EP1285113B1

EP1285113B1 - Nähmaschinen-nadel

Info

Publication number: EP1285113B1
Application number: EP01936316A
Authority: EP
Inventors: Johann Willems; Herbert Jansen
Original assignee: Groz Beckert KG
Current assignee: Groz Beckert KG
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2001-05-03
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2021-05-03
Also published as: BR0106677A; CN1386149A; CN1218080C; DE50112643D1; PT1285113E; CZ299928B6; CZ2002287A3; EP1285113A1; DE10026576A1; JP2003534854A; KR20020067491A; KR100694324B1; BR0106677B1; AU6225501A; WO2001092629A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nähmaschinen-Nadel mit von einem Kolben ausgehendem Schaft, welcher auf seiner Mantelfläche - ausgehend vom spitzenseitigen Öhr - mindestens eine in Richtung des Kolbens verlaufende Fadenrinne aufweist, deren Rinnengrund, als in Querrichtung des Schaftes liegende Wölbungsfläche gestaltet ist und deren vom Wolbungsbereich-Endpunkt ausgehende Seitenflanken einen sich zur Mantelfläche hin erbreiternden Rinnenquerschnitt formen.
Eine Nähmaschinen-Nadel mit klassisch rundem Schaftquerschnitt ist durch die DE 31 49 383 A1 bekannt (Fig. 4). Die Fadenrinne ist von rechteckiger Kontur; die parallel verlaufenden Seitenflanken sind über einen rechtwinklig dazu ausgerichteten Rinnengrund, ebenfalls als Flachflanke, verbunden.
Der DE-PS 193 006 ist eine trapezförmige Fadenrinnen-Kontur entnehmbar. Die Seitenflanken divergieren zur Mantelfläche hin. Das führt zu einem deutlich erbreiterten Rinnenquerschnitt. Der Rinnengrund ist überwiegend ebenflächig und geht über je eine kurze konkave Ausrundung in die Wandabschnitte der Seitenflanken über. Neben einem auch hier runden Schaftquerschnitt ist dieser Nähmaschinen-Nadel in diametraler Gegenüberlage zur Fadenrinne eine relativ flach ausgeführte Ergänzungsrinne zugeordnet (Abb. 3).
Aus der DE 37 32 948 A ist eine Nähmaschinennadel mit einem Nadelgrundkörper und einem Schaft sowie einem im Wesentlichen zylindrischen Kolben bekannt. Der Kolben ist durch einen den Nadelgrundkörper umgebenden Hüllkörper gebildet. An dem Schaft der Nadel ist eine Fadenrinne ausgebildet, die sich bis in den Bereich des Kolbens hinein erstreckt und dort als Verankerungsstelle für ein Blech oder einen Draht dient, der zur Ausbildung des Kolbens um den Schaft gewickelt wird.
Die DE 32 35 153 A1 zeigt eine gattungsgemäße Nähmaschinen-Nadel, deren Rinnengrund als in Querrichtung des Schaftes liegende Wölbungsfläche gestaltet ist, welche an divergierend ausgerichtete Seitenflanken anschließt und welche Seitenflanken einen sich zur Mantelfläche erbreiternden Rinnenquerschnitt formen (Fig. 11a). Der Rinnengrund ist, mehr einem Kerbtal gleichend, relativ eng ausgeformt.
In Kenntnis dieser Vorgaben hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Nähmaschinen-Nadel der geschilderten Art bei fadenführungsgünstiger Rinnenkontur wiederstandsfähiger gegenüber abbiegenden Belastungskräften auszubilden.
Diese Aufgabe ist zunächst und im Wesentlichen bei einer Nähmaschinen-Nadel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, dass der Durchmesser des kreisbogenförmigen Wölbungsverlaufs der Wölbungsfläche etwa dem Radius des Schaftes entspricht. Der hieraus gewonnene Rinnengrund entbehrt der Enge, ist so reibungswärmesenkend und belässt dabei dennoch so viel Restquerschnitt, dass der Schaft nicht geschwächt ist. Der Wölbungsverlauf ist in eine solche Tiefe gelegt, dass die Zone etwa ab dem schaft-peripheren Halbkreis für den erstrebten vergrößerten Rinnenquerschnitt gestaltet werden kann. Selbst die bruchkritischen Übergangsbereiche haben an Kerbwirkung verloren. Die Ecken sind "ausgebügelt". Über die großzügige konkave Rundung entstehen günstig liegende Sperrflächen gegenüber abbiegenden Kräften, dies sowohl in Öhrrichtung als auch quer dazu. Es liegt ein erheblicher Versteifungseffekt vor. Vorteilhaft ist es dabei, dass der Wölbungsverlauf der Wölbungsfläche derart gestaltet ist, dass zwei von einem im Schaftquerschnitt jenseits des Schaftzentrums und auf der Längsmittelebene des Schaftes liegenden Punkt (Scheitelpunkt) an den Wölbungsverlauf angelegten Tangenten (Tangenten-Anlegepunkt) einen Erbreiterungsfreiraum-Querschnitt und einen kleineren bzw. maximal flächengleichen, oberhalb des Tangenten-Anlegepunktes liegenden Zwickelabschnitt definieren, welch letzterer geformt ist einerseits durch die Wölbungslinie der Wölbungsfläche und andererseits durch die Tangente, angelegt im Wölbungsscheitel und der rechtwinklig dazu stehenden Radialen und durch den Tangenten-Punkt verlaufenden Geraden, parallel liegend zu der durch das Zentrum des Schaftes und den Wölbungsmittelpunkt verlaufenden Längsmittelebene. Das zur Verbreitung weggenommene Material ist gleichsam eckausfüllend und so kerbbruchentschärfend dem ausgerundeten Part des Rinnengrundes beigeschlagen. Er bildet die großzügig konkav ausgerundeten Ausläufer des erbreiterten Rinnenquerschnitts. Die Querschnittsverhältnisse sind bezüglich der Differenz der Flächengrößen des Erbreiterungsfreiraum-Querschnitts zum Zwickelabschnitt maximal etwas weniger als 30 %. Weiter ist eine vorteilhafte Lösung erreicht durch eine der Fadenrinne in an sich bekannter Weise gegenüberliegende Ergänzungsrinne kleineren Querschnitts mit gewölbter Grundfläche und einer Mündungsbreite etwa der lichten Mündungsbreite der Fadenrinne, deren Seitenflanken stumpfwinklig in die Mantelfläche des Schaftes einlaufen. Eine solche Ergänzungsrinne ist von geringerer Tiefe als die übliche lange Fadenrinne. Der konkave Rundungsverlauf trägt zur Erzielung einer polydirektionalen Wandungsausrichtung des Schaftes und damit zur Erhöhung des Widerstandes gegenüber abbiegenden Kräften bei. Solche Nähmaschinen-Nadeln oder auch eine sogenannte Doppelrinnennadeln haben praktisch ein Doppel-T-Profil, wobei die rinnenbildenden Übergänge in der geschilderten Weise bezüglich einer Kerbwirkung außer Gefahr stehen. Dabei ist es günstig, dass bei zwei einander gegenüberliegenden Fadenrinnen gleicher Geometrie, entsprechend dem Kennzeichen des zweiten Anspruches, sich die Scheitelpunkte der angelegten Tangenten im Bereich der Schaft-Längsmittelachse, des Zentrums also, treffen bzw. sich sogar überlappen.
Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand eines zeichnerisch veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1: eine als Doppelrinnennadel realisierte Nähmaschinen-Nadel in Ansicht, und zwar gegen eine Fadenrinne gesehen, vergrößert,
Fig. 2: den Schnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3: die Unteransicht der Nähmaschinen-Nadel, und zwar gegen die Hohlkehle gesehen,
Fig. 4: einen stark vergrößerten Querschnitt durch den Schaft der Nähmaschinen-Nadel, aufweisend eine Ergänzungsrinne,
Fig. 5: einen entsprechenden Querschnitt, zeigend die Nähmaschinen-Nadel als Doppelrinnennadel,
Fig. 6: dasselbe in geometrischer Abwandlung (die Schnittschraffur ist in diesen beiden Darstellungen weggelassen).

Die im klassischen Reduzierverfahren mittels Umlaufpresse im Wege des Kaltstreckens als Rohling erzeugbare, in spanabhebender Weise produzierbare oder gar im Wege des Formpressens/Beschneidens weitestgehend nachbearbeitungsfrei erzielbare Nähmaschinen-Nadel 1 ist im Grunde kreisrunden Querschnitts. Das gilt für den querschnittsgrößeren Kolben 2 ebenso wie für den den größten Längenabschnitt einnehmenden Schaft 3 der Nähmaschinen-Nadel 1.
Bezüglich des Schaftquerschnitts sei auf die Figuren 4 bis 6 verwiesen. Dort ist die zylindrische Mantelfläche desselben mit 4 bezeichnet.
Der Kolben 2 geht über einen kegelstumpfartigen Ansatz 5 in den deutlich querschnittsreduzierten Schaft 3 über, welcher mit einer Nadelspitze 6 abschließt.
Die Nadelspitze 6 erstreckt sich im öhrseitigen Endabschnitt 1' der Nähmaschinen-Nadel 1. Die eigentliche Spitze ist 7. Das Öhr ist mit 8 bezeichnet. Vor demselben befindet sich die sogenannte Hohlkehle 9. Letztere bildet einen vergrößerten Greiferraum für den nicht dargestellten Greifer einer Nähmaschine.
Im Rücken der Hohlkehle 9, also auf der einem Höcker 10 abgewandten Seite, läuft eine Fadenrinne 11. Deren Rinnengrund heißt 12.
Die Fadenrinne 11 verläuft zwischen dem Öhr 8 im Endabschnitt 1' und dem Ansatz 5 durchgehend und im Wesentlichen von gleicher Tiefe. Lediglich der ansatzseitige Endbereich keilt auf die Kegelstumpfmantelfläche des Ansatzes 5 gehend aus. Der Kolben 2 selbst ist gleichmäßig zylindrisch. Er könnte aber auch schwach konisch oder gestuft sein. Sein freier Endabschnitt trägt das Bezugszeichen 1". Dieser kolbenseitige Endabschnitt ist gefast.
In einer Querschnittsdiametralen des Schaftes 3 weist dieser auf der der Fadenrinne 11 abgewandten Seite noch eine Fadenrinne 13 auf. Die ist von geringerer radialer Tiefe als die Fadenrinne 11 und hat eine Ausprägung, wie sie aus Fig. 5 hervorgeht oder eine solche, wie sie aus Fig. 4 erkennbar ist, dort realisiert als Ergänzungsrinne 14.
Die weitere Fadenrinne 13 ist räumlich vor dem Öhr 8 endgeschlossen, dort bzw. einerseits durch den erwähnten Höcker 10 und andererseits durch die gegenüber der Rinnentiefe ansteigende Mantelfläche des Ansatzes 5. Auch hier kommt es zu dem bezüglich der Rinne 11 erwähnten Auskeilen.
Die Längserstreckung der Rinnen 11, 13, 14 ist übereinstimmend, und zwar raumparallel zum eine Längsmittelachse x-x stellenden Zentrum Z des Schaftes 3.
Bezüglich des Abbiegekräfte aufnehmenden, relativ dünnstieligen Schaftes 3 ist auf eine stabile Ausgestaltung geachtet, welche die federnde Nachgiebigkeit ebenso erbringt wie einen genügenden Fadenführungsquerschnitt besonders bezüglich der Fadenrinne 11.
Der Rinnengrund 12 ist als in Querrichtung des Schaftes 3 liegende Wölbungsfläche W gestaltet. Die nimmt weniger als einen Halbkreisbogen ein. Wölbungsbereich-Endpunkte gehen in Seitenflanken 15 über. Letztere nehmen divergierenden Verlauf und erbringen so zur Mantelfläche 4 hin einen erbreiternden Rinnenquerschnitt 16. Der liegt über dem Durchmesser D des kreisbogenförmigen Wölbungsverlaufs der Wölbungsfläche W. Der Öffnungswinkel zwischen den Seitenflanken 15 liegt bei ca. 20 bis 30°. Der Verlauf von 15 ist spiegelsymmetrisch.
Der Durchmesser D des kreisbogenförmigen Wölbungsverlaufs der Wölbungsfläche W entspricht im Wesentlichen dem Radius R des im Grunde kreisrunden Querschnitt aufweisenden Schaftes 3 der Nähmaschinen-Nadel 1.
Der Wölbungsmittelpunkt der in der Zeichnung zu einem vollständigen Kreis geschlossenen Wölbungsfläche W trägt das Bezugszeichen y.
Die den Rinnengrund 12 bogenförmig konkav auswölbende, dargestellte Kreisgeometrie ist so gesetzt, dass der Wölbungsmittelpunkt y noch im Grundquerschnitt des Schaftes 3 liegt, jedoch der Radius des Kreises tiefenmäßig nicht ausgeschöpft ist.
Der Abstand zum Zentrum Z ist erkennbar. Er entspricht im Wesentlichen dem halben Radiusmaß des Durchmessers D.
Das Zentrum Z des Schaftes 3 und der Wölbungsmittelpunkt y der kreisförmigen Wölbungsfläche W verlaufen in einer gemeinsamen Längsmittelebene E-E. In dieser Diametralen liegt auch der anderen Seite des Schaftes 3 beispielsweise die weiter oben mit 13 bezeichnete weitere Fadenrinne der Doppelrinnen-Nähmaschinen-Nadel 1.
Der Wölbungsverlauf der Wölbungsfläche W ist dabei derart gestaltet, dass zwei von einem im Schaftquerschnitt jenseits des Zentrums Z des Schaftes 3 und auf der besagten Längsmittelebene E-E des Schaftes 3 liegenden Punkt P1 an den Wölbungsverlauf angelegten Tangenten T ein Erbreiterungsfreiraum-Querschnitt 17 und einen kleineren bzw. maximal flächengleichen, oberhalb des Tangenten-Anlegepunktes 19 liegenden Zwickelabschnitt 18 definieren. Sowohl der den erbreiterten Rinnenquerschnitt 16 oder Rinneneingang erbringende Erbreiterungsfreiraum-Querschnitt 17 als auch der erwähnte Zwickelabschnitt 18 sind in Form engschraffierter Felder dargestellt. Eingezeichnet ist dabei zum Vergleich eine rechtwinklig gestaltete Fadenrinne gängiger Art. Die Zwickelabschnitte 18 füllen die rechtwinkligen Ecken der Fadenrinne 11 alter Art konkav ausrundend aus. So sind Eckkerben vermieden. Der Erbreiterungsfreiraum-Querschnitt 17 ist dagegen einen erbreiternden Rinnenquerschnitt 16 schaffend weggeräumt. Die übergänge der so divergierend anschließenden Seitenflanken 15 zur Mantelfläche 4 hin können, wie dargestellt, konvex verrundet sein.
Der Zwickelabschnitt 18 ist einerseits geformt durch die den Rinnengrund 12 ausrundende Wölbungslinie, also Wölbungsfläche W, und andererseits definiert durch die Tangente T, angelegt im Wölbungsscheitel 19 und der rechtwinklig (Winkel Alpha) dazu stehenden Radialen 20 und durch den Tangenten-Punkt P1 verlaufenden Geraden G, parallel liegend zu der durch das Zentrum Z des Schaftes 3 und den Wölbungsmittelpunkt y verlaufenden Längsmittelebene E-E.
Fig. 5 zeigt bezüglich der zusätzlichen Fadenrinne 13 eine vergleichbare Geometrie, wobei jedoch der Wölbungsmittelpunkt y dieser Fadenrinne 13 weiter nach radial außen versetzt ist, bleibend in der Längsmittelebene E-E. Der Wölbungsmittelpunkt y dieser Wölbungsfläche W liegt schafteinwärts kurz hinter der als durchlaufende Linie gedachten Mantelfläche 4. Die Bezugsziffern sind sinngemäß angewandt, dies ohne weitere textliche Wiederholungen. Bei dieser Konstellation treffen sich die Scheitel der angelegten Tangenten T im Bereich der Schaftmittelachse x-x, des Zentrums Z des Schaftes 3 also, erkennbar sogar in überlappender Zuordnung. Der Scheitel der Tangenten T der Fadenrinne 13 ist mit P2 bezeichnet. Die Überlappungszone Ü erstreckt sich, von der Fadenrinne 11 aus gesehen, jenseits des Zentrums Z.
Gleichwohl ergibt sich bezüglich der Fadenrinne 13 auch der erstrebte erbreiternde Rinnenquerschnitt 16.
Bezüglich der Variante Fig. 6 liegt eine dem Beschriebenen vergleichbare Geometrie vor, zumindest was die Parameter der Fadenrinne 11 angeht. Abweichend ist nun eine Ausgestaltung vorgenommen, die einen größeren Überlappungsbereich Ü in der Längsmittelebene E-E betrifft. Die die weitere Fadenrinne 13 betreffende Gestaltung entspricht der in Fig. 5 erläuterten. Bezüglich der Fadenrinne 11 sind die Tangenten T so gelegt, dass die Wölbungsscheitel, sprich Tangenten-Anlegepunkte 19, aus dem unteren Drittel der Tiefe der Fadenrinne 11 etwa auf die halbe Tiefe versetzt sind. Die Wölbungsscheitel erbringen einen Scheitel bezeichnet mit P2, der deutlich weiter aus dem Zentrum Z verlegt ist, aber noch innerhalb des Querschnitts des Schaftes 3 liegt. Entsprechend fallen auch die Felder unterschiedlich groß aus bezüglich des Erbreiterungsfreiraum-Querabschnitts 17 und des Zwickelabschnitts 18. Erstgenannter ist flächenkleiner als der Zwickelabschnitt 18. Gleichwohl bleibt hier die durch die Wölbungsfläche W erzielte Ausrundung der Übergangsbereiche zu den Seitenflanken 15 bestehen.
Bezüglich Fig. 5 ist eine eher ausgewogene Verteilung erkennbar. Die Differenz der Flächengrößen des Erbreiterungsfreiraum-Querschnitts 17 zum Zwickelabschnitt 18 beträgt maximal etwas weniger als 30%.
Zurückkommend auf die Variante gem. Fig. 4 bleibt noch festzuhalten, dass die dortige Fadenrinne in Form der Ergänzungsrinne 14 auffallend kleineren Querschnitts ist als die in den Figuren 5 und 6 erörterten. Da hier deutlich weniger als etwas geringer als der halbe Kreisquerschnitt auftritt, kommt es aber auch hier zu einer aus dem Verlauf der Wölbungsfläche W bestimmten Mündungsbreite, die etwa der lichten Mündungsbreite 16 der Fadenrinne 11 bzw. 13 entspricht.
Während bei den anderen Ausprägungen es im Übergang von Seitenflanke 15 zu Mantelfläche 4 zu spitzwinkligen Rinnenrändern kommt, ist die Ergänzungsrinne 14 - der Rinnengrund ist mit 14' bezeichnet - stellende Ausgestaltung bezüglich dieser Ränder erkennbar stumpfwinklig (Winkel Beta). Die hier von den Ausläufern der Wölbungsfläche W gestellten Flanken gehen wie in der Grundversion über konvexe Randverrundungen in die Mantelfläche 4 des Schaftes 3 über.
Bei einer Einrinnen-Nadel haben Prüfungsergebnisse erbracht, dass die Nadel in Öhrrichtung 10 % steifer und in Querrichtung dazu 7% steifer war. Es handelte sich dabei um eine Nadel, die die zu Fig. 5 beschriebene, untere Fadenrinne 11 aufwies.
Tests an einer Doppelrinnen-Nadel gemäß Darstellung Fig. 5 ergaben eine in Öhrrichtung 25 % höher liegende Steifigkeit und in Querrichtung 20 % höher ausgefallene Steifigkeit des Nadelkörpers.
Untersuchungen des in Fig. 4 dargestellten Nadeltyps, also mit einer Fadenrinne 11 und der erläuterten Ergänzungsrinne 14 zeigten eine in Querrichtung 6 % höhere Steifigkeit. In Öhrrichtung gemessen war sie 8 % schwächer.

Claims

Nähmaschinen-Nadel (1) mit von einem Kolben (2) ausgehendem Schaft (3), welcher auf seiner Mantelfläche - ausgehend vom spitzenseitigen Öhr (8) - mindestens eine in Richtung des Kolbens (2) verlaufende Fadenrinne (11) aufweist, deren Rinnengrund (12) als in Querrichtung des Schaftes (3) liegende Wölbungsfläche (W) gestaltet ist und deren vom Wölbungsbereich-Endpunkt ausgehende Seitenflanken (15) einen sich zur Mantelfläche (4) hin erbreiternden Rinnenquerschnitt (16) formen, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D) des kreisbogenförmigen Wölbungsverlaufs der Wölbungsfläche (W) etwa dem Radius (R) des Schaftes (3) entspricht.
Nähmaschinen-Nadel nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Wölbungsverlauf der Wölbungsfläche (W) derart gestaltet ist, dass zwei von einem im Schaftquerschnitt jenseits des Zentrums (Z) des Schaftes (3) und auf der Längsmittelebene (E-E) des Schaftes (3) liegenden Punkt (P1) an den Wölbungsverlauf angelegten Tangenten (T) (Tangenten-Anlegepunkt 19) einen Erbreiterungsfreiraum-Querschnitt (17) und einen kleineren bzw. maximal flächengleichen, oberhalb des Tangenten-Anlagepunktes (19) liegenden Zwickelabschnitt (18) definieren, welch letzterer geformt ist einerseits durch die Wölbungslinie der Wölbungsfläche (W) und andererseits durch die Tangente (T), angelegt im Wölbungsscheitel und der rechtwinklig (Winkel Alpha) dazu stehenden Radialen (20) und durch den Tangenten-Punkt (P1) verlaufenden Geraden (G), parallel liegend zu der durch das Zentrum (Z) des Schaftes (3) und den Wölbungsmittelpunkt (Y) verlaufenden Längsmittelebene (E-E).
Nähmaschinen-Nadel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz der Flächengrößen des Erbreiterungsfreiraum-Querschnitts (17) zum Zwickelabschnitt (18) maximal etwas weniger als 30 % beträgt.
Nähmaschinen-Nadel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch eine der Fadenrinne (11) in an sich bekannter Weise gegenüberliegende Ergänzungsrinne (14) kleineren Querschnitts mit gewölbter Grundfläche (14') und einer Mündungsbreite etwa der lichten Mündungsbreite (16) der Fadenrinne (11), deren Seitenflanken (15) stumpfwinklig in die Mantelfläche (4) des Schaftes (3) einlaufen.
Nähmaschinen-Nadel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch zwei einander gegenüberliegende Fadenrinnen (11) gleicher Geometrie, entsprechend dem Kennzeichen des zweiten Anspruches, wobei sich die Scheitelpunkte (P1, P2) der angelegten Tangenten (T) im Bereich der Schaft-Längsmittelachse (x-x), des Zentrums (Z), treffen bzw. sich sogar überlappen (Ü).