DE2852415B2 - Klemmverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Klemmverbindung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen und durch das DE-GM 74 14 340 bekanntgewordenen Art

Diese durch das DE-GM 74 14 340 und auch durch die FR-PS 10 39 911 bekanntgewordenen Verbindungen sind sogenannte Bördelverbindungen, bei denen der Randbereidi des Bodens den Flansch formschlüssig umgreift, jedoch ist diese Art von Verbindungen für Reparaturzwecke nicht geeignet, da sie zwar lösbar, aber anschließend wegen Bruchgefahr nicht wieder schließbar sind. Andererseits sind auch lösbare Bördelverbindungen (SU-PS 1 09 420) bekannt, bei denen die zu verbindenden Teile mittels einer klammerartigen, gezahnten Profilleiste zusammengehalten werden und durch Aufbiegen der Zähne voneinander getrennt werden können. Diese Klammer-Lösung mit zusätzlicher Schließleiste ist jedoch sehr material- und fertigungsaufwendig. Durch die DE-OS 27 03 528 wurde eine lösbare Rastverbindung bekannt, bei der elastisch ausgebildete Rastnasen des Flansches in korrespondierende öffnungen des anderen Teiles eingreifen. Diese Verbindung beruht nicht auf einer Verformung des Randbereiches, sondern auf dem Einschnappen der Rastnasen. Dies bedingt eine Verminderung des Flanschquerschnittes und damit eine ungünstige Beanspruchung. Durch die nicht vorveröffentlichte ältere DE-OS 28 16 291 sind weitere Verbindungen bekanntgeworden, bei denen der Formschluß zwischen beiden Teilen durch Aussparungen im Flanschteil erzielt wird — dies bringt Nachteile bezüglich Beanspruchung und Herstellung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Klemmverbindungen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen und durch das DE-GM 7414 340 bekanntgewordenen Art insoweit zu verbessern, daß beim Beibehalten der bei diesem Stand der Technik erreichten Vorteile, die in einem durchgehenden Flanschquerschnitt und in einer durch Verformung des Randbereiches erzielten festen und wieder lösbaren Verbindung bestehen, darüber hinaus noch erreicht ist, daß die Verbindung wieder lösbar ohne Bruchgefahr und anschließend wieder ohne Bruchgefahr verschließbar ist, daß bei einfachem Aufbau der Verbindung vor allem auch eine günstigere Beanspruchung der Verbindung gegeben ist und damit die Sicherheit der Verbindung auch bei mehrfachem Lösen und Wiederschließen erhöht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Gestaltungsmerkrnale vorgesehen, wobei noch im Unteranspruch 2 ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der Erfindung und in den Untt ransprüchen 3 bis 6 vorteilhafte Vorrichtungsmerkmale für eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens jeweils als vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen der Aufgabenlösung beansprucht werden, wobei die Merkmale der Unteransprüche Überschneidungen mit dem Stand der Technik aufweisen.

Die Entwicklung des Erfindungsgegenstandes, ausgehend von dem zu verbessernden, im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen und durch das DE-GM 74 14 340 bekanntgewordenen Stand der Technik, über die noch zu lösende, auf diesen Stand der Technik spezifizierte Aufgabe mit den im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Lösungsmitteln und damit di«: Entwicklung des Gestaltungsprinzips beim Erfin dungsgegenstand war nicht ohne weiteres und ohne erfinderische Überlegungen möglich, weil zu dieser Entwicklung beim nachgewiesenen Stand der Technik keine ausreichenden technischen Hinweise zu erkennen sind. Somit es bei der Aufgabenlösung eine Überschneidung mit dem Stand der Technik gemäß der US-PS 33 99 916 gibt, sind die entsprechenden Überschneidungsmerkmale bei diesem Stand der Technik in völlig anderem technischen Zusammenhang bekanntgeworden, so daß deren Übertragung nicht nahegelegen hat.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung gemäß Anspruch 1 ergibt sich auf Grund des Gestaltungsmerkmales einer durchgehenden Außenkante gegenüber den bekannten Ausführungen mit gezahnter Außenkante der Vorteil, daß dieser zusätzliche Arbeitsgang der Zahnausstanzung entfällt

Durch die verformten und nicht verformten Teilbereiche dieser Verbindung wird einerseits der für den Zusammenhalt und die Abdichtung beider Teile erforderliche Formschluß hergestellt, andererseits ergibt sich durch die nicht verformten, stehen gebliebenen Teilbereiche eine erhöhte Festigkeit für diese Verbindung: Die dreidimensionale Verformung des Randbereiches und die damit verbundene weilenartige Ausbildung der Außenkante führt zu einer Dehnung des verformten Materials und damit zu einer Kaltverfestigung, d. h. zu einer Erhöhung der Dauerfestigkeit. Hieraus ergeben sich geringere mögliche Wanddicken bei der Verwendung des zu verformenden Materials, d. h. geringere Gewichte sowie eine erhöhte Lebensdauer für die Verbindung. Da die nicht verformten Teilbereiche, die senkrecht nach oben stehen, und die verformten Teilbereiche, die als waagerechte Halteflächen den Flansch umschließen, ineinander übergehen, werden Rippen zwischen den waagerechten und senkrechten Rächen des Randbereiches gebildet, die für eine zusätzliche Versteifung der waagerechten Halteflächen und damit für eine Herabsetzung der mechanischen Beanspruchung dieser Verbindung sorgen. Auch hieraus ergeben sich unmittelbare Gewichtsvorteile. Schließlich ergibt sich als Vorteil eine einfache Montage mit einem einfachen Schließwerkzeug sowie eine einfache Demontage der Verbindung, weil das öffnen der Verbindung durch Hintergreifen der verformten Teilbereiche mittels eines einfachen hakenförmigen Werkzeuges leicht möglich ist. Dabei wird das Material des verformbaren Flandbereiches nicht so beansprucht bzw. geschädigt, daß die Verbindung nicht nochmals nach erfolgter Reparatur geschlossen werden kann. Im übrigen ergeben sich als weiterer Vorteil dieser Verbindung relativ geringe Schließkräfte beim Schließen der Verbindung, obwohl eine durchgehende gerade Außenkante Verwendung findet, die jedoch nur etwa auf der Hälfte ihrer Länge verfermt wird und daher entsprechend geringe Verformungskräfte bewirkt, die darüber hinaus nicht auf den Flansch übertragen, sondern vom Boden aufgenommen werden.

Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen 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,

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

Fig.4 den Flansch des ersten Verbindungsteils im Querschnitt,

Fig.5 den verformbaren Randbereich des zweiten Verbindungsteils und Dichtung vor der Verformung,

F i g. 6 die Verbindung an einem Fahrzeugkühler,

F i g. 7 die Schließvorrichtung,

F i g. 8 den Schließbacken in einer Ansicht von unten, F i g. 9 den Schließbacken in einer Seitenansicht,

Fig. 10 den Schließbacken in einem Querschnitt durch einen Verformungsabschnitt,

F i g. 11 den Schließbacken in einem Querschnitt durch eine Aussparung,

Fig. 12 eine Vorrichtung zum Öffnen der Verbindung.

Die F i g. 1,2 und 3 zeigen die Verbindung im fertigen, d. h. geschlossenen Zustand, angewandt für einen Wärmetauscher, bei dem der Wasserkasten 1 als erstes Teil und der Rohrboden 2 als zweites Teil mittels einer elastomeren Dichtung 3 flüssigkeits- und druckdicht miteinander verbunden sind. Beide Teile 1 und 2 bilden also den Sammelbehälter für einen Wärmetauscher, der von einem heißen, unter Druck stehenden flüssigen Medium durchströmt wird. Die übrigen Teile des Wärmetauschers, also Rohre und Rippen, sowie ein zweiter Sammelbehälter sind in der Zeichnung nicht dargestellt, sie gehen aus dem genannten Stand der Technik hervor.

Aus den F i g. 1 bis 3 geht hervor, daß der Blechboden 2 einen verformbaren Randbereich 5 aufweist, der sich bei der fertigen Verbindung aus senkrecht nach obenstehenden unverformten Teilbereichen 8 sowie aus waagerecht liegenden verformten Teilbereichen 7 zusammensetzt. Die Außenkante des verformbaren Randbereiches 5 hat einen wellenförmigen Verlauf 16, wobei diese Linie 16 nicht in einer einzigen, sondern in einer Vielzahl von Ebenen zwischen der waagerechten und der vertikalen Ebene verläuft. Dadurch, daß die verformten Teilbereiche 7 im wesentlichen in einer waagerechten und die nicht verformten Teilbereiche 8 im wesentlichen in einer vertikalen Ebene liegen, ergeben sich durch den Übergang von der waagerechten in die vertikale Ebene rippenartige Versteifungsflächen 17, wie sie besonders gut in F i g. 2 erkennbar sind. Da der aus den Teilen 1, 2 und 3 bestehende Sammelbehälter unter einer vorwiegend pulsierenden Druckbeanspruchung steht, unterliegt die Verbindung ebenfalls Kräften, die ein Biegemoment in dem Sinne auf die waagerechten Halteflächen 7 ausüben, daß diese wieder nach außen aufgebogen werden. Dieser Beanspruchung wirken die Versteifungsrippen 17 entgegen und tragen somit zu einer Verstärkung und Erhöhung der Lebensdauer der mechanischen Verbindung bei.
In den F i g. 4 und 5 sind Einzelheiten der beiden Teile

1 und 2, und zwar einerseits der Flansch 4 und andererseits das Rechteck-Nutprofil des Bodens 2 mit eingelegter Dichtung 3 vor dem Zusammenfügen beider Teile 1 und 2 dargestellt. Dabei ist erkennbar, daß der verformbare Randbereich 5 des Bodens 2 eine durchgehende gerade Außenkante 6 aufweist. Der Flansch 4 des Wasserkastens 1 besitzt ein etwa rechteckiges Profil im Querschnitt, das im wesentlichen durch die obere Fläche 9, die Außenfläche 10, die untere auf der Dichtung 3 aufliegende Fläche 11 und die Innenfläche 12 begrenzt wird. Korrespondierend zu diesem Rechteckprofil des Flansches 4 ist das Rechteckprofil des Bodens 2 ausgebildet, das analog die Innenseite 13, die Unterseite 14, auf der die Dichtung 3 aufliegt, und die Außenseite 15 aufweist.

F i g. 6 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel der Klemmverbindung, und zwar für den Kühler eines Fahrzeuges. Hier ist der Wasserkasten 1 in Kunststoff ausgeführt und zu seiner Verstärkung mit seitlichen Rippen 18 versehen, die bis auf den Flansch 4 hinuntergehen und damit keinen Platz für das Umlegen des Bodens 2 lassen. Für diese Ausbildung des Wasserkastens 1 mit Rippen 18 erweist sich die Klemmverbindung insofern als besonders vorteilhaft, als die verformten Teilbereiche 7 jeweils zwischen die Rippen 18 gelegt werden können, so daß im Bereich der Rippen 18 die nicht verformten Teilbereiche 8 liegen.

In Fig.7 ist in zwei Halbschnitten eine Vorrichtung zum Herstellen bzw. Schließen der Klemmverbindung dargestellt, wobei der linke Halbschnitt die Vorrichtung im geöffneten und der rechte Halbschnitt die Vorrichtung im geschlossenen Zustand zeigt. Diese Vorrichtung besteht aus einem fest angeordneten Werkzeugunterteil 20, das einen Aufnahmebacken 21 zur Aufnahme des Wärmetauschers 19 trägt. Dieser Wärmetauscher 19 liegt mit seinem Blechboden 2 in einer entsprechenden Ausnehmung des Aufnahmebackens 21. In dem Nutprofil des Bodens 2 ist vor dem Verschließen des Wasserkastens 1 die Rundschnurdichtung 3 eingelegt, und der verformbare Randbereich 5 des Bodens 2 steht senkrecht nach oben. Das Werkzeugoberteil 22 ist beweglich und wird durch eine Presse 26 betätigt d. h. zum Schließen des Wasserkastens 1 nach unten bewegt. Es nimmt in einer entsprechenden Ausnehmung einen über eine Druckfeder 25 ihm gegenüber abgestützten Niederhalter 24 sowie den Schließbacken 23 in sich auf. Letzterer besitzt in dem Bereich, der bei der Schließbewegung auf den verformbaren Randbereich 5 des Bodens 2 trifft, eine schräg bzw. waagerecht verlaufende Rollierform 30, die das partielle Verformen des Randbereiches 5 bewirkt. Bei der Arbeitsbewegung,

d. h. beim Schließvorgang, bewegt sich das Werkzeugoberteil 22 mit seinem Niederhalter 24 nach unten, der zunächst den Wasserkasten 1 unter dem Druck seiner Feder 25 nach unten gegen die Dichtung 3 preßt, die dadurch verformt wird. Nachdem die Dichtung 3 somit vorgespannt ist, trifft der Schließbacken 23 zunächst mit seiner unteren Fläche auf den senkrecht nach oben stehenden Randbereich 5 des Bodens, biegt diesen partiell zunächst nach innen, bis die waagerechte Räche

to der Rollierform 30 den Randbereich 5 ergreift und parallel zur oberen Fläche des Flansches waagerecht umlegt.

Der genauere Aufbau des Schließbackens 23 ist aus den einzelnen Fig.8 bis 11 erkennbar. Der für die Verformung bestimmte Bereich 27 des Schließbackens 23 weist abwechselnd hintereinander angeordnete Verformungsabschnitte 28 und Aussparungen 29 auf. Das im Querschnitt in den Fig. 10 und 11 dargestellte Profil der Verformungsabschnitte 28 einerseits und der Aussparungen 29 andererseits ist so bemessen, daß beim Niedergang, d. h. beim Anschlag des Schließbackens mit seiner Unterkante auf der Oberkante des Aufnahmebakkens, der Randbereich 5 des Bodens nicht erfaßt wird, während die Rollierform 30 die vollständige Verfor mung des Randbereiches 5 während des Arbeitshubes bis zum Anschlag bewirkt. Die Rollierform 30 ist im wesentlichen durch zwei ineinander übergehende Flächen, eine schräg von unten nach oben zunächst gerade und dann bogenförmig verlaufende Rollierfläche 31 sowie eine daran anschließende waagerecht bis leicht abwärts geneigt verlaufende Schließfläche 32, gekennzeichnet. Diese Formgebung bewirkt beim Niedergehen des Schließbackens 23 zunächst ein Umbiegen des verformbaren Randbereiches 5 um den Flansch 4 und daran anschließend ein Niederdrücken des Randbereiches 5 in eine waagerechte Lage. Die Verformungsflächen 31 und 32 der Rollierform 30 sind gegenüber den Aussparungen 29 an ihren Obergangskanten 33 abgerundet, so daß sich nach der Verformung der erwähnte wellenförmige Verlauf 16 der fertigen Klemmverbindung ergibt

Fig. 12 zeigt schließlich eine Vorrichtung, die ein öffnen der Klemmverbindung zu Reparaturzwecken ermöglicht. Dabei wird der zu öffnende Wärmetauscher 19 in Öffnungsbacken 34 eingelegt und eingespannt Mittels des Hebel Werkzeuges 36 kann dann der Randbereich 5 des Bodens 2 bis zum Anschlag gegen die Kante 35 aufgebogen werden. Der Wasserkasten 1 kann dann abgehoben und der Wärmetauscher repariert

so werden. Danach kann er durch die Schließvorrichtung wieder verschlossen werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

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 gekennzeichnet, daß der Randbereich (5) des zweiten Teiles (2) vor seiner Verformung eine durchgehende gerade Außenkante (6) und nach seiner Verformung zur Herstellung der KJemmverbindung eine durchgehende wellenförmige Außenkante (16), 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, und derart dreidimensional verformt ist, daß die wellenförmige Außenkante (16) eine dreidimensionale Fläche begrenzt und daß die verformten Teilbereiche (7) gegenüber den nicht verformten Teilbereichen (8) einen ungefähr rechten Winkel bilden und derart ineinander übergehen, daß rippenartige Versteifungsflächen (17) gebildet werden.

2. Verfahren zur Herstellung der Klemmverbindung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Auf dt-n Boden (14) des zweiten Teiles (2) mit durchgehender gerader Außenkante (6) wird eine verformbare Dichtung (3) gelegt,

b) auf die Dichtung (3) wird der Flansch (4) des ersten Teiles (1) aufgesetzt, so daß der Flansch (4) bezüglich seiner Außenfläche (10) und seiner Innenfläche (12) durch die Innenseite (13) und die Außenseite (15) des Rechtecknutprofils des zweiten Teiles (2) geführt ist,

c) erstes und zweites Teil (1, 2) werden unter Verformung der Dichtung (3) so wpit gegeneinander verspannt, daß die Dichtung (3) den durch die untere Fläche (11) des Flansches (4) sowie durch die Innenseite (13), die Unterseite (14) und die Außenseite (15) des Rechtecknutprofiles des zweiten Teiles (2) begrenzten Querschnitt etwa ausfüllt,

d) die zunächst noch senkrecht emporstehenden verformbaren Teilbereiche (7) des zweiten Teiles (2) werden durch Rollieren über die obere Fläche (9) des Flansches (4) bis in eine im wesentlichen horizontalen Lage verformt, während die nichtverformten Teilbereiche (8) senkrecht stehen bleiben und mit den verformten Teilbereichen (7) eine etwa wellenförmig verlaufende Außenkante (16) bilden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, bestehend aus einem festen Werkzeugunterteil mit Aufnahmebacken zur Aufnahme der vorgefügten, zu verbindenden Teile und einem beweglichen Werkzeugoberteil mit Schließbacken, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließbacken (23) an seinem für die Verformung bestimmten Bereich (27) abwechselnd hintereinander angeordnete Verformungsabschnitte (28) und Aussparungen (29) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungsabschnitte (28) eine im Querschnitt durch den Schließbacken (23) bogenförmig verlaufende Rollierform (30) aufweisea

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollierform (30) aus einer die Verformung des Randbereiches (5) einleitenden, zunächst geradlinig und schräg und anschließend bogenförmig verlaufenden RoUierfläche (3i) und einer die Verformung des Randbereiches (5) abschließenden, waagerecht bis leicht abwärts geneigt, d. h. etwa quer zur Schließbewegung des Schließbackens (23) verlaufenden Schließfläche (32) besteht

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungsflächen (31,32) der Rollierform (30) an den den Aussparungen (29) benachbarten Kanten (33) abgerundet sind.