DE2332195A1

DE2332195A1 - Stangenkopflagereinrichtung

Info

Publication number: DE2332195A1
Application number: DE2332195A
Authority: DE
Inventors: Alfreds Rozentals
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1972-06-30
Filing date: 1973-06-25
Publication date: 1974-01-24
Also published as: IT986159B; FR2191645A5; ATA519673A; NL7308286A; US3759589A; BE801759A; BR7304803D0; JPS4950351A

Description

ROCKWELL INTERNATIONAL
CORPORATION

600 Grant Street

Pittsburgh, Pennsylvania 15219

V.St.A.

Unser Zeichen; R 799

Stangenkopflagereinrichtung

Die Erfindung betrifft sphärische Lagereinrichtungen, insbesondere Stangenkopflager und Lager für Lagerböcke u. dgl., die sehr gute Trageigenschaften aufweisen, so daß sie auf einem großen Anwendungsgebiet eingesetzt werden können, bei welchem eine hohe Standfestigkeit und hohe Lebensdauern erwartet und gefordert werden.

Die Erfindung betrifft eine v/eitere vorteilhafte Ausgestal-, tung einer Stangenkopflagerung gemäß der US-PS 3 614 182. Stangenkopflager sind z.B.in der Flugzeugindustrie weit verbreitet, wo ihre ausgezeichneten Eigenschaften hinsichtlich der Selbstausrichtung und der Lebensdauer die Betriebssicherheit und die sichere Funktion des Steuergestänges wesentlich

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erhöht haben. Stangenkopflager haben eine ähnliche Bedeutung bei gewissen Lenkersysteinen von Straßenfahrzeugen und Wasserfahrzeugen erlangt. Es gibt jedoch viele Beispiele dafür, wo ihre Anwendung begrenzt ist oder sogar ausgeschlossen ist wegen der Kosten oder aus Gründen, die ihre Qualität betreffen. Die herkömmlichen sphärischen Lager, die hinsichtlich ihrer Qualität brauchbar sind, erfordern eine komplizierte, genaue und teure Maschinenherstellung und entsprechende Verfahren zum Zusammenbau.

Die größten Anstrengungen auf diesem Gebiet zur Lösung dieser Probleme bestanden darin, die Arbeitsschritte zu verringern. Bei einem Ausführungsbeispiel gemäß einem vorgenannten Vorschlag wird ein extrudiertes Rohr verwendet, in welches ein sphärischer Körper eingesetzt ist, und das Rohr ist dann um den sphärischen Kö-rper herum-geformt und als Stangenköpflager ausgebildet. Eine andere typische Ausführungs form wird z.B. durch die US-PS 3 461 529 vorgeschlagen, indem dort eine Lagerschale Verwendung findet, die um eine Formmasse herum angeordnet ist. -Hierdurch wird natürlich ein schwaches Lager gebildet. Andere Ausführungsbeispiele schlagen den Gebrauch von geprägten Gehäusen vor, die zusammengeschweißt oder zusammengenietet sind. Während die meisten der vorbekannten Lagereinrichtungen zur Lösung der gleichen Aufgabe dienen wie der Gegenstand der Erfindung, so werden durch die vorbekannten Konstruktionen jedoch keine einfachen und preiswerten sphärischen Lagereinrichtungen geschaffen, die in der Lage sind, sehr große Belastungen während des Betriebes aufnehmen zu können. Die vorbekannten Lagerkonstruktionen sind dadurch gekennzeichnet, daß sie entweder genauso teuer sind wie ihre Vorläufer (in einigen Fällen sogar noch teurer) und/oder daß sie nicht die notwendige Festigkeit, Betriebssicherheit und/oder Lebensdauer aufweisen.

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Die Erfindung ist daher darauf gerichtet, eine sphärische Lagereinrichtung zu schaffen, die preiswert herzustellen ist und eine gleiche oder darüber hinausreichende Lebensdauer, Betriebssicherheit und Belastbarkeit aufweist und die die maschinell hergestellten sphärischen Lager vollständig ersetzen kann«

Gemäß der Erfindung wird ein sphärisches Lager vorgeschlagen, das durch ein mechanisches Zusammenfügen von zwei leicht herstellbaren Gehäuseteilen zusammengesetzt wird, indem bei dem leicht durchführbaren Zusammenbau ein Verbindungsprofil verwendet wird. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein sphärisches, selbstausrichtendes Stangenkopflager vorgeschlagen, das zwei Gehäuseteile aufweist, die jeweils einen halbkreisförmigen Teil besitzen, durch welchen nach dem Zusammenbau ein zylinderförmiger Führungskörper gebildet wird, und ' die zusammenwirkende runde Öffnungen aufweisen, wobei jede Öffnung von einer sphärischen Sitzfläche begrenzt wird, das einen sphärischen Körper aufweist, der drehbar in den Gehäuseteilen, in Deckung mit den Öffnungen aufgenommen wird und auf den Sitz flächen aufliegt, sowie einen Stutzen,, der fest in dem zylinderförmigen Führungskörper des Gehäuses angeordnet ist, so^· wie ein unabhängiges Verbindungsprofil mit Lippen, die in der Lage sind, Teile des Gehäuses mechanisch zu ergreifen, um die beiden Gehäuseteile mechanisch miteinander zu verbinden.

Die Erfindung schlägt ferner ein Verfahren zur Herstellung einer preiswerten, aus Stahlblech hergestellten, mechanisch zusammengeh altehen, sphärischen Lagereinrichtung vor, die den vorgenannten Anforderungen genügt.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

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Fig.l eine Draufsicht auf eine mechanisch zusammengesetzte, selbstausrichtende sphärische Lagereinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig.2 einen Längsschnitt entlang der Linie 2-2 der Lagereinrichtung nach Fig.Ij

Fig.3 eine Ansicht der Lagereinrichtung nach Fig.l in teilweise zusammengesetztem Zustand;

Fig.4 eine Ansicht der Lagereinrichtung nach Fig.l in auseinandergebautem Zustand und

Fig.5 eine perspektivische Ansicht des Verbindungsprofils, das für den Zusammenbau der Lagereinrichtung nach Fig.l verwendet wird.

In den Fig.l bis 5 der Zeichnung ist eine selbstausrichtende, sphärische Stangenkopflagereinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, wobei das Stangenkopflager mit 20 bezeichnet ist. Das sphärische Stangenkopflager 20, welches außerordentlich hohe Belastungen aufnehmen kann, besitzt zwei identische Gehäuseteile 22. Die Gehäuseteile 22 sind vorzugsweise aus Stahlblech geprägt, z.B. aus rostfreiem Stahl, Aluminium, Messing o.dgl. Die Gehäuseteile können wärmebehandelt sein und mit einem Rostschutz oder widerstandsfähigen Materialien überzogen sein, wie z.B. mit einem Nickel-Chromüberzug.

Die Gehäuseteile 22 weisen eine runde Durchgangsöffnung 24 auf, die von einer sphärischen Sitzfläche 26 begrenzt wird. Ein sphärischer Körper 28 wird drehbar in den Gehäuseteilen 22 aufgenommen und ist in Deckung mit den Öffnungen 24 auf der sphärischen Sitzfläche 26 gelagert. Der sphärische Körper 28 kann abgestumpfte Stirnflächen 30 und 32 sowie eine zentrale

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Durchgangsbohrung 34 aufweisen, die zur Aufnahme irgendeiner in der Zeichnung nicht dargestellten Stange oder Welle geeignet ist. Falls es erwünscht ist, können der sphärische Körper 28 und die sphärischen Sitzflächen 26 mit einem selbstschmierenden Kunststoff, wie z.B. Teflon, überzogen sein.

In den Gehäuseteilen wird ferner ein Stutzen 36 aufgenommen, der dazu vorgesehen ist, die Lagereinrichtung in einer Betriebslage zu halten, z.B. um die Lagervorrichtung mit einem Gestänge zu verbinden. Der Schaftteil 38 des Stutzens ist in einer zylinderförmigen Aussparung gelagert, die von demhalbzylinderförmigen Abschnitt der Gehäuseteile 22 gebildet werden. Die halbzylinderförmigen Teile 40 schließen sich an die öffnungen 42 in den Gehäuseteilen 22 an. Die öffnungen 42 können derart ausgestaltet sein, daß sie den Kopf 44 des Stutzens 36 aufnehmen können, wie noch nachfolgend genauer beschrieben werden soll.

Das sphärische Stangenkopflager 20 ist außerdem mit einem getrennten Verbindungsprofil 46 ausgestattet, das maschinell oder in anderer geeigneter Welse in eine vorgefertigte Form, wie diese z.B. in der Fig.5 dargestellt ist, gebracht werden kann. Das Verbindungsprofil 46 könnte in dieser vorgefertigten Ausgestaltung sozusagen als "Grundbauteil" für einen automatischen Zusammenbau der verschiedenen Lagerteile zu dem unvollständig zusammengesetzten Zustand dienen, wie er in der Fig.3 gezeigt ist. Die vorgeformte Lippe 50 des Profils ■ 46 kann eine Gehäuselippe 52 hintergreifen, die sich an dem äußeren Rand der Gehäuseteile 22 entlangzieht. Die noch nicht ausgeformte Lippe 50' könnte dann durch ein geeignetes Biegewerkzeug, wie z.B. durch eine Heizeinrichtung umgebogen werden. Die Walzen der Walzeinrichtung könnten derart angeordnet

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sein, daß sie die noch nicht umgebogene Lippe 50' um die Gehäuselippe 52 he ruinbiegen, um eine mechanische Verbindung der Bauteile des Stangenkopflagers zu erzielen, wie diese in der Fig. 2 dargestellt ist. Entsprechend kann das Lager 20 in nacheinander ablaufenden Verfahrensschritten zusammengebaut werden, indem die verschiedenen Bauteile in dem Verbindungsprofil angeordnet werden und indem dann die noch nicht umgebogene Lippe 50¹ um die Gehäuselippe 52 herumgebogen wird.

Das Verbindungsprofil 46 könnte natürlich zwei noch nicht gebogene Lippen aufweisen, und diese beiden noch nicht umgebogenen Lippen könnten um die Gehäuselippen herumgebogen v/erden. Das Verbindungsprofil 46 könnte mittels einer Reihe von Herstellungsverfahren der MetalIb₁Sarbeitung hergestellt v/erden, z.B. durch Prägen, durch Fließpressen o.dgl. Insbesondere könnte das Verbindungsprofil värmebehandelt werden, nachdem das Lager 20 zusammengesetzt ist. Außerdem könnte die Verformung der Lippe 50' in aufeinanderfolgenden Stufen durchgeführt v/erden, um die Spannungen in dein Material des Verbindungsprofils 46 herabzusetzen. Die halbzylinderförmigen Teile 40, die den zylinderförmigen Raum bilden, können mit öffnungen 53 versehen sein, die zur Aufnahme von Rippen 54 des Schaftteiles des Stutzens 36 dienen. Die Rippen 54 verhindern eine Drehung des Stutzens 36 und dienen ferner dazu, der zusammengebauten Lagereinrichtung eine zusätzliche mechanische Festigkeit zu verleihen.

Wie bereits erwähnt wurde, ist ein sphärisches Stangenkopflager mit einem Stutzen 36 ausgestattet, der eine beliebige Ausgestaltung und beliebige Abmessungen aufweisen kann, die u.a. davon abhängen, welche Funktion die Lagereinrichtung erfüllen soll. Bei den roeisteii Anwendungsfällen der Lagereinrichtung ist es erwünscht, daß das Latrer fest in dem Lagerge-

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häuse angeordnet ist. Zu diesem Zweck kann der Kopf 44 derartig ausgestaltet sein/ daß die nicht dargestellten Lippen in den Kopf eingeformt sind, um die beiden Gehäuseteile 22 zu ergreifen. Die Lippen geben der Lagereinrichtung dadurch eine weitere mechanische Festigkeit und verbessern die Wirkung des selbständigen Verbindungsprofils 46. Die Lippen verhindern ausserdem eine Drehbewegung des Stutzens 36, wodurch die drehfeste Arretierung durch die Rippen 54 noch unterstützt und verbessert wird.

In einigen Anwendungsfällen kann die Drehung des Stutzens 36 jedoch erwünscht sein, und zwar' in den Fällen, in denen eine übermäßige Verlagerung des sphärischen Lagers benötigt wird. In diesem Fall kann auf die Lippen am Kopf 44 ebenso verzichtet werden, wie auf die schlitzförmigen öffnungen 42 und die Rippen 54.

Bei einigen anderen Anwendungsfällen kann es erwünscht sein, den Stutzen 36 vollständig wegzulassen und stattdessen mit einem Innengewinde zu versehen, das unmittelbar auf den Zylinderteil der Gehäuseteile 22 aufgeschraubt wird. In diesem Fall könnten die öffnungen 42 und 53 ebenfalls weggelassen werden. Die Gesamtlänge einer aolchen Lagereinrichtung entspricht dann nur der Gesamtlänge der zusammengesetzten Gehäuseteile

Der Stutzen 36 des Stangenkopflagers gemäß Fig.l ist mit einem Innengev/inde versehen und könnte alternativ mit einem Aussengewinde ausgestattet sein. Zur Schmierung des sphärischen Körpers 28 kann eine geeignete Vorrichtung vorgesehen sein. Wie bereits vorgeschlagen wurde, könnten der sphärische Körper 28 oder die Sitzflächen 26 mit einem selbstschmierenden Kunststoff, wie z.B. Teflon, überzogen sein oder es könnte

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außerdem eine selbstschmierende eingelagerte Schicht verwendet werden. Es könnte eine Schmiervorrichtung vorgesehen sein, die die Lagerfläche mit Fett oder einem geeigneten Schmiermittel versorgt.

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Claims

Patentansprüche

( 1ΛSphärisches Lager, insbesondere selbstausrichtende Stangenkopf lagereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes und ein zweites Gehäuseteil (22) mit je einer runden öffnung (24) vorgesehen sind, daß jede öffnung von einer sphärischen Sitzfläche (26) begrenzt wird, daß ein sphärischer Körper (28) drehbar in den Gehäuseteilen In Deckung mit den öffnungen aufgenommen wird und auf den Sitzflächen aufliegt, daß eine mit einem Gewinde versehene Befestigungseinrichtung (36) fest mit dem Gehäuse verbunden ist, mittels welcher das sphärische Stangenkopflager (2O) durch eine Verschraubung in einer Betriebsstellung gehalten werden kann, und daß ein selbständiges Verbindungsprofil (46) mit angeformten Lippen (50,5O¹) vorgesehen ist, die auf beiden Seiten der Gehäuseteile angeordnete Profilteile (52) mechanisch ergreifen, um die Gehäuseteile zusammenzuhalten.
2. Sphärisches Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilteile (52) Lippen sind, die entlang dem äußeren Rand der Gehäuseteile verlaufen.
3. Sphärisches Lager nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß das erste und zweite Gehäuseteil (22) identisch ausgebildet sind.

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4. Sphärisches Lager nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß eine Lippe (50) des Verbindungsprofils (46) vorgeformt und an die an jedem Gehäuseteil vorgesehene Lippe (52) angepaßt ist.
5. Sphärisches Lager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Befestigungseinrichtung einen Stutzen (36) aufweist, der mit den Gehäuseteilen (22) fest verbunden und mit einem Innengewinde ausgestattet ist.
6. Sphärisches Lager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung einen Stutzen (36) aufweist, der mit den Gehäuseteilen (22) fest verbunden und mit einem Außengewinde ausgestattet ist.
7. Sphärisches Lager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Gehäuseteile (22) halbzylinderförmige Teile (40) aufweisen, die einen zylinderförmigen Führungsteil bilden, und daß die Befestigungseinrichtung ein Gewinde aufweist und mit dem zylinderförmigen Führungsteil verschraubt ist.

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