CN102652053B - 用于制造具有空隙的功能部件的压注方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造具有空隙，特别是孔的功能部件，例如用于汽车的液压功能部件的压注方法。所述方法包括方法步骤：a）将第一热塑性配料（1）喷射到压注模（2）中，在所述的压注模的型腔中设置有第一模芯（3），b）通过第二模芯（4）更换第一模芯（3），其中，第二模芯（4）的外尺寸（6）比第一模芯（3）的外尺寸（5）要小，并且其中，第二模芯（4）是如此地设置在通过第一模芯（3）在第一热塑性配料（1）中形成的空腔中，即第二模芯（4）通过位于其中的腔室（7）与第一热塑性配料（1）有间距地设置，c）将第二（8）热塑性配料（8）喷射到在第二模芯（4）和第一热塑性配料（1）之间的腔室（7）中，d）取出第二模芯（4），此外，本发明还涉及这种类型的功能部件以及将它用作液压功能部件。
Description
本发明涉及一种用于制造具有空隙，特别是孔的功能部件，例如用于汽车的液压功能部件的压注方法，以及这种类型的功能部件和所述部件的应用。
现有技术
用于汽车领域的具有液压功能的装置，如传动机构-液压模块、传动机构-阀板、ABS-液压装置和主制动缸、由于长孔的必要的精密性和在其中运动的活塞和阀门，主要是由金属，如铝和钢，并且只在部分区域是由塑料，例如热固性塑料或者热塑性塑料制成。那些用于这种功能所需的结构部件的几何形状具有肋条，不同的壁厚和横向孔，这一切在用塑料成形物料填充时会导致变形、下陷部位和连接缝隙。
虽然热固性塑料相对于热塑性塑料在宽的温度范围方面的精确性和尺寸稳定性方面，以及在动力燃料中的膨胀特性方面具有优点，然而，在压注加工时却很容易形成毛刺。在制造之后必须通过喷射工序去掉。在内孔切削有误的较大部件中这点很难保证做到，如是导致弄脏问题。在加工工序中必须对热固性塑料进行硬化处理延长了循环工作时间，并且在加工前必须对成形物料的硬度特性进行准确的检查，以及必须对硬度特性进行专门的工序控制。除此之外，热固性塑料还具有比热塑性塑料更高的密度。
热塑性塑料具有无毛刺、更加均匀、加工工序更快，以及部件重量更小的优点。
然而，由于与金属和热固性塑料相比热塑性塑料的众所周知的缺陷，如更坏的尺寸稳定性、在纤维增强时的更强的各向异性、在运行物料中的膨胀，如制动液、变速器油、自动变速器（ATF）的液压液，以及下陷部位和在连接缝隙中的几何偏差，通常不采用具有液压功能孔的热塑性塑料的壳体。
文献DE 60 2004 008 858 T2描述了一种液压装置。所述液压装置是通过压注树脂材料制成，其中，首先通过压注制造加强元件，紧接着在制造壳体时通过另一压注步骤用树脂进行挤压包封。然而，在这种情况中存在着制造壳体中由于大量喷入高温和高压的树脂会使增强元件有变形的危险。
发明内容
本发明的主题是一种用于制造具有空隙的功能部件的压注方法，所述方法包括下述方法步骤：
a）将第一热塑性配料喷射到压注模中，在所述压注模的型腔中设置第一模芯，
b）通过第二模芯更换第一模芯，其中，第二模芯的外尺寸比第一模芯的外尺寸要小，并且其中，第二模芯是如此地设置在通过第一模芯在第一热塑性配料中形成的空腔中，即第二模芯通过位于其中的腔室与第一热塑性配料特别是在侧面有间距地设置，
c）将第二热塑性配料喷射到第二模芯和第一热塑性配料之间的腔室中，
d）特别是在形成空隙的情况下取出第二模芯。
本发明提供一种可大大地减小由热塑性塑料形成的液压孔的精确性方面的缺点的可能性，这样就为在温度（典型地≥-40℃到≤120℃或者150℃）中稳定的液压功能（在活塞和孔之间的高的密封性，小的泄漏，线性的无滞后调节特性）产生了必要的精确性。通过使用两配料技术可有利地消除特别是在液压功能部件中的长形孔中的通过收缩和变形出现的形状偏差和位置偏差（园柱度、园度）。这样可有利地在塑料部件中产生精密的园柱形的孔。其中，也可生产具有精确孔的大的和形状复杂的壳体。
通过方法步骤（a）特别是首先制造由第一热塑性配料构成的基本体。其中，压注模特别是规定基本体的外轮廓。基本体例如可以具有一个或者多个肋条，和/或不同的壁厚，和/或横向孔。紧接着在方法步骤C）和D）中在基本体中制造出由第二热塑性配料构成的套筒。然后，特别是在方法步骤e）中从压注模中取出功能部件。
通过根据本发明的方法形成的空隙可以是任意形状的，具有任意横截面，例如多边形的，或者基本为园形横截面的凹槽或者通孔。这通过机械加工是不可能的，或者只有以大的花费和成本才有可能。
特别是空隙可以是一种简单的通孔（单通孔），或者是一种多重通孔。例如这个空隙可以是一种具有一个纵向区域，和/或者一个或者多个通入纵向区域的横向区域，和/或一个或者多个穿过纵向区域的横向区域的多重通孔。例如这个空隙的形状类似于一个十字，或者一个多重十字，例如一个双十字。为了形成这种类型的空隙可以使用多种类型的第一和第二模芯。例如可将第一和第二模芯用于形成纵向区域，并且将另外的第一和第二模芯用于形成横向区域。
在实施形式的范围内第二模芯中间地设置在通过第一模芯在第一热塑性配料中形成空腔中。例如第二模芯可中间地，并且同心地设置在通过第一模芯在第一热塑性配料中形成的空腔中。
然而，这个空隙也可以是一种简单孔或者一种多重孔，尤其是长简单孔或长多重孔。在本发明的框架内孔特别是可以理解为一种具有园形的，或者非园形的横截面的凹槽或者通孔。这种凹槽，或者通孔是通过压注方法制造的。其中“长孔”可以理解为这样一种孔，即它的长度长于它的直径。例如在“长孔”中孔的长度和孔的直径的比例为4:1到10:1。
例如孔可以是一种园柱形的简单孔或者是多重孔。也就是说，孔可以具有带有园形的横截面的凹槽或者通孔。多重孔中特别是“园柱形”可以理解为，多重孔的单个的孔是园柱形的，其中，单个孔的通入区域或者交叉区域例如可以一种由两个或者多个相互融合的类似圆柱的单元的结构形式另行设计。
特别是所述孔可以是沿孔的轴线可运动和自由转动的活塞的简单孔或者多重孔。例如这种空隙可以是一种具有纵向孔和一个或者多个通入纵向孔中的横向孔，和/或一个或者多个穿过纵向孔的横向孔的多重孔。在这种类型设计的多重孔中例如可有一种流体流入纵向孔中，和/或流出，其中，横向孔通过在纵向孔中运动的活塞可全部或者部分地打开，和/或关闭。通过这种设计的多重孔例如可控制，和/或调节流压体积流量，和/或压力。
为了制造园柱形的孔将第一和第二模芯优选地园柱形地，例如柱，或者空心园柱形设计。其中，第二模芯的外直径优选地比第一模芯的外直径小，特别是其中，第二模芯中间地设置在通过第一模芯在第一热塑性配料中形成的空腔中。例如第二模芯可中间地和同心地设置在通过第一模芯在第一热塑性配料中形成的园柱形的空腔中。
功能部件也可具有多个空隙或者孔。除此之外，可设计用于制造大量功能部件的压注模，其具有和应制造的空隙的数量相对应的数量的第一和第二模芯的压注模。
在另一实施形式的框架内，第一和/或第二模芯，特别是第一模芯具有脱模斜度。
在另一实施形式的框架中，第一和/或第二模芯，特别是第二模芯具有滑动涂层。
在另一实施形式的框架中，压注模的型腔和第一模芯之间的间距大于在通过第一模芯在第一热塑性配料中形成的空腔和第二模芯之间的间距。换句话说，第二热塑性配料可以具有比第一热塑性配料更小的壁厚，或者是套筒可具有比基本体更小的壁厚。
第一和第二热塑性配料可以是相同的，或者不相同。
在另一实施形式的框架中，第一和第二热塑性配料是不同的热塑性配料。
在另一实施形式的框架中，第一热塑性配料在结构机械要求方面，特别是强度，例如耐热性，和/或抗压强度，和/或结构强度方面是最佳化的，并且第二热塑性配料和孔的几何形状方面的要求，例如用于补偿下陷部位，和孔的应用领域的要求，例如在其中可运动的功能部件，如活塞和流体，如液压液的要求是最佳化的。在第二热塑性配料的区域中—在这些区域中第二热塑性配料和第一热塑性配料中的下陷部位相邻—在理论上预期的更高的收缩有利地在实际中是可以避免的。通过这一措施有利地可补偿由第一热塑性配料构成的基本体的几何形状的不精确性，所述不精确性是由收缩、各向异性和连接缝隙以及纤维取向产生的。
在另一实施形式中热塑性配料包括纤维、和/或其它填充料，例如无机的和/或有机的填充料，特别是第一热塑性配料可以是纤维增强的热塑性配料。
例如第一热塑性配料可以包括从玻璃纤维、有机纤维、碳纤维中挑选出来的纤维和它们的混合物。这些纤维例如可以具有≥50 μm至≤10毫米，特别是≥100 μm至≤7毫米，例如≥100 μm至≤200 μm的平均纤维长度，和/或≥2 μm至15 μm，特别是≥5 μm至≤12 μm，例如≥6 μm至≤10 μm的平均纤维直径。例如在第一配料中纤维和/或其它填充料所占重量百分比为≥10%至≤70%，特别是≥30%至≤60%，例如≥40%至≤50%。
第二热塑性配料特别是在收缩特性，和/或流动特性和摩擦特性方面，如磨损和/或摩擦可以是最佳化的。优选地第二热塑性部件具有小的收缩，特别是小的和各向同性的收缩。
例如第二热塑性配料通过合适的选择聚合物和填充料可在下述方面最佳化，即它易于流动，并且在用第二热塑性配料填充模具时只要求小的喷射压力，优选小于100巴-在第二热塑性配料的型腔中测量的。这样，通过在喷入第二热塑性配料时的内压所造成的第一热塑性配料的机械载荷可以保持微小。
代替地或者附加地可在下述方面使第二热塑性配料最佳化，即在模芯的接触表面上，例如纵向孔模芯和横向孔模芯的接触表面上不出现浮皮。这样可减小自由直径，并且避免在浮皮剥落时弄脏系统。
代替地或者附加地第二热塑性配料的聚合物可在下述方法最佳化，即熔液的凝固热少。这样就缩短了冷却时间，并且因此也缩短了循环工作时间。此外，也可减小第一热塑性配料的热载荷。
在另一实施形式的框架内第二热塑性配料包括至少一种液晶聚合物。液晶聚合物也叫液晶的聚合物（LCP-Liquid Crystal Polymer），并且例如可从Ticona公司以商品名Vectra买到。有利地液晶聚合物在高剪切力和铸造通道和功能部件小横截面时易于流动。此外，液晶聚合物还有前面所述的特性，如无毛刺和凝固热少。
在另一实施形式的框架中，第二热塑性配料包括矿物填料，和/或从石墨、硫化钼、聚四氟乙烯、硫化锌、碳纤维、芳香族聚酰胺（Aramid）纤维中挑选出来的填料，或者它们的混合物。通过这一措施可润滑空隙。这无论是对在取出第二芯时的脱模力，还是对空隙的以后的使用都可起有利的作用。
功能部件可以是液压功能部件，特别是例如用于汽车的液压装置。有利地将功能部件设计为用于压力传递和/或≥10巴到≤400巴的压力调节。功能部件例如可以是传动机构液压模块，液压控制箱、特别是传动机构阀瓣，例如自动变速器的传动机构阀瓣，用于汽车防抱死的制动装置的液压装置（ABS-液压装置、防抱死系统液压装置）、用于电子稳定程序（ESP）的液压装置，特别是用于复合的防抱死系统-和电子稳定程序装置的液压装置（这种装置是在制动时防此抱死汽车的车轮，并且在汽车有侧滑危险时使汽车保持稳定）、主制动缸、例如用于在自动变速器中控制液压离合器的液压前级，和/或主级。
本发明的另一主题是一种特别是通过根据本发明的方法制造的功能部件，所述功能部件特别是包括：
- 由第一热塑性配料构成的基本体，
- 至少一个设置在基本体中，且具有至少一个空隙，并且由第二热塑性配料构成的套筒。
基本体例如可以具有一个或者多个肋条，和/或不同的壁厚，和/或横向孔。套筒基本上可为空心园柱形设计。其中，“基本为空心园柱形”的意思特别是应该包括在套筒外侧上的与理想的空心园柱体的偏差，这偏差是以基本体中的下陷部位为依据。
空隙可以是任意形状和具有任意横截面，例如多边形的，或者基本为园形横截面的凹槽或者通孔。特别是空隙可以是一种简单的通孔（单通孔），或者是一种多重的通孔（组合通孔）。例如空隙可以设计为一种具有一个纵向区域，和具有一个或者多个通入纵向区域的横向区域，和/或具有一个或者多个和纵向区域相交叉的横向区域的组合通孔。例如空隙可以和一个十字相似，或者和一个组合十字相似，例如像一个双十字地设计。
然而，空隙也可以是单孔或者多重孔，特别是长的单孔或者长的多重孔。例如当为“长孔”时孔的长度与孔的直径的比例为4:1至10:1。
例如孔可以是园柱形的单孔或者多重孔。也就是说孔可以具有带有园形的横截面的凹槽或者通孔。当为多重孔时所谓“园柱形”的特别是可以理解为多重孔的单个的孔是园柱形的，其中，单个孔的通入区域或者交叉区域可以是另一种形状，例如一种由两个或者多个相互过渡的类似园柱的单元构成的结构的形式。例如孔可以是一种用于可沿着孔轴线运动的和可自由转动的活塞的单孔或者多重孔。
特别是这种孔可以是用于沿着孔的轴线运动的和可自由转动的活塞的单孔或者多重孔。例如空隙可以是具有一个纵向孔和一个或者多个通入到所述纵向孔中的横向孔，和/或具有一个或者多个与纵向孔相交的横向孔的多重孔。在这种类型设计的多重孔中，例如流体可以流入纵向孔，和/或流出，其中，横向孔通过在纵向孔中可运动的活塞完全或者部分地被打开，和/或关闭。通过如此设计的多重孔例如可控制，和或调节液压体积流，和/或压力。
功能部件也可以具有多个空隙或者孔。
特别是第二热塑性配料可以具有比第一热塑性配料更小的壁厚，或者套筒具有比基本体更小的壁厚。
第一和第二热塑性配料可以是相同的，或者不相同的。特别是第一和第二热塑性配料可以是不相同的热塑性配料。
在另一实施形式中，第一热塑性配料的强度，特别是耐热性，和/或抗压强度，和/或结构强度要比第二热塑性配料的强度高。
优选地第一热塑性配料包括纤维，和/或另一些填充料，例如无机的，和/或有机的填充料。特别是第一热塑性配料可以是一种纤维增强的热塑性配料。
例如第一热塑性配料可以包括从玻璃纤维、碳纤维、碳纤维中挑选出来的纤维和它们的混合物。这些纤维例如可以具有≥50 μm至≤10毫米，特别是≥100 μm至≤7毫米，例如≥100 μm至≤200 μm的平均纤维长度，和/或≥2 μm至15 μm，特别是≥5 μm至≤12 μm，例如≥6 μm至≤10 μm的平均纤维直径。在第一配料中纤维和/或其它填充料所占重量百分比为≥10%至≤70%，特别是≥30%至≤60%，例如≥40%至≤50%。
优选地第二热塑性配料包括至少一个液晶聚合体（液晶的聚合体，LCP-LiquidCrystal Polymer），例如一种可从Ticona公司以商号品Vectra买到的液晶聚合体。
此外，优选地第二热塑性配料还包括矿物填充料，和/或从石墨、硫化钼、聚四氟乙烯、硫化锌、碳纤维、芳香族聚酰胺纤维和它们的混合物中挑选出来的填充料。
功能部件优选地是液压功能部件，特别是例如用于汽车的液压装置。特别是可将功能部件设计为用于压力传递和/或≥10巴至≤400巴的压力调节。功能部件例如可以是传动机构液压模块，液压控制箱、特别是传动机构阀瓣，例如自动变速器的传动机构阀瓣、用于汽车防抱死的制动装置的液压装置（ABS-液压装置、防抱死系统液压装置）、用于电子稳定程序（ESP）的液压装置，特别是用于复合的防抱死系统-和电子稳定程序装置的液压装置（这种装置是在制动时防止抱死汽车的车轮，并且在汽车有侧滑危险时使汽车保持稳定）、主制动缸、例如用于在自动变速器中控制液压离合器的液压前级和/或主级。
关于根据本发明的功能部件的其它特征和优点请详细地参考与用于制造功能部件的根据本发明的方法有关的说明。
此外，本发明还涉及将根据本发明制造的功能部件或者根据本发明的功能部件用作例如汽车的液压功能部件，特别是用作液压装置，特别是这种类型的功能部件可用作传动机构液压模块，液压控制箱，特别是传动机构阀瓣，例如自动变速器的传动机构阀瓣，用于汽车防抱死的制动装置的液压装置（ABS-液压装置、防抱死系统液压装置），用于电子稳定程序（ESP）的液压装置，特别是用于复合的防抱死系统-和电子稳定程序装置的液压装置（这种装置在制动时防止抱死汽车的车轮、并且在汽车有侧滑危险时使汽车保持稳定）、主制动缸，例如用于在自动变速器中控制液压离合器的液压前级和/或主级。
附图说明
通过附图示出了根据本发明的主题的一些其它优点和有利的实施形式，并且下面对它们进行说明。其中应注意的是，这些附图只具有说明的性质，而不应理解为以某种形式对本发明进行限制。
这些附图是：
图1a：方法步骤（a）后的压注模的纵向截面图，
图1b：方法步骤（a）后的压注模的横向截面图，
图2a：方法步骤（b）后的压注模的纵向截面图，
图2b：方法步骤（b）后的压注模的横向截面图，
图3a：方法步骤（c）后的压注模的纵向截面图，
图3b：方法步骤（c）后的压注模的横向截面图，
图4a：方法步骤（d）后的压注模的纵向截面图，
图4b：方法步骤（d）后的压注模的横向截面图。
图1a）和1b示出，在方法步骤a）中将第一热塑性配料1喷射到在其型腔中设置有第一模芯3的压注模2中。按照这种方式可从第一热塑性配料1中制造出基本体。优选地这个基本体由强度最佳化的纤维增强的热塑性塑料制成，并且首先设置空隙，特别是孔，所述孔具有过量尺寸5。此外图1a和1b还示出，这个基本体还具有肋条10。
图2a）和2b示出，在方法步骤（a）期间，或者在它之后通过在肋条10的连接部位上物质凝缩可能在基本体中形成下陷部位11。此外图2a）和2b）还示出，在方法步骤b）中通过第二模芯4更换第一模芯3。其中，第二模芯4的外尺寸6比第一模芯3的外尺寸5要小。图2a）和2b）示出，第二模芯4是如此地设置在通过第一模芯3在第一热塑性配料1中形成的空腔中的，即第二模芯4通过位于其中的腔室7与第一热塑性配料1有间距地设置。
图3a）和3b）示出，在方法步骤（c）中将第二热塑性配料8喷射到位于第二模芯4和第一热塑性配料1之间的腔室7中。按照这种方式在第二压注过程中制造出空隙，特别是有所希望的最终尺寸6的孔。
图4a）和4b）示出，在方法步骤（d）中，在形成空隙，特别是孔9的情况下将第二模芯4取出。其中图4a）到图4b）示出，通过喷射第二热塑性配料8作为套筒，补偿由第一热塑性配料1构成的基本体的下陷部位，并且套筒的内壁12有利地没有下陷部位。
Claims (14)
1.用于制造具有空隙的、液压的功能部件的压注方法，所述空隙是用于能够沿着孔轴线运动并且能够自由转动的活塞的单孔或多重孔，包括下述方法步骤：
a）将具有一个或者多个外置的肋条（10）的第一热塑性配料（1）喷射到压注模（2）中，在所述压注模的型腔中设置有第一模芯（3），
b）通过第二模芯（4）更换第一模芯（3），其中，第二模芯（4）的外尺寸（6）比第一模芯（3）的外尺寸（5）要小，并且其中，第二模芯（4）设置在通过第一模芯（3）在第一热塑性配料（1）中形成的空腔中，从而第二模芯（4）通过位于中间的腔室（7）与第一热塑性配料（1）有间距地设置，
c）将第二热塑性配料（8）喷射到在第二模芯（4）和第一热塑性配料（1）之间的腔室（7）中，
d）在构造所述空隙的情况下取出第二模芯（4）。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，第二模芯（4）中间地设置在通过第一模芯（3）在第一热塑性配料（1）中形成的空腔中。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，第一模芯（3）和/或第二模芯（4）具有脱模斜度。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，第一模芯（3）和/或第二模芯（4）具有滑动涂层。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，压注模（2）的型腔和第一模芯（3）之间的间距大于在通过第一模芯（3）在第一热塑性配料（1）中形成的空腔和第二模芯（4）之间的间距。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，第一热塑性配料（1）和第二热塑性配料（8）是不同的热塑性配料。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，
- 第一热塑性配料（1）在按照结构性机械要求方面是最好的，
- 第二热塑性配料（8）在孔的几何形状要求方面和空隙/孔（9）的应用领域要求方面是最好的。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，
- 第一热塑性配料（1）包括纤维和/或其它的填充料，和/或
- 第二热塑性配料（8）包括矿物填料和/或从石墨、硫化钼、聚四氟乙烯、硫化锌、碳纤维、芳香族聚酰胺纤维或者它们的混合物中挑选出来的填料。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，第二热塑性配料（8）包括至少一种液晶聚合物。
10.通过按照权利要求1至9中的任一项所述的方法制造的液压的功能部件，包括
- 由第一热塑性配料（1）构成的基本体，所述基本体具有一个或者多个外置的肋条（10），
- 至少一个设置在基本体中的、具有至少一个空隙（9）的且由第二热塑性配料（8）构成的套筒，
其中所述空隙是用于能够沿着孔轴线运动并且能够自由转动的活塞的单孔或多重孔。
11.按照权利要求10所述的功能部件，其特征在于，第一热塑性配料（1）的强度比第二热塑性配料（8）的强度高。
12.按照权利要求11所述的功能部件，其特征在于，所述强度是耐热性强度和/或抗压强度和/或结构强度。
13.按照权利要求1至9中的任一项所述的方法制造的功能部件或者按照权利要求10或11所述的功能部件用作液压功能部件。
14.按照权利要求1至9中的任一项所述的方法制造的功能部件或者按照权利要求10或11所述的功能部件用作汽车的液压装置。
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