DE29924107U1

DE29924107U1 - Schwenkbares Gleitlager

Info

Publication number: DE29924107U1
Application number: DE29924107U
Authority: DE
Original assignee: Buemach Engineering International BV
Current assignee: Buemach Engineering International BV
Priority date: 1998-09-09
Filing date: 1999-05-15
Publication date: 2001-12-13
Anticipated expiration: 2009-05-16

Description

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Schwenkbares Gleitlager

Die Erfindung bezeichnet ein schwenkbares Gleitlager, das in weiten Bereichen der mobilen Antriebstechnik angewendet werden kann und insbesondere auf dem Gebiet der Hydraulik und Pneumatik als Gelenkkopf mit kardanischer Lagerung einsetzbar ist.

Aus der Internationalen Patentklassifikation (IPC) sind einstellbare Lager zum Ausrichten oder Positionieren bekannt, deren Einordnung in die Klasse F16C 23/00 erfolgt, Gleitlager mit dieser Eigenschaft werden in der Klasse F16C 23/02 eingeordnet. Die selbsteinstellenden Gleitlager sind in der Klasse F16C 23/04 erfasst.

Selbsteinstellende Gleitlager können als kardanische Gelenklager ausgeführt sein, die aus einem monolithischen Innenring und einem radial geschlossenen Außenring bestehen. Gewöhnlich weist der Außenring eines Gelenklagers an seinem Innendurchmesser zumeist eine, passend zur teilkugeligen Oberfläche des Innenrings sphärisch gekrümmte, als Tragfläche dienende, Innenfläche auf und beide Oberflächen stehen in ständigem Gleitkontakt, wobei diese zueinander beweglich sind. Sie besitzen im Schnittpunkt der drei Raumachsen des schwenkbaren Gleitlagers den Freiheitsgrad drei und können bei der Bewegungsübertragung größere Kräfte aufnehmen. Dem jeweiligen Anwendungszweck zugeordnet sind die verschiedensten Materialpaarungen für Innen- und Außenring im Gebrauch. In der Technik wird zwischen Wartungspflichtigen, wartungsfreien und den wartungsarmen Gelenklagern unterschieden. Wartungspflichtige Gelenklager werden über eine am Außenring eingebrachte radial umlaufende Nut mittels ei-

ner Schmierungsbohrung in dieser mit Schmiermitteln versorgt.

Neben den Gelenklagern, die eine formschlüssige Kopplung der Achse oder Welle über die Oberfläche der zylindrischen Büchse mit dem Innenring aufweisen, sind auch Ausführungen bekannt, bei denen die Bohrung des Innenrings als zusätzliches Loslager dient und Axialbewegungen zuläßt. Zur Verminderung der Verunreinigung der Gleitflächen können insbesondere am Außenring Lippendichtungen angeordnet sein.

Wartungsfreie schwenkbare Gleitlager sind mit einer hochverschleißfesten Gleitschicht auf der sphärischen Innenfläche des Außenrings ausgerüstet, zumeist auf Basis von Polytetrafluorethylen, gefüllt mit den jeweiligen Anforderungen angepaßten Füllstoffen.

In anderen schwenkbaren Gleitlagern werden auch die klassischen Gleitlagerwerkstoffe, die gute Notlaufeigenschaften aufweisen, wie zum Beispiel Rotguß, eingesetzt.
Der Außenring kann in besonderen Fällen axial geteilt und über lösbare Verbindungselemente miteinander verbunden sein.

Ein derartiges Gelenklager wird im Gebrauchsmuster DE 9016971 beschrieben. Das, insbesondere für Stangenköpfe ausgebildete Gelenklager, besteht aus einem quer zur Achsrichtung geteilten Außenring mit jeweils einem, an dessen Außenseite umlaufenden, radial nach innen gerichteten Steg geringer axialer Breite, dessen Hälften durch axiale Stehbolzen miteinander verbunden sind und einem Innenring mit sphärischer Mantelfläche. Im montierten Zustand des Gelenklagers liegen die Stege unter Vorspannung auf der Mantelfläche des Innenrings an. Die Gleitfläche des Innenrings wird vom Außenring nicht vollflächig getragen. Mit einem

derartigen Gelenklager lassen sich deshalb im Verhältnis zur Lagergröße nur geringere Kräfte übertragen. Zum Austausch des Innenrings ist der Außenring zumindest teilweise zu demontieren.

In der Offenlegungsschrift DE 3039023 wird ein aus einem Rohrstück hergestellter Innenring eines Gelenklagers beschrieben, dessen teilkugelige Lauffläche im mittleren Bereich am Umfang eine nach innen gerichtete Sicke aufweist. Der Innendurchmesser des Rings ist gleich dem Innendurchmesser im Bereich der Sicke. Die Sicke dient im Bereich der Lauffläche zur Versorgung mit Schmiermittel. Nachteilig an dieser Lösung ist insbesondere die Aufnahme der Welle oder Achse an nur drei Mantellinien des Innenrings, die nicht in allen Fällen den auftretenden Belastungen gewachsen ist.

Eine spezielle Möglichkeit zur Ausbildung der sphärischen Tragfläche im Außenring einer Kugelgelenklagereinheit beschreibt DE 4222803. Der Außenring dieser schmiermittelfreien Kugelgelenklagereinheit ist mit einer, an ihrer Innenseite gute Schmiereigenschaften aufweisenden, mehrschichtigen Gleitbüchse versehen, die mit diesem fest verbunden ist. Bei Verschleiß ist das Auswechseln der Gleitbüchse nicht möglich, der Innenring ist auch nicht auswechselbar.
Weiterhin bekannt sind auch geteilte Außenlagerbüchsen, die aus mehreren Segmenten, die auch kippbar sein können, bestehen. Mit diesen Lagersegmenten lässt sich kein Innenring für ein schwenkbares Gleitlager realisieren.
Allen bisher bekannten Lösungen ist gemeinsam, dass bei Verschleiß das Gelenklager als ganze Einheit gewechselt werden muss, lediglich bei Gelenklagern mit geteiltem Außenring ist das Wechseln des Innenrings, jedoch unter zu-

mindest teilweiser Demontage des Außenrings, möglich. In beiden Fällen ist entsprechender Montageaufwand erforderlich, der neben den hohen Kosten für Ersatzteile und Arbeitsaufwand erhebliche Ausfallzeiten der betroffenen Ausrüstungen verursacht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Realisierung eines schwenkbaren Gleitlagers, dessen Gleitschicht des Innenrings bei Verschleiß oder Defekt mit geringem Montageaufwand innerhalb kürzester Zeit ohne den zugehörigen Außenring gewechselt werden kann. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht in der Möglichkeit, zusätzlich die Lagerbüchse zu wechseln, wodurch diese speziellen Aufgabenstellungen angepasst werden kann.

Die Aufgabe wird durch die in den Schutzansprüchen 1, 10 und 11 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das Wesen der Erfindung liegt in der aus Kugelkalottensegmenten gebildeten Gleitfläche des Innenrings eines schwenkbaren Gleitlagers mit geschlossenem Außenring, der aus mindestens drei Kugelkalottensegmenten besteht, die an deren Außenkontur die Gleitfläche bilden. Die Innenkontur dient zur Aufnahme einer Formbüchse mit Fixierelementen, vorteilhaft axialen Stegen und prismatischer, zumeist zylindrischer Bohrung, wobei die Formbüchse so dimensioniert ist, dass deren Außendurchmesser die Kugelkalottensegmente in die Gleitebene drückt und formschlüssig in dieser hält. Die Formbüchse weist hierbei zu den Kugelkalottensegmenten alternierend Stege auf, deren Breite die formschlüssige Lage-

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Zuordnung der Kugelkalottensegmente am Umfang der Formbüchse gewährleistet. Die axiale Länge der Stege entspricht vorteilhaft der axialen Länge der Formbüchse, deren Kontur an den beiden axialen Enden vorteilhaft dem sphärischen Querschnitt angepasst ist. Der größte äußere Durchmesser der Formbüchse über die Stege ist vorteilhaft dem kleinsten Innendurchmesser der Kontur des Außenrings angepasst.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Gleitfläche des Innenrings des schwenkbaren Gleitlagers kann aus einer Kombination von Kugelkalottensegmenten unterschiedlicher Eigenschaften, z.B. hoher statischer Tragfähigkeit neben solchen mit begünstigenden Schmiereigenschaften, bestehen, so dass wartungsarme schwenkbare Gleitklager hoher Tragfähigkeit ausführbar sind.

Durch geeignete Wahl der Materialpaarung der Gleitflächen des Innenrings und der Gleitfläche des Außenrings werden die Kugelkalottensegmente des Innenrings als Verschleißteile ausgebildet. Verschlissene Kugelkalottensegmente können nach Herausschwenken des Innenrings aus der radialen Ebene des Außenrings einzeln ausgetauscht werden. Hierdurch wird es möglich, insbesondere den gesamten Reparaturaufwand zu vermindern, der sonst beim kompletten Wechsel eines schwenkbaren Gleitlagers, oder bei geteilten Lagern dessen Innenrings, erforderlich wäre. Die wirtschaftliche Verfügbarkeit der mit derartigen Lagern ausgestatteten Ausrüstungen wird erhöht.

Vorteilhaft lässt sich ebenfalls die Formbüchse wechseln.

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Günstigerweise lässt sich auch ein Baukastensystem aus beliebig angepaßten Formbüchsen und Kugelkalottensegmenten mit speziellen Eigenschaften zur Ausbildung schwenkbarer Gleitlager herstellen, die bei gleicher Ausbildung des Außenrings verschiedene Bohrungsdurchmesser aufweisen. Die Büchse selbst kann als zusätzliches Gleitlager ausgebildet sein. Mit der Auswahl und Kombination von verschiedenen Kugelkalottensegmenten ist die sofortige Anpassung von schwenkbaren Gleitlagern an besondere Einsatzgebiete sowie Anforderungen möglich.

Vorteilhaft lassen sich die Stege der Formbüchse auch als Depotkammern zur zusätzlichen Aufnahme von Schmiermittel und besseren Versorgung der Gleitfläche zwischen Innen- und Außenring ausbilden.

Des weiteren besteht eine vorteilhafte Weiterbildung in der Ausbildung des Außenrings als Bestandteil eines Getriebeglieds, indem die teilkugelige Innenkontur in das Getriebeglied selbst eingearbeitet sein kann.
Prinzipiell kann die Formbüchse ohne axiale Stege ausgeführt sein, indem Fixierungselemente zum Eingriff in entsprechende Aussparungen der Kugelkalottensegmente zur formschlüssigen Kopplung mit der Formbüchse vorhanden sind.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des schwenkbaren Gleitlagers besteht in der Ausbildung des Innenrings aus Kugelkalottensegmenten, wobei nur zur Montage und Demontage eine prismatische Montageformbüchse, welche anstelle der Achse eingeführt ist, mit einer axialen Länge entsprechend der Breite des Außenrings verwendet wird und bei funktionsgemä-

ßer Anwendung die Fixierung der Kugelkalottensegmente ausschließlich durch die prismatische Achse erfolgt.

Es ist vorstellbar, dass der Innenring des schwenkbaren Gleitlagers mit seiner sphärischen Gleitfläche aus nur zwei Kugelkalottensegmenten besteht, die an ihren Trennflächen aus der radialen Lage gegeneinander schwenkbar und somit separat austauschbar sind.

Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit die Kugelkalottensegmente des Innenrings des schwenkbaren Gleitlagers in zweigeteilter Form mit einer Formbüchse mit Stegen auszuführen, wobei die Summe der beiden Segmenthöhen nicht größer als der kleinste Innendurchmesser des Außenrings ist.

Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel an Hand von
Fig. 1 als Teilschnitt des schwenkbaren Gleitlagers
Fig. 2 als Halbschnitt des schwenkbaren Gleitlagers
Fig. 3 als Halbschnitt eines Gelenkkopfs
näher erläutert.

Nach Fig.l und Fig.2 besteht ein schwenkbares Gleitlager aus einem Außenring 1 mit einem Innenring, welcher aus einer Formbüchse 2 mit prismatischer Bohrung 3, vorzugsweise zylindrisch, an deren Umfang je drei Kugelkalottensegmente 4 mit einer Gleitschicht 5 alternierend mit Stegen 6 angeordnet sind, gebildet wird. Die Kugelkalottensegmente 4 bilden die sphärische Gleitfläche des Innenrings, wobei sich alternierend zwischen den einzelnen Kugelkalottensegmenten 4 die Stege &bgr; mit Depotkammern 7 für Schmiermittel befinden. Die Zufuhr geeigneter Schmiermittel kann bei Er-

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fordernis durch eine Schmiermittelbohrung 8 im Außenring 1 erfolgen. Zum Austausch der Kugelkalottensegmente 4 des Innenrings wird dieser gedreht und soweit aus der radialen Ebene des schwenkbaren Gleitlagers herausgekippt, dass eines der Kugelkalottensegmente 4 von der Formbüchse 2 abgenommen werden kann. Die anderen Kugelkalottensegmente 4 sind nach Verdrehen der Formbüchse 2 ebenso entnehmbar und können problemlos ausgetauscht werden. Die Formbüchse 2 kann optional aus dem Außenring 1 entnommen werden. Die Montage erfolgt in umgekehrter Reihenfolge.

Nach Fig.3 besteht eine mögliche Variante zur Ausbildung eines schwenkbaren Gleitlagers aus einem Gelenkkopf 9 in dessen flachem Endstück eine Lagerbohrung mit sphärischer Innengleitflache 10 eingearbeitet ist, die als Außenring 1 dient, in dem der Innenring, bestehend aus der Formbüchse 2 und den Kugelkalottensegmenten- 4 dreh- und schwenkbar gelagert ist. Der Gelenkkopf 9, der mit einem Hydraulikzylinder 11 verbunden ist, überträgt dessen aufgebrachte Kräfte über den Innenring des schwenkbaren Gleitlagers auf eine, mit der Bohrung 3 der Formbüchse 2 formschlüssig verbundenen Achse 12, auf ein Getriebeglied 13.

	Verwendete Bezugszeichen	Außenring
9	1	Formbüchse
2	prismatische Bohrung
3	Kugelkalottensegment
4	Gleitschicht
5	Steg
6	Depotkammer
7	Schmiermittelbohrung
8	Gelenkkopf
9	sphärische Innengleitflache
10	Hydraulikzylinder
11	Achse
12	Getriebeglied
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Claims

1. Schwenkbares Gleitlager, bestehend aus einem Außenring (1) und einem Innenring, welcher in der sphärischen Gleitfläche schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring aus mindestens drei Kugelkalottensegmenten (4) besteht, deren Außenkonturen die sphärische Gleitfläche bilden und deren Innenkontur zur formschlüssigen Fixierung an einer Formbüchse (2) mit prismatischer Bohrung (3) dient und so dimensioniert ist, dass einzelne Kugelkalottensegmente (4) durch Drehung und Schwenkung des Innenrings austauschbar sind.

2. Schwenkbares Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach Entfernung aller Kugelkalottensegmente (4) die Formbüchse (2) aus dem Außenring (1) herausnehmbar ist.

3. Schwenkbares Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Gleitfläche des Innenrings des schwenkbaren Gleitlagers aus einer Vielzahl von Kugelkalottensegmenten (4) unterschiedlicher Eigenschaften besteht.

4. Schwenkbares Gleitlager nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur der Kugelkalottensegmente (4) des Innenrings als Verschleißteile ausgebildet werden.

5. Schwenkbares Gleitlager nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei gleichem Außenring (1) der Innenring aus einem Baukastensystem mit maßlich verschiedenen Formbüchsen (2) und Kugelkalottensegmenten (4) ausgebildet werden kann, wobei die Formbüchsen (2) unterschiedliche prismatische Bohrungsdurchmesser und/oder Außendurchmesser aufweisen können und/oder für verschiedene Kugelkalottensegmentanzahlen ausgeführt sind.

6. Schwenkbares Gleitlager nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (6) der Formbüchse (2) als Depotkammer (7) für Schmiermittel ausgebildet sind.

7. Schwenkbares Gleitlager nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die sphärische Innenkontur des Außenrings (1) Bestandteil eines Gelenkkopfes (9) ist, der als Getriebeglied (13) einer kinematischen Kette in Anwendung ist.

8. Schwenkbares Gleitlager nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die sphärische Innenkontur des Außenrings (1) direkt in ein Getriebeglied eingearbeitet ist.

9. Schwenkbares Gleitlager nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die prismatische Bohrung (3) der Formbüchse (2) als zusätzliches Gleitlager ausgebildet ist.

10. Schwenkbares Gleitlager, bestehend aus einem Außenring (1) und einem Innenring, welcher in der sphärischen Gleitfläche schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring aus Kugelkalottensegmenten (4) besteht, die Fixierung der Kugelkalottensegmente (4) ausschließlich durch die prismatische Achse (12) erfolgt.

11. Schwenkbares Gleitlager, bestehend aus einem Außenring (1) und einem Innenring, welcher in der sphärischen Gleitfläche schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring aus zwei Kugelkalottensegmenten (4) gebildet ist.

12. Schwenkbares Gleitlager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelkalottensegmente (4) an einer Formbüchse mit Stegen (6) ausgeführt sind, wobei die Summe der beiden Segmenthöhen nicht größer als der kleinste Innendurchmesser des Außenrings (1) ist.