专利名称：用两部件压力注射成型方法制造节气门单元的方法
技术领域：
在汽车领域中现在更多地将节气门单元作为塑料压力注射成型部件大批量地制造。这种节气门单元例如涉及在压力注射成型方法途径中制造的活门壳体及压力注射成型到该壳体中的活门。这些节气门单元使用在机动车中，它们经受-40℃与120℃之间的温度，由此必需考虑到在该温度范围中在用压力注射成型方法可达到的间隙宽度方面保证模制件的功能能力。
背景技术：
EP 0482 272 A1涉及一种活门单元。它公开了一种活门装置及用于在一个壳体内制造可运动的活门的方法，在此，壳体接收可运动的活门。活门及活门壳体在一个相同的模具中制造。在第一压力注射成型步骤中制造壳体，在随后的压力注射成型步骤中在其中成型出盘状的活门(Klappe)。在相对壳体可运动的活门上构造了密封区段，这些密封区段与活门壳体的壳体区域密封地相互配合。该活门最好是作成蝶形的活门及活门壳体涉及容纳构成蝶形结构的活门的壳体。借助该公开的方法可实现成本上合适得多地制造用于机动车领域的活门装置。在该实施方案中活门的位置及壳体位置被固定在横向于空气穿过方向的位置上。
US 5,304,336也涉及一种制造装置的方法，该装置包括一个可运动的部件及容纳该可运动的部件的壳体。可运动部件及壳体在压力注射成型方法的途径中通过按顺序的制造步骤来制造。最好壳体在第一方法步骤中被压力注射成型，而相对壳体可运动的部件在另一制造步骤中被压力注射成型，其中该运动部件位于至少部分闭合的位置上。通过该公开的制造方法可达到壳体的表面至少部分地用作用于在可运动的活门上构造密封区段的模具，以致在壳体与可相对该壳体运动的活门之间达到很窄的公差。并且根据该US 5,304,336，相对壳体可运动的活门也被构造成蝶形。该壳体最好涉及容纳蝶形的活门的壳体。
EP 0482 272 A1及US 5,304,336所公开的在压力注射成型方法的途径中制造空气导送部件的制造方法具有其缺点，即根据该方法可制造出具有功能缺陷的模制件。这基本上是由这样制造的装置中的轴支承及空气通过孔中所需的间隙宽度缺乏可调节性及重复精度引起的。借助这些方法通过在造型中即压力注射成型方法中的机器调节参数不能充分地有目的地影响间隙宽度以达到在活门闭合位置上确定的空气量。从一个生产周期到下个生产周期，所要求的、用于达到在活门闭合位置上确定的空气量的间隙宽度不能以满意的程度再现。
在多个活门中这种间隙的精度或等同性仅可在很小几个微米的范围中变化。这在机动车领域中具有很大意义，其中这些空气导送部件经受从-40℃到120℃(气缸头区域上的发动机运行温度)的大温度范围。由于根据上述制造方法的、成型工具的温度与注塑过程的周期时间的紧密联系，通过设于成型工具中的模腔不能得到所需的精度。这尤其是，在根据上述方案的方法中使用部分结晶的或无定形的热塑性高温塑料用于发动机室中的上述温度范围。根据由EP 0482 272 A1及US 5,304,336公开的制造方法，不能足够灵活地响应在成型即通过压力注射成型方法途径的加工过程中模塑材料中的过程波动如特性波动。所述波动不允许强地影响所获得装置的质量。
发明内容
通过根据本发明提出的方案可排除现有技术公开的方法的缺点，因为模制件即活门部件及壳体部件的成型不是在一个共同的模腔中进行的。根据本发明提出的方法，一个两部件(2-Komponenten)模具的这些模腔被分成两个彼此分开的模腔。两个彼此分开的模腔可借助转盘或分度盘或类似工具被配置在两个彼此分开的模具中。在第二注塑级期间活门部件的后注塑时壳体部件的重要成型区域的几何结构可通过第二模腔中带边缘的模具部分的外部几何结构相对第一模腔的改变被利用在第二注塑级中用于壳体部件(预注塑坯件)的弹性变形。因此提供了一种对在支承部位与壳体部件及活门部件边缘与壳体部件之间产生的间隙结构进行附加影响的可能性。在根据本发明提出的方法的两个彼此分开的模腔中将注塑部分结晶的及无定形的高温热塑性塑料，具有高的熔化温度及需要时高结晶度以及优异的抗热变形、耐油及耐燃料性。所使用的部分结晶的或无定形的高温热塑性塑料彼此具有低的摩擦系数及小的磨损率。
此外，根据本发明提出的压力注射成型方法的实施方案，在将壳体部件由第一注塑级中的第一模腔出模后使该壳体部件在第一注塑级中注射的塑料的玻璃化转变温度(Glastemperatur)之上直接地经受中间处理。该玻璃化转变温度代表这样一个玻璃化转变温度(Glasuebergangstemperatur)，在该温度以上塑料中聚合物链的分子运动突然增大(断裂特性从硬/脆过渡到粘弹性/弹性)。
在第一注塑级与第二注塑级之间预注塑的壳体部件的中间处理用于减小壳体部件(预注塑坯件)在以后工作中的扭曲变形的倾向。在预注塑坯件由第一注塑级的模腔出模后可使它直接地经受一个增高的温度水平，这里该温度水平高于在第一注塑级中使用的塑料材料的玻璃化转变温度。在中间处理期间的高温水平上在预注塑坯件的停留时间内-例如在一个加热箱中，通过在模腔中填充过程时的分子取向或预注塑坯件快速冷却过程中由于延迟的结晶效应诱发的应力下降到一个可忽略的剩余应力及变形水平上。若无在第一注塑级结束后的中间处理，所述分子取向或延迟结晶效应会导致在第一注塑级中注塑的壳体部件延续在数月或数年上的恢复变形。这导致在节气门单元工作时间上间隙尺寸的改变及对功能产生不利影响，直至活门部件可能被夹死至或固死，而该活门部件应可运动地设置在壳体部件的气体穿通口内。
通过预注塑的壳体部件的中间处理-及由此在将其置入第二注塑级内的第二模腔中之前-使壳体部件处于最小内应力及高的尺寸上可再现性的状态中。该中间处理同时用作缓冲步骤，用于在将壳体部件置入注塑模具或串联工作的注塑模具的第二模塑站内的第二模腔中之前在壳体部件内的部件温度或应力状态方面恒定保持预注塑壳体部件的状态。因此可避开可能的制造干扰，这些制造干扰会导致制造流程中的不均匀性及由此质量损失、预成型坯件的废品或再开炉损失。例如也可这样来避开制造干扰，即壳体部件被保持在一个炉内，直到制造干扰被消除及可继续进行制造。除了预注塑壳体部件(预注塑坯件)在一个加热箱中的热处理外，也可将以机械或电磁途径产生的振动耦合到预注塑的壳体部件中。此外该预注塑的壳体部件可经受一个暗黑的(schwarz)红外线辐射，以便使其中在模腔中注入过程中通过聚合物链取向或通过延迟结晶效应诱发的应力减小到对于下个过程影响不大的剩余应力水准上。由第一注塑站得到的预注塑坯件所经受的中间处理步骤一般地讲可用预注塑的壳体部件(预注塑坯件)的光及热来表征。
在根据本发明提出的用于节气门单元的制造方法的另一实施方案中，可在第一注塑级后的中间处理后及在将预注塑坯件置入第二注塑站的第二模腔前，在预注塑坯件中在用于成型活门部件的第二注塑塑料材料的后成型面上施加或涂抹另一材料。该另一材料优选用作打滑-润滑材料及作为间隔层，它例如也可用薄膜的形式施加及以后容易地通过热影响部分地或全部地被去除。
为了进一步减小壳体部件与活门部件之间的支承位置的摩擦阻力或磨损也可使用由第三材料作的衬套。该滑动或支承衬套可或者相对预注塑的壳体部件阻止转动地插入到该壳体部件中，以致使注塑在最好弯拱地成型的活门部件上的活门轴部分可以在衬套中转动，或也可插入在预注塑的壳体部件(预注塑坯件)中，以致这些衬套可相对预注塑的壳体部件转动，其中最好弯拱地构型的活门部件的活门轴部分被无相对转动地注塑到插入在预注塑的壳体部件的滑动或支承衬套的壁中。根据本发明提出的方法这两种实施方案均是可能的。支承衬套最好由一种磨损小的金属或非金属轴承材料制造。
借助根据本发明提出的、用于制造包括一个壳体部件及一个可相对该壳体部件运动的活门部件的节气门单元的方法，可在第一模腔中由第一塑料材料注塑壳体部件，接着将得到的壳体部件的预注塑坯件转送到一个与该第一模腔在空间上分开的第二模腔及在第二模腔中壳体部件的预注塑坯件内由第二塑料材料注塑可运动的活门部件以后，将一种第三材料施加到这样得到的两部件压力注射成型制件的间隙几何结构中。如果设有衬套的两部件压力注射成型制件内的间隙几何参数在施加第三材料前处在密封性技术条件之外，则在施加第三材料及需要时部分地去除第三材料以后使所述间隙几何参数现在处于密封性技术条件之内。根据本发明提出的方法的该实施方案，为了提高间隙密封性作为第三材料可用粉状固体材料或制备成膏状的材料施加到两部件压力注射成型制件中及以后再部分地去除。
如果一个两部件压力注射成型制件(Zweikomponenten-Sprtzgiessfertigteil)-它的壳体部件由第一塑料材料及其活门部件由第二塑料材料制造，及其中插入由第三材料作的衬套-的间隙几何结构在加入第四材料前处于密封性技术条件之外，则在施加第四材料及需要时部分地去除第四材料以后使所述间隙几何结构现在处于密封性技术条件之内。根据本发明提出的方法的该实施方案，为了提高间隙密封性，作为第四材料可用粉状固体材料或制备成膏状的材料施加到具有衬套的两部件压力注射成型制件中及以后再部分地去除。
以下将借助附图来详细地描述本发明。
附图为图1由第一塑料材料制成的一个预注塑的壳体部件，图2从入流方向上看的、具有弯拱的活门面的一个活门部件的视图，图3从背面看的、具有用筋加强的活门面的活门部件的视图，图4一个置入第二注塑站的预注塑坯件及用于注射第二塑料材料的第二模腔，图5.1，5.2在壳体部件的预注塑坯件中由第二塑料材料在第二模腔内注射的活门部件，所述活门部件的活门轴部分在图5.1中设有一个插入套管/滑动衬套及所述活门部件的活门轴部分根据图5.2直接地成型在预注塑坯件中，图6在通过第一注塑站及第二注塑站后在分开的模腔中得到的壳体部件、带有可运动的、在壳体部件的预注塑坯件中注塑的活门部件，图7，8预注塑坯件上的涂覆面，在第一注塑站中成型了预注塑坯件后在这些涂覆面上施加或涂擦或以薄膜形式施加打滑剂或润滑剂，图9在预注塑坯件由第一注塑站中取出后在其中插入的轴承衬套，及图10由第二塑料材料注塑的、具有插入套管/滑动衬套的活门件的仰视图。
具体实施例方式
图1表示由第一塑料材料作的预注塑的壳体部件。
使用在内燃机进气道中的一个节气门单元的壳体部件10作为注塑部件由第一塑料材料注塑而成。第一塑料材料既可是部分结晶的热塑性塑料，也可是无定形的高温热塑性塑料，它们具有高的熔化温度及必要时高结晶度以及优异的抗热变形、耐油及耐燃料性。可使用的无定形的高温热塑性塑料具有很高的玻璃化转变温度(Glastemperatur)，该玻璃化转变温度位于节气门单元的持续使用温度以上至少30K。此外所述材料具有低的摩擦系数及很小的磨损率。壳体部件10包括一个法兰11，在该法兰上与可利用的安装空间相应地设有法兰固定结构。壳体部件10限定了一个气体穿通口13，该气体穿通口构造在以壁厚16的壁中。在气体穿通口13的壁中设有彼此对置的孔14，用于接收一个在另一过程步骤中成型的活门部件17。壳体部件10作为预注塑坯件在第一注塑站中被制造。用标号15标示出多个注射点，通过这些注射点第一塑料材料被施加至第一注射站中。尽管在图1中仅表示出两个注射点15，而可设置多个例如多至8个注射点15，通过它们将第一塑料施加到第一模腔中。
由根据图2的视图可看到一个活门部件，该图由入流方向透视示出，及具有一个弯拱地构成的活门面。
图2中所示的活门部件17具有一个有些凸拱的活门面18，在其上注射成型有一个第一活门轴部分19及一个第二活门轴部分20。活门面18设有一个密封边缘23。带有成型上的第一活门轴部分19及成型上的第二活门轴部分20的活门部件17可由第二塑料材料制造，该第二塑料材料也可是具有高的熔化温度及需要时高结晶度的部分结晶的热塑性塑料或无定形的高温热塑性塑料。并且第二塑料材料也具有高的抗热变形、耐油及耐燃料性，此外与代表壳体部件10的预注塑坯件41的材料相比的特点是低的摩擦系数及很小的磨损率。在考虑方法技术参数的情况下，活门部件17也可用与在第一模腔中制造的预注塑坯件41相同的塑料材料来制造。
在预注塑的壳体部件(预注塑坯件)中注塑入的第二塑料材料-由它成型出最好弯拱地构成的活门部件17-可以是熔化温度比预注塑的壳体部件的第一塑料材料熔化温度低的部分结晶的热塑性塑料或无定形的高温热塑性塑料，或可在考虑方法技术条件的情况下作为第二塑料材料可使用其熔化温度比预注塑的壳体部件的第一塑料材料熔化温度高的部分结晶的热塑性塑料或无定形的高温热塑性塑料。
由图3可得到根据图2的活门部件从其背面看的视图，该活门部件在活门背面上具有背着入流侧的加强筋。
根据图3的透视图，活门部件17在其背面具有加强筋21。加强筋21由一个注射点24开始大致星形地延伸在活门面18的背面上，第二塑料材料通过该注射点注射到第二注塑站的第二模腔中。从活门部件17的活门面18起，延伸出第一活门轴部分19及在活门部件17的驱动侧上加长构成的第二活门轴部分20。由图3的视图可看到围绕在活门面18的边缘上的密封边23的背面。出于所需的机械强度的原因，加强筋也可在圆周方向上实施(例如为椭圆或圆的形状)。
由根据图4的视图可看到一个放置在第二注塑站中的预注塑坯件及第二模腔，用于将第二塑料材料通过注射点24用于活门部件的注射。
根据图4的视图的第二注塑站40包含一个预注塑坯件41，它被构成为节气门单元的壳体部件10。为了在第二注塑站40内实施第二注塑级将预注塑坯件41从第一注塑站的第一模腔中取出。在由第一塑料材料注塑了预注塑坯件41后，注塑装置中的预注塑坯件41可通过手动调换、通过操作一个输送预注塑坯件41的转盘、分度盘或操纵系统被输送到第二注塑站40。在第二注塑站40中设有第二模腔42，用于构成待组合在预注塑坯件41中的活门部件17。在第二注塑站40中后注塑活门部件17期间，在预注塑坯件41上主要模型区域的几何结构可通过第二模腔42的设有边缘的模具部分的外部几何形状相对第一模腔的改变被利用来在第二注塑站40内第二注塑级的范围中弹性变形或预加载预注塑坯件41。由此提供了一种从模具技术上对以后在活门部件17的密封边缘23与预注塑坯件41中的支承位置之间的间隙形成产生影响的可能性。
在使用根据本发明提出的方法的情况下，一方面活门部件17的密封边缘23可被这样地构型，以致活门部件17无接触地穿过预注塑的壳体部件10(预注塑坯件)中的气体穿通口13浸入注塑成品件中。在穿浸(durchtauchend)构型的活门部件17的结构中活门部件17上的密封边缘23在密封性技术条件上被视为密封的，即与应用相关地在活门部件17与气体穿通口13的内壁之间的间隙上允许2至6公斤/小时的空气质量流量，这视预注塑的壳体部件10中的气体穿通口13的直径而定在密封性技术条件的意义上被视为“密封的”。变换地，优选以弯拱的活门面注射到预注塑的壳体部件中的活门部件17也可成型为非穿浸(nicht-durchtauchend)的活门部件17，该活门部件在气体穿通口13内相对该气体穿通口中活门部件17的一个垂直的90°位置而言通常在一个8°与10°之间的倾斜位置中，达到其尽可能密封的位置。在非穿浸的活门部件17中，在预注塑的壳体部件10中可偏转的活门部件17的“密封位置”中在密封边缘23与气体穿通口13的内壁之间也允许数量级在2公斤/小时至6公斤/小时的空气质量流量。这样构成的非穿浸的节气门在密封性技术条件的意义上被视为“密封的”。与在预注塑的壳体部件10中气体穿通口13的直径定尺寸相关地也可允许比上述2公斤/小时至6公斤/小时更大的空气质量流量，其中节气门单元即使当出现更高的通过密封边缘23的空气质量流量时，在密封性技术条件的意义上仍被视为“密封的”。
根据图4中视图的第二注塑站40包括第二模腔42，该模腔由第一模具插入件43及第二模具插入件44的彼此相对的端面来确定。在第一模具插入件43的构成第二模腔42的边界的侧上构有一个轮廓部分47；此外在第一模具插入件43的向着第二模腔42的侧上有切槽24。由图4可看出通过第一模具插入件43的轮廓部分47可成型出构成在活门面18的背面上的加强筋21。加强筋21及活门面的轮廓将根据对需制造的节气门单元的机械上及流体技术上的要求来构造。除活门部件17的弯拱地构成的活门面18外，该活门面也可构造成平面的。
此外，第二模腔42还由第一芯件45及第二芯件46限定。注射入第二模腔42的第二塑料材料将围绕芯件45及46的彼此对置的顶部流动。由此在第二模腔42中成形出第一活门轴部分19及第二活门轴部分20的空腔。芯件45及芯件46在第二注塑站40中由套管48包围，这些套管可被作成在水平方向上及在垂直方向上能被抽出。为了改变几何结构在第一模具插入件43的下面置入一个间隔环49。
在图4中置入第二注塑站40中的预注塑坯件41包括一个用标号53标示的内壁及以壁厚16构成。预注塑坯件41的外壁用标号54指示。
在预注塑坯件41置入第二注塑站40以前，可根据本发明提出的方法，在第一注塑级即由第一模塑站脱模后与在预注塑坯件41置入图4中所示的第二注塑站40中之前进行一次预注塑坯件41的中间处理。在壳体部件10，41由第一模腔出模后，即在第一注塑级结束后可直接地将预注塑坯件41导入在第一塑料材料的玻璃化转变温度之上的中间热处理。这例如可在一个加热箱内进行。在进行中间处理的温度水平上，将使在注塑时在热塑性塑料中出现的诱发应力消退。这不仅适合于部分结晶的热塑性塑料也适合于无定形的高温热塑性塑料。在中间处理中预注塑坯件41数分钟的停留时间后使注入第一模腔时通过分子定向或在预注塑坯件41快速冷却时由延迟的结晶效应诱发的应力及热塑性塑料中的收缩效应消退到可忽略的剩余水平上。如不进行中间处理则由分子定向或在预注塑坯件41快速冷却时由延迟的结晶效应在部分结晶的热塑性塑料中诱发的应力将在接下来的工作时间中存在于预注塑坯件41内。由于中间热处理将避免该诱发的应力导致在节气门单元的长期工作时间上可能出现的预注塑坯件41的持续后变形及由此引起间隙几何结构的改变。由于未中间热处理通过壳体部件10即预注塑坯件41的后变形引起的间隙几何结构的改变在极端情况下可导致相对预注塑坯件41即相对壳体部件10可运动的活门部件17的可能的卡死。
也可在广泛意义上将光能量及热能量耦合到预注塑坯件41中来取代上述的中间热处理。例如可如下地进行中间处理将暗黑(Schwarze)红外线辐射耦合到预注塑的壳体部件10中；此外也完全可以将-由电磁或机械产生的-振动耦合到预注塑的壳体部件10中。振动能量射入到预注塑坯件41中同样可以导致第二注塑站40内的应力下降。
通过在第二注塑级即第二注塑站40前进行的中间处理使预注塑坯件41在置入第二注塑站40的第二模腔42以前处于很少内部应力及高的尺寸可再现性的状态。接着第一注塑级的中间处理同时用作在使预注塑坯件41的部件温度方面保持状态恒定的缓冲步骤。经受了中间处理的预注塑坯件41具有与在第一注塑站内第一注塑级结束后的温度水平大致相同的温度上。由此可尽可能地防止可能对制造的干扰-这些干扰导致加工过程中的不均匀性及由此引起质量的损失-及预注塑坯件41的废品或在高温时通过壳体部件10的预注塑坯件的中间存放引起的再开炉损失。
在根据本发明提出的方法的另一实施方案中，在第一注塑站与预注塑坯件41置入第二注塑站40之间进行的预注塑坯件41的中间处理后，在预注塑坯件中在第二塑料材料的后来的成型面上施加或涂抹另外的第三材料。该另外的第三材料的施加将防止预注塑坯件41的第一塑料材料与第二塑料材料的直接接触，由该第二塑料材料在第二注塑站40中在第二注塑级中注塑活门部件17。因此也可使用否则会彼此粘附及它们的使用在其它情况下会是无意义的塑料材料。第一塑料材料在第二塑料材料上的粘附将通过另外的第三材料的施加或涂抹来防止。通过该另外的第三材料的施加或涂抹也可使用相同的第一及第二塑料材料。对于该另一材料可最好使用打滑或润滑材料，它们作为固体或膏状制备的材料来施加。这可减小摩擦力及由此使彼此形成接触的部分、即气体穿通口13的内面与活门面18的密封边缘23以及轴支承之间的摩擦损耗显著地减小。此外该施加在成型(模具)面上的另外的第三材料可起到隔离层的作用。它既可通过涂抹也可通过薄膜形式施加及以后例如通过热影响方便地完全或部分被清除。因此该另外的第三材料可用于形成一个附加的、可非常精确调节的间隙量，该间隙量在第二注塑站40中第二塑料材料注塑过程的范围中还不能得到。
由图5.1及5.2可看到第二模腔，该模腔中被完全地注满第二塑料材料，其中在根据图5.1的实施方案中在预注塑坯件中加入了一个置入套管，及在图5.2所示的实施方案中活门部件被直接地注射到预注塑坯件的壁上。
通过第一模具插入件43中的注射点24，将第二塑料材料57注射到图5.1及5.2中不再存在的第二模腔42中，在此状态中该第二模腔已完全被第二塑料材料57充满。相应于这两个限定第二模腔42的模具插入件43及44的轮廓部分，活门部件17在预注塑坯件41中被成型。在活门部件上成型上由第二塑料材料57形成的活门轴部分19及20。通过在第二注塑站40中可移动的成型芯件45或46将在活门轴部分19或20中形成空腔(参见根据图1及3的视图)，以避免材料的积聚。
活门轴部分19或20穿过作为壳体部件10的预注塑坯件41的内壁。预注塑坯件41的内壁由标号53指示，其外壁由标号54指示。根据第一模具插入件43及第二模具插入件44的彼此朝向的、现在构成由第二塑料材料57填充的第二模腔42的边界面的造型，在活门轴部分19或20上产生出相反侧的、描绘预注塑坯件41的壁的光面。在轴向上接着第一密封面55地，可在活门轴部分19或20上在第二注塑级前在预注塑坯件41的用于活门轴的孔14中插入或压入滑动套管52(参见根据图5.1的视图)。这些滑动套管当第二塑料材料57通过注射点24注射入时将被第二塑料材料填充及由此精确配合地被接收在第一活门轴部分19或第二活门轴部分20上。用标号52指示的滑动套管由一种第三材料在相应的活门轴部分19，20的轴向长度上构成，该第三材料具有摩擦小及磨损小的特性。根据图5.2中的视图，活门轴部分20被直接地注塑在预注塑坯件41的壁上，没有中间连接如图5.1中所示的置入套管。类似地，这也适合于第一活门轴部分19。
但同样好的也可以是，在图5.2中所示的位于活门部件17的驱动侧的活门轴部分20上-该图中表示为无滑动套管52-，或者在阀轴部分19，设置一个相应的滑动套管。由图5.1所示，在活门轴部分19上设有一个滑动套管52。
由图6可看到在经过第一及第二注塑级后在分开的第一及第二模腔中得到的模制件，它具有注射在一个空气导送装置装置的壳体部件10中的、可运动的活门部件17。由图6可看出，作为壳体部件10的预注塑坯件接收了活门部件17。在由第二塑料材料57作的活门面18的密封边缘23与气体穿通口13的内壁53之间通过材料的收缩出现一个活门间隙61。此外在活门支承的区域中出现活门间隙62。在图6中未示出的用于接收活门轴部分19或20的孔被这些活门轴部分穿过，其中第二活门轴部分20在轴向长度上延长地构成。根据图6中视图的两部件压力注射成型制件60在其基部区域包括法兰11，该法兰可根据所提供的安装空间及孔分布图与其它的进气道部件例如被连接在内燃机上。
在图6的视图中，转动到闭合位置中的活门部件17在活门部件17的活门面18的密封边缘23与壳体部件10的气体穿通口13的内壁53之间形成一个活门间隙61的情况下闭合该气体穿通口13。在第一注塑站中第一注塑级内被制造的作为节气门单元的壳体部件10的预注塑坯件41由第一塑料材料制成；而在第二注塑站40的第二模腔42中被注塑的活门部件17由第二塑料材料57制成。
由图7及8的视图可看到一个节气门单元的壳体的预注塑坯件上的多个涂覆面，在该预注塑坯件成型后将在这些涂覆面上施加、涂擦或以薄膜形式施加打滑/润滑材料。
在第一注塑站内制造预注塑坯件41后及将该预注塑坯件41置入第二注塑站40前，将预注塑坯件41中间处理后，在用于第二塑料材料57的、后来的成型面63或64上-该第二塑料材料随后将被注射入由预注塑坯件41限定的第二模腔42中-施加另外的第三材料，以使得预注塑坯件41的第一塑料材料不直接与第二塑料材料57相接触，由该第二塑料材料将在第二注塑站42中制造出活门部件17连同活门轴部分19及20。因此在使用根据本发明的具有彼此分开的模腔的方法的情况下，也可使用在其它情况下会相互粘附的塑料材料。
这也使得使用相同的第一及第二塑料材料来制造节气门单元成为可能。
用其来处理预注塑坯件41上的第一成型面63及第二成型面64的该另外的第三材料允许使用彼此在其它情况下会粘附的塑料材料。在第一成型面63或第二成型面64上施加的该另一材料优选是打滑/润滑材料，它最好是以固体粉未或以膏状的制备材料或以薄膜来施加。该材料用于减少摩擦力及由此减小预注塑坯件41的形成滑动接触的部分即其内壁53与由第二塑料材料57作的活门部件17的密封边缘23之间的摩擦磨损。在这方面应强调，节气门单元的活门部件17既可被构造成穿浸的也可被构造成非穿浸的活门部件17。穿浸地构成的活门部件17无止挡地被接收在气体穿通口13中，而非穿浸构型的活门部件17与一个构成在气体穿通口13的内壁53上的止挡相互配合。在活门部件17的两种实施方案、即穿浸及非穿浸的实施方案中，通过活门部件17的密封边缘23与气体穿通口13的内壁53出现间隙，这些间隙被2公斤/小时与6公斤/小时之间的空气质量流量流过，其中该空气质量流量与预注塑的壳体部件10中的气体穿通口13的尺寸相关。与预注塑的壳体部件10中的气体穿通口13的直径尺寸相关地，也允许更大的空气质量流量通过穿浸地构成的或非穿浸地构成的活门部件17的密封边缘13，在这些情况下，在密封性技术条件的意义上该节气门单元被视为“密封”的。此外，所述被施加在第一成型面63或第二成型面64上的另外的第三材料起到间隔层的作用。在其功能上作为间隔层的该另外的第三材料可以作为薄膜被施加在环形构型的第一成型面63上。这提供的优点是，该间隔层后来易于全部或部分地被清除，例如通过热影响来清除。该另外的第三材料在预注塑坯件41的第一成型面63上的施加使得可以形成可非常精确调节的间隙尺寸62(参见根据图6的视图)。
根据图8，也可将所述另外的第三材料施加在第二成型面64上，该面通过预注塑坯件41的壁中的这些用于接收活门轴部分19及20的孔14的内面构成。在第一注塑站中制造了预注塑坯件41及其中间处理后以及在将预注塑坯件41置入第二注塑站40以前，与对于根据图7的视图中壳体部件41的成型面63类似地可以使接收活门轴部分19或20的这些孔14涂上所述另外的第三材料的层。所述另外的第三材料在这些孔的区域中的施加可通过涂覆，涂擦或用薄膜材料覆盖来实现。
在根据图8的视图中，预注塑坯件41在由第一模塑站取出后在这些孔14的内侧区域中用所述另外的第三材料来涂层。
在节气门单元的作为本发明基础的制造方法的另一优选构型方案中，在中间热处理后及在将由第一注塑级得到的预注塑坯件41置入第二模腔42中之前，使预制好的支承衬管在相应的预加载下插入或压入到构成在预注塑坯件41的壁中的孔14中(参见根据图9的视图)。
由图9可看出，第一滑动套管70及第二滑动套管71可被构型成套筒形式的插入件，它们被用预应力压入到壳体部件10的限定气体穿通口13的壁的孔中。
构成节气门单元的壳体部件10的预注塑坯件41由第一塑料材料注塑而成，其中它的气体穿通口13由一个以壁厚16构成的塑料管构成。在预注塑坯件41的基部区域具有法兰11，该法兰根据其孔布置图设有一些不同定位的法兰孔12。在气体穿通口13的壁中的孔14内被插入或压入了滑动套管70或71(参见根据图10的视图)。
滑动套管70，71或根据图5.1视图的滑动套管52压入到预注塑的壳体部件10的限定气体穿通口13的壁中，这起到防止滑动套管70或71转动的作用。在此情况下，活门轴部分19或20被这样制造，即它们相对于防转动地置入预注塑的壳体部件10中的滑动套管70，71是可转动的。变换地，滑动套管70，71可以被可转动地注射成型在预注塑的壳体部件10的壁中，在此情况下活门部件17的活门轴部分19或20无相对转动地后注塑在滑动套管70或71中。
图10表示由第二塑料材料注塑的、具有压入的滑动套管的活门部件的一个剖切的仰视图。
由根据图10的视图可看到在活门部件17的活门面18的底面上构造了由注射点24例如星形延伸的加强筋21。通过抽走可水平抽出的第一芯件或第二芯件45或46可清楚地看到在第一活门轴部分19或第二活门轴部分20中的空腔。在第一活门轴部分19或第二活门轴部分20上可看到第一滑动套管70或第二滑动套管71，它们在由第二塑料材料57在第二注塑站40的第二模腔42中注塑活门部件17之前被压入或插入到气体穿通口13的壁中的孔14内。
在活门面18的密封边缘23与气体穿通口13的内面53之间出现如图6中所示的间隙尺寸61。在滑动套管70或71上根据选择的公差在活门部件17的两个彼此对置的支承位置上出现间隙尺寸62。标号54指示壳体10的外壁，该壳体以材料厚度16构成。
由标号52指示的滑动套管可这样地被插入预注塑坯件41的壁中，即滑动套管51，52防转动地被接收在该壁中。抗扭转地由活门部件17的活门轴部分19及20成型出的滑动套管52允许构造有弯拱形活门面18的活门部件17的转动运动；另一方面滑动套管52也可作成这样，即根据图5.1的视图活门部件17的活门轴部分19及20无相对转动地成型在滑动套管52中。在此情况下，滑动套管52这样地插入在预注塑坯件41的壁中，使滑动套管52相对预注塑的壳体部件10(预注塑坯件41)可以转动。虽然在图5.1中仅表示出活门部件17的一半，该活门部件的活门轴部分19被滑动套管52包围，活门部件17可在两侧上被预注塑坯件41中的置入套筒接收。同样可以-如图5.2所示地-两个活门轴部分19及20无中间连接滑动套管52直接地被接收在预注塑坯件41中.
在根据本发明提出的方法的另一有利构型中，为了影响或易于调节预注塑坯件41的内壁53与活门部件17的密封边缘23之间的间隙几何参数61或62，代表塑料的注塑位置的注射点24或15可有目的地被定位在用于待成型的部件10，41或17，51的空腔上。通过代表第一模腔及第二模腔的注射点的注射点15或24，塑料熔化物进入，用于填充到第一注塑站或第二注塑站40中的空腔中。通过塑料熔化物的流动定向，塑料材料中的链分子及其加强与填充材料彼此的定向可与注射点15，24的几何位置相关地这样影响成品预注塑坯件41及活门部件17的收缩特性，即在与注塑过程相接的冷却阶段期间，节气门单元-即两部件压力注射成型制件60-，在活门部件17的支承位置-该活门部件或是穿浸或是非穿浸地构型的-与滑动套管52，70，71之间形成所需的间隙尺寸61，62，即在密封边缘23与气体穿通口13的内壁53之间几个微米的所需间隙尺寸。在根据本发明制造的节气门单元工作时及在极端的温度变化时，在预注塑坯件41的气体穿通口13的内壁53与活门部件17的密封边缘23之间的间隙尺寸保持尽可能恒定及不产生变化，这些变化会对活门部件17-该活门部件或是穿浸地或非穿浸构型的-与气体穿通口13的内壁53之间的密封位置中出现的空气质量流量产生不利影响。
在当前使用的、用于作为壳体部件10的预注塑坯件41及活门部件17的塑料材料方面，这些塑料材料可具有高的纤维加强成分。由于高的纤维加强成分-它在聚合物链(Polymerketten)的反向定向(Rueckorientierung)时起到在纤维方向上减小几何变化及减小纤维方向上膨胀系数的作用-可通过限定气体穿通口13的壁圆周上活门平面附近的多个点状注射点15注塑预注塑坯件41并且活门部件17本身在中心中央地注塑，以达到注塑制件60在间隙尺寸61，62方面的高的几何稳定性。在注塑到预注塑坯件41中的活门轴部分19，20的区域中，在活门轴部分19或20中的纤维延伸与活门部件17的轴平行地定向，由此调节收缩特性，这导致在预注塑坯件41中及在它之中成型出的活门部件中具有相似的收缩。
借助根据本发明提出的、在两个依次通过的注塑站上在空间上彼此分开的模腔中进行的两部件压力注射成型方法，可通过根据本发明提出的方法以高精度制造节气门单元，其中后加工过程可以忽略，预注塑坯件41的废品率迅速下降及产生的间隙几何尺寸61或62在该空气导送装置的工作寿命期间由于引起变形的内应力的早期减少可保证不变。
借助根据本发明提出的用于制造节气门单元的另一个最后的实施方案，在活门部件17的密封边缘23与气体穿通口13的内壁53之间以及在置入套管或滑动套管之间出现不允许的大的间隙尺寸61，62的情况下将在该两部件压力注射成型制件60中施加一种另外的第四材料。借助该另外的第四材料，不仅在彼此可相对运动的活门部件17与气体穿通口13的内壁53之间，而且在活门轴部分19及20与滑动套管52，70及71之间且并在滑动套管52，70与预注塑的壳体部件10中的孔之间施加一个滑动层。如果施加的该第四材料又被全部或部分地去除，则可使两部件压力注射成型制件60中的例如先前处在密封性技术条件之外的间隙尺寸61，62又位于节气门单元的密封性技术条件以内。类似上述地，用于节气门单元的相应密封性技术条件总是与作为预注塑坯件41的预注塑的壳体部件10中的气体穿通口13的直径相关的。当通过密封边缘23与预注塑的壳体部件10的内壁53之间的间隙或者在间隙几何结构61，62上产生的空气质量流量在2公斤/小时至6公斤/小时的范围内时，则满足该密封性技术条件的节气门单元在所述密封性技术条件的意义上被视为“密封”的。
参考标号表10壳体部件 11法兰12法兰固定结构 13气体穿通口14用于活门轴的孔15用于施加第一塑料材料的注射点 16壁厚17活门部件 18活门面19第一活门轴20第二活门轴21加强筋23密封边缘24用于第二塑料材料的注射点 40第二注塑站41预注塑坯件 42用于活门部件17的第二空腔43第一模具插入件44第二模具插入件45第一芯件(可水平抽出) 46第二芯件(可水平抽出)47第一模具插入件的轮廓部分48用于芯件的套筒(水平或垂直可抽出)
49间隔环 52滑动衬套53预注塑坯件41的内壁 54预注塑坯件41的外壁55密封面 57第二塑料材料60由第二注塑站40出来的两部件压力注射成型制件61气体穿通口的活门间隙62活门支承的间隙几何参数63分隔介质(层)的第一涂覆面64分隔介质(层)的第二涂覆面70第一滑动衬套71第二滑动衬套
权利要求
1.用于制造节气门单元的方法，该节气门单元包括一个壳体部件(10，13，53)及一个可相对该壳体部件运动的活门部件(17，18，23)，该方法具有以下方法步骤a)在第一模腔中由第一塑料材料注塑壳体部件(10，13，53)，b)将根据方法步骤a)得到的壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)转送到一个与该第一模腔在空间上分开的第二模腔(42)，c)在第二模腔(42)中在壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)内由第二塑料材料(57)注塑可运动的活门部件(17，18，23)。
2.用于制造节气门单元的方法，该节气门单元包括一个壳体部件(10，13，53)及一个可相对该壳体部件运动的活门部件(17，18，23)，该方法具有以下方法步骤a)在第一模腔中由第一塑料材料注塑壳体部件(10，13，53)，b)将根据方法步骤a)得到的壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)转送到一个与该第一模腔在空间上分开的第二模腔(42)，c)在第二模腔(42)中壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)内由第二塑料材料(57)注塑可运动的活门部件(17，18，23)，及d1)在很高的温度上将壳体部件(10，13，53)出模及保持该温度，用于消除应力及实现再结晶过程。
3.用于制造节气门单元的方法，该节气门单元包括一个壳体部件(10，13，53)及一个可相对该壳体部件运动的活门部件(17，18，23)，该方法具有以下方法步骤a)在第一模腔中由第一塑料材料注塑壳体部件(10，13，53)，b)将根据方法步骤a)得到的壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)转送到一个与该第一模腔在空间上分开的第二模腔(42)，c)在第二模腔(42)中壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)内由第二塑料材料(57)注塑可运动的活门部件(17，18，23)，及d2)将壳体部件(10，13，53)由第一模腔出模及对得到的预注塑坯件(41)进行中间处理，用于在预注塑坯件(41)内的有目的的应力减小。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于作为预注塑坯件(41)的中间处理对其进行一个中间热处理。
5.根据权利要求3的方法，其特征在于作为预注塑坯件(41)的中间处理在该预注塑坯件中施加或入射振动。
6.根据权利要求1，2或3的方法，其特征在于使用具有高熔化温度的部分结晶的热塑性塑料作为第一塑料材料。
7.根据权利要求1，2或3的方法，其特征在于使用具有很高的玻璃化转变温度的无定形的高温热塑性塑料作为第一塑料材料。
8.根据权利要求1，2或3的方法，其特征在于活门部件(17，18，23)的第二塑料材料(57)是部分结晶的热塑性塑料，它具有与注塑预注塑坯件(41)的塑料材料相比更低的熔化温度。
9.根据权利要求1，2或3的方法，其特征在于活门部件(17，18，23)的第二塑料材料(57)是无定形的热塑性塑料，它具有与注塑预注塑坯件(41)的塑料材料相比更低的熔化温度。
10.根据权利要求1，2或3的方法，其特征在于活门部件(17，18，23)的第二塑料材料(57)是部分结晶的热塑性塑料，它具有与注塑预注塑坯件(41)的塑料材料相比更高的熔化温度。
11.根据权利要求1，2或3的方法，其特征在于活门部件(17，18，23)的第二塑料材料(57)是无定形的热塑性塑料，它具有与注塑预注塑坯件(41)的塑料材料相比更高的熔化温度。
12.用于制造节气门单元的方法，该节气门单元包括一个壳体部件(10，13，53)及一个可相对该壳体部件运动的活门部件(17，18，23)，该方法具有以下方法步骤a)在第一模腔中由第一塑料材料注塑壳体部件(10，13，53)，b)将根据方法步骤a)得到的壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)转送到一个与该第一模腔在空间上分开的第二模腔(42)，c)在第二模腔(42)中壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)内由第二塑料材料(57)注塑可运动的活门部件(17，18，23)，及d3)将根据方法步骤c)在预注塑坯件(41)内得到的活门部件(17，18，23)在活门部件(17，18，23)于预注塑坯件(41)内的一个构成最窄的间隙几何结构的位置上或在活门部件(17，18，23)于预注塑坯件(41)内的一个在用于活门部件(17，18，23)的第二塑料材料注塑期间确定的密封位置上成型。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于在预注塑坯件(41)内在一个使得穿过气体穿通口(13)的穿浸成为可能的位置上注塑活门部件(17，18，23)。
14.根据权利要求12的方法，其特征在于在预注塑坯件(41)内由第二塑料材料(57)在一个阻止活门部件(17，18，23)通过气体穿通口(13)的横截面穿浸的倾斜放置的位置上注塑活门部件(17，18，23)。
15.根据权利要求2，3或12的方法，其特征在于根据方法步骤d1)，d2)，d3)及在考虑到所使用的塑料材料的膨胀和/或收缩或再结晶及考虑到流变特性如液流特性，分子链定向及可能的恢复的情况下，有目的地调节活门部件(17，18，23)与壳体部件(10)的气体穿通口(13)以及活门部件(17，18，23)的支承位置之间的间隙(61，62)。
16.根据权利要求3的方法，其特征在于根据方法步骤d2)在第一塑料材料的玻璃化转变温度以上进行预注塑坯件(41)的中间处理。
17.用于制造节气门单元的方法，该节气门单元包括一个壳体部件(10，13，53)及一个可相对该壳体部件运动的活门部件(17，18，23)，该方法具有以下方法步骤a)在第一模腔中由第一塑料材料注塑壳体部件(10，13，53)，b)将根据方法步骤a)得到的壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)转送到一个与该第一模腔在空间上分开的第二模腔(42)，c)在第二模腔(42)中壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)内由第二塑料材料(57)注塑可运动的活门部件(17，18，23)，及d4)在方法步骤a)后在预注塑坯件(41)中用于随后待注塑的活门部件(17，18，23)的第二塑料材料(57)的多个成型面(63，64)上施加一种第三材料。
18.根据权利要求17的方法，其特征在于该第三材料作为打滑或润滑材料被施加在预注塑坯件(41)的这些成型面(63，64)上。
19.根据权利要求17的方法，其特征在于第三材料以薄膜形式作为间隔层被施加在预注塑坯件(41)的这些成型面(63，64)上。
20.根据权利要求17，18，19的方法，其特征在于第三材料在随后的处理步骤中通过热处理部分地或全部地被从得到的两部件压力注射成型制件(60)中除去。
21.用于制造节气门单元的方法，该节气门单元包括一个壳体部件(10，13，53)及一个可相对该壳体部件运动的活门部件(17，18，23)，该方法具有以下方法步骤a)在第一模腔中由第一塑料材料注塑壳体部件(10，13，53)，b)将根据方法步骤a)得到的壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)转送到一个与该第一模腔在空间上分开的第二模腔(42)，c)在第二模腔(42)中壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)内由第二塑料材料(57)注塑可运动的活门部件(17，18，23)，及d5)在将预注塑坯件(41)转送到第二模腔(42)之前或期间相对预注塑坯件(41)阻止转动地将衬套(70，71)插入到预注塑坯件(41)的孔(14)中。
22.用于制造节气门单元的方法，该节气门单元包括一个壳体部件(10，13，53)及一个可相对该壳体部件运动的活门部件(17，18，23)，该方法具有以下方法步骤a)在第一模腔中由第一塑料材料注塑壳体部件(10，13，53)，b)将根据方法步骤a)得到的壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)转送到一个与该第一模腔在空间上分开的第二模腔(42)，c)在第二模腔(42)中壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)内由第二塑料材料(57)注塑可运动的活门部件(17，18，23)，及d6)在将预注塑坯件(41)转送到第二模腔(42)之前或期间施加衬套(70，71)及相对活门部件(17，18，23)的活门轴部分(19，20)阻止转动地后注塑。
23.根据权利要求21或22的方法，其特征在于衬套(70，71)由相对第一或第二塑料材料(57)具有低摩擦系数的金属或非金属材料制成。
24.用于制造节气门单元的方法，该节气门单元包括一个壳体部件(10，13，53)及一个可相对该壳体部件运动的活门部件(17，18，23)，该方法具有以下方法步骤a)在第一模腔中由第一塑料材料注塑壳体部件(10，13，53)，b)将根据方法步骤a)得到的壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)转送到一个与该第一模腔在空间上分开的第二模腔(42)，c)在第二模腔(42)中壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)内由第二塑料材料(57)注塑可运动的活门部件(17，18，23)，其中用于施加壳体部件(10，13，53)及活门部件(17，18，23)的塑料材料的注射点(15，24)被这样定位在这些模腔中，使得通过塑料材料以及其加强和填充材料的链分子的流动取向在冷却阶段期间这样影响壳体部件(10，13，53)及活门部件(17，18，23)的收缩特性，使得活门部件(17，18，23)的第二塑料材料(57)合乎目的地、离开壳体部件(10，13，53)地收缩，以调节间隙(61，62)。
25.用于制造节气门单元的方法，该节气门单元包括一个壳体部件(10，13，53)及一个可相对该壳体部件运动的活门部件(17，18，23)，该方法具有以下方法步骤a)在第一模腔中由第一塑料材料注塑壳体部件(10，13，53)，b)将根据方法步骤a)得到的壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)转送到一个与该第一模腔在空间上分开的第二模腔(42)，c)在第二模腔(42)中壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)内由第二塑料材料(57)注塑可运动的活门部件(17，18，23)，及d7)在两部件压力注射成型制件(60)的间隙几何结构(61，62)中施加一种第三材料，其中这些间隙几何结构(61，62)参数在施加第三材料前处于密封性技术条件之外，及在施加第三材料以后-需要时部分地去除第三材料-则处在密封性技术条件内。
26.用于制造节气门单元的方法，该节气门单元包括一个壳体部件(10，13，53)及一个可相对该壳体部件运动的活门轴部件(17，18，23)，该方法具有以下方法步骤a)在第一模腔中由第一塑料材料注塑壳体部件(10，13，53)，b)将根据方法步骤a)得到的壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)转送到一个与该第一模腔在空间上分开的第二模腔(42)，c)在第二模腔(42)中壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)内由第二塑料材料(57)注塑可运动的活门部件(17，18，23)，及d8)在具有衬套(70，71)的两部件压力注射成型制件(60)的间隙几何结构(61，62)中施加一种第四材料，其中这些间隙几何结构(61，62)参数在施加第四材料前处在密封性技术条件之外，及在施加第四材料以后-需要时部分地去除第四材料-则处在密封性技术条件之内。
全文摘要
本发明涉及用于制造节气门单元的方法，该节气门单元包括一个壳体部件(10，13，53)及一个可相对该壳体部件运动的活门部件(17，18，23)，包括以下方法步骤首先在第一模腔中由第一塑料材料注塑壳体部件(10，13，53)。将得到的壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)转送到与第一模腔在空间上脱联的第二模腔(42)。在第二模腔(42)中壳体部件(10，13，53)的预注塑坯件(41)内由第二塑料材料(57)注塑可运动的活门部件(17，18，23)。在将预注塑坯件(41)转送到第二模腔(42)以前进行预注塑坯件(41)的中间处理以影响收缩性能及合乎目的地协调各部件(41；17，18，23)之间的间隙几何结构。
文档编号F16K1/22GK1816436SQ200480018971
公开日2006年8月9日 申请日期2004年6月15日 优先权日2003年7月1日
发明者克里斯蒂安·洛伦茨, 沃尔弗拉姆·哈塞特, 约翰内斯·迈韦斯, 沃尔夫－英戈·拉策尔, 约亨·克塞尔, 罗兰·施赖伯 申请人:罗伯特·博世有限公司