DE4225253C2 - Anordnung eines aus Kunststoff bestehenden Wasserkastens und eines Ausgleichsbehälters aus Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Anordnung eines aus Kunststoff be­ stehenden Wasserkastens und eines Ausgleichsbehälters aus Kunststoff.

Es ist bekannt (EP 0 280 107 A1) auf einem aus Kunststoff be­ stehenden Wasserkasten einen Ausgleichsbehälter aus Kunst­ stoff von oben aufzustecken. Hierbei sind zwei Verbindungs­ stellen in Form von Fügestellen vorgesehen, die jeweils in­ einandersteckbare Verbindungszapfen aufweisen und denen Rast­ haken und Rastösen zugeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein leichtes Zusam­ menfügen erlaubt und die außerdem auch eine sichere Verbin­ dung zwischen dem Wasserkasten und dem Ausgleichsbehälter ge­ stattet, wenn letzterer bezüglich der Längsachse des Wasser­ kastens eine asymmetrische Gestalt aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Eine derartige Fügeverbindung erlaubt eine sichere Abstützung eines Ausgleichsbehälters, ohne daß dabei in nennenswertem Maße Kippmomente auf eine der Fügestellen einwirken können. Dadurch ist es auch möglich, relativ weit gegenüber dem Wasserkasten ausladende Ausgleichsbehälter sicher abzustützen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist der Wasserkasten mit einem seitlich auskragenden Ausleger versehen, in dessen Bereich eine der Fügestellen vorgesehen ist. Auf diese Weise läßt sich die Basis der Fügeverbindung erweitern, so daß auch bei Ausgleichs­ behältern mit größerer ungleichmäßiger Volumenverteilung eine sichere Aufnahme gewährleistet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die im Bereich der Stirnwand des Ausgleichsbehälters befind­ liche Fügestelle seitlich an einem den Wasserkasten nach oben überragenden Ansatz angeordnet ist. Eine derartige Fügestelle eignet sich in besonderem Maße für eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Ausgleichsbehälter und dem Wasserkasten. In weite­ rer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der Aus­ gleichsbehälter im Bereich der seiner Stirnwand zugeordneten Fügestelle entgegen der Fügerichtung mittels wenigstens einer Rastvorrichtung gesichert ist. Dies ist zweckmäßig,insbesondere wenn im Bereich dieser Fügestelle ein Flüssigkeitsdurchgang vorgesehen wird. Dieser Flüssigkeitsdurchgang muß durch einen oder mehrere Dichtungsringe abgedichtet werden, deren korrekte Belastung dann mittels der Rastvorrichtung gesichert wird, ohne daß unterschiedliche Wärmeausdehnungen von Ausgleichsbehältern und Wasserkasten Einfluß auf die Dichtwirkung haben.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist seitlich neben Steckelementen des Wasserkastens und der Stirnwand des Ausgleichsbehälters eine Fügeverbindung aus Nut und Feder vorgesehen, die quer zu der Kraftrichtung einer federnden Verriegelungslasche verläuft. Damit wird sichergestellt, daß die Kraft einer oder mehrerer Verriegelungslaschen sich nicht auf die Dichtwirkung von Dichtungsringen auswirken kann. Um ein sicheres Fügen im Bereich der der Stirnwand des Ausgleichs­ behälters zugeordneten Fügestelle zu erreichen, die nicht durch eine Verriegelungslasche behindert wird, wird in weiterer Aus­ gestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Boden des Aus­ gleichsbehälters im Bereich der mit dem Steckelement versehenen Stirnwand mit wenigstens der Oberseite des Oberteils des Wasserkastens zugeordneten Gleitkufe versehen ist. Mittels des Abstandes zwischen Gleitkufe und Steckelement, der dem Abstand von Oberseite des Oberteils des Wasserkastens zu dem an diesem angebrachten Steckelement entspricht, wird eine definierte Fügebewegung sichergestellt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die beiden bevorzugt dem Boden des Ausgleichsbehälters zugeord­ neten Fügestellen in Fügerichtung zueinander versetzt sind. Damit wird der Fügevorgang insgesamt erleichtert, da das Fügen an der der Stirnwand des Ausgleichsbehälters zugeordneten Fügestelle und einer der beiden anderen Fügestellen beginnt, so daß danach ein Ausrichten zu der dritten oder weiteren Füge­ stelle in einfacher Weise möglich ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß eine im Bereich des Bodens des Ausgleichsbehälters befindliche Fügestelle als ein in vertikaler und horizontaler Richtung quer zur Fügerichtung wirksames Festlager und die andere Fügestelle als ein in horizontal quer zur Fügerichtung nachgiebiges Los­ lager gestaltet ist. Damit wird sichergestellt, daß bei der Verwendung unterschiedlicher Kunststoffe für den. Wasserkasten und den Ausgleichsbehälter und/oder bei Auftreten von Temperaturunterschieden entsprechende Wärmeausdehnungen in einfacher Weise ausgeglichen und aufgefangen werden können.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiels und den Unteransprüchen.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf eine Anordnung eines Ausgleichsbehälters auf dem Oberteil eines Wasserkastens eines Kühlers,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 in Richtung des Pfeiles (II) der Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer im Bereich einer Stirnseite des Ausgleichsbehälters befindlichen Fügestelle in größerem Maßstab vor dem Fügen,

Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles (IV) der Fig. 1 auf eine zweite in größerem Maßstab dargestellte Fügestelle, und

Fig. 5 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles (V) auf eine dritte, in größerem Maßstab dargestellte Fügestelle.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Anordnung umfaßt das Oberteil (10) eines Wasserkastens eines Wasser-Luft-Kühlers insbesondere für die Kühlanlage eines Verbrennungsmotors eines Nutzfahrzeu­ ges. Das Oberteil (10) ist in nicht dargestellter Weise mit einem Rohrboden verbunden, der die Rohre eines Rohr-Rippen- Blockes aufnimmt, an dessen gegenüberliegender Seite ein un­ terer Wasserkasten angeordnet ist. Von der Oberseite des Ober­ teils (10) ragt ein quergerichteter Anschlußstutzen (11) ab, der als Schlauchanschluß gestaltet ist. Das Oberteil (10) ist aus Kunststoff gefertigt, insbesondere aus einem glasfaserver­ stärkten Polyamid. Zu der Anordnung gehört weiter ein Aus­ gleichsbehälter (12), der mittels einer 3-Punkt-Fügeverbindung an dem Oberteil befestigt ist. Diese 3-Punkt-Fügeverbindung enthält 3 Fügestellen (13, 14, 15), die in Fig. 1 und 2 nur angedeutet sind, die jedoch später anhand der Fig. 3 bis 5 im einzelnen erläutert werden. Der Ausgleichsbehälter (12) ist ebenfalls aus Kunststoff hergestellt, beispielsweise aus Poly­ propylen. Die 3-Punkt-Fügeverbindung ist so gestaltet, daß das Zusammenfügen in horizontaler Richtung in Richtung der Längs­ achse des Oberteils (10) erfolgt, d. h. in Richtung der Pfeile (IV und V) der Fig. 1. Dabei erfolgt ein Verrasten, so daß der Ausgleichsbehälter (12) an dem Oberteil (10) gegen ein unge­ wolltes Lösen gesichert ist.

Die Fügestelle (13), die in Fig. 3 im einzelnen dargestellt ist, ist so gestaltet, daß ein Flüssigkeitsdurchgang zwischen dem Ausgleichsbehälter (12) und dem Oberteil (10) des Wasser­ kastens besteht. An den Anschlußstutzen (11) ist eine Aufwei­ tung (16) angeformt, die in einem Flansch (17) endet, der lotrecht nach oben von dem Oberteil (10) abragt. Von diesem Flansch (17) ragt ein Steckelement (18) in Form eines Rohr­ stutzens horizontal ab, das eine Durchgangsbohrung zu dem An­ schlußstutzen (11) bzw. der Aufweitung (16) enthält. In dieses Steckelement (18) ist ein im Durchmesser dem Innendurchmesser des Steckelementes (18) angepaßtes Steckelement (19) einsteck­ bar, das von einer Stirnwand (20) des Ausgleichsbehälters (12) abragt. Das Steckelement (19) besitzt eine Durchgangsbohrung zu dem Ausgleichsbehälter (12). Den Stirnenden der Steckelemente (18, 19) sind nicht dargestellte Dichtungsringe zugeordnet, die in Fügerichtung an entsprechenden Ringschultern des jeweils anderen Elementes anliegen.

Seitlich neben dem Steckelement (19) des Ausgleichsbehälters (12) sind nach außen vorstehende Rippen (21) angeordnet, die sich beim Zusammenfügen an den Flansch (17) des Oberteils an­ legen und damit die Fügebewegung begrenzen. Seitlich neben dem Steckelement (18) sind von dem Flansch (17) abragende Stege (22) angeformt, die beim Zusammenfügen in Nuten der Rippen (21) des Ausgleichsbehälters (12) eindringen, die durch obere und untere Querstege (23) begrenzt sind.

An dem Boden (24) des Ausgleichsbehälters sind beidseits des Steckelementes (19) jeweils eine Gleitkufe (25) angeformt, die sich beim Zusammenfügen auf der Oberseite des Oberteils (10) abstützen und deren Abstand zu den Nuten der Rippen (21) dem Abstand der Stege (22) zu der Oberseite des Oberteils (10) entspricht. Damit wird sichergestellt, daß in vertikaler Rich­ tung die beiden Steckelemente (18, 19) beim Fügen gegeneinander ausgerichtet sind, so daß die Gefahr eines Beschädigens der Dichtungsringe beim Fügen weitgehend ausgeschlossen ist.

Von der Oberseite des Oberteils (10) ragen beidseits des Steck­ elementes (18) in der Art von Blattfedern gestaltete, angeform­ te Verriegelungslaschen (26) ab, die mit ihren Enden Rastnasen (27) des Ausgleichsbehälters (12) hintergreifen, die von dem Boden (24) des Ausgleichsbehälters abragen.

Die Fügestelle (13) ist die einzige Fügestelle der gesamten Fügeverbindung, in deren Bereich eine Verrastung erfolgt. Un­ terschiedliche Wärmeausdehnungen können im Bereich dieser Füge­ stelle (13) keine größeren Werte annehmen, so daß ein Ausgleich ohne weiteres möglich ist. Wie später noch erläutert werden wird, lassen die beiden anderen Fügestellen (14, 15) auch grö­ ßere Ausgleichsbewegungen zu.

Die Fügestelle (14), die in Fig. 4 im einzelnen dargestellt ist, ist als ein in vertikaler und horizontaler Richtung wirk­ sames Festlager ausgebildet, das jedoch in Fügerichtung Rela­ tivbewegungen zuläßt. An den Boden (24) des Ausgleichsbehälters (12) ist über Stege (29) eine etwa rohrförmige Schiebeführung (30) angeformt, die in Abstand unterhalb des Bodens (24) liegt und deren Achse in Fügerichtung weist. An das Oberteil (10) ist ein Quersteg (31) angeformt, von welchem in Fügerichtung ein Zapfen (32) abragt, an dessen Außenumfang Längsrippen (33) vor­ gesehen sind, die einen annähernd halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen. Die Umhüllung der Längsrippen (33) bildet mit der Schiebeführung (30) einen Gleitsitz. Von dem Quersteg (31) ragt eine die Schiebeführung (30) umgebende Einfassung (34) ab, die über Stege (35) mit dem Oberteil (10) verbunden ist. Die auf ihrer Oberseite geschlitzte Einfassung (34) dient als Einführ­ hilfe.

Die Fügestelle (15) befindet sich unterhalb des Bodens (24) des Ausgleichsbehälters (12) und im Bereich eines von dem Oberteil (10) des oberen Wasserkastens quer abragenden Auslegers (36), der an das Oberteil (10) angeformt ist. An den Boden (24) des Ausgleichsbehälters (12) ist über Stege eine Schiebeführung (37) angeformt, die in Fügerichtung verläuft und einen ovalen Querschnitt aufweist. Die größere Querschnittsabmessung ver­ läuft in horizontaler Richtung. In dieser Schiebeführung ist ein im Querschnitt rechteckiger Zapfen (38) geführt, der in Fügerichtung von dem Ausleger (36) abragt. Dieser Zapfen (38) ist auf seiner Oberseite und seiner Unterseite mit einen halb­ kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Längsrippen (39) ver­ sehen, die mit den parallelen Ober- und Unterseiten der Schie­ beführung (37) eine Gleitführung bilden. Zwischen dem Zapfen (38) und der Schiebeführung sind somit in horizontaler Richtung Ausgleichsbewegungen möglich. Die Schiebeführung (37) ist mit einer an ihrer Oberseite einen Längsschlitz aufweisenden, an den Ausleger (36) angeformten Einfassung (40) umgeben, die zur Versteifung des Auslegers (36) beiträgt, und außerdem eine Ein­ fädelhilfe darstellt.

Die 3-Punkt-Fügeverbindung mit den - in der Draufsicht - in den Spitzen eines Dreckecks liegenden Fügestellen (13, 14, 15) er­ laubt eine sichere Abstützung des Ausgleichsbehälters (12) an dem Oberteil (10) des oberen Wasserkastens, bei der auch dann keine Kippmomente auf die Fügestellen wirken, wenn der relativ großvolumige Ausgleichsbehälter asymmetrisch zu der Längsachse des Oberteils (10) ausgebildet ist, wie dies bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 der Fall ist.

Claims (14)

1. Anordnung eines aus Kunststoff bestehenden Wasserkastens (10) und eines Ausgleichsbehälters (12) aus Kunststoff, der drei Verbindungsstellen in Form von Fügestellen (13, 14, 15) aufweist, wobei eine Fügestelle (13) im Bereich einer Stirn­ wand (20) und die zwei anderen Fügestellen (14, 15) im Be­ reich des Bodens (24) angeordnet sind, um das Zusammenfügen des Ausgleichsbehälters (12) mit dem Wasserkasten (10) in Richtung der Längsachse des Wasserkastens (10) zu ermögli­ chen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserkasten mit einem oder mehreren seitlich aus­ kragenden Auslegern (36) versehen ist, in dessen Bereich eine oder mehrere Fügestellen (15) vorgesehen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die im Bereich der Stirnseite (20) des Aus­ gleichsbehälters (12) befindliche Fügesteile (13) seitlich an einem den Wasserkasten nach oben überragenden Ansatz (11) angeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz des Wasserkastens ein Anschlußstutzen (11) ist.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fügestelle (13) zwischen der Stirnseite (20) des Ausgleichsbehälters (12) und dem Ansatz (11) des Wasserka­ stens zwei oder mehrere ineinander steckbare, rohrförmige Steckelemente (18, 19) enthält, die einen Flüssigkeitsdurchgang zwischen Ausgleichsbehälter und Wasserkasten bilden.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsbehälter (12) im Bereich der seiner Stirnwand (20) zugeordneten Fügestelle (13) entgegen der Fügerichtung mittels wenigstens einer Rastvorrichtung (26, 27) gesichert ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite des Wasserkastens mit wenigstens einer federnden Verriegelungslasche (26) versehen ist, der eine Rastnase im unteren Bereich des Ausgleichsbehälters (12) zugeordnet ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich neben dein jeweiligen Steckelement (18, 19) des Wasserkastens und der Stirnwand (20) des Ausgleichsbehälters (12) eine Fügeverbindung aus Nut (23) und Feder (22) vorgesehen ist, die quer zu der Kraftrichtung der federnden Verriegelungslasche (26) verläuft.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Bereich des Ausgleichsbehälters (12) im Bereich der mit dem Steckelement (19) versehenen Stirnwand (20) mit wenigstens einer der Oberseite des Oberteils (10) des Wasserkastens zugeordneten Gleitkufe (25) versehen ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dem unteren Bereich des Ausgleichsbe­ hälters (12) zugeordneten Fügestellen (14, 15) in Fügerichtung zueinander versetzt sind.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fügestelle (14) als ein in vertikaler und horizontaler Richtung quer zur Fügerichtung wirksames Festlager und die andere Fügestelle (15) als ein horizontal, quer zur Fügerichtung nachgiebiges Loslager gestaltet ist.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die als Festlager gestaltete Fügestelle (14) einen in Füge­ richtung ausgerichteten Zapfen (32) aufweist, dessen Umfang einer Schiebeführung (30) zugeordnet ist.

13. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die als Loslager gestaltete Fügestelle (15) einen in Fügerichtung ausgerichteten Zapfen (38) aufweist, dem eine den Zapfen in vertikaler Richtung führende Schiebeführung (37) zugeordnet ist.

14. Anordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zapfen (32, 38) auf ihrer Außenseite mit in Fügerichtung verlaufenden Rippen (33, 39) versehen sind.