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Beschreibun
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O-Ring sowie zu dessen Herstellung dienendes Formung: werkzeug und
Verfahren zur Herstellung dieses Werkzeugs Die Erfindung bezieht sich auf einen
O-Ring und insbesondere auf einen O-Ring, der für Teile zu verwenden ist, bei denen
eine relative Drehung oder eine hin- und hergehende Bewegung ausgeführt wird. Ferner
betrifft die Erfindung ein Formungswerkzeug zur Formung eines O-Rings sowie ein
Verfahren zur Her tellung des betreffenden Formungswerkzeugs.
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Im allgemeinen wird die Oberfläche einer Welle, eine' Zylinders oder
eines Gehäuses, mit der bzw. dem ein O-Ring in Kontakt gebracht wird, und die Oberfläche
einer der Aufnahme des O-Rings dienenden Nut glatt und frei von jeglichen konkaven
oder konvexen Unregelmäßigkeiten gebildet, so daß der O-Ring nicht beschädigt wird.
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Im übrigen ist bisher die Glattheit der Oberfläche des O-Rings als
erforderlich angesehen worden, so daß die Abdichtungsfähigkeit zwischen dem O-Ring
und diesen Oberflächen so hoch wie möglich und der Reibungswiderstand herabgesetzt
ist. Demgemäß sind sowohl die Oberfläche des O-Rings als auch die Oberflächen der
an dem betreffenden O-Ring anliegenden Elemente glatt ausge.
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bildet worden, wodurch unausweichlich zwischen den betreffenden Elementen
Adsorptionsprobleme und eine Erhöliung des Widerstands gegenüber dem Beginn einer
Relalivbewegung aus dem Stillstand heraus hervorgerufen wurden.
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In diesem Zusammenhand sei angemerkt, daß unter anderem
der
Erfinder vorliegender Erfindung herausgefunden hat, daß die Ausbildung bzw. Formung
der Oberfläche des O-Rings als retativ rauhe Oberfläche nicht nur zu einer besseren
Schmierung und zur Herabsetzung des Reibungswiderstands führt, uIld zwar ifolge
der Tatsache, daß das Sclmxiermittel auf <1er Oberfläche verbleibt, sondern daß
au cli eine verbesserte Abdichtungseigenschaft erzielt wird, da die Abdichtungsoberflächen
einer Verformung ausgesetzt sind Es gibt zwei Verfahren zur Formung eines O-Rings
mit einer rauhen Oberfläche. Diese Verfahren laufen entweder darauf hinaus, die
Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche nach der Formung eines O-Rings zu bilden,
der eine glatte Oberfläche aufweist, oder einen O-Ring zu formen, der bereits eine
rauhe Oberfläche aufweist, indem ein Formungswerkzeug verwendet wird, welches eine
rauhe Oberfläche aufweist. Um Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche eines glatten
O-Rings zu bilden, kann eine Bearbeitung, eine Sandstrahlbearbeitung und eine Phosphorisierung
in Betracht gezogen werden. Die Bildung derartiger, sehr feiner Unregelmäßigkeiten
auf der Oberfläche eines O-Rings durch Bearbeitung erfordert jedoch nicht nur eine
extrem sorgfältige Genauigkeit, die womöglich nicht erzielt werden kann, sondern
es wird in dem Fall, daß ein spitzwinkliger Hohlraum auf der Oberfläche des O-Rings
hervorgerufen wird, an dem betreffenden Punkt eine Belastung konzentriert sein,
wodurch Bruchstellen bzw Risse und dörgl. hervorgerufen werden, was die Abdichtbarkeit
und Dauerhaftigkeit herabsetzt. Der O-Ring besteht im allgemeinen aus einem elastischen
Material, wie aus synthetischem Gurmi bzw. Kautschuk, so daß es extrem schwierig
ist, die Oberfläche durch Sandstrahlblasen aufzurauhen. Das Sandstrahlblasen ist
das beste Verfahren zuln Aufrauhen <1er Oberfläche der Form. Wenn jedoch lodiglich
das Sandstrahlblasen benutzt wird, wer-
den die Kanten zwischen
den Paßflächen der oberen une unteren Formteile 1Ind die Formnuten zerstört, , wodurel
starke Gratteile an dem geformten O-Ring zurückbleiben, was weitere Probleme mit
sich bringt, welche eine zusatzliche Bearbeitung erforderlich machen, um ene genaue
Rundheit im Querschnitt des O-Rings zu erzielen.
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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, e@nen Weg zu zeigen,
wie ein O-Ring auf einfachere Weise 11I d dennoch zuverlässig hergestellt werden
kann.
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Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die in den Patentansprüchen
erfaßte Erfindung. Demgemäß wird die betreffende Aufgabe zunächst durch einen O-Ring
gelöst, der einen geringeren Reibungswiderstand und ei7le höhere Abdichtungsfähigkeit
mit sich bringt als der llerköinmliche O-Ring. Demgemäß ist gemäß der Erfindung
eine Vielzahl von sehr feinen Unregelmäßigkeiten in bzw. auf der Oberfläche des
O-Ringes gebildet. Die betreffenden Unregelmäßigkeiten sind dabei gleichmäßig über
den O-Ring verteilt, wobei die Verteilllng so zufriedenstellend ist, wie sie durch
Sandblasen erzielt wird, ohne daß dabei die dem Sandblasen anhaftenden nachteiligen
bzw. fehlerhaften Effekte auftreten.
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Darüber hinaus wird der O-Ring des zuvor beschriebenen Typs mit weniger
Herstellungsschritten und mit größerer Genauigkeit hergestellt. Durch die Erfindung
wird somit ein Formungswerkzeug bereitgestellt, welches den O-Ring mit hoher Genauigkeit
zu formen gestattet.
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Darüber hinaus ist durch die Erfindung ein Verfaren geschaffen, welches
ein derartiges Formungswerkzeug genau herzustellen gestattet.
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Gemäß der Erfindung umfaßt ein der Herstellung eines
O-Rings
dienendes Formungswerkzeug ein oberes Formteil und ein unteres ronnteil. Diese beiden
Formteile sind in zueinander passenden Paßflächen jeweils mit einer Ringnut verschen,
die einen halbkreisförnigen Querschnitt aufweist,und weisen jeweils eine durch einen
bestimmten Schleif-Grenzwert bestimmte zusätzliche Tiefe auf. Die betreffenden Paßflächen
werden dann bis zu der bestimmten Grenztiefe abgeschliffen, nechdem eine Vielzahl
von sehr feinen Unregelmäßigkeiten in bzw. auf den Oberflächen der Nuten durch Sandstrahlblasen
gebildet ist. Auf diese Weise kann sogar in dm Fall, daß die Kanten zwischen den
Paßfläche der beiden Formteile und die Nuten während des Sandstrahlblasens deformiert
oder beschädigt werden, ein Forinungswerk zeug mit genau geformten Kanten dadurch
gebildet werden, daß die Kanten nach dem Sandstrahlblasen geschliffen werden. Außerdem
wird durch den Prozeß cies Schleifens der bestimmten Ränder des oberen Formteils
und des unteren Formteils der Querschnitt der Formnuten gerade kreisförmig, so daß
ein präzises Formungswerkzeug erhalten werden kann.
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Die so hergestellten beiden Formteile können einen genauen O-Ring
herstellen, der einen vollständig kreisförmigen Querschnitt aufweist.
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Darüber hinaus wirken di( scharfen Kantenteile der Nuten so, daß jeglicher
Grat bgeschnitten wird, der zwischen den Paßflächen der Formteile zum Zeitpunkt
der Formung erzeugt werden kann. Da@urch wird der Arbeitsaufwand hinsichtlich des
Beseitigens derartigen Grats nach der Formung gemildert. Der Eff@kt kann ferner
dadurch verbessert werden, daß Gratnuten zu beiden Seiten der Formungsnuten vorgesehen
werden, wie dies bei herkömmlichen Formen der Fall i.
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Die Anwendung einer Form mit feinen Oberflächenunregel-
mäßigkeiten
ermöglicht eine stärkere bzw. zwangsweise@ Trennung des geformten Produkts von der
Form und verl essert in starkem Maße die Produktivität. Bei der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird ein Hartehromüberzug auf die Oberfläche der Form aufgebracht,
der eine weitere verbesserte Trennf@higkeit bzw. Trennbarkeit des geformten Produkts
von I>zw. iiis der Foin mit sich brin und die Dauerhaftigkeit der Form steigert
Außerdem ist die Entlüftung zwischen den beiden Oberflächen durch die Ausbildung
der feinen Unregelmäßigkeiten auf der jeweiligen Oberfläche erleichtert, wodurch
die Produktqualität weiter gesteigert ist.
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Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht eine Ausführungsform des O-Rings
gemljß zur Erfindung.
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Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht längs der jn Fig. 1 eingetragenen
Schnittlinie II-II.
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Fig. 3 zeigt in einer Seitenschnittansicht eine Aus führungsform des
Formungswerkzeugs für den O-Ring gemäß der Erfindung.
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Fig. 4, 5 und 6 zeigen in vergrößerten Schnittansichten wesentliche
Teile der Form gemäß Fig. 3 während ihres Herstellungsprozesses.
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Fig. 7 zeigt in einer beispielhaften Darstellung Mängel, die mit der
Herstellung der Form nach dem Stand der Tecimik verknüpft sind.
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Ein O-Ring 1 ist eine Schleife bzw. ein Ring mit einem Innendurchmesser
D und mit einem einen Durchmesser W aufweisenden Querschnittsbereich, der eine präzise
runde Form aufweist, wie dies Fig. 1 und 2 veranschaulichen.
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Der O-Ring 1 besteht aus synthetischem Gummi bzw, Kautschuk und wird
beispielsweise zwischen eine drehbare
Welle bzw. Achse, die einen
etwas größeren Durchmesser als den Durchmesser D aufweist, und ein Gehäuse im Preßsitz
eingedrückt, in welchem die betreffende Welle untergebracht bzw. eingepaßt ist.
Der O-Ring dient dabei der Vermeidung des Austretens eines Schmiermittels. Gemäß
der Erfindung sind sehr feine Unregelmäßigkeiten 2 in bzw. auf der Oberfläche des
O-Rings 2 in großer Zahl bzw. Menge gebildet. Durch diese Unregelmäßigkeiten wird
das Schmiermittel ohne weiteres auf der Oberfläche des O-Rings festgehalten. In
idealer Weise sollten die Unregelmäßigkeiten gleichmäßig über die gesamte Oberfläche
des O-Ringes verteilt sein, und die Höhe der betreffenden Unregelmäßigkeiten sollte
sehr gering sein.
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Die Form bzw. das Formungswerkzoug zur Formung des O-Rings 1 besteht
aus einem oberen Formteil 3 und aus einem untercn Formteil 4, wie dies in Fig. 3
veranschaulicht ist.
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Die Schltifen- bzw. Ring-Formnuten 5 und 6, die den Innendurehmesser
D und halbkreisförmige Querschnitte entsprechend der oberen Hälfte bzw. der unteren
Hälfte des kreisförmigen Querschnitts des O-Rings aufweisen, sind in dem oberen
Formteil 3 bzw. in dem unteren Formteil 4 gebildet, Sehr feine Unregelmäßigkeiten
sind dabei gleichmäßig auf bzw. in den Oberflächen der Formnuten 5 und 6 verteilt.
Bei dieser AusfWlrungsform sind Gratnuten 7, welche ähnlich jenen sind, die bei
herkömmlichen Formung werkzeugen vorgesehen sind, zu beiden Seiten dieser Formnuten
5 sind 6 vorgesehen.
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Mit Hilfe dieser Vorrichtung werden scharfe Abbrech -Teile zwischen
den Formnuten 5, 6 und den Gratnuten 7 gebildet, so daß der Grat gleichzeitig mit
der Formung gebildet werden kann. Die Paßflächen B des oberen Formteils 3 und des
unteren Formteils 4 sind flach ausgebildet. Außerdem wird bevorzugt, die Oberfläche
der Form zu überziehen, und zwar insbesondere die Oberfläciien der Fonnnuten 5,
6 mit Hartchrom.
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Dei der Herstellung einer Form bzw. eines Formwerkzeugs dieses Typs
wird beabsichtigt, daß die sehr feinen Unregelmäßigkeiten auf den Oberflächen der
Formnuten 5 und 6 durch Sandstrahlblasen gebildet werden.
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Die Anwendung des Sandstrahlblasens auf die Firinnuten 5 und 6, die
in den Paßflächen B mit einem halbkreisförmigen Querschnitt gebildet sind, welcher
dem oberen Teil. oder dem unteren Teil des kreisförmigen Querschnitts des O-Rings
1 entspricht, zerstört jedoch die Kanten zwischen den Paßflächen B und den Formnulon
5 und 6. Außerdem ist die Formung eines O-Rings mit einem genauen kreisförmigen
Querschnitt praktisch unmöglich. Überdies ist es schwierig, das Sandstrahlgebläse
1 lediglich auf die Formteil 5 und 6 anzuwenden. Die sehr feinen Unregelmäßigkeiten
werden sogar auf den Paßflachen auftl-eten, was eine Vielzahl von Gratteilen an
dem geformten Produkt hervorruft.
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Gemaß der Erfindung wird ein Preßling bzw. Rohling mit einem Schleifrand
zur Herstellung der Form verwendet.
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Wie in Fig. 4 veranschaulicht, weisen die Nuten 5 und 6 einen halbkreisförmigen
Querschnitt auf, der der Hälfte des kreisförmigen Querschnitts des O-Rings entspricht.
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Die betreffenden Nuten werden dabei dadurch gebildet, daß das obere
Formteil 3 und das untere Formteil 4 von ihren l'aßflächen Bl aus bis zu einer Tiefe
abgeschliffen werden, die sich aus dem hinzugefügten Schleifrand ergibt. Bin Rand
t von etwa 0,2 bis 0,5 mm genügt dabei.
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Sodann werden die Oberflächen solcher Nuten 5 6 sandstrahlgeblasen,
um rauhe Oberflächen S mit sehr feinen Unregelmäßigkeiten in diesen Oberflächen
zu bilden.wie dies Fig. 5 veranschaulicht. Anschließend werden die Paßflächen Bl
bis zu einer durch den Schleifrand t gcgebenen Tiefe geschliffen. Die Kante B, die
durch das Sandstrahlblasen zerstört worden ist, wird durch das Schleifen entfernt.
Durch das Schleifen des bestimmten Schleifrandes
@ knun der halbbreisförmige
Querschnitt der Nuten 5 und 6 normal erzielt werden, wie dies in Fig. 6 veranschaulicht
ist. Die Paßflächen B sind flach ausgebildet, und zwischen den Paßflächen B und
den Form@u@en 5 und 6 ist eine gena@e @@@ie 8 gebildet. Sodann wird bei Bedarf eine
Gratunt 7 gebildet, und die gewü@@chten beiden Formteile 3 und 4 werden d@@n dadurch
@rh@@lten, daß die Oberflächen der Form@@t@n 5 und 6 oder die Paßflächen B mit dem
Harich@om überzegen werden.
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Obweht bei dieser Ausführungsform das Sandstrahlblasen als Verfabren
zum Aufrauhen der Oberflächen der Formnuten 5 und 6 angewandt worden ist, sei angemerkt,
daß auch @ndere Verfahren, wie eine Phosphorisierung, anwendbar sind.
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