DE20305295U1 - Lager - Google Patents

Description

Igus Spritzgußteile für die Industrie GmbH 51147 Köln

Lager

Die Erfindung betrifft ein Lager mit wenigstens einem Lagergehäuse und einer von dem Gehäuse mittelbar oder unmittelbar gehalterten Lagereinrichtung mit einer Aufnahme zur Lagerung eines Körpers, wobei die Lagereinrichtung den gelagerten Körper zumindest teilumfänglich umgibt und zumindest eine Schwenkbewegung des Körpers in dem Lager gegen eine Gehäuselängsachse in zumindest einer Raumrichtung und/oder eine sphärische Bewegung des gelagerten Körpers zulässt. Derartige Lager sind für verschiedene Anwendungsbereiche bekannt, insbesondere als Gelenklager oder Wellenlager in unterschiedlichen Ausführungsformen der Befestigungsbereiche des Lagers. Der Lagerkörper ist hierbei zumeist in Form einer Kugelkalotte ausgeführt, in welcher eine Aufnahme zur Lagerung eines Körpers wie einer Welle, eines Gelenkarmes oder dergleichen vorgesehen ist. Durch den kalottenförmigen Lagerkörper, der von einer sphärisch gekrümmten Lagerpfanne aufgenommen wird, sind Schwenkbewegungen unter Änderung des Winkels zwischen Gelenkachse und Körperachse, d.h. Wellen- oder Gelenkarmachse o.dgl., und/oder sphärische Bewegungen des gelagerten Körpers oder radiale Bewegungen um die Gehäuselängsachse, z.B. auf Kreisbahnen, möglich.

Es hat sich jedoch als nachteilig herausgestellt, dass die Herstellung des kalottenförmigen Lagerkörpers und die Herstellung des Gehäuses mit einem sphärisch gekrümmten Aufnahme- und Fun-

rungsbereich zur Halterung des kalottenförmigen Lagerkörpers vergleichsweise aufwändig sind, wobei die Lagereigenschaften wie die Bereitstellung einer sehr gleichmäßigen Gleitreibung über den gesamten Verschwenkbereich oder sphärischen Bewegungsbereich empfindlich von der Herstellungsgenauigkeit sowohl des Lagerkörpers als auch des Gehäuses abhängen. Die genannten Probleme können auch die genannten Bewegungen des gelagerten Körpers nachteilig beeinflussen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Lager zu schaffen, welches eine Lagerung des jeweiligen Körpers mit hoher Genauigkeit ermöglicht und welches einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Lager gelöst, bei welchem die Lagereinrichtung mindestens zwei Segmente aufweist, die über den Umfang des Lagerbereichs verteilt angeordnet sind und die jeweils eine Lagerfläche für den zu lagernden Körper aufweisen, wobei die Segmente jeweils zumindest unter Einwirkung des gelagerten Körpers zur Gehäuselängsachse verschwenkbar sind. Die sphärisch gekrümmte, kalottenartige Lagereinrichtung herkömmlicher Lager wird somit erfindungsgemäß in verschiedene getrennt gelagerte, gegebenenfalls völlig getrennte, Segmente aufgeteilt, die jeweils durch Einwirkung des gelagerten Körpers unter bestimmungsgemäßen Bedingungen zur Gehäuselängsachse verschwenkbar sind. Die vergleichsweise aufwändige Herstellung eines kalottenförmigen Körpers mit sehr engen Maßtoleranzen wird hierdurch entbehrlich. Ferner wirken sich Fertigungsungenauigkeiten des Gehäuses und/oder der Lagereinrichtung in wesentlich geringerem Ausmaß auf die Führung des gelagerten Körpers aus, da die Segmente jeweils im wesentlichen unabhängig voneinander durch den gelagerten Körper verschwenkbar sind.

Die einzelnen Segmente sind vorzugsweise getrennt voneinander hergestellt und getrennt voneinander in dem Gehäuse angeordnet, es versteht sich jedoch, dass die Segmente beispielsweise durch

Verbindungsbereiche geringer Materialstärke wie Verbindungsstege, Filmscharniere oder dergleichen miteinander verbunden sein können, um mehrere zusammenhängende Segmente oder eine zusammenhängende Lagereinrichtung bereitzustellen, sofern gewährleistet ist, dass die Segmente zumindest in bestimmtem Ausmaß, vorzugsweise weitestgehend oder vollständig, voneinander bewegungsentkoppelt sind. Eine zwangsweise Bewegung eines Segmentes durch Krafteinwirkung auf ein anderes Segment wird hierdurch abgeschwächt oder aufgehoben.

Durch das erfindungsgemäße Lager können somit Ungenauigkeiten sowohl bei der Herstellung der einzelnen Lagerbestandteile als auch Ungenauigkeiten in dem Fluchtungsspiel des gelagerten Körpers zu der Lagereinrichtung besonders einfach und effektiv ausgeglichen werden.

Vorzugsweise sind mehrere, d. h. zumindest zwei oder mehr, Segmente derart an dem Gehäuse mittelbar oder unmittelbar befestigt, dass diese bei einer Schwenkbewegung und/oder sphärischen 0 Bewegung des gelagerten Körpers relativ zu dem Gehäuse bzw. der Gehäuselängsachse oder relativ zu einer in der Neutralstellung der Lagereinrichtung senkrecht zu der Aufnahme für den gelagerten Körper stehenden Achse verschwenkbar und/oder - zumindest in ihrer Zusammenwirkung - in einer sphärischen Bewegung bewegbar sind, wobei die Segmente gleichzeitig hiermit eine translatorische Bewegung relativ zu dem Gehäuse und/oder parallel zu den oben definierten Achsen durchführen können. Eine derartige mit einer Verschwenkbewegung gekoppelten translatorischen Bewegung ist insbesondere unter Bewegung eines gelagerten Körpers möglich. Durch diese gekoppelte Bewegung können die gelagerten Körper komplexe Bewegungen unter währender Anlage und Führung durch die einzelnen Segmente durchführen.

Vorzugsweise sind an dem Gehäuse 4 bis 12, vorzugsweise 6-8, Segmente vorgesehen, ohne hierauf beschränkt zu sein, so dass beispielsweise auch nur drei Segmente vorliegen können. INsbe-

sondere wenn nur Verschwenkbewegungen des Körpers in einer Ebene gegeben sind, so können auch 2 Segmente ausreichend sein.

Vorzugsweise sind die einzelnen Segmente jeweils auf einem Bogen, insbesondere auf einem Kreisbogen, unter axialer Bewegung zur Gehäuselängsachse verschwenkbar. Ein Krümmungsmittelpunkt des Bogens kann im Bereich oder auf der Gehäuselängsachse und/oder auf einer vorzugsweise die Gehäuselängsachse enthaltenden Ebene, die vorzugsweise einen Gehäuselängsschnitt darstellt oder parallel zur Gehäuselängsachse verläuft, liegen. Die Krümmungsmittelpunkte zweier, mehrerer oder sämtlicher Segmente können unabhängig hiervon oder gleichzeitig hiermit in einem Punkt zusammenfallen oder auf einer Geraden oder einer Schnittebene des Gehäuses, insbesondere einem Gehäuselängsschnitt, angeordnet sein. Die Krümmungsmittelpunkte können insbesondere in dem Gehäusemittelpunkt bzw. dem Mittelpunkt der Aufnahme, die durch die Neutralstellung der Segmente definiert wird, liegen. Die axiale Bewegung mehrerer oder sämtlicher Segmente kann hierbei beidseitig einer Gehäusemittelebene oder Mittelebene der Aufnahme für den zu lagernden Körper erfolgen, so dass die Segmente in beiden Gehäuselängsrichtungen verschiebbar sind. Die Verschwenkung der Segmente kann jeweils in beiden Richtungen zur Gehäuselängsachse erfolgen. Vorzugsweise ist eine symmetrische Verschwenk- und/oder translatorische Bewegung der Segmente zu der Mittelebene des Gehäuses bzw. der Aufnahme möglich. Vorzugsweise sind die Führungen der Segmente spiegelsymmetrisch zu der Gehäusemittelebene ausgebildet.

Vorzugsweise werden die Segmente bei der bogenförmigen Führung jeweils in einer Ebene bewegt. Die Ebene enthält vorzugsweise die Gehäuselängsachse oder verläuft parallel zu dieser.

Es versteht sich, dass das Zusammenfallen der Krümmungsmittelpunkte der bogenförmigen Bewegung der Segmente sich jeweils nur auf einen Teilbereich der Segmentführungsflächen beziehen kann, beispielsweise bei linienförmiger Anlage des gelagerten Körpers

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auf den jeweiligen Anlagebereich an der Segmentführungsfläche.

Vorzugsweise bilden die bogenförmigen Führungen der Segmente und/oder des Gehäuses, entlang derer die Segmente geführt werden, auf einer Kugelkalotte liegende Kreisabschnitte, die beidseitig des Gehäuses vorstehen.

Es versteht sich, dass gegebenenfalls einer bogenförmigen Führung auch mehrere in Gehäuselängsrichtung hintereinander angeordnete Segmente vorgesehen sein können.

Die Segmente weisen vorzugsweise Führungselemente zur bogenförmigen Bewegung Segmente auf, die mit Führungselementen eines Gehäuseteils, wie z. B. einem im wesentlichen starren Gehäuseteil oder einem Auskleidungsteil, zusammenwirken, wobei die Führungselemente seitlich und/oder auf der der Lagerfläche gegenüberliegenden Seite an den Segmenten angreifen, ohne hierauf beschränkt zu sein.

0 Zur Führung der Segmente können diese an ihrer Unterseite, vorzugsweise der Lagerfläche gegenüberliegend, zumindest teilweise oder über ihre gesamte Längserstreckung in Richtung der Gehäuselängsachse bogenförmig gekrümmt sein. Gegebenenfalls können auch bogenförmig gekrümmte Bereiche vorgesehen sei, die seitlieh von den Lagerflächen vorstehen und an geeigneten Führungsflächen des Gehäuses anliegen. Zur bogenförmigen Führung der Segmente können jeweils an diesen zumindest ein oder mehrere bogenförmige Stege vorgesehen sein, die lateral voneinander beabstandet sein können und vorzugsweise an den oder benachbart den Segmentseitenflächen angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich können auch an dem Gehäuse bogenförmige Führungsflächen vorgesehen sein und die Segmente entsprechend ausgebildete Anlageflächen aufweisen, so dass die Segmente unter Einwirkung des gelagerten Körpers an den Führungsflächen des Gehäuses anliegend bogenförmig bewegbar sind.

Vorzugsweise ist ein Gehäuseteil, wie ein starres Außengehäuse oder ein Auskleidungsteil vorgesehen, welches während zumindest eines Teils oder der gesamten bogenförmigen Bewegung der Segmente mehrere oder sämtliche Segmente an Führungsflächen unterstützen, wobei die Führungsflächen des Gehäuseteils eben ausgeführt sind. Die Senkrechten zu den jeweiligen ebenen Führungsflächen des Gehäuseteils schneiden sich vorzugsweise in einem Punkt auf der Gehäuselängsachse, beispielsweise im Gehäusezentrum. Hierdurch ist eine konstruktiv besonders einfach und maßgenau herstellbare Gehäusegeometrie geschaffen. Gegebenenfalls können jedoch auch die Führungsflächen an dem Gehäuseteil bogenförmig gekrümmt ausgeführt sein und hierzu gegebenenfalls den gleichen Krümmungsradius aufweisen wie an den Segmenten vorgesehene bogenförmige Führungen.

Zur verliersicheren Halterung der Segmente an dem Gehäuse können entsprechende Sicherungsmittel vorgesehen sein. Vorzugsweise sind die Segmente mittels Formschlussmitteln, insbesondere Rastmitteln, verliersicher an dem Gehäuse gehaltert, wobei die Formschlussmittel jeweils zugleich eine bogenförmige Führung für die Segmente bereitstellen können. Die Formschlussmittel können jeweils in eine bogenförmige Führung der Segmente eingreifen und/oder selber bogenförmig ausgestaltet sein. Vorzugsweise weist die bogenförmige Führung der Formschlusselemente 5 die gleiche Krümmung bzw. den gleichen Krümmungsradius auf, wie die Fläche, entlang welcher die Segmente bogenförmig geführt werden. Die bogenförmigen Führungen der Formschlussmittel können an einer oder beiden Seitenflächen und/oder der Unterseite der Segmente, welcher der Lagerfläche gegenüberliegt oder an anderer geeigneter Stelle angeordnet sein.

Vorzugsweise ist eine bogenförmige Führung der Segmente in einer oder in beiden Richtungen entlang der Gehäuselängsachse möglich, so dass zumindest benachbarte Segmente in einer oder in beiden Anschlagstellungen mit Teilbereichen aneinander stoßen oder nahezu aneinander stoßen. Der Abstand der jeweiligen

Segmenten in den Anschlagstellungen kann hierbei > 1 mm, > 0,5 mm oder > 0,1 mm sein. Hierdurch ist über einen maximalen Winkelbereich eine Verschwenkung oder sphärische Bewegung des jeweils gelagerten Körpers möglich, bei welcher der Körper an den Segmenten unter Anlage an die Lagerflächen gelagert ist.

Zur verliersicheren Halterung und/oder Führung der Segmente an einem Gehäuseteil, wie z. B. einem Außengehäuse oder einem Auskleidungsteil, sind an dem Gehäuse Führungselemente angeordnet, die die Segmente über zumindest einen Teil der Höhe ein- oder beidseitig umgreifen, wobei zumindest ein Teil oder sämtliche Führungselemente mehrerer oder sämtliche Segmente ein- oder beidseitig zumindest in einem Teil der Höhe umgreifen. Die Führungselemente können zumindest zu einer oder beiden Aufnahme-Öffnungen der Lagereinrichtung zur Einführung des zu lagernden Körpers hin in der Höhe abfallen. Hierdurch können die Führungselemente die Segmente in einem Teilbereich über eine vergleichsweise große Höhe umgreifen und eine Führung für diese bereitstellen und sich ferner über einen größeren Teilbereich der Segmente oder des Gehäuses bzw. über die gesamte Gehäuselänge erstrecken, ohne bei einer Schwenkbewegung oder einer sphärischen Bewegung des gelagerten Körpers mit diesem zu kollidieren.

Die Segmente können in Teilbereichen, vorzugsweise unterhalb der Lagerflächen und/oder unterhalb von Führungs- und/oder Haltebereichen Hohlräume aufweisen, wobei die Hohlräume geschlossen oder einseitig oder mehrseitig geöffnet ausgeführt sein können. Die Hohlräume können insbesondere zu der der Lagerfläehe gegenüberliegenden Unterseite der Segmente hin offen ausgeführt sein. Zur Stabilisierung der Segmente können die seitlichen und stirnseitigen Begrenzungsflächen der Segmente im wesentlichen geschlossen ausgeführt sein. Durch die Hohlräume können die elastischen Eigenschaften der Segmente an die jeweiligen Anforderungen des Lagers, insbesondere an dessen Dämpfungseigenschaften bezüglich aufzufangender Kräfte durch den

geführten Körper angepasst werden.

Vorzugsweise sind die Lagerflächen der Segmente im wesentlichen
eben ausgeführt, wodurch diese leicht herstellbar sind
aber auch Fluchtungsfehler des gelagerten Körpers leicht und
ohne Verkantung oder ungünstige Pressung ausgegelichen werden
können. Die Lagerflächen können gegebenenfalls aber auch
gekrümmt ausgeführt sein, beispielsweise zumindest teilweise
der Krümmung des gelagerten Bauteils angepasst sein.
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Nach einer ersten Ausführungsform kann das Gehäuse einstückig ausgeführt sein.

Nach einer alternativen Ausführungsform kann das Gehäuse aus zwei oder mehreren aufeinanderfolgenden Teilen zusammengesetzt sein, wobei die Segmente jeweils durch eines oder mehrere oder sämtliche der axial aufeinanderfolgenden Teile unterstützt und/oder bei einer Schwenkbewegung oder axialen Bewegung geführt werden. Die Führungsflächen und/oder die Formschlussmittel zur verliersicheren Halterung und/oder Führung der Segmente an dem Gehäuse können somit an einem oder bezogen auf ein jeweiliges Segment zusammenwirkend an mehreren axial aufeinander folgenden Teilen vorgesehen sein.

Besonders bevorzugt weist das Gehäuse ein Auskleidungsteil auf, welches außenseitig von einem weiteren Gehäuseteil wie z. B. einem starren Außengehäuse unterstützt wird, wobei das Auskleidungsteil zumindest teilweise oder sämtliche Mittel zur Führungen und/oder Halterung, insbesondere zur verliersicheren Halterung, der Segmente aufweist. Das Auskleidungsteil kann hierbei vergleichsweise dünnwandig ausgebildet sein, beispielsweise im Bereich der die segmentunterstützten Führungen mit einer Materialstärke von 1 bis 2 mm oder weniger. Durch das Auskleidungsteil werden hierdurch beispielsweise Führungsflächen für zumindest eines oder mehrere Segmente bereitgestellt, wobei die von dem zu lagernden Körper auf das Gehäuse übertragenden

Kräfte im wesentlichen von dem das Auskleidungsteil umgebenden Gehäuseteil aufgefangen werden. Das Auskleidungsteil kann somit gegebenenfalls aus einem Kunststoff bestehen, der verglichen mit dem umgebenden Gehäuseteil eine höhere Elastizität aufweist. Durch die dünnwandige Ausgestaltung des Auskleidungsteils kann dieses insbesondere besonders maßgenau hergestellt werden, so dass eine sehr exakte Führung des gelagerten Körpers möglich ist.

Das Auskleidungsteil kann hierbei einstückig ausgeführt sein, wobei das dieses radial außen umgebende Gehäuseteil einstückig oder mehrteilig ausgeführt sein kann, beispielsweise in Form von zwei axial aufeinanderfolgenden Teilen. Das Auskleidungsteil kann gegebenenfalls auch mehrteilig ausgeführt sein, beispielsweise in Form von zwei oder mehreren axial aufeinanderfolgenden Teilen oder in Form mehrerer sich jeweils nur um einen Teilumfang der Lagereinrichtung bzw. der Aufnahme für den zu lagernden Körper erstreckenden Bauteile. Die Auskleidungsteile können im montierten Lager stirnseitig und/oder in Umfangsrichtung aneinander stoßen oder voneinander beabstandet sein, wobei zwischen verschiedenen Auskleidungsteilen Teilbereiche des Gehäuseteils angeordnet sein können, welches das Auskleidungsteil außenseitig umgibt.

Das Auskleidungsteil ist vorzugsweise bewegungssicher an dem Außengehäuse festgelegt, so dass das Auskleidungsteil sowohl rotatorisch und/oder axial verschiebungssicher in dem Gehäuse angeordnet ist. Zur Festlegung des Auskleidungsteils können Formschlussmittel oder Rastmittel vorgesehen sein, das Auskleidungsteil kann auch einstückig mit dem äußeren Gehäuseteil verbunden sein, insbesondere durch Anspritzen in einem Spritzgussverfahren.

Das Auskleidungsteil besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff. Das Auskleidungsteil kann im Spritzgussverfahren hergestellt sein.

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Das erfindungsgemäße Lager lässt sich insbesondere als Wellenlager, Gelenklager und/oder Axiallager einsetzen, um jeweils entsprechende Bewegungen des gelagerten Körpers zu ermöglichen 5 oder eine Lagerung bereitzustellen, welche ein jeweiliges Fluchtungsspiel des gelagerten Körpers oder Montagetoleranzen ausgleicht.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft beschrieben und anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung (Fig. la), Frontansicht (Fig. Ib) und perspektivische Darstellung (Fig. Ic) eines erfindungsgemäßen Lagers,
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Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung (Fig. 2a), Frontansicht (Fig. 2b) und Teilschnittansicht (Fig. 2c) des Lagergehäuses nach Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht (Fig. 3a), Frontansicht (Fig. 3b), Seitenansicht (Fig. 3c) und unterseitige Ansicht (Fig. 3d) eines Segmentes eines Lagers nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung (Fig. 4a), Frontansicht (Fig. 4b), Teilschnittansicht (Fig. 4c) und perspektivische Ansicht (Fig. 4d) einer Lagerhalbschale eines erfindungsgemäßen Lagers,

Fig. 5 eine Frontansicht (Fig. 5a), eine Querschnittsansicht (Fig. 5b) und eine perspektivische Darstellung (Fig. 5c) eines erfindungsgemäßen Lagers nach einer weiteren Ausführungsform,

Fig. 6 eine Querschnittsansicht (Fig. 6a), eine Frontansicht (Fig. 6b), eine Teilschnittansicht (Fig. 6c)

und eine perspektivische Ansicht (6d) eines Auskleidungsteils eines Lagers nach Fig. 5.

Das in den Fig. 1-3 gezeigte Lager 1 nach einer ersten Ausführungsform weist ein im wesentlichen starres und kräfteaufnehmendes Gehäuse 2 aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus einem thermoplastischen bzw. im Spritzgussverfahren verarbeitbaren Kunststoff auf, das eine Vielzahl von Segmenten 3 aufnimmt, die gleichmäßig über die inneren Umfangsflache des Gehäuses 2 verteilt angeordnet sind und eine Aufnahme 4 zur Lagerung eines Körpers (nicht dargestellt) innerhalb des Lagergehäuses definieren. Das Gehäuse ist hierbei einstückig hergestellt. Der zu lagernde Körper, beispielsweise eine Welle oder ein Gelenkarm, liegt innerhalb der Aufnahme 4 angeordnet an den radial nach innen gerichteten Lagerflächen 5 der Segmente 3 an. Die Lagerflächen 5 sind zur Lagerung eines Körpers mit einem kreisrundem Querschnitt derart angeordnet, dass sämtliche Lagerflächen mit zumindest einem Teilbereich an dem zu lagernden Körper anliegen können und die Anlagebereiche der verschiedenen Segmente in der gezeigten Anordnung auf einer Zylinderfläche liegen. Die Anlagebereiche bzw. Lagerflächen 5 sind hier die mittleren Bereiche 6 der Segmente, die jeweils linienförmig an dem zu lagernden Körper anliegen. Die gezeigte Anordnung entspricht der Neutralstellung der Segmente, in welcher diese mittig zu ihren beiden maximalen Auslenkstellungen und/oder ihren translatorischen Endpositionen, die hier durch Anschläge an den Segmenten definiert werden, angeordnet sind.

Wie aus dem weiter unten beschrieben verständlich wird, können die mittleren Bereiche 6 der Segmente als Anlagebereiche an dem gelagerten Körper auch bei einer Verschwenkung desselben zu der Gehäuselängsachse 7 und/oder bei einer sphärischen Bewegung der Körperachse um die Gehäuselängsachse aufgrund der Relativbewegung der Segmente zu dem Gehäuse auf einer Umfangsflache des gelagerten Körpers, z.B. bei einem Körper mit rundem Querschnitt auf einer Zylinderfläche, liegen und so der Bewegung

des Körpers folgen, die hier nur durch die Anschlagstellungen der Segmente bei maximaler Verschwenkung und/oder Verschiebung der Segmente zur Gehäuseachse begrenzt wird. Der gelagerte Körper kann hierbei nahezu oder direkt mit einer Gehäusebegrenzung, z.B. dem Innenrand der Gehäuseöffnung, in Berührung kommen .

Die Gehäuselängsachse 7 steht hierbei senkrecht auf der Aufnahme 4 bei in ihrer Neutralstellung angeordneten Segmenten bzw. senkrecht der Hauptmittelebene des ring- oder zylinderförmigen Gehäusebereichs 2 und liegt in der Einschubrichtung des zu lagernden Körpers in das Gehäuse bei Anordnung der Segmente in ihrer Neutralstellung. Dies gilt auch bei unregelmässiger Ausbildung des Gehäuses.

Die Segmente vollführen jeweils bei der Schwenkbewegung und/oder sphärischen, insbesondere auch kugelsphärischen, Bewegung des gelagerten Körpers gleichzeitig zu der Schwenkbewegung der Lagerflächen 5 eine translatorische Bewegung in einer Rich-0 tung der Gehäuselängsachse, sofern eine Richtungskomponente der Körperbewegung in Richtung der translatorischen Segmentbewegung fällt. Die translatorische und die Schwenkbewegung des jeweiligen Segmentes sind hierbei miteinander gekoppelt, insbesondere zwangsgekoppelt, so dass eine vorgegebene Schwenkbewegung eine bestimmte Verschiebung des jeweiligen Segmentes zwangsläufig bewirkt und umgekehrt. Dies gilt nach dem Ausführungsbeispiel aufgrund der gegebenen Führung der Segmente auch bei einer Bewegung der Segmente ohne Zusammenwirken mit dem gelagerten Körper aufgrund deren Führung an dem Gehäuse. Die Segmente sind unabhängig voneinander gelagert, wozu den Segmenten jeweils verschiedene seitliche Führungen zugeordnet sind, wobei die Führungselemente Führungen für mehrere Segmente bereitstellen können, z.B. für jeweils zwei benachbarte Segmente. Ferner sind die Segmente - bei nicht mit diesen zusammenwirkendem gelagertem Körper - unabhängig voneinander relativ zueinander als auch relativ zu dem Gehäuse bewegbar.

„. :

Die Segmente werden jeweils entlang in einer Ebene liegenden bogenförmigen, z.B. kreisbogenförmigen, Führungen, geführt. Die Führung der Segment erfolgt hierbei, bezogen auf die Gehäuselängsachse oder einer senkrecht zur Aufnahme stehenden Achse, in linearen Führungen, so dass die Segmente, jedes für sich, bei ihrer Verschwenkung jeweils eine lineare Verschiebung parallel zur Gehäuselängsachse ausführen. Richtung und Ausmaß der Verschiebung der Segmente in den jeweiligen Führungen ist unterschiedlich und hängt von der Bewegung des Körpers und der Stellung der Segmente zu diesem ab. Ferner werden die Segmente jeweils - gedanklich - mit ihren Führungsflächen, hier mit ihren Unterseiten 8, auf der Innenseite einer Kugel bzw. eines Kugelsphärenabschnittes entlanggeführt, wobei die Gehäuselängsachse durch den Kugelmittelpunkt verläuft, so dass eine sphärische Bewegung des gelagerten Körpers möglich ist.

Insgesamt gesehen bilden somit die bogenförmigen Führungen der Segmente, nach dem Ausführungsbeispiel die Unterseiten der Segmente, Oberflächenabschnitte einer Kugelkalotte und ermöglichen so eine sphärische Bewegung des gelagerten Körpers in sämtlichen Raumrichtungen. Die Einhüllende der Unterseiten 8 sämtlicher Segmente in ihrer Neutralstellung bildet hierbei eine symmetrisch zum Kugelmittelpunkt angeordnete Kugelscheibe. Es wird somit gedanklich durch die Vielzahl der Segmente eine Kugelkalotte nachgebildet, so dass die aus der Vielzahl von Segmenten gebildete Lagereinrichtung in Art einer Kugelkalotte eines herkömmlichen Lagers wie z.B. eines Gelenklagers fungiert. Durch die im wesentlichen unabhängige Bewegbarkeit der Segmente, auch wenn diese gegebenenfalls miteinander verbunden sein können, beispielsweise um die Lagereinrichtung einfacher herstellen oder montieren zu können, können die Segmente sich der jeweiligen Bewegung des gelagerten Körpers im wesentlichen unabhängig voneinander anpassen, so dass Fertigungstoleranzen der Lagereinrichtung, des Gehäuses und/oder des Körpers durch die unabhängige Bewegung der Segmente ausgeglichen werden können. Es

versteht sich, dass bei nichtkreisförmigen bogenförmigen Führungen die Sphäre eine entsprechende Form hat, vorzugsweise die Form eines Rotationsköpers mit Gehäuselängsachse als Symmetrieachse. Die bogenförmigen Führungen sind hierbei jeweils vorzugsweise konkav radial nach aussen gekrümmt, die bogenförmigen Führungen sind jeweils vorzugsweise spiegelsymmetrisch zur Gehäusemittelebene 18 bzw. zur Mittelebene der Aufnahme ausgebildet.

Zur Führung der Segmente und zur Kraftaufnahme der von dem gelagerten Körper auf das Gehäuse übertragenden Kräfte, insbesondere von Radialkräften, liegen die Segmentunterseiten an Führungsflächen 10 des Gehäuses oder eines entsprechenden Gehäuseteils, welches wie ein weiter unten beschriebenes Auskleidungsteil die Kräfte aufnimmt, wobei die Führungsflächen 10 die Segmente radial außenseitig unterstützen. Gemäß Fig. la können die Führungsflächen ebenfalls bogenförmig ausgebildet sein und hierbei an die bogenförmigen Anlagebereiche der Segmente angepasst sein (Führungsflächen 10a) oder alternativ, was fertigungstechnisch als auch zur Erzielung einer hohen Maßgenauigkeit vorteilhaft ist, eben ausgeführt sein (Führungsflächen 10b). Es versteht sich, dass die Führungsflächen 10 des Gehäuses gegebenenfalls auch eine zwischen den beiden gezeigten Ausführungsbeispielen bemessene Krümmung aufweisen kann.

Zur seitlichen Führung der Segmente 3 parallel zur Gehäuselängsachse umgeben die sich von dem Gehäuse bzw. den Führungsflächen 10 radial einwärts erstreckenden Führungselemente 9 die Segmente beidseitig mit einem zur reibungsarmen Bewegung der Segmente notwendigem Spiel. Die Führungselemente 9 erstrecken sich hierbei nur über einen Teil der Höhe der Segmente, wobei sie vorzugsweise zumindest bis zur halben Höhe der Segmente, jedoch gegebenenfalls auch bis zu den Lagerflächen 5 vorstehen können. Die Scheitel der Führungselemente sind mittig an den Segmenten in deren Neutralstellung angeordnet. Die Führungselemente fallen ausgehend von der Hauptmittelebene des Gehäuses 2

mit Flanken 11 (siehe Fig. 2) zu den beiden stirnseitigen Gehäuseöffnungen 12 hin ab. An den Führungselementen 9, nach dem Ausführungsbeispiel an deren Oberseiten, sind in Richtung auf die Segmente 3 vorstehende Vorsprünge 13 vorgesehen, die zur Erhöhung der Stabilität durch stegartige Bereiche 14, die auf den Scheiteln der Führungselemente 9 aufsitzen können, paarweise miteinander verbunden sind.

Die Segmente 3 weisen hierbei bogenförmige Führungsnuten 15 auf, deren Krümmung der der Führungsflächen der Segmente an dem Gehäuse 2, nach dem Ausführungsbeispiel der Krümmung der kreisbogenförmigen Unterseiten 8, entspricht. Durch die beiden Enden der Führungsnut 15 werden gegenüberliegende Anschlagstellungen der Segmente bei deren Bewegung relativ zu dem Gehäuse 2 definiert. Zur verliersicheren Befestigung der Segmente 3 an dem Gehäuse 2 sind diese rastend an dem Gehäuse 2 oder einem entsprechenden Gehäuseteil wie einem unten beschriebenen Auskleidungsteil, befestigbar. Hierzu weisen die Segmente 3 Nuten 16 auf, in die die Vorsprünge 13 zur rastenden Festlegung in der Führungsnut 15 einführbar sind. Die Nuten 16 enden hierbei an der Unterseite der Segmente, so dass die Segmente besonders einfach an dem Gehäuse 2 unter radial auswärts gerichteter Druckausübung formschlüssig befestigbar sind, die Nuten 16 können jedoch auch eine andere Orientierung oder Ausgestaltung aufweisen. Es versteht sich, dass die Führungsnuten 15 in Zusammenwirkung mit den Vorsprüngen 13 im wesentlichen der verliersichern Halterung der Segmente dienen, wobei radiale Kräfte im wesentlichen von den Führungsflächen 10 des Gehäuses aufgenommen werden, die Vorsprünge können bei geeigneter Ausführung jedoch auch beträchtliche oder die gesamten radialen Kräfte der Körpers auf die Lagereinrichtung aufnehmen. Die Vorsprünge können hierzu auch eine größere axiale Erstreckung aufweisen, als die stiftförmigen Vorsprünge 13.

Die im wesentlichen kastenartigen Segmente 3 weisen jeweils einen Hohlraum 17 auf, der zur Unterseite der Segmente hin offen

ist und unterhalb der Lagerfläche 5 angeordnet ist, es versteht sich, dass der Hohlraum auch zusätzlich oder alternativ zu einer anderen Fläche einschließlich der Lagerfläche hin offen sein kann. Durch die Ausbildung des Hohlraumes ist das Segment 3 als Kunststoffformteil, insbesondere Spritzgussformteil maßgenau herstellbar, ferner sind hierdurch die elastischen Eigenschaften des Segmentes und damit die Dämpfungseigenschaften des Lagers bei radialer Krafteinwirkung des gelagerten Körpers veränderbar .

Die Fig. 4-6 zeigen alternative Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Lagers bzw. von Komponenten desselben, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind, wie in den Fig. 1-3.

Fig. 4 zeigt einen Teilbereich eines erfindungsgemäßen Lagers in Form einer Lagerhalbschale 40, welche mit einer korrespondierenden Lagerhalbschale an den Stirnseiten anstoßend axial zusammengesetzt ein Gehäuse eines Lagers nach den Fig. 1-3 bildet. Es versteht sich, dass entsprechend der ersten Ausführungsform ausgebildete Segmente 3 an dem aus der Lagerschale 40 gemäß Fig. 4 gebildeten Lagergehäuse befestigbar sind.

Die Lagerhalbschale 40 weist hierbei axial vorstehende Befestigungsmittel zur Festlegung derselben an einer korrespondierenden Lagerhalbschale auf. Die Befestigungsmittel sind hierbei als axial vorstehende Vorsprünge 41 und Ausnehmungen 42 ausgebildet, die in korrespondierende Ausnehmungen bzw. Vorsprünge der korrespondierenden Lagerhalbschale eingreifen können, um die Lagerhalbschalen verdrehsicher und vorzugsweise axial verschiebungssicher aneinander festzulegen. Die Vorsprünge können hierbei im Presssitz oder gegebenenfalls rastend in die korrespondierenden Ausnehmungen eingreifen. Die Befestigungsmittel sind jeweils auf Höhe der Führungselemente 9 des Lagers angeordnet. Hierdurch ist das Lagergehäuse einfacher herstellbar und für verschiedene Anwendungsfälle einfacher montierbar. Die

Lagerhalbschale 40 entspricht somit einer auf einer Seite der Hauptebene 18 angeordneten Hälfte des Gehäuses nach Fig. 1. Die Segmente werden somit zusammenwirkend durch die an den jeweiligen Lagerhalbschalen angeordneten Führungsflächen 10 und Halte- und/oder Führungselemente 9, 13 geführt und/oder gehaltert. Es versteht sich, dass auch bei den Lagerhalbschalen gemäß Fig. 4 die Führungsflächen 10 für die Segmente 3 eine von den korrespondierenden Führungsflächen der Segmente unterschiedliche Krümmung aufweisen oder eben ausgeführt sein können.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei welcher gleiche Bauteile wie in den Fig. 1 bis 3 mit gleichen Bezugsziffern versehen sind. Das Lagergehäuse besteht hierbei aus einem starren und Kräfte aufnehmenden Außengehäuse 50 und einem Auskleidungsteil 51, welches Führungsflächen und/oder Haltemittel zur Führung und/oder verliersicheren Halterung der Segmente 3 aufweist, die entsprechend den Segmenten gemäß Fig. 3 ausgeführt sein können. Diese Elemente sind einstückig an dem Auskleidungsteil angeordnet. Der Außenring bzw. Außenzylinder 52 des Auskleidungsteils 51 ist dünnwandig ausgeführt, so dass dieses Bauteil aus einem Kunststoff, beispielsweise im Spritzgussverfahren, mit hoher Maßgenauigkeit herstellbar oder nachbearbeitbar ist. Die Wandstärke des Außenringes in dem Bereich geringster Krümmung der Führungsflächen 10 kann im Bereich von 1 bis 2 mm oder weniger liegen. Es versteht sich, dass auch hier die Führungsflächen eine andere Krümmung als die Segmentführungen aufweisen oder eben ausgebildet sein können. Der Außenring 52 ist auch hier als Halbring ausgebildet, der mittels Befestigungsmitteln an einem korrespondierenden Halbring (nicht dargestellt) befestigbar ist, wozu die beiden Halbringe im Presssitz rastend oder auf andere Weise verdrehsicher und/oder verschiebungssicher aneinander festlegbar sind, es kann jedoch auch alternativ ein einteiliges Auskleidungsteil vorgesehen sein. Die beiden Auskleidungsteilhälften können auch zu einem Bauteil vormontiert werden. Der Außenring 52 ist hier, wie auch die Gehäusehalbschalen gemäß Fig. 4, mit den jeweiligen Befes-

tigungsmitteln einstückig hergestellt. Der Außenring 52 ist jeweils auf Höhe der als Vorsprünge 53 ausgebildeten Haltemittel zur verliersicheren Halterung der Segmente 3 geteilt, so dass die Vorsprünge 53 in Form von Halbzylindern ausgeführt sind, die mit den Vorsprungbereichen des korrespondierenden Außenringes stirnseitig aneinanderlegbar sind.

Gemäß Fig. 5 kann das Auskleidungsteil zumindest einseitig gegebenenfalls auch beidseitig von einem radial nach innen vorstehenden, vorzugsweise umlaufenden, Rand 54 verschiebungssicher in dem Gehäuse gehalten werden.

Es versteht sich, dass das Auskleidungsteil 51, das aus mehreren Elementen bestehen kann, die radial und/oder axial zu einem Auskleidungsteil zusammensetzbar sind, auch in einem mehrteiligen Außengehäuse angeordnet sein kann, beispielsweise einem Gehäuse aus zwei axial zusammensetzbaren Halbschalen oder zwei U-förmigen Halbschalen.

Ein besonderer Vorteil der Anordnung eines ringförmigen Auskleidungsteils, insbesondere wenn dieses als zusammenhängender Ring ausgeführt ist, besteht darin, dass dieser Ring auf einen Dorn aufgezogen und nahe bis zum Plastifizierungspunkt erwärmt werden kann, um das Auskleidungsteil maßgenau herstellen zu können. Das Auskleidungsteil kann dann auf dem Dorn maßhaltig abgekühlt und nach ausreichender Abkühlung abgezogen werden. Das erfindungsgemäße Lager ist so mit hoher Präzision herstellbar .

Zur rastenden Festlegung des Auskleidungsteils an dem Gehäuse kann es ausreichen, das Auskleidungsteil stirnseitig in das Gehäuse einzuführen, so dass das Auskleidungsteil den radial nach innen gerichteten Rand 54 des Gehäuses hintergreift. Gegebenenfalls können auch andere Rastmittel vorgesehen sein.

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Gu/ha 31. März 2003

5 Igus Spritzguß teile für die Industrie GtabH 51147 Köln

Lager

Bezugszeichenliste

1	Lager
2	Gehäuse
3	Segment
4	Aufnahme
5	Lagerfläche
6	mittlerer Bereich
7	Gehäuselängsachse
8	Unterseite
9	Führungselement
10	Führungsfläche
10a	Führungsfläche
10b	Führungsfläche
11	Flanke
12	Gehäuseöffnung
13	Vorsprung
14	stegartiger Bereich
15	Führungsnut
16	Nut
17	Hohlraum
18	Gehäusemittelebene
40	Lagerhalbschale
41	Vorsprung

42	Ausnehmung
50	Außengehäuse
51	Auskleidungsteil
52	Ring
53	Vorsprung
54	Rand
56	Vorsprung
57	Ausnehmung

Claims (19)

1. Lager mit wenigstens einem Lagergehäuse und einer von dem Gehäuse mittelbar oder unmittelbar gehalterten Lagereinrichtung mit einer Aufnahme zur Lagerung eines Körpers, wobei die Lagereinrichtung den gelagerten Körper zumindest teilumfänglich umgibt und zumindest eine Schwenkbewegung des Körpers in dem Lager gegen eine Gehäuselängsachse in zumindest einer Raumrichtung und/oder eine sphärische Bewegung des gelagerten Körpers zulässt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung mindestens zwei Segmente aufweist, die über den Umfang des Lagerbereichs verteilt angeordnet sind und die jeweils eine Lagerfläche für den zu lagernden Körper aufweisen, und dass die Segmente jeweils zumindest unter Einwirkung des gelagerten Körpers zur Gehäuselängsachse verschwenkbar sind.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente mit einer Verschwenkbewegung zu der Gehäuselängsachse gleichzeitig eine translatorische Bewegung in Richtung der Gehäuselängsachse durchführen.

3. Lager nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente unabhängig voneinander verschwenkbar sind.

4. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere oder sämtliche Segmente bei der Verschwenkbewegung auf einer Kugelsphäre geführt werden.

5. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente Führungselemente zur bogenförmigen Bewegung der Segmente aufweisen, die mit Führungselementen eines Gehäuseteils zusammenwirken.

6. Lager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente an ihrer Unterseite mit zumindest teilweise bogenförmig gekrümmten Führungsflächen versehen sind.

7. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuseteil die Segmente während zumindest eines Teils der bogenförmigen Bewegung unterstützende Führungsflächen aufweist und dass die Führungsflächen zumindest teilweise oder über deren gesamte Erstreckung eine geringere Krümmung aufweisen als die Anlageflächen der Segmente oder eben ausgeführt sind.

8. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente verliersicher an dem Gehäuse gehaltert sind.

9. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerflächen der Segmente im wesentlichen eben sind.

10. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente mit Formschlussmitteln zur rastenden Befestigung an einem Gehäuseteil versehen sind und dass die Formschlussmittel zugleich eine bogenförmige Führung für die Segmente bereitstellen.

11. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest paarweise die Segmente bis zum oder bis nahezu bis zum Anschlag aneinander aufeinander zu bewegbar sind.

12. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente in einer Richtung parallel zur Gehäuselängsachse translatorisch bewegbar sind und/oder geführt werden.

13. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur verliersicheren Halterung und/oder Führung der Segmente an dem Gehäuse beidseitig der Segmente Führungselemente vorgesehen sind, die die Segmente zumindest über einen Teil der Höhe umgreifen und dass die Führungselemente zumindest zu einer Öffnung der Aufnahme hin in der Höhe abfallen.

14. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines oder sämtliche Segmente zumindest teilweise als Hohlkörper ausgeführt sind.

15. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus zwei oder mehreren axial aufeinander folgenden Teilen zusammengesetzt ist, an denen die Segmente geführt und/oder gehaltert sind.

16. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein Auskleidungsteil aufweist, welches außenseitig von einem weiteren Gehäuseteil unterstützt ist, und dass die Mittel zur Unterstützung, Führung und/oder Halterung mindestens eines oder sämtlicher Segmente an dem Auskleidungsteil angeordnet sind.

17. Lager nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskleidungsteil mit zumindest einem äußeren Gehäuseteil durch Formschlussmittel verbunden ist oder mit diesem einstückig verbunden ist.

18. Lager nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskleidungsteil ringförmig ausgeführt ist und dass dieser Ring bis zum Plastifizierungspunkt erwärmt wurde, um das Auskleidungsteil maßgenau herzustellen.

19. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 18 als Wellenlager mit geführter Welle, als Gelenklager mit gelagertem Gelenkarm oder als Axiallager mit gelagerter Schubstange.