DE102004006908A1

DE102004006908A1 - Linear- oder Bogenstücklager

Info

Publication number: DE102004006908A1
Application number: DE200410006908
Authority: DE
Inventors: Ludwig Winkelmann; Steffen Dipl.-Ing. Dittmer; Bernhard Dipl.-Ing Klöpfer
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2004-02-12
Filing date: 2004-02-12
Publication date: 2005-08-25

Abstract

Linear- oder Bogenstücklager mit einander benachbarten Führungsschienen (1 und 2) mit Laufbahnen, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind, wobei zumindest eine der Führungsschienen (1 oder 2) einen Verzahnungsstreifen (4) aufweist und dass an den Wälzkörpern zumindest je ein Zahnkranz (6, 6a) angeformt ist, die mit dem Verzahnungsstreifen (4) kämmen oder wobei die Laufbahnen als Verzahnungsstreifen (4) und die Wälzkörper als Zahnkörper (3) ausgebildet sind, wobei die Zahnkörper (3) mit den Verzahnungsstreifen (4) kämmen.

Description

Gebiet der Erfindung
Linear- oder Bogenstücklager mit einander benachbarten Führungsschienen mit Laufbahnen, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind.

Hintergrund der Erfindung

Ein gattungsbildendes Lager ist aus der DE-40 28 383 A1 bekannt. Dieses Linearlager weist zwischen den Führungsschienen mit Laufbahnen Wälzkörper auf, die in einem Käfig gehalten sind. Seitlich neben dem Linearlager ist eine Rolle angebracht, die von Seilen geführt ist, wobei die Rolle mit dem Käfig verbunden ist und diesen in Abhängigkeit der Bewegung der Führungsschienen zueinander führen soll.

Abgesehen davon, dass es sich hierbei um aufwändige, zusätzliche Bauteile handelt, ist auch der Ansatz, den Käfig zu führen, nur eine Symptombekämpfung, da die Ursache darin liegt, dass die Wälzkörper selbst aufgrund unterschiedlicher Belastung sich nicht immer gleichmäßig bewegen.

Weiterhin sind Zweimassenschwungräder allgemein bekannt, die üblicherweise an einem Ende einer Kurbelwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine angeordnet sind, wobei sich zwei Massen gegeneinander um einen bestimmten Winkel verdrehen können. Die Massen sind gegeneinander mittels mehrerer auf dem Umfang verteilter Bogenstücklager bzw. Ringstücklager abgestützt, die nach Art eines Linearlagers ausgeführt sind.

Hierbei besteht das Problem, das die Wälzkörper und auch der Käfig sich nicht entsprechend der Bewegung der Führungsschienen, die als Gleitschuhelemente ausgebildet sind, bewegen sondern sich ungewollt verschieben. Eine Zwangführung des Käfigs kann wegen der beengten Raumverhältnisse nicht eingebaut werden und ist über dies auch für diesen rauen und schmutzanfälligen Betrieb nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Linear- oder Bogenstück- bzw. Ringstücklager zur Verfügung zu stellen, bei dem sichergestellt ist, dass die Wälzkörper sich entsprechend der vorgegebenen Bewegung der Führungsschienen gegeneinander bewegen, wobei auf eine Zwangsführung eines Käfigs verzichten werden soll.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung wird entweder dadurch gelöst, dass zumindest eine der Führungsschienen einen Verzahnungsstreifen aufweist und dass an den Wälzkörpern zumindest je ein Zahnkranz angeformt ist, die mit dem Verzahnungsstreifen kämmen oder dass die Laufbahnen als Verzahnungsstreifen und die Wälzkörper als Zahnkörper ausgebildet sind, wobei die Zahnkörper mit den Verzahnungsstreifen kämmen.

Gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 erfolgt die Führung der Wälzkörper mittels einer Zahnleiste an einer der Führungsschienen und zumindest je einem Zahnkranz an den Wälzkörpern. Dabei besteht die Möglichkeit, dass die übrigen Wälzkörperbereiche unabhängig von den Zahnkränzen als übliche glatte Wälzkörper, z.B. als kreiszylindrische Körper, als tonnenförmige Körper (Rotationsparaboloide) oder als Kugeln ausgebildet und mit den Zahnkränzen verbunden sind. Der Verzahnungsstreifen bzw. die Zahnstange oder Zahnleiste und die Zahnkränze dienen als Führungselemente, während die Lagerung und Lastaufnahme zwischen den Führungsschienen durch die Wälzkörperbereiche mit glatter Oberfläche entsprechend üblicher Lager erfolgt.

Den Merkmalen des Patentanspruchs 2 gemäß übernehmen die Wälzkörper, die als Zahnkörper ausgebildet sind und die als Verzahnungsstreifen ausgebildeten Laufbahnen der Führungsschienen sowohl die Drehführung als auch die Lastaufnahme.

In diesem Fall wird vorgeschlagen, dass das Zahnprofil am Zahnkörper und an den Verzahnungsstreifen so ausgebildet sind, dass eine gute Aufnahme von Lagerkräften möglich ist. Zu diesem Zweck ist beispielsweise eine Bogenverzahnung vorgesehen, so dass eine große Auflagefläche zwischen den Zahnkörpern und den Verzahnungsstreifen möglich ist und keine Verkeilung zwischen denselben entsteht.

Bei der Lagerausgestaltung gemäß Patentanspruch 1 kann der jeweilige Zahnkranz seitlich neben den mit glatten Laufflächen versehenen Wälzkörperbereichen angeordnet und mit diesen verbunden sein und der Verzahnungsstreifen neben einer ebenen Laufbahn der Führungsschiene(en) angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, den Zahnkranz in der Mitte des Wälzkörpers zwischen zwei mit glatten Laufflächen versehenen Wälzkörperbereichen anzuordnen und zwischen zwei Laufbahnen einen Verzahnungsstreifen vorzusehen.

Durch die zuletzt genannte Ausführungsform erfolgt eine zentrale Führung der Wälzkörper. Diese stellt sicher, dass die Drehachsen der Wälzkörper senkrecht zur Längserstreckung der Lager liegen. Dadurch wird ein Verkanten der Wälzkörper verhindert.

Der Zahnkranz kann sowohl einstückig mit dem jeweiligen Wälzkörperbereich hergestellt sein oder auch als getrenntes Bauteil form- oder kraftschlüssig mit dem Wälzkörperbereich hergestellt werden. Dies trifft auch für die Verzahnungsstreifen und die Laufbahnen zu. Dabei spielen insbesondere die Herstellkosten und die Fertigungsmöglichkeiten eine wesentliche Rolle.

Von großer Bedeutung ist ferner, dass der Teilkreisradius bzw. -durchmesser der Verzahnung an den Zahnkränzen so gewählt ist, dass er mit dem Radius bzw. Durchmesser der glatten Laufflächen der Wälzkörperbereiche übereinstimmt. Dabei kommt es auf den wirksamen Durchmesser bzw. Radius der Wälzkörperbereiche an, damit die Drehführung der Wälzkörper über die Zahnkränze und den Verzahnungsstreifen mit der tatsächlichen Abwälzbewegung der glattflächigen Wälzkörperbereichen zwischen den Laufbahnen übereinstimmt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zumindest an einer der Führungsschienen beidseitig Führungsstreifen vorgesehen sind, die den Verzahnungsstreifen oder die Laufbahn in Richtung zur zweiten Führungsschiene überragen. Dadurch erfolgt eine Führung der Wälzkörper auf der Laufbahn bzw. auf dem Verzahnungsstreifen.

Wenn beide Führungsschienen entsprechende Führungsstreifen aufweisen, dann kann diese Linear- oder Bogenstücklagerung auch Kräfte quer zur Bewegungsrichtung aufnehmen.

Dies ist auch dann möglich, wenn die glattflächigen Wälzkörperbereiche tonnen- oder kugelförmig ausgebildet sind, da diese dann nach Art eines Rillen- oder Tonnenlagers ebenfalls Kräfte quer zur Bewegungsrichtung aufnehmen können.

In vorteilhafter Weise können die Führungsschienen als Ziehprofile in Wälzlagerqualität hergestellt, auf die erforderliche Länge abgetrennt und wärmebehandelt werden, so dass sich tragfähige Laufbahnen ergeben.

Eine Querführung entsteht auch, wenn die Laufbahnen der Führungsschienen jeweils winklig, z.B. V-förmig zueinander angeordnet sind.

Die zuvor geschilderte Lagerausgestaltung eignet sich insbesondere als Lagerung von Massen eines Zweimassenschwungrades für Hubkolbenbrennkraftmaschinen gegeneinander, wenn die Führungsschienen als innere und äußere Gleitschuhelemente in Form von Ringstücken ausgebildet sind und damit eine exakte Führung der Massen zueinander in radialer und ggf. auch axialer Richtung übernehmen.

Die Erfindung schließt weiterhin ein, das Linear- oder Bogenstücklager mit einem Radiallager als Wälzlager zu kombinieren. Dazu eignet sich beispielsweise ein herkömmliches Serienlager.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein Linear- oder Bogenstücklager, bei denen die Wälzkörper als Zahnkörper ausgebildet sind,
2 einen Schnitt durch das Lager gemäß der Linie II-II in 1,
3 einen mittig angeordneten Zahnkranz zwischen zwei mit glatten Laufflächen versehenen Wälzkörperbereichen,
4 einen Wälzkörper mit zwei Zahnkränzen, die seitlich neben einer glatten Lauffläche angeordnet sind und
5 eine Seitenansicht gemäß Pfeil X in 4, wobei der Teilkreis der Verzahnung und der Rand der glatten Wälzkörperoberfläche ersichtlich ist.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 und 2 sind mit 1 und 2 je eine Führungsschiene bezeichnet, zwischen denen Zahnkörper 3 angeordnet sind. Die Führungsschienen weisen einen Verzahnungsstreifen 4 auf, der die volle Breite der Führungsschiene einnimmt. Die Zahnkörper 3 und die Verzahnungsstreifen haben ein Zahnprofil, das eine große Auflagefläche hat. Es ist als Bogen- bzw. Zahnbogenprofil ausgebildet. Dadurch können große Kräfte von einer Führungsschiene auf die andere Führungsschiene übertragen werden. Die Führungsschienen 1 und 2 sind jeweils in einem U-Profil 5 eingesetzt, wobei die Seitenflanken des U-Profils 5 über die Verzahnungsstreifen 4 hinaus bis zu den Zahnkörpers 3 reichen, so dass eine seitliche Führung der Führungsschienen 1 und 2 gegeneinander über die Zahnkörper 3 erfolgt.
Im Ausführungsbeispiel der 3 weist der Wälzkörper mittig einen Zahnkranz 6 auf, der mit einem nicht dargestellten mittigen Verzahnungsstreifen an zumindest einer der Führungsschienen kämmt. Neben dem Zahnkranz 6 weist der Wälzkörper kreiszylindrische Wälzkörperbereiche 7 auf, die im Ausführungsbeispiel gemäß 3 einstückig miteinander und mit dem Zahnkranz 6 verbunden sind. Die kreiszylindrischen Wälzkörperbereiche 7 und der Zahnkranz 6 können aber auch getrennt voneinander hergestellt und aneinander befestigt sein.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 4 sind auf beiden Seiten eines kreiszylindrischen Wälzkörperbereichs 7a zwei Zahnkränze 6a angeordnet, so dass hier eine optimale Führung der Wälzkörper zwischen den Führungsschienen erfolgt.
Aus 5 ist ersichtlich, dass der Teilkreisradius bzw. -durchmesser des Zahnkranzes 6a mit dem Radius bzw. Durchmesser des kreiszylindrischen Wälzkörperbereiches 7a zusammenfällt.

1: Führungsschiene
2: Führungsschiene
3: Zahnkörper
4: Verzahnungsstreifen
5: U-Profil
6: Zahnkranz
6a: Zahnkranz
7: kreiszylindrischer Wälzkörperbereich
7a: kreiszylindrischer Wälzkörperbereich

Claims

Linear- oder Bogenstücklager mit einander benachbarten Führungsschienen (1 und 2) mit Laufbahnen, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Führungsschienen (1 oder 2) einen Verzahnungsstreifen (4) aufweist und dass an den Wälzkörpern zumindest je ein Zahnkranz (6, 6a) angeformt ist, die mit dem Verzahnungsstreifen (4) kämmen.
Linear- oder Bogenstücklager mit einander benachbarten Führungsschienen (1 und 2) mit Laufbahnen, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahnen als Verzahnungsstreifen (4) und die Wälzkörper als Zahnkörper (3) ausgebildet sind, wobei die Zahnkörper (3) mit den Verzahnungsstreifen (4) kämmen.
Linear- oder Bogenstücklager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnprofil am Zahnkörper (3) und am Verzahnungsstreifen (4) zur Übertragung der Lagerkräfte mit großen Berührungsflächen ausgebildet ist.
Linear- oder Bogenstücklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz (6a) seitlich neben den mit glatten Laufflächen versehenen Wälzkörperbereichen (7a) angeordnet und mit diesen verbunden ist und der Verzahnungsstreifen (4) neben einer glattflächigen Laufbahn angeordnet ist.
Linear- oder Bogenstücklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz (6) zwischen zwei mit glatten Laufflächen versehenen Wälzkörperbereichen (7) angeordnet und mit diesen verbunden ist und das der Verzahnungsstreifen (4) zwischen zwei glattflächigen Laufbahnen angeordnet ist.
Linear- oder Bogenstücklager nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz oder die Zahnkränze (6, 6a) einstöckig mit dem oder den glattflächigen Wälzkörperbereich(en) (7, 7a) hergestellt sind.
Linear- oder Bogenstücklager nach einem der Ansprüche 1, 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnkranz oder Zahnkränze (6, 6a) als form- oder kraftschlüssig mit dem oder den glattflächigen Wälzkörperbereich(en) (7, 7a) verbundene Bauteile ausgeführt sind.
Linear- oder Bogenstücklager nach einem der Ansprüche 1, 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilkreisdurchmesser der Verzahnung an den Zahnkränzen (6, 6a) so gewählt ist, dass er mit dem wirksamen Durchmesser der glatten Laufflächen der Wälzkörperbereiche (7, 7a) übereinstimmt.
Linear- oder Bogenstücklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an einer der Führungsschienen (1 oder 2) beidseitig Führungsstreifen vorgesehen sind, die den oder die Verzahnungsstreifen (4) oder die Laufbahn in Richtung zur zweiten Führungsschiene (2 oder 1) überragen.
Linear- oder Bogenstücklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschienen (1, 2) als Ziehprofil in Wälzlagerqualität hergestellt, auf die erforderliche Länge abgetrennt und wärmebehandelt sind.
Linear- oder Bogenstücklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschienen als innere und äußere Gleitschuhelemente in Form von Ringstücken ausgebildet sind, die jeweils an getrennten Massen eines Zweimassenschwungsrades für Hubkolbenbrennkraftmaschinen befestigt sind.
Linear- oder Bogenstücklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager als ein Radiallager ausgeführt ist.