DE19804868A1 - Stützscheibe - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Stützscheibe für die Lagerung eines Rotors einer Offenend-Spinnmaschine, umfassend einen Tragring und einen auf dessen Außenumfang festgelegten Stützring aus polymerem Werkstoff, wobei der Tragring und der Stützring formschlüssig miteinander verbunden sind, wobei der Außenumfang des Tragrings zumindest einen Radialvorsprung aufweist, der in axialer Richtung von zumindest einer Durchbrechung durchdrungen ist und wobei die Durchbrechung vom polymeren Werkstoff des Stützrings vollständig ausgefüllt ist.

Stand der Technik

Eine solche Stützscheibe ist aus der DE 41 36 793 C1 bekannt. Der Außenumfang des Tragrings weist ein im wesentlichen doppel-T-förmiges Profil auf, das von dem radial nach innen offen U-förmigen Profil des Stützrings umgriffen ist. Das doppel-T-förmige Profil des Tragrings ist von gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilten Durchbrechungen durchdrungen, um einen verbesserten Formschluß von Tragring und Stützring aneinander zu erreichen und auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen eine unerwünschte gegenseitige Trennung der beiden Teile voneinander auszuschließen. Hierbei ist jedoch zu beachten, daß die Herstellung der vorbekannten Stützscheibe im Spritzgießverfahren schwierig durchzuführen ist. Im Bereich der formschlüssigen Verkrallung von Tragring und Stützring kommt es beim Einspritzen des polymeren Werkstoffs häufig zum Einschluß von Luft, wodurch im Anschluß an die Aushärtung des Stützrings Lunker innerhalb des polymeren Werkstoff verbleiben. Derartige Lunker treten insbesondere, abhängig von der Fließfront im Bereich von Hinterschneidungen und/oder scharfkantigen Begrenzungen des Tragrings auf.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stützscheibe der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß sich eine verbesserte Herstellbarkeit durch ein verbessertes Füll- und Entlüftungsverhalten ergibt und dadurch die Entstehung von Lunkern und daraus resultierenden Unwuchten während des Gebrauchs der Stützscheibe sicher vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, daß der Radialvorsprung außenumfangsseitig mit zumindest einer Ausnehmung versehen ist, die sich in die Durchbrechung erstreckt. Hierbei ist von Vorteil, daß bei der Herstellung der Stützscheibe, beispielsweise im bevorzugten Spritzgießverfahren, die Gefahr eines Lufteinschlusses im polymeren Werkstoff, insbesondere im Bereich von Hinterschneidungen des Tragrings und/oder scharfkantigen Begrenzungen, auf ein vernachlässigbar geringes Maß begrenzt ist. Die gute Herstellbarkeit und ein gute Füll- und Entlüftungsverhalten ist unabhängig von den Fließfronten des polymeren Werkstoffs, mit dem der Tragring umgespritzt wird. Bei der mittigen Fließfront wird der fließfähige polymere Werkstoff nur außenumfangsseitig auf den Tragring und damit in die Ausnehmungen eingespritzt, wobei die zu verdrängende Luft von der Ausnehmung durch die Durchbrechung in Richtung Atmosphäre verdrängt wird.

Wird der fließfähige polymere Werkstoff demgegenüber im Bereich der Stirnseiten des Tragrings in die stirnseitige Begrenzungen der Durchbrechung eingespeist, wird die Luft von der Durchbrechung durch die Ausnehmung verdrängt, während sich die Spritzgießform mit polymerem Werkstoff zur Herstellung des Stützrings füllt. Durch die Gestalt des Tragrings ist der Ausschuß bei der Herstellung der Stützscheibe wesentlich reduziert. Dadurch, daß der abzustützende Rotor Drehzahlen von bis zu 150000 Umdrehungen/min erreicht, ist ein absoluter Rundlauf der Stützscheibe ohne jede Unwucht unbedingt erforderlich. Auch im Hinblick darauf ist ein Stützring ohne Lunker von hervorzuhebendem Vorteil.

Bevorzugt ist der Radialvorsprung von gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilten Durchbrechungen durchdrungen. Bevorzugt gelangen zumindest acht Durchbrechungen zur Anwendung. Acht gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Durchbrechungen haben sich als ausgezeichneter Kompromiß zwischen Herstellungsaufwand zum Einbringen der Durchbrechungen in den Radialvorsprung einerseits und lunkerfreiem Anspritzen des polymeren Werkstoff zur Herstellung des Stützrings andererseits erwiesen.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung besteht die Möglichkeit, daß in jede Durchbrechung je eine, sich im wesentlichen in radialer Richtung nach innen erstreckende Ausnehmung mündet. Die Ausnehmungen können beispielsweise durch Bohrungen gebildet sein.

Zur Erzielung einer demgegenüber vereinfachten und wirtschaftlich günstigeren Herstellbarkeit der Stützscheibe ist es gemäß einer zweiten, vorteilhafteren Ausgestaltung vorgesehen, daß die Ausnehmung durch eine umfangsseitig umlaufende, radial nach außen offene Nut gebildet ist, deren Nutgrund im Bereich der Durchbrechungen unterbrochen ist. Die Nut kann beispielsweise auf einer Drehbank in einer Aufspannung eingestochen werden. Dadurch, daß die als Nut ausgebildete Ausnehmung rotationssymmetrisch ist, ist die Gefahr von Unwuchten der fertigen Stützscheibe weiter reduziert.

Die Nut kann einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen und eine Tiefe, die im wesentlichen der Höhe des Radialvorsprungs entspricht. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Tragrings entstehen beim Anspritzen des Stützrings an den Tragring auch dann keine Probleme, wenn die Nut- im Querschnitt betrachtet - mit einem Hinterschnitt, z. B. schwalbenschwanzförmig ausgeführt ist. Die Kontur des Tragrings wird dadurch beim Spritzgießverfahren einwandfrei umschlossen, daß unabhängig von der Fließfront auch im Bereich der Hinterschnitte die Luft aus dem Werkzeug entweichen kann. Durch eine Nut mit beispielsweise schwalbenschwanzförmigem Hinterschnitt wird auch in diesem Bereich eine formschlüssige Verbindung geschaffen und die Haltbarkeit von Tragring und Stützring aneinander weiter verbessert.

Der Radialvorsprung kann axial beiderseits Stirnseiten aufweisen, mit jeweils zumindest einer in Umfangsrichtung umlaufenden, in sich geschlossenen Ringnut, wobei die Ringnuten mit kongruent gestaltete Vorsprüngen des Stützrings in Eingriff sind. Der gesamte radial außenseitige Bereich des Tragrings ist vom Stützring umschlossen. Dadurch, daß der Tragring und der Stützring im Bereich ihrer Stirnseiten mechanisch miteinander verkrallt sind, ist die Verbindung zwischen den beiden Teilen besonders dauerhaft, selbst wenn beispielsweise aufgrund von Wärmedehnung der abzustützenden Bauteile ein Axialkraft auf den Stützring wirkt.

Die Durchbrechungen verbinden bevorzugt die stirnseitigen Ringnuten in axialer Richtung miteinander. Die bevorzugt gerundet ausgebildeten Übergänge, die die Ringnuten begrenzen, werden durch eine derartige Ausgestaltung während des Spritzgießvorgangs nahezu laminar umströmt; ein unerwünschter Einschluß von Luft ist daher nahezu ausgeschlossen.

Der Stützring kann ein radial nach innen offenes, im wesentlichen U-för­ miges Profil aufweisen, das den Radialvorsprung klammerartig umgreift. Ein Eindringen von Verunreinigungen und/oder Feuchtigkeit in die Trennfuge zwischen dem Nabenring und dem Stützring wird durch eine derartige Ausgestaltung zuverlässig verhindert, zumal dann, wenn zusätzlich zu dem Formschluß zwischen dem Tragring und dem Stützring ein Bindemittelsystem zur Anwendung gelangt, um eine weiter verbesserte Haftung der beiden Ringe aneinander zu gewährleisten. Fliehkraftbedingten Deformierungen des Stützrings läßt sich hierdurch wirksam begegnen.

Der Tragring kann aus Aluminium oder Kunststoff bestehen. Der Stützring besteht bevorzugt aus Polyurethan.

Zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Stützrings werden nachfolgend anhand der Zeichnungen weiter verdeutlicht. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Stützscheibe, bei dem der polymere Werkstoff des Stützrings durch eine mittige Fließfront an den Tragring angespritzt wurde,

Fig. 2 das erste Ausführungsbeispiel einer Stützscheibe, bei dem der polymere Werkstoff des Stützrings durch seitliche Fließfronten an den Tragring angespritzt wurde,

Fig. 3 und 4 jeweils ein zweites Ausführungsbeispiel, mit - bezogen auf die Fig. 1 und 2 - geändertem Tragring, wobei in Fig. 3 die mittige Fließfront, in Fig. 4 die seitlichen Fließfronten gezeigt sind,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Tragrings als Einzelteil, der mehrere, an die Anzahl der Durchbrechungen angepaßte Ausnehmungen in Form von Bohrungen aufweist,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Tragrings, der eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Ausnehmung in Form einer Nut aufweist.

In den Fig. 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Stützscheibe gezeigt. Die Stützscheibe gelangt zur Lagerung eines Rotors einer Offenend-Spinnmaschine zur Anwendung und umfaßt in diesem Fall einen Tragring 1, der aus Aluminium besteht. Auf dem Außenumfang 2 des Tragrings 1 ist ein Stützring 3 aus polymerem Werkstoff angeordnet, der durch ein Spritzgießverfahren an den Tragring 1 angespritzt ist. Der Tragring 1 und der Stützring 2 sind formschlüssig miteinander verbunden. Der Tragring 1 ist mit einem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Radialvorsprung 4 versehen, der in axialer Richtung von acht gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilten Durchbrechungen 5.1, 5.2, . . ., 5.8 durchdrungen ist. Die Durchbrechungen 5.1, 5.2, . . ., 5.8 sind vom polymeren Werkstoff des Stützrings 3 vollständig ausgefüllt, wodurch sich eine mechanische Verkrallung von Tragring 1 und Stützring 3 aneinander ergeben. Der Radialvorsprung 4 ist außenumfangsseitig mit einer umfangsseitig umlaufenden radial nach außen offenen Ausnehmung 6 in Form einer Nut 7 versehen, wobei deren Nutgrund 8 im Bereich der Durchbrechungen 5.1, 5.2, . . ., 5.8 unterbrochen ist.

In diesem Ausführungsbeispiel ist die Nut 7 hinterschnitten und weist - im Querschnitt betrachtet - außenseitig eine geringere axiale Weite auf, als radial innenseitig. Der schwalbenschwanzförmige Hinterschnitt trägt ebenfalls, wie der polymere Werkstoff des Stützrings 3 innerhalb der Durchbrechungen 5.1, 5.2, . . ., 5.8, zu einer sehr dauerhaltbaren Verbindung zwischen dem Tragring 1 und dem Stützring 3 bei.

In Fig. 1 ist durch den Pfeil 17 die mittige Fließfront des polymeren Werkstoffs beim Spritzgießen schematisch gezeigt. Die Pfeile 18 und 19 symbolisieren die von der Polymerschmelze verdrängte Luft, die vollständig aus dem Spritzgießwerkzeug entweicht. Der Radialvorsprung 4 des Tragrings 1 wird vom polymeren Werkstoff des Stützrings 3 vollständig und lunkerfrei umschlossen. Die Polymerschmelze wird in Richtung 17 in die nutförmige Ausnehmung 6 eingespritzt und gelangt durch die Ausnehmung 6 in die Durchbrechungen 5.1, 5.2, . . ., 5.8, wobei die durch die Polymerschmelze verdrängte Luft ebenfalls durch die Durchbrechungen 5.1, 5.2, . . ., 5.8 aus dem Spritzgießwerkzeug entweicht.

Demgegenüber sind in Fig. 2 die seitliche Fließfronten gezeigt, wobei durch die Pfeile 20, 21 die Einspritzung der Polymerschmelze symbolisch dargestellt ist, wobei die Polymerschmelze zunächst die Durchbrechungen 5.1, 5.2, . . ., 5.8 von jeweils beiden Stirnseiten durchströmt und wobei die zu verdrängende Luft durch die Ausnehmung 6 aus dem Spritzgießwerkzeug entweicht.

In den Fig. 3 und 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei in Fig. 3 entsprechend Fig. 1 die mittige Fließfront, in Fig. 4 demgegenüber die seitlichen Fließfronten entsprechend Fig. 2 dargestellt sind. Die Pfeile in Fig. 3 sind wie in Fig. 1, die Pfeile in Fig. 4 wie in Fig. 2 bezeichnet. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist der Radialvorsprung 4 im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel breiter ausgeführt, wobei in die Stirnseiten 11, 12 in Umfangsrichtung umlaufende, in sich geschlossene Ringnuten 13, 14 eingedreht sind. Die Vorsprünge 15, 16 des Stützrings 3 sind kongruent zu den Ringnuten 13, 14 gestaltet und mit diesen in Eingriff. Durch eine derartige Ausgestaltung ergibt sich im Bereich des Radialvorsprungs 4 ein im wesentlichen doppel-T-förmiger Querschnitt, wobei der Stützring 3 ein radial nach innen offenes im wesentlichen U-för­ miges Profil aufweist, das den Radialvorsprung 4 klammerartig umgreift.

In jedem der beiden Ausführungsbeispielen ist es so, daß die Ausnehmung 6 eine Tiefe 9 aufweist, die im wesentlichen der Höhe 10 des Radialvorsprungs 4 entspricht.

In Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung eines Tragrings 1 gezeigt, der mehrere, an die Anzahl der Durchbrechungen 5 angepaßte Ausnehmungen 6 aufweist, wobei die Ausnehmungen 6 jeweils als Bohrungen ausgebildet sind. Ein derartiger Tragring 1 kann alternativ in den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 4 zur Anwendung gelangen.

In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Tragrings 1 gezeigt, bei dem die Ausnehmung 6 als Nut 7 ausgebildet ist und sich umfangsseitig um den Tragring 1 erstreckt, wie in den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 4.

Durch die Ausgestaltung des Tragrings 1 ergibt sich eine ausgezeichnete Herstellbarkeit der Stützscheibe mit einem guten Füll- und Entlüftungsverhalten im Spritzgießprozeß. Lunker im elastomeren Werkstoff des Stützrings 3 sind nahezu ausgeschlossen, und der Ausschuß bei der Produktion der beanspruchten Stützscheiben ist daher auf ein Minimum begrenzt.

Claims (8)

1. Stützscheibe für die Lagerung eines Rotors einer Offenend-Spinn­ maschine, umfassend einen Tragring und einen auf dessen Außenumfang festgelegten Stützring aus polymerem Werkstoff, wobei der Tragring und der Stützring formschlüssig miteinander verbunden sind, wobei der Außenumfang des Tragrings zumindest einen Radialvorsprung aufweist, der in axialer Richtung von zumindest einer Durchbrechung durchdrungen ist und wobei die Durchbrechung vom polymeren Werkstoff des Stützrings vollständig ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialvorsprung (4) außenumfangsseitig mit zumindest einer Ausnehmung (6) versehen ist, die sich in die Durchbrechung (5) erstreckt.

2. Stützscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialvorsprung (4) von gleichmäßig in unmäßig in Umfangsrichtung verteilten Durchbrechungen (5.1, 5.2 . . .) durchdrungen ist.

3. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jede Durchbrechung (5.1, 5.2 . . .) je eine, sich im wesentlichen in radialer Richtung nach innen erstreckende Ausnehmung (6.1, 6.2 . . .) mündet.

4. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (6) durch eine umfangsseitig umlaufende, radial nach außen offene Nut (7) gebildet ist, deren Nutgrund (8) im Bereich der Durchbrechungen (5.1, 5.2 . . .) unterbrochen ist.

5. Stützscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (7) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist und eine Tiefe (9), die im wesentlichen der Höhe (10) des Radialvorsprungs (4) entspricht.

6. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialvorsprung (4) axial beiderseits Stirnseiten (11, 12) aufweist, mit jeweils zumindest einer in Umfangsrichtung umlaufenden, in sich geschlossenen Ringnut (13, 14) und daß die Ringnuten (13, 14) mit kongruent gestalteten Vorsprüngen (15, 16) des Stützrings (3) in Eingriff sind.

7. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechungen (5.1, 5.2 . . .) die stirnseitigen Ringnuten (13, 14) in axialer Richtung miteinander verbinden.

8. Stützscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (3) ein radial nach innen offenes, im wesentlichen U-förmiges Profil aufweist, das den Radialvorsprung (4) klammerartig umgreift.