[发明专利]径流式压缩机的塑料外壳

说明书

技术领域

本发明涉及径流式压缩机的外壳，特别用于汽车涡轮增压器，并且更具体地涉及由塑料制成的外壳。本发明还涉及用于制造塑料外壳的工艺。

背景技术

为了在气缸中提供最大可能量的新鲜空气，在机动车辆的进气管道(intake tract)区域中安装诸如涡轮增压器之类的径流式压缩机。以这种方式，空气在气缸的外部已经被预压缩。基于在径流式压缩机的外壳内产生的巨大压力，该外壳应该被构造得足够坚固。

现在汽车通常设置有涡轮增压器。涡轮增压器的传统的外壳由铝制成。近年来，为了减轻重量并能够得到进一步的功能集成，由金属制成的汽车部件倾向于被由塑料制成的部件代替。然而，利用塑料来形成涡轮增压器的外壳尚未实际操作。这主要是因为涡轮增压器的外壳要求抵抗相对高温的长期耐热性、疲劳强度和耐压性，并且还追求尺寸稳定性和性能稳定性。

此外，为了能够在外壳的内部保持期望的高压，增压器外壳被设计成流体密封的。对于这种外壳的抗渗性，通常使用单件制造的涡轮增压器外壳。由于没有连接间隙，单件涡轮增压器不太容易形成泄露。

这样的外壳从专利申请US-2009/0053051-A1中可知。该文件描述了一种塑料增压器外壳，其包括用于设置入口管的至少一个热固性体、压缩机管道和出口管、以及在热固性体上注塑成型并至少部分地覆盖热固性体的热塑性材料。

根据US-2009/0053051-A1，热固性塑料外壳具有容易被损坏的缺点，尤其是当用在涡轮增压器中时、在涡轮增压器中风扇式叶轮碎裂的情况下。这可能造成损坏其中安装了涡轮增压器的机动车辆的风险，以及伤害人的风险。当利用热塑性塑料以类似于罩的形式至少局部地覆盖热固性塑料体时，可降低这些风险并且提高外壳的结构强度。这种热塑性加强部对于在锚定元件(anchoring elements)上的可靠安装尤其重要。热固性塑料外壳安装在杆形式的锚定元件上。这些杆和热固性塑料外壳的形状共同决定了压缩机管道的形状。必须采取专门措施，以设置在两个构件之间的持久粘接。如US-2009/0053051-A1所述，使热塑性加强部在热固性塑料体上滑动是不够的，并且热固性塑料体必须在高温下回火的情况使其不可能与热塑性加强部一起加工。

从DE-10112764-A1可得知一种由热塑性聚合物制成的单件涡轮增压器外壳。这种径流式压缩机通过应用失芯注塑成型技术来制造，其中使用了由低熔点金属合金制成的模压模型(molded shapes)，该模压模型在热塑材料的注塑成型之后被熔融并去除。对于这样的外壳具有如下缺点，即，对于复杂的外壳构造需要耗时的模压工作和后续的加工，这导致较高的制造成本。在这种情况下，可以使用耗时的芯熔化过程，该过程不能提供外壳的足够精确的尺寸(尤其是在热固性塑料材料的情况下)。虽然可以使用具有复杂形状的失芯模压模型，例如来生产具有圆形截面的压缩机管道的外壳，但是在扩大规模时，这种制造外壳的技术是非常复杂并且非常昂贵的。除此之外，如US-2009/0053051-A1所述，由于其稳定性不足，热塑性外壳并不适合用作涡轮增压器外壳。

从US2004/0223847A1中可知一种用于径流式压缩机的两件式外壳。US2004/0223847A1中的外壳具有彼此稳固连接的第一和第二外壳部件。设置了通道系统，其中每个外壳部件中具有通道系统的至少一部分，从而在两个外壳部件连接在一起的条件下形成通道系统。在通道系统中设置了固化密实材料，使得通道系统与密实材料一起将第一和第二外壳部件相互粘接。该密实材料根据其形状插入在通道系统中以后达到一定的坚度，其中所述通道系统使两个外壳部件互锁。由密实材料引入到外壳部件中的所产生的楔作用力防止外壳部件松开。

流处理器的两件由热固性材料制成，而密实材料由热塑性材料制成。应该注意，第二部件仅仅是被插入的部件，以限定压缩机管道的内部形状。承受加载在外壳内部的高压的外壁完全由第一部件形成，而第二部件插入在第一部件的内部，然后通过固化的密实材料固定在所述位置处。第二部件以及固定装置不承受任何压力负载。此外，通道部件由第一和第二部件中的底切口(undercut)形成。这些底切口显著增大了制造复杂度。

发明内容

鉴于上述问题以及在所有汽车零部件中减轻重量的迫切需求，需要坚固耐用、可以更容易地生产并且可以成形为更复杂的形状的、用于汽车涡轮增压器以及其他径流式压缩机的外壳。