DE60209678T2

DE60209678T2 - Schmierungsvorrichtung für Gelenklager

Info

Publication number: DE60209678T2
Application number: DE60209678T
Authority: DE
Inventors: Gregory Reniau
Original assignee: Airbus Operations SAS
Current assignee: Airbus Operations SAS
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2022-11-07
Also published as: ATE319945T1; DE60209678D1; FR2831941A1; US20030085321A1; EP1310687B1; ES2260399T3; FR2831941B1; EP1310687A1; CA2410840A1; CA2410840C; US6739786B2

Description

Gebiet der Technik
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die zur Durchführung einer Schmierung eines eine Gelenkkugel umfassenden Lagers aufweist.
Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung, welche die Schmierung eines Kugelgelenks im geschlossenen Kreislauf auf automatische Weise bei Drehbewegungen einer von dem Lager getragenen Achse ermöglicht.
Die Erfindung betrifft insbesondere, jedoch nicht auf einschränkende Weise, Lager, die ein Fahrwerk an der Struktur eines Luftfahrzeugs lagern. In diesem Fall erfolgt die Schmierung bei Einzugs- und Ausfahrbewegungen des Fahrwerks.
Stand der Technik
Ein einziehbares Fahrwerk eines Luftfahrzeugs umfasst bestimmte Teile wie z.B. das Hauptbeschlagteil bzw. die Hauptarmatur des Fahrwerks und die Verstrebung, die mit einer bestimmten Anzahl von drehbar mit der Luftfahrzeugstruktur verbundenen Achsen ausgestattet sind, um ebenso viele Drehachsen (beispielsweise zwei in einer Transversalrichtung in bezug auf das Luftfahrzeug ausgerichtete Drehachse) festzulegen. Diese Drehachsen legen eine Abwärts- und Aufwärtsbewegungskinematik des Fahrwerks in dem Fahrwerkgehäuse des Luftfahrzeugs fest.
Die Verbindung zwischen den verschiedenen Achsen des Fahrwerks und der Luftfahrzeugstruktur wird oft mittels Kugelgelenke aufweisender Lager bewerkstelligt. Diese ermöglichen es, dass zu den von den verschiedenen Drehachsen ermöglichten Drehbewegungen der verschiedenen Achsen des Fahrwerks Schwenkbewegungen in bezug auf die Luftfahrzeugstruktur hinzukommen. Diese Schwenkbewegungen, die auch als "Dreh-/Schwenkerscheinung" ("phénomène de rotulage") bezeichnet werden, ergeben geringfügige Drehungen des Fahrwerks um zwei weitere Drehachsen, welche einen orthogonalen Träger mit der in Betracht kommenden Drehachse festlegen.
Die Dreh-/Schwenkerscheinung erfolgt beispielsweise bei Verformungen der Struktur des Luftfahrzeugs. Diese Verformungen treten insbesondere bei Manövern am Boden (Rollen) oder bei bestimmten Flugphasen auf, während denen starke Belastungen auf die Struktur einwirken können.
Die Kugelgelenke dieser Kugelgelenklager umfassen für gewöhnlich einen Kern (noix), der sich in einem Käfig (cage) drehen/schwenken kann. Ein Herstellungsverfahren eines solchen Kugelgelenks ist in dem Dokument US-A-1 693 748 beschrieben. Der Käfig ist hierbei aus einem einzigen Teil hergestellt, von dem ein erstes Ende vor dem Einführen des Kerns in den Käfig zu einer gewünschten Form bearbeitet wird. Ein ringförmiger Vorsprung ist außerhalb des Käfigs an dessen zweitem Ende ausgebildet. Anschließend wird dieses zweite Ende des Käfigs verformt, indem der Käfig in seine Halterung gezwungen wird. Dies hat die Auswirkung, dem Käfig seine definitive Form zu verleihen und in ihm den Kern einzuschließen.
Wenn die Dimensionen des Kugelgelenks groß sind, ist dieses Verfahren schwer umzusetzen. In diesem Fall kann der Käfig aus zwei sekundären Halbkäfigen zusammengesetzt werden, die in einen zylindrischen Primärkäfig eingesetzt werden, um die Montage des Kerns zu ermöglichen.
Die vorgenannten Verformungen der Luftfahrzeugstruktur können Relativbewegungen des Kerns in bezug auf den Käfig hervorrufen, die der bereits erwähnten Dreh-/Schwenkerscheinung entsprechen, sowie Translationsbewegungen, ja sogar geringfügige Drehungen der Achse im Inneren des Kerns, wenn diese Achse nicht im Kern blockiert ist.
Diese Bewegungen unter Last lassen Reibungskräfte auf die Kugelgelenke der Lager einwirken. Diese Reibungskräfte sind um so stärker, als die die Verformungen hervorrufenden Belastungen stark sind und der Reibungskoeffizient zwischen den Oberflächen schlecht ist. In dieser Hinsicht ist bekannt, dass der Reibungskoeffizient insbesondere in Abhängigkeit der vorhandenen Materialien und der Schmierung variiert.
Die Reibungskräfte können nun aber zwischen dem Kern und dem Käfig ein Widerstandsmoment erzeugen, welches verhindern kann, dass die Kugelgelenke ihre Funktion voll erfüllen, um die Verformungen auszugleichen. Aufgrund der Reibungskräfte besteht auch das Risiko, dass die Drehung der Achse in dem Kern nicht unter korrekten Bedingungen erfolgt, wenn ein Moment und/oder axiale Kräfte auf die Achse einwirken.
Diese Erscheinungen können manchmal Beschädigungen der Achsen der Fahrwerke zur Folge haben, die beispielsweise auf das Auftreten von Überlastungen zurückzuführen sind, die an den Enden des Lagers aufgrund der Flexion der Achse vorhanden sind, welche eine longitudinale Fehlausrichtung derselben im Lager hervorruft.
Diese Erscheinungen können auch zu einer Drehung der Sekundär-Halbkäfige in dem Primärkäfig führen. Diese Drehung bringt eine Fehlausrichtung der Schmieröffnungen und der Schmierrillen mit sich. Daraus ergibt sich, dass das Schmierfett in den Rillen nicht erneuert werden kann, was eine Beeinträchtigung der unzureichend geschmierten Oberflächen zur Folge haben kann, d.h. eine Beschädigung des Kugelgelenks.
Schließlich können die von den Reibungskräften hervorgerufenen Erscheinungen auch zu Beschädigungen der Beschlagteile führen, welche die Strukturteile des Fahrwerks bilden, wenn diese Momenten und parasitären Kräften ausgesetzt sind.
Diese verschiedenen Probleme sind um so gravierender, je stärker die Verformungen der Flugzeugstruktur sind. Oft nehmen diese Verformungen selbst mit der Elastizität bzw. Nachgiebigkeit des Flugzeugs zu, die im Fall von Flugzeugen großer Dimensionen stärker ist. In diesem Fall müssen die vorgenannten Probleme, die mit den Reibungskräften verbunden sind, mit besonderer Aufmerksamkeit berücksichtigt werden.
Eine bekannte Technik zum Verringern der Reibungskräfte besteht in der Schmierung eines Teils der Kontaktflächen zwischen dem Kern und dem Käfig des Lagers, in dem dieser Kern aufgenommen ist, und andererseits der Kontaktflächen zwischen der Fahrwerkachse und der in dem Kern ausgebildeten Bohrung zur Aufnahme dieser Achse. Diese Schmierung wird durch Einspritzen des Schmierfetts zwischen die Kontaktflächen bei Wartungsvorgängen vorgenommen.
Genauer gesagt sind die zu schmierenden Oberflächen allgemein mit Nuten bzw. Kehlungen versehen, welche die Zirkulation des Schmierfetts und damit seine Verteilung auf diese Oberflächen ermöglicht. Das Schmierfett wird unter Druck mittels einer Pumpe der mit den Nuten bzw. Kehlungen verbundenen Schmiernippel eingespritzt. Das verbrauchte Schmierfett wird aus den Nuten über geeignete Öffnungen ausgestoßen.
Die Wartungsvorgänge werden allgemein im wesentlichen alle 500 Betätigungszyklen der Fahrwerke ausgeführt, was einer Periodizität von etwa 4 Monaten für ein mittleres Frachtflugzeug im Fall einer gewöhnlichen Nutzung entspricht.
Diese Erneuerungstechnik des hier verwendeten Schmierfetts zur Schmierung der Kugellager der Fahrwerke von Luftfahrzeugen stellt mehrere Probleme.
Wie bereits bemerkt wurde, wird das Schmierfett nur periodisch erneuert, und zwar nach einer bestimmten Anzahl von Betätigungen des Fahrwerks zwischen zwei Wartungsvorgängen. Daraus ergibt sich eine Alterung des Schmierfetts, was allgemein eine Verschlechterung seiner Schmiereigenschaften zur Folge hat. Diese Verschlechterung wird durch die Umweltverschmutzung, die Temperaturschwankungen und Druckschwankungen etc. begünstigt.
Wenn außerdem die Menge an neuem Schmierfett, das bei einem Wartungsvorgang eingespritzt wird, ungenügend ist, kann nicht das gesamte verbrauchte Schmierfett von den geschmierten Oberflächen abgestoßen werden. Dies kann zu einer weniger guten Schmierung der Oberflächen führen, weil das verbleibende verbrauchte Schmierfett sich mit dem neuen Schmierfett vermischt. Diese Situation tritt um so wahrscheinlicher auf, als das verbrauchte Schmierfett manchmal die Nuten bzw. Kehlungen verstopfen kann, was seine vollständige Ersetzung durch neues Schmierfett verhindert.
Außerdem wird nach einer bestimmten Anzahl von Betätigungen des Fahrwerks ein Teil des Schmierfetts über die Ränder der geschmierten Oberflächen ausgestoßen. Die Schmierung dieser Oberflächen ist somit weniger zufriedenstellend wegen eines Fehlens von Schmierfett.
Abriss der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist eine Schmiervorrichtung eines Kugellagers, dessen originelle Konzeption eine Erneuerung des Schmierfetts zwischen den Kontaktflächen bei jeder Drehung der Achse in geschlossenem Kreislauf ermöglicht, um insbesondere die Alterung des Schmierfetts, das Risiko eines Schmierfettmangels und das Risiko einer Verstopfung der Nuten durch das verbrauchte Schmierfett zu begrenzen, um die Schmierqualität zu verbessern und den Verbrauch an Schmierfett zu vermindern.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe erfüllt mittels einer Schmiervorrichtung eines Gelenk- bzw. Kipplagers mit Dreh-/Schwenkachse, wobei die Vorrichtung mindestens eine Nut zur Schmierung des Gelenklagers umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung außerdem einen Schmiermittelbehälter umfasst, der mit der Nut über einen geschlossenen Kreislauf verbunden ist, Pumpmittel, welche das Schmiermittel in dem Kreislauf zwischen dem Behälter und der Nut zirkulieren lassen können, sowie Mittel zum Betätigen der Pumpmittel unter der Wirkung einer Drehbewegung der Dreh-/Schwenkachse.
Diese Vorrichtung ermöglicht die Erneuerung des Schmiermittels, d.h. im allgemeinen des Schmierfetts, zwischen den geschmierten Oberflächen des Lagers bei jeder Drehung der Dreh-/Schwenkachse. Je nach der Kapazität des Reservoirs wird das Schmierfett also nicht so häufig benutzt als wenn eine Schmiervorrichtung nach dem Stand der Technik eingesetzt wird. Dies begrenzt die Alterung und verbessert infolgedessen die Qualität der Schmierung.
Da das Schmierfett häufig in den Nuten bzw. Kehlungen zirkuliert, ist außerdem die Verstopfung derselben durch das verbrauchte Schmierfett weniger wahrscheinlich als wenn eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik benutzt wird.
Da die Pumpenmittel das Schmierfett in die Nuten bei jeder Drehung der Dreh-/Schwenkachse einspritzen, besteht kein Risiko einer schlechten Schmierung der Kontaktflächen wegen Schmierfettmangels mehr, wie das bei einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik der Fall sein kann.
Darüber hinaus gestattet die Vorrichtung gemäß der Erfindung eine Erneuerung des Schmierfetts im geschlossenen Kreislauf. Der Verbrauch des Schmierfetts ist somit auf dessen Erneuerung bei periodischen Wartungsvorgängen beschränkt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung mindestens zwei Schmiernuten sowie Mittel zum Verteilen des Schmiermittels auf jede der Nuten auf zyklische Art und Weise bei aufeinanderfolgenden Drehbewegungen der Dreh-/Schwenkachse.
Vorteilhafterweise umfassen die Pumpenmittel einen in einer gegebenen Richtung beweglichen Kolben im Inneren des Schmiermittelreservoirs, so dass dieses in zwei Kammern mit variablen Volumen unterteilt ist.
In diesem Fall ist eine erste der Kammern vorteilhafterweise mit einem ersten Ende einer ersten Nut durch ein erstes Ventil verbunden, die zweite Kammer ist mit dem zweiten Ende der ersten Nut durch ein zweites, mit Rückschlagmitteln versehenes Ventil verbunden, die zweite Kammer ist mit einem ersten Ende einer zweiten Nut durch ein drittes Ventil verbunden, und die erste Kammer ist mit dem zweiten Ende der zweiten Nut durch ein viertes, mit Rückschlagmitteln versehenes Ventil verbunden.
Allgemein umfasst das Kugellager einen Kugellagerkäfig, einen Kugellagerkern, der in dem Kugellagerkäfig angebracht ist, sowie die Dreh-/Schwenkachse, welche eine in dem Kugellagerkern ausgebildete Bohrung durchsetzt. Die erste Nut ist hierbei zwischen dem Kugellagerkäfig und dem Kugellagerkern ausgebildet, und die zweite Nut ist zwischen dem Kugellagerkern und der Dreh-/Schwenkachse ausgebildet.
Vorzugsweise sind erste Abdichtmittel zwischen dem Kugellagerkäfig und dem Kugellagerkern auf beiden Seiten der ersten Nut vorgesehen, und zweite Abdichtmittel sind zwischen dem Kugellagerkern und der Dreh-/Schwenkachse auf beiden Seiten der zweiten Nut vorgesehen.
Um den Austausch des Schmierfetts bei Wartungsvorgängen zu ermöglichen, verbindet vorteilhafterweise ein Durchgang zum Einspritzen von neuem Schmiermittel einen ersten Schmiernippel mit dem ersten Ende der ersten Nut, und ein Ausstoßdurchgang von verbrauchtem Schmiermittel verbindet die erste Kammer mit einem zweiten Schmiernippel.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die beiden Kammern mit variablem Volumen mit einer Ausgleichskammer verbunden, welche von geeigneten Mitteln, wie z.B. einem zweiten Kolben unter Druck gehaltenes Schmiermittel enthält. Diese Variante gestattet eine Verringerung der Platzeinnahme oder die Verwendung von Dichtungen mit weniger starken Abdichteigenschaften.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das Schmiermittelreservoir und der bewegliche Kolben vorzugsweise im Inneren der Dreh-/Schwenkachse so angeordnet, dass sie mit dieser eine gemeinsame geometrische Achse aufweisen.
In letzterem Fall umfassen die Mittel zum Betätigen der Pumpenmittel vorteilhafterweise eine Kurbelstange, von der ein Ende mit dem Kolben an einer exzentrischen Stelle in bezug auf die gemeinsame geometrische Achse gelenkig verbunden ist, und von dem ein zweites Ende mit einer mit dem Kugelgelenkkäfig einstückigen Struktur an einer ebenfalls exzentrischen Stelle in bezug auf die gemeinsame geometrische Achse gelenkig verbunden ist.
Gemäß einer bevorzugten Anwendung, die jedoch die Erfindung nicht einschränkt, bildet die Dreh-/Schwenkachse einen Teil des Fahrwerks des Flugzeugs.
Aufeinanderfolgende Ausfahr- und Einziehvorgänge des Fahrwerks führen hierbei zu aufeinanderfolgenden Drehungen der Dreh-/Schwenkachse in der einen oder der anderen Richtung und hat zur Folge, dass Schmiermittel abwechselnd in die erste Nut und in die zweite Nut eingespritzt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Im folgenden wird anhand eines veranschaulichenden und nicht einschränkenden Beispiels eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Fahrwerk eines Flugzeugs darstellt, dessen Dreh-/Schwenkachsen auf Kugellagern angebracht sind, die mit Schmiervorrichtungen gemäß der Erfindung ausgestattet sein können,
2 ein Schema, welches das Funktionsprinzip der Schmiervorrichtung gemäß der Erfindung veranschaulicht,
3 eine Längsschnittansicht, die eine bevorzugte Ausführungsform der Schmiervorrichtung gemäß der Erfindung, integriert in eine Dreh-/Schwenkachse eines Fahrwerks eines Flugzeugs veranschaulicht,
4A und 4B schematische Ansichten jeweils im Längsschnitt und in der Draufsicht, welche die Schmiervorrichtung der 3 in einer dem Einziehzustand des Fahrwerks entsprechenden Position darstellt, und
5A und 5B den 4A und 4B vergleichbare Ansichten, welche die Schmiervorrichtung der 3 in einer Position zeigt, welche dem ausgefahrenen Zustand des Fahrwerks entspricht.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
Die in den Figuren dargestellte Ausführungsform bezieht sich im einzelnen auf die Schmierung von Kugellagern, mit denen die Dreh-/Schwenkachsen ausgestattet sind, über die ein einziehbares Fahrwerk eines Luftfahrzeugs mit der Struktur dieses Luftfahrzeugs gelenkig verbunden ist.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt, sondern kann in all denjenigen Fällen eingesetzt werden, in denen eine Dreh-/Schwenkachse oder eine Drehachse von einer Struktur so getragen wird, dass die Drehbewegungen der Achse hinreichend langsam sind, um eine geeignete Zirkulation des Schmierfetts zu ermöglichen.
Wie schematisch anhand eines Beispiels in 1 dargestellt ist, umfasst die Verbindung zwischen einem einziehbaren Fahrwerk 10 eines Luftfahrzeugs und der (nicht dargestellten) Struktur dieses Luftfahrzeugs eine bestimmte Anzahl von Schwenkachsen oder Drehachsen. Im Fall der 1 umfaßt die Verbindung zwei Dreh-/Schwenkachsen, von denen lediglich die geometrischen Achsen bei A1 und A2 dargestellt sind.
Jede dieser Dreh-/Schwenkachsen ist mit einem Teil des Fahrwerks 10, wie z.B. dem Hauptbeschlagteil 12 oder der Gegenstrebe 14 einstückig bzw. fest verbunden. Die Verbindung zwischen jeder Dreh-/Schwenkachse und der Struktur des Luftfahrzeugs wird durch Lager mit Kugelgelenken gewährleistet. Eines dieser Lager ist schematisch in 2 dargestellt.
Genauer gesagt zeigt die 2 schematisch das Ende einer Dreh-/Schwenkachse 16, das in einem Strukturteil 18 des Luftfahrzeugs über ein ein Kugelgelenk umfassendes Lager 20 angebracht ist. Das Kugelgelenk selbst ist von einem Kern 22 gebildet, der drehbar in einem Käfig 24 angebracht ist.
Der Kern 22 wird von einer Bohrung 26 durchsetzt, in die die Dreh-/Schwenkachse 16 eingesetzt ist. Die Außenfläche des Kerns 22 umfaßt einen sphärischen Teil, der mit einer komplementären Innenfläche des Käfigs 24 in Kontakt steht. Letzterer ist selbst in dem Strukturteil 18 des Luftfahrzeugs befestigt.
Die Drehbewegungen des Kugelgelenks des Lagers erfolgen zwischen sphärischen, komplementären Oberflächen des Kerns 22 und des Käfigs 24. Diese Oberflächen müssen also geschmiert werden.
Relativbewegungen geringerer Amplitude in Translation und eventuell auch in Rotation erfolgen auch zwischen dem Käfig 24 und der Dreh-/Schwenkachse 16. Die in Kontakt befindlichen Oberflächen dieser beiden Teile müssen also ebenfalls geschmiert werden.
In der in den Figuren dargestellten Ausführungsform wird die Schmierung dieser verschiedenen Kontaktflächen durch eine Schmiervorrichtung gemäß der Erfindung ausgeführt.
Wie schematisch in 2 dargestellt ist, umfasst diese Vorrichtung mindestens eine Nut 28, die auf bzw. in den in Kontakt befindlichen sphärischen Oberflächen des Kerns 22 und des Käfigs 24 ausgebildet sind. Diese Nut hat beispielsweise die Form einer Spirale, die zwischen den genannten Oberflächen verläuft. Sie kann in die eine und/oder die andere dieser Oberflächen eingearbeitet sein.
Gemäß der Erfindung umfasst die Schmiervorrichtung außerdem ein Schmiermittelreservoir 30, welches mit jedem der Enden der Nut 28 über einen geschlossenen Kreislauf 32 verbunden ist. Dieser Kreislauf 32 sowie das Reservoir 38 und die Nut 28 sind mit einem Schmiermittel starker Viskosität gefüllt, wie z.B. Schmierfett. Pumpenmittel 34 sind in dem Kreislauf 32 so angeordnet, dass sie das Schmiermittel in dem Kreislauf zwischen dem Reservoir 30 und der Nut 28 zum Zirkulieren bringen.
Die Schmiervorrichtung gemäß der Erfindung umfasst auch Mittel zum Betätigen der Pumpenmittel 34 unter der Wirkung einer Drehbewegung der Dreh-/Schwenkachse 16. Diese Betätigungsmittel sind schematisch durch die strichpunktierte Linie 36 in 2 dargestellt. Sie können verschiedene Formen annehmen (Kurbelstange, Riemen, Generatrix, etc.), ohne über den Rahmen der Erfindung hinauszugehen.
Bei der Schmiervorrichtung gemäß der Erfindung haben die Drehbewegungen der Dreh-/Schwenkachse 16, die bei dem Ausfahren oder Einfahren des Fahrwerks vor sich gehen, die Wirkung, die Pumpenmittel 34 über Betätigungsmittel 36 zu betätigen. Die Pumpenmittel 34 fördern dabei das aus dem Reservoir 30 kommende Schmiermittel zu einem ersten Ende 28a der Nut 28. Das so ausgestoßene Schmiermittel schiebt das bereits in der Nut 28 enthaltene an und stellt eine Schmiermittelzirkulation in dessen Innerem sicher. Das überschüssige Schmiermittel wird durch das zweite Ende 28b der Nut 28 ausgestoßen, von wo es dem Reservoir 30 zugeleitet wird. Die Vorrichtung funktioniert in geschlossenem Kreislauf.
In 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der das Reservoir 30 in das Innere der Dreh-/Schwenkachse 16 integriert ist. Die Ausführungsform der 3 unterscheidet sich auch von der schematischen Darstellung der 2 durch die Tatsache, dass sie auch eine Schmierung der Kontaktflächen des Kerns 22 des Kugelgelenks und der Dreh-/Schwenkachse 16 gestattet. Genauer gesagt, und wie dies im folgenden detailliert beschrieben wird, ist die Schmiervorrichtung derart angeordnet, dass die aufeinanderfolgenden Drehungen der Dreh-/Schwenkachse 16 in der einen und der anderen Richtung, die von den Ausfahr- und Einfahrbewegungen des Fahrwerks hervorgerufen werden, die Wirkung haben, abwechselnd Schmiermittel zwischen den Kern 22 und den Käfig 24 des Kugelgelenks sowie zwischen die Achse 16 und den Kern 22 einzuspritzen.
In der in 3 dargestellten Ausführungsform ist die Dreh-/Schwenkachse 16 hohl und wird auf ihrer gesamten Länge von einer Bohrung 38 durchsetzt. Das Reservoir 30 ist in einem zylindrischen Teil 40 ausgebildet, der in der Bohrung 38 an einem der Enden der Achse 16 angeordnet ist. Die Befestigung des Teils 40 an der Achse 16 wird durch Schrauben (symbolisch durch strichpunktierte Linien 42 dargestellt) gewährleistet, welche einen von dem zylindrischen Teil 40 gebildeten Kragen durchsetzen, um ins Ende der Dreh-/Schwenkachse 16 eingeschraubt zu werden.
Das Reservoir 30 wird von einem in dem Teil 40 ausgebildeten zylindrischen Hohlraum gebildet. Dieser Hohlraum ist auf die geometrische Achse A1 der Dreh-/Schwenkachse 16 zentriert.
Die Pumpenmittel 34 der 2 werden durch einen Kolben 44 gebildet, der im Inneren des Reservoirs 30 so angebracht ist, dass er entlang seiner geometrischen Achse A1 gleiten kann und gegen eine Drehung, beispielsweise mittels eines Stifts 37, festgestellt ist. Der Kolben 44 unterteilt das Reservoir 30 in zwei Kammern 46 und 48. Von dem Kolben 44 getragene Dichtungen 50 gewährleisten die dichte Abtrennung dieser beiden Kammern 46 und 48.
Die Betätigungsmittel 36 der 2 sind hauptsächlich von einer Kurbelstange 52 gebildet. Ein erstes Ende dieser Kurbelstange 52 ist über ein Gelenk 54 mit dem Ende einer mit dem Kolben 44 einstückigen bzw. fest verbundenen Stange 56 verbunden. Genauer gesagt durchsetzt die Stange 56 das Teil 40 auf dichte Weise entlang der geometrischen Achse A1. Außerdem ist das Ende der Stange 56, das außerhalb der Dreh-/Schwenkachse 16 gelegen ist, mit der Kurbelstange 52 über ein Gelenk 54 an einer exzentrischen Stelle verbunden, d.h. lateral in bezug auf die geometrische Achse A1 versetzt.
Das zweite Ende der Kurbelstange 52 ist mit einem mit der Struktur des Luftfahrzeugs einstückigen Flansch 58 über ein zweites Gelenk 60 gelenkig verbunden. Genauer gesagt ist der Flansch 58 durch Schrauben (schematisch durch strichpunktierte Linien 62 in 3 dargestellt) am Ende einer Verlängerung des Käfigs 24 des Kugelgelenks des Lagers befestigt. Die Gelenkverbindung 60 befindet sich ebenfalls an einer in bezug auf die geometrische Achse A1 exzentrischen Stelle. Löcher 64 sind in dem Flansch 58 vorgesehen, um eine Betätigung der Schrauben 42 zu ermöglichen, ohne den Flansch demontieren zu müssen.
In 3 ist die Schmiernut 28 der Kontaktflächen des Kerns 22 und des Käfigs 24 des Kugelgelenks an der Außenfläche des Kerns 22 ausgebildet.
Der geschlossene Kreislauf 32, welcher das Reservoir 30 mit dieser Nut 28 verbindet, ist von einem ersten Durchgang 66 gebildet, welcher die Kammer 46 und das erste Ende 28a der Nut 28 in Verbindung setzt, und von einem zweiten Durchgang 68, der das zweite Ende 28b der Nut 28 mit der Kammer 48 in Verbindung setzt. Jeder dieser Durchgänge 66 und 68 durchsetzt das Teil 40, die Dreh-/Schwenkachse 16 und den Kern 22.
Das Ende des in dem Teil 40 befindlichen ersten Durchgangs 66 mündet in die Kammer 46 über ein erstes Ventil 70. Dieses erste Ventil 70 isoliert normalerweise die Kammer 46 vom Durchgang 66. Hingegen stellt sie eine Verbindung zwischen der Kammer 46 und dem Durchgang 66 her, wenn der Kolben 44 sich entlang der geometrischen Achse A1 in der Richtung bewegt, die dazu tendiert, das Volumen der Kammer 46 zu verkleinern und dasjenige der Kammer 48 zu vergrößern, d.h. nach rechts in 3.
Das Ende des zweiten Durchgangs 68, das sich in dem Teil 40 befindet, mündet in die Kammer 48 über ein zweites Ventil 72. Dieses zweite Ventil ist mit einer Rückschlagklappe versehen. Sie unterbindet jeglichen Schmiermitteldurchgang von der Kammer 48 zu dem zweiten Durchgang 68, lässt aber eine Schmiermittelzirkulation in umgekehrter Richtung zu.
Um eine Schmierung der Kontaktflächen des Kerns 22 und der Dreh-/Schwenkachse 16 zu ermöglichen, ist eine zweite Nut 74 in die Bohrung, welche den Kern 22 durchsetzt, eingearbeitet. Diese Nut verläuft beispielsweise in einer Spiralbahn zwischen einem ersten Ende 74a und einem zweiten Ende 74b.
Ein zweiter geschlossener Kreislauf verbindet das Reservoir 30 mit der zweiten Nut 74. Dieser zweite Kreislauf umfasst einen dritten Durchgang 76, der die Kammer 48 mit dem ersten Ende 74a der Nut 74 in Verbindung setzt, sowie einen zweiten Durchgang 78, der das zweite Ende 74b der Nut 74 mit der Kammer 46 in Verbindung setzt. Jeder der Durchgänge 76 und 78 durchsetzt das Teil 40 und die Dreh-/Schwenkachse 16.
Das Ende des dritten Durchgangs 76, das sich im Teil 40 befindet, mündet in die Kammer 48 über ein drittes Ventil 80. Dieses dritte Ventil 80 isoliert normalerweise die Kammer 48 vom Durchgang 76. Hingegen stellt sie eine Verbindung zwischen der Kammer 48 und dem Durchgang 76 her, wenn sich der Kolben 44 entlang der geometrischen Achse A1 in derjenigen Richtung bewegt, in der sich das Volumen der Kammer 48 zu verringern und dasjenige der Kammer 46 zu vergrößern tendiert, d.h. nach links in 3.
Das Ende des dritten Durchgangs 78, das sich in Teil 40 befindet, mündet in die Kammer 46 über ein viertes Ventil 82. Dieses vierte Ventil ist mit einer Rückschlagklappe versehen. Sie unterbindet jeglichen Durchgang des Schmiermittels von der Kammer 46 zu dem vierten Durchgang 78 und gestattet eine Schmiermittelzirkulation in umgekehrter Richtung.
Zur Vervollständigung der Beschreibung ist hinsichtlich 3 anzumerken, dass ein fünfter Durchgang 84 den Kern 24 durchsetzt, so dass er das erste Ende 28a der ersten Nut 28 mit einem ersten Schmiernippel 86 verbindet, der vom Inneren des Kugellagers her zugänglich ist. Auf vergleichbare Weise durchsetzt ein sechster Durchgang 88 das Teil 40, die Dreh-/Schwenkachse 16 und den Kern 22, so dass er das zweite Ende 74b der zweiten Nut mit einem zweiten Schmiernippel 90 verbindet, der vom Inneren des Kugellagers her zugänglich ist. Bei normaler Funktionsweise sind die Schmiernippel 86 und 90 geschlossen.
Wenn die Schmiervorrichtung in Funktion ist, sind die beiden Kammern 46 und 48 des Reservoirs 30, die Nuten 28 und 74 sowie die Durchgänge 66, 68, 76, 78, 84 und 88 normalerweise mit einem Schmiermittel starker Viskosität wie z.B. Schmierfett gefüllt.
Vorteilhafterweise sind Dichtungen 92, wie z.B. Doppellippendichtungen, an dem Umfang der Kontaktflächen zwischen dem Kern 22 und dem Käfig 24 des Kugelgelenks vorgesehen. Auf vergleichbare Weise sind Dichtungen 94, wie z.B. Dichtungen mit vier Lappen, die gleichzeitig Drehbewegungen und Translationsbewegungen der Dreh-/Schwenkachse 16 gestatten, am Umfang der Kontaktflächen zwischen dieser Achse 16 und dem Kern 22 des Kugelgelenks vorgesehen.
Die Dichtungen 92 und 94 sind so dimensioniert, dass sie dem Druck des Schmiermittels, der von den Bewegungen des Kolbens 44 erzeugt wird, widerstehen. Sie gestatten eine Begrenzung von Leckagen des Schmiermittels, die an dem Umfang der genannten Oberflächen unter der Wirkung dieses Drucks auftreten könnten. So ist das Luftvolumen, das in die Nuten 28 und 24 und/oder in die Kammern 46 und 48 zwischen zwei Schmiermittel-Austauschvorgängen eindringen kann, im Hinblick auf den Kolbenhub ausreichend gering, damit Verschiebungen des Kolbens eine zufriedenstellende Schmiermittelzirkulation und nicht nur eine Kompression des Luftvolumens hervorrufen.
In einer Ausführungsvariante (nicht dargestellt) der Erfindung umfasst die Schmiervorrichtung außerdem eine Ausgleichskammer, die Schmiermittel unter Druck enthält. Diese Ausgleichskammer ist mit den beiden Kammern 46 und 48 des Reservoirs 30 so verbunden, dass automatisch in die Kammern 46 und 48 aus der Ausgleichskammer kommendes Schmiermittel eingespritzt wird, wenn Schmiermittelverluste an den Dichtungen 92 und 94 das in den Kammern 46 und 48 enthaltene Schmiermittelvolumen zu verringern tendieren.
Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Druckbeaufschlagung des Schmiermittels in der Ausgleichskammer insbesondere von einem zweiten Kolben bewerkstelligt werden, der sich in der Ausgleichskammer befindet. Dieser zweite Kolben wird hierbei von einer Feder betätigt, deren Elastizitätskoeffizient einen ausreichenden Wert aufweist, damit der zweite Kolben den erwünschten Druck auf das Schmiermittel ausübt.
Diese Ausführungsvariante gestattet es, ein Eindringen von Luft in die Kammern 46 und 48 zu vermeiden. Sie ermöglicht also die Verwendung eines Kolbens 44 mit einem Hub, der geringer ist als bei der vorher beschriebenen Ausführungsform. Die Platzeinnahme der Schmiervorrichtung kann also verringert werden.
Diese Ausführungsvariante ermöglicht auch die Verwendung von Dichtungen 92 und 94, deren Abdichteigenschaften nicht so stark sind wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform.
Wenn das Fahrwerk eingezogen ist, nehmen die verschiedenen beweglichen Teile der Schmiervorrichtung die in 3 dargestellten Positionen ein. Wie schematisch in den 4A und 4B dargestellt ist, sind hierbei die Gelenkverbindungen 54 und 60 der Kurbelstange 52 im Winkel voneinander um die geometrische Achse A1 so beabstandet, dass der Kolben 44 eine erste Extremposition einnimmt, die dem geringstmöglichen Volumen der Kammer 48 und dem höchstmöglichen Volumen der Kammer 46 entspricht.
Wie schematisch in den 5A und 5B dargestellt ist, bewirkt eine Ausfahrbewegung des Fahrwerks eine Drehung der Dreh-/Schwenkachse 16 um einen vorbestimmten Winkel (beispielsweise etwa 78°) im Gegenuhrzeigersinn in den 4B und 5B. Diese Drehung bewirkt eine Annäherung im Winkel der Gelenkverbindung 54 an die Gelenkverbindung 60. Infolgedessen schiebt die Kurbelstange 52 den Kolben 44 nach rechts in den Ansichten der 3, 4A und 5A. Diese Bewegung des Kolbens 44 ergibt eine Verringerung des Volumens der Kammer 46 und eine entsprechende Vergrößerung des Volumens der Kammer 48.
Die Verringerung des Volumens der Kammer 46 bewirkt einen Ausstoß eines bestimmten in der Kammer 46 enthaltenen Schmiermittelvolumens zum ersten Ende der ersten Nut 78 hin über das erste Ventil 70. Ein gleiches Schmiermittelvolumen, das vorher in der Nut 78 enthalten war, wird über das zweite Ventil 72 in die Kammer 48 eingebracht.
Demgegenüber hat die Ausfahrbewegung des Fahrwerks keinerlei Auswirkung auf das in der zweiten Nut 74 enthaltene Schmiermittel. Die Rückschlagklappe des vierten Ventils 82 verhindert hierbei nämlich jegliche Zirkulation des Schmiermittels von der Kammer 46 zur zweiten Nut 74.
Bei der Einzugsbewegung des Fahrwerks, die dieser Ausfahrbewegung folgt, dreht sich die Dreh-/Schwenkachse 16 um ihre geometrische Achse A1 um einen Winkel, der dem vorangehenden gleich und entgegengesetzt zu diesem ist. Auf diese Weise dreht sich die Dreh-/Schwenkachse 16 um den genannten Winkel (beispielsweise etwa 78°) im Uhrzeigersinn in der Ansicht der 4B und 5B. Daraus ergibt sich eine Bewegung des Kolbens 44 in der einer Volumenverringerung der Kammer 48 und einer vergleichbaren Volumenvergrößerung der Kammer 46 entsprechenden Richtung. Auf diese Weise erfolgt der Übergang vom Stadium der 5A und 5B zu demjenigen der 3, 4A und 4B.
Bei dieser Bewegung des Kolbens 44 nach links in der Ansicht der 3 wird ein bestimmtes Schmiermittelvolumen, das in der Kammer 48 enthalten ist, zu der zweiten Nut 74 über das dritte Ventil 80 ausgestoßen. Ein Volumen, das gleich dem vorher in der Nut 74 enthaltenen Schmiermittelvolumen ist, wird in die Kammer 46 über das vierte Ventil 82 verschoben.
Demgegenüber hat die Einzugsbewegung des Fahrwerks keinerlei Auswirkung auf das in der ersten Nut 28 enthaltene Schmiermittel. Die Rückschlagklappe des zweiten Ventils 72 verhindert nämlich jeglichen Ausstoß zu der ersten Nut 28 des in der Kammer 48 enthaltenen Schmiermittels.
Die Erneuerung des in dem Reservoir 30 und in den Schmiernuten 28 und 74 enthaltenen Schmiermittels wird während periodischer Wartungsvorgänge durchgeführt. Hierbei werden die Schmiernippel 86 und 90 verwendet.
Genauer gesagt öffnet eine Bedienungsperson die beiden Schmiernippel 86 und 90, wenn das Schmiermittel erneuert werden soll. Neues Schmiermittel wird anschließend mittels einer Pumpe über dem Schmiernippel 86 eingespritzt. Unter der Wirkung des Drucks der Pumpe dringt das neue Schmiermittel in die erste Nut 28 und dann in die Kammer 48 ein, wobei es die Rückschlagklappe des zweiten Ventils 72 öffnet. Gleichzeitig wird das verbrauchte Schmiermittel aus der ersten Nut 28 und der Kammer 48 zur zweiten Nut 74 über das dritte Ventil 80 ausgestoßen. Das neue Schmiermittel stößt anschließend das verbrauchte Schmiermittel aus dieser zweiten Nut 74 in die Kammer 46 aus, indem die Rückschlagklappe des vierten Ventils 82 geöffnet wird. Das verbrauchte Schmiermittel wird anschließend aus der Kammer 46 über den Durchgang 88 und den Schmiernippel 90 aus der Vorrichtung nach außen ausgestoßen. Es ist anzumerken, dass das verbrauchte Schmiermittel, das in die Kammer 46 aufgenommen wurde, nicht mehr in die erste Nut 28 über das erste Ventil zurückfließen kann. Das unter Druck über den Schmiernippel 86 eingespritzte neue Schmiermittel steht dem nämlich entgegen.
Das gesamte verbrauchte Schmiermittel wird so ausgestoßen und durch neues Schmiermittel auf diesem Wege ersetzt. Wenn ein ausreichendes Volumen an neuem Schmiermittel eingespritzt worden ist, werden die beiden Schmiernippel 86 und 90 wieder geschlossen. Das Schmiermittelvolumen hängt hauptsächlich von der Größe des Reservoirs 30 ab. Die Schmiermittel-Austauschvorgänge können um so weiter auseinanderliegen, je größer das Reservoir ist.
Die Schmiervorrichtung, die soeben mit Bezug auf 3, 4A, 4B, 5A und 5B beschrieben wurde, weist den Vorteil auf, dass sie einerseits die Erneuerung von zwischen dem Kern 22 und dem Käfig 24 des Kugelgelenks enthaltenem Schmiermittel gewährleistet, und andererseits die Erneuerung von zwischen dem Kern 22 und der Dreh-/Schwenkachse 16 enthaltenem Schmiermittel, und zwar bei jeder der aufeinanderfolgenden und in der Richtung alternierenden Drehungen der Dreh-/Schwenkachse 16, welche den Ausfahrbetätigungen des Fahrwerks vor dem Landen des Flugzeugs und dem Einziehen des Fahrwerks in den Rumpf nach dem Abheben des Flugzeugs entsprechen.
Die beschriebene Ausführungsform weist auch den Vorteil auf, dass sie eine leichte Demontage und Neumontage der Schmiervorrichtung ermöglicht, wenn Wartungsvorgänge dies erfordern. Aufgrund der Tatsache, dass die Vorrichtung in dem Endteil der Dreh-/Schwenkachse 16 untergebracht ist, kann sie nämlich demontiert werden, indem die Schrauben 42 zur Befestigung des Teils 40 an der Achse über Löcher 64 losgeschraubt werden und dann die Schrauben 42 zur Befestigung des Flansches 58 an dem Käfig 24 des Lagers losgeschraubt werden. Die Wiedermontage erfolgt unter Ausführung der zu den vorangehenden Arbeitsgängen umgekehrten Arbeitsgänge. Diese einfache Demontage und Wiedermontage ermöglicht eine Reduzierung der Wartungszeit und der sich daraus ergebenden Kosten. Sie ermöglicht auch einen Standardaustausch der Schmiervorrichtung.
Die beschriebene Schmiervorrichtung weist auch den Vorteil auf, die Erneuerung von Schmiermittel in den Nuten 28 und 74 von einem einzigen, den Versorgungskreisläufen dieser Nuten gemeinsamen Reservoir 30 aus zu ermöglichen. Auf diese Weise werden die Wartungsarbeiten erleichtert, was eine Verringerung ihrer Dauer und ihrer Kosten gestattet, sowie eine Verringerung der Verweilzeit des Flugzeugs am Boden.
Wie bereits bemerkt wurde, kann die Schmiervorrichtung gemäß der Erfindung in all denjenigen Fällen eingesetzt werden, in denen ein Kugelgelenklager die Lagerung einer Dreh-/Schwenkachse oder einer Drehachse gestattet, deren Bewegungen langsam genug sind, um die Zirkulation eines Schmiermittels starker Viskosität, wie z.B. von Schmierfett, zu ermöglichen.

Claims

Vorrichtung zur Schmierung eines Gelenk- bzw. Kipplagers mit Dreh-/Schwenkachse (16), wobei die Vorrichtung mindestens eine Nut (28, 74) zur Schmierung des Gelenklagers umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung außerdem einen Schmiermittelbehälter (30) umfasst, der mit der Nut (28, 74) über einen geschlossenen Kreislauf (32) verbunden ist, Pumpmittel (34), welche das Schmiermittel in dem Kreislauf (32) zwischen dem Behälter (30) und der Nut (28, 74) zirkulieren lassen können, sowie Mittel (36) zum Betätigen der Pumpmittel (34) unter der Wirkung einer Drehbewegung der Dreh-/Schwenkachse (16).
Schmiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung mindestens zwei Schmiernuten (28, 74) sowie Mittel (70, 72, 80, 82) zum Verteilen des Schmiermittels an jede der Nuten auf zyklische Weise während sukzessiver Drehbewegungen der Dreh-/Schwenkachse (16) umfasst.
Schmiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Pumpmittel (34) einen beweglichen Kolben (44) in einer gegebenen Richtung im Innern des Schmiermittelbehälters (30) umfasst, so dass dieser in zwei Kammern (46, 48) mit variablen Volumen unterteilt ist.
Schmiervorrichtung nach Anspruch 2 und 3 in Kombination, wobei eine erste (46) der Kammern mit einem ersten Ende (28a) einer ersten Nut (28) über ein erstes Ventil (70) verbunden ist, die zweite Kammer (48) mit dem zweiten Ende (28b) der ersten Nut (28) über ein mit Rückschlagmittel versehenes zweites Ventil (72) verbunden ist, die zweite Kammer (48) mit einem ersten Ende (74a) einer zweiten Nut (74) über ein drittes Ventil (80) verbunden ist und die erste Kammer (46) mit dem zweiten Ende (74b) der zweiten Nut (74) über ein mit Rückschlagmitteln versehenes viertes Ventil (82) verbunden ist, wobei das erste (70), zweite (72), dritte (80) und vierte Ventil (82) die Mittel zum Verteilen des Schmiermittels bilden.
Schmiervorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Gelenklager einen Kugelgelenkkäfig (24), einen in dem Kugelgelenkkäfig (24) angebrachten Kugelgelenkkopf (22) und die Dreh-/Schwenkachse aufweist, wobei diese eine in dem Kugelgelenkkopf (22) ausgebildete Bohrung (26) durchsetzt, die erste Nut (28) zwischen dem Kugelgelenkkäfig (24) und dem Kugelgelenkkopf (22) ausgebildet ist und die zweite Nut (74) zwischen dem Kugelgelenkkopf (24) und der Dreh-/Schwenkachse (16) ausgebildet ist.
Schmiervorrichtung nach Anspruch 5, wobei erste Abdichtungsmittel (28) zwischen dem Kugelgelenkkäfig (24) und dem Kugelgelenkkopf (22) auf beiden Seiten der ersten Nut (28) vorgesehen sind, und zweite Abdichtungsmittel (28) zwischen dem Kugelgelenkkopf (22) und der Dreh-/Schwenkachse (16) auf beiden Seiten der zweiten Nut (28) vorgesehen sind.
Schmiervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei ein Durchgang (84) zum Einspritzen neuen Schmiermittels eine erste Schmiereinrichtung (86) mit dem ersten Ende (28a) der ersten Nut (28) verbindet, und ein Durchgang (88) zum Ausstoßen verbrauchten Schmiermittels die erste Kammer (46) mit einer zweiten Schmiereinrichtung (90) verbindet.
Schmiervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei die beiden Kammern (46, 48) mit variablem Volumen mit einer Ausgleichskammer verbunden sind, die Schmiermittel unter Druck enthält.
Schmiervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schmiermittelbehälter (30) und der bewegliche Kolben (44) im Innern der Dreh-/Schwenkachse (16) derart angeordnet sind, dass sie eine gemeinsame geometrische Achse (A1) mit dieser aufweisen.
Schmiervorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Mittel (36) zum Betätigen der Pumpmittel (34) eine Kurbelstange (52) umfassen, von der ein erstes Ende mit dem Kolben (44) an einer exzentrisch in Bezug auf die gemeinsame geometrische Achse A1 angeordneten Stelle gelenkig verbunden ist, und von der ein zweites Ende mit einer feststehenden Struktur (58) ebenfalls an einer exzentrisch in bezug auf die gemeinsame geometrische Achse A1 angeordneten Stelle gelenkig verbunden ist.
Schmiervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dreh-/Schwenkachse (16) einen Teil eines Fahrwerks (10) eines Luftfahrzeugs bildet.
Schmiervorrichtung nach Anspruch 11 in Kombination mit einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei aufeinanderfolgende Arbeitsgänge des Ausfahrens und Einfahrens des Fahrwerks (10) aufeinanderfolgende Drehungen der Dreh-/Schwenkachse (16) in der einen und der anderen Richtung hervorrufen, die bewirken, dass alternierend in die erste Nut (28) und in die zweite Nut (74) Schmiermittel eingespritzt wird.
Schmiervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Schmiermittel Schmierfett ist.