DE102024109160A1

DE102024109160A1 - Drehlager und Lageranordnung mit einem Drehlager

Info

Publication number: DE102024109160A1
Application number: DE102024109160.6A
Authority: DE
Inventors: Gerald David Kosinski; Roland Süßkind; Andreas Kraus
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2024-02-29
Filing date: 2024-04-02
Publication date: 2025-09-04
Also published as: WO2025180558A1

Abstract

Drehlager (2, 3, 4), umfassend ein erstes Lagerteil (10) und ein zweites Lagerteil (11), wobei die Lagerteile (10, 11) gegeneinander rotierbar gelagert sind, wobei das Drehlager (2, 3, 4) eine integrierte Bremseinrichtung (25) aufweist, die wenigstens eine am ersten Lagerteil (10) vorgesehene Stellschraube (27) sowie wenigstens ein Reibelement (26) umfasst, wobei das Reibelement (26) über die Stellschraube (27) gegen das zweite Lagerteil (11) zur Veränderung der Bremskraft spannbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehlager, umfassend ein erstes Lagerteil und ein zweites Lagerteil, wobei die Lagerteile gegeneinander rotierbar gelagert sind.
Drehlager dienen dazu, Bauteile derart miteinander zu verbinden, dass diese einen Bewegungsfreiheitsgrad hinsichtlich einer relativen Drehung zueinander aufweisen. Häufig ist hierbei eine gewisse Brems- respektive Hemmungswirkung gewünscht, um eine gegebenenfalls vorliegende Relativbewegung respektive -drehung zum Stehen kommen zu lassen, wenn eine Handhabung, insbesondere eine händisch vorgenommene Bewegung, der Bauteile beendet wurde. Hinsichtlich der Bremswirkung besteht das Bedürfnis, die auftretende Bremskraft beziehungsweise deren Betrag anwendungsspezifisch und dauerhaft vorgeben zu können.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein verbessertes Konzept hinsichtlich eines Drehlagers anzugeben, insbesondere bezüglich des soeben angesprochenen Aspekts betreffend die Bremswirkung.
Erfindungsgemäß gelöst wird die Aufgabe bei einem Drehlager der eingangs genannten Art dadurch, dass dieses eine integrierte Bremseinrichtung aufweist, die wenigstens eine am ersten Lagerteil vorgesehene Stellschraube sowie wenigstens ein Reibelement umfasst, wobei das Reibelement über die Stellschraube gegen das zweite Lagerteil zur Veränderung der Bremskraft spannbar ist.
Die integrierte Bremseinrichtung bewirkt eine zwischen dem Reibelement und dem zweiten Lagerteil auftretende Reibkraft, die einer momentanen Relativbewegung respektive -drehung zwischen den Lagerteilen entgegenwirkt. Bezüglich der vermittels des Drehlagers realisierten Beweglichkeit zwischen den Lagerteilen bewirkt die Bremseinrichtung mithin einen Drehwiderstand. Die Reibkraft bewirkt einerseits, dass die händisch initiierte Generierung einer Relativbewegung zwischen den mittels den Lagerteilen verbundenen Bauteilen einer bewusst aufgebrachten, manuellen Kraft bedarf, mittels der die Reibwirkung überwunden werden muss. Insbesondere werden unerwünschte Bewegungen der mittels des Drehlagers verbundenen Bauteile vermieden oder zumindest reduziert, die etwa durch unbeabsichtigte Stöße an den Bauteilen auftreten könnten. Andererseits bewirkt die Reibkraft, dass bei der Beendigung der manuellen Handhabung an den Bauteilen aufgrund der Hemmwirkung unmittelbar das Abbremsen der Relativbewegung eintritt, ohne dass hierzu eine bewusst hierauf gerichtete, insbesondere händische und der aktuellen Bewegung der Bauteile entgegenwirkende, Bedienhandlung erforderlich ist.
Die Stellschraube stellt ein, insbesondere im Vergleich zur Verwendung elektromechanischer Aktoren oder dergleichen, denkbar einfaches Mittel dar, die Reibkraft einerseits zu erzeugen, andererseits deren Größe und mithin ein Ausmaß des auftretenden Drehwiderstandes vermittels der konkreten Schraubstellung definiert und wunschgemäß einstellen zu können. So kann die Reibkraft durch ein stärkeres Anziehen der Stellschraube entsprechend vergrößert werden, wobei im Extremfall die Reibkraft derart hoch ist, dass letztlich ein Feststellen des Drehlagers vorliegt. Im anderen Extremfall kann die Stellschraube derart weit gelockert oder komplett ausgeraubt werden, dass die vermittels des Reibelements generierte Reibkraft vollständig verschwindet und mithin kaum eine oder gar keine Bremswirkung bei dem Drehlager vorliegt.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Reibelement ein, insbesondere platten- und/oder streifenartiger, Reibbelag ist. Der Reibbelag weist bevorzugt eine flächige Ausdehnung auf, die wesentlich größer ist als eine Dicke respektive Stärke des Reibelements. Das Reibelement kann im Rahmen dieser Ausführungsform in einem, insbesondere in einem zwischen dem ersten Lagerteil und dem zweiten Lagerteil gebildeten, Spalt angeordnet sein.
Bevorzugt besteht das Reibelement aus einem Metall und/oder einem Kunststoff. Typischerweise bestehen die Lagerteile aus einem Metall, etwa aus Stahl. Bezüglich des Materials des Reibelements ist ein Werkstoff vorgesehen, der bezüglich der Materialpaarung mit dem Material des zweiten Lagerteils einen zur Erzeugung einer ausreichenden Bremswirkung hinreichend hohen Reibungskoeffizient aufweist. Das Material des Reibelements weist bevorzugt eine, bezogen auf das zweite Lagerteil, geringere mechanische Widerstandsfähigkeit auf, sodass aufgrund der Reibkraft hauptsächlich das Reibelement verschlissen wird. Das Reibelement kann entsprechend austauschbar sein. Denkbar ist, dass das Reibelement faserverstärkt ist, also ein, insbesondere gewobenes, Fasermaterial aufweist.
Besonders bevorzugt bildet das Drehlager ein Walzenlager. Das bedeutet, dass das Drehlager einen das erste Lagerteil bildenden Außenring und einen das zweite Lagerteil bildenden Innenring aufweist, wobei der Innenring und der Außenring um eine Rotationsachse gegeneinander rotierbar gelagert sind. Bei dem Walzenlager sind insbesondere in einem Lagerkäfig angeordnete Nadeln beziehungsweise Walzen vorgesehen, die an Lagerflächen der Lagerteile, die sich konzentrisch um die Rotationsachse entlang einer Umfangsrichtung herum erstrecken, angeordnet sind. Die Lagerfläche des Innenrings ist an einer radialen Außenseite beziehungsweise -fläche des Innenrings und die Lagerfläche des Außenrings an einer radialen Innenseite beziehungsweise - fläche des Außenrings vorgesehen.
Das Walzenlager kann ein Schrägwalzenlager sein, bei dem die Lagerflächen bezüglich der Rotationsachse schräg angeordnet sind. Denkbar ist, dass der Innenring einen Stellring oder eine Stellmutter und einen Innenzylinder aufweist, wobei sich die Lagerfläche des Innenrings an der radialen Außenseite respektive-Fläche des Stellrings angeordnet ist. Der Stellring weist Gewinde auf, die mit entsprechenden Gegengewinden verschraubt sind, die an dem Außenring und dem Innenzylinder ausgebildet sind. Die Walzen des Schrägwalzenlagers sind mittels eines Festziehens des Stellrings mechanisch vorspannbar, sodass über das Drehlager auch große und bezüglich der Rotationsachse schräg wirkende Lasten übertragen werden können.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Innenring konzentrisch innerhalb des Außenrings angeordnet ist, wobei das Reibelement zwischen einer Außenseite des Innenrings und einer hierzu benachbarten Innenseite des Außenrings angeordnet ist. Der Innenring und der Außenring können eine zumindest im Wesentlichen zylindrische oder hohlzylindrische Form aufweisen, wobei der den Innenring bildende Zylinder oder Hohlzylinder in das radiale Innere des den Außenring bildenden Hohlzylinders eingesetzt ist. Die Ringe können eine zumindest im Wesentlichen gleiche axiale Ausdehnung bezüglich respektive entlang der Rotationsachse aufweisen.
Weiterhin ist denkbar, dass die Stellschraube von außen entlang der Radialrichtung in einer Durchgangsbohrung des Außenrings eingeschraubt ist, wobei das Reibelement vermittels der Stellschraube gegen den Innenring zur variablen Generierung der Bremskraft spannbar ist. Die Durchgangsbohrung stellt eine den Außenring respektive die Wand des, insbesondere hohlzylindrischen, Außenrings vollständig durchsetzende Bohrung dar. Eine radial äußere Öffnung der Durchgangsbohrung ist bevorzugt frei zugänglich, sodass ein Schraubenkopf der in die Durchgangsbohrung eingesetzten Schraube von außen mittels eines entsprechenden Werkzeugs, etwa eines Schraubenziehers, erreichbar ist. Das Anziehen der Schraube und mithin Einstellen der auftretenden Bremswirkung kann bei dem erfindungsgemäßen Drehlager gemäß dieser Ausführungsform mithin auch erst nach der Montage der übrigen Komponenten und während des laufenden Einsatzes des Drehlagers vorgenommen werden, und zwar ohne dass hierzu eine Demontage erforderlich wäre.
Bei dem erfindungsgemäßen Drehlager kann eine an der oder einer Innenseite des Außenrings entlang der Umfangsrichtung umlaufende Nut vorgesehen sein, wobei axial auf derselben Höhe wie die Nut an der Außenseite des Innenrings wenigstens eine Einsenkung vorgesehen ist, wobei eine sich einerseits in der Nut und andererseits in der Einsenkung befindende Kugel vorgesehen sein kann, wobei ein Gewindestift in einer von einer Außenseite des Außenrings radial nach innen führenden und in die Nut mündende Bohrung eingeschraubt ist. Gemäß dieser Ausführungsform bilden die Kugel und der Gewindestift einen Bewegungsanschlag bezüglich der Relativbewegung zwischen den Lagerteilen.
Hinsichtlich der Montage beziehungsweise Bildung dieses Bewegungsanschlags sind die Ringe derart in eine Relativstellung zueinander zu bringen, dass die Bohrung 21 mit der oder mit einer der Einsenkungen fluchtet. Anschließend wird über die Bohrung die Kugel in diese Einsenkung eingebracht, sodass sich die Kugel sodann einerseits in der Einsenkung und andererseits in der Nut befindet. Die Position der Kugel ist aufgrund der örtlichen Begrenzung der Einsenkung positionsfest, wobei die Relativbewegung zwischen den Lagerteilen aufgrund der ununterbrochenen Nut grundsätzlich zunächst nicht beeinträchtigt beziehungsweise begrenzt ist. Sofern mehrere Einsenkungen vorgesehen sind, dann kann der soeben beschriebene Einbringvorgang bezüglich einer weiteren Kugel und einer weiteren Einsenkung wiederholt werden. Anschließend wird der Gewindestift in ein Innengewinde der Bohrung eingeschraubt, und zwar so weit, bis dieser in die Nut ragt. Die Kugel bildet sodann einen einseitigen Endanschlag. Sofern zwei Kugeln vorgesehen sind, dann bilden diese Kugeln beidseitige Endanschläge.
Denkbar ist, dass das Reibelement an dem ersten Lagerteil, insbesondere an dem Außenring, befestigt ist. So kann das Auftreten der Bremskraft dazu führen, dass das jeweilige Lagerteil, dass hierbei mit dem Reibelement in Kontakt steht, das Reibelement sozusagen mitnimmt und aus seiner Position herausbringt.
Gemäß einer optionalen Weiterbildung ist denkbar, dass das Reibelement an einem Halter befestigt ist, wobei der Halter wiederum an dem ersten Lagerteil befestigt ist. Obgleich grundsätzlich auch eine unmittelbare Befestigung des Reibelements an dem ersten Lagerteil vorgesehen sein kann, fungiert im Rahmen dieser Ausführungsform der Halter als eine Verbindungschnittstelle zwischen dem Reibelement und dem ersten Lagerteil. Bevorzugt ist das Reibelement an dem Halter mittels eines, insbesondere hochfesten, Klebstoffs befestigt.
Insbesondere wenn das Drehlager das Walzenlager bildet, ist denkbar, dass der streifenförmige Halter in einer Lücke zwischen der oder einer Außenseite des ersten Lagerteil, also des Innenrings, und der oder einer Innenseite des zweiten Lagerteils, also des Außenrings, angeordnet ist. Insbesondere wenn nicht nur der Halter, sondern auch das Reibelement platten- oder streifenförmig ist, erfordern die zur Erzeugung der Bremskraft erforderlichen Komponenten, also der Halter und das Reibelement, einen denkbar geringen Bauraumbedarf, sodass eine kompakte Bauweise bei dem erfindungsgemäßen Drehlager ermöglicht ist. Insbesondere erfordern diese Komponenten lediglich den ohnehin vorhandenen Spalt respektive die Lücke zwischen den Lagerteilen respektive Ringen.
Der Halter ist bevorzugt aus einem Federstahlblech gebildet. Der Halter kann, bezogen auf seine Längsrichtung, kreisförmig gebogen sein, und zwar mit einem Biegeradius, der dem Radius der Lücke zwischen den Lagerteilen entspricht. Der Lager kann einen geschlossenen Ring bilden, der sich entlang der Umfangsrichtung komplett herum erstreckt. An dem Halter oder im Besonderen dem zuvor erläuterten, umlaufenden Ring können mehrere, insbesondere äquidistant, verteilte Reibelemente befestigt sein. An dem Halter kann auch nur ein einziges Reibelement befestigt sein, wobei in diesem Fall insbesondere vorgesehen ist, dass entlang der Umfangsrichtung mehrere Halter angeordnet sind. Zwischen den Haltern kann jeweils eine Lücke vorgesehen sein. Entlang der Umfangsrichtung können drei Halter mit jeweils einem Reibelement vorgesehen sein, wobei sich jeder der Halter um einen Winkel von, insbesondere knapp, 120° um die Rotationsachse herum erstreckt. Allgemein gesprochen können entlang der Umfangsrichtung mehrere gleichmäßig verteilte Halter, insbesondere mit jeweils einem hieran befestigten Reibelement, angeordnet sein, wobei sich jeder der Halter um einen Winkel um die Rotationsachse herum erstreckt, der sich aus 360° geteilt durch die Anzahl der vorgesehenen Halter ergibt.
Denkbar ist, dass das erfindungsgemäße Drehlager eine sich entlang einer Umfangsrichtung des Drehlagers erstreckende und an der Außenseite des Innenrings und/oder der Innenseite des Außenrings vorgesehene Aufnahmenut aufweist, wobei der Halter in die Aufnahmenut eingesetzt ist. Eine bezüglich der Längsrichtung des Halters senkrecht stehende Querschnittsfläche des Halters und die Querschnittsfläche der Aufnahmenut können einander entsprechen respektive gleich sein. So ist diesbezüglich eine rechteckige Querschnittsfläche denkbar. Die Aufnahmenut realisiert synergetisch mehrere Vorteile. So bewirkt die Aufnahmenut, dass der Halter in der jeweiligen Aufnahmenut versenkt angeordnet ist. Hierdurch wird eine größere Kontaktfläche zwischen dem die Aufnahmenut aufweisenden Lagerteil und dem Halter realisiert, wodurch der Halter bezüglich einer unerwünschten Verschiebung entlang seiner Längsrichtung noch stärker stabilisiert wird. Eine weitere Stabilisierung ergibt sich bezüglich der Querrichtung des Halters, und zwar aufgrund des zwischen dem Halter und der Aufnahmenut entstehenden Formschlusses. Weiterhin bewirkt die versenkte Stellung des Halters in der Aufnahmenut die Möglichkeit einer noch kompakteren Bauweise bei dem erfindungsgemäßen Drehlager. So kann etwa der zwischen den Ringen vorhandene Spalt noch enger ausgebildet werden.
Denkbar ist, dass das erfindungsgemäße Drehlager wenigstens eine sich radial durch den Außenring und den Halter erstreckende Radialbohrung aufweist, in die eine von innen eingeschraubte Schraube zur Befestigung des Halters an dem Außenring vorgesehen ist. Die Schraube bewirkt mithin, dass eine Verschiebung des Halters bei dem Auftreten der Bremskraft verhindert ist. Für Zwecke der einfacheren Fertigung kann vorgesehen sein, dass sich die Radialbohrung komplett durch den Außenring beziehungsweise durch eine Wand des Außenrings erstreckt. Da ein Kopf der Schraube an der Innenseite des Außenrings und mithin in dem Spalt zwischen den Ringen angeordnet ist, sollte dieser nicht mit der Außenseite des Innenrings in Berührkontakt kommen. Zu diesem Zweck kann die Höhe des Kopfes der Schraube kleiner sein als die Breite oder Dicke des Reibelements, das vorliegend ebenfalls in diesem Spalt angeordnet ist. Zudem oder alternativ kann der Kopf zumindest teilweise in einer Senkbohrung des Halters und/oder des Außenrings, die radial innenseitig an der Radialbohrung vorgesehen ist, aufgenommen sein.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass zwischen dem Reibelement und der Stellschraube wenigstens ein Federelement angeordnet ist, wobei ein Ausmaß einer elastischen Verformung des Federelements, von der wiederum die Bremskraft abhängt, vermittels einer Änderung der Schraubstellung der Stellschraube änderbar ist. Eine vorderseitige respektive radial innenseitige Stirnseite der Stellschraube kann mit dem Federelement in Kontakt stehen. So kann sich das Federelement einerseits an der Stellschraube und andererseits an dem Reibelement abstützen. Ein Anziehen der Stellschraube bewirkt die elastische Verformung des Federelements, die wiederum eine entsprechend elastische Rückstellkraft bewirkt. Diese elastische Rückstellkraft presst sodann das Reibelement gegen das zweite Lagerteil, wobei die Stärke dieser Rückstellkraft die Stärke der entsprechend resultierenden Bremswirkung vorgibt. Das Federelement bewirkt, dass die Einstellbarkeit der Stärke der Bremswirkung aufgrund dessen, dass die insgesamt bezüglich verschiedener Schraubstellung zur Verfügung stehende Strecke, entlang der sich die Stellschraube unter Generierung der Bremswirkung bewegen kann, verlängert wird. Hierdurch wird eine genauere Einstellbarkeit der Stärke der Bremswirkung ermöglicht, da die Schraube nicht unmittelbar nach der Bildung des Berührkontakts mit dem Reibelement in eine Endstellung gelangt, sondern sich das Federelement demgegenüber nach und nach und über einen längeren Verschiebeweg der Stellschraube verformt.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Federelement wenigstens eine Druckfeder ist oder wenigstens eine Druckfeder umfasst. Ein radial inneres Ende der Druckfeder stützt sich hierbei bevorzugt auf dem Reibelement und ein radial äußeres Ende der Druckfeder auf die Stellschraube ab, insbesondere auf deren Stirnseite. Das Einschrauben der Stellschraube bewirkt mithin eine elastische Komprimierung der Druckfeder, und zwar unter stetigem Anstieg der elastischen Rückstellkraft und mithin Bremswirkung. Denkbar ist, dass entlang der Radialrichtung übereinandergestapelt mehrere Druckfedern vorgesehen sind. Die Druckfeder kann eine Schraubenfeder oder eine Tellerfeder sein.
Die Erfindung betrifft überdies eine Lageranordnung, umfassend wenigstens ein Drehlager gemäß der vorangehenden Beschreibung. Die Lageranordnung kann erfindungsgemäß über das Drehlager oder über eines der Drehlager an einem Halteabschnitt drehbar lagerbar sein. Denkbar ist, dass der Halteabschnitt eine Decke eines Raumes, insbesondere eines medizinischen Behandlungsraums wie eines Operationssaals, bildet oder ein Deckenträger ist. Zudem oder alternativ kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass zwei Bauteile der Lageranordnung über das Drehlager oder über eines der Drehlager gegeneinander rotierbar gelagert sind. Bezüglich der Bauteile kann vorgesehen sein, dass als Bauteile Stativarme vorgesehen sind, oder dass eines der Bauteile ein Stativarm und das andere der Bauteile ein Trägerelement ist, etwa für eine medizinische Einrichtung.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Lageranordnung ein Deckenstativ ist, etwa für medizintechnische Anwendungen in einem Krankenhaus. Das Deckenstativ kann eine Trägervorrichtung für die medizinische Einrichtung sein, wobei die medizinische Einrichtung beispielsweise eine Anzeigevorrichtung, etwa ein Bildschirm, eine Steckdose, eine Komponente einer medizinischen Bildgebungseinrichtung, etwa eine Röntgenquelle, oder eine Wiederbelebungseinrichtung sein kann.
Alle im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Drehlager erläuterten Merkmale, Vorteile und Aspekte sind gleichermaßen auf die erfindungsgemäße Lageranordnung übertragbar und umgekehrt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:

1: eine Ansicht auf eine erfindungsgemäße Lageranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel, umfassend mehrere erfindungsgemäße Drehlager gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2: eine perspektivische Ansicht auf eines der Drehlager der Lageranordnung der 1 von schräg oben,
3: eine perspektivische Ansicht auf das Drehlager der 2 von schräg unten,
4: eine geschnittene Ansicht durch das Drehlager der 2 und 3, wobei die Schnittlinie in 2 durch IV-IV angedeutet ist,
5: eine geschnittene Ansicht durch das Drehlager der 2 und 3, wobei die Schnittlinie in 2 durch V-V angedeutet ist,
6: einen Horizontalschnitt durch das Drehlager der 2 und 3, und
7: eine Ansicht auf an jeweils einem Halter angeordnete Reibelemente des Drehlagers der 2.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Lageranordnung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel, die beispielhaft ein Deckenstativ für den medizinischen Einsatzbereich im Krankenhaus ist. Die Lageranordnung 1 umfasst drei erfindungsgemäße Drehlager 2, 3, 4 jeweils gemäß einem Ausführungsbeispiel. Konkret vorgesehen ist ein oberes Drehlager 2, ein mittleres Drehlager 3 und ein unteres Drehlager 4, die, betreffend die nachfolgend erläuterten Aspekte, grundsätzlich gleich ausgebildet sind.
Die Lageranordnung 1 umfasst überdies mehrere Bauteile 5, nämlich einen oberen Schwenkarm 6, einen unteren Schwenkarm 7 und eine Trägervorrichtung 8 für eine nicht näher gezeigte medizinische Einrichtung, die beispielsweise eine Anzeigevorrichtung wie etwa ein Bildschirm, eine Steckdose, eine medizinische Bildgebungseinrichtung oder eine Wiederbelebungseinrichtung sein kann.
Die Lageranordnung 1 ist über das obere Drehlager 2 an einem Halteabschnitt 9, der vorliegend ein Deckenträger ist, drehbar gelagert. Weiterhin sind der obere Schwenkarm 6 und der untere Schwenkarm 7 über das mittlere Drehlager 3 gegeneinander rotierbar gelagert. Schließlich sind der untere Schwenkarm 7 und die Trägervorrichtung 8 über das untere Drehlager 4 gegeneinander rotierbar gelagert. Die jeweils ausgebildeten Rotationssachsen 14 stehen beispielhaft vertikal im Raum.
Nachfolgend werden Details bezüglich des oberen Drehlagers 2 erläutert, die grundsätzlich gleichermaßen auch für die anderen Drehlager 3, 4 gelten. Der Einfachheit halber wird nachfolgend kurz von dem Drehlager 2 gesprochen. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht auf das Drehlager 2 von schräg oben und 3 von schräg unten.
Das Drehlager 2 bildet ein Wälzlager und umfasst ein erstes Lagerteil 11 und ein zweites Lagerteil 10, wobei das erste Lagerteil 11 ein Außenring 13 und das zweite Lagerteil 10 ein Innenring 12 ist. Die Lagerteile 10, 11 sind um die Rotationsachse 14 gegeneinander rotierbar gelagert. Der Außenring 13 sowie ein Stellring 16 respektive eine Stellmutter des Innenrings 12 weisen jeweils Gewindebohrungen 15 auf, über die die Bauteile 5 oder der Halteabschnitt 9 mit dem Drehlager 2 verbunden sind oder ist.
Nachfolgend wird insbesondere auch auf die 4 und 5 Bezug genommen, die jeweils Schnittdarstellungen des Drehlagers 2 zeigen, wobei die Schnittebene der 4 in 2 durch die Linie IV-IV und die Schnittebene der 5 in 2 durch die Linie V-V angedeutet ist. Die Lagerteile 10, 11 sind über ein zweiseitig wirkendes Lager, nämlich ein axiales Schrägnadel- beziehungsweise Schrägwalzenlager, bildende Komponenten miteinander mechanisch gekoppelt. Hierbei sind in einem Lagerkäfig 17 angeordnete Nadeln beziehungsweise Walzen 18 an schrägen Lagerflächen der Lagerteile 10, 11 konzentrisch um die Rotationsachse 14 angeordnet. Die Lagerfläche des Innenrings 12 befindet sich an einer radialen Außenseite beziehungsweise -fläche des Stellrings 16 und die Lagerfläche des Außenrings 13 befindet sich an einer radialen Innenseite beziehungsweise -fläche des Außenrings 13. Der Stellring 16 weist Gewinde auf, die mit entsprechenden Gegengewinden, die an dem Außenring 13 und einem Innenzylinder 19 des Innenring 12 ausgebildet sind, verschraubt sind. Die Walzen 18 des Schrägwalzenlagers sind mittels eines Festziehens des Stellrings 16 mechanisch vorspannbar. Hierdurch können über das Drehlager 2 mitunter auch große und bezüglich der Rotationsachse 14 schräg wirkende Lasten übertragen werden.
Oft ist es gewünscht, dass die Relativbewegung zwischen den Lagerteilen 10, 11 begrenzt ist beziehungsweise zumindest ein entsprechender Bewegungsanschlag vorgesehen ist. Zu diesem Zweck ist an der radialen Innenseite des Außenrings 13 eine entlang der Umfangsrichtung umlaufende Nut 20 mit gebogenem Nutgrund vorgesehen. Eine von einer radialen Außenseite des Außenrings 13 radial nach innen führende Bohrung 21 mündet in die Nut 20. Axial auf derselben Höhe wie die Nut 20 sind an der radialen Außenseite beziehungsweise Mantelfläche des Innenrings 12 entlang der Umfangsrichtung mehrere lokale Einsenkungen 22 vorgesehen. Um die Relativbewegung zwischen den Lagerteilen 10, 11 zu begrenzen, sind die Ringe 12, 13 derart in eine Relativstellung zueinander zu bringen, dass die Bohrung 21 mit einer der Einsenkungen 22 fluchtet, wobei über die Bohrung 21 eine Kugel 23 in die Einsenkung 22 eingebracht wird. Diese Kugel 23 befindet sich sodann einerseits in der Einsenkung 22 und andererseits in der Nut 20. Die Position der Kugel ist aufgrund der örtlichen Begrenzung der Einsenkung 22 positionsfest, wobei aufgrund der ununterbrochenen Nut 20 die Relativbewegung zwischen den Lagerteilen 10, 11 grundsätzlich zunächst nicht beeinträchtigt ist. Der Einbringvorgang kann bezüglich einer weiteren Kugel 23 an einer anderen Einsenkung 22 wiederholt werden. Anschließend kann ein Gewindestift 24 in ein Innengewinde der Bohrung 21 eingeschraubt werden, bis dieser in die Nut 20 einragt. Die beiden Kugeln 23 stellen sodann Endanschläge bezüglich der Relativbewegung zwischen den Lagerteilen 10, 11 dar, auf die der Gewindestift 24 entsprechend aufläuft. Optional ist auch nur die Verwendung einer einzigen Kugel 23 denkbar.
Ein weiterer Aspekt betreffend das Drehlager 2 betrifft eine Bremseinrichtung 25, umfassend Reibelemente 26 und als Gewindestifte oder Madenschrauben vorgesehene Stellschrauben 27. Hierzu wird insbesondere auf die 6 verwiesen, die einen Horizontalschnitt durch das Drehlager 2 zeigt, wobei die Schnittebene durch die Stellschrauben 27 verläuft. 7 zeigt einige Komponenten der Bremseinrichtung 25 losgelöst von den übrigen Komponenten des Drehlagers 2.
Vermittels der Bremseinrichtung 25 ist eine Bremskraft erzeugbar, die die Relativbewegung zwischen den Lagerteilen 10, 11 und mithin der jeweiligen Bauteile 5 abbremst. Hierzu stehen die Reibelemente 26 in Berührkontakt mit der Außenseite des Innenrings 12. Die Reibelemente 26 bilden jeweils einen flächigen oder platten- respektive streifenartigen Reibbelag, der zwischen der Außenseite des Innenrings 12 und der Innenseite des Außenrings 13 angeordnet ist. Die Reibelemente 26 können grundsätzlich aus einem Metall und/oder einem Kunststoff bestehen. Denkbar ist diesbezüglich ein, insbesondere gewobenes, Fasermaterial. Eine konkrete Möglichkeit bezüglich des Materials, aus dem die Reibelemente 26 bestehen, ist das sogenannte Orkot® C380 der Firma Trelleborg.
Jedem der beiden Reibelemente 26 ist eine der Stellschrauben 27 zugeordnet respektive steht mit einer solchen in einer mechanischen Wirkverbindung, wobei die Stellschrauben 27 jeweils von außen entlang der Radialrichtung in einer Durchgangsbohrung 28 des Außenrings 13 eingeschraubt sind. Insbesondere anhand der 6 wird ersichtlich, dass jedes der Reibelemente 26 vermittels der jeweiligen Stellschraube 27 gegen das zweite Lagerteil 10 beziehungsweise den Innenring 12 zur Generierung der Bremskraft spannbar ist. Grundsätzlich gilt, dass die Bremskraft umso höher ist, je weiter die Stellschraube 27 in die Durchgangsbohrung 28 eingeschraubt wird. Mithin ist über die konkret vorliegende Schraubstellung der Stellschraube 27 die Erzeugung eines definierten Drehwiderstandes ermöglicht, etwa indem an die jeweilige Stellschraube 27 ein entsprechend definiertes Drehmoment zum Einschrauben dieser Stellschraube 27 angelegt wird. Hierbei ist insbesondere auch der Extremfall denkbar, dass, sofern die Stellschraube 27 hinreichend weit eingeschraubt ist, die Bremskraft derart hoch ist, dass das Drehlager 2 quasi festgesetzt ist. Andererseits kann, sofern die Stellschraube 27 ausgeschraubt oder hinreichend weit radial außen verortet ist, die hierdurch erzeugte Bremskraft Null werden. Grundsätzlich kann das für eine bestimmte Bremswirkung beim Drehlager 2 erforderliche Drehmoment beim Festziehen der Stellschrauben 27 anhand eines analytischen Zusammenhangs oder einer Lookup-Tabelle vorgegeben werden. Denkbar ist diesbezüglich auch ein Vorgehen gemäß dem Prinzip des Trial-and-Error, also ein konkretes Messen der auftretenden Bremswirkung und ein entsprechendes Anpassen der Schraubstellung, wobei dieser Vorgang iterativ wiederholt wird.
Insbesondere um die Bremskraft spezifisch für die jeweilige Anwendung hinreichend exakt einstellen zu können, ist zwischen jedem der Reibelemente 26 und der zugehörigen Stellschraube 27 ein Federelement 29 angeordnet, das sich einerseits auf das jeweilige Reibelement 26 und andererseits auf die Stirnseite der jeweiligen Stellschraube 27 abstützt. Die Bremskraft hängt folglich von dem Ausmaß der Komprimierung des Federelements ab, sodass eine genaue Einstellung der Bremskraft vermittels der Schraubstellung der Stellschraube 27 ermöglicht ist. Das Federelement 29 kann eine Druckfeder sein. Konkret kann das Federelement 29 eine Schraubenfeder und/oder eine Tellerfeder umfassen oder sein. Vorliegend und beispielhaft ist das Federelement 29 aus einem Paket mehrerer übereinander gestapelter Tellerfedern realisiert.
Um sicherzustellen, dass die Reibelemente 26 während der Erzeugung der Bremskraft in ihrer jeweiligen Position verbleiben, ist jedes der Reibelemente 26 an der Innenseite des Außenrings 13 befestigt. Hierzu ist jedes der Reibelemente 26 an einem Halter 30 befestigt, insbesondere mittels eines hochfesten Klebstoffs angeklebt. Der Halter 30 wiederum ist mit der Innenseite des Außenrings 13 befestigt, insbesondere vermittels einer Verschraubung. Denkbar ist ferner, dass mehrere, insbesondere alle, Reibelemente 26 an einem gemeinsamen Halter 30 vorgesehen sind.
Der Halter 30 ist vorliegend ein streifenförmiges Federstahlblech, das in der Lücke beziehungsweise dem Bereich zwischen der Außenseite des Innenrings 12 und der Innenseite des Außenrings 13 angeordnet ist. Das den Halter 30 bildende Federstahlblech ist kreisförmig gebogen, und zwar mit einem Biegeradius, der dem Radius der soeben genannten Lücke entspricht. An der Außenseite des Innenrings 12 und/oder der Innenseite des Außenrings 13, vorliegend beispielhaft ausschließlich an der Innenseite des Außenrings 13, kann eine sich entlang der Umfangsrichtung erstreckende Aufnahmenut 31 vorgesehen sein, in die der Halter 30 eingesetzt ist.
Obgleich vorliegend zwei Halter 30 vorgesehen sind, die sich jeweils in einem Winkel von knapp 120° um die Rotationsachse 14 erstrecken, kann die Anzahl der Halter und deren Dimensionierung hiervon abweichen. So kann der Halter 30 auch einen geschlossenen Ring bilden, an dem, beispielsweise gleichmäßig entlang des Umfangs verteilte, Reibelemente 26 angeordnet sein können. Auch die Anzahl der Reibelemente 26 und Stellschrauben 27 kann von dem vorliegenden Ausführungsbeispiel abweichen. Die Halter 30 und die hieran angeordneten Reibelemente 26 bilden insgesamt quasi einen offenen oder geschlossenen Bremsring aus.
Bezüglich der Befestigung der Halter 30 an dem Außenring 13 sind Radialbohrungen 32 vorgesehen, die sich durch den Außenring 13 sowie den Halter 30, konkret durch eine Endseite des Halters 30, erstrecken. In jede der Radialbohrungen 32 ist zur Befestigung einer der Halter 30 eine Schraube 33 von innen eingeschraubt. Die Höhe des Kopfes der Schraube 33 ist hierbei kleiner als die Breite respektive Dicke der Reibelemente 26.
Bezugszeichenliste

1: Lageranordnung
2: oberes Drehlager
3: mittleres Drehlager
4: unteres Drehlager
5: Bauteil
6: oberer Schwenkarm
7: unterer Schwenkarm
8: Trägervorrichtung
9: Halteabschnitt
10: Lagerteil
11: Lagerteil
12: Innenring
13: Außenring
14: Rotationssachse
15: Gewindebohrung
16: Stellring
17: Lagerkäfig
18: Walze
19: Innenzylinder
20: Nut
21: Bohrung
22: Einsenkung
23: Kugel
24: Gewindestift
25: Bremseinrichtung
26: Reibelement
27: Stellschraube
28: Durchgangsbohrung
29: Federelement
30: Halter
31: Aufnahmenut
32: Radialbohrung
33: Schraube

Claims

Drehlager (2, 3, 4), umfassend ein erstes Lagerteil (10) und ein zweites Lagerteil (11), wobei die Lagerteile (10, 11) gegeneinander rotierbar gelagert sind, wobei das Drehlager (2, 3, 4) eine integrierte Bremseinrichtung (25) aufweist, die wenigstens eine am ersten Lagerteil (10) vorgesehene Stellschraube (27) sowie wenigstens ein Reibelement (26) umfasst, wobei das Reibelement (26) über die Stellschraube (27) gegen das zweite Lagerteil (11) zur Veränderung der Bremskraft spannbar ist.
Drehlager (2, 3, 4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (26) ein platten- und/oder streifenartiger Reibbelag ist.
Drehlager (2, 3, 4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das, insbesondere ein gewobenes Fasermaterial umfassende, Reibelement (26) aus einem Metall und/oder einem Kunststoff besteht
Drehlager (2, 3, 4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehlager (2, 3, 4) ein Walzenlager, insbesondere ein Schrägwalzenlager, bildet, bei dem ein das erste Lagerteil (10) bildender Innenring (12) und ein das zweite Lagerteil (11) bildender Außenring (13) um eine Rotationsachse (14) gegeneinander rotierbar gelagert sind.
Drehlager (2, 3, 4) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (12) konzentrisch innerhalb des Außenrings (13) angeordnet ist, wobei das Reibelement (26) zwischen einer Außenseite des Innenrings (12) und einer hierzu benachbarten Innenseite des Außenrings (13) angeordnet ist.
Drehlager (2, 3, 4) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellschraube (27) von außen entlang der Radialrichtung in einer Durchgangsbohrung (28) des Außenrings (13) eingeschraubt ist, wobei das Reibelement (26) vermittels der Stellschraube (27) gegen den Innenring (12) zur variablen Generierung der Bremskraft spannbar ist.
Drehlager (2, 3, 4) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der oder einer Innenseite des Außenrings (13) eine entlang der Umfangsrichtung umlaufende Nut (20) vorgesehen ist, wobei axial auf derselben Höhe wie die Nut (20) an der Außenseite des Innenrings (12) wenigstens eine Einsenkung (22) vorgesehen ist, wobei eine sich einerseits in der Nut (20) und andererseits in der Einsenkung (22) befindende Kugel (23) vorgesehen ist, wobei ein Gewindestift (24) in einer von einer Außenseite des Außenrings (13) radial nach innen führenden und in die Nut (20) mündende Bohrung (21) eingeschraubt ist, wobei die Kugel (23) und der Gewindestift (24) einen Bewegungsanschlag bezüglich der Relativbewegung zwischen den Lagerteilen (10, 11) bilden.
Drehlager (2, 3, 4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (26) an dem ersten Lagerteil (10) befestigt ist.
Drehlager (2, 3, 4) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (26) an einem Halter (30), insbesondere mittels eines hochfesten Klebstoffs, und der Halter (30) an dem ersten Lagerteil (10) befestigt ist.
Drehlager (2, 3, 4) nach einem der Ansprüche 4 bis 7 und nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der streifenförmige Halter (30) in einer Lücke zwischen der oder einer Außenseite des Innenrings (12) und der oder einer Innenseite des Außenrings (13) angeordnet ist.
Drehlager (2, 3, 4) nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine sich entlang einer Umfangsrichtung des Drehlagers (2, 3, 4) erstreckende und an der Außenseite des Innenrings (12) und/oder der Innenseite des Außenrings (13) vorgesehene Aufnahmenut (31), wobei der Halter (30) in die Aufnahmenut (31) eingesetzt ist.
Drehlager (2, 3, 4) nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch wenigstens eine sich radial durch den Außenring (13) und den Halter (30) erstreckende Radialbohrung (32), in die eine von innen eingeschraubte Schraube (33) zur Befestigung des Halters (30) an dem Außenring (13) vorgesehen ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass eine Höhe eines Kopfes der Schraube (33) kleiner ist als die Breite oder Dicke des Reibelements (26).
Drehlager (2, 3, 4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Reibelement (26) und der Stellschraube (27) wenigstens ein Federelement (29) angeordnet ist, wobei ein Ausmaß einer elastischen Verformung des Federelements (29), von der wiederum die Bremskraft abhängt, vermittels einer Änderung der Schraubstellung der Stellschraube (27) änderbar ist.
Drehlager (2, 3, 4) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (29) wenigstens eine Druckfeder ist oder wenigstens eine Druckfeder umfasst, wobei die Druckfeder insbesondere eine Schraubenfeder oder eine Tellerfeder ist.
Lageranordnung (1), insbesondere Deckenstativ, umfassend wenigstens ein Drehlager (2, 3, 4) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei - die Lageranordnung (1) über das Drehlager (2) oder über eines der Drehlager (2) an einem Halteabschnitt (9) drehbar lagerbar ist, und/oder - zwei Bauteile (5) der Lageranordnung (1) über das Drehlager (3, 4) oder über eines der Drehlager (3, 4) gegeneinander rotierbar gelagert sind.