中空圆柱体形的螺栓件及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用来制造诸如螺栓、螺母、套管件、管插头、管状连接件等具有环形截面的成型件(1)的方法，其中，成型件(1)具有中空圆柱形的基体(2)，在该基体的设定用于密封地容纳插头件(4)的内通道(3)中，沿轴向方向(X-X)依次排列具有不同功能的部段(A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8，A9，AZ)，即用来安放周向密封件(5，6)、用来直接或间接地夹固和/或制动插头件(4)和/或用来支撑和/或引导插头件(4)，而且，该基体(2)带有至少一内螺纹和/或外螺纹(10)，其中，通过模具的至少一个注射口将经塑化处理并含有纤维(F)的聚合物料注射到该模具的型腔内，在该聚合物料凝固后，将成型件(1)从该模具中脱模。为了采用更可靠的方式以及更简单可行的工艺制造成型件且尤其能提高其抗扭强度和抗拉强度，而提出，在不用于放置周向密封件(5，6)或夹固和/或制动插头件(4)的部段(A1，A2，A3，A5，A7，A8)或部段(A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8，A9，AZ)的区域(14，15)中，从内通道(3)径向向外地向型腔中进行注射。
【专利说明】中空圆柱体形的螺栓件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于制造诸如螺栓、螺母、套管件、管插头、管状连接件等具有环形截面的成型件的方法，其中，所述成型件具有中空圆柱形的基体，在所述基体内设定用于密封地容纳插头件的内通道中，沿轴向方向依次排列着具有不同功能的部段，即用来安放周向密封件的部段、用来直接或间接地夹固和/或制动插头件的部段和/或用来支撑和/或引导插头件的部段，而且，所述基体带有至少一内螺纹和/或外螺纹，其中，通过模具的至少一个注射口将经塑化处理并含有纤维的聚合物料注射到所述模具的型腔内，在该聚合物料凝固后，将所述成型件从所述模具中脱模。此外，本发明还涉及一种根据此方法制造的成型件。
【背景技术】
[0002]注射式铸造法是一种公知的、尤其适用于塑料的置入的、间歇的原型法。采用注射式铸造法，能够大量地制造工业上能直接应用的且具有高精密度的成型件。为此，相应的工业原材料(确切地说是成型物料)在注射式铸造机的注射单元中被塑化加工，并注入到一注射式浇注模具中。现代的注射式铸造机利用一螺旋输送机进行工作，该螺旋输送机对成型物料进行塑化加工、输送并注入模具之中。聚合物料在模具的型腔或者说模间空腔内逐渐凝固，之后，成型件即可从模具中脱模。在凝固时出现的体积缩小的情况，虽然原则上可以通过在取出前施以增压(Nachdruck)的方式弥补弥补,但仅能弥补一定程度。利用注射式铸造法可以对热后可塑塑料、热固性塑料及弹性体进行加工。而且众所周知的是，在用热塑性塑料进行注射式浇注时，加入含纤维的物料可以制造出相对来说更加牢固的成型件。
[0003]WO 2009/124994 Al公开了一种开头所提到的形式的方法与成型件。德国专利申请文件DE 10 2010 010 651 Al也记载了一种类似的成型件，其中，该种成型件的特别之处在于，成型件的基体与存在的螺纹保险装置和/或周向密封件是用不同的聚合原材料以一多部件注射式铸造法制成的。
[0004]根据WO 2009/124994 Al所公开的方法中是这样设计的，通过至少两个注射口以下述方式往型腔内进行注射，即，使纤维的定向为与成型件的轴向拉伸和扭转的主应力方向基本一致。此时，“注射”是沿轴向方向进行的，物料环流过模具的内芯，并在注射口之间汇合。因此在这些位置上将产生接合线，与成型件的其他部分相比，该接合线部分的强度通常较小。已知成型件的结构之所以适合承受负荷是因为:沿环形截面的周向以垂直于成型件之纵轴的方式定向的纤维份额与沿成型件之轴向方向定向的纤维份额均小于50%。利用该方法能够出乎意料地消除(至少部分消除)负面的接合线影响。但是事实证明，在工业应用中(尤其是对于螺栓件而言)，成型件在扭转时的负荷能力经常退到成型件在轴向拉伸时的负荷能力之后，在这种情况下，在拧紧或拧松成型件时不会发生折断的最大可承受转矩尤显重要。因此，尤其需要使抗切强度增大，并提升增压效果。增压效果尤其可以理解为，通过采取增压措施，能够使型腔内充填均匀，不存在空穴，而且若存在接合线，能具有更高的接合线强度。对于前面描述的已公开的多重浇口(Anschnitt)，如果采用热流道喷嘴，又不采取额外的稳定工艺的措施，那么就不能保证在每种情况下都能在进程中可靠地使型腔均匀充填。
【发明内容】
[0005]本发明的基本目的在于，实现一种与开头提到的方法类似的工艺可靠的方法，该方法通过简单、可行的工艺能制造出诸如螺母、套管件、管插头、管状连接件等具有环形截面的成型件，而且该成型件具有更高的强度，尤其是在轴向上的抗拉强度。
[0006]根据本发明，上述涉及方法的发明目的是这样实现的:通过位于不用于放置周向密封件或着夹固和/或制动插头件的部段或者部段的区域内的注射口，从内通道径向向外地向型腔中进行注射。另外，注射口优选位于密封区域与夹固区域之间或者两个夹固区域之间的范围内。
[0007]而且，可有利地以隧道式浇口、环形浇口、圆盘形浇口或伞形浇口进行向型腔内的注射，而且在隧道式浇口中可以进行至少两点浇注，优选多达五点浇注，尤其是三点浇注。而且，可通过至少两个在周向上均匀布置在成型件的环形内截面上的注射口进行向型腔内的注射。
[0008]此外，根据本发明，涉及尤其可按本发明的方法制成的成型件的发明目的是这样实现的:基体在其外围或在内通道的壁上具有喷射位置，这些喷射位置设置在不用于放置周向密封件或夹固和/或制动插头件的部段或者部段的区域内。
[0009]而且，基体中的纤维，尤其是位于内空隙或外空隙(如环形槽)内、和/或在内阶梯或外阶梯(如径向凸出部分或内陷部分)上以及位于螺纹齿面中的纤维优选主要平行于成型件的轴向方向而定向。喷射位置可以有利地安置在接近如下区域的有效位置上，即成型件在装配和应用时要承受最大负荷的区域。通过在浇口区域与负荷区域之间、以及浇口区域与螺栓件的那些可能呈花纹状的结构(例如还要详细描述的夹固附件)的区域之间的小的间距，能够实现理想的增压效果以及理想的工件强度。
[0010]通过使喷射口位于那些对于密封或夹固而言几乎无作用的部分或区域，亦即那些尤其不与密封面发生接触的部段或区域中是有利的，因为这样就无需在这些位置进行工艺成本较高的再加工，特别是为除去浇注毛刺和/或表面抛光而进行的再加工。
[0011]本发明基于这样一种思路，即将成型件(确切地说，是其位于内通道中的不同部段和区域)的形状与功能与一种特别的、从待成型部件的内部开始实现的喷射技术和几何结构有利地结合在一起。通过本发明，根据本发明的成型件承受旋拧试验中产生的负载的扭矩要比按照WO 2009/124994 Al中的方法制造的工件有利地提升了 40%至最高到大约60%。
[0012]另外，设置在夹固区域(亦即具有直接或者间接夹固和/或制动插头件的功能的轴向部段)与密封区域(即具有作为周向密封圈的安置区域的功能的轴向部段)之间的那些喷射位置被认为特别适用于浇口。因此，这些优选的喷射位置尤其可以而不限于位于那些仅用来支撑和/或引导插头件的部段中。
[0013]在根据本发明的成型件被制成具有至少一条螺纹的螺栓件(如优选制成螺栓或螺母)的情况下，根据本发明，在向型腔进行注射之后，以后需负荷的工件区域(如螺纹齿面)，尤其是旋拧区域能够获得比转矩传递区域更高的增压效果。这主要是由于在注射式铸造过程中，实现了以极其均匀的且特别是在环形、圆盘形或伞形浇注情况下无缝构造的结构，同时优选在外螺纹区域内、以及在内空隙或外空隙(如环形槽)的区域内、和/或内阶梯或者外阶梯(如径向凸出部分或内陷部分)的区域内不存在接合线。
[0014]本发明的其他有利布置特征将在各从属权利要求以及随后的说明中述及。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面借助于多个优选实施例对本发明进行详细说明。其中:
[0016]图1示出了能够按照本发明的注射式浇注法制造的带有环形截面的根据本发明的成型件的第一实施方式的侧视图；
[0017]图2示出了图1中所示的成型件(包括尚未除去的浇冒口(Anguss))的底侧视图；
[0018]图3示出了图1和2中所示的根据本发明的成型件(包括尚未除去的浇冒口 )沿图1或2中的线II1-1II剖开后的剖面图；
[0019]图4示出了与图3类似的然而处于装配状态的带有插头件的根据本发明的成型件的剖面图；
[0020]图5示出了与图4所示相同处于装配状态的根据本发明的另一成型件的视图；
[0021]图6示出了根据本发明的带有环形截面的成型件的第二实施方式的俯视图，该成型件尤其可按本发明的注射式浇注法制造；
[0022]图7示出了图5所示的成型件(包括尚未除去的浇冒口)沿图5中的线V1-VI剖开后的视图；
[0023]图8示出了展示从根据本发明的成型件的基体到法兰凸缘的过渡部分的结构的示意图；
[0024]图9以与图4和图5相同的图示方式示出了根据本发明的成型件处于装配状态的另一实施方式。
[0025]附图标记列表
[0026]I成型件
[0027]2 I的基体
[0028]3 I中的内通道
[0029]4插头件(图4、图5、图9)
[0030]5 4上的周向密封件(图4、图5、图9)
[0031]6 4上的周向密封件(图4、图5、图9)
[0032]7用于8的I的外环凸缘
[0033]8用于4的闩锁护圈(图4)
[0034]9 4的闩锁件(图4、图9)
[0035]10 I上的外螺纹
[0036]11用来容纳I的组件
[0037]12 2的法兰凸缘
[0038]13 12的外轮廓
[0039]14 A1、A2 中的空隙[0040]15A3、A4 中的空隙
[0041]16过渡部分12/2
[0042]17I上的外周向密封件
[0043]183的圆周中的用于200的凹槽
[0044]100 I上的浇冒口
[0045]200 I的喷射位置
[0046]Al3中的第一部段
[0047]A23中的第二部段
[0048]A33中的第三部段
[0049]A43中的第四部段
[0050]A53中的第五部段
[0051]A63中的第六部段
[0052]A73中的第七部段
[0053]A83中的第八部段
[0054]A93中的第九部段
[0055]AZA4与A6之间的中间部段(图9)
[0056]DAI的外径
[0057]DII的内径
[0058]D03在A8段的内径(在不存在200的区域内)
[0059]D13在A8段的内径(在有200的区域内)
[0060]F纤维
[0061]H18的高度
[0062]L1、2、3 的长度
[0063]S4的插入方向
[0064]SP3中的在4与I之间的间隙
[0065]W2的壁厚度
[0066]X-X I 的纵轴
【具体实施方式】
[0067]对于后文的描述，需要强调的是:本发明并不限于这些实施例，因此也不限于所描述的特征组合中的全部或多个特征，实际上，任意/每一个实施例中的每一单个子特征在与其他所有结合在一起描述的子特征分开时，无论是单独存在，还是与另一实施例中的任一特征相组合，都具有发明意义。
[0068]在附图的不同图形中，对相同的部件均配以相同的附图标记，因而通常也只对其描述一次。
[0069]图1至图5示出了根据本发明的成型件I的第一实施方式，如图2中的底侧视图所显示的那样，该成型件I具有环形截面。尤其涉及一种可按本发明的注射式浇注方法制造的中空螺栓。
[0070]成型件I具有中空圆柱体形的基体2，对基体2的内通道3 (其如图4和图5所展示)进行设定以密封地容纳插头件4，在该内通道3中，沿轴向方向X-X依次排列具有不同功能的部段Al，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8，A9，比如，用来安放一个或者多个尤其可能位于插头件4上的周向密封件5、6的部段A4、A6，一个或者也可能是多个用来直接或间接地夹固和/或制动插头件4的部段(如夹固段A9)，和/或用来支撑和/或引导插头件4的圆锥形部段A1、A3、A5、A7或者圆柱形部段A2、A8。
[0071]例如，在示出的实施方式中，在位于末端的夹固部段A9中，在基体2的外围上存在尤其构造成花纹状的外环凸缘7，在该外环凸缘7上可安装尤其是卡扣一优选圆环形的闩锁护圈8用于间接夹固和/或制动插头件4，该闩锁护圈与插头件4上的闩锁件9协同工作。另外，如图4和5所示，这种间接夹固和/或制动可以不同的方式和方法来实现，其中，在图5中示出的技术方案的细节可全面参考欧洲专利申请文件EP O 913 618 BI。
[0072]在基体2上存在至少一条内螺纹和/或如图所示的外螺纹10。如图4所示，根据本发明的成型件I通过该外螺纹10可与另一组件11拧接在一起的。
[0073]为制造根据本发明的成型件1，含有纤维F的塑化聚合物料通过成型模具(图中未示出)的至少一个注射口注射到该成型模具的空腔内(即所谓的型腔)，在聚合物料固化之后，该成型件I即可从模具中脱模。
[0074]根据本发明，聚合物料是从内通道3中径向向外地注射到型腔中的，而且，“注射”是通过一个部段中或者部段的区域内的注射口(后文将要具体解释)进行的，所述部段或者部段的区域不用来放置周向密封件5、6或者用来夹固和/或制动插头件4。
[0075]塑化的聚合物料可以是树脂，它构成成型件I的热固性塑料基质。这里，塑化的聚合物料可以是环氧树脂(EP)、不饱和聚酯树脂(UP)、乙烯基酯树脂(VE)、苯酚-甲醛树脂(PF)、苯二甲酸二烯丙酯树脂(DAP)、甲基丙烯酸酯树脂(MMA)、聚氨酯(TOR)、氨基树脂、三聚氰胺树脂(MF/MP)或尿素树脂(UF)等。
[0076]具有热固性塑料基质的成型件I在基体时效硬化或者说交联之后就不会再变形。不过，它们具有高的温度适用范围和极高的强度。这一点尤其是适用于那些在高温下进行硬化的热硬化系统。
[0077]但是，塑化的聚合物料优选是构成成型件I的热塑性基体的塑料。在此种情况下，尽管所有那些为结构性目的而常用的热塑性塑料原则上都能采用，但是采用如下塑料尤其有利:聚酰胺(PA)(尤其是聚邻苯二甲酰胺(PPA))、聚丙烯(PP)、聚醚醚酮(PEEK)、硫化聚苯醚(PPS)、聚砜(PSU)(如优选聚苯砜(PPSU)或聚醚砜(PES))、聚醚酰亚胺(PEI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
[0078]具有热塑性塑料基体的塑料经过纤维增强处理后仍能变形或焊接。成型件I在冷却后即可投入使用，但是遇到高温会软化。随着纤维含量增加，其蠕变趋势下降。作为特别优选材料提及的热塑性原料的优点尤其在于在温度负荷增大的情况下仍具有高基体强度，且具有应用可能。
[0079]在图3、图4、图5和图6的剖面图中都画出了纤维，且均以附图标记F标示。可以采用无定形的纤维F(如玻璃纤维)、各向异性的纤维F(如碳材料纤维)、和/或芳族聚酰胺纤维作为纤维F。另外，经塑化处理的聚合物料中可包含纤维F的体积份额在2.5%至75%的范围内，优选在15%至40%的范围内，或者，质量份额在30%至75%的范围内，优选含有质量百分比为50 %、60 %或65 %的玻璃纤维。纤维F (尤其是在一个实施方式中作为玻璃纤维)所具有的长度在0.1mm至10_的范围内，优选的作为所谓的短纤维在0.2mm至
0.5mm的范围内，或者作为长纤维在1.0mm至10.0mm的范围内。
[0080]就提高工件稳定性的意义而言，事实证明，例如在成型件I的端面附近，按下述方式将聚合物料注射到型腔中是有利的，以对于以后在利用旋拧工具旋拧时出现的扭矩是有利的方式令纤维F在基体2中主要(尤其在玻璃纤维时多于50% )以与轴向方向X-X平行的方式取向。这可以通过例如计算机X光断层摄影技术的X射线分析(computertomographische Rontgenanalyse )得到证明。这里需要注意的是，在前述应力下，虽然通过工具施加了扭矩，但是，通过在旋拧时在螺栓件I的螺纹道中出现的力也会产生轴向机械应力，因此，由于轴向力较大，在受力着手点(Kraftangriff)附近的负荷最大的区域中会出现具有高轴向力的三维的应力状态。纤维F所具有的平均直径可以在大约3μηι至35μηι的范围内，优选在5μηι至20μηι的范围内。
[0081]就无定形纤维F而言，这种纤维形式的优点几乎仅在于可以利用其尺寸效应。紧密材料的弹性模量和纤维F的弹性模量大体相等，但是原则上应力力争达到使纤维F在纵向伸展方向上具有比固化的聚合物料更高的弹性模量和更高的抗拉强度。而且，基体的拉断伸长率也比纤维F的拉断伸长率更大。但是，从熔液中抽出的无定形纤维具有这样的优点，即在冷却时，在其表面上会形成压力残余应力，通过该压力残余应力可预防纤维F出现裂口。
[0082]如果要求高的与材料相关的强度和刚性，则可采用各向异性纤维，尤其是碳材料纤维。对于通常具有约5 μ m至8 μ m直径并且目前主要由聚丙烯腈制成的碳材料纤维，沿着纤维方向的强度和刚性明显要高于横向于纤维方向的强度和刚性。因此其基本特征是抗拉强度高。当然也可以采用市场上常见的扁平纤维。
[0083]根据本发明可以设计采用芳香聚酰胺纤维作为纤维F。照美国联邦贸易委员会的定义，长链合成聚酰胺被称作芳香聚酰胺或芳族聚酰胺，在所述长链合成聚酰胺中至少85%的酰胺基是直接连接在两个芳族环上的。就像碳材料纤维一样，芳香聚酰胺纤维也具有负的热膨胀系数，也就是说在受热时将会变短。其单位质量强度及其弹性模量低于碳材料纤维的单位质量强度及弹性模量。但是，与基体材料的正膨胀系数结合，可以制造出尺寸高度稳定的成型件I。不过，相对于包含碳材料纤维的成型件1，这种成型件I的抗压强度则更小。
[0084]作为特别适用于根据本发明的方法及根据本发明的成型件I的示范性原料，在这里要提到一种用质量百分比为50%的玻璃纤维(长度:0.3mm，直径:10μπι)增强的热塑性结构材料，这种材料是基于一种部分结晶化、局部芳基化的共聚酰胺制成的。与其它聚酰胺材料相比，这种名为PA 6Τ/6Ι(按照ISO标准)或者聚邻苯二甲酰胺(按照ASTM标准)的材料(其商业名称例如“Grivory HTV-5H1 schwarz 9205”)具有更高的强度和硬度，以及具有更好的耐化学药品作用能力及耐热变形能力。
[0085]与压延法不同(利用该法通常只能生产厚度均匀的扁平膜)，在注射式铸造中，模具的型腔决定了所制成的工件I的形状与表面结构，因而可以在一道工作程序中制成具有环形截面的成型件。在将成型材料注射至型腔的过程中，可以在成型件I之上或者成型件I之中构造螺纹10，以及如环形槽的内空隙或外空隙、如沿径向的凸出部分或内陷部分的内阶梯(过渡部分A8/A9)或外阶梯(过渡部分2/12)、和/或圆锥形部段Al，A3，A5，A7。在注射过程中，也可以在中空圆柱体形的成型件I的基体2中构造具有不同壁厚度W的轴向部段(图3，图7)。倘若成型件I在其轴向长度L保持等长的外径(在图3、图4、图5、图6和图7中，该种外径均以附图标记DA标识)，就此，在内通道3的长度L上彼此轴向排列的部段六1，六2，六3，六4，六5，六6，六7，六8，六9被构造成具有不同的内径(在图3、图4、图5、图6和图7中，该种内径均以附图标记DI标识)。这里需要注意的是，内通道3尤其在整体上是顺着插头件4的插入方向S逐渐变细的，但是有些部段A2，A4，A6，A8的直径DI则保持恒定。但是，顺着插入方向S看，沿轴向最后的部段A9具有扩展了的内径DI，以用来容纳闩锁件
9。这样，通过大致保持不变的外径DA形成不同的壁厚度W。
[0086]利用此种注射式铸造工艺，就像在根据本发明的成型件I的全部实施例中所展示的那样，可以在喷射时，在基体2上(尤其在末端处)优选构造出径向展开的法兰凸缘12，该法兰凸缘12尤其可具有多边形外轮廓13，以便于用手抓握或用工具抓握。另外，对照所示的根据本发明的成型件的实施方式，以下方式也是可以和有利的，在基体2的轴向区域(例如，部段Al，A2，A3)中实施注射，亦即在法兰凸缘12所在的区域中。
[0087]通过注射口的注射也可优选(如图3和图7中所示)在基体2的具有最大壁厚度W(不考虑法兰凸缘12区域中的“壁厚度”)的部段AS中或者部段的区域中实施。喷射位置可以位于(如在图3和图7所示的那样)离螺栓件I的自由端(即与法兰凸缘12相对置的端部)的距离小于螺栓件I总长度L的三分之一的位置处。这样，对于位于该端部的构造有花纹图案的外环凸缘7来说，增压效率会特别高。部段AS尤其是基体2上构造成圆柱体形并用来支撑和/或引导插头件4的部段AS。在该部段AS中，处于装配状态的插头件4可具有相对于成型件I的间隙SP，这样，如果浇注是在该部段AS处进行的，那么在该部段AS中就无需进行工艺成本较高的再加工，特别是为除去浇注毛刺和/或表面抛光而进行的再加工，这样是有利的。
[0088]在注射式铸造过程中，物料温度可以约为100EC到350EC，注射压力约为400巴至1600巴，以及模具温度约为40EC至160EC。在加工热塑性塑料时，为使热塑性材料熔化，螺杆相对较热。与此相反，模具则相对较冷，以便能够冷却刚刚生成的成型件I。这就称作冷浇注道方法(Kaltkanalverfahren)。在加工热固性塑料时,塑化单元的温度须与传送带-硬化特性适配，因此通常要比热塑性塑料时的温度更低，同时，模具则需维持比喷射单元更高的温度，以便在那里的物料能够弥散硬化。这种方法称作热流道法。就本发明而言，冷浇注道法相对优于热浇注道法。
[0089]成型件I在固化时出现的体积收缩可通过在取出之前施加增压而得到补偿。与按照开头提到的已知方法所制造成型件相比，在用根据本发明的方法制造成型件I时，增压效果更高，也就是说型腔的充填度尤其更高，这表明，完工的成型件I表现出更好的接合线强度和工件强度，而且密度也增大了大约10%。这一密度与理论计算得出的密度几乎相同。
[0090]图6和图7示出了根据本发明的成型件I的第二实施方式，该成型件I具有与第一实施例中所示的成型件I 一样的空间结构，而且也可按照根据本发明方式的注射式铸造方法来制造。
[0091]这两种作为范例示出的根据本发明的成型件实施方式的区别在于如何注射到型腔中的方式，尤其是如何实施从经塑化处理的聚合物料的流入道到形成成型件的型腔的模具区的过渡的方式。在注射式铸造技术中，所述区域的结构以及待注射成型的成型件I与在注射式铸造过程结束后需从成型件I上去除的残余体(所谓浇冒口)的联接类型称作浇□。
[0092]如前所述，除了图4和图5之外，其它附图中均画出了浇冒口(用附图标记100标识)。根据本发明，优选采取如下的成型件I以材料适配地连接到浇冒口 100，即在注射式铸造技术中所表示的隧道式浇口、环形浇口、圆盘形浇口或伞形浇口。因浇冒口 100牢固地存在于工件上，所以须在后续步骤中使用诸如冲模、钻孔、铣削、车削、切割和/或研磨的机械加工，或者通过诸如割炬法热切割或激光切割等热加工方法将浇冒口 100与成型件I分离。
[0093]在根据图1至图3的根据本发明的成型件I的实施方式是用所谓的隧道式浇口实现的。向型腔内注射是通过至少两个，确切地说，通过三个轴对称或者确切地说中心对称布置的注射口进行的，在优选实施方式中，所述注射口在周向上彼此错开120E地置于成型件I的环形内截面上，其尤其于图3中示出的浇冒口 100的形状得到反映。可以设置两个、三个、四个或五个喷射点。浇冒口道径向地由内朝外轮辐状延伸，其中，也可以将浇冒口道设计成向切线方向倾斜，即，使其以并非与内通道3圆周上的切线呈直角的方式延伸，这同样也没有脱离本发明的范围。通过此种浇口会在喷射位置之间的大致中心处分别形成接合线。
[0094]如图6和图7所示，根据本发明的第二实施方式，通过唯一一个环形环绕的注射口实施注射。成型件I与浇冒口 100的此种材料适配的连接方式称作圆盘形浇口，有时也使用环形浇口这个概念。但是，环形浇口通常作为上位概念来使用(本文也是)，以便将圆盘形浇口(图6，图7)、伞形浇口(浇冒口 100呈圆锥形造型)及所谓的轮圈状浇口(外环形)归于其下。有利的是，采用所有这些浇口均不会在成型件I内产生接合线。在根据本发明的方法中，聚合物料在喷射位置200处的流径较短，尤其通过圆盘形浇口能够使成型件I与浇冒口 100之间获得最大的连接面，从而使成型件结构具有极高的均匀性。
[0095]浇口，尤其是喷射位置200 (注射就是在此处通过注射口进行的)优选可以设置在用来放置周向密封件5、6的区域与用来夹固和/或制动插头件4的区域之间，或者设置在用来夹固和/或制动插头件4的两个区域之间。
[0096]一般而言，当喷射位置200离螺栓件I的两个自由端之一的距离小于该螺栓件I的总长度L的三分之一时是有利的，尤其是像对浇冒口部段AS在图3和图7中所示的那样，喷射位置200离螺栓件I的那一与法兰凸缘12相对且其上可能存在构造成具有花纹设计结构的外环凸缘7的自由端的距离小于该螺栓件I总长度L的三分之一。此种构造的花纹结构，例如螺栓件I的外螺纹10以及从法兰凸缘12到基体2的过渡区域16，承受了最大的机械负荷。使注射口稍微离开这些区域能够缩短流径，并因而保证这些区域具有优异的高强度，且局部强度超过平均值。
[0097]本发明不限于所描述的实施例，而是包括所有在本发明的意义上具有相同作用的实施方式。例如，就像前文所述的实施方式中已经表明的那样，可以用与所示方式不同的其它方式和方法来实现“注射”。在这一点上，尤其可参见图3和图6中明显的内通道3的圆周面中的空隙(以附图标记14和15标识)，这些空隙分别位于部段A3、A4(因此局部是位于用来放置周向密封件5的呈圆柱体形的部段A4)中，以及位于圆锥形部段Al (因此局部位于用来支撑和/或引导插头件4的圆柱体形部段A2)中。如图4所示，在装配状态下，周向密封件5也可以位于最后提到的部段A2中，但不是以壁贴附的方式(unter Wandanlage)。内通道3的圆周面中的空隙14、15是有意设置的用来泄漏尤其是气态的流体的泄漏狭径，为引导此种流体可优选为根据本发明的成型件I使用手柄。这些空隙14、15同样也是特别适合用来连接浇冒口 100的区域，在这种情况下，尽管注射是通过部段A4 (其整体用来放置周向密封件5)中的注射口来实施的，但空隙15却涉及这样一个子区，即周向密封件5并未放置其内。因此，部段区域A3/A4中的空隙15尤其适用于环形浇口，而部段区域A1/A2中的空隙尤其适用于伞形浇口。在此种情况下，为保证足量的泄露流量，可将空隙14、15设计成比图中所画的空隙更宽和/或更深。
[0098]此外，本领域技术人员可以拟定附加的有利技术措施，这不会脱离本发明的范围。例如，如图2和图3所示，螺栓件I的喷射位置200布置在内通道3的圆周上的凹槽18中。该凹槽18在图2中尤其看得清楚。它们布置在基体2的具有最大的壁厚度W的部段AS的区域中，尤其设置在用来支撑和/或弓I导插头件4的部段AS中。
[0099]根据图3，螺栓件I在喷射位置200处的内径为DJ图的右半部分)，螺栓件3在部段A8中的没有浇冒口 100的位置上(的内径为Dtl图的左半部分)，凹槽18的高度H等于所述内径D1与内径Dtl之差的一半值。该高度H优选最大可达约0.5mm,尤其0.25mm至
0.35mm。在截下浇冒口 100之后，在凹槽中可能会残留毛边，不过这种残留毛边将不会以任何方式对根据本发明的螺栓件I的功能产生不利影响。因此可以有利地免去再加工。另夕卜，螺栓件I在部段AS中的没有浇冒口 100的位置的内径Dtl(图的左半部分)优选可以与轴向方向X-X上邻接的呈圆柱体形构造的部段A6的内径DI —样大。
[0100]对于在实施例中未示出的情况，即，在成型件I的内通道3中构造有内空隙(如环槽)和/或内阶梯(如径向凸出部分或内陷部分)，而且与内通道3的其它截面相比，其在成型件I的纵轴X-X的两个方向上均导致形成侧切部段(亦即凹陷)，需要明确的是，这些(如夹固部段和密封部段)均不适于浇口，因为在此等侧切部段中，浇冒口 100是很难去除的。在用来支撑和/或引导插头件4的圆锥形部段A1、A3、A5、A7中，除了已说明过的空隙15例外，在其余部分上均不适宜实施物料注射。
[0101]此外，为提升根据本发明的成型件I在旋拧组件11时的负荷能力，可以采取如下附加的有利技术手段，即，从法兰凸缘12到基体2的外部过渡部分16 (如图4和图5所示，在该部分上安置有用于根据本发明的成型件I的外圆周密封件17)的轮廓不采取已知的圆弧段结构，特别是四分之一圆弧的部段，而是根据所谓的树根状几何结构的形式进行设计。这样，用于密封件17而构造成沟或槽的过渡部分16的几何结构将起到消除缺口应力的作用，而且有利的是，与传统形状的构件相比，根据本发明的成型件I在旋拧组件11时所能承受住的扭矩能进一步提升约20%。
[0102]图8示出了这种适用于前述过渡部分16的所谓树根状几何结构。这种结构按照下述方法来实现:
[0103]首先，在第一步骤中形成结构线“a”，该线与法兰凸缘12或基体2分别形成夹角μ，该夹角μ尤其可在30°到60°之间的范围内，优选为45°。接着，在第二步骤中形成结构线“b”，该线是从在第一步骤中建立的三角形的斜边的中点引出的。这一结构线，不是引向法兰凸缘12，就是引向基体2，从而再次形成等边三角形。在第三步骤中形成结构线“C”，该线从在第二步骤中形成的三角形的斜边的中点引出，如图8所示，此处同样也形成等边三角形。这种结构方式本身是已知的，且被称作“拉三角形法(Methode der Zugdreiecke) ”。在接下来的第四步骤中，结构线“c”和“a”的端点E、F将通过弧线18连接起来，该弧线18对在第一至第三步骤中形成的多边形结构进行近似倒圆处理。在这里，尤其可以使用多条在切向上相互转向的圆弧。在图8中，作为示例，以R1、R2、R3和R4标出了与此种圆弧相应的半径。同样地，此种结构不限于三条结构线，而是可以进一步添加任意数量(优选根据夹角μ的大小来定)。
[0104]具有前文述及的全部特征的根据本发明的成型件1，其特别之处在于:基体2在内通道3的壁上具有喷射位置200，所述喷射位置200布置在部段Α1、Α2、Α5、Α7、Α8、Α8上或者在部段Α1/Α2、Α3/Α4的区域14、15中，其中，整体部段或者仅在相应的区域上不再用来放置周向密封件5、6或者用来夹固和/或制动插头件4。这些喷射位置在图中用附图标记200标识，根据用来去除浇冒口的加工方法的不同，作为浇冒口残留物或者至少通过一幅缩微相片(显明在根据本发明的成型件I中，从注射位置出发呈辐射状延伸的纤维曲线)从宏观或微观上来辨别喷射位置。
[0105]对于图9中示出的成型件I来说，中空圆柱体形的基体2具有内通道3，该内通道3的内径在其整个长度上L上(直至实施为圆锥形的引导段Al)都是恒定的。在这一成型件中，在轴向方向X-X上同样依次排列各具有不同功能的部段，如根据其功能以Α1、Α4、ΑΖ、Α6和AS标识的用来放置两个所示的周向密封件5、6以及用来支撑和/或引导插头件4的部段。在这里，中间部段AZ相当于图4和图5中所示之实施方式中的部段Α5，但它不是构造成圆锥形。在这里，不存在专用于直接或者间接夹固和/或制动插头件4的部段Α9，因而也没有相应地构造成花纹图案的结构。在这里，用来制动插头件4的闩锁件9在装配状态下从后侧咬合成型件I的与法兰凸缘12相对而置的端部。因此可以看出，并不是内通道3中的每一部段都必须有自己特有的内径DI，虽然这在本发明的其它实施方式中是优选的实施方式。
[0106]根据本发明的成型件I的这种实施方式也可以这样来实施:通过位于不用来放置周向密封件5、6的部段或部段的区域中的注射口，从内通道3径向向外实施向制造模具的型腔中的喷射。在这里，适用的部段还是基体2的构造成圆柱形并用来支撑和/或引导插头件4的部段AS。位于两个用于密封件5、6的安置部段Α4、Α6之间的中间部段AZ原则上也是适合的，但是，在插入插头件4时至少密封件6会压着经过该部段AZ (连同在该部段中还可能存在的浇冒口残余物)，由于这会导致密封件6受到连接的损害，因此中间部段不被看作是进行注射的有利位置。但是，可以对这样一个中间部段AZ中进行补偿，如前所述在内通道3的周向上设置凹槽18，或者在截去浇冒口 100之后必须更加仔细地进行再加工。在这一实施方式中，注射位置200不只是位于长度L的最后三分之一段(顺着插入方向S看)中，而且还处在其中部三分之一段中。
[0107]从成型件I的法兰凸缘12到基体2并且还是构造成密封沟或密封槽的过渡部分16的几何结构可同样优选设置成树根结构。若外周向密封件17采用O形环，则由于在密封件17未被挤压的状态下，密封件17与槽16具有彼此偏离的轮廓，因而提升了密封效果。
[0108]迄今为止，本发明并不限于独立权利要求1和20所限定的特征组合，其也可以被定义为由全部已公开的单个特征中的一定特征所组成的任意一种其他的组合。这意味着，原则上并在实践中，独立权利要求中所述的每一个单个特征都可以删去，或者说，独立权利要求中所述的每一个单个特征都可以被在本申请中其他地方所公开的单个特征所取代。就此而言，各权利要求仅应被理解为对于一个发明的一种最初表述尝试。
【权利要求】
1.一种用来制造诸如螺栓、螺母、套管件、管插头、管状连接件等具有环形截面的成型件(I)的方法，其中，所述成型件(I)具有中空圆柱形的基体(2)，在所述基体(2)的设定用来密封地容纳插头件(4)的内通道(3)中，沿轴向方向(X-X)依次排列具有不同功能的部段(Al，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8，A9，AZ)，即，用来安放周向密封件(5,6)、用来直接或间接地夹固和/或制动插头件⑷和/或用来支撑和/或引导插头件(4)，而且，所述基体(2)带有至少一内螺纹和/或外螺纹(10)，其中，通过模具的至少一个注射口将经塑化处理并含有纤维(F)的聚合物料注射到所述模具的型腔内，在该聚合物料凝固后，将所述成型件(I)从所述模具中脱模，其特征在于，通过位于不用于放置所述周向密封件(5、6)或者夹固和/或制动所述插头件(4)的部段(A1，A2，A3，A5，A7，A8)或部段(Al，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8，A9，AZ)的区域(14，15)中的注射口，从所述内通道(3)径向向外地向所述型腔中进行注射。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在圆柱形内通道(3)的长度L上，沿轴向方向(X-X)依次排列的部段(A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8，A9，AZ)被构造成具有不同的内径(DI)和/或具有不同的壁厚度(W)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过位于所述基体(2)具有最大壁厚度(W)处的基体(2)的部段(AS)中或者位于所述基体(2)具有最大壁厚度(W)处的基体(2)的部段的区域中的注射口进行所述注射。
4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，通过位于所述基体(2)的尤其构造成圆柱形且用于支撑和/或引导所述插头件(4)的部段(AS)中的注射口进行所述注射。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，通过位于用来放置周向密封件(5)的部段(A4)的分区域(14)中的注射口进行所述注射，在所述分区域中未放置所述周向密封件(5)。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，通过设置在位于用来放置所述周向密封件(5，6)的区域与用来夹固和/或制动所述插头件(4)的区域之间，或者位于用来夹固和/或制动所述插头件(4)的两个区域之间的部段中的注射口进行所述注射。
7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，所述注射口位于喷射位置(200)处，所述喷射位置(200)离所述螺栓件(I)的两个自由端之一的距离小于所述螺栓件(I)的总长度(L)的三分之一，尤其是离所述螺栓件(I)的那一与所述法兰凸缘(12)相对而置并且其上存在设计为花纹构造结构的外环凸缘(7)的自由端的距离小于该螺栓件(I)的总长度(U的三分之一。
8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，所述螺栓件(I)的喷射位置(200)设置在所述内通道(3)的外圆周上的凹槽(18)中。
9.根据权利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，在喷射时，在基体(2)上，尤其在其末端处构造一径向展开的法兰凸缘(12)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过位于所述基体(2)的其中存在所述法兰凸缘(12)的轴向区域(A1，A2，A3)中的注射口进行所述注射。
11.根据权利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，向所述型腔中进行注射是这样实施的，即，令纤维(F)在所述基体(2)中主要是平行于所述轴向方向(X-X)而定向。
12.根据权利要求1至11之一所述的方法，其特征在于，向所述型腔内注射是在隧道式浇口或者环形浇口，优选以圆盘形浇口或伞形浇口实施的。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在隧道式浇口中，向所述型腔内注射是通过至少两个，优选三个或四个以轴对称或中心对称方式布置的注射口进行的。
14.根据权利要求1至13之一所述的方法，其特征在于，所述经塑化处理的聚合物料是塑料，其形成所述成型件(I)的热塑性基体，尤其是聚邻苯二甲酰胺(PPA)或聚醚砜(PES)。
15.根据权利要求1至14之一所述的方法，其特征在于，在向所述型腔内进行注射时，在所述成型件(I)上构造如环形槽的内空隙和外空隙、如径向的凸出部分或内陷部分的内阶梯或外阶梯、和/或圆锥形部段(Al，A3，A5，A7)。
16.根据权利要求1至16之一所述的方法，其特征在于，所述经塑化处理的聚合物料中包含的纤维(F)的体积份额在2.5%至75%的范围内，优选质量份额在30%至70%的范围内，尤其含有质量百分比为50%、60%或65%的玻璃纤维。
17.根据权利要求1至16之一所述的方法，其特征在于，所述纤维(F)，尤其是在实施例中为玻璃纤维，所具有的长度在0.1mm至IOmm的范围内，优选在0.2mm至0.5mm的范围内。
18.根据权利要求1至17之一所述的方法，其特征在于，所述纤维(F)所具有的平均直径在大约3 μ m至35 μ m的范围内，优选在5 μ m至20 μ m的范围内。
19.根据权利要求1至18之一所述的方法，其特征在于，从所述法兰凸缘(12)到所述基体(2)的外过渡部分 (16)的轮廓按照“拉三角形法”形成，并优选具有额外的倒圆。
20.一种能够根据前述权利要求之一的方法制造的诸如螺栓、螺母、套管件、管插头、管状连接件等具有环形截面的成型件(I)，其具有用聚合基体制成的中空圆柱形的基体(2)，在所述聚合基体中嵌入有纤维(F)，在所述基体(2)的设定用来密封地容纳所述插头件(4)的内通道(3)中，沿轴向方向(X-X)依次排列具有不同功能的部段(A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8，A9，AZ)，即，用来安放所述周向密封件(5，6)、用来直接或间接地夹固和/或制动插头件⑷和/或用来支撑和/或引导所述插头件⑷， 其特征在于，所述基体(2)在其外围或在所述内通道(3)的壁上具有喷射位置(200)，所述喷射位置(200)设置在不用来放置所述周向密封件(5，6)或者夹固和/或制动插头件(4)的部段(Al，A2，A3，A5，A7，A8)或者部段(Al，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8，A9，AZ)的区域(14，15)中。
21.根据权利要求20所述的成型件(I)，其特征在于，具有权利要求2至19之一的特征部分所述的特征。
【文档编号】B29C45/26GK104010790SQ201280063046
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2012年12月6日 优先权日:2011年12月19日
【发明者】丹尼尔·德贝尔, 京特·西贝尔 申请人:福士汽车配套部件责任有限公司