DE19532085A1

DE19532085A1 - Dimensionally stable seal prodn., for antifriction bearings

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Publication number: DE19532085A1
Application number: DE1995132085
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Beuerlein
Original assignee: Kunststofftechnik Ros & C GmbH
Current assignee: Kunststofftechnik Ros & C GmbH
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 1997-03-06

Abstract

The prodn. of a dimensionally stable seal, esp. an annular or annular segment disc, for sealing anti-friction bearings involves injecting a hard plastic into a tool cavity to form a carrier part (1) and then either enlarging the cavity or relocating the carrier (1) in a larger tool cavity and injecting the elastic seal material. The seal is claimed and has a carrier part (1) connected to the elastic seal part (2) either by a positive mechanical connection and/or fusion and/or bonding.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines formstabilen Dichtungselementes insbesondere einer ring- oder ringsegmentförmigen Scheibe zur Abdichtung von Wälzlagern, das aus ei nem starren Trägerkörper besteht, auf dessen Ober fläche ein elastisches Material aufgebracht ist so wie ein Dichtungselement.The invention relates to a method for Manufacture of a dimensionally stable sealing element in particular a ring or ring segment Washer for sealing rolling bearings, which is made of egg there is a rigid support body, on the upper surface an elastic material is applied like a sealing element.

Spalte zwischen gegeneinander bewegten Bauteilen, speziell den Elementen eines Lagers, sind meist ab zudichten, um einerseits den Austritt von Schmier stoffen oder anderer, im Inneren einer Vorrichtung befindlicher Medien zu verhindern und andererseits das Eindringen von Verschmutzungen und Feuchtigkeit in den Lagerspalt zu unterbinden, die zu erhöhter Reibung, vergrößertem Verschleiß und vorzeitiger Zerstörung führen können. Bei Wälzlagern, ist das Dichtungs- oder Abdeckelement in der Regel eine ringförmige Scheibe, wenn die Wälzkörper in einem Kreis geführt sind, gelegentlich auch ein Ringseg ment, falls es sich um eine Linearführung handelt. Im letzteren Fall besteht die Schutzwirkung gegen das Eindringen von Verschmutzungen in das Lager darin, daß der Schmutz von der Führung abgestreift wird. Gap between components moving against each other, especially the elements of a bearing are mostly off seal, on the one hand, the escape of lubricant substances or other, inside a device prevent existing media and on the other hand the penetration of dirt and moisture prevent in the bearing gap, which is too elevated Friction, increased wear and premature Can lead to destruction. For rolling bearings, that is Sealing or covering element usually one annular disc when the rolling elements in one Circular, occasionally a ring segment ment, if it is a linear guide. In the latter case there is a protective effect against the ingress of dirt into the bearing in that the dirt is stripped from the guide becomes.

Im Gegensatz zu Dichtungen im Bereich einer starren Verbindung müssen Dichtungselemente zwischen beweg lichen Teilen eine hinreichende Formstabilität auf weisen, da eine beidseitige Befestigung unmöglich ist. Im Stande der Technik wird zu diesem Zweck ein aus Metall gestanzter Trägerkörper verwendet, des sen Gestalt im wesentlichen der Dichtung ent spricht, und auf seine Oberfläche ein elastisches Material aufgebracht, an dem die gegeneinander ab zudichtenden Bauteile unter einem Anpreßdruck an liegen, der zu seiner Verformung und damit einer guten Dichtigkeit führt. Häufig folgt das elasti sche Material in seiner Kontur nicht dem Trägerkör per, sondern steht, etwa in Form einer Dichtlippe, bereichsweise über ihn hervor.In contrast to seals in the area of a rigid Connection must seal elements between moving parts have sufficient dimensional stability point because a two-sided attachment impossible is. The prior art uses for this purpose Carrier body punched out of metal used Its shape essentially resembles that of poetry speaks, and on its surface an elastic Material applied to which the against each other sealing components under a contact pressure lie, to its deformation and thus one good tightness. The elasti often follows cal material in its contour not the carrier body per, but stands, for example in the form of a sealing lip, in areas above him.

Der metallische Trägerkörper wird in der Regel aus gestanzt, was vergleichsweise große Fertigungstole ranzen zur Folge hat. Somit ergibt sich die Notwen digkeit einer sorgfältigen und aufwendigen Kon trolle während der Produktion, um Werkstücke mit übermäßigen Streuungen der Maße auszusondern, sowie einer schonenden Handhabung, damit die Trägerkörper nicht verbogen werden. Weiterhin haften die bekann ten elastischen Materialien, insbesondere weiche Kunststoffe und Kautschuk, nur mäßig auf Metallen, so daß zur Verbindung die Aufbringung eines Haft vermittlers notwendig ist. Dieser Arbeitsschritt erhöht den Aufwand bei der Fertigung deutlich, ins besondere da vorhergehend in aller Regel die Reini gung der Stanzteile von Öl- und Korrosionsschutz rückständen erforderlich ist.The metallic carrier body is usually made of punched what comparatively large manufacturing stole satchel. Hence the need arises a careful and elaborate con troll during production to bring workpieces with weed out excessive spreads of dimensions, and gentle handling, so that the carrier body not be bent. Furthermore, the known elastic materials, especially soft ones Plastics and rubber, only moderately on metals, so that for the connection the application of a detention intermediary is necessary. This step increases the manufacturing effort significantly, ins especially since the Reini stamping parts for oil and corrosion protection residue is required.

Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt, ein formstabiles Dichtungselement sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung zu ent wickeln, das keine Verwendung eines Haftvermittlers erfordert und eine hohe Präzision der Fertigung ge stattet.Against this background, the invention has become Task, a dimensionally stable sealing element as well as a process for its production wrap that does not use an adhesion promoter requires and high precision of manufacturing ge equips.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte gelöst:This object is achieved by the following Process steps solved:

- Production of the carrier body from a hard plastic or the area made of elastic mate rial in injection molding in a mold,
- enlargement of the casting tool by displacement an element of its wall or introduction of the Casting in a casting tool with larger volume,
- Introduction of the other material in the Injection molding into the mold with the casting.

Zunächst wird der starre Trägerkörper nach dem Ver fahren des Spritzgusses aus einem Hartkunststoff hergestellt. Nach dessen Aushärtung, die sowohl in einem thermoplastischen Erstarrungsvorgang als auch der molekularen Vernetzung eines Duroplastes beste hen kann, bis zu einer ausreichenden Formstabilität wird das Gußwerkzeug durch Verschieben eines Ele mentes seiner Wandung vergrößert und dabei ein Hohlraum geschaffen. Zweckmäßig ist dabei speziell ein Gußwerkzeug, das aus zwei Teilstücken besteht, in dessen einem das Gußteil verbleibt, während das andere durch ein größeres Teilstück ersetzt wird. Alternativ ist es denkbar, den Trägerkörper voll ständig aus seinem Gußwerkzeug zu entnehmen und in ein Gußwerkzeug mit größerem Volumen einzubringen. First, the rigid support body after Ver driving the injection molding from a hard plastic produced. After it has hardened, both in a thermoplastic solidification process as well the molecular crosslinking of a thermoset hen, up to sufficient dimensional stability the casting tool is moved by moving an el mentes its wall enlarged and one Cavity created. Appropriately, it is special a casting tool that consists of two parts, in one of which the casting remains, while the another is replaced by a larger section. Alternatively, it is conceivable to fill the carrier body constantly removed from his casting tool and in insert a casting tool with a larger volume.

Während im ersten Fall der Aufwand für die Ferti gung des Gußwerkzeuges und damit dessen Kosten grö ßer sind, gestaltet sich im anderen Fall das Her stellungsverfahren des Dichtungselements aufwendi ger, so daß die Auswahl zwischen beiden Alternati ven insbesondere im Hinblick auf die zu fertigenden Stückzahlen zu treffen ist.While in the first case the effort for the ferti supply of the casting tool and thus its cost otherwise, the origin is the other positioning process of the sealing element ger, so that the choice between two Alternati ven especially with regard to the to be manufactured Quantities to be met.

Abschließend wird das elastische Material, gleich falls im Spritzguß, in den Hohlraum des Gußwerkzeu ges eingebracht, in dem sich der Trägerkörper be findet, so daß sich beide bei der Aushärtung, d. h. einer Erstarrung oder der Vernetzung eines Elasto mers, zum Dichtungselement verbinden. Entweder er folgt dabei eine formschlüssige Verbindung, indem das elastische Material den Trägerkörper vollstän dig umschließt oder letzterer eine geeignete Ge stalt mit Erhöhungen oder Vertiefungen aufweist, oder Trägerkörper und elastisches Material haften oberflächlich aneinander. Besonders vorteilhaft ist der Fall der Verschmelzung, der sich speziell bei der Verbindung zweier thermoplastischer Kunststoffe anbietet, wobei Materialien geeigneter Schmelz punkte und die Prozeßtemperatur derart zu wählen sind, daß sich die Oberfläche des Trägerkörpers ohne dessen vollständige Auflösung zu verflüssigen beginnt und eine thermische Zersetzung der Materia lien unterbleibt.In conclusion, the elastic material is the same if in the injection molding, in the cavity of the mold ges introduced in which the carrier body be finds, so that both when curing, d. H. solidification or the networking of an Elasto mers, connect to the sealing element. Either he follows a positive connection by the elastic material completely the carrier body dig encloses or the latter a suitable Ge with elevations or depressions, or carrier body and elastic material stick superficially. It is particularly advantageous the case of the merger, which is specific to the connection of two thermoplastics offers, with materials suitable enamel points and to select the process temperature in this way are that the surface of the support body without liquefying its complete dissolution begins and thermal decomposition of the materia lien is omitted.

Umschließt das elastische Material den Trägerkörper nicht vollständig, z. B. wenn es sich um eine Dicht lippe handelt, ist die Reihenfolge der Fertigungs schritte vertauschbar. Somit kann zunächst das ela stische Material gegossen werden, bevor die Anfor mung des Trägerkörpers erfolgt.The elastic material encloses the carrier body not completely, e.g. B. if it is a sealing lip is the order of manufacture steps interchangeable. The ela material are cast before the requ tion of the carrier body takes place.

Nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren lassen sich formstabile Dichtungselemente wesent lich einfacher und präziser herstellen. Insbeson dere entfallen jegliche Stanzvorgänge zur Herstel lung des Trägerkörpers, so daß zum einen die Not wendigkeit des Betriebes sowie der Anschaffung ent sprechender Maschinen entfällt und sich zum anderen die Präzision der Fertigung infolge des ausschließ lichen Einsatzes von Gußprozessen wesentlich er höht. Damit verringern sich die Toleranzschwankun gen und entsprechend der Ausschuß der Fertigung mit der Folge erheblich, daß sich der Kontrollbedarf verringert und eine vollautomatische Fertigung er leichtert wird. Da elastische Dichtungswerkstoffe eine hervorragende Haftung auf harten Kunststof foberflächen zeigen, insbesondere wenn eine ober flächliche Verschmelzung erfolgt, wird das Aufbrin gen eines Haftvermittlers überflüssig, so daß ein Arbeitsschritt auf vorteilhafte Weise entfällt. Ebenso erübrigen sich die Reinigung des Trägerkör pers vor diesem Vorgang und ein Korrosionsschutz.According to the manufacturing process according to the invention dimensionally stable sealing elements are essential manufacture easier and more precise. In particular any punching processes for manufacturing are eliminated development of the carrier body, so that on the one hand the emergency maneuverability of the company and the purchase speaking machines is eliminated and the other the precision of manufacture due to the exclusion liche use of casting processes increases. This reduces the tolerance fluctuation conditions and according to the committee of manufacture with consequently significantly that the need for control reduced and a fully automatic production is lightened. Because elastic sealing materials excellent adhesion to hard plastics Surface surfaces show, especially if a surface surface fusion takes place, the Aufbrin gene of an adhesion promoter superfluous, so that a Work step in an advantageous manner is omitted. There is also no need to clean the carrier body pers before this process and a corrosion protection.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Volumenvergrößerung des Werkzeugs mit nachfolgendem Spritzguß ein- oder mehrfach wieder holt, um Dichtungselemente aus drei oder mehr Mate rialien herzustellen. Zweckmäßig ist beispielsweise ein Schichtaufbau mit nach innen stufenweise zuneh mender Materialhärte oder die Anformung mehrerer Dichtlippen mit unterschiedlichen, elastischen Ei genschaften.In an advantageous development of the invention is the volume increase of the tool with subsequent injection molding one or more times again catches up to sealing elements from three or more mate rialien manufacture. It is useful, for example a layer structure with gradually increasing inwards material hardness or the molding of several Sealing lips with different, elastic eggs properties.

Ein geeignetes Gußwerkzeug weist mindestens zwei verschiebbare Elemente auf, die vorzugsweise unab hängig voneinander und insbesondere in unterschied liche Richtungen, bewegbar sind. Sind die Elemente mit z. B. kegelstumpfförmigen Erhöhungen versehen, die den Trägerkörper auf seiner gesamten Dicke durchgreifen, so lassen sich durch ihr Zurückziehen schwalbenschwanzförmige oder andere den Trägerkör per hintergreifende Querschnitte herstellen, wenn die entstandenen Hohlräume durch das elastische Ma terial beidseitig des Trägerkörpers ausgefüllt wer den.A suitable casting tool has at least two slidable elements, which preferably unab dependent on each other and especially in difference directions, are movable. Are the elements with z. B. frustoconical ridges, which the support body over its entire thickness reach through, so by pulling back dovetail-shaped or other the carrier body create cross-sections, if the voids created by the elastic Ma material filled on both sides of the carrier body the.

Vorzugsweise werden dem flüssigen Hartkunststoff feste Zuschlagstoffe mit dem Ziel zugesetzt, seine Materialeigenschaften zu optimieren. Dazu eignen sich einerseits faserartige Werkstoffe, etwa Glas- oder Kohlefasern, die die Festigkeit, insbesondere bei Zugbelastungen, wesentlich erhöhen. Um eine ge zielt ausgerichtete Verstärkung des Gußteils gegen über speziellen Kraftbeanspruchungen zu erreichen, können die Fasermaterialien, beispielsweise Faser matten oder Stahlwolle, oder Verstärkungskörper auch vor dem Spritzguß in das Gußwerkzeug eingelegt werden. Durch pulverförmige Zuschläge, beispiels weise Gesteinsmehl, läßt sich die Härte des Materi als in geeigneter Weise variieren.Preferably, the liquid hard plastic solid aggregates added with the aim of its Optimize material properties. Suitable for this on the one hand, fibrous materials, such as glass or carbon fibers that add strength, in particular with tensile loads, increase significantly. To a ge aims against reinforcement of the casting to achieve through special force loads, can the fiber materials, such as fiber matt or steel wool, or reinforcement body also placed in the mold prior to injection molding will. Through powdery supplements, for example wise stone powder, the hardness of the material can be than vary appropriately.

Bevorzugte elastische Materialien sind weiche Kunststoffe (Thermoplaste oder Elastomere) oder Kautschuk. Beide lassen sich in prinzipiell glei cher Weise durch Spritzguß verarbeiten, wobei preisliche und verarbeitungstechnische Nachteile des Kautschuks für viele Anwendungszwecke durch seine überlegenen Materialeigenschaften überwogen werden.Preferred elastic materials are soft Plastics (thermoplastics or elastomers) or Rubber. In principle, both can be identical process by injection molding, wherein price and processing disadvantages of rubber for many applications its superior material properties outweighed will.

Ein vorteilhaftes Dichtungselement, insbesondere eine ring- oder ringsegmentförmige Scheibe zur Ab dichtung von Wälzlagern gegen Schmutz und Feuchtig keit sowie den Austritt von Schmierstoffen, die beispielsweise nach einem der beschriebenen Verfah ren hergestellt wurde, weist einen starren Träger körper aus Hartkunststoff auf. Der formstabilisie rende Trägerkörper ist auf seiner Oberfläche form schlüssig, durch Haftung oder Verschmelzung mit ei nem elastischen Dichtmaterial verbunden, das den Trägerkörper vollständig oder bereichsweise umgibt. Sowohl Trägerkörper als auch das elastische Mate rial können aus einem oder mehreren Werkstoffen be stehen. Die Vorteile des Dichtungselementes beste hen insbesondere in der einfachen und präzisen Fer tigung aller Komponenten in einem einheitlichen Fertigungsverfahren als Gußteile. Dabei wird die Zahl der Herstellungsschritte in vorteilhafter Weise minimiert.An advantageous sealing element, in particular a ring or ring segment-shaped disc for Ab Sealing of rolling bearings against dirt and moisture as well as the leakage of lubricants that for example, according to one of the methods described ren was produced, has a rigid support body made of hard plastic. The shape stabilization The supporting body is shaped on its surface conclusively, through liability or amalgamation with egg Nem elastic sealing material connected to the Completely or partially surrounds the carrier body. Both the body and the elastic mate rial can be made of one or more materials stand. The best of the advantages of the sealing element hen especially in the simple and precise Fer all components in a uniform Manufacturing processes as castings. The Advantageous number of manufacturing steps Way minimized.

Eine mechanisch hoch belastbare Verbindung zwischen Trägerkörper und elastischem Material entsteht, wenn sie einander, beispielsweise haken- oder schwalbenschwanzförmig hintergreifen. A mechanically strong connection between Carrier body and elastic material arises, if they hook each other, for example reach behind in dovetail shape.

Um unterschiedliche mechanische Eigenschaften zu erreichen, etwa in bezug auf die Härte oder Zugfe stigkeit, enthält der Trägerkörper, gegebenenfalls auch das elastische Material, feste Zuschlagstoffe. Zweckmäßig sind insbesondere Gesteinsmehle, Glas-, Metall- oder Kohlfasern, sowie feste Schmiermittel, um die Abnutzung von Trägerkörper und elastischem Material durch Reibung zu verhindern.To different mechanical properties too achieve, for example in terms of hardness or tensile strength stability, the carrier body contains, if necessary also the elastic material, solid aggregates. Rock powders, glass, Metal or carbon fibers, as well as solid lubricants, to wear of the body and elastic Prevent material from rubbing.

Zweckmäßige elastische Dichtungsmaterialien sind insbesondere ein weicher Kunststoff bzw. ein Ela stomer oder Kautschuk. Beide Materialien lassen sich durch Zuschlagstoffe oder chemische Modifika tionen, bei Kautschuk z. B. als Nitril-, Silikon- oder Fluorkautschuk, an unterschiedliche, abzu dichtende Medien anpassen.Appropriate elastic sealing materials are especially a soft plastic or an ela stomer or rubber. Leave both materials through aggregates or chemical modifica ions, with rubber z. B. as nitrile, silicone or fluororubber, to different ones adjust sealing media.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Er findung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei bungsteil entnehmen, in dem anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläu tert ist. Es zeigen in prinzipienhafter DarstellungFurther details, features and advantages of the Er can be found in the following description Take part of the exercise, in the drawing an embodiment of the invention in more detail is tert. They show in principle

Fig. 1 Ansicht eines erfindungsgemäßen Dichtungs elementes Fig. 1 view of a sealing element according to the invention

Fig. 2 Querschnitt entlang der Linie AA. Fig. 2 cross section along the line AA.

In Fig. 1 ist die Darstellung eines ringsegment förmigen Dichtungselementes erkennbar, das zum Ab schluß eines linearen Wälzlagers (Linearführung) geeignet ist. Es besteht aus einem Trägerkörper (1), der aus einem verwindungssteifen Hartkunst stoff hergestellt ist, und einer Dichtscheibe aus einem elastischen Material (2), die mit ihm in Ver bindung steht. Der innere Aufbau des Dichtungsele mentes ist im Querschnitt entlang der Linie AA er kennbar, den Fig. 2 zeigt. Das aus dem elastischen Material (2) gefertigte Dichtungselement ist in den Trägerkörper (1) eingegossen, wodurch eine stabile Verbindung infolge eines Anschmelzens der Grenzflä chen eintritt. Zur Verstärkung weist der Trägerkör per (1) eine bodenseitige Öffnung (3) auf, die sich unten erweitert, so daß das elastische Material ihre engste Stelle beidseitig umgreift.In Fig. 1, the representation of a ring segment-shaped sealing element can be seen, which is suitable for the conclusion of a linear rolling bearing (linear guide). It consists of a carrier body ( 1 ), which is made of a torsionally rigid hard plastic, and a sealing washer made of an elastic material ( 2 ), which is in connection with it. The internal structure of the Dichtungsele element can be seen in cross section along the line AA, which is shown in FIG. 2. The sealing element made of the elastic material ( 2 ) is cast into the carrier body ( 1 ), as a result of which a stable connection occurs as a result of the boundary surfaces melting. For reinforcement, the carrier body has ( 1 ) a bottom opening ( 3 ) which widens at the bottom so that the elastic material engages around its narrowest point on both sides.

Der Verbesserung der Abdichtung dient eine Dicht lippe (4), die zum Anliegen auf dem abzudichtenden Körper vorgesehen ist. Weiterhin weist das Dich tungselement Aussparungen (5) auf, die zum Eingriff von Werkzeugen zur Handhabung und Befestigung die nen. Selbstverständlich lassen sich in analoger Weise auch Dichtungselemente in Gestalt durchgehen der Ringe oder von geschlossenen Scheiben herstel len.The sealing is improved by a sealing lip ( 4 ) which is intended to rest on the body to be sealed. Furthermore, the sealing device has recesses ( 5 ) which are used to engage tools for handling and fastening. Of course, sealing elements in the shape of the rings or of closed disks can also be produced in an analog manner.

Zusammenfassend wird ein Dichtungselement vorge schlagen, das sich auf einfach Weise und mit hoher Präzision fertigen läßt, sowie geeignete Verfahren zu seiner Herstellung beschrieben.In summary, a sealing element is featured beat that in a simple way and with high Precision can be manufactured, as well as suitable processes described for its manufacture.

Claims

1. A method for producing a dimensionally stable sealing element, in particular a ring or ring segment-shaped disc for sealing rolling bearings, which consists of a rigid support body, on the surface of which an elastic material is applied, characterized by the following process steps:

- Production of the carrier body ( 1 ) from a hard plastic or the area from elastic Mate rial ( 2 ) by injection molding in a mold,
Enlargement of the casting tool by moving an element of its wall or introducing the casting into a casting tool with a larger volume,
- Introducing the other material ( 2 ) in the injection molding into the mold with the casting.

2. The method according to claim 1, characterized in net that the casting tool one or more times or the casting in a casting tool with a larger volume is introduced and one or more additional mate rialien be introduced in the injection molding.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized ge indicates that the casting tool has at least two has displaceable elements.

4. The method according to claim 3, characterized in that a displaceable element engages through the carrier body by ( 1 ) during curing.

5. The method according to any one of the preceding claims che, characterized in that the liquid Hard plastic solid additives are added.

6. The method according to any one of the preceding claims che, characterized in that before the injection molding Fiber materials or reinforcing bodies in it Casting tool to be inserted.

7. The method according to any one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the elastic Ma material ( 2 ) is a thermoplastic, an elastomer or rubber.

8. Sealing element, in particular ring or ring-shaped disk for sealing Wälzla like, from a rigid support body, on the surface of which an elastic material is applied, characterized in that the support body ( 1 ) consists of hard plastic and form-fitting and / or by adhesion and / or is connected to the elastic material ( 2 ) by fusion.

9. Sealing element according to claim 7, characterized in that the carrier body ( 1 ) and elastic material ( 2 ) engage behind one another.

10. Sealing element according to claim 7 or 8, characterized characterized that the hard plastic to contains impact materials or reinforcements.

11. Sealing element according to one of claims 7 to 9, characterized in that the elastic mate rial ( 2 ) is rubber or a soft plastic.