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Die Erfindung betrifft ein Spritzgußteil, insbesondere eine Drosselscheibe eines Hydrolagers bzw. einer Hydrobuchse, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Spritzgießform zur Herstellung eines derartigen Spritzgußteils gemäß des Anspruchs 6.
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Das Spritzgießen stellt ein Urformverfahren dar, welches hauptsächlich in der Kunststoffverarbeitung eingesetzt wird. Hierbei wird mit einer Spritzgießmaschine der jeweilige Werkstoff verflüssigt und in eine Form, das Spritzgießwerkzeug, unter Druck eingespritzt. Im Werkzeug geht der Werkstoff z.B. durch Abkühlung wieder in den festen Zustand über und kann nach dem Öffnen des Werkzeugs als Fertigteil entnommen werden. Auf diese Weise können insbesondere Massenartikel aus Kunststoff einfach, schnell und kostengünstig hergestellt werden.
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Als Werkstoffe werden für Produkte z.B. im Automobilbereich technische Kunststoffe wie z.B. Polyamid oder Polyoxymethylen verwendet. Hierdurch können Produkte hergestellt werden, die üblicherweise ein geringeres Gewicht als vergleichbare Bauteile aus z.B. Aluminium aufweisen. Diese Gewichtsreduzierung ist im Automobilbereich erwünscht, um das Gewicht des Fahrzeugs und damit dessen Energieverbrauch zu reduzieren.
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Beispielsweise können Drosselscheiben für Hydrolager bzw. Hydrobuchsen aus Kunststoff hergestellt werden. Diese dienen der Abgrenzung der Kammern eines Hydrolagers bzw. einer Hydrobuchse gegeneinander und gewährleisten gleichzeitig den Austausch der Hydrolagerflüssigkeit zwischen diesen Kammern. Zu diesem Zweck weisen Drosselscheiben Durchlässe für die Flüssigkeit auf, die die beiden Kammern miteinander verbinden. Diese Durchlässe sind üblicherweise kreisrund ausgebildet und in einem gleichmäßigen Muster über die Drosselscheibe verteilt angeordnet, die hierdurch Stege mit einer Gitterstruktur ausbildet.
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Nachteilig ist bei der Herstellung eines Spritzgußteils wie z.B. einer Drosselscheibe mit kreisförmigen Durchlässen, dass die Schmelze des Kunststoffmaterials hinter den Durchlässen bzw. Aussparungen, die während des Spritzgießverfahrens von dem Material des Spritzgießwerkzeugs eingenommen werden, derart zusammenfließen kann, dass sich an diesen Stellen Bindenähte überall im Spritzgußteil bilden können. Diese Bindenähte reduzieren die Stabilität des Spritzgußteils und können zu einer Nichteignung der Werkstoff-Geometrie-Kombination für die entsprechende Anwendung führen.
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Genauer gesagt resultieren die Bindenähte aus den unterschiedlichen Fließwiderständen, die die Schmelze in der gegebenen Geometrie des Spritzgießwerkzeugs, d.h. in den Hohlräumen des Spritzgießwerkzeugs, in denen die Stege des Spritzgußteils durch die Schmelze auszubilden sind, erfährt. In diesen Hohlräumen können zwei Schmelzeflüsse mit ihren Fließfronten hinter einer Aussparung derart frontal aufeinander treffen, dass keine bzw. eine unzureichende Durchmischung der beiden Schmelzen an dieser Stelle stattfindet. Dies kann daraus resultieren, dass die gegebene Geometrie des Spritzgießwerkzeugs die Bereiche des Zusammenflusses der zwei Schmelzeflüsse im Bezug auf das Voranschreiten der Schmelzeflüsse derart ungünstig positioniert ist, dass für die Schmelzeflüsse keine Möglichkeit zum erneuten Durchfließen desselben Bereich besteht. Die beiden Schmelzeflüsse erhärten dann aneinander anliegend zu den Stegen, aber nicht als eine durchgängig ausgebildete Schmelze bzw. ein durchgängig ausgebildeter Steg. Hierdurch wird die Stabilität der Spritzgußteils an dieser Stelle reduziert.
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Ferner kann es an der Stelle von aufeinandertreffenden Schmelzeflüssen zu Lufteinschlüssen kommen, falls die Fließfronten der Schmelzeflüsse derart aufeinandertreffen, dass die zwischen ihnen befindliche Luft nicht entweichen kann. Hierdurch kann es zu einer Kehlbildung ohne Materialkontakt zwischen den Schmelzeflüssen kommen, welche die Stabilität des Spritzgußteils an dieser Stelle noch weiter reduziert.
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Desweiteren können Bindenähte eine stärkere Verformung des fertigen Spritzgußteils bewirken als die übrigen Materialbereiche. Denn zwar kann sich der Spritzgießwerkstoff beim Aushärten insgesamt etwas zusammenziehen bzw. schwinden, jedoch findet an Bindenähten eine stärkere Schwindung als in den umgebenden Materialbereichen statt. Die Schwindung an Bindenähten kann somit zu einem Verzug des Material im Bereich der Bindenaht führen. Hierdurch können an Stellen mit Bindenähten stärkere Verformungen, z.B. aus der Ebene eines flächigen Bauteils wie einer Drosselscheibe eines Hydrolagers bzw. einer Hydrobuchse, durch Verzug auftreten als am übrigen Bauteil.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Spritzgußteil, insbesondere eine Drosselscheibe eines Hydrolagers bzw. einer Hydrobuchse, der eingangs beschriebenen Art mit einem gegenüber bekannten zylindrischen Spritzgußteilen reduziertem Verzug des Bauteils durch Bindenähte bereit zu stellen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Spritzgußteil, insbesondere eine Drosselscheibe eines Hydrolagers bzw. einer Hydrobuchse, mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Spritzgießform mit den Merkmalen gemäß Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Spritzgußteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Der Spritzgußkörper weist eine Gitterstruktur auf, die durch miteinander verbundene Materialbereiche gebildet wird, die eine Mehrzahl von Aussparungen einschließen. Bei einer durch ein Spritzgußteil gebildeten Drosselscheibe eines Hydrolagers bzw. einer Hydrobuchse dienen diese Aussparungen als Durchflüsse für das Fluid zwischen den Kammern.
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Die Gitterstruktur weist erste Materialbereiche auf, die kreisförmig ausgebildet und um einen gemeinsamen Mittelpunkt konzentrisch angeordnet sind. Diese Kreise weisen damit mit wachsendem Abstand vom gemeinsamen Mittelpunkt immer größer werdende Umfänge auf. Die zweiten Materialbereiche erstrecken sich vom gemeinsamen Mittelpunkt der ersten kreisförmigen Materialbereiche in radialer Richtung nach außen und schneiden bzw. berühren die ersten kreisförmigen Materialbereiche jeweils auf dem entsprechenden Radius senkrecht zu diesen.
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Sich rein radial erstreckende zweite Materialbereiche sind dabei bereits bekannt. Diese können z.B. mittels eines Spritzgießverfahrens derart hergestellt werden, dass im Spritzgießwerkzeug die Schmelze in den Hohlraum des Spritzgießwerkzeugs im gemeinsamen Mittelpunkt der ersten, kreisförmigen Materialbereiche eingeleitet wird. Diese wird dann durch die die zweiten, radialen Materialbereiche bildenden Hohlräume des Spritzgießwerkzeugs nach außen gedrückt, wo sie an den Verbindungsstellen zu den die ersten, kreisförmigen Materialbereichen bildenden Hohlräume des Spritzgießwerkzeugs in diese eingedrückt wird. Da dies jedoch gleichzeitig und im Wesentlichen gleichmäßig von beiden Seiten geschehen kann, können sich im Wesentlichen mittig in den Hohlräumen des Spritzgießwerkzeugs, in den die ersten, kreisförmigen Materialbereiche ausgebildet werden sollen, Bindenähte zwischen den frontal aufeinandertreffenden Fließfronten der beiden Schmelzeströme ausbilden. Auch können hier Lufteinschlüsse auftreten, welche zu Einkerbungen an den Stellen der Bindenähte führen können.
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Da die Anordnung der die zweiten, radialen Materialbereiche bildenden Hohlräume des Spritzgießwerkzeugs rein radial ist und die hierzu senkrechten die zweiten, kreisförmigen Materialbereiche bildenden Hohlräume des Spritzgießwerkzeugs auf jedem Radius Abschnitte bilden, die von beiden Seiten gleichzeitig und gleichmäßig mit Schmelze gefüllt werden können, können auch die Bindenähte radial benachbarter erster, kreisförmiger Materialbereiche rein radial zueinander ausgerichtet auftreten, d.h. sich vom Mittelpunkt in derselben radialen Achse nebeneinanderliegend erstrecken. Hierdurch kann es entlang dieser radialen Achse jeweils zu stärkeren Schwindungen und damit zu stärkerem Verzug kommen und sich die radial benachbarten Verzugswirkungen verstärken. Dies kann zu einem starken Verzug des Spritzgußteils als Ganzes führen, welcher die Fertigungstoleranzen überschreiten kann.
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Zur Vermeidung dieses sich verstärkenden Verzugs radial zueinander ausgerichteter benachbarter Bindenähte sind die zweiten Materialbereiche bzw. die diese ausbildenden Hohlräume des Spritzgießwerkzeugs erfindungsgemäß im Verlauf ihrer radialen Erstreckung in Umfangsrichtung gebogen ausgebildet. Mit anderen Worten sind die Schnittpunkte zwischen ersten, kreisförmigen Materialbereichen und zweiten, radialen Materialbereichen mit nach außen fortschreitendem Radius in eine Umfangsrichtung jeweils zunehmend versetzt angeordnet, so dass diese Schnittpunkte einen Bogen ausbilden. Dieser Bogen erstreckt sich somit vom Mittelpunkt aus sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, die Bindenähte nicht zu vermeiden, diese aber derart anzuordnen, dass die einander verstärkende Wirkung der axial benachbarten Bindenähte vermieden bzw. reduziert werden kann. Und da sich die Bindenähte üblicherweise in Umfangsrichtung mittig in den Hohlräumen des Spritzgießwerkzeugs, die der Ausbildung der ersten, kreisförmigen Materialbereiche dienen, und damit gleichweit entfernt von den beiden jeweiligen Hohlräumen des Spritzgießwerkzeugs, die der Ausbildung der zweiten, radialen Materialbereiche dienen, bzw. den Schnittstellen dieser ausbilden, wird durch die Bogenform der zweiten, radialen Materialbereiche bzw. deren Hohlräume des Spritzgießwerkzeugs auch eine bogenförmige Anordnung der Bindenähte erreicht, die somit ebenfalls nicht mehr auf einer rein radial ausgerichteten Achse angeordnet sind. Hierdurch kann diese Achse als Vorzugsrichtung der Bindenähte bzw. des Verzugs vermieden und die Wirkung des Verzugs auf das Spritzgießbauteil als Ganzes reduziert werden.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die zweiten Materialbereiche im Verlauf ihrer radialen Erstreckung in Umfangsrichtung äquidistant zueinander angeordnet. Da dies eine entsprechende Anordnung der Hohlräume des Spritzgießwerkzeugs bedingt, in denen die zweiten, radialen Materialbereiche ausgebildet werden, kann auf diese Weise eine möglichst gleichmäßige Ausbreitung der Schmelze erreicht werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die ersten Materialbereiche in radialer Richtung äquidistant zueinander angeordnet. Hierdurch werden die Aussparungen zwischen den ersten, kreisförmigen Materialbereichen gleichmäßig ausgestaltet und bei einer Drosselscheibe eines Hydrolagers bzw. einer Hydrobuchse als Spritzgußteil ein gleichmäßiger Fluidaustausch durch die Aussparungen ermöglicht.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weisen die ersten Materialbereiche und die zweiten Materialbereiche dieselbe Querschnittsfläche auf. Auf diese Weise können sich die Schmelzeflüsse an Schnittstellen der die Materialbereiche ausbildenden Hohlräume des Spritzgießwerkzeugs gleichmäßig aufteilen, so dass sich gleiche Volumenströme bilden, die die Hohlräume des Spritzgießwerkzeugs gleichmäßig durchfließen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Spritzgußkörper einen glasfaserverstärkten Kunststoff auf. Durch die Einbringung von Glasfasern in das Kunststoffmaterial wird die Stabilität des Spritzgußteils erhöht, wodurch der Vorteil des geringeren Gewichts auch bei Anwendungen mit Belastungen mit größeren Kräften und bzw. oder Momenten genutzt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Spritzgießform zur Herstellung eines Spritzgußteils wie zuvor beschrieben.
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Ein Ausführungsbeispiel und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den folgenden Figuren erläutert. Darin zeigt:
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1a eine schematische Draufsicht auf ein Spritzgußteil gemäß dem Stand der Technik;
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1b die Darstellung der 1a mit verschiedenen Schmelzeströmen und der sich hierdurch ausbildenden Achse der Bindenähte;
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2a eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Spritzgußteil; und
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2b die Darstellung der 2a mit verschiedenen Schmelzeströmen und der sich hierdurch ausbildende Achsen der Bindenähte.
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1a zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Spritzgußteil 1 gemäß dem Stand der Technik. Das Spritzgußteil 1 ist eine Drosselscheibe 1 eines Hydrolagers bzw. einer Hydrobuchse und weist einen Spritzgußkörper 10 bzw. einen Drosselscheibenkörper 10 mit einem Spritzgußkörperrand 11 bzw. einem Drosselscheibenkörperrand 11 auf. Innerhalb des Drosselscheibenkörperrands 11 ist eine Gitterstruktur ausgebildet, welche durch eine Mehrzahl von Materialbereichen 12a, 12b gebildet wird, die durch Aussparungen 13 unterbrochen sind. Die Materialbereiche 12a, 12b bilden Stege 12a, 12b und die Aussparungen 13 bilden Durchflussöffnungen 13, damit das Fluid durch die Durchlassöffnungen 13 zwischen den Kammern des Hydrolagers bzw. der Hydrobuchse fließen kann.
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Die Stege 12a, 12b werden beim Spritzgießverfahren durch die Schmelze gebildet, welche durch die entsprechenden Kanäle bzw. Hohlräume des Spritzgießwerkzeugs gedrückt wird, bis alle Hohlräume des Spritzgießwerkzeugs mit Kunststoff ausgefüllt sind. Die Bereiche des Materials des Spritzgießwerkzeugs bilden die späteren Aussparungen 13 des Spritzgußteils 1. Dabei hängt die Ausbildung des fertigen Spritzgußteils 1 stark von dem Schmelzefluß S in den Hohlräumen des Spritzgießwerkzeugs während des Verfahrens ab.
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Die Stege 12a, 12b weisen erste Materialbereiche 12a bzw. erste Stege 12a auf, welche um einen gemeinsamen Mittelpunkt in Umfangsrichtung kreisförmig und in radialer Richtung äquidistant zueinander durch die entsprechenden Hohlräume des Spritzgießwerkzeugs ausgebildet werden. Die Stege 12a, 12b weisen zweite Materialbereiche 12b bzw. zweite Stege 12b auf, die sich vom Mittelpunkt rein radial erstrecken und in Umfangsrichtung ebenfalls äquidistant zueinander durch die entsprechenden Hohlräume des Spritzgießwerkzeugs ausgebildet werden. Die ersten Stege 12a und zweiten Stege 12b schneiden bzw. berühren sich jeweils senkrecht auf den entsprechenden Radien. Die ersten Stege 12a und zweiten Stege 12a weisen jeweils dieselbe Querschnittsfläche auf.
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1b zeigt die Darstellung der 1a mit verschiedenen Schmelzeströmen S und der sich hierdurch ausbildenden Achse der Bindenähte B. Wird in ein Spritzgießwerkzeug, dessen Hohlräume den Stegen 12a, 12b entsprechen, vom Mittelpunkt aus eine Schmelze in diese Hohlräume eingeleitet und durch die Hohlräume hindurchgedrückt, so strömen jeweils Schmelzeströme S zunächst radial in die zweiten, radialen Stege 12b hinein. Diese Schmelzeströme S teilen sich an den Schnittstellen des jeweiligen zweiten, radialen Stegs 12b mit den diesen von beiden Seiten senkrecht schneidenden ersten, kreisförmigen Stegen 12a auf und strömen teilweise in die ersten, kreisförmigen Stege 12a hinein. Etwa in Umfangsrichtung mittig treffen dann zwei Schmelzeströme S frontal aufeinander und bilden hierdurch miteinander eine Bindenaht aus. Dies setzt sich für jeden ersten, kreisförmigen Steg 12a nach außen fort, bis alle Hohlräume gefüllt sind.
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Aufgrund dieser Anordnung und Ausgestaltung der ersten, kreisförmigen Stege 12a und zweiten, radialen Stege 12b liegen die Bindenähte jeweils auf einer rein radialen Achse B, wodurch sich die Verzugswirkung der einzelnen Bindenähte verstärkt.
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2a zeigt eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Spritzgußteil 1. Dieses unterscheidet sich von dem Spritzgußteil 1 der 1a, 1b dahingehend, dass hier erfindungsgemäß die zweiten, radialen Stege 12b nicht rein radial sondern bogenförmig ausgebildet sind. Hierdurch verändert sich die Position der Bindenähte entsprechend, wie auch in der 2b dargestellt. Denn da sich die Bindenähte jeweils weiterhin etwa mittig zwischen den Schnittstellen der Stege 12a, 12b ausbilden, diese Schnittstellen jedoch durch die bogenförmige Ausgestaltung der zweiten, radialen Stege 12b bogenförmig angeordnet sind, ergibt sich auch eine bogenförmige Achse der Bindenähte B anstelle einer rein radialen Achse der Bindenähte B. Hierdurch verstärken sich die benachbarten Bindenähte hinsichtlich ihres Verzugsverhaltens weniger als bei dem Spritzgußteil 1 der 1a, 1b, wodurch der Verzug des Spritzgußteils 1 insgesamt erfindungsgemäß reduziert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- R
- radiale Richtung, Radius
- B
- Achse der Bindenähte bzw. Bindenahtstellen
- S
- Schmelzeflüsse
- Sa
- erster Schmelzefluß
- Sb
- zweiter Schmelzefluß
- Sc
- dritter Schmelzefluß
- 1
- Spritzgußteil, Drosselscheibe eines Hydrolagers bzw. einer Hydrobuchse
- 10
- Spritzgußkörper, Drosselscheibenkörper
- 11
- Spritzgußkörperrand, Drosselscheibenkörperrand
- 12a
- erste Materialbereiche, erste Stege
- 12b
- zweite Materialbereiche, zweite Stege
- 13
- Aussparungen, Durchflussöffnungen
