DE10234615B4

DE10234615B4 - Bördelverbindungsbaugruppe für Klimatisierungsanlagen von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE10234615B4
Application number: DE10234615A
Authority: DE
Inventors: Fred Georg Grosse Il Schroeder; Zhongping Haslett Zeng
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2022-07-26
Also published as: DE10234615A1; US6729659B2; US20030047945A1

Abstract

Bördelverbindungsbaugruppe für Klimatisierungsanlagen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus
– einem ersten Verbindungselement (12, 62) und einem zweiten Verbindungselement (34, 64), die zusammenwirkend miteinander verbindbar sind, wobei das erste Verbindungselement (12, 62) eine erste Durchgangsbohrung (14) und das zweite Verbindungselement (34, 64) eine zweite Durchgangsbohrung (36) besitzt, in der ein Rohr (30) mit einem in Richtung nach außen gebördeltem Endbereich (32) vorgesehen ist,
– einer in der ersten Durchgangsbohrung (14) des ersten Verbindungselements (12, 62) angeordneten bogenförmigen Sitzfläche (22),
– einer in der zweiten Durchgangsbohrung (36) des zweiten Verbindungselements (34, 64) angeordneten, konisch aufgeweiteten Sitzfläche (38), die für die Aufnahme einer Außenfläche des gebördelten Endbereiches (32) des Rohres (30) in Form einer Flächenberührung ausgeführt ist, wobei an der bogenförmigen Sitzfläche (22) eine Liniendichtung vorgesehen ist, und das gebördelte Rohr (30) im Kontakt mit dem ersten Verbindungselement (12, 62) im Bereich der bogenförmigen Sitzfläche (22) eine hochdruckbelastbare, kreisförmig gepresste und...

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Sachgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Bördelverbindungen im Allgemeinen und eine für den Transport unter Druck befindlicher Flüssigkeiten oder Gase angewendete Bördelverbindungsbaugruppe für Klimatisierungsanlagen von Kraftfahrzeugen in einem spezielleren Sinn, mit der zwei Metallrohre miteinander verbunden werden und eine Metall-Metall-Liniendichtung geschaffen wird.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Bekannt ist die Ausgestaltung einer Rohrverbindung zum Verbinden eines gebördelten Rohrendes mit einem zweiten Rohr zum Transport unter Druck befindlicher Flüssigkeiten oder Gase, wie beispielsweise in einer Klimatisierungsanlage eines Kraftfahrzeugs. Typischerweise werden in einer Bördelverbindung zwei Verbindungselemente benutzt. Eines der zu verbindenden Rohrenden wird durch ein erstes Verbindungselement hindurchgesteckt und mechanisch gebördelt. Die zwei Verbindungselemente der Rohrverbindung werden miteinander in Eingriff gebracht und festgezogen, wobei das gebördelte Rohr innen gegen einen konisch geformten Bördelsitz bzw. eine Paarungsfläche im zweiten Verbindungselement geklemmt wird. Diese Verfahrensweise schließt ein, dass die Aufbördelung mit im Wesentlichen demselben Winkel wie der konische Sitz des Gegenverbindungselements geformt wird. Damit in der Verbindung eine leckagefreie Dichtung entsteht, muss die Innenfläche des gebördelten Rohrs mit der konischen Sitzfläche des Gegenverbindungselements entlang einer ununterbrochenen konischen Umfangsfläche in Eingriff sein. Die Integrität der Dichtung beruht im Allgemeinen auf der Verformbarkeit des gebördelten Rohrs, der Sitzfläche oder beider. Während des Verbindungsvorgangs wird durch die Einleitung einer ausreichend hohen Drehmomentkraft an den Verbindungselementen eine, oder es werden beide dieser Flächen geringfügig verformt. Dadurch wird eine gute Dichtheit sichergestellt, falls die Bördelung Formfehler oder die Sitzfläche Unvollkommenheiten aufweisen. Auf diese Weise wird in Systemen mit Rohrmaterialien aus weichem Metall eine relativ breite Dichtfläche erzeugt.
Obwohl die Rohrverbindung bei weichem Rohrmaterialien ihre Funktion gut erfüllt, vermag die breite Dichtfläche nur relativ geringe Systembeanspruchungen zu ertragen, weshalb sie auf Anwendungen mit geringeren Drücken beschränkt ist. Wenn der Einsatz entweder härtere Werkstoffe, wie z. B. nichtrostenden Stahl, oder das Erreichen höherer Systembetriebsdrücke erfordert, kann die normale Bördelverbindung mit einem Dichtungsprinizp Bördelung gegen konische Oberfläche den notwendigen Dichtungskontakt nicht herbeiführen. Zum Ersten verformen sich härtere Werkstoffe nicht in dem zum Erzielen einer ordnungsgemäßen, breiten Dichtfläche erforderlichen Maß. Selbst wenn bei der Anwendung einer normalen Bördelverbindung anfangs eine breite Flächenberührungsdichtung erreicht wird, führen hohe Drücke zu einer Leckage. Zum Zweiten muss, falls für Hochdruckanwendungen Rohrmaterialien aus weichem Metall benutzt werden, beim Bestreben, eine Leckage zu verhindern, ein zusätzliches Drehmoment an der Rohrverbindung aufgebracht werden. Ein solches in die Rohrverbindungselemente eingeleitetes zusätzliches Drehmoment kann ungünstige Folgen haben. Diese zeigen sich, indem das gebördelte Rohrende abgeschert wird oder die Sechskantflächen der Verbindung abgeschert werden oder die Drehmomentgrenzwerte der Verbindungselemente überschritten werden, so dass die Gewindegänge abgeschert werden.
Aus der DE 42 32 797 A1 ist eine konisch erweiterte doppelwandige Anordnung bekannt, die ein offenes Ende eines Metallrohres bildet, das mit einem Ende einer Gegenverbindung verbunden wird. Die konisch erweiterte doppelwandige Anordnung besitzt einen ringförmigen Rand, der an und entlang der Innenfläche der Doppelwände und im offenen Ende ausgebildet ist.
Die US 2,545,168 offenbart eine Verbindung, die einen Abschnitt eines gewindelosen formbaren Rohres umfasst, das am Ende einen Wulstflansch doppelter Dicke aufweist, der aus der Rohrwand gebildet wird und sich radial von dort aus erstreckt. Des Weiteren umfasst die Verbindung ein erstes Verbindungselement, welches das Rohr hinter dem Wulstflansch umschließt und einen schmalen Flansch mit einem überdimensionierten Rohraufnahmebohrloch und eine zum Wulstflansch passende Oberfläche aufweist, die an der rückseitigen Oberfläche des Wulstflansches anliegt. Mit dem ersten Verbindungselement ist ein zweites Verbindungselement verbunden. Die Verbindung der beiden Verbindungselemente ermöglicht eine axiale Relativbewegung, wobei das überdimensionierte Rohraufnahmebohrloch eine leichte axiale Verschiebung des Rohres und des zweiten Verbindungselements erlaubt. Außerdem ist das Bohrloch des zweiten Verbindungselements koaxial mit dem Bohrloch des Rohres. Eine koni sche, zum Wulstflansch passende Oberfläche auf dem zweiten Verbindungselement liegt an der Vorderseite des Wulstflansches an, wobei die zum Wulstflansch passende Oberfläche nach außen divergierende Wände bildet, die der Basis des Wulstflansches benachbart sind. In den genannten Verbindungselementen sind Bereiche enthalten, die teleskopartig in Verbindung mit den zum Wulstflansch passenden Oberflächen stehen, so dass sie mit den zum Wulstflansch passenden Oberflächen einen begrenzten ringförmigen Raum für das Umfassen des Wulstflansches an dem Rohr bilden. Die Verbindungselemente sollen auf diese Weise den Wulstflansch in einer leckagefreien Dichtungsverbindung einspannen und umschließen, wenn sie zusammengeführt werden.
Auch die US 2,522,194 offenbart eine Verbindung für verformbare gewindelose Rohre, die einen Wulstflansch doppelter Dicke aufweist, der aus der Rohrwand gebildet wird und sich radial von dort nach außen erstreckt. Die Verbindung umfasst ein erstes Verbindungselement, das einen Hohlraum zur Aufnahme dieses Wulstflansches an dem Rohr und eine konkave zu dem Wulstflansch passende Oberfläche im Boden dieses Hohlraums hat. Darüber hinaus umfasst die Verbindung ein zweites Verbindungselement, das eine konkave, zum Wulstflansch passende Oberfläche aufweist, die auf einem teleskopartigen Fortsatz innerhalb des genannten Hohlraums ausgebildet ist, um eine ringförmige Flanschumfassung und einen engen Raum zwischen den Verbindungselementen bereitzustellen. Das zweite Verbindungselement hat benachbart zur Flanschbasis divergierende Wände und eine Randbegrenzungswand, die dem Rand des Flansches benachbart und so proportioniert ist, dass in dem Falle, wenn die genannten Verbindungselemente zusammengedrückt werden, die genannten Flächen den genannten Flansch unter Bildung einer leckagefreien Dichtungsverbindung einspannen. Dabei wird bewirkt, dass das Flanschmaterial den Zwischenraum ausfüllt und und darin zwischen den konkaven, zu dem Flansch passenden Oberflächen zusammengepresst wird, wobei die Annäherung der Verbindungselemente durch das den Zwischenraum ausfüllende Flanschmaterial beschränkt wird und ein Abscheren des Flansches durch die Verbindungselemente vermieden wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine neue Bördelverbindung mit einer Dichtung auszugestalten, die hohen Betriebsdrücken standzuhalten vermag und bei härteren Materialien funktioniert. Es ist ebenfalls erstrebenswert, eine Bördelverbindung auszugestalten, die das gebördelte Rohrende nicht abschert, wenn ein übermäßiges Drehmoment in die Rohrverbindung eingeleitet wird.
Zusammenfassende Darstellung der Erfindung
Diesem Bestreben entsprechend betrifft die vorliegende Erfindung eine Bördelverbindungsbaugruppe für Klimatisierungsanlagen von Kraftfahrzeugen mit einer Metall-Metall-Liniendichtung. Durch diese Bördelverbindungsbaugruppe wird ein gebördeltes Rohrende mit einer bogenförmigen Fläche im Gegenelement der Verbindung zur Bildung einer Liniendichtung gepaart. Die Liniendichtung führt zu einer Dichtwirkung unter hoher mechanischer Beanspruchung entlang eines linienförmigen Kontakts auf der Bördelsitzfläche, die in der normalen Bördelverbindung nicht vorzufinden ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Bördelverbindungsbaugruppe für Klimatisierungsanlagen von Kraftfahrzeugen besteht aus

– einem ersten Verbindungselement und einem zweiten Verbindungselement, die zusammenwirkend miteinander verbindbar sind, wobei das erste Verbindungselement eine erste Durchgangsbohrung und das zweite Verbindungselement eine zweite Durchgangsbohrung besitzt, in der ein Rohr mit einem in Richtung nach außen gebördeltem Endbereich vorgesehen ist,
– einer in der ersten Durchgangsbohrung des ersten Verbindungselements angeordneten bogenförmigen Sitzfläche,
– einer in der zweiten Durchgangsbohrung des zweiten Verbindungselements angeordneten, konisch aufgeweiteten Sitzfläche, die für die Aufnahme einer Außenfläche des gebördelten Endbereiches des Rohres in Form einer Flächenberührung ausgeführt ist, wobei an der bogenförmigen Sitzfläche eine Liniendichtung vorgesehen ist, und das gebördelte Rohr im Kontakt mit dem ersten Verbindungselement im Bereich der bogenförmigen Sitzfläche eine hochdruckbelastbare, kreisförmig gepresste und abscherungsfreie Liniendichtung ausbildet, der im montierten Verbund eine stützende Flächenberührungsdichtung zwischen dem gebördelten Rohr und dem zweiten Verbindungselement zugeordnet ist.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der nach außen gebördelte Endbereich des Rohres mit einem zugeordneten, rohreinwärts gebördelten Rohrendteil zu einer doppelten Bördelung ausgebildet ist, wobei das Rohrendteil entgegengesetzt gerichtet zum nach außen gebördelten Endbereich ist, und wobei die bogenförmige Sitzfläche mit dem Rohrendteil der doppelten Bördelung in Verbindung steht, und eine rohrwerkstoffzusätzliche Dichtzone ausgebildet ist.
Einer der Vorzüge der Erfindung besteht darin, dass die Rohrverbindung für Rohrleitungen mit extrem hohem Berstdruck unter Beibehaltung eines sehr geringen Leckage- oder Undichtheitsstroms eingesetzt werden kann. Ein weiterer Vorzug der Erfindung ist die Verwendbarkeit der Bördelverbindung mit doppelt gebördeltem Rohrende. Ferner hat die Erfindung den Vorteil, dass die Bördelverbindung mit einem metallenen Dichtring zur Erhöhung der Dichtkapazität der Rohrverbindung und zur Unterbindung des Fressens der gepaarten Oberflächen verwendet werden kann.
Vorzugsweise ist das erste Rohr mit dem ersten Verbindungselement zur Befestigung hartverlötet.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Satz einander entsprechender Gewinde zur Verbindung des ersten und des zweiten Verbindungselements vorhanden. In einer vorteilhaften Ausführung besitzt das erste Verbindungselement Innengewinde für die Paarung mit dem zweiten Verbindungselement und einen sechskantigen äußeren Umfang. Das zweite Verbindungselement besitzt bevorzugt ein Außengewinde an einem ersten Abschnitt seines Umfangs für die Paarung mit dem ersten Verbindungselement und eine sechskantige Form an einem zweiten Abschnitt seines Umfangs.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung besitzt das erste Verbindungselement ein Außengewinde an einem ersten Abschnitt seines Umfangs für die Paarung mit dem zweiten Verbindungselement und eine sechskantige Form an einem zweiten Abschnitt seines Umfangs. Dabei besitzt das zweite Verbindungselement vorzugsweise ein Innengewinde für die Paarung mit dem ersten Verbindungselement und einen sechskantigen äußeren Umfang. Das erste Verbindungselement weist bevorzugt einen innenliegenden Hohlraum über der bogenförmigen Sitzfläche auf, der für die Aufnahme einer Seitenfläche des Dichtrings gestaltet ist.
Gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung ist ein konischer, in das erste Verbindungselement eingepresster Dichtring über der bogenförmigen Sitzfläche vorhanden, so dass zwischen der bogenförmigen Sitzfläche und dem Dichtring eine Liniendichtung gebildet wird.
Das zweite Verbindungselement ist vorzugsweise auf dem zweiten Rohr in Rotations- und in Längsrichtung frei beweglich und weist eine nach außen konisch aufgeweitete Sitzfläche in der zweiten Durchgangsbohrung auf, die für den Eingriff des nach außen gerichteten gebördelten Rohrendbereiches des zweiten Rohrs gestaltet ist, wodurch das zweite Verbindungselement auf dem zweiten Rohr gehalten wird.
Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1A zeigt eine unvollständige Seitenansicht einer Bördelverbindungsbaugruppe mit einer einfach gebördelten Verbindung gemäß dem Stand der Technik.
1B zeigt eine unvollständige Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bördelverbindungsbaugruppe mit einer zweifach gebördelten Verbindung.
2A zeigt eine unvollständige Seitenansicht einer Bördelverbindungsbaugruppe gemäß dem Stand der Technik mit einer einfach gebördelten Verbindung unter Verwendung eines Dichtrings.
2B zeigt eine unvollständige Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bördelverbindungsbaugruppe mit einer zweifach gebördelten Verbindung unter Verwendung eines Dichtrings.
3 zeigt die Explosivdarstellung einer erfindungsgemäßen Bördelverbindungsbaugruppe mit einem Dichtring.
Beschreibung der Vorzugsausführung(en)
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, insbesondere auf 1A, wird eine Bördelverbindungsbaugruppe 10 gemäß dem Stand der Technik zum Verbinden eines ersten Metallrohrs 28 mit einem zweiten Metallrohr 30 gezeigt. Die Bördelverbindungsbaugruppe 10 bei dieser nichteinschränkenden Ausführung kann in einer Klimatisierungsanlage (nicht dargestellt) ei nes Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) verwendet werden. Die Bördelverbindungsbaugruppe 10 dient als eine Rohrverbindung für den Transport von Flüssigkeiten und/oder Gasen entsprechend den Erfordernissen des Systems, in dem sie fungiert, und ist für Hochdruckanwendungen geeignet.
Die Bördelverbindungsbaugruppe 10 besteht aus zwei Verbindungselementen 12 und 34. Das erste Verbindungselement 12 ist im Allgemeinen zylindrisch und hat eine glatte Durchgangsbohrung 14, die in der einen Richtung durch eine Bohrung 16 zur Aufnahme des Rohrs und in der anderen Richtung durch eine Hauptbohrung 20 axial fortgesetzt wird. Die Rohraufnahmebohrung 16 ist so bearbeitet, dass sie die Außenwandfläche eines Metallrohrs 28 mit eng toleriertem Sitz aufnehmen kann. Das Ende des Rohrs 28 ist innerhalb der Rohraufnahmebohrung 16 des ersten Verbindungselements 12 aufgenommen und wird darin mit einem üblichen Verfahren, wie z. B. Hartlöten, gefügt, abgedichtet und festgehalten, was bei 18 gezeigt wird. Die Hauptbohrung 20 des ersten Verbindungselements 12 weist eine an ihrem Grund ausgebildete, bogenförmige Kontaktfläche bzw. Sitzfläche 22 auf. Ein Teil der Außenfläche des ersten Verbindungselements 12 ist im Allgemeinen an der Stelle 19 in Umfangsrichtung als Sechskant ausgebildet, damit das erste Verbindungselement 12 bei der Montage der Bördelverbindungsbaugruppe 10 mit einem Maulschlüssel (nicht dargestellt) in Eingriff gebracht werden kann. Das erste Verbindungselement 12 besitzt außerdem an der Innenwandfläche der Hauptbohrung 20 ein Gewinde 24 für den Eingriff in ein Gegengewinde am zweiten Verbindungselement 34. Damit ist wegen der Innenanordnung des Gewindes 24 das erste Verbindungselement 12 dasjenige Element, das üblicherweise als das Aufschraubelement der Bördelverbindungsbaugruppe 10 bezeichnet wird.
Das zweite Verbindungselement 34 ist ebenfalls im Allgemeinen zylindrisch und hat eine glatte Durchgangsbohrung 36, die sich an einem Ende in einer nach außen gerichteten, konischen Aufweitung axial fortsetzt. Die Durchgangsbohrung 36 ist so bearbeitet, dass sie die Außenwandfläche eines Metallrohrs 30 mit eng toleriertem Sitz aufnehmen kann. Das Ende des Rohrs 30 ist durch die Durchgangsbohrung 36 des zweiten Verbindungselements 34 durchgesteckt und an seinem Ende, wie an der Stelle 32 gezeigt, nach einem üblichen mechanischen Bördelverfahren gebördelt. Unter Aufrechterhaltung der eng tolerierten Passung ist das zweite Verbindungselement 34 auf dem Rohr 30 in Rotations- und in Längsrichtung frei beweglich. Zu beachten ist, dass die konischen Flächen am konisch aufgeweitet geformten Ende 38 des zweiten Verbindungselements 34 und des gebördelten Endes 32 des Rohrs 30 nach den im Stand der Technik bekannten Standards erzeugt sind und einen der beiden allgemein akzeptierten Winkel von 37° oder 45° aufweisen können.
Das gebördelte Ende 32 ist mit annähernd demselben Winkel wie das konisch aufgeweitete Ende 38 des zweiten Verbindungselements 34 geformt, so dass das nach außen konisch aufgeweitete Ende 38 des zweiten Verbindungselements 34 und die Außen- bzw. Rückfläche des gebördelten Endes 32 kongruent sind. Die Außenfläche 44 des zweiten Verbindungselements 34 ist so geformt, dass sie in die Hauptbohrung 20 des ersten Verbindungselements 12 passt, und sie hat ein Gewinde 40 für den Eingriff in das Gewinde 24 des ersten Verbindungselements 12. Damit ist wegen der Außenanordnung des Gewindes 40 das zweite Verbindungselement 34 dasjenige Element, das üblicherweise als das Einschraubelement der Bördelverbindungsbaugruppe 10 bezeichnet wird. Ein Teil der Außenwand 42 des zweiten Verbindungselements 34 ist in Umfangsrichtung als Sechskant ausgebildet, damit das zweite Verbindungselement 34 bei der Montage der Bördelverbindungsbaugruppe 10 mit einem Maulschlüssel (nicht dargestellt) in Eingriff gebracht werden kann.
Beim Verschrauben der beiden Verbindungselemente 12 und 34 stützt sich das konisch aufgeweitete Ende 38 des zweiten Verbindungselements 34 auf der Rückseite des gebördelten Rohrendes 32 ab und zieht das gebördelte Rohrende 32 nach innen, so dass es die bogenförmige Paarungsfläche 22 des ersten Verbindungselements 12 berührt. Indem das gebördelte Rohrende 32 die bogenförmige Paarungsfläche 22 dichtend berührt, wird eine kreisförmige Liniendichtung gebildet. Das Metallrohr 30 besteht aus einem harten Material (d. h. nichtrostendem Stahl) und verformt sich nur minimal, wenn es auf die bogenförmige Paarungsfläche 22 gepresst wird. Dabei bleibt, wenn in die Verbindungselemente 12 und 34 ein Drehmoment eingeleitet wird, die Liniendichtung, die in kreisförmigem Verlauf radial über der bogenförmigen Fläche gebildet wird, erhalten und das Rohrmaterial verformt sich an der Stelle 32 nicht bis zur vollkommenen Angleichung an die Form der bogenförmigen Paarungsfläche 22. Die zwischen der bogenförmigen Paarungsfläche 22 und dem gebördelten Rohrende 32 gebildete Liniendichtung ist in der Lage, hohe Systembeanspruchungen zu ertragen und hohe Systemdrücke aufrechtzuerhalten.
Schließlich hat das Eingriffsende des zweiten Verbindungselements 34 einen eingearbeiteten Absatz 17, der beim Zusammenschrauben der Verbindungselemente 12 und 34 einen Hohlraum 26 am Grund der Hauptbohrung 20 des ersten Verbindungselements 12 bildet. Damit wird verhindert, dass das Eingriffsende des zweiten Verbindungselements 34 auf den Grund der Hauptbohrung 20 des ersten Verbindungselements 12 auftrifft und dadurch die an der Liniendichtung vorhandene dichtende Pressung verringert oder beseitigt wird, wodurch die Dichtwirkung aufgehoben oder vermindert würde.
Bei einer nichteinschränkenden Ausführung der Erfindung, dargestellt als Bördelverbindungsbaugruppe 50 in 1B, hat Rohr 30 an seinem Ende eine in herkömmlicher Weise geformte doppelte Bördelung 33. Die doppelte Bördelung 33 kann bei verschiedenen Rohrwerkstoffen angewendet werden und der Paarung des konisch aufgeweiteten Endes 38 des zweiten Verbindungselements 34 und des gebördelten Rohrendes 33 zusätzliche Festigkeit verleihen. Obwohl schon wegen der harten Rohrwerkstoffe, die in der Bördelverbindungsbaugruppe 50 verwendet werden, bei der Bildung der Liniendichtung mit der bogenförmigen Paarungsfläche 22 eine nur minimale Verformung der doppelten Bördelung 33 eintritt, ist infolge der der doppelten Bördelung innewohnenden Eigenschaften zusätzlicher Rohrwerkstoff in der Dichtzone vorhanden. Dieser zusätzliche Rohrwerkstoff wird vom Hohlraum 26 aufgenommen, wodurch ein die Dichtung beeinträchtigendes Verkeilen oder Verklammern von Werkstoff am Grund der Hauptbohrung 20 verhindert wird. Zu beachten ist, dass die Rohre 28 und 30 mit verschiedenen geeigneten Wanddicken und Durchmessern ausgeführt sein können. Zu beachten ist ferner, dass die konstruktive Ausführung der in den 1A und 1B gezeigten Verbindungselemente nicht auf die Ausführung des ersten Verbindungselements 12 als Aufschraubelement und des zweiten Verbindungselements 34 als Einschraubelement beschränkt sind.
Bei einer weiteren nichteinschränkenden Ausführung kann das erste Verbindungselement 12 mit Außengewinde versehen werden, wobei die bogenförmige Paarungsfläche 22 und eine Lötverbindung mit dem Metallrohr 28 beibehalten werden. Diese Einschraub-Ausführung des ersten Verbindungselements 12 würde mit einer mit Innengewinde versehenen Aufschraub-Ausführung des zweiten Verbindungselements 34 in Eingriff gebracht. Die Aufschraub-Ausführung des zweiten Verbindungselements 34 würde die nach außen konisch aufgeweitete Fläche 38 enthalten und auf dem gebördelten Metallrohr 30 in Dreh- und in Längsrichtung frei beweglich sein.
Unter Bezugnahme auf die 2A (Stand der Technik), 2B und 3 wird eine weitere nichteinschränkende Ausführung gezeigt. Bei dieser Ausführung ist ein Dichtring 61 hinzugefügt. Der Dichtring 61 ist zwischen der bogenförmigen Paarungsfläche 22 und der Innenfläche des ge bördelten Endes 32 von Rohr 30 angeordnet. In einer nichteinschränkenden Ausführung kann der Dichtring 61 dauerhaft in das Aufschraubverbindungselement eingepresst und damit wartungsfrei sein.
Der Dichtring 61 unterstützt die korrekte Ausrichtung des gebördelten Rohrendes 32 innerhalb der Bördelverbindungsbaugruppe 60, 70 und gestattet das Aufbringen eines erhöhten Dichtmoments.
Wie in 2A gezeigt wird, besteht die Bördelverbindungsbaugruppe 60 aus den beiden Verbindungselementen 62 und 64. Die Verbindungselemente 62 und 64 sind im Wesentlichen den oben beschriebenen Verbindungselementen 12 und 34 analog. Das erste Verbindungselement 62 ist im Allgemeinen zylindrisch und hat eine glatte Durchgangsbohrung 14, die in axialer Richtung durch eine Rohraufnahmebohrung 16, eine Hauptbohrung 20 und eine zusätzliche Gewindebohrung 66 fortgesetzt wird. Die Rohraufnahmebohrung 16 ist so bearbeitet, dass sie die Außenwandfläche eines Metallrohrs 28 mit eng toleriertem Sitz aufnehmen kann. Das Ende des Rohrs 28 ist innerhalb der Rohraufnahmebohrung 16 des ersten Verbindungselements 62 aufgenommen und wird darin mit einem üblichen Verfahren, wie z. B. Hartlöten, gefügt, abgedichtet und festgehalten, was bei 18 gezeigt wird. Die Hauptbohrung 20 des ersten Verbindungselements 12 weist eine an ihrem Grund ausgebildete, bogenförmige Kontaktfläche bzw. Sitzfläche 22 auf. Die Gewindebohrung 66 hat ein Innengewinde 40 zum Eingriff mit einem Außengewinde am zweiten Verbindungselement 64. Die Außenfläche 69 des ersten Verbindungselements 62 ist in Umfangsrichtung als Sechskant ausgebildet, damit das erste Verbindungselement 62 bei der Montage der Bördelverbindungsbaugruppe 60 mit einem Maulschlüssel (nicht dargestellt) in Eingriff gebracht werden kann.
Das zweite Verbindungselement 64 ist ebenfalls im Allgemeinen zylindrisch und hat eine glatte Durchgangsbohrung 36, die sich an einem Ende in einer nach außen gerichteten, konischen Aufweitung axial fortsetzt. Die Durchgangsbohrung 36 ist so bearbeitet, dass sie die Außenwandfläche eines Metallrohrs 30 mit eng toleriertem Sitz aufnehmen kann. Das Ende des Rohrs 30 ist durch die Durchgangsbohrung 36 des zweiten Verbindungselements 64 durchgesteckt und an seinem Ende, wie an der Stelle 32 gezeigt, nach einem üblichen mechanischen Bördelverfahren gebördelt. Unter Aufrechterhaltung der eng tolerierten Passung ist das zweite Verbindungselement 64 auf dem Rohr 30 in Rotation- und in Längsrichtung frei beweglich. Zu beachten ist, dass die konische Fläche am konisch geformten Ende 38 des zweiten Verbindungselements 64 und das gebördelte Ende 32 des Rohrs 30 nach den im Stand der Technik bekannten Standards erzeugt sind und einen der beiden allgemein akzeptierten Winkel von 37° oder 45° aufweisen können.
Das gebördelte Ende 32 ist mit annähernd demselben Winkel wie das konisch aufgeweitete Ende 38 des zweiten Verbindungselements 64 geformt, so dass die nach außen konisch aufgeweitete Fläche 38 am Ende des zweiten Verbindungselements 64 und die Außen- bzw. Rückfläche des gebördelten Endes 32 kongruent sind. Wie in 3 gezeigt, ist die Außenfläche 68 des zweiten Verbindungselements 64 so geformt, dass sie in die Gewindebohrung 66 des ersten Verbindungselements 62 passt, und sie hat ein Gegenaußengewinde 40 auf der inneren Hälfte für den Eingriff in das Gewinde 24 des ersten Verbindungselements 62. Die außere Hälfte der Außenfläche 68 des zweiten Verbindungselements 64 ist in Umfangsrichtung als Sechskant ausgebildet, damit das zweite Verbindungselement 64 bei der Montage der Bördelverbindungsbaugruppe 60 mit einem Maulschlüssel (nicht dargestellt) in Eingriff gebracht werden kann.
Beim Verschrauben der beiden Verbindungselemente 62 und 64 stützt sich die konisch aufgeweitete Endfläche 38 des zweiten Verbindungselements 64 auf der Rückseite des gebördelten Rohrendes 32 ab und zieht das gebördelte Rohrende 32 nach innen, so dass es den gebördelten Dichtring 61 berührt. Der Dichtring 61 stützt sich auf der bogenförmigen Paarungsfläche 22 des ersten Verbindungselements 62 ab. Indem das gebördelte Rohrende 32 von Rohr 30 den Dichtring 61 dichtend berührt, wird der Dichtring 61 zwangsweise an die bogenförmige Paarungsfläche 22 gepresst und bildet eine kreisförmige Liniendichtung. Der Dichtring 61 besteht aus einem geringfügig weicheren Material als das Rohr und die Werkstoffe der Verbindungselemente und verformt sich geringfügig, wenn er zwischen dem gebördelten Rohrende 32 und der bogenförmigen Paarungsfläche 22 zusammengepresst wird. Dabei bleibt, wenn in die Verbindungselemente 62 und 64 ein Drehmoment eingeleitet wird, die Liniendichtung, die in kreisförmigem Verlauf radial über der bogenförmigen Fläche gebildet wird, erhalten und der Dichtring 61 passt sich geringfügig an die Form der bogenförmigen Paarungsfläche 22 an. Der Dichtring 61 verformt sich jedoch nicht bis zur vollkommenen Angleichung an die Form der bogenförmigen Paarungsfläche 22. Die zwischen der bogenförmigen Paarungsfläche 22 und dem gebördelten Rohrende 32 gebildete Liniendichtung ist in der Lage, hohe Systembeanspruchungen zu ertragen und hohe Systemdrücke aufrechtzuerhalten.
Je nach den Erfordernissen des speziellen Anwendungsfalls kann der Dichtring 61 mit einem Trockendicht- und Antifressmittel behandelt oder nicht behandelt werden.
Schließlich hat das Eingriffsende des zweiten Verbindungselements 64 einen eingearbeiteten Absatz 17. Dieser Absatz 17 hat einen solchen Durchmesser, dass er ohne Übermaß in der Hauptbohrung 20 des ersten Verbindungselements 62 sitzt. Dadurch wird beim Montieren der Verbindungselemente ein Hohlraum 26 am Grund der Hauptbohrung 20 des ersten Verbindungselements 62 gebildet. Damit wird verhindert, dass das Eingriffsende des zweiten Verbindungselements 64 den Dichtring 61 gegen den, in den oder am Grund der Hauptbohrung 20 quetscht, einschnürt oder abschert, wodurch die an der Liniendichtung vorhandene dichtende Pressung verringert oder beseitigt würde, was die Dichtwirkung aufhöbe.
Bei einer nichteinschränkenden Ausführung der Erfindung, dargestellt als Bördelverbindungsbaugruppe 70 in 2B, hat Rohr 30 an seinem Ende eine in herkömmlicher Weise geformte doppelte Bördelung 33. Die doppelte Bördelung 33 kann bei verschiedenen Rohrwerkstoffen angewendet werden und der Paarung des konisch aufgeweiteten Endes 38 des zweiten Verbindungselements 34 und des gebördelten Rohrendes 33 zusätzliche Festigkeit verleihen. Zu beachten ist, dass die Rohre 28 und 30 mit verschiedenen geeigneten Wanddicken und Durchmessern ausgeführt sein können. Zu beachten ist ferner, dass die konstruktive Ausführung der in den 2A (Stand der Technik), 2B und 3 gezeigten Verbindungselemente nicht auf die Ausführung des ersten Verbindungselements 62 als Aufschraubelement und des zweiten Verbindungselements 64 als Einschraubelement beschränkt ist. Bei einer weiteren nichteinschränkenden Ausführung kann das erste Verbindungselement 62 mit Außengewinde versehen werden, wobei die bogenförmige Paarungsfläche 22 und eine Lötverbindung mit dem Metallrohr 28 beibehalten werden. Diese Einschraub-Ausführung des ersten Verbindungselements 62 würde mit einer mit Innengewinde versehenen Aufschraub-Ausführung des zweiten Verbindungselements 64 in Eingriff gebracht. Die Aufschraub-Ausführung des zweiten Verbindungselements 64 würde die nach außen konisch aufgeweitete Fläche 38 enthalten und auf dem gebördelten Metallrohr 30 in Dreh- und in Längsrichtung frei beweglich sein.
Die Erfindung ist in erläuternder Weise beschrieben worden. Es gilt als vereinbart, dass die verwendeten sprachlichen Ausdrücke mit beschreibender, nicht mit einschränkender oder begrenzender Absicht gewählt worden sind.
In Verwertung der obigen Informationen sind viele Modifikationen und Variationen der Erfindung möglich. Deshalb kann die Erfindung innerhalb des Geltungsbereichs der beigefügten Patentansprüche auch in anderer als der beschriebenen typischen Weise realisiert werden.

10: erste Bördelverbindungsbaugruppe
12: erstes Verbindungselement
14: erste Durchgangsbohrung
16: Rohraufnahmebohrung
17: Absatz
18: Hartlötbereich
19: Außenfläche
20: Hauptbohrung
22: bogenförmige Sitzfläche
24: Gewinde
26: Hohlraum
28: erstes Rohr
30: zweites Rohr
32: gebördelter Endbereich
33: doppelte Bördelung
33': gebördelterRohrendteil
34: zweites Verbindungselement
36: zweite Durchgangsbohrung
38: konisch aufgeweitetes Ende
40: Innengewinde
42: Außenwand
44: Außenfläche
50: zweite Bördelverbindungsbaugruppe
60: dritte Bördelverbindungsbaugruppe
61: Dichtring
62: Verbindungselement
64: Verbindungselement
66: Gewindebohrung
68: Außenfläche
69: Außenfläche
70: vierte Bördelverbindungsbaugruppe

Claims

Bördelverbindungsbaugruppe für Klimatisierungsanlagen von Kraftfahrzeugen, bestehend aus – einem ersten Verbindungselement (12, 62) und einem zweiten Verbindungselement (34, 64), die zusammenwirkend miteinander verbindbar sind, wobei das erste Verbindungselement (12, 62) eine erste Durchgangsbohrung (14) und das zweite Verbindungselement (34, 64) eine zweite Durchgangsbohrung (36) besitzt, in der ein Rohr (30) mit einem in Richtung nach außen gebördeltem Endbereich (32) vorgesehen ist, – einer in der ersten Durchgangsbohrung (14) des ersten Verbindungselements (12, 62) angeordneten bogenförmigen Sitzfläche (22), – einer in der zweiten Durchgangsbohrung (36) des zweiten Verbindungselements (34, 64) angeordneten, konisch aufgeweiteten Sitzfläche (38), die für die Aufnahme einer Außenfläche des gebördelten Endbereiches (32) des Rohres (30) in Form einer Flächenberührung ausgeführt ist, wobei an der bogenförmigen Sitzfläche (22) eine Liniendichtung vorgesehen ist, und das gebördelte Rohr (30) im Kontakt mit dem ersten Verbindungselement (12, 62) im Bereich der bogenförmigen Sitzfläche (22) eine hochdruckbelastbare, kreisförmig gepresste und abscherungsfreie Liniendichtung ausbildet, der im montierten Verbund eine stützende Flächenberührungsdichtung zwischen dem gebördelten Rohr (30) und dem zweiten Verbindungselement (34, 64) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der nach außen gebördelte Endbereich (32) des Rohres (30) mit einem zugeordneten, rohreinwärts gebördelten Rohrendteil (33') zu einer doppelten Bördelung (33) ausge bildet ist, wobei das Rohrendteil (33') entgegengesetzt gerichtet zum nach außen gebördelten Endbereich (32) ist, und wobei die bogenförmige Sitzfläche (22) mit dem Rohrendteil (33') der doppelten Bördelung (33) in Verbindung steht, und eine rohrwerkstoffzusätzliche Dichtzone ausgebildet ist.
Bördelverbindungsbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohr (28) mit dem ersten Verbindungselement (12, 62) zur Befestigung hartverlötet ist.
Bördelverbindungsbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Satz einander entsprechender Gewinde (24, 40) zur Verbindung des ersten und des zweiten Verbindungselements (12, 62; 34, 64) vorhanden ist.
Bördelverbindungsbaugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12, 62) Innengewinde für die Paarung mit dem zweiten Verbindungselement (34, 64) und einen sechskantigen äußeren Umfang besitzt.
Bördelverbindungsbaugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Verbindungselement (34, 64) ein Außengewinde an einem ersten Abschnitt seines Umfangs für die Paarung mit dem ersten Verbindungselement (12, 64) und eine sechskantige Form an einem zweiten Abschnitt seines Umfangs besitzt.
Bördelverbindungsbaugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12, 64) ein Außengewinde an einem ersten Abschnitt seines Umfangs für die Paarung mit dem zweiten Verbindungselement (34, 64) und eine sechskantige Form an einem zweiten Abschnitt seines Umfangs besitzt.
Bördelverbindungsbaugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Verbindungselement (34, 64) ein Innengewinde für die Paarung mit dem ersten Verbindungselement (12, 64) und einen sechskantigen äußeren Umfang besitzt,
Bördelverbindungsbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein konischer, in das erste Verbindungselement (12, 64) eingepresster Dichtring (61) über der bogenförmigen Sitzfläche (22) vorhanden ist, so dass zwischen der bogenförmigen Sitzfläche (22) und dem Dichtring (61) eine Liniendichtung gebildet wird,
Bördelverbindungsbaugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12, 64) einen innen liegenden Hohlraum (26) über der bogenförmigen Sitzfläche (22) aufweist, der für die Aufnahme einer Seitenfläche des Dichtrings (61) gestaltet ist.
Bördelverbindungsbaugruppe nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Verbindungselement (34, 64) auf dem zweiten Rohr (30) in Rotations- und in Längsrichtung frei beweglich ist und eine nach außen konisch aufgeweitete Sitzfläche (38) in der zweiten Durchgangsbohrung (36) aufweist, die für den Eingriff an des nach außen gerichteten gebördelten Rohrendbereiches (32) des zweiten Rohrs (30) gestaltet ist, wodurch das zweite Verbindungselement (34, 64) auf dem zweiten Rohr (30) gehalten wird.