[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor-Kühler zum Kühlen eines flüssigen
Kühlmittels, das seinerseits einen Verbrennungsmotor kühlen kann.
[0002] Der Kühler für einen Verbrennungsmotor ist ein Wärmetauscher, in dem ein flüssiges
Kühlmittel durch die den Kühler durchströmende Umgebungsluft gekühlt wird. Die meisten
Kühler für Verbrennungsmotoren werden aus mehreren Gehäuseteilen zusammengesetzt.
Auf diese Weise können komplexe Kühlerstrukturen realisiert werden, kann der Einsatz
an teuren Rohstoffen reduziert und kann das Gewicht des Kühlers minimiert und optimiert
werden. Gängige Verbrennungsmotor-Kühler weisen als Gehäuseteile einen Wärmetauscher
aus Metall und jeweils seitlich angesetzte Wassermantelschalen aus Kunststoff auf.
Die vorgenannten Gehäuseteile weisen jeweils aufeinander liegende Flansche auf, die
durch eine mechanische Verbindung, beispielsweise durch Metall-Halteklammern miteinander
verbunden sind. Zur flüssigkeitsdichten Abdichtung der Flanschverbindung sind elastische
Dichtlippen in einen Flansch oder in beide Flansche eingelassen, die durch die Flansch-Verbindung
aufeinander gedrückt werden und auf diese Weise abdichten.
[0003] Als Kühlmittel in Kraftfahrzeugen wird in aller Regel Wasser verwendet. Da Verbrennungsmotoren
mit einer Temperatur von ca. 90 °C betrieben werden, steht der Kühlkreislauf, steht
also das Kühlmittel in dem Kühler unter Druck, um den Siedepunkt des Wassers auf über
100 °C zu erhöhen, Schon bei kleinen Undichtigkeiten zwischen den Flanschen der beiden
Gehäuseteile kann das unter Druck stehende Kühlmittel aus dem Kühler austreten. Die
Dichtigkeit der Flanschabdichtung kann durch kleine Deformationen der Flansche, durch
eine Verschlechterung der mechanischen Flansch-Verbindung oder durch andere äußere
mechanische Einflüsse relativ leicht gestört werden.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, einen Verbrennungsmotor-Kühler mit einer
verbesserten flüssigkeitsdichten und druckdichten Abdichtung zwischen zwei Gehäuseteile
zu schaffen.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
[0006] Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor-Kühler weist an dem Befestigungsflansch des
einen Gehäuseteiles eine umlaufende Dichtungsnut und an dem Befestigungsflansch des
anderen Gehäuseteiles einen in die Dichtungsnut hineinragenden umlaufende Dichtungssteg
auf, der mit Presssitz in die Dichtungsnut eingesteckt ist, wobei die Steckachse annähernd
senkrecht zu der Kraftachse der Presskraft steht. Durch den Presssitz des Dichtungssteges
in der Dichtungsnut wird die Flanschdichtung flüssigkeitsdicht und druckdicht abgedichtet.
Die eigentliche Dichtung erfolgt also nicht mehr in der Ebene der einander gegenüberstehenden
Flanschflächen, sondern erfolgt in der Dichtungsnut. Die Kraft, mit der die Abdichtung
generiert oder unterstützt wird, ist also nicht abhängig von der eigentlichen Verbindung
der beiden Gehäuseteile bzw. der beiden Flansche miteinander. Die Verbindung der Flansche
miteinander hat keine unmittelbare Wirkung auf die Qualität der Abdichtung, da die
die Abdichtungsqualität bestimmende Presskraft unabhängig ist von der Verbindungskraft
der Flanschverbindung. Die Presskraft, die zwischen dem Dichtungssteg und der Dichtungsnut
vorliegt, ist nahezu unabhängig von der Flanschverbindung. Auf diese Weise wird eine
langlebige und zuverlässige, flüssigkeitsdichte und druckdichte Verbindung der beiden
Gehäuseteile miteinander realisiert. Die Dichtung ist relativ unempfindlich gegenüber
äußeren Beschädigungen und Verformungen des Gehäuses, der Flansche bzw. der Verbindungs-Mittel.
[0007] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Dichtungssteg einen steifen Stegkörper
und eine verformbare Dichtlippe auf, wobei die Stegkörper-Weite geringer als die Dichtungs-Weite
ist, und die Dichtlippe auf einer der beiden Stegkörperseiten derart angeordnet ist,
dass die Dichtungsstegweite bei entspannter Dichtlippe größer als die Nutweite ist
Der Dichtungssteg besteht also im Wesentlichen aus zwei Teilen, nämlich dem steifen
Stegkörper und der verformbaren Dichtlippe. Die Dichtlippe ist über den gesamten Verlauf
des Stegkörpers durchgehend umlaufend. Die Dichtlippe ist an mindestens einer Seite
des Stegkörpers angeordnet, es kann jedoch an jeder der beiden Seiten des Stegkörpers
jeweils eine umlaufende Dichtlippe vorgesehen sein. Die Dichtlippe wird beim Einschieben
des Dichtungssteges in die Dichtungsnut derart verformt, dass der Dichtungssteg als
Ganzes in die Dichtungsnut eingesteckt werden kann. Der Stegkörper besteht aus einem
Material, das insbesondere eine hohe Dauerfestigkeit und Stabilität aufweist. Die
separate Dichtlippe hingegen ist auf eine lang andauernde Elastizität ausgelegt, die
langfristig eine zuverlässige Abdichtung sicherstellt.
[0008] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Dichtlippe elastisch verformbar. Die
Dichtlippe besteht beispielsweise aus Gummi und/oder aus einem elastisch verformbaren
Kunststoff.
[0009] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Dichtlippe formschlüssig an dem Stegkörper
befestigt. Beispielsweise kann die Dichtlippe hinterschnittene Haltefinger aufweisen,
die in entsprechende Halteöffnungen des Stegkörpers eingesteckt sind. Auf diese Weise
ist eine einfache und schnelle Montage der Dichtlippe an den Stegkörper möglich. Alternativ
oder ergänzend kann die Dichtlippe an dem Stegkörper auch auf andere Weise fixiert
werden, beispielsweise durch Verkleben oder Verschweißen.
[0010] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Verbindung der beiden Gehäuseteile
durch die beiden Flansche umfassende Halteklammern gebildet. Diese Verbindungstechnik
macht den Zusammenbau einfach und preiswert. Da die Abdichtung nicht mehr unmittelbar
durch die aufeinander liegenden Flansche gewährleistet wird, sondern durch die Anordnung,
bestehend aus dem Dichtungssteg und der Dichtungsnut, sind an die Flanschverbindung
keine sehr hohen Anforderungen mehr zu stellen. Durch die erfindungsgemäße Dichtung
können einfachere und preiswertere Verbindungstechniken zum Verbinden der Flansche
der beiden Gehäuseteile eingesetzt werden.
[0011] Vorzugsweise besteht ein Gehäuseteil aus Aluminium und besteht das andere Gehäuseteil
aus Kunststoff. Diese Kombination ist bei zeitgemäßen Verbrennungsmotor-Kühlern häufig
anzutreffen. Aluminium hat hervorragende Wärmeleit-Eigenschaften und Kunststoff ist
preiswert verfügbar, in komplexe Formen zu bringen und von geringem Gewicht.
[0012] Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der eine Gehäuseteil der eigentliche Wärmetauscher
des Kühlers und ist der zweite Gehäuseteil eine Wassermantelschale an einem bzw. an
beiden Längsenden des Wärmetauschers.
[0013] Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher erläutert.
[0014] Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittdarstellung eines Abschnittes eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor-Kühlers,
Figur 2 eine vergrößerte Darstellung eines Dichtungssteges des Kühlers der Figur 1,
Figur 3 eine zweite Ausführungsform eines Dichtungssteges mit einer zweiten Ausführungsform
einer Dichtlippe, und
Figur 4 eine weitere Ausführungsform einer Dichtlippe.
[0015] In der Figur 1 ist im Querschnitt ein Teil eines Verbrennungsmotor-Kühlers 10 zum
Kühlen eines flüssigen Kühlmittels dargestellt. Derartige Kühler werden beispielsweise
in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Als Kühlmittel dient bevorzugt Wasser, das innerhalb
des den Kühler 10 umfassenden Kühlkreislaufes unter Überdruck steht, so dass der Siedepunkt
des Wassers über 100 °C liegt.
[0016] Der Kühler 10 besteht im Wesentlichen aus zwei oder mehr Gehäuseteilen 12, 14, die
zu dem Kühler zusammengebaut sind. Vorliegend sind ein erstes Gehäuseteil 12, das
ein Aluminium-Wärmetauscher ist, und ein zweites Gehäuseteil 14, das eine Kunststoff-Wassermantelschale
bildet, dargestellt. Der Kühler 10 kann weitere Gehäuseteile aufweisen, die in der
Figur 1 der Einfachheit halber weggelassen sind. Die Gehäuseteile 12, 14 bilden ein
flüssigkeitsdichtes und druckdichtes Kühlmittelgehäuse 11.
[0017] Zur Fixierung der beiden Gehäuseteile 12, 14 miteinander ist eine mechanische Verbindung
15 vorgesehen, die Flansche 30, 32 des ersten und des zweiten Gehäuseteiles 12, 14
fest miteinander verbindet. Die Gehäuseteil-Flansche 30, 32 weisen jeweils einander
zugewandte zueinander parallele Stützflächen 31, 33 auf, die aufeinander liegen.
[0018] Die beiden Flansche 30, 32, der beiden Gehäuseteile 12, 14, werden durch eine mechanische
Verbindung 15 in Form einer Vielzahl von Metall-Halteklammern 16 zusammen gehalten.
Die Halteklammern 16 weisen Widerhaken 67 auf, die in entsprechende Halteöffnungen
69 der Flansche 30, 32, eingreifen. Mit den Halteklammern 16 wird eine einfache mechanische
Verbindung 15 der beiden Flansche 30, 32, realisiert.
[0019] Der Befestigungsflansch 30 des einen Gehäuseteils 12 weist eine umlaufende Dichtungsnut
17 auf, in die ein Dichtungssteg 20 des anderen Gehäuseteiles 14 hineinragt. Der Dichtungssteg
20 ragt von dem betreffenden Flansch 32 ab und ist derart ausgebildet, dass er mit
Presssitz in die Dichtungsnut 17 eingesteckt ist.
[0020] Der Dichtungssteg 20 der Figur 1 ist in der Figur 2 vergrößert dargestellt, Der Dichtungssteg
20 weist einen steifen Stegkörper 22 und eine verformbare Dichtlippe 18 auf. Die Weite
S des Stegkörpers 22 ist geringer als die Weite D der Dichtungsnut 17, Die Dichtungssteg-Weite
G bei entspannter Dichtlippe 18, wie sie in Figur 2 dargestellt ist, ist größer als
die Dichtungsnut-Weite D.
[0021] Die Dichtlippe 18 ist elastisch verformbar, und besteht beispielsweise aus Gummi
oder aus einem elastischen Kunststoff. Die Dichtlippe 18 ist formschlüssig an dem
Stegkörper 22 befestigt. Hierzu weist die Dichtlippe 18 hinterschnittene Haltefinger
60; 61 auf, die in entsprechenden Halteöffnungen 64; 66, des Stegkörpers 22; 22 stecken.
Die Haltefinger 60; 61 sind annähernd T-förmig ausgebildet. Die Haltefinger 60; 61
bestehen jeweils aus einem Verbindungsstift 26; 46 und einem Querbalken 28; 48, Der
Querbalken 28 kann als einfacher Balken ausgebildet sein, wie in den Figuren 1 - 3
dargestellt, der Querbalken 48 kann jedoch auch beispielsweise schwalbenschwanzförmig
ausgebildet sein, wie in Figur 4 dargestellt, Während der Dichtlippen-Körper 24; 44;
52 jeweils über den gesamten Flansche-Umfang durchgehend ist, sind die Haltefinger
60; 61 über die gesamte Länge des Dichtlippen-Köpers 24 vereinzelt angeordnet, beispielsweise
alle 10 mm. Der Dichtlippen-Körper 24 ist im Querschnitt halbkreisförmig.
[0022] Die Dichtlippe 18 kann in einer entsprechenden Haltenut 70 des Stegkörper 22 sitzen,
um den Dichtlippen-Körper 24 in Bezug auf die Steckrichtung in der Lage zu fixieren.
Zur Aufnahme der Haltefinger 60; 61 sind mehrere Halteöffnungen 64; 66 in den Stegkörper
22; 22' vorgesehen, in die die Haltefinger 60; 61 eingesteckt bzw. eingespritzt sind.
[0023] Der Dichtungssteg 20 sitzt mit Presssitz derart in der Dichtungsnut 17, dass seine
Steckachse 21 annähernd senkrecht zur Kraftachse 23 der Presskraft steht. Die Steckachse
21 ist die Achse, in der der Dichtungssteg 20 in die Dichtungsnut 17 eingeführt wird.
Die Kraftachse 23 der Presskraft ist die Achse, in der die Federkraft der Dichtlippe
18 im Wesentlichen wirkt. Da diese Presskraft zwischen den beiden Nutwände der Dichtungsnut
17 aufgebracht wird, ist jederzeit für eine ausreichende Dichtung gesorgt, selbst
dann, wenn die mechanische Flansch-Verbindung 15 an einer Stelle geschwächt ist, beispielsweise
durch das Fehlen einer Halteklammer 16. Die Dichtungsqualität der flüssigkeit- und
druckdichten Abdichtung ist nicht abhängig von der Qualität der mechanischen Verbindung
15, sondern weitgehend unabhängig davon.
[0024] Bei dem in der Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Dichtungssteges 20'
ist die Dichtlippe 42 gegenüber dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
variiert. Die Dichtlippe 42 weist einen im Querschnitt rechteckigen Dichtlippen-Körper
44 auf, der auf dem nutfreien Stegkörper 22 aufliegt.
[0025] Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Dichtlippe 50 weist der
Dichtlippen-Körper 52 drei zueinander parallele Lippenstege 54 auf. Hierdurch wird
auch bei einer Beschädigung des Dichtlippen-Körpers 52 weitgehend sichergestellt,
dass eine flüssigkeitsdichte und druckdichte Abdichtung erhalten bleibt.
1. Verbrennungsmotor-Kühler (10) zum Kühlen eines flüssigen Kühlmittels, mit
einem Kühlmittelgehäuse (11), das ein erstes Gehäuseteil (12) und ein zweites Gehäuseteil
(14) aufweist, das flüssigkeitsdicht und druckdicht mit dem ersten Gehäuseteil (12)
verbunden ist,
wobei eine mechanische Verbindung (15) Flansche (30, 32) des ersten und des zweiten
Gehäuseteils (12, 14) miteinander verbindet,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem einen Befestigungsflansch (30) eine umlaufende Dichtungsnut (17) und dem anderen
Befestigungsflansch ein in die Dichtungsnut (17) hineinragender Dichtungssteg (20)
zugeordnet ist, der mit Presssitz in die Dichtungsnut (17) eingesteckt ist, wobei
die Steckachse (21) annähernd senkrecht zur Kraftachse (23) der Presskraft steht.
2. Verbrennungsmotor-Kühler (10) zum Kühlen eines flüssigen Kühlmittels nach Anspruch
1, wobei der Dichtungssteg (20) einen steifen Stegkörpers (22; 22') und eine verformbare
Dichtlippe (18; 42; 50) aufweist, und die Stegkörper-Weite S geringer ist als die
Dichtnut-Weite D, und die Dichtlippe (18; 42; 50) auf einer der beiden Stegkörperseiten
derart angeordnet ist, dass die Dichtungssteg-Weite G bei entspannter Dichtlippe (18;
42; 50) größer als die Dichtungsnut-Weite D ist.
3. Verbrennungsmotor-Kühler (10) zum Kühlen eines flüssigen Kühlmittels nach Anspruch
1 oder 2, wobei die Dichtlippe (18; 42; 50) elastisch verformbar ist.
4. Verbrennungsmotor-Kühler (10) zum Kühlen eines flüssigen Kühlmittels nach einem der
Ansprüche 1-3, wobei die Dichtlippe (18; 42; 50) formschlüssig an dem Stegkörper (22;
22') befestigt ist.
5. Verbrennungsmotor-Kühler (10) zum Kühlen eines flüssigen Kühlmittels nach einem der
Ansprüche 1-4, wobei die Dichtlippe (18; 42; 50) mehrere hinterschnittene Haltefinger
(60; 61) aufweist, die in entsprechenden Halteöffnungen (64; 66) des Stegkörpers (22;
22') stecken.
6. Verbrennungsmotor-Kühler (10) zum Kühlen eines flüssigen Kühlmittels nach einem der
Ansprüche 1-5, wobei die Verbindung (15) durch die Flansche (30, 32) umfassende Halteklammern
(16) gebildet wird.
7. Verbrennungsmotor-Kühler (10) zum Kühlen eines flüssigen Kühlmittels nach einem der
Ansprüche 1-6, wobei ein Gehäuseteil (12) aus Aluminium und das andere Gehäuseteil
(14) aus Kunststoff besteht.
8. Verbrennungsmotor-Kühler (10) zum Kühlen eines flüssigen Kühlmittels nach einem der
Ansprüche 1-7, wobei das erste Gehäuseteil (12) ein Wärmetauscher und das zweite Gehäuseteil
(14) eine Wassermantelschale ist.