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Die
Erfindung betrifft eine Verbindungsbaugruppe und ein Verfahren zur
Herstellung von Verbindungen an Hochdruck-Rohren in Fahrzeugklimaanlagen.
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Die
herkömmlichen
Herstellungsverfahren für
Verbindungen wie Hartlöten
und Schweißen schwächen die
mechanischen Eigenschaften von Rohrverbindungsstücken in Klimaanlagen.
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Aufgrund
der hohen Temperaturen und Drücke
für das
Kühl- bzw.
Kältemittel
R744 sind härtere Aluminium-Legierungen
für die
Hochdruck-Rohre erforderlich, die widerstandsfähiger gegen Wärmebehandlung
als die gegenwärtigen
Materialien für
das Kühl-
bzw. Kältemittel
R134a sind. Durch das Hartlöt-/Schweiß-Verfahren wird die
Härte der
Abdichtungs-Oberfläche
verringert, die durch die extremen Betriebsbedingungen weniger belastbar
und somit leicht beschädigt
werden kann. Insbesondere verringern die hohen Betriebssystem-Temperaturen
in den Wärmeüberträgern die
Festigkeit und Härte
und verursachen ein Fließen
des Aluminium-Materials. Ein Fallen auf niedrige Umgebungstemperaturen
ruft Defekte und Lecks infolge der thermischen Material-Kontraktions-Effekte
hervor.
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Es
sind nachfolgend weitere Verbindungsbaugruppen benannt. Zum Beispiel
ist eine Verbindungsbaugruppe, insbesondere für Druckrohre in der Druckschrift
DE 44 29 766 A1 beschrieben,
die aus mindestens zwei Formstücken
besteht, wobei jedes der Formstücke
am Endbereich eines Rohres angeordnet ist und wenigstens eine innere
Ringnut aufweist, um Reißkräften zu
widerstehen. Jedes Formstück
weist auf dem Umfang seiner Innenfläche eingearbeitete und parallel
zur Achse des Formstücks verlaufende
Rillen auf. Die eingearbeiteten Rillen können zwischen der oder den
Ringnuten und dem freien Endbereich des Formstücks angeordnet sein. In die
eingearbeiteten Rillen wird die Rohrwandung zahnartig eingeprägt.
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Des
Weiteren ist eine Verbindungsbaugruppe von dünnwandigen Rohren unter Verwendung
von Pressfittings in der Druckschrift
EP 0 378 882 B1 beschrieben. Die Verbindungsbaugruppe
soll dünnwandige
Rohre aus Titan oder einer Titanlegierung miteinander verbinden.
Hierzu sind Pressfittings mit einem sickenförmigen, einen Dichtring aufnehmenden Ende
vorgesehen. Die Rohre werden mittels eines Presswerkzeuges im kalten
Zustand form- und kraftschlüssig
mit dem Pressfitting verbunden. Mindestens der den Dichtring enthaltende
Bereich des Pressfittings wird mit dem Rohr verpresst, wobei der Innendurchmesser
des Rohres im Bereich der Verpressung verringert wird. In unmittelbarer
Nachbarschaft des sickenförmigen
Endes des Pressfittings wird eine etwa sechseckige Querschnittskonfiguration
geformt.
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Es
ist ein mechanisches Hochdruck-Abdichtelement für ein Hochdruckmittel oder
für ein
hydraulisches System in der Druckschrift
US 5,405,176 beschrieben, das zwischen
der äußeren Oberfläche eines
Hartmetall-Rohres und einer inneren Fläche eines mechanischen Hartmetall-Verbindungselements eine
sehr dünnen
leichte Metallschicht entweder durch Aufbringen auf die Außenwandung
des Hartmetall-Rohres oder durch Einbringen innen an die Innenwandung
des Hartmetall-Verbindungselements angeordnet wird, bevor durch
Stauchen das Hartmetall-Verbindungselement über das
Rohr gezogen wird. Die Stärke
einer solch dünnen
leichten Metallschicht ist unabhängig
von der Größe des Rohres und
des Hartmetall-Verbindungselements. Viele Metalle und Legierungen
jener Metalle zeigen die erforderliche Weichheit, einschließlich Silber,
Gold, Nickel, Zinn, Platin, Indium, Rhodium, Cadmium. Die Ummantelung
ist etwa 0,0025 mm stark.
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Es
ist auch ein Verfahren zum Verbinden von Rohrendbereichen in der
Druckschrift
EP 0 390
047 A1 beschrieben. Dabei werden zwei ineinander steckbare
Rohrendbereiche aneinander bzw. mit Rohr- und Schlauchanschlussteilen
mittels durchmesserreduzie render Kaltverformung verbunden. Mindestens
eines der ineinander zu steckenden Rohrendbereiche weist ein Verbindungsstück auf,
das vor der durchmesserreduzierenden Kaltverformung einen Innendurchmesser
erhält,
der größer ist
als das gemeinsame Innendurchmesser-Endmaß beider Rohrendbereiche und
dass die durchmesserreduzierende Kaltverformung solange erfolgt,
bis eine Verbindung beider Rohrendbereiche zueinander erreicht ist.
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Des
Weiteren ist eine Verbindungsvorrichtung zur Herstellung einer permanenten
Rohrverbindung in der Druckschrift WO 85/00646 beschrieben. Bei
der Rohrverbindung wird der Rohrendbereich durch zonenweise Kaltverformung
mittels eines axial zu verschiebenden Pressringes zu einer formschlüssigen,
dichten Verbindung mit einem in den Rohrendbereich eingesetzten
Stutzen eines Rohrformstückes verpresst.
Eine auf den Rohrendbereich aufzuschiebende Hülse ist mit einer ringförmigen Außenwulst versehen
und wird beim Aufpessen des Pressrings derart verformt, dass das
Hülsenmaterial
in der Wulstzone radial nach innen verdrängt wird, wobei der Rohrendbereich
und Stutzen eine ringförmige Einbuchtung
erfahren. Außerdem
hat der Pressring an seinem hinteren Ende einen ringförmigen Innenwulst,
der gleichzeitig das Hülsenmaterial
am hinteren Hülsenrand
radial nach innen verdrängt,
wodurch eine weitere Verpressung am Ende des Stutzens zustandekommt.
Damit wird auch der Spalt zwischen Rohr und Stutzen verschlossen.
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Ein
für Wärmeüberträger vorgesehener
Verbinder von Rohrendbereichen ist in der Druckschrift
EP 0 678 695 A2 beschrieben.
Der Rohrendbereichsverbinder ist aus verformbarem Material einschließlich eines
Rohrendbereiches, der kaltverformt eine erste zylindrische Verbindungsfläche zum
Verbinden mit einer korrespondierenden zweiten Fläche eines Elements
aufweist, und enthält
- – einen
elastischen Ring, der zwischen den Flächen platziert ist, um zu sichern,
dass die Verbindung flüssigkeitsdicht
ist, sowie
- – Mittel
zum Verhindern des axialen Herausrutschens des verbundenen Elements
aus der ersten Zylinderverbindungsfläche.
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Allen
genannten Verbindungsbaugruppen ist gemeinsam, dass sie keinen Ausgleich
der Abdichtungen bei großen
Temperatur- und Druckschwankungen aufweisen, wie sie bei dem Einsatz
von Hochdruckkältemitteln
für Wärmeüberträger gegeben
sind. Dadurch ist eine bestimmte Anfälligkeit auf Lecks im Verbindungsbereich
gegeben.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsbaugruppe
zur Herstellung von Verbindungen an Hochdruck-Rohren in Fahrzeugklimaanlagen und ein
Verfahren zur Herstellung derselben anzugeben, die derart geeignet
ausgebildet sind, dass eine verbesserte Abdichtung im Anschlussbereich
der Hochdruck-Rohre sichergestellt werden kann. Dabei soll der Einfluss
der Material-Kontraktionen – Material-Ausdehnung
und Material-Schrumpfung – in
Abhängigkeit
von höheren
Temperaturschwankungen auf die Abdichtung kompensiert werden. Außerdem soll
eine schnelle und leichte Verbindung zwischen einem Hochdruck-Rohr
und einem abdichtenden Stutzen hergestellt werden können.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 14 gelöst. Die
Verbindungsbaugruppe zur Herstellung von Verbindungen an Hochdruck-Rohren
in Fahrzeugklimaanlagen gemäß des Patentanspruchs
1 enthält
- – einen
Verbindungsblock mit einem Durchgangskanal, der sich von seinem
Kanaleingangsbereich bis zu seinem Kanalausgangsbereich stufenartig konisch
verengt, wobei sich im Kanaleingangsbereich eine Ringnut befindet,
und
- – einen
sich stufenartig konisch verjüngenden Hartmetall-Stutzen,
wobei
in Korrespondenz zwischen dem Durchgangskanal und dem Hartmetall-Stutzen
ein stufenartiger konischer Rundspalt ausgebildet ist, wobei in
den Verbindungsblock von seiten des Kanaleingangsbereiches der Hartmetall-Stutzen
und von seiten des Kanalausgangsbereiches das Hochdruck-Rohr einführbar sind
und mittels einer Verpressung des Hartmetall-Stutzens in das Hochdruck-Rohr
der innerhalb des Durchgangskanals befindliche stufenartig konische
Rundspalt zu einer Kaltverformungszone des Hochdruck-Rohrendbereiches
füllbar
ist und der Hartmetall-Stutzen
aus einem Material mit folgenden Eigenschaften besteht: - – Die
Härte des
Materials des Hartmetall-Stutzens ist größer als die Härte des
Materials des Hochdruck-Rohres und
- – der
thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials des Hartmetall-Stutzens
ist kleiner als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials des
Hochdruck-Rohres.
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Der
Hochdruck-Rohrendbereich ist in stufenförmigen Teilzonen verpresst
und der Hartmetall-Stutzen bildet nach der Verpressung mit dem Hochdruck-Rohrendbereich
eine axial gerichtete Abdichtfläche
und mit dem Verbindungsblock einen radial gerichteten Abdichtbereich.
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Der
Hartmetall-Stutzen kann einen zur Ringnut korrespondierenden Flansch
aufweisen, wobei sich erst nach dem Flansch der Hartmetall-Stutzen stufenartig
konisch verjüngt.
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Bei
der Verpressung des Hartmetall-Stutzens in das Hochdruck-Rohr kann sich vorzugsweise ein
formschlüssiger
Anschlag zwischen dem Flansch und der Ringnut ausbilden.
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Der
Hartmetall-Stutzen kann mit oder ohne Flansch mindestens eine einstufige
Verjüngung
und der Durchgangskanal in Kanalrichtung von oben nach unten mindestens
eine einstufige Verengung besitzen, wobei sich bei eingepresstem
Hartmetall-Stutzen die Stufen der Verjüngungen und die Stufen der
Verengungen getrennt durch eine dem Rundspalt zugeordnete zwischenliegende
Kaltverformungszone des verpressten Hochdruck-Rohres jeweils weitgehend
gegenüberliegen.
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Vorzugsweise
treten die Verjüngungen
nach dem wahlweise vorgesehenen Flansch und die Verengungen nach
der Eingangsringnut auf.
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Der
Hartmetall-Stutzen ist materialbezogen zu der im Rundspalt vorhandenen
Kaltverformungszone des Rohrendbereiches derart ausgebildet, dass eine
Kompensation der thermischen Kontraktions-Effekte erreicht wird.
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Das
Material des Hartmetall-Stutzens weist eine Härte auf, die mindestens 50%
höher als
die Härte
des Verbindungsblockmaterials und des Hochdruck-Rohrmaterials ist.
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Die
erfindungsgemäßen Eigenschaften
des Hartmetall-Stutzens und der Kaltverformungszone sind im Betriebstemperatur-Bereich
zwischen –40° und 180°C gegeben.
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Der
Hartmetall-Stutzen besitzt mit oder ohne Flansch eine Wechselfolge
von Zylinderaußenflächen mit
sich jeweils verringerndem Durchmesser und sich verjüngenden
Kegelstumpfaußenflä- Kegelstumpfaußenflächen, wobei
die Stutzenabschlussfläche
einen größeren Außendurchmesser
als der Innendurchmesser des in den Kanalausgangsbereich einsteckbaren
Hochdruck-Rohres aufweist. Der Innendurchmesser des Hochdruck-Rohres
entspricht weitgehend dem Innendurchmesser des Hartmetall-Stutzens.
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Der
Durchgangskanal des Verbindungsblocks weist ab der Ringnut in Richtung
des Kanalausgangsbereiches eine Wechselfolge von Zylinderinnenflächen mit
sich verringernden Durchmesser und sich verjüngenden Kegelstumpfinnenflächen auf.
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Die
sich jeweils gegenüberliegenden
Zylinderflächen
und Kegelstumpfflächen
von Hartmetall-Stutzen und Durchgangskanal weisen unterschiedliche
Durchmesser auf, so dass zwischen Hartmetall-Stutzen und dem Verbindungsblock durchgehend
ein weitgehend stufenartig konischer Rundspalt vorhanden ist.
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Die
Zylinderflächen
und die zugehörigen
Kegelstumpfflächen
bilden die jeweiligen stufenartig konischen Verjüngungen bzw. Verengungen.
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Die
Kaltverformungszone, die den materialverpressten Rundspalt darstellt,
hat einen inneren Abdruck der Oberfläche des Hartmetall-Stutzens
und einen äußeren Abdruck
der Oberfläche
des Durchgangskanals.
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Die
Verbindungsbaugruppe kann einen vorzugsweise quaderförmigen Verbindungsblock
mit dem sich verengenden die Eingangsringnut aufweisenden Durchgangskanal
sowie den sich verjüngenden
Hartmetall-Stutzen wahlweise mit einem kragenartigen Flansch und
mit durchmesserverringernden Zylinderflächen enthalten, wobei zwischen
den Zylinderflächen
im Wechsel sich verjüngende
kegelstumpfartige Flächen
befinden, wobei sich nach Einbringen des Hartmetall-Stutzens in
den Durchgangskanal und zum Teil in das Hochdruck-Rohr zwischen den
Oberflächen
des Hartmetall-Stutzens und des Durchgangskanals die abdichtende,
zum Kanalausgangsbereich sich vorzugsweise erweiternde Kaltverformungszone
vorhanden ist.
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Vorzugsweise
kann der Flansch des Hartmetall-Stutzens an die kanaleingangsbereichsseitige Ringnut
passend anschlagen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung von Verbindungen an Hochdruck-Rohren in Fahrzeugklimaanlagen
weist folgende Schritte auf:
- – ein Hartmetall-Stutzen
mit stufenförmigen
Verjüngungen
wird in das Hochdruck-Rohr mit der Stutzenabschlussfläche voran
innerhalb eines einen mit stufenförmigen Verengungen versehenen Durchgangskanal
aufweisenden Verbindungsblocks kaltverformend in einen Rundspalt
zwischen dem Hartmetall-Stutzen
und dem Durchgangskanal verpresst,
- – der
Hochdruck-Rohrendbereich wird dabei zu einer radial erweiterten
Kaltverformungszone zwischen Verbindungsblock und Hartmetall-Stutzen ausgebildet
und
- – die
rundspaltfüllende
Kaltverformungszone führt temperaturabhängige richtungsbezogene
abdichtende Verbindungen zwischen dem Hartmetall-Stutzen, dem Hochdruck-Rohr
und dem Verbindungsblock herbei.
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Die
Kaltverformungszone ist derart ausgebildet, dass sich bei steigenden
Temperaturen T > T0 über
eine vorgegebene Normtemperatur T0 der axiale
Abdichtdruck Pax,0 parallel zur Rohrachse
an der axialen Abdichtfläche
erhöht
und der dazu radiale Abdichtdruck Prad,0 im
radialen Abdichtbereich verringert und bei fallender Temperatur
T < T0 unter
die vorgegebene Normtemperatur T0 der radiale
Abdichtdruck Prad,0 senkrecht zur Rohrachse
gerich tet im radialen Abdichtbereich steigt und der axiale Abdichtdruck
Pax,0 an der axialen Abdichtfläche verringert wird.
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Die
Erfindung eröffnet
die Möglichkeit,
dass die Kombination eines Aluminium-Körpers mit einer hohen Härte-Abdichtungs-Verbindung den Fließeffekt
durch eine Erhöhung
der Widerstandskraft der Abdichtungs-Oberfläche gegen Beschädigungen verringert.
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Der
abdichtende Hartmetall-Stutzen mit hoher Härte und mechanischem Temperaturwiderstand ist
zur Verbesserung des Widerstandes einer Abdichtfläche gegen
mechanische Beschädigungen und
Temperatur-Einflüsse
auf Härte,
Festigkeit, insbesondere auf das Fließen sowie gegen thermische Ausdehnungs/Schrumpfungs-Effekte
vorgesehen.
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Weiterbildungen
und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren
Unteransprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels
mittels mehrerer Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Verbindungsbaugruppe mit
einem Verbindungsblock aus Aluminium, einem Hartmetall-Stutzen und
einem Hochdruck-Rohr aus Aluminium nach der Verpressung,
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2 eine
schematische Darstellung der beiden zur Verbindungsbaugruppe gehörenden wesentlichen
Teile – dem
Verbindungsblock und dem Hartmetall-Stutzen – in voneinander getrenntem
Zustand vor der Verpressung,
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3 eine
schematische Schnittdarstellung der Verbindungsbaugruppe mit dem
Verbindungsblock, dem darin eingesteckten Hochdruck-Rohr sowie dem
verpressten Hartmetall-Stutzen nach 1,
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4a einen
schematischen Schnitt des Bereiches einer Kaltverformungszone bei
T = T0, wobei die Temperatur T einer Normtemperatur
T0 entspricht, bei der der axiale Abdichtdruck
Pax,0 und der radiale Abdichtdruck Prad,0 vorhanden sind und die Verpressung
erfolgt,
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4b einen
schematischen Schnitt des Bereiches einer Kaltverformungszone bei
einer höheren Kältemittel-Temperatur T mit
T > T0 bei
erhöhtem
axialen Abdichtdruck Pax,0 und
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4c einen
schematischen Schnitt des Bereiches der Kaltverformungszone bei
einer niedrigeren Temperatur T mit T < T0 mit erhöhtem radialen Abdichtdruck
Prad,0.
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In 1 ist
in einer pespektivischen Darstellung die Verbindungsbaugruppe 1 zur
Herstellung einer Verbindung an einem Hochdruck-Rohr 3 in
Fahrzeugklimaanlagen gezeigt, die erfindungsgemäß, wie auch in den 2 und 3 gezeigt
ist, des Patentanspruchs 1 enthält
- – einen
Verbindungsblock 2 mit einem Durchgangskanal 16,
der sich von seinem Kanaleingangsbereich 20 bis zu seinem
Kanalausgangsbereich 22 stufenartig konisch verengt, wobei
sich im Kanaleingangsbereich 20 eine Ringnut 12 befindet,
und
- – einen
sich stufenartig konisch verjüngenden Hartmetall-Stutzen 4,
wobei
in Korrespondenz zwischen dem Durchgangskanal 16 und dem
Hartmetall-Stutzen 4 ein stufenartiger konischer Rundspalt 5 ausgebildet
ist, wobei in den Verbindungsblock 2 von seiten des Kanaleingangsbereiches 20 der
Hartmetall-Stutzen 4 und von seiten des Kanalausgangsbereiches 22 das
Hochdruck-Rohr 3 einführbar
sind und mittels einer Verpressung des Hartmetall-Stutzens 4 in
das Hochdruck-Rohr 3 der innerhalb des Durchgangskanals 16 befindliche
stufenartig konische Rundspalt 5 zu einer Kaltverformungszone
des Hochdruck-Rohrendbereiches 23 füllbar ist und der Hartmetall-Stutzen 4 aus
einem Material mit folgenden Eigenschaften besteht: - – Die
Härte des
Materials des Hartmetall-Stutzens 4 ist größer als
die Härte
des Materials des Hochdruck-Rohres 3 und
- – der
thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials des Hartmetall-Stutzens 4 ist
kleiner als der thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials des
Hochdruck-Rohres 3.
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Der
Hochdruck-Rohrendbereich 23 ist in stufenförmigen Teilzonen 24,25,26 verpresst
und der Hartmetall-Stutzen 4 bildet nach der Verpressung
mit dem Hochdruck-Rohrendbereich 23 eine axial gerichtete
Abdichtfläche 14 und
mit dem Verbindungsblock einen radial gerichteten Abdichtbereich 15.
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Der
Hartmetall-Stutzen 4 kann einen zur Ringnut 12 korrespondierenden
Flansch 21 aufweisen, wobei sich erst nach dem Flansch 21 der
Hartmetall-Stutzen 4 stufenartig konisch verjüngt.
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Bei
der Verpressung des Hartmetall-Stutzens 4 in das Hochdruck-Rohr 3 kann
sich vorzugsweise ein formschlüssiger
Anschlag 13 zwischen dem Flansch 21 und der Ringnut 12 ausbilden.
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Der
Hartmetall-Stutzen 4 besitzt, wie in 2 gezeigt
ist, nach dem Flansch 21 eine Wechselfolge von Zylinderaußenflächen 27,28,29 mit
sich jeweils verringerndem Durchmesser und sich verjüngenden
Kegelstumpfaußenflächen 30,31,
wobei die Stutzenabschlussfläche 11 einen
größeren Durchmesser
als der Innendurchmesser des in den Kanalausgangsbereich 22 einsteckbaren
Hochdruck-Rohres 3 aufweist.
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Der
Durchgangskanal 16 des Verbindungsblocks 2 weist
ab der Ringnut 12 in Richtung des Kanalausgangsbereiches 22 eine
Wechselfolge von Zylinderinnenflächen 32,33,34 mit
sich verringernden Durchmesser und sich verjüngenden Kegelstumpfinnenflächen 35,36,37 auf.
Die sich jeweils gegenüberliegenden
Zylinderflächen 27,32;28,33;29,34 und
Kegelstumpfflächen 30,35;31,36 weisen
unterschiedliche Durchmesser auf, so dass durchgehend ein weitgehend
stufenartig konischer Rundspalt 5 vorhanden ist. Der Rundspalt 5 ist
durch den Abstand zwischen der Stutzenabschlussfläche 11 und
der sich radial verjüngenden
Kegelstumpfinnenfläche 37 vervollständigt.
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Der
Hartmetall-Stutzen 4 verpresst, wie in 3 gezeigt
ist, das Hochdruck-Rohr 3 in stufenförmigen Teilzonen 24,25,26 und
bildet nach der Verpressung mit dem Hochdruck-Rohrendbereich 23 eine
axiale Abdichtfläche 14 und
mit dem Verbindungsblock 2 einen radial gerichteten Abdichtbereich 15,
der sich über
mehrere Teilzonen erstrecken kann, aus.
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Der
Hartmetall-Stutzen 4 weist nach dem Flansch 21 in
einer anderen Darstellungsweise mindestens eine einstufige Verjüngung 10,9 und
der Durchgangskanal 16 in Kanalausgangsrichtung mindestens
eine einstufige Verengung 8,7,6 auf,
wobei sich bei eingepresstem Hartmetall-Stutzen 4 die Stufen
der Verjüngungen 10,9 und
die Stufen der Verengungen 8,7,6 getrennt
durch eine dem konischen Rundspalt 5 zugeordnete zwi schenliegende
Kaltverformungszone des verpressten Hochdruck-Rohres 3 jeweils weitgehend
gegenüberliegen.
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Die
stufenförmigen
Verengungen 8,7,6 des Verbindungsblocks 2 sind
durch die sich radial verjüngenden
Kegelstumpfinnenflächen 35,36,37 gegeben,
während
die stufenförmigen
Verjüngungen 10,9 des
Hartmetall-Stutzens 4 durch die Kegelstumpfaußenflächen 30,31 gegeben
sind.
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Der
Hartmetall-Stutzen 4 ist materialbezogen zu der im Rundspalt 5 vorhandenen
Kaltverformungszone des Hochdruck-Rohrendbereiches 23 derart
ausgebildet, dass eine Kompensation der thermischen Kontraktions-Effekte
erreicht wird.
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Das
Material des Hartmetall-Stutzens 4 weist eine Härte auf,
die mindestens 50% höher
als die Härte
des Aluminium-Verbindungsblockmaterials und
des Hochdruck-Rohrmaterials ist. Das Material des Hochdruck-Rohres 3 besteht
vorzugsweise aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen.
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Erfindungsgemäß sind die
Eigenschaften des Hartmetall-Stutzens und der Kaltverformungszone
im Betriebstemperatur-Bereich zwischen –40° und 180°C gegeben.
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Die
Kaltverformungszone 5, die mit dem materialverpressten
Rundspalt 5 korrespondierend übereinstimmt, hat einen inneren
Abdruck der Oberfläche
des Hartmetall-Stutzens 4 und einen äußeren Abdruck der Oberfläche des
Durchgangskanals 16 ab dem Anschlag 13 von Flansch 21 und
Ringnut 12 in den stufenartig konischen Randbereichen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung einer Verbindung am Hochdruck-Rohr 3 in Fahrzeugklimaanlagen
weist folgende Schritte auf:
- – ein Hartmetall-Stutzen 4 mit
stufenförmigen
Verjüngungen 10,9 wird
in das Hochdruck-Rohr 3 mit der Stutzenabschlussfläche 11 voran
innerhalb eines einen mit stufenförmigen Verengungen 8,7,6 versehenen
Durchgangskanal 16 aufweisenden Verbindungsblocks 2 kaltverformend
in einen Rundspalt 5 zwischen dem Hartmetall-Stutzen 4 und
dem Durchgangskanal 16 verpresst,
- – der
Hochdruck-Rohrendbereich 23 wird dabei zu einer radial
erweiterten Kaltverformungszone 5 zwischen Verbindungsblock 2 und
Hartmetal-Stutzen 4 ausgebildet und
- – die
rundspaltfüllende
Kaltverformungszone 5 führt
temperaturabhängige
richtungsbezogene abdichtende Verbindungen zwischen dem Hartmetall-Stutzen 4,
dem Hochdruck-Rohr 3 und dem Verbindungsblock 2 herbei.
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Die
Verpressung erfolgt, wie in 4a gezeigt
ist, in axialer Verpressungsrichtung 38 bei einer vorgegebenen
Normtemperatur T0 mit T = T0,
um an den Abdichtflächen 14 bzw.
den Abdichtbereichen 15 der Kaltverformungszone des Rundspaltes 5 gleiche Abdichtdruckverhältnisse
zu schaffen.
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Wie
in 4b gezeigt ist, erhöht sich in der rundspaltfüllenden
Kaltverformungszone 5 bei steigenden Temperaturen T > T0 über die
vorgegebene Normtemperatur T0 der axiale
Abdichtdruck Pax,0 parallel zur Rohrachse 17 an
der axialen Abdichtfläche 14 und
der dazu radiale Abdichtdruck Prad,0 im
radialen Abdichtbereich 15 wird verringert.
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In 4c ist
gezeigt, dass bei fallender Temperatur T < T0 unter die
vorgegebene Normtemperatur T0 der radiale
Abdicht druck Prad,0 senkrecht zur Rohrachse 17 gerichtet
im radialen Abdichtbereich 15 steigt und der axiale Abdichtdruck
Pax,0 an der axialen Abdichtfläche 14 verringert
wird.
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Die
Verbindungsbaugruppe 1 kann ohne das eingeschobene Hochdruck-Rohr 3 einen
vorzugsweise quaderförmigen
Aluminium-Verbindungsblock 2 mit
einem eine Eingangsringnut 12 aufweisenden Durchgangskanal 16,
sowie einen sich verjüngenden Hartmetall-Stutzen 4 wahlweise
mit einem kragenartigen Flansch 21 und nachfolgenden durchmesserverringernden
Zylinderflächen
enthalten, wobei zwischen den Zylinderflächen sich verjüngende kegelstumpfartige
Flächen
befinden, wobei der Flansch 21 des Stutzens 4 an
die Ringnut 12 des Durchgangskanals 16 passend
und abdichtend anschlagen kann und mit oder ohne Anschlag 13 zwischen
den Oberflächen
des Hartmetall-Stutzens 4 und des Durchgangskanals 16 ein
stufenartig konischer, sich zum Kanalausgangsbereich 22 erweiternder
Rundspalt 5 vorhanden ist.
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Die
Verbindungsbaugruppe 1 weist mit dem eingeschobenen Hochdruck-Rohr 3 nach
Herstellung der Verbindung einen Verbindungsblock 2 mit
einem darin befindlichen, von der einen Seite 18 eingeschobenen
Hochdruck-Rohr 3 aus Aluminium und mit einem von der anderen
Seite 19 in den Durchgangskanal 16 eingeführten und
in das Hochdruck-Rohr 3 eingepressten, sich verjüngenden
Hartmetall-Stutzen 4 auf.
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Es
liegt hier eine Rohrdurchmesser erweiternde Kaltverformung des Endbereiches 23 des Hochdruckrohres 3 vor.
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Die
Erfindung eröffnet
die Möglichkeit,
dass die Verbindungen der Hochdruck-Rohre schnell und leicht hergestellt
werden können.
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- 1
- Verbindungsbaugruppe
- 2
- Verbindungsblock
- 3
- Hochdruck-Rohr
- 4
- Hartmetall-Stutzen
- 5
- Rundspalt
- 6
- erste
Verengungsstufe
- 7
- zweite
Verengungsstufe
- 8
- dritte
Verengungsstufe
- 9
- erste
Verjüngungsstufe
- 10
- zweite
Verjüngungsstufe
- 11
- Stutzenabschlussfläche
- 12
- Ringnut
- 13
- Anschlag
- 14
- axiale
Abdichtfläche
- 15
- radialer
Abdichtbereich
- 16
- Durchgangskanal
- 17
- Rohrachse
- 18
- eine
Seite
- 19
- andere
Seite
- 20
- Kanaleingangsbereich
- 21
- Flansch
- 22
- Kanalausgangsbereich
- 23
- Hochdruck-Rohrendbereich
- 24
- erste
Teilzone
- 25
- zweite
Teilzone
- 26
- dritte
Teilzone
- 27
- erste
Zylinderaußenfläche
- 28
- zweite
Zylinderaußenfläche
- 29
- dritte
Zylinderaußenfläche
- 30
- erste
Kegelstumpfaußenfläche
- 31
- zweite
Kegelstumpfaußenfläche
- 32
- erste
Zylinderinnenfläche
- 33
- zweite
Zylinderinnenfläche
- 34
- dritte
Zylinderinnenfläche
- 35
- erste
Kegelstumpfinnenfläche
- 36
- zweite
Kegelstumpfinnenfläche
- 37
- dritte
Kegelstumpfinnenfläche
- 38
- axiale
Verpressungsrichtung
- T0
- Normtemperatur
- T
= T0
- Temperatur
des Hochdruckkältemittels gleich
T0
-
-
- T > T0
- Temperatur
des Hochdruckkältemittels größer als
T0
- T < T0
- Temperatur
des Hochdruckkältemittels kleiner
als T0
- Pax,0
- axialer
Abdichtdruck
- Prad,0
- radialer
Abdichtdruck