Selbsttätig sich einstellendes Lager Die Erfindung betrifft ein selbsttätig sich einstel lendes Lager mit einem an einer Umfangsstelle un terbrochenen Lagerring mit einer innern konkaven, auf einer kugelförmigen Fläche eines innern Lager gliedes liegenden Fläche, welches Lagerglied nach Expansion des Lagerringes in diesen einsetzbar ist.
Es ist bisher üblich gewesen, die Anker- oder Verstärkungsstangen von Flugzeugen an ihren Enden mit selbsteinstellenden Lagern zu versehen, um eine Relativbewegung zwischen den miteinander ver bundenen Teilen unter dem Einflusse der beim Fluge in den Teilen auftretenden Spannungen zu ermög lichen. Diese bekannten selbsteinstellenden Lager umfassen gewöhnlich ein kugelförmiges Lagerglied, das an der Stange befestigt und von einem ringförmi gen Lagerglied umschlossen ist.
Die Montage der artiger Lager erfordert aber die überwindung erheb licher Schwierigkeiten, weshalb es notwendig ist, entweder den Aussenring aus zwei Teilen herzustel len, derart, dass die beiden Teile nach dem Einlegen des kugelförmigen Gliedes miteinander verbunden werden, oder aber indem man den Aussenring mit einer genügend grossen Bohrung versieht und den Zwischenraum zwischen dem kugelförmigen Glied und dem Ring mittels ringförmiger Einlagen aus einem dehnbaren Material ausfüllt, welche Ein lagen unter Druck sich verformen lassen und, nachdem sie in den Zwischenraum zwischen der Kugel und dem Ring eingetrieben worden sind, sich so weit deformieren, dass sie konkave Laufbahnen für das kugelförmige Glied bilden.
Zufolge der bei der Montage solcher Lager auftretenden Schwierig keiten ergeben sich nicht nur erhebliche Kosten, son dern es konnte festgestellt werden, dass die Lager im Betrieb den erwarteten Anforderungen nicht voll zu entsprechen vermögen. Zweck der Erfindung ist die Verbesserung eines solchen Lagers zur Vermeidung der genannten Nach- lichen Kristalle des Metalls ergibt, das Ganze so, der Lagerring an der Stelle der Unterbrechung auf gebrochen ist und zwei einander berührende End- flächen von unregelmässiger Gestalt aufweist, die sich durch die Spaltung der an der Bruchstelle befind lichen Kristalle des Metalls ergibt, das Ganze so,
dass der Lagerring sich nach dem Einbringen des innern Gliedes unter Anlegen an dessen kugelförmi ger Fläche so schliessen kann, dass seine Endflächen an der Bruchstelle miteinander in Berührung treten, um einen geschlossenen Ring wie im ursprünglichen Zustand vor dem Aufbrechen zu bilden und eine Verschiebung der Endflächen relativ zueinander so wohl in radialer Richtung als auch in der Richtung der Achse des Lagerringes zu verhindern.
Das Verfahren zur Herstellung eines erfindungs gemässen Lagers zeichnet sich dadurch aus, dass man den Lagerring aus einem in sich geschlossenen ring förmigen Körper herstellt, diesen an einer Stelle im Querschnitt schwächt und an dieser Stelle durch Druckanwendung oder Schlag eine Bruchstelle er zeugt.
An Hand der Zeichnung werden das Lager und das Verfahren beispielweise erläutert.
Fig. 1 zeigt im Schnitt ein an einem Flugzeug angeordnetes Lager, wobei die innern Lagerteile im Aufriss gezeigt sind.
Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt durch das Lager gemäss Fig. 1 in grösserem Massstabe.
Fig. 3 zeigt den Aussenring des Lagers im Schnitt bzw. das Aufspalten dieses Ringes.
Fig. 4 zeigt einen Axialschnitt durch den Lager aussenring und das kugelförmige Glied zu Beginn des Einsetzens des letzteren, wobei der Ring beim Ein setzen des kugelförmigen Gliedes die durch die ge- strichelten Linien angedeutete gespreizte Form er hält.
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht des gespreizten Aussenringes des Lagers während des Einsetzens des kugelförmigen Gliedes.
Fig. 6 zeigt einen Grundriss des gespreizten Aussenringes des Lagers nach dem teilweisen Ein setzen des kugelförmigen Gliedes, wobei die ge strichelten Linien den Ring nach dem Einsetzen des kugelförmigen Gliedes und Annahme seiner ur sprünglichen Form vor dem Spreizen darstellen.
Fig. 7 zeigt analog wie Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Aussenring eines Lagers, wobei das Auf spalten des Ringes durch Druckanwendung darge stellt ist.
Fig. 8 zeigt einen Radialschnitt durch den Aussenring eines Lagers, wobei das Aufspalten des Ringes mittels eines Keils gezeigt ist: Fig. 9 zeigt einen Schnitt nach der Linie 9-9 in Fig. B.
Fig. 10 zeigt den obern Teil des Aussenringes von Fig. 8 im Schnitt und in grösserem Massstabe. Fig. 11 zeigt im Axialschnitt den Aussenring eines Lagers, wobei das Aufspalten des Ringes mit tels zweier Keilwerkzeuge dargestellt ist.
Fig. 12 zeigt einen Schnitt nach der Linie 12-12 in Fig. 11.
Fig. 13 zeigt eine geänderte Ausführungsform des Aussenringes des Lagers in Draufsicht, welcher Ring in Fig. 14 im Schnitt gezeigt ist.
Wie bereits erwähnt, betrifft die Erfindung ein Lager, das sich besonders zur Verwendung im Flug zeugbau eignet, obwohl es auch für andere Zwecke gebraucht werden kann und den Vorteil hat, eine relative Winkelbewegung der Enden von Ankerstan gen oder dergleichen in bezug auf die Teile des Flug zeuges, mit denen sie verbunden sind, zu ermög lichen.
In Fig. 1 ist mit 10 ein Rahmen- oder Gesten teil des Flugzeuges bezeichnet. Mit dem Teil 10 ist mittels Schraubenbolzen 11 ein Träger 12 mit nach abwärts gerichteten, unter sich parallelen Flanschen 12a verbunden. Die Flansche 12a sind mit koaxialen Bohrungen zur Aufnahme eines Bolzens 13 ver sehen, der am einen Ende ein Kopfstück 13a trägt, während das andere, über den einen Flansch vor stehende Ende mit einer senkrecht zur Bolzenachse stehenden Durchbrechung 13b versehen ist.
Auf das die Durchbrechung 13b aufweisende Bolzenende wird eine Unterlagscheibe 15 aufgeschoben, die durch einen in die Durchbrechung eingeführten Splint 14 in Stellung gehalten ist.
Auf dem Bolzen 13 befindet sich zwischen den. beiden Flanschen 12a des Trägers 12 ein Glied 16, das als ringförmiges Element mit sphärischer kuge liger Oberfläche ausgebildet ist. Das Glied 16 weist eine axiale Bohrung 16b auf, durch die der Bolzen 13 gesteckt ist. Das kugelförmige Glied 16 ist von einem äussern Lagerring 17 aus einem federnden Ma- terial, z. B. Federstahl, derart umgeben, dass es mit Bezug zu diesem Ring eine Winkelbewegung und eine Drehbewegung ausführen kann, zu welchem Zwecke der Aussenring an seiner Innenseite mit einer ringförmigen sphärischen Fläche 17a versehen ist, die in Berührung mit der ringförmigen gewölbten Oberfläche 16a des Gliedes 16 steht.
Der Aussenring 17 ist von einer Hülse 18a umschlossen, die einen Teil eines Trägers 18 bildet, welch letzterer einen zylinderförmigen Ansatz 18b mit Vertiefung mit Innengewinde aufweist, in das die Ankerstange des Flugzeuges eingeschraubt werden kann. Die Anker stange und der mit ihr verbundene Träger 18 zusam men mit dem Aussenring 17 des Lagers lassen sich auf der Aussenfläche 16a des kugelförmigen Gliedes 16 über einen bestimmten Winkel drehen, wobei diese relative Winkelbewegung der Ankerstange und des Rahmens 10 während des normalen Betriebes des Flugzeuges ausreichend gross gewählt ist.
Zur Ermöglichung des Einsetzens des kugel förmigen Gliedes 16 in den Aussenring 17 des La gers, damit die Lagerflächen 16a und 17a miteinan der in Berührung treten, wobei der Aussenring selbst aus einem Stück hergestellt ist, wird der letztere an einer Stelle seines Umfanges gespalten, damit er sich so weit spreizen lässt, dass das Glied 16 eingeführt werden kann. Zur Erleichterung des Spaltens ist der Aussenring an einer Stelle seines Umfanges an der Aussenfläche mit einer parallel zur Achse des Ringes liegenden Quernut 17c (Fig. 2 bis 4) zum Zwecke der Schwächung des Ringquerschnittes an der be treffenden Stelle versehen.
Wird der Aussenring in die Vertiefung 19a eines Halters 19 so eingelegt, dass die Quernut 17c sich an der obersten Stelle des Ringes befindet (Fig. 3), lässt er sich durch Ein führen der Schneide eines geschärften Werkzeuges 20 in die Quernut bei Druckanwendung spalten oder auftrennen, wobei die zu beiden Seiten der Trenn stelle befindlichen Teile des Ringes aus der durch die gestrichelt gezeichneten Lage während des Durchschneidens in die in Fig. 3 gezeichnete Lage gebogen werden. Die Trennstelle ist mit 21 bezeich net.
Da der Aussenring 17 aus einem federnden Ma terial hergestellt ist, kehren die nach einwärts gebo genen Teile zu beiden Seiten der Trennstelle nach Wegnahme des Trennwerkzeuges selbsttätig in ihre Ausgangslage zurück, und der Ring nimmt wiederum Kreisform an, indem die Endflächen 17d an der Trennstelle miteinander in innige Berührung treten, so dass die Ringinnenfläche als ununterbrochene Fläche wirksam ist, wobei ausserdem eine Verschie bung der einen Endfläche gegenüber der andern Endfläche in radialer und axialer Richtung dadurch wirksam verhindert wird, weil der Ring aus einem geschlossenen Stück gebildet ist und die Endflächen <I>171</I> Bruchflächen sind, also unregelmässige Gestalt aufweisen, die sich durch die Spaltung der Kristalle an der Bruchstelle ergibt.
Der mit der Trennstelle 21 versehene Aussenring 17 ist nunmehr zum Einschieben des kugelförmigen Gliedes 16 bereit, indem er, wie die Fig. 4, 5 'und 6 zeigen, gespreizt wird, um die Endflächen 17d an der Trennstelle auseinanderzubewegen, derart, dass der Ring eine das vollständige Einsetzen des Gliedes 16 in axialer Richtung ermöglichende Form an nimmt, wie Fig. 5 zeigt.
Ist das Glied 16 so weit in den Ring eingeschoben, dass die radiale Mittellinie des letzteren mit derjenigen des Gliedes 16 zusam menfällt, legt sich die Innenfläche 17a des Ringes 17 unter der Federwirkung des Ringmaterials an die Aussenfläche 16a des Gliedes 16 an, wobei sich die Endflächen 17d an der Trennstelle einander wieder bis zur Berührung nähern. Der Ring bildet somit ein praktisch geschlossenes Organ um das Glied 16.
Nach dem Einsetzen des Gliedes 16 in den Ring 17 wird der letztere in der Hülse 18a des Trägers 18 befestigt, indem er in die Hülse zur Erzielung eines festen Sitzes eingepresst oder mittels anderer geeigne ter Mittel befestigt wird. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass der Ring 17 seine ursprüngliche Kreisform beibehält und mit seiner Innenfläche dauernd mit der Aussenfläche des Gliedes 16 in Be rührung bleibt, wobei das ursprünglich vor dem Auftrennen vorgesehene Spiel zwischen den beiden Berührungsflächen gewahrt bleibt.
Nach erfolgter Befestigung des Lagers in der Hülse 18a wird der Träger 18 zwischen die Flansche 12a eingeführt und der Bolzen 13 durch die Axialbohrung 16b des Gliedes 16 gesteckt, worauf die Unterlagscheibe 15 auf das Bolzenende aufgeschoben und der Bolzen selbst mittels des Splints 14 festgestellt wird. Die Abmessungen des Gliedes 16 in axialer Richtung zwischen den Stirnflächen<B>16e</B> sind vorzugsweise nur um weniges kleiner als der Abstand der Innenflächen der Flansche 12a, während der Ring 17 und die Hülse 18a vorzugsweise eine Dicke aufweisen, die wesentlich kleiner ist als der Zwischenraum zwischen den Innenflächen der Flansche 12a, damit der Träger 18 mit der Hülse 18a auf dem Glied 16 die ge wünschte Winkelbewegung ausführen kann.
Zur Erleichterung der Schmierung der Berüh rungsflächen 16a und 17a ist die Hülse 18a mit einer radialen Bohrung 18b und der Ring 17 mit einer ra dialen Bohrung 17e versehen, durch welche Bohrun gen ein Schmiermittel zwecks Verteilung über die miteinander in Berührung stehenden Lagerflächen eingeführt werden kann. Die Bohrung 17e befindet sich vorzugsweise in der Quernut<B>17e,</B> während der Ring 17 vorzugsweise so in die Hülse 18a eingesetzt wird, dass die Trennstelle 21 an die Stelle zu liegen kommt, an der sich die Bohrung 18b befindet, was eine sichere überleitung des Schmiermittels an die Berührungsflächen des Lagers ermöglicht.
Damit das Schmiermittel im Lager zurückbleibt, sind zwei nichtmetallische Dichtungsringe 22 (Fig. 2) vor gesehen, die in Berührung mit den seitlichen Rän dern des Aussenringes 17 stehen. Die Dichtungs ringe 22 können aus Filz, synthetischem Gummi oder dergleichen bestehen und sind an ihren Aussen- rändern durch Metallringe 23 von winkelförmigem Querschnitt festgestellt, die in die Hülse 18a ein geklemmt sind und sich an Schultern 18c anlegen, die in die Innenfläche der Hülse 18a in der Verlän gerung der Stirnflächen des Ringes 17 eingearbeitet sind.
Das Metall der Hülse 18a ist auf die Aussen flächen der konischen Teile der Metallringe 23 . an gepresst, wie bei 24 gezeigt ist, so dass die letzteren und damit die nichtmetallischen Dichtungsringe 22 in ihren Stellungen festgehalten sind.
In Fig. 7 ist ein Aussenring 27 dargestellt, der dem Ring 17 des vorstehend erläuterten Lagers ent spricht. Dieser Aussenring 27 ist an einer einzigen Stelle an seiner Aussenfläche mit einer Quernut 27a versehen, die sich von einer Stirnfläche des Ringes bis zur andern Stirnfläche erstreckt und in der Form der Quernut 17c von Fig. 3 und 6 entspricht. Das Trennen erfolgt an der Stelle 27b, das heisst an der tiefsten Stelle der Quernut, an der der Querschnitt des Ringes am kleinsten ist, durch Anwendung eines. seitlichen, auf den Ring ausgeübten Druckes in einer Ebene, die rechtwinklig zur Axialebene des Ringes steht, in der die Quernut 27a liegt.
Dieser Druck kann mittels zweier Druckorgane 28 erzeugt werden, die mit zur Aufnahme der äussern Teile des Ringes 27 bestimmten Nuten 28a versehen sind. Die beiden Druckorgane 28 werden in der Richtung der Pfeile 29 aufeinander zu bewegt, mit dem Ergebnis, dass der Ring 27 in der einen Richtung zusammenge drückt und in der zur Druckrichtung senkrechten Richtung expandiert wird, wobei die Trennung an der Stelle 27b erfolgt und die an der Trennstelle be findlichen Teile 27c des Ringes auseinanderspreizen, wie in Fig. 7 durch die gestrichelten Linien gezeigt ist. Unter Spreizen des Ringes kann dann das ku gelförmige Lagerglied 16 (Fig. 1-6) von der Seite her eingeschoben werden.
Nach völligem Einschie ben dieses Gliedes nimmt der Ring zufolge der Fe derwirkung des Materials seine ursprüngliche Kreis form wieder an, wobei die Teile an der Trennstelle 27b einander wieder berühren.
Nach Fig. 8, 9 und 10 weist der zur Aufnahme des kugelförmigen Gliedes 16 bestimmte Ring 30 eine konkave Innenfläche 30a auf; deren Krüm- mungshalbmesser demjenigen des Gliedes 16 ent spricht. Der Ring 30 ist an einer Stelle seiner Aussenfläche mit einer V-förmigen Quernuf 30b ver sehen, die sich über die ganze Ringbreite erstreckt. Dieser Ring wird auf einen Gegenhalter 31 aufge schoben, der eine gewölbte Aussenfläche 31a mit einem Krümmungshalbmesser gleich demjenigen der Ringinnenfläche besitzt.
Der Ring 30 wird so auf den Gegenhalter 31 aufgesetzt, dass die Quernut 30b nach oben gerichtet ist, worauf das Auftrennen mit tels eines in die Quernut eingesetzten keilförmigen Werkzeuges 32 erfolgt, dessen den Keil bildende Seitenflächen 32a einen Winkel 33 bilden, der grösser ist als der Winkel 34, den die divergierenden Flä chen 30c der Quernut 30b einschliessen. Wird das keilförmige Werkzeug 32 mittels Hammerschläge, einer hydraulischen Presse oder dergleichen nach abwärts in die Quernut eingetrieben, wirken die Sei tenflächen 32a des Werkzeuges im Sinne einer Auf spaltung des Ringes über dessen ganze Breite längs der Quernut 30b. Der Ring 30 lässt sich alsdann zwecks Einführung des kugelförmigen Gliedes 16 spreizen.
In den Fig. 11 und 12 ist ein vierter, mit 35 bezeichneter Aussenring dargestellt, der eine innere Lagerfläche 35a aufweist, die konkav und zur Zu sammenwirkung mit der Aussenfläche des kugelför migen Gliedes 16 bestimmt ist. An einer Stelle seiner Aussenfläche ist der Ring mit einer Quernut 35b ver sehen, die sich über die ganze Ringbreite erstreckt, wie Fig. 11 zeigt. Ausser der Quernut 35b sind ra diale Randvertiefungen 35c vorgesehen, die in der gleichen Axialebene wie die Quernut liegen.
Das Auftrennen des Ringes 35 längs einer Linie 36 er folgt mittels zweier Trennwerkzeuge 37 mit einen Keil bildenden, einen spitzen Winkel einschliessenden Seitenflächen 37a, wobei dieser Winkel grösser ist als der Winkel, den die Wände der Randvertiefun gen 35c miteinander bilden. Die beiden Trennwerk zeuge 37 werden in die Randvertiefungen 35c ein gelegt und aufeinander zu entsprechend der Pfeil richtung 38 getrieben, wobei die keilförmigen Enden der Werkzeuge die Aufspaltung längs. der Linie 36 vornehmen.
Nach dem Aufspalten des Ringes 35 lässt sich dieser spreizen und das Glied 16 einlegen, damit sich die Ringinnenfläche beim Zurückfedern der gespreizten Ringteile an die Aussenfläche des Gliedes 16 anlegt und der Ring selbst sich unter Annahme der ursprünglich vorhandenen Kreisform schliesst.
Der in Fig. 13 und 14 gezeigte Ring 40 besitzt eine konkave Innenfläche 40a mit einem Krüm- mungsradius entsprechend demjenigen des kugel förmigen Gliedes 16 und weist an einer Stelle seiner Aussenfläche eine über die ganze Ringbreite sich er streckende Quernut 40b auf, an die in den Seitenrän dern eingelassene Randvertiefungen 40c anschliessen. Der Ring 40 weist somit an der Stelle der Quernut 40b den schwächsten Querschnitt auf und gleicht dem Ring 35 der Fig.11 und 12.
Das Aufspalten des Ringes 35 erfolgt vorzugsweise mittels zweier in den Ring eingeführten Druckwerkzeuge 41 mit abgerundeten Enden 41 a, die sich an die Ränder der Innenfläche anlegen und in Richtung der Pfeile 42 aufeinander zu bewegt werden, wobei das Aufspalten längs der Quernut 40b als der schwächsten Stelle des Ringes durch Ausübung eines radialen Druckes auf den ganzen Umfang erfolgt. Nach dem Aufspalten des Ringes erfolgt das Spreizen zwecks Einführung des kugelförmigen Lagergliedes 16.
Die beschriebenen Ausführungsformen des La gerringes weisen alle als gemeinsames Merkmal auf, dass sie aus einem geschlossenen ringförmigen Kör per aus einem federnden Material hergestellt sind, der zur Schwächung des Querschnittes an einer Stelle des Umfanges eine Quernut aufweist, während die Innenfläche eine ununterbrochene Ringfläche ist. Eine solche Ausführungsform ist vom praktischen Standpunkt aus gesehen wünschenswert, obwohl auch eine passende, in der Ringinnenfläche vor gesehene Quernut möglich wäre.
Versuche mit sol chen Lagerringen haben gezeigt, dass die durch das Aufspalten des Ringes gebildeten Endflächen an der Trennstelle bei montierten Lagern dank dem Um stande, dass die Ringe aus einem ringförmigen Körper aus federndem Material hergestellt sind, im praktischen Gebrauch stets aufeinanderliegen und das Federmaterial eine seitliche Verschiebung der einen Endfläche gegenüber der andern Endfläche verhindert.