DE4011653A1

DE4011653A1 - Vorrichtung zum umspritzen oder umgiessen eines metallringes mit einem polymeren werkstoff

Info

Publication number: DE4011653A1
Application number: DE19904011653
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Rabe
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Priority date: 1990-04-11
Filing date: 1990-04-11
Publication date: 1991-10-17

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umspritzen oder Umgießen eines Metallringes mit einer aus einem polymeren Werkstoff bestehenden Ummantelung, mit zwei axial trennbaren Formhälften, die im geschlossenen Zustand einen Hohlraum zur Aufnahme des Metallringes und der Ummantelung bilden, wobei jede Formhälfte einen in die Bohrung des eingesetzten Metallringes hineinragenden, den Metallring radial abstützenden Dorn aufweist.

Bei der Herstellung einer Kunststoff-Metall-Verbundkonstruktion, wie sie beispielsweise ein metallischer Kugellagerring darstellt, der eine Um mantelung aus polymerem Werkstoff aufweist, besteht die Gefahr, daß der Metallring beim Umspritzen oder Umgießen dem Druckaufbau in der von den Formhälften gebildeten Spritzform nicht ohne unzulässige Verformungen widersteht. Ein solcher Metallring muß daher für den Spritzvorgang wirkungsvoll unterstützt werden, damit er seine Form beibehält.

Aus der US-PS 41 64 251 ist eine Spritzform bekannt, in welcher als Reifenfelge ein Metallrad mit einem Polyurethanreifen versehen wird. Eine Unterstützung ist hier durch zwei in die zentrale Bohrung des Metallrades passend eingesteckte Zapfen der beiden Formhälften denkbar. Dabei ist es erforderlich, die Bohrung des Metallrades, das mit der Ummantelung versehen werden soll, und die Mäntel der Zapfen konzentrisch zum Außendurchmesser des Metallrades anzuordnen, was in aufwendiger Weise dadurch erreicht werden kann, daß die Bohrung und die Zapfen geschliffen werden. Das Metallrad besteht aus einer inneren Nabe, in deren Bohrung sich die Zapfen befinden, und einem mit der Nabe einstückig ausgeführten äußeren Ring, der von der Ummantelung umgeben ist. Beim Umspritzen des Metallrades kann zumindest in den stirnseitigen Randbereichen des äußeren Ringes infolge des Druckes des eingespritzten polymeren Werkstoffs eine Verformung erfolgen, die bei einer Reifenfelge aber in Kauf genommen werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, Metallringe unterschiedlicher Größen an ihren Montage fasen in einfacher Weise wirkungsvoll zu unterstützen, so daß sie während des Spritzvorganges ihre exakte Form beibehalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Dorn eine konische Stützfläche aufweist, mit welcher er an einer Montagefase des Metallringes anliegt, die am benachbarten Bohrungsrand ausgebildet ist.

Bei der Ummantelung eines Lagerringes für ein Radialrillenkugellager werden also die stirnseitigen Montagefasen, die an dem Lagerring für das Einsetzen von Dichtungsringen vorgesehen sind, für dessen Unterstützung während des Spritzvorganges ausgenutzt. Dabei können in einer Spritzform ohne Umrüstung Lagerringe unterschiedlicher Durchmesser mit der Ummantelung versehen werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführung der Vorrichtung ist in der geschlossenen Stellung der von den Formhälften gebildeten Spritzform wenigstens ein Dorn in bezug auf die Mittenachse der Vorrichtung von einer Axialkraft verschiebbar und radial beweglich gelagert. Diese Anordnung ermöglicht eine selbsttätige Einstellung des radial beweglichen Dornes an den als Stützflächen wirkenden Montagefasen des Metallringes in Bezug auf den anderen Dorn. Wenn die Lage des Metallringes, der bereits an einem beispielsweise festen Dorn in der Spritzform mit seiner Montagefase im Bereich der einen Stirnseite anliegt, hierdurch festgelegt ist, kann sich der andere konische Dorn bei der axialen Bewegung in Richtung auf die andere Stirnseite des Metallringes durch seine radiale Beweglichkeit so einstellen, daß auch an dieser Stirnseite eine Abstützung auf der gesamten Fläche der Montagefase des Metallringes erfolgt.

Wenn aus Wirtschaftlichkeitsgründen die Montagefasen des Metallringes nicht geschliffen sind und eine Konzentrizität der Montagefasen mit der Mittelachse des Wälzlagerringes nicht besteht, kann der Metallring inner halb der Spritzform mit seiner zu der Laufbahn konzentrischen Mantelfläche auf einem geringen Teil seiner axialen Länge in eine Zentrierbuchse eingesteckt sein. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Ummantelung ohne Schichtdickenunterschiede gespritzt wird. Eine solche Zentrierbuchse kann sowohl spritzseitig als auch schließseitig im Zusammenhang mit einem beweglichen Dorn in der Vorrichtung vorgesehen werden. Die Zentrierbuchse ermöglicht es auch, beide Dorne beweglich auszubilden.

Der bewegliche Dorn kann als kreiszylindrischer Körper ausgebildet sein, dessen konische Stützfläche eine Fase ist, die sich zwischen seiner äußeren Oberfläche und einer seiner beiden Stirnseiten befindet. Eine solche einfache Form des Dornes ermöglicht dessen preiswerte Herstellung.

Ebenfalls einfach in der Herstellung wird die Spritzform dann, wenn der bewegliche Dorn mittels eines oder mehrerer Haltezapfen in der Vorrichtung gehalten ist, die in einer der beiden Formhälften befestigt und in Radialbohrungen des Dornes mit einem dessen axiale und radial Beweg lichkeit ermöglichenden Spiel hineinragen.

Zum festen Anlegen der konischen Stützfläche des Dornes an die Montage fase des Metallringes ist der bewegliche Dorn an seiner von der konischen Stützfläche abgewandten Stirnseite bevorzugt von einem die Axialkraft übertragenden Stempel beaufschlagt. Es kann auch zur Übertragung der Axialkraft auf den Dorn eine Druckfeder vorgesehen sein, um ständig eine Kraftwirkung von der konischen Dornfläche auf die Montagefase des Metallringes und damit eine gute Abstützung des Metallringes in der Spritzform zu erzielen.

In der geschlossenen Stellung der Spritzform können auch beide Dorne in Bezug auf die Mittenachse der Vorrichtung jeweils von einer Axialkraft verschiebbar und radial beweglich gelagert sein.

An der Kontaktstelle zwischen der konischen Stützfläche und dem Dorn kann ein Ring aus einem polymeren Werkstoff eingelegt sein. Auf diese Weise wird ein Ausgleich für an der Montagefase befindliche Drehriefen erreicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Spritzform mit einem einge legten Metallring, der mit einer Ummantelung versehen worden ist;

Fig. 2 einen Axialschnitt des aus der Form entnommenen und fertig bearbeiteten, mit der Ummantelung versehenen Metallringes.

Ein als äußerer Laufring eines Rillenkugellagers ausgebildeter Metallring 1 weist an seiner inneren Oberfläche eine Laufbahn 2 für die Wälzkörper auf. Der Laubahn 2 sind zwei Nuten 3 für die Aufnahme von Dichtungs ringen axial benachbart. Um die Dichtungsringe einführen zu können, weist der Metallring 1 an seinen beiden Stirnseiten Montagefasen 4 auf. An seinem äußeren Umfang ist der Metallring mit einer Ummantelung 5 aus einem polymeren Werkstoff versehen.

Zum Anbringen der Ummantelung 5 wird der Metallring 1 in eine Spritz form eingesetzt, die aus einer Formhälfte 6 mit einenn festen Dorn 7 und einer Formhälfte 8 mit einem beweglichen Dorn 9 besteht. Diese Formhälften 6 und 8 sind axial relativ zueinander beweglich, so daß die Form geöffnet und geschlossen werden kann.

In bezug auf den einzusetzenden Metallring 1 ragt der feste Dorn 7 der Formhälfte 6 mit einer konischen Stützfläche 10 in Achsrichtung in den Hohlraum der Vorrichtung und begrenzt diesen an einer Seite. Auf die konische Stützfläche 10 des festen Dornes 7 wird der Metallring 1 so aufgesetzt, daß er über die benachbarte Oberfläche seiner Montagefase 4 radial abgestützt ist. Nach dem Schließen der Spritzform, nachdem also die Formhälfte 8 mit dem beweglichen Dorn an die Formhälfte 6 axial herangefahren worden ist, kann der in der Formhälfte 8 axial und radial bewegliche Dorn 9 an die Fläche der anderen Montagefase 4 des Metallringes herangefahren werden.

Die axiale und radiale Beweglichkeit des Dornes 9 ist in der Formhälfte 8 in den erforderlichen geringen Grenzen dadurch hergestellt, daß der bewegliche Dorn über einen oder mehrere radiale Haltezapfen 11 in der Formhälfte 8 gehalten ist, die in Radialbohrungen 12 des beweglichen Dornes 9 mit Spiel hineinragen. An seiner dem Metallring 1 zugewandten Seite weist der bewegliche Dorn 9 eine konische Stützfläche 13 auf, während er an seiner anderen Stirnseite eine Kreisringfläche aufweist, die in radialer Ebene liegt. Auf diese Fläche überträgt ein Stempel 14 der Vorrichtung eine Axialkraft, so daß der Dorn 9 mit seiner konischen Stütz fläche 13 an der Montagefase 4 des Metallringes 1 anliegt und hier den Ring radial abstützt. Dabei kann sich der Dorn 9 mit seiner konischen Stütztfläche 13 auf die Lage der Montagefase 4 radial einstellen, weil er an dem Haltezapfen 11 in der Fornnhälfte 8 mit Spiel gehalten ist.

Die Ummantelung 5 wird an dem so beidseitig gut abgestützten Metallring 1 nun dadurch gebildet, daß ihr polymerer Werkstoff durch einen Angußkanal 15 in den Hohlraum der Vorrichtung eingespritzt wird. Danach wird die Vorrichtung durch Auseinanderbewegen der Formhälften 6 und 8 geöffnet und die Ummantelung 5 kann mit dem darin befindlichen Metallring 1 von Auswerfern 16 aus der Formhälfte 6 entfernt werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Umspritzen oder Umgießen eines Metallringes mit einer aus einenn polymeren Werkstoff bestehenden Ummantelung, mit zwei axial trennbaren Formhälften, die inn geschlossenen Zustand einen wobei jede Formhälfte einen in die Bohrung des eingesetzten Metallringes hineinragenden, den Metallring radial abstützenden Dorn aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Dorn (7, 9) eine konische Stützfläche (10, 13) anliegt, die an dessen benachbartem Bohrungsrand ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der ge schlossenen Stellung der von den Formhälften (6, 8) gebildeten Spritzform wenigstens ein Dorn (9) in bezug auf die Mittenachse der Vorrichtung von einer Axialkraft verschiebbar und radial beweglich gelagert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der geschlossenen Stellung der von den Formhälften (6, 8) gebildeten Spritzform beide Dorne (7, 9) in bezug auf die Mittenachse der Vorrichtung jeweils von einer Axialkraft verschiebbar und radial beweglich gelagert sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallring (1) innerhalb der Spritzform mit seiner zu der Laufbahn (2) konzentrischen Mantelfläche auf einem Teil seiner axialen Länge in eine Zentrierbuchse eingesteckt ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder bewegliche Dorn (7, 9) als kreiszylindrischer Körper ausgebildet ist, dessen konische Stützfläche (10, 13) eine Fase ist, die sich zwischen seiner äußeren Oberfläche und einer seiner beiden Stirnseiten befindet.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Dorn (9) mittels eines oder mehrerer Haltezapfen (11) in der Vorrichtung gehalten ist, die in einer der beiden Formhälften (6, 8) befestigt sind und in Radialbohrungen (12) des Dornes (9) mit einem dessen axiale und radiale Beweglichkeit ermöglichenden Spiel hineinragen.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der bewegliche Dorn (9) an seiner von der konischen Stützfläche (13) abgewandten Stirnseite von einenn die Axialkraft übertragenden Stempel (14) beaufschlagt ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß zur Übertragung der Axialkraft auf den beweglichen Dorn (9) eine Druckfeder vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß an der Kontaktstelle zwischen der konischen Stützfläche (10, 13) des Dornes (7, 9) und der Montagefase (4) des Metallringes (1) ein Ring aus einem abriebfesten polymeren Werkstoff eingelegt ist, dessen Härte mindestens 90 Shore A beträgt.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kontaktstelle zwischen der konischen Stütz fläche (10, 13) des Dornes (7, 9) und der Montagefase (4) des Metallringes (1) ein Ring aus einem polymeren Werkstoff elastomeren Charakters eingelegt ist, dessen Härte höchstens 90 Shore A beträgt.