DE102018209944A1

DE102018209944A1 - Spritzgussverfahren zur Herstellung eines Ringelements

Info

Publication number: DE102018209944A1
Application number: DE102018209944.8A
Authority: DE
Inventors: Ruthard Lattner
Original assignee: ContiTech Vibration Control GmbH
Current assignee: ContiTech Vibration Control GmbH
Priority date: 2018-06-20
Filing date: 2018-06-20
Publication date: 2019-12-24

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spritzgussverfahren zur Herstellung eines Ringelements (1) mit wenigstens den Schritten:• Bereitstellen eines zumindest abschnittsweise zylindrisch ausgebildeten Werkzeugs (2), welches eine radiale Außenfläche (21) mit zumindest einer Profilierung (21a, 21b) aufweist, welche in Längsrichtung (X) zumindest abschnittsweise ausgebildet ist,• Aufbringen eines polymeren Werkstoffs auf die radiale Außenfläche (21) des zylindrischen Werkzeugs (2),• Aushärten des polymeren Werkstoffs zu einem Schlauchelement (3) mit einem Schlauchkörper (30), welcher eine radiale Innenfläche (31) mit zumindest einer Profilierung (31a, 31b) aufweist, welche durch die Profilierung (21a, 21b) des zylindrischen Werkzeugs (2) gebildet wird, und• Trennen, vorzugsweise Schneiden, wenigstens eines Ringelements (1) von dem Schlauchelement (3), wobei das Ringelement (1) eine Profilierung (11a, 11b) aufweist, welche durch die Profilierung (31a, 31b) des Schlauchelements (3) gebildet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spritzgussverfahren zur Herstellung eines Ringelements gemäß des Patentanspruchs 1, ein Ringelement gemäß des Patentanspruchs 10, welches durch ein derartiges Spritzgussverfahren hergestellt wurde, sowie ein zylindrisch ausgebildetes Werkzeug gemäß des Patentanspruchs 11 zur Verwendung bei einem derartigen Spritzgussverfahren.
Bei verschiedenen Anwendungen werden Abstreifringe verwendet, um bei der Relativbewegung eines Kolbens gegenüber einem Zylinder ein Fluid wie z.B. Öl oder Hydraulikflüssigkeit im Zylinder zurückzuhalten und von der äußeren Mantelfläche des Kolbens abzustreifen. Neben einer dichtenden Funktion soll der Abstreifring somit ferner eine abstreifende Wirkung haben. Der Abstreiferring wird dabei üblicherweise an der inneren Mantelfläche des Zylinders angeordnet und weist daher wenigstens eine radial nach innen ragende Abstreiflippe auf, welche mit der äußeren Mantelfläche des Kolbens in Kontakt steht und das Fluid bei einer Relativbewegung des Kolbens gegenüber dem Mantel von der äußeren Mantelfläche des Kolbens abstreifen kann.
Abstreifringe sind je nach Anwendung in verschiedenen Größen bekannt. Beispielsweise können Abstreifringe für Scheibenbremsen an Motorrädern sowie für hydraulische Fahrradbremsen verwendet werden. Aufgrund der kleinen Kolbendurchmesser derartiger Scheibenbremen werden die Abtreiferringe in diesem Fall bisher als Formartikel mit einer radial innenseitigen V-förmigen Nut zur Erzeugung der Abstreiflippen hergestellt. Somit werden derartige Abstreifringe einzeln als Spritzgussteile aus Kunststoff oder Gummi hergestellt, was zu vergleichsweise hohen Fertigungskosten führen kann.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ringelement, insbesondere einen Abstreifring, der eingangs beschriebenen Art bereit zu stellen, der einfacher, kostengünstiger und bzw. oder schneller als bisher bekannt hergestellt werden kann. Zumindest soll eine Alternative zu bekannten Spritzgussverfahren zur Herstellung derartiger Ringelemente und insbesondere derartiger Abstreifer geschaffen werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Spritzgussverfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1, durch ein Ringelement mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 10 sowie durch ein zylindrisch ausgebildetes Werkzeug mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Spritzgussverfahren zur Herstellung eines Ringelements mit wenigstens den Schritten:

• Bereitstellen eines zumindest abschnittsweise zylindrisch ausgebildeten Werkzeugs, welches eine radiale Außenfläche mit zumindest einer Profilierung aufweist, welche in Längsrichtung zumindest abschnittsweise ausgebildet ist,
• Aufbringen eines polymeren Werkstoffs auf die radiale Außenfläche des zylindrischen Werkzeugs,
• Aushärten des polymeren Werkstoffs zu einem Schlauchelement mit einem Schlauchkörper, welcher eine radiale Innenfläche mit zumindest einer Profilierung aufweist, welche durch die Profilierung des zylindrischen Werkzeugs gebildet wird, und
• Trennen, vorzugsweise Schneiden, wenigstens eines Ringelements von dem Schlauchelement, wobei das Ringelement eine Profilierung aufweist, welche durch die Profilierung des Schlauchelements gebildet wird.

Auf diese Art und Weise kann ein einzelnes Ringelement einfacher, schneller und bzw. oder kostengünstiger als bisher bekannt hergestellt werden, indem das Ringelement von einem schlauchförmigen Halbzeug abgetrennt wird. Insbesondere durch Abschneiden kann ein Materialverlust beim Trennen vermieden werden.
Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist der polymere Werkstoff ein elastomerer Werkstoff und das Aushärten des elastomeren Werkstoffs erfolgt durch Vulkanisieren. Hierdurch kann ein elastisches Ringelement hergestellt werden, welches insbesondere zur Verwendung als Dichtring oder als Abstreifring besonders geeignet sein kann.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ist das zylindrische Werkzeug beheizbar, vorzugsweise als Heizdorn, ausgebildet. Dies kann das Aushärten des Schlauchelements von innen ermöglichen bzw. begünstigen.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ist die Profilierung des zylindrischen Werkzeugs in Umfangsrichtung geschlossen ausgebildet. Dies kann insbesondere zur Herstellung von Dichtringen oder Abstreifringen nützlich bzw. erforderlich sein, welche üblicherweise in der Umfangsrichtung eine geschlossen ausgebildete Profilierung aufweisen, um in der Richtung der Längsachse umlaufend eine dichtende bzw. abstreifende Wirkung erzielen zu können.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung weist das Spritzgussverfahren ferner wenigstens den weiteren Schritt nach dem Aushärten und vor dem Trennen auf:

• Spanen, insbesondere Schleifen, einer der radialen Innenfläche radial abgewandten radialen Außenfläche des Schlauchelements auf einen vorbestimmten Durchmesser.

Hierdurch kann ein einheitlicher Außendurchmesser geschaffen werden, was für viele Anwendung vorteilhaft bzw. erforderlich sein kann.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung weist die Profilierung des zylindrischen Werkzeugs wenigstens eine Einkerbung, vorzugweise eine Mehrzahl von sich in Längsrichtung abwechselnden Einkerbungen und Erhebungen, auf, die Profilierung des Schlauchelements weist wenigstens eine Erhebung, vorzugsweise eine Mehrzahl von sich in Längsrichtung abwechselnden Erhebungen und Einkerbungen, auf, welche durch die Einkerbung, vorzugsweise durch die Einkerbungen und Erhebungen, des zylindrischen Werkzeugs gebildet wird, und die Profilierung des Ringelements weist wenigstens eine Erhebung, vorzugsweise eine Mehrzahl von sich in Längsrichtung abwechselnden Erhebungen und Einkerbungen, auf, welche durch die Erhebung, vorzugsweise durch die Erhebungen und Einkerbungen, des Schlauchelements gebildet wird. Auf diese Art und Weise kann eine Profilierung des Ringelements geschaffen werden, welche insbesondere für Dichtringe und Abtreifer geeignet sein kann.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung weist die Profilierung des Ringelements eine Mehrzahl von sich in Längsrichtung abwechselnden Erhebungen und Einkerbungen auf, welche durch die Erhebungen und Einkerbungen, des Schlauchelements gebildet werden. Hierdurch kann die Wirkung einer einzelnen Erhebung entsprechend vervielfacht werden.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ist das Ringelement ein Abstreifring und die Erhebung der radialen Innenfläche ist eine Abstreiflippe. Hierdurch können insbesondere Abstreifringe unter Nutzung der zuvor beschriebenen Eigenschaften und Vorteile hergestellt werden.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ist die Profilierung des zylindrischen Werkzeugs in Längsrichtung sich derart erstreckend ausgebildet, so dass von dem Schlauchelement eine Mehrzahl von Ringelementen getrennt werden kann, welche jeweils eine Profilierung aufweisen, welche durch die Profilierung des Schlauchelements gebildet wird. Dies kann die Kosten der Herstellung entsprechend reduzieren, indem aus einem Schlauchelement mehrere Ringelemente gewonnen werden können.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Ringelement, vorzugsweise einen Abstreifring, welches durch ein Spritzgussverfahren wie zuvor beschrieben hergestellt wurde, wobei das Ringelement einen Ringkörper mit einer radialen Innenfläche aufweist, wobei die radiale Innenfläche zumindest eine Profilierung, vorzugsweise zumindest eine Erhebung, aufweist, welche in Längsrichtung zumindest abschnittsweise ausgebildet ist, wobei die Profilierung des Ringelements, vorzugsweise die Erhebung, vor einem Aushärten durch die Profilierung, vorzugsweise durch eine Einkerbung, eines zylindrischen Werkzeugs ausgebildet wurde. Mittels eines derartigen Ringelements und insbesondere mittels eines derartigen Abstreifrings können die zuvor beschriebenen Eigenschaften und Vorteile praktisch umgesetzt und genutzt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein zylindrisch ausgebildetes Werkzeug zur Verwendung bei einem Spritzgussverfahren wie zuvor beschrieben mit einer radialen Außenfläche mit zumindest einer Profilierung, welche in Längsrichtung zumindest abschnittsweise ausgebildet ist, wobei das zylindrische Werkzeug vorzugsweise beheizbar, besonders vorzugsweise als Heizdorn, ausgebildet ist.
Ein Ausführungsbeispiel und weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend im Zusammenhang mit den folgenden Figuren erläutert. Darin zeigt:

1 eine perspektivische schematische Darstellung eines Ringelements in Form eines Abstreifrings gemäß des Standes der Technik;
2 eine schematische Draufsicht auf die Darstellung der 1;
3 einen schematischen Längsschnitt durch die Darstellung der 1;
4 einen Ausschnitt der 3 als Detailansicht;
5 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen zylindrischen Werkzeugs zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Schlauchelements gemäß der 7 bzw. zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Ringelements gemäß der 8 und 9;
6 einen Ausschnitt der 5 als Detailansicht;
7 einen schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schlauchelement;
8 eine schematische Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Ringelement; und
9 einen schematischen Schnitt durch das erfindungsgemäße Ringelement der 8.

Die Beschreibung der o.g. Figuren erfolgt in zylindrischen Koordinaten mit einer Längsachse X, einer zur Längsachse X senkrecht ausgerichteten radialen Richtung R sowie einer um die Längsachse X umlaufenden Umfangsrichtung U.
Ein herkömmliches Ringelement 1, welches z.B. als Dichtring 1 oder als Abtreifring 1 verwendet werden kann, wird üblicherweise mittels eines Spritzgussverfahrens als einzelner Formartikel hergestellt. Ein derartiges Ringelement 1 weist einen in Umfangsrichtung U geschlossen ausgebildeten Ringkörper 10 aus einem elastomeren Material auf, welcher eine radiale Innenfläche 11 sowie eine radiale Außenfläche 12 aufweist. In der radialen Innenfläche 11 ist eine in Umfangsrichtung U geschlossen ausgebildete Einkerbung 11a mit konstanter Tiefe ausgebildet, welche in der Richtung der Längsachse X jeweils von einer Erhebung 11b eingefasst wird, siehe z.B. 4. Da die beiden Erhebungen 11b aufgrund ihrer in der Längsrichtung X seitlich nach außen offenen Ausbildung sowie zueinander hin aufgrund der Einkerbung 11a eine gewisse Nachgiebigkeit aufweisen, können die beiden Erhebungen 11b z.B. als Abstreiflippen 11b der radialen Innenfläche 11 wirken.
Da die Herstellung derartiger Ringelemente 1 mittels eines Spritzgussverfahrens als einzeln hergestellte Formartikel vergleichsweise aufwendig und damit teuer sein kann, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, diese Ringelemente 1 wie folgt herzustellen:

Es wird ein zylindrisch ausgebildetes Werkzeug 2 in Form eines Heizdorns 2 bereitgestellt, welches einen Werkzeugkörper 20 mit einer radialen Außenfläche 21 aufweist. Die radiale Außenfläche 21 weist im Wesentlichen in Längsrichtung X eine Profilierung 21a, 21b auf; lediglich am rechten Ende in der Richtung der Längsachse X des Werkzeugkörpers 20 ist dieser radial glatt zylindrisch ausgebildet, um z.B. in einer Vorrichtung eingespannt oder von einer Vorrichtung gehalten werden zu können, siehe z.B. 5. Die radiale Außenfläche 21 weist eine Mehrzahl von sich in Längsrichtung X abwechselnden Einkerbungen 21a und Erhebungen 21b auf, welche der Einkerbung 11a und den Erhebungen 11b des Ringelements 1 entsprechen.

Auf die radiale Außenfläche 21 des zylindrischen Werkzeugs 2 wird ein polymerer Werkstoff aufgebracht, welcher ein elastomerer Werkstoff ist. Das zylindrische Werkzeug 2 samt aufgebrachtem elastomeren Werkstoff wird anschließend in einem Autoklaven vulkanisiert. Hierdurch wird der polymere Werkstoff zu einem Schlauchelement 3 mit einem Schlauchkörper 30 ausgehärtet, welcher eine radiale Innenfläche 31 mit einer Profilierung 31a, 31b in Form von sich in Längsrichtung X abwechselnden Einkerbungen 31a und Erhebungen 31b aufweist, welche durch die Profilierung 21a, 21b des zylindrischen Werkzeugs 2 gebildet wird, siehe z.B. 7.
Das vulkanisierte Schlauchelement 3 wird dann samt zylindrischem Werkzeug 2 aus dem Autoklaven entnommen. Anschließend wird eine radiale Außenfläche 32 des Schlauchelements 3 auf einen vorbestimmen Außendurchmesser geschliffen.
Schließlich wird das Schlauchelement 3 von dem zylindrischen Werkzeug 2 entnommen und es werden durch Schneiden mehrere Ringelemente 1 von dem Schlauchelement 3 getrennt. Das Schneiden erfolgt in der Längsrichtung X an Stellen, so dass das Ringelement 1 eine Profilierung 11a, 11b aufweist, welche durch die Profilierung 31a, 31b des Schlauchelements 3 gebildet wird.
Auf diese Art und Weise können erfindungsgemäß derartige Ringelemente 1 und insbesondere Dichtringe 1 und Abstreifringe 1 einfacher, schneller und bzw. oder kostengünstiger als bisher bekannt hergestellt werden.
Bezugszeichenliste

A: Schnitt durch Ringelement 1 der 8
B: Ausschnitt der 3
C: Ausschnitt der 5
R: radiale Richtung
U: Umfangsrichtung
X: Längsachse
1: Ringelement; Abstreifring; Dichtring
10: Ringkörper
11: radiale Innenfläche
11a: Einkerbungen der radialen Innenfläche 11
11b: Erhebungen der radialen Innenfläche 11; Abstreiflippe der radialen Innenfläche 11
12: radiale Außenfläche
2: zylindrisches Werkzeug; Heizdorn
20: Werkzeugkörper
21: radiale Außenfläche
21a: Einkerbungen der radialen Außenfläche 21
21b: Erhebungen der radialen Außenfläche 21
3: Schlauchelement
30: Schlauchkörper
31: radiale Innenfläche
31a: Einkerbungen der radialen Innenfläche 31
31b: Erhebungen der radialen Innenfläche 31
32: radiale Außenfläche

Claims

Spritzgussverfahren zur Herstellung eines Ringelements (1) mit wenigstens den Schritten: Bereitstellen eines zumindest abschnittsweise zylindrisch ausgebildeten Werkzeugs (2), welches eine radiale Außenfläche (21) mit zumindest einer Profilierung (21a, 21b) aufweist, welche in Längsrichtung (X) zumindest abschnittsweise ausgebildet ist, Aufbringen eines polymeren Werkstoffs auf die radiale Außenfläche (21) des zylindrischen Werkzeugs (2), Aushärten des polymeren Werkstoffs zu einem Schlauchelement (3) mit einem Schlauchkörper (30), welcher eine radiale Innenfläche (31) mit zumindest einer Profilierung (31a, 31b) aufweist, welche durch die Profilierung (21a, 21b) des zylindrischen Werkzeugs (2) gebildet wird, und Trennen, vorzugsweise Schneiden, wenigstens eines Ringelements (1) von dem Schlauchelement (3), wobei das Ringelement (1) eine Profilierung (11a, 11b) aufweist, welche durch die Profilierung (31a, 31b) des Schlauchelements (3) gebildet wird.
Spritzgussverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der polymere Werkstoff ein elastomerer Werkstoff ist, und dass das Aushärten des elastomeren Werkstoffs durch Vulkanisieren erfolgt.
Spritzgussverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Werkzeug (2) beheizbar, vorzugsweise als Heizdorn (2), ausgebildet ist.
Spritzgussverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (21a, 21b) des zylindrischen Werkzeugs (2) in Umfangsrichtung (U) geschlossen ausgebildet ist.
Spritzgussverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens den weiteren Schritt nach dem Aushärten und vor dem Trennen: Spanen, insbesondere Schleifen, einer der radialen Innenfläche (31) radial abgewandten radialen Außenfläche (32) des Schlauchelements (3) auf einen vorbestimmten Durchmesser.
Spritzgussverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (21a, 21b) des zylindrischen Werkzeugs (2) wenigstens eine Einkerbung (21a), vorzugweise eine Mehrzahl von sich in Längsrichtung (X) abwechselnden Einkerbungen (21a) und Erhebungen (21b), aufweist, dass die Profilierung (31a, 31b) des Schlauchelements (3) wenigstens eine Erhebung (31b), vorzugsweise eine Mehrzahl von sich in Längsrichtung (X) abwechselnden Erhebungen (31b) und Einkerbungen (31a), aufweist, welche durch die Einkerbung (21a), vorzugsweise durch die Einkerbungen (21a) und Erhebungen (21b), des zylindrischen Werkzeugs (2) gebildet wird, und dass die Profilierung (11a, 11b) des Ringelements (1) wenigstens eine Erhebung (11b), vorzugsweise eine Mehrzahl von sich in Längsrichtung (X) abwechselnden Erhebungen (11b) und Einkerbungen (11a), aufweist, welche durch die Erhebung (31b), vorzugsweise durch die Erhebungen (31b) und Einkerbungen (31a), des Schlauchelements (3) gebildet wird.
Spritzgussverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (11a, 11b) des Ringelements (1) eine Mehrzahl von sich in Längsrichtung (X) abwechselnden Erhebungen (11b) und Einkerbungen (11a) aufweist, welche durch die Erhebungen (31b) und Einkerbungen (31a), des Schlauchelements (3) gebildet werden.
Spritzgussverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (1) ein Abstreifring (1) ist, und dass die Erhebung (11b) der radialen Innenfläche (11) eine Abstreiflippe (11b) ist.
Spritzgussverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (21a, 21b) des zylindrischen Werkzeugs (2) in Längsrichtung (X) sich derart erstreckend ausgebildet ist, so dass von dem Schlauchelement (3) eine Mehrzahl von Ringelementen (1) getrennt werden kann, welche jeweils eine Profilierung (11a, 11b) aufweisen, welche durch die Profilierung (31a, 31b) des Schlauchelements (3) gebildet wird.
Ringelement (1), vorzugsweise Abstreifring (1), welches durch ein Spritzgussverfahren nach einem der vorherigen Ansprüche hergestellt wurde, wobei das Ringelement (1) einen Ringkörper (10) mit einer radialen Innenfläche (11) aufweist, wobei die radiale Innenfläche (11) zumindest eine Profilierung (11a, 11b), vorzugsweise zumindest eine Erhebung (11b), aufweist, welche in Längsrichtung (X) zumindest abschnittsweise ausgebildet ist, wobei die Profilierung (11a, 11b) des Ringelements (1), vorzugsweise die Erhebung (11b), vor einem Aushärten durch die Profilierung (21a, 21b), vorzugsweise durch eine Einkerbung (21a), eines zylindrischen Werkzeugs (2) ausgebildet wurde.
Zylindrisch ausgebildetes Werkzeug (2) zur Verwendung bei einem Spritzgussverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einer radialen Außenfläche (21) mit zumindest einer Profilierung (21a, 21b), welche in Längsrichtung (X) zumindest abschnittsweise ausgebildet ist, wobei das zylindrische Werkzeug (2) vorzugsweise beheizbar, besonders vorzugsweise als Heizdorn (2), ausgebildet ist.