(57)【要約】      （修正有）【課題】自動車の暖房、換気、及び空調システムにおける軸方向シーリングシステムの感温性の低減に対する改善と、高い信頼性、組立の容易性、及び様々な動作環境への適応性の容易化と、高度な柔軟性、且つ少量の材料しか必要としないこととを目的とする。【解決手段】一方がオス接続構成要素を有し、他方がメス接続構成要素を有する２つの固体接続ブロック２、２’を含む、流体通過導管１、１’を接続するための軸方向シーリングシステムに関し、これにより、固体接続ブロック２、２’は、弾性撓み可能な伝達構成要素４を備えた少なくとも１つのネジ又はボルト３を含む締結手段によって互いに接して押圧され、該オス及びメス接続構成要素は、プリテンション下でネジ又はボルト３の弾性撓み可能な伝達構成要素４が軸方向シーリングシステムの固体接続ブロックの１つ２を支持することに基づいて互いにシーリング接触する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通過導管（１、１’）を接続するための軸方向シーリングシステムであって、
一方がオス接続構成要素を有し、他方がメス接続構成要素を有する２つの固体接続ブロック（２、２’）を含み、
前記固体接続ブロック（２、２’）は、弾性撓み可能な伝達構成要素（４）を備えた少なくとも１つのネジ（３）を含む締結手段によって互いに接して押圧され、前記オス及びメス接続構成要素は、前記ネジ（３）の弾性撓み可能な構成要素（４）が、プリテンション下で、軸方向シーリングシステムの固体接続ブロックの少なくとも１つ（２）を支持することによって、互いにシーリング接触するようになっていることを特徴とする軸方向シーリングシステム。
【請求項２】
前記弾性撓み可能な伝達構成要素がディスク状バネ（４）であることを特徴とする請求項１に記載の軸方向シーリングシステム。
【請求項３】
前記固体接続ブロック（２、２’）が金属で形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の軸方向シーリングシステム。
【請求項４】
前記固体接続ブロック（２）の少なくとも１つがアルミニウムで形成されることを特徴とする請求項３に記載の軸方向シーリングシステム。
【請求項５】
前記ネジ又はボルト（３）がスチールで形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の軸方向シーリングシステム。
【請求項６】
室温での前記弾性撓み可能な伝達構成要素（４）は、前記軸方向シーリングシステムの固体接続ブロック（２）の１つを最小シーリング力の３倍から６倍で支持するようにプリテンションされることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の軸方向シーリングシステム。
【請求項７】
前記弾性撓み可能な伝達構成要素（４）が、−６０℃から１６０℃の温度範囲において前記ネジ（３）及び前記固体接続ブロック（２、２’）の熱に起因する膨張の差異を補償することができるような寸法にされることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の軸方向シーリングシステム。
【請求項８】
前記弾性撓み可能な伝達構成要素（４）が、−４０℃から２００℃の温度範囲において前記ネジ又はボルト（３）及び固体接続ブロック（２、２’）の熱に起因する膨張の差異を補償することができるような寸法にされることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の軸方向シーリングシステム。
【請求項９】
前記システムが、空調ユニットの冷媒回路に組み込まれることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の軸方向シーリングシステム。
【請求項１０】
前記システムが、自動車の暖房、換気、及び空調システムの冷媒回路に組み込まれることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の軸方向シーリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体通過導管を接続するためネジ留めによって接続可能な軸方向シーリングシステムに関し、より具体的には、広い温度範囲にわたって一様なシーリング効果を示すかかるシステムに関する。広い許容温度範囲に向けたシーリングシステムは、例えば、自動車の暖房、換気、及び空調システムなど冷媒を含むプラントにおいて必要とされている。
【背景技術】
【０００２】
軸方向シーリングシステムは通常、オス及びメス構成要素と呼ばれることが多い円錐状に係合する少なくとも２つの流体通過成形部品を含み、これは、最小の力で互いに係合されて押圧されるとシーリング作用が生じ、これらの間には必ず別個のシーリング媒体が必要とは限らない。特定の配置の結果、プリテンション力により、側面、円錐壁、又は推力を強める類似の表面構造など、最初にシーリング作用を制御する表面に有意な高い接触力を部分的に生じさせることができる。
【０００３】
従って、様々な動作条件に応じて、それぞれの動作サイクルにわたって保持される必要がある最小のプリテンション力が指定される。これは、使用材料のある程度の大きな要件となる。
動作圧力が高い場合には、軸方向嵌合シーリングシステムを用いることが多く、これは、金属ブロックが互いに押圧されると係合することにより必要なシーリング作用を生じる対応するオス及びメスシール構成要素を備えた固体金属ブロック（嵌合ブロック、接続ブロック）を含む。
【０００４】
構成要素を互いに押圧することは、一般的及び経済的理由から比較的単純な接続手段によって行われる。例えば、シール構成要素を備えた金属ブロックが単純に互いにネジ留めされる。
プリテンション力が変動する場合には問題が生じ、これは、例えば材料の疲労、沈降、使用される構成要素の熱膨張係数が異なること、又は使用材料の強度の温度依存性が過度に大きいことによって引き起こされる可能性がある。この変動は、最小プリテンション力を予防的に増大させることで必ずしも補償できるとは限らない。
【０００５】
空調ユニットは、特に車両で使用される場合、軸方向シーリングシステムのシーリング構成要素として直接備えられる幾つかのアルミニウム構成要素を含む。しかしながら、アルミニウム構成要素は、沈降し過負荷の影響を受けやすい傾向にあり、不可逆性の損傷又は変形をもたらす可能性がある。
【０００６】
更に、軸方向シーリングシステムのアルミニウム構成要素は通常、他の金属から作られた構成要素と組み合わされる。従って、熱膨張係数が異なる結果、温度が広範に変動することでシステムに応力を生じる可能があり、これは上述のアルミニウム構成要素の過負荷を生じさせることになる。
【０００７】
これらの材料の組合せは通常、軸方向シーリングシステムの１つの嵌合ブロックがスチール製であり、対応する嵌合ブロックがアルミニウム製である場合に与えられ、この両ブロックでは、一般に、引張強度の理由により用いられることが多いスチールボルト又はネジなどのスチール接続手段によって共に押圧される。特にネジ又はボルトは、アルミニウムブロックとは明らかに異なる熱膨張係数を有する。従って、１００度の温度変化は、既にアルミニウムを不可逆的に変形させる応力を生じる可能性があり、その後、温度変化によって解放された後、特に振動によって影響を受けた後にこうしたシステムのシーリングが失われ、収容流体を外部に漏出させ得る結果となる恐れがある。
【０００８】
異なる熱膨張係数を有する構造要素を損傷することなく広い温度範囲にわたって互いに堅固に接続する締結手段は公知である。例えば、広い温度範囲にわたって確実に接触した状態で電気接続を保持するためにディスク状バネを備えたネジ又はボルトを使用することは公知である（欧州特許第００２０１２０Ａ１号）。
【０００９】
更に、フレーム型キャリア構成要素のステープラ留め構成は公知であり、熱電空冷ユニットとして幾つかのペルチェ素子を含み、ディスク状バネを備えたネジ又はボルトによって互いに固着される（ドイツ特許第１０１９６９９５Ｂ４号）。
この両出願は、温度が部分的に有意に変化する間、ディスク状バネを備えたネジ又はボルトは単に、様々な組立体間の恒久的機械接触を確保する多部品構造における熱応力の均衡を保つのに用いられる点で共通している。
【００１０】
しかしながら、互いに対して固定された位置決めが可能で且つ互いに恒久的に接触した状態を維持する必要のある多くの構成要素の組立体を必要とし、このため広い温度変化にわたって恒久的接触が維持され、更に例えば流体に対するシーリング効果をもたらすために過剰の接触圧力が常に確保される必要があるシステムにおいて、接続要素によって生成可能な力を保持される構成要素に伝達することができる弾性撓み可能な伝達構成要素を備えたネジ留め接続はこれまで使用されていなかった。
【００１１】
特に、比較的高圧で冷媒が流れる自動車の暖房、換気、及び空調システムで用いられる軸方向シーリングシステムでは、どのような状況においても、更に衝撃又は振動により擾乱加速が生じた場合でもシーリング効果が保持される必要があり、互いに接続される構成要素間の相対移動を理論上は可能にする弾性撓み可能な伝達構成要素を備えた接続要素は、様々な理由で使用されていなかった。
【００１２】
【特許文献１】欧州特許第００２０１２０Ａ１号公報
【特許文献２】ドイツ特許第１０１９６９９５Ｂ４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、好ましくは自動車の暖房、換気、及び空調システムにおける軸方向シーリングシステムの感温性の低減に対する改善された設計解決策を示すことであり、高い信頼性、組立ての容易性、及び様々な動作状況に対する適応性が容易であること、並びに高度な柔軟性があり、且つ少量の材料しか必要としないことによって特徴付けられる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本問題は、請求項１の特徴を備えたネジ留めによる軸方向シーリングシステムによって解決される。請求項２から１０は、本発明によるシステムの有利な実施形態を与える。
【００１５】
現行の見解とは対照的に、本発明は、軸方向シーリングシステムの構成要素を接続するための締結手段としてネジ又はボルト（以下ネジと呼ぶ）を使用することに基づいており、該構成要素は、特に車両の暖房、換気、及び空調システムの一部としてシーリング接触で共に保持され、これによってネジは、軸方向シーリングシステムの構成要素の少なくとも１つをプリテンションした状態で支持する弾性撓み可能な伝達構成要素を備えている。
しかしながら、本発明による車両の暖房、換気、及び空調システムのかかる接続要素の用途は、以下に詳細に説明される様々な境界条件に付加される。
【００１６】
最近の暖房、換気、及び空調システムにおいて冷媒は現在高圧であるので、軸方向シーリングシステムにおいて信頼性の高いシーリング効果を得るために、軸方向シーリングシステムの単一の構成要素に作用する可能性のある全ての力を超える最小プリテンション力が必要となっており、これは、これらの構成要素が固体金属ブロックであっても、例えば車両における衝撃作用又は激しい振動によって現実に予想される擾乱加速によって引き起こされる。特にシーリング接触を確立するのに備えられる構成要素の全ての寸法決定作業は、これら最小プリテンション力に関する知識に基づく必要がある。
【００１７】
部分的に軽金属（特にアルミニウム）からなる軸方向シーリングシステムの幾つかの構成要素の製造は更に、シーリング接触を保持する必要のある軸方向シーリングシステムの構成要素を互いに接触させる締結手段として機能するネジで弾性撓み可能な伝達構成要素を寸法決定する場合に擾乱加速の考慮を無視できることに寄与する。
【００１８】
加えて、アルミニウムの使用は、最大許容可能シーリング力を考慮することが必要な要因となる。従って、最小プリテンション力が冷媒の圧力増大に伴って上昇するので、アルミニウム構成要素が使用される場合には、シーリング接続を維持するための軸方向シーリングシステムに加えられる力が制限されることになる。同時に、特に一部のスチールのような他の材料と組み合わされてアルミニウム構成要素を使用すると、熱誘起応力が発生し、比較的狭い力ウィンドウが残される危険性が高くなる。
【００１９】
驚くべきことに、現在の見解とは対照的に、特にディスク状バネなど弾性撓み可能な伝達構成要素を備えたネジは、これらの構成要素が自動車の通常の擾乱加速領域に曝される場合でも、高圧で流れる流体が通過する軸方向シーリングシステムの構成要素を接続するのに好適であることがわかった。
【００２０】
従って、本発明は、好ましくは高圧の流体用の流体通過導管を接続する軸方向シーリングシステムを備え、一方がオス接続構成要素を有し、他方がメス接続構成要素を有する２つの固体接続ブロックを含み、これによって固体接続ブロックは、弾性撓み可能な伝達構成要素を備えた少なくとも１つのネジを含む締結手段によって互いに押圧され、オス及びメス接続構成要素は、ネジの弾性撓み可能な伝達構成要素がプリテンション状態で固体接続ブロックの少なくとも１つを支持することに基づいて互いにシーリング接触するようになる。有利なことに、弾性撓み可能な伝達構成要素は、ディスク状バネとして構成される。ほとんどの場合において、固体接続ブロックは金属で形成される。良好なシーリング及び接続性を実現するためには、異なる強度特性を備えた金属の固体接続ブロックを形成することが成果を挙げられることが判明した。特に暖房、換気、及び空調システムのような自動車用途など完成機器の最終重量が極めて関連する領域において、固体接続ブロックの１つをアルミニウムで形成することは有利である。しかしながら、スチールはネジ又はボルトの材料となることがわかった。
【００２１】
本発明に記載される締結手段の有用性では、弾性構成要素の構成が特に重要である。室温での弾性撓み可能な伝達構成要素は、最小シーリング力の３倍から６倍で軸方向シーリングシステムの固体接続ブロックの１つを支持するようにプリテンションされることは有利であることが判明した。
【００２２】
本明細書によれば、弾性撓み可能な伝達構成要素は、−６０℃から１６０℃の温度範囲においてネジ及び固体接続ブロックの熱に起因する膨張の差異を補償することができるような寸法にする必要がある。ディスク状バネが弾性撓み可能な伝達構成要素として用いられる場合、本発明の別の利点は、交換が容易であり異なる使用要件に良好に適合することである。そのため、例えば、弾性撓み可能な伝達構成要素は、代替的に、−４０℃から２００℃の温度範囲にあるネジ及び固体接続ブロックの熱に起因する膨張の差異を補償することができるような寸法にすることができる。更に弾性撓み可能な構成要素は、トルク公差（１０±２０％）及び摩擦係数（μ＝０．０９から０．１５）などのネジの公差、及び特に好ましくはアルミニウムである感温性材料の沈降作用を補償するように機能することができるような寸法にすることができる。
【００２３】
記載された利点により、本発明によるシステムは、空調ユニットの冷媒回路への組み込みに役立つ。特に車両の暖房、換気、及び空調システムの冷媒回路への組み込みに適している。
本発明の軸方向シーリングシステムは、恒久的な流体通過チャネルの流体密封接続が確立されることが重要である場合は常に好適である。
【００２４】
恒久的シーリング作用によって、冷媒の環境への排出が明確に低減され、例えば、環境保護の態様を考慮することが高く評価される空調ユニットにおいて、補充がほとんど必要ないのでサービス需要も低減される。
本発明によるシールを備えた空調ユニットの製造者は、より長い保証期間を可能とすることができ、これはマーケティング上高度に有効であり、エンドユーザの運転コスト低減が達成される。冷媒の気づかない損失に起因するプラントへの損傷の危険性が低減されると共に償却費用が少なくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下では実施形態の一例を用いて本発明を説明する。
【００２６】
図１は、各場合において生じたシーリング力に関連した様々な動作温度での本発明による軸方向シーリングシステムの複合表示を示している。下側の図は、関連するユニットの様々な動作温度で生じるシーリング力をプラットフォーム形領域で表している（実線）。比較のために、弾性撓み可能な伝達構成要素を持たない従来の締結手段を用いて同じ様々な動作温度で発生するシーリング力が点線で描かれている。
表示の上部で図表の各プラットフォームの上には、本発明による軸方向シーリングシステムが対応する変位状態で示されている。
【００２７】
図示の左部分は、高圧流体用の流体通過導管１、１’を接続する軸方向シーリングシステムを示し、該システムは２つの固体接続ブロック２、２’を含み、１つはオス接続構成要素を有し、他はメス接続構成要素を有し、双方とも接続された状況では見えない。固体接続ブロック２、２’は、締結手段３によって互いに接して押圧され、該締結手段は本質的にディスク状バネ４の形態で弾性撓み可能な伝達構成要素４を備えたネジ３’を含み、オス及びメス接続構成要素は、プリテンション（予引張力）下でネジ３の弾性撓み可能な伝達構成要素４が軸方向シーリングシステムの固体接続ブロック２、２’の少なくとも１つ、好ましくは上側固体接続ブロック２を支持することに基づいて互いにシーリング接触するようになる。ネジ３は、ステンレス鋼で形成され、このために雌ネジ山を有する下側固体接続ブロックブロック２’にネジ留めされ、アルミニウム製の上側固体接続ブロック２の孔を貫通し、その上端部で上記ブロック２よりもわずかに隆起する。これによって生成されるアルミニウムの上側固体接続ブロック２の上端部とネジ頭部５の底部との間の距離は、プリテンションされた（予引張力がかけられた）ディスク状バネ４によって占められる。システムは室温で示されている。ディスク状バネ４のプリテンションは、最小シーリング力を明示的に上回る平均シーリング力が生じるように設定される。このために必要とされるディスク状バネ４の撓みによって、双方向で更に撓みが示される位置を始点とすることが可能になる。
【００２８】
図示の中央部分は、２００℃の動作温度での同じ軸方向シーリングシステムを示している。固体接続ブロック２、２’は、特にスチールとアルミニウムの金属固有の熱膨張係数が異なることに起因してネジ３よりも有意に膨張して長くなる。ディスク状バネ４の撓みは、上側固体接続ブロック２の停止部に達する直前であると思われる。生成されるシーリング力は、明らかに図の第１の部分よりも大きくなる。
【００２９】
図示の右側部分は、−４０℃の動作温度での同じ軸方向シーリングシステムを示している。固体接続ブロック２、２’は、ネジ３よりも有意に急激に縮小される。ディスク状バネ４の撓みは、上側固体接続ブロック２から離昇する直前であると思われる。生成されるシーリング力は、図の第１の部分と比べて明らかに小さくなり、最小シーリング力に近い値にまで低下する。それでも十分なシーリング作用が確保される。
【００３０】
比較のために点線で描かれた線から、弾性撓み可能な伝達構成要素を持たない従来の締結手段が用いられる場合の同様の様々な動作温度で発生する、それぞれのシーリング力が読取られる。
【００３１】
第１の領域において、室温ではシーリング力は同じであり、対応する調整によって設定することができる。シーリング力は、本発明による弾性撓み可能な伝達構成要素を備えた締結手段、すなわちディスク状バネを備えたネジの使用に比べて、２００℃まで上昇した温度ではかなり増大する。他方、−４０℃までの冷却が生じると、シーリング力はかなり急激に低下する。この場合、シーリング力は、最小シーリング力を下回ほど低下し、冷媒の漏出の危険性を生じる可能性がある。過剰なシーリング力が原因でアルミニウム構成要素の不可逆的な変形又は損傷が生じる場合があるので、このシーリング力の急激な低下は、１つには、２００℃まで加熱する間にシーリング力の増大が高過ぎることによって引き起こされる可能性がある。
【００３２】
図２は、実施例としてディスク状バネによって説明される本発明によるシステムにおいて使用するのに好適な弾性撓み可能な伝達構成要素の、マーク付きパラメータ領域を備えた力／変位の図表を示す。仮想ディスク状バネのそれぞれの撓みに応じて、本発明による構成において最小復元力が生じ、これは、それぞれの最大許容シーリング力から得ることができ、更に、最大許容シーリング力及び最も感度の高い構成要素（一般にアルミニウム構成要素）の負荷容量から得ることができる最大許容復元力が生じる。両復元力は、必ずしもディスク状バネの撓みに線形依存である必要はないが、パラメータ領域をマークした斜線領域の上限及び下限を形成し、実際に用いられるディスク状バネの力／変位のコースは該領域内を辿る必要がある。各ディスク状バネ及び広い意味で各弾性撓み可能な伝達構成要素は、その復元力が撓みの固有の連続した関数であり、この関数が斜線領域内を辿る領域内で本発明によって定義される弾性撓み可能な伝達構成要素として用いることができる。例証として、適当なディスク状バネの力／変位コースがプロットされ、これにより最小撓み６、最大撓み７、及び室温での撓み８の各点が別個にマークされている。
【００３３】
最後に、図１に示されるような本発明によるシステムの寸法の実施例を与える。すなわち、オス接続構成要素を備えたステンレス鋼からなる下側固体接続ブロックブロック２’は、厚さ２０ｍｍ及び熱膨張係数１．６０Ｅ−０５  １／Ｋである。メス接続構成要素を備えたアルミニウムからなる上側固体接続ブロック２は、厚さ２０ｍｍ及び熱膨張係数２．４０Ｅ−０５  １／Ｋである。
ディスク状バネ４を備え、両方の固体接続ブロックを接続するネジ３は、スチールで形成され、有効長４０ｍｍ及び熱膨張係数１．１０Ｅ−０５  １／Ｋである。１６０℃から−６０℃の間の温度範囲における熱による長さの偏差は、０．０５７６ｍｍから−０．０２１６ｍｍの範囲である。およそ２ｋＮのシーリング力を保証する初期バネ力は、レバー作用、内部圧力、環境条件、及び沈降を更に考慮して、およそ１０ｋＮに設定される。使用されるディスク状バネ４は、ほぼ２０ｋＮの程度のバネ定数を有し、０．４ｍｍの撓みを備える。
【００３４】
本システムは、様々な寸法のディスク状バネ４を用いた他の動作条件に容易に適応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】各場合において生じるシーリング力に関連して様々な動作温度での本発明による軸方向シーリングシステムの多重表示を示す図である。
【図２】本発明によるシステムの使用に好適な弾性撓み可能な伝達構成要素のマークされたパラメータ領域を有する力／変位図表である。
【符号の説明】
【００３６】
１、１’  流体通過導管
２、２’  固体接続ブロック
３  締結手段
４  弾性撓み可能な構成要素
５  ネジ頭部
【図１】
2007327644.tif 000003
【図２】
2007327644.tif 000004
【外国語明細書】
2007327644.tif 000005
2007327644.tif 000006
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2007327644.tif 000009
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