JP2008519957A - 特に自動車のための、熱伝達体用の金属の集合ケース - Google Patents

Abstract

【課題】金属の集合ケースを、特に１つ以上のパイプ接続に関して、より簡単かつより少ないコストで形成する。
【解決手段】特に、薄板プレート、好ましくはアルミニウム薄板から非切削の変形によって形成可能な熱伝達体用の金属の集合ケース、特に自動車のための、熱伝達体用の金属の集合ケース（１、４）において、集合ケース（１、４）がそれぞれ２つのほぼ平行に配置された長手側（１ｃ、１ｄ；４ａ、４ｂ）と幅狭側（１ｅ、１ｆ）および上側（１ｂ、４ｃ）並びに少なくともひとつの接続短管（３、５）を有する。少なくとも１つの接続短管（２、３；５、６）が、集合ケース（１、４）と一体的に形成されており、かつ薄板プレートから成形可能である。
【選択図】図３

Description

本発明は、請求項１に上位概念として記載の、特に自動車のための、熱伝達体用の金属の集合ケースに関する。

金属の集合ケースは、今日、自動車の熱伝達体、特に半田付けされた発熱体と半田付けされた冷却剤クーラーのために、特にリサイクルと製造コストの理由から、使用される。このように品種の純粋な熱伝達体を開発する前は、発熱体と冷却剤クーラーの集合および分配ケースのためにプラスチックケースが使用されており、それは特に、接続短管をプラスチックケースに一体的に射出形成することができる、という利点を有していた。この可能性は、好ましくはアルミニウムから深絞りのような非切削の変形によって形成される、金属ウォーターケースにおいては、ない。むしろ、熱伝達体のための金属ケースは、内側または外側へ向かって成形された薄板カラーのみを有しており、それがパイプカップリングと半田付けされ、そのパイプカップリングを介して自動車の加熱循環または冷却循環に接続することが可能である。

本出願人の従来技術（たとえば、特許文献１を参照）によって、金属の集合ケースを有する自動車のための半田付けされた発熱体が知られており、その集合ケース内に流入短管と流出短管が半田付けされている。その場合にこれらの接続短管は、多くは、本出願人の他の従来技術（たとえば、特許文献２を参照）によって知られているような、パイプカップリング、いわゆるフォーク状差込みカップリングとして形成されている。その場合にパイプカップリングは、一方で、円筒状の領域を有しており、それが金属のウォーターケースのカラー内へ差し込まれて、このウォーターケースと密に半田付けされている。他方で、パイプカップリング（接続短管とも称される）は、拡幅された領域を有しており、その中へ加熱導管のパイプ端部が差込み可能であり、シールリングによってシール可能であり、かつフォーク状コネクタによって軸方向に固定可能である。金属の集合ケースにこのようにパイプを接続することは、多数の部品、すなわち、カラーを形成された集合ケース、シールおよびロック手段を含めた、集合ケースと半田付け可能なパイプカップリング（接続短管）および接続導管のパイプ端部、を必要とする。

特にフォーク状コネクタを有する、同様なパイプカップリング（パイプ接続端またはパイプ接続カップリングとも称される）が、本出願人のさらに他の従来技術（たとえば、特許文献３と４を参照）から知られている。弾性的な保持クリップリングを有するパイプ接続カップリングのための変形例が、本出願人のさらに他の従来技術（たとえば、特許文献５を参照）から知られており、ここでも浅い鉢の形状のパイプカップリングが、金属の集合ケース内へ挿入されて半田付けされている。接続導管のパイプ端部との結合は、シールリングと保持クリップリングを介して行われ、その保持クリップリングがパイプ端部に形成された条溝に支持される。
ドイツ公開公報ＤＥ１９７５２１３９Ａ１ ドイツ公開公報ＤＥ４４０３４０２Ａ１ ドイツ公開公報ＤＥ１９６２１２８２Ａ１ ドイツ公開公報ＤＥ１９６２１２８３Ａ１ ドイツ公開公報ＤＥ１９６４８１６２Ａ１

本発明の課題は、冒頭で挙げた種類の金属の集合ケースを、特に１つ以上のパイプ接続に関して、より簡単かつより少ないコストで形成することである。

この課題は、請求項１の特徴（すなわち、特に、薄板プレート、好ましくはアルミニウム薄板から非切削の変形によって形成可能な、特に自動車のための、熱伝達体用の金属の集合ケースであって、集合ケースがそれぞれ２つのほぼ平行に配置された長手側と幅狭側および上側並びに少なくともひとつの接続短管を有する集合ケース）によって解決される。

発明の実施の形態

本発明によれば、少なくとも１つの接続短管が集合ケースから、ないしはその初期プレートから、一体的に形成可能である。従って１つ以上の接続短管は、薄板プレートから孔あけ、多段階の深絞りおよび／または打潰しのような、非切削の変形によって成形される。それによって、パイプカップリングないしパイプ接続短管を集合ケースと半田付けするような、複雑な作業工程が省かれる、という利点が得られる。それが、集合ケースのため、かつ全部の熱伝達体、たとえば自動車の発熱体または冷却剤クーラー、のための製造コストの削減をもたらす。従って本発明に基づく接続短管は、接続パイプまたは接続チューブと直接接続することができる。

本発明の好ましい形態において、接続短管は、集合ケースの長手側に、あるいは上側に配置することができる。好ましくは接続短管は、円形円筒状に形成されており、それが非切削の変形処理ステップによって最も簡単に表される。

本発明の他の好ましい形態において、接続短管は、一周する条溝を有しており、それが好ましくは接続短管の打潰しによって形成可能である。従って、対応する接続部分、接続パイプ、パイプカップリングまたは接続チューブを軸方向に固定できる利点が可能となる。

本発明の好ましい形態において、接続短管は外径Ｄと長さＬを有しており、その場合に直径Ｄに対する長さＬの比は、０．８から１．０の領域、好ましくは０．９の領域にある。この寸法を有する接続短管は、従来技術から知られた手段によるパイプ接続のための可能性を提供する。短管の長手軸の方向に材料がかなり伸張することによって、必然的に、薄板プレートの元の材厚の減少が生じる。しかし、多段階の変形プロセスによって、製造の理由から必要とされる最小材厚を下回らないことを、達成することができる。

本発明の他の好ましい形態によれば、特に一周する条溝を有する、本発明に基づく接続短管は、それ自体知られたパイプカップリングによって、自動車の加熱循環または冷却循環に接続可能である。パイプカップリングは、たとえば条溝に対してフォーク状コネクタを用いて固定することができる。パイプカップリングに、冷却剤循環のパイプまたはチューブが接続される。

本発明の実施例を、図面に示し、以下で詳細に説明する。

図１は、自動車の図示されていない加熱設備の半田付けされた発熱体用の金属の集合ケース１を示している。集合ケース１は、開放した下側１ａを有しており、この下側が発熱体の図示されていないパイプ底と材料により結合される。開放した下側１ａに対向して、やや上方へ湾曲した上側１ｂが配置されており、その上側が２つの接続短管２、３を有しており、それら接続短管を介して図示されていない発熱体が加熱循環、すなわち内燃機関の冷却剤循環に接続可能である。２つの接続短管の間に、分離壁が設けられているので（図示されていない）、一方の接続短管が冷却剤のための流入短管として、そして他方の接続短管が流出短管として機能する。２つの接続短管２、３の各々は、一周する条溝２ａ、３ａを有している。

図２は、集合ケース１を、接続短管２、３の円形の断面と一周する条溝２ａ、３ａを示す上からの視点で示している。集合ケース１の底面は、ほぼ矩形に形成されており、２つの長手側１ｃ、１ｄと２つの幅狭側１ｅ、１ｆを有しており、それらがそれぞれ半径をもって互いに移行している。

図３は、図１のIII−III平面、すなわち接続短管３を通る、断面を示している。図面の断面表示から明らかなように、接続短管３は集合ケース１と一体的に形成されており、すなわち上側１ａから形成されている。２つの接続短管２、３を含めた集合ケース１全体が、平坦な薄板プレート、好ましくはアルミニウム薄板ないしはアルミニウム合金の薄板から、非切削の変形によって、すなわち打抜き、孔あけ、深絞りおよび打潰しのような複数の処理ステップにおいて、一体的に形成可能である。その場合に本発明によれば、上側１ｂの材料、特に円形でやや外側へ湾曲された面Ｆが、特に短管長手軸ａの方向に、カラーとして絞られる。好ましくは、湾曲した上側１ｂから短管３をカラー絞りまたは深絞りする前に、長手軸ａの領域内で面Ｆに円形の開口部が打ち抜かれる。その後、適切なスタンプ工具によって材料が長さＬと外径Ｄまで伸展される。接続短管３内に、打潰しによって条溝３ａが形成される。好ましい実施例において、接続短管３（そして接続短管２も同様に）は約１８ｍｍの直径Ｄと約１７ｍｍの長さＬを有する。それに基づいて、約０．９４ｍｍのＬ／Ｄの比が得られる。約１８ｍｍの直径を有する、元の湾曲した面Ｆから始まって、変形によって得られた接続短管３のπＸＤｘＬの寸法を有する円筒面積は、約３倍であり、その場合に条溝３ａは考慮されていない。従って、短管形成前の初期材料は、著しく伸展されて、表面積が拡大されているので、材料厚みの減少がもたらされるが、それは、変形の際のそれに応じた中間ステップの数によって、少なくとも製造理由から必要な最小材料厚を下回らないだけに、制限することができる。好ましい実施例において、初期材料の、すなわちアルミニウム薄板の、材厚は、約１．５ｍｍである。条溝の外径Ｄｓは、短管直径Ｄの約１．３倍であり、すなわち約２３．４ｍｍである。さらに、変形技術的な理由から、上側１ｂから円筒状の接続短管３への移行領域内に、約１．５ｍｍ以上の半径Ｒを設けることが、重要である。

図４は、２つの接続短管５、６を有する金属の集合ケース４のための、本発明の他の実施例を示しており、それら接続短管は集合ケース４の長手壁４ａに配置されており、−前の実施例におけるのと−同様に集合ケース４ないし長手壁４ａから一体的に形成されている。集合ケース４も、実質的に平坦な薄板プレート、好ましくは０．５ｍｍから２．０ｍｍの領域の材厚のアルミニウム薄板から、非切削の変形によって、大体において深絞りによって、形成されている。集合ケース４は、同様に、半田付けされた発熱体（図示せず）と材料により結合される。

図５は、集合ケース４を上からの視点で示している。短管５、６は、それぞれ一周する条溝５ａ、６ａを有している。集合ケース４は、ここでもほぼ矩形に形成されており、２つの互いに対して平行に配置された長手側４ａ、４ｂを有しており、それら長手側が上側４ｃによって互いに結合されている。

図６は、図４の平面VI−VIにおいて接続短管６を通る断面を示している。図面の断面表示から明らかなように、接続短管６（そして同様に接続短管５も）は集合ケース４の壁４ｃおよび４ａと一体的であって、すなわち集合ケースの壁ないし初期材料として用いられる薄板プレートから成形されている。前述の実施例におけるのと同様に、過伸張ないし許されない材厚減少を回避するために、複数の適切な処理ステップで行われる。接続短管６の寸法は、図３に示す実施例におけるのとほぼ同様であって、すなわち短管は約１６ｍｍの長さＬと約１８ｍｍの外径Ｄを有している。条溝は、短管直径Ｄの約１．６倍の直径Ｄｓを有している。この寸法によって、−前述の実施例におけるのと同様に−変形すべき初期材料の、約２から３．５倍の、著しい表面積増大が生じる。初期材料の薄板厚は、アルミニウム薄板またはアルミニウム合金からなる薄板の場合に、ここでも約１．５ｍｍである。

図示の接続短管（第１の実施例および第２の実施例に基づく）は、好ましくは接続パイプを有するパイプカップリングを介して自動車の加熱循環に接続可能である。たとえば、冒頭で挙げた本出願人のＤＥ４４０４４０２Ａ１の図４から知られているような、パイプカップリングを使用することができる。そこに示されている接続短管は、その拡幅されたカップリング領域を、本発明に基づく、条溝を有する接続短管の上に差し嵌めて、接続短管の条溝の後方に配置すべきフォーク状コネクタを用いて軸方向に固定することができる。パイプカップリングないし接続短管の他方の端部に、加熱循環の接続短管を、たとえば半田付けによって、固定することができる。しかしこれは、本発明に基づく接続短管の可能な接続の１つを示すにすぎない。たとえば冷却剤クーラーにおいて、冷却剤チューブを本発明に基づく短管上に移動させて、それを短管に止め輪を用いて固定することも可能である。

上側に配置された２つの接続短管を有する、半付けされた発熱体のための集合ケースを１つの視点で示している。 図１に基づく集合ケースを上面で示している。 集合ケースの接続短管を断面III−IIIで示している。 側方に配置された短管を有する集合ケースのための第２の実施例を、１つの視点で示している。 図４に基づく集合ケースを、上面で示している。 集合ケースの接続短管を断面VI−VIで示している。 図１に対応する図。 図２に対応する図。 図３に対応する図。

Claims (10)

1. 特に、薄板プレート、好ましくはアルミニウム薄板から非切削の変形によって形成可能な熱伝達体用の金属の集合ケース、特に自動車のための、熱伝達体用の金属の集合ケース（１、４）であって、集合ケース（１、４）がそれぞれ２つのほぼ平行に配置された長手側（１ｃ、１ｄ；４ａ、４ｂ）と幅狭側（１ｅ、１ｆ）および上側（１ｂ、４ｃ）並びに少なくともひとつの接続短管（３、５）を有する集合ケースにおいて、
   少なくとも１つの接続短管（２、３；５、６）が、集合ケース（１、４）と一体的に形成されており、かつ薄板プレートから成形可能であることを特徴とする、熱伝達体用の金属の集合ケース。
2. 少なくとも１つの接続短管（２、３）が、上側（１ｂ）上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の集合ケース。
3. 少なくとも１つの接続短管（５、６）が、長手側（４ａ）に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の集合ケース。
4. 少なくとも１つの接続短管（２、３；５、６）が、円形の横断面とほぼ円筒状の形状を有していることを特徴とする請求項１、２または３に記載の集合ケース。
5. 少なくとも１つの接続短管（２、３；５、６）が、特に打潰しによって形成可能な、一周する条溝（２ａ、３ａ；５ａ、６ａ）を有していることを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の集合ケース。
6. 少なくとも１つの接続短管（２、３；５、６）が、外径Ｄと長さＬを有しており、かつ
   Ｌ／Ｄの比が０．８から１．０の領域、好ましくは０．９の領域にあることを特徴とする請求項５に記載の集合ケース。
7. 直径Ｄが１５から２０ｍｍの領域内にあり、薄板プレートが０．５から２．０ｍｍの領域の薄板厚を有していることを特徴とする請求項６に記載の集合ケース。
8. 長さＬが１５から２０ｍｍの領域内にあり、かつ薄板プレートが０．５から２．０ｍｍの領域の薄板厚を有していることを特徴とする請求項６に記載の集合ケース。
9. 条溝（２ａ、３ａ；５ａ、６ａ）が、外径Ｄｓを有し、かつ
   短管直径Ｄに対する条溝直径Ｄｓの比が、約１．３であることを特徴とする請求項５、６、７または８に記載の集合ケース。
10. 少なくとも１つの接続短管（２、３；５、６）が、パイプカップリングを介して自動車の加熱循環または冷却循環に接続可能であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の集合ケース。

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