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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kunststoffverdichtergehäuse,
insbesondere Radialverdichtergehäuse, vorzugsweise für
einen Turbolader, mit zumindest einem Duroplastkörper zur
Bereitstellung von einem Ansaugstutzen, einem Verdichterkanal und
einem Austrittsstutzen, wobei ein Thermoplast zumindest teilweise
den Duroplastkörper haubenartig überdeckt, der Duroplastkörper
als Grundkörper ausgeformt ist und der Thermoplast auf
dem Grundkörper aufgespritzt ist, sowie ein Verfahren zu
dessen Herstellung.
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Aus
dem Stand der Technik sind verschiedene Kunststoffverdichtergehäuse
bekannt. So wird beispielsweise in der
DE 103 14 209 B3 ein Gehäuse für
einen Radialverdichter beschrieben, der aus zwei Gehäuseteilen
aus einem Duroplast gefertigt, insbesondere gespritzt, wird. Ein
duroplastisches Kunststoffgehäuse weist jedoch den Nachteil
auf, daß es insbesondere beim Einsatz in einem Turboladergehäuse
im Falle eines Zerspringens eines Lüfterrads in dem Turboladergehäuse
leicht zerstört werden kann. Dies birgt nicht nur die Gefahr
einer Beschädigung eines Kraftfahrzeugs in dem der entsprechende Turbolader
eingebaut ist, sondern durch herumfliegende Einzelteile kann es
auch zu Personenschäden kommen.
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Weiterhin
offenbart die
DE 101
12 764 A1 ein Radialverdichtergehäuse, welches
aus thermoplastischem Kunststoff besteht. Es hat sich jedoch gezeigt, daß ein
Thermoplastgehäuse für den Einsatz als Turboladergehäuse
aufgrund einer unzureichenden Stabilität nicht geeignet
ist.
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Weiterhin
sind aus dem Stand der Technik Kunststoffverdichtergehäuse
bekannt, die zumindest zwei Komponenten umfassen. So offenbart die
DE 27 06 110 A1 ein
Verdichtergehäuse für Abgasturbolader. Dabei besteht
das Verdichtergehäuse aus einem Leichtmetall, ferritischen
Werkstoffen oder Kunststoff, wobei zumindest ein Teil einer Wand
des Verdichtergehäuses mit einer eingegossenen oder übergeschobenen
Verstärkung versehen ist. Nachteilig bei diesem Verdichtergehäuse
ist jedoch, daß die Realisierung aus einer Duroplastkomponente
und einer Thermoplastkomponente, die insbesondere aus Gewichtsgründen
zu bevorzugen ist, nicht möglich ist. So muß ein
Duroplastkörper bei hoher Temperatur getempert werden,
was eine Verarbeitung zusammen mit einer Thermoplastverstärkung
nicht möglich macht. Ein Überschieben einer Thermoplastverstärkung über
einen Duroplastkörper führt hingegen nicht zu
einer haltbaren Verbindung zwischen den beiden Komponenten.
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Weiterhin
schlägt die nicht vorveröffentlichte
DE 10 2006 010 461.7-15 der Anmelderin
ein gattungsgemäßes Kunststoffverdichtergehäuse
vor, bei welchem ein Duroplastkörper zumindest teilweise durch
einen Thermoplastkörper haubenartig bedeckt wird. Obwohl
sich dieses Verdichtergehäuse grundsätzlich bewährt
hat, hat sich gezeigt, daß die Strukturfestigkeit des Kunststoffverdichtergehäuses
unter extremsten Belastungssituationen noch verbessert werden kann.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, das gattungsgemäße
Kunststoffverdichtergehäuse derart weiterzuentwickeln,
daß die Nachteile des Stands der Technik überwunden
werden, insbesondere ein Kunststoffverdichtergehäuse bereitgestellt
wird, welches eine verbesserte Strukturfestigkeit aufweist, insbesondere
eine Trennung des Thermoplast von dem Duroplastgrundkörper
auch bei extremen Belastungsbedingungen verhindert, die sichere
Befestigung des Kunststoffverdichtergehäuse an einer Tragstruktur
verbessert, eine verbesserte Verbindung des Kunststoffverdichtergehäuses
mit einer Fluidleiteinrichtung bereitstellt und/oder eine verbesserte
Belastbarkeit hinsichtlich Zug- und/oder Biegekräften aufweist.
Ferner soll ein Herstellungsverfahren zur Überwindung der
aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile geliefert werden.
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Die
das Kunststoffverdichtergehäuse betreffende Aufgabe wird
dadurch gelöst, daß auf zumindest einer ersten
Oberfläche des Duroplastkörpers zumindest ein
erstes Verankerungselement ausgebildet ist, wobei zumindest eine
zweite Oberfläche des ersten Verankerungselements im wesentlichen
vollständig mit dem Thermoplast bedeckt ist.
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Dabei
kann insbesondere vorgesehen sein, daß zumindest eine Endkante
des Duroplastkörpers zumindest bereichsweise von dem Thermoplast
umgeben, insbesondere mit dem Thermoplast umspritzt, ist, insbesondere
der Duroplastkörper sich im Bereich der Endkante, vorzugsweise
des Ansaugstutzens und/oder Austrittsstutzens, zum freien Ende hin
verjüngt, vorzugsweise durch Materialeinsparung an zumindest
einer Innenwand, und das Thermoplast mit einer Verlängerung
die Endkante umgreift.
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Bei
den beiden vorgenannten Alternativen wird mit der Erfindung auch
vorgeschlagen, daß der Duroplastkörper zumindest
im Bereich des Ansaugstutzens und/oder des Verdichterkanals im wesentlichen
vollflächig von dem Thermoplast überdeckt ist.
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Weiterhin
ist bei der Erfindung bevorzugt, daß zumindest ein mit
dem Ansaugstutzen, dem Verdichterkanal und/oder dem Austrittsstutzen
verbindbares Fluidleitelement, insbesondere umfassend zumindest
ein Fluidfilterelement, zumindest ein Leitungselement, wie ein Fluidrohr,
und/oder zumindest ein Dämpfungselement, wie einen Ladeluftdämpfer, zumindest
bereichsweise von dem Thermoplast überdeckt ist, wobei
vorzugsweise auf zumindest einer, insbesondere von dem Thermoplast
zumindest bereichsweise überdeckten, dritten Oberfläche
des Fluidleitelements zumindest ein zweites Verankerungselement
ausgebildet ist und/oder zumindest eine, insbesondere von dem Thermoplast
zumindest bereichsweise überdeckte, Oberfläche
des Ansaugstutzens, des Verdichterkanals und/oder des Austrittsstutzens
die erste Oberfläche bildet.
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Bei
dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß das
Fluidleitelement zumindest bereichsweise einen Kunststoff und/oder
ein Metall umfaßt.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sehen vor,
daß der Duroplastkörper, vorzugsweise zur Anbringung,
insbesondere zur zumindest bereichsweisen Aufnahme, zumindest eines weiteren
Verdichtergehäuseelements, wie einer Verdichtergehäuserückwand,
das vorzugsweise zumindest bereichsweise ein Metall umfaßt,
zumindest einen Anbringungsbereich mit einer angepaßten,
insbesondere stufenartigen, Konturform aufweist, wobei insbesondere
zumindest eine Oberfläche des Anbringungsbereichs und/oder
zumindest eine Oberfläche benachbart zu dem Anbringungsbereich
die erste Oberfläche bildet.
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Bei
der letztgenannten Alternative wird mit der Erfindung bevorzugt,
daß sich das Thermoplast, insbesondere zur Bereitstellung
zumindest einer Dichtlippe, über den Anbringungsbereich,
vorzugsweise die stufenartige Konturform, des Duroplastkörpers
mit einer Verlängerung hinaus erstreckt, wobei insbesondere
das Verdichtergehäuseelement zwischen dem Anbringungsbereich
des Duroplastkörpers und der Verlängerung des
Thermoplast einrastbar ist.
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Ferner
kann ein erfindungsgemäßes Kunststoffverdichtergehäuse
gekennzeichnet sein durch zumindest ein in dem Duroplastkörper
ausgebildetes erstes Befestigungsmittel, wobei zumindest ein Befestigungselement
mit dem ersten Befestigungsmittel in Wechselwirkung bringbar ist,
insbesondere mit dem ersten Befestigungsmittel verbindbar ist, und
ein mit dem Befestigungselement in Wechselwirkung bringbares, insbesondere
mit dem Befestigungselement verbindbares, und in dem Thermoplast
ausgebildetes zweites Befestigungsmittel.
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Bei
der letztgenannten Ausführungsform ist bevorzugt, daß das
Kunststoffverdichtergehäuse mittels des Befestigungselements
an zumindest einer Tragstruktur befestigbar ist, wobei insbesondere
bei einer Reduzierung der Wechselwirkung, insbesondere der Verbindungskraft,
zwischen dem ersten Befestigungsmittel und dem Befestigungselement,
insbesondere einer Veränderung einer Festigkeit, vorzugsweise
einer Strukturfestigkeit, einer Konsistenz und/oder einer Substanz
des Duroplastkörpers, insbesondere im Bereich des ersten
Befestigungsmittels, eine zumindest teilweise Befestigung des Thermoplasten
und/oder des Kunststoffverdichtergehäuses an der Tragstruktur
sichergestellt ist.
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Bei
den beiden vorgenannten alternativen Ausführungsformen
sieht eine besondere Ausführungsform der Erfindung vor,
daß das erste Befestigungsmittel zumindest eine erste Öffnung
und/oder eine erste Halterung in dem Duroplastkörper umfaßt und
das zweite Befestigungsmittel eine zweite, insbesondere mit der
ersten Öffnung fluchtende, zweite Öffnung und/oder
zweite Halterung in dem Thermoplast umfaßt, insbesondere
das Befestigungselement in die erste Öffnung und die zweite Öffnung
zumindest bereichsweise einbringbar ist, wobei insbe sondere die
erste und/oder die zweite Öffnung und/oder die erste und/oder
die zweite Halterung zumindest eine Bohrung, zumindest ein Loch,
zumindest ein Sackloch und/oder zumindest ein Gewinde umfaßt
bzw. umfassen und/oder das Befestigungselement zumindest eine Nietverbindung,
Schraubverbindung und/oder Klipsverbindung umfaßt, wobei vorzugsweise
das Gewinde durch Verbindung des Befestigungselements, insbesondere
in Form einer selbstschneidenden Schraube, ausbildbar ist.
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Auch
wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß das erste Verankerungselement
und/oder das zweite Verankerungselement zumindest eine Vertiefung,
wie zumindest einen Hinterschnitt und/oder zumindest eine Nut, zumindest
eine Erhebung, wie zumindest einen Steg, zumindest einen Oberflächenbereich
mit einer im Vergleich zu der im wesentlichen restlichen ersten,
zweiten und/oder dritten Oberfläche erhöhten Oberflächenrauhigkeit
und/oder zumindest eine Durchbrechung der ersten, zweiten und/oder
dritten Oberfläche umfaßt, wobei vorzugsweise
die Vertiefung und/oder die Durchbrechung im wesentlichen vollständig
mit dem Thermoplast aufgefüllt ist, der Steg im wesentlichen
allseitig von dem Thermoplast bedeckt ist und/oder der Oberflächenbereich
im wesentlichen vollständig von dem Thermoplast bedeckt
ist.
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Ferner
ist bevorzugt, daß in dem Thermoplast zumindest eine erste
Versteifungseinrichtung, insbesondere in Form einer ersten Versteifungsrippe, und/oder
in dem Duroplastkörper zumindest eine zweite Versteifungseinrichtung,
insbesondere in Form zumindest einer zweiten Versteifungsrippe, vorzugsweise
auf zumindest einer Oberfläche, insbesondere der ersten
Oberfläche des Duroplastkörpers und/oder auf zumindest
einer Oberfläche des Thermoplasts ausgebildet ist, wobei
die erste Versteifungseinrichtung vorzugsweise durch Überdeckung der
zweiten Versteifungseinrichtung mit dem Thermoplast gebildet ist.
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Diese
vorteilhafte Ausführungsform kann ferner dadurch verbessert
werden, daß zumindest eine erste Versteifungseinrichtung
und/oder zumindest eine zweite Versteifungseinrichtung mit zumindest
einer ersten Verdichtergehäuseeinrichtung und/oder zumindest
einer zweiten Verdichtergehäuseeinrichtung verbunden ist
bzw. sind, insbesondere zwischen der ersten und zweiten Verdichtergehäuseeinrichtung
ausgebildet ist, wobei die erste Verdichtergehäuseeinrichtung
und/oder die zweite Verdichtergehäuseeinrichtung insbesondere
den Ansaugstutzen, den Verdichterkanal, den Austrittsstutzen, das
erste Verankerungselement, die Endkante des Duroplastkörpers,
den Abringungsbereich, die Dichtlippe, das erste Befestigungsmittel,
das zweite Befestigungsmittel und/oder das zweite Verankerungselement umfaßt
bzw. umfassen.
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Auch
wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß zumindest eine
geometrische Abmessung, insbesondere eine Breite und/oder eine Höhe,
zumindest einer ersten Versteifungseinrichtung und/oder zumindest
einer zweiten Versteifungseinrichtung von 0,2 mm bis 5 mm, bevorzugter
0,5 mm bis 2,5 mm, noch bevorzugter von 0,75 mm bis 2 mm und am
bevorzugtesten von 0,8 mm bis 1,2 mm beträgt und/oder zumindest
zwei erste Versteifungseinrichtungen, zumindest zwei zweite Versteifungseinrichtungen
und/oder zumindest eine erste Versteifungseinrichtung und zumindest
eine zweite Versteifungseinrichtung einen Abstand von ca. 3 mm bis
20 mm, bevorzugter von 5 mm bis 15 mm, noch bevorzugter von 7,5
bis 12,5 mm, am bevorzugtesten von 9 mm bis 11 mm aufweisen.
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Schließlich
sieht die Erfindung für das Kunststoffverdichtergehäuse
eine Vielzahl von ersten Verankerungselementen, zweiten Verankerungselementen,
ersten Befestigungsmitteln, zweiten Befestigungsmitteln, Befestigungselementen,
ersten Versteifungseinrichtungen und/oder zweiten Versteifungseinrichtungen
vor.
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Die
das Verfahren betreffende Aufgabe wird gelöst durch ein
Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen
Kunststoffverdichtergehäuses, wobei der Grundkörper
und das erste Verankerungselement einteilig hergestellt werden,
vorzugsweise in einem Spritzverfahren, insbesondere in einem Spritzgießverfahren.
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Bei
dieser Ausführungsform des Verfahrens kann vorgesehen sein,
daß der Thermoplast in einem Spritzgießverfahren
aufgespritzt wird.
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Bei
den beiden vorgenannten alternativen Ausführungsformen
des Verfahrens wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß der
Grundkörper vor Aufbringung, insbesondere Aufspritzung,
des Thermoplasts mit zumindest einem Fluidleitelement verbunden
wird und sowohl der Grundkörper zumindest bereichsweise
als auch das Fluidleitelement zumindest bereichsweise mit dem Thermoplast überdeckt wird.
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Weiterhin
wird für das Verfahren vorgeschlagen, daß der
Thermoplast zumindest bereichsweise zusätzlich auf dem
Grundkörper und/oder dem Fluidleitelement aufgeklipst wird.
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Auch
ist bevorzugt, daß als Thermoplast ein hochzähes
Thermoplast ausgewählt wird.
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Schließlich
wird mit der Erfindung für das Verfahren vorgeschlagen,
daß ein Zwei-Komponenten-Kunststoffverdichtergehäuse
für einen Turbolader hergestellt wird.
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Der
Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde,
daß die Strukturfestigkeit eines Kunststoffverdichtergehäuses,
beispielweise eines Turboladergehäuses, dadurch erhöht
werden kann, daß ein Thermoplast auf einen Duroplastgrundkörper des
Kunststoffverdichtergehäuses aufgebracht, insbesondere
aufgespritzt, wird und der Duroplastkörper zumindest ein
erstes Verankerungselement umfaßt, welches insbesondere
auf einer ersten Oberfläche des Duroplastkörpers
ausgebildet ist. Die Umspritzung des ersten Verankerungselements,
welches beispielsweise durch ein freies Ende des Duroplastkörpers
oder einen auf einer Oberfläche ausgebildeten Steg, eine
auf einer Oberfläche ausgebildete Vertiefung oder einen
Oberflächenbereich mit erhöhter Rauhigkeit realisiert
sein kann, mit dem Thermoplast bewirkt ein sicheres Halten der Thermoplastkomponente
auf dem Duroplastkörper. Dadurch wird die Haftung der beiden
Komponenten aneinander erhöht. Insbesondere kann eine Vielzahl
erster Ver ankerungselemente, beispielsweise in Form von Stegen,
im Bereich einer Stufe zur Aufnahme einer Verdichtergehäuserückwand
ausgeformt sein, wobei die Stege mit Thermoplast umspritzbar sind.
Durch die ersten Verankerungselemente wird einerseits erreicht,
daß die Ausbildung eines Spalts zwischen dem Duroplastkörper
und dem Thermoplast vermieden wird, welcher durch Schwindungseffekte
im aufgespritzten Thermoplast entstehen kann. Anderseits wird bei
extrem hohen Belastungen, wie sie beispielsweise während
eines Containment-Tests auftreten, sichergestellt, daß die
Thermoplastkomponente sicher auf dem Duroplastgrundkörper
gehalten wird. Weiterhin basiert die Erfindung auf dem überraschenden
Grundgedanken, daß die Strukturfestigkeit des Kunststoffverdichtergehäuses,
insbesondere bei extremen Belastungen, dadurch gesteigert werden kann,
daß das Kunststoffverdichtergehäuse so über ein
Befestigungselement an einer Tragstruktur befestigt wird, daß das
Befestigungselement mit einem ersten Befestigungsmittel des Duroplastkörpers
und alternativ oder ergänzend mit einem zweiten Befestigungsmittel
des Thermoplasten in Wechselwirkung tritt. Die Maßnahme
kann ergänzend zu der Ausbildung von Verankerungselementen
vorgesehen sein oder unabhängig von der Verwendung von
Verankerungselementen realisiert sein. So kann das Befestigungselement
aus einer Schraube bestehen, wobei es sich insbesondere um eine
selbstschneidende Schraube handelt. Diese Schraube wird in ein erstes Befestigungsmittel
in Form einer Bohrung in dem Duroplastkörper eingeführt
und mittels eines in der Bohrung vorhandenen Gewindes oder durch
die Schraube geschnittenen Gewindes mit dem Duroplasten verbunden.
Zusätzlich ist in dem Thermoplast ein zweites Befestigungsmittel,
beispielsweise in Form einer mit dem ersten Befestigungsmittel fluchtenden Sackbohrung,
vorhanden. Durch weitere Einführung des Befestigungselements
in das Kunststoffverdichtergehäuse wird das Befestigungselement
darüber hinaus durch das zweite Befestigungsmittel mit
dem Thermoplasten verbunden. Bei dem zweiten Befestigungsmittel
kann es sich auch um thermoplastisches Material handeln, welches
in das erste Befestigungsmittel zumindest teilweise hineinragt,
beispielsweise um Thermoplast, welches in zumindest eine Aussparung
bzw. Nut, die in dem ersten Befestigungsmittel ausgebildet ist bzw.
sind, eingebracht wird. Somit wird bei der Befestigung, insbesondere
Verschraubung, des Verdichtergehäuses an einer Tragstruktur, wie
einem Turbolader, sichergestellt, daß die Befestigung sowohl
durch eine Fixierung des Befe stigungselements in dem Duroplast als
auch dem Thermoplast erreicht wird, insbesondere sich ein Gewinde
einer Schraube durch den Duroplasten hindurch in den Thermoplasten
schneidet und dort fixiert wird. Die Fixierung des Befestigungselements,
insbesondere der Schraube, in dem Thermoplasten dient dazu, daß dieses
bei extremen Belastungen und/oder einem zu erwartenden Zerstören
bzw. Zerbersten der duroplastischen Komponente weiterhin fest im
Thermoplasten verankert bleibt und sich so nicht von dem Verdichtergehäuse
trennen kann. Dadurch wird einerseits erreicht, daß das
Verdichtergehäuse an der Tragstruktur fixiert bleibt und
gleichzeitig wird verhindert, daß das Befestigungselement
sich von dem Verdichtergehäuse löst und zu weiteren
Zerstörungen bzw. Verletzungen führen kann. Ergänzend
oder alternativ zu den beiden zuvor beschriebenen Aspekten basiert
die vorliegende Erfindung auf der überraschenden Erkenntnis,
daß die Strukturfestigkeit eines Kunststoffverdichtergehäuses
auch dadurch gesteigert werden kann, daß in dem Thermoplast
zumindest eine erste Versteifungseinrichtung, insbesondere in Form
einer auf einer Thermoplastoberfläche ausgebildeten Rippe,
und/oder zumindest eine zweite Versteifungseinrichtung in dem Duroplast,
insbesondere in Form einer Versteifungsrippe, ausgebildet wird bzw.
werden. Bei extrem hohen Belastungen, wie sie beispielsweise bei
einem Containment-Test auftreten können, treten vergleichsweise starke
Zug- und/oder Biegekräfte, insbesondere in einer radialen
Richtung des Kunststoffverdichtergehäuses auf. Um eine
Verformung und damit die Gefahr eines Brechens des Kunststoffverdichtergehäuses
zu minimieren, kann eine Verrippung in dem duroplastischen Grundkörper
vorgesehen sein, wodurch vordergründig eine Steifigkeitserhöhung
des duroplastischen Grundkörpers erreicht wird, insbesondere
bei einem Betrieb des Turboladers, wobei gleichzeitig aber auch
eine Stabilisierung des Kunststoffverdichtergehäuses bei
hohen Belastungen erreicht wird. Um eine Verformung des Kunststoffverdichtergehäuses
zu minimieren, kann die Thermoplastkomponente ergänzend
oder alternativ zu den zuvor beschriebenen Aspekten durch ein U-Profil und/oder
zusätzliche Rippen zur Aufnahme der zuvor beschriebenen
Kräfte versteift werden. Weiterhin wird erreicht, daß keine
(duroplastischen) Bruchstücke vom Inneren des Verdichtergehäuses
nach außen austreten können. Insbesondere kann
vorgesehen sein, daß an einer flanschartigen Verlängerung der
Thermoplastabdeckung im Bereich einer Verdichtergehäuserückwand
eine Vielzahl von Versteifungsele menten in Form von Rippen angebracht
werden. Diese können sich zum Bereich des Verdichterkanals über
die Thermoplastabdeckung erstrecken. Vorzugsweise haben diese Rippen
eine Breite von ca. 1 mm und sind in einem Abstand zueinander von ca.
10 mm ausgebildet. Weiterhin können zur Erhöhung
einer axialen und/oder radialen Steifigkeit des Kunststoffverdichtergehäuses
in einem Bereich zwischen dem Verdichterkanal und einem Luftansaugstutzen
Rippen ausgebildet sein, wobei diese vorzugsweise in dem Duroplast
ausgebildet sind und mit Thermoplast umspritzt sind. Je nach vorhandenen
Platzverhältnissen können auch an weiteren Stellen
des Kunststoffverdichtergehäuses Versteigungselemente vorgesehen
sein. Schließlich basiert die Erfindung ergänzend
oder alternativ zu den vorgenannten Aspekten auf der überraschenden
Erkenntnis, daß die Betriebssicherheit eines Turboladers,
der das Kunststoffverdichtergehäuse umfaßt, dadurch
gesteigert werden kann, daß die Strukturfestigkeit des
Turboladersystems gesteigert wird, indem eine Festigkeit einer Verbindung
des Kunststoffverdichtergehäuses mit einem Fluidleitelement
dadurch erhöht wird, daß nicht nur der Duroplastkörper
des Kunststoffverdichtergehäuses von dem Thermoplast überdeckt
wird, sondern auch das Fluidleitelement zumindest bereichsweise
von dem Thermoplast überdeckt wird. So kann das Kunststoffverdichtergehäuse
vorteilhafter Weise im Bereich des Luftaustrittsstutzens mit einem
Schalldämpfer, wie einem Ladeluftdämpfer, verbunden
werden. Zur Sicherung der Verbindung zwischen dem Kunstverdichtergehäuse und
dem Fluidleitelement ist vorgesehen, daß die Thermoplastüberdeckung
des Duroplastkörpers sich über den Duroplastkörper
hinaus auf das Fluidleitelement erstreckt. Dadurch wird ein Stoffschluß zwischen
dem Kunststoffverdichtergehäuse und dem Fluidleitelement
erreicht, indem sowohl der Grundkörper als auch das Fluidleitelement
mit einer Thermoplasthaube versehen werden, die Thermoplasthaube
insbesondere aufgespritzt wird. Dabei kann insbesondere vorgesehen
sein, daß der Grundkörper mit dem ersten Verankerungselement
und/oder das Fluidleitelement mit einem zweiten Verankerungselement
versehen ist, was eine feste Verbindung des Grundkörpers
und des Fluidleitelements mit dem Thermoplast sicherstellt. Insbesondere
können Nuten vorgesehen sein, in die der Thermoplast während einer
Umspritzung eindringt. Das Fluidleitelement kann dabei aus einem
Metall oder einem Kunststoff bestehen, so daß keine Rücksicht
mehr auf die Kompatibilität des Materials des Fluidleitelements
und des Duroplastkörpers genommen werden muß.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand schematischer Zeichnungen beispielhaft erläutert
ist. Dabei zeigt:
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1 eine
Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Kunststoffverdichtergehäuse;
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2 eine
perspektivische Aufsicht auf das Kunststoffverdichtergehäuse
der 1;
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3 eine
perspektivische Unterseitenansicht des Kunststoffverdichtergehäuses
der 1;
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4 eine
Unterseitenansicht des Kunststoffverdichtergehäuses der 1;
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5 eine
Seitenansicht des Kunststoffverdichtergehäuses der 1;
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6 eine
Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie A-A der 4;
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7 eine
Detailansicht des Ausschnitts B der 6;
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8 eine
Detailansicht des Ausschnitts C der 6;
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9 eine
Detailansicht des Ausschnitts D der 6;
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10 eine
Schnittansicht eines Versteifungselements entlang der Schnittlinie
D-D der 1;
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11 eine
Schnittansicht entlang der Linie E-E der 1; und
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12 eine
Schnittansicht entlang der Linie F-F der 1.
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1 zeigt
ein Kunststoffverdichtergehäuse 1, welches insbesondere
Bestandteil eines nicht dargestellten Turboladers für eine
Brennkraftmaschine ist. Das Kunststoffverdichtergehäuse 1 bildet
einen Ansaugstutzen 3, durch den Luft in das Kunststoffverdichtergehäuse 1 eingesaugt
wird, in einem umlaufenden Verdichterkanal 5 verdichtet
wird und über einen Austrittsstutzen 7 aus dem
Kunststoffverdichtergehäuse 1 austritt. Wie später
näher erläutert wird, besteht das Kunststoffverdichtergehäuse 1 aus
einem Grundkörper 9, der im wesentlichen ein Duroplast
umfaßt, wobei der Grundkörper 9 zumindest
bereichsweise durch eine Thermoplasthaube 11 bedeckt ist.
Die Thermoplasthaube 11 wird vorzugsweise mittels eines
Spritzgießverfahrens auf den Duroplastgrundkörper 9 aufgebracht.
Wie aus 1 ersichtlich, überdeckt
die Thermoplasthaube 11 im wesentlichen vollständig
die Oberseite des Grundkörpers 9, wobei das Kunststoffverdichtergehäuse 1 im Bereich
des Austrittsstutzens 7 eine „blanke" Duroplastoberfläche
aufweist. Zur Befestigung des Kunststoffverdichtergehäuses 1 an
einer Tragstruktur, insbesondere einer Turboladerbasis, weist das
Kunststoffverdichtergehäuse 1 Befestigungsmittel 13, 13' auf.
Deren Aufbau und Funktionsweise wird später detaillierter
erläutert. Weiterhin weist das Kunststoffverdichtergehäuse 1 Versteifungseinrichtungen 15 sowie
Versteifungseinrichtungen 17 auf, deren Aufbau später
genauer dargestellt wird.
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In 2 ist
eine perspektivische Ansicht des Kunststoffverdichtergehäuses 1 dargestellt.
Insbesondere ist in 2 zu erkennen, daß der
Bereich des Ansaugstutzens 3 des Grundkörpers 9 aus
Duroplast mit der Thermoplasthaube 11 überdeckt
bzw. umspritzt ist. Weiterhin ist aus 2 ersichtlich,
daß die Versteifungseinrichtungen 15, 17 im
wesentlichen in Form von Versteifungsrippen ausgebildet sind und ein
im Bereich des Austrittsstutzens 7 angeordnetes Befestigungsmittel 13' weitere
Versteifungseinrichtungen im Form von Versteifungsrippen 19 aufweist.
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In 3 ist
eine perspektivische Ansicht auf die Unterseite des Kunststoffverdichtergehäuses 1 dargestellt.
Insbesondere ist zu erkennen, wie die Thermoplasthaube 11 den
Grundkörper 9 haubenartig umschließt.
In 3 sind weiterhin erste Verankerungselemente in
Form von Stegen 21, die umlaufend auf einer ersten Oberfläche
des Grundkörpers 9 verteilt sind, zu erkennen.
Diese Stege 21 sind im wesentlichen vollständig
durch das Thermoplastmaterial umschlossen, so daß ein sicheres
Halten der Thermoplastkomponente auf dem Grundkörper sichergestellt
ist. Insbesondere nach einem Aufspritzen des Thermoplastmaterials
auf den Grundkörper 9 kann es zu Schwindungseffekten
in dem aufgespritzten Thermoplast kommen, so daß Spalten
zwischen dem Grundkörper 9 und der Thermoplasthaube 11 entstehen
könnten. Diese werden wirksam durch die Stege 21,
die auf dem Grundkörper 9 ausgebildet sind und deren
zweite Oberfläche im wesentlichen vollständig vom
dem Thermoplastmaterial abgedeckt wird, verhindert. So „verkrallt"
sich das Thermoplastmaterial an den Stegen 21, so daß eine
Schrumpfung des Thermoplastmaterials nicht dazu führt,
daß es zu einer Verschiebung oder zumindest bereichsweisen Ablösung
des Thermoplastmaterials von dem Grundkörper 9 kommt.
Durch diese Verankerungselemente in Form der Stege 21 wird
ferner sichergestellt, daß in dem Fall, in dem es zu einer
Beschädigung des Duroplastgrundkörpers 9 kommt,
die Strukturfestigkeit des Kunststoffverdichtergehäuses 1 nicht
beeinträchtigt wird, da die Thermoplasthaube 11 das Kunststoffverdichtergehäuse 1 zusammenhält
und durch die feste Verbindung des Grundkörpers 9 mit der
Thermoplasthaube 11 sichergestellt ist, daß es nicht
zur Herauslösung von Bruchstücken des Grundkörpers 9 aus
dem Kunststoffverdichtergehäuse 1 kommt.
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In
nicht dargestellten Ausführungsformen des Kunststoffverdichtergehäuses 1 können
die Verankerungselemente auch durch in dem Grundkörper 9 ausgebildete
Durchbrechungen, Hinterschnitte, Nute, Vertiefungen und/oder oder
Oberflächenrauhigkeiten realisiert sein. Durch diese Elemente kommt
es bei einer Umspritzung mit dem Thermoplastmaterial zu einer verbesserten
Haftung des Thermoplastmaterials auf dem Grundkörper 9.
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In 4 ist
eine Aufsicht auf die Unterseite des Kunststoffverdichtergehäuses 1 dargestellt.
Wie der 4 zu entnehmen ist, weist der
Austrittsstutzen 7 auf seiner Oberfläche eine
Riffelung 23 auf. Mittels dieser Riffelung 23 wird
sichergestellt, daß ein Herabrutschen eines Fluidrohrs,
welches auf den Austrittsstutzen 7 aufgeschoben wird, von
dem Austrittsstutzen 7 verhindert wird. Ein derartiges
Rohr kann insbesondere über eine nicht dargestellte Rohrschelle
an dem Austrittsstutzen 7 befestigt werden. In einer vorteilhaften
Ausführungsform der Erfindung, die auch unabhängig
von der Verwendung von Verankerungselementen ausgeführt
werden kann, wird ein Fluidleitelement, wie ein Ladeluftdämpfer
für einen Turbolader, an dem Austrittsstutzen 7 dadurch befestigt,
daß der Ladeluftdämpfer mit dem Grundkörper 9 an
dem Austrittsstutzen 7 verbunden wird, insbesondere indem
ein Eingangsrohr des Ladeluftdämpfers auf den Austrittsstutzen 7 aufgeschoben wird.
Anstelle einer zusätzlichen Rohrschelle wird dann das Komplettsystem
bestehend aus dem Grundkörper 9 und dem Ladeluftdämpfer
mit dem Thermoplast zur Ausbildung der Thermoplasthaube 11 umspritzt.
Dabei ist insbesondere vorgesehen, daß sowohl im Bereich
des Austrittsstutzens 7 erste Verankerungselemente als
auch im Bereich des Ladeluftdämpfers auf einer zweiten
Oberfläche weitere zweite Verankerungselemente ausgebildet
sind. Das Thermoplastmaterial erstreckt sich zumindest bereichsweise
bis auf die Oberfläche des Ladeluftdämpfers. Dadurch
wird erreicht, daß der Ladeluftdämpfer über
das Thermoplastmaterial sicher an dem Kunststoffverdichtergehäuse 1,
insbesondere an dem Grundkörper 9 befestigt wird.
Die ersten und zweiten Verankerungselemente können insbesondere
in Form von Nuten ausgebildet sein, in die das Thermoplastmaterial
bei einer Umspritzung eintritt.
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In 5 ist
eine Seitenansicht des Kunststoffverdichtergehäuses 1 dargestellt.
Insbesondere aus 5 ist die Anordnung der Versteifungsrippen 19 im
Bereich des Befestigungsmittels 13' zu erkennen.
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In 6 ist
eine Querschnittsansicht des Kunststoffverdichtergehäuses 1 entlang
des Schnittes A-A in 4 dargestellt. Aus 6 ist
insbesondere ersichtlich, wie die Thermoplasthaube 11 den Duroplastgrundkörper 9 umschließt
bzw. bedeckt. Weiterhin sind aus 6 erste
Verankerungselemente in Form der Stege 21, aber auch eines
Hinterschnitts 25 zu erkennen. Anhand der 7 bis 9,
die Detailansichten B bis D der 6 darstellen,
wird nun die Befestigung der Thermoplasthaube 11 an dem
Duroplastgrundkörper 9 erläutert. Wie
aus 7, die eine Detailansicht des Ausschnitts B der 6 ist,
zu erkennen ist, überdeckt die Thermoplasthaube 11 den
Duroplastgrundkörper 9. Um ein Ablösen
der Thermoplasthaube 11 von dem Duroplastgrundkörper 9 zu
verhindern, insbesondere unter extremen Belastungsbedingen, wie
einem Containment-Test, weist der Grundkörper 9 auf
seiner Oberfläche ein Verankerungselement in Form eines Hinterschnitts 25 auf.
Wie aus 7 zu ersehen ist, überdeckt
das Thermoplastmaterial den Hinterschnitt 25 im wesentlichen
vollständig. Dadurch wird die Thermoplasthaube an dem Duroplastgrundkörper 9 verankert,
insbesondere verhindert, daß sich die Thermoplasthaube 11 in
der 7 nach oben von dem Grundkörper 9 ablösen
kann.
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Weiterhin
ist der 7 der Aufbau des Befestigungsmittels 13 zu
entnehmen. Das Befestigungsmittel 13 umfaßt ein
erstes Befestigungsmittel in Form einer in dem Duroplastgrundkörper 9 ausgebildeten
Bohrung 27. Weiterhin ist in der Thermoplasthaube 11 ein
zweites Befestigungsmittel in Form eines Sacklochs 29 ausgebildet.
Zur Befestigung des Kunststoffverdichtergehäuses 1 an
einer Tragestruktur, wie einer Basis eines Turboladers, wird eine Schraube
in das Befestigungsmittel 13 eingeschraubt. Dabei kann
vorgesehen sein, daß sowohl in der Bohrung 27 als
auch dem Sackloch 29 bereits ein Gewinde ausgebildet ist,
alternativ kann auch eine selbstschneidende Schraube verwendet werden,
die in der Bohrung 27 und dem Sackloch 29 ein entsprechendes
Gewinde ausbildet. Durch diese Verschraubung des Verdichtergehäuses
an dem Turbolader wird die Schraube sowohl in dem Duroplastgrundkörper 9 als
auch der Thermoplasthaube 11 fixiert. Die Fixierung des
Befestigungselements in Form der Schraube in den Thermoplasten dient
dazu, daß diese bei einer Veränderung der Festigkeit
des Duroplastgrundkörpers 9, beispielsweise während
eines Containment-Tests, in dem Thermoplast fixiert bleibt und sich
somit das Kunststoffverdichtergehäuse nicht von dem Turbolader
lösen kann als auch verhindert wird, daß sich
die Schraube von dem Verdichtergehäuse 1 lösen
kann und so zu Beschädigungen führen kann.
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In 8 ist
eine Detailansicht des Ausschnitts C der 6 dargestellt.
Aus 8 ist einerseits ersichtlich, daß die
Versteifungseinrichtung 15 im wesentlichen vollständig
in dem Thermoplastkörper bzw. der Thermoplasthaube 11 ausgebildet
ist. Weiterhin ist aus 8 ersichtlich, wie die Thermoplasthaube 11 den
Steg 21, der auf der Oberfläche des Duroplastgrundkörpers 9 ausgebildet
ist, im wesentlichen vollständig umschließt. Somit
wird die Thermoplasthaube 11 an dem Duroplastgrundkörper 9 verankert.
Weiterhin ist aus 8 ersichtlich, daß der
Steg 21 in einem Anbringungsbereich 31 für
ein nicht dargestelltes Verdichtergehäuseelement, wie eine
Verdichterrückwand, angeordnet ist. Im Anbringungsbereich 31 weist
der Duroplastgrundkörper 9 insbesondere eine stufenförmige
Kontur auf. In einer nicht dargestellten Ausführungsform
kann sich die Thermoplasthaube 11 über den Anbringungsbereich 31 hinaus
erstrecken, um ein Einrasten der Verdichterrückwand in
einem Zwischenraum zu erreichen. Schließlich verdeutlichen
die 6 und 8, daß die Versteifungseinrichtung 15 zwischen
einer ersten Verdichtergehäuseeinrichtung in Form des Verdichterkanals 5 und
einer zweiten Verdichtergehäuseeinrichtung in Form des
Anbringungsbereichs 31 angeordnet ist.
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9 zeigt
eine Detailansicht des Ausschnitts D der 6. Aus 9 ist
ersichtlich wie das Thermoplast in Form der Thermoplasthaube 11 ein Ende
des Grundkörpers 9 im Bereich des Ansaugstutzens 3 umschließt.
Dadurch wird eine Fixierung der Thermoplasthaube 11 auf
dem Duroplastgrundkörper 9 verstärkt.
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In 10 ist
eine Schnittansicht entlang der Linien D-D der 1 dargestellt.
Aus 10 ist insbesondere der Aufbau der Versteifungseinrichtung 17,
die zwischen einer ersten Verdichtergehäuseeinrichtung
in Form des Ansaugstutzens 3 und einer zweiten Verdichtergehäuseeinrichtung
in Form des Verdichterkanals 5 angeordnet ist, ersichtlich.
Wie 10 zu entnehmen ist, ist die in der Thermoplasthaube 11 ausgebildete
Versteifungseinrichtung 17 in Form einer Rippe dadurch
ausgebildet, daß eine Rippe in dem Grundkörper 9 ausgebildet
wird, die mit dem Thermoplastmaterial umspritzt wird. Somit wird die
Versteifungseinrichtung 17 im Gegensatz zu der in 8 dargestellten
Versteifungseinrichtung 15, die ausschließlich
durch das Thermoplastmaterial gebildet wird, sowohl durch das Duroplastmaterial
als auch das Thermoplastmaterial gebildet.
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In 11 ist
eine Teilquerschnittsansicht entlang der Linie E-E der 1 dargestellt,
während in 12 eine Teilquerschnittsansicht
entlang der Linie F-F der 1 dargestellt
ist. Wie sich aus einem Vergleich der 11 und 12 ergibt,
ist die Versteifungseinrichtung 15 im wesentlichen durch
das Thermoplastmaterial gebildet, während die Versteifungseinrichtung 17 im
wesentlich durch den Duroplastkörper 9 und durch
eine Umspritzung mit der Thermoplasthaube 11 gebildet ist.
Bei extremen Belastungen, wie einem Containment-Test kommt es durch
die auftretenden Kräfte zu einer Verformung der Thermoplasthaube 11 in
einer radialen Richtung. Um eine derartige Verformung, die die Funktionsfähigkeit
eines Turboladers beeinträchtigen könnte, zu minimieren,
wird die Thermoplastkomponente 11 durch ein U-Profil 33,
wie aus 12 ersichtlich, verstärkt.
Weiterhin wird die Thermoplastkomponente durch die Versteifungseinrichtung 15 in
Form von zusätzlichen Rippen gegen entsprechende auftretende Lasten
versteift, um insbesondere sicherzustellen, daß bei einer
Störung oder einem Brechen des Grundkörpers 9 duroplastische
Bruchstücke nicht vom Inneren des Verdichtergehäuse
nach Außen austreten können. Die Versteifungseinrichtung 17 sind insbesondere
vorgesehen, um eine axiale und/oder radiale Steifigkeit des Kunststoffverdichtergehäuses 1 im
Bereich zwischen dem Verdichterkanal 5 und dem Luftansaugstutzen 3 zu
erhöhen. Auch hier dient die Umspritzung mit dem Thermoplastmaterial 11 dazu,
bei einem Brechen des Duroplastkörpers 9 ein Austreten
von Duroplaststücken aus dem Kunststoffverdichtergehäuse
zu vermeiden.
-
Die
Versteifungseinrichtungen 15 haben insbesondere eine Breite
von ca. 1 mm und sind in einem Abstand zueinander von ca. 10 mm
ausgeformt.
-
Die
in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den
Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können
sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für
die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen
wesentlich sein.
-
- 1
- Kunststoffverdichtergehäuse
- 3
- Ansaugstutzen
- 5
- Verdichterkanal
- 7
- Austrittsstutzen
- 9
- Grundkörper
- 11
- Thermoplasthaube
- 13,
13'
- Befestigungsmittel
- 15
- Versteifungseinrichtung
- 17
- Versteifungseinrichtung
- 19
- Versteifungsrippe
- 21
- Steg
- 23
- Riffelung
- 25
- Hinterschnitt
- 27
- Bohrung
- 29
- Sackloch
- 31
- Anbringungsbereich
- 33
- U-Profil
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10314209
B3 [0002]
- - DE 10112764 A1 [0003]
- - DE 2706110 A1 [0004]
- - DE 102006010461 [0005]