DE4338055A1 - Wärmetauscher, insbesondere Kühler, für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruches 1.

Derartige Wärmetauscher wurden beispielsweise durch die DE-A 17 51 710 oder DE-C 21 29 096 bekannt; sie weisen einen Kunststoffwasser­ kasten und einen Metallboden auf, wobei der Kunststoffwasserkasten, insbesondere, wenn er wie bei Kühlern eine erhebliche Ausdehnung in Längsrichtung besitzt, zum "Einfallen" neigt. Diese Erscheinung ist auf den Spritzvorgang und die unterschiedliche Abkühlungsgeschwin­ digkeit zurückzuführen und hat zur Folge, daß die inneren Längssei­ ten des Wasserkastens im Bereich des Fußes nach innen gewölbt sind. Der Metallboden dagegen, der eine entsprechende Umfangsnut für die Aufnahme des Wasserkastenfußes aufweist, unterliegt einer derarti­ gen Verformung nicht, da er durch Tiefziehen hergestellt wird. Bei der Montage wird auf den Metallboden eine Dichtung gelegt, die im wesentlichen den Boden bedeckt, so auch den Übergangsbereich zwi­ schen dem innenliegenden Boden und der äußeren Nut. Wenn jetzt der nach innen gewölbte Wasserkasten auf den geradlinigen Boden aufge­ setzt wird, kommt es zu einer Quetschung der Dichtung im Übergangs­ bereich, weil der Wasserkastenfuß nicht einwandfrei in die Bodennut hineinpaßt, sondern hineingedrückt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den vorgenannten Nachteil bei der Montage zu vermeiden, d. h. insbesondere sicherzustellen, daß die Dichtung nicht beschädigt oder verworfen wird, was zu Undichtig­ keiten des Wärmetauschers führen könnte. Darüber hinaus soll der Wasserkasten leichtgängig montierbar sein.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Pa­ tentanspruches 1 und 7 gelöst. Danach sind sogenannte Spreizmittel am Wasserkasten vorgesehen, die den nach oben stehenden Randbereich des Metallbodens umgreifen und beim Aufsetzen des Wasserkastens eine Spreizkraft erzeugen, die die spritzbedingte Wölbung der Längsseiten beseitigt und somit den Wasserkasten hinsichtlich seiner Form genau an den Boden anpaßt. Damit ist eine leichtgängige Montage möglich, und die Dichtung, insbesondere im Übergangsbereich von Nut zum Bo­ den, wird nicht gequetscht, beschädigt oder verworfen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Spreizmittel als Haken ausgebildet und über eine Sollbruchstelle an Verstärkungsrip­ pen des Wasserkastens angespritzt. Diese Maßnahme bedeutet, daß sie ohne weiteres an bestehenden Wasserkasten- und Bodenkonstruktionen nachgerüstet werden kann, d. h. die Werkzeuge brauchen nur unwesent­ lich verändert zu werden. Im übrigen können die hakenförmigen Spreizmittel nach der Montage aufgrund der vorgesehenen Sollbruch­ stelle entfernt werden. Um die Einführung beim Aufsetzen des Wasser­ kastens auf den Boden zu erleichtern, haben die Haken an ihrer Un­ terseite eine Schräge, die die Spreizwirkung einleiten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Verbindung zwischen Wasserkasten und Boden auf an sich bekannte Weise erfolgen, d. h. durch die sogenannte Wellenschlitzbördelung, wie sie durch die DE-A-28 52 408 der Anmelderin bekannt wurde. Dabei sind die wellen­ förmigen Bereiche zwischen den Verstärkungsrippen angeordnet, so daß diese beim "Schließen" vorteilhaft als Widerlager wirken.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a einen Querschnitt durch den Wasserkasten mit Boden,

Fig. 1b das Aufsetzen des Wasserkastens auf den Boden und

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnittes eines Kühlers.

Fig. 1a zeigt im Querschnitt einen Wasserkasten 1, der mit einem Metallboden 10 verbunden und über eine Dichtung 15 abgedichtet wird. Der Wasserkasten 1 ist aus Kunststoff hergestellt und weist eine in der Zeichnung nicht dargestellte rechteckige Form in der Draufsicht auf, was zum Teil auch aus Fig. 2 erkennbar wird. Der Wasserkasten 1 weist im Querschnitt 2 eine etwa halbkreisförmige Kontur auf, die in einem etwas verdickten Wasserkastenfuß 3 endet. Ferner befinden sich in Längsrichtung des Wasserkastens 1 verteilt am Außenumfang Verstärkungsrippen 4, die dem Wasserkasten 1 die erforderliche Form­ steifigkeit verleihen sollen. Der Metallboden 10 weist eine umlau­ fende, im Querschnitt etwa U-förmig ausbildete Nut 11 auf, die nach innen über einen Absatz 13 in den ebenen Bodenbereich 14 übergeht und nach außen durch einen nach oben stehenden Randbereich 12 be­ grenzt wird. Auf den Metallboden 10 wird eine Dichtungsplatte 15 aus Kautschukmaterial gelegt, die mit ihrem äußeren wulstförmig ausge­ bildeten Bereich 16 von der Nut 11 aufgenommen wird. Der innere Teil 18 der Dichtung 15, der den inneren Bodenbereich 14 bedeckt, ist durch einen absatzförmigen Übergangsbereich 17 mit dem äußeren Dich­ tungswulst 16 verbunden. Die Breite des Wasserkastenfußes 3 ist so bemessen, daß beim Einführen in die Bodennut 11 hinreichendes Spiel verbleibt und die Dichtung, insbesondere im Bereich 17, nicht be­ schädigt wird. Erfindungsgemäß sind nun an den Verstärkungsrippen 4 Haken 5 angebracht, d. h. einstückig mit dem Wasserkasten 1 ge­ spritzt, wobei sie über eine Sollbruchstelle 6 in Form einer Materi­ alschwächung mit den Verstärkungsrippen 4 verbunden sind. Die Haken 5 bilden mit den Verstärkungsrippen 4 eine Aussparung 7, die nach unten, d. h. in Richtung Metallboden offen ist, und besitzen an ihrem unteren Ende eine nach innen gerichtete Schräge 8, die beim Aufset­ zen des Wasserkastens 1 auf den Metallboden 10 als Einführhilfe fun­ giert. Die Breite der Aussparung 7 entspricht der Wandstärke des Randbereiches 12.

Fig. 1b zeigt das Aufsetzen des Wasserkastens 1 auf den Boden 10:
Der Zusammenbau erfolgt in der Weise, daß der Wasserkasten 1 von oben auf den Metallboden 10, der bereits die Dichtung 15 aufnimmt, aufgesetzt wird. Bei dieser Abwärtsbewegung kommen zunächst die Schrägen 8 der Haken 5 in Kontakt mit dem äußeren oberen Randbereich 12 des Metallbodens. Wenn die Form des Wasserkastenfußes 3 von der Form des Randbereiches 12 bzw. der Nut 7 abweicht, wird der Wasser­ kasten 1 bzw. seine Längsseiten bei weiterer Abwärtsbewegung in Richtung der Pfeile S nach außen gespreizt, weil die Haken 5 sich an der Außenfläche der Randbereiche 12 des Metallbodens abstützen und den Wasserkastenfuß damit an die Innenseite des Randbereiches 12 heranziehen. Damit wird gleichzeitig die Innenseite 9 des Wasserka­ stenfußes 3 nach außen gezogen bzw. gespreizt, so daß der gefähr­ dete Dichtungsbereich 17 am Absatz 13 des Metallbodens 10 nicht mehr gequetscht wird, vielmehr geht der Wasserkastenfuß 3 hier mit seiner Innenseite 9 frei. Hierfür ist Voraussetzung, daß der Randbereich 12 um das Maß y über die Boden-Bezugsebene x-x nach oben ragt, welches gleichzeitig der Höhe des Wasserkastenfußes 3 und der Innenkante der Schräge 8 entspricht. Nachdem der Wasserkasten bei seiner Ab­ wärtsbewegung die vorgesehene Endstellung, d. h. die vorgesehene Pressung des Dichtungswulstes 16 erreicht hat, wird er mit dem Boden "geschlossen", d. h. verriegelt. Diese Verriegelung wird durch die an sich bekannte Wellenschlitzbördelung vorgenommen, wie sie insbeson­ dere aus der Fig. 2 erkennbar wird.

Fig. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Ausschnitt 20 aus einem Kühler für Kraftfahrzeuge. Ein Wasserkasten 21 aus Kunst­ stoff ist mit einem Metallboden 22 verbunden, wobei sich zwischen dem Wasserkastenfuß 27 und dem Boden 22 eine äußere Dichtung 23 und im inneren Bodenbereich eine Dichtungsplatte 24 befindet. Mit dem Boden 22 sind über Dichtungskragen 34, die einstückig mit der übri­ gen Dichtung 24 und 23 ausgebildet sind, Rohre 31 verbunden, die in ihrem Endbereich 32 gegenüber den Dichtungskragen 34 aufgeweitet sind. Die Rohre 31 weisen zur luftseitigen Wärmeabfuhr Rippen 33 auf, die mechanisch mit den Rohren 31 verbunden sind. Der Wasserka­ sten 21 weist an seinen Längsseiten Verstärkungsrippen 28 auf, die in ihrem unteren, d. h. zum Boden 22 hin weisenden Bereich, Haken 25 aufweisen, die einstückig mit dem Wasserkasten 1 gespritzt sind. Diese Haken 25 übergreifen den oberen Randbereich 26 des Metallbo­ dens 22, so daß dieser zwischen der Außenseite der Verstärkungsrippe 28 und der Innenseite des Hakens 25 in dem Hakenschlitz (Bezugsziffer 7 in Fig. 1) gefangen ist. Zwischen den Verstärkungs­ rippen 28 sind im Randbereich 26 jeweils Längsschlitze 29 vorgese­ hen, über denen wellenförmige Bereiche 30 nach innen über den Flansch 27 zur Verriegelung gedrückt sind. Diese sogenannte Wellen­ schlitzbördelung ist an sich bekannt, aber im vorliegenden Falle, d. h. in Verbindung mit den erfindungsgemäßen Haken als Spreizmittel, besonders vorteilhaft. Die Verstärkungsrippen 28 wirken nämlich beim Eindrücken der "Wellen" 30 als Widerlager.

Für den Fall, daß die Haken 25 aus Platzgründen beim späteren Einbau des Kühlers in das Kraftfahrzeug nicht erwünscht sind, können sie aufgrund der vorgesehenen Sollbruchstelle leicht entfernt, d. h. ab­ gebrochen werden.

Claims (7)

1. Wärmetauscher, insbesondere Kühler für Kraftfahrzeuge, mit ei­ nem Kunststoffwasserkasten (1), einem Metallboden (10) und zwischen beiden angeordneter Dichtungsplatte (15), die mit ih­ rem äußeren Umfangsbereich (16) in einer umlaufenden Nut (11) des Metallbodens (10) angeordnet ist und sich von dort über einen Absatz (17) als Dichtungsplatte (18) über den Metallbo­ den (10) erstreckt, wobei der Metallboden (10) einen äußeren, nach oben stehenden Randbereich (12) aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Wasserkasten (1, 21), insbesondere an dessen Längsseiten, nach unten offene Haken (5, 25) angespritzt sind, die den oberen Randbereich (12, 26) übergreifen.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haken (5, 25) an Verstärkungsrippen (4, 28) des Wasserkastens (1, 21) angespritzt sind, zwischen denen Verriegelungsmittel (30) für den Wasserkasten (1, 21) und den Boden (10, 22) ange­ ordnet sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsmittel als an sich bekannte sogenannte Wellen­ schlitzbördelung (29, 30) ausgebildet sind.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Haken (5) an ihrem nach innen weisenden, unteren Bereich eine Schräge (8) als Einführhilfe aufweisen.

5. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Haken (5) über eine Sollbruchstelle (6) mit dem Wasserkasten (1) verbunden sind.

6. Wärmetauscher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchstelle (6) als Materialschwächung im Übergangsbereich zwischen Haken (5) und Verstärkungsrippe (4) ausgebildet ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere zur Verbindung von Was­ serkasten und Boden, dadurch gekennzeichnet, daß die Montage von Wasserkasten, Dichtung und Boden in folgender Reihenfolge abläuft:

• a) Auf dem Metallboden (10), dessen äußere Randbereiche (12) senkrecht nach oben stehen, wird die Dichtung (15) posi­ tioniert,
• b) der Wasserkasten (1) wird oberhalb des Bodens (10) in Stellung gebracht und hinsichtlich seiner Längs- und Schmalseiten zum Boden (10) ausgerichtet,
• c) der Wasserkasten (1) wird senkrecht nach unten bewegt, bis die Spreizmittel (5, 8) in Kontakt mit dem oberen Randbereich (12) des Bodens (10) kommen,
• d) der obere Randbereich (12) wird in die Hakennut (7) ein­ geführt, so daß eine Führung bzw. Spreizung der Längssei­ ten des Wasserkastenfußes (3) erfolgt,
• e) nach Abschluß der Abwärtsbewegung des Wasserkastens (21) wird der obere Randbereich (30) zwischen den Verstär­ kungsrippen (28) nach innen über den Wasserkastenfuß (27) verformt.