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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Kalottengleitlager gesäß cem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Bei Lagern dieser Art kann sich die Gleitpla-tte geger.:uber dem Lagerunterteil
nur in einer durch die Führungsleisten vorgegebenen Richtung verschieben. Eine Verschiebung
quer dazu wird durch die Stützflächen der F'uhmrngsleisten blockiert, so daß über
diese Stützflächen Horizontalkräfte in das Lagerunterteil eingeleitet werden können.
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Neben einem Gleiten der Lagerteile aufeinander in der vorgegebenen
Verschiebungsrichtung überträgt die zwischen den Lagerteilen angeordnete Kalotte
auch Kippbewegzngen um die beiden in der Horizontalebene liegenden Achsen sowie
Drehbewegungen um die vertikale Achse des Lagers.
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Während eine kippbewegung um die senkrecht zur Verschiebungsrichtung
verlaufende horizontale Lagerachse über eine Verdrehung der Kalotte gegenüber dem
Lagerunterteil problemlos möglich ist, können bei Kippbewegungen um die in der Verschiebungsrichtung
verlaufende horizontale Lagerachse und bei Drehbewegungen des Lagers um dessen Vertikalachse
Zwängungen im Bereich der Fuhrungsleisten auf treten, die über eine hohe Kantenpressung
zu einer vozeitigen Zerstörung der Gleitflächen führen können.
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Kalottengleitlager
Aus der GB-PS 1 251 199 ist bereits
ein Ealottengleitæ lager der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art bekannt.Bei
diesem Kalottengleitlager sind die in einer stirnseitig geschlossenen Nut angeordneten
FUhrungsleisten als um ihre Längsachse verschwenkbare Kippleisten ausgebildet, da
diese Leisten mit Spiel zwischen ihrer Ober- und Unterseite und den Nutwänden angeordnet
sind, während der Zwischenraum zwischen den Kippleisten und dem Nutgrund mit einer
elastomeren Einlage ausgefüllt ist.
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Damit können bei dem bekannten Kalottengleitlager Kippbewegungen um
die in der Verschiebungsrichtung verlaufende horizontale Lagerachse auftreten, ohne
daß dies zu Zwängungen im Bereich der FUhrungsleisten führt. Bei einer Drehbewegung
des Lagers um seine Vertikalachse sind bei dem bekannten Kalottengleitlager Jedoch
Zwängungen im Bereich der vertikalen Stützflächen unvermeidlich, da die die Führungsleiste
aufnehmende Nut stirnseitig geschlossen ist und sich die Ftihrungsleiste unmittelbar
an die Nutenden anschließt, so daß die Führungsleiste einer Drehbewegung des Lagers
um die Vertikalachse nicht folgen kann, da eine solche Drehbewegung durch die Nutenden
verhindert ist. Dies hat zur Folge, daß die Gleitflächen der vertikalen Stützflächen
in den Endbereichen der Führungsleisten vorzeitig zerstört werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kalottengleitlager der
im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art so weiterzuentwickeln, daß Zwängungen
zwischen den aufeinander gleitenden Lagerteilen im Bereich der vertikalen Stützflächen
auch bei Verdrehungen des Lagers um die vertikale Lagerachse zuverlässig vermieden
sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Deckleisten
auch an ihren stirnseitigen Enden mit einem Spiel in den Nuten angeordnet sind,
so daß sie um die
Hochachse bzw. Vertikalachse verdrehbar sind.
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Bei dieser Ausbildung kann die aus der Nut vorstehende Deckleiste,
die die Stützfläche zwischen der Gleitplatte und dem Lagerunterteil bildet, einer
Drehbewegung der Gleitplatte unter entsprechender Verformung der elastomeren Einlage
zwängungsfrei innerhalb der Nut folgen. Die Deckleiste tritt hierbei an ihrem einen
Enae tiefer in die Nut ein, während sie mit ihrem anderen Ende entsprechend aus
der Nut austritt In allen Bewegungsphasen des erfindungsgemäßen Kalottengleitlagers
können über die Deckleisten unter entsprechender Verformung der elastomeren Einlagen
die auftretenden Horizontallasten durch Beanspruchung der elastomeren Einlagen,
also eines auf kleinstem Raum untergebrachten Ubertragungselementes, in das Lagerunterteil
eingeleitet werden.
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Dabei ist die Dicke der elastomeren Einlage so zu bemessen, daß die
bei der Verformung auftretenden Schubspannungen im zulässigen Bereich bleiben, während
ein Auspressen des elastomeren Materials durch die Bewegungsspalte zwischen der
Deckleiste und der diese umgebenden Nutwand mit Sicherheit vermieden sein muß.
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Mit Vorzug ist vorgesehen, daß die Deckleisten leicht ballige, wenigstens
im Kantenbereich abgerundete Stirnseitenflächen aufweisen. Diese Ausbildung stellt
die ungehinderte Verdrehbarkeit der Deckleisten um die vertikale Achse innerhalb
der Nuten sicher, da ein Verkanten der Deckleisten in den Nuten mit Sicherheit ausgeschlossen
ist Mit besonderem Vorteil ist vorgesehen, daß die elastomeren Einlagen aus einem
kompakten Elastomer bestehen und in ihren axialen Endbereichen Jeweils wenigstens
eine
Bohrung aufweisen, sc daß die Endbereiche bei Druckbelastung verformbar sind.
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Bereits bei geringen Verdrehwinkeln um die Lagerhochachse ergibt sich
aufgrund der relativ großen Länge der Kippleiste ein relativ großer Verschiebeweg
der Deckleiste an deren beiden Enden. Versuche haben gezeigt, daß bei einer vollständig
kompakten Ausbildung der elastomeren Einlage der Verformungswiderstand gegenüber
einer solchen Verdrehung der Deckleiste in der Nut zu groß wird, so daß die Deckleiste
der Drehung des Lagers nicht ausreichend folgen kann. Bei Verwendung von geschäumtem
Elastomermaterial wie z.B. Zellkautschuk könnte zwar eine relativ große Verdrehung
der Deckleiste aufgenommen werden, (edoch hält dieses Material größeren Pressungen
nicht stand, insbesondere wenn diese Pressungen als Wechselbeanspruchung aufgebracht
werden, wie dies bei Brückenbauwerken aufgrund der zeitlichen Veränderungen der
Verkehrsbelastungen und infolge Windeinwirkung der Fall ist. Dieses Problem ist
dadurch gelöst, daß eine kompakte elastomere Einlage in den beiden Endbereichen
Bohrungen aufweisen, wodurch diese Endbereiche ausreichend verformungsfähig sind.
Im mittleren Bereich der elastomeren Einlage liegt dann ein kompaktes, hochbelastbares
elastomeres Kissen vor, so daß unter gleichmäßigem Druck auf die Deckleiste nur
eine geringe Druckverformung der elastomeren Einlage stattfindet, während andererseits
die Verdrehungen der Deckleisten um die Vertikalachse ohne weiteres möglich sind.
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Die Bohrungen verlaufen vorteilhafterweise in axialer Richtung der
Einlage und haben einen kreisförmigen Querschnitt, dessen Durchmesser zum Mittelabschnitt
der Einlage hin abnimmt. Damit sind die elastomeren Einlagen
dort,
wo die größten Verformungen auftreten sollen, rämlich an ihren axialen Enden, am
leichtesten verformbar, während ihre Druckbelastbarkeit zu ihrem Mittelabschnitt
hin zunimmt, wo eine möglichst geringe Druckverformung stattfinden soll.
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In jedem Endbereich der Einlagen können auch mindestens zwei übereinander
angeordnete Bohrungen ausgebildet sein.
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Dabei läßt sich die angestrebte Wirkung auch durch Hohlkammern anderer
Form in den Endbereichen der elastomeren Einlagen erzielen.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung können in Jedem Endbereich
der Einlagen die Bohrungen auch quer zur Längsachse der Einlagen in horizontaler
Richtung verlaufen und einen kreisförmigen Querschnitt haben, dessen Durchmesser
von der am Nutgrund anliegenden Rückseite der Einlagen zu der an der Deckleiste
anliegenden Vorderseite der Einlagen hin abnimmt. Auch durch diese Ausbildung ist
sichergestellt, daß die Deckleiste einer Kippung des Lagers um die in Verschiebungsrichtung
verlaufende horizontale Achse und einer Drehung der Gleitplatte bezüglich des Lagerunterteils
um die vertikale Achse so folgen kann, daß Zwängungen an den vertikalen Stützflächen
vermieden sind.
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Die Nuten, in die die Kippleisten aufgenommen sind, können in dem
Lageroberteil ausgebildet sein, wobei sie sich Jeweils in einer Führungsleiste befinden
können,
die an der Gleitplatte beispielsweise durch Schweißen angesetzt
sind.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung sind die Nuten in dem
Lagerunterteil ausgebildet, wobei sie sich in einem Vierkantprofilteil des Lagerunterteils
befinden.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen sowie
anhand der Zeichnung.
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Dabei zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Kalottengleitlagers in einem Schnitt durch die vertikale Lagerachse z (Hochachse);
Fig. 2 in einer sehr schematischen Darstellung einen horizontalen Längsschnitt durch
eine Fuge und die darin aufgenommene Kippleiste; Fig. 3 einen Ausschnitt aus einer
weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kalottengleitlagers in einem Schnitt
durch die vertikale Lagerachse z; Fig. 4a und 4b eine erste Ausführungsform einer
elastomeren Einlage in einem vertikalen Längsschnitt und einer Stirnansicht; Fig.
5a und 5b eine zweite Ausführungsform der elastomeren Einlage in einem vertikalen
Längsschnitt und einer Stirnansicht und Fig 6a, 6b und 6c eine dritte Ausführungsform
der elastomeren Einlage in einem vertikalen'Längsschnitt, einer Stirnansicht sowie
einer Vorderansicht.
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In Fig. 1 sind außer der vertikalen Lagerachse z, die im folgenden
kurz "Hochachse" genannt wird, auch die anderen Lagerachsen, nämlich die zur Verschiebungsrichtung
parallete Lagerachse x, im folgenden "Verschiebungsachse" genannt, und die quer
zur Verschiebungsrichtung verlaufende horizontale Lagerachse y, im folgenden Querachsen
genannt , eingezeichnet. Die Kalotte 1 des Lagers kin sich um die drei genannten
Raumachsen verdrehen, nämlich in Richtung der Doppelpfeile r x, T y und rz.
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Die Kalotte 1 besitzt an ihrer Oberseite eine darin geringfügig versenkt
angeordnete horizontale Gleitschicht 2, die z.B. aus PTFE bestehen kann. Mit ihrer
sphärischen Unterseite ist die Kalotte 1 auf einer entsprechend sphärisch gekrümmten
weiteren Gleitschicht 3 abgestützt, die in einer entsprechenden konkav gekrümmten
Ausnehmung des Lagerunterteils 4 aufgenommen ist. Eine Gleitplatte 5 als Lageroberteil
liegt auf der ebenen Gleitschicht 2 verschieblich auf und besitzt an seiner Unterseite
eine weitere Gleitschicht 6, die z.B. aus einem an der Gleitplatte befestigten dünnen
Gleitblech aus austenitischem Stahl bestehen kann.
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Die Verschiebungsrichtung parallel zur Verschiebungsachse x ist durch
die beidseitig vorhandenen Deckleisten 7 vorgegeben, die in dem Lagerunterteil aufgenommen
und gegenüber einer Stützleiste 9 des Lageroberteils horizontal abgestützt sind.
Die Stützfläche 10 der Deckleiste 7 ist durch eine Auflage 8 gebildet, die bevorzugt
aus einer gleitfähigen, hochelastischen Kunststoffschicht, wie einem Duroplast,
oder Sinterbronze (nDU-material"),besteht.
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Die Deckleiste 7 besteht aus einem Werkstoff hoher Festigkeit, wobei
Stahl bevorzugt wird. Die Deckleiste 7 ist in eine Nut 12 mit einem Spiel zwischen
ihrer Ober-und Unterseite und den Nutwänden aufgenommen, so daß sie eine Kippbewegung
um ihre Längsachse ausführen kann, wobei sie aus der Nut vorsteht. Der Zwischenraum
zwischen der Deckleiste 7 und dem Nutgrund ist im wesentlichen
von
einer elastomeren Einlage 11 ausgefüllt. Die Nut 12 ist in einen Vierkantstahl 13
eingearbeitet, der mit dem eigentlichen Lagerkörper 14 des Lagerunterteils fest
verbunden ist.
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An der Stützleiste 9 der Gleitplatte 5 ist ein Gleitblech 15 angeschweißt,
das die Gegenfläche zur Stützfläche 10 der Deckleiste 7 bildet.
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Wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen ist, sind die Deckleisten 7
auch an ihren stirnseitigen Enden mit einem Spiel 16 inden Nuten 12 angeordnet,
so daß sie um die Hochachse verdrehbar sind. Diese Drehung um die Hochachse wird
noch dadurch erleichtert, daß die Deckleisten 7 leicht ballige Stirnseitenflächen
17 aufweisen, wodurch ein Verkanten der Deckleisten in der Nut mit Sicherheit verhindert
ist Infolge des allseitigen Spiels kann die Deckleiste 7 in der Nut 12 Kippbewegungen
um ihre Längsachse und um die Hochachse des Lagers ausführen, so daß bei diesen
Kippbewegungen des Lagers keinerlei Zwängungen im Bereich der Stützfläche 10 der
Deckleiste 7 und des Gleitblechs 15 der Führungsleiste 9 entstehen. Ein Kippen der
Kalotte 1 um die Querachse y ist ohnehin völlig unproblematisch, da sich hierbei
lediglich die Stützleiste 9 der Gleitplatte 5 zur Deckleiste 7 entsprechend schräg
einstellt. Dabei ist es vorteilhaft, das Gleitblech 15, wie dargestellt, breiter
auszubilden als, die Deckleiste 7.
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In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsformeines Kalottengleitlagers
dargestellt. Auch bei
dieser Ausführungsform ist die Deckleiste
7 mit einem allseitigen Spiel in der Nut 12 angeordnet, wenn dies aus der schematischen
Darstellung auch nicht zu erkennen ist.
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Die Deckleiste 7 steht mit ihrem überwiegenden Querschnittsanteil
aus der Nut 12 vor. Das an der Stützleiste 9 befestigte Gleitblech 15 ist ein Edelstahlblech,
während die Auflage 8 der Stützleiste 7 ein DU-Streifen ist. Die Führungsleiste
9 ist an der Gleitplatte 5 angeschweißt.
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In den Fig. 4a und 4b ist eine erste Ausführungsform einer elastomeren
Einlage 11 dargestellt, die in dem Kalottengleitlager gemäß Fig. 3 verwendet ist.
Diese elastomere Einlage besteht aus einem kompakten Elastomer und hat in ihren
beiden Seitenabschnitten Jeweils eine Bohrung 17 mit einem kreisförmigen Querschnitt,
dessen Maximum in den Stirnseitenflächen der Einlage 11 liegt und zum mittleren
Bereich der Einlage 11 hin stetig abnimmt. Im mittleren Bereich der elastomeren
Einlage 11 liegt ein kompaktes, hochbelastbares elastomeres Kissen ohne jegliche
Aussparung vor. Diese Ausbildung ermöglicht bei gleichmäßigem Druck auf die Deckleiste
eine gute Kraftübertragung bei geringer Druckverformung, während sie andererseits
eine Verdrehung der Deckleiste um die Hochachse möglich macht. Die kompakte elastomere
Einlage hält großen Pressungen stand, auch wenn diese als Wechselbeanspruchung aufgebracht
werden. Dadurch kann die Deckleiste in schmaler Form ausgeführt werden, so daß die
Bauhöhe des Lagers klein gehalten werden kann.
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Die in den Fig. 5a und 5b dargestellte elastomere Einlage 11 enthält
in ihren beiden Seitenbereichen zwei übereinander liegende Bohrungen 18, deren Form
derjenigen der Bohrungen 17 entspricht0
Die in den Fig. 6a bis
6c dargestellte elastomere Einlage 11 enthält Bohrungen 19, die nicht in axialer
Richtung der Einlage 11, sondern quer zu dieser Richtung verlaufen.
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Es sind mehrere Bohrungen 19 über die Endbereiche der Einlage 11 verteilt,
wobei auch diese Bohrungen 19 einen kreisförmigen Querschnitt haben, dessen Querschnitt
in der Rückfläche der Einlage 11 ihren maximalen und in der Vorderfläche der Einlage
11 ihren minimalen Wert hat.
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