DE2501849A1

DE2501849A1 - Sphaerisches lager

Info

Publication number: DE2501849A1
Application number: DE19752501849
Authority: DE
Inventors: Albert Richard Mccloskey
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1974-01-21
Filing date: 1975-01-17
Publication date: 1975-07-24
Also published as: GB1485019A; CH586357A5; JPS56119017U; JPS50101747A; FR2258552B1; US3893736A; NL7415615A; FR2258552A1; SE7500578L

Description

RCXJKWELL INTERNATIONAL CORPORATION

600 Grant Street

Pittsburgh, Pennsylvania 15219 /7,St.A.

Unser Zeichen; R 853

Sphärisches Lager

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf selbsteinstellende Lager, die einen kugelartigen inneren Bauteil mit einer konvexen äußeren Oberfläche und einen äußeren Bauteil aufweisen, der eine innere Oberfläche mit einer komplementären konkaven sphärischen Form hat. Derartige Lager, die üblicherweise als sphärische Lager bezeichnet werden, werden seit einiger Zeit in der Industrie verwendet. Die technische Entwicklung dieser Lager hat sich auf die Materialzusammensetzungen der verschiedenen Bauteile bezogen, anstatt auf grundsätzliche Änderungen des Aufbaus oder der Gestaltung. Die Fortentwicklung des Aufbaus bei sphärischem Lager ist. nicht bedeutend und deshalb ist deren Anwendung gegenwärtig beschränkt.

Ein Anwendungsgebiet, in dem sphärische Lager sehr häufig verwendet werden, ist die Luftfahrtindustrie. Dies ist der Fall, weil sphärische Lager selbsteinsteilend sind. Ein typi-

Gei.

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scher Anwendungsfall ist der Einbau eines sphärischen Lagers in eine Fahrgestellstrebe oder einen Fahrgestellbauteil eines Flugzeuges. Hierbei wird der äußere Laufring üblicherweise mit Preßsitz in ein Gehäuse od. dgl. eingebaut, wodurch es schwierig ist, das Lager zu entfernen und/oder zu warten. Wenn eine derartige Wartung erforderlich ist, beispielsweise zum Ersetzen der Kugel, muß das gesamte Lager einschließlich ■des inneren und äußeren Laufringes ausgebaut und ersetzt werden und zwar durch ein vollkommen neues Lager. Eine derartige Arbeitsweise ist sehr teuer und führt zu erheblichen Standzeiten des gesamten Flugzeuges.

Es wurden bereits mehrere sphärische Lager zur Lösung dieses Problems konstruiert. Ein bekanntes Lager dieser Art ist das sogenannte ■ⁿMesserschmidt"-Lager. Ein Konzept dieses Lagers besteht darin, daß die Kugel im Gelände herausgenommen werden kann, ohne daß das gesamte Lager entfernt werden muß, d. h. ohne daß der äußere Laufring aus seiner Montage herausgenommen werden muß. Dieses sphärische Lager vom Typ "Messerschmidt" weist den Nachteil auf, daß dessen gesamte Lageroberfläche durch einen Schlitz vermindert ist. Diese verminderte Lageroberfläche hat eine merkliche negative Einwirkung auf die Lagercharakteristiken.

Es ist deshalb ein Hauptziel der Erfindung, ein sphärisches Lager zu schaffen, welches einen inneren Laufring und einen äußeren Laufring aufweist, wobei die innere Oberfläche des äußeren Laufringes eine konkave sphärische Oberfläche ist und die äußere Oberfläche des inneren Laufringes eine komplementäre konvexe sphärische Oberfläche und wobei der innere Bauteil einen Spulenkörper und wenigstens drei sphärische Segmente aufweist, die in axialer Richtung am Spulenkörper verblockt oder verriegelt sind.

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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein sphärisches Lager zu schaffen, welches eine Rotationsredundanz aufweist. Dies bedeutet, daß der innere Bauteil drehbar innerhalb des äußeren Bauteiles montiert werden kann. Eine erste Lageroberfläche zwischen diesen beiden Bauteilen wird durch die konvexe äußere Oberfläche des inneren Bauteils und die komplementäre konkave innere Oberfläche des äußeren Bauteils gebildet. Die Rotationsredundanz, die das erfindungsgemäße sphärische Lager aufweist, wird durch die zweite Lageroberfläche zwischen der inneren Oberfläche der Segmente des inneren Bauteils und der zylindrischen äußeren Oberfläche des Spulenkörpers gebildet. "

Es ist ferner ein Ziel der Erfindung, ein sphärisches Lager zu schaffen, bei welchem der'Spulenkörper ringförmige Lippen oder Flansche aufweist, wobei je eine Lippe oder ein Plansch an jedem Ende des Spulenkörpers angeordnet ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein sphärisches Lager zu schaffen, bei welchem die ringförmigen Lippen oder Flansche des Spulenkörpers eine äußere Oberfläche haben, die eine Fortsetzung der konvexen sphärischen Oberfläche des inneren Bauteiles bildet.

Weiterhin ist es Ziel der Erfindung, ein sphärisches Lager zu schaffen, bei welchem die ringförmigen Lippen am Spulenkörper die Segmente auf diesem Spulenkörper halten, so daß diese mechanisch auf dem Spulenkörper verriegelt sind, wenn der Bauteil sich in seiner Betriebsstellung befindet.

Es gehört ferner zu den Zielen der Erfindung, ein sphärisches Lager zu schaffen, bei welchem die ringförmigen Lippen derart bemessen werden, daß diese innerhalb der Oberfläche gedreht werden können, die durch die konkave sphärische Oberfläche des äußeren Bauteiles gebildet wird.

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Es ist auch Ziel der Erfindung, ein sphärisches Lager zu schaffen, welches drei sphärische Segmente aufweist, wobei diese Segmente im wesentlichen die gesamte erste Lageroberfläche zwischen dem inneren Bauteil und dem äußeren·Bauteil bilden.

Es ist auch ein Ziel der Erfindung, ein sphärisches Lager zu schaffen, bei welchem die konkave innere Oberfläche mit einem selbstschmierenden Kunststoff, wie beispielsweise Teflon, zu beschichten.

Es ist auch ein Ziel der Erfindung, ein sphärisches Lager zu schaffen, bei dem die äußere Oberfläche des Spulenkörpers mit einem selbstschmierenden Kunststoffmaterial beschichtet ist, wie beispielsweise mit Teflon.

Zu den Zielen der Erfindung gehört es auch, ein sphärisches Lager zu schaffen, bei dem die äußere Oberfläche des inneren Bauteils durch sphärische Segmente gebildet wird, die mit einem selbstschmierenden Kunststoff, wie beispielsweise Teflon, beschichtet sind.

Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen sphärischen Lagern sollen unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines sphärischen Lagers, wobei die Längsachse des äußeren Laufringes und des inneren Laufringes im wesentlichen zusammenfallen,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines sphärischen Lagers, wobei die Längsachsen des inneren Laufringes und des äußeren Laufringes im wesentlichen senkrecht zueinander stehen, das bedeutet, daß der innere Laufring um 90 in einer Ebene verdreht wurde,

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Fig."3 eine Vorderansicht des in Fig. 1 dargestellten Laufringes,

Fig. 4 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie 4-4 der Fig. 1,

Fig. 5 eine Vorderansicht des in Fig. 2 dargestellten Lagers, '

Fig. 6 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie 6-6 der Fig. 2,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht des inneren Laufringes im zusammengebauten Zustand,

Fig. 8 a, 8b und 8c perspektivische Ansichten der Bauteile des inneren Laufringes von Fig. 7,

Fig. 9 eine perspektivische Schnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Lagers und

Fig.10 eine perspektivische Schnittansicht des in Fig. dargestellten Lagers, wobei eines der Segmente des inneren Laufringes entfernt ist.

Ein Ausführungsbeispiel eines sphärischen Lagers ist bei in den Fig. 1 bis 10 dargestellt. Das Lager, das als sphärisches Lager dargestellt ist, kann direkt als Gestängeverbindungslager od. dgl. verwendet werden. Das sphärische Lager weist einen äußeren Bauteil 12 auf, der eine äußere zylindrische Oberfläche 14 haben kann. Der äußere Bauteil 12 kann ebenfalls zwei Stirnflächen 16 haben. Der äußere Bauteil ist ferner mit einer konkaven sphärischen Oberfläche 18 ausgerüstet. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß der äußere Bauteil 12 ähnlich aufgebaut sein kann wie die äußeren Lagerringe der bekannten Lager.

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Die Erfindung besteht im Aufbau des inneren Bauteiles, welcher bisher als einzelner ganzteiliger Bauteil hergestellt wurde. Der innere Bautei.1 unterscheidet sich von den bekannten inneren Bauteilen dadurch, daß es sich um einen zusammengesetzten Bauteil handelt, der mehrere Teile aufweist. Der Grundbauteil ist der Spulenkörper 22. Dieser Spulenkörper 22 ist eine zylinderförmige Spule, die zwei Ringlippen 24 oder. Flansche an jedem Ende aufweist. Der Spulenkörper 22 und die Ringlippen 24 sind derart gestaltet, daß sie in^die Oberfläche eingesetzt werden können, die durch die konkave innere Oberfläche 18 des äußeren Bauteils 12 gebildet wird. Dies ist am besten aus den Fig. 2, 5» 6 und IO zu erkennen.

Der Spulenkörper 22 und die zugeordneten Bauteile können derart gedreht werden, daß deren Längsachse senkrecht zur Längsachse des äußeren Lagerringes 12 verläuft. Wenn der Spulenkörper derart gedreht ist, daß die konvexe äußere Oberfläche des inneren Bauteiles 20 freiliegt, ist zu erkennen, daß im wesentlichen die gesamte konvexe Oberfläche des inneren Bauteils durch wenigstens drei Segmente 26 gebildet wird. Es können wenigstens drei Segmente 26 gleicher Abmessung am Spulenkörper 22 vorgesehen sein. Die ringförmigen Lippen 24 oder die Flansche halten die Segmente 26 und den Spulenkörper 22 in axialer Richtung zusammen. Die Segmente 26 können jedoch vom Spulenkörper 22 abgenommen werden, wenn der Spulenkörper in der oben beschriebenen Art gedreht ist. Jedes Segment 26 kann vom Spulenkörper 22 abgenommen werden, wobei dann der Spulenkörper vollkommen frei von Segmenten 26 zurückbleibt. Danach kann der Spulenkörper als Ganzes vollständig aus dem äußeren Bauteil 12 herausgenommen werden. Es ist zu erkennen, daß.der innere Bauteil vollständig auseinandergenommen und vom äußeren Bauteil 12 entfernt werden kann, ohne daß der äußere Bauteil entfernt werden muß oder ohne daß die Lage des äußeren Bauteils gegenüber seiner nichtdargestellten Halterung verändert werden muß. Dieses Merkmal

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ist von Bedeutung, wenn der äußere Laufring fest an einer Halterung montiert ist, beispielsweise mittels eines Preßsitzes od. dgl. Bei der Anwendung in Plugzeugen kann ein neuer innerer Bauteil schnell und leicht eingesetzt werden, ohne daß irgendein anderer Teil des Flugzeuges gestört wird, mit Ausnahme des Teiles, der direkt am inneren Bauteil 20 befestigt ist.

Ein zusätzliches sehr wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Abmessungen des inneren Bauteiles dadurch bestimmt werden können, daß die Abmessungen der konvexen äußeren Oberfläche, die durch die Segmente 26 gebildet wird, verändert werden. Durch eine Veränderung dieser Abmessungen kann ein Verschleiß der inneren konkaven Oberfläche des äusseren Bauteiles 12 aufgeholt werden, wodurch die gesamten Lagertoleranzen des Lagers 10 aufrechterhalten werden können.

Ein zusätzliches sehr wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß dieses von Natur aus eine zweite Lageroberfläche oder eine Redundanzlageroberfläche aufweist. Die inneren Oberflächen 28 des Segmentes 26 und die äußere Oberfläche 30 des Spulenkörpers 22 können insbesondere eine zweite Lageroberfläche bilden. Diese Lageroberfläche erhält dann Bedeutung, wenn eine Störung zwischen dem inneren Bauteil und dem äußeren Bauteil an der Lageroberfläche vorliegt, die durch die konkave innere Oberfläche des äußeren Bauteiles 12 und die konvexe äußere Oberfläche des inneren Bauteiles 20 gebildet wird. Wenn hier irgendeine Störung vorliegt, die durch eine Korrosion hervorgerufen werden kann oder durch Schmutz "u. dgl., erlaubt die zweite Lageroberfläche zwischen den sphärischen Segmenten 26 und dem Spulenkörper 22 eine gewisse Bewegungsmöglichkeit. Diese Bewegung kann ferner dadurch verbessert werden, daß die verschiedenen Oberflächen mit einem selbstschmierenden Kunststoff, wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen, beschichtet werden.

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Die ringförmigen Lippen 2*1 können so geformt sein, daß deren äußere Oberfläche eine Portsetzung der sphärischen Oberfläche der Segmente bildet. Zusätzlich kann die äußere Oberfläche der ringförmigen Lippen durch andere Formen gebildet werden, beispielsweise durch Sehnenabschnitte, die sich unter der sphärischen Oberfläche erstrecken, welche durch die äußere Oberfläche der Segmente 26 gebildet wird. Zusätzlich können die ringförmigen Lippen derart verkürzt sein, daß sie lediglich die axiale Lage der Segmente 26 am Spulenkörper 22 aufrechterhalten und keine Verlängerung der Lageroberflächen der Segmente 26 bilden.

Durch die Erfindung wird eine erhebliche Verbesserung der Wartung von sphärischen Lagern im freien Gelände ermöglicht, ohne daß es erforderlich ist, daß der äußere Laufring verschoben oder herausgenommen werden muß. Dies ist ohne irgendeinen Kompromiß bezüglich der Lagerleistung, beispielsweise durch eine Verminderung der Gesamtlageroberfläche möglich, wobei dieses für die bisher bekannten Lager, wie beispielsweise das Messerschmidt-Lager typisch ist.

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Claims

Patentansprüche

I'.) Sphärisches Lager mit einem inneren Laufring und einem äußeren Laufring, wobei die innere Oberfläche des äußeren Laufringes eine konkave sphärische Fläche ist und die äußere Oberfläche des inneren Laufringes eine komplementäre konvexe sphärische Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Bauteil· einen Spulenkörper und wenigstens drei sphärische Segmente aufweist, die in axialer Richtung am Spulenkörper verriegelt oder verblockt sind.
2. Sphärisches Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper zwei ringförmige Lippen aufweist, die an jedem Ende angeordnet sind, daß diese ringförmigen Lippen die Segmente am Spulenkörper derart halten, daß diese mechanisch am Spulenkörper verriegelt sind, wenn der innere Bauteil sich in seiner Betriebsstellung befindet.
3. Sphärisches Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Lippen des Spulenkörpers eine äußere Oberfläche haben, die ein Sehnenabschnitt ist, der die konvexe sphärische Oberfläche des inneren Bauteiles unterspannt .
4. Sphärisches Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Lippen derart bemessen sind, daß sie innerhalb der konkaven sphärischen Oberfläche des äußeren Bauteiles gedreht werden können.
5. Sphärisches Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei sphärische Segmente vorgesehen sind und daß diese Segmente im wesentlichen die gesamte Lageroberfläche des inneren Bauteiles bilden.

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6. Sphärisches Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche der sphärischen Segmente und
die äußere Oberfläche des Spulenkörpers eine zweite Lageroberfläche bilden.
7. Sphärisches Lager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche des Spulenkörpers mit einem selbst-

■ schmierenden Kunststoff beschichtet ist.
8. Sphärisches Lager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche der sphärischen Lagersegmente
mit einem selbstschmierenden Kunststoff beschichtet ist.
9. Sphärisches Lager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche der sphärischen Segmente eine im wesentlichen zylindrische Lageroberfläche bilden und daß
die äußere Oberfläche des Spulenkörpers eine komplementäre zylindrische Lageroberfläche bildet.
10. Sphärisches Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Lippen des Spulenkörpers eine äußere
Oberfläche aufweisen, die eine Fortsetzung der konvexen
sphärischen Oberfläche ist, die durch die äußere Oberfläche der Segmente gebildet wird.
11. Sphärisches Lager nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß drei gleichgroße sphärische Segmente vorgesehen sind.
12. Verfahren zum Zusammenbau eines sphärischen Lagers, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spulenkörper hergestellt wird, der zwei ringförmige Lippen an jedem Ende aufweist, die derart bemessen sind, daß sie in die konkave sphärische innere Oberfläche eines äußeren Bauteiles des sphärischen Lagers passen, daß wenigstens drei sphärische Segmente in den Spulenkörper

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derart eingesetzt werden, daß ein innerer sphärischer Bauteil eines sphärischen Lagers gebildet wird, welcher eine konvexe sphärische äußere Oberfläche hat, daß der zusammengebaute sphärische innere Teil in die Betriebsstellung im äußeren Bauteil gedreht wird.

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