DE3507945C1 - Kugeleinheit - Google Patents

Description

»oben« und »unten« verwendet.

Eine gemäß der US-PS 34 66 697 aufgebaute Kugeleinheit ist jedoch insofern nachteilig, als sie aus einer großen Anzahl von Teilen besteht und sowohl hinsichtlich ihres Gewichtes als auch ihrer Baugröße nicht optimal ist.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kugeleinheit der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie bei gleichbleibender Festigkeit und Belastbarkeit weniger Teile, ein geringes Gewicht und eine kleinere Baugröße aufweist, als dies bei Kugeleinheiten nach dem Stand der Technik der Fall ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 vor, daß die Feder als flach gewölbte Ringscheibe ausgebildet und am Halter in unmittelbarer Nähe seines Befestigungsabschnittes abgestützt ist.

Aufgrund dieser Maßnahmen können bei einer erfindungsgemäßen Kugeleinheit alle diejenigen Teile weggelassen werden, die beim Stand der Technik erforderlieh sind, um die von der Feder auf den Boden des topfförmigen Gehäuses ausgeübte Reaktionskraft auf den Befestigungsabschnitt bzw. -bereich des Halters zu übertragen, mit dem dieser an dem die Kugeleinheit tragenden Körper, also z. B. am Tragrahmen einer Fordervorrichtung befestigt und für eine Kraftübertragung abgestützt ist. Da z. B. für Kugelmatten die Reaktionskraft der Feder in der zurückgezogenen Endlage ca. 550 N beträgt, müssen die beim Stand der Technik für die Rückseite des Halters befinden und daß die Lastkugel durch die zentrale öffnung des Halters so hindurchragt, daß sich der freie Teil der Oberfläche der Lastkugel auf der Vorderseite des Halters befindet.

Um eine möglichst gute Führung der Lagereinheit bei ihrer linearen Hin- und Herbewegung zu gewährleisten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Lagereinheit, die im wesentlichen die Form einer dünnwandigen, die Lastkugel größtenteils umschließenden Teil-Hohlkugel besitzt, einen im wesentlichen kreiszylindrischen Wandabschnitt umfaßt, dessen Außenfläche parallel zur linearen Bewegungsrichtung verlaufende Mantellinien aufweist und der sich durch die zentrale Öffnung des Halters hindurcherstreckt, wobei sein Außendurchmesser nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der zentralen Öffnung ist. Dieser auf seiner Außenseite etwa kreiszylindrische Abschnitt der Lagereinheit stellt in Verbindung mit der kreisförmigen zentralen öffnung des Halters eine ausreichende Führung der Lagereinheit bei ihrer linearen Hin- und Herbewegung sicher, ohne daß hierfür hinter dem hinteren Scheitel des hohlkugelförmigen Teils der Lagereinheit noch irgendwelche zur Führung dienende und dabei nachteiligerweise die Bauhöhe vergrößernde Teile der Lagereinheit und/ oder des Halters vorgesehen werden müssen.

Vorzugsweise ist die Feder auf der Vorderseite des Halters angeordnet, über die der freie Teil der Oberfläche der Lastkugel vorsteht. Dabei ist es vorteilhaft, daß der Halter auf seiner Vorderseite, d. h. in unmittelbarer

Übertragung dieser Kraft erforderlichen Teile eine ent- 30 Nähe des Bereiches, mit dem er an dem die Kugeleinheit sprechend große Wandstärke aufweisen, so daß sie in tragenden Körper befestigt ist, einen kreisringförmigen

wesentlichem Maß zum Gesamtgewicht der Kugeleinheit beitragen. Durch die Verwendung einer im wesentlichen in radialer Richtung auf ihr Widerlager drückenden Feder, vorzugsweise einer Tellerfeder, und durch die Abstützung dieser Feder in unmittelbarer Nähe des Befestigungsbereiches des Halters findet bei einer erfindungsgemäßen Kugeleinheit auf kürzestem Weg eine Krafteinleitung der Feder-Reaktionskraft in den die Kugeleinheit tragenden Körper statt, ohne daß hierfür spezielle Kraftübertragungsteile mit einer besonders angepaßten Wandstärke erforderlich sind. Es läßt sich somit bereits für die Kugeleinheit selbst eine Gewichtsreduzierung von mehr als 25% gegenüber den bisher üblichen Kugeleinheiten erreichen.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Kugeleinheit ist darin zu sehen, daß sie wegen der außerordentlich geringen axialen Ausdehnung der ringscheibenförmigen Feder in axialer Richtung eine sehr geringe Bauhöhe aufweist. Tatsächlich ist bei einer erfindungsgemäßen Kugeleinheit die axiale Bauhöhe auf das durch den Durchmesser der Lastkugel, die axiale Ausdehnung der Lagereinheit und den zum Einfedern erforderlichen Hub der Linearbewegung gegebene Mindestmaß beschränkt. Dadurch wird es möglich, beispielsweise auch die entsprechende Höhe des Tragrahmens einer Kugelmatte zu verringern, was beim Tragrahmen dieser Kugelmatte zu einer weiteren Gewichtsersparnis führt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Halter der Kugeleinheit dadurch möglichst klein ausgebildet, daß er im wesentlichen die Form eines kreisringförmigen Zylinders aufweist, der in Bewegungsrichtung der Lagereinheit eine Höhe besitzt, die kleiner als der Radius der Lastkugel ist, daß die zentrale öffnung des kreisringförmigen Halters in Bewegungsrichtung der Lagereinheit gesehen zur Durchtrittsöffnung der Lagereinheit konzentrisch angeordnet ist, daß sich die Lagereinheit und die Lastkugel zum größten Teil auf der Vorsprung aufweist, dessen innere Wandfläche zur linearen Bewegungsrichtung der Lagereinheit parallel verlaufende Mantellinien aufweist, und daß die Feder mit ihrem Außenrand an der inneren Wandfläche des kreisringförmigen Vorsprungs abgestützt ist und mit ihrem Innenrand in eine nach außen offene Nut eingreift, die in dem Teil des Wandabschnittes der Lagereinheit vorgesehen ist, der über die Vorderseite des Halters übersteht.

Eine besonders einfache Begrenzung der Linearbewegung der Lagereinheit und der in ihr gehaltenen Lastkugel ergibt sich einerseits dadurch, daß die zurückgezogene Endlage der Lagereinheit durch eine Anschlagsfläche auf der Vorderseite des Halters definiert ist, an der in dieser Endlage die hintere Fläche der ringscheibenförmigen Feder zur Anlage kommt, und andererseits dadurch, daß die vorgeschobene Endlage der Lagereinheit durch eine Anschlagsfläche auf der Rückseite des Halters definiert ist, gegen die sich in der vorgeschobenen Endlage eine Schulter der Lagereinheit abstützt.

Um einen spielfreien Sitz der Lagereinheit und ein sanftes Einlaufen der Lagereinheit in die vorgeschobene Endlage zu gewährleisten und um den Zusammenbau einer erfindungsgemäßen Kugeleinheit zu erleichtern, ist weiterhin vorgesehen, daß zwischen der Anschlagsfläche auf der Rückseite des Halters und der Schulter der Lagereinheit ein elastischer Körper angeordnet ist, der in der vorgeschobenen Endlage durch die Kraft der ringscheibenförmigen Feder zusammengedrückt ist.

Weiterhin ist für einen möglichst einfachen Zusammenbau der erfindungsgemäßen Kugeleinheit vorgesehen, daß die Lagereinheit zweiteilig ausgebildet ist und daß der eine Teil im wesentlichen die Form einer dünnwandigen Teil-Hohlkugel, die die Lastkugel etwas mehr als zur Hälfte umschließt, und der andere Teil im wesentlichen die Form eines Kugelschalenrings aufweist,

der den Wandverlauf der Teil-Hohlkugel fortsetzt. Vorzugsweise sind diese beiden Teile so ausgebildet, daß der Kugelschalenring in die Teil-Hohlkugel eingesteckt und mit dieser dadurch verbunden ist, daß der vordere Rand der Teil-Hohlkugel über eine Schulter des Kugelschalenrings umgebördelt ist.

Ein besonders einfacher und stabiler, gewichtssparender Aufbau ergibt sich dadurch, daß der Innendurchmesser der Teil-Hohlkugel wesentlich größer als der Außendurchmesser der Lastkugel ist, daß in dem hierdurch zwischen der Lastkugel und der Teil-Hohlkugel gebildeten teilkugelschalenförmigen Zwischenraum eine Vielzahl von Lagerkugeln vorgesehen ist und daß der Kugelschalenring an seinem in die Teil-Hohlkugel eingesteckten Ende einen radial verlaufenden, ringförmigen, den Zwischenraum verschließenden Wandabschnitt aufweist.

Ein besonders gewichtssparender und dennoch stabiler Aufbau läßt sich dadurch erreichen, daß an der Innenfläche des Kugelschalenrings in radialer Richtung vorspringende Stege vorgesehen sind, deren Innenkontur einen Radius aufweist, der nur wenig größer als der Außenradius der Lastkugel ist.

Um die Spannung der Tellerfeder unabhängig vom Durchmesser auf den jeweils erforderlichen Wert einstellen zu können, sind in der Feder Schlitze vorgesehen, die sich vom Innenrand radial nach außen erstrecken. Die zwischen den Schlitzen nach innen ragenden Vorsprünge tragen praktisch nichts zur Spannung der Tellerfeder bei, die im wesentlichen nur durch den kompakten Ringbereich festgelegt wird, in den hinein sich die Schlitze nicht erstrecken. Mit Hilfe dieser zur Spannung nicht beitragenden Vorsprünge kann der Durchmesser der Tellerfeder also bei in etwa gleichbleibender Spannung innerhalb eines großen Bereiches frei so gewählt werden, daß sich der jeweils gewünschte Hub für die Linearbewegung der Lagereinheit und der Lastkugel ergibt. Umgekehrt kann bei vorgegebenem Hub durch die Wahl der Länge der radial verlaufenden Schlitze die Spannung der Tellerfeder innerhalb eines weiten Bereiches variiert werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf den Teil der Oberfläche einer Kugelmatte, der eine erfindungsgemäße Kugeleinheit umfaßt, und

F i g. 2 einen Schnitt durch den Kugelmattenteil aus F i g. 1 längs der Linie H-II.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Ausschnitt aus einer sogenannten Kugelmatte 1 wiedergegeben, wie sie beispielsweise im Torbereich von Flugzeug-Laderäumen Verwendung findet.

Eine solche Kugelmatte besteht im wesentlichen aus einem großflächigen, ebenen Hohlkörper geringer Höhe, der aus Metall, beispielsweise Aluminium hergestellt ist und der so auf dem Boden im Torbereich eines Flugzeug-Laderaums angeordnet wird, daß die äußere Oberfläche 3 seiner oberen, horizontal verlaufenden Wand 2 die Bodenfläche des Laderaum-Eingangsbereiches bildet. Über diese Oberfläche werden die Lastgegenstände, z. B. die Paletten, mit denen das Flugzeug beladen werden soll, zunächst quer zur Längsachse des Flugzeuges durch das Tor des Laderaums in das Flugzeuginnere hineingeschoben und dann quer zu dieser Einschubrichtung im Laderaum weiterbefördert.

Zur Gewichtsersparnis ist die obere Wand 2 des Kugelmatten-Hohlkörpers nur durch voneinander beabstandete Stege 4 gegen die Bodenwand 5 abgestützt, die auf einer entsprechenden Trag-Oberfläche am Boden des Flugzeug-Laderaums aufliegt.

Zwischen der oberen Wand 2, der Bodenwand 5 und den Stegen 4 weist die Kugelmatte 1 eine Vielzahl von Hohlräumen 6 auf.

Die obere Wand 2 besitzt eine Vielzahl von durchgehenden öffnungen 7, die in regelmäßigen Abständen angeordnet sind und von denen in den F i g. 1 und 2 nur ίο eine einzige dargestellt ist.

Durch jede dieser Öffnungen 7 ist von oben her in den betreffenden Hohlraum 6 eine erfindungsgemäße Kugeleinheit 10 so eingesetzt, daß die Lastkugel 12 mit einem Teil 14 ihrer Oberfläche über die Oberfläche 3 der Kugelmatte nach vorne, d. h. im vorliegenden Fall nach oben vorsteht.

Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Gegenstände, mit denen das Flugzeug be- bzw. entladen werden soll, nicht mit der Oberfläche 3 der Kugelmatte 1 sondern nur mit den Oberflächen-Teilen 14 der Lastkugeln 12 in Berührung stehen.

Diese Lastkugeln 12 sind so gelagert, daß sie in zur Oberfläche 3 der Kugelmatte 1 parallelen Richtungen ortsfest aber frei drehbar sind. Somit bildet die Kugelmatte 1 eine Fördervorrichtung, über deren Oberfläche 3 hinweg Gegenstände in beliebigen Richtungen frei verschoben werden können, wobei im wesentlichen nur der Rollwiderstand der Lastkugeln 12 überwunden werden muß.

Die Kugeleinheit 10 weist eine zur Oberfläche 3 senkrechte Symmetrieachse 15 auf, die in F i g. 2 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist.

Es besteht die Möglichkeit, daß eine nicht völlig ebene oder etwas schräg hängende Palette beim Verschieben mit ihrer in Bewegungsrichtung vorderen Kante auf den Teil 14 der Oberfläche einer Lastkugel 12 unterhalb des obersten Scheitelpunktes auftrifft. Um in einem solchen Fall eine Beschädigung der Lastkugel bzw. der Palette zu vermeiden und den Widerstand gegen die Verschiebung der Palette möglichst klein zu halten, sind die Lastkugeln 12 in Richtung der Symmetrieachse 15 zwischen zwei Endlagen hin- und herverschiebbar, wie dies in F i g. 2 durch den Doppelpfeil 16 angedeutet ist.

In F i g. 2 ist die vordere Endlage dargestellt, in die die Lastkugel 12 durch die Kraftwirkung einer Feder 18 vorgespannt ist und in der sie über die Oberfläche 3 der Kugelmatte 1 weiter nach außen vorsteht als in der anderen Endlage.

Somit kann die Lastkugel 12 bei einem seitlichen Auftreffen einer Palettenkante oder dergleichen nach hinten, d. h. in Richtung des Hohlraumes 6 um ca. 2,5 mm wegfedern, wodurch eine Beschädigung oder eine Behinderung der Verschiebungsbewegung der Palette vermieden wird. Ist die in Bewegungsrichtung vordere Kante des Lastgegenstandes über den Kugelscheitel hinweggelaufen, so wird die betreffende Lastkugel 12 durch die Kraft der Feder 18, die beispielsweise in der Größenordnung von 55 kg liegt, von unten gegen den Boden der Palette bzw. des sich über die Fördervorrichtung hinwegbewegenden Lastgegenstandes angedrückt und stützt diesen Lastgegenstand gemeinsam mit den anderen Lastkugeln ab.

Zur Erzielung dieser Funktionen besitzt eine erfindungsgemäße Kugeleinheit einen speziellen Aufbau, der im folgenden im einzelnen beschrieben wird.

Zur Befestigung in der öffnung 7 der Kugelmatte 1 umfaßt die erfindungsgemäße Kugeleinheit 10 einen Halter 20, der bei dem in den Figuren wiedergegebenen

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Ausführungsbeispiel im wesentlichen als kreiszylindri- der Tellerfeder 18 im Befestigungsabschnitt 31, d. h. in

scher Ring ausgebildet ist, der zur Symmetrieachse 15 dem Bereich des Halters 20, in dem dieser seinerseits an

koaxial angeordnet ist und in axialer Richtung eine Hö- der Kugelmatte 1 abgestützt ist, ergibt eine optimale

he aufweist, die wesentlich kleiner als der Durchmesser Einleitung der von der Tellerfeder 18 ausgeübten Reak-

der Lastkugel 12 ist. 5 tionskräfte in die Kugelmatte 1.

In der Mitte besitzt der Halter 20 eine durchgehende, Wie man der F i g. 2 entnimmt, ist die als flach gekreisförmige zentrale öffnung 21, durch die die Lastku- wölbte Scheibe ausgebildete Tellerfeder 18 innerhalb gel und ein Teil der die Lastkugel umgebenden Lager- des ringförmigen Vorsprungs 33 so angeordnet, daß ihre einheit 24 hindurchragt, wobei sowohl die Lastkugel 12 Wölbung nach außen weist. Mit ihrem Innenrand 36 als auch die Lagereinheit 24 ebenfalls zur Symmetrie- io greift die Tellerfeder 18 in eine Nut 40 ein, die in einer achse 15 kreissymmetrisch angeordnet bzw. ausgebildet von der Symmetrieachse 15 abgewandten Wandfläche sind. 41 der Lagereinheit 24 so angeordnet ist, daß sie parallel Der Außendurchmesser des Halters 20 ist so bemes- zur Anschlagsfläche 30 um die gesamte Lagereinheit 24 sen, daß der Halter in einen von einem kreisringförmi- herumläuft.

gen Vorsprung 25 umgebenen Bereich der Oberfläche 3 15 Der Abstand, den die Nut 40 von der Anschlagsfläche

eingesetzt werden kann, wobei der Vorsprung 25 nach 30 in der in F i g. 2 dargestellten vorgeschobenen Endla-

oben über die Oberfläche 3 der oberen Wand 2 der ge besitzt, definiert die Länge des Weges, um den die

Kugelmatte 1 geringfügig vorsteht. Der Durchmesser Lastkugel 12 gemeinsam mit der sie halternden Lager-

der Öffnung 7 in der oberen Wand 2, in die die Kugelein- einheit 24 nach innen gegen die Kraft der Tellerfeder 18

heit 10 eingesetzt ist, ist etwas kleiner als der Innen- 20 einfedern kann. Im völlig eingefederten Zustand kommt

durchmesser des Vorsprungs 25, so daß die obere Wand die in F i g. 2 unten befindliche Rückseite der Tellerfeder

2 eine die öffnung 7 kreisringförmig umgebende, zur an der Anschlagsfläche 30 zur Anlage, wodurch die nach

Symmetrieachse 15 hin vorstehende Schulter 26 auf- innen gerichtete Bewegung der Lastkugel 12 begrenzt

weist, auf deren äußerer Oberfläche der Halter 20 mit wird.

einer in seiner zylindrischen Außenwand vorgesehenen, 25 Die hintere Stirnseite des ringförmigen Halters 20 ist radial nach außen vorspringenden Schulter 27 aufliegt. zur Symmetrieachse 15 hin ansteigend abgeschrägt und Unterhalb dieser Schulter 27 ist mit einem geringen bildet in der Nähe ihrer Innenkante eine die Symmetrieaxialen Abstand in der zylindrischen Außenfläche des achse 15 ringförmig umgebende Anschlagsfläche 43, die Halters 20 eine ringförmige um den gesamten Halter 20 in etwa dieselbe Neigung besitzt, wie der über ihr beumlaufende Nut 28 vorgesehen, in die ein ringförmiger 30 findliche Teil der Tellerfeder 18, wenn sich die Lastkugel elastisch verformbarer Körper 29 eingesetzt ist, der bei- 12 mit ihrer Lagereinheit 24 in der vorgeschobenen spielsweise von einem O-Ring gebildet sein kann. Der Endlage befindet. In dieser vorderen Endlage kommt Querschnitts-Durchmesser dieses elastischen Körpers eine Schulter 45 der Lagereinheit 24 an einem ringför-29 ist so bemessen, daß der elastische Körper 29 gering- migen elastischen Körper 46 zum Anschlag, der sich fügig aus der Nut 28 radial zur Seite hin vorsteht. Wird 35 seinerseits an der Anschlagsfläche 43 abstützt. Der ringdie Kugeleinheit 10 in F i g. 2 von oben her durch die förmige elastische Körper 46, der konzentrisch zur öffnung 7 in den Hohlraum 6 der Kugelmatte einge- Symmetrieachse 15 angeordnet ist, kann ebenfalls von führt, so wird dabei der elastische Körper 29 so kompri- einem O-Ring gebildet werden. Bei der in F i g. 2 dargemiert, daß er völlig in die Nut 28 aufgenommen wird und stellten vorderen Endlage wird der ringförmige elastian der ringförmig vorspringenden Schulter 26 vorbei- 40 sehe Körper 46 durch die nach außen gerichtete Kraft gleitet. Hat die Kugeleinheit 10 die in F i g. 2 dargestellte der Tellerfeder 18 zusammengedrückt und spannt durch Einbaulage erreicht, so wird ein Teil des elastischen seine hierdurch aufgebaute elastische Gegenkraft die Körpers 29 aufgrund der durch seine elastische Verfor- Feder 18 etwas nach hinten vor. mung bewirkten Rückstellkraft so zur Seite hin aus der Aus Gewichts-Ersparnisgründen ist in der hinteren Nut 28 herausgedrückt, daß er unter die Schulter 27 45 Stirnseite des Halters 20 eine sich nach oben erstreckeneingreift. Damit ist die Kugeleinheit 10 in ausreichen- de und ringförmig um den gesamten Umfang des HaI-dem Maße gegen ein Herausfallen aus der Kugelmatte 1 ters 20 umlaufende Nut 48 vorgesehen, in der zur Vergesichert. Soll die Kugeleinheit 10 jedoch gezielt aus der steifung radial zur Symmetrieachse 15 hin verlaufende Kugelmatte 1 herausgenommen werden, um z. B. gegen Stege 49 vorgesehen sind. Es können beispielsweise eine neue Kugeleinheit ausgetauscht zu werden, so ge- 50 sechs oder acht derartige Stege 49 gleichförmig über nügt eine vergleichsweise geringe Kraft, die z.B. im den gesamten Umfang des Halters 20 verteilt sein. Bereich der Nut 40 auf die Kugeleinheit 10 nach oben Die Lagereinheit 24, in der die Lastkugel 12 ortsfest ausgeübt wird, um den überstehenden Teil des elasti- frei drehbar gelagert und gehaltert ist, besteht aus eischen Körpers 29 an der Schulter 26 abzuscheren und nem inneren Teil und einem äußeren Teil. Der innere die Kugeleinheit 10 nach oben aus dem Hohlraum 6 55 Teil ist eine dünnwandige Teil-Hohlkugel 51, in deren herauszubewegen. Inneren die Lastkugel 12 gelagert ist und die die Lastku-Auf seiner vorderen bzw. oberen Stirnseite weist der gel 12 etwas mehr als zur Hälfte umschließt. Der Innen-Halter 20 eine ebene, im eingebauten Zustand zur Ober- durchmesser der Hohlkugel 51 ist wesentlich größer als fläche 3 der oberen Wand 2 der Kugelmatte 1 parallel der Außendurchmesser der Lastkugel 12, die aus Geverlaufende Anschlagsfläche 30 auf, über die nach vorn 60 wichtsgründen ebenfalls als Hohlkugel ausgebildet ist. bzw. in F i g. 2 nach oben ein am äußersten Umfangs- In dem zwischen der Außenfläche der Lastkugel 12 und rand des Halters 20 angeordneter Vorsprung 33 vor- der Innenfläche der Hohlkugel 51 gebildeten Zwischensteht. An der der Symmetrieachse zugewandten ringför- raum 54 ist eine Vielzahl von Lagerkugeln 55 angeordmigen inneren Wandfläche 32 dieses Vorsprungs 33 ist net, die eine reibungsarme freie Drehbarkeit der Lastder Außenrand 35 der hier als Tellerfeder ausgebildeten 65 kugel 12 in der Teil-Hohlkugel 51 gewährleisten. Feder 18 abgestützt. Die äußere Wandfläche des Vor- Der äußere Teil der Lagereinheit 24 ist als Kugelschasprungs 33 liegt direkt an der inneren Wandfläche des lenring 52 ausgebildet, der einen dünnen Wandabschnitt Vorsprungs 25 der Kugelmatte 1 an; diese Abstützung 57 aufweist, der in einer zur Symmetrieachse 15 paralle-

Ien Richtung eine Höhe besitzt, die etwa gleich dem Radius der Lastkugel 12 ist. An seinem oberen und seinem unteren Ende ist der Wandabschnitt 57 so umgebogen, daß der Kugelschalenring 52 dort jeweils einen in etwa parallel zur Ebene der Oberfläche 3 verlaufenden vorderen Wandabschnitt 59 bzw. hinteren Wandabschnitt 60 aufweist.

Der Kugelschalenring 52 der Lagereinheit 24 ist so weit von oben her in die Teil-Hohlkugel 51 eingeführt, daß die Lastkugel 12 mit dem Teil 14 ihrer Oberfläche durch eine vom vorderen Wandabschnitt 59 umgebene, zur Symmetrieachse 15 konzentrisch angeordnete Durchtrittsöffnung 61 nach vorne bzw. in F i g. 2 nach oben hindurchragen kann.

Der hintere Wandabschnitt 60 des Kugelschalenrings 52 erstreckt sich durch den Zwischenraum 54 von der Innenwand der Hohlkugel 51 fast bis zur Oberfläche der Lastkugel 12. Der hintere Wandabschnitt 60 verschließt somit den kugelschalenförmigen Zwischenraum 54 so, daß die Lagerkugeln 55 nicht aus diesem Zwischenraum 54 austreten können.

Auch der Kugelschalenring 52 besitzt auf seiner der Symmetrieachse 15 zugewandten Seite zur Symmetrieachse 15 hin radial verlaufende Stege 63, von denen beispielsweise sechs oder acht Stück über den gesamten Umfang des Kugelschalenrings 52 gleichmäßig verteilt angeordnet sind, um ihm die nötige Steifheit zu verleihen.

Die Teil-Hohlkugel 51 und der Kugelschalenring 52 sind dadurch miteinander verbunden, daß der Rand 65 des zunächst völlig teil-hohlkugelförmigen inneren Teils 51 um eine entsprechende Schulter 66 des Kugelschalenrings 52 herum umgebördelt worden ist, nachdem in die Teil-Hohlkugel 51 zuerst die Lagerkugeln 55 eingefüllt, dann auf den Lagerkugeln die Lastkugel 12 angeordnet und in den zwischen der Lastkugel 12 und der Innenwand der Teil-Hohlkugel 51 verbleibenden kreisringförmigen Schlitz der Kugelschalenring 52 von oben her eingeschoben worden ist.

Nach diesem Umbördelvorgang wird der ringförmige Halter 20 von oben her über den Kugelschalenring 52 der Lagereinheit 24 geschoben, wobei der O-Ring 46 zunächst weggelassen wird. Dadurch kann der ringförmige Halter 20 nach unten geschoben werden, bis seine Anschlagsfläche 43 direkt auf der durch das Umbördeln gebildeten Schulter 45 der Teil-Hohlkugel 51 der Lagereinheit 24 aufliegt. In dieser Stellung ist der Abstand zwischen der zur Abstützung der Tellerfeder 18 vorgesehenen inneren Wandfläche 32 und der Nut 40 so groß, daß die Tellerfeder 18 ohne weiteres eingesetzt werden kann. Wenn ihr Innenrand 36 in die Nut 40 eingeschoben ist, kann dann der ringförmige Halter 20 nach oben bewegt und der O-Ring 46 an seinen in F i g. 2 dargestellten Platz gebracht werden.

Wie bereits erwähnt, spannen sich die Tellerfeder 18 und der O-Ring 46 in der in F i g. 2 dargestellten vorderen Endlage so gegenseitig vor, daß die Lagereinheit 24 und mit ihr die Lastkugel 12 ohne Spiel im Halter 20 sitzt.

Die Wände der Teil-Hohlkugel 51 und des Kugelschalenrings 52 der zusammengebauten Lagereinheit 24 bilden in etwa eine einheitliche Teil-Kugelschale, in deren Inneren die Lastkugel 12 aufgenommen und über die Lagerkugeln 55 abgestützt ist. Die aus den beiden Teilen zusammengesetzte Teil-Kugelschale ist im Bereich ihres oberen, offenen Randes an der Tellerfeder 18 aufgehängt, die ihrerseits, wie bereits erwähnt, auf kürzestem Kraftübertragungsweg über den Befestigungsbereich 31 des Halters 20 an der Kugelmatte 1 abgestützt ist. Auch die Kräfte, die von »normal« d. h. auf dem obersten Scheitelpunkt der Lastkugel 12 aufliegenden Gegenständen in F i g. 2 nach unten auf die Lastkugel 12 ausgeübt werden, werden auf dem eben beschriebenen Weg, d. h. über die Lagerkugeln 55, die Teil-Kugelschale 51,52 und die Tellerfeder 18 über deren Widerlager 32, 33 auf die Kugelmatte 1 übertragen. Wegen der Kürze dieses Kraftübertragungsweges und der günstigen geometrischen Gestaltung der Teile der Kugeleinheit 10, die diese Kräfte übertragen, ergibt sich bei hoher Belastbarkeit ein sehr geringes Gewicht für die Kugeleinheit 10.

Auch die parallel zur Oberfläche 3 auf die Lastkugel 12 ausgeübten Kräfte werden direkt von dem durch die Stege 63 verstärkten Kugelschalenring 52 der Lagereinheit 24 aufgenommen und von diesem entweder über die Tellerfeder 18 oder direkt auf den Halter 20 übertragen. Wegen der geringen axialen Höhe des Halters 20 erfolgt diese direkte Kraftübertragung praktisch nur in der Ebene der oberen Wand 2 der Kugelmatte 1, wobei diese Kräfte mit sehr kleinen Hebelarmen direkt in die Kugelmatte 1 eingeleitet werden.

Wie man insbesondere der Fi g. 1 entnimmt, weist die Tellerfeder 18 von ihrem Innenrand radial nach außen verlaufende Schlitze 68 auf, die durch ihre Breite und radiale Länge einerseits eine vom Durchmesser der Tellerfeder 18 weitgehend unabhängige Einstellung der von der Tellerfeder 18 ausgeübten Kraft ermöglichen und die andererseits das Einführen des Innenrandes 36 der Tellerfeder 18 in die Nut 40 erleichtern. Insbesondere kann durch die Schlitze 68 bei gegebener Federspannung der Durchmesser der Tellerfeder 18 und damit der Hubweg für die Lastkugel 12 und ihre Lagereinheit 24 eingestellt werden. Da die zwischen den Schlitzen 68 radial zur Symmetrieachse 15 hin verlaufenden Nasen 69 der Tellerfeder 18 praktisch nichts zur Spannung der Feder beitragen, können sie bzw. die Schlitze 68 je nach Bedarf in radialer Richtung länger oder kürzer gewählt werden, ohne daß sich hierdurch die Federspannung verändert, wenn die radiale Abmessung des nicht geschlitzten Ring-Teils der Tellerfeder 18 unverändert bleibt.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß aufgrund der Verwendung einer Feder 18 in Form einer flach gewölbten Scheibe und wegen der hierdurch möglichen Ausbildung des Halters 20 als in axialer Richtung sehr niederen Rings eine erfindungsgemäße Kugeleinheit 10 in dieser axialen Richtung eine minimale Ausdehnung besitzt, die im wesentlichen nur durch den Durchmesser der Lastkugel 12, den Durchmesser der Lagerkugeln 55, die sehr geringe Wandstärke der Teil-Hohlkugel 51 und die Größe des Hubweges für die Ausweichbewegung der Lastkugel 12 gegeben ist. Eine weitere Reduzierung der Bauhöhe in Richtung parallel zur Symmetrieachse 15 ist praktisch nicht möglich. Die erfindungsgemäße Kugeleinheit 10 weist überdies eine äußerst geringe Anzahl von Teilen auf, die überwiegend sehr dünnwandig ausgebildet sind. Dies ist vor allem deswegen möglich, weil die beim Einfedern der Lastkugel 12 erzeugte Rückstellkraft der Tellerfeder 18 auf kürzestem Weg in die Kugelmatte 1 eingeleitet wird. Es müssen also keine Teile der Kugeleinheit deswegen mit einer besonders großen Wandstärke ausgebildet werden, weil sie diese Federkraft zunächst aufnehmen und dann über größere Strecken und ungünstige Hebelarme zu den von der Kugelmatte 1 gebildeten Widerlagern übertragen müssen. Bei gleichen Dimensionen und gleichen Stabilitäts-

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anforderungen weist somit eine erfindungsgemäße Kugeleinheit 10 ein gegenüber dem Stand der Technik um mehr als 25% verringertes Gewicht auf.

Da aber, wie man der F i g. 2 ohne weiteres entnimmt, wegen der geringen axialen Bauhöhe der Kugeleinheit 5 10 auch die Höhe der Stege 4 der Kugelmatte 1 erheblich verringert werden kann, läßt sich für den Tragrahmen der Kugelmatte 1 ebenfalls eine erhebliche Gewichtsersparnis erzielen, wenn er nur noch mit einer solchen geringen Höhe ausgestattet wird, wie sie bei io Verwendung von erfindungsgemäßen Kugeleinheiten möglich ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (14)

Patentansprüche:

1. Kugeleinheit, insbesondere für Fördervorrichtungen wie z. B. Kugelmatten, mit

— einer Lastkugel, die mit einem Teil ihrer Oberfläche gegen einen ersten Körper, insbesondere gegen einen über die Fördervorrichtung zu verschiebenden Lastgegenstand abstützbar ist,

— einer Lagereinheit, die die Lastkugel frei drehbar lagert und weitgehend so umschließt, daß ein freier Teil der Oberfläche der Lastkugel zur Abstützung am ersten Körper durch eine kreisförmige Durchtrittsöffnung aus der Lagereinheit herausragt,

— einem Halter, der zur Befestigung der Kugeleinheit an einem zweiten Körper, insbesondere am Tragrahmen einer Fördervorrichtung, einen Befestigungsabschnitt aufweist, der im montierten Zustand am zweiten Körper abgestützt ist, wobei die Lagereinheit gegen den Halter zwischen einer vorgeschobenen und einer zurückgezogenen Endlage so linear hin- und herbewegbar ist, daß die freie Oberfläche der Lastkugel in der vorgeschobenen Endlage weiter über eine Oberfläche des zweiten Körpers vorsteht als in der zurückgezogenen Endlage, und mit

— einer zwischen Lagereinheit und Halter eingespannten Feder, die zur Durchtrittsöffnung der Lagereinheit in Richtung der linearen Bewegung der Lagereinheit gesehen konzentrisch angeordnet ist und die Lagereinheit in die vorgeschobene Endlage vorspannt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (18) als flach gewölbte Ringscheibe ausgebildet und am Halter (20) in unmittelbarer Nähe seines Befestigungsabschnittes (31) abgestützt ist.

2. Kugeleinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (20) im wesentlichen die Form eines kreisringförmigen Zylinders aufweist, der in Bewegungsrichtung (16) der Lagereinheit (24) eine Höhe besitzt, die kleiner als der Radius der Lastkugel (12) ist, daß die zentrale öffnung (21) des kreisringförmigen Halters (20) in Bewegungsrichtung der Lagereinheit (24) gesehen zur Durchtrittsöffnung (61) der Lagereinheit (24) konzentrisch angeordnet ist, daß sich die Lagereinheit (24) und die Lastkugel (12) zum größten Teil auf der Rückseite des Halters (20) befinden und daß die Lastkugel (12) durch die zentrale Öffnung (21) des Halters (20) so hindurchragt, daß sich der freie Teil (14) der Oberfläche der Lastkugel (12) auf der Vorderseite des Halters (20) befindet.

3. Kugeleinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinheit (24), die im wesentlichen die Form einer dünnwandigen, die Lastkugel (12) größtenteils umschließenden Teil-Hohlkugel besitzt, einen im wesentlichen kreiszylindrischen Wandabschnitt (57) umfaßt, dessen Außenfläche parallel zur linearen Bewegungsrichtung (16) verlaufende Mantellinien aufweist und der sich durch die zentrale öffnung (21) des Halters (20) hindurcherstreckt, wobei sein Außendurchmesser nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der zentralen öffnung (21) ist, um die Lagereinheit (24) bei ihrer linearen Bewegung zu führen.

4. Kugeleinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (18) auf der Vorderseite des Halters (20) angeordnet ist, über die der freie Teil (14) der Oberfläche der Lastkugel (12) vorsteht.

5. Kugeleinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (20) auf seiner Vorderseite einen kreisringförmigen Vorsprung (33) aufweist, dessen innere Wandfläche (32) zur linearen Bewegungsrichtung (16) der Lagereinheit (24) parallel verlaufende Mantellinien aufweist, und daß die Feder (18) mit ihrem Außenrand (15) an der inneren Wandfläche (32) des kreisringförmigen Vorsprungs (33) abgestützt ist und mit ihrem Innenrand (36) in eine nach außen offene Nut (40) eingreift, die in dem Teil des Wandabschnittes (57) der Lagereinheit (24) vorgesehen ist, der über die Vorderseite des Halters (20) übersteht.

6. Kugeleinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zurückgezogene Endlage der Lagereinheit (24) durch eine Anschlagsfläche (30) auf der Vorderseite des Halters (20) definiert ist, an der in dieser Endlage die hintere Fläche der ringscheibenförmigen Feder (18) zur Anlage kommt.

7. Kugeleinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeschobene Endlage der Lagereinheit (24) durch eine Anschlagsfläche (43) auf der Rückseite des Halters (20) definiert ist, gegen die sich in der vorgeschobenen Endlage eine Schulter (66) der Lagereinheit (24) abstützt.

8. Kugeleinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Anschlagfläche (43) auf der Rückseite des Halters (20) und der Schulter (66) der Lagereinheit (24) ein elastischer Körper (46) vorgesehen ist, der in der vorgeschobenen Endlage durch die Kraft der ringscheibenförmigen Feder (18) zusammengedrückt ist.

9. Kugeleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinheit (24) zweiteilig ausgebildet ist und daß der eine Teil im wesentlichen die Form einer dünnwandigen Teil-Hohlkugel (51), die die Lastkugel (12) etwas mehr als zur Hälfte umschließt, und der andere Teil im wesentlichen die Form eines Kugelschalenrings (52) aufweist, der den Wandverlauf der Teil-Hohlkugel (51) fortsetzt.

10. Kugeleinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelschalenring (52) in die Teil-Hohlkugel (51) eingesteckt und mit dieser dadurch verbunden ist, daß der vordere Rand (65) der Teil-Hohlkugel (51) über eine Schulter (66) des Kugelschalenrings (52) umgebördelt ist.

11. Kugeleinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Teil-Hohlkugel (51) wesentlich größer als der Außendurchmesser der Lastkugel (12) ist, daß in dem hierdurch zwischen der Lastkugel (12) und der Teil-Hohlkugel (51) gebildeten teilkugelschalenförmigen Zwischenraum (54) eine Vielzahl von Lagerkugeln (55) vorgesehen ist und daß der Kugelschalenring (52) an seinem in die Teil-Hohlkugel (51) eingesteckten Ende einen radial verlaufenden, ringförmigen, den Zwischenraum (54) verschließenden Wandabschnitt (60) aufweist.

12. Kugeleinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenfläche des Kugelschalenrings (52) in radialer Richtung vorspringende Stege (63) vorgesehen sind, deren Innenkontur einen Radius aufweist, der nur wenig größer als der Außenradius der Lastkugel (12) ist.

13. Kugeleinheit nach einem der vorhergehenden

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Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder einzuschieben und sie dann im Laderaum quer zu dieser (18) eine Tellerfeder ist. Einschubrichtung weiterzubewegen.

14. Kugeleinheit nach Anspruch 13, dadurch ge- Die Lastkugel einer jeden Kugeleinheit ist in einer

kennzeichnet, daß in der Feder (18) Schlitze (68) vor- Lagereinheit gelagert und gehalten, die einerseits eine gesehen sind, die sich vom Innenrand (36) der Feder 5 freie Drehbarkeit der Lastkugel gewährleistet, sie aber (18) radial nach außen erstrecken. auch gleichzeitig in zur Förderfläche parallelen Rich

tungen ortsfest haltert und verhindert, daß sich die Last-

kugel von der Kugeleinheit löst.

Wenn ein Lastgegenstand eine nicht ganz ebene Un-10 terseite aufweist oder gegen die Förderfläche etwas ge-

Die Erfindung betrifft eine Kugeleinheit, insbesonde- neigt ist, kann es geschehen, daß seine in Förderrichtung re für Fördervorrichtungen wie z. B. Kugelmatten, mit vordere Kante nicht frei über den Scheitelpunkt einer einer Lastkugel, die mit einem Teil ihrer Oberfläche Lastkugel hinwegläuft, sondern auf die freie Oberfläche gegen einen ersten Körper, insbesondere gegen einen der Lastkugel unterhalb des Scheitels im wesentlichen über die Fördervorrichtung zu verschiebenden Lastge- 15 parallel zur Förderfläche auftrifft. Damit es hierbei nicht genstand abstützbar ist, einer Lagereinheit, die die Last- zu einer Beschädigung der Lastkugel und/oder des Lastkugel frei drehbar lagert und weitgehend so umschließt, gegenstandes kommt und damit die Verschiebung des daß ein freier Teil der Oberfläche der Lastkugel zur Lastgegenstandes hierdurch nicht zu stark abgebremst Abstützung am ersten Körper durch eine kreisförmige wird, ist die Lagereinheit und mit ihr die Lastkugel einer Durchtrittsöffnung aus der Lagereinheit herausragt, ei- 20 jeden Kugeleinheit nicht unmittelbar sondern über einem Halter, der zur Befestigung der Kugeleinheit an nen Halter am Tragrahmen der Fördervorrichtung einem zweiten Körper, insbesondere am Tragrahmen montiert und gegen diesen Halter senkrecht zur Fördereiner Fördervorrichtung, einen Befestigungsabschnitt fläche linear verschiebbar. Diese Linearbewegung von aufweist, der im montierten Zustand am zweiten Körper Lagereinheit und Lastkugel wird durch zwei Anschläge abgestützt ist, wobei die Lagereinheit gegen den Halter 25 begrenzt, so daß sich eine vorgeschobene Endlage und zwischen einer vorgeschobenen und einer zurückgezo- eine zurückgezogene Endlage ergeben, wobei die Lastgenen Endlage so linear hin- und herbewegbar ist, daß kugel in der vorgeschobenen Endlage weiter über die die freie Oberfläche der Lastkugel in der vorgeschobe- Oberfläche des Tragrahmens der Fördervorrichtung nen Endlage weiter über eine Oberfläche des zweiten vorsteht als in der zurückgezogenen Endlage. Zwischen Körpers vorsteht als in der zurückgezogenen Endlage, 30 der Lagereinheit und dem Halter, der zur Befestigung und mit einer zwischen Lagereinheit und Halter einge- der Kugeleinheit am Tragrahmen dient, ist eine Feder spannten Feder, die zur Durchtrittsöffnung der Lager- vorgesehen, die die Lagereinheit in die vorgeschobene einheit in Richtung der linearen Bewegung der Lager- Endlage vorspannt.

einheit gesehen konzentrisch angeordnet ist und die La- Somit kann also bei dem oben geschilderten seitlichen

gereinheit in die vorgeschobene Endlage vorspannt. 35 Auftreffen eines Lastgegenstandes auf die freie Oberflä-Derartige Kugeleinheiten sind beispielsweise aus der ehe einer Lastkugel die Lastkugel gemeinsam mit ihrer US-PS 34 66 697 bekannt, in der auch der bevorzugte Lagereinheit senkrecht zur Förderfläche ausweichen, Anwendungsfall einer solchen Kugeleinheit, nämlich als wobei die Feder zwischen Lagereinheit und Halter geBestandteil einer Fördervorrichtung dargestellt ist. spannt wird. Aufgrund der Ausweichbewegung der Eine erfindungsgemäße Kugeleinheit ist jedoch auf 40 Lastkugel kann der Lastgegenstand problemlos über diesen Anwendungsfall nicht beschränkt, sondern kann die Lastkugel hinweggleiten, die dann durch die Feder überall dort eingesetzt werden, wo zwei miteinander in gegen seine Unterseite angedrückt wird und somit in Berührung stehende Körper längs einer Fläche mit Verbindung mit den anderen Lastkugeln weiterhin den möglichst geringem Widerstand gegeneinander ver- Lastgegenstand abstützt.

schiebbar sein sollen. Ein weiteres Beispiel ist die Ver- 45 Bei den Kugeleinheiten gemäß der US-PS 34 66 697 wendung von erfindungsgemäßen Kugeleinheiten als ist der Halter als topfförmiges Gehäuse ausgebildet, das Möbel-Rollen, die an der Unterseite eines Möbelstücks im Bereich seiner vorderen Stirnseite, durch die der so montiert sind, daß das Möbelstück über sie am Fuß- freie Teil der Oberfläche der Lastkugel hindurchragt, boden abgestützt ist. am Tragrahmen der Fördervorrichtung befestigbar ist.

Fördervorrichtungen, bei denen erfindungsgemäße 50 Im Inneren dieses topfförmigen Gehäuses ist eine Kugeleinheiten zum Einsatz kommen, sind beispielswei- Schraubenfeder vorgesehen, die sich einerseits am rückse sogenannte Kugelmatten, wie sie im Torbereich von wärtigen Topfboden und andererseits von hinten her Flugzeug-Laderäumen Verwendung finden. Sie weisen gegen die Lagereinheit abstützt, um diese zur Vordereinen Tragrahmen mit einer ebenen Oberfläche auf, seite der Kugeleinheit hin vorzuspannen,
über die hinweg die Lastgegenstände bewegt werden, 55 Es sei hier darauf hingewiesen, daß in der vorliegendie in den Laderaum eines Flugzeuges ein- oder aus ihm den Anmeldung als »Vorderseite« immer diejenige Seiausgeladen werden sollen. An dem Tragrahmen einer te der Kugeleinheit bezeichnet wird, über die die freie solchen Kugelmatte ist eine Vielzahl von Kugeleinhei- Oberfläche der Lastkugel vorsteht,
ten so befestigt, daß die freien Oberflächen der Lastku- Bei der in der US-PS 34 66 697 dargestellten Förder-

geln in etwa gleich weit über die ebene Oberfläche des 60 vorrichtung liegt diese Vorderseite ebenso wie bei dem Tragrahmens vorstehen und mit ihren Scheitelpunkten später erläuterten Ausführungsbeispiel gemäß der Erdie eigentliche »Förderfläche« bilden, auf der die Last- findung bezüglich des Schwerefeldes der Erde oben. Da gegenstände abgestützt sind. eine erfindungsgemäße Kugeleinheit aber ebenso zu ei-

Eine solche Fördervorrichtung ermöglicht es, die ner im Schwerefeld seitlichen bzw. nach unten gerichte-Lastgegenstände parallel zur Förderfläche in beliebigen 65 ten relativen Abstützung bzw. Führung eines ersten Richtungen zu verschieben, sie also z. B. beim Beladen Körpers gegenüber einem zweiten Körper, an dem sie des Flugzeuges zunächst quer zur Flugzeug-Längsachse montiert ist, verwendet werden kann, werden hier die durch das Tor des Laderaums ins Flugzeuginnere hin- allgemeineren Ausdrücke »vorne« und »hinten« statt