DE102017004276A1

DE102017004276A1 - Kunststoff-Gehäusebauteil für eine Filtereinrichtung

Info

Publication number: DE102017004276A1
Application number: DE102017004276.4A
Authority: DE
Inventors: André Roesgen
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2017-05-04
Filing date: 2017-05-04
Publication date: 2018-11-08

Abstract

Ein Kunststoffgehäusebauteil für eine Filtereinrichtung ist mit einer Fasermatte versehen, die aus einem Kunststoffträgermaterial mit Fasern besteht, wobei das Gehäusebauteil und das Kunststoffträgermaterial der Fasermatte durch Verschmelzen verbunden sind.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kunststoff-Gehäusebauteil für eine Filtereinrichtung, insbesondere für einen Flüssigkeitsfilter wie beispielsweise einen Öl- oder Kraftstofffilter.
Stand der Technik
Derartige Gehäusebauteile, die zur Aufnahme eines Filterelementes dienen, werden üblicherweise im Kunststoff-Spritzgussverfahren hergestellt, bei dem erwärmtes Kunststoffmaterial in eine Form eingebracht wird. Je nach Verwendungszweck muss das Gehäusebauteil hohe Kräfte aufnehmen. Beispielsweise können Gehäusegrundbauteile und Gehäusedeckel für die Aufnahme von Filterelementen mit einem Gewinde versehen werden, das ein Verschrauben dieser Bauteile ermöglicht, wobei die Gewindegänge quer zu ihrer Steigung hohen Belastungen ausgesetzt sind.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein in einfacher Weise herzustellendes Kunststoffgehäusebauteil für eine Filtereinrichtung zu schaffen, das sich durch eine hohe Stabilität auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Das erfindungsgemäße Kunststoff-Gehäusebauteil kann für Filtereinrichtungen eingesetzt werden, beispielsweise für ein Filtergehäuse wie zum Beispiel ein Filtergrundgehäuse oder ein Gehäusedeckel zur Aufnahme eines Filterelementes. Bei der Filtereinrichtung handelt es sich vorzugsweise um einen Flüssigkeitsfilter, zum Beispiel um einen Ölfilter oder einen Kraftstofffilter. Es kommen aber auch Gasfilter in Betracht, beispielsweise Luftfilter.
In das Gehäusebauteil ist eine Fasermatte eingebracht, die aus einem Kunststoffträgermaterial mit darin eingebrachten Fasern besteht. Die Fasermatte erstreckt sich zumindest über einen Teilbereich bzw. Abschnitt des Gehäusebauteils, insbesondere in einem hochbelasteten Bereich, wobei sich die Fasermatte gegebenenfalls auch über das gesamte Gehäusebauteil erstrecken kann. Die Fasermatte ist mit der Kunststoffwandung des Gehäusebauteils fest verbunden und bildet eine zusätzliche Schicht in der Gehäusewandung, die die Stabilität erhöht. Die Fasermatte befindet sich entweder innerhalb der Wandung des Gehäusebauteils und ist in diesem Fall an ihren beiden Seitenflächen von dem Kunststoffmaterial des Gehäusebauteils bedeckt. Möglich ist es aber auch, dass die Fasermatte an einer Wandung des Gehäusebauteils anliegt und nach außen offen liegt; in diesem Fall bildet das Kunststoffmaterial des Gehäusebauteils eine erste Seitenfläche der Wandung und die Fasermatte die zweite, gegenüberliegende Seitenfläche der Wandung.
Das Gehäusebauteil und das Kunststoffträgermaterial der Fasermatte sind durch Verschmelzen verbunden. Hierbei wird das Kunststoffträgermaterial der Fasermatte angeschmolzen und im angeschmolzenen Zustand eine Verbindung zwischen den Kunststoffmaterialien von Gehäusebauteil und Fasermatte erreicht, so dass nach dem Aushärten die Kunststoffe fest und unlösbar verbunden sind. Auf diese Weise wird eine feste Verbindung zwischen dem Gehäusebauteil und der Fasermatte ohne zusätzliche Verbindungsmaßnahmen erzielt. Es ist beispielsweise nicht erforderlich, die Fasermatte durch Aufkleben oder auf mechanische Weise mit dem Gehäusebauteil zu verbinden. Vorteilhafterweise erfolgt die Verbindung ausschließlich durch das Verschmelzen eines oder beider Kunststoffbestandteile von Gehäusebauteil bzw. Fasermatte.
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Gehäusebauteils im Wege des Spritzgießverfahrens wird erwärmtes Kunststoffmaterial des Gehäusebauteils in eine Form eingebracht, in die eine Fasermatte eingesetzt ist. Das Kunststoffmaterial des Gehäusebauteils erwärmt das Kunststoffträgermaterial der Fasermatte und bringt dieses teilweise zum Schmelzen. Mit dem Abkühlen verbinden sich die Kunststoffmaterialien des Gehäusebauteils und der Fasermatte zu einer festen, unlösbaren Einheit.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung unterscheidet sich das Kunststoffmaterial des Gehäusebauteils von dem Kunststoffträgermaterial der Fasermatte. Dies erlaubt es, eine Fasermatte mit bestimmten, auf den jeweiligen Einsatzzweck oder die Herstellung angepasste Kunststoffmaterialien einzusetzen. So ist es insbesondere vorteilhaft, dass das Kunststoffmaterial des Gehäusebauteils einen höheren Schmelzpunkt als das Kunststoffträgermaterial der Fasermatte aufweist. Wird das verflüssigte Kunststoffmaterial bei der Herstellung in die Form des herzustellenden Gehäusebauteils eingebracht, in der sich die Fasermatte befindet, kann die Außenfläche der Fasermatte bei einem Kontakt mit dem warmen Kunststoffmaterial des Gehäusebauteils anschmelzen. Nach dem Abkühlen gehen beide Kunststoffmaterialien eine feste und unlösbare Verbindung ein. Hierbei genügt es grundsätzlich, dass lediglich das Kunststoffträgermaterial im Randbereich der Fasermatte angeschmolzen wird, wodurch zugleich gewährleistet ist, dass die Fasermatte eigenstabil erhalten bleibt und ihre stabilitätsverbessernde Wirkung entfalten kann.
Der Schmelzpunktunterschied zwischen dem Kunststoffmaterial des Gehäusebauteils und dem Kunststoffträgermaterial der Fasermatte beträgt vorzugsweise mindestens 30°C, beispielsweise 40°C oder 50°C; um diesen Betrag liegt der Schmelzpunkt des Kunststoffmaterials des Gehäusebauteils höher als der Schmelzpunkt des Kunststoffträgermaterials der Fasermatte. Dieser Schmelzpunktunterschied ist ausreichend groß, dass mit dem Einbringen des erwärmten Kunststoffmaterials des Gehäusebauteils zumindest der Randbereich der Fasermatte angeschmolzen wird, bevor das Kunststoffmaterial des Gehäusebauteils abkühlt.
Als Kunststoffmaterial für das Gehäusebauteil wird beispielsweise PA 66 und als Kunststoffträgermaterial der Fasermatte beispielsweise PA 6 verwendet.
Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung bildet die Fasermatte einen umlaufenden Ring im oder am Gehäusebauteil. Die im Ausgangszustand ebene Fasermatte kann zum Ring geformt werden und wird beim Herstellungsprozess in Form eines Ringes mit dem Kunststoffgehäusebauteil verbunden. Als umlaufender Ring nimmt die Fasermatte vorzugsweise Zylinderform, ggf. Konusform ein.
Die Fasermatte ist, gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung, benachbart zu einem Gewinde im oder am Gehäusebauteil angeordnet. Die Fasermatte erhöht die Stabilität des Gehäusebauteils im Gewindebereich und ist insbesondere in der Lage, erhöhte Kräfte aufzunehmen, die bei einem Verschrauben des Gehäusebauteils mit einem Gegengewinde auftreten. Die Fasermatte nimmt hierbei Kräfte in Achsrichtung, Umfangsrichtung und/oder Radialrichtung auf.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die Fasermatte auf der dem Gewinde abgewandten Seite in oder an der Wandung des Gehäusebauteils angeordnet. Das Gewinde wird insbesondere im Wege des Spritzgießverfahrens erzeugt, wobei die Fasermatte auf der dem Gewinde abgewandten Wandseite die Ausbildung des Gewindes nicht beeinträchtigt, zugleich aber die Stabilität verbessert. Das Gewinde ist beispielhaft als Außengewinde an einer Wandung des Gehäusebauteils ausgebildet, dementsprechend befindet sich die Fasermatte an der Innenseite der Wandung des Gehäusebauteils. Im umgekehrten Fall eines Innengewindes liegt die Fasermatte an der Außenseite der Gehäusewandung.
Gemäß noch einer zweckmäßigen Ausführung sind in die Fasermatte eine oder mehrere Ausnehmungen eingebracht, die zur Aufnahme von Kunststoffmaterial des Gehäusebauteils dienen. Das Kunststoffmaterial des Gehäusebauteils dringt bei der Herstellung in die Ausnehmungen in der Fasermatte ein, wodurch eine zusätzliche mechanische Verbindung zwischen Gehäusebauteil und Fasermatte erzeugt wird. Die Ausnehmungen in der Fasermatte erstrecken sich entweder nur teilweise in die Fasermatte hinein oder, in alternativer Ausführung, durchdringen die Fasermatte.
Als Fasern für die Fasermatte kommen verschiedene Materialien in Betracht. Gemäß einer vorteilhaften Ausführung sind die Fasern als Glasfasern ausgebildet, die sich durch eine hohe Festigkeit auszeichnen. Möglich sind auch sonstige Materialien, beispielsweise Kunststofffasern.
Die Fasern in der Fasermatte können eine gemeinsame Ausrichtung aufweisen, beispielsweise erstrecken sich die Längsachsen der Fasermatten in Umfangsrichtung des Gehäusebauteils. Grundsätzlich kommen auch sonstige Ausrichtungen in Betracht, beispielsweise bei einer ringförmigen Anordnung der Fasermatte neben einer Ausrichtung in Umfangsrichtung auch eine Ausrichtung in Achsrichtung. Des Weiteren ist es möglich, die Fasern in der Fasermatte regellos anzuordnen.
Figurenliste
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

1 in perspektivischer Ansicht einen Kunststoff-Gehäusedeckel mit einem Innengewinde, wobei auf der dem Innengewinde gegenüberliegenden Außenseite eine ringförmige Fasermatte mit dem Gehäusedeckel verbunden ist,
2 einen Schnitt durch die Wandung des Gehäusedeckels, der auf einen Gehäusegrundkörper aufgeschraubt ist,
3 einen Schnitt gemäß 2, jedoch mit einer in die Gehäusewandung eingebetteten Fasermatte,
4 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die einen Deckel mit Außengewinde hat und die Fasermatte radial außen am Gehäusegrundkörper vorliegt.

Ausführungsform(en) der Erfindung
Das in 1 dargestellte Gehäusebauteil 1 besteht aus Kunststoff und bildet einen Gehäusedeckel für eine Filtereinrichtung, die beispielsweise zur Flüssigkeitsfiltration eingesetzt werden kann, zum Beispiel als Kraftstoff- oder Ölfilter für Brennkraftmaschinen. Der Gehäusedeckel 1 ist auf einen Gehäusegrundkörper aufsetzbar und schließt gemeinsam mit dem Gehäusegrundkörper ein Filterelement ein, an dem die Filtration stattfindet. Der Gehäusedeckel 1 ist topfförmig ausgebildet und besitzt im Bereich seiner offenen Stirnseite ein Gewinde 2, das als Innengewinde ausgeführt ist und auf ein korrespondierendes Außengewinde 5 eines Gehäusegrundkörpers 4 (2) aufschraubbar ist. Der Gehäusedeckel 1 und der Gehäusegrundkörper 4 sind jeweils als Kunststoffbauteile ausgebildet und werden insbesondere im Kunststoff-Spritzgussverfahren hergestellt. Als Kunststoffmaterial für den Gehäusedeckel 1 und den Gehäusegrundkörper 4 kommt beispielsweise PA 66 in Betracht.
Bei der Herstellung des Gehäusedeckels 1 wird das Kunststoffmaterial im erwärmten Zustand in eine Gießform eingebracht, in der sich die Fasermatte 3 befindet. Das Kunststoffmaterial des Gehäusedeckels 1 besitzt einen Schmelzpunkt, der vorzugsweise um 40°C bis 50°C höher ist als der Schmelzpunkt des Kunststoffträgermaterials der Fasermatte 3. Mit dem Einbringen des Kunststoffmaterials des Gehäusebauteils schmilzt das Kunststoffträgermaterial der Fasermatte im Randbereich an, so dass mit dem Abkühlen eine feste, unlösbare Verbindung zwischen dem Kunststoffmaterial des Gehäusebauteils 1 und dem Kunststoffträgermaterial der Fasermatte 3 hergestellt wird. Die Fasern in der Fasermatte 3 bleiben hiervon unbeeinflusst.
Die Fasermatte 3 befindet sich auf der dem Gewinde 2 abgewandten Seite der Wandung des Gehäusedeckels 1. Hierbei kommen sowohl Ausführungen in Betracht, bei denen die Fasermatte 3 benachbart zur Außenwand liegt, jedoch noch vom Kunststoffmaterial des Gehäusedeckels 1 bedeckt ist, siehe 3, als auch Ausführungen, bei denen die Fasermatte 3 die Außenseite der Wandung bildet und dementsprechend nach außen offen liegt, wie in 2 dargestellt.
Die Fasern in der Fasermatte 3 sind zweckmäßigerweise in Umfangsrichtung ausgerichtet und erstrecken sich somit annähernd parallel zu dem Gewinde 2.
In 4 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt: Sollte ein Gehäusedeckel 1 mit Außengewinde 51 zum Einsatz kommen, kann die Fasermatte 3 auch auf der Seite des Gehäusegrundkörpers 41 eingesetzt werden, insbesondere auf einer radial äußeren Mantelfläche des Gehäusegrundkörpers 41. Die Fasermatte 3 stützt in diesem Fall das am Gehäusegrundkörper 41 vorliegende Innengewinde 21 von radial außenliegend ab, was insbesondere bei einer Ausführung des Gehäusegrundkörpers 41 aus einem Kunststoffmaterial vorteilhaft ist. Selbstverständlich kann hierbei auch der Gehäusedeckel 1 aus Kunststoff bestehen.

Claims

Kunststoff-Gehäusebauteil für eine Filtereinrichtung, insbesondere für einen Flüssigkeitsfilter, dadurch gekennzeichnet, dass im oder am Gehäusebauteil (1) zumindest abschnittsweise eine Fasermatte (3) angeordnet ist, die aus einem Kunststoffträgermaterial mit Fasern besteht, wobei das Gehäusebauteil (1) und das Kunststoffträgermaterial der Fasermatte (3) durch Verschmelzen verbunden sind.
Gehäusebauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Kunststoffmaterial des Gehäusebauteils (1) von dem Kunststoffträgermaterial der Fasermatte (3) unterscheidet.
Gehäusebauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial des Gehäusebauteils (1) aus PA 66 und das Kunststoffträgermaterial der Fasermatte (3) aus PA 6 besteht.
Gehäusebauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial des Gehäusebauteils (1) einen höheren Schmelzpunkt als das Kunststoffträgermaterial der Fasermatte (3) aufweist.
Gehäusebauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzpunkt des Kunststoffmaterials des Gehäusebauteils (1) um mindestens 30°C, vorzugsweise um 40°C bis 50°C höher ist als der Schmelzpunkt des Kunststoffträgermaterials der Fasermatte (3).
Gehäusebauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermatte (3) als Ring im oder am Gehäusebauteil (1) angeordnet ist.
Gehäusebauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermatte (3) benachbart zu einem Gewinde (5) im oder am Gehäusebauteil (1) angeordnet ist.
Gehäusebauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermatte (3) auf der dem Gewinde (5) abgewandten Seite in oder an der Wandung des Gehäusebauteils (1) angeordnet ist.
Gehäusebauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermatte (3) Ausnehmungen zur Aufnahme von Kunststoffmaterial des Gehäusebauteils (1) aufweist.
Gehäusebauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in der Fasermatte (3) als Glasfasern oder Kunststofffasern ausgebildet sind.
Gehäusebauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in der Fasermatte (3) in Umfangrichtung des Gehäusebauteils (1) ausgerichtet sind.
Gehäusebauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäusebauteil einen Gehäusedeckel (1) bildet.
Filtereinrichtung mit einem Filtergehäuse zur Aufnahme eines Filterelements, wobei das Filtergehäuse ein Gehäusebauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines Gehäusebauteils (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Gehäusebauteil (1) im Spritzgießverfahren hergestellt wird, bei dem das Kunststoffmaterial des Gehäusebauteils (1) in eine Form eingebracht wird und teilweise oder vollständig eine in der Form angeordnete Fasermatte (3) umschließt, wobei das Kunststoffmaterial des Gehäusebauteils (1) Kunststoffträgermaterial der Fasermatte (3) bis zum teilweisen oder vollständigen Schmelzen erwärmt und das Kunststoffmaterial des Gehäusebauteils (1) mit dem Kunststoffträgermaterial der Fasermatte (3) beim Abkühlen verbunden werden.