DE3718693A1

DE3718693A1 - Buchsenfoermiges spritzguss-bauteil, insbesondere waelzlagerkaefig

Info

Publication number: DE3718693A1
Application number: DE19873718693
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Rabe
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: RABE, JUERGEN, DIPL.-ING., 91315 HOECHSTADT, DE
Priority date: 1987-06-04
Filing date: 1987-06-04
Publication date: 1988-12-22

Description

Die Erfindung betrifft ein buchsenförmiges Spritzguß- Bauteil, insbesondere Wälzlagerkäfig, aus einem polymeren Werkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff, mit einer Vielzahl von Durchbrechungen am Umfang, Stegen zwischen den Durchbrechungen und beidendig umlaufenden Borden, wobei mehrere Anbindungsstellen vorgesehen sind, die entsprechend ihrer Lage zu Bindenähten führen.

Bei derartigen bekannten Kunststoff-Spritzguß-Bauteilen, insbesondere Wälzlagerkäfigen, sind die sämtlichen Anbindungsstellen, an denen die Kunststoffmasse in die entsprechende Form eingespritzt wird, entweder in einem der Borde oder in den Stegen angeordnet. In beiden Fällen liegen die Anbindungsstellen dabei in einer einzigen Umfangslinie bzw. einer einzigen radialen Ebene. Dies hat zur Folge, daß auch die Bindenähte, an denen die Fließfronten der an den Anbindungsstellen eingespritzten Kunststoffmassenanteile aufeinander treffen, in einer einzigen Linie liegen.

Sowohl die Anbindungsstellen als auch die Bindenähte stellen Schwachstellen des Bauteils dar, weil an ihnen das Kunststoffmaterial beim Einspritzvorgang besonderen physikalischen bzw. chemischen Bedingungen unterworfen ist. Insbesondere wirken sich hier Orientierungserscheinungen und thermische Einflußgrößen aus. Ist das Bauteil aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt, dann sind die Bindenähte zusätzlich deswegen im Vergleich zur Umgebung geschwächt, da an ihnen keine Verkettung der Verstärkungsfasern erfolgen kann.

Sind alle Anbindungsstellen des Bauteils in seinen einen Bord gelegt, wobei im Bord bei jedem Steg eine Anbindungsstelle liegt, dann verlaufen die Bindenähte in dem anderen Bord auf jede Durchbrechung hin. Die beiden Borde sind also mit Schwachstellen dicht besetzt. Es wurde gefunden, daß dadurch im Bereich der Borde eine erhöhte Bruchgefahr besteht.

Es ist auch bekannt, in jedem zweiten Steg eine Anbindungsstelle anzuordnen. Die Bindenähte liegen dann in denjenigen Stegen, die zwischen den Stegen mit Anbindungsstellen bestehen. In diesem Falle liegen alle Schwachstellen in den Stegen. Dadurch besteht im Stegbereich eine erhöhte Bruchgefahr.

Weiter ist es bekannt, Anbindungsstellen in jeden Steg zu legen. Die Schwachstellen bildenden Bindenähte liegen dann in den Borden im Bereich der Durchbrechungen. Es besteht dann in den Borden Bruchgefahr.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Spritzguß-Bauteil der eingangs genannten Art vorzuschlagen, dessen Bruchfestigkeit erhöht ist.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Bauteil der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß erste und zweite Anbindungsstellen in mehreren am Umfang verteilten Gruppen angeordnet sind, daß in jeder Gruppe wenigstens eine erste Anbindungsstelle in dem einen Bord, nahe eines von Anbindungsstellen freien Steges liegt, daß in jeder Gruppe wenigstens eine zweite Anbindungsstelle in einem Steg liegt und daß die Fluchtlinien der ersten und der zweiten Anbindungsstellen in einem Abstand voneinander verlaufen.

Die Anbindungsstellen sind dabei in Gruppen aufgeteilt, wobei die Anbindungsstellen jeder Gruppe auf den Bord und den bzw. die Stege verteilt sind. Die Schwachstellen liegen also in verschiedenen Schnittebenen des Bauteils. Dementsprechend liegen auch in jeder Schwachstellen aufweisenden Ebene weniger Schwachstellen als beim Stand der Technik. Es hat sich gezeigt, daß dadurch die Bruchgefahr herabgesetzt ist. Dies gestattet eine dünnwandigere Gestaltung des Bauteils im Vergleich zum Stand der Technik.

Die Bindenähte und die Anbindungsstellen wirken unterschiedlich schwächend auf das Bauteil. Die Schwächungswirkung der Bindenähte hängt darüber hinaus von deren Verlauf am Bauteil ab. Außerdem ist die Schwächungswirkung einer Bindenaht dadurch beeinflußt, ob sie durch ein frontales Auftreffen der Fließfronten von Kunststoffmasseanteilen oder durch ein schräges Aufeinandertreffen der Fließfronten entstanden sind. Diejenigen Bindenähte, die durch ein frontales Zusammentreffen der Fließfronten entstanden sind, sind besonders bruchgefährdet. Durch die Erfindung läßt sich die Anzahl der Bindenähte, an denen die Fließfronten frontal aufeinandertreffen, reduzieren. Außerdem kann die Lage der Bindenähte im Bauteil so beeinflußt werden, daß ihr Verlauf vergleichsweise unkritisch ist.

Durch die Erfindung ist insbesondere auch vermieden, daß alle Bindenähte in der gleichen Schnittebene des Bauteils liegen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Teil-Abwicklung eines Wälzlagerkäfigs mit Anbindungsstellen,

Fig. 2 eine Abwicklung entsprechend Fig. 1 mit einer zweiten Anordnung der Anbindungsstellen,

Fig. 3 eine Abwicklung entsprechend Fig. 1 mit einer dritten Anordnung der Anbindungsstellen,

Fig. 4 eine Abwicklung entsprechend Fig. 1 mit einer weiteren Anordnung der Anbindungsstellen und

Fig. 5 schematisch einen Schnitt längs der Linie V-V nach den Fig. 1 bis 4.

Ein Wälzlagerkäfig weist zwei Borde (1, 2) auf. Zwischen den Borden (1, 2) liegen Durchbrechungen (3), die der Aufnahme von Wälzkörpern dienen. Die Borde (1, 2) sind über Stege miteinander verbunden. In Fig. 1, in Fig. 2 und in Fig. 4 sind Stege (4 bis 13) gezeigt. In Fig. 3 sind Stege (4 bis 16) dargestellt.

In dem einen Bord (1) sind erste Anbindungsstellen (17) angeordnet. Über die Stege (4 bis 16) sind zweite Anbindungsstellen (18) verteilt. In jeweils demjenigen Steg, der einer ersten Anbindungsstelle (17) naheliegt, ist keine Anbindungsstelle vorgesehen. Die erste Anbindungsstelle (17) liegt bei den Fig. 1 bis 3 in der Fluchtlinie dieses Steges. Bei Fig. 4 liegt die erste Anbindungsstelle (17) jeweils in der Fluchtlinie einer der Durchbrechungen (3).

Die ersten und die zweiten Anbindungsstellen (17, 18) sind zu Gruppen (19) zusammengefaßt. Die ersten Anbindungsstellen (17) liegen auf einer Fluchtlinie (F 1).

Die zweiten Anbindungsstellen (18) liegen auf einer Fluchtlinie (F 2). Diese Fluchtlinien (F 1, F 2) sind voneinander im Abstand (a) beabstandet. An den Anbindungsstellen (17, 18) wird die Kunststoffmasse in üblicher Weise schräg zum Radius des Wälzlagerkäfigs - d.h. schräg zur Zeichenebene der Fig. 1 bis 4 - eingespritzt (Schrägstellung der Tunnelangüsse). Dies ist in Fig. 5 durch die Pfeile (E) schematisch angedeutet. In den Figuren sind die Richtungen, in denen sich die Kunststoffmasse in den Stegen und den Borden verteilt, mit strichlierten Richtungspfeilen angedeutet.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist in jeder Gruppe (19) eine erste Anbindungsstelle (17) und eine zweite Anbindungsstelle (18) vorgesehen. Die zweiten Anbindungsstellen (18) liegen jeweils in der Mitte der Stege (4, 6, 8, 10, 12). Insgesamt gesehen wechseln sich hier die ersten Anbindungsstellen (17) und die zweiten Anbindungsstellen (18) ab.

Die zweiten Anbindungsstellen (18) können auch nach oben oder nach unten aus der Mitte versetzt sein. Der Abstand (a) muß also nicht der halben Steglänge gleich sein.

Wird bei den ersten und zweiten Anbindungsstellen (17, 18) nach Fig. 1 in die betreffende Form Kunststoffmasse eingespritzt, dann bilden sich im Bereich des Bordes (2) in der Fluchtlinie der Stege (5, 7, 9, 11, 13) Bindenähte (20). Deren Verlauf ist vergleichsweise unkritisch. Im Bord (2) besteht damit nur bei jedem zweiten Steg eine Bindenaht (20). Außerdem werden sich im Bord (1) zwischen den ersten Anbindungsstellen (17) Bindenähte (21) bilden. Damit liegt auch im Bord (2) nur bei jedem zweiten Steg (4, 6, 8, 10, 12) eine Bindenaht. Die Bindenähte (20, 21) sind somit über die beiden Borde verteilt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist in jeder der Gruppen (19) ebenfalls eine erste Anbindungsstelle (17) vorgesehen. In jeder der Gruppen (19) sind zwei zweite Anbindungsstellen (18) angeordnet. Diese liegen in den Stegen (4, 6 bzw. 8, 10). Zwischen den beiden zweiten Anbindungsstellen (18) der Gruppe (19) liegt ein Steg (5, 9), der von Anbindungsstellen frei ist.

Es ergeben sich nach Fig. 2 im Bord (2) Bindenähte (20) im Bereich derjenigen Stege (7, 11), in deren Fluchtlinie die ersten Anbindungsstellen (17) liegen. Im Steg (5, 9), der zwischen den zweiten Anbindungsstellen (18) liegt, entsteht außerdem jeweils eine weitere Bindenaht (22). Insgesamt liegt also nur bei jedem vierten Steg eine Bindenaht (20) und in jedem vierten Steg eine Bindenaht (22).

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind in jeder Gruppe (19), wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, eine erste Anbindungsstelle (17) und zwei zweite Anbindungsstellen (18) vorgesehen. Letztere liegen in den Stegen (5, 7 bzw. 11, 13). Die ersten Anbindungsstellen (17) liegen bei den Stegen (9 bzw. 15). Beidseitig neben den Stegen mit zweiten Anbindungsstellen (18) liegen Stege ohne Anbindungsstellen, nämlich die Stege (4, 6, 8 bzw. 10, 12, 14). Es entstehen hier Bindenähte (20, 21) in den Borden (1, 2) (vgl. Fig. 3). Außerdem bilden sich Bindenähte (22) in den Stegen (6, 8 bzw. 12, 14). Auch hier sind die Bindenähte über die Borde und Stege verteilt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind in jeder Gruppe (19) eine erste Anbindungsstelle (17) und eine zweite Anbindungsstelle (18) vorgesehen. Die ersten Anbindungsstellen (17) liegen hier jeweils in der Fluchtlinie der benachbarten Durchbrechung (3), also im Bord (1) neben der Durchbrechung (3). Die zweiten Anbindungsstellen (18) liegen in den Stegen (4, 7, 10, 13). Zwischen diesen Stegen sind jeweils zwei Stege (5, 6; 8, 9; 11, 12) ohne Anbindungsstellen vorgesehen. Zwischen den Stegen (5, 6 bzw. 8, 9 bzw. 11, 12) liegen im Bord (1) die Anbindungsstellen (17). Es enstehen hier Bindenähte (21) im Bord (1) und Bindenähte (22) in den Stegen ohne Anbindungsstellen (18). Insgesamt sind die Bindenähte über den einen Bord und die Stege verteilt.

Im Rahmen der Erfindung liegen zahlreiche weitere Gestaltungen der Anordnung der ersten und zweiten Anbindungsstellen in jeder Gruppe. Die Lage der Bindenähte läßt sich auch durch Variation des Abstandes (a) der Fluchtlinien (F 1, F 2), auf denen die zweiten Anbindungsstellen bzw. die ersten Anbindungsstellen liegen, einstellen. Dabei müssen nicht alle ersten Anbindungstellen (17) oder alle zweiten Anbindungsstellen (18) auf der gleichen Fluchtlinie (F 1 bzw. F 2) liegen. Darüber hinaus läßt sich die Lage der Bindenähte auch dadurch beeinflussen, daß an den ersten Anbindungsstellen und den zweiten Anbindungsstellen unterschiedliche Massenströme eingebracht werden. Dies kann beispielsweise durch eine unterschiedlliche Gestaltung der Durchmesser der ersten Anbindungsstellen und der zweiten Anbindungsstellen erfolgen. Eine gewünschte Verteilung der Bindenähte läßt sich auch durch eine Variation der Schrägstellung der Tunnelangüsse unterstützen.

Claims

1. Buchsenförmiges Spritzguß-Bauteil, insbesondere Wälzlagerkäfig, aus einem polymeren Werkstoff, insbesondere faserverstärkten Kunststoff, mit einer Vielzahl von Durchbrechungen am Umfang, Stegen zwischen den Durchbrechungen und beidendig umlaufenden Borden, wobei mehrere Anbindungsstellen vorgesehen und Bindenähte gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Anbindungsstellen (17, 18) in mehreren am Umfang verteilten Gruppen (19) angeordnet sind, daß in jeder Gruppe (19) wenigstens eine erste Anbindungsstelle (17) in dem einen Bord (1) nahe eines von Anbindungsstellen freien Steges (5, 7; 7, 11; 9, 15) liegt, daß in jeder Gruppe (19) wenigstens eine zweite Anbindungsstelle (18) in einem Steg (4, 6; 5, 7) liegt und daß die Fluchtlinien (F 1, F 2) der ersten und der zweiten Anbindungsstellen (17, 18) in einem Abstand (a) zueinander verlaufen.

2. Spritzguß-Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Anbindungsstelle (17) in der Fluchtlinie des ihr nahen Steges liegt.

3. Spritzguß-Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Anbindungsstelle (17) in der Fluchtlinie der ihr nahen Durchbrechung (3) liegt.

4. Spritzguß-Bauteil nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gruppe (19) zwischen Stegen (4, 6) mit zweiten Anbindungsstellen (18) ein Steg (5) ohne Anbindungsstelle liegt und dieser Steg (5) der ersten Anbindungsstelle (17) fernliegt.

5. Spritzguß-Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gruppe (19) beidseitig neben jedem Steg (5, 7) mit zweiten Anbindungsstellen (18) ein Steg (4, 6, 8) ohne Anbindungsstellen liegt und dieser Steg der ersten Anbindungsstelle (17) fernliegt.

6. Spritzguß-Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Anbindungsstellen (18) etwa in der Mitte der Stege (4, 6, 8; 5, 7) liegen.

7. Spritzguß-Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Anbindungsstelle (17) im einen Bord (1) bei jedem zweiten, vierten oder sechsten Steg liegt.