DE10026576A1 - Nähmaschinen-Nadel - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine 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 Wölbungsberech-Endpunkt ausgehende Seitenflanken (15) einen sich zur Mantelfläche (4) hin erbreitenden Rinnenquerschnitt (16) formen, und schlägt zur Erzielung einer gebrauchsstabilen Bauform mit fadenführungsgünstiger Rinnenkontur vor, dass der Durchmesser (D) des kreisbogenförmgen Wölbungsverlaufs der Wölbungsfläche (W) etwa dem Radius (R) des Schaftes (3) entspricht.

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 Querrich­ tung des Schaftes liegende Wölbungsfläche gestaltet ist und deren vom Wölbungsbereich-Endpunkt ausgehende Sei­ tenflanken einen sich zur Mantelfläche hin erbreiter­ nden Rinnenquerschnitt formen.

Eine Nähmaschinen-Nadel mit klassisch rundem Schaftquer­ schnitt ist durch die DE 31 49 383 A1 bekannt (Fig. 4). Die Fadenrinne ist von rechteckiger Kontur; die paral­ lel verlaufenden Seitenflanken sind über einen recht­ winklig dazu ausgerichteten Rinnengrund, ebenfalls als Flachflanke, verbunden.

Der DE-PS 19 30 06 ist eine trapezförmige Fadenrinnen- Kontur entnehmbar. Die Seitenflanken divergieren zur Mantelfläche hin. Das führt zu einem deutlich erbreiter­ ten Rinnenquerschnitt. Der Rinnengrund ist überwiegend ebenflächig und geht über je eine kurze konkave Ausrun­ dung 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 Ergän­ zungsrinne zugeordnet (Abb. 3).

Die DE 32 35 153 A1 zeigt eine gattungsgemäße Nähmaschi­ nen-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 geschil­ derten Art bei fadenführungsgünstiger Rinnenkontur wiederstandsfähiger gegenüber abbiegenden Belastungs­ kräften auszubilden.

Diese Aufgabe ist zunächst und im Wesentlichen bei einer Nähmaschinen-Nadel mit den Merkmalen des An­ spruchs 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 ge­ schwächt ist. Der Wölbungsverlauf ist in eine solche Tiefe gelegt, dass die Zone etwa ab dem schaftperiphe­ ren Halbkreis für den erstrebten vergrößerten Rinnen­ querschnitt gestaltet werden kann. Selbst die bruchkri­ tischen Übergangsbereiche haben an Kerbwirkung verlo­ ren. Die Ecken sind "ausgebügelt". Über die großzügige konkave Rundung entstehen günstig liegende Sperrflächen gegenüber abbiegenden Kräften, dies sowohl in Öhrrich­ tung als auch quer dazu. Es liegt ein erheblicher Ver­ steifungseffekt 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 Wöl­ bungsverlauf angelegten Tangenten (Tangenten-Anlege­ punkt) einen Erbreiteningsfreiraum-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 anderer­ seits 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 ausgerun­ deten Part des Rinnengrundes beigeschlagen. Er bildet die großzügig konkav ausgerundeten Ausläufer des erbrei­ terten Rinnenquerschnitts. Die Querschnittsverhältnisse sind bezüglich der Differenz der Flächengrößen des Erbreiterungsfreiraum-Querschnitts zum Zwickelabschnitt maximal etwas weniger als 30%. Weiter ist eine vorteil­ hafte 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 übli­ che lange Fadenrinne. Der konkave Rundungsverlauf trägt zur Erzielung einer polydirektionalen Wandungsausrich­ tung des Schaftes und damit zur Erhöhung des Widerstan­ des gegenüber abbiegenden Kräften bei. Solche Nähmaschi­ nen-Nadeln oder auch eine sogenannte Doppelrinnennadeln haben praktisch ein Doppel-T-Profil, wobei die rinnen­ bildenden Übergänge in der geschilderten Weise bezüg­ lich einer Kerbwirkung außer Gefahr stehen. Dabei ist es günstig, dass bei zwei einander gegenüberliegenden Fadenrinnen gleicher Geometrie, entsprechend dem Kenn­ zeichen des zweiten Anspruches, sich die Scheitelpunkte der angelegten Tangenten im Bereich der Schaft-Längsmit­ telachse, des Zentrums also, treffen bzw. sich sogar überlappen.

Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand eines zeichnerisch veranschaulichten Ausführungsbeispie­ les näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine als Doppelrinnennadel realisierte Nähma­ schinen-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 Darstel­ lungen weggelassen).

Die im klassischen Reduzierverfahren mittels Umlaufpres­ se im Wege des Kaltstreckens als Rohling erzeugbare, in spanabhebender Weise produzierbare oder gar im Wege des Formpressens/Beschneidens weitestgehend nachbearbei­ tungsfrei erzielbare Nähmaschinen-Nadel 1 ist im Grunde kreisrunden Querschnitts. Das gilt für den querschnitts­ größeren Kolben 2 ebenso wie für den den größten Längenabschnitt einnehmenden Schaft 3 der Nähmaschinen-Nadel 1.

Bezüglich des Schaftquerschnitts sei auf die Fig. 4 -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 Endab­ schnitt 1' der Nähmaschinen-Nadel 1. Die eigentliche Spitze ist 7. Das Öhr ist mit 8 bezeichnet. Vor demsel­ ben 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 Endab­ schnitt 1' und dem Ansatz 5 durchgehend und im Wesentli­ chen von gleicher Tiefe. Lediglich der ansatzseitige Endbereich keilt auf die Kegelstumpfmantelfläche des Ansatzes 5 gehend aus. Der Kolben 2 selbst ist gleichmä­ ßig 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 Ergän­ zungsrinne 14.

Die weitere Fadenrinne 13 ist räumlich vor dem Öhr 8 endgeschlossen, dort bzw. einerseits durch den erwähn­ ten Höcker 10 und andererseits durch die gegenüber der Rinnentiefe ansteigende Mantelfläche des Ansatzes 5. Auch hier kommt es zu dem bezüglich der Rinne 11 erwähn­ ten Auskeilen.

Die Längserstreckung der Rinnen 11, 13, 14 ist überein­ stimmend, und zwar raumparallel zum eine Längsmittelach­ se x-x stellenden Zentrum Z des Schaftes 3.

Bezüglich des Abbiegekräfte aufnehmenden, relativ dünn­ stieligen 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 weni­ ger als einen Halbkreisbogen ein. Wölbungsbereich-End­ punkte gehen in Seitenflanken 15 über. Letztere nehmen divergierenden Verlauf und erbringen so zur Mantelflä­ che 4 hin einen erbreiternden Rinnenquerschnitt 16. Der liegt über dem Durchmesser D des kreisbogenförmigen Wölbungsverlaufs der Wölbungsfläche W. Der Öffnungswin­ kel zwischen den Seitenflanken 15 liegt bei ca. 20- 30°. Der Verlauf von 15 ist spiegelsymmetrisch.

Der Durchmesser D des kreisbogenförmigen Wölbungsver­ laufs der Wölbungsfläche W entspricht im Wesentlichen dem Radius R des im Grunde kreisrunden Querschnitt auf­ weisenden 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 tiefen­ mäßig 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 Wölbungsmittel­ punkt y der kreisförmigen Wölbungsfläche W verlaufen in einer gemeinsamen Längsmittelebene E-E. In dieser Diame­ tralen liegt auch der anderen Seite des Schaftes 3 beispielsweise die weiter oben mit 13 bezeichnete weite­ re Fadenrinne der Doppelrinnen-Nähmaschinen-Nadel 1.

Der Wölbungsverlauf der Wölbungsfläche W ist dabei derart gestaltet, dass zwei von einem im Schaftquer­ schnitt jenseits des Zentrums Z des Schaftes 3 und auf der besagten Längsmittelebene E-E des Schaftes 3 liegen­ den Punkt P1 an den Wölbungsverlauf angelegten Tangen­ ten T ein Erbreiterungsfreiraum-Querschnitt 17 und einen kleineren bzw. maximal flächengleichen, oberhalb des Tangenten-Anlegepunktes 19 liegenden Zwickelab­ schnitt 18 definieren. Sowohl der den erbreiterten Rinnenquerschnitt 16 oder Rinneneingang erbringende Erbreiterungsfreiraum-Querschnitt 17 als auch der er­ wähnte Zwickelabschnitt 18 sind in Form engschraffierter Felder dargestellt. Eingezeichnet ist dabei zum Ver­ gleich 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 Erbreiterungsfrei­ raum-Querschnitt 17 ist dagegen einen erbreiternden Rinnenquerschnitt 16 schaffend weggeräumt. Die Übergän­ ge der so divergiernd 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 Wölbungs­ mittelpunkt 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 Wieder­ holungen. 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 Beschriebe­ nen 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 be­ trifft. Die die weitere Fadenrinne 13 betreffende Ge­ staltung entspricht der in Fig. 5 erläuterten. Bezüg­ lich der Fadenrinne 11 sind die Tangenten T so gelegt, dass die Wölbungsscheitel, sprich Tangenten-Anlegepunk­ te 19, aus dem unteren Drittel der Tiefe der Fadenrinne 11 etwa auf die halbe Tiefe versetzt sind. Die Wölbungs­ scheitel 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-Querab­ schnitts 17 und des Zwickelabschnitts 18. Erstgenannter ist flächenkleiner als der Zwickelabschnitt 18. Gleich­ wohl bleibt hier die durch die Wölbungsfläche W erziel­ te Ausrundung der Übergangsbereiche zu den Seitenflan­ ken 15 bestehen.

Bezüglich Fig. 5 ist eine eher ausgewogene Verteilung erkennbar. Die Differenz der Flächengrößen des Erbreite­ rungsfreiraum-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 Fig. 5 und 6 erörterten. Da hier deutlich weniger als etwas geringer als der halbe Kreis­ querschnitt auftritt, kommt es aber auch hier zu einer aus dem Verlauf der Wölbungsfläche W bestimmten Mün­ dungsbreite, 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 Ausge­ staltung bezüglich dieser Ränder erkennbar stumpfwink­ lig (Winkel Beta). Die hier von den Ausläufern der Wölbungsfläche W gestellten Flanken gehen wie in der Grundversion über konvexe Randverrundungen in die Man­ telfläche 4 des Schaftes 3 über.

Bei einer Einrinnen-Nadel haben Prüfungsergebnisse er­ bracht, 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 Ergän­ zungsrinne 14 zeigten eine in Querrichtung 6% höhere Steifigkeit. In Öhrrichtung gemessen war sie 8% schwä­ cher.

Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswe­ sentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) voll­ inhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims (5)

1. 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 Querrich­ tung des Schaftes (3) liegende Wölbungsfläche (W) ge­ staltet ist und deren vom Wölbungsbereich-Endpunkt ausgehende Seitenflanken (15) einen sich zur Mantelflä­ che (4) hin erbreiternden Rinnenquerschnitt (16) for­ men, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (D) des kreisbogenförmigen Wölbungsverlaufs der Wölbungsflä­ che (W) etwa dem Radius (R) des Schaftes (3) entspricht.

2. Nähmaschinen-Nadel nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Wölbungsver­ lauf der Wölbungsfläche (W) derart gestaltet ist, dass zwei von einem im Schaftquerschnitt jenseits des Zentrums (Z) des Schaftes (3) und auf der Längsmittel­ ebene (E-E) des Schaftes (3) liegenden Punkt (P1) an den Wölbungsverlauf angelegten Tangenten (T) (Tangen­ ten-Anlegepunkt 19) einen Erbreiteningsfreiraum-Quer­ schnitt (17) und einen kleineren bzw. maximal flächen­ gleichen, oberhalb des Tangenten-Anlagepunktes (19) liegenden Zwickelabschnitt (18) definieren, welch letz­ terer geformt ist einerseits durch die Wölbungslinie der Wölbungsfläche (W) und andererseits durch die Tan­ gente (T), angelegt im Wölbungsscheitel und der recht­ winklig (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) verlaufen­ den Längsmittelebene (E-E).

3. Nähmaschinen-Nadel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz der Flächen­ größen des Erbreiterungsfreiraum-Querschnitts (17) zum Zwickelabschnitt (18) maximal etwas weniger als 30% beträgt.

4. 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 Mün­ dungsbreite (16) der Fadenrinne (11), deren Seitenflan­ ken (15) stumpfwinklig in die Mantelfläche (4) des Schaftes (3) einlaufen.

5. 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).