DE2852408B2

DE2852408B2 - Klemmverbindung

Info

Publication number: DE2852408B2
Application number: DE2852408A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 7148 Remseck Hesse
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1978-12-04
Filing date: 1978-12-04
Publication date: 1981-10-01
Also published as: IT1120131B; GB2037204A; DE2852408A1; SU1009286A3; ES8102289A1; IT7950956A0; SE7909496L; GB2037204B; FR2443602B1; BR7907850A; FR2443602A1; JPS584206B2; ES486584A0; US4331201A; JPS5576207A; SE439052B

Description

74 14 340 Ober die noch zu lösende und auf diesen Stand der Technik spezifizierte Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegeDenen Lösungsmittel und damit die Entwicklung des Gestaltunf sprinzips bei der Erfindung war nicht ohne weiteres und ohne erfinderische Überlegungen möglich, weil beim Stand der Technik für diese Entwicklung keine ausreichenden technischen Vorbilder vorhanden sind, wenn ajch beim Stand der ""echnik gemäß der US-PS 33 99 916 eine MerkmalsQberschneidung mit dor Erfindung besteht, die jedoch in ganz anderem technischen Zusammenhang bekanntgeworden ist, so daß diese Überschneidung in keiner Weise auf die Erfindung hinführen konnte.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Ansprüchen 2 bis 3 beschrieben. Danach ist der verfcrmbare 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, dpi im wesentlichen senkrecht auf der oberen Begrenzungsfläehe 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 4 und 5 sieht eine Vorrichtung zur Herstellung der erfindungsgemäßen Klemmverbindung vor. Danach ist es auf einfache Weise möglich, die erfindungsmäße 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 Schließverfahren auch für solche Wasserkästen angewendet werden kaiin, bei denen nach außen ragende Teile, wie zum Beispiel Anschlußstutzen, ein Schliessen des Wasserkastens mit einer Schließbewegung von oben nach unten nicht zulassen.

Bei den Gestaltungsmerkmalen der Unteransprüche bestehen teilweise Überschneidungen mit dem Stand der Technik.

Die Merkmale der Erfindung und deren technische ^Vorteile ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigt

F i g. 1 die Verbindung in einer Ansicht von vorn,

F i g, 2 die Verbindung im Querschnitt,

I- i g. 3 die Verbindung in einer Ansicht von oben,

Fig.4 den Flansch des ersten Verbindungste'Ies im Querschnitt,

F i g. 5 den verformbaren Randbereich des zweiten Verbindungsteiles und die Dichtung vor der Verformung.

F i g. 6 die Verbindung an einem Fahrzeugkühler,

Fig.7 die Schließvorrichtung zur Herstellung der erfindungsgeinäßen Verbindung,

F i g. 8 den Schließbacken im Querschnitt,

F i g. 9 den Schließbacken in einer Ansicht von oben und

Fig. 10 eine Vorrichtung zum öffnen der Verbindung.

Die Fig. 1,2 und 3 zeigen die Klemmverbindung im fertigen, d.h. geschlossenen Zustand, und zwar angewandt für einen Wärmetauscher, bei 'ern der Wasserkasten » ais erstes Teil und der Rohrboden 2 als zweites Teil unter Zwischenlage einer verformbaren elastomeren Dichtung 3 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

ίο stehenden Medium durchströmt werden.

F i g. 1 zeigt, daß unterhalb der hier eis gerade erscheinenden Außenkante 16 des Bodens 2 Langlöcher 18 im Abstand a zur Außenkante 16 angeordnet sind. Oberhalb dieser Langlöcher 18 mit der Länge /, d. h.

".wischen deren Längsseiten 19 und den entsprechenden bogenförmigen Abschnitten /' der Außenkante 16 befinden sich die in der Zeichnung dunkel angelegten verformten Teilbereiche 7, die in F i g. 3 als nach innen, in Richtung auf den Wasserkasten v/eisende wellenförmige Ausbuchtungen erscheinen. Fig.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 sieht. Hieraus ergibt sie!; ein relativ hohes Widerstandsmoment für diesen auf Biegung infolge der Dicht- und Innendruckkräfie 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 F i g. 3 erkennbaren wellenförmigen Verlauf der Außenkante 16. Die verformten Teilbereiche 7 können auch schräg auf dem Flansch 4 stehen, wenn der untere Teil der Ausbuchtung weiter über den Flansch als der obere gedrückt ist.

Fig.4 zeigt als Einzelheit den Flansch (4) des Wasserkastens 1 im Querschnitt, wobei dieser rechtekkig ausgebildet is* Der Flansch 4 wird dabei durch die obere Begrenzungsfläche 9, die Seitenfläche 10, die untere auf der Dichtung 3 aufliegende Fläche 11 und die Innenfläche 12 begrenzt. Alle diese vier Flächen sind durchgehend, d.h. senkrecht zur Zeichenebene, nicht unterbrochen, so daß auch der Querschnitt dss Flansches 4 konstant bleibt

F i g. 5 zeigt den Außenbereich des Rohrbodens 2 vor der Herstellung der Verbindung, d. h. vor Verformung des verformbaren Randbereiches 5. Dieser Außenbereich des Bodens 2 ist als Rechteck-Nutprofil ausgebildet, was mit dem in F i g. 4 beschriebenen Flanschprofil korrespondiert. Es weist die Innenfläche 13, die untere Fläche 14 zur Aufnahme der Dichtung 3 sowie die Außenfläche 15 auf. Der äut-ere Bereich 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 Teilbereiche 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 zwischen den F i g. 1 bis 3 und der F i g. 5 ist erkeriiibar, daß der Randbereich 5 im Bereich der verformten Teilbereiche 7 nach seiner Verformung gestreckt worden ist, da die Länge der in Fig.3 erkennbaren Bögen /' größer als der entsprechende vorherige gradlinige Abstand / ist Dies führt zu einer

Kaltverfestigung des verformten Materials und damit zur Erhöhung der Steifigkeit und Festigkeit der gesamten Verbindung.

Fig;6 zeigt die 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 Verbindung sowie ihr im folgenden beschriebenes Herstellungsverfahren als vorteilhaft, weil die verformten Teilbereiche 24 sowie die nicht verformten Teilbereiche 25 entsprechend der Geometrie des Wasserkastens am Rohrboden 21 vorgesehen werden können. Darüber hinaus ist die 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 erfoigt, kann die Verbindung auch bei solchen relativ unzugänglichen Wasserkästen 20 hergestellt werden.

In F i g. 7 ist eine Vorrichtung zur Herstellung der 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 Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem festen Werkzeugunterteil 27 mit Aufnahmebacken 28, der den Wärmetauscher 26 mit den zu verbindenden Teilen, nämlich dem Wasserkasten i und dem Rohrboden 2, aufnimmt Das Werkzeugobertei! 29 ist in senkrechter Richtung beweglich und wird durch eine Presse 35 betätigt Es nimmt in seinem Bereich oberhalb des Wasserkastens 1 einen mittels einer Druckfeder 34 ihm gegenüber abgestützten Niederhalter 33 in sich auf. Auf dem Aufnahmebacken 28 ist jeweils ein Schließbacken 30 angeordnet, der in horizontaler Richtung, d. h. quer zur Schließbewegung des werkzeugoberteiies 29 beweglich und in entsprechenden Gleitbahnen geführt ist Um diese horizontale Gleitbewegung zu erzeugen, ist der Schüeßbacken 30 mit einer Keüfiäche 3f versehen, die mit einer am Werkzeugobertei! 29 vorgesehenen entsprechenden Gleitfläche 32 korrespondiert. Beim Hinuntergehen des Werkzeugoberteiles 29, also beim SchiieSvorgang der Vorrichtung, gleiten beide Keilflächen 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 Werkzeugoberteiies 29 über die Druckfeder 34 durch den Niederhalter 33 soweit nach unten gedrückt worden, daß die Oberkante des Flansches leicht unterhalb der ünierkante 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 F i g. 8 und 9 ist der Schüeßbacken 30 näher dargestellt Er ist durch einen für die Verformung des Randbererches 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 Schließibackens verläuft, aber auch geneigt sein kann. Daher ergibt sich der in F i g. 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 2 bei der horizontalen Schließbewegung des

Schließbackens 30 nicht erfaßt, so daß die nicht verformten Teilbereiche 8 in unveränderter Lage stehen bleiben.

Fig. 10 zeigt schließlich eine mögliche Vorrichtung

zum Öffnen der 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 Klemmverbindung wird dann ein in seinem Endbereich hakenförmig ausgebildeter Hebel 43 zwischen dem Wasserkasten 1 und den verformten Teilbereichen 7 des Bodens 2 angesetzt und in Pfeilrichtung nach oben verschwenkt Dadurch werden die verformten Teilbereiche 7 nach außen über den Flansch des Wasserkastens 1 gegen die Anschlagkante 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 1 und Boden 2 mit zwischengelegter Dichtung 3 wieder auf die gleiche Weise wie weiter oben bereits ausgeführt zusammengefügt und dauerhaft verschlossen werden.

Bezugszahlenliste
1 I.Teil — Wasserkasten

2 2. Teil —Blechboden

3 Dichtung

4 Flansch

5 Randbereich

".o 6 gerade Außenkante

7 verformte Teilbereiche

8 nicht verformte Teilbereiche

9 obere Fläche |

in Außenfläche <· F5an«:h mit

11 untere Fläche J Rechteck-Querschnitt

12 Innenfläche

13 Innenseite 1

14 Unterseite > Nutprofil Boden

15 Außenseite J

16 wellenförmiger Verlauf der Außenkante (F ig. 3)

17 gerader Verlauf der Außenkante (F i g. 1)

18 Langloch

19 Längsseite (Langloch)
20 Wasserkasten

21 Rohrboden

22 Stutzen

23 Rippen

24 Sicken (verformte Teilbereiche)

25 Stege (nicht verformte Teilbereiche)

26 Wärmetauscher

27 Werkzeugunferteil

28 Aufnahmebacken

29 Werkzeugoberteil
30 Schließbaeken

31 Keilfläche, anten

32 Keilfläche, oben

33 Niederhalter

34 Druckfeder 39 Verforrciungsfläche

35 Presse 40 sinusförmiges Profil

36 >^rmungsfenie(Scnließb!acken) 4i Öffnungsbacken

37 ^erforinungsäBKiinitt " 42 Anschlägkante

38 Aussparung " ""'■ ⁵ 43 Hebelwerkzeug

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

"I- Patentansprüche:

1. Klemmverbindung zwischen einem mit Flanschen 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 gekennzeichnet, daß der Randbereich (5) des zweiten Teiles (2) vor seiner Verformung eine durchgehende gcade 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 un J die nicht verformten Teilbereiche (8) eine Versteifung bilden, wobei ferner der Randbereich (5) des zweiten Teiles (2) im Abstand a zur Außenkante (6) angeordnete sich in ihrer Längsrichtung parallel zur Außenkante (6) erstreckende Langlöcher (!8) aufweist und zur Herstellung der Klemmverbindung im wesentlichen zweidimensional 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 Γ der Außenkante (16) begrenzt i-nd im Bereich der Längserstreckung / der Langlöcher (18) über den Flansch (4) gedrückt und daß die nicht verformten Teilbereiche (8) zwischen den Langlöchern (18) angeordnet sind.

2. Klemmverbindung nach Anspruch 1 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 (1.3, 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.

3. Klemmverbindung nach Anspruch 1 oder 2, 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.

4. Vorrichtung zur Herstellung der Klemmverbindung nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, bestehend aus einem festen Werkzeugunterteil mit Aufnahmebakken zur Aufnahme der vorgefügten zu verbindenden Teile und einem beweglichen Werkzeugoberteil, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Werkzeugunterteil (27) quer zur Schließbewegung gleitend angeordnete Schließbaren (30) vorgesehen sind und daß der Schließbacken (30) an seinem für die Verformung bestimmten Bereich (36) abwechselnd hintereinander angeordnete Verformungsabschnitte (37) und Aussparungen (33) aufweist

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungsabschnitte (37) im wesentlichen zweidimensional Verformungsflächen (39) mit etwa sinusbogenför/nigem Profil (40) aufweisen.

Die Erfindung geht aus von einer Klemmverbindung

der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen und durch das DE-GM 74 14 340 bekannt gewordenen Art.

Es sind verschiedene Verbindungen der genannttn Gattung bekannt, sogenannte Bördelverbindungen, bei denen der verformbare Randbereich des Bodens den Flansch formschlüssig umgreift (FR-PP 10 39911, DE-GM 74 14 340); jedoch ist diese Art von Verbindunger, für Reparaturzwecke wenig geeignet, da sie zwar

ίο 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 Aussparungen aufweist, in die die Rastgiieder 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.
' Durch die US-PS 33 99 916 ist schließlich eine Schnappverbindung für Bauelemente bekannt geworden, wobei federnd ausgebildete Ausbuchtungen des einen Bauelements in entsprechende Aussparungen des anderen Bauelements beim Zusammenfügen einrasten. Diese Schnapp- bzw. Rastverbindung zeigt jedoch keine dichte Verbindung unter Verwendung einer verformbaren Dichtung und ist somit gattungsfremd; im übrigen weisen derartige Rast verbindungen aufgrund ihrer elastischen Verformung im Vergleich zu plastischen Verformungen nur einen relativ schwachen Formschluß, d. h. ein geringes Maß an Überdeckung beider Teile auf, woraus sich eine geringere Sicherheit für die Verbindung ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Klemmverbindung gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art insoweit zu verbessern, daß beim Beibehalten der bei diesem Stand der Technik bereits erreichten Vorteile, die darin bestehen, daß bei einer sicheren und dauerhaften Abdichtung der zu verbindenden Teile die Verbindung lösbar ist darüber hinaus noch erreicht ist, daß bei der Möglichkeit des anschließenden wieder Verschließens, bei einem einfachen Aufbau der Verbindung, einer günstigen Herstellung und dem Erreichen, daß die Verbindung auch bei unzugänglichen, zu verbindenden Teilen noch einfach herstellbar und lösbar ist, vor allem eine günstige Beanspruchung an der Verbindung entsteht und damit eine Sicherheit der

so Verbindung, auch beim öfteren Wiederlösen und bei Beanspruchungen durch größere Kräfte.

Die Lösung dieser Aufgabe liegt erfindungsgemäß in den kennzeichnenden Merkmalen 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 zu·· 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 Materialdehnung, was zu einer Erhöhung der Dauerfestigkeit dieser Verbindung beiträgt

Die Entwicklung der Erfindung ausgehend vom zu verbessernden Stand der Technik gemäß der DE-GMS