用于散热器组件的圆头索环的制作方法
【专利摘要】一种用于散热器组件的圆头索环，用于插入散热器的集管板的开口中，其具有带有主体外径的圆柱形外表面、靠近主体的顶面并远离主体的外表面向外延伸环形肩部，和环形凸圈，所述环形凸圈靠近主体的底面，并远离主体的外表面向外延伸，具有大于主体外径的凸圈外径。环形凸圈包括锥形底部，该锥形底部朝主体的底面延伸具有减小的外径，锥形底部终止于小于主体外径的底部外径。所述圆头索环可为散热器组件的集管板开口提供更可靠的索环定位，降低散热器组件所需的组装时间，并可降低安装索环至集管板开口内需要的力。
【专利说明】用于散热器组件的圆头索环
【技术领域】
[0001]本实用新型总体上涉及一种管翅式换热器。更具体地说，本实用新型涉及一种圆头索环，其便于由多个安装在冷却剂歧管之间的管翅组件形成的散热器的装配。
【背景技术】
[0002]大型重型机械，如推土机、装载机和挖掘机，需要大的散热器为发动机冷却。一个普通的散热器设计是管和翅片结构，其中大量的管翅组件安装到上部和下部冷却剂歧管并以列和行布置。铜锁紧管(CGT)散热器是昂贵的，其中铜的管翅组件固定在冷却剂歧管或其他部件的散热器上。在制造机器中追求成本降低导致铝锁紧管(AGT)散热器的发展。铝比铜更便宜、比铜更轻，但可塑性更小。
[0003]构成CGT或AGT散热器的管翅组件固定在冷却剂歧管上，并用弹性索环或密封件与冷却剂歧管密封。每个管可以包括围绕管的下端向外延伸的环形凸圈，并且每个密封件都包括用于接收凸圈并保持管翅组件到位的周向槽。于1966年7月29日颁发给玛瑞的美国专利号3391732公开的一个这样的管子和密封结构的散热器，包括:具有上、下表面分别带有孔的上、下散热器水箱元件，在它们之间延伸的翅管具有可移动的长度和定位在孔内的弹性索环，以便围绕靠近其端部的管以防止那里周围的泄漏。径向向外延伸的凸缘靠近各导管的下端形成，下索环在其内表面上具有凹槽。凹槽接收管上的凸缘，并实质上防止管从孔中的意外脱离。散热器结构的附加连接结构具有导管，导管的端部通过索环或密封件的接合以保持导管端部在集管板的开口，该附加连接结构在1995年7月18日颁发给Janezich等人的美国专利号5433268中公开。
[0004]在管和索环连接结构中，例如上面引用的参考文献中所教导的那些，索环的本体通常由橡胶或其它弹性材料制成，并具有大于穿过的集管板的开口内径的外径，以使索环插入其中时，在开口中紧密配合。这种尺寸关系有助于确保在索环和集管板之间形成紧密的密封，但是可能在散热器的组装过程中产生问题。索环的底部边缘比索环将安装的开口大，并且当索环与开口对正时，存在干涉关系。当施加一个力于按压索环插入开口，力必须压缩索环，直到力克服索环底部边缘和集管板的外表面之间的干涉。当索环未对准集管板的开口时，所需的力进一步增加，并且索环甚至可能翻倒或部分地落入开口并且在索环可以安装在开口内之前需要重新定位。在常规CGT和AGT散热器中，数百个管安装在集流管之间，并且每一集流管的每个管都需要索环。因此，具有760个管的散热器将需要1520个索环，它们的每一个必须安装在对应的开口中。由于组装的元件数量大，制造时间可能大大增加，其中在集管板上安装先前已知的索环存在系统性问题。
【发明内容】
[0005]本实用新型提供了一种改进的索环设计，为散热器组件提供相对于集管板开口中更可靠的索环定位，这些组件插入集管板开口以降低散热器组件所需的制造时间，并降低安装索环至集管板开口内需要的力。[0006]在本实用新型的一个方面，公开了一种用于散热器组件的圆头索环，用于插入散热器的集管板的开口中，索环包括圆柱形主体，其具有顶面、底面和具有主体外径的圆柱形外表面；环形肩部，其靠近主体的顶面，并远离主体的外表面向外延伸，具有大于主体外径的肩部外径；以及环形凸圈，其靠近主体的底面，并远离主体的外表面向外延伸，具有大于主体外径的凸圈外径；所述环形凸圈包括锥形底部，该锥形底部随着锥形底部向下朝主体的底面延伸，其外径随之减小，锥形底部终止于小于主体外径的底部外径。
[0007]其中，所述环形凸圈包括弯曲的顶部，该顶部过渡到锥形底部，弯曲的顶部包括具有圆弧形的外表面。
[0008]其中，所述环形凸圈的弯曲的顶部从主体的外表面，以相对于平行于主体的外表面的直线的一个初始角度向外延伸，初始角度的值在一个范围内，该范围的下限为40°、上限为50°。
[0009]其中，所述环形凸圈的锥形底部以相对平行于主体的外表面的直线的一个角度向主体的底面靠近，该角度的值在一个范围内，该范围的下限为25。、上限为35°
[0010]进一步的，所述索环还包括主体底部，其从环形凸圈的锥形底部向主体底面延伸，所述主体底部是圆柱形的，并具有底部外径，该底部外径等于环形凸圈的锥形底部部分的底部外径。
[0011]其中，所述集管板的开口具有开口内径，其中，环形凸圈的锥形底部的底部外径小于所述的开口内径，主体的外径大于所述的开口内径。
[0012]所述主体包括内表面，其限定了从主体的顶面向主体底面延伸的圆柱形孔，其中，内表面还限定了延伸进入环形肩部的圆柱形孔的环形槽。在本实用新型的另一个方面，公开一种用于散热器组件的圆头索环，用于插入散热器集管板的开口中，索环包括圆柱形主体，其具有顶面、底面、具有主体外径的圆柱形外表面，和内表面，内表面限定圆柱形孔，该孔从主体的顶面向主体的底面延伸；索环还包括环形肩部，其靠近主体的顶面，并远离主体的外表面向外延伸，具有大于主体外径的肩部外径；以及环形凸圈，其靠近主体的底面，并远离主体的外表面向外延伸，具有大于主体外径的凸圈外径；环形凸圈包括弯曲的顶部和锥形底部，该锥形底部随着锥形底部从弯曲的顶部向下朝主体的底面延伸，其外径随之减小，锥形底部终止于小于主体外径的底部外径；索环的圆柱形主体底部从环形凸圈的锥形底部向主体的底面延伸,主体底部具有与锥形底部的底部外径相同的底部外径。
[0013]进一步的，所述环形凸圈的弯曲的顶部从主体的外表面，以相对于平行于主体的外表面的直线的一个初始角度向外延伸，初始角度为45°。
[0014]其中，所述环形凸圈的锥形底部以相对于平行于主体的外表面的直线的一个角度向主体的底面靠近，该角度等于30°。
[0015]采用上述技术方案，可为散热器组件的集管板开口提供更可靠的索环定位，降低散热器组件所需的组装时间，并降低安装索环至集管板开口内需要的力。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是用在散热器中的管翅组件的透视图；
[0017]图2是图1的管翅组件的局部的透视图，显示了根据本实用新型的索环的一个实施例，以及集管板的一部分，该集管板具有用于接收索环的开口，还显示了管翅组件的底部端部；
[0018]图3是沿图2的3-3线方向的索环和集管板的侧剖视图；
[0019]图4是图3中索环的部位4的放大图；
[0020]图5是图2中索环和集管板的侧剖视图，其中，索环的底端插在集管板开口上方；
[0021]图6是图2中索环和集管板的侧剖视图，其中，索环插入集管板开口 ；
[0022]图7是图6的已安装的索环和集管板开口的侧剖视图，其中，图1的管翅组件的底端由索环插入并固定。
【具体实施方式】
[0023]虽然以下文字阐述了本实用新型的众多不同实施例的详细描述，但应当理解，保护的法律范围由本专利的权利要求书陈述的词语来限定。详细描述应解释为仅是示例性的，并不描述每一可能的实施例，因为如果不必要的话，描述每一可能的实施例是不切实际的。许多可替代的实施例可以实施，使用现有技术或本专利的申请日之后发展的技术，其仍落入限定保护范围的权利要求书的范围内。
[0024]还应当理解，除非术语在本专利中使用句子“如本文所用，术语‘_’在此定义
为意指......”或者类似的句子，没有意图以限制该术语的含义，无论是明示或暗示，超出
其平常或普通意义，这一术语不应解释为限定在基于本专利的任何部分所作的任何陈述的范围内(除非是权利要求的语言)。在本专利的末尾权利要求中叙述的任何术语是指在本专利中以单一的含义相一致的方式，这样是为清楚的目的，以不使读者混淆，并且这并不意味着这样的权利要求术语通过暗示或其他方式限定为单一含义。
[0025]图1是一种管翅组件10的透视图，这种管翅组件10用在大型重型车辆的散热器中。管翅组件10包括管12，管12具有多个从其自身向外延伸的翅片14。管12具有外表面和大致椭圆形、圆柱形和细长主体16，该主体16具有扁平的侧面18与圆形的端部20连接，并限定纵向轴线A。管12还可以包括大致为圆柱形的顶端22和用于连接冷却剂歧管(未示出)的集管板26 (图2)的大致圆柱形的底端24。各翅片14由细长主体16的侧面18径向向外延伸。如下面进一步解释的，管12至少在其底端24由圆头密封件或索环30 (图2)支撑，以防止在底端24和相应的冷却剂歧管的集管板26之间的泄漏。
[0026]图2是图1的管翅组件10的底部的局部透视图。沿与相应的圆头密封件或索环30和相应的冷却剂歧管的集管板26显示。索环30可以由橡胶或其它合适的弹性材料制成，该弹性材料能够变形并与集管板26配合，在它们之间形成一个大致的气密和水密密封。索环30也可以设置有涂层材料，如特氟隆涂层，以增加索环30的整体鲁棒性。索环30具有大致圆柱形的主体32、从主体32向外延伸的环形凸缘或肩部34靠近索环30的顶面35，和内表面，该内表面通过索环30的本体32限定一纵向孔36。内表面还限定一环形槽38，该环形槽38在孔36内并延伸到环形肩部34内，构造成在管12的底端24的外表面上接收一环形凸圈40。凸圈40围绕管12底端24周向地形成。凸圈40可以作为挤压管12的一部分整体地形成，并且当管12的底端24和索环30安装在集管板26的开口 42内时，凸圈40通过安装在形成在索环30内的环形凹槽38内，设计为帮助固定管12至冷却剂歧管。
[0027]索环30和开口 42的尺寸，以使索环30可以按压配合到集管板26的开口 42内，并在插入之后保持在开口 42中。图3给出了在安装在冷却剂歧管的集管板26的开口 42内之前索环30的剖面图。索环30的纵向孔36有孔内径ID1，其足够大以接收管12对应的底端24，底端24的凸圈40接收并保持在环形槽38内，这将在下面进一步讨论。如上面所讨论的，索环30的环形肩部34从主体32靠近顶部表面35向外延伸。肩部外径OD1大于主体32的主体外径0D2。主体外径OD2可以大于开口 42的开口内径ID2，开口 42穿过集管板26，以在索环30安装在开口 42内时提供紧密的配合。
[0028]在本体32的环形肩部34的相对侧，环形爪或凸圈44从主体32向外延伸，提供附加的结构，用于与集管板26配合以将索环30保持在开口 42内。环形凸圈44向外延伸至最大值，在此，环形凸圈44具有凸圈外径OD3，凸圈外径OD3大于主体外径OD2的最大值。环形凸圈44包括圆形或弯曲的顶部46，顶部46转换至锥形底部48。弯曲的顶部46可以具有曲率半径和带有大致圆弧的外表面。然而，弯曲的顶部46的外表面可具有非圆形的弧，具有另一种类型的非圆弧形的曲率，如椭圆形、卵形等。弯曲的顶部46的弧向下延伸经过最大凸圈外径OD3的位置，并朝孔36向内折回到达一点，在该点处，弯曲的顶部46过渡到锥形底部48。锥形底部48可具有截头圆锥形状外表面，随着锥形底部48接近索环30的底面50，该外表面从弯曲的顶部46的过渡点处的最大外径到最小外径OD4逐渐减小。
[0029]在所示实施例中，锥形底部48终止于圆柱形底部52，该圆柱形底部52在锥形底部48和索环30的底面50之间延伸。如图所示，圆柱形底部52具有恒定的外径，其等于锥形底部48的底部外径0D4。底部外径OD4比主体外径OD2小，也比集管板26的开口内径1?小。这样的尺寸，底部52可插入到集管板26的开口 42中，与限定内表面的开口 42形成以最小的配合，以便索环30安装在开口 42内，这将在下面进一步讨论。在另一实施例中，随着底部52朝向底面50延伸，底部52可向内逐渐变细，但在比环形凸圈44的锥形底部48或底部52更浅的角度，可向外逐渐变细并在具有外径的底面50终止，该外径大于底部外径OD40尽管如此，在每一实施例中，底面50处的外径可以比开口的内径ID2小，或最多大约等于开口内径ID2,以便 需要最小的力将索环30的底部52插入开口 42。
[0030]本实施例的索环30的下部以更详细的视图显示在图4中。底部52是圆柱形的，并且从环形凸圈44的锥形底部48向下延伸长度L，并在底边54处与索环30的底面50相交。环形凸圈44的弯曲顶部46可以从索环30的主体32，在相对于平行于主体32的外表面上的直线以一个初始角度延伸，初始角度的值在一个范围内，该范围为下限大约40°和上限大约50°，并在一些实施例中所述初始角度的值大约为45°。锥形底部48，从弯曲的顶部46过渡后，可相对于平行于主体32和/或圆柱形底部52的外表面的直线以一角度向底面50靠近，该角度的值在一个范围内，该范围为下限大约25°和上限大约35°，并在一些实施例中所述角度的值大约为30°。本领域技术人员将会理解，环形凸圈44的弯曲的顶部46和圆锥底部48的角度用于示出本实施例的目的。具有此处所示和讨论的范围以外的角度的部分46、48也可以实施此处讨论的索环30，并且可以由
【发明者】预期根据本实用新型公开的内容使用圆头索环30。
[0031]工业应用
[0032]用于将管翅组件10和索环30安装在散热器的冷却剂歧管的集管板26中的方法可以手动执行或者可以是自动执行，但其中任一个装配过程可以根据本公开的圆头索环30的构造而改进。图5示出了将索环30插入集管板26的相应的开口 42的过程的初始步骤之后的索环30。索环30的圆柱形底部52插入开口 42内。因为底部52的底部外径OD4小于所述开口的内径ID2,因此，底部52很容易地装配到开口 42中。较小的底部外径OD4在索环30布置在开口 42内时要求较低的精度。索环30可以稍微与开口 42错位，圆柱形底部52仍然可以插入开口 42。与此相反，以往的索环的底面外径大于开口内径ID2,索环对齐时需要更高的精度，以使索环可以压入开口 42，而不会过度增加按压索环进入开口 42所需要的力。
[0033]如图5所示，底部52插入开口 42，直到环形凸圈44的锥形底部48接合开口 42的上边缘。如图所示，开口 42的上边缘和环形凸圈44的锥形底部48之间的接合提供索环30在大致垂直的方向自对准。先前已知的索环在全部插入之前设在集管板26的顶面上，如果头板移位，或者如果索环被安装人员或安装设备接触，索环有可能翻倒。在本设计中，即使受到外力干扰，索环30更可靠地保持直立，并在安装位置。如果索环30开始翻倒，底边54可以接合开口 42的内表面，以抵抗索环30的进一步运动，并防止索环30落出开口 42。
[0034]一旦将索环30布置在图5中所示的位置，索环30的准备实施向下的力，按压索环30向下进入开口 42。当力施加在索环30的顶面上，向下按压索环30，随着推动锥形底部48的较宽部经过开口 42的上边缘，制成索环30的弹性材料使得环形凸圈44向内压缩。如图6所示，索环30的环形凸圈44和主体32滑动穿过集管板26的开口 42，直到环形凸圈44的弯曲顶部46通过开口 42的下边缘。不通过开口 42的内表面施加向内的力时，环形凸圈44朝其正常形状膨胀，环形凸圈44的弯曲顶部46接合开口 42的底部边缘，以保持索环30在开口 42内，抵抗将发生冷却剂歧管内的正常工作压力。与此同时，环形肩部34可接合集管板26的顶面，以在集管板26的外侧上提供第二密封。当主体外径OD2大于开口内径ID2时，基本上气密和水密的主密封形成在主体32的外表面和开口 42的内表面之间，以防止加压液体或蒸气从索环30周围的冷却剂歧管泄露。
[0035]在索环30安装在开口 42内之后，管12的底端24插入至索环30的孔36内，完成管翅组件10在集管板26的开口 42中的安装。管12的下端24插入到索环30的顶部表面35中的孔36。底端24的外直径可大于孔的内径ID1，使得密封可以在管12的底端24的外表面和孔36的内表面之间形成。随着底端24向下滑动进入孔36中，底端24的凸圈40与索环30的顶面35接触。随着底端24进一步向下按下进入孔36，凸圈40使孔36在环形肩部34的部分向外偏转，以允许凸圈40进入孔36。如图7所示，最终，凸圈40接收索环30到环形槽38内，环形槽38之上的孔36的部分围绕底端24对应的部分压缩以接合凸圈40并将管12的底端24保持在孔36中。
[0036]如本文示例和描述的提供的圆头索环提供索环更可靠的定位，在管12和集管板26的组装过程中，将其布置在集管板26的开口 42中。由环形凸圈44的锥形底部48和主体32的圆柱形底部52提供的索环30合适的对正，使得索环30压入集管板26的开口 42，而不需要额外的力，而这一外力在按压错位的索环30插入开口 42时是必要的。索环30不太可能脱落或坠落，从而减少了之前已知的索环在脱落后重新定位所需要的额外的装配时间和努力。由圆头索环30提供的管翅组件10的易于安装，可对DGT、AGT和其他类型的散热器显著节约装配时间和成本，在上述单个散热器中，需要安装成百上千个管翅组件10和索环30连接结构。
[0037]虽然前面的文本对多个不同实施例进行了详细描述，但应当理解，保护的法律范围由载于本专利权利要求书的词语来限定。详细描述应解释为仅是示例性的，并不描述每一可能的实施例，因为如果没有必要，描述每一可能的实施例是不切实际的。许多替代的实施例可以实施，使用现有技术或本专利申请日之后发展的技术，而这仍落入限定的保护范围的权利要求书的范围。
【权利要求】
1.一种用于散热器组件的圆头索环，用于插入散热器的集管板的开口中，索环包括: 圆柱形主体，其具有顶面、底面和具有主体外径的圆柱形外表面； 环形肩部，其靠近主体的顶面,并远离主体的外表面向外延伸,具有大于主体外径的肩部外径；和 环形凸圈，其靠近主体的底面，并远离主体的外表面向外延伸，具有大于主体外径的凸圈外径，其中，环形凸圈包括锥形底部，该锥形底部随着锥形底部向下朝主体的底面延伸，其外径随之减小，锥形底部终止于小于主体外径的底部外径。
2.根据权利要求1所述的用于散热器组件的圆头索环，其特征在于，所述环形凸圈包括弯曲的顶部，该顶部过渡到锥形底部，弯曲的顶部包括具有圆弧形的外表面。
3.根据权利要求2所述的用于散热器组件的圆头索环，其特征在于，所述环形凸圈的弯曲的顶部从主体的外表面，以相对于平行于主体的外表面的直线的一个初始角度向外延伸，初始角 度的值在一个范围内，该范围的下限为40°、上限为50°。
4.根据权利要求1所述的用于散热器组件的圆头索环，其特征在于，所述环形凸圈的锥形底部以相对平行于主体的外表面的直线的一个角度向主体的底面靠近，该角度的值在一个范围内，该范围的下限为25°、上限为35°。
5.根据权利要求1所述的用于散热器组件的圆头索环，其特征在，还包括主体底部，其从环形凸圈的锥形底部向主体底面延伸，所述主体底部是圆柱形的，并具有底部外径，该底部外径等于环形凸圈的锥形底部部分的底部外径。
6.根据权利要求1所述的用于散热器组件的圆头索环，其特征在于，所述集管板的开口具有开口内径，其中，环形凸圈的锥形底部的底部外径小于所述的开口内径，主体的外径大于所述的开口内径。
7.根据权利要求1所述的用于散热器组件的圆头索环，其特征在于，所述主体包括内表面，其限定了从主体的顶面向主体底面延伸的圆柱形孔，其中，内表面还限定了延伸进入环形肩部的圆柱形孔的环形槽。
8.一种用于散热器组件的圆头索环，用于插入散热器集管板的开口中，索环包括: 圆柱形主体，其具有顶面、底面、具有主体外径的圆柱形外表面，和内表面，内表面限定圆柱形孔，该孔从主体的顶面向主体的底面延伸； 环形肩部，其靠近主体的顶面,并远离主体的外表面向外延伸,具有大于主体外径的肩部外径； 环形凸圈，其靠近主体的底面，并远离主体的外表面向外延伸，具有大于主体外径的凸圈外径，环形凸圈包括: 弯曲的顶部；和 锥形底部，该锥形底部随着锥形底部从弯曲的顶部向下朝主体的底面延伸，其外径随之减小，锥形底部终止于小于主体外径的底部外径；和 圆柱形主体底部，其从环形凸圈的锥形底部向主体的底面延伸，其中，主体底部具有与锥形底部的底部外径相同的底部外径。
9.根据权利要求8所述的用于散热器组件的圆头索环，其特征在于，所述环形凸圈的弯曲的顶部从主体的外表面，以相对于平行于主体的外表面的直线的一个初始角度向外延伸，初始角度为45°。
10.根据权利要求8所述的用于散热器组件的圆头索环，其特征在于，所述环形凸圈的锥形底部以相对于平行于主体的外表面的直线的一个角度向主体的底面靠近，该角度等于30。。
【文档编号】F28F11/02GK203772111SQ201420158988
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年4月3日 优先权日:2013年4月9日
【发明者】S·R·戈皮瑞德, M·K·摩凯尔, N·A·特瑞, S·赛维耐格, K·M·默罕默德, D·M·基纳 申请人:卡特彼勒公司