Verwendung eines zumindest abschnittsweise strahlenvernetzten thermoplastischen Werkstoffs in einem Kraftfahrzeug

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines thermoplastischen Werkstoffs in einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs oder an einer Komponente zumindest eines Nebenaggregates eines Kraftfahrzeuges, wie einer Kupplung, einem Getriebegehäuse, einer Flüssigkeitspumpe, einer Spannvorrichtung, einer Dichtung, einem Faltenbalg und/oder einer Magnetspule.

Das Verstärken von thermoplastischen Werkstoffen mittels einer Strahlenvernetzung ist bereits seit geraumer Zeit bekannt. Auch ein Strahlenvernetzen von thermoplastischen Elastomeren ist bereits seit einigen Jahren bekannt. Doch kommen solche Produkte im Wesentlichen nur außerhalb einer Kraftfahrzeugverwendung zum Einsatz. Als vorwiegendes Anwendungsfeld sind medizintechnische Gerätschaften und in der Elektroindustrie verwendete Produkte aufzu- führen.

In der Kraftfahrzeugindustrie werden im Regelfall höherwertige Materialien wie PPS-GF40 verwendet, die in Einzelfällen, wie etwa in der DE 10 2005 031589 A1 durch PS-S-GF30 ersetzt werden. Allerdings ist auch dieser Werkstoff immer noch relativ kostenintensiv.

Bei kleineren Getrieberädern für elektrische Zahnstangenlenkungen ist ein Nachvernetzen des verwendeten Werkstoffs etwa aus der DE 10 2007 000923 A1 bekannt. Das Zurückgreifen auf eine Strahlenvernetzung ist grundsätzlich auch bei Öl- oder Kraftstofffiltergehäusen aus der DE 10319653 B4 bekannt. Bei Kunststofflüftern von Kühlgebläsen bei Kraftfahrzeugen ist eine Strahlenvernetzung be- stimmter Strukturen auch aus der DE 10 2007 030941 A1 bekannt.

Im Bereich von Dichtungen ist grundsätzlich auch der Rückgriff auf ein strahlenvernetztes Polymer bekannt, etwa aus der DE 3602963 A1 . Allerdings ist es bisher unbekannt, bei Komponenten einer Verbrennungskraftmaschine oder Komponenten eines Nebenaggregates, wie einer Kupplung, einem Getriebegehäuse, einer Flüssigkeitspumpe, einer Spannvorrichtung, einer Dichtung, einem Faltenbalg und/oder einer Magnetspule, an die hohe Leistungsanforderung ge- stellt werden, kostengünstige und traditionell eher minderwertige

Werkstoffe zu verwenden.

Hier ist es dann auch die Aufgabe der Erfindung, relativ preiswerte Werkstoffe für diese Anwendungsfälle zur Verfügung zu stellen, die dann aber auch gleichzeitig hoch belastbar sind. Teure Materialien, wie etwa PPS-GF40 sollen durch preiswerteres Material ersetzt werden. Teures verarbeitungskritisches PA46 soll ebenfalls durch preiswerte aber hoch belastbare Werkstoffe ersetzt werden. Der Werkstoff für die entsprechenden Anwendungsfälle soll auch eine Alter- native zu bisher verwendeten glasfaserverstärktem Polyphtalamid bilden. Ferner soll die Vielseitigkeit erhöht werden, um auch eine Anwendbarkeit bei Dichtungen und Faltenbälgen zu ermöglichen. Eine leistungsgerechte Auslegung der Komponenten durch entsprechende Werkstoffe bei Niedrighaltung der Kosten soll dadurch er- möglicht werden. Offenbarung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass der Werkstoff zumindest abschnittsweise strahlenvernetzt ist.

Auf diese Weise können kostengünstige Werkstoffe für unterschiedliche Einsatzzwecke in unmittelbarer Nähe zur Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug auf ein Niveau angehoben werden, so dass sie höheren Leistungsanforderungen standhalten. Mechani- sehe, thermische und chemische Eigenschaften der Werkstoffe werden verbessert, ohne aber die Material kosten besonders zu erhöhen. Die Markomoleküle werden mit einer energiereichen Strahlung, wie etwas Beta- oder Gammastrahlung beaufschlagt, um ein Aufspalten zu erwirken und nachfolgend das Eingehen kovalenter Bin- düngen zu ermöglichen, so dass die einzelnen Molekülketten miteinander verbunden werden. Auf diese Weise lassen sich belastbarere und gleichzeitig kostengünstigere Werkstoffe in einer Verbrennungskraftmaschine oder ihren Nebenaggregaten einsetzen. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.

So ist es von Vorteil, wenn der Werkstoff ein thermoplastisches E- lastomer ist. Gerade bei einer Strahlenvernetzung von Dichtungen und/oder Faltenbälgen lässt sich ein solcher Werkstoff als Ersatz von Gummi vorteilhaft verwenden.

Es ist auch von Vorteil, wenn der Werkstoff ein Polyamid ist, da dann Polyphenylsulfide ersetzbar sind. Auch Polyphtalamidwerkstof- fe können ersetzt werden, was insbesondere bei sogenannten

„Clutch sleeve cylinder-Gehäusen" in Kupplungsglocken als positiv zu bemerken ist. Um die Festigkeit und die mechanische Belastbar- keit weiter zu erhöhen, ist es von Vorteil, wenn der Werkstoff ein glasfaserverstärkter Werkstoff ist.

Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn der Werk- stoff 15 bis 50 Gewichtsprozent Glasfasern aufweist. Gerade bei

Wasserpumpenflügelrädern hat sich dieses Glasfaserverstärkungsverhältnis, insbesondere bei Thermoplasten wie Polyamid, z.B. PA66, als vorteilhaft herausgestellt. Wenn der Werkstoff ein PA66- Werkstoff ist, so kann insbesondere bei Kettenspannerwendungen von ausschussträchtigem hochviskosem PA66 auf niedrigviskoses strahlenvernetztes PA66 umgeschwenkt werden. Solche Materialien, insbesondere mit Glasfaserverstärkung, sind auch bei Getriebekäfigen einsetzbar. Es ist grundsätzlich auch von Vorteil, wenn der Werkstoff niedrigviskose Eigenschaften aufweist, da bei einem solchen Material die Ver- arbeitbarkeit sehr gut ist und bei einer durchgeführten Strahlenvernetzung eine gleiche oder sogar bessere Belastbarkeit erzielt werden kann, als bei hochmolekularem Vergleichsmaterial. Die zu ferti- gen Bauteile lassen sich dann sehr genau und einfach bei guten

Leistungscharakteristika gestalten.

Um die Strahlenvernetzung besonders einfach und in großindustriel- lem Maßstab durchführen zu können, ist es von Vorteil, wenn das Material durch eine Beta- oder Gammastrahlung strahlenvernetzt ist.

Besonders hohe Einsparpotentiale lassen sich realisieren, wenn der Werkstoff in einem Wasserpumpenflügelrad in einer Flüssigkeitspumpe eingesetzt ist.

Es ist auch von Vorteil, wenn der Werkstoff in einer Gleitschiene o- der einer Führungsschiene der Spannvorrichtung, insbesondere einem Gleitbelag, einem den Gleitbelag tragenden Tragkörper, einem Reibkonus, einem Reibring und/oder einem Riemenspanner-Auge eingesetzt ist.

Durch die Erfindung wird es möglich, Anwendungen, wo nach allgemeinem Stand der Technik hochwertige und somit teure Werkstoffe zum Einsatz kommen, mit strahlenvernetzten preiswerteren Werkstoffen zu beschicken, die bisher als überfordert galten. Den preiswerteren Werkstoffen werden somit höherwertige Einsatzgebiete erschlossen.

Ein besonders großes Ratiopotential liegt bei Getriebeanwendungen, wie etwa Lagerkäfigen, bei Kettenspannerelementen, wie etwa Gleit- und Führungsschienen, bei Motoranwendungen, wie etwa im Spulenbereich zur Ventilbetätigung, bei Riementriebskomponenten, etwa bei Reibkonen, Reibringen oder Riemenspanner-Augen, bei hydraulischen Kupplungsbetätigungseinrichtungen, wie etwa bei Clutch sleeve cylinder-Gehäusen (CSC-Gehäusen) sowie bei Wasserpumpenflügelrädern vor. Hohe Belastungen, wie sie etwa auch beim Führen eines Riemens in heißem Motoröl entstehen, können dadurch ertragen werden.