CN109304840A - 用于制造承受内部相对压力的注射导轨的方法及注射导轨 - Google Patents

用于制造承受内部相对压力的注射导轨的方法及注射导轨 Download PDF

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Abstract

本发明总体涉及一种用于制造承受内部相对压力的注射导轨(1)的方法，其中该方法包括以下步骤：提供管道本体(2)，包括至少一个待封闭的端部；提供插塞(3)，成形为封闭管道本体(2)的端部(2a)；将插塞(3)组装到管道本体(2)的端部(2a)；将组件定位在模腔内，在模腔中，二次成型区(100)至少邻近由插塞(3)的一部分和与该部分彼此接触的管道本体(2)的端部(2a)的一部分限定的接触区(4)，二次成型区(100)成形为界定接合部(5)的形状，接合部构造为将插塞(3)固定地附接至管道本体(2)的端部(2a)，通过物料注射填充二次成型区(100)以形成接合部(5)，二次成型区(100)包括通向接触区的物料注射入口(101)。

Description

用于制造承受内部相对压力的注射导轨的方法及注射导轨
技术领域
本发明涉及流体传输领域中的汽车工业。更具体地，本发明涉及管道的设计与制造，该管道优选地由热塑性塑料制成，承受高的内部相对压力，并且追求颗粒清洁度。
背景技术
在本申请中，汽油注射导轨的实例用于对本发明进行说明。当然，本发明不限于注射导轨并且可以应用于承受高的内部相对压力的任何类型的塑料管道，例如，(四分之一波、半波)谐振器、由一个腔体和多个汽油供给软管(8巴)上的多个“颈状物(neck)”在必须承受回火(2巴至10巴)的涡轮增压器的下游的空气供应线的水平处形成的亥姆霍兹共振器或消音器。这些谐振器通常由经由“颈状物”与软管连通的圆柱形的中空体组成，软管输送应当抑制压力脉动或脉冲的流体。形成谐振器的体积的这些中空体由插塞封闭。谐振器中的颈状物由将待抑制的部分的管道与谐振器的体积连接的管道组成。
汽油发动机的注射导轨必须承受8巴范围内的内部压力，并且具有旨在在注射期间减少压力脉动的大的内体积。传统地，这些注射导轨可以包括中空体(称为导轨主体)，以及被构造为封闭导轨主体的端部的插塞。注射导轨通常由热塑性材料制成，并且优选地，因为与阻力和机械强度相关的原因由聚酰胺制成。
用插塞组装导轨主体的可能性有几种。
实际上，中空体和插塞通常通过振动焊接工艺固定。然而，该焊接工艺形成杂质，诸如通过待焊接部件之间的摩擦力脱离出的塑料物料颗粒，在焊接之后这常常需要在能够将这些导轨用在车辆上之前另外进行洗涤操作。
根据已知方案，可以使用通过二次成型进行组装的方法，其能够克服上述缺点并且不需要任何额外的焊接操作。然而，并非所有类型的注射导轨都能执行这类处理尤其是对于因为与组装的机械强度相关的原因必须由聚酰胺制成的8-巴导轨。实际上，在传统二次成型工艺中，在二次成型部分与二次成型的部分之间总是存在物料不均一性(inhomogeneity)，由于二次成型阶段期间热量和压力的供应不足，该不均一性形成脆弱的区域并促使二次成型的部分的破损。在这种情况下，聚酰胺具有高和窄的熔点：聚酰胺基本上在220℃开始熔融，在基本上260℃变为流体并且在基本上300℃被注射。为了在二次成型部分与二次成型的部分之间具有均匀的界面，为了二次成型，当将后者放入模具的腔中时，尽管将所述二次成型的部分具有100℃范围内的温度纳入考虑二次成型的部分应当上升到基本上260℃。然而，二次成型部分不应当超过300℃并且在二次成型部分在300℃下时二次成型的部件的温度应当从100℃升高到260℃，其表示40℃的工作范围，该工作范围使两个部分接触，但这对于拥有强且致密的焊缝和均匀的界面来说通常是不够的。
发明内容
本发明旨在克服上述缺点的全部或一部分。
本发明的一个目的是制造承受内部相对压力的注射导轨的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
-提供管道本体，该管道本体例如为注射导轨主体，包括至少一个待封闭的端部，
-提供插塞，该插塞成形为封闭管道本体的端部，
-将插塞组装到管道本体的端部中，
-将组件定位在模腔内，在模腔中二次成型区至少邻近由插塞的一部分和管道本体的端部的一部分限定的接触区域，插塞的一部分和管道本体的端部的一部分彼此接触，二次成型区成形为界定接合部的形状，接合部被构造为将插塞固定地附接至管道本体的端部，
-通过物料注射来填充二次成型区，以便形成接合部，其中，二次成型区包括从接触区伸出的物料注射入口。
与利用焊接工艺的情况相比，根据本发明在这种方法中使用二次成型能够获得较高的产品清洁度。此外，在管道本体与插塞之间的接触区的水平处二次成型接合部使得能够通过使用注射物的热量熔融该接触区促使管道本体与插塞粘接用于二次成型。
根据本发明的实施方式，注射导轨由塑料材料制成。
根据本发明的实施方式，管道是汽油发动机的注射导轨。
根据本发明的实施方式，二次成型区至少围绕接触区延伸。
根据本发明的实施方式，通过将插塞互锁到管道本体的端部实现插塞与管道本体的组装。
根据本发明的实施方式，组件由第一模具金属部分和第二模具金属部分横向保持，第一模具金属部分和第二模具金属部分布置在组件的一侧。
根据本发明的实施方式，组件进一步由至少部分地接合到插塞中的第三模具金属部分保持。有利地，第三金属部分配合到插塞中以便在接合部二次成型期间支撑组件以免组件在二次成型压力下塌缩。
根据本发明的实施方式，二次成型区包括通向接触区的物料注射入口。
当物料填充腔时，物料非常热，流到腔中并填充腔的物料越多，温度下降越多并且失去对与其接触的塑性表面熔融的能力。因此，注射入口应当离与插塞和管道本体之间的接触区相对应的熔融区最近。
此外，只要部件没有被完全填充，直接来自注射螺杆的热熔融物由物料结束区循环。因此，在该区域中并且在填充期，促进接触区熔融的高温占主导。
根据本发明的实施方式，二次成型区进一步至少部分地延伸到接触区以外以便形成物料盈余部，其允许扩大二次成型区的体积并且因此延长物料填充期以便提高插塞与管道本体之间的接触区熔融从而更好地在管道的不同的组件之间粘接。
优选地，二次成型区在插塞的外围部分上延伸到插塞之外。因此，物料体积较大，其允许延长填充期以便促进接触区熔融。
根据本发明的实施方式，二次成型区呈现整体环形、圆柱形或螺旋形状。
根据本发明的特征，二次成型区或者在接触区外部延伸，或者在接触区内部或在接触区内部和外部延伸。因此，当二次成型区在接触区的外部和内部延伸时，管道本体/插塞组件的机械强度更好。此外，包含在接触区内的物料允许促进所述接触区熔融，从而提高管道本体、插塞及接合部的粘接。
根据本发明的实施方式，用于二次成型接合部的物料是热塑性材料，优选地，充满有纤维的聚酰胺，诸如，聚酰胺66或聚酰胺6。聚酰胺的使用允许实现部件的成本与部件的阻力之间的有效折衷，因为二次成型物料与管道本体和插塞的触点温度应当仍然是高的且不会使二次成型物料降级。
根据本发明的实施方式，方法包括移除形成突边(bead)的物料盈余部的附加步骤。
有利地，通过机械操作执行附加步骤，诸如，用工具(例如，切割器或研磨器)进行切割，或者同样，工具可以集成并且对于喷射期在模具打开时可被致动。
本发明的另一目的还涉及用于通过根据本发明的制造方法得到的发动机的承受内部相对压力的塑料注射导轨，其中，注射导轨包括至少：
-管道本体，具有待封闭的端部，
-插塞，封闭管道本体的所述端部，
-接合部，二次成型在由插塞的一部分和管道本体的端部的一部分限定的接触区内，插塞的一部分和管道本体的端部的一部分彼此接触，所述接合部被构造为将插塞固定地附接到管道本体的端部中，接合部包括至少围绕插塞和管道本体的接触区布置的至少一个第一部分和包括在在管道本体与插塞之间形成的至少一个空间内的一个第二部分。
根据本发明的实施方式，管道本体包括可以施加流体压力的施加表面，所述施加表面是圆形表面，该圆形表面的中心在管道本体的内部体积内布置在管道本体的中间纵向轴线X-X上，并且圆形表面的周缘对应于管道本体的直径。。因此，施加表面越小，施加于所述表面上的应力越低。
根据本发明的实施方式，施加表面的周长与管道本体的外径或管道本体的内径或包括在管道本体的外径与内径之间的直径相对应。
根据本发明的实施方式，管道具有非圆形截面，例如，基本椭圆形或矩形截面。
根据本发明的实施方式，插塞包括包含其上形成有插塞头的端部的插塞本体。
根据本发明的实施方式，插塞本体进一步包括与插塞头相反的自由端。
根据本发明的实施方式，插塞本体被构造为插入管道本体的端部。
根据本发明的实施方式，插塞的头呈现与管道本体的端部的形状相匹配的形状。
根据本发明的实施方式，插塞本体包括至少一个锯齿状物，优选地，多个锯齿状物。锯齿状物成形为加强插塞与管道本体的机械强度。
根据本发明的实施方式，插塞本体包括具有至少一个中空环(诸如，周向凹槽)的至少一个突起。
有利地，突起允许形成空间，该空间被构造为容纳旨在允许接合部二次成型的材料的一部分。因此，一旦完成二次成型，接合部的一部分容纳在突起内并具有所述突起的形状。
根据本发明的实施方式，突起可以是环形是、圆柱形的或从插塞本体的自由端朝向插塞头延伸的螺旋状。
根据本发明的实施方式，突起包括至少一个中空环，诸如，周向凹槽。
根据本发明的另一个实施方式，突起包括多个中空环，多个中空环包括布置在插塞本体的自由端的水平处的主环与布置在主环与插塞头之间的副环。
根据本发明的实施方式，管道本体包括至少一个凹部。
根据本发明的实施方式，至少一个凹部形成在旨在配备有插塞的端部的水平处。
根据本发明的实施方式，管道本体的至少一个凹部与形成在插塞上的突起至少部分相对地放置。因此，在接合部二次成型期间，物料经由凹部通过并且填充形成在插塞上的突起。
根据本发明的实施方式，管道本体还包括布置在具有多个环的突起的两个环之间的至少一个第二凹部。一旦填充，所述第二凹部在所述两个环之间形成接合元件。
根据本发明的实施方式，管道本体包括各自布置在突起的两个相邻环之间的多个凹部。布置在两个环之间的凹部允许管道本体与插塞之间的材料的另外的保持部(grip)。
根据本发明的实施方式，接合部被二次成型，使得接合部的至少一个第一部分围绕插塞与管道本体的接触区布置。
根据本发明的另一个实施方式，接合部至少部分地形成在插塞与管道本体的端部之间，并且优选地，形成在插塞头与管道本体的端部之间。
根据本发明的实施方式，二次成型的接合部进一步包括第二部分，第二部分包括在形成在管道本体与插塞之间的至少一个空间内。这种包含允许加强组件的机械强度。
根据本发明的实施方式，接合部具有环形形状。
根据本发明的另一个实施方式，接合部具有包括多个环的总体上圆柱形的形状，多个环包含主环，该主环被构造为确保密封。
根据本发明的实施方式，接合部还包括副环。
根据本发明的实施方式，多个环的每个环通过连接构件连接至相邻环。
根据本发明的实施方式，副环形成连续的螺旋。与几个环的情况相比，在所注射物料的体积和质量相同的情况下，螺旋线允许具有较长的流动。
根据本发明的实施方式，塑料管道是优选通过根据本发明的制造方法获得的发动机的注射导轨，包括与管道本体相对应的至少导轨主体。
附图说明
由于在下文中涉及为示出根据本发明的塑料管道而考虑到的注射导轨的实施方式的描述，本发明将得到更好得理解。实施方式作为非限制性实例提供并参照所附示意图进行阐述。所附示意图在本文中列出如下：
-图1是根据本发明的第一实施方式的注射导轨的立体图，
-图2是图1所示的导轨的端部的分解立体图，
-图3是根据第一实施方式的导轨的端部的截面图，
-图4和图5是制造根据第一实施方式的注射导轨的方法的步骤的示意图，
-图6是根据第二实施方式的注射导轨的端部的立体图，
-图7是根据第二实施方式的注射导轨的端部的轴线A-A的截面图，
-图8是根据第三实施方式的注射导轨的端部的截面图，
-图9是根据本发明的注射导轨的第三实施方式的接合部的立体图，
-图10是根据第三实施方式的注射导轨的端部的分解立体图，
-图11是根据本发明的注射导轨的第四实施方式的接合轨的立体图，
-图12是根据第四实施方式的注射导轨的端部的立体图。
具体实施方式
无论实施方式如何，制造注射导轨1的方法包括提供包括一下步骤中的至少一个步骤：提供导轨主体或管道本体2的步骤，导轨主体或管道本体包括待封闭的至少一个端部2a；提供插塞3的步骤，该插塞成形为封闭导轨主体2的端部2a；将插塞3组装到导轨2的端部2a中的步骤；以及二次成型(overmolding)接合部5的步骤，该接合部被构造为将插塞3固定地附接到导轨主体2的端部2a中。
更具体地说并且无论实施方式如何，在该方法中，组件通过将插塞3互锁到导轨主体2的端部2a中构成。此外，在插塞3与导轨主体2的组装之后，将所述组件放置在模具中，所述组件通过第一金属部分横向保持在一侧并且通过第二金属部分横向保持在另一侧。此外，第三金属部分至少部分地插入插塞3中以免在接合部5的二次成型期间组件塌缩。
无论实施方式如何，根据本发明的注射导轨1包括：具有待封闭的端部2a的至少一个导轨主体2；封闭导轨主体2的所述端部2a的插塞3；以及接合部5，该接合部在导轨主体2和插塞3的组件的接触区4中二次成型以便固定地附接该组件。在图1和图2中示出该注射导轨1，在这些图中表示的接合部5和插塞3与第一实施方式相对应。
无论实施方式如何并且例如如图4所示，导轨主体2包括施加表面S、S’，燃料压力可被施加在该施加表面上，所述施加表面S、S’是圆形表面，该圆形表面的中心布置在导轨主体的内部体积内的导轨主体的中间纵向轴线X-X上。如图4所示，当施加表面的周缘与导轨主体的外径相对应时，施加表面称作S并且当施加表面的周缘与导轨主体的内径相对应时，施加表面称作S’。
现在将参照图1至图5对第一实施方式进行描述。
根据第一实施方式，二次成型区100围绕接触区4延伸。此外，如图2所示，二次成型区100经由形成在导轨主体2的端部2a上的凹部13和形成在插塞头3a上的凹部14延伸通过接触区4。因此，如图4所示并且详细地如图5所示，接合部5仅形成在注射导轨1的外部。二次成型区100是环形的。
更具体地并具体如图3所示，接合部5包括：抵靠在插塞头3a上的上部5a；和覆盖导轨主体2的端部2a的下部5b，导轨主体的该端部在插塞头3a和导轨主体2的端部2a的凸缘接触的水平处扣紧接触区4。接合部5的物料经由凹部13、14穿过接触区4。
此外，导轨主体2的端部2a具有周向突出凸耳2b，该周向突出凸耳用作止动件，该止动件支承接合部5的下部5b。
根据第一实施方式，接合部5呈现环形形状。
根据本发明并且如图4和图5所示，在注射接合部5的物料之前，将插塞3和导轨主体2组装在一起。该组件由第一模具金属部分201和第二模具金属部分202横向保持，第一模具金属部分和第二模具金属部分均布置在组件的一侧。此外，组件进一步由至少部分地插入插塞3中的第三模具金属部分203保持。有利地，第三金属部分配合到插塞3中以便在接合部5二次成型期间支撑组件以免组件在二次成型压力下塌缩。
现在将参照图6和图7描述第二实施方式。
第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于：二次成型区100在接触区4之外，从而在插塞3的周边形成物料盈余部或突边(bead)6，并且同时，在接触区4的水平处更具体地(具体如图7所示)在导轨主体2的端部2a的一部分与插塞头3a之间包括物料盈余部或突边。因此，图4示意性地示出的，接合部5与模具部分201、202、203接触较少，其允许保留形成接合部的物料的热量以便促进接触区4的熔融。
在第二实施方式中，注射入口101经由形成在导轨主体2上的至少一个凹部10形成在导轨主体2与插塞3之间。优选地，并且如图6所示，导轨主体包括多个凹部10以便允许在组件的多个位置包含接合部5的物料。
根据第二实施方式的变型，插塞本体3b包括被构造为改善组件的机械强度的多个锯齿状物7。图7示出了这些锯齿状物7。
根据第二实施方式，物料盈余部6应当通过在二次成型步骤时的后续机械操作去除。
根据第二实施方式，接合部5呈现整体环形形状。
现在将参照图8至图10对第三实施方式进行描述。
第三实施方式与第一实施方式的不同之处在于：为了增加填充持续时间，我们不再作用于如前两个实施方式的情况的填充体积上而是作用于流动长度上。因此，如对于前两个实施方式的情况，注射入口定位在接触区4的水平处，但与前两个实施方式不同的是，接触区主要定位在导轨主体2的内径的水平处。
如图10所示，插塞3具有中空突起8，该中空突起至少部分地形成在插塞本体3b上并从插塞本体3b的自由端朝向插塞头3a延伸。在第三实施方式中，突起8包括多个中空环8a、8b，多个中空环包括布置在插塞本体3b的自由端的水平处的主环8a和布置在主环8a与插塞头3a之间的副环8b。因此，在二次成型之后，接合部呈现由包括离接触区4最近的主环12a和在主环12a与接合部5的端部之间的副环12b的环12a、12b形成的总体上圆柱形的形状，如图9和图10所示。
此外，导轨主体2包括至少与形成在插塞上的突起8相对放置的多个凹部9。
更具体地，凹部9布置在具有多个环的突起8的两个环8b之间。一旦填充，凹部在所述环8b之间形成接合元件11。
有利地，存在的环越多，要填充的体积越大，并且因此在第一环8a内的热物料的循环时间增加。此外，流动的长度越长，在填充期间第一环8a内增加的压力越大。压力倾向于促进与壁的热交换。因此，第一环8a具有用于熔融接触表面所有的特性：在填充期在高压下直接来自注射螺杆的热流体，高压增加了传递到壁上的热量以进行熔融。
现在将参照图11和图12描述第四实施方式。第四实施方式与第三实施方式不同的之处在于：副环形成连续的螺旋12c而不是通过接合元件11连接的环12b。与多个环的情况相比，在所注入物料的体块和质量相同的情况下，螺旋允许具有较长的流动。
当然，本发明不限于在附图中描述和示出的实施方式并且示出了注射导轨，如在说明书中上文所阐述的，这些实施方式可以应用于经受高的内部相对压力的任何塑料管道。在不偏离本发明的范围的情况下，修改仍是可能的，尤其关于各种元件的构造或者通过与技术等同物进行替换。

Claims (13)

1.一种用于制造承受内部相对压力的注射导轨(1)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-提供管道本体(2)，所述管道本体包括至少一个待封闭的端部，
-提供插塞(3)，所述插塞成形为封闭所述管道本体(2)的所述端部(2a)，
-将所述插塞(3)组装到所述管道本体(2)的所述端部(2a)中，
-将所组装的组件定位在模腔内，在所述模腔中，二次成型区(100)至少邻近由所述插塞(3)的一部分和所述管道本体(2)的所述端部(2a)的一部分限定的接触区(4)，所述插塞(3)的一部分和所述管道本体(2)的所述端部(2a)的一部分彼此接触，所述二次成型区(100)成形为界定接合部(5)的形状，所述接合部被构造为将所述插塞(3)固定地附接至所述管道本体(2)的所述端部(2a)中，
-通过物料注射来填充所述二次成型区(100)，以便形成所述接合部(5)，所述二次成型区(100)包括通向所述接触区的物料注射入口(101)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过将所述插塞(3)互锁到所述管道本体(2)的所述端部(2a)中来实现所述插塞(3)与所述管道本体(2)的组装。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过第一模具金属部分(201)和第二模具金属部分(202)来横向保持所述组件，所述第一模具金属部分和所述第二模具金属部分各自布置在所述组件的一侧。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述组件还由至少部分地接合到所述插塞(3)中的第三模具金属部分(203)保持。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述二次成型区(100)至少部分地进一步延伸到所述接触区(4)之外，以形成物料盈余部(6)，优选地，所述二次成型区(100)在所述插塞(3)的周边部分上方延伸超出所述插塞(3)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，用于二次成型所述接合部(5)的物料是热塑性材料，优选地是填充有纤维的聚酰胺，诸如，聚酰胺66或聚酰胺6。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述二次成型区(100)呈现为整体环形、圆柱形或螺旋形形状。
8.一种用于发动机的塑料注射导轨(1)，所述塑料注射导轨承受内部相对压力且优选地通过根据前述权利要求中任一项所述的方法获得，其特征在于，所述塑料注射导轨至少包括：
-管道本体(2)，具有待封闭的端部(2a)，
-插塞(3)，封闭所述管道本体(2)的所述端部(2a)，
-接合部(5)，在接触区(4)内二次成型，所述接触区由所述插塞(3)的一部分和所述管道本体(2)的所述端部(2a)的一部分限定，所述插塞的一部分和所述管道本体的所述端部的一部分彼此接触，所述接合部(5)被构造为将所述插塞(3)固定地附接到所述管道本体(2)的所述端部(2a)中，所述接合部(5)包括：至少一个第一部分，围绕所述管道本体(2)的和所述插塞(3)的所述接触区(4)布置；和一个第二部分，包括在至少一个空间内，所述至少一个空间形成在所述管道本体(2)与所述插塞(3)之间。
9.根据权利要求8所述的塑料注射导轨，其中，所述管道本体(2)包括施加表面(S、S’)，在所述施加表面上能够施加流体压力，所述施加表面(S、S’)是圆形表面，所述圆形表面的中心在所述管道本体(2)的内部体积内布置在所述管道本体(2)的中间纵向轴线(X-X)上，并且所述圆形表面的周缘对应于所述管道本体(2)的直径。
10.根据权利要求8或9所述的塑料注射导轨，其中，所述插塞(3)包括插塞本体(3b)，所述插塞本体包括形成有插塞头(3a)的端部。
11.根据权利要求10所述的塑料注射导轨，其中，所述插塞本体(3b)包括至少一个锯齿状物(7)，优选地包括多个锯齿状物(7)。
12.根据权利要求10或11所述的塑料注射导轨，其中，所述插塞本体(3b)包括至少一个突起(8)，所述至少一个突起具有至少一个中空环(8a、8b)，诸如周向凹槽。
13.根据权利要求12所述的塑料注射导轨，其中，所述管道本体(2)包括至少一个凹部(9)，所述至少一个凹部定位成至少部分地与形成在所述插塞(3)上的所述突起(8)相对。
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