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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Verbindungssystem für einen Wärmeübertrager, dessen Gehäuse aus einem Gehäuseoberteil und einem Gehäuseunterteil gebildet ist, wobei das Verbindungssystem ein erstes und ein zweites Verbindungselement aufweist, durch die das Gehäuseunterteil mit dem Gehäuseoberteil über eine formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung verbunden ist.
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Stand der Technik
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In Elektrofahrzeugen werden Energiespeicher eingesetzt, um einen Elektromotor zu betreiben. Als Energiespeicher kommen dabei oft Akkumulatoren auf Lithium-Ionen Basis oder Nickel-Metallhybrid-Akkumulatoren zum Einsatz. Alternativ dazu finden auch Hochleistungskondensatoren sogenannte Super-Caps Verwendung.
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Bei alle genannten Energiespeichern kommt es während des Betriebs, insbesondere beim schnellen Laden und Entladen der Energiespeicher, zu einer starken Wärmeentwicklung.
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Temperaturen von ca. 50°C und mehr können jedoch die Energiespeicher beschädigen und ihre Lebensdauer maßgeblich reduzieren. Ebenso schädigen zu niedrige Temperaturen die Energiespeicher nachhaltig.
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Um die Leistungsfähigkeit der Energiespeicher zu erhalten, müssen diese daher aktiv temperiert werden. Hierbei überwiegen die Anteile der Kühlung deutlich. Die Kühlung kann beispielsweise durch das Einbringen von Fluiddurchströmten Wärmeübertragern erfolgen. Bei den Wärmeübertragern handelt es sich nach Lösungen im Stand der Technik oft um fluiddurchströmte Elemente, die zwischen zwei flächigen Deckplatten ein oder mehrere Fluidkanäle aufweisen, welche von einem Fluid durchströmbar sind.
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Vorteilhafterweise werden dabei alle Zellen der Energiespeicher auf einem gleichmäßigen Temperaturniveau gehalten. Ebenso sollten starke Temperaturgradienten innerhalb der Zellen vermieden werden.
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Die Platten der Wärmeübertrager können im Falle der Kühlung von einem kalten Fluid durchströmt werden, zum Zwecke der Aufheizung können sie jedoch auch von einem warmen Fluid durchströmt werden.
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Um eine möglichst hohe Energieeffizienz zu erreichen, ist insbesondere in Elektrofahrzeugen eine möglichst gewichtsoptimierte Bauweise vorteilhaft.
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Im Stand der Technik sind Lösungen bekannt, welche Wärmeübertrager verwenden, die vollständig aus Aluminium gefertigt sind. Dies ist beispielsweise in der unveröffentlichten Anmeldung der Anmelderin mit dem Aktenzeichen 10 2411 079 091.8 der Fall.
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Nachteilig an den Lösungen nach dem Stand der Technik ist insbesondere, dass die Wärmeübertrager vollständig aus Aluminium gebaut sind. Diese sind im Vergleich zu Ausführungen aus Kunststoff oder aus einer Mischung aus Aluminium und Kunststoff deutlich schwerer.
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Auch sind aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit des Aluminiums eine elektrische Isolation, sowie ein Potentialausgleich der Wärmeübertrager notwendig. Zusätzlich ist die Herstellung von Wärmeübertragern aus Aluminium energie- und kostenintensiv. Auch sind durch den Einsatz von Löt-Hilfsstoffen, wie beispielsweise Flussmitteln, oft Nachbearbeitungsschritte notwendig. Wärmeübertrager, die vollständig aus Kunststoff hergestellt sind, oder aus einer Mischung aus Kunststoff und Metallkomponenten bestehen, werden oftmals verklebt. Aufgrund der an und um den Wärmeübertrager herrschenden Randbedingungen werden sehr hohe Anforderungen an das Klebemittel gestellt.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verbindungssystem für einen Wärmeübertrager bereitzustellen, das eine optimierte konstruktive Gestaltung der Füge- und Klebestellen aufweist, die es ermöglicht eine größere Vielfalt an Klebemitteln einzusetzen. Darüber hinaus soll durch das Verbindungssystem eine gewichtsoptimierte Gestaltung eines Wärmeübertragers erzielt werden, wobei dessen Herstellung weniger Energie- und kostenintensiv sein soll.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Verbindungssystem für einen Wärmeübertrager mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verbindungssystem für einen Wärmeübertrager, dessen Gehäuse aus einem Gehäuseoberteil und einem Gehäuseunterteil gebildet ist, wobei das Verbindungssystem ein erstes und ein zweites Verbindungselement aufweist, durch die das Gehäuseunterteil mit dem Gehäuseoberteil über eine formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung verbunden ist.
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Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager dient bei einem Ausführungsbeispiel der Temperierung eines Energiespeichers.
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Ein solches Verbindungssystem kann dazu genutzt werden auf einfach Weise eine Verbindung zwischen einem Gehäuseoberteil und einem Gehäuseunterteil herzustellen. Der Aufbau des Wärmeübertragers wird dadurch vereinfacht.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn das das erste Verbindungselement am Gehäuseoberteil einen nach Innen stehenden Vorsprung aufweist und das zweite Verbindungselement am Gehäuseunterteil einen nach innen stehenden Aufnahmebereich aufweist oder umgekehrt.
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Über Vorsprünge und Aufnahmebereiche, kann das Gehäuseoberteil auf einfache Weise mit dem Gehäuseunterteil verbunden werden. Die Positionierung der Gehäuseteile zueinander wird dadurch ebenso vereinfacht, wie die Verbindung insgesamt.
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Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn die Innenkontur des Aufnahmebereichs im Wesentlichen der Außenkontur des Vorsprungs folgt.
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Miteinander korrespondierende Vorsprünge und Aufnahmebereiche sind besonders vorteilhaft für eine sichere Verbindung der Gehäuseteile miteinander, da darüber die Gehäuseteile relativ zueinander positioniert werden können und für eine gute formschlüssige Verbindung gesorgt werden kann.
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Auch kann es zweckmäßig sein, wenn der Vorsprung und/oder der Aufnahmebereich Distanzelemente zum Gehäuseoberteil und/oder Gehäuseunterteil aufweisen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass zwischen dem Vorsprung und dem Aufnahmebereich ein Spalt entsteht.
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Weiterhin kann es besonders vorteilhaft sein, wenn der Spalt im Wesentlichen durch ein Klebemittel ausgefüllt ist.
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Über ein oder mehrere Distanzelemente kann ein definierter Abstand zwischen dem Verbindungssystem und den Gehäuseteilen erreicht werden. Es können beispielsweise Spalte erzeugt werden, die zwischen dem Verbindungssystem und den Gehäuseteilen entstehen. Diese Spalte können beispielsweise mit Dichtmitteln oder Klebemitteln ausgefüllt werden, um die Verbindung der Gehäuseteile mit dem Verbindungssystem zu verbessern.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung und/oder der Aufnahmebereich derart ausgebildet sind, dass der Aufnahmebereich vom Vorsprung oder der Vorsprung vom Aufnahmebereich zumindest teilweise hintergriffen ist.
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Durch eine oder mehrere Hintergreifungen zwischen dem Vorsprung und dem Aufnahmebereich, kann zusätzlich zu einer stoffschlüssigen Verbindung, die beispielsweise durch Kleben erzeugt werden kann, eine formschlüssige Verbindung zwischen den Gehäuseteilen und dem Verbindungssystem erzeugt werden.
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Je nach Ausgestaltung der Hintergreifung können die Teile nur unter Aufwendung einer Kraftkomponente miteinander verbunden werden. Es können beispielsweise Rastelemente vorgesehen werden, die in korrespondierende Aufnahme eindrückbar sind.
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Auch ist es zu bevorzugen, wenn der Aufnahmebereich eine Öffnung aufweist, durch welche der Vorsprung hindurchführbar ist.
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Durch die Hindurchführung eines Vorsprungs durch eine Öffnung im gegenüberliegenden Gehäuseteil kann vorteilhafterweise eine formschlüssige Verbindung erzeugt werden. Je nach Ausgestaltung kann der Vorsprung dabei auch das gegenüberliegende Gehäuseteil hintergreifen und beispielsweise ebenfalls mit Rastelementen unter Aufwendung einer Fügekraft mit diesem verbunden werden.
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In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist es außerdem vorgesehen, dass der durch die Öffnung hindurchgeführte Vorsprung durch eine zusätzliche mechanische Verbindung an dem Element fixierbar ist, welches die Öffnung aufweist.
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Der Vorsprung kann beispielweise über Nieten oder Crimpen mit dem Gehäuseteil, welches die Öffnung aufweist zusätzlich mechanisch verbunden werden. Hierdurch wird der Aufbau des Wärmeübertragers stabiler und die Verbindung langlebiger und belastbarer.
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In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung, kann es vorgesehen sein, dass das Verbindungssystem eine Vielzahl von ersten und zweiten Verbindungselementen aufweist, wobei die ersten Verbindungselemente als noppenartige Elemente und die zweiten Verbindungselemente als Verbindungsstege ausgebildet sind und die Verbindungselemente an der dem Gehäuseoberteil und/oder dem Gehäuseunterteil zugewandten Seite der noppenartigen Elemente über die Verbindungsstege miteinander verbunden sind.
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Ein solches Verbindungssystem kann einfach in den Hohlraum des Gehäuses eingelegt werden und dort mit den Gehäuseteilen über stoffschlüssige Verbindungsverfahren verbunden werden. Je nach Materialwahl für das Gehäuse und die Verbindungselemente können vorteilhafterweise Klebeverfahren, Schweißverfahren oder Lötverfahren Verwendung finden.
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Weiterhin ist es zu bevorzugen, wenn das Verbindungssystem mit der Innenseite der flächig ausgedehnten Fläche des Gehäuseoberteils und/oder mit der Innenseite der flächig ausgedehnten Fläche des Gehäuseunterteils in Kontakt steht.
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Durch einen Kontakt zwischen dem Verbindungssystem und den Innenflächen des Gehäuses kann ein sicherer Sitz des Verbindungssystems im Gehäuse erreicht werden. Die Kontaktstellen können dabei verklebt werden, über ein Schweiß- oder Lötverfahren miteinander verbunden werden oder der Abstützung des Verbindungssystems gegenüber dem Gehäuse dienen.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn die Verbindungsstege und/oder die noppenartigen Elemente Distanzelemente aufweisen, die das Gehäuseoberteil und/oder das Gehäuseunterteil vom Verbindungssystem beabstanden.
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Der Zwischenraum, der durch die Distanzelemente zwischen den Gehäuseteilen und dem Verbindungssystem entsteht, kann zur Verbindung der Elemente mit einem Klebemittel genutzt werden. Der Spalt kann als Reservoir für ein Klebemittel dienen, das vor dem Verbinden der einzelnes Elemente mit einem Klebemittel befüllt wird.
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Außerdem ist es zu bevorzugen, wenn die Verbindungsstege ein oder mehrere Heizelemente aufweisen.
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Über Heizelemente, die beispielsweise an den Außenflächen der Verbindungsstege vorgesehen sein können, oder in die Verbindungsstege eingearbeitet sein können, können das durch das Gehäuse strömende Fluid oder die Gehäuseteile direkt beheizt werden. Neben dem Wärmeübergang von dem strömenden Fluid, kann so ein zusätzlicher Wärmeübergang durch die Heizelemente erzeugt werden.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Verbindungsstege eine flächige Ausdehnung aufweisen und im Wesentlichen parallel zu den flächig ausgedehnten Flächen des Gehäuses ausgerichtet sind.
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Über eine flächige Ausdehnung der Verbindungsstege kann die Kontaktfläche zwischen dem Verbindungssystem und den Gehäuseteilen erhöht werden. Dadurch kann die Verbindung zwischen dem Verbindungssystem und den Gehäuseteilen vorteilhaft beeinflusst werden, da größere Flächen beispielsweise zur Verbindung mittels eines Klebemittels zur Verfügung stehen.
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Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn die Verbindungsstege abwechselnd an der dem Gehäuseoberteil und der dem Gehäuseunterteil zugesandten Seite des Verbindungssystems angeordnet sind.
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Eine abwechselnde Anordnung der Verbindungsstege ist besonders vorteilhaft, da der Wärmeübergang vom Fluid an die Außenflächen des Gehäuses weniger stark durch das Verbindungssystem beeinträchtigt wird, als bei einer nicht abwechselnden Anordnung der Verbindungsstege.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluid zwischen den Verbindungsstegen und um die noppenartigen Elemente strömbar ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseoberteil und/oder das Gehäuseunterteil mit dem Verbindungssystem verklebt sind.
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Vorteilhaft ist weiterhin, wenn das Verbindungssystem aus einem Kunststoff oder einem metallischen Werkstoff gebildet ist.
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Insbesondere eine Ausführung des Verbindungssystems aus einem Kunststoff ist hinsichtlich des Bauteilgewichtes vorteilhaft.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse einen Fluideinlass und einen Fluidauslass aufweist, worüber der Wärmeübertrager mit einem Fluidkreislauf in Fluidkommunikation steht.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann es vorgesehen sein, dass das Gehäuseunterteil einen ebenen Bodenbereich mit umlaufend aufgestellten Randbereichen aufweist und das Gehäuseoberteil als Platte ausgebildet ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Verbindungssystems zur Verbindung eines Gehäuseoberteils mit einem Gehäuseunterteil eines Wärmeübertragers,
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2 eine alternative Ausführung eines Verbindungssystems nach 1,
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3 eine alternative Ausführung eines Verbindungssystems nach 1 und 2,
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4 eine alternative Ausführung eines Verbindungssystems nach den 1 bis 3,
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5 eine alternative Ausführung eines Verbindungssystems nach den 1 bis 4,
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6 eine alternative Ausführung eines Verbindungssystems nach den 1 bis 5,
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7 eine perspektivische Ansicht eines gitterartigen Verbindungssystems zur Verbindung eines Gehäuseoberteils mit einem Gehäuseunterteil eines Wärmeübertragers,
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8 eine alternative Ausführung eines Verbindungssystems gemäß der 7, und
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9 eine alternative Ausführung eines Verbindungssystems gemäß der 7 und 8.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Die 1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Verbindungssystems, wie es in einem Wärmeübertrager vorgesehen sein kann. Das gezeigte Verbindungssystem dient zur Verbindung eines Gehäuseoberteils 1 und eines Gehäuseunterteils 2. Das Gehäuseoberteil 1 und das Gehäuseunterteil 2 sind in der 1 nur angedeutet.
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Das Verbindungssystem besteht im Wesentlichen aus einem Vorsprung 3, welcher am Gehäuseoberteil 1 angeordnet ist, weiterhin aus einem Aufnahmebereich 4, welcher am Gehäuseunterteil 2 angeordnet ist. Sowohl der Vorsprung 3 als auch der Aufnahmebereich 4 sind jeweils auf der nach innen weisenden Seite des Gehäuseoberteils 1 beziehungsweise des Gehäuseunterteils 2 angeordnet. In einem vollständigen Wärmeübertrager liegen der Vorsprung 3 und der Aufnahmebereich 4 folglich im Inneren des Wärmeübertragers.
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Der in 1 gezeigte Vorsprung 3 weist zusätzlich an seiner Außenkontur 5 ein umlaufendes Rastelement 7 auf, welches in eine korrespondierende Rastelementaufnahme 8 im Aufnahmebereich 4 aufgenommen werden kann. Der Aufnahmebereich 4 weist eine Innenkontur 6 auf, welche mit der Außenkontur 5 des Vorsprungs 3 korrespondiert.
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Aufgrund des umlaufenden Rastelements 7 ist eine gewisse Fügekraft aufzubringen, um den Vorsprung 3 in den Aufnahmebereich 4 einzudrücken. Zwischen der Außenkontur 5 des Vorsprungs 3 und der Innenkontur 6 kann im endmontierten Zustand ein geringer Spalt verbleibe. Dieser Spalt kann beispielsweise mit einem Klebemittel oder einem Dichtmittel ausgefüllt werden.
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Die in 1 gezeigte zylindrische Ausgestaltung des Vorsprungs 3 und des korrespondierenden Aufnahmebereichs 4 ist hier als beispielhaft zu verstehen. Abweichende Ausführungsformen hiervon sind ebenso vorsehbar. Beispielsweise könnte der Vorsprung 3 eine rechteckige oder eine ovale Grundfläche aufweisen, ebenso könnte der korrespondierende Aufnahmebereich 4 an eine veränderte Formgebung des Vorsprungs 3 angepasst sein.
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Das angedeutete Gehäuseoberteil 1 gehört zu einem Gehäuseoberteil 1 eines Wärmeübertragers, wobei das Gehäuseoberteil 1 im Wesentlichen eine ebene Ausdehnung aufweist. Das angedeutete Gehäuseunterteil 2 ist Teil eines im Wesentlichen wannenartigen Gehäuseunterteils 2. Das Gehäuseunterteil 2 bildet so mit dem Gehäuseoberteil 1 ein Gehäuse, welches ein Innenvolumen aufweist, welches von einem Fluid durchströmbar ist. Ein Wärmeübertrager kann eine Vielzahl von in den 1 bis 6 gezeigten Verbindungssysteme aufweisen.
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Die 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verbindungssystems 19. Das Gehäuseoberteil 10 weist einen Vorsprung 12 auf, der in einen Aufnahmebereich 13 am Gehäuseunterteil 11 eingesteckt ist. Weiterhin weist der Vorsprung 12 ein Distanzelement 16 auf, welches dafür sorgt, dass im endmontierten Zustand ein Spalt 17 zwischen dem Aufnahmebereich 13 und dem Vorsprung 12 entsteht.
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Dieser Spalt 17 kann ebenfalls durch ein Klebemittel oder ein Dichtmittel ausgefüllt werden, sodass eine stoffflüssige Verbindung zwischen dem Gehäuseoberteil 10 und dem Gehäuseunterteil 11 entsteht.
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Der Vorsprung 12 ist in 2 durch einen kegelartigen Vorsprung gebildet. Dieser kegelartige Vorsprung weist eine Außenkontur 14 auf, welche mit der Innenkontur 15 des Aufnahmebereichs 13 korrespondiert. Der Spalt 17 ist vollständig umlaufend um den Vorsprung 12. Der Abstand zwischen dem Vorsprung 12 und dem Aufnahmebereich 13 ist umlaufend an allen Stellen ähnlich.
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Das Verbindungssystem 19 zwischen dem Gehäuseoberteil 10 und dem Gehäuseunterteil 11 ist Teil des insgesamt nicht gezeigten Wärmeübertragers 18.
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Der mit dem Vorsprung 12 korrespondierende Aufnahmebereich 13 erleichtert die Positionierung des Gehäuseoberteils 10 gegenüber dem Gehäuseunterteil 11, da durch die kegelartige Ausgestaltung des Vorsprungs 12 eine Selbstpositionierung des Gehäuseoberteils 10 stattfindet sobald die Spitze des Vorsprungs 12 in den Aufnahmebereich 13 eingeführt ist.
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Das Gehäuseoberteil sowie das Gehäuseunterteil können in den 1 bis 6 jeweils aus einem metallischen Werkstoff oder einem Kunststoff erzeugt werden. Ebenso ist eine Ausführung eines der beiden Teile aus einem Kunststoff und des jeweils anderen Teils aus einem metallischen Werkstoff vorsehbar.
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Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Vorsprungs 22, welcher in einen Aufnahmebereich 23 eingreift. Der Vorsprung 22 ist kegelartig ausgeführt und von dem Gehäuseoberteil 20 weg spitz zulaufend. Der Vorsprung 22 weist eine abgeflachte Spitze auf.
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Der Aufnahmebereich 23 ist durch ein Aufbiegen des Gehäuseunterteils 21 erzeugt. Der Vorsprung 23 ist beispielsweise durch einen Prägevorgang, welcher Material aus der Hauptebene des Gehäuseunterteils 21 in Richtung des Gehäuseoberteils 20 ausformt, erzeugt. Das Gehäuseunterteil 21 weist weiterhin im Bereich seines Aufnahmebereichs 23 eine Öffnung auf.
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Die Innenkontur 25 des Aufnahmebereichs 23 ist ausgehend vom Gehäuseunterteil 21 spitz zulaufend. Die Verjüngung des Vorsprungs 22 ist demgegenüber gegenläufig. Zwischen dem Vorsprung 22 und dem Aufnahmebereich 23 entsteht ein umlaufender Hohlraum 27, welcher beispielsweise mit einem Klebemittel ausgefüllt werden kann.
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Im Ausführungsbeispiel der 3 ist diese Ausfüllung besonders wichtig, da das Gehäuseunterteil 21 nach unten hin im Bereich des Aufnahmebereichs 23 eine Öffnung aufweist und somit nicht fluiddicht abgeschlossen ist. Erst durch das Einbringen eines Klebemittels oder Dichtmittels wird die Verbindung zwischen dem Gehäuseoberteil 20 und dem Gehäuseunterteil 21 fluiddicht.
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Die 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verbindungssystems. Das Gehäuseoberteil 30 weist einen zylindrischen Vorsprung auf, welcher an seiner dem Gehäuseoberteil 30 abgewandten Stirnfläche einen weiteren Vorsprungsbereich aufweist, welcher in das Gehäuseunterteil 31 eingreift.
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Das Gehäuseunterteil 31 weist einen Aufnahmebereich 33 auf, der durch eine kreisrunde Vertiefung in der inneren Fläche des Gehäuseunterteils 31 ausgebildet ist. Zwischen dem Vorsprung 32 und dem Aufnahmebereich 33 ist aufgrund der konstruktiven Gestaltung der beiden Teile im endmontierten Zustand ein Spalt 37 vorgesehen. Dieser kann ebenfalls wieder mit einem Klebemittel ausgefüllt werden. Hierzu kann beispielsweise das Klebemittel vor dem Montageprozess in den Aufnahmebereich 33 eingebracht werden.
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Der zweite Vorsprungsbereich des Vorsprungs 32 ist ebenfalls kreisrundzylindrisch ausgeführt. Umlaufend um diesen zusätzlichen Vorsprungsbereich ist eine Nut ausgeführt, welche in der Stirnfläche des Vorsprungs 32 verläuft und so eine Stufe zwischen der Stirnfläche des Vorsprungs 32 und dem zusätzliches Vorsprungsbereich bildet. Diese Nut dient ebenfalls als Spalt oder als Aufnahmebereich für ein Klebemittel oder ein Dichtmittel.
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Im endmontierten Zustand liegt die Stirnfläche des Vorsprungs 32 an der Innenfläche des Gehäuseunterteils 31 an, während der zusätzliche Vorsprungsbereich in den Aufnahmebereich 33 eingreift. Zwischen der Außenkontur 34 des zusätzlichen Vorsprungsbereichs und der Innenkontur 35 des Aufnahmebereichs 33 bildet sich wie beschrieben der Spalt 37 aus.
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Die 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verbindungssystems. Das Gehäuseoberteil 40 ist mit dem Gehäuseunterteil 41 verbunden, indem ein Vorsprung 42, welcher kegelartig ausgeführt ist und eine abgeflachte Spitze aufweist, in den Aufnahmebereich 43 des Gehäuseunterteils 41 eingreift.
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Der Aufnahmebereich 43 ist durch ein Prägeverfahren aus dem Gehäuseunterteil 41 ausgebildet. In der Schnittdarstellung der 5 ist gut zu erkennen, dass der Aufnahmebereich 43 im Wesentlichen durch zwei höckerartige Erhöhungen des Gehäuseunterteils 41 erzeugt ist. Hierfür kann beispielsweise mit einem Stempel so in das Gehäuseunterteil 41 eingefahren werden, dass ein kreisrund umlaufender Aufnahmebereich 43 entsteht. Dabei weist der Stempel im Wesentlichen zwei nach oben stehende Spitzen auf. Diese werden von unten in das Gehäuseunterteil 41 eingefahren.
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Zwischen der Außenkontur 44 des Vorsprungs 42 und der Innenkontur 45 des Aufnahmebereichs 43 entsteht ein Spalt 47, welcher vorteilhafterweise mit einem Dicht- oder einem Klebemittel ausgefüllt werden kann. Das gezeigte Verbindungssystem ist Teil eines Wärmeübertragers 48.
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Die 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verbindungssystems für einen Wärmeübertrager 58. Zusätzlich zu den bisher gezeigten Verbindungsmethoden ist nun im Verbindungssystem der 6 zusätzlich zu dem Stoffschluss, welcher durch ein Klebemittel in Spalten erzeugt wird, nun ein Formschluss zwischen dem Gehäuseoberteil 50 und dem Gehäuseunterteil 51 vorgesehen.
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Der Vorsprung 52 des Gehäuseoberteils 50 ist so ausgebildet, dass er an der Innenfläche des Gehäuseoberteils 50 eine kreisrunde zylindrische Form aufweist, worauf sich nach unten gesehen ein ebenfalls zylindrischer Bereich, jedoch kleineren Durchmessers, anschließt. Auf diesen Bereich des kleineren Durchmessers folgt ein dritter Bereich, welcher einen größeren Durchmesser als der zweite Bereich, jedoch einen kleineren Durchmesser als der erste Bereich aufweist. Alle drei Bereiche sind kreisrundzylindrisch ausgeführt. In alternativen Ausführungsformen können diese jedoch beispielsweise einer ovalen Grundform folgen. Auch können die Durchmesser der einzelnen Bereiche variieren.
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Der dritte Bereich ist mit dem Bezugszeichen 61 als hintergreifender Bereich gekennzeichnet. Er hintergreift dabei das Gehäuseunterteil 51, welches eine Öffnung innerhalb des Aufnahmebereichs 53 aufweist. Der schmalste der drei Bereiche des Vorsprungs 52 ist dabei so dimensioniert, dass zwischen der Öffnung des Aufnahmebereichs 53 und diesem Bereich ein umlaufender Spalt 57 entsteht. Der obere Bereich des Vorsprungs 52 liegt an der Innenfläche des Gehäuseunterteils 51 an, der hintergreifende Bereich 61 des Vorsprungs 52 liegt an der Außenfläche des Gehäuseunterteils 51 an. Es entsteht so ein Kontaktbereich 59, welcher durch den Kontakt zwischen dem hintergreifenden Bereich 61 und dem Gehäuseunterteil 51 entsteht.
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Zum Fügen des Vorsprungs 52 in den Aufnahmebereich 53 ist eine Fügekraft notwendig, um den größenmäßig größeren hintergreifenden Bereich 61 durch die Öffnung des Aufnahmebereichs 53 zu führen. Im endmontierten Zustand ist ein Formschluss zwischen dem Vorsprung 52 und dem Aufnahmebereich 53 über den hintergreifenden Bereich 61 gewährleistet. Zusätzlich kann in den Spalt 57 ein Klebemittel oder ein Dichtmittel eingebracht werden.
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Der Aufnahmebereich 53, welcher die Öffnung aufweist, die von dem Vorsprung 52 durchgriffen ist, ist beispielsweise durch ein Prägeverfahren aus der Hauptebene des Gehäuseunterteils 51 ausgeformt und liegt oberhalb der Hauptebene des Gehäuseunterteils 51.
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Zusätzlich ist in der 6 ein mechanisches Verbindungsmittel 60 gezeigt, welches von der Unterseite des Gehäuseunterteils 51 an dem Vorsprung 52 angebracht ist. Dies kann beispielsweise eine Niete sein oder auch eine Verschraubung, welche in den Vorsprung 52 eingreift. Durch dieses mechanische Verbindungsmittel 60 wird eine zusätzliche Verspannung des Gehäuseoberteils 50 mit dem Gehäuseunterteil 51 erreicht.
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Alle in den 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiele sind als beispielhafte Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungssystems anzusehen. Die gezeigten Ausformungen des Vorsprungs und insbesondere des Aufnahmebereiches sind jeweils beispielhaft und über diese gezeigten Formen hinausgehende Formgebungen sind ebenso vorsehbar.
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Die 7 zeigt ein Verbindungssystem 72, welches zwischen einem Gehäuseoberteil 70 und einem Gehäuseunterteil 71 in einem Wärmeübertrager 78 eingebracht ist. Das Verbindungssystem 72 dient der Verbindung des Gehäuseoberteils 70 mit dem Gehäuseunterteil 71.
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Das Verbindungssystem 72, sowie die Verbindungssysteme der 8 und 9 können beispielsweise vor dem endgültigen Verbinden der Gehäuseoberteile mit dem Gehäuseunterteilen in einen Wärmeübertrager eingelegt werden. Im endmontierten Zustand steht das Verbindungssystem sowohl mit der Innenfläche des Gehäuseoberteils als auch der Innenfläche des Gehäuseunterteils in Kontakt.
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Das Verbindungssystem 72 besteht aus einer Vielzahl noppenartige Elemente 73, die in 7 als zylindrische Elemente ausgebildet sind. Diese noppenartigen Elemente 73 sind über eine Vielzahl von Verbindungsstegen 74, welche in 7 als im Querschnitt rechteckige Verbindungsstege 74 ausgebildet sind, miteinander verbunden. An der Oberseite der noppenartigen Elemente 73 sind Distanzelemente 75 vorgesehen, welche das Gehäuseoberteil 70 zu der Oberfläche der noppenartigen Elemente 73 beziehungsweise zu den Verbindungsstegen 74 beabstanden.
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Der Spalt, der zwischen dem Gehäuseoberteil 70 und den Verbindungsstegen 74 beziehungsweise noppenartigen Elementen 73 entsteht, kann zur Verbindung beispielsweise mit einem Klebemittel ausgefüllt werden.
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Das Verbindungssystem 72 kann vorteilhafterweise aus einem Kunststoff gefertigt sein und hierbei in einem Spritzgussverfahren erzeugt sein. Alternativ kann es jedoch auch aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise durch Ausstanzen und Verlöten, erzeugt werden. Die Verbindung zwischen dem Verbindungssystem 72 und dem Gehäuseunterteil 71 beziehungsweise dem Gehäuseoberteil 70 kann durch gängige Fügeverfahren erfolgen.
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In einer vorteilhaften Ausführung des Verbindungssystems 72 können die Verbindungsstege 74 Heizelemente aufweisen. Diese Heizelemente können beispielsweise an die Oberfläche der Verbindungsstege 74 angebracht werden oder aber auch direkt im Inneren der Verbindungsstege 74 integriert sein. Dies bietet sich insbesondere bei einer Herstellung des Verbindungssystems 72 durch ein Spritzgussverfahren an. Eine Integration der Heizelemente in die Verbindungsstege 74 bringt weiterhin den Vorteil mit sich, dass eine zusätzliche elektrische Isolation der Heizelemente nicht nötig ist, da dies durch das Material der Verbindungsstege 74 bereits erfolgt.
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Jeder der in 7 gezeigten Verbindungsstege 74 verbindet jeweils zwei noppenartige Elemente 73 miteinander. Auf diese Weise entsteht ein gitterartiges Muster. Die Verbindungsstege 74 sind an dem Gehäuseoberteil 70 zugewandten Endbereich der noppenartigen Elemente 73 ausgeführt.
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In alternativen Ausführungsformen ist auch eine freie Positionierung der Verbindungsstege am Noppenelement 73 vorsehbar. Ebenso ist es möglich, Verbindungsstege am oberen und unteren Endbereich des noppenartigen Elements 73 anzuordnen. Die hier gezeigten Distanzelemente 75, welche durch einen zylindrischen Fortsatz auf der Oberfläche des noppenartigen Elements 73 gebildet sind, sind hier ebenfalls als beispielhaft zu verstehen. Andere Distanzelemente sind ebenso vorsehbar.
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Die 8 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Verbindungssystems 80. Die Grundstruktur des Verbindungssystems 80 ist wieder durch noppenartige Elemente 81 gebildet, welche durch Verbindungsstege 82, 83 miteinander verbunden sind. Die Verbindungsstege 82, 83 sind in dem Ausführungsbeispiel der 8 als flächige Elemente ausgeführt. Die Verbindungsstege 82, 83 verbinden im gezeigten Beispiel jeweils vier noppenartige Elemente 81 miteinander. Dies gilt zumindest für die Mehrzahl der noppenartigen Elemente 81. Die am Rand des Verbindungssystems 80 angeordneten Verbindungsstege 82, 83 verbinden mitunter eine geringere Anzahl von noppenartigen Elementen 81 miteinander.
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Im Ausführungsbeispiel der 8 sind die Verbindungsstege 82, 83 sowohl am oberen Endbereich der noppenartigen Elemente 81 als auch am unteren Endbereich der noppenartigen Elemente 81 ausgeführt. Die oben liegenden Verbindungsstege 82 und die unten liegenden Verbindungsstege 83 sind dabei abwechselnd angeordnet, so dass sich für das Verbindungssystem 80 ein rautenartiges Muster ergibt, wobei jeweils abwechselnd ein Verbindungssteg 82 im oberen Bereich und darauf folgend ein Verbindungssteg 83 im unteren Bereich des noppenartigen Elementes 81 angeordnet ist. An der Oberfläche des Verbindungssystems 80 folgt so immer ein Verbindungssteg 82 auf eine Öffnung 84. Am unteren Endbereich des Verbindungssystems 80 folgt auf einen Verbindungssteg 83 jeweils eine Öffnung 85.
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Vorteil der flächig ausgeprägten Verbindungsstege 82, 83 ist, dass eine größere Verbindungsfläche zum hier nicht gezeigten Gehäuseoberteil beziehungsweise Gehäuseunterteil zur Verfügung steht. Diese kann mit einem Klebemittel beaufschlagt werden, um eine Verbindung mit einem umfassenden Gehäuse herzustellen. Wie auch in 7 bereits angedeutet können in die Verbindungsstege 82, 83 ebenfalls Heizelemente integriert sein oder an deren Oberfläche aufgebracht sein. Analog der 7 kann das Verbindungssystem 80 ebenfalls aus einem Kunststoff oder einem metallischen Werkstoff hergestellt werden. Im Sinne einer gewichtsoptimalen Ausführung ist eine Ausführung in einem Kunststoff, beispielsweise durch ein Spritzgießverfahren, zu bevorzugen.
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Die 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verbindungssystems 90. Der Aufbau entspricht dabei im Wesentlichen dem der 8. Abweichend zu der Ausführung in 8 sind die Verbindungsstege 92, 93 nun nicht mehr flächig wie in 8 ausgeführt, sondern wieder als Stege mit einem rechteckigen Querschnitt.
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Wie auch in 8 angedeutet sind sowohl am oberen Endbereich des noppenartigen Elementes 91 Verbindungsstege 92 angeordnet als auch am unteren Endbereich des noppenartigen Elements 91 Verbindungsstege 93. Die oberen Verbindungsstege 92 und die unteren Verbindungsstege 93 sind wie in 8 beschrieben abwechselnd oben und unten angeordnet.
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Analog der 8 können an oder in die Verbindungsstege 92, 93 Heizelemente angebracht oder integriert werden.
