DE102014213154A1 - Flanged connection and manufacturing process - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flanschverbindung (26) zwischen einem Metallbauteil (15) und einem Kunststoffbauteil (7), – wobei das Kunststoffbauteil (7) eine Bauteilöffnung (24) aufweist, die von einem Öffnungsrand (29) aus Kunststoff eingefasst ist, – wobei das Metallbauteil (15) einen Flansch (25) aus Metall aufweist, – wobei der Flansch (25) einen daran angespritzten Rahmen (30) aus Kunststoff aufweist, der mit dem Öffnungsrand (29) verschweißt ist, derart, dass eine um die Bauteilöffnung (24) geschlossen umlaufende Schweißzone (31) zwischen Rahmen (30) und Öffnungsrand (29) ausgebildet ist. Eine dauerhafte Dichtigkeit der Flanschverbindung (26) ergibt sich durch wenigstens eine entlang des Flansches (25) geschlossen umlaufende Dichtung (32), die mit dem Metall des Flansches (25) in Kontakt steht.The present invention relates to a flange connection (26) between a metal component (15) and a plastic component (7), - wherein the plastic component (7) has a component opening (24) which is enclosed by an opening edge (29) made of plastic, - the metal component (15) has a flange (25) made of metal, wherein the flange (25) has a plastic frame (30) molded onto it, which is welded to the opening edge (29) such that one around the component opening (30). 24) closed circumferential welding zone (31) between the frame (30) and the opening edge (29) is formed. A permanent tightness of the flange (26) results from at least one along the flange (25) closed circumferential seal (32) which is in contact with the metal of the flange (25).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flanschverbindung zwischen einem Metallbauteil und einem Kunststoffbauteil, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Flanschverbindung. Ferner betrifft die Erfindung ein Frischluftmodul, das mit einer derartigen Flanschverbindung ausgestattet ist. Schließlich betrifft die Erfindung einen Ladeluftkühler, der mit einem Flansch zum Herstellen einer derartigen Flanschverbindung ausgestattet ist, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Ladeluftkühlers. The present invention relates to a flange connection between a metal component and a plastic component, with the features of the preamble of
Aus der
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Flanschverbindung der vorstehend genannten Art sowie für ein damit ausgestattetes Frischluftmodul und zugehörige Herstellungsverfahren eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine hinreichende Abdichtung für eine relativ große Standzeit auszeichnet. The present invention is concerned with the problem of providing an improved embodiment for a flange connection of the aforementioned type and for a fresh air module equipped therewith and associated production method, which is characterized in particular by a sufficient seal for a relatively long service life.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This problem is solved according to the invention by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Flanschverbindung mit wenigstens einer Dichtung auszustatten. Die Dichtung besteht dabei in üblicher Weise aus einem elastischen Kunststoff. Insbesondere handelt es sich dabei um einen vom Kunststoff des Rahmens verschiedenen Kunststoff. Die jeweilige Dichtung ist dabei so angeordnet, dass sie entlang des Flansches geschlossen umläuft. Des Weiteren ist die wenigstens eine Dichtung so angeordnet, dass sie mit dem Metall des Flansches also mit einer Metalloberfläche des Flansches unmittelbar in Kontakt steht, dieses also berührt, bzw. daran anliegt. Der Kunststoff, der für die Dichtung als Dichtungsmaterial verwendet wird, zeichnet sich gegenüber dem Kunststoff, aus dem der Rahmen hergestellt ist durch eine höhere Elastizität aus, wodurch die Dichtung thermisch bedingte Dehnungseffekte sowie Erschütterungen und dergleichen elastisch kompensieren kann. Somit bleibt die Dichtung am Metall des Flansches permanent dichtend in Kontakt. The invention is based on the general idea to equip the flange with at least one seal. The seal consists in the usual way of an elastic plastic. In particular, this is a plastic that is different from the plastic of the frame. The respective seal is arranged so that it rotates closed along the flange. Furthermore, the at least one seal is arranged so that it is in direct contact with the metal of the flange, that is to say with a metal surface of the flange, so that it touches or bears against it. The plastic that is used for the seal as a sealing material, is characterized over the plastic from which the frame is made by a higher elasticity, whereby the seal can compensate for thermally induced elongation effects and shocks and the like elastic. Thus, the seal remains permanently in sealing contact with the metal of the flange.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Dichtung in einem von den Schweißzonen eingefassten Bereich neben dem Rahmen am Flansch und am Öffnungsrand anliegen. Mit anderen Worten, die jeweilige Dichtung ist im Bereich der Bauteilöffnung nach innen versetzt zur Schweißzone angeordnet. Außerdem ist die jeweilige Dichtung außerhalb des Rahmens positioniert. Auf diese Weise kann die Dichtung einerseits gegenüber dem Flansch abdichten und andererseits gegenüber dem Öffnungsrand. Bezüglich der Schweißzone und dem an den Flansch angespritzten Rahmen ist die Dichtung somit in Reihe bzw. vorgeschaltet, sodass es für die Abdichtung der Bauteilöffnung unerheblich ist, ob an der nachgeordneten Verbindung zwischen Rahmen und Flansch eine Leckage auftritt oder nicht. According to an advantageous embodiment, the seal in a region enclosed by the welding zones area adjacent to the frame on the flange and the opening edge. In other words, the respective seal is arranged offset in the region of the component opening to the welding zone. In addition, the respective seal is positioned outside the frame. In this way, the seal on the one hand seal against the flange and on the other hand against the opening edge. With regard to the welding zone and the molded-on frame to the flange, the seal is thus in series or upstream, so that it is irrelevant for the sealing of the component opening, whether at the downstream connection between the frame and flange leakage occurs or not.
Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Dichtung an den Flansch angespritzt sein, sodass die Dichtung dauerhaft und fest sowie dicht mit dem Flansch verbunden ist. Im Bereich des Öffnungsrands kann die Dichtung an einer entsprechenden Dichtungskontur des Gehäuses zur Anlage kommen. Insbesondere kann jedoch im Öffnungsrand eine Dichtungsnut ausgebildet sein, in welche die Dichtung eingreift. Durch die Verwendung einer Dichtungsnut kann die Dichtung in der Einführrichtung relativ groß dimensioniert werden, was die Verwendung von Dichtungskunststoffen mit besonders großer Elastizität ermöglicht. According to an advantageous development, the seal can be molded onto the flange, so that the seal is permanently and firmly and tightly connected to the flange. In the area of the opening edge, the seal can come into contact with a corresponding sealing contour of the housing. In particular, however, may be formed in the opening edge of a sealing groove, in which engages the seal. By using a Sealing groove, the seal in the direction of insertion can be relatively large, which allows the use of sealing plastics with particularly high elasticity.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Dichtung bezüglich des Flansches als separates Bauteil ausgestaltet sein, sodass die Dichtung nur lose am Flansch zur Anlage kommt. Zweckmäßig kann dabei vorgesehen sein, dass die Dichtung in eine Dichtungsnut eingreift, die am Flansch ausgebildet ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Dichtung in eine Dichtungsnut eingreifen, die am Öffnungsrand ausgebildet ist. Alternativ kann die Dichtung auch an den Öffnungsrand angesetzt sein, wobei sie aus einem anderen, insbesondere weicheren, Kunststoff besteht als der Öffnungsrand.In an alternative embodiment, the seal may be configured with respect to the flange as a separate component, so that the seal comes only loosely on the flange to the plant. Appropriately, it may be provided that the seal engages in a sealing groove, which is formed on the flange. Additionally or alternatively, the seal may engage in a seal groove formed at the opening edge. Alternatively, the seal may also be attached to the opening edge, wherein it consists of a different, in particular softer, plastic than the opening edge.
Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Dichtung zumindest teilweise in einem vom Kunststoff des Rahmen umspritzten Bereich des Flansches angeordnet sein, sodass die Dichtung zumindest teilweise, also entweder vollständig oder nur zum Teil innerhalb des Rahmens angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform wird somit die Dichtung bereits vor dem Anspritzen des Rahmens am Flansch angebracht. Diese Ausführungsform beruht auf der Überlegung, mit Hilfe der jeweiligen Dichtung den Flansch gegenüber dem Rahmen abzudichten, also in dem Bereich, in dem die Leckagen auftreten können. Die Dichtung dichtet somit nicht gegenüber dem Gehäuse, da die Abdichtung gegenüber dem Gehäuse an sich durch die Schweißzone zwischen Öffnungsrand und Rahmen erfolgt. In an alternative embodiment, the seal may be at least partially disposed in a molded by the plastic of the frame portion of the flange, so that the seal is at least partially, so either completely or only partially disposed within the frame. In this embodiment, the seal is thus already attached to the flange before the molding of the frame. This embodiment is based on the idea of sealing the flange with respect to the frame with the aid of the respective seal, that is to say in the region in which the leakages can occur. The seal thus does not seal against the housing since the seal with respect to the housing per se is made by the weld zone between the opening edge and the frame.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Dichtung ein separat hergestelltes Bauteil sein, das an den Flansch angebaut ist und das anschließend beim Anspritzen des Rahmens teilweise oder vollständig vom Kunststoff des Rahmens umspritzt bzw. umhüllt wird. According to an advantageous development, the seal may be a separately manufactured component, which is attached to the flange and which is then encapsulated or enveloped in the molding of the frame partially or completely from the plastic of the frame.
Gemäß einer alternativen Weiterbildung kann die Dichtung an den Flansch angespritzt sein. Der Rahmen wird anschließend an die angespritzte Dichtung angespritzt, wodurch diese zumindest teilweise umhüllt wird. Diese Vorgehensweise lässt sich insbesondere durch ein sogenanntes Zwei-Komponenten-Spritzverfahren besonders einfach realisieren, nämlich vorzugsweise in einem einzigen Spritzwerkzeug. According to an alternative development, the seal may be molded onto the flange. The frame is then molded onto the molded seal, thereby at least partially enveloping it. This procedure can be realized in a particularly simple manner, in particular by a so-called two-component injection method, namely preferably in a single injection molding tool.
Bei einer anderen Weiterbildung kann sich die jeweilige Dichtung innerhalb des Rahmens in einem komprimierten Zustand befinden. Bei dieser Ausführungsform ist die Dichtung, die vom Rahmen teilweise oder vollständig umspritzt ist, in einem vorgespannten Zustand, wodurch sie eine besonders effiziente Dichtung gegenüber dem Rahmen und/oder gegenüber dem Flansch bewirkt. Durch die Vorspannung innerhalb der Dichtung bleibt die dichtende Kontaktierung der Dichtung am Rahmen bzw. am Flansch auch dann erhalten, wenn sich thermisch bedingt eine Relativbewegung zwischen Flansch und Rahmen einstellen sollte. In another embodiment, the respective seal within the frame may be in a compressed state. In this embodiment, the gasket that is partially or completely overmolded by the frame is in a pre-stressed condition, thereby providing a particularly efficient seal against the frame and / or against the flange. Due to the bias within the seal, the sealing contact of the seal on the frame or on the flange is maintained even if thermally caused a relative movement between the flange and frame.
Bei einer alternativen Weiterbildung kann die Dichtung durch eine Beschichtung des Flansches aus einem Dichtungsmaterial gebildet sein. Eine Schichtdicke der Dichtungsbeschichtung beträgt maximal 2,0 mm, vorzugsweise maximal 1,0 mm. Diese Beschichtung ist am Flansch zumindest teilweise dort ausgebildet, wo anschließend der Rahmen angespritzt wird. Jedenfalls ist die Beschichtung entlang des Flansches vollständig umlaufend vorgesehen. Zweckmäßig kann die Dichtungsbeschichtung den gesamten für das Anspritzen des Rahmens vorgesehenen Bereich des Flansches abdecken. In an alternative development, the seal may be formed by a coating of the flange of a sealing material. A layer thickness of the seal coating is a maximum of 2.0 mm, preferably a maximum of 1.0 mm. This coating is at least partially formed on the flange, where subsequently the frame is molded. In any case, the coating along the flange is provided completely encircling. Suitably, the seal coating may cover the entire area of the flange intended for molding of the frame.
Beim Anspritzen des Rahmens an den mit der Dichtung versehenen Flansch kann sich grundsätzlich eine Fusionsverbindung bzw. Schweißverbindung zwischen dem Kunststoff des Rahmens und des Kunststoffs der Dichtung ausbilden. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, denn auch in dem Fall, dass sich die Kunststoffe des Rahmens und der Dichtung nicht miteinander verbinden, liegt die Dichtung flächig und dichtend am Rahmen an. When the frame is injection-molded onto the flange provided with the seal, a fusion connection or welded connection between the plastic of the frame and the plastic of the seal can basically be formed. However, this is not absolutely necessary, because even in the case that the plastics of the frame and the seal do not connect with each other, the seal lies flat and sealing against the frame.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung kann die Dichtung zumindest in einem zur Schweißzone distalen Bereich des Rahmens angeordnet sein. Durch die Positionierung der Dichtung distal, also beabstandet zur Schweißzone wird erreicht, dass die Dichtung beim Herstellen der Schweißverbindung keinen erhöhten Temperaturen ausgesetzt ist, wodurch eine Beschädigung der Dichtung beim Verschweißen des Rahmens mit dem Öffnungsrand vermieden werden kann. According to another advantageous development, the seal can be arranged at least in a region of the frame that is distal to the welding zone. The positioning of the seal distally, so spaced from the weld zone is achieved that the seal during manufacture of the weld is not exposed to elevated temperatures, whereby damage to the seal when welding the frame with the opening edge can be avoided.
Bei einer anderen alternativen Ausführungsform kann die wenigstens eine Dichtung an eine Metalloberfläche des Flansches und an den Rahmen angespritzt sein. Auch bei dieser Ausführungsform führt die Dichtung zu einer effektiven Abdichtung zwischen dem metallischen Bereich des Flansches und dem daran angespritzten Rahmen aus Kunststoff. Die angespritzte Dichtung bewirkt eine hinreichende Dichtungswirkung auch dann, wenn sich im Laufe der Zeit der Kunststoff des Rahmens vom Metall des Flansches ablösen sollte. Grundsätzlich kann eine derartige Dichtung an einer vom Innenraum des Kunststoffbauteils abgewandten Außenseite an den Flansch und den Rahmen angespritzt sein. Bevorzugt ist die Dichtung jedoch an einer dem Innenraum des Kunststoffbauteils zugewandten Innenseite an den Flansch und den Rahmen angespritzt. Denkbar ist jedoch auch eine Ausführungsform, bei der je eine solche Dichtung an der Außenseite und an der Innenseite vorgesehen ist. In another alternative embodiment, the at least one seal may be molded to a metal surface of the flange and to the frame. Also in this embodiment, the seal results in an effective seal between the metallic portion of the flange and the molded plastic frame. The molded seal causes a sufficient sealing effect even if, over time, the plastic of the frame should come off the metal of the flange. In principle, such a seal may be molded onto the flange and the frame on an outer side facing away from the interior of the plastic component. Preferably, however, the seal is molded onto the inner side of the plastic component facing the inner side of the flange and the frame. It is also conceivable, however, an embodiment in which each such seal is provided on the outside and on the inside.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer derartigen Flanschverbindung, bei der die Dichtung zumindest teilweise vom Rahmen umspritzt ist, charakterisiert sich dadurch, dass zumindest eine Dichtung an den Flansch des Metallbauteils angespritzt wird und dass ein Rahmen an den Flansch angespritzt wird, und zwar derart, dass die Dichtung vollständig oder teilweise innerhalb des Rahmens angeordnet ist. Das Anspritzen des Rahmens kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform durchgeführt werden, dass dabei die Dichtung komprimiert wird. Nach dem Erstarren des Rahmens ist dann der innerhalb des Rahmens angeordnete Teil der Dichtung oder, bei vollständig innerhalb des Rahmens angeordneter Dichtung, die gesamte Dichtung vorgespannt. A method according to the invention for producing such a flange connection, in which the seal is at least partially encapsulated by the frame, is characterized in that at least one seal is injection-molded onto the flange of the metal component and that a frame is injection-molded onto the flange in such a way that the seal is disposed wholly or partially within the frame. The molding of the frame can be carried out according to an advantageous embodiment, in that case the gasket is compressed. After solidification of the frame is then arranged within the frame part of the seal or, when completely within the frame arranged seal, the entire seal biased.
Ein erfindungsgemäßer Ladeluftkühler für eine Frischluftanlage einer aufgeladenen Brennkraftmaschine besitzt einen Kühlerblock aus Metall, einen Flansch aus Metall, zumindest eine am Flansch angeordnete Dichtung und einen an den Flansch angespritzten Rahmen aus Kunststoff. Dabei kann zumindest eine solche Dichtung an den Rahmen und an den Flansch angespritzt sein. Zusätzlich oder alternativ kann zumindest eine solche Dichtung vollständig oder teilweise in einem vom Kunststoff des Rahmens umspritzten Bereich des Flansches angeordnet sein, sodass die Dichtung vollständig oder teilweise innerhalb des Rahmens angeordnet ist. An inventive intercooler for a fresh air system of a supercharged internal combustion engine has a radiator block made of metal, a metal flange, at least one arranged on the flange seal and molded onto the flange frame made of plastic. In this case, at least one such seal may be molded onto the frame and to the flange. Additionally or alternatively, at least one such seal may be arranged wholly or partly in a region of the flange which is overmolded by the plastic of the frame, so that the seal is arranged wholly or partly within the frame.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines derartigen Ladeluftkühlers zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst zumindest eine Dichtung an den Flansch des Ladeluftkühlers angespritzt wird und dass anschließend ein Rahmen an den Flansch angespritzt wird, derart, dass die Dichtung vollständig oder teilweise innerhalb des Rahmens angeordnet ist. Bei einem alternativen Verfahren wird zunächst der Rahmen an den Flansch angespritzt, sodass anschließend wenigstens eine Dichtung an den Flansch und an den Rahmen angespritzt wird, derart, dass die jeweiligen Dichtung sowohl am Metall des Flansches als auch am Kunststoffs des Rahmens anliegt. An inventive method for producing such a charge air cooler is characterized in that first at least one seal is molded onto the flange of the intercooler and that subsequently a frame is molded onto the flange, such that the seal is arranged completely or partially within the frame. In an alternative method, the frame is first injection-molded onto the flange, so that subsequently at least one seal is injection molded to the flange and to the frame, such that the respective seal abuts both the metal of the flange and the plastic of the frame.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch,Show, in each case schematically,
Entsprechend
Die mit Hilfe des Abgasturboladers
Der Ladeluftkühler
Die vorstehend genannte Flanschverbindung
Entsprechend den
Entsprechend den
Der Flansch
Für eine dauerhafte Abdichtung der Bauteilöffnung
Nachfolgenden werden anhand der
Bei der in
Die Dichtung
Der Rahmen
Entsprechend den
Bei der in
Im Unterschied dazu zeigt
Das Anspritzen des Rahmens
Obwohl bei den
Bei der in
Bei der in
Bei allen Ausführungsformen kann das Anspritzen des Rahmens
Die jeweilige Dichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R083 | Amendment of/additions to inventor(s) | ||
R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |