CN102639897B - 弹簧垫板和用于制造该弹簧垫板的方法 - Google Patents
弹簧垫板和用于制造该弹簧垫板的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种尤其用于机动车的弹簧座的弹簧垫板(10)，其包括由热塑性的塑料构成的环形的保持元件(12)和安装在保持元件(12)处的由弹性体的塑料构成的弹簧支承元件(14)，其中，保持元件(12)具有至少一个封闭的空腔(18)。此外，本发明提供一种用于制造这样的弹簧垫板(10)的方法，其中，该方法包含：将热塑性的塑料材料的熔融物引入注塑模具中，注塑模具具有至少两个用于在热塑性的塑料材料中构造至少两个贯通孔(16)的模芯；将用于构造封闭的空腔(18)的扩充材料注射到热塑性的塑料材料的熔融物中；以及将弹性体的塑料材料施加到热塑性的塑料材料处。在注射扩充材料的步骤期间，至少两个模芯被冷却并且扩充材料被分开地注射到热塑性的塑料材料的通过至少两个模芯相互分开的至少两个区域中，以便相应在这些区域的每一个中构造封闭的空腔(18)。
Description
技术领域
本发明涉及一种尤其用于机动车的弹簧座(Federlager)的弹簧垫板(Federunterlage)和一种用于制造这样的弹簧垫板的方法。
背景技术
从现有技术中已知弹簧垫板，其用于容纳在机动车的车身处(在减振支柱罩(Federbeindom)处)的减震器弹簧并且在中间包含减震器被引导所穿过的孔。已知的弹簧垫板由带有直至17mm的材料厚度的结实的热塑性塑料成形件构成，同样非常结实的弹性体构件以插入方法(Einlegeverfahren)被喷注(anspritzen)在其处并且由此形状配合地被保持在该热塑性塑料成形件处。在此，热塑性塑料组件用于弹簧垫板在减振支柱罩中的正确放置并且尤其在侧面处给弹性体组件提供保持，而弹性体组件本身容纳减震器弹簧的端部并且在机动车缓冲(Einfedern)时防止噪声。
由于已知的弹簧垫板的高的材料厚度，其非常重并且由于材料应用和所需的长的冷却或硫化时间而具有高的制造成本。引入弹簧垫板中的凹处仅仅很少地减小重量和质量集聚
然而在不以不可靠的方式减小垫圈的强度的情况下，出于模具技术的原因另外的凹处是不可能的。
在文件EP-B-0 924 445中公开了弹簧垫板的另一示例，其中，在该文件中描述的弹簧垫板具有由弹性体的材料构成的盘形主体和置入该弹性体的主体中的由塑料构成的加强衬层。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种尤其用于机动车的弹簧座的弹簧垫板，其可简单地且成本有利地来制造，以及提供一种用于制造这样的弹簧垫板的方法。
该目的通过带有权利要求1的特征的弹簧垫板以及带有权利要求8的特征的方法来实现。有利的实施形式从其余权利要求中得出。
根据本发明的弹簧垫板包括由热塑性的塑料构成的环形的保持元件和由弹性体的塑料构成的、安装在保持元件处的弹簧支承元件(Federauflageelement)，其中，保持元件具有至少一个封闭的空腔。在此，保持元件用于弹簧垫板例如在减振支柱罩中的合适的布置并且用于支承弹簧支承元件，而弹簧支承元件贴靠在相应的弹簧、例如减震器弹簧的端部处。概念“封闭的空腔”表示完全或至少绝大部分由热塑性的材料所包围的空腔。
例如，根据本发明的空腔可具有一个或多个孔，例如注射孔
根据本发明的弹簧垫板的保持元件因此构造为封闭的空心体。在外部尺寸相同以及墙壁厚度(壁厚)均匀且足够的情况下这样的空心体具有与实心体相同的强度。由此，根据本发明的弹簧垫板提供可与从现有技术中已知的实心的弹簧垫板相比的稳定性和使用寿命。然而，在保持元件中设置空腔显著节省了材料并减小弹簧垫板的重量，并且在制造时进一步提供下面所列举的优点。
优选地，该至少一个封闭的空腔完全由带有大致统一的厚度(壁厚)的热塑性的材料包围。在此，与加工相关地，在构件的轴向的棱边区域中或邻近贯通孔(Durchgangsoeffnung)可导致很少的材料集聚。因此包围空腔的壁的大致统一的厚度在此理解为这样的构件，在其中除了之前提及的材料集聚之外，围绕空腔径向地或轴向地、例如邻近贯通孔布置的壁的壁厚是统一的。以该方式可确保弹簧垫板的特别高的稳定性和使用寿命。
根据本发明的优选的实施形式，保持元件具有至少一个贯通孔或盲孔。该至少一个贯通孔可适合于且尺寸设计成用于固定元件(例如螺钉或螺栓)的引导穿过并且由此用于将弹簧垫板例如安装在减振支柱罩处。备选地，盲孔可用于容纳从减振支柱罩中伸出的螺栓，其中，同时可实现弹簧垫板在正确的安装位置中的粗固定。保持元件中的贯通孔在以弹性体挤压包封(Umspritzen)的情况下也可由弹性体塞(Elastomerzapfen)填充，以便实现弹性体和热塑性的保持元件的形状配合的连接。优选地，根据本发明的保持元件具有多个贯通孔，其例如可以沿着环形的保持元件的周缘彼此相间隔地布置。如果保持元件具有至少两个贯通孔，优选地，在保持元件中设置有至少两个封闭的空腔，其可通过该至少两个贯通孔相互分开。然而也可能设置多于两个贯通孔和相应地多于两个由这些贯通孔相互分开的封闭的空腔。以该方式，可避免在贯通孔周围的薄弱部位(例如保持元件的壁厚的变化)，并且由此确保弹簧垫板的特别高的稳定性和使用寿命。
根据一个优选的实施形式，保持元件和弹簧支承元件形状配合地或材料配合地相互连接。以该方式可实现这些组件的持久的且结实的连接，其也承受更大的从外部作用到弹簧垫板上的力。
优选地，该至少一个封闭的空腔以气体、例如空气填充。与包括实心的保持元件的垫板相比，由此可实现弹性垫板的重量显著减小。此外，如下面进一步详细描述的那样，这种弹簧垫板可利用从现有技术中已知的方法简单地制造。
备选地，该至少一个封闭的空腔也可部分地或完全地利用尽可能强地发泡的材料来填充。如果根据本发明的空腔具有孔、例如注射孔，则在使用弹簧垫板时可以以该方式可靠地避免湿气、污染物或异物渗入保持元件的内部中。
优选地，弹簧支承元件由热塑性的弹性体构成。在该情况中，弹簧垫板可特别简单地且成本有利地以全自动的方式以双组份注塑方法来制造。为了保证必要的压缩变形(Druckverformungsrest)，可在硬化时使热塑性的弹性体化学地交联(vemetzen)或者接下来辐射交联。
此外，本发明提供一种用于制造尤其用于机动车的弹簧座的弹簧垫板的方法，其中，弹簧垫板包括由热塑性的塑料构成的环形的保持元件和由弹性体的塑料构成的、安装在保持元件处的弹簧支承元件，并且该方法包含以下步骤：将热塑性的塑料材料的熔融物引入注塑模具中，其中，注塑模具具有至少两个用于在热塑性的塑料材料中构造至少两个贯通孔的模芯(Werkzeugkern)；将用于构造封闭的空腔的扩充材料(Aufweitungsmaterial)注射到热塑性的塑料材料的熔融物中；以及将弹性体的塑料材料施加到热塑性的塑料材料处。在此，在注射扩充材料的步骤期间，该至少两个模芯例如通过高功率冷却(高功率热点冷却(Hochleistungs-Hot-Spot-Kühlung))被冷却并且扩充材料被分开地(单独地)注射到热塑性的塑料材料的通过该至少两个模芯相互分开的、即布置在该至少两个模芯之间的至少两个区域中，以便在这些区域的每一个中相应构造封闭的空腔。
该制造方法使能够即使在保持元件结构复杂的情况下、尤其在贯通孔(例如盲孔)的周围确保保持元件在所有的区域中足够的且均匀的壁厚。
原理上，在根据本发明的制造方法中，可应用已知的特殊注塑方法，例如GIT(气体注射技术)或WIT(水注射技术)，其例如在文件DE-A-102005062825和文件DE-A-102007041982中被描述。在这些方法中，注塑模具的腔被仅仅部分地填充，并且然后将气体(GIT)或水(WIT)或其它合适的液体注射到塑料材料的熔融物中，以便由此扩充或“吹起”热塑性的塑料，直至其均匀地贴靠在腔的壁处并且在塑料的内部中产生空腔。在构件硬化或固化之后并且在其脱模之前，可通过为了注射扩充材料所使用的注射孔排出或抽出气体或水。在喷出(Auswerfen)构件之后，带有较小压力的残留的气体可通过注射孔漏到环境中，而水或其它合适的液体优选地可被完全抽出。在此，保持元件的产生的壁厚可通过引入注塑模具中的熔融物的量、注射的扩充材料的类型和压力并且局部地通过在模具壁处的冷却程度来控制。由此，对于热塑性的塑料材料的硬化或固化所需的时间可通过扩充材料的温度来显著地影响并且因此精确地控制。
在这样的方法中在保持元件中产生的注射孔可保留在元件中或在注射过程之后例如通过由热塑性的塑料构成的合适的覆盖部或通过在注塑时模制的热塑性的材料的变形(例如以围绕注射孔的轮缘的形式)借助于热填缝(Warmverstemmen)等来封闭，以便因此构造不带孔的封闭的空腔。
然而在此，在技术上已知的方法(例如GIT和WIT)中出现该问题，即尤其在贯通孔的周围构造不了保持元件的足够的且均匀的壁厚。在这些方法中，构造贯通孔的模芯特别被这样强地加热，使得熔融物在其周围不充分地冷却并且由此在保持元件的这些区域中仅仅构造有较小的壁厚。此外，在该区域中可能的空腔这样小，使得热塑性的材料在该狭窄部位处可能不均匀地扩充。由此，在保持元件中可产生薄弱部位，在使用例如用于机动车的弹簧座的弹簧垫板时，其由于高的外力可导致弹簧垫板的损坏或完全破坏。
该问题通过根据本发明的制造方法由此解决，即，一方面模芯例如通过高功率热点冷却被强烈冷却，从而在该处确保构造有足够的壁厚，并且另一方面将扩充材料分开地或单独地注射到热塑性的塑料材料的布置在模芯之间的区域或节段(Segment)中，从而在这些区域的每个中相应构造有封闭的空腔，其中，这样形成的空腔相互分开。以该方式，在贯通孔的周围产生带有限定的厚度的稳定的壁。此外，通过模芯的冷却实现熔融物的快速固化，从而可靠地阻止气泡或水泡从一个区域或节段穿透到另一个中。为了可供使用的熔融物充分地存在于所有用于塑料材料的扩充的区域中，例如通过每个区域设置有合适地设计尺寸的切口(Anschnitt)可相应地设计浇口系统(Angusssystem)。由此，根据本发明的制造方法简单地且成本有利地制造根据本发明的弹簧垫板，并且通过避免质量集聚以及通过改进的冷却(一方面从外部通过高功率冷却并且另一方面从内部通过所注射的扩充材料)和更小的合模力(Schliesskraft)需求(因为支持压力(Nachdruck)可由所注射的扩充材料的压力来代替)使更小的材料消耗、更短的冷却时间成为可能。
借助于根据本发明的方法，对于弹性体组件来说，也可减小材料应用和硫化时间(因为对于从现有技术已知的弹簧垫板，该组件也部分地不必要地厚)，因为否则在那里对于热塑性塑料还必须使质量集聚更大。但是如果保持元件根据本发明实施成空心体，可(在没有质量聚集的情况下)这样改变保持元件的外几何形状，使得可将弹性体组件(即弹簧支承元件)全面减小到技术上所需的壁厚。与从现有技术中已知的弹簧垫板相比，以该方式总地可使弹簧垫板的重量能够减小大约20％至30％。
优选地，在根据本发明的制造方法中，使用气体、液体或发泡的材料作为扩充材料。在使用气体时，其优选地可被冷却，以便由此使熔融物的还更快的固化成为可能，而在使用液体时，由于其更高的热容量总归存在大的冷却效果。如果使用强发泡的材料作为扩充材料，例如可利用Stieler-
方法将其注射到热塑性的塑料材料的内部中。这样的填料提供另外的优点，即不需要在模具腔中的注射器，因为可经由热通道输送用于使芯材料发泡
的气体，通过在注射过程结束时及时断开气体注射又可注射紧密的材料，从而所产生的保持元件的壁到处是紧密的，即没有注射孔保留在构件中，通过利用发泡的材料填充和封闭的壁，在使用弹簧垫板时湿气、异物或污染物不可渗入保持元件的内部中，并且泡沫结构附加地还略微提高构件的强度。在使用CO2作为工作介质时，对于泡沫也保持从内部获得良好的冷却效果。
优选地，使用CO2冷却或Stemke冷却用于冷却模芯。在此，CO2或在Stemke冷却中从空调技术中已知的冷却介质(例如R404a)以液体的形式通过毛细管被引导到待冷却的区域中并且在那里通过突然膨胀被蒸发。由于相转变，附加地从环境中夺取大量热能。以该方式可实现芯的有效的且快速的冷却并且由此实现熔融物的合适的固化。
相对于CO2冷却，Stemke冷却具有该优点，蒸发的冷却介质被引回压缩器中并且在该处又被液化，从而其无消耗地在封闭的回路中被使用，而对于CO2冷却，在蒸发后CO2漏到环境中并且由此持续地消耗CO2。
借助于将硬化的保持元件插入弹性体模具中可通过喷注将弹性体的塑料材料施加到热塑性的塑料材料处，或者如果弹性体的塑料材料是热塑性的弹性体，以双组份注塑方法将其施加到热塑性的塑料材料处。在后一情况中，通过避免长的硫化时间和制造方法的完全自动地执行可实现制造成本的进一步减小。
附图说明
接下来仅仅示例性地根据附图描述本发明。其中：
图1(a)和(b)显示了带有根据本发明的弹簧垫板的机动车减震器的透视图，其中，图1(b)示出图1(a)的以矩形框出的区域的放大的视图；
图2从其上侧这里显示了在图1中显示的弹簧垫板的透视图；
图3从其下侧这里显示了在图1中显示的弹簧垫板的透视图；以及
图4(a)和(b)显示了沿着在图2中显示的线A-A的在图1中显示的弹簧垫板的横截面图，其中，图4(b)示出图4(a)的以矩形框出的区域的放大的视图。
具体实施方式
图1显示了在安装在机动车减震器的减振支柱罩中的状态中的根据本发明的弹簧垫板10。如尤其可从图1(b)中看出的那样，减震器弹簧11的端部被部分地容纳在弹簧垫板10中，在该处其贴靠在例如在图3中显示的弹簧支承元件14处。
在图2-4中显示了根据该实施形式的弹簧垫板10的详细的结构。除了上面提及的弹簧支承元件14，弹簧垫板10具有保持元件12，其中，这两个组件12、14形状配合地相互连接。保持元件12由热塑性的塑料(例如带有高玻璃纤维含量(大约30％至50％)的聚酰胺)构成，而弹簧支承元件14由弹性体(例如苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR))构成。
环形地构造的保持元件12具有贯通孔16，其从保持元件12的上侧延伸直至下侧并且部分地还穿过弹簧支承元件14，并且通过合适的固定元件(例如螺栓或螺钉)使将弹簧垫板10固定在减振支柱罩中成为可能。
如在图4(a)和(b)中所示，保持元件12构造成空心体并且具有布置在贯通孔16之间的空腔18，其相应沿着保持元件周缘的区段伸延。在该实施形式中，设置有6个贯通孔16和6个在保持元件12的周向上相互分开的空腔18，其中，每个空腔18相应位于两个贯通孔16之间并且邻接贯通孔16。保持元件12的包围空腔18的壁的壁厚大致统一并且为3mm至5mm。
在该实施形式中，空腔16相应以空气填充。然而如上面已经描述的那样，发泡的材料、例如发泡的塑料也可用于填充空腔18。根据弹簧垫板的应用范围，不同的空腔18也可相应以不同的、尤其部分地包含气体的扩充介质来填充。
如可从图4(a)和(b)中得到的那样，根据本发明，弹簧垫板10显著地节省材料并且由此使弹簧垫板10的重量的明显减小以及它的简单的且成本有利的制造成为可能。
为了制造弹簧垫板10的在图1-4中显示的实施形式，可使用例如GIT或WIT方法，在其中，在将扩充材料(即气体、水等)注射到热塑性的塑料材料中期间注塑模具的在该情况中6个模芯通过CO2冷却或Stemke冷却来冷却并且扩充材料被分开地注射到热塑性的塑料材料的通过模芯相互分开的6个区域中，以便在这些区域的每个中构造封闭的空腔18。可以以双组份注塑方法将弹簧支承元件14的弹性体的塑料材料施加到保持元件12的热塑性的塑料材料处。
在该方法中在保持元件12中产生的注射孔可保留在元件12中，或者在注射过程之后例如利用相应的由热塑性的塑料构成的覆盖部来封闭，以便由此构造不带孔的封闭的空腔18。
本发明不限制于所描述的实施形式，而是可在接下来的权利要求的范围中进行修改。
Claims (12)
1.一种弹簧垫板(10)，所述弹簧垫板(10)包括：
由热塑性的塑料构成的环形的保持元件(12)；以及
由弹性体的塑料构成的弹簧支承元件(14)，其安装在所述保持元件(12)处，其中
所述保持元件(12)具有至少一个封闭的空腔(18)。
2.根据权利要求1所述的弹簧垫板(10)，其特征在于，所述保持元件(12)具有至少一个贯通孔(16)。
3.根据权利要求2所述的弹簧垫板(10)，其特征在于，所述保持元件(12)具有至少两个贯通孔(16)和至少两个封闭的空腔(18)，其通过所述至少两个贯通孔(16)相互分开。
4.根据权利要求1所述的弹簧垫板(10)，其特征在于，所述保持元件(12)和所述弹簧支承元件(14)形状配合地或材料配合地相互连接。
5.根据权利要求1所述的弹簧垫板(10)，其特征在于，所述弹簧支承元件(14)由热塑性的弹性体构成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的弹簧垫板(10)，其特征在于，所述至少一个封闭的空腔(18)以气体填充。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的弹簧垫板(10)，其特征在于，所述至少一个封闭的空腔(18)至少部分地以发泡的材料填充。
8.一种用于制造弹簧垫板(10)的方法，所述弹簧垫板(10)包括由热塑性的塑料构成的环形的保持元件(12)和由弹性体的塑料构成的安装在所述保持元件(12)处的弹簧支承元件(14)，其中，所述方法包含以下步骤：
将热塑性的塑料材料的熔融物引入注塑模具中，其中，所述注塑模具具有至少两个用于在所述热塑性的塑料材料中构造至少两个贯通孔(16)的模芯；
将用于构造封闭的空腔(18)的扩充材料注射到所述热塑性的塑料材料的熔融物中；以及
将弹性体的塑料材料施加到所述热塑性的塑料材料处；其中
在所述注射所述扩充材料的步骤期间，所述至少两个模芯被冷却并且所述扩充材料被分开地注射到所述热塑性的塑料材料的通过所述至少两个模芯相互分开的至少两个区域中，以便相应在所述区域的每一个中构造封闭的空腔(18)。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述扩充材料是气体、液体或发泡的材料。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，冷却通过CO2冷却实现。
11.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，通过喷注将所述弹性体的塑料材料施加到硬化的所述热塑性的塑料材料处。
12.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述弹性体的塑料材料是热塑性的弹性体并且以双组份注塑方法被施加到所述热塑性的塑料材料处。
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