DE3618636C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fußkreuz eines Drehstuhles, bei dem eine Nabe und mehrere, je ein Endstück aufweisende, von einem Ver­ strebungsring freie Ausleger eine Einheit bilden, bei dem die Na­ be zur Aufnahme einer Säule und jedes Endstück zum Anbau einer Roll/Gleiteinrichtung ausgebildet ist, bei dem die Ausleger einen sich von der Nabe bis zu den Endstücken verjüngenden Querschnitt aufweisen, ebenso wie die Nabe frei von eingelegter Armierung sind und sich - bei Belastung der Nabe und Abstützung der Endstücke - unter Absenkung der Nabe bruchfrei elastisch durchbiegen, und das einstückig aus einem gespritzten, kältebeständigen Thermoplast- Kunststoff besteht sowie eine glatte Oberfläche aufweist.

Bei der Dimensionierung eines solchen Fußkreuzes im Hinblick auf die Belastung sind Dauerbeanspruchungen und Materialermüdung zu berücksichtigen. Diese können dazu führen, daß schon relativ niedrige, bei der täglichen Benutzung auftretende Belastungen zu einem Bruch des Fußkreuzes führen. Zu beachten sind auch Bela­ stungen, welche nur ein oder zwei Ausleger aufzunehmen hat bzw. haben. Deshalb ist das Fußkreuz für Belastungen auszulegen, die bei der üblichen Benutzung des Drehstuhles nicht auftreten.

Ein bekanntes (DE-GM 18 51 726) Fußkreuz der eingangs genannten Art läßt im Rahmen des elastischen Bereiches nur eine äußerst geringe Naben-Absenkung zu und bricht dann bei wachsender Bela­ stung. Bei diesem Fußkreuz sind Nabe und Ausleger als Kasten­ profil ausgebildet, bei dem dünne Wände Hohlräume begrenzen. Der Kunststoff ist durchgehend voll und in der Praxis ein mittels Glasfaser oder Talkum verstärktes Polyamid, das relativ teuer ist. Das teuere Polyamid und das offene Profil sind nötig, um dem Fußkreuz die Festigkeit zu geben, die im Hinblick auf die in Betracht zu ziehende Belastung des Fußkreuzes nötig ist. Je­ doch macht das offene Profil eine recht teuere Spitzgußform nö­ tig und ist auch mit Ursache für Brüche bei üblichen Belastun­ gen. Die Verrippung kann nicht alle auftretenden Belastungen, z. B. Stöße in waagerechter Richtung, bruchfrei aufnehmen.

Es ist auch ein Fußkreuz bekannt (DE-OS 22 15 991), bei dem die Nabe und die Ausleger als geschlossenes Profil ausgebildet sind und, aus einem Thermoplast-Kunststoff gegossen, eine porenfreie äußere Hautschicht aufweisen. Jedoch sind hier die Ausleger ge­ geneinander mittels eines Verstrebungsringes abgestützt. Die Verjüngung der Ausleger zwischen Nabe und Verstrebungsring ist relativ gering und die Ausleger ragen über den Verstrebungsring verdickt und ohne Verjüngung radial hinaus.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Fußkreuz der eingangs genannten Art zu schaffen das sowohl hinsichtlich bruchfreier Nabenabsenkung als auch hinsichtlich Belastungen in waagerech­ ter Richtung unter Vermeidung eines Verstrebungsringes mit ver­ einfachten Mitteln ein verbessertes Festigkeitsverhalten auf­ weist. Das erfindungsgemäße Fußkreuz ist, diese Aufgabe lösend, dadurch gekennzeichnet, daß die mögliche bruchfreie Naben-Absen­ kung mindestens 4% des Fußkreuz-Durchmessers beträgt und der Kunststoff ein treibmittelhaltiges Polypropylen ist, daß die Na­ be und die Ausleger einen Kern mit einer Zellstruktur und eine porenfreie äußere Hautschicht aufweisen und daß die Verjüngung des Querschnittes jedes Auslegers von der Nabe bis zum Endstück mehr als 50% beträgt.

Mit Hilfe der den Zellstruktur-Kern umschließenden porenfreien äußeren Hautschicht ist die - vor einem Bruch mögliche - elasti­ sche Durchbiegbarkeit des Fußkreuzes ganz wesentlich erhöht, um die erwünschte erhöhte Bruchfestigkeit zu erreichen. Bei einem ansonsten üblich gestalteten Drehstuhl mit einem erfindungs­ gemäßen Fußkreuz läßt sich die Nabe bei entsprechend hoher Be­ lastung bis auf den Fußboden durchdrücken, ohne daß ein Bruch des Fußkreuzes auftritt. Die sehr stark vergrößerte Naben-Ab­ senkung ist durch Anwendung der geschlossenen porenfreien äußeren Hautschicht und des treibmittelhaltigen Thermoplastes auf billige Art erreicht, da die Formkosten erniedrigt sind und preiswerte Kunststoffe verwendbar sind. Für die auf den vorliegenden Fall ab­ gestimmte elastische Durchbiegbarkeit der Ausleger ist deren Quer­ schnittverjüngung in Verbindung mit der Zellstruktur-Hautschicht- Gestaltung nötig.

Die Naben-Absenkung soll also in der Praxis bis zum Fußboden er­ folgen können, wobei der Durchmesser der Rollen z. B. 50 mm be­ trägt und die Nabe nach unten hin gegenüber den Auslegern nicht unnötig verdickt ist. In der Regel wird die Naben-Absenkung min­ destens 5% des Fußkreuz-Durchmessers betragen. Wenn man die Naben-Absenkung auf die Auslegerlänge, d. h. auf den Abstand von der Nuten-Mitte bis zum Ende des Auslegers berechnet, so be­ trägt sie 8% oder in Regel mindestens 10% der so definierten Auslegerlänge. Bei einem Durchmesser des Fußkreuzes von 590 mm soll eine Naben-Absenkung von zumindest 40 mm gegeben sein.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn die Naben-Ab­ senkung mindestens 6% des Fußkreuz-Durchmessers beträgt. Hier­ bei läßt sich die Nabe bei einem Fußkreuz-Durchmesser von 590 mm um ca. 35 mm durchdrücken. Eine elastische Durchbiegbarkeit in diesem Umfang schließt aus, daß das Fußkreuz bei Belastun­ gen bricht, die weit über die für einen Drehstuhl üblichen Be­ lastungen hinausgehen.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn jeder Ausleger mit einer längsverlaufenden Nut versehen ist. Durch die Nut läßt sich das elastische Biegeverhalten des Auslegers beeinflussen und in einer auf das Fußkreuz abgestimmten Weise bestimmen.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es auch, wenn die Nabe mit einem Durchbruch zum Einstecken der Säule versehen ist und wenn der Durchbruch der Nabe sich im Querschnitt von oben nach unten verjüngt und ein sich entsprechend verjüngendes Säulenstück unmittelbar aufnimmt. Die Nabe hält die in der Praxis auftreten­ den Belastungen auch ohne Verstärkung aus.

Bei den Auslegern des erfindungsgemäßen Fußkreuzes sind - im Querschnitt gesehen - dünne Stege und Wände vermieden und ist die von Außenabmessungen abgegrenzte Fläche zumeist von Kunststoffma­ terial und nicht Hohlräumen besetzt. Da ein Ausleger im Rahmen der Erfindung auch Bohrungen, Nuten oder sonstige Ausnehmungen aufweisen kann, wird vermerkt, daß bei der von den Außenabmes­ sungen begrenzten Querschnittsfläche zumindest 50%, vorzugsweise 60% oder in der Regel zumindest 70% von Kunststoffmaterial ge­ bildet ist.

Die Außenkonturen des Querschnittes der Ausleger sind in der Re­ gel abgerundet, obzwar auch rechteckige Querschnitte denkbar sind. Auch ein kreisrunder Querschnitt ist möglich. In der Regel ist jeder Ausleger über seine Länge hin höher als dick. Hierdurch wird unter Materialeinsparung ein verbessertes Elastizitäts- und Biegeverhalten erreicht. Das Verhältnis von Höhe zu Dicke bzw. Breite des Auslegers beträgt über dessen Länge in der Regel 1, 2 oder mehr.

Da die Verjüngung der Querschnittsfläche jedes Auslegers von der Nabe bis zum Endstück 50% oder mehr beträgt, ist die Querschnitts­ fläche des Auslegers beim Endstück kleiner als 50% der Quer­ schnittsfläche bei der Nabe. Eine derartige Verjüngung eröffnet neue geschmackliche Gesichtspunkte und ergibt eine weitere Ver­ besserung der Elastizität und des Biegeverhaltens des Fußkreuzes. Da der Thermoplast ein Polypropylen oder ein Copolymer davon ist, ist er äußerst preiswert und läßt sich aufgrund der Erfindung auch für Fußkreuze einsetzen. Es kann, wenn dies zweckmäßig ist, der Kunststoff frei von oder mit einem verstärkenden Zusatz wie Glasfaser oder Talkum vermischt sein.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Fußkreuz eines Dreh­ stuhles,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie III-III in Fig. 1 in einem gegenüber Fig. 1 vergrößerten Maßstab und

Fig. 4 einen Schnitt gemäß IV-IV in Fig. 1 in einem gegenüber Fig. 1 vergrößerten Maßstab.

Das Fußkreuz gemäß Zeichnung besitzt mittig eine Nabe (1), an der radial nach außen wegragende gerade Ausleger (2) vorgesehen sind. Es sind gleichmäßig verteilt fünf Ausleger (2) vorhanden und können drei, vier oder sechs Ausleger (2) vorhanden sein. Die Ausleger (2) sind gleich lang und können auch verschieden lang sein. Das Fußkreuz ist einstückig in nur einem Spritzguß aus Kunststoff hergestellt. Der Kunststoff ist kältebe­ ständig, d. h. er behält bei praxisbezogenen Temperaturen bis maximal -20°C seine elastischen Eigenschaften in einem ausreichenden Ausmaß bei.

Die Nabe (1) überragt die Ausleger (2) an der Stoßstelle nach oben und nach unten hin nur geringfügig. Der maximale Außendurchmesser der Nabe (1) ist größer als deren Höhe und das Verhältnis von Außendurchmesser zur Höhe liegt bei 1,0 bis 1,8, in der Regel etwa bei 1,4. Die Nabe (1) ist mittig mit einem im Querschnitt runden Durchbruch (3) versehen, dessen Querschnitt sich nach unten hin konisch leicht verjüngt. Am oberen Ende des Durchbruches (3) beträgt das Verhältnis Außen­ durchmesser der Nabe (1) zu Durchmesser des Durchbruches 1,5 bis 2,5, in der Regel ca. 2,0. Die Gestaltung der Nabe (1) gibt dieser eine solche Festigkeit, daß ohne Einsatz eines metallischen Verstärkungsringes eine nicht gezeigte Säule mit einem konischen Endstück in den Durchbruch gesteckt werden kann. Die hier ge­ schilderte Bauweise des Fußkreuzes ermöglicht also ein unmittelbares Einstecken eines konischen Säulen­ stückes in den Nabendurchbruch, wobei die Säule den Stuhlsitz trägt.

Jeder Ausleger (2) kann mit einer längsverlaufenden Nut (4) versehen sein, die an der Unterseite vorgesehen ist. An der Stoßstelle von Nabe (1) und Ausleger (2) ist oben jeweils ein Sattel (5) gebildet, der die Festigkeit des Fußkreuzes nicht negativ beeinflußt, sondern zum gewünschten Biegeverhalten beiträgt. Die Ausleger (2) weisen einen in etwa ovalen oder ellipti­ schen Querschnitt auf und die Querschnitte sind in Fig. 3 und 4 in tatsächlicher bzw. wirklicher Größe dargestellt. Demgemäß ist der Ausleger (2) über seine Länge höher als breit bzw. dick und eine Vergrößerung der Dicke trägt zu der benötigten und erwünschten Festigkeit nichts bei.

Jeder Ausleger (2) umfaßt ein Endstück (6), das sich gegenüber dem angrenzenden Bereich des Auslegers (2) nach unten hin etwas erweitert und das einen Rollwerk-Zapfen (7) aufnimmt. Dieser Zapfen (7) wird entweder bei der Herstellung des Fußkreuzes mit eingegossen oder nachträglich in die zugehörige Aufnehmung eingefügt. Wenn die Nabe (1) in Richtung eines Pfeiles (8) von oben belastet wird, so erfolgt bei erhöhter Abstützung der Ausleger-Endstückes (6) eine Absenkung der Nabe (1) in Richtung eines Pfeiles (9). Gemäß Fig. 3 und 4 ist im Querschnitt gesehen eine blasenfreie, volle Hautschicht (10) von ca. 5 mm oder mehr vorhanden, die einen Kern von Zellstruktur (11) umschließt und die eine volle glatte, d. h. geschlossene Oberfläche bildet.

Bei einem Versuch bricht ein bekanntes Fußkreuz bei einer Belastung von ca. 7000 N und einer Durchbiegung von ca. 19 mm. Eine Ausführungsform des neu entwickelten Fußkreuzes hat eine Durchbiegung von 25 mm (=4%) bei ca. 12 500 N und von 35 mm (=6%) bei ca. 14 000 N. Der Durchmesser beträgt 590 mm. Auch bei wachsender Belastung tritt kein Bruch auf. Bei den genormten Drehstühlen ist eine Durchbiegung von ca. 40 mm nötig, bis die Nabe auf den Fußboden aufliegt. Diese Durchbie­ gung ist 6,5% des Durchmessers und tritt bei ca. 14 000 N auf.

Claims (4)

1. Fußkreuz eines Drehstuhles, bei dem eine Nabe und mehrere, je ein Endstück aufweisende, von einem Verstrebungsring freie Aus­ leger eine Einheit bilden, bei dem die Nabe zur Aufnahme einer Säule und jedes Endstück zum Anbau einer Roll/Gleiteinrichtung ausgebildet ist, bei dem die Ausleger einen sich von der Nabe bis zu den Endstücken verjüngenden Querschnitt aufweisen, eben­ so wie die Nabe frei von eingelegter Armierung sind und sich - bei Belastung der Nabe und Abstützung der Endstücke - unter Absenkung der Nabe bruchfrei elastisch durchbiegen, und das einstückig aus einem gespritzten, kältebeständigen Thermo­ plast-Kunststoff besteht sowie eine glatte Oberfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die mögliche bruchfreie Naben (1)-Ab­ senkung (9) mindestens 4% des Fußkreuz-Durchmessers beträgt und der Kunststoff ein treibmittelhaltiges Polypropylen ist, daß die Nabe (1) und die Ausleger (2) einen Kern mit einer Zellstruktur (11) und eine porenfreie äußere Hautschicht (10) aufweisen und daß die Verjüngung des Querschnittes jedes Aus­ legers (2) von der Nabe (1) bis zum Endstück (6) mehr als 50% beträgt.

2. Fußkreuz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Na­ ben (1)-Absenkung (9) mindestens 6% des Fußkreuz-Durchmessers beträgt.

3. Fußkreuz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ausleger (2) mit einer längsverlaufenden Nut (4) verse­ hen ist.

4. Fußkreuz nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Nabe mit einem Durchbruch zum Einstecken der Säule versehen ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Durchbruch (3) der Nabe (1) sich im Querschnitt von oben nach unten verjüngt und ein sich entspre­ chend verjüngendes Säulenstück unmittelbar aufnimmt.