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Hintergrund
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Ein allgemeiner Trend, der momentan in der Automobilindustrie in Richtung Elektromobilität geht, resultiert in einem generellen Trend in Richtung hoher Kapazität einer Batterie, hoher Leistungsabgabe und hohem Strom im elektrischen System eines Fahrzeugs, wie beispielsweise einem Elektroauto. Ähnliche Trends können in anderen technischen Gebieten beobachtet werden, in denen eine Erhöhung an innerhalb eines Systems mit beschränkten Abmessungen bereitgestellter elektrischer Leistung benötigt wird. Dieser Trend resultiert besonders in einer Erhöhung von Wärmeenergie, die von den Batterien und deren Umgebung ausgeht. Demgemäß ist es notwendig, Batterien eines Elektroautos oder in einer ähnlichen Umgebung zu kühlen.
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Um die Batterie oder Batterien eines Elektroautos oder einer ähnlichen Vorrichtung zu kühlen, sind Batteriekühler im technischen Gebiet allgemein bekannt.
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Ein Beispiel eines vorteilhaften Batteriekühlers, auf den die vorliegende Offenbarung angewandt werden kann, ist in der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2018 208 473.4 (HANON SYSTEMS, 95 Sinilseo-ro Daedeok-gu, 306-230 Daejeon-si, KR) offenbart, die am 29. Mai 2018 eingereicht wurde.
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Die Beschreibung in der
DE 10 2018 208 473.4 , welche die Benutzung eines Wärmetauschers (hierin als „Batteriekühler“ bezeichnet), die Form, die Abmessungen, das Material, die Beschichtung und die Herstellung eines Kühlkörpers oder Kühlkanals (hierin als „Röhre“ bezeichnet), die Form, die Abmessungen, das Material, die Beschichtung und die Herstellung eines Verteilers (hierin als „Tankkomponente“ bezeichnet), die Form, die Abmessungen, das Material, die Beschichtung und die Herstellung einer Verteilerbasis (hierin als „Kopfteil“ bezeichnet), und die Form, die Abmessungen, das Material, die Beschichtung und die Herstellung einer Dichtung (hierin als „Dichtung“ bezeichnet) betrifft, ist hierin jeweils durch Bezugnahme aufgenommen.
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Batteriekühler, wie beispielsweise den in der
DE 10 2018 208 473.4 beschriebenen Batteriekühler, der ein weit aufgeweitetes Rohr benutzt, das zwischen Batteriezellen eingebracht ist, wobei die Röhre in eine Tankkomponente eintritt, die wiederum mit einem Schlauch verbunden ist, um Kühlflüssigkeit zur Röhre zuzuführen. Aktuelle Gestaltungen solcher Batteriekühler erfordern, dass eine etwas komplizierte und aufwendige Verbindung zwischen der Tankkomponente auf der einen Seite und der Röhre auf der anderen Seite ausgebildet wird. Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es ein Ziel, ein Verbinden der Tankkomponente mit der Röhre zu vereinfachen. Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es ein Ziel, eine verglichen mit vorangegangenen Gestaltungen preiswertere Lösung bereitzustellen. Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung soll es die Verbindung zwischen der Röhre und der Tankkomponente der Röhre erlauben, durch eine Beschichtung, die vor dem Zusammenbau auf die Röhre aufgebracht worden ist, besonders vor dem Bewirken der Verbindung zwischen der Röhre und der Tankkomponente, isoliert zu sein, besonders elektrisch isoliert zu sein. Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, eine alternative Gestaltung und ein Verfahren zum Zusammenbauen in Bezug auf die Gestaltung und das Verfahren zum Zusammenbauen, die in
DE 10 2018 208 473.4 beschrieben sind, bereitzustellen.
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Darstellung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wird durch die unabhängigen Patentansprüche definiert, bevorzugte weitere Merkmale sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung werden das Rohr und die Tankkomponente mechanisch zusammengebaut, ohne während des Zusammenbauverfahrens zu löten oder zu schweißen. Erstens ist dieses Verfahren während der Herstellung des Batteriekühlers einfacher durchzuführen. Zweitens erlaubt es das mechanische Zusammenbauen, das in den eigentlichen Zusammenbauschritten kein Löten oder Schweißen benötigt, den Röhren, durch eine (elektrische oder andere) Isolationsbeschichtung beschichtet zu sein, die temperaturempfindlich sein kann. Mit anderen Worten: Das mechanische Zusammenbauen gemäß der vorliegenden Offenbarung erlaubt es den Röhren, mit irgendeiner Beschichtung versehen zu sein oder aus irgendeinem Material hergestellt zu sein, das möglicherweise durch hohe Temperaturen, wie beispielsweise solche, die beim Löten oder Schweißen auftreten, zerstört oder beschädigt werden könnte.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Zusammenbauen der Röhre und der Tankkomponente einen Schritt des Bereitstellens der Röhre, einen Schritt des Platzierens eines Kopfteils an der Röhre und einen Schritt des Platzierens einer Dichtung an der Röhre.
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Die Dichtung und das Kopfteil werden in einer solchen Weise an der Röhre platziert, dass das (freie) Ende der Röhre, das das mit der Tankkomponente über die Dichtung und das Kopfteil zu verbindende Ende ist, für einen nächsten Schritt des Zusammenbauverfahrens zugänglich ist. Während die Dichtung und das Kopfteil über das mit der Tankkomponente zu verbindende Ende an der Röhre platziert werden können, ist es natürlich auch möglich, die Dichtung und das Kopfteil über das gegenüberliegende Ende der Röhre an der Röhre zu platzieren, falls vorhanden.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird das Ende der Röhre, an dem die Röhre mit der Tankkomponente zu verbinden ist, zwischen der Dichtung und dem Kopfteil auf der einen Seite und (später) der Tankkomponente auf der anderen Seite platziert.
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In einem weiteren Schritt wird das mit der Tankkomponente zu verbindende Röhrenende aufgeweitet. Dies kann durch Benutzen eines Stanzmessers oder eines ähnlichen Objektes geschehen, um das jeweilige Röhrenende aufzuweiten. Das Röhrenende kann über den gesamten Umfang der Röhre aufgeweitet werden, aber es ist auch möglich, dass das Röhrenende nur teilweise aufgeweitet wird. Aufweiten des Röhrenendes über den gesamten Umfang erlaubt eine verlässlichere Verbindung der Röhre mit der Tankkomponente.
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Das Maß des Aufweitens der Röhre kann zwischen 0,1 mm und 2,0 mm liegen, besonders in Batteriekühlern für elektrische Fahrzeuge, wo der genannte Betrag für die Aufweitung des Rohres bevorzugt ist, da er auf der einen Seite ausreichende Stabilität der Verbindung zwischen der Röhre und der Tankkomponente bereitstellt. Auf der anderen Seite ist die Aufweitung nicht zu groß, sodass das Röhrenmaterial durch die Aufweitung nicht beschädigt wird und die Verbindung zwischen der Röhre und der Tankkomponente fluiddicht bleibt.
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Die Dichtung kann im Wesentlichen eine Torusform wie ein O-Ring oder ein verformter O-Ring haben. Das heißt, dass die Dichtung ein Ring, ein Oval, eine Rennbahn-Form oder in einer Draufsicht verformt sein kann und in einer Querschnittsansicht eines Abschnitts der Dichtung kann sie kreisförmig, oval oder verformt sein. Variationen der Form sind möglich. In einer Draufsicht kann die Dichtung eine kreisförmige, eine ovale oder eine Rennbahn-Form haben oder sogar mehr oder weniger der Kontur eines Polygons folgen, besonders einem Rechteck. In Bezug auf die vorliegende Offenbarung und unter Berücksichtigung, wie die Dichtung die Röhre und das Kopfteil ergreifen kann, würde die oben genannte Draufsicht eine Ansicht entlang der Haupterstreckung der Röhre, das heißt parallel zur Röhrenmittenachse und auf das mit der Tankkomponente zu verbindende Ende sein.
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Die Dichtung kann eine Größe haben, die es der nicht-aufgeweiteten Röhre erlaubt, in die Dichtung zu passen (die Kreis-, Oval- oder Rennbahn-Form). Die Röhre kann die Dichtung dicht ergreifen oder so geformt sein, dass sie aufgeweitet werden muss, um die Dichtung dicht zu ergreifen. Die Röhre komprimiert die Dichtung nach außen, wenn die Dichtung zum Röhrenende bewegt wird, an dem das Röhrenende wie oben beschrieben ausreichend aufgeweitet ist.
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Wenn das Röhrenende aufgeweitet worden ist, kann das Werkzeug zum Aufweiten der Röhre entfernt werden, und die Tankkomponente, die an der Röhre zu befestigen ist, kann am aufgeweiteten Ende der Röhre platziert werden. Vorher, hinterher oder zum gleichen Zeitpunkt können die Dichtung und das Kopfteil zum Röhrenende bewegt werden, um die Tankkomponente zu berühren. Auf diese Weise bewegen sich das Kopfteil und die Tankkomponente, die am Ende zusammenwirken, um die Verbindung zwischen der Röhre und der Tankkomponente auszubilden, aufeinander zu und berühren sich schlussendlich miteinander, wobei die Dichtung zwischen dem Kopfteil und der Tankkomponente wie auch zwischen dem Kopfteil und der Röhre platziert wird.
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Wenn das Kopfteil und die Tankkomponente einander berühren, wird der aufgeweitete Endabschnitt der Röhre vom Kopfteil oder der Tankkomponente oder beiden und möglicherweise anderen Elementen, wie beispielsweise der Dichtung, umschlossen. In diesem Aufbau wird die Dichtung zwischen dem aufgeweiteten Röhrenende auf der einen Seite und dem Kopfteil auf der anderen Seite in einer radialen Richtung mit Bezug auf die Röhrenachse komprimiert. Ferner berührt die Tankkomponente das Kopfteil und das Kopfteil und die Tankkomponente sind zusammengecrimpt. Mögliche Wege des Zusammencrimpens der Tankkomponente und des Kopfteils sind Wellencrimpen oder Laschencrimpen.
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Durch Zusammencrimpen der Tankkomponente und des Kopfteils mit dem von der Tankkomponente und/oder dem Kopfteil umschlossenen aufgeweiteten Röhrenende und der Dichtung zwischen dem Kopfteil und/oder der Tankkomponente und der Röhre wird eine dichte Verbindung zwischen der Röhre und der Tankkomponente bereitgestellt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Tankkomponente, die mindestens teilweise am aufgeweiteten Röhrenende platziert ist, so aufgebaut, dass sie eine Form aufweist, die es der Röhre erlaubt, an die Tankkomponente anzustoßen. Beispielsweise kann die Tankkomponente eine Ausnehmung zum Aufnehmen des aufgeweiteten Röhrenendes aufweisen, wobei die Ausnehmung eine innere Stufe, einen Flansch oder ein ähnliches Element oder eine Form zum Anstoßen mit dem Ende der Röhre haben kann. Daher ist sichergestellt, dass die Röhre nach der Verbindung zwischen der Röhre und der Tankkomponente nicht in die Tankkomponente gedrückt werden kann. Ferner erlaubt dies ein Bereitstellen einer klar definierten Endposition, in der das Röhrenende korrekt in die Tankkomponente eingeführt ist. In dieser Position kann das Crimpen der Tankkomponente und des Kopfteils ausgeführt werden und das Risiko für Herstellungsfehler, Ungenauigkeiten und, als eine mögliche Konsequenz, Versagen der Vorrichtung kann verlässlich verhindert werden.
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Ferner kann das Kopfteil so geformt und dimensioniert sein, dass es eng an der nicht-aufgeweiteten Röhre anliegt und entlang der Röhrenachse beweglich ist. Die Form und Größe des Kopfteils können so gewählt werden, dass vermieden wird, dass sich das aufgeweitete Röhrenende durch das Kopfteil bewegt. Mit anderen Worten: Eine Öffnung des Kopfteils zum Aufnehmen der Röhre kann so dimensioniert sein, dass sie zu eng dafür ist, dass sich das aufgeweitete Röhrenende durch die Öffnung bewegt, aber dem nicht-aufgeweiteten Röhrenende erlaubt, sich durch die Öffnung zu bewegen.
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Dies verhindert verlässlich, dass sich die Röhre von der Tankkomponente trennt. Zusätzlich oder als Alternative zu dieser Gestaltung des Kopfteils und der Röhre kann auch die Dichtung entsprechend gestaltet sein, dass sie eine ausreichende Kraft bereitstellt, um die Verbindung zwischen der Tankkomponente und der Röhre sicher zu halten. In dieser Hinsicht kann die Dichtung so gestaltet sein, dass sie eine radiale Kompressionskraft auf die Röhre ausübt und diese radiale Kompressionskraft kann so gewählt werden, dass sie groß genug dafür ist, dass die aufgeweitete Röhre nicht in der Lage ist, unter realistischen Umständen aus der Verbindung zwischen der Röhre auf der einen Seite und der Tankkomponente und/oder dem Kopfteil auf der anderen Seite herausgezogen zu werden.
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Aufgrund des oben geschilderten Verfahrens ist es möglich, eine relativ kostengünstige, einfache und trotzdem sehr verlässliche Art des Verbindens der Röhre eines Batteriekühlers oder einer ähnlichen Vorrichtung auf der einen Seite und einer Tankkomponente oder eines anderen End- oder Abschlusselements auf der anderen Seite zu verbinden. Ferner ist es, da das Verfahren ein rein mechanisches Zusammenbauverfahren ohne erhebliche Wärmeeinflüsse ist, möglich, vor dem Zusammenbauen eine Beschichtung auf der Röhre vorzusehen, was es erlaubt, dass die Beschichtung auf der Röhre in einer erheblich effizienteren Weise bereitgestellt wird.
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Das Folgende ist eine Beschreibung eines Beispiels der obigen Idee, das in den folgenden Figuren dargestellt ist.
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Figurenliste
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- 1 stellt die vervollständigte Baugruppe einer Röhre und einer Tankkomponente dar;
- 2 stellt eine Explosionsansicht der für die Baugruppe von 1 zusammenzubauenden Elemente dar;
- 3 stellt einige der Elemente von 2 in einem Schritt eines Zusammenbauverfahrens dar;
- 4 stellt Elemente für einen weiteren Schritt des Zusammenbauverfahrens dar;
- 5 stellt ein Werkzeug zum Aufweiten eines Röhrenendes, das an die Tankkomponente angeschlossen wird;
- 6 stellt das auch in 5 gezeigte Werkzeug dar, welches das mit der Tankkomponente zu verbindende Ende der Röhre aufweitet;
- 7 stellt die Elemente von 2 in einem weiteren Schritt des Zusammenbauverfahrens dar;
- 8 stellt eine Schnittansicht der Elemente im in 7 illustrierten Schritt dar;
- 9 stellt die Elemente von 2 in einem weiteren Schritt des Zusammenbauverfahrens dar;
- 10 stellt eine Schnittansicht der Elemente im in 9 illustrierten Schritt dar;
- 11 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Darstellung von 10;
- 12 stellt Aspekte der fertig zusammengebauten Verbindung der Röhre und der Tankkomponente wie in 10 gezeigt dar.
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Ausführliche Beschreibung
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Im Folgenden werden 1 bis 12 als ein Beispiel oder eine Ausführungsform der in der obigen Darstellung der Erfindung erläuterten Idee detaillierter beschrieben. Man beachte, dass die gleichen Bezugszeichen durchgehend in der Beschreibung der Ausführungsform und des Verfahrens, die in 1 bis 12 dargestellt sind, für die gleichen Elemente benutzt werden.
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1 stellt eine Baugruppe 26 einer Röhre 10 und einer Tankkomponente 18 dar. Die Tankkomponente hat eine Tanköffnung 24, durch die ein Fluid zum Kühlen einer Batterie oder anderer Vorrichtungen in die Röhre 10 gespeist werden kann.
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2 stellt eine Explosionsansicht der Baugruppe 26 von 1 dar. Wie aus 2 ersichtlich ist, hat die Röhre 10 einen Röhrenendabschnitt 12, um mit der Tankkomponente 18 verbunden zu werden. Dieser Röhrenendabschnitt 12 ist an einem offenen Ende der Röhre 10 platziert und wird mit Bezug auf den weiter stromabwärts gelegenen, das heißt vom offenen Ende entfernten, Abschnitt der Röhre 10 aufgeweitet. Die Röhre 10 hat einen flachen Aufbau und weist mehrere einzelne Teilröhren auf, in diesem Beispiel achtzehn einzelne Teilröhren, von denen jede eine individuelle Öffnung 22 am Röhrenendabschnitt 12 hat und wobei die Teilröhren integral geformt sind, um die Röhre 10 zu bilden. Die Teilröhren sind in der vorliegenden Ausführungsform so dimensioniert, dass sie einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt haben. Während es nicht immer von außerhalb der Röhre 10 bestimmt werden kann, wie viele Teilröhren innerhalb der gemeinsamen Außenwand der Röhre 10 sind, kann die vorliegende Offenbarung für viele verschiedene Arten von Röhren 10 benutzt werden. Besonders ist der flache Aufbau mit mehreren einander gegenüber angeordneten Teilröhren, von denen jede eine Einzelröhre ist, wie in der vorliegenden Erfindung, ein bevorzugter Aufbau, da er es erlaubt, dass eine große Menge an Kühlflüssigkeit entlang der zu kühlenden Batterie geleitet wird und dadurch einen sehr effizienten Wärmeübergang zwischen dem zu kühlenden Element, beispielsweise der Batterie, und dem Kühlmittel erlaubt. Allerdings ist es natürlich möglich, dass mehr oder weniger Teilröhren in der Röhre 10 benutzt werden. Es ist auch möglich, dass die Teilröhren andere Formen und Abmessungen haben und die vorliegende Offenbarung ist auch auf eine Einzelröhre anwendbar, das heißt eine Röhre, in der die Außenwand die einzige Wand der Röhre ist, ohne dass mehrere Teilröhren innerhalb der Röhre oder innerhalb der Außenwand ausgebildet sind.
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2 stellt ferner ein Kopfteil 14 mit einem Kopfteilcrimpabschnitt 20, der integral mit dem Kopfteil 14 ausgebildet ist, dar. Das Kopfteil 14 hat solche Abmessungen, dass es einem Abschnitt der Röhre 10, nämlich dem nicht-aufgeweiteten Abschnitt der Röhre 10, erlaubt, durch eine Öffnung 15 des Kopfteils 14 hindurchzupassen und eine Dichtung 16 um die Öffnung 15 herum aufzunehmen, die dazu gedacht ist, die Röhre 10 zu umgeben und von einer radialen Außenwand 17 des Kopfteils 14 umgeben zu sein, so dass sie zwischen der Röhre 10 und der radialen Außenwand 17 komprimiert wird. Die Dichtung 16, die von der Außenwand 17 des Kopfteils 14 umgeben ist, und die Röhre 10, die von der Dichtung 16 umgeben ist und in der Öffnung 15 des Kopfteils 14 liegt, werden unten detaillierter beschrieben und sind in einigen der folgenden Figuren dargestellt.
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2 illustriert ferner die Tankkomponente 18, die an den Kopfteilcrimpabschnitt 20 gecrimpt werden soll. Zu diesem Zweck hat die Tankkomponente 18 einen Tankcrimpabschnitt 21, der so aufgebaut ist, das heißt solche Abmessungen hat und so geformt ist, dass er mit dem Kopfteilcrimpabschnitt 20 zusammenwirkt, um einen Formschluss einzugehen. Die in den Figuren der vorliegenden Anmeldung dargestellte Ausführungsform stellt eine wellige Crimpverbindung zwischen dem Kopfteil und der Tankkomponente 18 dar.
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3 stellt einen Zusammenbauschritt der in 1 dargestellten Baugruppe dar. In diesem Schritt wird das Kopfteil 14 an der Röhre 10 so platziert, dass es die Röhre 10 umgibt und vom offenen Ende der Röhre 10, das mit der Tankkomponente 18 verbunden werden soll, wegbewegt wird, um dieses Ende der Röhre 10 für weitere Verfahrensschritte zugänglich zu machen. Auch die Dichtung 16 ist so an der Röhre 10 platziert, dass sie die Röhre 10 umgibt, und wird vom Kopfteil 14 aufgenommen. Dadurch wird die Dichtung 16 in einer Radialrichtung mit Bezug auf die Röhrenachse zwischen der Röhre 10 und dem Kopfteil 14, genauer der Außenwand 17 des Kopfteils 14, platziert. 3 stellt das Kopfteil 14, die Dichtung 16 und den teilweise zusammengebauten Aufbau der Röhre 10, des Kopfteils 14 und der Dichtung 16 dar. 3 stellt auch die Röhrenöffnungen 22 der Teilröhren der Röhre 10 dar, und es ist aus 3 ersichtlich, dass, wenn die Dichtung 16 und das Kopfteil 14 an der Röhre 10 platziert sind, das Ende der Röhre, das mit der Tankkomponente 18 verbunden werden soll, noch nicht aufgeweitet ist, aber ungefähr den gleichen Durchmesser wie der Rest der Röhre 10 hat. Dieser Durchmesser des Endes der Röhre ist so bemessen, dass er dem Kopfteil 14, besonders der Öffnung 15, und der Dichtung 16 erlaubt, die Röhre 10 vom freien Ende der Röhre in einer passenden Weise aufzunehmen und zu umgeben.
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4 stellt ein Werkzeug 28, beispielsweise ein Stanzmesser, dar, das benutzt werden kann, um das Ende der Röhre 10, das mit der Tankkomponente 18 verbunden werden soll, aufzuweiten, und dabei den aufgeweiteten Röhrenendabschnitt 12 ausbildet. Wie aus 4 ersichtlich ist, weist das Werkzeug 28 mehrere Vorsprünge 30 auf, die in die Röhrenöffnungen 22 an den freien Enden der Röhre 10 eingeführt werden. In der in den Figuren der vorliegenden Anmeldung dargestellten Ausführungsform weist die Röhre 10 achtzehn Teilröhren auf. Demgemäß weist das Werkzeug 28 achtzehn Vorsprünge 30 auf, wobei jeder der Vorsprünge 30 so groß und so angeordnet ist, dass er in eine der Öffnungen 22 der Röhre gedrückt wird, sodass jede der Öffnungen 22 einen Vorsprung 30 empfängt und radial aufgeweitet wird, sodass sie den aufgeweiteten Röhrenendabschnitt 12 ausbildet, nachdem die Dichtung 16 und das Kopfteil 14 über den freien Endabschnitt der Röhre 10 geschoben worden sind.
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Demgemäß stellt 4 auch den aufgeweiteten Röhrenendabschnitt 12, das heißt den Abschnitt der Röhre 10, der mit der Tankkomponente 18 zu verbinden ist, dar.
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5 ist eine weitere Darstellung des Werkzeugs 28 und seiner Vorsprünge 30. Wie aus 5 ersichtlich ist, haben die Vorsprünge einen sich verjüngenden Aufbau, in dem die freien Enden der Vorsprünge 13, die in die Öffnungen 22 der Röhre 10 einzuführen sind, einen kleineren Durchmesser als die Enden der Vorsprünge 30 haben, an denen die Vorsprünge 30 an einer gemeinsamen Basis des Werkzeugs 28 angebracht sind.
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Im in 5 dargestellten Aufbau verjüngen sich die Vorsprünge 30 schrittweise. Das heißt, dass es eine erste Verjüngung bzw. Aufweitung oder einen ersten Kegelstumpf gibt, der mit einem kleinen Durchmesser (kleiner als der Durchmesser der Öffnung 22) beginnt und mit einem Durchmesser endet, der beispielsweise den gleichen oder einen ähnlichen Durchmesser wie die entsprechende Öffnung 22 in der Röhre 10 haben kann. Dieser Kegelstumpf erleichtert das Einführen des Vorsprungs 30 in die Öffnung 22 der Röhre 10. Weiter entfernt vom freien Ende des Vorsprungs 30 kann es eine zweite Verjüngung bzw. Aufweitung zum Aufweiten der Röhrenöffnung 22 und des Endes der Röhre 10 geben, wenn der Vorsprung 30 weiter in die Röhre 10 eingeführt wird. Weiter entfernt vom freien Ende des Vorsprungs 30 kann der Vorsprung zylindrisch, das heißt nicht-verjüngend oder aufweitend, sein, um einen aufgeweiteten Röhrenendabschnitt 12 auszubilden, der entlang der Röhrenachse den gleichen Durchmesser hat.
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Die Aufweitung der Röhre 10, genauer gesagt des aufgeweiteten Röhrenendabschnitts 12, kann bis zu einem Maß von zwischen 0,1 mm und 2,0 mm durchgeführt werden, besonders für Aufbauten der Röhre 10, die zum Kühlen von Automobilbatterien benutzt werden, beispielsweise für Elektroautos.
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6 stellt das Werkzeug 28 und Vorsprünge 30 dar, wenn sie in das freie Ende der Röhre 10 eingeführt werden, wobei jede der Öffnungen 22 einen der Vorsprünge 30 des Werkzeugs 28 aufnimmt. Auf diese Weise wird der aufgeweitete Röhrenendabschnitt 12 ausgebildet. Der aufgeweitete Röhrenendabschnitt 12 wird durch plastische Verformung (der Teilröhren) der Röhre 10 ausgebildet.
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Wie ferner aus 6 ersichtlich ist, ist die Röhre 10 eine mehrlagige Röhre. Eine Röhrenbasis 34 ist aus einem ersten Material hergestellt und kann als eine Grundlage für eine Beschichtung 32, die an der Außenwand der Röhre 10 vorgesehen ist, benutzt werden. Die Beschichtung 32 kann beispielsweise eine Isolationsbeschichtung, beispielsweise eine wenn die Röhre 10 zum Kühlen von Batterien benutzt wird besonders hilfreiche elektrische Isolationsbeschichtung, sein, die bereits an der Röhre 10 vorgesehen ist, bevor die Röhre 10 mit der Tankkomponente 18 oder anderen Vorrichtungen verbunden wird. Da das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung keine Löt- oder Schweißschritte benötigt, die naturgemäß mit hohen Temperaturen verbunden sind, die Beschichtungen beschädigen oder sogar zerstören können, ist es möglich, temperaturempfindliche Beschichtungen 32 auf die Grundlage 34 der Röhre 10 aufzubringen, bevor die Verbindung zwischen der Röhre 10 und der Tankkomponente 18 bereitgestellt ist. Dies ermöglicht es, den Aufwand zum Bereitstellen eines beschichteten Batteriekühlers oder einer anderen Röhre, die mit einer Tankkomponente 18 verbunden ist, deutlich zu reduzieren. Mit anderen Worten: Die vorliegende Erfindung erlaubt es, Baugruppen mit beschichteten Röhren zu vergleichsweise geringen Kosten bereitzustellen.
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7 stellt einen weiteren Schritt des Zusammenbauverfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Die Röhre 10 ist mit der Dichtung 16 und dem Kopfteil 14 versehen und der aufgeweitete Röhrenendabschnitt 12 ist beispielsweise durch das in 5 und 6 dargestellte und oben beschriebene Werkzeug 28 ausgebildet worden.
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Nachdem das Werkzeug 28 entfernt worden ist, behält der Endabschnitt 12 der Röhre 10 seine aufgeweitete Gestalt. Mit anderen Worten: Der aufgeweitete Röhrenendabschnitt 12 wird durch plastisches Verformen (der Teilröhren) der Röhre 10 ausgebildet und kehrt nicht zu seiner ursprünglichen Größe zurück, nachdem das Werkzeug 28 entfernt wird. Nachdem das Werkzeug 28 vom Endabschnitt 12 der Röhre 10 entfernt worden ist, wird die Tankkomponente 18 mindestens zum Teil am aufgeweiteten Röhrenendabschnitt 12 platziert. Die Tankkomponente 18 nimmt mindestens zum Teil den aufgeweiteten Röhrenendabschnitt 12 auf, sodass es ein Inneres der Tankkomponente 18 der Tanköffnung 24 erlaubt, in Fluidverbindung mit den Öffnungen 22 (der Teilröhren) der Röhre 10 zu stehen.
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8 stellt eine Schnittansicht des Aufbaus aus 7 dar. Wie aus 8 ersichtlich ist, wird der aufgeweitete Röhrenendabschnitt 12 teilweise in der Tankkomponente 18 aufgenommen und stößt an eine innere Stufe 36 (die detaillierter unten beschrieben wird) der Tankkomponente 18 an. Wenn die Tankkomponente 18 an das Ende der Röhre 10 anstößt, können das Kopfteil 14 und die Dichtung 16 in Richtung der Tankkomponente bewegt werden, um die Tankkomponente 18 zu berühren und daran gecrimpt zu werden.
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9 stellt einen Aufbau der Röhre 10, des Kopfteils 14, der die Dichtung 16 beinhaltet, und der Tankkomponente 18 in einem zusammengebauten Zustand wie in 1 dar. Wie aus 9 ersichtlich ist, bilden der Kopfteilcrimpabschnitt 20 und ein Tankcrimpabschnitt 21 eine wellige Crimpverbindung und daher einen Formschluss aus. Als eine Alternative oder Ergänzung zur welligen Crimpverbindung ist auch ein Laschencrimpaufbau für die vorliegende Offenbarung möglich. Durch Crimpen des Kopfteils 14 an die Tankkomponente 18 wird eine dichte Verbindung, die mindestens fluiddicht im Sinne der Anforderungen an Fluiddichtigkeit im vorliegenden technischen Gebiet ist, erreicht.
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10 stellt eine Querschnittsansicht des zusammengebauten Aufbaus des Kopfteils 14 und der Tankkomponente 18 dar. Wie aus 10 ersichtlich ist, sind der Tankcrimpabschnitt 21 und der Kopfteilcrimpabschnitt 20 nebeneinander platziert, sodass es möglich ist, den Kopfteilcrimpabschnitt 20 an den Tankcrimpabschnitt 21 zu crimpen. Dadurch wird das Kopfteil 14 dicht mit der Tankkomponente 18 verbunden. In 10 ist eine äußere Stufe 38 illustriert, die, wenn das Kopfteil 14 und die Tankkomponente 18 im zusammengebauten Aufbau sind, einen Formschluss für den Kopfteilcrimpabschnitt 20, der als wellige Crimpverbindung aufgebaut ist, bereitstellt. Mit anderen Worten: Der Kopfteilcrimpabschnitt 20 ist nicht nur an den Tankcrimpabschnitt 21 gecrimpt, sondern durch die äußere Stufe 38 und den Kopfteilcrimpabschnitt 20 ist auch ein Formschluss bereitgestellt.
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Im Inneren der Tankkomponente 18 ist die innere Stufe 36, auf die oben in Verbindung mit dem Anstoßen des Endes der in der Tankkomponente 18 aufgenommenen Röhre 10 Bezug genommen wurde. Ferner ist aus 10 ersichtlich, dass die Dichtung 16 zwischen der Außenwand 17 des Kopfteils 14 auf der einen Seite und dem aufgeweiteten Röhrenendabschnitt 12 auf der anderen Seite eingeklemmt ist. Die Dichtung 16 ist auch zwischen einer Wand am axialen Ende des Kopfteils 14 und der Tankkomponente 18 auf der anderen Seite eingeklemmt. Auf diese Weise wird eine dichte und sichere Verbindung zwischen der Röhre 10 und der Tankkomponente 18 bereitgestellt.
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11 stellt eine weitere vergrößerte Ansicht der Baugruppe im zusammengebauten Aufbau dar. Der aufgeweitete Röhrenendabschnitt 12 ist dargestellt und komprimiert die Dichtung 16 mit Bezug auf die radiale Außenwand 17 des Kopfteils 14. Die Dichtung 16 ist so dargestellt, dass sie den aufgeweiteten Röhrenendabschnitt 12 überlappt. Im zusammengebauten Zustand ist die Dichtung 16 verformt, sodass sie zwischen den aufgeweiteten Röhrenendabschnitt 12 und die radiale Außenwand 17 und zwischen die axiale Außenwand des Kopfteils 14 und der Tankkomponente 18 passt. Aus 11 ist ersichtlich, dass die Röhre 10 eine Röhrenbasis 34 aufweist, auf der eine Beschichtung 32 ausgebildet ist, bevor die Röhre 10 verformt wird, um den aufgeweiteten Röhrenendabschnitt 12 auszubilden, und bevor die Röhre 10 über das Kopfteil 14 und die Dichtung 16 mit der Tankkomponente 18 verbunden wird.
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12 stellt den Aufbau aus 9 bis 11 in einer weiteren Schnittansicht dar. In 12 beschreibt „DT“ den äußeren Durchmesser der Röhre 10 im aufgeweiteten Röhrenendabschnitt 12. „DH“ beschreibt den Durchmesser der Öffnung 15 des Kopfteils 14, durch den die Röhre 10 in das Innere der Tankkomponente 18 geleitet wird.
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Es ist ersichtlich, dass der äußere Durchmesser DT der Röhre 10 größer ist als der Durchmesser DH der Öffnung 15, sodass ein Formschluss ausgebildet wird, durch den die Röhre 10 nicht aus Kopfteil 14 herausgezogen werden kann. Die innere Stufe 36 stellt sicher, dass die Röhre 10 nicht weiter in die Tankkomponente 18 gedrückt werden kann und die relativen Positionen der Tankkomponente 18 auf der einen Seite und des Kopfteils 14 auf der anderen Seite sind durch die äußere Stufe 38, den Kopfteilcrimpabschnitt 20, den Tankcrimpabschnitt 21 und die Rückstellkraft der Dichtung 16 zwischen der Wand am axialen Ende des Kopfteils 14 auf der einen Seite und der Tankkomponente 18 auf der anderen Seite festgelegt.
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Die Figuren der vorliegenden Anmeldung stellen eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer Röhren- und Tankkomponentenbaugruppe und ein Verfahren zum mechanischen Zusammenbauen der Röhre und der Tankkomponente dar, die bzw. das es erlaubt, die Röhre und die Tankkomponente ohne jegliche Löt- oder Schweißschritte zu verbinden. Diese Offenbarung stellt ein preiswertes und verlässliches Herstellungsverfahren bereit und erlaubt es zur gleichen Zeit einem temperaturempfindlichen Material, besonders einer Beschichtung, auf die Röhre 10 oder andere Elemente der Baugruppe aufgebracht zu werden, bevor das Zusammenbauverfahren beendet ist, was die Verlässlichkeit erhöht und Kosten reduziert.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Röhre
- 12
- Röhrenendabschnitt (zum Verbinden mit einer Tankkomponente)
- 14
- Kopfteil
- 15
- Öffnung des Kopfteils
- 16
- Dichtung
- 17
- radiale Außenwand des Kopfteils
- 18
- Tankkomponente
- 20
- Kopfteilcrimpabschnitt
- 21
- Tankcrimpabschnitt
- 22
- Röhrenöffnung (oder Öffnung einer Teilröhre)
- 24
- Tanköffnung
- 26
- Baugruppe
- 28
- Werkzeug (Stanzmesser)
- 30
- Vorsprung des Werkzeugs (zum Einführen in die Röhre zum Aufweiten des Röhrenendes)
- 32
- Beschichtung
- 34
- Röhrenbasis
- 36
- innere Stufe
- 38
- äußere Stufe
- DH
- Kopfteildurchmesser
- DT
- Röhrendurchmesser
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018208473 [0003, 0004, 0005]
