DE102004003464A1 - Method for producing a throttle valve unit with increased tightness - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Drosselklappeneinheit, ein Gehäuseteil (10, 13, 53) und ein relativ zu diesem bewegbares Klappenteil (17) umfassend. Zunächst wird das Gehäuseteil (10, 13, 53) in einer ersten Kavität aus einem ersten Kunststoffmaterial spritzgegossen. Das gemäß dieses Verfahrensschritts erhaltene Vorspritzteil (41) wird in eine von der ersten Kavität räumlich getrennte zweite Kavität (42) überführt. Innerhalb der zweiten Kavität (42) wird ein bewegbares Klappenteil (17) aus einem zweiten Kunststoffmaterial (57) innerhalb des Vorspritzlings (41) spritzgegossen. Dabei erfolgt eine Kühlung der zweiten Spritzstation (40). Anschließend wird in die Spaltgeometrien (61, 62) des Zwei-Komponenten-Spritzgießfertigteiles (60) ein drittes Material eingebracht, wobei die Spaltgeometrien (61, 62) vor dem Einbringen des dritten Materials außerhalb der Dichtheitsspezifikation und danach, bei gegebenenfalls teilweiser Entfernung des dritten Materials, innerhalb der geforderten Dichtheitsspezifikation liegen.The invention relates to a method for producing a throttle valve unit, a housing part (10, 13, 53) and a flap part (17) movable relative thereto. First, the housing part (10, 13, 53) is injection molded in a first cavity of a first plastic material. The projection part (41) obtained in accordance with this method step is transferred into a second cavity (42) spatially separated from the first cavity. Within the second cavity (42), a movable flap portion (17) of a second plastic material (57) within the pre-molded part (41) is injection-molded. In this case, a cooling of the second spray station (40). Subsequently, a third material is introduced into the gap geometries (61, 62) of the two-component injection-molded part (60), wherein the gap geometries (61, 62) outside the introduction of the third material outside the leak specification and thereafter, if necessary, partial removal of the third Materials within the required tightness specification.
Description
Technisches Gebiettechnical area
Im Automobilbereich werden Drosselklappen-Einheiten heute vermehrt als Kunststoffspritzgießbauteile in Großserien gefertigt. Bei solchen Drosselklappen-Einheiten handelt es sich beispielsweise um im Wege des Spritzgießverfahrens hergestellte Klappengehäuse samt in das Gehäuse eingespritzter Klappen. Die Drosselklappen-Einheiten, die im Kraftfahrzeugbereich eingesetzt werden, sind Temperaturen zwischen minus 40°C und 120°C ausgesetzt, so dass Sorge dafür zu tragen ist, dass in diesem Temperaturbereich die Funktionstüchtigkeit der Formteile hinsichtlich im Spritzgießverfahren erzielbarer Spaltweiten zu gewährleisten ist.in the Automotive sector throttle units are increased today as plastic injection molded components in large series manufactured. Such throttle body units are For example, produced by injection molding valve housing velvet in the case injected flaps. The throttle body units used in the automotive sector are used, are exposed to temperatures between minus 40 ° C and 120 ° C, so worry about that is to bear that in this temperature range, the functionality of the Moldings with respect to gap widths achievable by injection molding to ensure is.
Stand der TechnikState of technology
Die
aus
Die
Genauigkeit bzw. Gleichmäßigkeit
solcher Spalte in Klappen darf nur im Bereich einiger weniger μm variieren.
Dies ist von erheblicher Bedeutung im Kfz-Bereich, in dem solche
Luftführungsteile einem
größeren Temperaturbereich,
so z.B. Temperaturen von –40°C bis + 120°C (Motorbetriebstemperatur
am Zylinderkopfbereich) ausgesetzt sind. Durch eine enge Verknüpfung der
Temperatur von Formgebungswerkzeug und der Zykluszeit des Spritzgießprozesses
gemäß der oben
aufgezeigten Herstellverfahren, kann über die im Formgebungswerkzeug
vorgesehene Kavität
die erforderliche Genauigkeit nicht erreicht werden. Dies gilt insbesondere
dann, wenn bei gemäß der obigen
Lösungen
beschriebenen Verfahren, teilkristalline oder amorphe thermoplastische Hochtemperatur-Kunststoffe
für den
oben angegebenen Temperaturbereich für Anwendungen im Motorraum
eingesetzt werden. Gemäß der Herstellungsverfahren,
die aus
Darstellung der Erfindungpresentation the invention
Gemäß des vorgeschlagenen Verfahrens wird den oben genannten Schwächen der aus dem Stande der Technik bekannten Verfahren abgeholfen, da die Ausformung der Formteile, d.h. eines Klappenteiles und eines Gehäuseteiles einer Drosselvorrichtung, nicht in einer gemeinsamen Kavität erfolgt. Die Kavität innerhalb eines Zwei-Komponenten-Spritzgießwerkzeugs ist in zwei voneinander getrennte Kavitäten aufgeteilt. Die beiden voneinander getrennten Kavitäten können mittels Drehteller oder Indexplatten oder dergleichen in zwei voneinander getrennten Formwerkzeugen untergebracht sein. Die Geometrie wesentlicher Abformbereiche am Gehäuseteil beim Hinterspritzen durch das Klappenteil während der zweiten Spritzstufe, kann durch Änderung der äußeren Geometrie der berandenden Werkzeugteile in der zweiten Kavität gegenüber der ersten Kavität zur elastischen Verformung des Gehäuseteiles (Vorspritzling) in der zweiten Spritzstufe genutzt werden. Damit steht eine zusätzliche Beeinflussungsmöglichkeit der sich einstellenden Spaltbildung zwischen den Lagerstellen und dem Gehäuseteil sowie der Berandung des Klappenteiles und dem Gehäuseteil zur Verfügung. In die zwei voneinander getrennten Kavitäten gemäß des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens, werden teilkristalline sowie amorphe Hochtemperatur-Thermoplasten mit hohen Schmelztemperaturen gegebenenfalls hohen Kristallisationsgraden und hoher Wärmeform- sowie Öl- und Kraftstoffbeständigkeit eingespritzt. Die verwendeten teilkristallinen oder amorphen Hochtemperatur-Thermoplasten weisen niedrige Reibungs-Koeffizienten und geringe Verschleißraten untereinander auf. Die Spaltgeometrien des im Wege des Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahrens erhaltenen Spritzgießfertigteiles, dessen Gehäuseteil aus einem ersten Kunststoffmaterial und dessen Klappenteil aus einem zweiten Kunststoffmaterial gefertigt ist, liegen vor dem Einbringen eines weiteren, d.h. dritten Materiales, außerhalb einer Dichtheitsspezifikation. Nach dem Einbringen des dritten zusätzlichen Materials und gegebenenfalls nach dessen teilweisem Entfernen liegen die dadurch erhaltenen Spaltgeometrien nunmehr wieder innerhalb der Dichtheitsspezifikation.According to the proposed Procedure will address the above weaknesses of the state of the art Technique known processes remedied, since the shape of the moldings, i.e. a flap part and a housing part of a throttle device, not done in a common cavity. The cavity within a two-component injection mold is divided into two separate cavities. The two separate cavities can by turntable or index plates or the like in two separate Be housed molds. The geometry of essential impression areas on the housing part during injection through the flap part during the second injection stage, can by changing the outer geometry the bordering tool parts in the second cavity opposite the first cavity for elastic deformation of the housing part (pre-molded part) in the second injection stage can be used. This is an additional the option of influencing the adjusting gap formation between the bearings and the housing part as well as the boundary of the flap part and the housing part to disposal. In the two separate cavities according to the invention proposed Process, become semi-crystalline and amorphous high-temperature thermoplastics with high melting temperatures optionally high crystallization degrees and high heat distortion as well as oil and Fuel resistance injected. The semicrystalline or amorphous high-temperature thermoplastics used have low friction coefficients and low wear rates among themselves. The gap geometries of the two-component injection molding process obtained injection molded part, its housing part from a first plastic material and its flap part of a second plastic material is made, lie before the introduction another, i. third material, outside a leak specification. To the introduction of the third additional Material and optionally after its partial removal the resulting gap geometries now within again the leak specification.
Als drittes Material werden an einem Spritzgießfertigteil zur Erhöhung der Spaltdichtigkeit pulverförmige Feststoffteile oder pastös aufbereitete Materialien in das Zwei-Komponenten-Spritzgießfertigteil eingebracht und können aus diesem später teilweise oder vollständig wieder entfernt werden. Das aus dem Spritzgießwerkzeug entnommene Spritzgießfertigteil weist eine relativ große Spaltbreite auf. Das erwähnte dritte Material kann entweder auf die Drosselklappe oder an die Innenwandung des Drosselklappenstutzens bzw. direkt in den Spalt zwischen der Drosselklappe und der Innenwandung des Drosselklappenstutzens als Zusatzstoff eingebracht werden. Der Zusatzstoff dichtet den Spalt zwischen der Drosselklappe und dem Drosselklappenstutzen weitgehend ab, ist jedoch so nachgiebig bzw. wird bei der ersten Bewegung der Drosselklappe derart abgeschert, dass eine kleine Spaltweite entsteht, trotzdem jedoch kein Klemmen zwischen der Drosselklappe und dem Drosselklappenstutzen befürchtet werden muss. Dadurch ist es möglich, während des Spritzgießprozesses die zulässige Spaltbreite so zu wählen, dass unter Berücksichtigung der nie vollständig vermeidbaren Toleranzen, eine möglichst große Spaltbreite entsteht. Dies gestattet, dass vor dem Aufbringen des Zusatzstoffes die Spaltbreite S ziemlich stark streuen darf, wodurch das Spritzgießen erheblich erleichtert wird, da die erhaltene Spaltweite S durch Ein- bzw. Aufbringen des dritten Materials nach dem Spritzgießen definiert wird und nicht unmittelbar während des Spritzgießprozesses beigeführt zu werden braucht. Dies erlaubt auch den Einsatz solcher Spritzgießfertigteile, deren Spaltweite S ohne Anbringen eines Zusatzstoffes zwischen Drosselklappenrand und Innenwandung des Drosselklappenspritzens hinsichtlich der Toleranz zum Ausschuss zu zählen sind.When third material to be used on an injection molded part to increase the Gap-tightness powdery Solid parts or pasty prepared materials in the two-component injection molded part introduced and can from this later partially or completely be removed again. The injection molded part taken from the injection mold has a relatively large Gap width on. The mentioned third material can either be on the throttle or on the Inner wall of the throttle body or directly into the gap between the throttle and the inner wall of the throttle body be introduced as an additive. The additive seals the Gap between the throttle and the throttle body largely but is so yielding or is at the first movement of the Throttle shears so sheared that a small gap width is formed, Nevertheless, no jamming between the throttle and the Throttle body feared must become. This makes it possible while the injection molding process the permissible Gap width to choose so that under consideration never completely avoidable Tolerances, one possible large gap width arises. This allows that before applying the additive the gap width S may scatter quite strong, causing the injection molding considerably is facilitated because the obtained gap width S by on or Application of the third material defined after injection molding and not immediately during the injection molding process beige leads needs to be. This also allows the use of such injection molded parts, its gap S without attaching an additive between the throttle edge and inner wall of the throttle body spraying in terms of tolerance to count to the committee are.
Durch Einsatz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung wird der dem Herstellungsverfahren immanente Nachteil des Klemmens der Klappe im Gehäuse vermieden. Die Schwindung in und nach dem Kunststoffspritzgießprozess ist so eingestellt, dass die Dichtheit außerhalb der marktüblichen Dichtheitsspezifikation liegt und durch anschließendes Einbringen eines dritten Stoffes, d.h. des Zusatzsmaterials in den Dichtspalt derart geändert wird, dass die Dichtheit wieder marktübliche gängige Dichtheitsspezifikationen erfüllt. Insbesondere wird die Schwindung im zweiten Spritzgießprozessschritt, d.h. für die Drosselklappe, relativ groß gewählt. Dies wird dadurch erreicht, dass die Werkzeugtemperatur niedrig gehalten wird und dadurch ein entsprechend schnelles Abkühlen der Kunststoffschmelze erfolgen kann. Ferner kann durch Anreicherung des zweiten Kunststoffmaterials, welches im zweiten Spritzgießprozess verwendet wird, mit Füllstoffen ein kleiner Faserteil im Kunststoffmaterial eingestellt werden. Insbesondere wird der Anteil an körnigen, nichtfasrigen Füllstoffen beim zweiten Kunststoffmaterial für den zweiten Spritzgießschritt relativ groß gewählt. Zumal können die erhaltenen Kunststoffspritzgießteile nach dem Kunststoffspritzgießprozess getempert werden, bevor das dritte Material, d.h. der Zusatzstoff eingebracht wird. Bei dem dritten Material kann es sich um einen Festschmierstoff handeln.By Use of the invention proposed solution becomes the intrinsic disadvantage of clamping in the manufacturing process the flap in the housing avoided. The shrinkage in and after the plastic injection molding process is set so that the tightness outside the usual market density specification lies and by subsequent Introducing a third substance, i. of additional material in the Sealing gap changed so is that the tightness again standard market tightness specifications Fulfills. In particular, the shrinkage in the second injection molding process step, i. for the Throttle valve, chosen relatively large. this will achieved by keeping the mold temperature low and thereby a correspondingly rapid cooling of the plastic melt can be done. Furthermore, by enrichment of the second plastic material, which in the second injection molding process is used with fillers a small fiber part in the plastic material can be adjusted. Especially the proportion of granular, non-fibrous fillers in the second plastic material for the second injection molding step chosen relatively large. especially can the obtained plastic injection molded parts after the plastic injection molding process be tempered before the third material, i. the additive introduced becomes. The third material may be a solid lubricant act.
Das Tempern der Kunststoffspritzgießbauteile bzw. des Gehäuserohlings kann nach dem ersten Spritzgießprozess oder nach dem zweiten Spritzgießprozess erfolgen, in jedem Falle aber vor das dritte Material in das Spritzgießbauteil eingebracht werden.The annealing of Kunststoffspritzgießbauteile or the housing blank may be done after the first injection molding or after the second injection molding, but in any case before the third material introduced into the injection molding become.
Zeichnungdrawing
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.Based In the drawings, the invention will be described below in more detail.
Es zeigt:It shows:
Kurve
Curve
Ausführungsvariantenvariants
Der
Darstellung gemäß
Aus
der Darstellung gemäß
Alle Spritzgießbauteile der Spaltweite, die zwischen der minimalen Spaltweite S1 und der maximal zulässigen Spaltweite S2 liegen, stellen Gutteile dar, welche an einer Verbrennungskraftmaschine, sei es im Ansaug-, sei es im Abgastrakt, eingesetzt werden könnten.All Spritzgießbauteile the gap width, which lie between the minimum gap width S 1 and the maximum allowable gap width S 2 , represent good parts, which could be used on an internal combustion engine, whether in the intake, be it in the exhaust system.
Dem
Diagramm gemäß
Dies wird dadurch erreicht, dass die Schwindung, insbesondere im zweiten Spritzgießprozessschritt, d.h. beim Einspritzen der Klappe in das Drosselklappengehäuse, groß gewählt wird. Dies lässt sich durch ein gekühltes Spritzgießwerkzeug erreichen, was ein schnelles Abkühlen, d.h. Erstarren der Kunststoffschmelze, ermöglicht. Werden dem im zweiten Spritzgießschritt eingesetzten zweiten Kunststoffmaterial Füllstoffe, wie z.B. körnige nichtfasrige Materialien beigemischt, wird der Schwindungsprozess durch diesen Verfahrensparameter zusätzlich begünstigt. Bei dem dritten Material, d.h. dem die Dichtheit definierenden Zusatzstoff, kann es sich um einen Festschmierstoff wie beispielsweise Molybdändisulfid (Handelsname: Molykote) oder ander Molybdänverbindungen oder um Graphite handeln.This is achieved in that the shrinkage, especially in the second injection molding process step, ie when injecting the flap in the throttle body, is made large. This leaves reach through a cooled injection mold, which allows rapid cooling, ie solidification of the plastic melt. If fillers, such as, for example, granular non-fibrous materials, are added to the second plastic material used in the second injection molding step, the shrinkage process is additionally promoted by this process parameter. The third material, ie the seal defining additive, may be a solid lubricant such as molybdenum disulfide (trade name: Molykote) or other molybdenum compounds or graphite.
Bevor
ein Vorspritzling
Ohne
die Durchführung
einer Zwischenbehandlung würden
die durch molekulare Orientierungen bzw. beim schnellen Abkühlen des
Vorspritzlinges
Der
in
Beim
Einsatz des vorgeschlagenen Verfahrens kann der Dichtrand des Klappenteiles
Die
zweite Spritzstation
Die
zweite Kavität
Den
Über den
Einspritzpunkt
Die
Klappenwellenteile
Es
ist jedoch ebenso gut möglich,
den in
Nach
der optionalen thermischen Zwischenbehandlung des Vorspritzlinges
Über das
Einbringen eines dritten Materials nach dem zweiten Spritzgießprozess
auf Abformflächen
Aus
der Darstellung gemäß
Das
dritte Material, d.h. der die Dichtheit zwischen dem Dichtrand des
Klappenteiles
- 1010
- Gehäuseteilhousing part
- 1313
- GasdurchtrittsöffnungGas passage opening
- 1414
- Öffnung für KlappenwelleOpening for flap shaft
- 1515
- Anspritzpunkte zum Einbringen des ersten Kunststoffmaterialsinjection points for introducing the first plastic material
- 1717
- Klappenteilflap member
- 1919
- erste Klappenwellefirst flap shaft
- 2020
- zweite Klappenwellesecond flap shaft
- 2222
- Anströmrichtungflow direction
- 2424
- Anspritzpunkt für zweites Kunststoffmaterialinjection point for second Plastic material
- 4040
- zweite Spritzstationsecond injection station
- 4141
- VorspritzlingPreform
- 4242
-
zweite
Kavität
für Klappenteil
17 second cavity for flap part17 - 4343
- erster Formeinsatzfirst mold insert
- 4444
- zweiter Formeinsatzsecond mold insert
- 4545
- erstes Kernteil (horizontal ziehbar)first Core part (can be pulled horizontally)
- 4646
- zweites Kernteil (horizontal ziehbar)second Core part (can be pulled horizontally)
- 4747
-
Konturierung
erster Formeinsatz
43 Contouring first mold insert43 - 4848
- Hülse für Kernteile (horizontal oder vertikal ziehbar)Sleeve for core parts (can be pulled horizontally or vertically)
- 4949
- Distanzringspacer
- 5252
- Gleitbuchsebush
- 5353
-
Innenwandung
Vorspritzling
41 Inner wall of pre-molded part41 - 5454
-
Außenwandung
Vorspritzling
41 Outer wall pre-molded part41 - 5555
- Dichtflächesealing surface
- 5757
- zweites Kunststoffmaterialsecond Plastic material
- 6060
-
Zweikomponenten-
Spritzgießfertigteil
aus zweiter Spritzstation
40 Two-component injection molded part from second injection station40 - 6161
- Klappenspalt Gasdurchtrittsöffnungflap gap Gas passage opening
- 6262
- Spaltgeometrie Klappenlagergap geometry flaps stock
- 6363
- erste Auflagefläche für drittes Materialfirst bearing surface for third material
- 6464
- zweite Aufbringfläche für drittes Materialsecond application surface for third material
- 7070
- erste Gleitbuchsefirst bush
- 7171
- zweite Gleitbuchsesecond bush
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