DE19949471C1 - Production of valve shaft seal, comprises metallic reinforcement ring against spaced contact zones at the mold section with overflow zone between them to take overflow elastomer - Google Patents
Production of valve shaft seal, comprises metallic reinforcement ring against spaced contact zones at the mold section with overflow zone between them to take overflow elastomerInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Ventilschaftabdichtung, bei dem ein vorzugsweise metallischer Verstärkungsring in einer Vulkanisierungsform mit Elastomermaterial verbunden wird, wobei hierzu ein Werkzeugteil der Vulkanisierungsform in einem Bereich, vorzugsweise an einem axialen Ende, des Verstärkungsrings dichtend anliegt.The invention relates to a method for producing a valve stem seal, in which a preferably metallic reinforcement ring in one Vulcanization form is connected with elastomer material, with this one Tool part of the vulcanization mold in one area, preferably on one axial end, the reinforcing ring rests sealingly.
Aus der JP 62-256621 A sowie aus der JP 5-245873 A ist es jeweils bekannt, sich beim Spritzgießen von Kunststoff-Formteilen eines Spritzgießwerkzeugs zu bedienen, das neben der Hauptkavität eine Überlaufkavität aufweist. Dabei wird beim Spritzgießvorgang nach Füllung der Hauptkavität mit Kunststoffschmelze ein Teil der noch flüssigen Schmelze in die Überlaufkavität ausgetrieben. Auf diese Art und Weise kann für ein vollständiges Füllen der Hauptkavität mit Kunststoffschmelze gesorgt werden, wobei allerdings im Anschluß an das Spritzgießen des Formteils der "Überlauf" vom Formteil abgetrennt bzw. die Überlaufkavität entleert werden muß. Gemäß der Lösung, die in der JP 5-245873 A offenbart ist, kann auch vorgesehen werden, daß der überfließende Kunststoff zur Verbindung mit einem in die Formkavität eingelegten zweiten Werkstück genutzt wird. From JP 62-256621 A and from JP 5-245873 A it is known in each case when injection molding plastic molded parts of an injection mold operate that has an overflow cavity in addition to the main cavity. Doing so in the injection molding process after filling the main cavity with plastic melt Part of the still liquid melt is expelled into the overflow cavity. In this manner way for a complete filling of the main cavity with Plastic melt are taken care of, however, following that Injection molding of the molded part of the "overflow" separated from the molded part or the Overflow cavity must be emptied. According to the solution described in JP 5-245873 A is disclosed, it can also be provided that the overflowing plastic for Used in conjunction with a second workpiece inserted in the mold cavity becomes.
Bei der Herstellung einer Ventilschaftabdichtung gilt es, eine Gummiauskleidung am inneren Umfangsbereich eines Versteifungsrings anzuspritzen bzw. anzuvulkanisieren. Dieses Material wird gleichzeitig genutzt, um auch die Dichtlippe zu bilden, die später den Ventilschaft abdichten soll. Besondere Bedeutung hat dabei die Gummiauskleidung am der Dichtlippe entgegengesetzten Ende des Verstärkungsrings: Dort soll ein möglichst genauer Abschluß des Gummimaterials in definierter Höhe des Verstärkungsrings vorgenommen werden. Das Gummimaterial soll aber dennoch gut anhaftend am Verstärkungsring angebracht sein.When manufacturing a valve stem seal, it is important to have a rubber lining to be injection molded onto the inner circumferential area of a stiffening ring or to vulcanize. This material is used at the same time to To form a sealing lip that will later seal the valve stem. Special The rubber lining on the opposite side of the sealing lip is important End of the reinforcement ring: There should be the most accurate termination of the Rubber material can be made at a defined height of the reinforcement ring. The rubber material should still adhere well to the reinforcement ring to be appropriate.
In der Praxis bereitet der genaue Gummiabschluß in diesem "unteren" Bereich des Verstärkungsrings meist Probleme: Entweder wird - im Rahmen der nie vermeidbaren Toleranzen - zuviel Gummimaterial eingespritzt, so daß sich im Endbereich des Werkzeugteils Gummiflusen bilden, die über den gewünschten Endbereich hinausreichen und möglicherweise die Funktion der Ventilschaftabdichtung stören. Wird indes zuwenig Gummimaterial eingespritzt, kann das dazu führen, daß die meist vorhandenen Gaseinschlüsse im Gummimaterial eine gute Haftung des Gummis am Verstärkungsring verhindern.In practice, the exact rubber finish in this "lower" area of the Reinforcement ring mostly problems: Either - within the framework of never avoidable tolerances - too much rubber material injected, so that in the Form end area of the tool part rubber fluff over the desired one Reach out and possibly the function of the Disrupt valve stem seal. If too little rubber material is injected, can lead to the fact that the gas inclusions usually present in the Rubber material prevent good adhesion of the rubber to the reinforcement ring.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Ventilschaftabdichtung vorzuschlagen, das hier Abhilfe schafft; auch bei den nie vermeidbaren Toleranzen der Einspritzmenge des Gummis soll sichergestellt sein, daß funktional eine eindeutig definierte, fest anhaftende Abschlußfläche Gummi am Verstärkungsring der Ventilschaftabdichtung anliegt.The invention is therefore based on the object of a method for To propose the manufacture of a valve stem seal that will remedy this; even with the never avoidable tolerances of the injection quantity of the rubber be sure that functionally a clearly defined, firmly adhering End surface of rubber rests on the reinforcement ring of the valve stem seal.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch,
daß
das Werkzeugteil (4) so am Verstärkungsring (2) anliegt, daß ein erster, im
wesentlichen ringförmig verlaufender Kontaktbereich (6) und ein zweiter, vom
ersten Kontaktbereich (6) beabstandeter, im wesentlichen ringförmig
verlaufender Kontaktbereich (7) erzeugt wird,
wobei zwischen beiden Kontaktbereichen (6, 7) ein Überlaufraum (8) definiert
wird und
wobei während des Anspritzens des Elastomermaterials (3) an den
Verstärkungsring. (2) der Überlaufraum (8) mindestens teilweise mit
Elastomermaterial gefüllt wird.This object is achieved in a method according to the preamble of claim 1 in that
the tool part ( 4 ) rests on the reinforcement ring ( 2 ) in such a way that a first, essentially ring-shaped contact area ( 6 ) and a second, essentially ring-shaped contact area ( 7 ) spaced apart from the first contact area ( 6 ) are produced,
an overflow space ( 8 ) being defined between the two contact areas ( 6 , 7 ) and
wherein during the injection of the elastomer material ( 3 ) onto the reinforcing ring. ( 2 ) the overflow space ( 8 ) is at least partially filled with elastomer material.
Der Kerngedanke der Erfindung stellt also darauf ab, im Kontaktbereich des Werkzeugs mit dem Versteifungsring einen Überlaufraum vorzusehen, der durch zwei Kontaktbereiche definiert wird. Dieser Überlaufraum wird während des Anspritzens des Elastomer- bzw. Gummimaterials zumindest teilweise mit diesem Material gefüllt. Damit ist sichergestellt, daß die Gummierung im Inneren des Verstärkungsrings stets genau mit dem Endbereich des Werkzeugs abschließt; überflüssiges Elastomermaterial fließt in den Überlaufraum und legt sich dort an der Wand des Versteifungsrings an, wodurch keine Störung der Funktionalität der Ventilschaftabdichtung bedingt ist. Der Überlaufraum stellt also ein Reservoir für Elastomermaterial dar, das so ausgelegt wird, daß die maximale Differenz zwischen minimalem und maximalem Einspritzvolumen an Elastomermaterial in diesem Überlaufraum aufgenommen werden kann.The main idea of the invention is therefore based on the contact area of the Tool with the stiffening ring to provide an overflow space through two contact areas is defined. This overflow space is during the Injection of the elastomer or rubber material at least partially with this Material filled. This ensures that the rubber coating inside the Reinforcement ring always fits exactly with the end area of the tool; unnecessary elastomer material flows into the overflow space and lies there against the Wall of the stiffening ring, which does not interfere with the functionality of the Valve stem sealing is necessary. The overflow space therefore represents a reservoir for Elastomeric material that is designed so that the maximum difference between minimum and maximum injection volume of elastomer material in this Overflow space can be added.
Weiterbildungsgemäß ist vorgesehen, daß der erste Kontaktbereich (6) durchlässig und der zweite Kontaktbereich (7) abdichtend ausgebildet ist. Weiterhin kann vorgesehen sein, daß der erste und/oder zweite Kontaktbereich (6, 7) durch im wesentlichen radiales Andrücken des Werkzeugteils (4) an den Verstärkungsring (2) gebildet wird. Alternativ hierzu kann der jeweilige Kontaktbereich (6, 7) auch durch im wesentlichen axiales Andrücken des Werkzeugteils (4) an den Verstärkungsring (2) gebildet werden.According to a further development, the first contact area ( 6 ) is permeable and the second contact area ( 7 ) is designed to be sealing. It can further be provided that the first and / or second contact area ( 6 , 7 ) is formed by pressing the tool part ( 4 ) essentially radially against the reinforcing ring ( 2 ). Alternatively, the respective contact area ( 6 , 7 ) can also be formed by essentially axially pressing the tool part ( 4 ) onto the reinforcing ring ( 2 ).
Bevorzugt ist vorgesehen, daß der Abstand, vorzugsweise der axiale Abstand (a), zwischen erstem und zweitem Kontaktbereich (6, 7) zwischen 0,5 mm und 2,5 mm beträgt. Weiterhin kann vorteilhafterweise vorgesehen werden, daß der maximale radiale Abstand zwischen dem Verstärkungsring (2) und dem Werkzeugteil (4) im Bereich des Überlaufraums (8) zwischen 0,05 und 0,8 mm liegt. Durch die genannten Abmessungen wird ein Überlaufraum definiert, der den gewünschten Zweck optimal erfüllt.It is preferably provided that the distance, preferably the axial distance (a), between the first and second contact areas ( 6 , 7 ) is between 0.5 mm and 2.5 mm. Furthermore, it can advantageously be provided that the maximum radial distance between the reinforcing ring ( 2 ) and the tool part ( 4 ) in the region of the overflow space ( 8 ) is between 0.05 and 0.8 mm. An overflow space is defined by the dimensions mentioned, which optimally fulfills the desired purpose.
Der Verstärkungsring (2) kann an seinem einen Ende (5) im Bereich des Kontakts mit dem Werkzeugteil (4) radial größer ausgebildet sein als in seinem sonstigen Bereich; dabei kann bevorzugt vorgesehen werden, daß die radial vergrößerte Ausgestaltung des Verstärkungsrings (2) die Form eines abgekröpften Kragens aufweist.The reinforcing ring ( 2 ) can be made radially larger at one end ( 5 ) in the area of contact with the tool part ( 4 ) than in its other area; it can preferably be provided that the radially enlarged configuration of the reinforcement ring ( 2 ) has the shape of a bent collar.
Alternativ dazu kann vorgesehen werden, daß der Verstärkungsring (2), abgesehen von einer ringförmigen Einkerbung (10) in dem dem Werkzeugteil (4) zugewandten Bereich des Verstärkungsrings (2), über seine gesamte axiale Erstreckung einen weitgehend gleichbleibenden Außendurchmesser aufweist.Alternatively, it may be provided that the reinforcing ring (2) except for an annular notch (10) in which the tool part (4) facing the region of the reinforcing ring (2) having a substantially constant outer diameter over its entire axial extent.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figur zeigt den Schnitt durch eine Ventilschaftabdichtung, die im Kontakt mit einem Spritzgießwerkzeug steht.In the drawing, an embodiment of the invention is shown. The figure shows the section through a valve stem seal in contact with a Injection mold is standing.
Die Ventilschaftabdichtung 1 weist einen metallischen Verstärkungsring 2 auf. Im dargestellten Falle hat der Verstärkungsring im wesentlichen eine rohrförmige Kontur, wobei er - abgesehen von seinem obersten Bereich - in seinem unteren Bereich lediglich eine ringförmige Einkerbung 10 aufweist.The valve stem seal 1 has a metallic reinforcement ring 2 . In the case shown, the reinforcement ring has essentially a tubular contour, and apart from its uppermost region it has only an annular notch 10 in its lower region.
Der Verstärkungsring 2 muß mit Elastomermaterial 3 an seiner Innenseite versehen werden, um die gewünschte Dichtfunktion erzeugen zu können. Hierzu wird ein Spritzgießwerkzeugteil 4 "von unten" an den Verstärkungsring angesetzt; das Werkzeugteil 4 kontaktiert also den Verstärkungsring 2 in seinem Endbereich 5.The reinforcement ring 2 must be provided with elastomer material 3 on its inside in order to be able to produce the desired sealing function. For this purpose, an injection mold part 4 is placed "from below" on the reinforcement ring; the tool part 4 thus contacts the reinforcing ring 2 in its end region 5 .
Das Werkzeugteil 4 wird vor dem Einspritzen von Elastomer- bzw. Gummimaterial in an sich bekannter Weise von unten in Pfeilrichtung an den Verstärkungsring 2 herangeschoben. Wie der Figur entnommen werden kann, berührt das Werkzeugteil 4 den Verstärkungsring dabei an zwei Kontaktstellen 6 und 7 mit den beiden Nasen 11 und 12. Hierdurch bilden sich ringförmig umlaufende Kontaktbereiche 6 und 7 aus. Zwischen den beiden Kontaktbereichen 6, 7 wird ein Überlaufraum 8 ausgebildet, dessen Größe bzw. Volumen sich aus den geometrischen Abmessungen ergibt. Es wird hierzu auf den Abstand a der beiden Kontaktbereiche 6, 7 verwiesen. The tool part 4 is pushed in before the injection of elastomer or rubber material in a conventional manner from below in the direction of the arrow to the reinforcing ring 2 . As can be seen from the figure, the tool part 4 touches the reinforcement ring at two contact points 6 and 7 with the two lugs 11 and 12 . As a result, ring-shaped circumferential contact regions 6 and 7 are formed. An overflow space 8 is formed between the two contact areas 6 , 7 , the size or volume of which results from the geometric dimensions. For this purpose, reference is made to the distance a between the two contact areas 6 , 7 .
Der obere Kontaktbereich 6 ist dabei so ausgebildet, daß er ein Überströmen von flüssigem Elastomermaterial 3 "von oben" in den Überlaufraum 8 ermöglicht; d. h. der Kontaktbereich 6 ist durchlässig ausgebildet. Indes ist der untere Kontaktbereich 7 so ausgestaltet, daß er eine Abdichtung darstellt, die von Elastomermaterial nicht überwunden werden kann. Folglich bildet der Überlaufraum 8 ein Reservoir, in das Elastomermaterial während des Anspritzens dieses Materials an den Verstärkungsring 2 eintreten kann. In der Figur ist derartig übergelaufenes Elastomermaterial mit der Bezugsziffer 9 gekennzeichnet.The upper contact area 6 is designed such that it allows liquid elastomer material 3 to flow "from above" into the overflow space 8 ; ie the contact area 6 is permeable. Meanwhile, the lower contact area 7 is designed such that it constitutes a seal that cannot be overcome by elastomer material. Consequently, the overflow space 8 forms a reservoir into which elastomer material can enter during the injection of this material onto the reinforcement ring 2 . In the figure, elastomer material that has overflowed in this way is identified by the reference number 9 .
Das Elastomermaterial 3 wird nun in bekannter Weise an den Verstärkungsring 2 angespritzt. Es wird dabei so dimensioniert, daß zumindest der oberhalb des ersten Kontaktbereichs 6 liegende Bereich vollständig mit Elastomermaterial 3 gefüllt ist, das fest am Verstärkungsring 2 haftet. Aufgrund der nie vermeidbaren Toleranzen wird jedoch stets eine gewisse Schwankung der Elastomer-Einspritzmenge zu beobachten sein, was bedeutet, daß im Regelfall ein kleiner Teil des angespritzten Elastomermaterials 3 den ersten Kontaktbereich 6 überwindet und in den Überlaufraum 8 eintritt.The elastomer material 3 is now injection molded onto the reinforcing ring 2 in a known manner. It is dimensioned so that at least the area above the first contact area 6 is completely filled with elastomer material 3 which adheres firmly to the reinforcing ring 2 . Due to the never avoidable tolerances, however, a certain fluctuation in the elastomer injection quantity will always be observed, which means that, as a rule, a small part of the molded elastomer material 3 overcomes the first contact area 6 and enters the overflow space 8 .
Durch das so geschaffene "Puffer" wird sichergestellt, daß das Volumen, das für das Elastomermaterial 3 vorgesehen wird und das sich oberhalb der oberen Kante 13 des Werkzeugteils 4 befindet, stets vollständig ausgefüllt ist; des weiteren haftet es fest am Verstärkungsring an. Ein Materialüberschuß kann indes in den Überlaufraum 8 eintreten und sich dort an den Verstärkungsring 2 anlegen, was die Funktion der Ventilschaftabdichtung nicht beeinflußt.The "buffer" thus created ensures that the volume which is provided for the elastomer material 3 and which is located above the upper edge 13 of the tool part 4 is always completely filled; furthermore, it adheres firmly to the reinforcement ring. An excess of material can, however, enter the overflow space 8 and lie there against the reinforcement ring 2 , which does not affect the function of the valve stem seal.
Mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren wird daher sichergestellt, daß geringfügige Schwankungen im Einspritzvolumen des Elastomermaterials keinen negativen Einfluß auf den Fertigungsprozeß bzw. auf die spätere Verwendung der Ventilschaftabdichtung hat. The method proposed according to the invention therefore ensures that slight fluctuations in the injection volume of the elastomer material no negative influence on the manufacturing process or on the later one Use of the valve stem seal.
Die Prozeßsicherheit des Verfahrens wird dadurch verbessert, daß spezifische Abmessungen in der Geometrie des Verstärkungsrings und des Werkzeugteils vorgesehen werden. Bevorzugt ist der Endbereich 5 des Verstärkungsring 2 - beispielsweise im Anschluß an die ringförmige Einkerbung 10 - als abgekröpfter Kragen ausgeführt. Die Aufweitung des Radius dieses abgekröpften Teils bewegt sich bevorzugt zwischen 0,1 und 0,8 mm. Der gesamte Abstand zwischen der oberen Kante 13 des Werkzeugteils und dem unteren Ende des Verstärkungsrings 2 kann zwischen 0,2 bis 2,5 mm betragen; bevorzugt liegt er zwischen 0,4 und 1,4 mm. The process reliability of the method is improved in that specific dimensions are provided in the geometry of the reinforcement ring and the tool part. The end region 5 of the reinforcement ring 2 is preferably designed as an angled collar — for example following the annular notch 10 . The widening of the radius of this bent part is preferably between 0.1 and 0.8 mm. The total distance between the upper edge 13 of the tool part and the lower end of the reinforcing ring 2 can be between 0.2 to 2.5 mm; it is preferably between 0.4 and 1.4 mm.
11
Ventilschaftabdichtung
Valve stem seal
22nd
metallischer Verstärkungsring
metallic reinforcement ring
33rd
Elastomermaterial
Elastomer material
44th
Werkzeugteil
Tool part
55
Ende des Verstärkungsrings
End of the reinforcement ring
66
erster Kontaktbereich
first contact area
77
zweiter Kontaktbereich
second contact area
88th
Überlaufraum
Overflow space
99
übergelaufenes Elastomermaterial
overflowed elastomer material
1010th
ringförmige Einkerbung
ring-shaped notch
1111
, ,
1212th
Nasen am Werkzeugteil
Noses on the tool part
1313
obere Kante des Werkzeugteils
a Abstand der beiden Kontaktbereiche
upper edge of the tool part
a Distance between the two contact areas
Claims (9)
bei dem ein vorzugsweise metallischer Verstärkungsring (2) in einer Vulkanisierungs- oder Spritzgießform mit Elastomermaterial (3) verbunden wird, wobei hierzu ein Werkzeugteil (4) der Vulkanisierungs- oder Spritzgießform in einem Bereich, vorzugsweise an einem axialen Ende (5), des Verstärkungsrings (2) dichtend anliegt,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Werkzeugteil (4) so am Verstärkungsring (2) anliegt, daß ein erster, im wesentlichen ringförmig verlaufender Kontaktbereich (6) und ein zweiter, vom ersten Kontaktbereich (6) beabstandeter, im wesentlichen ringförmig verlaufender Kontaktbereich (7) erzeugt wird,
wobei zwischen beiden Kontaktbereichen (6, 7) ein Überlaufraum (8) definiert wird und
wobei während des Anspritzens des Elastomermaterials (3) an den Verstärkungsring (2) der Überlaufraum (8) mindestens teilweise mit Elastomermaterial gefüllt wird, so daß ein Teil des Elastomermaterials (9) im Bereich des Überlaufraums (8) bleibend am Verstärkungsring (2) anliegt.1. Method for producing a valve stem seal ( 1 ),
in which a preferably metallic reinforcement ring ( 2 ) is connected in a vulcanization or injection mold with elastomer material ( 3 ), for this purpose a tool part ( 4 ) of the vulcanization or injection mold in a region, preferably at an axial end ( 5 ), of the reinforcement ring ( 2 ) fits tightly,
characterized in that
the tool part ( 4 ) rests on the reinforcing ring ( 2 ) in such a way that a first, essentially ring-shaped contact area ( 6 ) and a second, essentially ring-shaped contact area ( 7 ) spaced apart from the first contact area ( 6 ) are produced,
an overflow space ( 8 ) being defined between the two contact areas ( 6 , 7 ) and
wherein the overflow space ( 8 ) is at least partially filled with elastomer material during the molding of the elastomer material ( 3 ) onto the reinforcement ring ( 2 ), so that part of the elastomer material ( 9 ) in the area of the overflow space ( 8 ) abuts the reinforcement ring ( 2 ) .
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