DE3517895C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kalottengleitlager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Lagern dieser Art kann sich die Gleitplatte gegenüber dem Lagerunterteil nur in einer durch die Führungsleisten vorgegebenen Richtung verschieben. Eine Verschiebung quer dazu wird durch die Stützflächen der Führungsleisten blockiert, so daß über diese Stützflächen Horizontalkräfte in das Lagerunterteil eingeleitet werden können.

Neben einem Gleiten der Lagerteile aufeinander in der vor­ gegebenen Verschiebungsvorrichtung überträgt die zwischen den Lagerteilen angeordnete Kalotte auch Kippbewegungen um die beiden in der Horizontalebene liegenden Achsen so­ wie Drehbewegungen um die vertikale Achse des Lagers.

Während eine Kippbewegung um die senkrecht zur Verschie­ bungsrichtung verlaufende horizontale Lagerachse über eine Verdrehung der Kalotten gegenüber dem Lagerunterteil pro­ blemlos möglich ist, können bei Kippbewegungen um die in der Verschiebungsrichtung verlaufende horizontale Lager­ achse und bei Drehbewegungen des Lagers um dessen Verti­ kalachse Zwängungen im Bereich der Führungsleisten auf­ treten, die über eine hohe Kantenpressung zu einer vor­ zeitigen Zerstörung der Gleitflächen führen können.

Aus der GB-PS 12 51 199 ist bereits ein Kalottengleitla­ ger der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art bekannt. Bei diesem Kalottengleitlager sind die in einer stirnseitig geschlossenen Nut angeordneten Führungslei­ sten als um ihre Längsachse verschwenkbare Kippleisten ausgebildet, da diese Leisten mit Spiel zwischen ihrer Ober- und Unterseite und den Nutwänden angeordnet sind, während der Zwischenraum zwischen den Kippleisten und dem Nutgrund mit einer elastomeren Einlage ausgefüllt ist. Damit können bei dem bekannten Kalottengleitlager Kippbewegungen um die in der Verschiebungsrichtung ver­ laufende horizontale Lagerachse auftreten, ohne daß dies zu Zwängungen im Bereich der Führungsleisten führt.Bei einer Drehbewegung des Lagers um seine Vertikalachse sind bei dem bekannten Kalottengleitlager jedoch Zwän­ gungen im Bereich der vertikalen Stützflächen unvermeid­ lich, da die die Führungsleiste aufnehmende Nut stirn­ seitig geschlossen ist und sich die Führungsleiste un­ mittelbar an die Nutenden anschließt, so daß die Führungs­ leiste einer Drehbewegung des Lagers um die Vertikalach­ se nicht folgen kann, da eine solche Drehbewegung durch die Nutenden verhindert ist. Dies hat zur Folge, daß die Gleitflächen der vertikalen Stützflächen in den Endbe­ reichen der Führungsleisten vorzeitig zerstört werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kalotten­ gleitlager der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebe­ nen Art so weiterzuentwickeln, daß Zwängungen zwischen den aufeinander gleitenden Lagerteilen im Bereich der vertikalen Stützflächen auch bei Verdrehungen des La­ gers um die vertikale Lagerachse zuverlässig vermieden sind.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale ge­ löst.

Bei dieser Ausgestaltung kann die aus der Nut vorstehen­ de Deckleiste, die die Stützfläche zwischen der Gleit­ platte und dem Lagerunterteil bildet, einer Drehbewegung der Gleitplatte unter entsprechender Verformung der ela­ stomeren Einlage zwängungsfrei innerhalb der Nut folgen. Die Deckleiste tritt hierbei an ihrem einen Ende tiefer in die Nut ein, während sie mit ihrem anderen Ende ent­ sprechend aus der Nut austritt.

In allen Bewegungsphasen des erfindungsgemäßen Kalot­ tengleitlagers können über die Deckleisten unter ent­ sprechender Verformung der elastomeren Einlagen die auftretenden Horizontallasten durch Beanspruchung der elastomeren Einlagen, also eines auf kleinstem Raum un­ tergebrachten Übertragungselementes, in das Lagerunter­ teil eingeleitet werden. Dabei ist die Dicke der ela­ stomeren Einlage so zu bemessen, daß die bei der Verfor­ mung auftretenden Schubspannungen im zulässigen Bereich bleiben, während ein Auspressen des elastomeren Materi­ als durch die Bewegungsspalte zwischen der Deckleiste und der diese umgebenden Nutwand mit Sicherheit vermie­ den sein muß.

Mit Vorzug ist vorgesehen, daß die Deckleisten leicht ballige, wenigstens im Kantenbereich abgerundete Stirnseitenflächen aufweisen. Diese Ausbildung stellt die ungehinderte Verdrehbarkeit der Deckleisten um die vertikale Achse innerhalb der Nuten sicher, da ein Ver­ kanten der Deckleisten in den Nuten mit Sicherheit ausgeschlossen ist.

Weiterhin ist vorteilhaft vorgesehen, die Stützflächen der Deckleisten durch eine Auflage aus einem Gleitwerk­ stoff zu bilden, damit, zum Beispiel, bei der Übertra­ gung von Horizontalkräften Reibung weitgehendst vermie­ den wird.

Bereits bei geringen Verdrehwinkeln um die Lagerhoch­ achse ergibt sich aufgrund der relativ großen Länge der Kippleiste ein relativ großer Verschiebeweg der Deckleiste an deren beiden Enden. Versuche haben ge­ zeigt, daß bei einer vollständig kompakten Ausbildung der elastomeren Einlage der Verformungswiderstand ge­ genüber einer solchen Verdrehung der Deckleiste in der Nut zu groß wird, so daß die Deckleiste der Drehung des Lagers nicht ausreichend folgen kann. Bei Verwendung von geschäumtem Elastomermaterial, wie zum Beispiel Zell­ kautschuk, könnte zwar eine relativ große Verdrehung der Deckleiste aufgenommen werden, jedoch hält dieses Material größeren Pressungen nicht stand, insbesondere wenn diese Pressungen als Wechselbeanspruchung auf­ gebracht werden, wie dies bei Brückenbauwerken aufgrund der zeitlichen Veränderungen der Verkehrsbelastungen und infolge Windeinwirkung der Fall ist. Dieses Problem ist vorteilhaft dadurch gelöst, daß eine kompakte ela­ stomere Einlage in den beiden Endbereichen mindestens zwei übereinander angeordnete Bohrungen aufweist, wo­ durch diese Endbereiche ausreichend verformungsfähig sind. Im mittleren Bereich der elastomeren Einlage liegt dann ein kompaktes, hochbelastbares elastomeres Kissen vor, so daß unter gleichmäßigem Druck auf die Decklei­ ste nur eine geringe Druckverformung der elastomeren Einlage stattfindet, während andererseits die Verdre­ hungen der Deckleisten um die Vertikalachse ohne weite­ res möglich sind.

Dabei läßt sich die angestrebte Wirkung auch durch Hohl­ kammern anderer Form in den Endbereichen der elastomeren Einlagen erzielen.

Die Nuten, in die die Kippleisten aufgenommen sind, können in dem Lageroberteil ausgebildet sein, wobei sie sich jeweils in einer Führungsleiste befinden können, die an der Gleitplatte beispielsweise durch Schweißen angesetzt sind.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung sind die Nuten in dem Lagerunterteil ausgebildet, wobei sie sich in einem Vierkantprofilteil des Lagerunterteils befinden.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kalottengleitlagers in einem Schnitt durch die vertikale Lagerachse z (Hochachse),

Fig. 2 in einer sehr schematischen Darstellung einen horizontalen Längsschnitt durch eine Fuge und die darin aufgenommene Kippleiste,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einer weiteren Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Kalottengleitlagers in einem Schnitt durch die vertikale Lager­ achse z,

Fig. 4a und 4b eine erste Ausführungsform einer elasto­ meren Einlage in einem vertikalen Längsschnitt und einer Stirnansicht und

Fig. 5a und 5b eine zweite Ausführungsform der elasto­ meren Einlage in einem vertikalen Längsschnitt und einer Stirnansicht.

In Fig. 1 sind außer der vertikalen Lagerachse z, die im folgenden kurz "Hochachse" genannt wird, auch die anderen Lagerachsen, nämlich die zur Verschiebungsrichtung paral­ lele Lagerachse x, im folgenden "Verschiebungsachse" ge­ nannt, und die quer zur Verschiebungsrichtung verlaufen­ de horizontale Lagerachse y, im folgenden "Querachse" ge­ nannt, eingezeichnet. Die Kalotte 1 des Lagers kann sich um die drei genannten Raumachsen verdrehen, nämlich in Richtung der Doppelpfeile ϕ x, ϕ y und ϕ z.

Die Kalotte 1 besitzt an ihrer Oberseite eine darin gering­ fügig versenkt angeordnete horizontale Gleitschicht 2, die z. B. aus PTFE bestehen kann. Mit ihrer sphärischen Unter­ seite ist die Kalotte 1 auf einer entsprechend sphärisch gekrümmten weiteren Gleitschicht 3 abgestützt, die in ei­ ner entsprechenden konkav gekrümmten Ausnehmung des Lager­ unterteils 4 aufgenommen ist. Eine Gleitplatte 5 als Lager­ oberteil liegt auf der ebenen Gleitschicht 2 verschieblich auf und besitzt an seiner Unterseite eine weitere Gleit­ schicht 6, die z. B. aus einem an der Gleitplatte 5 befestig­ ten dünnen Gleitblech aus austenitischem Stahl bestehen kann.

Die Verschiebungsrichtung parallel zur Verschiebungsachse x ist durch die beidseitig vorhandenen Deckleisten 7 vor­ gegeben, die in dem Lagerunterteil 4 aufgenommen und gegen­ über einer Stützleiste 9 des Lageroberteils horizontal abgestützt sind. Die Stützfläche 10 der Deckleiste 7 ist durch eine Auflage 8 gebildet, die bevorzugt aus einer gleitfähigen, hochelastischen Kunststoffschicht, wie einem Duroplast, oder Sinterbronze ("DU-material"), besteht. Die Deckleiste 7 besteht aus einem Werkstoff hoher Festigkeit, wobei Stahl bevorzugt wird. Die Deckleiste 7 ist in eine Nut 12 mit einem Spiel zwischen ihrer Ober- und Unterseite und den Nutwänden aufgenommen, so daß sie eine Kippbewegung um ihre Längsachse ausführen kann, wobei sie aus der Nut 12 vorsteht. Der Zwischenraum zwischen der Deckleiste 7 und dem Nutgrund ist im wesent­ lichen von einer elastomeren Einlage 11 ausgefüllt. Die Nut 12 ist in einen Vierkantstahl 13 eingearbeitet, der mit dem eigentlichen Lagerkörper 14 des Lagerunterteils 4 fest verbunden ist.

An der Stützleiste 9 der Gleitplatte 5 ist ein Gleit­ blech 15 angeschweißt, das die Gegenfläche zur Stützfläche 10 der Deckleiste 7 bildet.

Wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen ist, sind die Deck­ leisten 7 auch an ihren stirnseitigen Enden mit einem Spiel 16 in den Nuten 12 angeordnet, so daß sie um die Hochachse z verdrehbar sind. Diese Drehung um die Hochachse z wird noch dadurch erleichtert, daß die Deckleisten 7 leicht ballige Stirnseitenflächen 9 aufweisen, wodurch ein Ver­ kanten der Deckleisten 7 in der Nut 12 mit Sicherheit verhin­ dert ist.

Infolge des allseitigen Spiels kann die Deckleiste 7 in der Nut 12 Kippbewegungen um ihre Längsachse und um die Hochachse z des Lagers ausführen, so daß bei diesen Kipp­ bewegungen des Lagers keinerlei Zwängungen im Bereich der Stützfläche 10 der Deckleiste 7 und des Gleitblechs 15 der Stützleiste 9 entstehen. Ein Kippen der Kalotte 1 um die Querachse y ist ohnehin völlig unproblematisch, da sich hierbei lediglich die Stützleiste 9 der Gleit­ platte 5 zur Deckleiste 7 entsprechend schräg ein­ stellt. Dabei ist es vorteilhaft, das Gleitblech 15, wie dargestellt, breiter auszubilden als die Deckleiste 7.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform eines Kalottengleitlagers dargestellt. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Deckleiste 7 mit einem all­ seitigen Spiel in der Nut 12 angeordnet, wenn dies aus der schematischen Darstellung auch nicht zu erkennen ist. Die Deckleiste 7 steht mit ihrem überwiegenden Querschnitts­ anteil aus der Nut 12 vor. Das an der Stützleiste 9 be­ festigte Gleitblech 15 ist ein Edelstahlblech, während die Auflage 8 der Deckleiste 7 ein DU-Streifen ist. Die Stützleiste 9 ist an der Gleitplatte 5 angeschweißt.

In den Fig. 4a und 4b ist eine erste Ausführungsform einer elastomeren Einlage 11 dargestellt, die in dem Kalotten­ gleitlager gemäß Fig. 3 verwendet ist. Diese elastomere Einlage 11 besteht aus einem kompakten Elastomer und hat in ihren beiden Seitenabschnitten jeweils eine Bohrung 17 mit einem kreisförmigen Querschnitt, dessen Maximum in den Stirnseitenflächen 19 der Einlage 11 liegt und zum mitt­ leren Bereich der Einlage 11 hin stetig abnimmt. Im mitt­ leren Bereich der elastomeren Einlage 11 liegt ein kom­ paktes, hochbelastbares elastomeres Kissen ohne jegliche Aussparung vor. Diese Ausbildung ermöglicht bei gleich­ mäßigem Druck auf die Deckleiste 7 eine gute Kraftüber­ tragung bei geringer Druckverformung, während sie an­ dererseits eine Verdrehung der Deckleiste 7 um die Hoch­ achse z möglich macht. Die kompakte elastomere Einlage 11 hält großen Pressungen stand, auch wenn diese als Wechsel­ beanspruchung aufgebracht werden. Dadurch kann die Deck­ leiste 7 in schmaler Form ausge­ führt werden, so daß die Bauhöhe des Lagers klein ge­ halten werden kann.

Die in den Fig. 5a und 5b dargestellte elastomere Ein­ lage 11 enthält in ihren beiden Seitenbereichen zwei übereinanderliegende Bohrungen 18, deren Form derjenigen der Bohrungen 17 entspricht.

Claims (7)

1. Kalottengleitlager mit zwei beidseitig zur Kalotte angeord­ neten, zueinander parallelen, im wesentlichen vertikale Stütz­ flächen zwischen einer Gleitplatte und einem Lagerunterteil bildenden Stützflächen, die jeweils in eine in einem der La­ gerteile eingearbeitete, stirnseitig geschlossene Nut aufge­ nommen sind und eine aus der Nut vorstehende Deckleiste und eine den Zwischenraum zwischen der Deckleiste und dem Nut­ grund im wesentlichen ausfüllende Einlage aus einem kompakten Elastomer aufweisen, wobei die Oberseite und die Unterseite der Deckleisten von den Nutwänden geringfügig beabstandet sind, so daß die Deckleisten um ihre Längsachse kippbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckleisten (7) auch an ihren stirnseitigen Enden mit einem Spiel (16) in den Nuten (12) angeordnet sind, so daß sie um die Hochachse (z-Achse) verdrehbar sind, und daß die elastomeren Einlagen (11) jeweils wenigstens in beiden seit­ lichen Endbereichen in axialer Richtung verlaufende Bohrungen (17, 18) aufweisen, deren Durchmesser jeweils zum Mittelab­ schnitt der Einlage (11) hin abnimmt.

2. Kalottengleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckleisten (7) leicht ballige, wenigstens im Kan­ tenbereich abgerundete Stirnseitenflächen (19) aufweisen.

3. Kalottengleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflächen (10) der Deckleisten (7) durch eine Auflage (8) aus einem Gleitwerkstoff gebildet sind.

4. Kalottengleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Endbereich der Einlagen (11) mindestens zwei übereinander angeordnete Bohrungen (18) ausgebildet sind.

5. Kalottengleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (12) jeweils in einer Führungsleiste (9) an der Gleitplatte (5) vorgesehen sind.

6. Kalottengleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (12) in dem Lagerunterteil (4) vorgesehen sind.

7. Kalottengleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (12) jeweils in einem Vierkantprofil (13) am Lagerunterteil (4) vorgesehen sind.