DE19922514A1

DE19922514A1 - Schwenkbares Gleitlager

Info

Publication number: DE19922514A1
Application number: DE19922514A
Authority: DE
Inventors: Josef Bueter
Original assignee: Buemach Engineering International BV
Current assignee: Buemach Engineering International BV
Priority date: 1998-09-09
Filing date: 1999-05-15
Publication date: 2000-03-30
Also published as: DE29816174U1

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein schwenkbares Gleitlager, bestehend aus einem Außenring (1) und einem Innenring, welcher in der sphärischen Gleitfläche schwenkbar gelagert ist, dessen Gleitschicht des Innenrings bei Verschleiß oder Defekt mit geringem Montageaufwand innerhalb kürzester Zeit ohne den zugehörigen Außenring (1) gewechselt und optional speziellen Aufgabenstellungen angepaßt werden kann. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Innenring aus mindestens drei Kugelkalottensegmenten (4) besteht, deren Außenkontur die sphärische Gleitfläche bilden und deren Innenkontur zur formschlüssigen Fixierung an einer Formbüchse (2) mit prismatischer Bohrung (3) dient, wobei nach Entfernung aller Kugelkalottensegmente (4) die Formbüchse (2) aus dem Außenring (1) herausnehmbar ist. Der Innenring kann auch aus Kugelkalottensegmenten (4) bestehen und die Fixierung der Kugelkalottensegmente (4) erfolgt ausschließlich durch die prismatische Achse (12), der Innenring kann zudem aus zwei Kugelkalottensegmenten (4) gebildet sein.

Description

Die Erfindung bezeichnet ein schwenkbares Gleitlager, das in weiten Bereichen der mobilen Antriebstechnik angewendet werden kann und insbesondere auf dem Gebiet der Hydraulik und Pneumatik als Gelenkkopf mit kardanischer Lagerung ein setzbar ist.

Aus der Internationalen Patentklassifikation (IPC) sind einstellbare Lager zum Ausrichten oder Positionieren be kannt, deren Einordnung in die Klasse F16C 23/00 erfolgt, Gleitlager mit dieser Eigenschaft werden in der Klasse F16C 23/02 eingeordnet. Die selbsteinstellenden Gleitlager sind in der Klasse F16C 23/04 erfaßt.

Selbsteinstellende Gleitlager können als kardanische Gelenk lager ausgeführt sein, die aus einem monolithischen Innen ring und einem radial geschlossenen Außenring bestehen. Ge wöhnlich weist der Außenring eines Gelenklagers an seinem Innendurchmesser zumeist eine, passend zur teilkugeligen Oberfläche des Innenrings sphärisch gekrümmte, als Tragflä che dienende, Innenfläche auf und beide Oberflächen stehen in ständigem Gleitkontakt, wobei diese zueinander beweglich sind. Sie besitzen im Schnittpunkt der drei Raumachsen des schwenkbaren Gleitlagers den Freiheitsgrad drei und können bei der Bewegungsübertragung größere Kräfte aufnehmen. Dem jeweiligen Anwendungszweck zugeordnet sind die verschieden sten Materialpaarungen für Innen- und Außenring im Ge brauch. In der Technik wird zwischen wartungspflichtigen, wartungsfreien und den wartungsarmen Gelenklagern unter schieden. Wartungspflichtige Gelenklager werden über eine am Außenring eingebrachte radial umlaufende Nut mittels ei ner Schmierungsbohrung in dieser mit Schmiermitteln ver sorgt.

Neben den Gelenklagern, die eine formschlüssige Kopplung der Achse oder Welle über die Oberfläche der zylindrischen Büchse mit dem Innenring aufweisen, sind auch Ausführungen bekannt, bei denen die Bohrung des Innenrings als zusätzli ches Loslager dient und Axialbewegungen zuläßt. Zur Vermin derung der Verunreinigung der Gleitflächen können insbeson dere am Außenring Lippendichtungen angeordnet sein.

Wartungsfreie schwenkbare Gleitlager sind mit einer hoch verschleißfesten Gleitschicht auf der sphärischen Innenflä che des Außenrings ausgerüstet, zumeist auf Basis von Poly tetrafluorethylen, gefüllt mit den jeweiligen Anforderungen angepaßten Füllstoffen.

In anderen schwenkbaren Gleitlagern werden auch die klassi schen Gleitlagerwerkstoffe, die gute Notlaufeigenschaften aufweisen, wie zum Beispiel Rotguß, eingesetzt.

Der Außenring kann in besonderen Fällen axial geteilt und über lösbare Verbindungselemente miteinander verbunden sein.

Ein derartiges Gelenklager wird im Gebrauchsmuster DE 90 16 971 beschrieben. Das, insbesondere für Stangenköpfe ausgebildete Gelenklager besteht aus einem quer zur Achs richtung geteilten Außenring mit jeweils einem, an dessen Außenseite umlaufenden, radial nach innen gerichteten Steg geringer axialer Breite, dessen Hälften durch axiale Steh bolzen miteinander verbunden sind und einem Innenring mit sphärischer Mantelfläche. Im montierten Zustand des Gelenk lagers liegen die Stege unter Vorspannung auf der Mantel fläche des Innenrings an. Die Gleitfläche des Innenrings wird vom Außenring nicht vollflächig getragen. Mit einem derartigen Gelenklager lassen sich deshalb im Verhältnis zur Lagergröße nur geringere Kräfte übertragen. Zum Aus tausch des Innenrings ist der Außenring zumindest teilweise zu demontieren.

In der Offenlegungsschrift DE 30 39 023 wird ein aus einem Rohrstück hergestellter Innenring eines Gelenklagers be schrieben, dessen teilkugelige Lauffläche im mittleren Be reich am Umfang eine nach innen gerichtete Sicke aufweist. Der Innendurchmesser des Rings ist gleich dem Innendurch messer im Bereich der Sicke. Die Sicke dient im Bereich der Lauffläche zur Versorgung mit Schmiermittel. Nachteilig an dieser Lösung ist insbesondere die Aufnahme der Welle oder Achse an nur drei Mantellinien des Innenrings, die nicht in allen Fällen den auftretenden Belastungen gewachsen ist.

Eine spezielle Möglichkeit zur Ausbildung der sphärischen Tragfläche im Außenring einer Kugelgelenklagereinheit be schreibt DE 42 22 803. Der Außenring dieser schmiermittel freien Kugelgelenklagereinheit ist mit einer, an ihrer In nenseite gute Schmiereigenschaften aufweisenden, mehr schichtigen Gleitbüchse versehen, die mit diesem fest ver bunden ist. Bei Verschleiß ist das Auswechseln der Gleit büchse nicht möglich, der Innenring ist auch nicht auswech selbar.

Weiterhin bekannt sind auch geteilte Außenlagerbüchsen, die aus mehreren Segmenten, die auch kippbar sein können, be stehen. Mit diesen Lagersegmenten läßt sich kein Innenring für ein schwenkbares Gleitlager realisieren.

Allen bisher bekannten Lösungen ist gemeinsam, daß bei Ver schleiß das Gelenklager als ganze Einheit gewechselt werden muß, lediglich bei Gelenklagern mit geteiltem Außenring ist das Wechseln des Innenrings, jedoch unter zumindest teil weiser Demontage des Außenrings, möglich. In beiden Fällen ist entsprechender Montageaufwand erforderlich, der neben den hohen Kosten für Ersatzteile und Arbeitsaufwand erheb liche Ausfallzeiten der betroffenen Ausrüstungen verur sacht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Realisierung eines schwenkbaren Gleitlagers, dessen Gleitschicht des In nenrings bei Verschleiß oder Defekt mit geringem Montage aufwand innerhalb kürzester Zeit ohne den zugehörigen Au ßenring gewechselt werden kann. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht in der Möglichkeit, zusätzlich die Lager büchse zu wechseln, wodurch diese speziellen Aufgabenstel lungen angepaßt werden kann.

Die Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1, 10 und 11 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbil dungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das Wesen der Erfindung liegt in der aus Kugelkalottenseg menten gebildeten Gleitfläche des Innenrings eines schwenk baren Gleitlagers mit geschlossenem Außenring, der aus min destens drei Kugelkalottensegmenten besteht, die an deren Außenkontur die Gleitfläche bilden. Die Innenkontur dient zur Aufnahme einer Formbüchse mit Fixierelementen, vorteil haft axialen Stegen und prismatischer, zumeist zylindri scher Bohrung, wobei die Formbüchse so dimensioniert ist, daß deren Außendurchmesser die Kugelkalottensegmente in die Gleitebene drückt und formschlüssig in dieser hält. Die Formbüchse weist hierbei zu den Kugelkalottensegmenten al ternierend Stege auf, deren Breite die formschlüssige Lage zuordnung der Kugelkalottensegmente am Umfang der Formbüch se gewährleistet. Die axiale Länge der Stege entspricht vorteilhaft der axialen Länge der Formbüchse, deren Kontur an den beiden axialen Enden vorteilhaft dem sphärischen Querschnitt angepaßt ist. Der größte äußere Durchmesser der Formbüchse über die Stege ist vorteilhaft dem kleinsten In nendurchmesser der Kontur des Außenrings angepaßt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Gleitfläche des Innen rings des schwenkbaren Gleitlagers kann aus einer Kombina tion von Kugelkalottensegmenten unterschiedlicher Eigen schaften, z. B. hoher statischer Tragfähigkeit neben solchen mit begünstigenden Schmiereigenschaften, bestehen, so daß wartungsarme schwenkbare Gleitlager hoher Tragfähigkeit ausführbar sind.

Durch geeignete Wahl der Materialpaarung der Gleitflächen des Innenrings und der Gleitfläche des Außenrings werden die Kugelkalottensegmente des Innenrings als Verschleißtei le ausgebildet. Verschlissene Kugelkalottensegmente können nach Herausschwenken des Innenrings aus der radialen Ebene des Außenrings einzeln ausgetauscht werden. Hierdurch wird es möglich, insbesondere den gesamten Reparaturaufwand zu vermindern, der sonst beim kompletten Wechsel eines schwenkbaren Gleitlagers, oder bei geteilten Lagern dessen Innenrings, erforderlich wäre. Die wirtschaftliche Verfüg barkeit der mit derartigen Lagern ausgestatteten Ausrüstun gen wird erhöht.

Vorteilhaft läßt sich ebenfalls die Formbüchse wechseln.

Günstigerweise läßt sich auch ein Baukastensystem aus be liebig angepaßten Formbüchsen und Kugelkalottensegmenten mit speziellen Eigenschaften zur Ausbildung schwenkbarer Gleitlager herstellen, die bei gleicher Ausbildung des Au ßenrings verschiedene Bohrungsdurchmesser aufweisen. Die Büchse selbst kann als zusätzliches Gleitlager ausgebildet sein. Mit der Auswahl und Kombination von verschiedenen Ku gelkalottensegmenten ist die sofortige Anpassung von schwenkbaren Gleitlagern an besondere Einsatzgebiete sowie Anforderungen möglich.

Vorteilhaft lassen sich die Stege der Formbüchse auch als Depotkammern zur zusätzlichen Aufnahme von Schmiermittel und besseren Versorgung der Gleitfläche zwischen Innen- und Außenring ausbilden.

Des weiteren besteht eine vorteilhafte Weiterbildung in der Ausbildung des Außenrings als Bestandteil eines Getriebe glieds, indem die teilkugelige Innenkontur in das Getriebe glied selbst eingearbeitet sein kann.

Prinzipiell kann die Formbüchse ohne axiale Stege ausge führt sein, indem Fixierungselemente zum Eingriff in ent sprechende Aussparungen der Kugelkalottensegmente zur form schlüssigen Kopplung mit der Formbüchse vorhanden sind.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des schwenkbaren Gleitla gers besteht in der Ausbildung des Innenrings aus Kugelka lottensegmenten, wobei nur zur Montage und Demontage eine prismatische Montageformbüchse, welche anstelle der Achse eingeführt ist, mit einer axialen Länge entsprechend der Breite des Außenrings verwendet wird und bei funktionsgemä ßer Anwendung die Fixierung der Kugelkalottensegmente aus schließlich durch die prismatische Achse erfolgt.

Es ist vorstellbar, daß der Innenring des schwenkbaren Gleitlagers mit seiner sphärischen Gleitfläche aus nur zwei Kugelkalottensegmenten besteht, die an ihren Trennflächen aus der radialen Lage gegeneinander schwenkbar und somit separat austauschbar sind.

Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit die Kugelkalot tensegmente des Innenrings des schwenkbaren Gleitlagers in zweigeteilter Form mit einer Formbüchse mit Stegen auszu führen, wobei die Summe der beiden Segmenthöhen nicht grö ßer als der kleinste Innendurchmesser des Außenrings ist.

Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel an Hand von

Fig. 1 als Teilschnitt des schwenkbaren Gleitlagers

Fig. 2 als Halbschnitt des schwenkbaren Gleitlagers

Fig. 3 als Halbschnitt eines Gelenkkopfs näher erläutert.

Nach Fig. 1 und Fig. 2 besteht ein schwenkbares Gleitlager aus einem Außenring 1 mit einem Innenring, welcher aus ei ner Formbüchse 2 mit prismatischer Bohrung 3, vorzugsweise zylindrisch, an deren Umfang je drei Kugelkalottensegmente 4 mit einer Gleitschicht 5 alternierend mit Stegen 6 ange ordnet sind, gebildet wird. Die Kugelkalottensegmente 4 bilden die sphärische Gleitfläche des Innenrings, wobei sich alternierend zwischen den einzelnen Kugelkalottenseg menten 4 die Stege 6 mit Depotkammern 7 für Schmiermittel befinden. Die Zufuhr geeigneter Schmiermittel kann bei Er fordernis durch eine Schmiermittelbohrung 8 im Außenring 1 erfolgen. Zum Austausch der Kugelkalottensegmente 4 des In nenrings wird dieser gedreht und soweit aus der radialen Ebene des schwenkbaren Gleitlagers herausgekippt, daß eines der Kugelkalottensegmente 4 von der Formbüchse 2 abgenommen werden kann. Die anderen Kugelkalottensegmente 4 sind nach Verdrehen der Formbüchse 2 ebenso entnehmbar und können problemlos ausgetauscht werden. Die Formbüchse 2 kann op tional aus dem Außenring 1 entnommen werden. Die Montage erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.

Nach Fig. 3 besteht eine mögliche Variante zur Ausbildung eines schwenkbaren Gleitlagers aus einem Gelenkkopf 9 in dessen flachem Endstück eine Lagerbohrung mit sphärischer Innengleitfläche 10 eingearbeitet ist, die als Außenring 1 dient, in dem der Innenring, bestehend aus der Formbüchse 2 und den Kugelkalottensegmenten 4 dreh- und schwenkbar gela gert ist. Der Gelenkkopf 9, der mit einem Hydraulikzylinder 11 verbunden ist, überträgt dessen aufgebrachte Kräfte über den Innenring des schwenkbaren Gleitlagers auf eine, mit der Bohrung 3 der Formbüchse 2 formschlüssig verbundenen Achse 12, auf ein Getriebeglied 13.

Bezugszeichenliste

1

Außenring

2

Formbüchse

3

prismatische Bohrung

4

Kugelkalottensegment

5

Gleitschicht

6

Steg

7

Depotkammer

8

Schmiermittelbohrung

9

Gelenkkopf

10

sphärische Innengleitfläche

11

Hydraulikzylinder

12

Achse

13

Getriebeglied

Claims

1. Schwenkbares Gleitlager, bestehend aus einem Außenring (1) und einem Innenring, welcher in der sphärischen Gleit fläche schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring aus mindestens drei Kugelkalottensegmen ten (4) besteht, deren Außenkonturen die sphärische Gleit fläche bilden und deren Innenkontur zur formschlüssigen Fi xierung an einer Formbüchse (2) mit prismatischer Bohrung (3) dient und so dimensioniert ist, daß einzelne Kugelkalottensegmente (4) durch Drehung und Schwenkung des Innenrings austauschbar sind.

2. Schwenkbares Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß nach Entfernung aller Kugelkalottensegmente (4) die Formbüchse (2) aus dem Außenring (1) herausnehmbar ist.

3. Schwenkbares Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Gleitfläche des Innenrings des schwenkbaren Gleit lagers aus einer Vielzahl von Kugelkalottensegmenten (4) unterschiedlicher Eigenschaften besteht.

4. Schwenkbares Gleitlager nach den Ansprüchen 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die Außenkontur der Kugelkalottensegmente (4) des In nenrings als Verschleißteile ausgebildet werden.

5. Schwenkbares Gleitlager nach den Ansprüchen 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß bei gleichem Außenring (1) der Innenring aus einem Bau kastensystem mit maßlich verschiedenen Formbüchsen (2) und Kugelkalottensegmenten (4) ausgebildet werden kann, wobei die Formbüchsen (2) unterschiedliche prismatische Bohrungs durchmesser und/oder Außendurchmesser aufweisen können und/oder für verschiedene Kugelkalottensegmentanzahlen aus geführt sind.

6. Schwenkbares Gleitlager nach den Ansprüchen 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß die Stege (6) der Formbüchse (2) als Depotkammer (7) für Schmiermittel ausgebildet sind.

7. Schwenkbares Gleitlager nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die sphärische Innenkontur des Außenrings (1) Bestand teil eines Gelenkkopfes (9) ist, der als Getriebeglied (13) einer kinematischen Kette in Anwendung ist.

8. Schwenkbares Gleitlager nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

1. daß die sphärische Innenkontur des Außenrings (1) direkt in ein Getriebeglied eingearbeitet ist.

9. Schwenkbares Gleitlager nach den Ansprüchen 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die prismatische Bohrung (3) der Formbüchse (2) als zu sätzliches Gleitlager ausgebildet ist.

10. Schwenkbares Gleitlager, bestehend aus einem Außenring (1) und einem Innenring, welcher in der sphärischen Gleit fläche schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring aus Kugelkalottensegmenten (4) besteht, die Fixierung der Kugelkalottensegmente (4) ausschließlich durch die prismatische Achse (12) erfolgt.

11. Schwenkbares Gleitlager, bestehend aus einem Außenring (1) und einem Innenring, welcher in der sphärischen Gleit fläche schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring aus zwei Kugelkalottensegmenten (4) ge bildet ist.

12. Schwenkbares Gleitlager nach Anspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, daß die Kugelkalottensegmente (4) an einer Formbüchse mit Stegen (6) ausgeführt sind, wobei die Summe der beiden Seg menthöhen nicht größer als der kleinste Innendurchmesser des Außenrings (1) ist.