DE102010026634A1

DE102010026634A1 - Schlauchtülle, Zusammenbauteil bestehend aus einer Schlauchtülle und einem Blechteil sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Schlauchtülle bzw. eines Zusammenbauteils

Info

Publication number: DE102010026634A1
Application number: DE201010026634
Authority: DE
Inventors: Felix von Borck; Björn Eberleh
Original assignee: Akasol Engineering GmbH
Current assignee: Akasol AG
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2012-01-12

Abstract

Eine Schlauchtülle zum Einlöten bzw. Einkleben in einen durch ein Blechteil oder mehrere Blechteilen gebildeten Hohlraum, in dem an jeder Stelle, an der die Blechteile aneinander zu liegen kommen, eine Nut mit zumindest im Wesentlichen dreieckiger Querschnittsform vorliegt, zeichnet sich dadurch aus, dass die Schlauchtülle an der entsprechenden Stelle bzw. an den entsprechenden Stellen mit einem Vorsprung ähnlicher Querschnittsform und -größe versehen ist. Es wird auch ein Zusammenbauteil bestehend aus einer Schlauchtülle und einem Blechteil sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Schlauchtülle bzw. eines Zusammenbauteils beschrieben und beansprucht.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Schlauchtülle zum Einlöten bzw. Einkleben in einen durch ein Blechteil bzw. mehrere Blechteile gebildeten Hohlraum sowie ein Zusammenbauteil bestehend aus einer solchen Schlauchtülle in Kombination mit einem Blechteil oder mehreren Blechteilen, das bzw. die den Hohlraum definieren und ein Verfahren zur Herstellung einer Schlauchtülle bzw. eines Zusammenbauteils.
In der noch nicht veröffentlichten PCT-Anmeldung der Akasol Engineering GmbHmit dem amtlichen Aktenzeichen PCT/EP2010/002525 wird ein Kühlmodul für ein aus mehreren Zellen bestehendes Batteriemodul, insbesondere mit Akkumulatoren, insbesondere Lithiumionenzellen beschrieben, die zur Bildung einer Traktionsbatterie bzw. eines – batteriemoduls für Fahrzeuge mit elektrischem Antriebsstrang verwendet werden. Solche Batteriemodule können z. B. in elektrischen Fahrzeugen, Hybridfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren oder Fahrzeugen mit Brennstoffzellen eingesetzt werden. Durch den modularen Aufbau eines solchen Batteriemoduls kann es auch für andere Zwecke verwendet werden, z. B. bei stationären Anwendungen oder Kleintraktionsanwendungen, wie beispielsweise in einem Rollstuhl.
Ein Batteriemodulsystem, das aus mehreren gleichartigen Batteriemodulen zusammengebaut ist, kann beispielsweise ausgelegt werden, um einen Leistungsbereich mit einem Energieinhalt zwischen 1 kWh und 400 kWh oder mehr abzudecken. Wenn beispielsweise ein Batteriemodulsystem für eine Dauerleistung von 20 kW ausgelegt ist, können dennoch zu Beschleunigungszwecken Spitzenleistungen von beispielsweise 100 kW kurzfristig von der Batterie abverlangt werden, wodurch sich ausgezeichnete Beschleunigungswerte erzielen lassen.
Im Ladebetrieb kann beispielsweise mit einer Ladeleistung von 40 kW gearbeitet werden.
Die oben angegebenen Werte sind rein beispielhaft genannt, stellen aber andererseits Werte dar, die durchaus mit kommerziell verfügbaren Lithiumionenbatterien erreicht werden können.
Das Kühlmodul gemäß der oben genannten PCT-Anmeldung soll kompakt aufgebaut und thermisch optimiert ausgelegt sein, wodurch die Betriebstemperatur des Batteriemoduls bzw. des Batteriemodulsystems innerhalb von engen Grenzen gehalten werden kann, um das lokale Überhitzen einzelner Zellen oder erhöhte Temperaturen einer oder mehrerer Zellen möglichst zu vermeiden.
Um diese Aufgabe zu lösen, wird in der genannten PCT-Anmeldung ein Kühlmodul für ein aus mehreren Zellen bestehendes Batteriemodul vorgesehen, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass das Kühlmodul an mindestens ersten und zweiten einander gegenüberliegenden Seiten Kühlplatten aufweist und mit sich zwischen diesen Seiten erstreckenden wärmeleitenden Verbindungsplatten versehen ist, die zwischen sich die Zellen aufnehmenden Fächer bilden, wobei das Kühlmodul vorzugsweise in etwa quaderförmig ist.
In der ebenfalls noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung der Akasol Engineering GmbH mit dem amtlichen Aktenzeichen 10 2009 018 787.1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Kühlmoduls für eine wieder aufladbare Batterie, insbesondere für eine Lithiumionenbatterie vorgesehen, wobei das Kühlmodul in etwa quaderförmig ist und eine Flüssigkeitskühlung an mindestens drei aufeinander folgenden Seiten aufweist, wobei eine in etwa rechteckige Blechtafel oder ein etwa rechteckiger Bereich eines Blechstreifens verpresst wird, um einen rillenförmigen Eingangsbereich und einen rillenförmigen Ausgangsbereich an zwei gegenüberliegenden Seiten des Rechtecks sowie mehrere sich zwischen dem Eingangsbereich und dem Ausgangsbereich zumindest im Wesentlichen parallel zueinander erstreckenden Rillen auszubilden. Die rechteckige Tafel bzw. der rechteckige Bereich des Streifens wird anschließend an mindestens zwei Stellen umgebogen, um zwei üblicherweise zumindest im Wesentlichen rechtwinklige Ecken auszubilden. Das verpresste Blechteil wird vor oder nach der Umbiegung mit einem Abdeckblechteil versehen, das zumindest im Wesentlichen planar ausgebildet ist und nach Anbringung an das verpresste Blechteil mit den genannten Rillen Kühlpassagen bildet, die sich vom Eingangsbereich bis zum Ausgangsbereich erstrecken.
Ein solches Verfahren lässt sich reproduzierbar in einer Produktionsanlage kostengünstig durchführen, und zwar mit sehr wenig Materialabfall, wodurch eine Serienfertigung von Kühlmodulen in größeren Stückzahlen möglich ist. Durch die Verwendung von Blech bzw. Aluminium oder einer Al-Legierung als Ausgangsmaterial kann mit relativ dünnem Blech, z. B. mit einer Dicke von etwa 1 mm, ein steifes Gebilde erzeugt werden, da die Rippen nicht nur der Kühlung, sondern auch der Versteifung dienen. Ferner führt die dünnwandige Konstruktion zu einem leichtgewichtigen Kühlmodul. Die Verwendung von Alublech fördert die Reduzierung von Gewicht. Durch die Umbiegung des verpressten Blechteils vor oder nach der Anbringung des Abdeckblechteils, um ein mindestens drei Seiten aufweisendes quaderförmiges Kühlmodul zu bilden, entsteht auch der Grundkörper des Kühlmoduls bzw. ein Teil der Hülle des Kühlmoduls in wirtschaftlicher Weise. Dadurch, dass das Abdeckblechteil auf der inneren Seite des Kühlmoduls planar ausgebildet ist, können die Verbindungsbleche, die rechtwinklige abgebogene Seitenwände aufweisen, preisgünstig in beliebiger Höhe an der inneren Blechseite des Kühlmoduls angebracht werden, und zwar ohne besondere Toleranzen einhalten zu müssen, da die Verbindungsbleche in senkrechter Richtung zunächst verschoben werden können, bis sie an die Stelle gelangen, an der sie an der Innenseite des Kühlmoduls befestigt werden. Es müssen also keine besonderen Maßnahmen ergriffen werden, um Toleranzen einzuhalten.
Das Abdeckteil wird vorzugsweise an das verpresste Blechteil durch Löten, Schweißen, Kleben oder anderweitig angebracht. Es handelt sich hier um einfache Verbindungsverfahren, die ohne weiteres angewendet werden können, um flüssigkeitsdichte Kühlmodule herzustellen. Besonders günstig ist es, wenn das verpresste Blechteil einstückig mit dem Abdeckblechteil aus der gleichen Blechtafel oder dem gleichen Blechstreifen hergestellt wird und in einem länglichen Falzbereich in das Abdeckteil übergeht. Die Blechtafel bzw. ein Abschnitt des Blechstreifens wird im Falzbereich zu einem Falz umgebogen, um das Abdeckteil in eine Position benachbart zum verpressten Blechteil oder umgekehrt zu bringen. Dadurch, dass die zwei Blechteile, d. h. das verpresste Blechteil und das Abdeckblechteil, aus ein und derselben Blechtafel bzw. ein und demselben Blechstreifen hergestellt werden, kann eine Verbindung an einer Seite, d. h. an der Seite des Falzes zwischen den zwei Blechteilen entfallen, und es kann auch sichergestellt werden, dass die zwei Blechteile einander gegenüber genau positioniert sind.
Selbst wenn bei der früheren deutschen Patentanmeldung ein Kühlmodul mit drei Seiten ausgebildet wird, könnte eine Kühlplatte lediglich als flaches Gebilde mit einem Eingangsbereich und einem Ausgangsbereich realisiert werden.
Egal welche Formgebung die Kühlplatte insgesamt aufweist, werden üblicherweise jeweilige Schlauchtüllen in den Eingangsbereich und in den Ausgangsbereich zwischen dem verpressten Blechteil und dem Abdeckblechteil eingesetzt und in die durch das verpresste Blechteil und das Abdeckteil gebildeten Hohlräume dichtend angebracht. Die Anbringung der Schlauchtüllen kann durch das gleiche Lötverfahren oder Klebeverfahren erfolgen, das zur Befestigung des Abdeckblechteils an das verpresste Blechteil angewendet wird, und es können die Verbindungen gleichzeitig hergestellt werden. Dies vereinfacht die Herstellung des Kühlmoduls und setzt die entsprechenden Herstellungskosten herab. Es ist allerdings genauso möglich, das Abdeckblechteil an das verpresste Blechteil anzubringen und die Schlauchtüllen erst später in die entsprechenden Hohlräume im Eingangsbereich und im Ausgangsbereich einzusetzen.
Es ist günstig, wenn das Abdeckteil im Eingangsbereich und im Ausgangsbereich ebenfalls verpresst wird, um mit dem verpressten Eingangsbereich und Ausgangsbereich des verpressten Blechteils eine geeignete Form, beispielsweise eine zylindrische Aufnahme bzw. einen zylindrischen Hohlraum zur Aufnahme der Schlauchtüllen auszubilden.
Egal wie die Kühlplatte zusammengestellt ist, d. h. aus einem Blechteil, aus zwei Blechteilen oder eventuell aus drei oder mehr Blechteilen, entstehen an jeder Stelle, an der zwei Blechlagen aufgrund der kaum vermeidbaren Radien, die bei der Blechumformung auftreten, aneinander zu liegen kommen, Bereiche mit zumindest im Wesentlichen dreieckiger Querschnittsform, die ein Verlötung oder Verklebung in diesem Bereich behindern.
Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist es, Probleme, die bei der Verlötung oder Verklebung entstehen, kostengünstig und einfach zu vermeiden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Schlauchtülle zum Einlöten bzw. Einkleben in einen durch das Zusammenfügen von zwei oder mehr Blechteilen gebildeten Hohlraum vorgesehen, in dem an jeder Stelle, an der die Blechteile bzw. Blechlagen aneinander zu liegen kommen, eine Nut mit zumindest im Wesentlichen dreieckiger Querschnittsform vorliegt, mit dem besonderen Kennzeichen, dass die Schlauchtülle an der entsprechenden Stelle bzw. an den entsprechenden Stellen mit einem Vorsprung ähnlicher Querschnittsform und -größe versehen ist.
Ferner zeichnet sich die Erfindung bei einem Zusammenbauteil bestehend aus einer Schlauchtülle in Kombination mit einem Blechteil oder mehreren Blechteilen, dadurch aus, dass die Formgebung der Schlauchtülle an die konkrete Form des Hohlraumes angepasst ist.
Die Anpassung erfolgt vorzugsweise so, dass der bzw. jeder Vorsprung eine zu der entsprechenden Nut korrespondierende Form aufweist, jedoch geringfügig kleiner ausgebildet ist, damit zwischen der Schlauchtülle und der den Hohlraum und die Schlauchtülle umgebenden Blechwand ein Lötspalt oder ein Klebespalt mit zumindest im Wesentlichen konstanter Breite vorgesehen ist, beispielsweise im Bereich von 0,01 mm bis 0,15 mm.
Der entsprechende Spalt zwischen der Schlauchtülle und dem Blechteil bzw. den Blechteilen kann vollflächig mit einem Lot oder mit einem Klebstoff gefüllt werden, wodurch eine abgedichtete Verbindung geschaffen wird.
Wenn eine Schlauchtülle aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zur Anwendung gelangt, wird als Rohling ein rohrfömiges Teil genommen und an mindestens einer Umfangsstelle zur Ausbildung eines Vorsprungs mit zumindest im Wesentlichen dreieckiger Querschnittsform umgeformt.
Die Umformung kann mittels Verpressung innerhalb eines beispielsweise zweiteiligen Gesenks oder durch hydrostatisches Umformen bzw. Hydroformen bewerkstelligt werden.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines Zusammenbauteils bestehend aus einer Schlauchtülle in Kombination mit einem Blechteil oder mehreren Blechteilen, das bzw. die einen Hohlraum definieren, zeichnet sich dadurch aus, dass das Blechteil umgefaltet oder an ein weiteres Blechteil oder mehreren weiteren Blechteilen angebracht wird, um den Hohlraum zu bilden, dass an der Stelle oder an den Stellen, an der bzw. an denen Blechlagen aneinander zu liegen kommen, eine im Querschnitt zumindest im Wesentlichen dreieckförmige Nut ausgebildet wird, dass die Schlauchtülle an der entsprechenden Stelle bzw. an den entsprechenden Stellen mit einem der Nut komplementären Vorsprung versehen und in den Hohlraum eingesetzt wird, wobei der bzw. jeder Vorsprung in einer entsprechenden Nut zu liegen kommt und eine Verbindung zwischen der Schlauchtülle und der Wandung des Hohlraumes durch Löten oder Kleben erzeugt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert, welche zeigen:
1 eine Stirnansicht eines durch Umbiegen eines einzigen Blechteils gebildeten Hohlraums zur Aufnahme einer Schlauchtülle,
2 eine perspektivische Darstellung einer Schlauchtülle zum Einsetzen in den Hohlraum des Blechteils der 1,
3 eine Stirnansicht eines mittels zweier aneinander befestigten Blechteile gebildeten Hohlraums zur Aufnahme einer Schlauchtülle, wobei die entsprechende Schlauchtülle hier in den Hohlraum eingeführt ist,
4 eine perspektivische Darstellung der Schlauchtülle der 3 vor der Einführung in den Hohlraum,
5 eine Darstellung zur Erläuterung der Herstellung einer Schlauchtülle gemäß 3 aus einem zylindrischen Rohling vor der Ausbildung der Vorsprünge bei gleichzeitiger Darstellung des für die Ausbildung der Vorsprünge erforderlichen Gesenks, und
6 eine Darstellung zur Erläuterung der Ausbildung des Ringflansches der Schlauchtülle der 4.
Bezug nehmend zunächst auf die 1 wird dort gezeigt, wie durch Umformung eines einzigen Blechteils ein Hohlraum 12 mit im Wesentlichen zylindrischer Gestalt geschaffen werden kann, um eine rohrförmige Schlauchtülle (in 1 nicht gezeigt) aufzunehmen. Hier ist nur der Bereich des Blechteils 10 gezeigt, der in der unmittelbaren Umgebung des Hohlraums 12 vorliegt. Es versteht sich aber, dass der Hohlraum 12 außerhalb der Ebene der Zeichnung in einer oder mehreren Kühlpassagen mündet, die ebenfalls im Blechteil ausgebildet sind, die hier aber nicht ersichtlich sind. Das bedeutet, dass der Hohlraum 12 eine gewisse Tiefe senkrecht zur Ebene der Zeichnung hat, die zur Aufnahme einer rohrförmigen Schlauchtülle geeignet ist.
In 1 wird außerdem gezeigt, wie das Blechteil, das den zylindrischen Hohlraum 12 bildet, auf der linken Seite so umgeformt ist, dass zwei Blechlagen 14, 16 aufeinander zu liegen kommen. Diese Blechlagen werden aneinander befestigt, beispielsweise durch Verlöten oder durch Kleben.
Da es sich bei dem hier gezeigten Gebilde um eine Kühleinrichtung handelt, ist es vorteilhaft, wenn das Blechteil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, da Aluminium an sich von leichtem Gewicht und thermisch gut leitend ist. Insbesondere kann es sich bei dem hier gezeigten Blechteil, wie auch bei allen anderen Blechteilen, um so genanntes lotplattiertes Blech handeln, d. h. ein Aluminiumblech, das wenigstens an der einen Seite, d. h. auf der Seite, die den Hohlraum 12 bildet, mit einer durchgehenden Lotschicht versehen ist. Durch Aufwärmen des Blechteils in einem Lötofen können auf diese Weise die Blechlagen 14 und 16 dort, wo sie aneinander liegen, miteinander verlötet werden.
Ebenfalls aus 1 ersichtlich ist, dass das Blechteil 10 bei dem Übergang von der Wandung des Hohlraums 12 in die aneinander liegenden Lagen 14, 16 jeweilige Radien 18, 20 aufweist, die dafür sorgen, dass das Blechteil bei der Umformung in diesem Übergangsbereich nicht reißt. Andererseits führen die zwei Radien 18, 20 auch dazu, dass die Wandung des im Wesentlichen zylindrischen Hohlraums 12 in diesem Übergangsbereich sozusagen eine Nut 21 mit zumindest im Wesentlichen dreieckiger Form bildet, wobei die gestrichelte Linie 22 die ideale zylindrische Form des Hohlraums 12 im Bereich der im Querschnitt dreieckförmigen Nut 21 zeigt.
Man ist bestrebt, diese dreieckförmige Nut 21 in ihrer Abmessung so klein wie möglich zu gestalten, was bedeutet, dass man bemüht ist, die Radien 18, 20 ebenfalls so klein wie möglich zu halten. Der Grund hierfür ist, dass, wenn man eine Schlauchtülle mit der idealsten zylindrischen Form in den Hohlraum einsetzt, ein relativ großer Abstand zwischen der den Hohlraum bildenden Wandung des Blechteils und der Oberfläche der zylindrischen Schlauchtülle im Bereich der dreieckigen Nut 21 vorliegt. Die Größe dieser Nut ist bei dem Löten einer Schlauchtülle an das Blechteil problematisch, da dort keine ausreichenden Kapillarkräfte existieren, um sicherzugehen, dass das Lot anständig fließt und die Nut auffüllt. Wird anstelle einer gelöteten Konstruktion eine verklebte Konstruktion verwendet, besteht ebenfalls das Problem, das eine relativ große Menge Klebstoff im Bereich der dreieckförmigen Nut vorgesehen sein muss. Es ist problematisch eine ausreichende Füllung dieses Bereichs mit Klebstoff sicherzustellen. Ferner ist bei beiden Konstruktionsarten nicht einwandfrei gewährleistet, dass die erforderlichen mechanischen Eigenschaften im Bereich der dreieckförmigen Nut erreicht werden.
Man sieht ferner aus 1, dass die dreieckförmige Nut an sich durch konvex gewölbte Flächen begrenzt ist. Einmal durch die Innenseiten des Blechteils im Bereich der Radien 18 und 20 und einmal durch die gedachte Fortsetzung der zylindrischen Form der Wandung des Hohlraums, wie bei 22 angedeutet.
Bestrebungen, die U-förmige Nut 21 durch engere Radien 18 und 20 kleiner zu gestalten, um die oben erwähnte Problematik bei der Verlötung bzw. Verklebung zu vermeiden, sind nach den Erkenntnissen der Erfinder nicht zielführend, da es physikalische Grenzen für die Enge der Radien 18 und 20 gibt, und darüber hinaus die Größe dieser Radien auch abhängig von den Toleranzen und physikalische Eigenschaften des Blechteils ist, die von einer Charge zur nächsten variieren können.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es möglich ist, dieser Problematik anderweitig zu begegnen, und zwar dadurch, dass man mit relativ einfachen Mitteln an der rohrförmigen Schlauchtülle 24 einen Vorsprung 32 bzw. Nase oder Rippe mit ähnlichem dreieckförmigen Querschnitt ausbilden kann, die dann formangepasst in die dreieckförmige Nut 21 eingeführt wird, d. h. der Vorsprung 32 hat eine Form komplementär zu der der Nut 21. Dies bedeutet nicht, dass die Querschnittsformen des Vorsprungs und der Nut 21 identisch sein müssen, sondern nur, dass eine ausreichende Annäherung stattfindet, sodass der Spalt zwischen der in den Hohlraum eingesetzten Schlauchtülle 24 und der Wandung des Hohlraums, vor allem im Bereich der dreieckförmigen Nut 21, innerhalb von vorgegebenen Grenzen liegt, die eine einwandfreie Verlötung oder Verklebung ermöglichen. Konkret wäre es ausreichend, wenn der Vorsprung z. B. einen dreieckförmigen Vorsprung aufweist, wobei die zwei Seiten des Vorsprungs benachbart zur Spitze beispielsweise eine gerade Form aufweisen können, was dann eine gute Annäherung an die leicht gewölbten Seitenwände darstellt, obwohl es auch ohne weiteres möglich ist, den genannten Vorsprung der Schlauchtülle mit entsprechend gewölbten Flächen vorzusehen.
Im Regelfall wird eine Spaltbreite im Bereich von 0,00 mm bis 0,1 mm angestrebt, da eine Spaltbreite dieser Größe ausreicht, um eine einwandfreie Verlötung bzw. Verklebung sicherzustellen. Bei einer Verlötung ist dies insbesondere auch dann der Fall, wenn mit einem lotplattierten Blechteil gearbeitet wird, da das Lot dann bereits im Bereich der Wandung des Hohlraums 12 vorliegt und daher eine unmittelbare Verlötung an die Schlauchtülle 24 ermöglicht, ohne dass Kapillarkräfte eine erhebliche Rolle spielen müssen. Diese Aussage gilt auch für ein Blechteil, das vor der Einführung der Schlauchtülle mit einer Klebeschicht versehen ist bzw. auch dann, wenn die Schlauchtülle 24 eine Lotschicht oder eine Klebeschicht aufweist.
Die genaue Form der Schlauchtülle 24, die zum Einsetzen in den Hohlraum gemäß 1 geeignet ist, ist in 2 gezeigt. Die Schlauchtülle 24 der 2 hat einen unteren Abschnitt 26 und einen oberen Abschnitt 28, die ineinander über einen Flansch 30 übergehen, der wahlweise, jedoch bevorzugt vorgesehen ist, und durch Stauchen des rohrförmigen Rohlings zur Ausbildung der Schlauchtülle 24 hergestellt wird. Der untere Abschnitt 26 der Schlauchtülle weist den oben beschriebenen Vorsprung 32 auf, der eine dreieckige Form aufweist, die der der dreieckförmigen Nut 21 sowohl in der Form als auch in der Größe angepasst ist. Die Bodenfläche 34 des dreieckförmigen Vorsprungs 32 ist als Fortsetzung der zylindrischen Wandung des Abschnitts 26 der rohrförmigen Schlauchtülle 24 zu verstehen.
Beim Einsetzen der Schlauchtülle 24 der 2 in den Hohlraum 12 des Blechteils gemäß 1 kommt der Vorsprung 32 in der dreieckförmigen Nut 21 zu liegen, während die zylindrische Mantelfläche des restlichen Bereichs des Abschnitts 26 vollflächig oder mit einem kleinen Spalt (bzw. im Bereich 0,00 mm bis 0,10 mm von der genannten Wandung) zu liegen kommt. Dabei stößt der Ringflansch 30 auf die Stirnseite 38 der Begrenzung des Hohlraums 12 der 1 und bestimmt somit die Einführtiefe der Schlauchtülle 24 in das Blechteil 10 so, dass der Abschnitt 26 vollständig innerhalb des Hohlraums 12 zu liegen kommt, der Abschnitt 28 jedoch aus dem Blechteil herausragt, so dass eine Schlauchverbindung zu der Schlauchtülle im Bereich des Abschnitts 28 hergestellt werden kann. Hierfür kann der Abschnitt 28 auch eine Ausbildung haben, die von der der 2 abweicht. Beispielsweise können den Eingriff zwischen einem Schlauch und der Schlauchtülle 24 erhöhende Ringwülste vorgesehen sein oder der Abschnitt 28 könnte gegebenenfalls mit einem Gewinde zur Aufnahme einer Überwurfmutter eines flexiblen Schlauches versehen werden.
Obwohl, wie oben erläutert, es durchaus denkbar ist, durch gezielte Umformung eines Blechteils den Hohlraum 12 aus einem einzigen umgebogenen Blechteil auszubilden, so stellt dies einen Sonderfall dar, bei dem nur eine dreieckförmige Nut entsteht.
Im Regelfall wird der Hohlraum 12' durch zwei Blechlagen 14', 16' gebildet, wie in 3 gezeigt. Bei einer derartigen Konstruktion werden die zwei Blechteillagen 14 und 16 an zwei Stellen links und rechts des Hohlraums 12 zusammengeführt und dort an aneinander befestigt, beispielsweise verlötet oder verklebt. Hierdurch entstehen zusätzlich zu den Radien 18 und 20 zwei weitere Radien 18' und 20' auf der rechten Seite in 3, so dass hier zwei dreieckförmige Nuten 21 und 21' vorliegen. Wie aus 4 ersichtlich, weist die Schlauchtülle 24 in diesem Fall zwei Vorsprünge 32 und 32' auf, die in die jeweiligen dreieckförmigen Nuten 21 bzw. 21' zu liegen kommen. Dies ist aus 3 ersichtlich, da dort die Schlauchtülle 24 bereits in den Hohlraum 12 eingesetzt ist.
Bei dieser Darstellung kommt der Ringflansch 30 auf die Blechteile 10 und 10' unterhalb der Ebene der Zeichnung zu liegen, d. h. dass die Blechteile im Bereich der Ebene der Darstellung der 3 als Schnitt vorliegen, die das Kühlmittel bzw. die Kühlflüssigkeit, die durch den Hohlraum 12 und durch die hohle Schlauchtülle 34 strömt, im Bereich oberhalb der Ebene der Zeichnung, wo eine entsprechende Formgebung der Blechteile zu der Ausbildung einer Kühlpassage führt.
Obwohl hier der Hohlraum 12 durch zwei Blechlagen 14 und 16 gebildet ist, ist es nicht zwingend erforderlich, dass diese Blechlagen 14 und 16 zwei einzelne Blechteile darstellen.
Man kann beispielsweise das Blechteil 16 als das verpresste Blechteil verstehen, das die eine Seite der Kühlpassagen bildet und das Blechteil 14 als das Abdeckblechteil, das im Wesentlichen planar ausgebildet ist (außerhalb der die Hohlräume wie 12 bildenden Eingangs- und Ausgangsbereiche, von denen hier nur der eine Bereich gezeigt ist). Andererseits kann die Blechkonstruktion durch Falten eines einzigen Blechteils oder Blechstreifens realisiert werden, dessen eine Hälfte als verpresstes Blechteil und dessen andere Hälfte als Abdeckblechteil dient.
Mindestens denkbar wäre es auch, dass der Hohlraum bei bestimmten Konstruktionen aus mehr als zwei Blechteilen bzw. zwei Blechlagen gebildet ist, wodurch dann eine entsprechende Anzahl von dreieckförmigen Nuten wie 21 entstehen und die Schlauchtülle mit einer entsprechenden Anzahl von Vorsprüngen ausgestattet werden muss, die so positioniert werden müssen, dass sie in die jeweiligen dreieckförmigen Nuten eingesetzt werden können, d. h. die Vorsprünge an der Schlauchtülle müssen eine umfangsmäßige Verteilung um den Bereich 26 herum aufweisen, die der Verteilung der dreieckförmigen Nuten um den Hohlraum 12 entspricht.
Eine Schlauchtülle, wie in 4 gezeigt, kann aus einem rohrförmigen Rohling relativ leicht hergestellt werden. Eine Möglichkeit, dies zu realisieren, ist in den 5 und 6 gezeigt.
Die 5 und 6 zeigen in einer schematischen Darstellung ein Werkzeug zur Herstellung einer Schlauchtülle gemäß 4.
In der Stirnansicht der 5 sieht man einen rohrförmigen Rohling 50 für die Schlauchtülle und innerhalb dieses Rohlings einen zylindrischen Dorn 52, der in Draufsicht in 6 besser erkennbar ist. Der zylindrische Abschnitt 54 weist einen Durchmesser auf, der innerhalb des zylindrischen Rohlings gleitend sitzt und diesen auf der Innenseite abstützt. Das Kopfteil 56 des Dornes 52 liegt im Betrieb an den Stirnseiten 58 und 60 der zwei Gesenkteile 62 und 64 an. Wie aus 5 ersichtlich, weist jedes der Gesenkteile 62 und 64 eine halbzylindrische Ausnehmung 66 und 68 auf, wobei diese Ausnehmungen 66 und 68 auf der linken und rechten Seite in 5 über jeweilige Schrägflächen 70, 72 und 74 bzw. 76 in die einander gegenüber liegenden Flächen 78, 80 der beiden Gesenkteile 62, 64 übergehen. In der Darstellung gemäß 5 sind die zwei Gesenkteile 62, 64 in einem Abstand zueinander gezeigt, sie können aber entsprechend dem Doppelpfeil 82 auch aufeinander zu bewegt werden. Bei dieser Bewegung der zwei Gesenkteile 62, 64 aufeinander zu wird aufgrund der konkreten Dimensionen der zylindrischen Ausnehmungen 66 und 68 Material von der Oberfläche der Schlauchtülle verschoben, bis in den dreieckförmigen Bereichen, die entstehen, wenn die zwei Gesenkteile 62 und 64 in geschlossenem Zustand vorliegen und dieses Material füllt dann die entsprechenden dreieckförmigen Bereiche zwischen den einander gegenüber liegenden Schrägflächen 70 und 74 bzw. 72 und 76 auf und bildet die Nasen 32 bzw. 32' der Schlauchtülle 24 gemäß 4. Dabei stützt der Dorn 52, d. h. dessen zylindrischer Bereich 54, die Schlauchtülle so, dass diese nicht kollabiert.
In der Draufsicht auf das untere Gesenkteil 62 in 6 ist ersichtlich, dass die halbzylindrische Ausnehmung 66 im Bereich zwischen den Schrägflächen 70 und 72 einen etwas kleineren Durchmesser hat als im Bereich 66' oberhalb der Schrägflächen 70 und 72 in 6. Dieser Bereich 66' zeigt den Ausgangsdurchmesser des rohrförmigen Rohlings für die Schlauchtülle.
Oberhalb des Gesenkteils 62 in 6 befindet sich ein weiteres Gesenkteil 84, das ebenfalls eine halbzylindrische Ausnehmung 86 aufweist mit dem gleichen Durchmesser wie der Bereich 66' der halbzylindrischen Ausnehmung gemäß 6.
In 6 nicht ersichtlich, aber oberhalb des Gesenkteils 84 vorgesehen, befindet sich ein weiteres Gesenkteil mit der gleichen Form wie das Gesenkteil 84, so dass die zwei halbzylindrischen Ausnehmungen 86, d. h. des Gesenkteils 84 und des darüber liegenden nicht ersichtlichen Gesenkteils, gemeinsam eine zylinderförmige Aufnahme für den rohrförmigen Rohling 50 der Schlauchtülle bilden. Es ist aus 6 auch ersichtlich, dass der Dorn 52 ausreichend lang bemessen ist, dass der Bereich kleineren Durchmessers 54 sich auch innerhalb des Bereichs 86 hineinerstreckt.
Ferner sieht man aus 6, dass die beiden unteren Gesenkteile 62 und 84 eine halbkreisförmige Ausnehmung 88 bzw. 90 aufweisen, wobei auch die oberen Gesenkteile, d. h. das Gesenkteil 64 gemäß 5 und das nicht dargestellte Gesenkteil, das oberhalb des Gesenkteils 84 positioniert ist, ebenfalls solche halbkreisförmigen Ausnehmungen aufweisen.
Man sieht ferner aus 6, dass das Gesenkteil 84 mit dem darüber liegenden, nicht gezeigten Gesenkteil und die zwei Gesenkteile 62, 64 entsprechend dem Pfeil 92 aufeinander zu bewegt werden können, und zwar so, dass die einander gegenüber liegenden Stirnseiten 94 und 96 aneinander zu liegen kommen. Dabei wird die rohrförmige Schlauchtülle (die in 6 nicht gezeigt ist) in axialer Richtung gestaucht, wodurch ein Teil der Wandung des rohrförmigen Rohlings nach außen in die Bereiche 88 und 90 hinein gedrückt wird und auch die entsprechenden Bereiche der zwei oberen Gesenkteile, die in 6 nicht ersichtlich sind. Hierdurch wird der Ringflansch 30 ausgebildet, und zwar mit zumindest im Wesentlichen der doppelten Wanddicke des rohrförmigen Rohlings, d. h. der Flansch 30 wird als Ringfalz ausgebildet.
Der Abschnitt 54 kleineren Durchmessers des Domes 52 ist etwas kürzer als die Gesamtlänge des rohrförmigen Rohlings bemessen, damit nach der Ausbildung des Ringfalzes die Stirnseite 55 des Domes sich unmittelbar vor dem Boden 87 der Ausnehmung 86 befindet. Ansonsten würde der Dorn verhindern, dass der Ringfalz sich in der erwünschten Weise ausbildet.
Ferner dürfte klar sein, dass die Schrägflächen 70, 72, 74 und 76 auch leicht gewölbt sein können, falls die Vorsprünge, wie in 4 gezeigt, mit entsprechenden konkav gewölbten Seitenflächen ausgestattet werden sollen.
Die Gesenkteile werden üblicherweise in einer Presse angeordnet. Dabei wird während des Hubes der Presse das obere Gesenkteil 64 auf das untere Gesenkteil 62 zu bewegt und gleichzeitig das oberhalb des Gesenkteils 84 angeordnete Gesenkteil auf das untere Gesenkteil 84 zu bewegt, wodurch Material von dem rohrförmigen Rohling zu den Vorsprüngen 32, 32' in 4 umgeformt wird und der Durchmesser des rohrförmigen Rohlings im Bereich der Gesenkteile 62 und 64 entsprechend verkleinert wird.
Durch die in die Presse eingebauten Schieber können die zwei Gesenkteile 62 und 64 und die weiteren zwei Gesenkteile (84 und das darüber liegende Gesenkteil) entsprechend dem Doppelpfeil 92 aufeinander zu bewegt werden, wodurch der Ringfalz bzw. der Flansch 30 ausgebildet wird. Dabei wird das Kopfteil 56 des Domes 52, dessen Abschnitt 54 zuvor in die rohrförmige Tülle und in die Gesenkteile hineinbewegt wurde, gegen die Stirnseite 58 und 60 der Gesenkteile 62 und 64 gehalten. Nach der Schließung der Presse wird die Presse wieder geöffnet. Die Gesenkteile bewegen sich axial entsprechend dem Doppelpfeil 92 und höhenmäßig entsprechend dem Doppelpfeil 82 auseinander, und zwar noch weiter als in 5 gezeigt, so dass die Schlauchtülle mit dem Dorn aus der Presse entnommen werden kann und der Dorn anschließend aus der Schlauchtülle herausgedrückt werden kann. Das Herausfahren des Dornes 52 kann auch in der Presse durch geeignete Mittel wie einen Schieber oder Druckzylinder erfolgen.
Die 5 und 6 zeigen nur eine mögliche Variante eines Herstellungsverfahrens zur Herstellung einer Schlauchtülle 24 gemäß 4, und es ist für jeden Fachmann klar, dass vielfache Varianten des Verfahrens möglich wären, einschließlich der Anfertigung der Schlauchtülle in zwei aufeinander folgenden Schritten in zwei getrennten Arbeitsstationen, beispielsweise um erstmalig die Nasen 32, 32' an der Schlauchtülle auszubilden und anschließend um den Ringflansch 30 auszubilden, wobei allerdings der Ringflansch 32 nicht zwangsweise vorgesehen sein muss, beispielsweise dann nicht, wenn die Einführtiefe des Abschnittes 26 der Schlauchtülle in den Hohlraum durch andere Mittel begrenzt ist, beispielsweise durch eine entsprechende Stufe im Hohlraum 12, die durch gesonderte Formgebung des Blechteils bzw. der Blechteile erzeugt werden kann.
Wird eine verklebte Anordnung der Schlauchtülle 24 verwendet, so kann diese aus Kunststoff bestehen und beispielsweise als Spritzgussteil realisiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2010/002525 [0002]
DE 102009018787 [0008]

Claims

Schlauchtülle (24) zum Einlöten bzw. Einkleben in einen durch ein Blechteil bzw. mehrere Blechteilen gebildeten Hohlraum (12), in dem an jeder Stelle, an der die Blechteile bzw. Blechlagen (14, 16; 14', 16') aneinander zu liegen kommen, eine Nut (21; 21') mit zumindest im Wesentlichen dreieckiger Querschnittsform vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchtülle (24) an der entsprechenden Stelle bzw. an den entsprechenden Stellen mit einem Vorsprung (32; 32') ähnlicher Querschnittsform und -größe versehen ist.
Schlauchtülle (24) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dreieckige Querschnittsform der Nut (21; 21') an zwei Seiten durch konvex gerundete Flächen gebildet ist.
Schlauchtülle (24) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. jeder Vorsprung (32; 32') mit zu den konvex gerundeten Flächen konkav gerundeten komplementären Flächen versehen ist.
Schlauchtülle (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchtülle (24) einen Flansch (30) aufweist, der zwischen einem Abschnitt (26) mit dem Vorsprung (32) oder den Vorsprüngen (32; 32') und einem einen Schlauch aufnehmenden Abschnitt (28) angeordnet ist.
Schlauchtülle (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchtülle (24) so bemessen ist, dass nach der Einführung der Schlauchtülle (24) in den vorgesehenen Hohlraum zwischen der Schlauchtülle und der den Hohlraum (12) und die Schlauchtülle umgebenden Blechwand ein Lötspalt oder ein Klebespalt mit zumindest im Wesentlichen konstanter Breite vorgesehen ist, beispielsweise im Bereich von 0,01 mm bis 0,15 mm.
Zusammenbauteil bestehend aus einer Schlauchtülle (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen in Kombination mit einem Blechteil (14, 16) oder mehreren Blechteilen (14', 16'), das bzw. die den Hohlraum definieren.
Zusammenbauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen der Schlauchtülle (24) und dem Blechteil (14, 16; 14', 16') bzw. den Blechteilen gebildete Spalt mit einem Lot oder mit einem Klebstoff gefüllt ist.
Zusammenbauteil nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil (14, 16) bzw. die Blechteile (14, 16; 14', 16') aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht bzw. bestehen.
Zusammenbauteil nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchtülle (24) aus Aluminium, aus einer Aluminiumlegierung oder aus Kunststoff besteht.
Verfahren zur Herstellung einer Schlauchtülle (24), dadurch gekennzeichnet, dass ein rohrfömiges Teil an mindestens einer Umfangsstelle zur Ausbildung eines Vorsprungs (32; 32') mit zumindest im Wesentlichen dreieckiger Querschnittsform umgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformung mittels Verpressung innerhalb eines beispielsweise zweiteiligen Gesenks (58, 60) oder durch hydrostatisches Umformen bzw. Hydroformen bewerkstelligt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Zusammenbauteils bestehend aus einer Schlauchtülle in Kombination mit einem Blechteil oder mehreren Blechteilen, das bzw. die einen Hohlraum definieren, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil umgefaltet oder an ein weiteres Blechteil oder mehreren weiteren Blechteilen angebracht wird, um den Hohlraum zu bilden, dass an der Stelle oder an den Stellen, an der bzw. an denen Blechbereiche aneinander zu liegen kommen, eine im Querschnitt zumindest im Wesentlichen dreieckförmige Nut ausgebildet wird, dass die Schlauchtülle an der entsprechenden Stelle bzw. an den entsprechenden Stellen mit einem der Nut komplementären Vorsprung versehen wird und in den Hohlraum eingesetzt wird, wobei der bzw. jeder Vorsprung in einer entsprechenden Nut des Hohlraumes zu liegen kommt und eine Verbindung zwischen der Schlauchtülle und der Wandung des Hohlraumes durch Löten oder Kleben erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlauchtülle und/oder die Wandung des Hohlraumes vor dem Zusammenbringen der Schlauchtülle und dem Blechteil bzw. den Blechteilen mit einem Lötmittel oder einem Klebstoff versehen wird bzw. werden, die nach dem Zusammenfügen der Teile aktiviert wird, um den entsprechenden Spalt zwischen der Schlauchtülle und der Wandung des Hohlraums mit Lot bzw. Klebstoff zu füllen.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt zwischen der Schlauchtülle und der Wandung des Hohlraums mit Lot bzw. Klebstoff erst nach dem Zusammenbringen der Schlauchtülle und dem Blechteil bzw. den Blechteilen mit einem Lötmittel oder einem Klebstoff gefüllt wird.