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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spule zum Aufwickeln von strangförmigem Wickelgut, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Spulen sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt. Sie umfassen einen Kern, der im wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist und dessen Mantel zur Aufnahme des Wickelguts vorgesehen ist. Hierbei muss der Kern nicht exakt im mathematischen Sinne zylindrisch ausgebildet sein, sondern kann beispielsweise auch eine leichte Konizität aufweisen. Die Wickelfläche auf dem Mantel wird in axialer Richtung durch Flansche begrenzt, die an den Enden des Kerns angebracht sind und ein seitliches Abrutschen des Wickelguts verhindern. In seiner Mine weist der Kern eine Nabe auf, die sich auf eine Achse aufstecken lässt.
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Aus ökonomischen Gründen ist es erwünscht, den Spulenkörper mit geringem Materialeinsatz herzustellen, ohne dass Einbußen bei der Stabilität auftreten. Die Spule soll sich unter mechanischer Belastung möglichst wenig verformen. Von besonderer Bedeutung ist dieses Erfordernis, wenn das Wickelgut eine gewisse Elastizität aufweist und unter Spannung auf den Kern aufgewickelt wird, so dass es das Bestreben hat, den Kern zusammenzuschnüren. In einem anderen Fall weist das Wickelgut eine Tendenz zum Schrumpfen auf, was ebenfalls zu einem Einschnüren und einer Verformung des Kerns führen kann, sofern dieser nicht ausreichend von innen stabilisiert wird.
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Einen Kompromiss zwischen Elastizität und Materialeinsatz stellt eine Bauform der Spule dar, bei welcher sich radiale Speichen zwischen der Nabe und der Außenwand des Kerns erstrecken. Der Mantel des Kerns wird somit nach innen durch die Speichen gestutzt. Zur Erreichung der Materialersparnis ist die Zahl der Speichen begrenzt, beispielsweise auf sechs in Umfangsrichtung gleich beabstandete Speichen. Zwischen den Speichen kann jedoch der Mantel nach innen gedrückt werden. Dies lässt sich nur durch eine Erhöhung der Anzahl der Speichen verhindern, was naturgemäß den Materialeinsatz und das Gewicht der Spule erhöht.
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Der angestrebte Kompromiss zwischen Materialeinsatz und Stabilität lässt sich somit auch bei dieser Bauform nicht zufriedenstellend herstellen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Spule der vorstehend genannten Art zu schaffen, die sich mit geringerem Materialeinsatz bei geringem Gewicht herstellen lässt, jedoch mindestens genauso stabil ist wie die bekannten Spulen und sich daher bevorzugt zum Aufwickeln eines elastischen Wickelguts unter Spannung oder eines zur Schrumpfung neigenden Wickelguts eignet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Spule mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß befindet sich im Kern der Spule eine etwa zylindrische Verstärkungswand, die konzentrisch zur Außenwand innerhalb derselben angeordnet ist. Die Verstärkungswand befindet sich in relativ geringem Abstand zur Verstärkungswand und ist mit dieser durch die Speichen verbunden, die sich zwischen der Außenwand und der Verstärkungswand erstrecken. Innerhalb der Verstärkungswand steht die Nabe frei im Kern.
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Zwischen der Nabe und der Verstärkungswand befindet sich also ein relativ großer ringförmiger Hohlraum. Da die Speichen sich nicht mehr bis zur Nabe erstrecken und wesentlich kürzer ausgebildet sind bei der bekannten Ausführungsform, können bei gleichem Materialeinsatz erheblich mehr Speichen in Umfangsrichtung zwischen der Verstärkungswand und der Außenwand angeordnet sein. Es ist sogar möglich, die Speichenzahl bei wesentlich geringerem Materialeinsatz erheblich zu erhöhen. Durch die Verstärkungswand und die relativ große Speichenanzahl wird die Außenwand so verstärkt, dass sich eine hohe Stabilität des Kerns ergibt und dessen Mantel nicht nach innen gedrückt werden kann. Insgesamt bilden die Außenwand und die Verstärkungswand eine Doppelschichtstruktur mit einer Anzahl von Zellen, die durch Hohlräume gebildet werden, die in Umfangsrichtung durch die Speichen voneinander getrennt werden.
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Die Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen sich am besten erreichen, wenn die Verstärkungswand stark radial nach außen zur Außenwand hin verlagert wird und die Speichen relativ kurz gestaltet werden. Der Abstand zwischen der Außenwand und der Nabe wird dann vergleichsweise groß. Für das Verhältnis der Abstände zwischen der Außenwand und der Verstärkungswand einerseits und der Verstärkungswand und der Nabe andererseits steht es dem Fachmann frei, eine geeignete Relation zu wählen. Zweckmäßigerweise sollte die Verstärkungswand allerdings von der Nabe zumindest einen größeren Abstand aufweisen als von der Außenwand.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der radiale Abstand der Verstärkungswand zur Nabe etwa das Fünffache des Abstands der Verstärkungswand zur Außenwand.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Spule eine Stirnwand, die den Kern an einem seiner Enden axial verschließt und auf welcher die Nabe freistehend angeordnet ist.
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Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
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1 ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spule, bei welcher die Blickrichtung mit der Spulenachse zusammenfällt;
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2 und 3 sind perspektivische Ansichten der Spule, die in 1 gezeigt ist; und
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4 ist ein Schnitt durch die Spule aus 1 entlang der Linie A-A, bei welchem die Spulenachse in der Schnittebene liegt.
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Die Spule 10 in 1 dient zum Aufwickeln eines strangförmigen Wickelguts. Sie umfasst einen zylindrischen Kern, der insgesamt mit der Bezugsziffer 12 bezeichnet ist und dessen Mantel durch eine Außenwand 14 gebildet wird. Diese Außenwand 14 ist insbesondere in der perspektivischen Ansicht in 2 sichtbar. An die axialen Enden des Kerns 12 schließen sich zwei Flansche 16,18 an, die radial von der Außenwand 14 ausgehen und zwischen sich einen Raum zur Aufnahme des Wickelguts begrenzen, das auf der Außenwand 14 aufliegt.
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Gemäß den 1 und 2 liegt in der Mitte des Kerns 12 auf der Spulenachse eine Nabe 20, die ebenfalls etwa zylindrisch ausgebildet ist. Die Nabe 20 ist in ihrer Mitte hohl und lässt sich auf eine nicht dargestellte Achse aufstecken, die ein Drehmoment über die Nabe 20 auf die Spule 10 ausübt. Zur Befestigung der Nabe 20 auf dieser Achse verfügt die Nabe 20 an ihrem inneren Umfang über eine seitliche Nut 22 zur Aufnahme eines Mitnehmerelements wie etwa einer Passfeder oder eines Keils.
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Im Kern 12 ist ferner eine Verstärkungswand 24 angeordnet, die ebenfalls zylindrisch bzw. ringförmig um die Spulenachse ausgebildet ist und konzentrisch zur Außenwand 14 verläuft. Der radiale Abstand zwischen der Verstärkungswand 24 und der Außenwand 14 ist wesentlich geringer als der Abstand zwischen der Verstärkungswand 24 und der Nabe 20. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der radiale Abstand der Verstärkungswand 24 zur Nabe 20 etwa das Fünffache des Abstands der Verstärkungswand 24 zur Außenwand 14. Damit ist die Verstärkungswand 24 in radialer Richtung stark zur Außenwand 14 hin versetzt.
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Die Verstärkungswand 24 ist mit der Außenwand 14 durch eine Anzahl von Speichen verbunden, die sich in radialer Richtung erstrecken und von denen eine Speiche in den Figuren stellvertretend mit der Bezugsziffer 26 bezeichnet ist. Die Speichen 26 sind gleich ausgebildet und entlang des Umfangs der Spule 10 in gleichen Abständen voneinander angeordnet. Im einzelnen hat jede Speiche 26 die Form einer Wand, die sich radial zwischen der Verstärkungswand und der Außenwand 14 und axial zwischen den Enden der Spule 10 erstreckt. Damit teilen die Speichen 26 den ringförmigen Zwischenraum zwischen der Verstärkungswand 24 und der Außenwand 14 in einzelne Kammern 28.
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Die dargestellte Spule 10 verfügt insgesamt über zwanzig Speichen 26. Durch die große Anzahl der Speichen 26 und ihre dichte Anordnung entlang des Umfangs der Spule 10 wird die Außenwand 14 nach innen stabil über die Speichen 26 auf der Verstärkungswand 24 abgestützt. Die Verstärkungswand 24 und die Außenwand 14 bilden somit eine stabile Doppelschichtstruktur, die durch die Speichen 26 verstärkt wird. Diese Struktur bietet eine große Stabilität gegenüber Druckbelastungen auf die Außenwand 14 in radialer Richtung nach innen zur Spulenachse. Die Außenwand 14 kann sich daher nicht ohne weiteres nach innen eindrücken und die Spule 10 verformen.
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Der Innenraum des Kerns 12 ist zwischen der Nabe 20 und der Verstärkungswand 24 hohl. Das gesamte Gebilde der Spule 10 wird durch eine Stirnwand 30 zusammengehalten, die den Kern 12 an einem seiner Enden axial verschließt. Auf der Stirnwand 30 ist die Nabe 20 freistehend angeordnet. Auf der Stirnwand 30 stehen ferner senkrecht die Verstärkungswand 24 und die Außenwand 14. Ein Loch 32 in der Mitte der Stirnwand 30 ermöglicht das Durchstecken der oben erwähnten Achse durch die Nabe 20, wie in 3 sichtbar ist.
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Die Schnittansicht in 4 zeigt den Aufbau der Spule 10 mit der Stirnwand 30, die den Kern 12 axial an einer Seite verschließt und auf welcher die Außenwand 14, die Verstärkungswand 24 und die Nabe 20 einseitig aufragen.
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Da die Stabilität des Mantels des Kerns 12 durch die Doppelschichtstruktur aus der Verstärkungswand 24 und der Außenwand 14 mit den dazwischen liegenden Speichen 26 gewährleistet wird, muss außer der Stirnwand 30 keine unmittelbare Verbindung zwischen der Nabe 20 und dem Mantel der Spule 12 vorgesehen sein, d. h., der Mantel muss nicht nach innen mechanisch auf der Nabe 20 abgestützt werden. Dies ermöglicht eine Herstellung der Spule 10 mit erheblich geringerem Materialeinsatz bei geringerem Gewicht. Gleichzeitig kann trotz des verminderten Materials eine große Anzahl von Speichen 26 dicht entlang des Spulenumfangs angeordnet werden.
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Der Abstand der Verstärkungswand 24 von der Außenwand der Nabe 12 beträgt etwa das Fünffache des Abstands der Verstärkungswand 24 zur Außenwand 14, d. h., die Verstärkungswand ist in radialer Richtung stark nach außen zur Außenwand 14 hin versetzt angeordnet. Dieser Versatz ist für den Fachmann jedoch relativ frei wählbar und nicht an die hier vorliegende Anordnung gebunden. Als zweckmäßig haben sich jedoch Ausführungsformen erwiesen, in denen der Abstand zwischen Verstärkungswand 24 und Nabe 20 ein Vielfaches des Abstands zwischen der Verstärkungswand 24 und der Außenwand 14 beträgt.
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Aufgrund ihrer hohen Stabilität eignet sich die vorstehend beschriebene Spule 10 bevorzugt zur Aufnahme eines Wickelguts, das aufgrund seiner Elastizität oder einer Tendenz zur Schrumpfung starke Verformungskräfte auf den Spulenkörper ausübt. Beispielsweise lässt sich die Spule 10 zum Aufwickeln von Angelschnüren verwenden, die unter Spannung auf den Spulenkörper gewickelt werden.
