DE2852408A1 - Klemmverbindung - Google Patents

Klemmverbindung

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DE2852408A1 DE19782852408 DE2852408A DE2852408A1 DE 2852408 A1 DE2852408 A1 DE 2852408A1 DE 19782852408 DE19782852408 DE 19782852408 DE 2852408 A DE2852408 A DE 2852408A DE 2852408 A1 DE2852408 A1 DE 2852408A1
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Description

Blatt 4 30.11.1978
78-B-23 EZDP/Heu/Bü.
Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG Mauserstr. 3, 7 Stuttgart 30
Klemmverbindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Klemmverbindung zwischen einem mit Flansch versehenen ersten Teil und einem mit verformbarem Randbereich versehenen zweiten Teil, wobei der Randbereich mit dem Flansch in formschlüssiger Verbindung steht und zwischen beiden Teilen eine verformbare Dichtung angeordnet ist.
Es sind verschiedene Verbindungen der genannten Gattung bekannt, sogenannte Borde!verbindungen, bei denen der Randbereich des Bodens den Flansch formschlüssig umgreift (FR-PS 1.039.911, DE-GM 74 14 340); jedoch ist diese Art von Verbindungen für Reparaturzwecke wenig geeignet, da sie zwar lösbar, aber anschliessend nicht wieder verschliessbar sind. Andererseits sind auch lösbare Verbindungen bekannt, zum Beispiel die Rastverbindung für einen Wasserkühler gemäss der DE-OS 27 03 528, nach der der Flansch des Wasserkastens federnd ausgebildete Rastglieder und der umgeschlagene Rohrboden korrespondierende Aus-
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sparungen aufweist, in die die Rastglieder eingreifen. Eine derartige Verbindung weist jedoch einerseits einen relativ komplizierten Flanschbereich und andererseits eine ungünstige Beanspruchung des Flansches infolge eines unterbrochenen, verminderten Querschnittes und infolge von Biegekräften auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine einfache Klemmverbindung gemäss der im Oberbegriff beschriebenen Gattung zu schaffen, die einerseits eine sichere und dauerhafte Abdichtung der zu verbindenden Teile bei verringertem Materialaufwand und einfacher Herstellmöglichkeit erlaubt und die andererseits zu Reparaturzwecken demontierbar ist. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, dass die zu schaffende Verbindung auch bei unzugänglichen, zu verbindenden Teilen noch einfach herstellbar und lösbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe liegt erfindungsgemäss in den kennzeichnenden Markmalen des vorangestellten Anspruches 1. Zunächst ergibt sich aus dem Merkmal der durchgehenden Aussenkante des Randbereiches der Vorteil, dass der allgemein übliche Arbeitsgang des Ausklinkens des Randbereiches zur Erzielung von Lappen entfällt. Durch die wechselweise Anordnung von verformten und nicht verformten Teilbereichen ergibt sich eine feste und dauerhafte Verbindung, die die geforderte Dichtheit beider Teile gewährleistet. Durch die Verformung des Randbereiches in wellenförmige Abschnitte ergibt sich eine Kaltverfestigung des Randbereiches infolge Material-
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dehnung, was zu einer Erhöhung der Dauerfestigkeit dieser Verbindung beiträgt. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Ansprüchen 2 bis 4 beschrieben. Danach ist der verformbare Randbereich des Bodens, also des zweiten Teiles, mit durchgehender Aussenkante derart verformt, dass sich oberhalb des Flansches des Wasserkastens, also des ersten Teiles, ein wellenförmiges Band ergibt, das im wesentlichen senkrecht auf der oberen Begrenzungsfläche des Flansches steht. Hierdurch ergibt sich eine hohe Steifigkeit für diese Wasserkasten-Bodenverbindung. Insbesondere ergeben die senkrecht auf der oberen Flanschbegrenzungsfläche stehenden Bereiche des Bodens ein erhöhtes Widerstandsmoment, was im Hinblick auf die auf Biegung beanspruchte Verbindung sehr günstig ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung gemäss den Ansprüchen 5 und 6 sieht eine Vorrichtung zur Herstellung der erfindungsgemässen Klemmverbindung vor. Danach ist es auf einfache Weise möglich, die erfindungsgemässe Verbindung in einem einfachen Arbeitsgang und mit einem einfach ausgebildeten Werkzeug herzustellen. Dadurch, dass das Verformungswerkzeug die verformbaren Randbereiche in horizontaler Richtung über den nach unten gedrückten Flansch schiebt, ergibt sich der Vorteil, dass dieses Schiiessverfahren auch für solche Wasserkästen angewendet werden kann, bei denen nach aussen ragende Teile, wie zum Beispiel Anschlussstutzen, ein Schliessen des Wasserkastens mit einer Schliessbewegung von
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oben nach unten nicht zulassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Figur 1: die erfindungsgemässe Verbindung in einer Ansicht von vorn,
Figur 2, die erfindungsgemässe Verbindung im Querschnitt,
Figur 3, die erfindungsgemässe Verbindung in einer Ansicht von oben,
Figur 4, den Flansch des ersten Verbindungsteiles im Querschnitt,
Figur 5, den verformbaren Randbereich des zweiten Verbindungsteiles und die Dichtung vor der Verformung,
Figur 6, die erfindungsgemässe Verbindung an einem Fahrzeugkühler,
Figur 7, die erfindungsgemässe Schiiessvorrichtung zur Herstellung der erfindungsgemässen Verbindung,
Figur 8, den erfindungsgemässen Schliessbacken im Querschnitt,
Figur 9, den erfindungsgemässen Schliessbacken in einer Ansicht von oben und
Figur 10,eine Vorrichtung zum öffnen der erfindungsgemässen Verbindung.
Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen die erfindungsgemässe Klemmverbindung im fertigen, d.h. geschlossenen Zustand, und zwar angewandt für einen Wärmetauscher, bei dem der Wasserkasten 1 als erstes Teil und der Rohrboden 2 als zweites Teil unter Zwischenlage einer verformbaren elastomeren Dichtung 3
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flüssigkeits- und druckdicht miteinander verbunden sind. Beide Teile bilden also den Sammelbehälter eines nicht vollständig dargestellten Wärmetauschers, der in bekannter Weise aus zwei derartigen Sammelbehältern sowie diese verbindenden Rippen-Rohren besteht, die von einem heissen unter Druck stehenden Medium durchströmt werden.
Figur 1 zeigt, dass unterhalb der hier als gerade erscheinenden Aussenkante 16 des Bodens 2 Langlöcher 18 im Abstand a zur Aussenkante 16 angeordnet sind. Oberhalb dieser Langlöcher 18 mit der Länge 1, d.h. zwischen deren Längsseiten 19 und den entsprechenden bogenförmigen Abschnitten 1' der Aussenkante 16 befinden sich die in der Zeichnung dunkel angelegten verformten Teilbereiche 7, die in Figur 3 als nach innen, in Richtung auf den Wasserkasten weisende wellenförmige Ausbuchtungen erscheinen. Figur 2 zeigt einen Schnitt durch eine solche Ausbuchtung, also einen verformten Teilbereich 7 und lässt erkennen, dass hier das Blech des Bodens 2 senkrecht auf dem Flansch 4 des Wasserkastens 1 steht. Hieraus ergibt sich ein relativ hohes Widerstandsmoment für diesen auf Biegung infolge der Dicht- und Innendruckkräfte beanspruchten Randbereiches 5 . Zwischen den Langlöchern 18 befinden sich die nicht verformten Teilbereiche 8, die ebenfalls als senkrecht stehende Blechstreifen des Bodens 2 stehen bleiben. Insofern gehen die gemeinsam in senkrechten Ebenen befindlichen Teilbereiche 7 und 8 stetig ineinander über und bilden den in Figur 3 erkennbaren wellenförmigen Verlauf
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■28-5240'β
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der Aussenkante 16. Die verformten Teilbereiche 7 können auch schräg auf dem Flansch 4 stehen, wenn dor untere Teil der Ausbuchtung weiter über den Flansch als der obere gedrückt 1st.
Figur 4 zeigt als Einzelheit den Flansch (4) des Wassorkastens 1 .im Querschnitt, wobei dieser rechteckig ausgebildet "ist.." -Der Flansch 4 wird dabei durch die obere Begrenzung«Fläche 9, die Seitenfläche 10, die "unto.ro auf der Dichtung 3 aufliegende Fläche 11 und dio Innenfläche 12 begrenzt. Alle diese vier FlS-chon sind durchgehend, d.h. senkrecht zur Zeichonv.boao, nicht "unterbrochen, so dass auch der Querschnitt ties Flansches 4 konstant bleibt.
Figur G zeigt den Aussonbereich des Rohrbodens 2 vor dor Herstellung der crfindungsgemässen Verbindung, d.h. vor Verformung des verformbaren Randbereiches 5. Dieser Aussenbereich des Bodens 2 ist als Rechteck-Nutprofil ausgebildet, was mit dem in Pigur 4 beschriebenen Flanschprofil korrespondiert, lis.weist, die Innenfläche 13, die untere Fläche 3 4 zur Aufnahme der Dichtung 3 sowie die Aussenflache auf. Der äusserstc Boreich des Bodens 2 endet in dem vor der Verformung senkrecht nach oben stehenden Randbereich 5, der aussen durch die durchgehende gerade Aussenkante 6 begrenzt wird. Man entnimmt aus dieser Darstellung also, dass die zu verformenden Teilboreiche .7 und die nicht zu verformenden Teilbereiche .8 hier vor der Verformung noch in einer gemeinschaftlichen Ebene bzw. in parallelen Ebenen liegen. Aus dieser vergleichenden Darstellung
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zwischen den Figuren 1 bis 3 und der Figur 5 ist erkennbar, dass der Randbereich 5 im Bereich der verformten Teilbereiche 7 nach seiner Verformung gestreckt worden ist, da die Länge der in Figur 3 erkennbaren Bögen I1 grosser als der entsprechende vorherige gradlinige Abstand 1 ist. Dies führt zu einer Kaltverfestigung des verformten Materials und damit zur Erhöhung der Steifigkeit und Festigkeit der gesamten Verbindung.
Figur 6 zeigt die erfindungsgemässe Verbindung angewandt für den Kühler eines Kraftfahrzeuges. Der hierzu gehörige Wasserkasten 20 ist in Kunststoff ausgebildet und weist an seiner Aussenwandung Verstärkungsrippen 23 auf, die mit ihren äusseren Begrenzungsflächen bündig mit dem Flansch abschliessen. Insofern kann der zu diesem Wasserkasten 20 gehörende Rohrboden 21 in diesen Bereichen der Rippen 23 nicht verformt werden. Hier erweist sich die erfindungsgemässe Verbindung sowie ihr im folgenden beschriebenes Herstellungsverfahren als vorteilhaft, weil die verformten Teilbereiche 24 sowie die nicht verformten Teilbereiche 25 entsprechend der Geometrie des Wasserxastens am Rohrboden 21 vorgesehen werden können, darüber hinaus ist die erfindungsgemässe Verbindung auch dann besonders vorteilhaft, wenn ein solcher Wasserkasten einen nach aussen ragenden Rohrstutzen 22 oder ähnliche über das eigentliche Wasserkastenprofil hinausragende Teile aufweist. Da das Hineinschieben der verformten Teilbereiche 24 in horizontaler Richtung erfolgt, kann die erfindungs-
Biatt Ii 030025/0086
to
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gemässe Verbindung auch bei solchen relativ unzugänglichen Wasserkästen 20 hergestellt werden.
In Figur 7 ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung zur Herstellung der erfindungsgemässen Klemmverbindung in zwei Halbschnitten dargestellt, wobei die linke Seite der Figur die Vorrichtung im geöffneten und die rechte Seite die Vorrichtung im geschlossenen Zustand zeigt. Die erfindungsgemässe Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem festen Werkzeugunterteil 27 mit Aufnahmebacken 28, der den Wärmetauscher 26 mit den zu verbindenden Teilen, nämlich dem Wasserkasten 1 und dem Rohrboden 2, aufnimmt. Das Werkzeugoberteil 29 ist in senkrechter Richtung beweglich und wird durch eine Presse 35 betätigt. Es nimmt in seinem Bereich oberhalb des Wasserkastens einen mittels einer Druckfeder 34 ihm gegenüber abgestützten Niederhalter 33 in sich auf. Auf dem Aufnahmebacken 28 ist jeweils ein erfindungsgemässer Schliessbacken 3Ö angeordnet, der in horizontaler Richtung, d.h. quer zur Schliessbewegung des Werkzeugoberteiles beweglich und in entsprechenden Gleitbahnen geführt ist. Um diese horizontale Gleitbewegung zu erzeugen, ist der Schliessbacken 30 mit einer Keilfläche 31 versehen, die mit einer am Werkzeugoberteil 29 vorgesehenen entsprechenden Gleitfläche 32 korrespondiert. Beim Hinuntergehen des Werkzeugoberteiles 29, also beim Schiiessvorgang der Vorrichtung, gleiten beide Keilflachen 31 und 32 derart aufeinander, dass der Schliessbacken 30 eine horizontale geradlinige Gleitbewegung in Richtung auf den Wasserkasten 1 ausführt. Zuvor ist dieser beim Abwärtsbewegen des Werkzeug-
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Oberteiles 29 über die Druckfeder 34 durch den Niederhalter 33 soweit nach unten gedrückt worden, dass die Oberkante des Flansches leicht unterhalb der Unterkante des Schliessbackens 30 zu liegen kommt. Dann ist der Weg frei für die horizontale Einwärtsbewegung des Schliessbackens 30, der dann mit seinem speziell geformten Verformungsbereich 36 die zu verformenden Teilbereiche des Bodens 2 über die obere waagerechte Begrenzungsfläche 9 des Flansches schiebt.
In den Figuren 8 und 9 ist der erfindungsgemässe Schliessbacken 30 näher dargestellt. Er ist durch einen für die Verformung des Randbereiches 5 des Bodens 2 bestimmten Verformungsbereich 36 gekennzeichnet, der einerseits Verformungsabschnitte 37 und andererseits, jeweils zwischen diesen angeordnet, Aussparungen 38 aufweist. Die Verformungsabschnitte 37 haben eine etwa sinusförmig gewellte Verformungsfläche 39, die vorzugsweise senkrecht zur Horizontalbewegung des Schliessbackens 30 verläuft, aber auch geneigt sein kann. Daher ergibt sich der in Figur 9 erkennbare sinusförmige Verlauf 40 des Verformungsbereiches 36. Durch die etwa sinuswellenartige Krümmung der Verformungsflächen 39 ergibt sich eine etwa gleichmässige Streckung des Werkstoffes für die verformten Teilbereiche 7. Durch die Aussparungen 38 wird in diesen Bereichen der Randbereich 5 des Bodens bei der horizontalen Schliessbewegung des Schliessbackens 30 nicht erfasst, so dass die nicht verformten Teilbereiche 8 in unveränderter Lage stehen bleiben.
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Figur 10 zeigt schliesslich eine mögliche Vorrichtung zum öffnen der erfindungsgemässen Verbindung, z.B. für Reparaturzwecke. Dazu ist der zu reparierende Wärmetauscher 26 in die entsprechenden Aussparungen des Öffnungsbackens 41 der Vorrichtung eingelegt und eingespannt. Zum öffnen der erfindungsgemässen Klemmverbindung wird dann ein in seinem Endbereich hakenförmig ausgebildeter Hebel 43 zwischen dem Wasserkasten 1 und den verformten Teilbereichen des Bodens 2 angesetzt und in Pfeilrichtung nach oben verschwenkt. Dadurch werden die verformten Teilbereiche 7 nach ausseri über den Flansch des Wasserkastens 1 gegen die Anschlagkante 42 des Öffnungsbackens 41 zurückgeschoben. Damit ist die Klemmverbindung geöffnet, und der Wasserkasten kann aus dem Boden 2 herausgehoben werden. Nach erfolgter Reparatur können die Teile Wasserkasten und Boden 2 mit zwischengelegter Dichtung 3 wieder auf die gleiche Weise wie weiter oben bereits ausgeführt zusammengefügt und dauerhaft verschlossen werden.
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Claims (6)

30.11.1978 78-B-23 EZDP/Heu/Bü. Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG Mauserstr. 3, 7 Stuttgart 30 Ansprüche
1. Klemmverbindung zwischen einem mit Flansch versehenen ersten Teil und einem mit verformbarem Randbereich versehenen zweiten Teil, wobei der Randbereich mit dem Flansch in formschlüssiger Verbindung steht und zwischen beiden Teilen eine verformbare Dichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeich net, dass der Randbereich (5) des zweiten Teiles (2) vor seiner Verformung eine durchgehende gerade Aussenkante (6) und nach seiner Verformung zur Herstellung der Klemmverbindung eine durchgehende wellenförmige Aussenkante (16) und abwechselnd verformte (7) und nicht verformte (8) Teilbereiche (7,8)-aufweist, wobei die verformten Teilbereiche (7) den Formschluss und die nicht verformten Teilbereiche (8) eine Versteifung bilden.
2. Klemmverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Randbereich (5) des zweiten Teiles (2) im Abstand a zur Aussenkante (6) angeordnete, sich in ihrer Längsrichtung parallel' zur Aussenkante (6) erstreckende Langlöcher (18) aufweist und zur Herstellung der Klemmverbindung im wesentlichen zweidimensional
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verformt ist, derart, dass die wellenförmige Aussenkante (16) im wesentlichen in einer Ebene liegt, dass die verformten Teilbereiche (7) durch die Längsseite (19) der Langlöcher (18) und den benachbarten Abschnitt 1' der Aussenkante (16) begrenzt und im Bereich der Längserstreckung 1 der Langlöcher (18) über den Flansch (4) gedrückt und dass die nicht verformten Teilbereiche (8) zwischen den Langlöchern (18) angeordnet sind.
3. Klemmverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass.der Flansch (4) einen etwa rechteckigen Querschnitt (9, 10, 11, 12) und der mit dem Flansch (4) korrespondierende Bereich des zweiten Teiles (2) ein den Flansch (4) und die Dichtung (3) aufnehmendes Rechtecknutprofil (13, 14, 15) aufweist und dass der aus verformten und nicht verformten Teilbereichen (7, 8) gebildete Flächenstreifen etwa senkrecht auf der oberen Fläche (9) des Flansches (4) bzw. seiner Flächenebene steht.
4. Klemmverbindung nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
. das erste Teil (1) als Kunststoff-Wasserkasten (20) und das zweite Teil (2) als metallischer Blechboden (21) zur Aufnahme eines Rohrbündels für einen Wärmetauscher (26) ausgebildet sind.
5. Vorrichtung zur Herstellung der Klemmverbindung nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 oder 4, bestehend aus einem festen Werkzeugunterteil mit Aufnahmebacken zur Aufnahme der vorgefügten zu verbindenden Teile und einem beweglichen Werkzeugoberteil, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Werkzeugunterteil (27) quer zur Schliessbewegung gleitend angeordnete
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Schliessbacken (30) vorgesehen sind und dass der Schliessbacken (30) an seinem für die Verformung bestimmten Bereich (36) abwechselnd hintereinander angeordnete Verformungsabschnitte (37) und Aussparungen (38) aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungsabschnitte (37) im wesentlichen zweidimensionale Verformungsflächen (39) mit etwa sinusbogenförmigem Profil (40) aufweisen.
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