DE10041881A1 - Kunststoffträger mit Dichtring - Google Patents

Abstract

Gespritzter Kunststoffträger mit einem zylindrischen Abschnitt, der eine Ringnut mit einer Nutgrundfläche und Nutseitenwänden aufweist, in der ein Dichtring unter radialer Vorspannung angeordnet ist, wobei eine der beiden Nutseitenwände eine Dichtfläche darstellt, wobei der Kunststoffträger einen Formschlußbereich aufweist, der in einem formbildenden Arbeitsschritt die Nutseitenwand der Ringnut, die der als Dichtfläche wirksamen Nutseitenwand gegenüber angeordnet ist, fixiert, wobei die Dichtfläche durch eine axiale Stellbewegung eines Formwerkzeugs entformbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kunststoffträger mit Dichtring entsprechend dem O­ berbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der EP 0 217 013 B1 ist ein blockierbares Kolben-Zylinderaggregat bekannt, das an einem Ende ein Ventilgehäuse aufweist, das von einem Kunststoffträger gebildet wird. Der Kunststoffträger weist eine zum Arbeitsraum angeordnete Ringdichtung auf, die in einer Nut des Kunststoffträgers gekammert ist. Der Kunststoffträger verfügt über einen stirnseitigen Deckel, wobei ein umlaufender Deckelrand mit seiner axialen Stirnfläche eine Nutseitenwand bereitstellt, an der sich die Ringdichtung zum Arbeitsraum abstützen kann.

Die DE 197 14 647 A1, die DE 297 20 483 U1 und die EP 0 383 303 B1 be­ schreiben einen Kunststoffträger für ein funktionsgleiches Kolben- Zylinderaggregat, bei dem die besagte Ringdichtung formschlüssig auf den Kunst­ stoffträger aufgespritzt ist. In allen Fällen wurde Vorsoge getroffen, daß die Ringdichtung nicht vom Kunststoffträger rutschen kann. In einem unbelasteten Betriebszustand ist der Momentandruck an der Ringdichtung im Bereich der Dichtfläche des Kunststoffträgers größer ist als an der gegenüberliegenden Seite. Dieser Effekt ist in den Flächen- und Druckverhältnissen des Kolben- Zylinderaggregat begründet. Des weiteren wird beim Befüllen des Kolben- Zylinderaggregates ebenfalls schlagartig ein Druck auf die Ringdichtung aufge­ bracht, der ein Abgleiten der Ringdichtung bewirken könnte. Das Verrutschen oder Abgleiten der Ringdichtung vom Kunststoffträger tritt jedoch nur dann ver­ stärkt auf, wenn ungünstige klimatischen Bedingungen, beispielsweise beim Transport von Kolben-Zylinderaggregat in einem Container bei entsprechenden Außentemperaturen die Vorspannung der Ringdichtung abnimmt.

Eine Deckelsicherung, wie in der EP 217 013 B1 ist hinsichtlich der Montage e­ her ungünstig, da ein weiteres Bauteil eingesetzt werden muß. Des weiteren ist dafür zu sorgen, daß auch der Deckel unter allen Betriebsbedingungen seine vor­ bestimmte Lage beibehält.

Bei innerhalb einer Ringnut angespritzten Dichtungen ist auf eine Materialverträg­ lichkeit zwischen dem Dichtungswerkstoff und dem Werkstoff des Kunststoffträ­ gers zu achten. Kunststoff haben teilweise die Eigenschaft, daß sich aufgrund einer sehr dichten Oberfläche nur sehr schwer mit sortenfremden Kunststoffen verbinden.

Man kann bei der Herstellung von Kunststoffträgern auch geteilte Formen im Be­ reich der Nut für die Ringdichtung einsetzen. Geteilte Formen bringen selbst bei größter Sorgfalt häufiger Spritzgrate mit sich, die die Oberflächengüte der abzu­ dichtenden Fläche nachteilig beeinflußt.

Es hat auch schon Überlegungen gegeben, ob es nicht andere Möglichkeiten gibt, auf eine zum Arbeitsraum gerichtete axiale Sicherung des Dichtrings zu verzich­ ten. Man hat herausgefunden, daß es Dichtungswerkstoffe gibt, die sehr tempe­ raturbeständig, aber auch im gleichen Maße sind und damit als Lösung nur bei entsprechend sensiblen Anwendung verwendbar sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen auch unter erhöhter Wärmebe­ lastung funktionstüchtigen Kunststoffträger mit einer Ringdichtung zu realisieren, wobei ein geringer Fertigungsaufwand in Verbindung mit einer großen Funktions­ sicherheit angestrebt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in einer ersten Variante dadurch gelöst, daß der Kunststoffträger einen Formschlußbereich aufweist, der in einem formbilden­ den Arbeitsschritt die Nutenseitenwand der Ringnut, die der als Dichtfläche wirk­ samen Nutseitenwand gegenüber angeordnet ist, fixiert, wobei die Dichtfläche durch eine axiale Stellbewegung eines Formwerkzeugs entformbar ist.

Der Vorteil dieser Maßnahme liegt darin, daß man sehr einfache Formwerkzeuge für die Herstellung des Kunststoffträgers verwenden kann und trotzdem eine gratfreie Dichtfläche erhält, da die Dichtfläche keine Naht aufgrund einer Trenn­ fuge eines Formwerks aufweist.

So kann vorgesehen sein, daß der Formschlußbereich von einem bezogen auf die Nutgrundfläche zumindest abschnittsweise umlaufenden Steg gebildet wird. Ein Steg bietet sich immer dann an, wenn mit einer höheren axialen Belastung auf die noch anzuspritzende Nutseitenwand zu rechnen ist. Der Steg stellt eine Durchmesservergrößerung dar und bietet deshalb eine große Kontaktfläche.

Alternativ kann der Formschlußbereich von einer bezogen auf die Nutgrundfläche zumindest abschnittsweise umlaufende Nut gebildet werden. Wenn der Form­ schlußbereich in der unmittelbaren Nähe eines Absatzes im Kunststoffträger ausgeführt wird, kann der die Nut begrenzende umlaufende Ring elastisch defor­ miert werden, was den Entformungsvorgang für das Formwerkzeug deutlich er­ leichtert.

Im Hinblick auf eine gute Verbindung zwischen dem Kunststoffträger und dem nach­ träglich angespritzten Teil, der die Nutseitenwand bildet, ist das Maß des Kunststoffträ­ gers zwischen der als Dichtfläche ausgeführten Nutenseitenfläche und einem dieser Nutseitenwand zugewandte Rand des Formschlußbereichs größer als die Nutgrundflä­ che.

Des weiteren ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß der Formschlußbereich eine grö­ ßere radiale Ausdehnung aufweist als eine maximal mögliche elastische Ausdeh­ nung der Nutseitenwand. Es gibt Kunststoffe, die eine sehr dichte Oberfläche aufweisen, die nur eine bedingte Haftung zu einem aufgespritzten Teil besitzt. Mit dem beschriebenen Ausdehnungsverhältnis zwischen dem Formschlußbereich und der elastischen Ausdehnung ist sichergestellt, daß der Formschlußbereich stets im Eingriff bleibt.

Bei einer Alternativlösung ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die der als Dicht­ fläche ausgeführte Nutenseitenfläche gegenüberliegenden Nutseitenwand der Ringnut elastisch ausgeführt ist, so daß ein die Ringnut bildendes Formwerkzeug durch elastische Deformation der Nutseitenwand axial aus der Ringnut gezogen werden kann.

Damit bei Werkstoffen, die stoffspezifisch eine geringere Eigenelastizität aufwei­ sen, ein beschädigungsfreies Entformen möglich ist, weist die elastische Nutsei­ tenwand mindestens einen Freiraum auf, der den beim Entfernen des Formwerk­ zeugs verdrängten Werkstoff der Nutseitenwand aufnimmt.

Um eine möglichst einfache Kontur für den Freiraum zu erhalten, wird der min­ destens eine Freiraum von einem axial verlaufenden Schlitz in der elastischen Nutseitenwand gebildet.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Übergang zwischen der Nutgrund­ fläche und der elastischen Nutseitenwand ausgerundet ist. Die Kräfte zum Ent­ formen sind geringer und der zu verdrängende Werkstoff kann leichter in die Frei­ räume verformt werden.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Anwendung eines Kunststoffträger innerhalb eines Kolben- Zylinderaggregates

Fig. 2a u 2b Herstellvorgang des Kunststoffträgers einer ersten Lösung

Fig. 2c Detaildarstellung des Kunststoffträgers

Fig. 3a u. 3b Kunststoffträger einer zweiten Lösung

Die Fig. 1 zeigt einen Kunststoffträger 1 in der Anwendung einens Ventilgehäu­ ses innerhalb eines blockierbaren Kolben-Zylinderaggregates 3. Innerhalb eines mit Druckmedium gefüllten Druckrohres 5 ist eine Kolbenstange 7 axial beweglich angeord­ net. Die Kolbenstange 7 trägt einen Kolben 9, der das Druckrohr 5 in einen ersten und einen zweiten Arbeitsraum 11; 13 unterteilt. Konzentrisch zum Druckrohr ist ein Behäl­ terrohr 15 angeordnet. Beide Arbeitsräume verfügen über Strömungsverbindun­ gen 17; 19 zu einer Fluidenverbindung 21 zwischen dem Behälterrohr und dem Druck­ rohr. Die Strömungsverbindung 21 wird von einem Ventilstößel 23 innerhalb des Kunst­ stoffträger willkürlich gesteuert, wodurch die Kolbenstange in einer gewünschten Stel­ lung blockiert werden kann.

Der Arbeitsraum 13 wird von einem Dichtring 25 gegenüber dem Druckraum 11 abge­ dichtet. Der Dichtring ist einer Ringnut 27 des gespritzten Kunststoffträgers gekammert und dichtet gegen die Innenwand des Druckrohres ab.

In der Fig. 2a ist ein geteiltes Formwerkzeug 29 dargestellt, das aus einer ersten Hälf­ te 29a und einer zweiten Hälfte 29b besteht. Die Teilungsnaht 31 des Formwerk­ zeugs 29 ist derart gewählt, daß in der Formwerkzeughälfte 29a keine Hinterschnei­ dungen auftreten, da Hinterschneidungen eine axiale Öffnungsbewegung eines Form­ werkzeuges ganz allgemein behindern. Auf die Darstellung der Einspritz- und Entlüf­ tungskanäle wurde verzichtet.

In dem Formwerkzeug 29 ist im Vergleich zur Fig. 1 detaillierter Kunststoffträger 1 ein­ gezeichnet. In einem zylindrischen Abschnitt 33 des Kunststoffträgers 1, der in dem Druckrohr 5, s. Fig. 1 eingepreßt ist, ist die halboffene Ringnut 27 ausgeführt. Die Ringnut 27 besteht aus einer Nutgrundfläche 35 und einer als Dichtfläche 37 ausgeführ­ ten Nutseitenwand. Im Vergleich zur fertigen Nutgrundfläche ist die Nutgrundfläche in der Fig. 2a mit einem Maß A ausgeführt, das größer ist als die fertige Nutgrundfläche entsprechend der Fig. 2b. Zur linken Stirnfläche 39 des Kunststoffträger 1 schließt sich ein Formschlußbereich 41 an. In der oberen Schnitthälfte der Fig. 2a ist der Formschluß­ bereich in der Form eines umlaufenden Steges 43 und in der unteren Schnitthälfte als umlaufende Nut 45 ausgeführt. Bezogen auf die Nutgrundfläche 35 ist der radiale Ver­ satz des Formschlußbereichs auf ein Maß beschränkt, daß die Formwerkzeughälfte 29b durch eine axiale Bewegung von der Formwerkzeughälfte 29a bzw. dem Kunststoffträ­ ger abgezogen werden kann, wobei der Formschlußbereich unabhängig von seiner räumlichen Ausgestaltung elastisch deformierbar ist. Die Strömungsverbindung 19, s. Fig. 1, im Kunststoffträger wird durch ein stiftförmiges Einlegeform 29c erreicht.

Bei einem Formschlußbereich, der als Nut 45 ausgeführt ist, besteht die Möglichkeit, daß sich die Formwerkzeughälfte 29b auf den Bereich zwischen der Dichtfläche 37 und dem Rand zum Formschlußbereich 45 erstreckt. Der Abschnitt des Formschlußberechs wird von einem geteilten Formwerkzeug 29d gebildet, das radial vom Kunststoffträger entformt wird. Durch diese Ausgestaltung der Formwerkzeugteile kann auf eine Zwangsentformung verzichtet werden.

In einem zweiten Verfahrensschritt wird, wie in der Fig. 2b dargestellt, ein neues Form­ werkzeug 47 eingesetzt, das ebenfalls aus zwei Formwerkzeughälften 47a; 47b, die über eine Teilungsnaht 49 verbunden und radial beweglich sind. Das Formwerk­ zeug 29a wird nicht ausgetauscht. Ein umlaufender Ringabschnitt 51; 53 beider Form­ werkzeughälften greift in die von der Nutgrundfläche 35 und der Dichtfläche 37 teilwei­ se begrenzte Ringnut ein. Über einen nur prinzipiell dargestellten Spritzanschluß 55 wird formbildend die noch fehlende Nutseitenwand 57 hergestellt. Trotz der Teilungsnaht 49 bildet sich im Bereich der Dichtfläche kein Spritzgrat aus. Die Nutgrundfläche 35 trennt die Dichtfläche praktisch ab. Sollte sich auf der Nutgrundfläche 35 trotz sorgfältiger Ab­ deckung ein Grat bilden, so ist dieser für die Funktion des Dichtringes 25, s. Fig. 1, nicht schädlich.

Am Ende der Herstellung kann der Kunststoffträger nach Entfernen der Formwerkzeug­ hälfte 29a samt Einlegeform 29c und dem radialen Öffnen der Formwerkzeughälf­ ten 47a; 47b, als Fertigteil ohne Nachbearbeitung eingesetzt werden.

Die Fig. 2c zeigt einen Ausschnitt aus der Fig. 1, um einen Zusammenhang zwischen der radialen Ausgestaltung des Formschlußbereichs 41 und einem gewünschten Spalt 57a zwischen der Nutseitenwandung 57 und der Innenwandung des Druckrohres 5 zu ver­ deutlichen. Einige Kunststoffmaterialien bilden eine sehr dichte Oberfläche, die nur schwerlich einer zusätzlich aufgespritzte Wandung genügend Haftung bietet. Bei der Benutzung des Kolben-Zylinderaggregates nach der Fig. 1 kann aufgrund einer thermin­ schen Belastung nicht ausgeschlossen sein, daß sich die aufgespritzte Wandung 57 ra­ dial ausdehnt. Damit trotzdem ein ausreichender Formschluß zwischen der Nuseiten­ wandung 57 und dem restlichen Kunststoffträger erhalten bleibt, ist die radiale Aus­ dehnung des Formschlußbereichs, d. h. die Nuttiefe oder die radiale Erhebung H größer als eine maximale Ausdehnung E, die von der Innenwandung des Druckrohres 5 be­ grenzt wird.

Die Fig. 3a zeigt einen Kunststoffträger 1 als Fertigteil innerhalb eines Formwerk­ zeugs 29 nach dem Prinzip der Fig. 2a. Es besteht ebenfalls aus zwei Formwerkzeughälf­ ten 29a; 29b und einer Einlegeform 29c. Der wesentliche Unterschied zur Ausführung nach den Fig. 2a; 2b liegt darin, daß die Nutseitenwand 57 in einem Verfahrensschritt mit den restlichen Bestandteilen des Kunststoffträgers hergestellt wird. Die Nutseiten­ wand 57 ist elastisch deformierbar, so daß dies Formwerkzeughälfte 29b trotz des um­ laufenden Rings 51, der die Ringnut 27 für den Dichtring 25 bestimmt, von dem Kunst­ stoffträger axial abgezogen werden kann.

Damit die axiale Entformung erleichtert wird, weist die elastische Nutseitenwand 57 Frei­ räume auf, die von axial verlaufenden Schlitzen 59 gebildet werden, die die Nutseiten­ wand 57 in umlaufende Stegabschnitte unterteilt. Die Schlitze münden in Taschen 63, die auch zu einer umlaufenden Tasche zusammengefaßt sein können, wie die Fig. 3b zeigt. Die umlaufenden Stege sind bis zum Nutgrund 35 oder bis in die Nähe des Nut­ grunds voneinander getrennt. Der beim Entformen zwangsläufig zu verdrängende Werkstoff der umlaufendenden Stege kann in die Tasche 63 ausweichen. Dieses elasti­ sche Ausweichen wird durch einen ausgerundeten Übergang 61 zwischen der Nut­ grundfläche 35 und der elastischen Nutseitenwand 57 verbessert.

Claims (9)

1. Gespritzter Kunststoffträger mit einem zylindrischen Abschnitt, der eine Ring­ nut mit einer Nutgrundfläche und Nutseitenwänden aufweist, in der ein Dich­ tring unter radialer Vorspannung angeordnet ist, wobei eine der beiden Nutsei­ tenwände eine Dichtfläche darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffträger (1) einen Formschlußbereich (41) aufweist, der in ei­ nem formbildenden Arbeitsschritt die Nutenseitenwand (57) der Ringnut (27), die der als Dichtfläche (37) wirksamen Nutseitenwand gegenüber angeordnet ist, fixiert, wobei die Dichtfläche (37) durch eine axiale Stellbewegung eines Formwerkzeugs (29b) entformbar ist.

2. Kunststoffträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschlußbereich (41) von einem bezogen auf die Nutgrundfläche (35) zumindest abschnittsweise umlaufenden Steg (43) gebildet wird.

3. Kunststoffträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschlußbereich (41) von einer bezogen auf die Nutgrundfläche (35) zumindest abschnittsweise umlaufende Nut (45) gebildet wird.

4. Kunststoffträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß (A) des Kunststoffträgers (1) zwischen der als Dichtfläche (37) ausge­ führten Nutenseitenwand und einem dieser Nutseitenwand zugewandte Rand des Formschlußbereichs (41) größer ist als die breite Nutgrundfläche (35).

5. Kunststoffträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formschlußbereich (41) eine größere radiale Ausdehnung (H) aufweist als eine maximal mögliche elastische Ausdehnung der Nutseitenwand (57).

6. Kunststoffträger nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der als Dichtfläche (35) ausgeführte Nutenseitenwand gegenüberlie­ genden Nutseitenwand (57) der Ringnut (27) elastisch ausgeführt ist, so daß ein die Ringnut (27) bildendes Formwerkzeug (29b) durch elastische Deforma­ tion der Nutseitenwand (57) axial aus der Ringnut (27) gezogen werden kann.

7. Kunststoffträger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Nutseitenwand (57) mindestens einen Freiraum (59) auf­ weist, der den beim Entfernen des Formwerkzeugs (29b) verdrängten Werk­ stoff der Nutseitenwand (57) aufnimmt.

8. Kunststoffträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Freiraum (59) von einem axial verlaufenden Schlitz in der elastischen Nutseitenwand (57) gebildet wird.

9. Kunststoffträger nach den Ansprüchen 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang (1) zwischen der Nutgrundfläche (35) und der elastischen Nutseitenwand (57) ausgerundet ist.