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DE102017121136A1 - Steuerkolben aus Kunststoff, Werkzeug und Verfahren zur Herstellung eines Steuerkolbens - Google Patents

Steuerkolben aus Kunststoff, Werkzeug und Verfahren zur Herstellung eines Steuerkolbens Download PDF

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DE102017121136A1
DE102017121136A1 DE102017121136.5A DE102017121136A DE102017121136A1 DE 102017121136 A1 DE102017121136 A1 DE 102017121136A1 DE 102017121136 A DE102017121136 A DE 102017121136A DE 102017121136 A1 DE102017121136 A1 DE 102017121136A1
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DE
Germany
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control piston
mold
piston
wall
insert
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DE102017121136.5A
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English (en)
Inventor
Stefan Kramer
Jens Hoppe
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Publication date
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Abstract

Es ist ein Steuerkolben(2) aus Kunststoff für ein Steuerventil offenbart. Der Steuerkolben (2) umfasst einen Grundkörper (4), der eine äußere Wand (11) und eine innere Wand (12) ausgebildet hat. Ferner definiert der Steuerkolben (2) einen Kolbenkopf (7) und einen Kolbenboden (9). Ebenso weist der Steuerkolben (2) mehrere Steuerkanten (8) auf, die von der äußeren Wand (11) in radialer Richtung (R) abstehen. Ferner ist ein Verfahren und ein Spritzgusswerkzeug (30) zum Herstellen eines Steuerkolbens (2) aus Kunststoff offenbart.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steuerkolben aus Kunststoff für ein Steuerventil. Der Steuerkolben umfasst einen Grundkörper, der eine äußere Wand und eine innere Wand ausgebildet hat. Ferner definiert der Steuerkolben einen Kolbenkopf und einen Kolbenboden. Ebenso weist der Steuerkolben mehrere Steuerkanten auf, die von der äußeren Wand in radialer Richtung abstehen.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Spritzgusswerkzeug zum Herstellen eines Steuerkolbens aus Kunststoff.
  • Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Steuerkolbens aus Kunststoff.
  • Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2014 212 991 A1 offenbart einen Steuerventilkolben aus Kunststoff. Der Steuerventilkolben findet bei Steuerventilen für Nockenwellenversteller Anwendung. Das Steuerventil umfasst ein Ventilgehäuse, das Öffnungen für einen Zulauf-, einen Ablauf- und zwei Versorgungsanschlüsse aufweist. Ebenso ist im Ventilgehäuse ein axial beweglicher Steuerkolben angeordnet, der zwei Steuerkanten aufweist. Ebenso weist der Steuerkolben eine Betätigungsfläche zu der Kontaktierung mit einer Stößelstange einer Stelleinheit auf. Der aus Kunststoff bestehende Grundkörper des Steuerkolbens trägt an einem der Stelleinheit zugewandten Ende ein Ausgleichselement, das an einer Stirnfläche die Betätigungsfläche bildet. Ein Ausgleichselement ist am Kolbenkopf auf den Grundkörper geschoben. Das Ausgleichselement kann als Kappe ausgebildet sein, die aus tief gezogenem, metallischem Werkstoff gefertigt ist.
  • Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2014 212 993 A1 offenbart ebenfalls einen Steuerventilkolben aus Kunststoff. Der Steuerkolben umfasst einen aus Kunststoff bestehenden Grundkörper. Der Steuerkolben trägt an einem der Stelleinheit zugewandten Ende ein Druckstück, das aus einem metallischen Werkstoff besteht und an seiner Stirnfläche eine Betätigungsfläche bildet. Der Grundkörper des Steuerkolbens wird mit einem Spritzgussverfahren gefertigt. Am Kolbenkopf ist ein Druckstück in Form einer metallischen Kappe aufgeschoben. Ebenso kann das Druckstück in Form einer Kappe als Einlegeteil infolge eines Spritzgießverfahrens fest mit dem Grundkörper verbunden werden.
  • Der Nachteil des Standes der Technik ist, dass das Druckstück in Form eines Einlegeteils aufgepresst, eingeklebt oder eingepresst wird, was einen zusätzlichen Arbeitsschritt bedeutet. Für den Fall, dass das Einlegeteil aus Metall bereits im Spritzgussprozess des Steuerkolbens mit diesem verbunden wird, fehlt der Kolbenkopf, welcher ausschließlich von dem metallischen Einlegeteil gebildet wird. Diese Ausführungsform hat den Nachteil, dass die mechanische Stabilität in der Verbindung zwischen metallischem Einlegeteil und dem Grundkörper des Steuerkolbens eine Schwachstelle darstellen kann. Hinzu kommt, dass ein topfförmiges metallisches Teil in einem extra Arbeitsschritt angefertigt werden muss. Dies erhöht wiederum die Produktionskosten eines Steuerkolbens für ein Ventil. All die im Stand der Technik beschriebenen Herstellungsmethoden für einen Steuerkolben mit einem Stahleinlegeteil sind aufwendig und fehleranfällig. Zusätzlich werden weitere Investitionskosten verursacht, was den Vorteil der Kunststofffertigung des Steuerkolbens zum Teil wieder relativiert.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Steuerkolben aus Kunststoff für ein Steuerventil zu schaffen, der in einem Arbeitsgang mit dem eingesetzten Stahleinleger hergestellt werden kann und dabei auch die Betriebssicherheit des Steuerkolbens gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Steuerkolben aus Kunststoff für ein Steuerventil gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Spritzgusswerkzeug zum Herstellen eines Steuerkolbens aus Kunststoff zu schaffen, mit dem es möglich ist, einen betriebsfertigen Steuerkolben aus Kunststoff mit einem Stahleinlegeteil in einem Arbeitsschritt herzustellen, ohne dass nach dem Spritzgussvorgang Nacharbeitsvorgänge notwendig sind.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Spritzgusswerkzeug gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 5 umfasst.
  • Eine zusätzliche Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung ist, ein Verfahren zum Herstellen eines Steuerkolbens aus Kunststoff zu schaffen, wobei der Steuerkolben aus Kunststoff mit dem Stahleinlegeteil in einem Arbeitsschritt hergestellt werden kann, so dass nach dem Auswerfen aus dem Spritzgusswerkzeug ein betriebsfertiger Steuerkolben zur Verfügung steht.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Steuerkolbens aus Kunststoff gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 8 umfasst.
  • Der erfindungsgemäße Steuerkolben aus Kunststoff besteht aus einem Grundkörper, der eine äußere Wand und eine innere Wand ausgebildet hat. Ferner definiert der Steuerkolben einen Kolbenkopf und einen Kolbenboden. Der Steuerkolben trägt mehrere Steuerkanten, die von der äußeren Wand in radialer Richtung abstehen. Der Steuerkolben umfasst erfindungsgemäß einen metallischen Einleger, der bevorzugt aus Stahl gefertigt sein kann. Der metallische Einleger besitzt an einem ersten Ende einen radial umlaufenden Vorsprung. Dieser radial umlaufende Vorsprung sitzt formschlüssig in einer inneren radial umlaufenden Nut des Steuerkolbens am Kolbenkopf.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann der den Kolbenkopf nachgeordnete Grundkörper mindestens zwei obere Druckmittelöffnungen ausgebildet haben. Diese Druckmittelöffnungen sind derart bemessen, dass ein zweites Ende teilweise in die oberen Druckmittelöffnungen ragt. Hinzu kommt, dass erfindungsgemäß der Steuerkolben weitere Druckmittelöffnungen im Grundkörper zwischen zwei aufeinanderfolgenden Steuerkanten ausgebildet haben kann.
  • Der metallische Einleger ist dabei derart im Kopfbereich des Steuerkolbens angeordnet, dass das erste Ende des metallischen Einlegers frei, z. B. für ein Betätigungselement, zugänglich ist.
  • Das erfindungsgemäße Spritzgusswerkzeug zum Herstellen eines Steuerkolbens aus Kunststoff kann einen Formkern umfassen, der mit einer Außenkontur eine innere Wand des Steuerkolbens bestimmt. An einem freien Ende des Formkerns ist eine Aufnahme für einen metallischen Einleger ausgeformt. Zusätzlich umfasst das Spritzgusswerkzeug einen Formschieber, der mit einem freien Ende an einem ersten Ende des metallischen Einlegers anliegt und diesen in Richtung einer Längsachse fixiert. Zusätzlich umfasst das Spritzgusswerkzeug eine erste Werkzeughälfte und eine zweite Werkzeughälfte, die in zusammengeschobenen Zustand eine äußere Wand des Steuerkolbens definieren. Die erste Werkzeughälfte und die zweite Werkzeughälfte bilden zusammen mit dem Formkern und dem Formschieber einen Freiraum, der mit Kunststoff im Spritzgussprozess gefüllt werden kann. Ebenso haben die erste Werkzeughälfte und die zweite Werkzeughälfte Abschnitte ausgebildet, die am Formkern und am Formschieber formschlüssig anliegen, so dass in diesen Abschnitten kein Kunststoff während des Spritzgussprozesses gelangt, bzw. diese Abschnitte von Kunststoff frei bleiben.
  • Die Aufnahme für den metallischen Einleger hat eine negative Form der Form eines Fortsatzes des metallischen Einlegers in Richtung der Längsachse ausgebildet. An einer Basis hat die Aufnahme eine Fase ausgebildet, die mit einer Fase am zweiten Ende des metallischen Einlegers formschlüssig zusammenwirkt. Durch das Zusammenwirken der beiden Fasen wird der metallische Einleger automatisch bzgl. der Längsachse zentriert.
  • Mit dem Formschieber kann der durch den Spritzgussprozess fertige Steuerkolben aus dem Spritzgusswerkzeug ausgeworfen werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Steuerkolbens aus Kunststoff zeichnet sich dadurch aus, dass ein metallischer Einleger automatisch in eine Aufnahme an einem freien Ende eines Formkerns eingelegt wird. Dabei wird der metallische Einleger bzgl. einer Längsachse zentriert. Die Längsachse kann dabei die Längsachse des Formkerns, bzw. die Längsachse des Steuerkolbens sein. Anschließend wird der metallische Einleger in Richtung der Längsachse fixiert, in dem ein Formschieber auf ein erstes Ende des metallischen Einlegers gedrückt wird. Anschließend werden eine erste Werkzeughälfte und eine zweite Werkzeughälfte zusammengeführt. Durch das Zusammenführen der ersten Werkzeughälfte und der zweiten Werkzeughälfte wird ein Freiraum zwischen einer Wand des Formkerns, dem am metallischen Einleger anliegenden Formschieber und einer inneren Wand der ersten Werkzeughälfte und einer inneren Wand der zweiten Werkzeughälfte gebildet. Beim Spritzgussprozess wird der Freiraum des Spritzgusswerkzeugs mit Kunststoff gefüllt, wobei ein erstes Ende des metallischen Einlegers derart gestaltet ist, dass eine radial umlaufende Nut ausgebildet wird, die einen radial umlaufenden Vorsprung des metallischen Einlegers aufnimmt.
  • Gemäß dem Verfahren sind die erste Werkzeughälfte und die zweite Werkzeughälfte derart gestaltet, dass sie mit Abschnitten des Formkerns derart formschlüssig zusammenwirken, dass beim Spritzgießen obere Druckmittelöffnungen und weitere Druckmittelöffnungen im Grundkörper des Steuerkolbens ausgebildet werden. Nach dem Abkühlen des Steuerkolbens im Spritzgusswerkzeug werden die erste Werkzeughälfte und die zweite Werkzeughälfte senkrecht zu einer Längsachse auseinandergefahren. Ebenso wird der Formkern aus dem Steuerkolben gezogen. Der Steuerkolben wird mit dem Formschieber aus dem Spritzgusswerkzeug ausgeworfen. Der bei dem Verfahren ausgeworfene Steuerkolben ist ohne jegliches Nacharbeiten sofort einsatzbereit.
  • Wie bereits erwähnt, haben der Formkern und das metallische Einlegeteil (Stahleinleger) jeweils eine Fase ausgebildet, welche dadurch das automatische Einlegen des metallischen Einlegers in den Formkern an der Auswerferseite des Spritzgusswerkzeugs ermöglichen. Um ein Umspritzen des metallischen Einlegers zu vermeiden, wird für den Aufnahmedurchmesser eine Toleranz von höchstens +-0,02mm vorgesehen. Beim Zufahren des Spritzgusswerkzeugs wird der metallische Einleger von dem Formteil der Düsenseite axial fixiert und vorgespannt, um das metallische Einlegeteil während des Umspritzens in Position zu halten. Hierfür ist ebenso eine Breitentoleranz am metallischen Einleger von maximal +- 0,02mm notwendig. Weiterhin werden beim Zusammenfahren der ersten Werkzeughälfte und der zweiten Werkzeughälfte des Spritzgusswerkzeugs Ausnehmungen im Kolbenkopf (im Bereich des metallischen Einlegeteils) realisiert. Die Ausnehmungen (Druckmittelöffnungen) werden hier ebenfalls über die Geometrie der ersten Werkzeughälfte, bzw. der zweiten Werkzeughälfte ausgebildet. Beim Auseinanderfahren des Spritzgusswerkzeugs werden sämtliche Geometrien der ersten Werkzeughälfte, bzw. der zweiten Werkzeughälfte wieder freigegeben und der fertige Steuerkolben aus Kunststoff kann über einen Auswerfer aus dem Spritzgusswerkzeug ausgeschoben werden.
  • Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Dabei zeigen:
    • 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Steuerkolbens;
    • 2 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Steuerkolbens;
    • 3 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Steuerkolbens entlang der in 2 gezeigten Schnittlinie A-A;
    • 4 eine vergrößerte Ansicht des Kopfbereichs des Steuerkolbens aus 3;
    • 5 eine Draufsicht auf eine Schnittansicht entlang der in 3 gezeigten Schnittlinie B-B;
    • 6 eine schematische Ansicht des Formkerns mit einem in den Formkern eingesetzten metallischen Einlegeteil;
    • 7 eine vergrößerte Ansicht des Formkerns mit der Aufnahme für das metallische Einlegeteil;
    • 8 eine schematische und vergrößerte Ansicht des metallischen Einlegeteils;
    • 9 eine Schnittansicht durch das Spritzgusswerkzeug zum Herstellen des Steuerkolbens mit dem metallischen Einlegeteil; und
    • 10 eine schematische Draufsicht auf das Spritzgusswerkzeug, um die Ausbildung der Durchflussöffnungen beim Spritzgussprozess zu verdeutlichen.
  • Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.
  • 1 zeigt eine perspektivische Ansicht des Steuerkolbens 2. Der Steuerkolben 2 besitzt einen aus Kunststoff bestehenden Grundkörper 4, der im Wesentlichen eine zylinderförmige Gestalt besitzt. Der Steuerkolben 2 erstreckt sich von einem Kolbenboden 9 zu einem Kolbenkopf 7. Der Steuerkolben 2 weist einen Kolbenhohlraum 6 auf, der eine innere Wand 12 des Steuerkolbens 2 definiert. Die innere Wand 12 ist dabei im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Von der Außenwand 11 des Steuerkolbens 2 stehen in radialer Richtung R Steuerkanten 8 ab. Die Steuerkanten 8 wirken mit einem Ventilzylinder (nicht dargestellt) zusammen. Im Bereich des Kolbenkopfes 7 ist ein metallisches Einlegeteil 20 vorgesehen, das während eines Spritzgussprozesses des Steuerkolbens 2 fest mit dem Steuerkolben 2 verbunden werden kann.
  • 2 zeigt eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Steuerkolbens 2. Nach dem Kolbenkopf 7 ist der Steuerkolben 2 derart ausgebildet, dass zwei gegenüberliegende Druckmittelöffnungen 10 entstehen. Ebenso sind weiter in Richtung des Kolbenbodens 9 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Steuerkanten 8 ebenfalls weitere Druckmittelöffnungen 14 ausgebildet, die einen Durchgang durch den Grundkörper 4 bereitstellen.
  • 3 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Steuerkolbens 2 entlang der in 2 gezeigten Schnittlinie A-A. Wie bereits erwähnt, besitzt der Steuerkolben 2 eine innere Wand 12 und eine äußere Wand 11. An der äußeren Wand 11 sind die Steuerkanten 8 ausgeformt, die für eine Führung des Steuerkolbens 2 im Ventilzylinder (nicht dargestellt) dienen. Der Kolbenhohlraum 6 ist zylinderförmig ausgebildet. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Steuerkanten 8 sind die weiteren Druckmittelöffnungen 14 ausgebildet, so dass diese durch die äußere Wand 11 des Steuerkolbens 2 hindurchgreifen. Die Steuerkanten 8 sind entlang einer Längsachse L des Steuerkolbens 2 an dessen äußeren Wand 11 ausgeformt. Im Kolbenkopf 7 sitzt ein metallischer Einleger 20. Während der Herstellung des Steuerkolbens 2 wird beim Spritzgussprozess der metallische Einleger 20 fest mit dem Grundkörper 4 des Steuerkolbens 2 verbunden. Der metallische Einleger 20 hat hierzu einen radial umlaufenden Vorsprung 22 an einem ersten Ende 23 ausgebildet. Nach Abschluss des Spritzgussprozesses des Grundkörpers 4 sitzt dieser Vorsprung 22 formschlüssig in einer inneren radial umlaufenden Nut 13 des Steuerkolbens 2 an dessen Kolbenkopf 7. Ein zweites Ende 24 des metallischen Einlegers 20 ragt beim fertigen Steuerkolben 2 teilweise in die oberen Druckmittelöffnungen 10. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Steuerkolbens 2 sind, wie in 2 dargestellt, zwei gegenüberliegende, obere Druckmittelöffnungen 10 ausgebildet, die miteinander kommunizieren.
  • 4 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Kopfbereichs 7 des Steuerkolbens 2. der metallische Einleger 20 hat an seinem ersten Ende 23 einen radial umlaufenden Vorsprung 22 ausgebildet. Dieser radial umlaufende Vorsprung 22 sitzt in einer radial umlaufenden Nut 13 des Steuerkolbens 2 am Kolbenkopf 7. Dadurch ist der metallische Einleger 20 in Richtung der Längsachse L des Steuerkolbens 2 in seiner Lage fixiert. Die radial umlaufende Nut 13 des Steuerkolbens 2 ist dabei derart ausgebildet, dass am freien Ende 23 des metallischen Einlegers 20 eine frei zugängliche Fläche 21 des metallischen Einlegers 20 entsteht.
  • 5 zeigt eine Draufsicht auf einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Steuerkolben 2 entlang der in 2 gezeigten Schnittlinie B-B. Bei der in 5 gezeigten Darstellung ist eine der Steuerkanten 8 des Grundkörpers 4 des Steuerkolbens 2 zu erkennen. Die für den Spritzgussprozess verwendeten Werkzeuge sind dabei derart gestaltet, dass zwischen den zwei aufeinanderfolgenden Steuerkanten 8 Elemente 44 des Grundkörpers 4 stehen bleiben. Zwischen den einzelnen Elementen 44 des Grundkörpers 4 bleiben dadurch die Druckmittelöffnungen 14 zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Steuerkanten 8 frei.
  • 6 zeigt einen Formkern 31, der beim Spritzgussprozess für die Ausbildung der inneren Wand 12 des Steuerkolbens 2 Verwendung findet. Der Formkern 31 erstreckt sich ebenfalls entlang der Längsachse L des Steuerkolbens 2. Der Formkern 31 besitzt eine Außenkontur 38, die letztendlich nach Abschluss des Spritzgussprozesses die innere Wand 12 des Steuerkolbens 2 definiert. An einem freien Ende 31E des Formkerns 31 sitzt der metallische Einleger 20. Das freie Ende 31E des Formkerns 31 ist dabei derart ausgebildet, dass der metallische Einleger 20 bzgl. der Längsachse L zentriert ist.
  • 7 zeigt eine vergrößerte Ansicht des freien Endes 31E des Formkerns 31 und 8 zeigt eine vergrößerte Ansicht des metallischen Einlegers 20, der noch nicht in die Aufnahme 35 am freien Ende 31E des Formkerns 31 eingesetzt ist. Das freie Ende 31E des Formkerns 31 und das zweite Ende 24 des metallischen Einlegers 20 sind dabei derart gestaltet, dass ein automatisches Einlegen des metallischen Einlegers 20 in die Aufnahme 35 des Formkerns 31 möglich ist. Neben dem automatischen Einlegen des metallischen Einlegers 20 in die Aufnahme 35 des Formkerns 31 wird parallel dazu auch eine Zentrierung des metallischen Einlegers 20 bzgl. der Längsachse L erreicht. Der metallische Einleger 20 hat hierzu einen Fortsatz 25 ausgebildet, der am zweiten Ende 24 eine radial umlaufende Fase 27 ausgebildet hat. Im eingelegten Zustand des metallischen Einlegers 20 in die Aufnahme 35 des Formkerns 31 wirkt die radial umlaufende Fase 27 des metallischen Einlegers 20 formschlüssig mit einer ebenfalls radial umlaufenden Fase 37 der Aufnahme 35 des Formkerns 31 zusammen. Die radial umlaufende Fase 37 des Formkerns 31 ist an einer Basis 36 der Aufnahme 35 ausgebildet.
  • 9 zeigt das Spritzgusswerkzeug 30 im zusammengebauten Zustand, welches für die Herstellung des Steuerkolbens 2 gemäß der Erfindung geeignet ist. Der Formkern 31 besitzt eine Außenkontur 38, der somit eine innere Wand 12 des Steuerkolbens 2 definiert. Der im Formkern 31 sitzende metallische Einleger 20 wird von einem Formschieber 32 in Richtung der Längsachse L fixiert. Hierzu hat der Formschieber 32 ein freies Ende 32E ausgebildet, das mit an dem ersten Ende 23 des metallischen Einlegers 20 anliegt. Die erste Werkzeughälfte 33 und die zweite Werkzeughälfte 34 definieren im zusammengeschobenen Zustand die äußere Wand 11 des Steuerkolbens 2. Der Formkern 31, der Formschieber 32, die erste Werkzeughälfte 33 und die zweite Werkzeughälfte 34 bilden im zusammengebauten Zustand einen Freiraum 40. Der Freiraum 40 wird im Wesentlichen durch die innere Wand 33I der ersten Werkzeughälfte 33 und die innere Wand 34I der zweiten Werkzeughälfte 34 gebildet. Ebenso haben die erste Werkzeughälfte 33 und die zweite Werkzeughälfte 34 Abschnitte 39 ausgebildet, die formschlüssig am Formkern 31, bzw. am Formschieber 32 anliegen, so dass in diesen Bereichen beim Spritzgussprozess kein Kunststoff gelangt.
  • 10 zeigt die Ausgestaltung der ersten Werkzeughälfte 33 und der zweiten Werkzeughälfte 34 für die Ausbildung der in 5 dargestellten weiteren Durchlassöffnungen 14 im Steuerkolben 2. Die erste Werkzeughälfte 33 und die zweite Werkzeughälfte 34 haben dabei mehrere Abschnitte 39 ausgebildet, die am Formkern 31 formschlüssig anliegen. Somit werden beim Spritzgussprozess nur die Elemente 44 des Grundkörpers 4 des Steuerkolbens 2 (siehe hierzu 5) ausgebildet. Zwischen den einzelnen Elementen 44 des Grundkörpers 4 gelangt somit kein Kunststoffmaterial, so dass letztendlich die in 5 dargestellten weiteren Durchlassöffnungen 14 gebildet werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 2
    Steuerkolben
    4
    Grundkörper
    6
    Kolbenhohlraum
    7
    Kolbenkopf
    8
    Steuerkante
    9
    Kolbenboden
    10
    Druckmittelöffnung
    11
    äußere Wand
    12
    innere Wand
    13
    radial umlaufende Nut
    14
    weitere Druckmittelöffnung
    20
    metallischer Einleger
    21
    zugängliche Fläche
    22
    radial umlaufender Vorsprung
    23
    erstes Ende
    24
    zweites Ende
    25
    Fortsatz
    27
    Fase
    30
    Spritzgusswerkzeug
    31
    Formkern
    31E
    freies Ende
    32
    Formschieber
    32E
    freies Ende
    33
    erste Werkzeughälfte
    33I
    innere Wand
    34
    zweite Werkzeughälfte
    34I
    innere Wand
    35
    Aufnahme
    36
    Basis
    37
    Fase
    38
    Außenkontur
    39
    Abschnitt
    40
    Freiraum
    44
    Elemente des Grundkörpers
    A-A
    Schnittlinie
    B-B
    Schnittlinie
    L
    Längsachse
    R
    radiale Richtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102014212991 A1 [0004]
    • DE 102014212993 A1 [0005]

Claims (10)

  1. Steuerkolben (2) aus Kunststoff für ein Steuerventil, umfassend einen Grundkörper (4), der eine äußere Wand (11) und eine innere Wand (12) ausgebildet hat und einen Kolbenkopf (7) und einen Kolbenboden (9) definiert und mehrere Steuerkanten (8), die von der äußeren Wand (11) in radialer Richtung (R) abstehen, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallischer Einleger (20) einen radial umlaufenden Vorsprung (22) an einem ersten Ende (23) ausgebildet hat, der formschlüssig in einer inneren radial umlaufenden Nut (13) des Steuerkolbens (2) am Kolbenkopf (7) sitzt.
  2. Steuerkolben nach Anspruch 1, wobei der dem Kolbenkopf (7) nachgeordnete Grundkörper (4) mindestens zwei obere Druckmittelöffnungen (10) ausgebildet hat, die derart bemessen sind, dass ein zweites Ende (24) des metallischen Einlegers (20) teilweise in die oberen Druckmittelöffnungen (10) ragt.
  3. Steuerkolben (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei weitere Druckmittelöffnungen (14) im Grundkörper (4) des Steuerkolbens (2) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Steuerkanten (8) ausgebildet sind.
  4. Steuerkolben (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der metallische Einleger (20) derart im Kopfbereich (7) des Steuerkolbens (2) angeordnet ist, dass das erste Ende (23) des metallischen Einlegers (20) frei zugänglich ist.
  5. Spritzgusswerkzeug (30) zum Herstellen eines Steuerkolbens (2) aus Kunststoff, gekennzeichnet durch: • einen Formkern (31), der mit einer Außenkontur (38) eine innere Wand (12) des Steuerkolbens (2) bestimmt und an einem freien Ende (31E) eine Aufnahme (35) für einen metallischen Einleger (20) ausgeformt hat; • einen Formschieber (32), der mit einem freien Ende (32E) an einem ersten Ende (23) des metallischen Einlegers (20) anliegt und diesen in Richtung einer Längsachse (L) fixiert; und • eine erste Werkzeughälfte (33) und eine zweite Werkzeughälfte (34), die im zusammengeschobenen Zustand eine äußere Wand (11) des Steuerkolbens (2) definieren und zusammen mit dem Formkern (31) und dem Formschieber (32) einen Freiraum (40) bilden, der mit Kunststoff füllbar ist und mit Abschnitten (39) am Formkern (31) und am Formschieber (32) formschlüssig anliegt, so dass diese Abschnitte (39) frei von Kunststoff bleiben.
  6. Spritzgusswerkzeug (30) nach Anspruch 5, wobei die Aufnahme (35) für den metallischen Einleger (20) eine negative Form der Form eines Fortsatzes (25) des metallischen Einlegers (20) in Richtung der Längsachse (L) ausgebildet hat, und an einer Basis (36) der Aufnahme (35) eine Fase (37) ausgebildet hat, die mit einer Fase (27) am zweiten Ende (24) des metallischen Einlegers (20) formschlüssig zusammenwirkt und den metallischen Einleger (20) bezüglich der Längsachse (L) zentriert.
  7. Spritzgusswerkzeug (30) nach einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei mit dem Formschieber (32) der fertige Steuerkolben (2) aus dem Spritzgusswerkzeug (30) auswerfbar ist.
  8. Verfahren zum Herstellen eines Steuerkolbens (2) aus Kunststoff, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: • automatisches Einlegen eines metallischen Einlegers (20) in eine Aufnahme (35) an einem freien Ende (31E) eines Formkerns (31), wobei der metallische Einleger (20) bezüglich einer Längsachse (L) zentriert wird; • Fixieren des metallischen Einlegers (20) in Richtung einer Längsachse (L), indem ein Formschieber (32) auf ein erstes Ende (23) des metallischen Einlegers (20) gedrückt wird; • Zusammenführen einer ersten Werkzeughälfte (33) und einer zweiten Werkzeughälfte (34), wobei ein Freiraum (40) zwischen einer Wand des Formkerns (31), dem am metallischen Einleger (20) anliegenden Formschieber (32) und einer inneren Wand (33I) der ersten Werkzeughälfte (33) und einer inneren Wand (34I) der zweiten Werkzeughälfte (34) gebildet wird; und • Einspritzen des Kunststoffs in den Freiraum des Spritzgusswerkzeugs (30), wobei ein erstes Ende (23) des metallischen Einlegers (20) derart gestaltet ist, dass eine radial umlaufende Nut (13) ausgebildet wird, die einen radial umlaufenden Vorsprung (22) des metallischen Einlegers (20) aufnimmt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die erste Werkzeughälfte (33) und die zweite Werkzeughälfte (34) mit Abschnitten (39) des Formkerns (31) derart formschlüssig zusammenwirken, dass beim Spritzgießen obere Druckmittelöffnungen (10) und weitere Druckmittelöffnungen (14) im Grundkörper (4) des Steuerkolbens (2) ausgebildet werden.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 9, wobei die erste Werkzeughälfte (33) und die zweite Werkzeughälfte (34) nach dem Abkühlen des Steuerkolbens (2) im Spritzgusswerkzeug (30) senkrecht zu einer Längsachse (L) auseinandergefahren werden, der Formkern (31) aus dem Steuerkolben (2) gezogen wird und der Steuerkolben (2) mit dem Formschieber (32) aus dem Spritzgusswerkzeug (30) ausgeworfen wird.
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