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Diese Endung betrifft im allgemeinen
Verbundzapfenlager und insbesondere eine verbesserte Kugelgelenkverbundlagerbaugruppe.
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Frühere Konstruktionen für Zapfenlager
umfassen die Anordnung einer selbstschmierenden Lagerfläche auf
dem Innendurchmesser eines stationären Elementes, das die sich
drehende Welle aufnimmt. Die sich drehende Welle berührt oder
kontaktiert bis zu etwa 240 Grad der selbstschmierenden Lagerfläche, wodurch
veranlaßt
wird, daß die
Last auf die Lagerfläche
konzentriert wird, woraus eine Verkürzung der Nutzlebensdauer des
Lagers resultiert.
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Das Europäische Patent Nr. 058264 offenbart
eine Lagerbaugruppe, in der eine selbstschmierende Lagerauskleidung
schichtartig zwischen einer konkaven Fläche eines äußeren Lagerelementes und einer
konvexen Fläche
eines inneren Lagerelementes angeordnet ist.
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Die Aufmerksamkeit wird ebenfalls
auf die früheren
U.S.Patent 5265965, U.S.Patent 3700295, 3974009 und U.S.Patent 5288354
gelenkt, wobei letzteres Dokument dem Oberbegriff des Patentanspruches
1 entspricht.
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Die Erfindung stellt eine Lagerbaugruppe
bereit, die ein nicht drehendes äußeres Element,
das ein Gehäuse
mit einer axialen Bohrung mit einer nach innen liegenden gewölbten Fläche umfaßt, und ein äußeres Lagerelement
aufweist, das eine nach außen
liegende gewölbte
Fläche
umfaßt,
die selbstschmierend ist, und die in der nach innen liegenden gewölbten Fläche des
Gehäuses
aufgenommen wird, wobei das äußere Lagerelement
eine Bohrung definiert, die eine nach innen liegende Lagerfläche umfaßt; dadurch
gekennzeichnet, daß die
Bohrung eine innere sich drehende Lagerunterbaugruppe aufnimmt,
die eine sich drehende Welle und eine Lagerbuchse umfaßt, die
auf der Welle für
eine gemeinsame Drehung befestigt ist, wobei die Lagerbuchse eine
axiale Bohrung, die die Welle aufnimmt, und eine nach außen liegende
zylindrische Fläche
umfaßt,
die in der nach innen liegenden Lagerfläche des äußeren Lagerelementes aufgenommen
wird, wobei die nach außen
liegende zylindrische Fläche
der Lagerbuchse selbstschmierend ist.
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Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden
jetzt als Beispiel mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,
die zeigen:
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1 eine
auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Lagerbaugruppe,
die verschiedene charakteristische Merkmale der Endung einschließt;
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2 eine
Schnittdarstellung der in 1 gezeigten
Lagerbaugruppe;
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3 eine
Schnittdarstellung einer weiteren Ausführung einer Lagerbaugruppe,
die verschiedene der charakteristischen Merkmale der Erfindung einschließt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
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In 1 wird
eine Lagerbaugruppe 8 gezeigt, die umfaßt: eine nicht drehende oder
stationäre Kugelgelenklagerbaugruppe 10 der
Ausführung,
die ein nicht drehendes Element oder Flanschblock oder Gehäuse 12 umfaßt; und
eine Lagerunterbaugruppe 14, die in das Gehäuse 12 eingesetzt
und darin gehalten oder untergebracht werden kann.
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Das Gehäuse 12 weist einen
Körper 16 auf, der
eine Achse 18 und axial beabstandete Seiten 22 und 23 aufweist.
Zwischen den axial beabstandeten Seiten 22 erstreckt sich
eine sich axial erstreckende Bohrung 24 mit einer nach
innen liegenden konkaven oder gewölbten Montagefläche oder
-buchse 26. Der Durchmesser der Montagebuchse 26 nimmt
in beiden axialen Richtungen von einem mittleren maximalen Durchmesser
zu gegenüberliegenden
peripheren Bereichen mit minimalem Durchmesser 30 an den Geäuseseiten 22 ab.
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Das Gehäuse 12 umfaßt ebenfalls
eine Einsetzschlitzeinrichtung, die sich axial von einer der Seiten 22 und 23 im
Gehäuse 12 erstreckt
und angrenzend an den mittleren maximalen Durchmesser endet. Die
Einsetzschlitzeinrichtung weist vorzugsweise zwei Einsetzschlitze 34 auf,
die diametral über einen
Abstand beabstandet sind, der mindestens gleich dem Durchmesser
des Bereiches des maximalen Durchmessers in der konkaven Montagebuchse 26 ist.
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Die Lagerunterbaugruppe 14 umfaßt im allgemeinen
ein einteiliges zusammenhängend
gebildetes ringförmiges
Zwischenbuchsenelement 40 mit einer Buchsenachse und axial
beabstandeten Enden 44 und 46. Eine axiale Buchsenbohrung
erstreckt sich zwischen den axialen Enden 44 und 46 und
wird durch eine nach innen liegende konkave innere Laufbahn oder
Bohrung 50 definiert. Die konkave innere Laufbahn 50 umfaßt eine
Lagerfläche,
wie beispielsweise eine Auskleidung aus selbstschmierendem Material
mit geringer Reibung, das zusammenhängend an die konkave innere
Laufbahn 50 gebunden ist.
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Das selbstschmierende Material kann
ein Gewebe aus Fasern des selbstschmierenden Materials aufweisen,
und wenn das Zwischenbuchsenelement 40 aus Glasfasern besteht,
kann das Material an die konkave innere Laufbahn 50 mittels
des Verfahrens gebunden werden, das in den U.S.Patenten Nr. 3700295
und 3974009 offenbart wird, worauf man sich vorangehend bezogen
hat.
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Ein bevorzugtes Zwischenbuchsenelement 40 weist
einen ausgehärteten
Harzkörper
auf, der durch Glaselementarfäden
oder bestimmte andere verstärkende
Elementarfäden
verstärkt
wird, der das selbstschmierende Material mit geringer Reibung umfaßt, das
die konkave innere Laufbahn 50 auskleidet.
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Das Zwischenbuchsenelement 40 umfaßt ebenfalls
eine konvexe, im allgemeinen gewölbte äußere Fläche 54,
die auf den Außendurchmesser
des einteiligen Zwischenbuchsenelementes 40 geschliffen
oder anderweitig maschinell bearbeitet wird. Die konvexe äußere Fläche 54 weist
eine Abmessung auf, die komplementär zu der nach innen liegenden konkaven
Montagebuchse 26 des Gehäuses 12 ist.
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Das einteilige Zwischenbuchsenelement 40 weist
ebenfalls eine Installationsachse auf, die sich quer zur Gehäuseachse 18 und
der Buchsenachse erstreckt. Die Breite über den axial beabstandeten Zwischenbuchsenenden 44 und 46 ist
etwas geringer als die Breite der Einsetzschlitze 34, wobei
die Breite gestattet, daß das
einteilige Zwischenbuchsenelement 40 der Unterbaugruppe 14 in
die Einsetzschlitze 34 eingsetzt und danach gedreht wird,
damit die konvexe äußere Fläche 54 des
einteiligen Zwischenbuchsenelementes 40 in der konkaven
Montagebuchse 26 des Gehäuses aufliegt, wodurch die
Lagerunterbaugruppe 14 innerhalb des Gehäuses 12 installiert
wird.
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Die Lagerunterbaugruppe 14 kann
gleichermaßen
aus dem Gehäuse 12 entfernt
werden, indem das Zwischenbuchsenelement 40 einfach um
neunzig Grad (90°)
gedreht wird, um das Zwischenbuchsenelement 40 mit den
Einsetzschlitzen 34 auszurichten und danach das Zwischenbuchsenelement 40 vom
Gehäuse 12 weg
längs der
Gehäuseachse 18 zu
verschieben.
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Wenn die relative Bewegung der konvexen äußeren Fläche 54 und
der Montagebuchse 26 des Gehäuses 12 in Betracht
gezogen wird, kann eine Schicht des selbstschmierenden Materials
an die konvexe äußere Fläche 54 des
einteiligen Zwischenbuchsenelementes 40 gebunden werden.
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Ein Verfahren für das zusammenhängende Binden
des selbstschmierenden Materials an eine äußere Fläche einer Trägersubstanz,
um eine selbstschmierende Fläche
darauf zu bilden, wird im U.S.Patent 5288354, ausgestellt am 22.
Februar 1994, unter dem Titel „Verfahren
zum Binden von selbstschmierenden Fasern an eine äußere Fläche einer
Trägersubstanz" offenbart.
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Die Lagerunterbaugruppe 14 umfaßt ebenfalls
ein gewölbtes
Lagerelement oder eine Kugel 60, das innerhalb des einteiligen
ringförmigen
Zwischenbuchsenelementes 40 montiert ist, und das im allgemeinen
mit Bezugnahme auf das Zwischenbuchsenelement 40 stationär sein kann
oder sich innerhalb dieses frei bewegen und drehen kann.
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Das äußere Lagerelement oder Kugelelement 60 umfaßt flache
kreisförmige
Stirnflächen 64 und 65 und
ist mit einer zentralen Bohrung versehen, die durch eine nach innen
liegende Lagerfläche 62 definiert
wird. Während
andere Konstruktionen bei der offenbarten Konstruktion zur Anwendung
gebracht werden können,
ist die nach innen liegende Lagerfläche 62 zylindrisch.
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Das äußere Lagerelement oder Kugelelement
umfaßt
ebenfalls eine äußere gewölbte Lagerfläche 68,
die mit der konkaven inneren Laufbahn 50 in Berührung ist,
und die eine Versetzung oder Drehung innerhalb des Zwischenbuchsenelementes 40 aufnehmen
kann. Das äußere Lagerelement
oder Kugelelement 60 kann aus Metall gefertigt werden, und
die äußere gewölbte Lagerfläche 68 des äußeren Lagerelementes
kann mit selbstschmierendem Material ausgekleidet werden, das zusammenhängend an
das Metall mittels des vorangehend beschriebenen Verfahrens für das Aufbringen
von selbstschmierendem Material auf die konvexe äußere Fläche 54 gebunden wird.
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Alternativ kann das äußere Lager-
oder Kugelelement 60 aus einem Glasfasermaterial gefertigt werden.
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Nachdem das Zwischenbuchsenelement 40 in
die Einsetzschlitze 34 gebracht und zur Gehäusebohrung 24 um
neunzig Grad (90°)
gedreht wurde, ist das Zwischenbuchsenelement 40 schichtartig
zwischen dem gewölbten äußeren Lagerelement
oder Kugelelement 60 und dem Gehäuse 12 und der Lagerunterbaugruppe 14 angeordnet
und bereit, eine Last aufzunehmen.
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In der Bohrung des äußeren Lagerelementes oder
Kugelelementes 60 ist ein inneres sich drehendes Element
oder eine Welle oder eine Wellenbaugruppe angeordnet, die eine Welle
sein kann, die darauf eine äußere Lagerfläche des
selbstschmierenden Materials (nicht gezeigt) aufweist, oder die
eine innere sich drehende Baugruppe sein kann, die eine Welle und
eine äußere Lagerbuchse
umfaßt,
die eine gemeinsame Drehung mit der Welle und einer äußeren Lagerfläche des
selbstschmierenden Materials zeigt.
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Genauer gesagt, und wie es in den
Zeichnungen gezeigt wird, umfaßt
die Lagerbaugruppe 10 vorzugsweise eine innere sich drehende
Baugruppe 71, die sich in der nach innen liegenden Lagerfläche oder
Bohrung 62 des äußeren Lagerelementes
oder Kugelelementes 60 befindet, und umfaßt die vorangehend
erwähnte
Welle oder das innere Teil 73 und das vorangehend erwähnte äußere Lagerteil
oder Lagerbuchse 75, das die Welle 73 für eine gemeinsame
Drehung damit umgibt, und die die vorangehend erwähnte äußere Lagerfläche 77 des
selbstschmierenden Materials umfaßt.
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Die innere drehbare Welle 73 kann
irgendeine geeignete Konstruktion aufweisen und wird als mindestens
einen Abschnitt mit einem sechseckigen Querschnitt aufweisend veranschaulicht.
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Das äußere Lagerteil oder die Lagerbuchse 75 umfaßt einen
Hauptkörper 81 mit
einer Bohrung 83, die die Welle 73 aufnimmt, damit
sie eine gemeinsame Drehung mit der Welle 73 aufweist.
Außerdem umfaßt das äußere Lagerteil
oder die Lagerbuchse 75 einen Lagerabschnitt mit der nach
außen
liegenden selbstschnerenden Lagerfläche 77, die in der nach
innen liegenden Lagerfläche 62 des äußeren Lagerelementes
oder Kugelelementes 60 aufgenommen wird und damit in Eingriff
kommt. Während
andere Konstruktionen bei der offenbarten Konstruktion zur Anwendung
gebracht werden können,
ist die nach außen
liegende Lagerfläche 77 zylindrisch.
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Die Lagerbuchse 75 kann
in einem Teil aus einem Gewebe- und Harzverbundmaterial, das selbstschmierend
ist, hergestellt werden. Alternativ kann der Hauptkörper 81 aus
Metall mit einer äußeren Fläche hergestellt
werden, die mit einer Schicht des selbstschmierenden Materials versehen
ist, das an die äußere Fläche des
Hauptkörpers 81 gebunden wird
und die Lagerfläche 77 liefert.
Vorzugsweise ist das selbstschmierende Material ein Verbundmaterial, das
ein selbstschmierendes Gewebe und Harz umfaßt.
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Eine geeignete Anordnung kann für das Befestigen
der inneren Welle 73 und der äußeren Lagerbuchse 75 aneinander
für eine
gemeinsame Bewegung benutzt werden. Bei einer Anordnung weist die
Bohrung 83 des Hauptkörpers 81 eine
nicht kreisförmige
Form oder Konfiguration auf, und die Welle 73 weist einen
komplementären äußeren Flächenabschnitt 91 auf,
der in der nicht kreisförmigen
Bohrung 83 in Eingriff kommt, um eine Drehbewegung dazwischen
zu verhindern. Bei der in 1 und 2 gezeigten Ausführung ist die nicht kreisförmige Form
sechseckig. Bei einer weiteren Ausführung (nicht gezeigt) kann
die nicht kreisförmige
Form quadratisch sein. Andere nicht kreisförmige Formen können ebenfalls zur
Anwendung gebracht werden.
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Bei einer noch weiteren Ausführung kann
die Bohrung 83 der Lagerbuchse 75 zylindrisch
sein, und die Welle 73 kann in die Bohrung 83 mit
Preßpassung eingesetzt
werden.
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Wenn die Lagerbaugruppe 10 einer
starken Belastung unterworfen wird, ist die nach innen liegende
Lagerfläche 62 des äußeren Lagerelementes
oder Kugelelementes 60 vorzugsweise metallisch. Wenn die
Lagerbaugruppe 10 einer relativ leichten Belastung unterworfen
wird, kann die nach innen liegende Lagerfläche 62 des äußeren Lagerelementes
oder Kugelelementes 60 aus selbstschmierendem Material
bestehen, wie beispielsweise dem vorangehend erwähnten Verbundmaterial, das
Gewebe und Harz umfaßt.
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Die offenbarte Konstruktion liefert
eine verbesserte Lagerbaugruppe 8 mit einer erhöhten Nutzlebensdauer,
indem die selbstschmierende Lagerfläche 77 auf einer sich
drehenden Welle oder Buchsenelement angeordnet wird. Wenn das Gewebe
in dieser Weise aufgebracht wird, wird der vollständige periphere
Umfang der selbstschmierenden Lagerfläche 77 der Last ausgesetzt,
während
sich das Lager dreht.
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Wie es vorangehend erklärt wird,
weist die bevorzugte Konstruktion die Lagerbuchse 75 mit
der äußeren, nach
außen
liegenden zylindrischen selbstschmierenden Lagerfläche 77 und
der inneren Bohrung 83 auf, die zylindrisch, sechseckig
oder quadratisch, usw. sein kann, und die die sich drehende Welle 73 aufnimmt
und für
eine gemeinsame Drehung daran befestigt ist.
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Wenn es gewünscht wird, kann die Lagerunterbaugruppe 14 als
ein einzelnes Verbundelement hergestellt werden, das die nach außen liegende konvexe äußere Fläche 54 und
die nach innen liegende Lagerfläche 62 umfaßt.
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Die nach innen liegende Lagerfläche 62 des äußeren Lagerelementes 60 (wird
durch die nach außen
liegende Lagerfläche 77 des
Buchsenelementes 75 berührt)
kann (wie in 2 gezeigt wird) eine
metallische Lagerfläche 91 sein,
oder sie kann (wie in 3 gezeigt wird),
wenn leichte Lasten eingeschlossen sind, eine selbstschmierende
Lagerfläche oder
Schicht 93 sein. Die metallische Lagerfläche 91 kann
in ein geeignetes Gehäuse
mittels Preßpassung
eingesetzt werden, das bei der offenbarten Konstruktion das Kugelelement 60 ist.
Die nach innen liegende metallische Lagerfläche 91 wirkt, um Wärme zu übertragen,
wodurch eine erhöhte
Betriebsgeschwindigkeit durch Bereitstellen einer besseren Wärmeableitung
ermöglicht
wird. Außerdem
tritt bei der offenbarten Konstruktion ein Verschleiß um die gesamte
bogenförmige
Länge der
selbstschmierenden Lagerfläche 77 auf.
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Wie es bereits erwähnt wurde,
kann sich bei leichten Lasten die nach außen liegende zylindrische selbstschmierende
Lagerfläche 77 des
Buchsenelementes 75 gegen die nach innen liegende selbstschmierende
Lagerfläche 93 des äußeren Lager- oder
Kugelelementes 60 drehen, um eine bessere Korrosionsbeständigkeit
zu liefern.
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Die offenbarte Konstruktion, bei
der die selbstschmierende äußere zylindrische
Lagerfläche oder
Schicht 77 des inneren Lagerelementes oder der Lagerbuchse 75 auf
der nach innen liegenden zylindrischen metallischen Lagerfläche 91 des äußeren Lagerelementes
oder Kugelelementes 60 läuft, übertrifft in der Leistung,
d. h., erfreut sich einer längeren Lebensdauer,
wenn sie unter den gleichen Bedingungen der Geschwindigkeit und
Last betätigt
wird, verglichen mit den vorangehend beschriebenen früheren Konstruktionen,
bei denen die nach außen
liegende zylindrische metallische Fläche einer Welle auf einer nach
innen liegenden selbstschmierenden Lagerfäche eines Kugelelementes lief.
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Für
Anwendungen mit leichter Last kann das innere Lagerelement oder
Buchsenelement 75 (wobei eine äußere Schicht des selbstschnerenden
Materials die kontinuierliche äußere Lagerfläche 77 bereitstellt)
auf dem äußeren Lagerelement
oder Kugelelement 60 (das eine innere Bohrung aufweist,
die mit selbstschmierendem Material ausgekleidet ist, um die selbstschmierende
Lagerfläche
oder Schicht 93 zu liefern) laufen und dennoch eine angemessene Lagerlebensdauer
liefern.