WO2006053589A1 - Laufrad beispielsweise für eine lenkrolle oder bockrolle - Google Patents

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Peter Höhner
Ralf Klink
Günther HOFRICHTER
Wolfgang Block
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Definitions

  • Impeller for example for a swivel castor or fixed castor
  • the invention relates to an impeller, for example for a swivel castor or fixed castor, with a hub and a central axle cavity receiving an axle, the axle being received in the axle cavity by means of a sleeve.
  • the object of the invention is based on the object of optimizing a roller of the type in question with regard to its structure.
  • an impeller of the type in question is specified, in which the damping properties are not inherent in the design of the impeller itself, but from the structure of the axle mount. It is thus possible to install an axle receptacle designed according to the invention in rollers known per se, so that a conventional impeller can be converted or modified into a damping impeller. This also opens up the possibility of a subsequent redesign of a corresponding wheel, combined with the resulting more advantageous running properties.
  • the damping device in question for an impeller is distinguished in the form of two concentrically arranged sleeves, an outer sleeve being provided for fitting into an axle cavity of a hub of the impeller, the inner sleeve for receiving an axis of the
  • Impeller is provided and a damping, elastic material lies between the sleeves.
  • an axle mount is thus created which can advantageously be assigned to conventional wheels.
  • the cushioning, elastic material is designed in such a way that it always endeavors to return to its original shape. Otherwise, it is designed so that the material surrounds the axis like a sleeve.
  • a further advantageous feature is that the dimension of the thickness of the material is less than the dimension of the axle cavity. It is possible, for example, that the thickness of the material when installed is 3 mm and the length of the axle cavity is 43 mm. Larger damping paths can be achieved, for example, by increasing the thickness of the material. Different materials can be used. For example, hard rubber can serve as the material.
  • an advantageous material characteristic is that the material has a bulk density of 350 to 650 kg / m 3 . This property is determined during testing in accordance with DIN 53420. In detail, this means that the pores of the material have a diameter of tenths of a millimeter and are predominantly closed. When pressure is applied, the pore volume is compressed first and then the material itself.
  • the raw density values indicate that with decreasing bulk density the achievable spring travel increases and can reach up to 80% of the initial length of the molded part.
  • the structure of the axle holder is such that the axle is directly surrounded by a bearing sleeve and the material is arranged on the outside of the bearing sleeve. The material is thus protected between the bearing sleeve and the outer sleeve.
  • the material is introduced into the hub with the bearing sleeve without being attached. This allows the manufacturing costs to be kept low. It proves advantageous that the material is pre-stressed. For this the material can be compressed with approx. 30%. Manufacturing advantages result from the fact that the material is formed from a blank. This is brought into the ring shape when the bearing sleeve is inserted into the sleeve.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an impeller according to a first embodiment
  • the impeller as a whole is designated by the number 1. This is carried by the fork legs 2, 3 of a bearing block. This can be part of a castor or a fixed castor.
  • suitable plastic is chosen for the impeller, which is molded into the plastic injection molding process, with the formation of a slightly crowned running surface 4.
  • the impeller 4 forms a hub 5, which is penetrated by a central axle cavity 6.
  • the axle cavity 6 has a diameter a of 20 mm.
  • the length b of the axle cavity is 43 mm.
  • the impeller 1 itself has a diameter d of 125 mm.
  • the axle cavity 6 accommodates an axle receptacle 7 which can be rotated therein and is designed in the form of a damping device.
  • the latter has a sleeve 8 rotatable in the axle cavity 6 with a wall thickness of approximately 1 mm.
  • the length of this sleeve 8 corresponds to that of the axle cavity 6.
  • a bearing sleeve 9 with a length of 45 mm extends concentrically with this sleeve 8. This protrudes accordingly the sleeve 8.
  • the outer diameter c of this bearing sleeve 9 is 12 mm, while the inner diameter f is 8.4 mm.
  • the bearing sleeve 9 is penetrated by an axis 10, which is formed by the shaft of a screw.
  • a damping, elastic material 14 extends between the bearing sleeve 9 and the sleeve 8. In the inserted state, it has a thickness e.
  • the ratio of the measure of the thickness e to the measure of the length b of the axle cavity 6 is 3:43. Different ratios would be possible, for example 2.5: 30 or 4:40 or 5:40. These are just a few Possibilities of a wide range of conditions.
  • the material used is predominantly closed-cell foam, based on polyurethane.
  • Such a material is known under the registered brand name “Cellasto R " from BASF, as can be seen from the "Elastogran” publication by the BASF Group, see 18011-2001.
  • Such a material has the following material characteristics:
  • the raw density of the material is from 350 to 650 kg / m 3 , specifically when tested according to DIN 53420.
  • the tensile strength is 3.0 to 7.0 N / mm 2 when tested according to DIN 53571.
  • the elongation at break is between 350 and 400% when tested according to DIN 53571.
  • the tear resistance when tested according to DIN 53515 is between 8.0 and 20.0 N / mm.
  • the compression set at 50% / 70h / '2O 0 C is 3.5% taking DIN 53572 into account. At 50% / 22h / 70 ° C the compression set is between 5.0 and 5.5%.
  • the material 14 is formed from a blank which, when the sleeve 8 and the bearing sleeve 9 are joined, into the ring shape is bent to form a gap S, in which the ends of the blank meet.
  • the material 14 is pretensioned, the material 14 being compressed by approximately 30%. It is therefore possible to introduce the material 14 into the hub with the bearing sleeve 9 without being attached.
  • the material brought into the ring shape has an extremely low transverse expansion, so that it does not or only slightly expand over the end faces of the sleeve 8 even under load.
  • the sleeve 8 forms the counter bearing surface for the inner wall of the axle cavity 6.
  • FIG. 4 relating to the second embodiment, shows that the outer surface of the sleeve 8 can also serve as a bearing surface for a needle bearing 15.
  • the axle receptacle 7 is otherwise identical to that of the first embodiment.
  • identical components have the same reference numbers.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Laufrad (1) beispielsweise für eine Lenkrolle oder Bockrolle, mit einer Nabe (5) und einer zentralen, eine Achse (10) aufnehmenden Achshöhlung (6), wobei die Achse (10) mittels einer Hülse (8) in der Achshöhlung (6) aufgenommen ist. Um hinsichtlich des Aufbaus der Rolle eine Verbesserung zu erreichen, schlägt die Erfindung vor, dass zwischen der Achse (10) und der Hülse (8) ein dämpfendes, elastisches Material (14) aufgenommen ist.

Description

Laufrad beispielsweise für eine Lenkrolle oder Bockrolle
Die Erfindung betrifft ein Laufrad beispielsweise für eine Lenkrolle oder Bock¬ rolle, mit einer Nabe und einer zentralen, eine Achse aufnehmenden Achshöh- lung, wobei die Achse mittels einer Hülse in der Achshöhlung aufgenommen ist.
Aus der DE 29916796 Ul ist es bekannt, zwischen der Nabe und der Lauffläche eine ringsum laufende elastische Bandage zwecks Verbesserung der Laufeigen- schaft des Laufrades vorzusehen. Ebenfalls ist es aus der DE 10011101 Al be¬ kannt, zwischen der Lauffläche und der Nabe ringförmige Dämpfungskörper unterschiedlicher Querschnittsgestalt anzuordnen. Bei solchen Ausgestaltungen nimmt bekannterweise die in der Nabe vorgesehene Achshöhlung eine von der Achse durchsetzte Hülse auf.
Dem Gegenstand der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Laufrolle der in Rede stehenden Art hinsichtlich ihres Aufbaues zu optimieren.
Diese Aufgabe ist zunächst und im Wesentlichen bei einem Laufrad mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, dass zwischen der Achse und der Hülse ein dämpfendes, elastisches Material aufgenommen ist.
Die Gegenstände der weiteren Ansprüche sind nachstehend in Bezug zu dem Gegenstand des Anspruches 1 erläutert, können aber auch in ihrer unabhängi¬ gen Formulierung von Bedeutung sein.
Zufolge derartiger Ausgestaltung ist ein Laufrad der in Rede stehenden Art angegeben, bei welchem die Dämpfungseigenschaften nicht aus der Gestaltung des Laufrades selbst resultieren, sondern aus dem Aufbau der Achsaufnahme. So ist es möglich, eine erfindungsgemäß gestaltete Achsaufnahme in an sich bekannte Rollen einzubauen, so dass ein herkömmliches Laufrad zu einem dämpfenden Laufrad umgebaut bzw. abgewandelt werden kann. Das eröffnet auch die Möglichkeit einer nachträglichen Umgestaltung eines entsprechenden Laufrades, verbunden mit den sich daraus ergebenden vorteilhafteren Laufei¬ genschaften. Die betreffende Dämpfungseinrichtung für ein Laufrad zeichnet sich in Form zweier konzentrisch zueinander angeordneter Hülsen aus, wobei eine äußere Hülse zu einer Einpassung in eine Achshöhlung einer Nabe des Laufrades vorgesehen ist, die innere Hülse zur Aufnahme einer Achse des
Laufrades vorgesehen ist und zwischen den Hülsen ein dämpfendes, elastisches Material einliegt. Bei räumlich gedrängtem Aufbau ist somit eine Achsaufnah¬ me geschaffen, die sich mit Vorteil herkömmlichen Laufrädern zuordnen lässt. Das dämpfende, elastische Material ist so beschaffen, dass es stets das Bestreben hat, seine Ausgangsform wieder einzunehmen. Im übrigen ist es so gestaltet, dass das Material die Achse hülsenartig umgibt. Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal besteht gemäß der Erfindung darin, dass das Maß der Dicke des Ma¬ terials geringer ist als das Maß der Achshöhlung. So ist es möglich, dass zum Beispiel die Dicke des Materials im Einbauzustand 3 mm und die Länge der Achshöhlung 43 mm beträgt. Größere Dämpfungswege können beispielsweise durch eine größere Dicke des Materials realisiert werden. Der Einsatz unter¬ schiedlicher Materialien ist möglich. Beispielsweise kann als Material Hart¬ gummi dienen. Denkbar wäre ebenfalls der Einsatz von wellenförmig gestalte¬ ten Federn. Besonders vorteilhaft ist jedoch erfindungsgemäß die Tatsache, dass das Material auf Schaumstoffbasis gebildet ist. Hierzu eignet sich insbesondere ein Material auf Polyurethan-Basis. Ein solches Material ist unter dem Waren¬ zeichen "CellastoR" bekannt. Es wird diesseits auf die Veröffentlichung Εlastogran" der BASF-Gruppe verwiesen, nämlich "18011-2001". Erfindungs¬ gemäß besteht ein vorteilhafter Werkstoff-Kennwert darin, dass das Material eine Rohdichte von 350 bis 650 kg/m3 aufweist. Diese Eigenschaft wird bei Prü¬ fung nach DIN 53420 ermittelt. Im Detail sieht dies so aus, dass die Poren des Materials einen Durchmesser von Zehntel-Millimetern besitzen und überwie¬ gend geschlossen sind. Bei einer Druckbelastung wird zunächst das Porenvo- lumen und dann der Werkstoff selbst gestaucht. Er wird also bei zunehmender Stauchung steifer, so dass das Material ein progressives Druck-Stauchungs¬ verhalten hat. Die Rohdichtwerte sagen aus, dass mit abnehmender Rohdichte der erreichbare Federweg größer wird und bis zu 80 % der Ausgangslänge des Formteils erreichen kann. Der Aufbau der Achsaufnahme ist so beschaffen, dass die Achse unmittelbar von einer Lagerhülse umgeben und das Material außen¬ seitig der Lagerhülse angeordnet ist. Somit liegt das Material geschützt zwi¬ schen der Lagerhülse und der äußeren Hülse. Herstellungstechnisch günstig erweist es sich, dass das Material ohne Verhaftung mit der Lagerhülse in die Nabe eingebracht ist. Dies erlaubt es, die Herstellungskosten niedrig zu halten. Es erweist sich dabei von Vorteil, dass das Material unter Vorspannung einliegt. Hierzu kann das Material mit ca.30% komprimiert sein. Herstellungstechnische Vorteile ergeben sich dadurch, dass das Material von einem Zuschnitt gebildet ist. Dieser wird beim Einbringen der Lagerhülse in die Hülse in die Ringform gebracht.
Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
Fig.1 einen Längsschnitt durch ein Laufrad gemäß einer ersten Ausf üh- rungsform;
Fig.2 eine Breitseitenansicht des Laufrades; Fig.3 in perspektivischer Darstellung die Bauteile der Achsaufnahme vor dem Zusammenbau und
Fig.4 einen Längsschnitt durch das Laufrad gemäß der zweiten Ausf tih- rungsform.
Bei beiden Ausgestaltungen ist das Laufrad als Ganzes mit der Ziffer 1 bezeich¬ net. Getragen ist dieses von den Gabelschenkeln 2, 3 eines Lagerbockes. Dieser kann Bestandteil einer Lenkrolle oder einer Bockrolle sein. Für das Laufrad ist beim Ausführungsbeispiel geeigneter Kunststoff gewählt, welches im Kunst¬ stoffspritzverfahren in die Form gebracht wird, dies unter Ausbildung einer leicht balligen Lauffläche 4.
Das Laufrad 4 bildet eine Nabe 5 aus, welche von einer zentralen Achshöhlung 6 durchsetzt wird. Beim dargestellten ersten Ausführungsbeispiel hat die Achs¬ höhlung 6 einen Durchmesser a von 20 mm. Die Länge b der Achshöhlung be¬ trägt 43 mm. Das Laufrad 1 selbst hat einen Durchmesser d von 125 mm.
Die Achshöhlung 6 nimmt eine in ihr drehbare, in Form einer Dämpf ungsein- richtung gestaltete Achsaufnahme 7 auf. Letztere besitzt eine in der Achshöh¬ lung 6 drehbare Hülse 8 mit einer Wandstärke von ca.1 mm. Die Länge dieser Hülse 8 entspricht der der Achshöhlung 6. Konzentrisch zu dieser Hülse 8 er¬ streckt sich eine Lagerhülse 9 mit einer Länge von 45 mm. Diese überragt dem¬ gemäß die Hülse 8. Der Außendurchmesser c dieser Lagerhülse 9 beträgt 12 mm, während der Innendurchmesser f 8,4 mm groß ist. Durchsetzt wird die Lagerhülse 9 von einer Achse 10, welche von dem Schaft einer Schraube gebil¬ det ist. Diese durchgreift neben der Lagerhülse 9 Bohrungen 11, 12 der Gabel- schenkel 2, 3. Auf das über den Gabelschenkel 2 überstehende Gewindeende ist eine Mutter 13 aufgeschraubt, welche die Gabelschenkel 2, 3 gegen die Stirnsei¬ ten der Lagerhülse 9 verspannt.
Zwischen der Lagerhülse 9 und der Hülse 8 erstreckt sich ein dämpfendes, ela- stisches Material 14. In dem eingesetzten Zustand hat es also eine Dicke e.
Demgemäß ergibt sich ein Verhältnis des Maßes der Dicke e zum Maß der Län¬ ge b der Achshöhlung 6 von 3 : 43. Abweichende Verhältnisse wären möglich wie zum Beispiel 2,5 : 30 oder 4 : 40 oder 5 : 40. Dies sind nur einige Möglichkei¬ ten einer großen Palette von Verhältnissen.
Als Material dient überwiegend geschlossenzellig ausgebildeter Schaumstoff, und zwar auf der Basis von Polyurethan. Ein solches Material ist unter dem eingetragenen Markennamen "CellastoR" der Firma BASF bekannt, wie es aus der Veröffentlichung "Elastogran" der BASF-Gruppe hervorgeht, siehe 18011- 2001. Ein solches Material hat nachstehende Werkstoff -Kennwerte:
a. Es liegt eine Rohdichte des Materials von 350 bis 650 kg/m3 vor, und zwar bei Prüfung nach DIN 53420. b. Die Zugfestigkeit beträgt 3,0 bis 7,0 N/ mm2 bei Prüfung nach DIN 53571. c. Die Bruchdehnung beträgt bei Prüfung nach DIN 53571 zwischen 350 und 400 %. d. Der Weiterreißwiderstand liegt bei Prüfung nach DIN 53515 zwischen 8,0 und 20,0 N/mm. e. Der Druckverformungsrest bei 50 % /70h/ '2O0C liegt bei Berücksichti- gung von DIN 53572 bei 3,5 %. Bei 50%/22h/70°C liegt der Druckver¬ formungsrest zwischen 5,0 und 5,5 %.
Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, ist das Material 14 von einem Zuschnitt gebildet, welcher beim Zusammenfügen von Hülse 8 und Lagerhtilse 9 in die Ringform gebogen wird unter Bildung eines Spaltes S, in welchem sich die Enden des Zu¬ schnittes treffen. Bei dem Zusammensetzen dieser drei Bauteile erhält das Ma¬ terial 14 eine Vorspannung, wobei das Material 14 um ca.30 % komprimiert wird. Es ist daher möglich, das Material 14 ohne Verhaftung mit der Lagerhülse 9 in die Nabe einzubringen. Das in die Ringform gebrachte Material hat eine äußerst geringe Querdehnung, so dass es sich auch bei Belastung nicht oder nur unwesentlich über die Stirnseiten der Hülse 8 ausdehnt.
Bei der ersten Ausführungsform bildet die Hülse 8 die Gegenlagerfläche für die Innenwandung der Achshöhlung 6. Figur 4, betreffend die zweite Ausfüh¬ rungsform, zeigt auf, dass die Außenfläche der Hülse 8 auch als Lagerfläche für ein Nadellager 15 dienen kann. Die Achsaufnahme 7 ist im übrigen gemäß die¬ ser zweiten Ausführungsform identisch mit derjenigen der ersten Ausführungs¬ form. Gleiche Bauteile tragen bei dieser zweiten Version gleiche Bezugsziffern.
Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswesentlich. In die Offen¬ barung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehö¬ rigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollin¬ haltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Laufrad (1) beispielsweise für eine Lenkrolle oder Bockrolle, mit einer Na¬ be (5) und einer zentralen, eine Achse (10) aufnehmenden Achshöhlung (6), wobei die Achse (10) mittels einer Hülse (8) in der Achshöhlung (6) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Achse (10) und der Hülse (8) ein dämpfendes, elastisches Material (14) aufgenommen ist.
2. Dämpfungseinrichtung für ein Laufrad (1) in Form zweier konzentrisch zueinander angeordneter Hülsen (8, 9), wobei eine äußere Hülse (8) zu ei¬ ner Einpassung in eine Achshöhlung (6) einer Nabe (5) des Laufrades (1) vorgesehen ist, die innere Hülse (9) zur Aufnahme einer Achse (10) des Laufrades (1) vorgesehen ist und zwischen den Hülsen (8, 9) ein dämp- fendes, elastisches Material (14) einliegt.
3. Laufrad oder Dämpfungseinrichtung nach einem oder mehreren der vor¬ hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Material (14) die Achse (10) hülsenartig umgibt.
4. Laufrad oder Dämpfungseinrichtung nach einem oder mehreren der vor¬ hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Maß (e) der Dicke des Materials (14) geringer ist als das Maß (b) der Länge der Achshöhlung (6).
5. Laufrad oder Dämpfungseinrichtung nach einem oder mehreren der vor¬ hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Material (14) auf Schaumstoffbasis gebildet ist.
6. Laufrad oder Dämpfungseinrichtung nach einem oder mehreren der vor¬ hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Material (14) auf Polyurethan-Basis gebildet ist.
7. Laufrad oder Dämpfungseinrichtung nach einem oder mehreren der vor¬ hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der Schaumstoff überwiegend geschlossenzellig ausgebildet ist.
8. Laufrad oder Dämpfungseinrichtung nach einem oder mehreren der vor¬ hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Material (14) eine Rohdichte von 350 bis 650 kg/m3 aufweist.
9. Laufrad oder Dämpfungseinrichtung nach einem oder mehreren der vor¬ hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Achse (10) unmittelbar von einer Lagerhtilse (9) umge¬ ben und das Material (14) außenseitig der Lagerhülse (9) angeordnet ist.
10. Laufrad oder Dämpfungseinrichtung nach einem oder mehreren der vor¬ hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Material (14) ohne Verhaftung mit der Lagerhülse (9) in die Nabe (5) eingebracht ist.
11. Laufrad oder Dämpfungseinrichtung nach einem oder mehreren der vor¬ hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Material (14) unter Vorspannung einliegt. 2. Laufrad oder Dämpfungseinrichtung nach einem oder mehreren der vor¬ hergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Material (14) von einem Zuschnitt gebildet ist.
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