DE19918889C2

DE19918889C2 - Reibrolle für Fahrtreppen

Info

Publication number: DE19918889C2
Application number: DE19918889A
Authority: DE
Inventors: Dieter Goessel; Ralf Goessel
Original assignee: Ghs Plastic Ruhla GmbH
Current assignee: Ghs Plastic Ruhla GmbH
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-04-26
Publication date: 2003-01-02
Anticipated expiration: 2019-04-27
Also published as: DE19918889A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibrolle für Fahrtreppen, umfassend ein Wälz-, insbesondere Rillenkugel oder Zylinderrollenlager, welches außenumfangsseitig einen Kunststoff-Lauf ring aufweist, wobei der Kunststoff-Laufring mit dem Lager kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 30 41 126 A1 ist eine Walze nach Art eines Lagers bekannt, bei der eine sich über einen Kern erstreckende Schale aus einem ver schleißharten und schlagzähen, nicht geschäumten Polyurethan-Elastomer-Material her gestellt ist.

Die Transportrolle gemäß DE 24 25 347 geht von einem Metallkern aus, der einen elasti schen Überzug aufweist. Der Überzug wiederum besteht aus einer Vielzahl aufgezogener, aufeinander gepresster Fliesstoffscheiben, wodurch die Lebensdauer und Widerstandsfä higkeit gegen mechanische Beschädigungen erhöht werden soll.

In eine ähnliche Lösungsrichtung geht die Förderrolle nach DE 28 36 459, wobei dort die auf den gezeigten Stahlhülsen angeordneten Ringscheiben aus einem Grundgewebe und einer Fasermatte bestehen, wobei letztere vernadelt wurde und mit einem Kunstharz getränkt ist.

Ein starrer Rollenkern mit einem elastischen Rollenmantel ist in der DE 34 24 396 C2 of fenbart, wobei dort der Mantel unter Vorspannung mit einer speziellen Innenfläche auf der Außenfläche des Kerns aufliegt. In den vorhandenen Gummiwulst ist eine zu einem endlosen Ring geformte Schraubenfeder eingebracht.

Gemäß DE 42 26 789 A1 gehört es ebenfalls zum Stand der Technik eine Rolle aus einem Basiskörper aus faserverstärktem Kunststoff mit einem äußeren Rollenmantel zu kombi nieren, wobei der "äußere Rollenmantel eine verschleißfeste Schicht umfasst.

Die verschleißfeste Schicht nach DE 42 26 789 A1 besteht aus einer Mischung aus einem Kunstharz und einem Füller. Verfahrensseitig wird zur Herstellung der bekannten Walze oder Rolle aus einem Basiskörper aus faserverstärktem Kunststoff die bezüglich ihres Außendurchmessers auf ein bestimmtes Ausgangsmaß bearbeitete Walze längsachsen zentriert in eine mit einem Support ausgerüstete Drehvorrichtung eingespannt und in Drehung versetzt. Auf die zylindrische Oberfläche wird dann mittels einer an dem Support befestigten Flüssigkeitsspritzvorrichtung bei vorgegebenem Vorschub des Supports und entsprechender Drehzahl der Walze eine 20 bis 200 µm dicke Kunstharzlackschicht auf gebracht. Dem Kunstharzlack ist in dispegierter Form ein verschleißfestes Pulver beige geben. Im Anschluß wird die Walze oder Rolle in eine Härtungsvorrichtung eingebracht, um ein Aushärten der Verschleißschicht zu ermöglichen.

Bei der Laufrolle für Rolltreppen gemäß DE-GM 75 27 938 ist ein äußerer Ringkörper aus gummielastischen Werkstoff gefertigt. Gemäß der dortigen Aufgabenstellung soll die Laufrolle besonders betriebssicher aber auch preiswert herstellbar und geräuscharm sein. Dies wird dadurch erreicht, dass zwischen einem äußeren Ringkörper und den innerem Wälzlager ein Tragkörper aus einem Kunststoff vorgesehen ist, der einen äußeren beidseitig zurückgesetzten Bund besitzt. Dieser Bund weist mehrere Durchbrüche auf, die vom gummielastischen Werkstoff des Ringkörpers ausgefüllt sind. Weiterhin greift der Außenring des Wälzlagers in eine Ringgnut an der Innenseite des Tragkörpers ein. Zu sätzlich sind beidseitig des Rillenkugellagers scheibenartige Abdeckbleche erforderlich, die zu einem höheren materialseitigen aber auch technologischen Aufwand führen.

Bei dem Laufrad für Rollen nach DE 42 20 461 A1 wird von einem Felgenkörper aus spritzgussfähigem Kunststoff ausgegangen, auf den eine Bereifung aus thermoplastischen Elastomer aufgebracht ist. Die dort vorgesehenen Ausnehmungen im Randbereich, die als abwechselnde Rücksprünge ausgestaltet sind, führen insbesondere dann, wenn der Reifen aus einem weicheren Material besteht, zu unerwünschten Rollgeräuschen in Betrieb, was nachteilig ist.

Gemäß DE-GM 17 24 200 ist eine Stufenrolle für Fahrtreppen bekannt, wobei dort für das Verbinden des Reifens mit dem Tragkörper auf eine abwechselnde Anordnung von um laufenden Vorsprüngen und Rücksprüngen zurückgegriffen wird, was im Prinzip einer Verzahnung entspricht. Eine solche Verzahnung führt ebenfalls beim Einsatz der Stufenrolle zu einer unerwünschten Geräuschbildung.

Bekanntermaßen werden an Stufenrollen für Fahrtreppen extreme Belastungsanforderun gen gestellt. Die Belastung ist besonders am oberen Überführungsbogen im Lastrum so wie im Kettenrad erheblich. Konkret bewegen sich die Lastwerte im Bereich von 800 bis ca. 4000 N bei Umgebungstemperaturen von bis zu 40°C. Insbesondere bei nicht voll ständiger Überdeckung ergeben sich Spitzenlasten, denen die Rolle bei den üblichen Fahrtreppengeschwindigkeiten standhalten muß.

Um diesen lastdynamischen Anforderungen gerecht zu werden, kommen bisher Stufen rollen zum Einsatz, die einen Metallring nebst aufvulkanisiertem Gummikörper umfassen. In den Metallring wird dann ein Standardwälzlager eingesetzt und mit Sicherungsringen gehalten.

In einer weiteren Variante wird ein Laufring gegossen und das Kugellager im Anschluß in den vorgefertigten Ring eingedrückt oder eingepresst mit dem Nachteil einer geringen Rollenbelastbarkeit.

Weiterhin problematisch sind die in sich widersprüchlichen Anforderungen an Rollen für Fahrtreppen oder Fahrstraßen, nämlich zum einen die hohe mechanische Belastbarkeit, erreichbar durch entsprechend harte Laufflächen, andererseits aber die gewünschte mi nimale Geräuschentwicklung, wofür an sich entsprechende elastische Lager von Vorteil wären.

Aus dem Vorgenannten ist es Aufgabe der Erfindung eine weiterentwickelte Reibrolle für Fahrtreppen, Fahrstraßen oder dergleichen anzugeben, welche von einem an sich be kannten Wälz-, insbesondere Rillenkugel- oder Zylinderrollenlager ausgeht, das außen umfangsseitig mit einem Kunststoff-Laufring versehen ist. Die anzugebende Reibrolle soll nicht nur den mechanisch-dynamischen Lastanforderungen Rechnung tragen und über eine hohe Lebensdauer verfügen, sondern geräuschdämpfend sein, was für den Einsatz, insbesondere bei Fahrtreppen oder Laufstraßen von Vorteil ist.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einer Reibrolle gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1, wobei die Unteransprüche zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, von einem quasi gestuften Spritzgieß verfahren auszugehen. Eine innere Schicht, d. h. der innere Ring, wird bevorzugt aus einem faserverstärkten Polyurethan oder einem Polyurethan-Material mit hohem Ela stizitätsmodul geschaffen. Die äußere Schicht, nämlich der Reifen, welcher die Lauffläche bildet, ist verschleißfest, aber auch geräuschdämpfend und weicher ausgeführt. Erfin dungsgemäß wird durch einen speziellen Hinterschnitt erreicht, daß die beiden Schichten fest miteinander in Verbindung stehen und entsprechende Kräfte sowohl seitlich, Axial kräfte, als auch radial aufnehmen können.

Durch den erfindungsgemäßen Hinterschnitt ist es möglich, mehr Material des Reifens auf den inneren Ring aufzubringen, wodurch auch eine höhere thermische Energie übertra gen wird, so daß sich eine intensive feste Verbindung zwischen den Schichten, d. h. den gestuften Spritzgießschritten, einstellt.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann der innere Ring aus Polyoxymethylen (POM) bestehen.

Auch ist eine umgekehrte Spritztechnologie, d. h. die Vorfertigung des Reifens im Spritz gießverfahren, das Einlegen des Lagers und ein inneres Einspritzen des Tragringes denk bar.

Die erfindungsgemäße Reibrolle weist also einen zweistufig gegossenen Laufring mit einer inneren harten Tragschicht und einem äußeren, weicheren Reifen auf.

Der in der ersten Stufe beim Umspritzen des Lagers erhaltene Tragschichtring besitzt seitlich umlaufende Rücksprünge oder Hinterschnitte. In der zweiten Spritzstufe füllt der Reifen die Rücksprünge oder Hinterschnitte und mindestens Teile der seitlichen Flanken des Tragschichtringes aus oder umgibt diese und bildet einen Laufbelag.

Der Tragschichtring umgreift den Lageraußenring mindestens abschnittsweise, so daß beim Umspritzen des Lagers dieses fest formschlüssig gehalten wird, wodurch ein nach trägliches Einpressen entfallen kann.

Der Tragschichtring steht bevorzugt beidseitig des Lagers über und besitzt eine Quer schnittsfläche nach Art eines Schienenprofils. Im Tragschichtring können zur besseren Verbindung mit dem Reifen, insbesondere dann, wenn der Tragschichtring aus POM be steht, Bohrungen oder Ausnehmungen vorgesehen sein. Diese Bohrungen werden bevor zugt im Bereich des Profilstegs in einer Anzahl von im wesentlichen 6 bis 24 bei einem Durchmesser von im wesentlichen 3-6 mm ausgebildet. Beim Umspritzen füllt das Rei fenmaterial die Bohrungen aus, so daß sich die Festigkeit und Stabilität insgesamt er höht.

Der Profilfuß nimmt den Lageraußenring auf, wobei der Profilsteg die erwähnten seitli chen umlaufenden Rücksprünge aufweist und der Profilkopf im wesentlichen der Breite des Lagers entspricht. Der Profilkopf und der Profilsteg bilden seitliche Hinterschnitte zur Aufnahme der Reifenflanken bzw. des Reifenflankenmaterials, wobei der Reifen eine von den Flanken ausgehende, über den Profilkopf sich erstreckende geschlossene Fläche bildet.

Weiterhin weist der Reifen seitlich der Lauffläche eine umlaufende Fase auf.

Durch die erwähnten Hinterschnitte bzw. Rücksprünge kann beim Spritzgießen des Rei fens eine relativ große Materialmenge mit entsprechender Wärmekapazität und Wärme energie eingebracht werden, so daß sich eine innige und feste Verbindung zur harten Tragschicht einstellt und ein unerwünschtes Lösen des Reifens ausgeschlossen werden kann.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles sowie der Zuhilfenahme einer Fi gur näher erläutert werden.

Hierbei zeigt die Figur einen Querschnitt durch eine Stufenrolle mit einer inneren harten Tragschicht und einem äußeren weichen Reifen.

Im Inneren der Rolle ist ein Rillenkugellager mit einem Innenring 1 und einem Außenring 2 befindlich.

Das Rillenkugellager wird mit einer harten Tragschicht 3 umspritzt. Der so entstandene Tragschichtring besteht aus einem Polyurethanmaterial mit hohem Elastizitätsmodul, ins besondere faserverstärktem Polyurethan oder Polyoxymethylen.

Die Tragschicht 3 bzw. der Tragschichtring besitzt seitlich umlaufende Rücksprünge 4, wobei in der zweiten Spritzstufe der die äußere Schicht bildene Reifen 5 die Rücksprünge 4 und mindestens Teile der seitlichen Flanken 6 des Tragschichtringes ausfüllt bzw. umgibt.

Wie aus der Figur ersichtlich ist der Außenring 2 des Lagers seitlich von der Tragschicht in einem Abschnitt 7 umgriffen.

Die Tragschicht 3 steht axial beidseitig des Lagers bzw. des Außenringes 2 über und be sitzt eine Querschnittsfläche nach Art eines Schienenprofils.

Der Profilfuß 8 nimmt den Lageraußenring 2 auf, wobei der Profilsteg 9 die erwähnten seitlich umlaufenden Rücksprünge 4 umfasst. Der Profilkopf 10 entspricht im wesentli chen der Breite des Lagers oder ist um einen definierten Betrag größer als die Lager breite, lässt jedoch genügend Raum für den umspritzten Reifen 5.

Der Profilkopf 10 und der Profilsteg 9 bilden seitliche Hinterschnitte 11 zur Aufnahme entsprechender Reifenflankenabschnitte, wobei der Reifen eine von den Flanken ausge hende, über den Profilkopf 10 sich erstreckende geschlossene Fläche aufweist. Die ei gentliche Lauffläche 12 besitzt in einem Ausführungsbeispiel seitlich umlaufende Fasen 13.

Die Rücksprünge 4 bzw. die Hinterschnitte 11 ermöglichen beim Umspritzen der Trag schicht 3 mit weicherem PUR-Material bezüglich des Tragschicht-Materials ein intensives Verkrallen und Verbinden der Materialkomponenten, insbesondere dadurch, daß eine größere Materialmenge mit entsprechend höherer Wärmeenergie zur Verfügung steht. Die Stärke der Lauffläche bzw. die Dicke des Reifens ist auf die aufzunehmenden Walkar beitskräfte abgestimmt und beträgt etwa ein Drittel der Dicke der Tragschicht 3.

Neben der Funktion der Lauffläche 12 als Verschleißschicht wirkt diese bedingt durch ihre geringere Härte geräuschdämmend, so daß die an sich widersprüchlichen Forderungen wie zum Stand der Technik erläutert erfindungsgemäß gelöst werden konnten.

Es hat sich durch Simulationsversuche der Rollenbelastung bei Stufenrollen im Rollen durchmesserbereich von 75 bis 100 mm bei einer Rollenbreite von 24 bis 30 mm gezeigt, daß bei einer Dicke der Lauffläche von etwa 4,5 mm und Prüflasten im Bereich zwischen 1,2 und 2,3 kN alle Prüfkriterien erfüllt werden konnten.

Bezugszeichenliste

1

Innenring

2

Außenring

3

Tragschicht

4

Rücksprünge

5

Reifen

6

seitliche Flanken

7

Abschnitt

8

Profilfuß

9

Profilsteg

10

Profilkopf

11

Hinterschnitt

12

Lauffläche

13

Fase

Claims

1. Reibrolle für Fahrtreppen, umfassend ein Wälz-, insbesondere Rillenkugel- oder Zylinderrollenlager, welches außenumfangs seitig einen Kunststoff-Laufring aufweist, wobei der Kunst stoff-Laufring mit dem Lager kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist und eine harte Tragschicht sowie einen äußeren, weicheren Reifen aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Laufring zweistufig spritzgegossen ausgeführt ist, wobei der in der ersten Stufe beim Umspritzen des Lagers erhaltene Tragschichtring axial beidseitig des Lagers übersteht und eine Querschnittsfläche nach Art eines Schienenprofils be sitzt, wobei der Profilfuß den Lageraußenring aufnimmt, der Profilsteg einen seitlich umlaufenden Rücksprung aufweist und der Profilkopf im wesentlichen der Breite des Lagers entspricht oder geringfügig größer als die Lagerbreite ist, und weiterhin in der zweiten Spritzstufe die erwärmte Materialmenge zur Bildung des Reifens den Rücksprung und mindestens Teile der seitlichen Flanken des Tragschichtringes ausfüllt oder umgibt,
und daß der Tragschichtring aus einem Polyurethan (PUR) mit hohem Elastizitätsmodul, insbesondere faserverstärktem Poly urethan oder Polyoxymethylen (POM) und der Reifen aus im Vergleich zum Tragschichtring zähelastischen Polyurethan geringerer Shore-Härte besteht.

2. Reibrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilkopf und der Profilsteg seitliche Hinterschnitte zur Aufnahme der Reifenflanken bilden, wobei der Reifen eine von den Flanken ausgehende, über den Profilkopf sich er streckende geschlossene Fläche aufweist.

3. Reibrolle nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reifen seitlich der Lauffläche jeweils eine umlaufende Fase aufweist.