DE102010015202A1 - Use of an at least partially radiation-crosslinked thermoplastic material in a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines thermoplastischen Werkstoffs in einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges oder an einer Komponente zumindest eines Nebenaggregates eines Kraftfahrzeuges, wie einer Kupplung, einem Getriebegehäuse, einer Flüssigkeitspumpe, einer Spannvorrichtung, einer Dichtung, einem Faltenbalg und/oder einer Magnetspule, wobei der Werkstoff zumindest abschnittsweise strahlenvernetzt ist.The invention relates to the use of a thermoplastic material in an internal combustion engine of a motor vehicle or on a component of at least one auxiliary unit of a motor vehicle, such as a clutch, a gear housing, a liquid pump, a tensioning device, a seal, a bellows and / or a magnetic coil, the material is at least partially crosslinked by radiation.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines thermoplastischen Werkstoffs in einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs oder an einer Komponente zumindest eines Nebenaggregates eines Kraftfahrzeuges, wie einer Kupplung, einem Getriebegehäuse, einer Flüssigkeitspumpe, einer Spannvorrichtung, einer Dichtung, einem Faltenbalg und/oder einer Magnetspule.The invention relates to the use of a thermoplastic material in an internal combustion engine of a motor vehicle or to a component of at least one accessory of a motor vehicle, such as a clutch, a transmission housing, a liquid pump, a tensioning device, a seal, a bellows and / or a magnetic coil.

Das Verstärken von thermoplastischen Werkstoffen mittels einer Strahlenvernetzung ist bereits seit geraumer Zeit bekannt. Auch ein Strahlenvernetzen von thermoplastischen Elastomeren ist bereits seit einigen Jahren bekannt. Doch kommen solche Produkte im Wesentlichen nur außerhalb einer Kraftfahrzeugverwendung zum Einsatz. Als vorwiegendes Anwendungsfeld sind medizintechnische Gerätschaften und in der Elektroindustrie verwendete Produkte aufzuführen.The reinforcement of thermoplastic materials by means of radiation crosslinking has been known for some time. Radiation crosslinking of thermoplastic elastomers has also been known for some years. However, such products are essentially only used outside of a motor vehicle application. The predominant field of application is medical equipment and products used in the electrical industry.

In der Kraftfahrzeugindustrie werden im Regelfall höherwertige Materialien wie PPS-GF40 verwendet, die in Einzelfällen, wie etwa in der DE 10 2005 031589 A1 durch PS-S-GF30 ersetzt werden. Allerdings ist auch dieser Werkstoff immer noch relativ kostenintensiv.In the automotive industry are generally higher-grade materials such as PPS-GF40 used, which in individual cases, such as in the DE 10 2005 031589 A1 be replaced by PS-S-GF30. However, this material is still relatively expensive.

Bei kleineren Getrieberädern für elektrische Zahnstangenlenkungen ist ein Nachvernetzen des verwendeten Werkstoffs etwa aus der DE 10 2007 000923 A1 bekannt. Das Zurückgreifen auf eine Strahlenvernetzung ist grundsätzlich auch bei Öl- oder Kraftstofffiltergehäusen aus der DE 10319653 B4 bekannt. Bei Kunststofflüftern von Kühlgebläsen bei Kraftfahrzeugen ist eine Strahlenvernetzung bestimmter Strukturen auch aus der DE 10 2007 030941 A1 bekannt. Im Bereich von Dichtungen ist grundsätzlich auch der Rückgriff auf ein strahlenvernetztes Polymer bekannt, etwa aus der DE 3602963 A1 .For smaller gears for electric rack and pinion steering is a Nachvernetzen the material used from about DE 10 2007 000923 A1 known. The resorting to a radiation crosslinking is basically also in oil or fuel filter housings from the DE 10319653 B4 known. In plastic fans of cooling fans in motor vehicles, a radiation crosslinking of certain structures is also from the DE 10 2007 030941 A1 known. In the field of seals, the use of a radiation-crosslinked polymer is basically also known, for example from US Pat DE 3602963 A1 ,

Allerdings ist es bisher unbekannt, bei Komponenten einer Verbrennungskraftmaschine oder Komponenten eines Nebenaggregates, wie einer Kupplung, einem Getriebegehäuse, einer Flüssigkeitspumpe, einer Spannvorrichtung, einer Dichtung, einem Faltenbalg und/oder einer Magnetspule, an die hohe Leistungsanforderung gestellt werden, kostengünstige und traditionell eher minderwertige Werkstoffe zu verwenden.However, it has hitherto been unknown in components of an internal combustion engine or components of an accessory, such as a clutch, a transmission housing, a liquid pump, a tensioning device, a gasket, a bellows and / or a solenoid to which high power requirement are placed, inexpensive and traditional rather to use inferior materials.

Hier ist es dann auch die Aufgabe der Erfindung, relativ preiswerte Werkstoffe für diese Anwendungsfälle zur Verfügung zu stellen, die dann aber auch gleichzeitig hoch belastbar sind. Teure Materialien, wie etwa PPS-GF40 sollen durch preiswerteres Material ersetzt werden. Teures verarbeitungskritisches PA46 soll ebenfalls durch preiswerte aber hoch belastbare Werkstoffe ersetzt werden. Der Werkstoff für die entsprechenden Anwendungsfälle soll auch eine Alternative zu bisher verwendeten glasfaserverstärktem Polyphtalamid bilden. Ferner soll die Vielseitigkeit erhöht werden, um auch eine Anwendbarkeit bei Dichtungen und Faltenbälgen zu ermöglichen. Eine leistungsgerechte Auslegung der Komponenten durch entsprechende Werkstoffe bei Niedrighaltung der Kosten soll dadurch ermöglicht werden.Here it is also the object of the invention to provide relatively inexpensive materials for these applications, which are then also highly resilient at the same time. Expensive materials, such as PPS-GF40 are to be replaced by cheaper material. Expensive processing-critical PA46 should also be replaced by inexpensive but highly resilient materials. The material for the corresponding applications should also form an alternative to previously used glass fiber reinforced polyphthalamide. Furthermore, the versatility is to be increased to allow also applicability in seals and bellows. A performance-oriented design of the components by appropriate materials at low cost is to be made possible.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass der Werkstoff zumindest abschnittsweise strahlenvernetzt ist.The object of the invention is achieved in that the material is at least partially radiation crosslinked.

Auf diese Weise können kostengünstige Werkstoffe für unterschiedliche Einsatzzwecke in unmittelbarer Nähe zur Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug auf ein Niveau angehoben werden, so dass sie höheren Leistungsanforderungen standhalten. Mechanische, thermische und chemische Eigenschaften der Werkstoffe werden verbessert, ohne aber die Materialkosten besonders zu erhöhen. Die Markomoleküle werden mit einer energiereichen Strahlung, wie etwas Beta- oder Gammastrahlung beaufschlagt, um ein Aufspalten zu erwirken und nachfolgend das Eingehen kovalenter Bindungen zu ermöglichen, so dass die einzelnen Molekülketten miteinander verbunden werden. Auf diese Weise lassen sich belastbarere und gleichzeitig kostengünstigere Werkstoffe in einer Verbrennungskraftmaschine oder ihren Nebenaggregaten einsetzen.In this way, cost-effective materials for different purposes in the immediate vicinity of the internal combustion engine in a motor vehicle can be raised to a level such that they can withstand higher performance requirements. Mechanical, thermal and chemical properties of the materials are improved, but without increasing the material costs. The medullary molecules are exposed to high-energy radiation, such as beta or gamma radiation, to cause cleavage and subsequent covalent bond formation so that the individual molecular chains become interconnected. In this way, more resilient and cheaper materials can be used in an internal combustion engine or its ancillaries.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.Advantageous embodiments are claimed in the subclaims and are explained in more detail below.

So ist es von Vorteil, wenn der Werkstoff ein thermoplastisches Elastomer ist. Gerade bei einer Strahlenvernetzung von Dichtungen und/oder Faltenbälgen lässt sich ein solcher Werkstoff als Ersatz von Gummi vorteilhaft verwenden.So it is advantageous if the material is a thermoplastic elastomer. Especially with a radiation crosslinking of seals and / or bellows such a material can be used advantageously as a substitute for rubber.

Es ist auch von Vorteil, wenn der Werkstoff ein Polyamid ist, da dann Polyphenylsulfide ersetzbar sind. Auch Polyphtalamidwerkstoffe können ersetzt werden, was insbesondere bei sogenannten „Clutch sleeve cylinder-Gehäusen” in Kupplungsglocken als positiv zu bemerken ist. Um die Festigkeit und die mechanische Belastbarkeit weiter zu erhöhen, ist es von Vorteil, wenn der Werkstoff ein glasfaserverstärkter Werkstoff ist.It is also advantageous if the material is a polyamide, since then polyphenylsulfides are replaceable. Also Polyphtalamidwerkstoffe can be replaced, which is particularly noticeable in so-called "clutch sleeve cylinder housings" in clutch bells as positive. In order to increase the strength and mechanical strength further, it is advantageous if the material is a glass fiber reinforced material.

Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn der Werkstoff 15 bis 50 Gewichtsprozent Glasfasern aufweist. Gerade bei Wasserpumpenflügelrädern hat sich dieses Glasfaserverstärkungsverhältnis, insbesondere bei Thermoplasten wie Polyamid, z. B. PA66, als vorteilhaft herausgestellt. Wenn der Werkstoff ein PA66-Werkstoff ist, so kann insbesondere bei Kettenspannerwendungen von ausschussträchtigem hochviskosem PA66 auf niedrigviskoses strahlenvernetztes PA66 umgeschwenkt werden. Solche Materialien, insbesondere mit Glasfaserverstärkung, sind auch bei Getriebekäfigen einsetzbar.It has proven to be particularly advantageous if the material has 15 to 50 percent by weight glass fibers. Especially at Wasserpumpenflügelrädern this glass fiber reinforcement ratio, especially in thermoplastics such as polyamide, z. As PA66, found to be advantageous. If the material is a PA66 material, it is possible to switch over to low-viscosity, radiation-crosslinked PA66, especially in the case of chain tensioner applications of high-viscosity PA66 with a high viscosity. Such materials, in particular with glass fiber reinforcement, can also be used in gear cages.

Es ist grundsätzlich auch von Vorteil, wenn der Werkstoff niedrigviskose Eigenschaften aufweist, da bei einem solchen Material die Verarbeitbarkeit sehr gut ist und bei einer durchgeführten Strahlenvernetzung eine gleiche oder sogar bessere Belastbarkeit erzielt werden kann, als bei hochmolekularem Vergleichsmaterial. Die zu fertigen Bauteile lassen sich dann sehr genau und einfach bei guten Leistungscharakteristika gestalten.In principle, it is also advantageous if the material has low-viscosity properties, since with such a material the processability is very good and, if radiation crosslinking is carried out, an equal or even better load-bearing capacity can be achieved than with high-molecular comparison material. The finished components can then be designed very accurately and simply with good performance characteristics.

Um die Strahlenvernetzung besonders einfach und in großindustriellem Maßstab durchführen zu können, ist es von Vorteil, wenn das Material durch eine Beta- oder Gammastrahlung strahlenvernetzt ist.In order to be able to carry out the radiation crosslinking in a particularly simple and on a large industrial scale, it is advantageous if the material is radiation crosslinked by a beta or gamma radiation.

Besonders hohe Einsparpotentiale lassen sich realisieren, wenn der Werkstoff in einem Wasserpumpenflügelrad in einer Flüssigkeitspumpe eingesetzt ist.Particularly high savings can be realized when the material is used in a water pump impeller in a liquid pump.

Es ist auch von Vorteil, wenn der Werkstoff in einer Gleitschiene oder einer Führungsschiene der Spannvorrichtung, insbesondere einem Gleitbelag, einem den Gleitbelag tragenden Tragkörper, einem Reibkonus, einem Reibring und/oder einem Riemenspanner-Auge eingesetzt ist.It is also advantageous if the material is inserted in a slide rail or a guide rail of the clamping device, in particular a sliding lining, a supporting body carrying the sliding lining, a friction cone, a friction ring and / or a belt tensioner eye.

Durch die Erfindung wird es möglich, Anwendungen, wo nach allgemeinem Stand der Technik hochwertige und somit teure Werkstoffe zum Einsatz kommen, mit strahlenvernetzten preiswerteren Werkstoffen zu beschicken, die bisher als überfordert galten. Den preiswerteren Werkstoffen werden somit höherwertige Einsatzgebiete erschlossen.The invention makes it possible, applications where state-of-the-art high-quality and therefore expensive materials are used to feed with radiation-crosslinked cheaper materials that were previously considered overwhelmed. The less expensive materials are therefore used for higher-value applications.

Ein besonders großes Ratiopotential liegt bei Getriebeanwendungen, wie etwa Lagerkäfigen, bei Kettenspannerelementen, wie etwa Gleit- und Führungsschienen, bei Motoranwendungen, wie etwa im Spulenbereich zur Ventilbetätigung, bei Riementriebskomponenten, etwa bei Reibkonen, Reibringen oder Riemenspanner-Augen, bei hydraulischen Kupplungsbetätigungseinrichtungen, wie etwa bei Clutch sleeve cylinder-Gehäusen (CSC-Gehäusen) sowie bei Wasserpumpenflügelrädern vor. Hohe Belastungen, wie sie etwa auch beim Führen eines Riemens in heißem Motoröl entstehen, können dadurch ertragen werden.A particularly large Ratio potential is in transmission applications, such as bearing cages, in chain tensioner elements, such as sliding and guide rails, in engine applications, such as in the coil area for valve actuation, in belt drive components, such as friction cones, friction rings or belt tensioner eyes, in hydraulic clutch actuators, such as for example, with clutch sleeve cylinder housings (CSC housings) and water pump impellers. High loads, such as occur when driving a belt in hot engine oil, can be endured.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (10)

Verwendung eines thermoplastischen Werkstoffs in einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeuges oder an einer Komponente zumindest eines Nebenaggregates eines Kraftfahrzeuges, wie einer Kupplung, einem Getriebegehäuse, einer Flüssigkeitspumpe, einer Spannvorrichtung, einer Dichtung, einem Faltenbalg und/oder einer Magnetspule, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff zumindest abschnittsweise strahlenvernetzt ist.Use of a thermoplastic material in an internal combustion engine of a motor vehicle or on a component of at least one accessory of a motor vehicle, such as a clutch, a transmission housing, a liquid pump, a tensioning device, a seal, a bellows and / or a magnetic coil, characterized in that the material at least partially cross-linked by radiation. Verwendung eines thermoplastischen Werkstoffs gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff ein thermoplastisches Elastomer ist.Use of a thermoplastic material according to claim 1, characterized in that the material is a thermoplastic elastomer. Verwendung eines thermoplastischen Werkstoffs gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff ein Polyamid ist.Use of a thermoplastic material according to claim 1, characterized in that the material is a polyamide. Verwendung eines thermoplastischen Werkstoffs gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff ein glasfaserverstärkter Werkstoff ist.Use of a thermoplastic material according to claim 3, characterized in that the material is a glass fiber reinforced material. Verwendung eines thermoplastischen Werkstoffs gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff 15 bis 50 Gew.-% Glasfasern aufweist.Use of a thermoplastic material according to claim 4, characterized in that the material comprises 15 to 50 wt .-% glass fibers. Verwendung eines thermoplastischen Werkstoffs gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff ein PA66-Werkstoff ist.Use of a thermoplastic material according to one of claims 3 to 5, characterized in that the material is a PA66 material. Verwendung eines thermoplastischen Werkstoffs gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff niedrigviskose Eigenschaften aufweist.Use of a thermoplastic material according to one of claims 3 to 6, characterized in that the material has low-viscosity properties. Verwendung eines thermoplastischen Werkstoffs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Material durch eine Beta- oder Gammastrahlung strahlenvernetzt ist.Use of a thermoplastic material according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the material is radiation crosslinked by a beta or gamma radiation. Verwendung eines thermoplastischen Werkstoffs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff in einem Wasserpumpenflügelrad einer Flüssigkeitspumpe eingesetzt ist.Use of a thermoplastic material according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the material is used in a water pump impeller of a liquid pump. Verwendung eines thermoplastischen Werkstoffs gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff in einer Gleitschiene oder einer Führungsschiene der Spannvorrichtung, insbesondere einem Gleitbelag, einem den Gleitbelag tragenden Tragkörper, einem Reibkonus, einem Reibring und/oder einem Riemenspanner-Auge eingesetzt ist.Use of a thermoplastic material according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the material used in a slide rail or a guide rail of the tensioning device, in particular a sliding lining, a slide bearing supporting body, a friction cone, a friction ring and / or a belt tensioner eye is.
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