DE1260236B

DE1260236B - Spherical bearings

Info

Publication number: DE1260236B
Application number: DE1962S0079678
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr-Ing Gerd W Seifert
Original assignee: GERD W SEIFERT DIPL ING DR ING
Current assignee: GERD W SEIFERT DIPL ING DR ING
Priority date: 1962-05-29
Filing date: 1962-05-29
Publication date: 1968-02-01

Description

Gelenklager Die Erfindung bezieht sich auf ein Gelenklager, dessen äußerer Lagerkörper zu beiden Seiten des Äquators tragende Flächen aufweist und der auf seiner ganzen Länge geschlitzt ist. Solche Gelenklager bestehen im wesentlichen aus einem kugelförmigen Innenteil und einem vorzugsweise in einem Gehäuse angeordneten äußeren Lagerkörper, dessen innere Gleitfläche ebenfalls kugelförmig ausgebildet ist. Um bei einem Kugelgelenk günstige Belastungsverhältnisse zu erzielen, ist es erforderlich, den Zentriwinkel für die Anlagefläche des Kugelkopfes möglichst groß zu halten, um eine große Anlagefläche zu erreichen. Diese Bedingung konnte bisher bei einer geschlitzten Gelenkschale -nicht eingehalten werden, da bei einem zu großen Zentriwinkel die Gelenkschale beim Einsetzen des Kugelkopfes durch Aufweiten bleibend deformiert wurde und nach dem Einsetzen der Gelenkschale mit dem Kugelkopf in das Gehäuse die gewünschte Lagerflächenforni nicht erhalten blieb.The invention relates to a spherical plain bearing whose outer bearing body has bearing surfaces on both sides of the equator and which is slit along its entire length. Such spherical bearings consist essentially from a spherical inner part and a preferably arranged in a housing outer bearing body, the inner sliding surface of which is also spherical is. In order to achieve favorable load conditions in a ball joint, it is required, the central angle for the contact surface of the ball head as large as possible to hold in order to achieve a large contact surface. This condition could so far should not be adhered to with a slotted joint socket, as it is too large for one The central angle of the joint shell remains when the ball head is inserted by expanding it was deformed and after inserting the joint socket with the ball head into the Housing the desired storage surface shape was not retained.

Es hat sich gezeigt, daß der Zentriwinkel für die Anlagefläche des 'Kugelkopfes dann wesentlich vergrößert werden kann, wenn der äußere Lagerkörper, z. B. die Gelenkschale, erfindungsgemäß als Körper gleicher Biegefestigkeit ausgebildet wird, dessen Biegespannungen nach dem Einsetzen in das Gehäuse über dem Umfang in Ebenen senkrecht zur Achse der Bohrung des Gehäuses möglichst den gleichen Wert aufweisen. Die Einhaltung einer weitgehend gleichen Biegespannung über den Umfang jeweils in einer Ebene senkrecht zur in der Mittelstellung stehenden Gelenkachse ermöglicht, vorausgesetzt, daß die Streckgrenze nicht überschritten wird, daß die vorgeschriebene Form der tragenden Flächen auch nach Aufweitung, überstreifen und Einbau erhalten bleibt. Bei dieser Spannungsverteilung ergibt es sich dann auch, daß in der Gleitfläche ebenfalls gleichmäßige Spannungen erzielt werden.It has been shown that the central angle for the contact surface of the '' The ball head can then be significantly enlarged if the outer bearing body, z. B. the joint socket, designed according to the invention as a body of the same flexural strength whose bending stresses after insertion into the housing over the circumference in Planes perpendicular to the axis of the bore of the housing, if possible, have the same value exhibit. Maintaining largely the same bending stress over the circumference each in a plane perpendicular to the joint axis in the central position allows, provided that the yield point is not exceeded, that the prescribed shape of the load-bearing surfaces even after widening, slipping over and Installation is retained. With this stress distribution it then also follows that that even tensions are also achieved in the sliding surface.

Der vorgeschlagene äußere Lagerkörper kann beispielsweise eine offene Büchse sein, die im ungespannten Zustand unrund ist. Solche Büchsen sind besonders geeignet, Lagerflächen mit großem Zentriwinkel zu bilden, da die Biegespannungen in der Büchse beim Aufweiten zum Zweck der Einführung des Kugelkopfes im wesentlichen entgegengesetzt den Biegespannungen sind, die in der Büchse nach Einsetzen in das Gehäuse auftreten.The proposed outer bearing body can, for example, an open one Be a rifle that is out of round when unclamped. Such cans are special suitable for forming bearing surfaces with a large central angle, because of the bending stresses in the sleeve when expanding for the purpose of introducing the ball head essentially are opposite to the bending stresses that occur in the liner after insertion into the Housing occur.

Die Verwendung einer offenen Büchse als Lagerkörper bringt noch weitere Vorteile mit sich. Die Büchse kann durch ein Aufmaß, z. B. bei zylindrischem Außendurchmesser bzw. mindestens an einer Stelle der spannungslosen Büchse, in bezug auf die Gehäusebohrung betrachtet, nach Einsetzen in das Gehäuse ein vorher festgelegtes Spiel gegenüber dem kugelförmigen Teil des Gelenkes annehmen. Das Lager behält dieses Spiel, von Abnutzungen abgesehen, bei, Die Büchse sitzt gleichzeitig unter Einwirkung'der am Umfang vorhandenen Radialspannungen kraftschlüssig, gegebenenfalls durch zusätzliche Haltemittel befestigt, spielfrei im Gehäuse. Das Gesamtspiel- des Gelenks tritt nur an einer Stelle, zwischen Kugelaußen- und Büchseninnenfläche auf und kann so gering gehalten werden. Die Eigenspannungen der Büchse können durch Spreizmittel, z. B. Federn, Keile od. dgl., an einem Umfang oder am Stoß angreifend unterstützt werden.The use of an open sleeve as a bearing body brings even more Advantages with itself. The sleeve can be made by an allowance, for. B. with a cylindrical outer diameter or at least at one point on the de-energized bushing with respect to the housing bore considered, after insertion into the housing, a predetermined game opposite adopt the spherical part of the joint. The camp keeps this game, from Apart from wear and tear, the rifle sits at the same time under the influence of the Circumferential existing radial stresses frictionally, if necessary by additional Holding means attached, free of play in the housing. The total play of the joint occurs only in one place, between the outer surface of the ball and the inner surface of the liner, and can do so be kept low. The internal stresses of the bushing can be reduced by expanding agents, z. B. springs, wedges or the like. Supported attacking on a circumference or on the joint will.

Erfahrungsgemäß ist es wesentlich schwieriger, kugelförmige Flächen als zylindrische oder kegelförmige Flächen genau herzustellen. Bei der vorlie-' genden Erfindung kann diese Tatsache benutzt werden, das. Lagerspiel durch eine wählbare Passung der offenen Büchse im Gehäuse festzulegen. Beispielsweise wird das Lagerspiel eines Gelenkes dadurch erzeugt, daß die zylindrische Gehäusebohrung mit einem vorher festzulegenden Maß gegenüber dem zylifidrischen Außendurchmesser der offenen Büchse ausgeführt wird. Diese Maßdifferenz erfolgt in Zuordnung zur Durchmesserdifferenz des Innenteiles des Gelenkes (Kugel) und der kugelförmigen Laufbahn der offenen Büchse. Nach Einsetzen der offenen Büchse in das Gehäuse nimmt die kugelförmige Innenfläche der Büchse die geometrisch vorgeschriebene Form an, wenn die Biegespannung im wesentlichen gleichmäßig verteilt und innerhalb der zulässigen Materialbeanspruchungen bleibt. Geringe theoretisch sich ergebende Abweichungen liegen innerhalb der üblichen Toleranzen. Damit ist es möglich, Maßabweichungen der kugelförmigen Lagerflächen durch entsprechende Abmessungen von zylindrischen Flächen auszugleichen, was fertigung -t's gemäß eine wesentliche Vereinfachung ergibt. Durch entsprechende Auswahl der Abmessung ist es auch möglich, die Büchse derart in das Gehäuse einzusetzen, daß das Stoßspiel der offenen Büchse praktisch den Wert Null aufweist, wobei das Lagerspiel des Gelenklagers ebenfalls innerhalb der Bearbeitungstoleranzen liegt. Selbst diese Lösung kann durch einfache Bearbeitung, d. h. zylindrischen Außendurchmesser der Büchse und Innendurchmesser des Gehäuses und gegebenenfalls Nachschneiden des Stoßspiels erreicht werden.-Falls aus Gründen der Spannungsverteilung die Außenkontur des Lagerkörpers von der Innenkontur des Gehäuses abweicht, können Rippen vorgesehen werden, welche die Kontur des Lagerkörpers zur Form des Gehäuse-Einpasses ergänzen.Experience has shown that it is much more difficult to produce spherical surfaces precisely than cylindrical or conical surfaces. In the present invention, this fact can be used to determine the bearing play by a selectable fit of the open sleeve in the housing. For example, the bearing play of a joint is produced in that the cylindrical housing bore is designed with a dimension to be determined beforehand in relation to the cylindrical outer diameter of the open sleeve. This difference in dimensions is associated with the difference in diameter of the inner part of the joint (ball) and the spherical raceway of the open sleeve. After the open sleeve has been inserted into the housing, the spherical inner surface of the sleeve assumes the geometrically prescribed shape if the bending stress is essentially evenly distributed and remains within the permissible material stresses. Small theoretically resulting deviations are within the usual tolerances. This makes it possible to compensate for dimensional deviations of the spherical bearing surfaces by means of corresponding dimensions of cylindrical surfaces, which results in a considerable simplification of the manufacturing process. By appropriately selecting the dimensions, it is also possible to insert the bushing into the housing in such a way that the joint play of the open bushing is practically zero, the bearing play of the spherical plain bearing also being within the machining tolerances. Even this solution can be achieved by simple editing, i. H. cylindrical outer diameter of the bushing and inner diameter of the housing and, if necessary, re-cutting of the joint clearance can be achieved .

Eine besonders einfach zu fertigende Form des äußeren Lagerkörpers, die den Forderungen der Praxis weitgehend nahekommt, ist eine Gelenkschale, deren Innendurchmesser und Außendurchmesser exzentrisch zueinander. liegen. Bei dieser Ausführung ist die Spannungsverteilung bei Änderung der Stoßöffnung über den Umfang weitgehend gleich, so daß mit einfachen Mitteln große Aufweitungen bzw. Zuspannungen für den Einbau möglich sind. Der Stoß wird an der Stelle der kleinsten radialen Wandstärke vorgesehen. Mit einer solchen Form lassen sich bereits Laufflächen erreichen, die einen großen Zentriwinkel aufweisen, so daß mit einfachen Herstellungsverfahren ein Gelenk hoher Leistung gefertigt werden kann. Die Schubrichtung der Stangenkraft kann wahlweise durch Gebäusemitte oder Kugelmitte od. ä. gelegt werden.A form of the outer bearing body which is particularly easy to manufacture and which largely comes close to the requirements of practice is a joint socket, the inner diameter and outer diameter of which are eccentric to one another. lie. In this embodiment, the stress distribution is largely the same when the joint opening is changed over the circumference, so that large expansions or tensions for installation are possible with simple means. The joint is provided at the point of the smallest radial wall thickness. With such a shape it is already possible to achieve running surfaces which have a large central angle, so that a high-performance joint can be manufactured using simple manufacturing processes. The direction of thrust of the rod force can be set either through the center of the building or the center of the ball or the like .

Um die Lagerluft bei unbelastetem Gelenk auszuschalten, kann ein Te - il des Umfanges der Gelenkschale vorzugsweise am Stoß nach innen federn, wodurch zwischen den Teilen des Gelenklagers auch bei unbelastetem Gelenk eine örtliche Anlage besteht, sogenannter einfallender Stoß. Es ist zweckmäßig, den Stoß mit dem nach innen federnden Teil in Zonen geringerer Belastung zu legen.Il of the circumference of the joint shell at the joint preferably inwardly feathers, whereby there is between the parts of the hinge bearing even in the unloaded joint, a local system, so-called incident shock - to turn the air bearing on an unloaded joint, a Te. It is advisable to place the joint with the inwardly resilient part in areas with less stress.

Die offenen Büchsen können sowohl aus metallischem als auch nichtmetallischem Werkstoff hergestellt werden, gegebenenfalls auch in Kombination aus verschiedenen Werkstoffen oder Werkstoffen verschiedener technologischer Eigenschaften. Alle Herstellungsverfahren, wie z. B. Gießen, Pressen, Sintern, Spritzen, Ziehen, können für die Herstellung der Gelenkschale als Rohling oder auch als fertiger Bauteil zur Anwendung kommen.The open sleeves can be made of both metallic and non-metallic Material are produced, possibly also in combination of different Materials or materials with different technological properties. All manufacturing processes, such as B. casting, pressing, sintering, injection molding, drawing, can be used for manufacturing the joint socket can be used as a blank or as a finished component.

In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt, wobei in den einzelnen Figuren der kugelförmige Innenteil mit der Ziffer 1, der äußere Lagerkörper mit 2 und das Gehäuse mit 3 bezeichnet ist..In the drawings, some exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown, the spherical inner part being denoted by the number 1, the outer bearing body by 2 and the housing by 3 in the individual figures.

Die F i g. 1 zeigt ein Gelenk, dessen Kugel 1 beidseitig mit Achsen versehen ist. Als äußerer Lagerkörper findet eine offene Büchse 2 mit geradem Stoß 4 Verwendung, die in dem Gehäuse 3 mittels Sprengringen 5 festgelegt ist. Die Bogenhöhe h, welche ein Maß für die erforderliche Aufweitung der Büchse bei der Montage darstellt, ist eine Funktion des Zenfriwinkels 99 der tragenden Lagerfläche. Der Schwenkwinkel des Gelenklagers ist mit x bezeichnet.The F i g. 1 shows a joint, the ball 1 of which is provided with axes on both sides. As the outer bearing body is an open box 2 with a straight joint 4 used, which is defined in the housing 3 by means of snap rings. 5 The arch height h, which is a measure of the required expansion of the bushing during assembly, is a function of the zenfri angle 99 of the supporting bearing surface. The pivot angle of the spherical plain bearing is denoted by x.

Die F i g. 2 zeigt eine Innenansicht der abgewickelten Büchse 2 mit von einer Bohrung 7 ausgehenden Schmiernuten 6, deren Enden geschlossen sind. Bei dein in der F i g. 3 im Längsschnitt und in der F i g. 4 im Querschnitt dargestellten Gelenk hat der äußere Lagerkörper 2 in radialer Richtung ungleiche Wandstärken. Der Außendurchmesser des Lagerkörpers mit dem Mittelpunkt MA liegt exzentrisch zu dem Innendurchmesser mit dem Mittelpunkt MI. Der Lagerkörper ist innen mit einer Gleitschicht 11 versehen und wird im Gehäuse 3 durch einen Sprengring, 5 und einen in den Stoß 4 eingreifenden Stift 8 od. dgl. gehalten, der ein Verdrehen des Lagerkörpers verhindert. Um die Lagerluft bei unbelastetem Gelenk auszuschalten, ist eine Kugel 10 vorgesehen, die sich in dem Gehäuse 3 abstützt, unter der Wirkung einer Feder 9 steht und in einer Bohrung des Kugelkopfes 1 geführt ist.The F i g. 2 shows an interior view of the unwound sleeve 2 with lubricating grooves 6 extending from a bore 7 , the ends of which are closed. At your in the fig. 3 in longitudinal section and in FIG. 4, the joint shown in cross section, the outer bearing body 2 has unequal wall thicknesses in the radial direction. The outer diameter of the bearing body with the center MA is eccentric to the inner diameter with the center MI. The inside of the bearing body is provided with a sliding layer 11 and is held in the housing 3 by a snap ring 5 and a pin 8 or the like that engages in the joint 4 and prevents the bearing body from rotating. In order to eliminate the internal clearance when the joint is not loaded, a ball 10 is provided which is supported in the housing 3 , is under the action of a spring 9 and is guided in a bore in the ball head 1.

F i g. 5 zeigt ein Gelenklager, dessen Gehäuse 3 durch eine Kappe 12 verschlossen ist. Der Lagerkörper 2 wird durch eine Scheibe 13 mit nach unten abgebogenen federnden Laschen 14 gehalten. Eine Lasche 15 Ist verlängert und greift in den Stoß 4 ' ein. Die Scheibe 13 ist durch eine Lasche 16, welche in eine Aussparung 17 des Gehäuses 3 eingreift, formschlüssig festgelegt. Der Lagerkörper 2 liegt außer#i dem kraftschlüssig mit radialer Prössung nach außen im Gehäuse.F i g. 5 shows a spherical plain bearing, the housing 3 of which is closed by a cap 12. The bearing body 2 is held by a disk 13 with resilient tabs 14 bent downwards. A tab 15 is extended and engages in the joint 4 ' . The disk 13 is positively fixed by a tab 16 which engages in a recess 17 of the housing 3. The bearing body 2 is also located in the housing in a non-positive manner with radial compression to the outside.

Fig. 6 zeigt eine Ausführung, bei welcher eine Gewindebüchse 18 als Einstellmittel für die außen z. B. konisch ausgebildete Büchse 2 dient, die in einem konischen Gehäuse angeordnet ist. Eine verstellbar oder federnd ausgebildete Beilage 19 ermöglicht ein Festspannen nach Spieleinstellung durch die Gewindebüchse. Der Stoß-4 der offenen Büchse ist hier beispielsweise schräg ausgeführt.Fig. 6 shows an embodiment in which a threaded bushing 18 as an adjusting means for the outside z. B. conical sleeve 2 is used, which is arranged in a conical housing. An adjustable or resilient shim 19 enables tightening after the clearance has been set by means of the threaded bushing. The joint 4 of the open socket is here, for example, at an angle.

:"Fig. 7 zeigt einen unrunden äußeren Lagerkörper im spannungslosen Zustand, Fig. 8 den gleichen äußeren Lagerkörper, der durch die Tangentialkräfte 20 und 21 zwecks Einführung des Kugelkopfes 1 aufgeweitet ist und F i g. 9 die entsprechend F i g. # zusammengebaute Gruppe nach Einbau in das Gehäuse 3. Die radial gezeichneten Pfeile stellen ein Maß für die hier z. B. ungleiche Verteilung der Radialspannungen dar. Mit diesen Radialspannungen sitzt die Büchse im Gehäuse und wird gegebenenfalls durch nichtgezeichnete formschlüssige Haltemittel festgelegt.:. "Figure 7 shows a non-circular outer bearing body in the energized condition, Figure 8 is the same outer bearing body which is expanded by the tangential forces 20 and 21 for the purpose of introduction of the ball head 1 and F i g 9 g, corresponding to F i # assembled... Group after installation in the housing 3. The radially drawn arrows represent a measure of the unequal distribution of the radial stresses, for example.

Claims

Claims: 1. Spherical bearing, the outer bearing body of which has supporting surfaces on both sides of the equator and which is slotted along its entire length, characterized in that the outer bearing body (2) represents a body of the same flexural strength, the bending stresses of which after being inserted into the housing ( 3) have the same value as possible over the circumference of the liner in planes perpendicular to the axis.

2. Joint bearing according spoke 1, characterized in that the outer bearing body (2) in the unstressed state is out of round and / or the axes (M1, MA) of the outer shape and the inner, preferably spherical surface do not coincide, the wall thickness of the outer Bearing body, viewed in a plane perpendicular to the axis, is strongest compared to the shock (4). 3. Joint bearing according to claims 1 and 2, characterized in that expanding means, for. B. springs, wedge-shaped parts od. Like., Attacking the joint (4) and / or on a circumference of the sleeve, increase the radial pressures of the sleeve. 4. Joint bearing according to claims 1 to 3, characterized in that the bushing has zero butt clearance after installation in the housing. 5. Joint bearing according to claims 1 to 4, characterized in that the outer contour of the sleeve corresponding to the inner contour is supplemented by ribs to form a cylindrical or conical shape. 6. Joint bearing according to claims 1 to 5, characterized in that parts of the circumference of the sleeve, preferably in the area of the joint, rest resiliently inward on the ball. Considered publications: German Patent Nos. 917 110, 857 716, 582 421, 256 088; German Auslegeschrift No. 1066 390; Austrian patent specifications No. 200 860, 100 877; Swiss Patent No. 298 227; French Patent Nos. 1295 744, 1215 375, 1091 445, 920 738; British Patent No. 725,724, 616,938. USA. Patent Nos. 2,691,541, 2,324,984.