DE19915695B4

DE19915695B4 - Drosselklappenstutzen aus Kunststoff und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE19915695B4
Application number: DE19915695A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Sayama Suzuki; Tamio Sayama Furuya; Yoshi Sayama Yamane
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-04-07
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2019-04-08
Also published as: GB2338446A; GB9907913D0; GB2338446B; US6451238B1; DE19915695A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Drosselklappenstutzens (1) durch Spritzgießen von Kunststoff, wobei
– in einem ersten Schritt ein im Wesentlichen zylindrischer Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitt (2) in einen ersten Hohlraum (C₁) einer ersten Form (D₁) gespritzt wird und dann
– der Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitt (2) in einen zweiten Hohlraum (C₂) einer zweiten Form (D₂) überführt wird, wo ein Drosselklappenstutzen-Nebenabschnitt (3) angespritzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drosselklappenstutzen aus Kunststoff, mit einem allgemein zylindrischen Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitt aus Kunststoff und einem Drosselklappenstutzen-Nebenabschnitt aus Kunststoff, der an den Außenumfang des Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitts angespritzt und somit einstückig verbunden ist, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Mischkörperblocks eines Vergasers, der ein Einlasselement für eine Maschine ist, durch Kunststoffspritzguss wurde in der JP. 62-196115 AA vorgeschlagen.
Aus der DE 43 34 180 A1 ist ein Drosselklappenstutzen aus Kunststoff bekannt. Dort sind der Haupt- und der Nebenabschnitt einstückig gleichzeitig spritzgegossen. Um eine unerwünschte Schrumpfung im Schwenkbereich der Drosselklappe zu vermeiden, ist in den Zylinderkörper des Hauptabschnitts ein vorgefertigtes, ringförmiges Einlageteil eingegossen.
Aus der DE 44 80 109 C2 ist es bekannt, bei der Herstellung von Walzen, diese von der Walzenkernseite zu kühlen, um Restspannungen, die beim Aushärten in Folge von Schrumpfungen entstehen, in der Walze zu minimieren.
Aus der DE 44 17 404 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Abdeckscheibe aus Kunststoff mit folgenden Verfahrensschritten bekannt: Einspritzen von Kunststoff in einen ersten Formhohlraum zur Ausbildung einer ersten Schicht, Einspritzen von Kunststoff in einen zweiten Formhohlraum, gebildet zwischen der ersten Schicht und einer Formfläche, zur Ausbildung einer zweiten Schicht, wobei das Einspritzen von Kunststoff zur Ausbildung der zweiten Schicht an einer anderen Stelle als das Einspritzen von Kunststoff zur Ausbildung der ersten Schicht erfolgt und ein Bereich der ersten Schicht, der benachbart zu dem ersten Anschnitt gebildet worden ist, vollständig innerhalb des zweiten Formhohlraumes angeordnet wird, so dass die zweite Schicht diesen Bereich nach Ausbilden der zweiten Schicht vollständig abdeckt.
Ein Element, wie etwa der Mischkörperblock, erfordert weniger eine hohe Dimensionsgenauigkeit und könnte daher aus Kunststoff geformt werden, der im Vergleich zu Metall allgemein weniger dimensionsgenau ist. Ein Drosselklappenstutzen, wie etwa ein Drosselkörper, als Einlasselement für eine Maschine erfordert jedoch an seiner Innenumfangsfläche eine ausreichend hohe Dimensionsgenauigkeit, weil ein Spielraum zwischen der Innenumfangsfläche dieses Elements und einer Außenoberfläche einer in dem Drosselklappenstutzen aufgenommenen und darin drehbaren Drosselklappe einen großen Einfluss auf die Leerlaufeigenschaften der Maschine hat.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Kunststoff-Drosselklappenstutzen für eine Maschine anzugeben, der zugunsten besserer Leerlaufeigenschaften der Maschine eine höhere Dimensionsgenauigkeit hat, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Drosselklappenstutzens.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie ein Drosselklappenstutzen gemäß Anspruch 6 angegeben.
Hierbei ist der Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitt ein separat spritzgegossenes Kunststoffteil, an dessen Außenumfangsfläche der Drosselklappenstutzen-Nebenabschnitt aus separatem zusätzlichem Kunststoffmaterial angespritzt ist.
Hierdurch wird erreicht, dass der vorab spritzgegossene Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitt mit hoher Dimensionsgenauigkeit präzise zylindrisch ist und seine jeweiligen Abschnitte keine großen Dickenunterschiede aufweisen. Der an die Außenumfangsfläche des zylindrischen Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitts aus separatem Kunststoffmaterial einstückig angespritzte Drosselklappenstutzen-Nebenabschnitt beeinträchtigt die Dimensionsgenauigkeit des Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitts nicht und gibt dem Drosselklappenstutzen seine gewünschte Form.
Bevorzugt ist in dem Drosselklappenstutzen eine Drosselklappe drehbar gelagert.
Erfindungsgemäß kann die Rundheit des Drosselklappenstutzens verbessert werden, wodurch der Spielraum zwischen der Innenumfangsfläche des Drosselklappenstutzens und einem Außenumfang der Drosselklappe vergleichmäßigt werden kann, was zu einem verbesserten Leerlauf einer zugeordneten Maschine führt.
Bevorzugt ist das Kunststoffmaterial ein Hochleistungs-Konstruktionskunststoff oder ein Mehrzweck-Konstruktionskunststoff.
Hierdurch können die Leistung und die Kosten frei in Abhängigkeit vom Prioritätsgrad gewählt werden, durch geeignete Wahl des Hochleistungs-Konstruktionskunststoffs, der dem Produkt eine höhere Dimensionsgenauigkeit gibt, aber teuer ist, oder dem Mehrzweck-Konstruktionskunststoff, der eine etwas geringere Dimensionsgenauigkeit bietet, jedoch als Produkt billiger ist.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 1 wird der zuerst geformte Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitt allgemein zylindrisch und hat keinen großen Dickenunterschied über seine jeweiligen Abschnitte. Daher können während des Abkühlens entstehende Schrumpf- und Verwerfungserscheinungen auf ein Minimum gesenkt werden, so dass der Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitt eine bessere Rundheit oder Kreisförmigkeit bekommt. Anschließend wird der Drosselklappenstutzen-Nebenabschnitt, einstückig an den Außenumfang des zylindrischen Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitts angespritzt wird, und daher kann schließlich der Drosselklappenstutzen mit einer gewünschten Form hergestellt werden.
Bevorzugt wird im ersten Schritt geschmolzener Kunststoff durch eine Angussscheibe dem einen axialen Ende des ersten Hohlraums zugeführt.
Durch Zuführen des geschmolzenen Kunststoffs durch die Angussscheibe in dem ersten Schritt kann der Kunststoff gleichmäßig in den Hohlraum gefüllt werden, um die Orientierung eines in dem Kunststoff enthaltenen Füllmittels zu verhindern und um hierdurch einen Drosselklappenstutzen aus Kunststoff mit einer höheren Genauigkeit herzustellen.
Bevorzugt wird im ersten Schritt die Temperatur an einer Innenumfangsfläche des Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitts niedriger eingestellt als die an einer Außenumfangsfläche des Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitts.
Hierdurch ist die Formtemperatur an der Innenumfangsfläche des Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitts niedriger als die Formtemperatur an der Außenumfangsfläche des Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitts. Daher kann die Innenumfangsfläche des Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitts vorab gekühlt werden, um Schrumpfung zu vermeiden, was zu einer weiterverbesserten Rundheit der Innenumfangsfläche führt.
Bevorzugt werden im ersten Schritt zwei Ansatzabschnitte zum Lagern eines Wellenabschnitts einer Drosselklappe an dem Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitt einstückig angespritzt.
Wenn der Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitt gespritzt wird, werden die zwei Ansatzabschnitte zum Lagern des Wellenabschnitts der Drosselklappe an dem Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitt ausgebildet. Daher kann nicht nur die Genauigkeit der Ansatzabschnitte verbessert werden, sondern es kann auch die Anzahl der Formungsschritte der Ansatzabschnitte auf das Minimum gedrückt werden.
Bevorzugt werden zu Bildung des Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitts und des Drosselklappenstutzen-Nebenabschnitts unterschiedliche Typen von Kunststoffmaterialien verwendet.
Dies vergrößert den Freiheitsgrad bei der Materialwahl entsprechend der erforderlichen Dimensionsgenauigkeit und der Forderung nach Kostenreduzierung.
Bevorzugt ist der Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitt aus Hochleistungs-Konstruktionskunststoff und der Nebenabschnitt aus Mehrzweck-Konstruktionskunststoff gefertigt.
Hierdurch können die Anforderungen an die Dimensionsgenauigkeit und die Forderung nach Konstenminderung berücksichtigt werden, indem man in Abhängigkeit vom jeweiligen Teil des Drosselklappenstutzens Hochleistungskunststoff oder Mehrzweck-Konstruktionskunststoff spritzgießt.
Alternativ wird zum Herstellen des Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitts und des Drosselklappenstutzen-Nebenabschnitts der gleiche Typ von Kunststoffmaterial verwendet. Daher lassen sich der Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitt und der Drosselklappenstutzen-Nebenabschnitt leicht konform integrieren, was zu einer weiterverbesserten Rundheit des Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitts führt. Ferner braucht nur ein Kunststoffmaterialtyp eingespritzt werden, und daher kann die Spritzgussvorrichtung vereinfacht werden, um die Ausrüstungskosten zu senken.
Bevorzugt ist das Kunststoffmaterial ein Hochleistungs-Konstruktionskunststoff oder ein Mehrzweck-Konstruktionskunststoff.
Hierdurch ist es möglich, die Leistung und die Kosten in Abhängigkeit vom Prioritätsgrad frei zu wählen, durch geeignete Verwendung des Hochleistungs-Konstruktionskunststoffs, der eine bessere Dimensionsgenauigkeit des Produkts ergibt, jedoch teuer ist, oder des Mehrzweck-Konstruktionskunststoffs, der eine etwas geringere Dimensionsgenauigkeit des Produkts bietet, jedoch billiger ist.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
1A bis 10 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei
1A bis 1C zeigen schrittweise die Formung eines Drosselklappenstutzens;
2 zeigt eine horizontale Schnittansicht (Schnittansicht entlang Linie 2-2 in 3) einer Drosselklappenstutzen-Form im ersten Schritt;
3 zeigt einen Schnitt entlang Linie 3-3 in 2;
4 zeigt einen ähnlichen Schritt wie 3 zur Erläuterung des Betriebs;
5 zeigt eine Vergrößerung entlang Linie 5-5 in 2;
6 zeigt einen Horizontalschnitt (eine Schnittansicht entlang Linie 6-6 in 7) der Drosselklappenstutzen-Form im zweiten Schritt;
7 zeigt einen Schnitt entlang Linie 7-7 in 6;
8 zeigt einen ähnlichen Schnitt wie 7 zur Erläuterung des Betriebs;
9 zeigt eine Vergrößerung entlang Linie 9-9 in 6;
10 zeigt graphisch die Rundheit oder Kreisförmigkeit eines Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitts;
11A bis 11E zeigen schrittweise einen Drosselklappenstutzen nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
12A und 12B zeigen die Formen eines Drosselklappenstutzens nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der 1A bis 10 beschrieben. Zuerst wird die Struktur eines Drosselklappenstutzens (Drosselkörpers) 1 hergestellt durch ein Verfahren der vorliegenden Erfindung, anhand der 1A bis 1C beschrieben. Wie in 1C gezeigt, umfasst der Drosselklappenstutzen 1 einen inneren Hauptabschnitt 2, einen einstückig am Außenumfang des Hauptabschnitts 2 angeformten Nebenabschnitt 3 sowie ein Vereisungs-Verhinderungsrohr 4 aus Kupfer, welches am Außenumfang gehaltert und in dem Nebenabschnitt 3 eingebettet ist.
Wie in 1A gezeigt, enthält der aus Kunststoff gefertigte Hauptabschnitt 2 einen zylindrischen Abschnitt 2₁ , dessen Zylinderform ein wenig verjüngt ausgebildet ist, einen Flanschabschnitt 2₂ , der integral an einem Axialende des zylindrischen Abschnitts 2₁ angeformt und mit einem Maschinenkörper zu koppeln ist, und ein Paar von Ansatzabschnitten 2₃ , 2₃ , die integral an einer Außenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 2₁ vorgesehen sind und davon abstehen. In dem Flanschabschnitt 2₂ ist eine Ringnut 2₄ ausgebildet, so dass in die Nut 2₄ ein O-Ring einsetzbar ist, und an der Außenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 2₁ sind mehrere Sperrabschnitte 2₅ ausgebildet. Eine in dem zylindrischen Abschnitt 2₁ aufgenommene kreisförmige Drosselklappe 5 ist mittels einer Welle 6 an den Ansatzabschnitten 2₃ , 2₃ gelagert und wird durch ein nicht gezeigtes Drosselstellglied geöffnet und geschlossen. Der Hauptabschnitt 2 wird in einem ersten Schritt durch eine erste Form spritzgegossen. Zumindest der zylindrische Abschnitt 2₁ in der Nähe der Drosselklappe 5 wird ohne Verjüngung gerade ausgeführt.
Wie in 1B gezeigt, wird das Rohr 4 nach dem ersten Schritt in einem Rohrsetzschritt vorübergehend angebracht, und zwar an den mehreren Sperrvorrichtungen 2₅ , die an dem zylindrischen Abschnitt 2₁ des Hauptabschnitts 2 vorgesehen sind und hiervon radial abstehen.
Wie in 1C gezeigt, wird in einem zweiten Schritt an den Rohrsetzschritt durch eine zweite Form der Nebenabschnitt 3 aus Kunststoff angespritzt. Der Nebenabschnitt 3 umfasst einstückig einen Luftdurchlassteil, einen Verstärkungsteil, einen Kabelhalteteil, einen an dem Hauptabschnitt angebrachten Teil und dgl., und zwar zusätzlich zu einem Rohreinbetteil, in das das Rohr 4 eingebettet ist. Der Nebenabschnitt 3 wird integral ausgebildet, um den Außenumfang des Hauptabschnitts 2 abzudecken.
Die Struktur einer Drosselklappenstutzen-Form wird nun anhand der 2 bis 9 beschrieben.
Die Drosselklappenstutzen-Form umfasst eine stationäre Platte 11, eine bewegliche Platte 12, die durch eine nicht gezeigte Antriebsquelle in Richtung eines Pfeils A-A' relativ zu der stationären Platte 11 beweglich ist. Ein Paar oberer und unterer Gleitführungen 13 und 14 ist an der beweglichen Platte 12 befestigt, und ein Schieber 15 ist verschiebbar zwischen beiden Gleitführungen 13 und 14 geführt. Der Schieber 15 ist mit einer Ausgangsstange 16a eines Zylinders 16 verbunden, der an der beweglichen Platte 12 befestigt ist, und ist in Richtung eines Pfeils B-B' in 2 verschiebbar. Wenn, wie in 2 gezeigt, der Zylinder 16 eingefahren wird, wird der Schieber 15 in einer ersten Formstellung gestoppt, und wenn, wie in 6 gezeigt, der Zylinder 16 ausgefahren wird, wird der Schieber in einer zweiten Formstellung gestoppt.
An dem Schieber 15 ist ein allgemein säulenförmiger beweglicher Kern 23 befestigt, der zu der stationären Platte 11 hin vorsteht. Ein erster oberer verschiebbarer Formkern 24₁ und ein zweiter oberer verschiebbarer Formkern 24₂ sind vertikal verschiebbar an einer Führungsschiene 12a geführt, die vertikal an einem oberen Abschnitt der beweglichen Platte 12 angebracht ist. Ein erster unterer verschiebbarer Formkern 25₁ und ein zweiter unterer verschiebbarer Formkern 25₂ sind vertikal verschiebbar an einer Führungsschiene 12b geführt, die vertikal an einem unteren Abschnitt der beweglichen Platte 12 angebracht ist.
Daher werden der erste obere verschiebbare Formkern 24₁ und der zweite obere verschiebbare Formkern 24₂ miteinander gleichzeitig angehoben und abgesenkt, und in ähnlicher Weise werden der erste untere verschiebbare Formkern 25₁ und der zweite untere verschiebbare Formkern 25₂ miteinander gleichzeitig angehoben und abgesenkt. Der erste obere verschiebbare Formkern 24₁ ist mit einem Kernstift 26₁ versehen, und der erste untere verschiebbare Formkern 25₁ ist mit einem Kernstift 27₁ versehen. Ferner ist der zweite obere verschiebbare Formkern 24₂ mit einem Kernstift 26₂ versehen, und der zweite untere verschiebbare Formkern 25₂ ist mit einem Kernstift 27₂ versehen.
Ein erster stationärer Formkern 28₁ und ein zweiter stationärer Formkern 28₂ sind in der stationären Platte 11 an Stellen vorgesehen, wo sie dem beweglichen Kern 23 gegenüberstehen, der sich in der ersten Formstellung oder der zweiten Formstellung befindet. Vier schräge Stifte 29₁ , 29₂ , 30₁ und 30₂ sind an der stationären Platte 11 derart befestigt, dass der Abstand zwischen den Außenenden jedes Paars derselben vertikal zur beweglichen Platte 12 hin zunimmt. Zwei dieser schrägen Stifte 29₁ und 30₁ sind verschiebbar vorgesehen, so dass sie durch den ersten oberen verschiebbaren Formkern 24₁ und den ersten unteren verschiebbaren Formkern 25₁ hindurchgehen, und die verbleibenden zwei schrägen Stifte 29₂ und 30₂ sind verschiebbar vorgesehen, so dass sie durch den zweiten unteren verschiebbaren Formkern 24₂ und den zweiten unteren verschiebbaren Formkern 25₂ hindurchgehen. In der beweglichen Platte sind vier Vertiefungen 12c, 12d, 12e und 12f ausgebildet, um eine Störung der beweglichen Platte 12 mit Außenenden der schrägen Stifte 29₁ , 29₂ , 30₁ und 30₂ beim Schließen der Form zu verhindern.
Wenn sich der bewegliche Kern 23 in der ersten Formstellung befindet, wie in den 2 und 3 gezeigt, wird ein erster Hohlraum C₁ zum Bilden des Hauptabschnitts 2 des Drosselklappenstutzens 1 durch eine erste Form D₁ definiert, die den beweglichen Kern 23, den ersten oberen verschiebbaren Formkern 24₁ , den ersten unteren verschiebbaren Formkern 25₁ und den ersten stationären Formkern 28₁ umfasst. Wenn sich der bewegliche Kern 23 in der zweiten Formstellung befindet, wie in den 6 und 7 gezeigt, wird ein zweiter Hohlraum C₂ zum Bilden des Nebenabschnitts 3 des Drosselklappenstutzens 1 durch eine zweite Form D₂ definiert, welche den beweglichen Kern 23, den zweiten oberen verschiebbaren Formkern 24₂ , den zweiten unteren verschiebbaren Formkern 25₂ und den zweiten stationären Formkern 28₂ umfasst.
Eine Angussscheibe 31 ist zwischen gegenüberliegenden Oberflächen des beweglichen Kerns 23 und des ersten stationären Formkerns 28₁ definiert und mit der Gesamtfläche eines Endes des ersten Hohlraums C₁ verbunden. Ein Angusskanal 32, der die stationäre Platte 11 und den ersten stationären Formkern 28₁ durchsetzt, ist mit der Mitte der Angussscheibe 31 verbunden. Eine Angussplatte 33 liegt auf der Rückseite der stationären Platte 11 auf, und ist von der stationären Platte 11 weg und zu dieser hin beweglich. Ein mit dem Angusskanal 32 verbundener Angusskanal 35 ist gegenüber der Angussplatte 33 in der stationären Platte 11 definiert. Zwei Angusskanäle 36, 36, die mit einem Ende des zweiten Hohlraums C₂ verbunden sind, durchsetzen die stationäre Platte 11 und den ersten stationären Formkern 28₁ . Ein mit den Angusskanälen 36, 36 verbundener Angusskanal 37 ist gegenüber der Angussplatte 33 an der stationären Platte 11 definiert.
Wie in den 5 und 6 gezeigt, ist ein Umschaltventil 38 zur Verteilung von geschmolzenem Kunststoff in den ersten Hohlraum C₁ und den zweiten Hohlraum C₂ an einem Abschnitt der stationären Platte 11 vorgesehen, der der Angussplatte 33 gegenübersteht. Das Umschaltventil 38 umfasst einen mittels einer Stange 39 verschiebbaren ersten Schieber 40 und einen mittels einer Stange 41 verschiebbaren zweiten Schieber 42. Die ersten und zweiten Schieber 40 und 42 werden durch eine nicht gezeigte Antriebswelle in entgegengesetzte Richtungen angetrieben.
Wenn sich das Umschaltventil 38 in der in 5 gezeigten ersten Formstellung befindet, wird ein die Angussplatte 33 durchsetzender Einlauf 43 durch eine Nut 40a in dem ersten Schieber 40 mit dem Angusskanal 35 verbunden, der mit dem ersten Hohlraum C₁ verbunden ist, und wird von dem Angusskanal 37, der mit dem zweiten Hohlraum C₂ verbunden ist, durch einen Steg 42b des zweiten Schiebers 42 begrenzt. Wenn sich das Umschaltventil in der zweiten Formstellung befindet, wie in 9 gezeigt, wird der Einlauf 43 mit dem Angusskanal 37, der mit dem zweiten Hohlraum C₂ verbunden ist, durch die Nut 42a in dem zweiten Schieber verbunden und wird von dem Angusskanal 35, der mit dem ersten Hohlraum C₂ verbunden ist, durch den Steg 40b des ersten Schiebers 40 getrennt.
Nachfolgend wird der Betrieb der Ausführung beschrieben.
Im ersten Schritt wird die bewegliche Platte 12 zu der stationären Platte 1 hin bewegt, in einem Zustand, in dem der Zylinder eingefahren wurde und der Schieber 15 in der ersten Formstellung gestoppt wurde, wie in den 2 und 3 gezeigt, um hierdurch den beweglichen Kern 23, den ersten oberen verschiebbaren Formkern 23₁ , den ersten unteren verschiebbaren Formkern 25₁ und den ersten stationären Formkern 28₁ der ersten Form D₁ zu schließen. Hierbei befindet sich das Umschaltventil 38 in dem in 5 gezeigten Zustand, und der von dem Einlauf 43 zugeführte geschmolzene Kunststoff wird durch die Nut 40a in den ersten Schieber 40, den Angusskanal 35, den Angusskanal 32 und die Angussscheibe 31 dem ersten Hohlraum C₁ zugeführt, wodurch der Hauptabschnitt 2 des in 1 gezeigten Drosselklappenstutzens spritzgegossen wird.
Der im ersten Schritt gebildete Hauptabschnitt 2 ist allgemein zylindrisch und hat an verschiedenen Abschnitten eine gleichmäßige Dicke, und das Entstehen von Schrumpf- und Verwerfungserscheinungen während der Abkühlung wird minimiert. Daher kann die Innenumfangsfläche des Hauptabschnitts 2, welche eine hohe Dimensionsgenauigkeit erfordert, mit hoher Genauigkeit exakt kreisförmig ausgebildet werden. Darüber hinaus kann der geschmolzene Kunststoff durch die scheibenförmige Angussscheibe 31 dem gesamten Bereich des ersten Hohlraums C₁ gleichmäßig zugeführt werden. Daher kann verhindert werden, dass der geschmolzene Kunststoffstrom gestört oder verwirbelt wird, um die Orientierung eines in dem geschmolzenen Kunststoff enthaltenen Füllmittels zu verhindern und ferner eine hochgenaue Form zu erreichen. Ferner können die zwei Ansatzabschnitte 2₃ , 2₃ zum Lagern der Welle 6 der Drosselklappe 5 integral an dem Hauptabschnitt 2 durch die Kernstifte 26₁ und 27₁ ausgebildet werden, die an dem erste oberen verschiebbaren Formkern 24₁ bzw. dem ersten unteren verschiebbaren Formkern 25₁ vorgesehen sind, um hierdurch die Anzahl der Behandlungsschritte zu reduzieren.
Wenn auf diese Weise der erste Schritt abgeschlossen ist, wird die bewegliche Platte 12 von der stationären Platte 11 wegbewegt, und in betriebsmäßiger Zuordnung zu dieser Bewegung werden der erste obere verschiebbare Formkern 24₁ und der erste untere verschiebbare Formkern 25₁ , die durch die schrägen Stifte 29₁ und 30₁ geführt sind, vertikal voneinander weg bewegt, um hierdurch die erste Form D₁ zu öffnen. Im nächsten Schritt, dem Rohrsetzschritt, wird das Rohr 4 vorübergehend an den mehreren Sperrvorsprüngen 2₅ gehaltert, die von dem zylindrischen Abschnitt 2₁ des Hauptabschnitts 2 vorstehen, wie in 1B gezeigt.
Wenn dann der Zylinder 16 ausgefahren wird, wodurch der mit dem beweglichen Kern 23 integral verbundene Schieber 15 in die zweite Formstellung bewegt wird, wie in den 6 und 7 gezeigt, werden der bewegliche Kern 23, der zweite obere verschiebbare Formkern 24₂ , der zweite untere verschiebbare Formkern 25₂ und der zweite stationäre Formkern 28₂ der zweiten Form D₂ durch erneute Bewegung der beweglichen Platte 12 zu der stationären Platte 11 hin geschlossen. Während des Schließens werden der zweite obere verschiebbare Formkern 24₂ und der zweite untere verschiebbare Formkern 25₂ zueinander hinbewegt, während sie durch die schrägen Stifte 29₂ und 30₂ geführt werden.
Hierbei befindet sich das Umschaltventil 38 in dem in 9 gezeigten Zustand, und der von dem Einlauf 43 zugeführte geschmolzene Kunststoff wird über die Nut 42a in den zweiten Schieber 42, den Angusskanal 37 und die Angusskanäle 36, 36 in den zweiten Hohlraum C₂ geleitet, wodurch der in 1C gezeigte Nebenabschnitt 3 des Drosselkörpers 1 durch Spritzgießen geformt wird, um den Hauptabschnitt 2 abzudecken. Dann wird die bewegliche Platte 12 von der stationären Platte 1 wegbewegt, um die zweite Form D₂ zu öffnen, und der spritzgegossene Drosselkörper 1 wird entfernt. Danach wird der Zylinder 16 eingefahren, wodurch der Schieber 15 in die in 2 gezeigte erste Formstellung zurückgebracht wird, um hierdurch die Schritte eines Zyklus abzuschließen.
In der vorliegenden Ausführung wird für beide ersten und zweiten Schritte der gleiche Typ von Kunststoffmaterial verwendet. Der Hauptabschnitt 2 und der Nebenabschnitt 3 des Drosselklappenstutzens 2 werden aus dem gleichen Kunststoffmaterialien-Typ gefertigt.
Somit wird im ersten Schritt der Hauptkörper 2, der eine gleichmäßige Wanddicke besitzt, präzisionsgeformt, und der Nebenabschnitt 3, der eine ungleichmäßige Wanddicke besitzt, wird anschließend im zweiten Schritt gefertigt, um den Hauptabschnitt 2 abzudecken. Daher kann die Dimensionsgenauigkeit der Innenumfangsfläche des Hauptabschnitts 2 deutlich verbessert werden, im Vergleich zu einem Fall, bei dem der Hauptabschnitt 2 und der Nebenabschnitt 3 in einem einzigen Schritt gefertigt werden.
Da für den ersten sowie den zweiten Schritt ferner der gleiche Typ von Kunststoffmaterial verwendet wird, werden der Hauptabschnitt 2 und der Nebenabschnitt 3 in guter Konformität einstückig geformt, was die Kreisförmigkeit oder Rundheit der Innenumfangsfläche des Hauptabschnitts 2 weiter verbessert. Ferner kann die Spritzgussvorrichtung so angeordnet sein, dass sie das Einspritzen eines Kunststoff-Typs ermöglicht, wodurch die Struktur der Spritzgussvorrichtung vereinfacht werden kann, was zu wesentlich reduzierten Ausstattungskosten führt, im Vergleich zu einer Spritzgussvorrichtung, die zum Einspritzen zweier Typen geschmolzener Kunststoffe ausgebildet ist, um den ersten sowie den zweiten Schritt durchzuführen.
Die Graphik in 10 zeigt die gemessene Rundheit im Innendurchmesser des Hauptabschnitts 2, wenn der Drosselkörper 1 mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde (d. h. das Verfahren zum Bilden des Hauptabschnitts 2 und des Nebenabschnitts 3 in dem ersten und dem zweiten Schritt), und die gemessene Rundheit im Innendurchmesser des Hauptabschnitts 2, wenn der Drosselkörper 1 mit einem herkömmlichen bekannten Verfahren gefertigt wurde (d. h. das Verfahren zur Bildung des Hauptabschnitts 2 und des Nebenabschnitts 3 in einem einzigen Schritt). Die Rundheit zeigt einen Maximalwert eines Rundheitsfehlers im Innendurchmesser des Hauptabschnitts 2 des Drosselklappen stutzens 1. Je kleiner der Wert, desto größer die Genauigkeit, und je größer der Wert, desto geringer die Genauigkeit.
Die Rundheit wurde gemessen, wenn der Drosselklappenstutzen 1 unter Verwendung verschiedener Materialien, einem Mehrzweck-Konstruktionskunststoff und einem Hochleistungs-Konstruktionskunststoff, gefertigt wurde. Die in 10 gezeigten Ergebnisse wurden erhalten, wenn der Drosselklappenstutzen 1 unter Verwendung von drei dieser Kunststoffmaterialien gefertigt wurde, nämlich einem Kunststoff auf Polyamid(PA)-Basis, einem Kunststoff auf Polybutylen-Terephthalat(PBT)-Basis sowie einem Kunststoff auf Polyetherimid(PEI)-Basis. Der hier verwendete Ausdruck ”nicht unterschiedliche Formtemperatur” bezeichnet einen Fall, bei dem die Temperatur der gesamten Form konstant gehalten wurde, wobei diese Temperatur in Abhängigkeit vom Typ des verwendeten Kunststoffs bestimmt wurde. Der Ausdruck ”unterschiedliche Formtemperatur” bezeichnet einen Fall, wo die Temperatur (die Innentemperatur) eines Abschnitts der Form, der zur Innenumfangsfläche des Hauptabschnitts 2 des Drosselkörpers 1 weist, niedriger gehalten wurde als die Temperatur (Außentemperatur) des anderen Abschnitts der Form, wobei diese Temperatur in Abhängigkeit vom Typ des verwendeten Kunststoffs bestimmt wurde. Die Temperatur der Form kann durch die Strömungsrate des in der Form strömenden Kühlwassers gesteuert werden.
Wie aus 10 ersichtlich, war in beiden Fällen ”nicht unterschiedliche Formtemperatur” und ”unterschiedliche Formtemperatur” die Genauigkeit geringer, wenn der herkömmliche Drosselklappenstutzen in einem einzigen Schritt gespritzt wurde, wohingegen im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Genauigkeit ein wenig reduziert war, wenn der erste Schritt und der zweite Schritt durchgeführt wurden, wobei jedoch die Genauigkeit des Endprodukts stark verbessert war, im Vergleich zu dem Drosselklappenstutzen, der mit dem herkömmlichen einzigen Schritt gefertigt wurde. Darüber hinaus ist der Einfluß des Kunststoffmaterials wie folgt: Wenn PA als außerordentlich billiger Mehrzweck-Konstruktionskunststoff verwendet wurde, war die Genauigkeit geringer, und wenn PBT als relativ teurer Mehrzweck-Konstruktionskunststoff verwendet wurde, war die Genauigkeit beträchtlich höher. Wenn PEI als teurer Hochleistungs-Konstruktionskunststoff verwendet wurde, war die Genauigkeit am höchsten.
Ferner war im Falle von ”unterschiedliche Formtemperatur” die Genauigkeit in kaum zu unterscheidender Weise erhöht im Vergleich zu dem Fall ”nicht unterschiedliche Formtemperatur”. Der Grund hierfür ist, dass die Innenumfangsfläche des Hauptabschnitts 2 des Drosselklappenstutzens 1, welche dimensionsgenau sein muss, früher gekühlt werden kann als die anderen Abschnitte, indem die Temperatur des beweglichen Kerns 23 zum Formen der Innenumfangsfläche des Hauptabschnitts 2 des Drosselklappenstutzens 1 auf einen niedrigeren Wert eingestellt wird als die der anderen Abschnitte, um hierdurch Schrumpferscheinungen zu vermeiden.
Wenn ein Hochleistungs-Konstruktionskunststoff (z. B. Polyetherimid (PEI), ein Polyestersulfon (PES), ein Polyethylensulfid (PPS), ein Polyamidimid (PAI) oder dgl.) zum Spritzgießen des Drosselklappenstutzens 1 verwendet wird, ist die Genauigkeit sehr gut, ist jedoch im Hinblick auf die erhöhten Kosten problematisch. Wenn andererseits ein Mehrzweck-Konstruktionskunststoff (z. B. Polyamid (PA), ein Polyacetal (POM), ein Polybutylen-Terephthalat (PBT) oder dgl.) anstelle des Hochleistungs-Konstruktionskunststoffs verwendet wird, nimmt die Dimensionsgenauigkeit nur wenig ab, wobei jedoch die Kosten reduziert werden können.
Daher kann man frei unter der Spezifikation mit besonderer Dimensionsgenauigkeit und Spezifikation mit besonderem Kostenvorteil wählen, indem man in dem ersten und dem zweiten Schritt den gleichen Kunststofftyp eines Hochleistungs-Konstruktionskunststoffs verwendet, wenn die Dimensionsgenauigkeit wichtig ist, und im ersten und zweiten Schritt den gleichen Typ eines Mehrzweck-Konstruktionskunststoffs verwendet, wenn die Dimensionsgenauigkeit nicht so wichtig ist, sondern die Kosten im Vordergrund stehen.
In den ersten und zweiten Schritten können auch unterschiedliche Typen von Kunststoffmaterialien verwendet werden. Wenn etwa ein Hochleistungs-Konstruktionskunststoff, wie etwa Polyetherimid oder dgl., in dem ersten Schritt verwendet wird, in dem es auf die Dimensionsgenauigkeit ankommt, und ein billiger Mehrzweck-Konstruktionskunststoff, wie etwa Polyamid (PA) oder dgl., in dem zweiten Schritt verwendet wird, in dem keine besondere Dimensionsgenauigkeit erforderlich ist, lassen sich die Kosten reduzieren.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der 11A und 11B beschrieben.
Im oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wurde der geschmolzene Kunststoff mit einer Zeitverzögerung in die erste Form D₁ und die zweite Form D₂ gespritzt. Im zweiten Ausführungsbeispiel wird jedoch geschmolzener Kunststoff gleichzeitig in die erste Form D₁ und die zweite Form D₂ gespritzt, wodurch die Produktivität verbessert werden kann. Zu diesem Zweck kann die bewegliche Platte 12 intermittierend um 180° um eine Achse L gedreht werden, wobei an der beweglichen Platte 12 zwei bewegliche Kerne 23₁ , 23₁ angebracht sind. Die Struktur der stationären Platte 11 ist im Prinzip die gleiche wie im ersten Ausführungsbeispiel, wobei jedoch kein Umschaltventil 38 angebracht ist, weil der geschmolzene Kunststoff gleichzeitig in die erste Form D₁ und die zweite Form D₂ gegossen wird.
Somit erfolgt der erste Schritt in der ersten Form D₁, und der zweite Schritt erfolgt in der zweiten Form D₂, indem der geschmolzene Kunststoff gleichzeitig in beide Formen D₁ und D₂ in einem Zustand geleitet wird, in dem die erste Form D₁ leer ist und der geformte Hauptabschnitt 2 in die zweite Form D₂ eingesetzt wurde, wie in 11A gezeigt.
Dann wird die Form geöffnet, wie in 11B gezeigt. Der komplette Drosselklappenstutzen 1 wird aus der zweiten Form D₂ herausgenommen, und der bewegliche Kern 23₁ und der Hauptabschnitt 2 werden zu der zweiten Form D₂ hin bewegt, wie in 1C gezeigt, indem die bewegliche Platte 12 um 180° gedreht wird. Dann wird die Form geschlossen, wie in 11D gezeigt, und dann wird der geschmolzene Kunststoff gleichzeitig in beide Formen D₁ und D₂ gespritzt, wie in 11E gezeigt, um zu dem in 11A gezeigten Zustand zurückzukehren.
Erfindungsgemäß kann ein Drosselklappenstutzen 1 in einem Spritzvorgang des geschmolzenen Kunststoffs geformt werden, was zu einer merklich verbesserten Produktivität führt.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der 12A und 12B beschrieben.
Im dritten Ausführungsbeispiel ist die Größe des Hauptabschnitts 2 des Drosselklappenstutzens 1 soweit wie möglich reduziert und auf einen Bereich beschränkt, der dem Außenumfang der Drosselklappe 5 entspricht, und der verbleibende Nebenabschnitt 2 ist größer. Eine besondere Genauigkeit erreicht man durch Verwendung eines Hochleistungs-Konstruktionskunststoffs (beispielsweise ein Polyetherimid (PEI), ein Polyethersulfon (PES), ein Polyethylensulfid (PPS), ein Polyamidimid (PAI) oder dgl.), insbesondere ein Polyetherimid (PEI) als Kunststoffmaterial, jedoch mit dem Nachteil, daß dieser Konstruktionskunststoff ziemlich teuer ist. Um eine ausreichende Dimensionsgenauigkeit und Kostensenkung zu erzielen, kann man für den Hauptabschnitt 2, bei dem es auf eine hohe Dimensionsgenauigkeit ankommt und der relativ klein ist, einen Hochleistungs-Konstruktionskunststoff, insbesondere ein Polyetherimid, verwenden, und einen Mehrzweck-Konstruktionskunststoff (z. B. ein Polyamid (PA), ein Polyacetal (POM), ein Polybutylenterephthalat (PBT) oder dgl.), insbesondere ein billiges Polyamid (PA) für den restlichen Nebenabschnitt 3, bei dem es nicht so sehr auf die Dimensionsgenauigkeit ankommt.
Alternativ kann die erste Form in die zweite Form eingesetzt werden, wodurch die ersten und zweiten Schritte in der gleichen Form durchgeführt werden können.
Der erfindungsgemäße Drosselklappenstutzen 1 enthält einen inneren Hauptabschnitt 2 aus Kunststoff, einen Nebenabschnitt 3 aus Kunststoff, der einstückig mit einem Außenumfang des Hauptabschnitts 2 gebildet ist, und ein Vereisungsverhinderungsrohr 4, das in den Nebenabschnitt 3 eingebettet ist. Der zylindrische Hauptabschnitt 2 mit im wesentlichen gleichmäßiger Wanddicke wird in einem ersten Schritt gebildet, wodurch Schrumpf- und Verwerfungserscheinungen unterdrückt werden, um die erforderliche Rundheit oder Kreisförmigkeit einer Innenumfangsfläche des Hauptabschnitts 2 zu gewährleisten. Der Nebenabschnitt 3 wird in einem anschließenden zweiten Schritt gebildet, so daß eine Außenseite des Hauptabschnitts 2 abgedeckt wird, um hierdurch einen Drosselkörper 1 mit einer gewünschten Form herzustellen. Die Temperatur eines Abschnitts der Form, der zu der Innenumfangsfläche des Hauptabschnitts 2 weist, ist niedriger eingestellt als die Temperatur des anderen Abschnitts der Form, wodurch die Innenumfangsfläche des Hauptabschnitts 2, bei der es auf Dimensionsgenauigkeit ankommt, früher gekühlt werden kann als der andere Abschnitt, um Schrumpferscheinungen wirkungsvoll zu verhindern. Wenn zum Formen des Hauptabschnitts 2 und des Nebenabschnitts 3 unterschiedliche Typen von Kunststoffmaterialien verwendet werden, wird der Freiheitsgrad bei der Materialwahl erhöht. Wenn der gleiche Kunststoffmaterialien-Typ verwendet wird, sind der Hauptabschnitt 2 und der Nebenabschnitt 3 zueinander ausreichend konform, was zu einer weiterverbesserten Rundheit des Hauptabschnitts 2 führt. Darüber hinaus kann die Spritzgussvorrichtung kostenreduzierend vereinfacht werden.

1: Drosselklappenstutzen
2: Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitt
2₁: zylindrischer Abschnitt
2₂: Flanschabschnitt
2₃: Ansatzabschnitt
2₄: Ringnut
2₅: Sperrabschnitt
3: Drosselklappenstutzen-Nebenabschnitt
4: Vereisungs-Verhinderungsrohr = Kupferrohr
5: Drosselklappe
6: Welle
11: stationäre Platte
12: bewegliche Platte
12a: Führungsschiene
12b: Führungsschiene
12c: Vertiefung
12d: Vertiefung
12e: Vertiefung
12f: Vertiefung
13: Gleitführung
14: Gleitführung
15: Schieber
16: Zylinder
16a: Ausgangsstange des Zylinders 16
23: beweglicher Kern
23₁: beweglicher Kern
24₁: erster verschiebbarer Formkern
24₂: zweiter oberer verschiebbarer Formkern
25₁: erster verschiebbarer Formkern
25₂: zweiter verschiebbarer unterer Formkern
26₁: Kernstift
27₁: Kernstift
27₂: Kernstift
28₁: erster stationärer Formkern
28₂: zweiter stationärer Formkern
29₁: schräger Stift
29₂: schräger Stift
30₁: schräger Stift
30₂: schräger Stift
31: Angussscheibe
32: Angusskanal
33: Angussplatte
35: Angusskanal
36: zwei Angusskanäle
37: Angusskanal
38: Umschaltventil
39: Stange
40: erster, verschiebbarer Schieber
40a: Nut im Schieber 40
41: Stange
42: zweiter Schieber
42a: Nut
42b: Steg im Schieber 42
43: Einlauf
C₁: erster Hohlraum
C₂: zweiter Hohlraum
D₁: erste Form
D₂: zweite Form

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Drosselklappenstutzens (1) durch Spritzgießen von Kunststoff, wobei – in einem ersten Schritt ein im Wesentlichen zylindrischer Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitt (2) in einen ersten Hohlraum (C₁) einer ersten Form (D₁) gespritzt wird und dann – der Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitt (2) in einen zweiten Hohlraum (C₂) einer zweiten Form (D₂) überführt wird, wo ein Drosselklappenstutzen-Nebenabschnitt (3) angespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schritt der geschmolzene Kunststoff durch eine Angussscheibe (31) zu einem axialen Ende des ersten Hohlraums (C₁) geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schritt die Temperatur an einer Innenumfangsfläche des Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitts (2) niedriger eingestellt wird als die Formtemperatur an einer Außenumfangsfläche des Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitts (2).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schritt ein Paar von Ansatzabschnitten (2₃ , 2₃ ) zum Lagern eines Wellenabschnitts (6) der Drosselklappe (5) an den Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitt (2) angespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bilden des Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitts (2) und des Drosselklappenstutzen-Nebenabschnitts (3) gleiche oder unterschiedliche Typen von Kunststoffmaterialien verwendet werden.
Drosselklappenstutzen (1) aus Kunststoff mit einem im Wesentlichen zylindrischen separat spritzgegossenen Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitt (2) und einem einstückig an den Außenumfang des Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitts (2) angespritzten Drosselklappenstutzen-Nebenabschnitt (3).
Drosselklappenstutzen (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Drosselklappenstutzen eine Drosselklappenwelle (6) drehbar lagerbar ist.
Drosselklappenstutzen (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitt (2) ein Paar von Ansatzabschnitten (2₃ , 2₃ ) zum Lagern der Drosselklappenwelle (6) ausgebildet ist.
Drosselklappenstutzen (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselklappenstutzen-Hauptabschnitt (2) und der Drosselklappenstutzen-Nebenabschnitt (3) aus gleichen oder unterschiedlichen Typen von Kunststoffmaterialien hergestellt sind.