DE3232562C2 - Formungswerkzeug zur Herstellung eines O-Rings und Verfahren zur Herstellung des Werkzeugs - Google Patents

Abstract

Ein O-Ring (1) weist zur Verbesserung der Abdichtungsfähigkeit und zur Herabsetzung des Reibungswiderstands auf seiner Oberfläche sehr feine Unregelmäßigkeiten (2) auf. Ein Formungswerkzeug zur Herstellung des O-Rings umfaßt ein oberes Formteil (3) und ein unteres Formteil (4). Die Formteile (3, 4) werden dadurch hergestellt, daß zunächst in den Paßflächen der Formteile (3, 4) Ringformnuten (5, 6) gebildet werden, die jeweils eine der Form der oberen oder unteren Hälfte des kreisförmigen Querschnitts des O-Rings (1) entsprechende halbkreisförmige Querschnittsform aufweisen, daß jeweils ein bestimmter Schleifrand (t) vorgesehen wird, daß auf den Oberflächen der Formnuten (5, 6) sehr feine Unregelmäßigkeiten gebildet werden und daß danach die Paßflächen der beiden Formteile (3, 4) in der Randtiefe (t) abgeschliffen werden, um die Querschnitte der Formteile (3, 4) so zu bilden, daß sie genau halbkreisförmig sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Formungswerkzeug zur Herstellung eines O-Rings nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren zur Herstellung des Werkzeugs.

Bei einem solchen Werkzeug sind die Oberflächen der Formungsnuten glatt, so daß durch das Werkzeug O-Ringe mit glatter Oberfläche hergestellt werden können (US-PS 41 78 003). Die Nuten sind im Ober- bzw. Unterteil des Werkzeugs verschieden tief eingearbeitet. Im oberen Teil ist die Nut im Querschnitt halbkreisförmig, im unteren Teil wird die Nut durch einen an den im Querschnitt halbkreisförmigen Teil anschließenden zylindrischen Teil vertieft. Durch die am Außenumfang und am Innenumfang des Ringes so entstehenden Zylinderflächen soll die Abdichtungsfähigkeit des Ringes verbessert werden. Um beim Formungsvorgang zwischen den aneinander anliegenden ebenen Flächen der beiden Formungsteile austretendes überschüssiges Material aufzunehmen, sind im unteren Formungsteil konzentrisch zur und beiderseits der Formungsnut jeweils eine kreisringförmige Gratnut angeordnet. Im oberen Teil sind solche Gratnuten nicht vorgesehen.

Außer den durch das vorstehend beschriebene Werkzeug herstellbaren O-Ringen mit glatter Oberfläche sind auch O-Ringe bekannt, deren zunächst glatt hergestellte Oberfläche in weiteren Arbeitsgängen mit harten Körnchen bestückt wird (FR-PS 20 75 136). Die körnigen Partikel sollen sehr hart sein, weswegen sie aus Korund oder Quarz bestehen. Sie werden einvulkanisiert oder mittels eines Klebemittels auf der Ringoberfläche befestigt Solche Ringe sind zum Abdichten des Stoßes zwischen zwei keramischen Rohren vorgesehen und die harten Partikel sollen die Einführung eines Rohrendes in die Glocke des anschließenden Rohres erleichtern. Die Ringe haben nicht die Aufgabe, eine Abdichtung zwischen zwei Maschinenteilen herzustelien, die im Betrieb laufend gegeneinander verdreht oder verschoben werden. Für eine solche Dichtungsaufgabe sind solche Ringe nicht geeignet, da die Dichtungsflächen der Maschinenteile in kurzer Zeit durch die harten Partikel zerstört wurden, obwohl die Körnung der Partikel sthr fein sein soll.

Zur Abdichtung zwischen zwei ineinander eingreifenden Schüssen von Betonrohren sind außerdem O-Ringe aus geschäumtem Kunststoff bekannt (DE-GM 18 36 848). Die Elastizität dieser Ringe soll durch eine geschlossene Zellstruktur des Schaumstoffs erreicht werden. Solche Ringe können eine rauhe äußere Oberfläche haben, wenn auch eine Ausführung vorgesehen ist, bei der der verschäumte Kern von einer gas- und luftundurchlässigen Außenhülle, z. B. einem — glatten — Schlauch umgeben ist. Diese Ringe sollen nur eine statische Abdichtung zwischen ruhenden Rohren erbringen, sind jedoch nicht zur Abdichtung zwischen zwei sich relativ zueinander bewegenden Maschinenteilen vorgesehen.

Im allgemeinen wird die sich bewegende Oberfläche einer Welle, eines Zylinders oder eines Gehäuses, mit der 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 ausgebildet, so daß der O-Ring nicht beschädigt wird. Außerdem wird die Glattheit der Oberfläche des O-Rings für solche Verwendung als erforderlich angesehen, um eine optimale Abdichtungsfähigkeit zwischen dem O-Ring und diesen Oberflächen und einen minimalen Reibungswiderstand zu erreichen. Demgemäß sind sowohl die Oberfläche des O-Rings als auch die Oberflächen der an dem betreffenden O-Ring anliegenden Elemente glatt ausgebildet worden, wodurch unausweichlich zwischen den betreffenden EIementen Adsorptionsprobleme und eine Erhöhung des Widerstands gegenüber dem Beginn einer Relativbewegung aus dem Stillstand heraus hervorgerufen wurden. Zur Herstellung solcher O-Ringe werden daher Formwerkzeuge mit glätten Formungsflächen benutzt.

Der Erfinder hat nun herausgefunden, daß die Ausbildung bzw. Formung der Oberfläche des O-Rings als relativ rauhe Oberfläche nicht nur zu einer besseren Schmierung und zur Herabsetzung des Reibungswiderstandes führt, und zwar infolge der Tatsache, daß das

b5 Schmiermittel auf der Oberfläche verbleibt, sondern daß auch eine verbesserte Abdichtungseigenschaft erzielt wird, da die feinen Rauhigkeiten der Abdichtungsoberflächen einer Verformung ausgesetzt sind.

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 hohe 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 dergleichen hervorgerufen werden, was die Abdichtbarkeit und Dauerhaftigkeit herabsetzt Der O-Ring besteht im allgemeinen aus einem elastischen Material, wie aus synthetischem Gummi bzw. Kautschuk, so daß es extrem schwierig ist, die Oberfläche durch Sandstrahlblasen aufzurauhen. Das Sandstrahlblasen ist das beste Verfahren zum Aufrauhen der Oberfläche der Form. Wenn jedoch lediglich das Sandstrahlblasen benutzt wird, werden die Kanten der Paßfläohen der oberen und unteren Formteile und die Formnuten zerstört, wodurch starke Gratteile an dem geformten O-Ring zurückbleiben, was weitere Probleme mit sich bringt, welche eine zusätzliche Bearbeitung erforderlich machen, um eine genaue Rundheit im Querschnitt des O-Rings zu erzielen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Formungswerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, das in einem einfachen Fertigungsvorgang einen O-Ring mit verbesserten Abdichtungseigenschaften zur Abdichtung zwischen sich relativ zueinander bewegenden Maschinenteilen herstellt.

Diese Aufgabe wird durch das im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannte Merkmal gelöst.

Der O-Ring bringt einen geringeren Reibungswiderstand und eine höhere Abdichtungsfähigkeit mit sich als der herkömmliche O-Ring. Die Unregelmäßigkeiten sind gleichmäßig über den O-Ring verteilt, wobei die Verteilung, wie sie durch Sandblasen erzielt wird, zufriedenstellend ist, ohne daß dabei die dem Sandblasen anhaftenden nachteiligen bzw. fehlerhaften Effekte auftreten.

Das der Herstellung des O-Rings dienende Formungswerkzeug besteht aus einem oberen Formteil und einem unteren Formteil. Diese beiden Formteile sind in zueinander passenden Paßflächen jeweils mit einer Ringnut versehen, die einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist, und weisen jeweils eine durch einen bestimmten Schleifgrenzwert bestimmte zusätzliche Tiefe auf. Die betreffenden Paßflächen werden nach dem Sandstrahlen, durch das eine Vielzahl von sehr feinen Unregelmäßigkeiten in bzw. auf den Oberflächen der Nuten durch Sandstrahlblasen ausgebildet ist, dann bis zu der bestimmten Grenztiefe abgeschliffen. Auf diese Weise kann sogar in dem Fall, daß die Kanteyi zwischen den Paßflächen der beiden Formteile und die Nuten während des Sandstrahlblasens deformiert oder beschädigt werden, ein Formungswerkzeug mit genau geformten Kanten dadurch gebildet werden, daß die Paßflächen nach dem Sandstrahlblasen abgeschliffen werden. Außerdem wird durch den Prozeß des Schleifens der Paßflächen des oberen Formteils und des unteren Formteils der Querschnitt der Formnuten gerade kreisförmig, so daß sich ein genaues Formungswerkzeug ergibt.

Das so hergestellte Formwerkzeug fertigt einen genauen O-Ring mit vollständig kreisförmigem Querschnitt.

Darüber hinaus wirken die scharfen Kanten der Nuten so, daß jeglicher Grai abgeschnitten wird, der zwischen den Paßflächen der Formteile zum Zeitpunkt der Formung erzeugt werden kann. Dadurch wird der Arbeitsaufwand hinsichtlich des Beseitigens derartigen Grats nach der Formung verringert. Der Effekt wird ferner dadurch verbessert werden, daß Gratnuten zu beiden Seiten der Formungsnuten in beiden Formteilen vorgesehen werden.

to Die Anwendung einer Form mit feinen Oberflächenunregelmäßigkeiten ermöglicht eine leichtere Trennung des geformten Produkts von der Form und dies verbessert in starkem Maße die Produktivität Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Hart-Chromüberzug auf die Oberfläche der Form aufgebracht, der eine weitere verbesserte Trennfähigkeit des geformten Produkts von der Form mit sich bringt und die Lebensdauer der Form steigert.
Außerdem wird die Entlüftung zwischen den beiden Oberflächen durch die Ausbildung der feinen Unregelmäßigkeiten auf der jeweiligen Oberfläche erleichtert, wodurch die Produktqualität weiter gesteigert ist.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert.

F i g. 1 zeigt in einer Draufsicht eine Ausführungsform des O-Rings gemäß der Erfindung.

F i g. 2 zeigt eine Schnittansicht längs der in F i g. 1 eingetragenen Schnittlinie H-II.

F i g. 3 zeigt in einer Seitenschnittansicht eines Ausführungsform des Formungswerkzeugs für den O-Ring gemäß der Erfindung.

F i g. 4, 5 und 6 zeigen in vergrößerten Schnittansichten wesentliche Teile der Form gemäß F i g. 3 während ihres Herstellungsprozesses.

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 F i g. 1 und 2 veranschauliehen. Der O-Ring 1 besteht aus synthetischem Gummi bzw. Kautschuk und wird beispielsweise zwischen eine drehbare Welle bzw. Achse, die einen etwa 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-Rings verteilt sein, und die Höhe der betreffenden Unregelmäßigkeiten sollte sehr gering sein.

Die Form bzw. das Formungswerkzeug zur Formung des O-Rings 1 besteht aus einem oberen Formteil 3 und aus einem unteren Formteil 4, wie dies in F i g. 3 veranschaulicht ist. Die Ring-Formnuten 5 und 6, die den Innendurchmesser 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 ausgebildet. Sehr feine Unregelmäßigkeiten

b5 sind dabei gleichmäßig auf bzw. in den Oberflächen der Formnuten 5 und 6 verteilt. Bei dieser Ausführungsform sind Gratnuten 7. welche ähnlich jenen sind, die bei herkömmlichen Formunaswerkzeueen vorgesehen sind.

zu beiden Seilen dieser Formnuten 5 und 6 vorgesehen.

Mit Hilfe dieser Vorrichtung werden scharfe Abbrechteile zwischen den Formnuten 5, 6 und den Gratnuten 7 gebildet, so daß der Grat gleichzeitig mit der Formung gebildet werden kann. Die Paßflächen ß des ^r> oberen Formteils 3 und des unteren Formteils 4 sind flach ausgebildet. Außerdem wird bevorzugt, die Oberfläche der Form, und zwar insbesondere die Oberflächender Formnuten 5,6 mit Hartchrom zu überziehen.

Bei der Herstellung einer Form bzw. eines Form-Werkzeugs dieses Typs werden die sehr feinen Unregelmäßigkeiten auf den Oberflächen der Formnuten 5 und 6 durch Sandstrahlblasen ausgebildet.

Die Anwendung des Sandstrahlblasens auf die Formnuten 5 und 6, die in den Paßflächen B mit einem halbkreisförmigen Querschnitt angeordnet sind, welcher dem oberen Teil oder dem unteren Teil des kreisförmigen Querschnitts des O-Rings 1 entspricht, beschädigt jedoch die Kanten zwischen den Paßflächen B und den Formnuten 5 und 6. Außerdem wäre die Formung eines O-Ringes mit einem genauen kreisförmigen Querschnitt dann praktisch unmöglich. Überdies wäre es schwierig, das Sandstrahlgebläse lediglich auf die Formnuten 5 und 6 anzuwenden. Die sehr feinen Unregelmäßigkeiten würden auch auf den Paßflächen auftreten, was eine Vielzahl von Gratteilen an dem geformten Produkt hervorrufen würde.

Gemäß der Erfindung wird ein Preßling bzw. Rohling mit einer Schleifzugabe zur Herstellung der Form verwendet. Wie in F i g. 4 veranschaulicht, weisen die Nuten 5 und 6 einen halbkreisförmigen Querschnitt auf, der der Hälfte des kreisförmigen Querschnitts des O-Rings entspricht. Die betreffenden Nuten werden dabei dadurch gebildet, daß das obere Formteil 3 und das untere Formteil 4 von ihren Paßflächen ß'aus bis zu einer Tiefe abgeschliffen werden, die sich aus der hinzugefügten Schleifzugabe / ergibt. Eine Zugabe t von etwa 0,2 bis 0,5 mm genügt dabei. 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 B' bis zu einer durch die Schleifzugabe t gegebenen Tiefe abgeschliffen. Die Kante £, die durch das Sandstrahlblasen zerstört worden ist, wird durch das Schleifen entfernt. Durch das Abschleifen der bestimmten Schleifzugabe t wird der halbkreisförmige Querschnitt der Nuten 5 und 6 erzielt, wie dies in F i g. 6 veranschaulicht ist. Die Paßflächen ßsind eben ausgebildet, und zwischen den Paßflächen B und den Formnuten 5 und 6 wird eine scharfe Kante 8 ausgebildet. Außerdem werden Gratnuten 7 vorgesehen. Die Oberflächen der Formnuten 5 und 6 und/oder die Paßflächen B werden mit Hartchrom überzogen.

Obwohl bei dieser Ausführungsform des Sandstrahlblasens als Verfahren zum Aufrauhen der Oberflächen der Formnuten 5 und 6 angewandt worden ist, sei angemerkt, daß auch andere Verfahren, wie eine Phosphorisierung, anwendbar sind.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Formungswerkzeug zur Formung eines O-Rings, mit einem oberen Formteil (3) und mit einem unteren Formteil (4), wobei die beiden Formteile (3, 4) in ihren Paßflächen flach ausgebildet und mit Ringformungsnuten versehen sind, die einander gegenüberliegend jeweils einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß in den Oberflächen der Nuten (5, 6) eine Vielzahl von sehr feinen Unregelmäßigkeiten ausgebildet ist.

2. Formungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Oberflächen der Formungsnuten (5, 6) Hartchromüberzüge ausgebildet sind.

3. Forroungswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten der Formungsnuten (5, 6) in an sich bekannter Weise Gratnuten (7) angeordnet sind.

4. Durch das Werkzeug nach Anspruch 1 hergestellter O-Ring mit einer rauhen Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß der O-Ring durchgehend aus dem gleichen Material gebildet ist und die Rauhigkeiten feine Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche sind, die bereits originär eingeformt in seiner Oberfläche vorgesehen sind.

5. Verfahren zum Herstellen eines der Erzeugung eines O-Rings dienenden Formungswerkzeugs, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bestehend aus einem oberen Formteil (3) und aus einem unteren Formteil (4), dadurch gekennzeichnet, daß in die zusammenpassenden Psßflächen der beiden Formteile (3,4) einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisende Ringformungsnuten (5,6) eingearbeitet werden, die der oberen Hälfte bzw. der unteren Hälfte eines zu formenden O-Rings (1) entsprechen, wobei den Ringformungsnuten (5, 6) jeweils eine Tiefe gegeben wird, welche um eine bestimmte Schleifzugabe ^größer ist als die fertigen Formnuten (5,6) und auf den Oberflächen der betreffenden Formnuten (5,6) eine Vielzahl von sehr feinen Unregelmäßigkeiten ausgebildet wird und die Paßflächen der beiden Formteile (3,4) um die bestimmte Schleifzugabe (t) auf das Fertigmaß der Formnuten (5, 6) abgeschliffen werden.