DE3705939A1 - Wasser/luft-kuehler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wasser/Luft-Kühler mit Kunststoff­ wasserkästen und einem auf dem oberen Wasserkasten aufgesetzten Ausgleichsbehälter aus Kunststoff.

Wasser/Luft-Kühler dieser Art sind bekannt. Der Ausgleichsbe­ hälter wird, wie das auch bei Wasser/Luft-Kühlern mit aus Me­ tall bestehenden Wasserkästen der Fall ist, mit Hilfe von ela­ stischen Klammern oder auch in anderer Weise an dem oberen Was­ serkasten befestigt. Zusätzlich ist es notwendig, eine Verbin­ dungsleitung vom Wasserkasten zum Ausgleichsbehälter für den Flüssigkeitsausgleich zu legen. Diese Art des Aufbaues eines Wasser/Luft-Kühlers macht eine arbeitsintensive Herstellung notwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Befestigung des Ausgleichsbehälters am Wasserkasten zu vereinfachen. Zur Lösung dieser Aufgabe werden die kennzeichnenden Merkmale des Patent­ anspruches 1 vorgesehen. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, den Ausgleichsbehälter lediglich durch Eindrücken der Verbindungs­ zapfen und der Rasthaken in die zugeordneten Öffnungen zu be­ festigen. Ein Ausrichten der Lage des Ausgleichsbehälters und das nachträgliche Ansetzen von Befestigungsklammern oder Be­ festigungsschrauben ist nicht notwendig. Die vorzugsweise ein­ teilig an den Wasserkasten und an den Ausgleichsbehälter ange­ spritzten Verbindungszapfen und Rasthaken bzw. Rastösen ermög­ lichen bei der Montage in einfacher Weise sowohl das Ausrichten des Ausgleichsbehälters in die Einbaulage, als auch die endgül­ tige Befestigung.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet. Dabei bieten die Merkmale der Ansprü­ che 2 und 3 den Vorteil, daß stabile Anschlußhohlstutzen gebil­ det werden, die eine exakte Lagesicherung ermöglichen. Die Merkmale der Ansprüche 4 und 5 bringen den Vorteil mit sich, daß eine relativ breite Basis für das Einrasten der Rasthaken geschaffen wird, ohne daß Schwierigkeiten bei der Anordnung der Rastösen bestehen.

Die Merkmale des Anspruches 6 bieten Sicherheit gegen ein unge­ wolltes Lösen der Rasthaken. Die Ansprüche 7 bis 10 erlauben es, die stabile Hohlstutzenanordnung auch gleichzeitig dazu auszunützen, die Flüssigkeitsverbindung zwischen Wasserkasten und Ausgleichsbehälter herzustellen, so daß neben dem einfache­ ren Anbringen des Ausgleichsbehälters auch noch eine Vereinfa­ chung bei der Montage insofern auftritt, als das Anbringen ei­ ner gesonderten Verbindungsleitung überflüssig wird.

Die Merkmale der Ansprüche 12 bis 14 ermöglichen eine stabile Anordnung des Ausgleichsbehälters am Wasserkasten, mit der Be­ schleunigungskräfte aufgenommen werden können, die quer zu dem vom Fahrtwind durchströmten Kühler auftreten. Dabei ist die An­ ordnung so getroffen, daß eine der beiden Hohlstutzenanordnun­ gen ein Loslager in der Längsrichtung des Wasserkastens bildet, so daß bei Wärmedehnungen aufgrund unterschiedlicher Werkstoffe ein Bewegungsausgleich ermöglicht wird, ohne daß die Lageju­ stierung des Ausgleichsbehälters beeinträchtigt wird.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbei­ spielen dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Frontansicht des oberen Bereiches eines Wasser/Luft-Kühlers gemäß der Erfindung, auf dessen oberem Wasserkasten ein Ausgleichsbehälter aufgesetzt ist,

Fig. 2 den schematischen Schnitt durch die Ausführungsform der Fig. 1 längs der Linie II-II,

Fig. 3 eine vergrößerte Detaildarstellung des Befestigungs­ stutzens zwischen Wasserkasten und Ausgleichsbehäl­ ter der Fig. 2,

Fig. 4 die vergrößerte Darstellung des Teilschnittes gemäß der Linie IV-IV durch Fig. 1,

Fig. 5 den Teilschnitt durch die Fig. 4 längs der Linie V-V,

Fig. 6 einen Schnitt ähnlich Fig. 2, jedoch in einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der die Verbin­ dungszapfen gleichzeitig die Flüssigkeitsverbindung zwischen Wasserkasten und Ausgleichsbehälter bewirken und

Fig. 7 schließlich eine Variante der Verbindungsart der Fig. 6, bei der ein Ventil in die Flüssigkeitsverbindung eingesetzt ist.

In den Fig. 1 und 2 ist der obere Bereich eines Wasser/Luft- Kühlers (1) mit dem oberen Wasserkasten (2) gezeigt, der über die beiden Seitenteile (31 und 32) mit dem nicht dargestellten unteren Wasserkasten und mit den zwischen beiden Wasserkästen angeordneten, ebenfalls nicht gezeigten Rippenrohrblock verbun­ den ist. Auf den Wasserkasten (2), der beim Ausführungsbeispiel aus Kunststoff, beispielsweise aus glasfaserverstärktem Poly­ amid hergestellt ist, ist ein Ausgleichsbehälter (4) aufge­ setzt, der ebenfalls aus Kunststoff, beispielsweise aus Poly­ propylen hergestellt ist. Der Wasser/Luft-Kühler (1), der vor­ zugsweise für ein Nutzfahrzeug geeignet ist, kann in üblicher Weise am Fahrzeug befestigt werden. Bei der dargestellten Aus­ führungsform werden die Seitenteile (31 und 32) mit den Längs­ trägern eines Fahrzeugrahmens verbunden, wobei ein dritter Be­ festigungspunkt in der Mitte des oberen Wasserkastens (2) liegt und über eine nicht gezeigte Stange mit einem am Fahrzeugmotor angeschraubten Halter verbunden ist. Die Stange kann dabei den Wasserraum des Wasserkastens (2) an der Stelle (33) durchdrin­ gen, wo ein Rohrstück mit einem quadratischen Querschnitt fest in den Wasserkasten eingesetzt ist, welches den Wasserraum ab­ dichtet.

Die Befestigung des Ausgleichsbehälters (4) am Wasserkasten er­ folgt über Hohlstutzen (5 bzw. 6), von denen der Hohlstutzen (5) dem Ausgleichsbehälter (4) und der Hohlstutzen (6) dem Was­ serkasten (2) zugeordnet ist. Die Hohlstutzen (5 und 6) sind so ausgelegt, daß sie ineinander passen. Sie bilden jeweils einen Napf, der, wie noch anhand von Fig. 3 ausführlich beschrieben werden wird, jeweils in den zugeordneten Napf des anderen Tei­ les gesteckt ist. Dem Ausgleichsbehälter (4) sind außerdem Rasthaken (7) zugeordnet, die einstückig an den Ausgleichsbe­ hälter (4) angespritzt sind und der Achse (27) des Stutzens (5) des Ausgleichsbehälters (4) diametral gegenüber liegen. Die Rasthaken (7) greifen in der in den Fig. 1, 2 und 3 dargestell­ ten Lage durch Rastösen (8) hindurch, die fest mit dem Kunst­ stoffwasserkasten (2) verbunden und vorzugsweise ebenfalls einstückig an diesem Kunststoffwasserkasten angespritzt sind. Diese Rastösen (8) sind in der Form von seitlich abstehenden Laschen mit rechteckigen Kanälen ausgebildet, durch die die re­ lativ breit ausgebildeten Rasthaken (7) mit ihren am unteren Ende vorgesehenen Klemmnasen (34) hindurchragen. Wie aus Fig. 3 außerdem deutlich wird, sind die Klemmnasen (34) mit Anlageste­ gen (35) versehen, die an einer Gegenraste (36) in der durchge­ steckten Lage anliegen, die verhindert, daß die Klemmnasen (34) sich in der eingerasteten Stellung ungewollt vom unteren Rand (15) der Ösen (8) lösen. Die Ausgestaltung ist dabei so getrof­ fen, daß die Gegenrasten (36) mit schrägen Auflaufflächen für den Anlagesteg (35) versehen sind, die auch mit dazu beitragen, daß die Klemmnasen (34) der Rasthaken (7) hinter den Rand (15) greifen, wenn der Ausgleichsbehälter (4) auf den Stutzen (6) des Wasserkastens (2) aufgesetzt wird.

Fig. 3 läßt erkennen, daß jeder der Hohlstutzen (5 und 6) aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Krägen (9 und 10) (für den Hohlstutzen (5)) bzw. (11 und 12) (für den Hohlstutzen (6)) besteht, die jeweils zwischen sich einen Ringspalt (13) bzw. 14) belassen, in den der dem anderen Hohlstutzen zugeord­ nete Kragen fest hereinsteckbar ist. So ist beim Ausführungs­ beispiel die Anordnung so getroffen, daß der innere Kragen (9) des Hohlstutzens (5) in den Ringspalt (14) zwischen den Krägen (11 und 12) des Hohlstutzens (6) gehalten ist, während der äu­ ßere Kragen (12) des Hohlstutzens (6) in dem Ringspalt (13) zwischen den Krägen (9 und 10) gehalten ist. Der innere Kragen (11) des Hohlstutzens (6) sitzt außerdem in einem weiteren Ringspalt (37), der von dem Kragen (9) und einem inneren Ring­ stutzen (38) am Ausgleichsbehälter (4) gebildet ist. Durch die­ se Ausgestaltung entsteht durch das Ineinanderschieben der Hohlstutzen (5 und 6) eine stabile Verbindung in allen von der Achse (27) abweichenden Richtungen, die eine Lagesicherung des Ausgleichsbehälters (4) hinsichtlich der Achse (27) auf dem Wasserkasten (2) sichert. Die Hohlstutzen (5 und 6) können, wie Fig. 3 zu entnehmen ist, dabei in Richtung der Achse (27) frei gegeneinander bewegt werden. Die Lagesicherung in dieser Rich­ tung wird von den Rasthaken (7) und den Rastösen (8) übernommen.

Wie den Fig. 1, 4 und 5 außerdem zu entnehmen ist, ist noch eine zweite Hohlstutzenanordnung zur Lagesicherung des Ausgleichsbe­ hälters (4) vorgesehen, bei der ebenfalls diametral zu der Ach­ se (27′) Rasthaken (7) und Rastösen (8) in der gleichen Ausfüh­ rung wie in Fig. 3 vorgesehen sind. An dieser Verbindungsstelle ist beim Ausführungsbeispiel jedoch ein Loslager gebildet, das mit dem in der Fig. 3 gezeigten Festlager zusammen wirkt. An der Verbindungsstelle der Fig. 4 ist ein Hohlzapfen (21) vorge­ sehen, der in eine Nut (22) am Ausgleichsbehälter eingreift, deren aus Fig. 4 ersichtliche Breite so gewählt ist, daß sie der Breite des Hohlstutzens (21) entspricht, deren aus Fig. 5 ersichtliche Länge (1) aber größer ist als die in der gleichen Richtung gemessene Länge des Hohlstutzens (21). Aufgrund dieser Ausgestaltung wird ein Loslager gebildet, das in der Längsrich­ tung des Wasserkastens (2) einen Bewegungsausgleich zwischen Ausgleichsbehälter (4) und Wasserkasten (2) ermöglicht, der et­ wa durch Wärmedehnungen der für den Ausgleichsbehälter (4) und den Wasserkasten (2) verwendeten unterschiedlichen Materialien hervorgerufen werden kann. Die Rasthaken (7) sind aus diesem Grund ebenfalls nicht so breit ausgebildet, wie die innere lichte Weite der Rastösen (8), in der Längsrichtung des Wasser­ kastens (2) gesehen. Die Sicherung in dieser Richtung übernimmt daher die Hohlstutzenanordnung der Fig. 3. In der Richtung quer zum Wasserkasten (2) jedoch, d.h. also in der Richtung der Pfeile (V) in Fig. 4, liegt der Hohlstutzen (21) fest in der Nut (22) und sichert daher die Lage des Ausgleichsbehälters (4) am Wasserkasten (2) in dieser Richtung. Durch diese Anordnung können auch Beschleunigungs- oder Verzögerungskräfte in der Fahrtrichtung aufgenommen werden, die ebenfalls in Richtung quer zum Wasser/Luft-Kühler (1) liegt. Die in den Fig. 1 bis 5 gezeigte Anordnung ermöglicht daher eine sehr einfache Montage des Ausgleichsbehälters (4) am Wasserkasten (2), sichert aber auch die Lage und sorgt für eine äußerst stabile Verbindung zwischen Wasserkasten (2) und Ausgleichsbehälter (4). Die neue Anordnung eignet sich daher besonders für Wasser/Luft-Kühler, wie sie für Nutzfahrzeuge verwendet werden, wo die Beanspru­ chung relativ hoch ist.

In der Fig. 6 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Verbin­ dung zwischen dem Ausgleichsbehälter (4) und einem Kunststoff­ wasserkasten (2) gezeigt, bei der zwar ebenfalls das napfartige Ineinandergreifen von Krägen (9′, 10′, 11′ und 12′) von zwei Hohlstutzen (5 und 6) vorgesehen ist, die eine Lagesicherung bezüglich der Achse (27) bewirken sollen, bei der aber zusätz­ lich beide Hohlstutzen (5 und 6) jeweils mit einer Durchgangs­ öffnung (17) versehen sind, die eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Innenraum des Wasserkastens (2) und den Innenraum des Ausgleichsbehälters (4) bildet. Bei dieser Ausführungsform, bei der in der dargestellten Lage der Ausgleichsbehälter (4) noch nicht fest auf den Wasserkasten (2) aufgesetzt ist, dringt der Rand (9′) des Hohlstutzens (5) in den Ringspalt (14) ein, wenn der Ausgleichsbehälter (4) in Richtung der Achse (27) auf den Wasserkasten (2) aufgeschoben wird. Gleichzeitig damit wird der Kragen (12′) in den Ringspalt (13) geschoben und der ring­ förmige Stutzen (38′) dringt in den Zylinderraum (39) innerhalb des Kragens (11′) ein. Die Abmessungen sind dabei jeweils so gewählt, daß die Wandungen der ineinanderzuschiebenden Krägen sich berühren, so daß sie nach dem Ineinanderschieben ein dich­ tes Labyrinth bilden, das neben der Lagesicherung des Aus­ gleichsbehälters (4) am Wasserkasten (2) auch für eine Abdich­ tung der Flüssigkeitsverbindung zwischen Ausgleichsbehälter (4) und Wasserkasten (2) sorgt. Es ist auch noch möglich, Dichtungs­ ringe (18) vorzusehen, die an Absätzen (19 bzw. 19 a) zur Anlage kommen und zusätzlich für eine gute Abdichtung sorgen. Entspre­ chende Dichtringe (18) können natürlich auch bei der Ausfüh­ rungsform der Fig. 1 bis 5 vorgesehen werden, wo sie allerdings nicht die Dichtwirkung hervorzurufen brauchen, aber aufgrund ihres Einbaues dann für eine Dämpfung bei der Aufnahme von Be­ schleunigungskräften sorgen können. Der übrige Aufbau der An­ ordnung nach Fig. 6 hinsichtlich der Rastösen (8) und der Rast­ haken (7) entspricht jener der Fig. 3.

In der Fig. 7 schließlich ist eine weitere Variante gezeigt, bei der ebenfalls die Hohlstutzen (5 bzw. 6) am Ausgleichsbe­ hälter (4) bzw. Wasserkasten (2) gleichzeitig als Flüssigkeits­ verbindung ausgebildet sind. In diesem Fall ist dem Hohlstutzen (6) im Bereich des inneren Kragens (11′′) allerdings noch ein flanschartig nach innen vorspringender Kragen (40) zugeordnet, in dessen Öffnung ein Ventil (20) eingesetzt ist. Mit diesem Ventil (20) wird es möglich, besondere Kühlkreislaufbedingungen zu erfüllen. Die übrige, in Fig. 7 hier nicht mehr gezeigte Verrastung durch Rasthaken (7) und Ösen (8) entspricht jener der Fig. 1 bis 5.

Claims (14)

1. Wasser/Luft-Kühler mit Kunststoffwasserkästen und einem auf den oberen Wasserkasten aufgesetzten Ausgleichsbehälter aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgleichsbehälter (4) und Wasserkasten (2) mit zueinander korrespondierend ausgebil­ deten und ineinander steckbaren Verbindungszapfen (5, 6) verse­ hen sind, denen Rasthaken (7) zugeordnet sind.

2. Wasser/Luft-Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbindungszapfen als ineinander passende Hohlstutzen (5, 6) ausgebildet sind, denen diametral zur Achse (27) der Stutzen gegenüberliegende Rasthaken (7) und Rastösen (8) zugeordnet sind.

3. Wasser/Luft-Kühler nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hohlstutzen (5, 6) aus zwei konzen­ trisch zueinander angeordneten Krägen (9, 10, 11, 12) besteht, die jeweils einen Ringspalt (13, 14) zwischen sich belassen, in den ein Kragen des anderen Hohlstutzens hereinpaßt.

4. Wasser/Luft-Kühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasthaken (7) am Ausgleichsbe­ hälter (4) angespritzt und die Rastösen (8) auf den Längsseiten (2 a) des Wasserkastens (2) angeordnet sind.

5. Wasser/Luft-Kühler nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rastösen (8) als abstehende Laschen mit rechteckigen Kanälen ausgebildet sind, durch die die Rasthaken (7) durchgreifen und an einer Seite des unteren Randes (15) elastisch verhaken.

6. Wasser/Luft-Kühler nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der anderen Seite des unteren Randes (15) eine Gegenraste (16) zugeordnet ist, die ein ungewolltes Ausrasten des Rasthakens (7) verhindert.

7. Wasser/Luft-Kühler nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Stutzen (5, 6) jeweils mit einer Durchgangsöffnung (17) versehen und als Flüssigkeitsver­ bindung zwischen Wasserkasten (2) und Ausgleichsbehälter (4) ausgebildet sind.

8. Wasser/Luft-Kühler nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ineinander gesteckten Hohlstutzen (5, 6) ein Abdichtlabyrinth bilden.

9. Wasser/Luft-Kühler nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zusätzlich Dichtungsringe (18) vorgesehen sind, die an Absätzen (19, 19 a) in den Ringspalten (13, 14) anliegen.

10. Wasser/Luft-Kühler nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsbehälter und der Wasserkasten (2) aus verschiedenen Kunststoffen hergestellt sind und die Anordnung so getroffen ist, daß die Hohlstutzen (5, 6) aus dem Werkstoff, der den größeren Wärmeausdehnungsko­ effizienten aufweist, von dem Stutzen aus dem anderen Werkstoff umgeben sind.

11. Wasser/Luft-Kühler nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchgangsöffnung (17) ein Ventil (20) zuge­ ordnet ist.

12. Wasser/Luft-Kühler nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Anordnungen von Hohlstutzen (5, 6) bzw. (21, 22) am Ausgleichsbehälter (4) und am Wasserka­ sten (2) vorgesehen sind, die in Längsrichtung des Wasserka­ stens (2) auf Abstand zueinander angeordnet sind.

13. Wasser/Luft-Kühler nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine der beiden Hohlstutzen-Anordnungen (21, 22) aus einem, einem der beiden Teile zugeordneten Hohlstutzen (21) und aus einer dem anderen Teil zugeordneten Nut (22) besteht, deren Breite der Breite des Hohlstutzens (21) entspricht, deren Länge aber größer ist als die in gleicher Richtung gemessene Länge des Hohlstutzens (21).

14. Wasser/Luft-Kühler nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Hohlstutzen (21) einen ovalen Querschnitt be­ stitzt.