DE202021101947U1

DE202021101947U1 - Rundtischlager

Info

Publication number: DE202021101947U1
Application number: DE202021101947.6U
Authority: DE
Original assignee: Igus GmbH
Current assignee: Igus GmbH
Priority date: 2021-04-12
Filing date: 2021-04-12
Publication date: 2022-07-18
Anticipated expiration: 2031-04-13
Also published as: DE102021125527A1

Abstract

Axial-Radial-Gleitlager (1) umfassend
- einen ersten Lagerring (2) und
- einen zweiten Lagerring (4), wobei die Lagerringe gegeneinander um eine Lagerachse (A) drehbar angeordnet sind, und der zweite Lagerring (4) einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt bildet, um den ersten Lagerring (2) zumindest abschnittsweise aufzunehmen,
- Gleitelemente (6) aus einem Polymermaterial, welche zwischen erstem und zweitem Lagerring angeordnet sind, um die Lagerringe axial und radial zu entkoppeln, wobei die Gleitelemente (6) jeweils einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweisen mit einem Axialbereich umfassend axiale Gleitflächen und einem Radialbereich umfassend radiale Gleitflächen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der beiden Lagerringe einen Sitz (7) für ein in diesem aufgenommenes, kraftbeaufschlagtes und auslenkbares Rastelement (8) aufweist und der andere der beiden Lageringe zumindest eine dem Rastelement zugeordnete Rastausnehmung (9) umfasst zur wenigstens abschnittsweisen Aufnahme des auslenkbaren Rastelementes (8) zur Bereitstellung einer lösbaren Verrastung bei einer vorgegebenen relativen Drehlage der beiden Lagerringe (2, 4) zueinander.

Description

Die Erfindung betrifft ein Axial-Radial-Gleitlager, insbesondere ein Rundtischlager umfassend einen ersten Lagerring und einen zweiten Lagerring, wobei die Lagerringe gegeneinander um eine Lagerachse drehbar angeordnet sind und der zweite Lagerring einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt bildet, um den ersten Lagerring zumindest abschnittsweise aufzunehmen, ferner umfassend Gleitelemente aus einem Polymermaterial, welche zwischen erstem und zweitem Lagerring angeordnet sind, um die Lagerringe axial und radial zu entkoppeln, wobei die Gleitelemente jeweils einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweisen mit einem Axialbereich, umfassend axiale Gleitflächen und einem Radialbereich, umfassend radiale Gleitflächen.
Derartige Axial-Radial-Gleitlager sind ausgebildet, um sowohl axiale als auch radiale Kräfte aufzunehmen und werden beispielsweise für Rundschalttische, Teilapparate, für die Gestaltung von CNC-Drehachsen und für die Lagerung von schwenkbaren Bildschirmen, etc. verwendet. Als Polymermaterial zur Herstellung der Gleitelemente kann ein tribologisch geeignetes Polymer eingesetzt werden, das in der Regel schmiermittelfrei angewendet werden kann.
Ein gattungsbildendes Axial-Radial-Gleitlager ist beispielsweise in der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2013 101 374 U1 beschrieben. Die Vorteile derartiger herkömmlicher Gleitlager sind insbesondere in der geringen Reibung der Lagerringe zueinander, dem wartungsfreien Betrieb, der preisgünstigen Herstellung sowie der robusten Bauweise und der hohen Verschleißfestigkeit zu sehen. Da neben radialen und axialen Lasten auch Kippmomentbelastungen der Lagerstelle trotz geringer Baugröße sicher aufgenommen werden können, reduziert sich bei diesen herkömmlichen Axial-Radial-Gleitlagern der Aufwand und damit die Kosten für die Gestaltung von Anschlusskonstruktionen und den Einbau der Lager erheblich. Die Vielzahl dieser Vorteile hat zur Folge, dass die Verbreitung derartiger Polymer-Rundtischlager (PRT) auf den unterschiedlichsten Gebieten immer mehr zugenommen hat.
Bei einer Mehrzahl von Anwendungen derartiger Gleitlager kann die Aufgabe bestehen, bei der Ausführung einer Drehbewegung der beiden Lagerringe zueinander immer wiederkehrend präzise eine vorgegebene relative Drehlage der beiden Lagerringe zueinander anzufahren und zu fixieren, beispielsweise bei der Verwendung auf einem Montagetisch.
Insofern liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein herkömmliches Axial-Radial-Gleitlager so weiterzubilden, dass zuverlässig und reproduzierbar eine relative Drehlage der beiden Lagerringe des Gleitlagers zueinander angefahren werden kann ohne dass hierzu ein hoher konstruktiver Zusatzaufwand ausgehend von einem herkömmlichen Axial-Radial-Gleitlager notwendig ist und ohne dass mit dieser zusätzlichen Funktionalität die Notwendigkeit eines erhöhten Bauraums für das Gleitlager einhergeht.
Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung schon mit einem Axial-Radial-Gleitlager, umfassend die Merkmale von Anspruch 1. Das erfindungsgemäße Axial-Radial-Gleitlager weist einen ersten Lagerring und einen zweiten Lagerring auf, wobei die Lagerringe gegeneinander um eine Lagerachse drehbar angeordnet sind, und der zweite Lagerring einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt bildet, um den ersten Lagerring zumindest abschnittsweise aufzunehmen, ferner umfassend Gleitelemente aus einem für tribologische Zwecke einsetzbaren Polymermaterial, welche zwischen erstem und zweitem Lagerring angeordnet sind, um die Lagerringe axial und radial zu entkoppeln, d.h. die Reibung der Lagerringe in axialer und radialer Richtung zueinander zu verringern, wobei die Gleitelemente jeweils einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweisen mit einem Axialbereich, umfassend axiale Gleitflächen und einem Radialbereich, umfassend radiale Gleitflächen. Das erfindungsgemäße Axial-Radial-Gleitlager zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest einer der beiden Lagerringe einen Sitz für ein in diesem aufgenommenes, kraftbeaufschlagtes und auslenkbares Rastelement aufweist und der andere der beiden Lagerringe zumindest eine dem Rastelement zugeordnete Rastausnehmung umfasst zur wenigstens abschnittsweisen Aufnahme des auslenkbaren Rastelements zur Bereitstellung einer lösbaren Verrastung bei einer vorgegebenen relativen Drehlage der beide Lagerringe zueinander.
Dem erfindungsgemäßen Axial-Radial-Gleitlager liegt die grundsätzliche Idee zugrunde, die relative Anordnung der beiden Lagerringe zueinander so zu gestalten, dass zumindest zwei Betriebssituationen bzw. Betriebslagen der beiden Lagerringe zueinander bereitgestellt werden können, namentlich eine Erste, bei welcher die beiden Lagerringe frei relativ zueinander um die Lagerachse drehbar angeordnet sind und zumindest eine Zweite, bei einer vorgegebenen relativen Drehlage von erstem und zweitem Lagerring zueinander, bei welcher die relative Bewegung der beiden Lagerringe zueinander blockiert ist, wobei jedoch durch Aufbringen eines vorgegebenen Lösemoments diese Blockade wieder gelöst bzw. aufgehoben werden kann. Erfindungsgemäß wird diese Bewegungsblockade der beiden Lagerringe zueinander durch eine lösbare Verrastung der beiden Lagerringe zueinander bereitgestellt. Durch das Vorsehen eines kraftbeaufschlagten Rastelementes an einem der beiden Lagerringe, das zur lösbaren Blockade der relativen Drehung der beiden Lagerringe zueinander mit einer zugeordneten Rastausnehmung an dem anderen Lagerring zusammenwirkt, kann die gewünschte Funktionalität bereitgestellt werden, ohne dass besondere konstruktive Gestaltungen erforderlich sind, die ansonsten das Bauvolumen des Lagers erhöhen würden. Die beschriebene Verrastung der beiden Lagerringe zueinander erfolgt nach der Einstellung der zumindest einen vorgegebenen relativen Drehlage zwischen den beiden Lagerringen, bei der das Rastelement aufgrund der Kraftbeaufschlagung in die zumindest eine Rastausnehmung bewegt wird und damit in Eingriff mit der zugeordneten Rastausnehmung gerät.
Die Bezeichnung von Flächen des erfindungsgemäßen Gleitlagers bzw. von dessen Bauteilen als axiale Flächen bzw. radiale Flächen meint Flächen, die im Wesentlichen senkrecht zur axialen Richtung bzw. radialen Richtung des Lagers liegen. L-förmig in Bezug auf die Form der Gleitelemente kann eine Gestaltung meinen, bei welcher die jeweiligen Gleitelemente axiale und radiale Gleitflächen aufweisen, die etwa 90 ° zueinander orientiert sein können. Dabei kann das Erstreckungsmaß der axialen Gleitflächen in radialer Richtung größer sein als das Erstreckungsmaß der radialen Gleitflächen in axialer Richtung des Lagers. Die Angabe „L-förmige“ Gleitelemente umfasst jedoch auch Ausführungsformen, bei welchen das Erstreckungsmaß der axialen Gleitflächen in radialer Richtung kleiner oder gleich ist als das bzw. zum Erstreckungsmaß der radialen Gleitflächen in axialer Richtung des Lagers.
Weiterbildungen der Erfindung sowie zusätzliche erfindungsgemäße Merkmale sind in der allgemeinen Beschreibung, den Figuren, der Figurenbeschreibung sowie den Unteransprüchen angegeben.
Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass die an beiden Lagerringen vorgesehenen komplementären Rastmittel an sich gegenüberliegenden Flächen der beiden Lagerringe angeordnet sind, sodass sie zum lösbaren Blockieren der relativen Drehbewegung der beiden Lagerringe zueinander ausgebildet sind.
Erfindungsgemäß können die zum Zusammenwirken und komplementär ausgebildeten Ausgestaltungen Rastelement und Rastausnehmung an einander zugewandten Grenzflächen der beiden Lagerringe angeordnet sein. In einer zweckmäßigen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Rastelement und die zumindest eine Rastausnehmung an jeweils aneinander zugewandten Radialflächen des einen und des anderen Lagerrings angeordnet sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass das im Sitz des einen Lagerrings angeordnete Rastelement in radialer Richtung kraftbeaufschlagt und auslenkbar angeordnet ist zur Bereitstellung einer Verrastung der beiden Lagerringe zueinander in radialer Richtung beim Einstellen einer vorgegebenen relativen Drehlage der beiden Lagerringe zueinander. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Rastelement und die zumindest eine Rastausnehmung an jeweils einander zugewandten Axialflächen des einen und des anderen Lagerrings angeordnet sind und dass das im Sitz des einen Lagerrings angeordnete Rastelement in axialer Richtung kraftbeaufschlagt und auslenkbar ist. Weiterhin ist es auch möglich, dass ein Rastelement und zumindest eine zugeordnete Rastausnehmung an jeweils aneinander zugewandten Radialflächen des einen und des anderen Lagerrings angeordnet sind und gleichzeitig ein weiteres Rastelement und zumindest eine diesem zugeordnete Rastausnehmung an jeweils aneinander zugewandten Axialflächen des einen und des anderen Lagerrings angeordnet sind, sodass sowohl an den einander zugewandten Axialflächen als auch an den einander zugewandten Radialflächen eine Verrastung der beiden Lagerringe zueinander erfolgen kann.
Zweckmäßigerweise kann vorgesehen sein, dass der Sitzbereich zur Aufnahme des kraftbeaufschlagten und auslenkbaren Rastelements an einem der Lagerringe Gleitelement-frei ausgebildet ist, um die gewünschte Verrastung bereitzustellen. Es kann vorgesehen sein, im Bereich des Rastelementsitzes an dem einen der beiden Lagerringe an der Axialfläche keines bzw. keinen Abschnitt der L-förmigen Gleitelemente vorzusehen, sondern zumindest ein anderes Gleitelement, das sich allein in der Axialfläche erstreckt bzw. allein eine Axialfläche bereitstellt, derart dass die radiale Auslenkung des Rastelements bei der Verrastung durch dieses Gleitelement nicht behindert ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass im Bereich des Sitzes des Rastelements an der Radialfläche der einen der beiden Lagerringe kein Gleitelement bzw. kein Abschnitt eines Gleitelements angeordnet ist.
Die Gestaltung des erfindungsgemäßen Lagers kann derart ausgeführt sein, dass das Lösemoment zur Aufhebung der Verrastung der beiden Lagerringe zueinander durch Aufbringen eines vorgegebenen Drehmoments auf einen der Lagerringe erzeugbar ist während der andere Lagerring ortsfest gehalten ist, wobei dieses vorgegebene Drehmoment eine Drehmomentschwelle darstellt, ab welcher die Verrastung lösbar ist. Hierzu kann das Rastelement mit einer entsprechenden gekrümmten Rastfläche ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise kann dabei vorgesehen sein, dass das Rastelement zumindest abschnittsweise eine kugel- oder zylinderförmige Rastfläche aufweist, die in einer Raststellung bzw. Rastposition des Rastelements zu der zumindest einen zugeordneten Rastausnehmung mit einer komplementär ausgebildeten Rastfläche dieser Rastausnehmung korrespondiert. Die Angabe Rastfläche meint insofern Anlagefläche des Rastelements bzw. der zugeordneten Rastausnehmung. Durch die beschriebenen gekrümmten Ausbildungen der Rastflächen bzw. Anlageflächen, kann die gewünschte Lösbarkeit der Verrastung auf einfache Weise bereitgestellt werden. Durch eine entsprechende Gestaltung der Rastflächen des Rastelementes und der Rastflächen der dem Rastelement zugeordneten Rastausnehmung kann vorgesehen sein, dass das Lösemoment abhängig von der Drehrichtung der beiden Lagerringe zueinander unterschiedlich eingestellt ist, was bei bestimmten Anwendungen zweckmäßig sein kann.
Zur Gestaltung des zweiten Lagerrings mit im Wesentlichen U-förmigem Querschnitt kann vorgesehen sein, dass dieser zwei axial beabstandete Ringabschnitte aufweist, die durch einen Axialflansch verbunden sind zur Gestaltung einer Aufnahme, in welcher der erste Lagerring zumindest abschnittsweise zwischen diesen beiden axial beabstandeten Ringabschnitten des zweiten Lagerrings angeordnet ist. Je nach Ausführungsform kann der Axialflansch radial innen oder radial außen zu den beiden axial beabstandeten, in der Regel koaxial ausgerichteten, Ringabschnitten angeordnet sein.
Anwendungsbedingt sind Ausführungsformen besonders zweckmäßig, bei welchen der Axialflansch des zweiten Lagerrings radial innen zu den beiden axial beabstandeten Ringabschnitten angeordnet ist, sodass die äußere Radialfläche des abschnittsweise vom zweiten Lagerring aufgenommenen ersten Lagerrings freiliegt und eine Funktionsfläche umfassen kann, beispielsweise eine Funktionsfläche eines Zahnrades.
Erfindungsgemäß kann das Rastelement ein- oder mehrstückig ausgebildet sein. Insbesondere kann dieses einstückig als Stiftelement, beispielsweise als zylindrisches Stiftelement ausgestaltet sein. Dabei kann die Länge des Rastelements, das mit einer zugeordneten Rastausnehmung am anderen Lagerring korrespondiert, eingestellt sein, um ein vorgegebenes Lösedrehmoment festzulegen, bei welchem eine eingestellt Rastposition zwischen den beiden Lagerringen des erfindungsgemäßen Axial-Radial-Gleitlagers gelöst werden kann. In solchen Ausführungsformen, bei welchen das Rastelement als zylindrisches Stiftelement ausgebildet sein kann, kann die zugeordnete Rastausnehmung einem Teilvolumen des Zylindervolumens des Stiftelementes entsprechen, wobei das Teilvolumen ein im Wesentlichen gleiches Erstreckungsmaß in axialer Richtung des Lagers wie das zylindrische Rastelement aufweisen kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die Längserstreckung (axiale Erstreckung) des Rastelements mehr als die Hälfte des axialen Maßes des Lagerrings mit der geringsten axialen Erstreckung beträgt. In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die axiale Erstreckung des Rastelements im Wesentlichen der axialen Erstreckung des radialen Flansches des zweiten Lagerrings entspricht, sodass über die gesamte axiale Erstreckung des radialen Flansches die Verrastung der beiden Lagerringe bereitgestellt werden kann. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die axiale Erstreckung der zugeordnete Rastausnehmung dem axialen Maß des Rastelements entspricht, sodass über dessen gesamte Erstreckung die beschriebene Rastwirkung zwischen Rastelement und Rastausnehmung vorliegt nach der Einstellung einer vorgegebenen relativen Drehlage zwischen den beiden Lagerringen, bei welcher das kraftbeaufschlagte Rastelement in Eingriff mit der zugeordneten Rastausnehmung gerät.
Zur Bereitstellung einer Kraftbeaufschlagung auf das Rastelement kann beispielsweise ein Klemmelement, insbesondere in Form eines Schraubelements vorgesehen sein, dass auf das insbesondere elastisch verformbare Rastelement drückt und eine elastische Reaktionskraft erzeugt, mit welcher das Rastelement beim Vorliegen einer vorgegebenen relativen Drehlage der beiden Lagerringe zueinander in die zugeordnete Rastausnehmung zur Verrastung eintaucht.
In einer anderen Ausführungsform kann eine Federeinrichtung, insbesondere in Form einer Spiralfeder vorgesehen sein, die in einer Bohrung, beispielsweise einer radialen Bohrung, des einen Lagerrings angeordnet sein kann und zwischen dem Rastelement und einem radialen Anschlagselement wie einer Schraube eingespannt ist. Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass die Längsachse der Spiralfeder etwa senkrecht zu einer Längsachse des Rastelements orientiert ist.
Um insbesondere bei der Gestaltung eines Montagetisches eine Mehrzahl von relativen Drehpositionen der beiden Lagerringe zueinander und damit eine Mehrzahl von Montagepositionen bereitzustellen, kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass der andere der beiden Lagerringe eine Mehrzahl von umfänglich zueinander beabstandeten Rastausnehmungen aufweist zur sukzessiven Aufnahme des Rastelements bei einer Drehung der beiden Lagerringe zueinander.
Um einen möglichst verschleißfreien Betrieb des erfindungsgemäßen Axial-Radial-Gleitlagers bereitzustellen kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass der Sitz für das Rastelement an dem einen der beiden Lagerringe zum im Wesentlichen vollständigen Aufnehmen des Rastelements in relativen Betriebsstellungen bzw. Betriebslagen der beiden Lagerringe zueinander außerhalb einer Rastposition ausgebildet ist. Ferner kann durch diese konstruktive Gestaltung eine möglichst spielfreie Anordnung der beiden Lagerringe zueinander bereitgestellt werden.
Grundsätzlich kann die Anordnung des Sitzes des Rastelements an dem zweiten Lagerring oder dem ersten Lagerring vorgesehen sein und in entsprechender Weise die Anordnung der zugeordneten zumindest einen Rastausnehmung an dem zweiten Lagerring oder dem ersten Lagerring. In solchen Ausführungsformen, bei welchen der Axialflansch des zweiten Lagerrings radial innen zum Verbinden der beiden axial beabstandeten Ringabschnitte vorgesehen ist, kann zweckmäßigerweise die zumindest eine Rastausnehmung am zweiten Lagerring, insbesondere am Axialflansch des zweiten Lagerrings und der Sitz des Rastelements an dem ersten Lagerring angeordnet sein. Diese Ausführungsform weist insbesondere den Vorteil auf, dass das Element zur Kraftbeaufschlagung auf das Rastelement von radial außen zugänglich ist, was eine eventuelle Wartung des Lagers erleichtern kann.
Zweckmäßigerweise können die Gleitelemente als Spritzgussteil ausgebildet sein, wobei zwischen den radialen und axialen Gleitflächen eine Materialverdünnung in der Art eines Filmscharniers vorgesehen sein kann zur Abwinklung der radialen zu den axialen Gleitflächen um ca. 90°, sodass mit einem einzelnen Gleitelement sowohl eine radiale als auch eine axiale Gleitfläche des erfindungsgemäßen Axial-Radial-Gleitlagers bereitgestellt ist.
Um insbesondere den Zusammenbau des erfindungsgemäßen Gleitlagers zu erleichtern, kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dass ein einzelnes Gleitelement im Bereich seiner axialen Gleitfläche eine Mehrzahl von in Einbaulage, d.h. im zusammengesetzten Zustand des Lagers, im Wesentlichen lückenfrei angeordneten und umfänglich aufeinanderfolgenden erste Sektoren umfasst, wobei diese Sektoren beispielsweise trapezförmig ausgebildet sein können. Ferner kann vorgesehen sein, dass das Gleitelement im Bereich seiner radialen Gleitfläche eine Mehrzahl von zueinander umfänglich beabstandet angeordneten und umfänglich aufeinanderfolgenden Sektoren umfasst, derart dass das jeweilige Gleitelement kreisförmig so angeordnet werden kann, dass die ersten Sektoren zwischen sich gegenüberliegenden axialen Grenzflächen des ersten und des zweiten Lagerrings und die zweiten Sektoren zwischen den sich gegenüberliegenden radialen Grenzflächen des ersten und des zweiten Lagerrings angeordnet sind. Besonders zweckmäßig kann dabei vorgesehen sein, dass zumindest zwei solcher Gleitelemente umfasst sind und so angeordnet sind, dass sie in Bezug auf ihre axiale Gleitfläche axial um etwa das axiale Maß des ersten Lagerrings zueinander versetzt und umfänglich zueinander um etwa das halbe Umfangsmaß der ersten Sektoren versetzt angeordnet sind. Damit kann erreicht werden, dass radial verlaufende Grenzen zwischen ersten Sektoren und radial verlaufende Grenzen zwischen den zweiten Sektoren der Gleitelemente nicht umfänglich übereinander liegen, sondern versetzt zueinander angeordnet sind, was die Belastbarkeit des erfindungsgemäßen Axial-Radial-Gleitlagers erhöhen kann.
Die Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben einer Ausführungsform nebst Abwandlungen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei

1 in einer perspektivischen Aufsicht ein erfindungsgemäß gestaltetes Axial-Radial-Gleitlager,
2 das in 1 gezeigte erfindungsgemäße Gleitlager in einem Längsschnitt
3 das erfindungsgemäße Lager der 1 in einer Aufsicht mit einer Teilentfernung des zweiten Lagerrings,
4 den zweiten Lagerring des erfindungsgemäßen Gleitlagers der 1 in einer perspektivischen Einzelansicht,
5 den ersten Lagerring des erfindungsgemäßen Gleitlagers der 1 in einer perspektivischen Einzelansicht, und
6 eine Teilansicht der Gleitelemente des erfindungsgemäßen Gleitlagers der 1 in einer perspektivischen Ansicht

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Axial-Radial-Gleitlager 1 in einer perspektivischen Ansicht angegeben. Das Lager 1 weist einen ersten oder inneren Lagerring 2 auf, der koaxial zu einem zweiten oder äußeren Lagerring 4 angeordnet und von diesem über seine gesamte axiale Erstreckung und über einen Abschnitt seiner radialen Erstreckung aufgenommen ist.
Hierzu ist der zweite Lagerring 4 in einem Schnitt, welcher die Längsachse des Gleitlagers umfasst, etwa U-förmig ausgebildet. Beide Lagerringe 2, 4 können aus einem gleichen oder unterschiedlichen Metallmaterial wie Aluminium oder Stahl ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich zumindest einen der Lagerringe oder beide aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere zumindest abschnittsweise, auszubilden.
In der dargestellten Ausführungsform ist der erste Lagerring 2 einstückig, in der Art eines Hohlzylinders mit niedriger Bauhöhe, ausgebildet, während der zweite Lagerring 4 sich aus zwei Ringabschnitten 41 a, b zusammensetzt, die axial beabstandet und mittels eines Axialflansches 42 verbunden sind zur Ausbildung des beschriebenen Rings mit U-förmigem Querschnitt. Zwischen einander zugewandten Radial- und Axialflächen der beiden Lagerringe 2, 4 sind L-förmige Gleitelemente 6 vorgesehen zur Entkopplung bzw. Aufhebung der Reibung zwischen den Lagerringen an den aneinander zugewandten Axial- und Radialflächen. Die Abmessungen der axialen Höhe des ersten Lagerrings einschließlich der Dicke der Gleitelemente 6 sind so an die axiale Beabstandung der Ringabschnitte 41 a, b des zweiten Lagerrings bzw. dessen Aufnahme angepasst, dass die beiden Lagerringe 2, 4 im Wesentlichen spielfrei bzw. mit einem geringen Spaltmaß um die Achse A des Gleitlagers zueinander drehbar angeordnet sind. Je nach Anwendung kann das erfindungsgemäße Axial-Radial-Gleitlager so verwendet werden, dass der erste Lagerring oder der zweite Lagerring ortsfest angeordnet ist, während der jeweils andere Lagerring zum erstgenannten drehbar ist.
2 zeigt das Axial-Radial-Gleitlager der 1 in einer Schnittdarstellung, wobei die Schnittebene die Lagerachse A umfasst. Erkennbar wird in der beschriebenen Ausführungsform der zweite Lagerring 4 durch einen L-förmigen Ring 43 gebildet, welcher einen Ringabschnitt 41b sowie einen Axialflansch 42 bereitstellt, an dessen freien Ende ein Ring 44 befestigt ist, sodass die Radialfläche 45 sowie die beiden Axialflächen 40 a, b des L-förmigen Rings 43 bzw. des Rings 44 eine Aufnahme für den ersten Lagerring 2 bilden. Erkennbar sind die Radialflächen 20 a, b des ersten Lagerrings den Radialflächen 40 a, b des zweiten Lagerrings zugewandt, in entsprechender Weise sind die Radialflächen 45 des zweiten Lagerrings und die Radialfläche 21 b des ersten Lagerrings einander zugewandt, wobei Gleitelemente 6 dazwischen angeordnet sind mit entsprechenden Sektorabschnitten parallel zu den angegebenen Axial- und Radialflächen der beiden Lagerringe, um ein möglichst reibungsfreies Drehen der beiden Lagerringe gegeneinander zu ermöglichen.
3 zeigt das erfindungsgemäß ausgestaltete Axial-Radial-Gleitlager 1 in einer frontalen Aufsicht, wobei der Ring 44, welcher zur Gestaltung des zweiten Lagerrings 4 an den L-förmigen Ring 43 angeschraubt ist, entfernt wurde. Insofern zeigt 3 eine frontale Ansicht auf die Radialfläche 20a des ersten Lagerrings 2, auf welcher eine Mehrzahl von Gleitelementsektoren 60 in dem radialen Überlappungsbereich des ersten Lagerrings 2 mit dem zweiten Lagerring 4 angeordnet ist zur Bereitstellung axialer Gleitflächen. Zur Einstellung der jeweiligen Krümmung sind die sich umfänglich und in radialer Richtung erstreckenden Gleitelementsektoren 60 trapezförmig ausgebildet, sodass sich zwischen benachbarten Sektoren ein Schlitz 61 befindet. Die Gleitelementsektoren 60 decken den radial innenliegenden Abschnitt der Axialfläche 20a vollständig ab bis auf einen Winkelabschnitt, in welchem ein Sitz 7 für ein Rastelement 8 im ersten Lagerring 2 angeordnet ist. In der beschriebenen Ausführungsform erfolgt die Verrastung der beiden zueinander drehbar angeordneten Lagerringen an den jeweils zugewandten Radialflächen der beiden Lagerringe 2, 4. Dabei ist das Rastelement hier als zylinderförmiger Stift ausgebildet, der federbelastet in einer etwa rechteckförmigen und an den Durchmesser des Rastelements angepassten Ausnehmung angeordnet ist. Insofern wirkt diese Ausnehmung als Sitz 7 für das Rastelement 8, wobei die relative Lage des Rastelements innerhalb des Sitzes vom jeweiligen relativen Drehzustand der beiden Lagerringe 2, 4 zueinander abhängt. Wie dargestellt, weißt der Sitz eine im Wesentlichen quaderförmige Gestalt bzw. Ausnehmung auf, wobei der Bodenabschnitt, d.h. der radiale Begrenzungsabschnitt, gekrümmt, insbesondere angepasst an die Krümmung des Rastelements 8, ausgebildet sein kann.
Das Rastelement 8 ist in der beschriebenen Ausführungsform mittels eines Federelements 80, hier in Form einer Spiralfeder, in radialer Richtung kraftbeaufschlagt, wobei das Federelement sich an einem Befestigungselement, beispielsweise einer radial angeordneten Schraube 81, siehe 1, abstützt. Die in 3 angegebene relative Drehlage der beiden Lagerringe 2, 4 resultiert zu einer Verrastung der beiden Lagerringe zueinander, da in der angegebenen relativen Drehlage das Rastelement 8 in eine diesem zugeordnete Rastausnehmung 9 aufgrund der Kraftbeaufschlagung eingedrückt ist, sodass die freie Drehbarkeit der Lagerringe zueinander blockiert ist. Erkennbar weist die Radialfläche 45 des Axialflansches 42 vier umfänglich um 90° beabstandete und an die zylindrische Form des Rastelements 8 angepasste Rastausnehmungen 9 auf, sodass bei einer Vollumdrehung definiert die vier wie beschrieben definierten Rastpositionen angefahren werden können.
Wie dargestellt ist im Bereich des Sitzes 7 für das Rastelement 8 an der Axialfläche 20a kein Gleitelementsektoren eines der beschriebenen Gleitelemente zur Bereitstellung eines entsprechenden axialen Gleitflächenabschnittes in Trapezform vorgesehen, sondern stattdessen zwei zusätzliche, hier stabförmige, Gleitelemente 5, die sich jeweils mit ihrer Stirnfläche aus ihrer zugeordneten, axialverlaufenden Bohrung im ersten Lagerring heraus und bündig zu den Gleitelementsektoren 60 der Gleitelemente 6, erstrecken.
4 zeigt den zweiten Lagerring in einer perspektivischen Schrägansicht auf die Radialfläche 45 sowie eine der Rastausnehmungen 9, die sich in der beschriebenen Ausführungsform über die gesamte axiale Beabstandung zwischen den beiden Ringabschnitten 41a, b erstreckt und damit angepasst ist an die axiale Länge des Rastelements 8. Die in der beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Axial-Radial-Gleitlagers vorgesehenen vier Rastpositionen entsprechen vier relativen Drehlagen der beiden Lagerringe 2, 4 zueinander und sind durch Aufbringen eines Drehmomentes über eine vorgegebene Schwelle auflösbar, wobei die Auflösung hier symmetrisch, d.h. unabhängig von der Drehrichtung, eingestellt ist aufgrund einer symmetrischen Gestaltung der Rastflächen des Rastelements und des bzw. der zugeordneten Rastausnehmungen.
5 zeigt in einer Schrägansicht den ersten Lagerring 2 des erfindungsgemäßen Axial-Radial-Gleitlagers 1 in einer Einzelansicht. Erkennbar ist die radial innenliegende und der Radialfläche 45 des zweiten Lagerrings zugewandte Radialfläche 21b, an welcher der Sitz 7 in Form einer an das Rastelement 8 angepassten Ausnehmung ausgebildet ist. Eine Radialbohrung 22, ausgehend von der äußeren Radialfläche 21a, durchstößt den Sitz etwa axial mittig und nimmt im zusammengebauten Zustand das Federelement 80 sowie die Abstützschraube 81 auf. Entsprechend der Darstellung zu 4 erstreckt sich der Sitz axial über die gesamte Dicke des ersten Lagerrings 2.
6 zeigt in einem Ausschnitt und in einer Einzeldarstellung Gleitelemente 6 zur Gestaltung des erfindungsgemäßen Axial-Radial-Gleitlagers 1. In der beschriebenen Ausführungsform kommen zwei Reihen von identisch aufgebauten Gleitelementen 6 zum Einsatz, wobei ein einzelnes Gleitelement einen axialen Gleitelementsektor 60 und einen radialen Gleitelementsektor 64 bereitstellt. In der beschriebenen Ausführungsform sind die axialen Gleitelementsektoren trapezförmig ausgebildet, wobei beide Sektoren 60, 64 in einem Winkel von etwa 90° zueinander angeordnet sind zur Ausbildung eines etwa L-förmigen Gleitelements. Hierzu weist jedes Gleitelement 6 ein Filmscharnier 65 auf, das durch eine Materialverdünnung in diesem Bereich ausgebildet sein kann. Dabei ist in dieser Ausführungsform eine erste Reihe von Gleitelementen 6 im Bereich des radialen Innenabschnittes des ersten Lagerrings 2 umfänglich aufeinanderfolgend angeordnet, sodass die Axialfläche 20a mit den axialen Gleitelementsektoren 60 und die innere Radialfläche 21b mit den radialen Gleitelementsektoren 64 der Gleitelemente 60 belegbar ist, siehe 5. Neben dieser ersten Reihe von Gleitelementen ist in gleicher Weise an der in 5 untenliegenden Axialfläche 20b des ersten Lagerrings 2 eine weitere Reihe von Gleitelementen 6 mit Gleitelementsektoren 60 angeordnet, wobei die entsprechenden radialen Gleitelementsektoren 64 wiederum an der inneren Radialfläche 21b des ersten Lagerrings 2 anliegen zur axialen und radialen Entkopplung der Lagerringe 2, 4 in zusammengesetztem Zustand aller Bauteile des Axial-Radial-Gleitlagers.
Wie aus 6 ersichtlich, kann die Anordnung derart sein, dass die radialen Gleitelementsektoren 64 der beiden Reihen von Gleitelementen endstämmig aneinander stoßen, sodass das doppelte Maß der Gleitelementsektoren 64 in radialer Richtung im Wesentlichen der Dicke des ersten Lagerrings 2 entspricht. Erkennbar sind die Gleitelementsektoren 64 der Gleitelemente so ausgebildet, dass durch einen Versatz beider Reihen von Gleitelementen um die halbe Umfangserstreckung eines Gleitelements im Bereich des Filmscharniers 65 die Gleitelementsektoren 64 ineinandergreifen, sodass die innere Radialfläche 21 des inneren Lagerrings 2 im Wesentlichen vollständig durch die Gleitelementsektoren 64 abgedeckt ist, und sodass in dieser Ausführung die axiale Dicke des ersten Lagerrings 2 im Wesentlichen der axialen Erstreckung eines Gleitelementsektor 64 in axialer Richtung in Einbaulage entspricht.
In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass alle Gleitelemente der beiden in 6 angegebenen umfänglichen Reihen von Gleitelementen miteinander verbunden sind, insbesondere im Bereich der Filmscharniere 65. Auch eine solche Gliederkette von Gleitelementen kann beispielsweise auf einfache Weise durch ein Spritzgießverfahren hergestellt werden.
Der Fachmann erkennt, dass auch andere geometrische Gestaltungen der Gleitelementsektoren 60, 64 möglich sind in Abhängigkeit der jeweiligen Anwendung bzw. der auftretenden Betriebskräfte.
Bezugszeichenliste

1: Axial-Radial-Gleitlager
2: erster Lagerring
4: zweiter Lagerring
5: Gleitelement
6: Gleitelement
7: Sitz
8: Rastelement
9: Rastausnehmung
20a, b: Axialfläche
21a: äußere Radialfläche
21b: innere Radialfläche
22: Bohrung
40a, b: Axialfläche
41a, b: Ringabschnitt
42: Axialflansch
43: L-förmiger Ring
44: Ring
45: Radialfläche
46: Befestigungsschraube
60: Gleitelementsektor der Axialfläche, erster Sektor
61: Schlitz
64: Gleitelementsektor der Radialfläche; zweiter
65: Sektor Filmscharnier
80: Federelement, Feder
81: Abstützschraube
A: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202013101374 U1 [0003]

Claims

Axial-Radial-Gleitlager (1) umfassend - einen ersten Lagerring (2) und - einen zweiten Lagerring (4), wobei die Lagerringe gegeneinander um eine Lagerachse (A) drehbar angeordnet sind, und der zweite Lagerring (4) einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt bildet, um den ersten Lagerring (2) zumindest abschnittsweise aufzunehmen, - Gleitelemente (6) aus einem Polymermaterial, welche zwischen erstem und zweitem Lagerring angeordnet sind, um die Lagerringe axial und radial zu entkoppeln, wobei die Gleitelemente (6) jeweils einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt aufweisen mit einem Axialbereich umfassend axiale Gleitflächen und einem Radialbereich umfassend radiale Gleitflächen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der beiden Lagerringe einen Sitz (7) für ein in diesem aufgenommenes, kraftbeaufschlagtes und auslenkbares Rastelement (8) aufweist und der andere der beiden Lageringe zumindest eine dem Rastelement zugeordnete Rastausnehmung (9) umfasst zur wenigstens abschnittsweisen Aufnahme des auslenkbaren Rastelementes (8) zur Bereitstellung einer lösbaren Verrastung bei einer vorgegebenen relativen Drehlage der beiden Lagerringe (2, 4) zueinander.
Axial-Radial-Gleitlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (8) und die zumindest eine diesem zugeordnete Rastausnehmung (9) an jeweils einander zugewandten Radialflächen (21b, 45) des einen und des anderen Lagerringes angeordnet sind, und dass das im Sitz (7) des einen Lagerrings angeordnete Rastelement (8) in radialer Richtung kraftbeaufschlagt und auslenkbar ist.
Axial-Radial-Gleitlager (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (8) zumindest abschnittsweise eine kugel- oder zylinderförmige Rastfläche aufweist, die in einer Raststellung des Rastelements (8) zu der zumindest einen Rastausnehmung (9) mit einer zumindest abschnittsweise komplementär ausgebildeten Rastfläche der Rastausnehmung korrespondiert.
Axial-Radial-Gleitlager (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, das s der zweite Lagerring (4) zwei axial beabstandete Ringabschnitte (41a, b) aufweist, die durch einen Axialflansch (42) verbunden sind, wobei der erste Lagerring (2) zumindest abschnittsweise zwischen den beiden axial beabstandeten Ringabschnitten (41a, b) des zweiten Lagerrings (4) angeordnet ist.
Axial-Radial-Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (8) ein- oder mehrstückig ausgebildet ist und sich über mehr als die Hälfte des axialen Maßes des Lagerrings mit der geringeren axialen Erstreckung erstreckt.
Axial-Radial-Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bereitstellung einer Kraftbeaufschlagung des Rastelementes (8) eine Feder (80) vorgesehen ist, die in einer Bohrung (22), insbesondere einer radialen Bohrung, des einen der beiden Lagerringe angeordnet ist und zwischen dem Rastelement (8) und einem radialen Anschlagselement wie einer Schraube (81) eingespannt ist.
Axial-Radial-Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der andere der beiden Lagerringe eine Mehrzahl von umfänglich zueinander beabstandeten Rastausnehmungen (9) aufweist zur sukzessiven Aufnahme des Rastelements (8) bei einer Drehung der beiden Lagerringe (2, 4) zueinander.
Axial-Radial-Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sitz (7) für das Rastelement (8) an dem einen der beiden Lagerringe zum im Wesentlichen vollständigen Aufnehmen des Rastelementes in relativen Betriebsstellungen der beiden Lagerringe (2, 4) zueinander außerhalb einer Rastposition ausgebildet ist.
Axial-Radial-Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Rastausnehmung (9) an dem zweiten Lagerring (4) und der Sitz (7) des Rastelements an dem ersten Lagerring (2) angeordnet sind.
Axial-Radial-Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den radialen und axialen Gleitflächen der jeweiligen Gleitelemente (6) eine Materialverdünnung in der Art eines Filmscharniers (65) vorgesehen ist zur Abwinklung der radialen zu den axialen Gleitflächen eines Gleitelements (6) um ca. 90°.
Axial-Radial-Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gleitelement (6) im Bereich seiner axialen Gleitflächen eine Mehrzahl von im Wesentlichen lückenfrei angeordneten und umfänglich aufeinanderfolgenden ersten Sektoren (60) umfasst, während das Gleitelement (6) im Bereich seiner radialen Gleitflächen eine Mehrzahl von zueinander umfänglich beabstandet angeordneten und umfänglich aufeinanderfolgenden zweiten Sektoren (64) umfasst.
Axial-Radial-Gleitlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Gleitelemente (6) umfasst sind, die in Einbaulage in Bezug auf ihre axiale Gleitfläche axial um etwa das axiale Maß des ersten Lagerrings (2) zueinander versetzt sind und insbesondere umfänglich zueinander um etwa das halbe Umfangsmaß der ersten Sektoren (60) versetzt angeordnet sind.