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Spule aus Kunststoff mit durch Rippen verstärkten umrandeten Flanschen
Die Erfindung betrifft eine Spule aus Kunststoff mit verzweigten Flanschverstärkungsrippen,
die den Rand des Flansches mit dem Spulenkern verbinden.
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Derartige Spulen, die zur Aufnahme von vorzugsweise in der Elektroindustrie
zu verarbeitendem Draht dienen, bestehen aus einem zylindrischen Kern und einem
Flanschpaar.
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Beim Aufspulen des Drahtes wirken radiale Kräfte auf den Schaft und
vor allem achsparallele Kräfte auf die Flanschen, die außerdem beim Transport der
Spulen durch Stoßkräfte beansprucht werden. Die Flanschen müssen daher so gestaltet
werden, daß sie der Bruchgefahr einen entsprechend hohen Widerstand entgegensetzen
können, und daß sie selbst nach Eintritt eines Bruches noch imstande sind, den aufgespalten
Draht zu halten.
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Den Flanschen dieser Spulen kann wegen des Verhaltens des Kunststoffes
bei bzw. nach der Formgebung nur eine begrenzte Wandstärke gegeben werden.
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Bei der Gestaltung der Spulen ist ferner der Umstand zu berücksichtigen,
daß durch Normung einerseits das Gewicht der Spulen festgelegt und damit die Menge
des für die Formgebung verfügbaren Kunststoffes beschränkt ist und andererseits
bestimmte Festigkeitswerte gefordert werden.
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Es ist nun bereits bekannt, die Spulen mit verzweigten Flanschverstärkungsrippen
zu versehen. Bei einer bekannten Ausführungsform teilen sich die vom Randfiansch
ausgehenden Einzelrippen zwischen Randflansch und Spulenkern, laufen dann wieder
in Einzelrippen zusammen, um sich erneut an anderer Stelle zu verzweigen. Bei diesen
Spulen wird der ganze Raum zwischen Randflansch und Spulenkern symmetrisch nach
Art eines Wabenmusters mit Verstärkungsrippen ausgerüstet, ohne daß die Hauptbelastungszone
in der Nähe des Spulenkerns besondere Unterstützung erhält.
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Dieser Nachteil wird gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß sich
gegenseitig nicht berührende Rippenpaare divergierend vom Rand des Flansches mit
dem Spulenkern einen Raum mit drei spitzen Innenwinkeln bilden, in dem Verstärkungsrippen
angeordnet sind, die die Innenflächen der Rippenpaare mit dem Spulenkern verbinden.
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Dadurch wird eine Verstärkung der am meisten belasteten Zone in der
Nähe des Spulenkerns erreicht und die Wirkung eines etwaigen Bruches vermindert,
da nach wie vor Flanschteile erhalten bleiben, die die Wicklung auch noch in den
äußeren Abschnitten halten.
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Es werden somit alle an die Spulen gestellten Anforderungen erfüllt,
indem den vorerwähnten Flanschverstärkungsrippen eine Gestalt und eine Anordnung
gegeben wird, die bei günstiger Herstellungsmöglichkeit den Flanschen der Spule
eine möglichst hohe Biege- und Schlagfestigkeit verleihen. Hierfür schlägt die Erfindung
vor, die Rippen, vom Rand des Flansches ausgehend, nach dem Spulenschaft hin zu
verzweigen. Dieser verzweigte Verlauf der Rippen führt zu einer Aufteilung der Übertragung
der am Flanschrande wirksamen Kräfte auf den Spulenkern und gibt dem Anschluß der
Rippenzweige an den Kern die Fähigkeit zur elastischen Aufnahme von Biegekräften;
die Schlagarbeit infolge von Stößen wird weitgehend in Verformungsarbeit umgewandelt,
wodurch die Bruchgefahr auf Grund der geringen Schlagzähigkeit des Werkstoffes erheblich
verringert wird. Außerdem werden die linear anwachsenden Querkräfte, mit denen die
Drahtwicklung die Flansche beansprucht, sicher an den Spulenschaft übergeführt,
und auch die Aufnahme der quadratisch zum Spulenschaft hin ansteigenden Biegemomente
wird verbessert. Die sich verzweigenden Rippen können ohne weiteres in geradlinigem
oder gekrümmtem Verlaufe den formgebungstechnischen Möglichkeiten angepaßt werden.
Die erfindungsgemäße Rippenverzweigung verleiht der Spule und insbesondere ihren
Flanschen eine erhöhte Festigkeit, ohne daß die Begrenzung des Gesamtgewichtes zu
einer Schwächung des Spulenschaftes und damit der Tragfähigkeit der Spule führt.
Eine weitere Erhöhung der Festigkeit des Spulenflansches kann erfindungsgemäß dadurch
erzielt werden, daß an jeder Stirnseite der Spule eine mit einem Ansatz in ihren
Schaft eingreifende Scheibe vorgesehen wird, die als Werkstück für sich hergestellt
ist, den ringförmigen Raum zwischen dem Spulenschaft und dem Flanschrande übergreift
und mit diesem Rande fest verbunden wird. Zur Verstärkung des Flansches in seinem
Randbereiche kann man hier konsolartige, insbesondere dreieckige Rippen vorsehen.
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Der Erfindungsgegenstand ist in seinen Einzelheiten im nachstehenden
an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert, deren erstes in der Zeichnung
in Abb. 1 in Stirnansicht und in Abb. 2 im Schnitt nach II-II der Abb. 1 veranschaulicht
ist; weitere Ausführungsbeispiele sind in Abb. 3 bis 9 jeweils in einem Flanschausschnitt
dargestellt.
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In Ab b. 1 und 2 ist von einer ganzen Spule nur ein Endstück des
als Hohlzylinder ausgebildeten Schaftes 1 mit einem ringscheibenförmigen Flansch
2 und dessen ebenfalls zylindrischem Verstärkungsrand 3 dargestellt; die Teilel,
2 und 3 bilden ein einstückiges, im Spritzgußverfahren hergestelltes Kunststöfwerkstück.
In dem ringförmigen Raume, der von der Wandung des Kernes, dem mit ihm konzentrischen
Rande 3 sowie der Scheibe 2 gebildet wird, sind zur Verstärkung des aus diesen drei
Teilen bestehenden Spulenfiansches Rippen 6 und 7 angeordnet, die ebenfalls Bestandteile
des einstückigen Kunststoffwerkstückes sind und mit ihrer Unterseite 5 rechtwinldig
ein der Flanschscheibe 2 ausgehen, während sie mit ihren Stirnseiten in den Schaft
1 bzw. den Rand 3 übergehen. Je zwei zusammengehörige Rippen 6 und 7 verzweigen
sich vom Flanschrande 3 aus in zunächst etwa radialer Richtung und münden nach leicht
gekrümmtem Verlaufe etwa tangential in den Mantel des Schaftes 1; in weiterer Verzweigung
gehen von jeder Rippe 6 und 7 innerhalb des von ihnen umschlossenen Raumes 8 zwei
kürzere, aber gleich hohe Rippen 9 und 10 aus, die in etwa radialer Richtung in
den Schaft 1 übergehen: Insbesondere bei Flanschen von größeren Durchmessern kann
man in dem Raume zwischen zwei benachbarten Rippenanordnungen in dem Winkel zwischen
der Scheibe 2 und dem Rande 3 des Flansches dreieckige Versteifungsrippen 11 anordnen.
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Die Rippenausbildung und -anordnung nach der Erfindung erhöht die
Festigkeit der Spulenflansche in erster Linie durch die Verzweigung der Rippen in
der Richtung vom Flanschrande zum Spulenschaft sowie auch durch die gewölbte Gestalt
der Hauptrippen 6, 7; die Rippen 9 und 10 erhöhen die Bruchfestigkeit des Flansches
gerade in dem für die Aufgabe der Spule besonders bedeutsamen Bereich der Schaftwandung
1. Sollten in Sonderfällen die Rippein6,7 allein einer Bruchbelastung nicht standhalten,
so bietet die Anhäufung der Verstärkungsrippen am Umfange des Spulenkernes eine
Gewähr dafür, daß ein Bruch diesem Bereiche ferngehalten und auf die weniger funktionswichtige
Randzone des Flansches beschränkt wird, so daß die gesamte Spule auch dann noch
verwendungsfähig bleibt.
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Zur weiteren Versteifung der Flansche kann die Spule an beiden Stirnseiten
durch einen Deckel 12 (Abb. 1) geschlossen werden, der mit seinem Umfang in die
Innenfläche 4 des Flanschrandes 3 eingesetzt und mit letzterem fest, z. B. durch
KIebung oder Schweißung verbunden wird, während er in den Hohlraum des Schaftes
1 mit einem zylindrischen Ansatz. 13 eingreift.
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Die Ausführungsbeispiele nach den A b b. 3 bis 6 zeigen verschiedene
Ausbildungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen verzweigten Flanschrippen in derselben
Zehnerteilung des Flanschumfanges wie in Abb. 1. In Abb. 3, 4 und 5 haben die Rippen
die gleiche Verzweigungsart wie in Abb. 1, jedoch verlaufen sie nach A b b. 3 sämtlich
geradlinig, während die Rippen nach A b b. 4 und 5 einen unterschiedlich gekrümmten
Verlauf haben und die Abzweigungen teilweise zweifach aufeinanderfolgen. Nach A
b b. 6 verzweigt sich jede Hauptrippe 14 zweimal, so daß jedes vom Flanschrand 3
ausgehende Rippenpaar 14 mit insgesamt acht Teilrippen 15 in die Schaftwandung 1
mündet. Steht bei kleinerer, z. B. bei Sechserteilung des Flanschumfanges (A b b.
7 bis 9) ein größerer Umfangswinkel für jede Rippeneinheit zur Verfügung, so kann
man die Verzweigung noch weiter durchführen und die Anzahl der an die Schaftwandung
anschließenden Rippen der letzten Verzweigung entsprechend erhöhen und das gesamte
Rippenfeld demgemäß weitgehend unterteilen, so daß jedes Hauptrippenpaar mit acht
bis zwölf Zweigrippen in die Schaftwandung übergeht. - Bei sämtlichen Ausführungen
der Rippen kann ihre Wandstärke im -Zuge der Verzweigung entsprechend der Verringerung
der zu übertragenden Kräfte kontinuierlich oder stufenweise verringert werden.