand 12 voneinander getrennt. Mit 14 ist eine Motorraumabdeckung beziffert, die in geschlossenem Zustand an einer Dichtung 13 der Stirnwand 12 anliegt. Des weiteren be­ zeichnet 15 die Frontscheibe und 16 die Armaturentafel des in Rede stehenden Fahrzeugs. Zwischen Stirnwand 12 und Armaturen­ tafel 16 erstreckt sich ein mit 17 bezeichneter Raum, in dem das Heizungs- und Lüftungssystem des Fahrzeuges untergebracht ist. Zum Heizungs- und Lüftungssystem gehört ein Gebläse 18, dessen Aufgabe es ist, Frischluft von außen anzusaugen (vgl. Pfeile 19, 20) und - wie in Fig. 1 durch Pfeile 21-24 angedeutet - an wei­ tere Teile des Heizungs- und/oder Lüftungssystems weiter zu be­ fördern. Motorraum 10 und Ansaugbereich 19, 20 des Gebläses 18 werden zwischen Stirnwand 12 und der Motorraumabdeckung 14 durch die Dichtung 13 gegeneinander abgedichtet.

Wesentlicher Bestandteil des Heizungs- und Lüftungssystems ist die Heizung (vgl. hierzu insbesondere auch Fig. 2). Sie besteht im wesentlichen aus einem kühlwasserdurchströmten Wärmetauscher 25, der von einem Heizungsgehäuse 26 umgeben ist. Das Heizungs­ gehäuse 26 besitzt in Richtung Stirnwand 12 eine Öffnung 27 und einen diese Öffnung umgebenden flanschartigen Rand 28, mit dem es bei 29, 30 (Fig. 2) an der Stirnwand 12 angeschraubt ist.

Auch die Stirnwand 12 weist eine in ihren Abmessungen der Öffnung 27 des Heizungsgehäuses 26 entsprechende Öffnung auf, die mit 31 bezeichnet ist. Die beiden Öffnungen 27, 31 fluchten zueinander. Für die hierzu erforderliche Zentrierung sorgen eine konische Verengung 32 an der Stirnwand 12 und eine entsprechende konische Erweiterung 33 am Heizungsgehäuse 26.

Wie Fig. 1 und 2 des weiteren erkennen lassen, ragt der Wärme­ tauscher 25 durch die beiden zueinander fluchtenden Öffnungen 31, 27 vom Motorraum 10 her in das Heizungsgehäuse 26 hinein. Zur Zuführung des erwärmten Kühlwassers zum Wärmetauscher 25 dient ein Leitungsanschluß 34, auf den ein Kühlwasserschlauch 35 aufgesteckt ist. Der Kühlwasseranschluß 34 ist im Bereich der zueinander fluchtenden Öffnungen 31, 27 von einem elastischen Dämpfungselement 36 umgeben, welches hierbei die Öffnungen 27, 31 dichtend verschließt und somit zugleich als stirnwandseitiger Deckel des Heizungsgehäuses 26 fungiert. Am anderen Ende des Wärmetauschers 25 ist ein zweites Dämpfungselement angeordnet, das mit 37 beziffert ist. Das zweite Dämpfungselement 37 ist im Gegensatz zum ersten Dämpfungselement 36 dem Heizungsgehäuse 26 zugeordnet, d. h. es ist bereits vor dem Einbau des Wärmetauschers 25 in dem Heizungsgehäuse 26 installiert. Zweckmäßigerweise besteht sowohl das erste Dämpfungselement 36 wie auch das zweite Dämpfungselement 37 jeweils aus Gummi. In seiner aus Fig. 1 und 2 ersichtlichen Montagestellung ist der Wärmetauscher 25 inner­ halb des Heizungsgehäuses 26 zwischen dem ersten Dämpfungs­ element 36 und dem zweiten Dämpfungselement 37 fixiert, wobei er die beiden Dämpfungselemente 36, 37 gegeneinander elastisch verspannt. Hierdurch erfolgt auch der bereits erwähnte dichtende Verschluß der Öffnungen 27, 31 durch das erste elastische Dämpfungselement 36. Für die genannten Dichtungs- und Dämpfungs­ funktionen ist es vorteilhaft, wenn das erste elastische Dämpfungselement 36 selbstzentrierend sowie auch selbsthemmend ausgebildet ist.

In Fig. 3 und 4 sind nun zwei alternative Möglichkeiten auf­ gezeigt, wie der Vorderwagen eines Personenkraftfahrzeuges montiert werden kann. Wesentlich ist jedoch in diesem Zu­ sammenhang nicht die Montage des Vorderwagens als solche, sondern die Möglichkeiten, die sich daraus für die spezielle Montage der Heizung ergeben. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 bezeichnet 38 den vorderen Teil einer Pkw-Karosserie, der im wesentlichen aus der bereits erwähnten Stirnwand 12, den Rad­ kästen 39 für die Vorderräder des Fahrzeugs und den A-Säulen 40 besteht.

Bei einer in Fig. 3 mit 41 bezeichneten Baueinheit handelt es sich um einen sog. Cockpit-Modul. Er umfaßt im wesentlichen - wie schematisch angedeutet - die Lenkung 42, die bereits erwähnte Armaturentafel 16, die Fahrzeugpedale 43 sowie das Heizungs­ gehäuse 26 (siehe hierzu Fig. 1 und 2), welches jedoch noch nicht den Heizungs-Wärmetauscher 25 enthält. Der Cockpit-Modul 41 wird bei der Endmontage des Vorderwagens in Pfeilrichtung 44 mit der Karosserie 38 vereinigt. Das Heizungsgehäuse 26 wird hier­ bei in der bereits beschriebenen Position bei 29, 30 an der Stirnwand 12 angeschraubt (siehe Fig. 1 und 2). Die Verfahrens­ variante der Erfindung nach Fig. 3 läßt sich jedoch ebensogut verwirklichen, wenn die Teile 16, 26, 42, 43 nicht als Cockpit- Modul vormontiert, sondern in herkömmlicher Bauweise einzeln an der Karosserie 38 montiert werden.

Ein weiterer Modul - in Fig. 3 mit 45 bezeichnet - umfaßt im wesentlichen die Vorderachse 46 mit den Vorderrädern 47, den Stoßdämpfern 48, den Achsfedern 49 sowie dem Stabilisator 50. Dieser Modul 45 wird, wie durch einen Pfeil 51 angedeutet, in Vertikalrichtung von unten nach oben in die Karosserie 38 ein­ gefahren und bei der Endmontage mit dieser vereinigt.

Schließlich ist noch ein weiterer Modul vorgesehen, der im folgenden als Motor-Modul bezeichnet werden und das Bezugs­ zeichen 52 tragen soll. Der Motor-Modul 52 umfaßt im wesentlichen den Motor 53, einschließlich Hilfsaggregaten, ferner die Front­ partie mit Stoßfänger/Spoiler 54 und Scheinwerfern 55 sowie das Kühlsystem des Motors 53. Hiervon ist der Kühler darge­ stellt und mit 56 beziffert. Zu dem Kühlsystem des Motors, weil von diesem mit erwärmter Kühlflüssigkeit versorgt bzw. durch­ strömt, gehört aber auch der bereits mehrfach erwähnte Heizungs- Wärmetauscher 25 für das Heizungssystem des Fahrzeuges (vgl. hierzu insbesondere Fig. 1 und 2). Der Heizungs-Wärmetauscher 25 ist ebenfalls Bestandteil des Motor-Moduls 52, auch wenn er bei der Darstellung nach Fig. 3 separat von dem Motor-Modul 52 gezeichnet ist. Der Zusammenbau des Motor-Moduls 52, einschließlich Wärmetauscher 25, mit der Karosserie 38, 41 erfolgt in Horizon­ talrichtung von vorn nach hinten, wie durch einen Pfeil 57 ange­ deutet. In der Praxis erfolgt die Montage so, daß sich der Wärmetauscher 25 gerade auf der Höhe der zueinander fluchtenden Ausnehmungen 27, 31 (siehe Fig. 1 und 2) von Stirnwand 12 und Heizungsgehäuse 26 befindet. Auf diese Weise kann der Einbau des Wärmetauschers 25 in das Heizungsgehäuse 26 gleichzeitig mit dem Einbau des Motor-Moduls 52 in die Karosserie 38 er­ folgen. Da der am Wärmetauscher 25 befestigte Dämpfungsgummi (Dämpfungselement 36) selbstzentrierend und selbsthemmend ist, drückt er sich beim Einschieben des Wärmetauschers 25 in das Heizungsgehäuse 26 zusammen und verschließt dichtend die zu­ einander fluchtenden Öffnungen 27, 31 von Stirnwand 12 und Heizungsgehäuse 26 .

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 setzt sich die Karosserie aus den - getrennt als Baueinheiten dargestellten - Teilen 38 a und 41 a zusammen. Die Einzelteile der vormontierten Bauein­ heit 41 a können jedoch - ohne jeglichen Einfluß auf die hier in Rede stehende Erfindungsvariante - auch in herkömmlicher Weise in die Restkarosserie 38 a eingebaut werden. Die beim in Fig. 4 gezeigten Beispiel einen Bestandteil der Bauein­ heit 41 a bildende Stirnwand 12 umfaßt Heizungsgehäuse 26, nicht jedoch den Heizungs-Wärmetauscher 25. Vielmehr ist dieser Bestandteil eines weiteren Moduls, der insgesamt mit 58 be­ ziffert ist. Der Modul 58 umfaßt außer den bereits im Zu­ sammenhang mit der Beschreibung des Moduls 45 (Fig. 3) er­ wähnten Teilen der Radaufhängung auch noch den kompletten Motor, einschließlich Hilfsaggregaten und Kühlsystem.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Alternative wird die vorgefer­ tigte Baueinheit 41 a (sog. Cockpit-Modul) in Vertikalrich­ tung von oben nach unten (vgl. Pfeilrichtung 59) in die Karos­ serie 38 a eingefahren und mit dieser verbunden. Anschließend wird der Modul 58, ebenfalls in Vertikalrichtung, jedoch von unten nach oben (vgl. Pfeilrichtung 60) in die Karosserie 38 a eingefahren. Damit ist jedoch noch nicht die endgültige Position von Karosserie 38 a und Modul 58 zueinander erreicht. Vielmehr bedarf es nun noch einer Horizontalverschiebung des Moduls 58 von vorn nach hinten. Bei diesem Vorgang wird der Wärmetauscher 25 des Heizungssystems in das nun bereits in seiner Endmontage­ stellung befindliche Heizungsgehäuse 26 eingeführt.

Abschließend kann dann noch (in Pfeilrichtung 62) die Endmontage eines weiteren Moduls, der in Fig. 4 mit 61 bezeichnet ist und lediglich die Frontpartie des Vorderwagens mit Stoßfänger/Spoiler 54 und Scheinwerfern 55 beinhaltet, erfolgen.

Claims (10)

1. Heizung für Fahrzeuge mit frontal angeordnetem Motor, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einem im Fahrgastraum an der Stirnwand liegenden Heizungsgehäuse, in dem ein an den Kühlwasserkreislauf des Motors angeschlossener Wärmetauscher angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizungsgehäuse (26) stirnwandseitig offen ausgebildet (27 ) und - eine ent­ sprechende Öffnung (31) in der Stirnwand (12) umschließend - an der Stirnwand (12) befestigt ist (bei 29, 30), und daß der Wärmetauscher (25) - vom Motorraum (10) her die Öffnung (31) der Stirnwand (12) durchsetzend - in das Innere des Heizungsgehäuses (26) hineinragt.

2. Heizung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (31) der Stirn­ wand (12) in Richtung Fahrgastraum (11) eine konische Verengung (32) und die Öffnung (27) des Heizungsgehäuses (26) in Richtung Stirnwand (12) eine entsprechend konische Erweiterung (33) aufweist und daß die konische Verengung (32) und die konische Erweiterung (33) zur Zentrierung des Heizungsgehäuses (26) und seiner stirnwandseitigen Öffnung (27) mit Bezug auf die Öffnung (31) der Stirnwand (12) dienen.

3. Heizung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizungsgehäuse (26) mittels eines sich an die konische Erweiterung (33) an­ schließenden flanschartigen Randes (28) an der die Öffnung (31) in der Stirnwand (12) umgebenden Fläche der Stirn­ wand (12) verschraubt ist (Fig. 1 und 2).

4. Heizung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (25) an seiner Rückseite ein elastisches Dämpfungselement (36) trägt, welches in Montagestellung des Wärmetauschers (25) die zueinander fluchtenden Öffnungen (27, 31) in der Stirn­ wand (12) und im Heizungsgehäuse (26) dichtend verschließt.

5. Heizung nach einem oder mehreren der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der rückseitigen Innenwand des Heizungsgehäuses (26) ein zweites Dämpfungselement (37) angeordnet ist, das in Montagestellung des Wärmetauschers (25) mit dessen vorderem Ende in Eingriff steht (Fig. 1 und 2).

6. Heizung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (25) in Montagestellung innerhalb des Heizungsgehäuses (26) zwischen erstem (36) und zweitem Dämpfungselement (37) - die beiden Dämpfungselemente (36, 37) dabei elastisch verspannend - fixiert ist.

7. Heizung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Dämpfungselement (36) und - vorzugsweise - auch das zweite Dämpfungselement (37) aus Gummi besteht und selbstzentrierend sowie selbsthemmend ausgebildet ist.

8. Verfahren zur Herstellung einer Heizung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, für ein Kraftfahrzeug mit einer die Stirnwand (12) enthaltenden Karosserie (38, 41 bzw. 38 a, 41 a) und einem den Motor (53), einschließlich Kühlsystem enthaltenden Motor-Modul (52 bzw. 58), dadurch gekennzeichnet, daß das Heizungsgehäuse (26) zu­ sammen mit dem zweiten Dämpfungselement (37) an der Stirn­ wand (12) der Karosserie (38, 41 bzw. 38 a, 41 a) und der Wärme­ tauscher (25) zusammen mit dem ersten Dämpfungselement (36) am Motormodul (52 bzw. 58) vormontiert wird und daß der Motor-Modul zusammen mit dem Wärmetauscher, einschließlich erstes Dämpfungselement, in seine Endmontagestellung hori­ zontal von vorn in die Karosserie eingefahren wird, wobei der Wärmetauscher (25) durch die zueinander fluchtenden Öffnungen (31, 27) von Stirnwand (12) und Heizungsgehäuse (26) hindurch in das Innere des Heizungsgehäuses (26) ge­ langt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Motormodul (52), einschließ­ lich Wärmetauscher (25) und erstes Dämpfungselement (36), in einer gleichbleibenden Bewegungsrichtung (57) horizontal von vorn in seine Endmontagestellung in der Karosserie (38, 41) eingefahren wird (Fig. 3).

10. Verfahren nach Anspruch 8, für ein Kraftfahrzeug mit einem im wesentlichen Motor (53), einschließlich Kühlsystem (56) und Vorderradaufhängung (46-50) umfassenden Motormodul (58), dadurch gekennzeichnet, daß der Motor-Modul (58) zusammen mit dem Wärmetauscher (25) und dem ersten Dämpfungselement (36) zu­ nächst vertikal von unten nach oben (Pfeil 60) in die Karos­ serie (38 a, 41 a) eingefahren und anschließend horizontal von vorn nach hinten (Pfeil 62) in seine Endmontagestellung ver­ schoben wird (Fig. 4).