DE1260236B - Gelenklager - Google Patents

Description

• Gelenklager Die Erfindung bezieht sich auf ein Gelenklager, dessen äußerer Lagerkörper zu beiden Seiten des Äquators tragende Flächen aufweist und der auf seiner ganzen Länge geschlitzt ist. Solche Gelenklager bestehen im wesentlichen aus einem kugelförmigen Innenteil und einem vorzugsweise in einem Gehäuse angeordneten äußeren Lagerkörper, dessen innere Gleitfläche ebenfalls kugelförmig ausgebildet ist. Um bei einem Kugelgelenk günstige Belastungsverhältnisse zu erzielen, ist es erforderlich, den Zentriwinkel für die Anlagefläche des Kugelkopfes möglichst groß zu halten, um eine große Anlagefläche zu erreichen. Diese Bedingung konnte bisher bei einer geschlitzten Gelenkschale -nicht eingehalten werden, da bei einem zu großen Zentriwinkel die Gelenkschale beim Einsetzen des Kugelkopfes durch Aufweiten bleibend deformiert wurde und nach dem Einsetzen der Gelenkschale mit dem Kugelkopf in das Gehäuse die gewünschte Lagerflächenforni nicht erhalten blieb.
• Es hat sich gezeigt, daß der Zentriwinkel für die Anlagefläche des 'Kugelkopfes dann wesentlich vergrößert werden kann, wenn der äußere Lagerkörper, z. B. die Gelenkschale, erfindungsgemäß als Körper gleicher Biegefestigkeit ausgebildet wird, dessen Biegespannungen nach dem Einsetzen in das Gehäuse über dem Umfang in Ebenen senkrecht zur Achse der Bohrung des Gehäuses möglichst den gleichen Wert aufweisen. Die Einhaltung einer weitgehend gleichen Biegespannung über den Umfang jeweils in einer Ebene senkrecht zur in der Mittelstellung stehenden Gelenkachse ermöglicht, vorausgesetzt, daß die Streckgrenze nicht überschritten wird, daß die vorgeschriebene Form der tragenden Flächen auch nach Aufweitung, überstreifen und Einbau erhalten bleibt. Bei dieser Spannungsverteilung ergibt es sich dann auch, daß in der Gleitfläche ebenfalls gleichmäßige Spannungen erzielt werden.
• Der vorgeschlagene äußere Lagerkörper kann beispielsweise eine offene Büchse sein, die im ungespannten Zustand unrund ist. Solche Büchsen sind besonders geeignet, Lagerflächen mit großem Zentriwinkel zu bilden, da die Biegespannungen in der Büchse beim Aufweiten zum Zweck der Einführung des Kugelkopfes im wesentlichen entgegengesetzt den Biegespannungen sind, die in der Büchse nach Einsetzen in das Gehäuse auftreten.
• Die Verwendung einer offenen Büchse als Lagerkörper bringt noch weitere Vorteile mit sich. Die Büchse kann durch ein Aufmaß, z. B. bei zylindrischem Außendurchmesser bzw. mindestens an einer Stelle der spannungslosen Büchse, in bezug auf die Gehäusebohrung betrachtet, nach Einsetzen in das Gehäuse ein vorher festgelegtes Spiel gegenüber dem kugelförmigen Teil des Gelenkes annehmen. Das Lager behält dieses Spiel, von Abnutzungen abgesehen, bei, Die Büchse sitzt gleichzeitig unter Einwirkung'der am Umfang vorhandenen Radialspannungen kraftschlüssig, gegebenenfalls durch zusätzliche Haltemittel befestigt, spielfrei im Gehäuse. Das Gesamtspiel- des Gelenks tritt nur an einer Stelle, zwischen Kugelaußen- und Büchseninnenfläche auf und kann so gering gehalten werden. Die Eigenspannungen der Büchse können durch Spreizmittel, z. B. Federn, Keile od. dgl., an einem Umfang oder am Stoß angreifend unterstützt werden.
• Erfahrungsgemäß ist es wesentlich schwieriger, kugelförmige Flächen als zylindrische oder kegelförmige Flächen genau herzustellen. Bei der vorlie-' genden Erfindung kann diese Tatsache benutzt werden, das. Lagerspiel durch eine wählbare Passung der offenen Büchse im Gehäuse festzulegen. Beispielsweise wird das Lagerspiel eines Gelenkes dadurch erzeugt, daß die zylindrische Gehäusebohrung mit einem vorher festzulegenden Maß gegenüber dem zylifidrischen Außendurchmesser der offenen Büchse ausgeführt wird. Diese Maßdifferenz erfolgt in Zuordnung zur Durchmesserdifferenz des Innenteiles des Gelenkes (Kugel) und der kugelförmigen Laufbahn der offenen Büchse. Nach Einsetzen der offenen Büchse in das Gehäuse nimmt die kugelförmige Innenfläche der Büchse die geometrisch vorgeschriebene Form an, wenn die Biegespannung im wesentlichen gleichmäßig verteilt und innerhalb der zulässigen Materialbeanspruchungen bleibt. Geringe theoretisch sich ergebende Abweichungen liegen innerhalb der üblichen Toleranzen. Damit ist es möglich, Maßabweichungen der kugelförmigen Lagerflächen durch entsprechende Abmessungen von zylindrischen Flächen auszugleichen, was fertigung -t's gemäß eine wesentliche Vereinfachung ergibt. Durch entsprechende Auswahl der Abmessung ist es auch möglich, die Büchse derart in das Gehäuse einzusetzen, daß das Stoßspiel der offenen Büchse praktisch den Wert Null aufweist, wobei das Lagerspiel des Gelenklagers ebenfalls innerhalb der Bearbeitungstoleranzen liegt. Selbst diese Lösung kann durch einfache Bearbeitung, d. h. zylindrischen Außendurchmesser der Büchse und Innendurchmesser des Gehäuses und gegebenenfalls Nachschneiden des Stoßspiels erreicht werden.-Falls aus Gründen der Spannungsverteilung die Außenkontur des Lagerkörpers von der Innenkontur des Gehäuses abweicht, können Rippen vorgesehen werden, welche die Kontur des Lagerkörpers zur Form des Gehäuse-Einpasses ergänzen.
• Eine besonders einfach zu fertigende Form des äußeren Lagerkörpers, die den Forderungen der Praxis weitgehend nahekommt, ist eine Gelenkschale, deren Innendurchmesser und Außendurchmesser exzentrisch zueinander. liegen. Bei dieser Ausführung ist die Spannungsverteilung bei Änderung der Stoßöffnung über den Umfang weitgehend gleich, so daß mit einfachen Mitteln große Aufweitungen bzw. Zuspannungen für den Einbau möglich sind. Der Stoß wird an der Stelle der kleinsten radialen Wandstärke vorgesehen. Mit einer solchen Form lassen sich bereits Laufflächen erreichen, die einen großen Zentriwinkel aufweisen, so daß mit einfachen Herstellungsverfahren ein Gelenk hoher Leistung gefertigt werden kann. Die Schubrichtung der Stangenkraft kann wahlweise durch Gebäusemitte oder Kugelmitte od. ä. gelegt werden.
• Um die Lagerluft bei unbelastetem Gelenk auszuschalten, kann ein Te - il des Umfanges der Gelenkschale vorzugsweise am Stoß nach innen federn, wodurch zwischen den Teilen des Gelenklagers auch bei unbelastetem Gelenk eine örtliche Anlage besteht, sogenannter einfallender Stoß. Es ist zweckmäßig, den Stoß mit dem nach innen federnden Teil in Zonen geringerer Belastung zu legen.
• Die offenen Büchsen können sowohl aus metallischem als auch nichtmetallischem Werkstoff hergestellt werden, gegebenenfalls auch in Kombination aus verschiedenen Werkstoffen oder Werkstoffen verschiedener technologischer Eigenschaften. Alle Herstellungsverfahren, wie z. B. Gießen, Pressen, Sintern, Spritzen, Ziehen, können für die Herstellung der Gelenkschale als Rohling oder auch als fertiger Bauteil zur Anwendung kommen.
• In den Zeichnungen sind einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt, wobei in den einzelnen Figuren der kugelförmige Innenteil mit der Ziffer 1, der äußere Lagerkörper mit 2 und das Gehäuse mit 3 bezeichnet ist..
• Die F i g. 1 zeigt ein Gelenk, dessen Kugel 1 beidseitig mit Achsen versehen ist. Als äußerer Lagerkörper findet eine offene Büchse 2 mit geradem Stoß 4 Verwendung, die in dem Gehäuse 3 mittels Sprengringen 5 festgelegt ist. Die Bogenhöhe h, welche ein Maß für die erforderliche Aufweitung der Büchse bei der Montage darstellt, ist eine Funktion des Zenfriwinkels 99 der tragenden Lagerfläche. Der Schwenkwinkel des Gelenklagers ist mit x bezeichnet.
• Die F i g. 2 zeigt eine Innenansicht der abgewickelten Büchse 2 mit von einer Bohrung 7 ausgehenden Schmiernuten 6, deren Enden geschlossen sind. Bei dein in der F i g. 3 im Längsschnitt und in der F i g. 4 im Querschnitt dargestellten Gelenk hat der äußere Lagerkörper 2 in radialer Richtung ungleiche Wandstärken. Der Außendurchmesser des Lagerkörpers mit dem Mittelpunkt MA liegt exzentrisch zu dem Innendurchmesser mit dem Mittelpunkt MI. Der Lagerkörper ist innen mit einer Gleitschicht 11 versehen und wird im Gehäuse 3 durch einen Sprengring, 5 und einen in den Stoß 4 eingreifenden Stift 8 od. dgl. gehalten, der ein Verdrehen des Lagerkörpers verhindert. Um die Lagerluft bei unbelastetem Gelenk auszuschalten, ist eine Kugel 10 vorgesehen, die sich in dem Gehäuse 3 abstützt, unter der Wirkung einer Feder 9 steht und in einer Bohrung des Kugelkopfes 1 geführt ist.
• F i g. 5 zeigt ein Gelenklager, dessen Gehäuse 3 durch eine Kappe 12 verschlossen ist. Der Lagerkörper 2 wird durch eine Scheibe 13 mit nach unten abgebogenen federnden Laschen 14 gehalten. Eine Lasche 15 Ist verlängert und greift in den Stoß 4 ' ein. Die Scheibe 13 ist durch eine Lasche 16, welche in eine Aussparung 17 des Gehäuses 3 eingreift, formschlüssig festgelegt. Der Lagerkörper 2 liegt außer#i dem kraftschlüssig mit radialer Prössung nach außen im Gehäuse.
• Fig. 6 zeigt eine Ausführung, bei welcher eine Gewindebüchse 18 als Einstellmittel für die außen z. B. konisch ausgebildete Büchse 2 dient, die in einem konischen Gehäuse angeordnet ist. Eine verstellbar oder federnd ausgebildete Beilage 19 ermöglicht ein Festspannen nach Spieleinstellung durch die Gewindebüchse. Der Stoß-4 der offenen Büchse ist hier beispielsweise schräg ausgeführt.
• :"Fig. 7 zeigt einen unrunden äußeren Lagerkörper im spannungslosen Zustand, Fig. 8 den gleichen äußeren Lagerkörper, der durch die Tangentialkräfte 20 und 21 zwecks Einführung des Kugelkopfes 1 aufgeweitet ist und F i g. 9 die entsprechend F i g. # zusammengebaute Gruppe nach Einbau in das Gehäuse 3. Die radial gezeichneten Pfeile stellen ein Maß für die hier z. B. ungleiche Verteilung der Radialspannungen dar. Mit diesen Radialspannungen sitzt die Büchse im Gehäuse und wird gegebenenfalls durch nichtgezeichnete formschlüssige Haltemittel festgelegt.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Gelenklager, dessen äußerer Lagerkörper zu beiden Seiten des Äquators tragende Flächen aufweist und der auf seiner ganzen Länge geschlitzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Lagerkörper(2) einen Körper gleicher Biegefestigkeit darstellt, dessen Biegespannungen nach dem Einsetzen ins Gehäuse (3) über den Umfang der Büchse in Ebenen senkrecht zur Achse möglichst den gleichen Wert aufweisen.
2. 2. Gelenklager nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Lagerkörper (2) im ungespannten Zustand unrund ist und/oder die Achsen (M1, MA) der äußeren Form und der inneren, vorzugsweise kugelförmigen Fläche nicht zusammenfallen, wobei die Wandstärke des äußeren Lagerkörpers, in einer Ebene senkrecht zur Achse betrachtet, gegenüber dem Stoß (4) am stärksten ist. 3. Gelenklager nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Spreizmittel, z. B. Federn, keilförmige Teile od. dgl., am Stoß (4) und/oder an einem Umfang der Büchse angreifend, die Radialdrücke der Büchse erhöhen. 4. Gelenklager nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse nach Einbau in das Gehäuse Stoßspiel Null aufweist. 5. Gelenklager nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Innenkontur entsprechende Außenkontur der Büchse durch Rippen zur zylindrischen bzw. konischrunden Form ergänzt ist. 6. Gelenklager nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Teile des Umfanges der Büchse, vorzugsweise in der Gegend des Stoßes, nach innen federnd auf der Kugel aufliegen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 917 110, 857 716, 582 421, 256 088; deutsche Auslegeschrift Nr. 1066 390; österreichische Patentschriften Nr. 200 860, 100 877; schweizerische Patentschrift Nr. 298 227; französische Patentschriften Nr. 1295 744, 1215 375, 1091445, 920 738; britische Patentschriften Nr. 725 724, 616 938; USA.-Patentschriften Nr. 2 691541, 2 324 984.