AT413398B - Gelenksbolzenbaueinheit - Google Patents

Description

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AT 413 398 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gelenksbolzenbaueinheit zum gelenkigen Verbinden einer Gabel- oder Bügeleinrichtung mit einem Verbindungsauge, welches einen Gelenkbolzen der Gabel- oder Bügeleinrichtung umgreift, wobei der Gelenkbolzen in Lagerbüchsen der Gabeloder Bügeleinrichtung aufgenommen ist, ringförmige Dichtungen zwischen dem Verbindungs-5 äuge und den dem Verbindungsauge benachbarten Stirnflächen der Lagerbüchsen angeordnet sind, die außen liegenden Stirnflächen des Bolzens von die Lagerbüchsen dichtend abdeckenden Deckeln verschlossen sind und die Bolzenoberfläche mit einem Schmiermittelfilm umgeben ist, wobei für die Schmiermittelzufuhr wenigstens eine im Wesentlichen axiale und eine Mehrzahl von radialen, an der Bolzenoberfläche mündenden Bohrungen vorgesehen sind. 10

Gelenksbolzenbaueinheiten der eingangs genannten Art werden zur gelenkigen Verbindung von Baugruppen und insbesondere hochbelasteten Baugruppen eingesetzt. Anwendungsbeispiele für derartige Gelenksbolzenbaueinheiten sind beispielsweise Kräne, Bagger oder Bergbaumaschinen, bei welchen Auslegerarme, Baggerschaufeln oder andere hochbelastete Teile 15 entsprechend verschwenkbar gelagert sein müssen. Die Verbindungsaugen können in derartigen Fällen an Lenkern oder an Kolbenstangen von hydraulischen Zylinderkolben-Aggregaten ausgebildet sein, wobei die Gelenkbolzen das Verbindungsauge durchsetzen und selbst entsprechend abgestützt bzw. gelagert sein müssen. Im einfachsten Fall können derartige Gelenkbolzen in Gabeln oder Bügeln als Trägerkonstruktion für den Gelenkbolzen festgelegt sein. Eine 20 Einrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise der DE 37 38 571 A1 oder der US 4,398,862 zu entnehmen. Bei dieser bekannten Ausbildung ist ein feststehender Gelenkbolzen vorgesehen, welcher drehfest mit der Trägerkonstruktion bzw. der Gabel verbunden ist. Der Gelenkbolzen ist in einer Büchse der Trägerkonstruktion dichtend festgelegt, wobei im mittleren Bereich des Gelenkbolzens das Verbindungsauge angreift. Das Verbindungsauge selbst ist 25 wiederum gegenüber den Büchsen für die Aufnahme des Gelenkbolzens durch eine entsprechende Ringdichtung abgedichtet. Ähnliche Konstruktionen mit feststehendem Lagerbolzen sind beispielsweise auch der DE 197 81 866 oder der US 5,630,673 zu entnehmen. Bei der Ausgestaltung nach der US 3,554,588 sind die äußeren Lagerbüchsen mit dem Gelenkbolzen verschweißt, und es ist in den eingepressten Lagerbüchsen eine entsprechende Gleitringdich-30 tung vorgesehen, mittels welcher die Trägerelemente bzw. die Gabel relativ zum schwenkbaren Verbindungsauge abgedichtet ist. Eine weitere Konstruktion ist der GB 160,345 zu entnehmen.

Eine wesentliche Anforderung an derartige Konstruktionen besteht darin, die Gelenksbolzenbaueinheit selbstschmierend und dicht gekapselt auszuführen, wobei trotz der in den Gabeln 35 oder Bügelhaltern auftretenden Verwindung die Dichtheit gewährleistet sein muss. Insbesondere bei hohen Belastungen der Lagerung kann es bei selbstschmierend ausgebildeten Gelenksbolzenbaueinheiten zu örtlichen Ausquetschungen des Schmierfilmes kommen, wodurch größere Reibungswiderstände entstehen können, die zu einem Verschleiß der Lagerbüchsen und in weiterer Folge zu einer Verminderung der Dichtheit der Lagerstelle führen können. Besonders 40 hohe Belastungen treten beispielsweise beim Anstellen von Disken-Schneidwerkzeugen auf, wobei hier zusätzlich eine möglichst spielfreie Ausbildung geschaffen werden muss, da für das Schneiden mit Disken ein ständiger Gesteinskontakt erforderlich ist, um die erforderliche Schneidleistung aufrechtzuerhalten. In einer abrasiven Umgebung, wie sie im Fall von Disken-Schneidwerkzeugen vorliegen, werden gleichzeitig erhöhte Anforderungen an die Dichtheit der 45 Lagerstellen zur Verminderung des Verschleißes gestellt.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Gelenksbolzenbaueinheit der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass sie auch unter extremen Belastungen weitestgehend spielfrei und dicht gehalten werden kann, wobei gleichzeitig örtliche Ausquetschungen des Schmierfil-50 mes verhindert werden sollen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemäße Gelenksbolzenbaueinheit der eingangs genannten Art im Wesentlichen darin, dass der Gelenkbolzen drehbar in Lagerbüchsen der Gabel- oder Bügeleinrichtung geführt ist, sodass durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Gelenkbolzen an seiner gesamten Außenfläche von Schmiermittel umgeben ist. Dadurch werden Belastungen, welche ein Ausquetschen des 55 Schmiermittelfilmes zur Folge haben könnten, über eine wesentlich größere Oberfläche verteilt, 3

AT 413 398 B sodass lokale Überbelastungen vermieden werden können und in jeder Phase ein wirksamer Schmiermittelfilm aufrechterhalten werden kann, sodass die Gefahr von Verreibung und erhöhtem Verschleiß von Lagerbüchsen vermieden wird. Dies gelingt dadurch, dass der Gelenksbolzen selbst drehbar in entsprechenden Lagerbüchsen der Gabel- bzw. Bügeleinrichtung geführt ist, so dass sich der Schmiermittelfilm über die gesamte axiale Länge des Gelenkbolzens erstreckt. Gleichzeitig werden auch die beiden Stirnflächen des drehbar gelagerten Gelenkbolzens mit einem entsprechenden Schmierfilm geschützt, wofür die beiden außenliegenden Stellflächen des Bolzens von die Lagerbüchsen dichtend abdeckenden Deckeln verschlossen sind. Die permanente Schmierung bzw. Selbstschmierung kann dadurch aufrechterhalten werden, dass eine entsprechend große axiale Bohrung mit einem Reservoir an Schmiermittel bereitgestellt wird, an welche radiale Bohrungen zur Verteilung des Schmiermittels an die Bolzenoberfläche angeschlossen sind. Um gleichzeitig eine effiziente Sperrung der ringförmigen Dichtungen bzw. Gleitringdichtungen zu gewährleisten, ist die Ausbildung mit Vorteil so getroffen, dass radiale Bohrungen in den Querschnittsebenen der ringförmigen Dichtungen bzw. Gleitringdichtungen angeordnet sind.

Das Verbindungsauge kann in besonders einfacher Weise als in einen Kopfteil einer Stange eingepresste Lagerbüchse ausgebildet sein, so dass für die unmittelbar mit dem Gelenkbolzen zusammenwirkenden Bauteile, nämlich die Lagerbüchsen in der Gabel- bzw. Bügeleinrichtung und die Lagerbüchse des schwenkbaren Teiles, entsprechend hochwertige Lagerbauteile eingesetzt werden können. Die Büchsen können hierbei beispielsweise aus dem Werkstoff X90CrMoV18 ausgebildet sein und an den Innenflächen auf 57 HRC gehärtet werden. Der Bolzen selbst kann aus dem Werkstoff X17CrNi16-2 bestehen und an den Außenflächen mit Castolinbronze beschichtet sein. Um die Gefahr eines Auspressens des Schmiermittels mit Sicherheit zu vermeiden, wird mit Vorteil ein Schmiermittel mit einer Viskosität von über 300 cSt, insbesondere 320 cSt, eingesetzt.

Der Zusammenbau und der gegebenenfalls für Wartungsarbeiten erforderliche Ausbau des Gelenkbolzens kann dadurch wesentlich erleichtert werden, dass der Bolzen im Axialschnitt abgestuft ausgebildet ist und einen ersten Abschnitt mit den lichten Durchmesser des Verbindungsauges übersteigendem Durchmesser und einem mittleren Abschnitt mit dem lichten Durchmesser des Verbindungsauges im Wesentlichen entsprechenden Durchmesser aufweist. Auf diese Weise sind beim Ein- und beim Ausbau lediglich die Presskräfte zu überwinden, welche zur Überwindung einer entsprechenden spielfreien Lagerung des Bolzens im Bereich des größten Durchmessers auftreten, da beim Ein- und Ausbau des Bolzens weitere axiale Abschnitte des Bolzens durch diesen Bereich mit Spiel hindurchgeführt werden können. Entsprechend spielfrei muss naturgemäß auch das andere Ende gelagert sein, so dass in diesem ersten Teilbereich des Einschiebens oder des Ausbaus des Bolzens auch die Presskräfte in diesem Bereich zum Tragen kommen. Die Ausbildung ist zu diesem Zweck mit Vorteil so ausgebildet, dass der Bolzen einen Endabschnitt mit einem Durchmesser aufweist, welcher kleiner ist als der Durchmesser des mittleren Abschnitts und dass die Lagerbüchsen entsprechend verschiedene lichte Durchmesser aufweisen. Mittels der durch den Bolzenabschnitt mit dem größten Außendurchmesser ausgebildeten Anschlagschulter kann die axiale Einstellung des Verbindungsauges vorgenommen werden, so dass der verschwenkbare Bauteil in einem entsprechenden Sicherheitsabstand von der Gabel- bzw. Bügeleinrichtung gehalten wird.

Um auch bei horizontalem Einbau des Gelenkbolzens eine entsprechende Schmiermittelmenge für die permanente Schmierung bereitzustellen, ist mit Vorteil die Ausbildung so getroffen, dass die axiale Bohrung mit einer an einen Deckel angeschlossenen Ölkammer verbunden ist.

Besonders vorteilhaft eignet sich die erfindungsgemäße Gelenksbolzenbaueinheit für die Verwendung für die Lagerung von Vorschub- bzw. Verstell-Zylinderkolbenaggregaten von Schneidauslegerarmen, wie sie beispielsweise für Bergbaumaschinen zum Einsatz gelangen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten

Claims (8)

1. 4 AT 413 398 B Ausführungsbeispieles näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch die Gabel-bzw. Bügeleinrichtung mit eingesetztem Gelenkboizen und Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung entsprechend der Fig. 1 mit eingesetztem Gelenkbolzen und angeschlossenem Verbindungsauge. 5 In Fig. 1 ist eine Gabel- oder Bügeleinrichtung 1 dargestellt, welche zwei Schenkel 2 und 3 aufweist. Die Schenkel weisen entsprechende Ausnehmungen 4 und 5 für die Aufnahme jeweils einer Lagerbüchse 6 bzw. 7 auf. Der Gelenkbolzen 8 ist im Axialschnitt stufenförmig ausgebildet, wobei der in die Lagerbüchse 7 eingesetzte erste Abschnitt einen größeren Außendurch-io messer aufweist als der in die Lagerbüchse 6 eingesteckte Endabschnitt des Lagerbolzens 8. Mit 9 sind Gleitringdichtungen bezeichnet. Die Durchbrechungen 4 und 5 werden nach dem Einsetzen des Lagerbolzens 8 mit Deckeln 10 bzw. 11 abgeschlossen, wobei die gesamte Gabel- oder Bügeleinrichtung an einer Konsole 12 festgelegt ist. Die Details der Lagerung und der Schmierung sind in der Darstellung nach Fig. 2 deutlicher ersichtlich. Der im Axialschnitt 15 abgestuft ausgebildete Gelenkzapfen 8 weist eine zentrale Bohrung 13 mit entsprechend großem Durchmesser auf, um ein Schmiermittelreservoir aufzunehmen. Das Schmiermittel gelangt über radiale Bohrungen 14 in den Bereich der Gleitringdichtungen 9. Eine weitere radiale Bohrung 15 führt zu einer Lagerbüchse 16 eines Lagerauges für einen schwenkbaren Arm 17. Die durch die abgestufte Ausbildung des Gelenkbolzens 8 ausgebildete Anlageschulter 18 erlaubt 20 es, die Lagerbüchse 16 des Lagerauges entsprechend zu justieren, so dass der schwenkbare Bauteil 17 in Abstand von den Schenkeln 2 und 3 der Gabel- bzw. Bügeleinrichtung gehalten wird. Die außen liegenden Deckel 10 und 11 weisen jeweils von O-Ringen gebildete Dichtungen 19 auf, welche mit den Stirnflächen der Lagerbüchsen 5 bzw. 4 Zusammenwirken und auf diese Weise einen dichten Abschluss nach außen ergeben. Auf diese Weise kann sich auch zwischen 25 den Stirnflächen des Gelenkbolzens 8 und den Deckeln 10 bzw. 11 ein stabiler Schmiermittelfilm aufbauen. Der Gelenkbolzen 8 ist in den Lagerbüchsen 4 bzw. 5 drehbar. Ebenso gleitet die Lagerbüchse 16 des Lagerauges am Mantel des mittleren Abschnitt des Gelenkbolzens 8 bei einer Verschwenkung des Armes 17. Wenn während des Betriebes der Reibwiderstand der Lagerbüchse 16 und dem mittleren Abschnitt des Gelenkbolzens 8 einen vorbestimmten Wert 30 übersteigt, kann der Gelenkbolzen 8 in den Büchsen 4 bzw. 5 verdreht werden, so dass eine Überlastung und damit ein Verreiben vermieden wird. Die Gleitringdichtungen 9 werden kontinuierlich durch das in der zentralen axialen Bohrung 13 vorrätige Schmiermittel geschmiert, wobei das Reservoir in der zentralen Bohrung 13 gross genug ist, um geringfügigen Leckagen der Gleitringdichtungen 9 Rechnung tragen zu können. Wie in Fig. 2 deutlich ersichtlich, ist die 35 lichte Weite der Lagerbüchse 4 kleiner als die lichte Weite der Lagerbüchse 5 und entspricht auf diese Weise der abgestuften Ausbildung des Gelenkbolzens 8. Über eine Bohrung 20 des Deckels 10 kann Schmiermittel eingefüllt werden, wobei diese Bohrung mit einer Verschlussschraube 21 verschlossen werden kann. Die Deckel sind mittels Schrauben 22, welche im Bereich des Schenkels 3 lediglich schematisch angedeutet sind, mit der Gabel- bzw. Bügelein-40 richtung verbunden, wobei eine entsprechende Dichtung durch die O-Ringdichtungen 19 sichergestellt ist. Durch die Möglichkeit einer Ausgleichsdrehbewegung des Gelenkbolzens 8 im Falle einer erhöhten Reibung relativ zur Lagerbüchse 16 erfolgt eine Vergleichmäßigung der Kräfte und 45 eine ausgeglichene Verteilung über den über die gesamte axiale Länge des Gelenkbolzens 8 vorrätigen Schmiermittelfilm, so dass lokale Auspressungen von Schmiermittel vermieden werden und der Verschleiß minimiert wird. Die Ausbildung eignet sich somit auch für die Aufnahme überaus hoher Kräfte und insbesondere für die Verwendung bei Bergbaumaschinen, bei welchen die Vorschubbewegung von einem an die Gelenkstange 17 angeschlossenen Zylinderkol-50 benaggregat gesteuert wird. Patentansprüche: 1. Gelenksbolzenbaueinheit zum gelenkigen Verbinden einer Gabel- oder Bügeleinrichtung 5 AT 413 398 B mit einem Verbindungsauge, welches einen Gelenkbolzen der Gabel- oder Bügeleinrichtung umgreift, wobei der Gelenkbolzen in Lagerbüchsen der Gabel- oder Bügeleinrichtung aufgenommen ist, ringförmige Dichtungen zwischen dem Verbindungsauge und den dem Verbindungsauge benachbarten Stirnflächen der Lagerbüchsen angeordnet sind, die 5 außen liegenden Stirnflächen des Bolzens von die Lagerbüchsen dichtend abdeckenden Deckeln verschlossen sind und die Bolzenoberfläche mit einem Schmiermittelfilm umgeben ist, wobei für die Schmiermittelzufuhr wenigstens eine im Wesentlichen axiale und eine Mehrzahl von radialen, an der Bolzenoberfläche mündenden Bohrungen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkbolzen (8) drehbar in den Lagerbüchsen (6, 7) io der Gabel- oder Bügeleinrichtung (1) geführt ist.
2. 2. Gelenksbolzenbaueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass radiale Bohrungen (14) in den Querschnittsebenen der ringförmigen Dichtungen bzw. Gleitringdichtungen (9) angeordnet sind. 15
3. 3. Gelenksbolzenbaueinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (8) im Axialschnitt abgestuft ausgebildet ist und einen ersten Abschnitt mit den lichten Durchmesser des Verbindungsauges übersteigendem Durchmesser und einen mittleren Abschnitt mit dem lichten Durchmesser des Verbindungsauges im Wesentlichen ent- 20 sprechenden Durchmesser aufweist.
4. 4. Gelenksbolzenbaueinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (8) einen Endabschnitt mit einem Durchmesser aufweist, welcher kleiner ist als der Durchmesser des mittleren Abschnitts und dass die Lagerbüchsen (6, 7, 16) entsprechend verschie- 25 denen lichten Durchmesser aufweisen.
5. 5. Gelenksbolzenbaueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsauge als in einen Kopfteil einer Stange eingepresste Lagerbüchse (16) ausgebildet ist. 30
6. 6. Gelenksbolzenbaueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Schmiermittel mit einer Viskosität von über 300 cSt, insbesondere 320 cSt, eingesetzt ist.
7. 7. Gelenksbolzenbaueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei horizontalem Einbau des Gelenkbolzens (8) die axiale Bohrung (13) mit einer an einen Deckel (10) angeschlossenen Ölkammer verbunden ist.
8. 8. Verwendung einer Gelenksbolzenbaueinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7 für die 40 Lagerung von Vorschub- bzw. Verstell-Zylinderkolbenaggregaten von Schneidauslegerar men. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 45 50 55