DE69903587T4

DE69903587T4 - Verfahren zur Herstellung einer O-Ring-Halterung in Gegenständen unter Verwendung verriegelbarer Formen und Vorrichtung dafür

Info

Publication number: DE69903587T4
Application number: DE69903587T
Authority: DE
Inventors: Andrew J. Boast
Original assignee: Filtertek Inc
Current assignee: Filtertek Inc
Priority date: 1998-01-09
Filing date: 1999-01-08
Publication date: 2003-10-30
Anticipated expiration: 2019-01-09
Also published as: EP0934811A2; JPH11300790A; DE69903587T2; ES2186255T3; EP0934811B1; CA2231066A1; US6461557B1; EP0934811A3; DE69903587D1; US6105789A; CA2231066C

Description

Die Erfindung betrifft einen monolithischen, gegossenen Kunststoffbauteil mit einer durch eine durchgehende Bohrung definierten Achse, welcher nach innen vorstehende, die Bohrung umgebende Formationen aufweist, die in einem für die Aufnahme eines O-Rings dazwischen zweckdienlichen Entfernung zueinander längs der Achse angeordnet sind. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Giessen eines derartigen monolithischen gegossenen Kunststoffbauteils, welcher eine linear wirkende Kunststoffspritzgiessform aufweist, die mindestens zwei Formhälften enthält, welche linear bezüglich einander verschiebbar sind, um eine Trennlinie und eine Giessformhöhlung zum Formen des gegossenen Kunststoffbauteils zu bilden, wobei die Formhälften jeweils eine Achse aufweisen und einen Teil der Formhöhlung definieren.
Es gibt viele Anwendungsfälle, welche einen gegossenen Bauteil zum Halten eines O-Rings erfordern. Bei diesen Anwendungsfällen ist es oft wünschenswert, eine Nut in einem Bauteil für die Aufnahme eines O-Rings vorzusehen, welcher eine Abdichtung hoher Qualität am Übergang zwischen dem O-Ring, dem Bauteil und dem Teil, welchen der O-Ring umgibt, wie beispielsweise eine Welle oder dergleichen, bietet. Dieses wünschenswerte Merkmal eines O-Rings wurde jedoch durch die Notwendigkeit an Kunststoffbauteilen, welche wirksam und kosteneffizient hergestellt werden können, beeinträchtigt. Beispielsweise bei einem Anwendungsfall nach dem Stand der Technik, bei welchem eine saubere Hydraulikflüssigkeit eine Welle umgebend erforderlich war, wurde ein Kunststoff teil verwendet, der konzentrische ringförmige Rippen mit dazwischen angeordnetem Filtermaterial auf wies, wobei die wirksame Dichtung zwischen der Welle und dem Bauteil auf einer Reibpassung zwischen einer ringförmigen Rippe mit dem Filtermaterial und der Welle beruhte. Offensichtlich ist ein derartiger Bauteil nicht genauso effektiv, wie ein darin eingebauter O-Ring, welcher eine Abdichtung hoher Qualität zur Welle bietet.
Bei der Herstellung von Kunststoff teilen mit im Inneren angeordneten O-Ringen mussten Nuten am Innendurchmesser eines Teiles mit zusammenfaltbaren Kernen hergestellt werden, da die inneren Ausnehmungen durchgehende Wandungen auf wiesen, um dazwischen den O-Ring aufzunehmen. Beispiele derartiger Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung derartiger Nuten sind in dem U.S.-Patent Nr. 4,044,092 beschrieben. Ohne im einzelnen auf deren Konstruktion hier einzugehen, soll es ausreichen, zu sagen, dass diese Formen teuer, kompliziert und schwierig zu warten sind, und zwar aufgrund der Kompliziertheit ihrer vielen beweglichen Teile, die während jedes Betriebszyklus betätigt werden müssen, um die gewünschte Nut in den resultierenden Plastikteilen zu erhalten. Ferner waren sie allgemein hinsichtlich der Tiefe der Erzeugung der Nuten aufgrund der inneren Geometrie der Giessvorrichtungen begrenzt. Ein derartiges Verfahren und Vorrichtung, obwohl grundsätzlich möglich, wird wirtschaftlich nicht durchführbar sein, und zwar aufgrund der Kosteneffektivität des Verfahrens der resultierenden Bauteile und der Wartung der Giessform.
Anstelle zusammenfaltbarer Kerne ist es zu erwägen, dass eine O-Ring-Nut unter Verwendung üblicher Formhälften geformt wird, um zwei Komponenten herzustellen, die jeweils lediglich eine Hälfte der Nut bilden, wobei die Komponenten anschliessend geklebt, zementiert, verschmolzen oder dergleichen werden. Ein derartiges Verfahren ist offensichtlich unwirtschaftlich und würde zu einer nicht mehr annehmbaren O-Ring- Dichtung aufgrund der Vielzahl von Teilen und dergleichen führen.
Alternativ kann es möglich sein, einen derartigen Bauteil herzustellen, indem ein O-Ring in eine zweiteilige Form eingesetzt wird und ein Bauteil um einen derartigen O-Ring herum gegossen wird. Ein derartiges in situ-Verfahren erfordert je doch spezielle Materialien für den Bauteil und komplexe gegenseitige Wirkungen zwischen dem O-Ring-Material und den umgossenen Teilen des gegossenen Erzeugnisses. Offensichtlich würde eine derartige Form und ein derartiges Verfahren komplexe und teure Herstellvorrichtungen und Prozesse bedingen. Hinzu kommt, dass das resultierende Produkt inhärente strukturelle Begrenzungen und Begrenzungen hinsichtlich des Materials aufweisen kann.
Es ist die Aufgabe, die durch die vorliegende Erfindung gelöst werden soll, einen monolithischen gegossenen Kunststoffbauteil zu schaffen, welcher aufgrund seiner besonderen Konstruktion mittels einer unkomplizierten Form herstellbar ist und ferner eine Vorrichtung zum Giessen eines derartigen monolithischen gegossenen Kunststoffbauteils vorzuschlagen.
In Verbindung mit einem monolithischen Kunststoffbauteil der oben beschriebenen Art wird diese Aufgabe durch die Merkmale gelost, dass die Formationen eine erste Gruppe monolithischer, zinnenartiger Vorsprünge und eine zweite Gruppe monolithischer, zinnenartiger Vorsprünge ist, dass eine ringförmige Wandung zwischen der ersten und der zweiten Gruppe von zinnenartigen Vorsprüngen vorgesehen ist, welche einen Spalt zwischen diesen definiert, der etwa dem Querschnitt des O- Rings entspricht. Eine derartige Konstruktion bedingt folglich lediglich eine einfache Giessform ohne irgendwelche beweglichen Teile, da eine innere Hinterschneidung nicht vorliegt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ist die zweite Gruppe zinnenartiger Vorsprünge im Winkel um die Achse bezüglich der ersten Gruppe zinnenartiger Vorsprünge um etwa die Breite der einzelnen zinnenartigen Vorsprünge versetzt.
Die Erfindung kann durch die Merkmale weitergebildet werden, dass Filtrationsfenster vorgesehen sind, und dass Filtermaterial, welches die Filtrationsfenster überdeckt, in den Bauteil eingegossen ist.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung ist durch die Merkmale gekennzeichnet, dass für die Aufnahme eines O-Rings von allgemein kreisförmigem Querschnitt die erste und die zweite Gruppe von zinnenartigen Vorsprüngen erste und zweite viertelringförmige Flächen definieren, wobei die erste Fläche von der zweiten Fläche durch die ringförmige Wandung längs der Achse getrennt ist, wodurch die erste Gruppe zinnenartiger Vorsprünge und die zweite Gruppe zinnenartiger Vorsprünge einen halbringförmigen Spalt bilden, in welchem der O-Ring aufgenommen werden kann.
Eine alternative bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung ist durch die Merkmale gekennzeichnet, dass für die Aufnahme eines O-Rings mit allgemein rechteckigem Querschnitt die erste und die zweite Gruppe zinnenartiger Vorsprünge allgemein entsprechende erste und zweite ebene Flächen definieren, welche allgemein orthogonal zur Achse stehen, wobei die erste ebene Fläche von der zweiten ebenen Fläche längs der Achse durch die ringförmige Wandung getrennt ist, wodurch die erste Gruppe zinnenartiger Vorsprünge und die zweite Gruppe zinnenartiger Vorsprünge einen rechteckigen Spalt bilden, in welchem der O-Ring aufgenommen werden kann.
Bezüglich der Vorrichtung zum Giessen eines derartigen monolithischen gegossenen Kunststoffteils wird die oben definierte Aufgabe, welche Grundlage der Erfindung bildet, in Verbindung mit einer Vorrichtung der oben angegebenen Art durch die Merkmale gelöst, dass die erste Formhälfte eine Vielzahl von um den Umfang der Achse angeordneten Zähnen aufweist, dass die Zähne in mindestens einer ersten Gruppe und einer zweiten Gruppe angeordnet sind, dass die erste Gruppe radiale Enden auswärts der Achse bei der ersten Formhälfte auf weist, wobei Oberflächen ein Segment der Formhöhlung definieren, von denen Oberflächenabschnitte am dichtesten zur Achse der ersten Formhälfte liegen, dass die zweite Formhälfte eine Vielzahl von um den Umfang der Achse der zweiten Formhälfte angeordneten Zähnen auf weist, dass die Zähne mindestens in einer dritten und vierten Gruppe angeordnet sind, welche im Winkel um die Achse der zweiten Formhälfte versetzt sind, um in die Zähne der ersten Formhälfte einzugreifen, dass die dritte Gruppe von Zähnen radiale Enden auswärts der Achse der zweiten Formhälfte aufweist, mit Oberflächen, die ein Segment der Giessformhöhlung bilden, wobei Oberflächenabschnitte derselben am dichtesten an der Achse der zweiten Formhälfte liegen, wodurch die zwischen der ersten und der zweiten Formhälfte gebildete Giessformhöhlung einen Bauteil formt, der eine Vielzahl von ersten und zweiten Segmenten enthält, welche Oberflächen aufweisen, die axial gegeneinander verschoben sind, um einen O-Ring zu halten.
Bei einer derartigen Vorrichtung ist es bevorzugt, dass mindestens eine der ersten oder zweiten Formhälften ferner mindestens eine ebene Fläche radial ausserhalb von den am Umfang angeordneten Zähnen der Formhälfte auf weist, und dass die andere Formhälfte ferner Einrichtungen zum Halten von Filtermaterial in Anlage an der ebenen Fläche auf weist, wenn die Formhälften ineinander greifen.
Ferner ist es bevorzugt, dass mindestens eine der ersten und zweiten Formhälften eine ringförmige Nut einschliesst, welche einen Teil der Formhöhlung definiert und ausserhalb der am Umfang vorgesehenen Zähne der Formhälfte angeordnet ist, und dass mindestens ein radialer Kanal einen Teil der Formhöhlung bildend vorgesehen ist und in medienführender Verbindung mit der ringförmigen Nut steht.
Ferner ist es bevorzugt, dass Einrichtungen vorgesehen sind, um in den gegossenen Bauteil einen einstückigen ringförmigen Flansch radial ausserhalb der am Umfang angeordneten Zähne bei mindestens einer der ersten oder zweiten Formhälften vorgesehen sind.
Ferner ist es von Vorteil, dass radial ausserhalb der am Umfang vorgesehenen Zähne bei mindestens einer der ersten und zweiten Formhälften Einrichtungen vorgesehen sind, um in den gegossenen Bauteil eine einstückige, sich verjüngende Aussenwandung zu formen.
Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann ferner durch die Merkmale weitergebildet werden, dass die radialen Enden der ersten Gruppe von am Umfang angeordneten Zähnen der ersten Formhälfte oder die äusseren radialen Enden der dritten, am Umfang angeordneten Zähne der zweiten Formhälfte bogenförmige Abschnitte enthalten, welche von den Oberflächenabschnitten am nächsten zu der Achse der Formhälfte zu Abschnitten am weitesten von der Achse übergehen, welche eine zylindrische Fläche definieren, wobei die hierdurch geformte Formhöhlung Oberflächen zum Halten von O-Ringen mit kreisförmigem Querschnitt einschliessen.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist durch die Merkmale gekennzeichnet, dass die erste Gruppe von Zähnen erste und zweite Oberflächen hat, wobei Teile der zweiten Oberflächen allgemein senkrecht zur Achse der ersten Formhälfte stehen, wobei mindestens eine Zwischenfläche zwischen den ersten und zweiten Oberflächen vorgesehen ist, dass die ersten Oberflächen radial innerhalb bezüglich der Achse gegenüber den zweiten Flächen angeordnet sind und axial in einem grösseren Abstand von einer Bezugslinie der ersten Formhälfte im Vergleich mit den zweiten Oberflächen angeordnet ist, dass dritte und vierte Gruppen von Zähnen der zweiten Formhälfte umfangsmässig komplementär zu der zweiten bzw. ersten Gruppe von Zähnen der ersten Formhälfte ausgebildet sind, dass die dritte Gruppe von Zähnen erste und zweite Oberflächen aufweist, wobei Teile der zweiten Oberflächen allgemein senkrecht zur Achse der zweiten Formhälfte stehen, dass mindestens eine Zwischenfläche zwischen den ersten und zweiten Oberflächen vorgesehen ist, dass die ersten Oberflächen relativ zur Achse der zweiten Formhälfte gegenüber den zweiten Oberflächen angeordnet sind, und dass die ersten Oberflächen axial in einem grösseren Abstand von einer Bezugslinie der zweiten Formhälfte im Vergleich mit den zweiten Oberflächen angeordnet sind.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffgiessteils durch Spritzgiessen, welches durch die Verwendung der Vorrichtung der oben beschriebenen Art gekennzeichnet ist.
Folglich schafft die Erfindung in einer Form einen durch Spritzgiessen hergestellten Bauteil mit einer Reihe von gegossenen inneren, um den Umfang angeordneten zinnenartigen Vorsprüngen, welche einen Halter für einen O-Ring in dem Bauteil bilden. Diese zinnenartigen Vorsprünge können unterschiedliche Grossen und Formen zum zweckdienlichen Halten eines grossen Bereichs von O-Ringen unterschiedlichster Durchmesser und Aussenformen aufweisen. Ferner, in einer anderen Form, wird in der Vorrichtung ein Mittel zum Erzeugen eines Filtrationsfensters radial ausserhalb des O-Ring-Halters vorgeschlagen, so dass der resultierende Bauteil eine Filterfunktion und eine Dichtfunktion erfüllen kann. In sämtlichen Formen der Vorrichtung und des hier beschriebenen Produkts wird angenommen, dass hier kosteneffektive und wirksame Erfindungen im Vergleich zu dem Bekannten beschrieben werden. Ferner wird angenommen, dass die hier beschriebene Vorrichtung eine grosse Vielzahl von Geometrien von Haltern im Vergleich mit Vorrichtungen und Verfahren, wie sie bisher bekannt sind, schafft.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, den Patentansprüchen und den beiliegenden Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht des die Giessformhöhlung bildenden Teils einer ersten Formhälfte einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, gesehen von der Seite der Giessformhöhlung.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht am Umfang des zentralen Einsatzes gemäss Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht des die Giessformhöhlung bildenden Teils einer zweiten Formhälfte einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der Ansicht von der Seite der Formhöhlung.
Fig. 4 zeigt eine Seitenansicht am Umfang des zentralen Einsatzes von Fig. 3.
Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht längs der Linie 5-5 gemäss Fig. 1 und 3, welche die die Giessformhöhlung bildenden Abschnitte der Formhälften beim Eingriff unter Herstellung der Giessformhöhlung zeigen.
Fig. 5A zeigt eine Seitenansicht entsprechend Fig. 2 und 4, wenn die zentralen Einsätze der beiden Formhälften in Eingriff miteinander stehen.
Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines resultierenden, gegossenen Bauteils aus der Vorrichtung gemäss den Fig. 1 bis 5.
Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf eine Seite des Bauteils gemäss Fig. 6.
Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf die andere Seite des Bauteils gemäss Fig. 6.
Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht längs den Linien 9-9 von Fig. 8 in Kombination mit der Schnittansicht eines typischen O-Rings mit kreisförmigem Querschnitt, ehe der O-Ring in dem Kunststoffbauteil angeordnet wird.
Fig. 10 eine Schnittansicht des Bauteils und des O-Rings gemäss Fig. 9, wobei der O-Ring in dem Bauteil gehalten ist.
Eine Ausführungsform der Vorrichtung zum Giessen eines Bauteils ist in den Fig. 1 bis 5 veranschaulicht. Die Form besteht aus einer ersten Formhälfte 10 (Fig. 1) und einer zweiten Formhälfte 110 (Fig. 3). Die erste Formhälfte weist eine Achse 12 und die zweite Formhälfte 110 eine Achse 112 (Fig. 5) auf, längs derer die Formhälften relativ zueinander in einen zusammenpassenden Zustand verschoben werden, wodurch ein Kunststoffspritzgiessteil in der Formhöhlung zwischen diesen geformt werden kann. Nach Zusammenfügung sind die erste Formhälfte 10 und die zweite Formhälfte 110 längs einer Trennlinie 8 (sh. Fig. 5) miteinander verbunden. Jede Formhälfte und ihre dazugehörigen Bestandteile, die durch Passfedern und Schrauben miteinander verbunden sind, sind an eine Formbasis angeschraubt, wie dies auf diesem Gebiet der Technik allgemein bekannt ist (und folglich nicht dargestellt ist) und in der zur Zeit bevorzugten Ausführungsform ist diese in einer zweckdienlichen Kunststoffspritzgiessmaschine in üblicher Anordnung (ebenfalls nicht dargestellt) befestigt.
Die bevorzugte Ausführungsform der ersten Formhälfte 10 weist mehrere Bestandteile zur Erleichterung der Herstellung und dergleichen auf. Ausgehend von der Achse 12 der ersten Formhälfte und jeden Teil oder Einsatz grösserer radialer Konfiguration beschreibend, ist zunächst ein zentraler Einsatz 20 (sh. Fig. 1 und 5) vorgesehen. Der zentrale Einsatz 20 ist mit einer allgemein zylindrischen Bohrung 22 versehen. Die der Giessformhöhlung zugewandte Seite des zentralen Einsatzes 20 (sh. Fig. 1) ist mit zwei Gruppen von Zähnen mit zusammenpassenden Oberflächen für den ineinanderpassenden Eingriff mit komplementären Flächen der zweiten Formhälfte 110 versehen, wie dies weiter unten näher erläutert wird. Die erste Gruppe von Zähnen 24 besteht aus einer ersten planaren Oberfläche 26, einer zweiten Oberfläche 28 radial ausserhalb der ersten Oberfläche 26 bezüglich der Achse 12, und einer Zwischenfläche 30, welche zwischen den Flächen 26, 28 liegt und zu diesen allgemein orthogonal ist. Die zweite Fläche 28 weist einen zylindrisch gestalteten Oberflächenabschnitt 29 auf, welcher einen parallel zur Achse 12 liegenden Zylinder definiert. Die zweite Fläche 28 enthält ferner planare Abschnitte 31, die koplanar zueinander liegen. Ferner sind Übergangsflächen 32, 34 zweckdienlicher winkliger Ausrichtung bezüglich den ersten und zweiten Flächen 26, 28 vorgesehen, um den Eingriff der ersten Gruppe von Zähnen 24 mit den kom plementären Zähnen der zweiten Formhälfte 110 zu erleichtern, wie dies unten beschrieben wird. Der zentrale Einsatz 20 ist ferner zwischen den entsprechenden Zähnen 24 der ersten Gruppe alternierend mit einer zweiten Gruppe von Zähnen 44 versehen. Die Zähne 44 haben eine planare Fläche 46, die sich zum Aussenumfang des zentralen Einsatzes 20 erstreckt.
Bezüglich der bevorzugten Ausführungsform des zentralen Einsatzes 20 und insbesondere der zweiten Fläche 28 der ersten Gruppe von Zähnen 24 ist darauf hinzuweisen, dass ein Teil der zweiten Fläche 28 im Radius von der ersten planaren Fläche 26 in Richtung des eine zylindrische Fläche aufweisenden Abschnitts 29 weggeführt ist, wie dies dem bogenförmigen Teil 36 in Fig. 5 entnommen werden kann.
Ferner ist bezüglich dieser bevorzugten Ausführungsform zu sagen, dass die erste Gruppe von Zähnen 24 und die zweite Gruppe von Zähnen 44 axial bezüglich der Achse 12 der ersten Formhälfte 10 versetzt sind. Insbesondere bezüglich dieser bevorzugten Ausführungsform (sh. Fig. 5) sind die erste Fläche 26, die Zwischenfläche 30 und die zweite Fläche 28 in axialer Höhe angeordnet und zwar von dem höchsten zum niedrigsten, ausgehend von der Bezugsfläche D1, und die Fläche 46 liegt in einer niedrigen Höhe bezüglich der Bezugsfläche D1. (Siehe auch Fig. 2.) Ferner ist bezüglich dieser bevorzugten Ausführungsform eine Kammerwandung 40, die in medienmässiger Verbindung mit der Bohrung 22 steht, vorgesehen. Die Wandung 40 liegt orthogonal zur Achse 12 und befindet sich in einer axialen Höhe zwischen den Flächen 26 und 46, so dass die zweite Gruppe von Zähnen 44 eine Zwischenfläche 48 zwischen der Fläche 46 und der Wandung 40 aufweist (Fig. 2 und 5).
Radial ausserhalb des zentralen Einsatzes 20 liegt eine Hülse 50, welche teilweise die Giessformhöhlung entsprechend der ersten Formhälfte 10 definiert. Die Hülse ist derart geformt, dass sie den zentralen Einsatz 20 über die zylindrische Bohrung 51 dicht aufnimmt.
Bezüglich der bevorzugten Ausführungsform enthält die Hülse 50 planare Ebenen 56 (Fig. 1). Wie weiter unten näher erläutert wird, bieten die Ebenen 56 die Abstützung für einen Einsatz aus Filtrationsmaterial während des Giessvorgangs und unterstützen ferner die Ausbildung eines Filterfensters in dem resultierenden Bauteil (sh. Fig. 5). Ferner bezüglich der bevorzugten Ausführungsform weist die Hülse 50 eine ringförmige Ebene 52 innerhalb der planaren Ebenen 56 und eine ringförmige Wandung 54 allgemein parallel zur Achse 12 auf, welche die Ebenen 56 mit der ringförmigen Ebene 52 verbindet. Auf diese Weise bilden die ringförmige Ebene 52 die ringförmige Wandung 54 und die zylindrischen Oberflächenabschnitte 59 eine Ringnut ausserhalb der Zähne, welche hierdurch in dem gegossenen Teil eine ringförmige Rippe definiert. Zwischen den Ebenen 56 sind zweckdienlich angeordnete, radial verlaufende Kanäle 58 vorgesehen, welche eine medienmässige Verbindung zwischen der inneren ringförmigen Ebene 52 und den radial aussenliegenden planaren Ebenen 56 ermöglichen.
Radial ausserhalb der Hülse 50 ist eine Aussenhülse 60 vorgesehen, welche in der bevorzugten Ausführungsform einen Teil der Giessformhöhlung entsprechend der ersten Formhälfte 10 bildet. Die Aussenhülse 60 ist mit einer zylindrischen Bohrung 62 versehen, in welcher die Hülse 50 dicht aufgenommen ist. Die Aussenhülse 60 ist ferner mit einer ringförmigen Ebene 64 versehen, welche einen Teil der Giessformhöhlung die Oberfläche der ersten Formhälfte 10 definierend bildet.
Wie allgemein auf dem Gebiet der Technik bekannt, sind der zentrale Einsatz 20, die Hülse 50 und die Aussenhülse 60 zweckdienlich verkeilt und mit geeigneten Halteeinrichtungen, wie Bolzen oder dergleichen, versehen, um sie mit anderen Einsätzen auf einer Formbasis festzuhalten und um in der richtigen Weise alle Komponenten zusammenzuhalten, um dadurch die erste Formhälfte 10 zu bilden. Ferner ist bei der bevorzugten Ausführungsform ein zweckdienlicher Angusskanal, wie beispielsweise in der Aussenhülse 60 und in der Hülse 50, vorgesehen, und wie allgemein in diesem Gebiet der Technik dimensioniert, um das Einspritzen von Kunstharz in die durch die erste Formhälfte 10 und die zweite Formhälfte 110 gebildete Formhöhlung zu gestatten.
Was die zweite Formhälfte 110 betrifft und bei der Beschreibung von der Achse 112 ausgehend nach aussen beginnend, ist ein zentraler Einsatz 120 (sh. Fig. 3) vorgesehen. In vielen Gesichtspunkten hat der zentrale Einsatz 120 der zweiten Formhälfte 110 ähnliche Merkmale, wie der zentrale Einsatz 20, und folglich sind diese ähnlichen Merkmale mit Bezugszeichen entsprechend den des zentralen Einsatzes 20 versehen, welche um 100 vergrössert sind. Insbesondere weist bei der bevorzugten Ausführungsform der zentrale Einsatz 120 eine dritte Gruppe von Zähnen 124 (ähnlich der ersten Gruppe von Zähnen 24 der ersten Formhälfte 10) auf, welche erste planare Flächen 126, die mit der planaren Fläche 46 der zweiten Gruppe von Zähnen 44 an dem zentralen Einsatz 20 zusammenpassen. Ferner ist die zweite Fläche 128 auf den Zähnen 124 vorgesehen, und mit der ersten planaren Fläche 126 über die Zwischenfläche 130 (sh. Fig. 4) verbunden. Die zweite Fläche 128 enthält planare Abschnitte 131, welche koplanar sind und enthält ferner Flächen 129, die um die Formachse 112 liegen und eine zylindrische Fläche parallel zur Achse 112 definieren. Ferner sind Zwischenflächen 132, 134 vorgesehen, welche im Winkel zur ersten Fläche 126 und zur zweiten Fläche 128 der dritten Zähne 124 versetzt sind. Abwechselnd zwischen den dritten Zähnen 124 ist eine vierte Gruppe von Zähnen 144 (welche ebenfalls ähnlich der zweiten Gruppe von Zähnen 44 der ersten Formhälfte sind) vorgesehen. Die vierte Gruppe von Zähnen 144 enthält planare Flächen 146, die mit den planaren Flächen 26 der ersten Zähne 24 am zentralen Einsatz 20 zusammenpassen.
Die Zähne des zentralen Einsatzes 120 sind so geformt, dass sie in die Zähne des Einsatzes 20 eingreifen und dadurch einen Teil des kreisförmigen Inneren der Giessformhöhlung für das gegossene Produkt bilden (sh. Fig. 5A). In dieser Konfiguration ist die dritte Gruppe von Zähnen 124 geometrisch derart definiert, dass sie gegen die komplementäre zweite Gruppe von Zähnen 44 des Einsatzes 20 anliegen und dadurch eine Dichtung für das Kunstharz bilden. In ähnlicher Weise liegt die vierte Gruppe von Zähnen 144 komplementär ausgebildet gegen die erste Gruppe von Zähnen 24 des Einsatzes 20 an. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass beim Ineinandergreifen oder Verriegeln der Zähne die zweiten koplanaren Flächenabschnitte 131 der dritten Zähne 124 parallel zu den koplanaren Flächenabschnitten 31 der ersten Zähne 24 liegen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform wird somit dies dadurch erreicht, dass die Zähne des zentralen Einsatzes 120 bezüglich der Achse 112 der zweiten Formhälfte 110 um eine Grosse axial verschoben sind, die die axiale Höhe der entsprechenden Zähne des zentralen Einsatzes 20 berücksichtigt. Folglich sind die axialen Höhen vom höchsten zum niedrigsten bezüglich der Bezugsebene D2 (sh. Fig. 5) die erste Fläche 126, die zweite Fläche 128 und dann die Fläche 146. Ferner sind bei der bevorzugten Ausführungsform die Übergangsflächen 132, 134 komplementär im Winkel angeordnet, um gegen die Übergangsflächen 32, 34 anzuliegen und in diese einzugreifen, und zwar in einem dichtenden Eingriff, welcher Gussbärte oder dergleichen aus Kunstharz minimiert, wenn die erste Formhälfte 10 und die zweite Formhälfte 120 miteinander in Eingriff stehen (sh. Fig. 5A).
Ähnlich dem zentralen Einsatz 20 ist bei dieser bevorzugten Ausführungsform des zentralen Einsatzes 120 die zweite Fläche 128 bevorzugt abgerundet, wie dies durch den Radius 136 (Fig. 5) gezeigt ist. Ferner ist bei dieser bevorzugten Ausführungsform eine Kammerwandung 140 vorgesehen, welche in einer axialen Höhe bezüglich der Bezugsebene D2 zwischen den Flächen 128 und 146 liegt und welche somit zusätzlich die Zwischenfläche 148 bildet (sh. Fig. 5).
Radial vom zentralen Einsatz 120 nach aussen gehend ist bei der zweiten Formhälfte 110 die Hülse 150 mit der zylindrischen Bohrung 151 vorgesehen, welche dichtend in Eingriff mit dem zentralen Einsatz 120 (sh. Fig. 3 und 5) steht. Was die wichtigsten, die Giessformhöhlung definierenden Abschnitte der Hülse 150 bei der bevorzugten Ausführungsform betrifft, so ist eine Ebene 156 vorgesehen, welche eine Abstützung für Filtrationsmaterial bildet, welches eingesetzt wird, ehe Kunstharz in die Giessformhöhlung eingespritzt wird, und welche ferner das resultierende Filterfenster in dem resultierenden Bauteil definiert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Ebene 156 als das Mittel zum Abstützen des Filtrationsmaterials arbeitet und ferner dazu dienen kann, das Filterfenster in dem resultierenden Produkt zu definieren, welches mittels der Giessformhöhlung, wie sie durch die zweite Formhälfte 110 definiert wird, hergestellt wird.
Ferner weist bei der bevorzugten Ausführungsform die Hülse 150 eine ringförmige Ebene 152 radial innerhalb der Ebenen 156 und eine dazwischen angeordnete ringförmige Wandung 154 allgemein parallel zur Achse 112 auf. Ferner ist die Hülse 150 mit einer ringförmigen Wandung 157 radial ausserhalb der der Abstützung des Filtrationsmaterials dienenden Mittel 156 versehen, welche ihrerseits zu ringförmigen ebenen Abschnitten 159 übergeht. Auf diese Weise bilden die ringförmige Ebene 152, die ringförmige Wandung 154 und die zylindrischen Flächenabschnitte 129 eine Ringnut ausserhalb der Zähne, welche hierdurch in dem gegossenen Teil eine ringförmige Rippe erzeugt. Ferner sind bei der bevorzugten Ausführungsform der Hülse 150 radiale Kanäle 158 vorgesehen, welche eine medienführende Verbindung zwischen der ringförmigen Ebene 152 und radial ausserhalb der Ebenen 156 liegenden Abschnitten der Giessformhöhlung ermöglichen.
Auch bei der bevorzugten Ausführungsform ist radial ausserhalb der Hülse 150 eine Aussenhülse 160 vorgesehen, welche einen Teil der Giessformhöhlung (sh. Fig. 3 und 5) bildet. Die Aussenhülse 160 ist mit einer zylindrischen Bohrung 162 versehen, welche einen sicheren Eingriff der Aussenhülse 160 mit der Hülse 150 gestattet. Die Aussenhülse 160 ist mit einer inneren ringförmigen Ebene 164 versehen, welche in eine schräge Seitenwandung 166 übergeht, die ihrerseits in eine ringförmige Seitenwandung 168 übergeht. Auf diese Weise bildet die schräge Seitenwand 166 ein Mittel zum Bilden einer einstückigen schrägen Wand. Ferner ist die ringförmige Sei tenwand 166 ihrerseits mit der äusseren ringförmigen Ebene 170 verbunden, welche ihrerseits mit der äusseren ringförmigen Seitenwand 172 verbunden ist. Somit bildet die äussere ringförmige Seitenwand 172 und die äussere ringförmige Ebene 170 in Kombination mit der ringförmigen Ebene 64 ein Mittel zum Formen eines einstückigen Ringflansches. Die äussere ringförmige Seitenwand 172 ist mit der ringförmigen Aussenwand 174 der Hülse 160 verbunden.
Die zweite Formhälfte 110 entsprechend dem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält somit den zentralen Einsatz 120, die Hülse 150 und die Aussenhülse 160. Ferner, wie allgemein auf diesem Gebiet der Technik bekannt, ist ein zweckdienlich angordneter Gusskanal für Kunstharz vorgesehen, wie beispielsweise radial ausserhalb der äusseren ringförmigen Seitenwand 172 (nicht dargestellt). Ferner sind Auswerferstifte in entsprechender Anzahl und Anordnung zum Auswerfen eines fertiggestellten Teils, beispielsweise durch die Aussenhülse 160, führend vorgesehen, so dass ein zweckdienliches Auswerfen des fertigen gegossenen Bauteils möglich ist. Auch hier sind die verschiedenen Bestandteile der bevorzugten Ausführungsform der zweiten Formhälfte 110 zweckdienlich verkeilt, durch zweckdienliche Mittel miteinander und mit anderen konventionellen Teilen einer Formbasis (nicht dargestellt) verbunden, wie dies dem Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet bekannt ist. Ferner sind die Einzelteile der Formhälften 10, 110 der bevorzugten Ausführungsform aus einem zweckdienlichen üblichen Werkzeugstahl, wie er für Kunststoffspritzgiessformen verwendet wird, hergestellt.
Im folgenden wird der Betrieb der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung beschrieben. Entsprechende Formbasen nehmen die Einzelteile der ersten Formhälfte und der zweiten Formhälfte in typischer Weise und konventioneller Konstruktion, wie dies auf diesem Gebiet gut bekannt ist, auf, und werden zweckdienlich in einer üblichen Spritzgiessmaschine (nicht dargestellt) montiert. Diese Spritzgiessmaschine enthält einen Abschnitt zum Erwärmen des Kunstharzes, welcher das Kunstharz erhitzt und in die Giessformhöhlung über entsprechende Anschnitte und Eingusskanäle oder dergleichen transportiert, die auf diesem Gebiet allgemein bekannt sind und hier nicht näher erläutert werden. Die Giessmaschine enthält ferner einen hydraulischen Abschnitt, welcher die beiden Formbasen mit den entsprechenden Formhälften 10, 110 hält und die bei einem zweckdienlichen Zeitpunkt des Formzyklus die Formhälften zueinander über einen Hydraulikkolben oder dergleichen bewegen können. Vor der Bewegung jedoch und bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird ein Ring aus Filtrationsmaterial 210 in die zweite Formhälfte 110 die das Filtrationsmaterial lagernden Mittel oder Ebene 156 (sh. Fig. 5) überlagernd eingesetzt.
Die erste Formhälfte 10 und die zweite Formhälfte 110 werden relativ zueinander in Eingriff längs der Achsen 12, 112 belegt und greifen vollständig verriegelnd ineinander längs der Trennlinie 8, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Die Formhälften werden in dieser Position unter hohem Druck zusammengehalten, während das Kunstharzgiessmaterial unter hohem Druck in die zwischen den miteinander verriegelten Formhälften gebildete Giessformhöhlung eingespritzt wird. Wenn das Material beispielsweise durch Kühlen über konventionelle innere Wasserkühlkanäle der Formbasis (nicht dargestellt) erspart, werden die Formhälften 10, 110 durch Relativbewegung der Formhälften voneinander getrennt, um das Entfernen des geformten Teils 200 zu gestatten. Das Herausnehmen dieses Teils kann über die üblichen Auswerferstifte (nicht dargestellt) erfolgen. Anschliessend an dieses Auswerfen des Teils stehen die Formhälften bereit, um den Giesszyklus zu wiederholen. Es soll darauf hingewiesen werden, dass die meisten der oben stehenden Operationen mechanisch durchgeführt werden, wobei jedoch das Einsetzen des Filtrationsmaterials durch automatische Zuführeinrichtungen oder manuell durch eine Bedienungsperson erfolgen kann.
Das aus obenstehender Formvorrichtung und Verfahren resultierende Produkt ist in den Fig. 6 bis 10 gezeigt und allgemein mit 200 bezeichnet. Der Bauteil 200 enthält eine Achse 250, die durch die hier durchgehende Bohrung definiert ist und eine erste Gruppe zinnenartiger Vorsprünge 224 und eine zweite Gruppe zinnenartiger Vorsprünge 244, welche nach innen vorstehen und die Bohrung umgeben. Die ersten zinnenartigen Vorsprünge 224 weisen Innenflächen 228 auf, welche planare Abschnitte 229 einschliessen, die allgemein koplanar (sh. Fig. 8 und 9) sind. In ähnlicher Weise weisen die zweiten zinnenartigen Vorsprünge 254, welche im Winkel um die Achse 250 gegenüber den ersten zinnenartigen Vorsprüngen versetzt sind, Innenflächen 288 auf, welche planare Abschnitte 289 einschliessen, die allgemein zueinander koplanar (sh. Fig. 7 und 9) sind. Wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt, ist der Bauteil 200 folglich geeignet, einen entsprechend bemessenen O- Ring 220 aus elastomerem Material aufzunehmen. Der O-Ring 220 kann axial in den Bauteil 200 zwischen den ersten zinnenartigen Vorsprüngen 224 und den zweiten zinnenartigen Vorsprüngen 244 durch manuelle oder automatische Mittel eingesetzt werden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform enthalten die ersten zinneuartigen Vorsprünge 224 ferner gewölbte Innenwandabschnitte 236, welche einer halbringförmigen Konfiguration entsprechen, wie der eines O-Rings mit einem kreisförmigen Querschnitt, welche durch die Fläche 136 der dritten Zähne 124 geformt werden. Der Rest der ersten zinnenartigen Vorsprünge 224 besteht aus der Seitenwand 230, welche durch die Zwischenfläche 130 der dritten Zähne geformt ist und radialen Wandungen 232, 234, welche durch die Flächen 132, 134 (sh. Fig. 6, 7 und 9) geformt sind. Ähnlich weisen die zweiten zinnenartigen Vorsprünge 244 ferner bei der bevorzugten Ausführungsform gewölbte Abschnitte 238 auf, welche halbringförmig sind und durch die Fläche 36 der ersten Zähne 24 geformt sind. Weitere Merkmale der zweiten zinnenartigen Vorsprünge 254 bestehen aus der Seitenwand 290, geformt durch die Zwischenfläche 30 der ersten Zähne 24, und radiale Wandungen 292, 294, geformt durch die Übergangsflächen 32, 34 (sh. Fig. 6, 7 und 9).
Radial ausserhalb der zinnenartigen Vorsprünge 222, 224 ist bei der bevorzugten Ausführungsform Filtermaterial 210 in den Bauteil 200 eingegossen. Ferner sind bei der bevorzugten Ausführungsform eine Vielzahl von Filterfenstern 212 vorgesehen. Die Filterfenster 212 sind durch innere ringförmige Rippen 252 und 272 definiert, welche einstückig mit radialen Rippen 258 bzw. 278 verbunden sind, die ihrerseits einstückig mit äusseren ringförmigen Rippen 264 bzw. 259 (sh. Fig. 7 und 8) verbunden sind. In diesem Zusammenhang bilden äussere ringförmige Rippen 259, 264 einen Ringflansch 270, in welchem das Filtermaterial 210 eingegossen ist (sh. Fig. 9).
Ferner ist bei der bevorzugten Ausführungsform die äussere ringförmige Rippe 259 längs der Achse 210 axial verlängert und abgeschrägt, um die axiale Verjüngung 266 (sh. Fig. 9) zu bilden.
Wie oben erwähnt, sind bei der bevorzugten Ausführungsform die ersten zinnenartigen Vorsprünge 224 und die zweiten zinnenartigen Vorsprünge 244 mit halbringförmigen Flächen 228, 288 versehen, welche der Wölbung des Querschnitts 222 des O- Rings 220 entsprechen. Wenn somit der Bauteil mit dem O-Ring 220 zusammengebaut und zweckdienlich auf einer Welle oder anderen zylindrischen Strukturen montiert wird, kann der O-Ring 220 dichtend in Eingriff mit der zylindrischen Struktur oder Welle gelangen, so dass der Bauteil 200 dichtend mit dem O- Ring 220 mittels der ersten und zweiten zinnenartigen Vorsprünge 222, 244 ebenfalls in Eingriff gelangt, so dass eine Abdichtung des Bauteils 200 zur Welle oder zylindrischen Struktur möglich wird und hierdurch die Wirksamkeit des Filtermaterials 210 in dem Bauteil 200 verbessert wird.
Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, dass die hier beanspruchte Erfindung Anwendungsfälle aufweisen kann, welche über die der bevorzugten Ausführungsform hinausgehen, und es wird tatsächlich angenommen, dass die ersten und zweiten zinnenartigen Vorsprünge der hier beschriebenen Art in einem grossen Bereich von Anwendungsfällen verwendbar sind, bei denen die Halterung von O-Ringen in Kunststoffbauteilen erforderlich sind, die einem Bereich von Umweltfaktoren einschliesslich Drücken und Temperaturen ausgesetzt sind.
Die hier beschriebene Ausführungsform ist folgendermassen konstruiert. Der Bauteil 200 ist vorzugsweise ein monolithischer, gegossener Kunststoffteil, bevorzugt aus mit 33% Glas gefülltem Nylon 6-6, hitzestabilisiert. Es wird darauf hingewiesen, dass dieses Kunststoffmaterial beispielhaft ist und andere zweckdienliche Materialien, die auf dem Gebiet gut bekannt sind, verwendbar sind, einschliesslich Nylon 6-12 oder Polyester, welches für die Medien und Betriebstemperaturen zweckdienlich sind, die der Betriebsumgebung der Anordnung entsprechen. Bei der bevorzugten Ausführungsform besteht das Filtermaterial 210 ferner aus einem 52 Mikron (0,002 Zoll) Polyester-Sieb mit 20% offener Fläche. Andere ähnliche Filtrationsmaterialien können jedoch ebenfalls verwendet werden, wie beispielsweise Nylon, Stahl, Messing, rostfreie Stahlsiebe oder andere, dem Fachmann gut bekannte Materialien, wobei deren Wahl wiederum von der beabsichtigten Betriebsumgebung abhängt.
Was die Dimensionen betrifft, so weist die bevorzugte Ausführungsform des Bauteils einen Innendurchmesser von etwa 1,02 Zoll (25,9 mm) zwischen den Seitenwandungen 230 der ersten zinnenartigen Vorsprünge 228 und ebenfalls zwischen den Seitenwandungen 290 der zweiten zinnenartigen Vorsprünge 244 auf. Die ringförmige Wandung 298 weist einen Innendurchmesser von etwa 1,14 Zoll (29,0 mm) auf. Was die Breite der ersten und zweiten zinnenartigen Vorsprünge betrifft, so beträgt die im Winkel gemessene maximale Breite der ersten zinnenartigen Vorsprünge 228 etwa 13,5 DEG bezüglich der Achse 210 und die maximale Breite der zweiten zinnenartigen Vorsprünge 244 etwa 16,5 DEG. Ferner liegen die radialen Wandungen 232, 234, 292, 294 bei etwa 10 DEG schräg zur Achse 210. Die Filterfenster sind ringförmig angeordnet und weisen Innenwandungen von etwa 1,190 Zoll (30,23 mm) im Durchmesser und Aussenwandungen von etwa 1,287 Zoll (32,69 mm) auf und die radialen Rippen 278 und 258 haben eine maximale Breite von etwa 0,060 Zoll (1,52 mm). Die Wandung 259 weist einen Aussendurchmesser von etwa 1,407 Zoll (35,7 mm) und einen sich davon verjüngenden schrägen Abschnitt 266 bei etwa 9 DEG schräg von der Achse 210 auf. Ferner beträgt der Aussendurchmesser des Flansches 270 etwa 1,560 Zoll (39,6 mm). In axialer Richtung sind die ersten und zweiten zinnenartigen Vorsprünge 228, 288 typischerweise 0,042 Zoll (1,07 mm) dick und die axiale Länge der ringförmigen Wandung 298 beträgt etwa 0,112 Zoll (2,84 mm). Das Filtrationsmaterial von etwa 0,004 Zoll (0,102 mm) Dicke ist etwa 0,072 Zoll (1,83 mm) von der Flanschseite des Bauteils entfernt angeordnet. Die gesamte axiale Länge des Bauteils beträgt etwa 0,305 Zoll (7,75 mm). In dieser Konfiguration besteht ein etwa 0,072 Zoll (1,83 mm) Freiraum für einen O-Ring 220, welcher seinerseits etwa 0,989 Zoll (25,1 mm) I.D. · 0,07 Zoll (1,78 mm) Querschnittsdurchmesser aufweist und welcher aus einem zweckdienlichen synthetischen Gummi oder dergleichen bestehen kann.
Die bevorzugte Giessvorrichtung ist folgendermassen dimensioniert. Was die erste Formhälfte 10 betrifft, ausgehend von der Achse 12, ist der Durchmesser der Bohrung 22 etwa 0,50 Zoll (12,7 mm), die Flächen 46 der zweiten Zähne 44 beginnen bei 0,72 Zoll (18,3 mm) Durchmesser und enden bei 1,117 Zoll (28,37 mm) Durchmesser. Die ersten Flächen 26 der ersten Zähne 24 reichen von 0,80 Zoll (20,3 mm) bis 1,023 Zoll (25,98 mm) Durchmesser mit etwa 13,5 DEG Breite und die zweiten Flächen 28 sind bis 1,117 Zoll (28,37 mm) Durchmesser fortgesetzt. Die Flächen 32, 34 beginnen von den Flächen 26 bei etwa 16,5 DEG Breite und fallen schräg 100 von der Achse 12 ab, bis sie die Fläche 46 erreichen. Die ringförmigen Ebenen 52 reichen von 1,117 Zoll (28,37 mm) bis 1,194 Zoll (30,33 mm) Durchmesser und die Ebene 56 erstreckt sich bis 1,293 Zoll (32,84 mm) Durchmesser. Die Bohrung 62 hat einen Durchmesser von 1,313 Zoll (33,35 mm) und die Aussenhülse 60 hat einen Aussendurchmesser von 2,0 Zoll (50,88 mm) (folglich liegt bei der bevorzugten Ausführungsform eine ringförmige Ebene radial ausserhalb der Ebenen 56). Axial, gemessen von der Bezugsebene D1, liegen die Flächen 46 der zweiten Zähne 44 bei 1,377 Zoll (34,98 mm), die Kammerwandung 40 liegt bei 1,417 Zoll (35,99 mm). Bei den ersten Zähnen 24 liegen die koplanaren Flächen 31 bei 1,493 Zoll (37,92 mm), die bogenförmigen Flächen 36 haben einen Radius von 0,030 Zoll (0,76 mm) und die ersten Flächen 26 betragen 1,533 Zoll (38,94 mm). Bei der Hülse 50 liegt die ringförmige Ebene 52 bei 1,377 Zoll (34,98 mm) und die Ebenen 56 liegen bei 1,428 Zoll (36,27 mm), die Kanäle 58 sind je 0,060 Zoll (1,52 mm) breit. Die Fläche 64 liegt bei 1,377 Zoll (34,98 mm).
Bei der zweiten Formhälfte 110, ausgehend von der Achse 112, beträgt der Durchmesser der Bohrung 122 etwa 0,50 Zoll (12,7 mm), die Flächen 146 der vierten Zähne 144 beginnen bei 0,72 Zoll (18,29 mm) Durchmesser und enden bei 1,117 Zoll (28,37 mm) Durchmesser. Die ersten Flächen 126 der dritten Zähne 124 umfassen einen Bereich von 0,80 Zoll (20,32 mm) bis 1,023 Zoll (25,98 mm) Durchmesser mit etwa 13,5 DEG Breite und die zweiten Flächen 128 setzen dies auf einen Durchmesser von 1,117 Zoll (28,37 mm) fort. Die Flächen 132, 134 beginnen an den Flächen 126 bei etwa 16,5 DEG Breite und fallen schräg 100 von der Achse 112 ab, bis sie die Fläche 146 erreichen. Die ringförmige Ebene 152 reicht von 1,117 Zoll (28,37 mm) bis 1,194 Zoll (30,33 mm) Durchmesser und die Ebenen 156 erstrecken sich bis zu 1,293 Zoll (32,84 mm) Durchmesser. Die Bohrung 162 weist einen Durchmeser von 1,313 Zoll (33,35 mm) auf (somit besteht bei der bevorzugten Ausführungsform eine ringförmige Ebene 159 radial ausserhalb der Ebenen 156 an der Hülse 150). Die Aussenhülse 160 weist eine ringförmige Ebene 164 auf, die sich zu einem Durchmesser von etwa 1,361 Zoll (34,57 mm) erstreckt und die in eine Abschrägung von etwa 9 DEG schräg von der Achse 112 zur ringförmigen Wandung 166 bei 1,409 Zoll (35,79 mm) Durchmesser übergeht, welche ihrerseits zur äusseren ringförmigen Ebene 170 mit einem Aussendurchmesser von 1,565 Zoll (39,75 mm) fortgesetzt ist. Die Aussenhülse 160 weist einen Durchmesser von etwa 2,0 Zoll (50,8 mm) auf. In axialer Richtung, gemessen von der Bezugsebene D2, liegen die Flächen 146 der vierten Zähne 144 bei 1,221 Zoll (31,01 mm), die Kammerwandung 140 liegt bei 1,261 Zoll (32,03 mm). Bei den dritten Zähnen 124 liegen die koplanaren Flächen 131 bei 1,337 Zoll (33,96 mm), die bogenförmigen Flächen 136 sind mit 0,030 Zoll (0,76 mm) abgerundet und die ersten Flächen 126 liegen bei 1,377 Zoll (34,98 mm). Bei der Hülse 150 liegt die ringförmige Ebene 152 bei 1,221 Zoll (31,01 mm), die Ebenen 156 liegen bei 1,324 Zoll (33,63 mm) und die äussere ringförmige Ebene 159 liegt bei 1,071 Zoll (27,20 mm). Ferner weisen die Kanäle 158 eine Breite von 0,060 Zoll (1,52 mm) auf. Bei der Hülse 160 liegt die innere ringförmige Ebene (164) bei 1,071 Zoll (27,20 mm), die Ringwandung 168 ist etwa 0,097 Zoll (2,46 mm) breit, die Ringwandung 170 liegt bei etwa 1,272 Zoll (32,31 mm) und die Höhe der Aussenhülse 160 beträgt etwa 1,377 Zoll (34,98 mm).
Die oben beschriebene Vorrichtung und Verfahren stellen bevorzugte Ausführungsformen dar, wobei alternative Konstruktionen, ohne von der Erfindung der Anmelderin abzuweichen, konstruiert werden können. Beispielsweise können, obwohl jede Formhälfte 10 und 110 als aus mehreren Teilen bestehend beschrieben wurde, weniger Hülsen oder lediglich ein Einsatz, die jeweils eine Seite der Giessformhöhlung bilden, möglicherweise konstruiert werden.
Ferner, obwohl jede Formhälfte 10 und 110 beschrieben wurde, als Ebenen zu enthalten, die Filtrationsmaterial abstützen können, welches vor dem Giessen in die Form eingesetzt werden kann, könnte lediglich eine Ebene bei einer Formhälfte vorgesehen werden, und diese Ebene kann gegen eine entsprechende komplementäre Fläche anliegen, wie beispielsweise eine planare Oberfläche an der anderen Formhälfte, um dadurch das Filtrationsmaterial während des Giessens abzustützen und um gleichzeitig ein Filterfenster in dem resultierenden gegossenen Bauteil zu erzeugen. Alternativ könne eine Vielzahl von Ebenen gegen eine entsprechende komplementäre Fläche an der anderen Formhälfte anliegen, wobei Filtrationsmaterial dazwischen angeordnet ist, um dadurch eine Vielzahl von Filterfenstern in dem Produkt zu erzeugen. Ferner und offensichtlich können zweckdienliche ringförmige Ebenen und radiale Kanäle von einer oder beiden Formhälften weggelassen werden, um dadurch ringförmige oder radiale Rippen (oder eine Kombination hiervon) abwechselnd auf beiden Seiten des Filtrationsmaterials zu formen oder um radiale Rippen auf einer Seite des Filtrationsmaterials vorzusehen, oder um ringförmige Rippen auf einer Seite des Filtrationsmaterials vorzusehen oder eine Kombination von beidem. Zusätzlich können das Filtrationsmaterial und die das Filtrationsmaterial tragende Ebene der Form bei unterschiedlichen axialen Höhen abweichend von der oben stehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform angeordnet sein einschliesslich nicht lediglich axial hinter den koplanaren Flächen der ersten und zweiten zinnenartigen Vorsprünge, sondern zusätzlich axial hinter den ersten und zweiten zinnenartigen Vorsprüngen als solche. Ferner können die Filterfenster selbst unterschiedlichste Formen und Konfigurationen haben einschliesslich Fenster, die lediglich in einem speziellen Winkelbereich (beispielsweise einem Winkelquadranten) oder in einem speziellen radialen Bereich (beispielsweise zwischen der sich verjüngenden Ringwandung und dem Umfang des Flansches) angeordnet sein.
Ferner sind unterschiedliche geometrische Konfigurationen des Flansches und der sich verjüngenden Wandung im Vergleich mit der bevorzugten Ausführungsform ebenfalls möglich. Der Flansch des Bauteils kann radial oder im Winkel an gewünschten Orten angeordnet sein, um eine Verankerungsfunktion für den Bauteil zu bieten, so dass diese lediglich in einer Orientierung unter anderem in dem Bereich eingebaut werden kann, in welchem er aufgenommen werden soll. Ferner kann der Flansch axial auf beiden Seiten der zinnenartigen Vorsprünge angeordnet sein oder zwischen der ersten und der zweiten Gruppe oder auf jeder der beiden Seiten des Filtrationsmaterials. Die sich verjüngende Wandung kann gleichermassen an verschiedenen winkligen und axialen Orten für den speziellen Anwendungsfall vorgesehen werden. Ferner können der Flansch und die Verjüngung für den Bauteil, wie auch die entsprechenden Teile der hier beschriebenen zweiten Formhälfte 110, als optional bei einigen Anwendungsfällen der Erfindung aufgefasst werden.
Ferner ist bezüglich der oben beschriebenen Vorrichtung, Verfahren und Bauteil eine Vielzahl von zinnenartige Vorsprünge erzeugenden Geometrien leicht konstruierbar und soll durch die hier beanspruchten Erfindungen umfasst sein. Obwohl bei der bevorzugten Ausführungsform die zusammentreffenden Flä chen der ersten Zähne der ersten Formhälfte mit den Flächen der Zähne der zweiten Formhälfte planar und senkrecht zu den Achsen der Formhälften liegen, können andere nicht planare und nicht senkrechte Geometrien in Betracht gezogen werden, solange die Flächen komplementär zwischen den Formhälften sind und eine relativ wirksame Abdichtung gegenüber dem während des Giessvorgangs in die Giessformhälfte eingebrachten Harz bilden. Folglich können die Innenflächen der zinnenartigen Vorsprünge und somit der entsprechenden, die Giessformhöhlung formenden Flächen der Formhälften planar, jedoch schräg zu den Achsen der entsprechenden Formhälften sein, um hierdurch geeignet zu sein, einen O-Ring zu halten, welcher nicht gleichmässig in seiner Dicke ist oder welcher unterschiedliche Haltedrücke über seinen Umfang aufgrund verschiedener Druckdifferentiale auf weist, denen die Anordnung ausgesetzt ist oder anderer einzigartiger Faktoren, die bei dem speziellen Anwendungsfall auftreten.
Ferner können, obwohl es zur Zeit bevorzugt ist, dass die zinnenartigen Vorsprünge im Querschnitt trapezoidal sind (sh. Fig. 9 und 10), die zinnenartigen Vorsprünge auch so konfiguriert werden, dass sie entweder einen rechteckigen Querschnitt oder einen dreieckigen Querschnitt auf weisen. Ferner ist, obwohl es bevorzugt ist, dass die ersten und zweiten zinnenartigen Vorsprünge 224, 244 im Winkel abwechselnd mit einem minimalen Spalt 248 zwischen ihnen angeordnet sind, ganz offensichtlich, dass die Entfernung zwischen den Winkel- Spalten durch Vergrösserung der winkligen Versetzung der Übergangsflächen 32, 34, 132, 134 der entsprechenden Flächen des Einsatzes oder der Formhöhlung vergrössert werden kann oder indem eine oder mehrere Gruppen von Zähnen geschaffen werden, welche zwischen die erste und zweite Gruppe von Zähnen 24. 124 bzw. 44, 144 eingreifen und die keine eine Giessformhöhlung formende planare Fläche senkrecht zu den Achsen 12, 112 der Giessformhälften aufweisen, um dadurch einen grösseren winkligen oder axialen Abstand zwischen den ersten und zweiten zinnenartigen Vorsprüngen zu schaffen. Darüber hinaus können die Gruppen von Zähnen mit abwechselnden axialen Flächen, die nicht koplanar sind, das Halten eines O- Rings in einem Profil erlauben, welches nicht planar ist, sondern welches bei unterschiedlichen axialen Höhen relativ zur Achse der Bohrung, wie dies bei einzelnen Anwendungsfällen der Fall sein kann.
Ferner sind die hier bei der bevorzugten Ausführungsform beschriebenen zinnenartigen Vorsprünge konfiguriert, um einen O-Ring mit kreisförmigem Querschnitt aufzunehmen. Es ist jedoch offensichtlich, dass erste und zweite zinnenartige Vorsprünge 222, 224 konstruiert werden können, denen die gewölbten Innenflächen 228, 288 (d. h. die bogenförmigen Abschnitte 36, 136) fehlen, um einen O-Ring mit rechteckigem Querschnitt aufzunehmen. Diese Konfiguration kann dadurch erreicht werden, dass die gewölbten Flächen 36, 136 an den zentralen Einsätzen 20 bzw. 120 weggelassen werden. Folglich würden die entsprechenden Flächen der Giessformhöhlung planar (beispielsweise Flächen 31 oder 131) und zylindrisch (beispielsweise Flächen 29 oder 129) sein, um dadurch orthogonale Flächen zu erzeugen, die dem rechteckigen Querschnitt des O- Rings entsprechen.
Die beschriebene und beanspruchte Vorrichtung, Verfahren zur Erzeugung der Bauteile und Bauteile selbst haben viele Vorteile. Die beschriebene Vorrichtung und Verfahren stellen eine einfache Konstruktion dar, bieten dennoch eine Reihe von Halteteilen in einem Kunststoffbauteil für einen O-Ring, welcher zweckdienlich den O-Ring greifen und umfassen und dies in einer zweckdienlichen Weise für den beabsichtigten Anwendungsfall. Die Vorrichtung und Verfahren bedingen eine vergleichsweise einfache Konstruktion von zwei Formhälften, welche nicht das zusammenfaltbare Merkmal enthält, lediglich einen unkomplizierten Giessvorgang erfordert und folglich die Produktion von Bauteilen in kosteneffektiver Weise ermöglicht. Ferner können die beschriebene Vorrichtung und Verfahren in einer relativ unkomplizierten Herstellungsumgebung aufrechterhalten und betrieben werden, wobei typische Spritzgiessmaschinen verwendbar sind. Ferner ist der beschriebene Bauteil wirtschaftlich herzustellen und bietet dennoch einen ausreichenden Haltemechanismus für einen O-Ring, der es er möglicht, dass die Vorrichtung in einem Bereich von Betriebsumgebungen bei dem gewünschten Anwendungsfall richtig arbeitet.

Claims

1. Ein monolithischer gegossener Kunststoffbauteil (200) mit einer Achse (250), welche durch eine durchgehende Bohrung definiert ist und Formationen (224, 244) aufweist, die nach innen vorstehen und die Bohrung umgeben und in einer Entfernung voneinander längs der Achse (250) angeordnet ist, welche zweckdienlich ist, einen O-Ring (220) dazwischen aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Formationen (224, 244) eine erste Gruppe monolithischer, zinnenartiger Vorsprünge (224) und eine zweite Gruppe monolithischer, zinnenartiger Vorsprünge (244) sind, dass eine ringförmige Wandung (298) zwischen der ersten und der zweiten Gruppe von zinnenartigen Vorsprüngen (224, 244) vorgesehen ist, welche zwischen diesen einen Spalt definiert, der etwa dem Querschnitt (222) des O-Rings (220) entspricht.

2. Monolithischer gegossener Kunststoffbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Gruppe zinnenartiger Vorsprünge (244) um die Achse (250) bezüglich der ersten Gruppe zinnenartiger Vorsprünge (224) um etwa die Breite eines einzelnen zinnenartigen Vorsprungs (224, 244) im Winkel verschoben ist.

3. Monolithischer gegossener Kunststoffbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Filterfenster (212) vorgesehen sind, und dass Filtermaterialien (210), welche die Filterfenster (212) überdecken, in den Bauteil (200) eingegossen sind.

4. Monolithischer gegossener Kunststoffbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme eines O-Rings (220) mit allgemein kreisförmigem Querschnitt (222) die erste und die zweite Gruppe von zinnenartigen Vorsprüngen (224, 244) erste und zweite viertelringförmige Flächen (236, 238) definiert, wobei die erste Fläche (236) von der zweiten Fläche (238) durch die ringförmige Wandung längs der Achse (250) getrennt ist, wodurch die erste Gruppe von zinnenartigen Vorsprüngen (224) und die zweite Gruppe von zinnenartigen Vorsprüngen (244) einen halbringförmigen Spalt bilden, in welchem der O-Ring (220) aufgenommen werden kann.

5. Monolithischer gegossener Kunststoffbauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme eines O-Rings (220) mit allgemein rechteckigem Querschnitt die erste und die zweite Gruppe von zinnenartigen Vorsprüngen (224, 244) allgemein entsprechende erste und zweite planare Flächen (229, 289) definieren, die allgemein orthogonal zur Achse (250) stehen, wobei die erste planare Fläche (229) von der zweiten planaren Fläche (289) längs der Achse (250) durch eine ringförmige Wandung getrennt ist, wodurch die erste Gruppe von zinnenartigen Vorsprüngen (224) und die zweite Gruppe von zinnenartigen Vorsprüngen (244) einen rechteckigen Spalt bilden, in welchem der O-Ring 220 aufgenommen werden kann.

6. Vorrichtung zum Giessen eines monolithischen gegossenen Kunststoffbauteils (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer linear betätigbaren Kunststoffspritzgiessform, welche mindestens zwei Formhälften (10, 110) aufweist, die bezüglich einander unter Bildung einer Trennlinie (8) linear verschiebbar sind, und ferner eine Giessformhöhlung zum Formen des gegossenen Kunststoffbauteils, wobei die Formhälften (10, 110) je eine Achse (12, 112) aufweisen und einen Teil der Giessformhöhlung bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Formhälfte (10) eine Vielzahl von am Umfang angeordneten Zähnen (24, 44) um die Achse (12) aufweist, dass die Zäh ne (24, 44) in mindestens einer ersten Gruppe (24) und einer zweiten Gruppe (44) angeordnet sind, dass die erste Gruppe (24) radiale Enden (28) ausserhalb der Achse (12) der ersten Formhälfte (10) mit Flächen aufweist, die ein Segment der Formhöhlung bilden, wobei Flächenabschnitte (30) am dichtesten an der Achse (12) der ersten Giessformhälfte liegen, dass die zweite Formhälfte (110) eine Vielzahl von um die Achse (112) der zweiten Formhälfte (110) angeordneter Zähne (124, 144) aufweist, dass die Zähne (124, 144) in mindestens einer dritten (124) und vierten Gruppe (144) angeordnet und im Winkel um die Achse (112) der zweiten Formhälfte (110) verschoben sind, um in die Zähne (24, 44) der ersten Formhälfte (10) einzugreifen, dass die dritte Gruppe von Zähnen (124) radiale Enden (128) ausserhalb der Achse (112) der zweiten Formhälfte mit Flächen aufweist, welche ein Segment der Formhöhlung bilden, wobei Flächenabschnitte (130) davon am dichtesten an der Achse (112) der zweiten Formhälfte (112) liegen, wobei die zwischen der ersten und der zweiten Formhälfte (10, 110) geformte Giessformhöhlung dadurch einen Bauteil (200) formt, welcher eine Vielzahl erster und zweiter Segmente (224, 244) enthält, die axial gegeneinander verschobene Flächen zur Aufnahme eines O-Rings (220) aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der ersten und zweiten Formhälften (10, 110) ferner mindestens eine planare Fläche (56 oder 156) radial ausserhalb der am Umfang angeordneten Zähne (24, 44, 124, 144) der Formhälfte (10, 110) aufweist, und dass die andere Formhälfte (110, 10) ferner Mittel (156, 56) zur Abstützung von Filtrationsmaterial (210) in Anlage an der planaren Fläche (56, 156) aufweist, wenn die Formhälften (10, 110) zusammengebracht sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der ersten und zweiten Formhälften (10, 110) eine Ringnut (29, 52, 54 oder 129, 152, 154) enthält, welche einen Teil der Giessformhöhlung definiert und ausserhalb der am Umfang angeordneten Zähne (24, 44, 124, 144) der Formhälfte (10, 110) angeordnet ist und dass mindes tens ein radialer Kanal (158), welcher einen Teil der Giessformhöhlung bildet, vorgesehen ist und in medienführender Verbindung mit der Ringnut (29, 52, 54 oder 129, 152, 154) steht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer der ersten und zweiten Formhälften (10, 110) Einrichtungen (64, 170, 172) zum Formen in dem gegossenen Bauteil (200) eines einstückigen Ringflansches (270) radial ausserhalb der am Umfang angeordneten Zähne (24, 44, 124, 144) vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen (57, 164, 166, 168) an mindestens einer der ersten und zweiten Formhälften (10, 110) vorgesehen sind, um in dem gegossenen Bauteil (200) eine einstückige, sich verjüngende Aussenwand (266) radial ausserhalb der am Umfang angeordneten Zähne (24, 44, 124, 144) zu formen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Enden (58) der ersten, am Umfang angeordneten Zähne (24) der ersten Formhälfte (10) oder die äusseren radialen Enden (128) der dritten, um den Umfang angeordneten Zähne (124) der zweiten Formhälfte (110) bogenförmige Abschnitte (36, 136) enthalten, welche von den Flächenabschnitten (31, 131) am nähesten an der Achse (12, 112) der Formhälften zu Abschnitten (29, 129) am weitesten von der Achse (12, 112) übergehen, welche eine zylindrische Fläche definieren, wodurch die hierdurch geformte Giesssformhöhlung Flächen (236, 238) zum Halten eines O-Rings (220) mit kreisförmigem Querschnitt (222) enthält.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gruppe von Zähnen (24) erste und zweite Flächen (26, 28) enthält, wobei Teile der zweiten Flächen (28) allgemein senkrecht zur Achse (12) der ersten Formhälfte stehen, wobei mindestens eine Zwischenfläche (30) zwischen den ersten und zweiten Flächen (26, 28) vorgesehen ist, dass die ersten Flächen (26) radial innerhalb relativ zur Achse (12) gegenüber den zweiten Flächen (28) angeordnet und axial um eine grössere Strecke von einer Bezugsebene (D1) der ersten Formhälfte (10) entfernt als die zweiten Flächen (28) angeordnet sind, dass die dritten und vierten Gruppen von Zähnen (124, 144) der zweiten Formhälfte (110) um den Umfang komplementär zu der zweiten bzw. ersten Gruppe von Zähnen (44, 24) der ersten Formhälfte (10) angeordnet sind, dass die dritten Gruppe von Zähnen (124) erste und zweite Flächen (126, 128) aufweist, wobei Teile der zweiten Flächen (128) allgemein senkrecht zur Achse (112) der zweiten Formhälfte (110) stehen, dass mindestens eine Zwischenfläche (130) zwischen den ersten und zweiten Flächen (126, 128) vorgesehen ist, dass die ersten Flächen (126) relativ zur Achse der zweiten Formhälfte gegenüber den zweiten Flächen (128) innerhalb angeordnet ist, und dass die ersten Flächen (126) axial um ene grössere Entfernung gegenüber einer Bezugsebene (D2) der zweiten Formhälfte (110) als die zweiten Flächen (128) verschoben sind.

13. Verfahren zum Herstellen eines gegossenen Kunststoffteils durch Kunststoffspritzgiessen, gekennzeichnet durch die Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12.