DE102006033786A1

DE102006033786A1 - Verfahren zur Herstellung von Hohlraumklappen und entsprechend hergestellte Hohlraumklappe

Info

Publication number: DE102006033786A1
Application number: DE102006033786A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Komowski
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2008-04-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hohlraumklappen (1), wie sie insbesondere bei einem Kraftfahrzeug in Luftkanälen des Belüftungs- und Klimasystems zur Regelung der entsprechenden Luftströme verwendet werden, wobei in einem ershrens ein Rohling (1') aus einem thermoplastischen Kunststoff gespritzt wird, in einem nachfolgenden, zweiten Schritt der Rohling (1') in einer Temperierstation temperiert wird, und in einem dritten Schritt der temperierte Rohling (1') in eine Blasform eingesetzt und ein unter Druck stehendes Medium in den Rohling (1') eingeleitet wird, so dass sich im Inneren des Rohlings (1') ein Hohlraum (3) bildet und die Außenfläche des Rohlings (1') an die Wand der Blasform anlegt, sowie eine entsprechend hergestellte Hohlraumklappe (1).

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Hohlraumklappen, wie sie insbesondere bei einem Kraftfahrzeug in Luftkanälen des Belüftungs- und Klimasystem zur Regelung der entsprechenden Luftströme verwendet werden, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Hohlraumklappe für Luftwege in Belüftungs- und Temperiervorrichtungen ist aus der DE 101 47 108 A1 bekannt. Dabei weist die Klappe eine im Wesentlichen flächige Ausgestaltung mit einer Schwenkachse auf, wobei die flächige Form einer entsprechenden Abriegelung, Umlenkung oder sonstigen Beeinflussung eines Luftstroms angepasst ist, wobei die Klappe zur Erzielung einer höheren Steifigkeit und zur Erzielung eines höheren Flächenträgheitsmoments als Hohlkörper mit einem Hohlraum ausgebildet ist. Die Herstellung erfolgt im sogenannten "Fluent Injection Technology"-Verfahren, wobei in einem ersten Schritt Kunststoff in eine Form eingespritzt wird, diese jedoch nur teilweise gefüllt wird, und in einem zweiten Schritt mit einer Art Injektionsnadel Luft, Stickstoff, Kohlendioxid oder Wasser in die Form eingespritzt wird, wobei das Fluid die geschmolzene Kunststoffmasse an die Formwandungen andrückt und so einen Hohlkörper ausbildet. Nachteilig hieran ist jedoch, dass die Blasenform nicht ausreichend genau definierbar ist und daher sich von Spritzling zu Spritzling unterscheiden kann. Das Erzielen einer vorgegebenen, exakten Wandstärke ist technisch mit diesem Verfahren noch nicht realisierbar.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Hohlraumklappen zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird für die Herstellung von Hohlraumklappen, wie sie insbesondere bei einem Kraftfahrzeug in Luftkanälen des Belüftungs- und Klimasystem zur Regelung der entsprechenden Luftströme verwendet werden, in einem ersten Schritt mittels eines bekannten Spritzgußverfahrens ein Rohling aus einem thermoplastischen Kunststoff gespritzt, in einem nachfolgenden, zweiten Schritt der Rohling in einer Temperierstation temperiert, und in einem dritten Schritt der temperierte Rohling in eine Blasform eingesetzt und ein unter Druck stehendes Medium in den Rohling eingeleitet, so dass sich im Inneren des Rohlings ein Hohlraum bildet und die Außenfläche des Rohlings an die Wand der Blasform anlegt. Durch das dreigeteilte Verfahren kann eine Hohlraumklappe mit einer nahezu beliebigen Wandstärke hergestellt werden, wobei kaum Beschränkungen in Hinblick auf die Klappenform der Hohlraumklappe bestehen. Insbesondere ist dies vorteilhaft bei Kugelklappen, bei denen die Außenform eine andere Kontur als die Innenform aufweisen kann. Eine derartige Hohlraumklappe mit einem oder mehreren Hohlräumen ist im Vergleich zu bekannten, offenen Klappen wesentlich formstabiler, wodurch die Notwendigkeit entfällt, die Klappe zu verrippen. Die hiermit verbundenen Nachteile in Hinblick auf die Akustik entfallen somit. Ferner kann ein Zwischensteg, der beispielsweise bei herkömmlichen Kugel klappen verwendet wird, um die Klappe stabil zu halten, in Folge der stabileren Form der Klappe entfallen.
Das Temperieren des Rohlings in der Temperierstation erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur von 50 bis 200°C, insbesondere 80 bis 150°C und besonders bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 90 und 120°C. Die Temperierzeit beträgt in Abhängigkeit von Temperiertemperatur, Materialart oder Wandstärke beispielsweise zwischen einer oder wenigen Sekunden und einer oder wenigen Minuten.
Das Herstellungsverfahren kann nach dem Spritzgießen unterbrochen werden, wichtig ist jedoch, dass zwischen dem Temperieren und dem anschließenden Blasen der Rohling nicht oder nur unwesentlich abkühlt. Dies ermöglicht die Auftrennung der Herstellungsprozesse und insbesondere die Vorfertigung oder den Bezug von Rohlingen, wobei unter gewissen Umständen die gleichen Rohlinge zu unterschiedlichen Hohlraumklappen geblasen werden können.
Während der Herstellung werden im Blasverfahren nach dem Temperieren die Polymerketten geordnet. Dabei bieten sich gegenüber der Ausrichtung nach dem normalen Spritzgießen höhere Festigkeitseigenschaften.
Im Blasverfahren wird üblicherweise Luft unter hohem Druck in den Rohling an einer oder mehreren Einblasstellen eingeleitet, so dass sich ein oder mehrere Hohlräume ausbilden. Je nach verarbeitetem Material können auch andere Medien, bspw. auch Flüssigkeiten, verwendet werden.
Der spritzgegossene Rohling weist vorzugsweise eine zylinderartige Form auf. Eine derartige Form lässt sich schnell herstellen und ermöglicht eine gleichmäßige Temperierung über seine gesamte Länge.
Vorzugsweise weist der spritzgegossene Rohling beidseitig vorausgebildete Zapfen auf. Diese Zapfen werden im Blasvorgang nicht oder nur unwesentlich umgeformt und dienen vorzugsweise als Lagerzapfen für die fertige Hohlraumklappe.
Der spritzgegossene Rohling weist vorzugsweise am einspritzseitigen Ende ein kurzes Hohlprofil auf, welches im dritten Schritt als Einblasöffnung dient. Dieses Hohlprofil ist bevorzugt hohlzylindrisch ausgebildet.
Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Verfahren und verschiedene hiernach hergestellte Hohlraumklappen anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine spritzgegossene Grundform der Hohlraumklappe und die fertig geblasene Hohlraumklappe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine andere perspektivische Ansicht der fertig geblasenen Hohlraumklappe von 1,
3 einen Schnitt entlang Linie A-A von 2,
4 einen Schnitt entlang Linie B-B von 2,
5 eine spritzgegossene Grundform der Hohlraumklappe und die fertig geblasene Hohlraumklappe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
6 eine andere perspektivische Ansicht der fertig geblasenen Hohlraumklappe von 5,
7 einen Schnitt entlang Linie A-A von 6,
8 eine 6 entsprechende Ansicht, und
9 einen Schnitt entlang Linie B-B von 8.
Eine Hohlraumklappe 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist im mittleren Bereich bezüglich der Schwenkachse S eine etwa stromlinienförmige Gestalt auf, in deren Inneren ein im Wesentlichen, d.h. abgesehen von einer Lufteinblasöffnung 2, geschlossener Hohlraum 3 ausgebildet ist, wie insbesondere aus der Schnittdarstellung von 3 ersichtlich ist. Die Hohlraumklappe 1 ist luftanströmseitig (gemäß der Darstellung von 3 links) schmal ausgebildet, wobei sich der Querschnitt kurvenförmig etwa bis zur Schwenkachse S erweitert und anschließend wieder verschmälert. Dabei ist der Luftanströmbereich kürzer ausgebildet als der Luftabströmbereich. Entlang der Schwenkachse S betrachtet, sind seitlich zwei Zapfen 4 zur Lagerung der Hohlraumklappe 1 ausgebildet und der dazwischen angeordnete Bereich vergrößert sich kurvenförmig zur Mitte hin. Einer der Zapfen 4 weist besagte Lufteinblasöffnung 2 auf, der andere Zapfen 4 ist endseitig geschlossen. Wie aus 3 zu entnehmen ist, sind der Luftanströmbereich und der Luftabströmbereich leicht versetzt ausgebildet.
Zur Herstellung der Hohlraumklappe 1 wird in einem ersten Schritt mittels eines bekannten Spritzgußverfahrens ein Rohling 1' aus einer Kunststoffmasse (vorliegend ein Polymer) mit einer Temperatur, abhängig vom eingesetzten Material gespritzt, wobei am Rohling 1' bereits eine Lufteinblasöffnung 2 und im Rohling 1' ein zylindrischer, über annähernd die gesamte Länge verlaufender Hohlraum vorgesehen ist, und die Enden im Wesentlichen die Gestalt der fertigen Zapfen 4 aufweisen, der mittlere Bereich des Rohlings 1' jedoch vorliegend im Wesentlichen (hohl-)zylinderförmig ausge bildet ist, wobei die Wandstärke deutlich über derjenigen der fertig geformten Hohlraumklappe 1 liegt. Beispiele für typische Materialien und deren Verarbeitungstemperaturen beim Spritzgießen (in Klammern) sind PP (220–300°C), ABS (200–275°C) oder PA 6 (240–290°C).
Der Rohling 1 wird nach erfolgtem Gießvorgang aus der Spritzgußform entnommen.
In einem nachfolgenden Schritt wird der Rohling 1' in einer Temperierstation, vorliegend einem Ofen mit einer konstanten Temperatur in einem Bereich zwischen Schmelztemperatur und Formbeständigkeitstemperatur HDT (ISO 75) temperiert, d.h. gleichmäßig auf eine Temperatur gebracht, die für das anschließende Blasverfahren erforderlich ist. Die gewählte Temperatur ist wiederum insbesondere abhängig vom verwendeten Material, der Wandstärke oder der Blaslänge.
Im nächsten Schritt wird der temperierte Rohling 1' in eine Blasform eingesetzt und unter Druck stehende Luft in den Hohlraum 3 im Rohling 1' eingeblasen, so dass sich die Außenfläche des Rohlings 1' an die Wand der Blasform anlegt und so die Hohlraumklappe 1 ausgebildet wird. Hierbei ist, wie aus den Schnittdarstellungen von 3 und 4 ersichtlich, im Bereich der Klappenfläche kein Material in der Nähe der Schwenkachse S vorgesehen. Anschließend an den Umformvorgang wird die Hohlraumklappe 1 aus der Blasform entnommen.
Dabei werden während des Blasens die Moleküle der Kunststoffmasse, also die Polymerketten, geordnet, so dass die Festigkeit der Hohlraumklappe 1 größer ist als die einer auf bekannte Weise hergestellten Hohlraumklappe.
Hierbei ist nicht nur die Herstellung einer Hohlraumklappe mit einer flügelartigen Gestalt möglich, vielmehr ist auch die Herstellung von Hohlraum- Trommelklappen möglich, wie gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die 5 bis 9 im Folgenden näher erläutert wird.
Die Hohlraumklappe 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist im Wesentlichen die Gestalt einer Trommelklappe auf, wobei die Innenfläche in Richtung der Schwenkachse S ausbauchend verlaufend ausgebildet ist, während die Außenfläche annähernd zylinderförmig ausgebildet ist (siehe 7 und 9). Zwischen den Flächen ist ein im Wesentlichen, d.h. abgesehen von einer Lufteinblasöffnung 2 geschlossener Hohlraum 3 ausgebildet. An beiden in der Schwenkachse S liegenden Enden sind Zapfen 4 ausgebildet, wobei wiederum einer der Zapfen 4 mit der Lufteinblasöffnung 2 und der andere Zapfen 4 geschlossen ausgebildet ist.
Die Herstellung der Hohlraumklappe 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel erfolgt genau entsprechend der Herstellung der Hohlraumklappe 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass hierauf nicht näher eingegangen wird.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Hohlraumklappen, wie sie insbesondere bei einem Kraftfahrzeug in Luftkanälen des Belüftungs- und Klimasystem zur Regelung der entsprechenden Luftströme verwendet werden, wobei in einem ersten Schritt mittels eines bekannten Spritzgußverfahrens ein Rohling (1') aus einem thermoplastischen Kunststoff gespritzt wird, in einem nachfolgenden, zweiten Schritt der Rohling (1') in einer Temperierstation temperiert wird, und in einem dritten Schritt der temperierte Rohling (1') in eine Blasform eingesetzt und ein unter Druck stehendes Medium in den Rohling (1') eingeleitet wird, so dass sich im Inneren des Rohlings (1') ein Hohlraum (3) bildet und die Außenfläche des Rohlings (1') an die Wand der Blasform anlegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Luft als unter Druck stehendes Medium in die Blasform eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der spritzgegossene Rohling (1') eine zylinderartige Form aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der spritzgegossene Rohling (1') beidseitig vorausgebildete Zapfen aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der spritzgegossene Rohling (1') am einspritzseitigen Ende ein kurzes Hohlprofil aufweist, welches im dritten Schritt als Einblasöffnung (2) dient.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperieren bei einer Temperatur von 50 bis 200°C, insbesondere 80 bis 150°C erfolgt.
Hohlraumklappe hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.