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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schmiereinheit für Wälzkörperlaufbahnen einer Linearanordnung, bzw. eine Linearanordnung, welche eine solche Schmiereinheit aufweist. Die Schmiereinheit umfasst ein Schmierelementgehäuse, in dem ein Aufnahmeraum für ein Schmierelement ausgebildet ist.
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Linearanordnungen im Sinne der vorliegenden Anmeldung sind Wälzkörperschraubtriebe (beispielsweise Kugelspindeltriebe), aber auch Wälzkörperbüchsenführungen (beispielsweise Kugelbüchsenführungen) und wälzkörpergelagerte Profilschienenführungen, die häufig auch als Linearführungen bezeichnet werden. Allen diesen Linearanordnungen ist gemeinsam, dass ein z.B. als Muttern- oder Schlittenelement ausgebildetes bewegliches Element entlang eines linearen Führungselements beweglich gelagert ist, wobei eine Längsverlagerung des beweglichen Elements durch Abrollen von Wälzkörpern (Kugeln oder Rollen) zwischen Laufbahnen erreicht wird, die an dem beweglichen Element einerseits und dem Führungselement andererseits ausgebildet sind. Die Wälzkörper bewegen sich entlang eines geschlossenen Wegs in einem Wälzkörperumlauf mit einem Lastkanal, gebildet zwischen einander zugewandten Laufflächen am linearen Führungselement und am beweglichen Element, und einem Rückführkanal, der die beiden Enden des Lastkanals verbindet und üblicherweise durch das bewegliche Element geführt ist.
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Um ein befriedigendes Abrollen der Wälzkörper zu ermöglichen, ist es erforderlich, die Laufbahnen solcher Linearanordnungen, vor allem im Bereich des Lastkanals, mit einem Schmiermittel (in der Regel einem Schmieröl) zu schmieren. Um während des Betriebs einer solchen Anordnung unvermeidlicherweise auftretende Schmiermittelverluste kompensieren zu können, ist es erwünscht, dass über die gesamte Betriebsdauer hinweg eine ständige Schmiermittelnachlieferung erfolgt, die idealerweise über die gesamte Betriebsdauer hinweg gleich bleiben und gerade so groß gewählt werden sollte, dass Schmiermittelverluste kompensiert werden. Hierzu ist herkömmlicherweise ein Schmierelement aus einem schmiermittelspeichernden Material am beweglichen Element vorgesehen.
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Beispielsweise offenbart die
US 5 492 413 A eine Abdichtplatte für einen entlang einer Führungsschiene beweglich gelagerten Schlitten einer Profilschienenführung. Die Abdichtplatte ist an beiden axialen Enden des Schlittens angebracht und ist mit einer zur Schmierung dienenden Lage aus einem schmiermittelgetränkten Schaumstoffmaterial verklebt. Die Innenkante dieser Schaumstofflage bildet eine an der Führungsschiene anliegende Schmiermittelabgabelippe, die aus den umgebenden Bereichen der Schaumstofflage mit Schmiermittel versorgt wird. Eine weitere Anordnung zur Schmierung der Wälzkörperlaufbahnen einer Profilschienenführung ist aus der
JP H05-71443 U bekannt. Bei dieser Anordnung sind schmiermittelgetränkte Schaumstoffeinsätze in einen Aufnahmeraum einer jeweils an den axialen Seiten des Schlittens angebrachten Dichtungseinheit eingesetzt. Die Innenseiten der Schaumstoffeinsätze stehen mit den Wälzkörperlaufflächen der Führungsschiene in Kontakt.
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Die
DE 295 04 812 U1 offenbart einen Kugelgewindetrieb mit einem Mutterkörper, der an seinem Stirnende zwei parallel zueinander verlaufende Umfangsnuten aufweist. In der ersten Umfangsnut ist ein Sicherungsring gehalten, der ein Kugelumlenkelement sichert, mittels dem Wälzkugeln aus einem zwischen der Innenfläche der Mutter und der Außenfläche einer Spindel gebildeten schraubenförmigen Lastkanal in einen in der Mutter ausgebildeten und die beiden axialen Enden des Lastkanals verbindenden Rückführkanal überführt werden können. in der zweiten näher zum Stirnende des Mutterkörpers liegenden Umfangsnut ist ein Dichtungskörper befestigt, der verhindert, dass Fremdstoffe in den zwischen Innenfläche der Mutter und der Außenfläche einer Spindel gebildeten Raum eindringen können.
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Die
JP 2005-048846 A offenbart eine Schmiereinheit, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Diese Schmiereinheit wird mittels eines Gewindes an der Mutter eines Kugelgewindetriebs befestigt. Der Mutterhauptkörper aus härtbarem Stahl muss hierfür mit einem angepassten Innengewinde versehen werden. Dies ist aufwändig und teuer. Darüber hinaus schmälert das Innengewinde die tragende Länge am Mutterhauptkörper übermäßig.
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Die
US 5803610 A offenbart eine Kugelbüchse, bei welcher ein gesonderter Flansch mittels Schnapphaken am Hauptkörper aus Metall befestigt ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schmiereinheit für Walzkörperlaufbahnen einer Linearanordnung bereitstellen, welche sicher und möglichst einfach am axialen Ende eines beweglichen Elements, insbesondere eines Mutterelements oder Büchsenelements, anbringbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schmiereinheit für Wälzkörperlaufbahnen einer Linearanordnung, umfassend ein Schmierelementgehäuse, in dem ein Aufnahmeraum für ein Schmierelement ausgebildet ist, wobei das Schmierelementgehäuse durch eine Mehrzahl von relativ zum Schmierelementgehäuse fixierten Schnappelementen an einem beweglichen Element der Linearanordnung befestigbar ist, welches entlang eines eine Achse der Linearanordnung definierenden Führungselements durch Abrollen von Wälzkörpern beweglich geführt ist, und wobei die Schnappelemente von einem axialen Ende der Schmiereinheit in axialer Richtung zu dem beweglichen Element hin gerichtet sind und jedes Schnappelement eine zum Schmierelementgehäuse hin weisende Anlagefläche zum Eingriff mit einer Gegenanlagefläche aufweist, die relativ zum beweglichen Element fixiert ist.
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Unter einer zum Schmierelementgehäuse hin weisenden Fläche soll eine Fläche verstanden werden, die sich auf einer dem Schmierelementgehäuse zugewandten Seite befindet. Gleichermaßen soll unter einer zur Stirnseite weisenden Fläche eine Fläche verstanden werden, die sich auf einer der betreffenden Stirnseiten zugewandten Seite befindet.
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Die Schmiereinheit lässt sich somit durch eine einfache Bewegung in axialer Richtung auf das bewegliche Element zu an dem beweglichen Element verrasten, wobei nach Passieren einer Rastanordnung die Anlagefläche an den Schnapphaken der Schmiereinheit mit der Gegenanlagefläche in Anlage kommt. Die Anlagefläche und die Gegenanlagefläche sind so zueinander orientiert, dass bei Anlage der beiden Flächen aneinander eine Bewegung von Schmiereinheit und beweglichem Element voneinander weg verhindert oder zumindest erschwert wird. Sofern im Eingriffszustand von Anlagefläche und Gegenanlagefläche aneinander auch eine Stirnfläche oder zur Stirnseite weisende Fläche der Schmiereinheit an einer entsprechenden Stirnfläche oder zur Stirnseite weisenden Fläche des beweglichen Elements anliegt, ist damit sogar eine vollständige Sicherung der Schmiereinheit am beweglichen Element in axialer Richtung erreicht. Gerade in diesem Fall ist es hilfreich, wenn die Schnappelemente selbst eine gewisse Elastizität besitzen, so dass das Aufschnappen der Anlagefläche auf die Gegenanlagefläche und die Anlage der Stirnflächen aneinander im Wesentlichen gleichzeitig und unter Vorspannung von Schmiereinheit und beweglichem Element zueinander erfolgen kann und damit das axiale Spiel zwischen der Schmiereinheit und dem beweglichen Element klein oder nicht vorhanden ist.
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Die Schmiereinheit ist an dem axialen Ende ringförmig ausgebildet und weist eine Innenumfangsfläche auf, die eine zylindrische Außenumfangsfläche des Führungselements konzentrisch umschließt. Diese Ausführung eignet sich für Führungselemente mit kreisförmigem Querschnitt, z. B. die Spindel eines Kugelgewindetriebs oder die Zylinderführung einer Kugelbüchsenführung. Die Schmiereinheit setzt dann das als Muttern- oder Büchsenelement ausgebildete bewegliche Element in axialer Richtung fort und bildet dessen axialen Abschluss.
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Die Schnappelemente sind bevorzugt derart um den Umfang der Innenumfangsfläche der Schmiereinheit verteilt angeordnet, dass sich die Anlagefläche jedes der Schnappelemente direkt oder indirekt an einer Ringnut abstützen kann, die in einer das Führungselement umschließenden Innenumfangsfläche des beweglichen Elements ausgebildet ist. Die Ringnut verläuft am günstigsten in Umfangsrichtung der Innenumfangsfläche und zwar in der Nähe desjenigen axialen Endes des Muttern- oder Büchsenelements, an dem die Schmiereinheit angebracht werden soll. Häufig sind in Muttern- oder Büchsenelementen ohnehin entsprechende Nuten am axialen Ende der Innenumfangsfläche zwischen der zugeordneten Wälzkörperumlenkung und der Stirnfläche vorhanden. Diese Nuten dienen in der Regel der Befestigung der Wälzkörperumlenkung oder der Befestigung einer Dichtung, siehe die
DE 295 04 812 U1 . Die beschriebene Befestigung der Schmiereinheit mit Hilfe der Nut ermöglicht eine einfach zu realisierende Nachrüstung bestehender Linearanordnungen mit der erfindungsgemäßen Schmiereinheit.
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Bei einer Ringnut mit nur begrenzter Tiefe ist es zur Verbesserung des Haltes der Schmiereinheit günstig, wenn ein zusätzliches Sicherungselement zum Eingriff in die Ringnut vorgesehen ist. Das Sicherungselement sollte derart bemessen sein, dass es im Eingriffszustand in die Ringnut über die Innenumfangsfläche des beweglichen Elements hinaus radial nach innen vorsteht. Auf seiner vom der Schmiereinheit zugewandten Stirnende des beweglichen Elements abgewandten Seite ist dann die Gegenanlagefläche, d.h. diejenige Fläche, an der die Anlagefläche eines oder mehrerer der Schnappelemente im Einbauzustand anliegt, gebildet. Je nachdem, wie weit das Sicherungselement radial nach innen vorsteht, kann ein mehr oder weniger großer sich überlappender Flächenbereich zwischen Anlagefläche und Gegenanlagefläche genutzt werden und dementsprechend die Kopplung von Schmiereinheit und beweglichem Element größeren Kräften standhalten. Dies gilt nicht zuletzt deshalb, weil auch umso größere und stabilere Schnappelemente verwendet werden können, je größer der mögliche Überlappbereich der Anlagefläche mit der Gegenanlagefläche ist.
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Das Sicherungselement wird in der Regel ein von der Schmiereinheit bzw. deren Schmierelementgehäuse separates Teil sein. Beispielsweise kann das Sicherungselement ein derart in die Ringnut einsetzbarer Segmentfederring sein, dass seine radiale Außenkante unter Vorspannung in die Ringnut eingreift. Der Segmentfederring wird im unbelasteten Zustand geringfügig größer gewählt als der Querschnitt der Innenfläche des beweglichen Elements. Durch Zusammendrücken seiner Schenkel verringert sich der Querschnitt bis er demjenigen der Innenfläche des beweglichen Elements entspricht. In diesem Zustand wirkt eine radial nach außen gerichtete Spannkraft auf die Schenkel, die diese in der Ringnut hält.
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Vorzugsweise sind die Schnappelemente radial nach außen weisende Hakenelemente, wobei vom freien Ende jedes Hakenelements aus eine zur axialen Richtung geneigte Einführschräge nach radial außen führt und an der nach radial innen führenden Anlagefläche endet. Entlang der Einführschräge kann ein Schnappelement über ein in der Nut befestigtes Sicherungselement hinweg gleiten. Die Anlagefläche führt radial nach innen und zwar vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Achse der Linearanordnung oder sogar eine Hinterschneidung bildend, um zu verhindern, dass ein einmal erfolgter Eingriff von Anlagefläche und Gegenanlagefläche durch bloße Bewegung der Schmiereinheit in axialer Richtung weg vom beweglichen Element wieder gelöst werden kann.
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Die Schnappelemente sind in der Regel in radialer Richtung zumindest nach innen elastisch biegbar ausgebildet, so dass die Einführschräge leicht über ein in der Ringnut befindliches Sicherungselement hinweg gleiten kann und das Schnappelement sich wieder zurück in seine ursprüngliche Stellung bewegt, sobald es die Anlagefläche des Sicherungselements passiert hat. Die Schnappelemente können derart vorgesehen sein, dass sie im unbelasteten Zustand leicht von der axialen Richtung abweichend nach außen zeigen und im Eingriffszustand leicht nach radial außen vorgespannt sind. Die Schnappelemente sind dabei vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt, beispielsweise aus demselben Kunststoff wie das Schmierelementgehäuse.
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Es ist günstig, wenn bei maximaler Anlage von Anlagefläche und Gegenanlagefläche aneinander sich die Anlagefläche und die Gegenanlagefläche in radialer Richtung weiter überlappen als der radiale Abstand zwischen der in radialer Richtung gesehen inneren Fläche der Schnappelemente und der Außenfläche des Führungselements beträgt. Diese Anordnung stellt sicher, dass sich die Schmiereinheit nicht mehr von dem beweglichen Element lösen kann, wenn ein Führungselement die zentrale Öffnung der Einheit aus beweglichem Element und Schmiereinheit durchsetzt.
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Die Schnappelemente können in einer einfachen Variante unmittelbar an dem dem beweglichen Element zugewandten axialen Ende des Schmierelementgehäuses vorgesehen sein. Sie können dann in kostengünstiger Weise einstückig mit dem Schmierelementgehäuse geformt sein. Alternativ können die Schnappelemente an einem von dem Schmierelementgehäuse separaten Befestigungskörper vorgesehen sein, wobei der Befestigungskörper mit dem dem beweglichen Element zugewandten axialen Ende des Schmierelementgehäuses koppelbar ist. Diese Variante gewährleistet eine etwas einfacher zu realisierende Sicherung der Schmiereinheit in axialer Richtung am beweglichen Element auch gegenüber größeren Kräften, weil durch geeignete konstruktive Maßnahmen das Schmierelementgehäuse derart mit dem Befestigungskörper gekoppelt werden kann, dass es ohne axiales Spiel mit einer zum beweglichen Element weisenden Stirnfläche an einer entgegengesetzt weisenden Stirnfläche des beweglichen Elements anliegt und Schmiereinheit und bewegliches Element verspannt. Demgegenüber ist zu einer entsprechenden axialen Sicherung im Fall, dass die Schnappelemente unmittelbar am Schmierelementgehäuse ausgebildet sind, in der Regel ein gewisses axiales Spiel zwischen den Stirnflächen oder/und eine gewisse Elastizität der Schnappelemente erforderlich, um die Schnappverbindung zwischen der Anlagefläche und der Gegenanlagefläche einrasten lassen zu können. Dies begrenzt die erzielbare Verspannung.
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Der Befestigungskörper kann so ausgebildet sein, dass er in eine am axialen Ende des Schmierelementgehäuses gebildete Stirnöffnung einführbar ist und am Schmierelementgehäuse durch ein oder mehrere Befestigungselemente fixierbar ist, die eine in radialer Richtung nach innen wirkende Kraft auf eine Außenwand des Schmierelementgehäuses ausüben. Beispielsweise kann die Innenfläche der Außenwand des Schmierelementgehäuses durch eine oder mehrere Klemmschellen in Klemmeingriff mit einer Seitenwand des in die Stirnöffnung eingeführten Befestigungskörpers gebracht werden. Noch vorteilhafter ist es allerdings, wenn der Befestigungskörper in eine am axialen Ende des Schmierelementgehäuses gebildete Stirnöffnung einführbar ist und am Schmierelementgehäuse durch ein oder mehrere Befestigungselemente fixierbar ist, die in radialer Richtung durch eine Außenwand des Schmierelementgehäuses hindurch geführt und in Eingriff mit einer Seitenwand des Befestigungskörpers gebracht sind. Solche Befestigungselemente können etwa Gewindestifte sein, die durch die Außenwand des Schmierelementgehäuses hindurch geschraubt sind und entweder in Klemmanlage mit der Seitenwand gebracht sind oder in diese eingeschraubt sind. Mit der Seitenwand des Befestigungskörpers ist eine von dessen Stirnseite aus im Wesentlichen in axialer Richtung der Linearanordnung verlaufende Wand gemeint.
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Der Befestigungskörper kann wenigstens an seinem in das Schmierelementgehäuse einführbaren axialen Ende eine zylindrische Seitenwand aufweisen, in deren Außenfläche eine Vertiefung eingearbeitet ist, in die die Befestigungselemente eingreifen. Diese Vertiefung kann etwa eine Ringnut sein. Hierdurch wird dafür gesorgt, dass das Schmierelementgehäuse relativ zum Befestigungskörper eine vorbestimmte axiale Lage einnimmt, z.B. in Anlage an der Stirnfläche des beweglichen Elements.
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Die Anlagefläche der Schmiereinheit und die relativ zum beweglichen Element fixierte Gegenanlagefläche sichern die Schmiereinheit und das bewegliche Element gegen eine Bewegung in axialer Richtung voneinander weg. Die Sicherung beider Körper gegen eine Bewegung in axialer Richtung aufeinander zu kann durch Anlage von entsprechenden Stirnflächen oder zum Stirnende weisenden Flächen beider Körper aneinander erfolgen. Insbesondere wenn die Spannelemente eine gewisse Elastizität besitzen, kann dies auch dann bereits zu ausreichender Fixierung führen, wenn die Spannelemente am Schmierelementgehäuse ausgebildet sind. Eine bessere Fixierung der beiden Körper gegeneinander wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Schmierelementgehäuse an seiner Außenfläche ein Gewinde aufweist, auf das eine Kontermutter aufschraubbar ist, welche zur Fixierung des Schmierelementgehäuses in axialer Richtung in Anlage mit der axialen Stirnfläche oder mit einer zur axialen Stirnfläche weisenden Stirnfläche des beweglichen Elements verschraubbar ist. Dann kann die Schmiereinheit durch die Kontermutter gegen das bewegliche Element verspannt werden, so dass die Einheit in axialer Richtung kein Spiel mehr hat. Dies ist insbesondere bei der genannten einstückigen Ausführung von Schmierelementgehäuse und Schnappelementen hilfreich.
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Beispielsweise kann in dem Schmierelementgehäuse ein kreisringförmiger Aufnahmeraum für ein Schmierelement aus einem schmiermittelspeichernden Material ausgebildet sein. Der Aufnahmeraum ist dann durch die das Führungselement umgebende Innenwand des Schmierelementgehäuses begrenzt.
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Das Schmierelement kann einen Körper aus einem schmiermittelspeichernden Material aufweisen, der einen mit einer Wälzkörperlauffläche zur Abgabe von Schmiermittel in Kontakt bringbaren Auftragerabschnitt umfasst. Der Körper kann in einem an den Auftragerabschnitt angrenzenden ersten Speicherbereich eine langgestreckte Form haben, wobei ein durch Abgabe von Schmiermittel am Auftragerabschnitt ausgelöster Schmiermittelstrom durch den ersten Speicherbereich im Wesentlichen in dessen Längsrichtung gerichtet ist.
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Bei einem ringförmigen Schmierelementgehäuse kann der Körper des Schmierelements entweder ebenfalls ringförmig sein oder er kann als ein helixartig aufgewickelter langer Strang ausgebildet sein.
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Bei ringförmiger Ausstreckung des axialen Endes der Schmiereinheit kann diese durch die erfindungsgemäßen Schnapphaken derart am Mutterelement befestigt werden, dass eine beliebige Drehstellung zwischen Schmiereinheit und Mutternelement stufenlos einstellbar ist. Das ermöglicht die Anpassung der axialen Lage des Auftragers an eine bestimmte Gewindesteigung durch entsprechendes Verdrehen von Schmiereinheit und Mutternelement relativ zueinander.
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Unter einem schmiermittelspeichernden Material soll ein Material verstanden werden, welches mit einem Schmiermittel (d.h. einer Flüssigkeit mit geeigneter Zähigkeit) tränkbar ist und das in der Lage ist, eine bestimmte Menge dieses Schmiermittels zu speichern. Bezeichnet man mit dem Begriff „effektive Porosität“ den Anteil des bei einem vorgegebenen Gesamtvolumen des Materials durch in einem Material gebildete Hohlräume oder Poren gebildeten Volumens, so bedeutet dies, dass ein schmiermittelspeicherndes Material eine effektive Porosität größer als Null und kleiner als Eins hat. Die effektive Porosität kann hierbei eine Konstante sein, häufig wird es jedoch der Fall sein, dass die effektive Porosität von der Menge eines gespeicherten Schmiermittels abhängt, weil sich die Poren mit zunehmender Menge gespeicherten Schmiermittels aufweiten können. Beispielsweise kann der Körper des Schmierelements aus einem offenzelligen Schaumstoff gebildet sein.
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Der Körper kann beispielsweise aus einem offenzelligen Schaumstoff gebildet sein. Als geeignetes Schaumstoffmaterial haben sich beispielsweise PUR-Schäume auf Esterbasis erwiesen. Solche Schaumstoffe können geschäumt und anschließend zu Platten mit einer gewünschten Porengröße gepresst werden, wobei sich z.B. Platten als geeignet erwiesen haben, deren Raumgewicht nach dem Verpressen zwischen 60 und 250 kg/m3, insbesondere bei etwa 200 kg/m3, liegt. Schaumstoffe dieser Art sind etwa unter den Handelsnamen Inducon, Normont und Cellofoam erhältlich. Es hat sich in der Vergangenheit herausgestellt, dass diese Schaumstoffe sowohl hinsichtlich ihrer Verschleißfestigkeit und Chemikalienbeständigkeit, als auch hinsichtlich ihres Schmiermittelaufnahmevermögens geeignet sind.
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Der Körper kann, beispielsweise mittels Wasserstrahlschneiden, aus einer Schaumstoffplatte ausgeschnitten sein und ist auf diese Weise relativ einfach herstellbar.
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Bei der Schmiereinheit kann, beispielsweise in einem zylindrisch ausgeführten Schmierelementgehäuse, ein kreisringförmiger Aufnahmeraum für ein Schmierelement aus einem schmiermittelspeichernden Material ausgebildet sein, wobei der Aufnahmeraum durch die das Führungselement umgebende Innenwand des Schmierelementgehäuses begrenzt ist. In der Innenwand des Aufnahmeraums kann eine Öffnung ausgebildet sein, durch die hindurch der Auftragerabschnitt des Schmierelements zum Kontakt mit der Wälzkörperlauffläche geführt ist. Bei einem Wälzkörperschraubtrieb tritt als Beispiel der durch die Öffnung geführte Auftragerabschnitt mit einer auf der Außenfläche der Spindel ausgebildeten spiralförmigen Laufnut für die Wälzkörper in Kontakt.
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Um, gerade bei einem Wälzkörperschraubtrieb, eine möglichst große Flexibilität zu erzielen, kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass in die Innenwand des Schmierelementgehäuses eine Auftragernase einsetzbar ist, in der die Öffnung für den Auftragerabschnitt ausgebildet ist. Diese Auftragernase kann beispielsweise in axialer Richtung in die Innenwand einschiebbar sein. Durch entsprechend verschiedene Positionierungen der axialen Lage der Öffnung bei verschiedenen Auftragernasen kann ein- und dasselbe Schmierelementgehäuse für unterschiedliche Gewindesteigungen der Spindel verwendet werden. Wenn darüber hinaus in der Auftragernase Löcher mit unterschiedlich großem Querschnitt ausgebildet sind, kann ein- und dieselbe Schmiereinheit, insbesondere deren Gehäuse, auch für mehrere Kugeldurchmesser verwendet werden. Dies schafft letztendlich eine außerordentlich große Flexibilität.
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Schließlich kann vorgesehen sein, dass der Aufnahmeraum durch einen Deckel abgeschlossen ist. Der Deckel kann darüber hinaus noch weitere Funktionen übernehmen, er kann insbesondere zur Abdichtung des Schlittens oder der Mutter gegen Schmutz dienen.
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Wenn die Schmiereinheit zur Befestigung des Deckels bzw. der Dichtung eine Anordnung aufweist, die derjenigen des Schlittens oder der Mutter zur Befestigung der erfindungsgemäßen Schmiereinheit entspricht, kann zudem an einer ersten an der Mutter befestigten erfindungsgemäßen Schmiereinheit eine weitere erfindungsgemäße Schmiereinheit mittels Schnapphaken befestigt werden. Dies könnte beispielsweise bei Mutter mit mehr als zwei tragenden Gewindegängen notwendig werden, da hier die beiden Mutterstirnseiten als Befestigungsflächen für die Schmiereinheiten nicht mehr ausreichen.
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Bei einer Linearanordnung, insbesondere bei einem Wälzkörperschraubtrieb bzw. Kugelgewindetrieb, einer Profilschienenführung oder Büchsenführung lassen sich durch Einbau einer erfindungsgemäßen Schmiereinheit beträchtliche Vorteile erzielen. Die Linearanordnung weist ein entlang eines linearen Führungselements über Wälzkörper beweglich geführtes Element, z.B. in der Form eines Muttern- oder Schlittenelements, auf, wobei die Schmiereinheit an einem axialen Ende des Muttern- oder Schlittenelements angebracht ist. Bei einem mit je einer Schmiereinheit an seinen axialen Enden versehenen Muttern- oder Schlittenelement kann eine Schmierung der Wälzkörperlaufbahnen gerade im Lastkanal in jeder Bewegungsrichtung erfolgen, bevor die in ihrem endlosen Umlauf geführten Wälzkörper mit der Lauffläche in Kontakt gelangen. Dies führt zu einer äußerst effizienten Schmierung, die mit einer sehr geringen Schmiermittelmenge auskommt.
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Die erfindungsgemäße Schmiereinheit eignet sich ganz besonders dann, wenn die Linearanordnung ein Wälzkörperschraubtrieb ist, insbesondere ein Kugelgewindetrieb ist, umfassend als Führungselement eine Spindel und als bewegliches Element ein die Spindel umschließendes Mutternelement, wobei in der Innenumfangsfläche des Mutternelements mindestens eine schraubenförmig um die Achse verlaufende Wälzkörper führende Mutternut mit zwei Endbereichen ausgebildet ist, welche zusammen mit der Außenumfangsfläche der Spindel einen zwischen den beiden Endbereichen verlaufenden schraubenförmigen Wälzkörperschraubweg definiert, wobei der Wälzkörperschraubweg durch einen zwischen den beiden Endbereichen verlaufenden Wälzkörperrückführweg zu einem geschlossenen Wälzkörperumlaufweg ergänzt ist, wobei der Wälzkörperumlaufweg mit einer endlosen Reihe von einerseits in der Mutternut und andererseits an einer schraubenförmigen Laufbahn der Außenumfangsfläche jeweils in Abwälzbereitschaft liegenden Wälzkörpern besetzt ist, und wobei sich an dem Mutternelement in jedem der Endbereiche eine Wälzkörperumlenkung zum Überführen der Wälzkörper zwischen dem Wälzkörperschraubweg und dem Wälzkörperrückführweg, bzw. zwischen dem Wälzkörperrückführweg und dem Wälzkörperschraubweg befindet.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine perspektivische Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schmiereinheit, die zur Anbringung am axialen Ende eines Mutternelements eines Wälzkörperschraubtriebs ausgebildet ist,
- 2 die in 1 gezeigte Schmiereinheit im zusammengebauten Zustand,
- 3 eine Querschnittsansicht durch die in 1 und 2 gezeigte Schmiereinheit in einem am axialen Ende eines Mutternelements eines Kugelgewindetriebs befestigten Zustand,
- 4 eine perspektivische Explosionsansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schmiereinheit, die zur Anbringung am axialen Ende eines Mutternelements eines Wälzkörperschraubtriebs ausgebildet ist,
- 5 eine Querschnittsansicht durch die in 4 gezeigte Schmiereinheit in einem am axialen Ende eines Mutternelements eines Kugelgewindetriebs befestigten Zustand,
- 6 eine perspektivische Explosionsansicht einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schmiereinheit, die zur Anbringung am axialen Ende eines Mutternelements eines Wälzkörperschraubtriebs ausgebildet ist, und
- 7 eine Querschnittsansicht durch die in 6 gezeigte Schmiereinheit in einem am axialen Ende eines Mutternelements eines Kugelgewindetriebs befestigten Zustand.
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1 zeigt in einer perspektivischen Explosionsansicht eine dort allgemein mit 10 bezeichnete erfindungsgemäße Schmiereinheit für einen Wälzkörperschraubtrieb. Die Schmiereinheit 10 ist zur Anbringung am axialen Ende eines Mutternelements des Wälzkörperschraubtriebs ausgebildet. Die Schmiereinheit 10 umfasst einen auch als Schmierelementgehäuse bezeichneten Hauptkörper 14, in dem ein kreisringförmiger Aufnahmeraum 16 ausgebildet ist. In den Aufnahmeraum 16 wird ein aus einem Schaumstoffmaterial hergestelltes Schmierelement 12 eingesetzt, das mit einem Schmiermittel getränkt ist. Der Aufnahmeraum 16 wird durch einen Deckel 18 verschlossen, der nach Einsetzen des Schmierelements 12 auf den Hauptkörper 14 aufgesetzt wird. Im Deckel 18 ist auch eine Dichtung angeordnet, die an der Oberfläche der Spindel des Wälzkörperschraubtriebs anliegt und dafür sorgt, dass keine Fremdstoffe in den Zwischenraum zwischen dem Mutternelement und der Spindeloberfläche eindringen. Die Dichtung sorgt damit für die hermetische Abdichtung des zwischen Mutternelement und Spindel gebildeten Wälzkörperlaufkanals. Die stirnseitig am Deckel 18 ausgebildete Vorsprungskante 20 weist mehrere Ausnehmungen 20a auf, in die ein jeweils zugeordneter Fortsatz der in 1 nicht gezeigten Dichtung eingreifen kann. Hierdurch kann die Dichtung gegenüber einer Verdrehung in Umfangsrichtung relativ zum Deckel fixiert werden. Zur Anpassung an unterschiedliche Gewindesteigungen ist jeweils einer vorbestimmten Gewindesteigung eine der Ausnehmungen 20a zugeordnet, in die die Dichtung eingebaut wird, sodass sie immer in Eingriff mit der spiralförmig verlaufenden Wälzkörperlauffläche der Spindel gelangen kann.
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Das in 1 gezeigte Schmierelement 12 ist insgesamt im Wesentlichen ringförmig ausgebildet mit einem ersten Speicherbereich 22, der ringförmig verläuft und die Form eines Strangs mit relativ geringem Querschnitt hat, sowie mit einem ebenfalls in weiten Bereichen ringförmig verlaufenden zweiten Speicherbereich 24, der konzentrisch mit dem ersten Speicherbereich 22 angeordnet ist. Der zweite Speicherbereich 24 grenzt in einem Übergangsabschnitt 26, der in axialer Richtung zwischen dem ersten Speicherbereich 22 und dem zweiten Speicherbereich 24 liegt, einstückig an den ersten Speicherbereich 22 an. Außerhalb des Übergangsabschnitts 26 sind der erste Speicherbereich 22 und der zweite Speicherbereich 24 durch einen ringförmigen Spalt 28 voneinander getrennt.
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Die Ringkontur sowohl des ersten Speicherbereichs 22 als auch des zweiten Speicherbereichs 24 ist nicht vollständig geschlossen, sondern weist einen im Wesentlichen axial verlaufenden Öffnungsspalt 30, 32 auf.
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An das freie Ende des ersten Speicherbereichs 22 grenzt ein zur Innenseite des Rings vorstehender Auftragerabschnitt 34 an. Der Auftragerabschnitt 34 ist einstückig aus dem den ersten Speicherbereich 22 bildenden Material ausgeschnitten und zur Ringachse hin umgeklappt. Das freie Ende 35 des Auftragerabschnitts 34 liegt im betriebsgemäß eingebauten Zustand an der spiralförmig in der Außenfläche der Spindel ausgebildeten Wälzkörperlaufbahn an. Das mit Schmiermittel getränkte Schmierelement 12 gibt über den Auftragerabschnitt 34 nach und nach Schmiermittel an die Wälzkörperlaufbahn ab.
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Die Schmiereinheit 10 weist eine gesonderte Auftragernase 36 auf, die in axialer Richtung in die innere Umfangswand 38 des Schmierelementhauptkörpers 14 einführbar ist. In der Auftragernase 36 ist eine Öffnung 40 ausgebildet, durch die hindurch im eingebauten Zustand des Schmierelements 12 der vom ersten Speicherbereich 22 nach innen abstehende Auftragerabschnitt 34 geführt ist, sodass sein freies Ende 36 an der Wälzkörperlaufbahn anliegt.
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In den Aufnahmeraum 16 können verschiedene Schmierelemente 12 eingesetzt werden, solange diese nur dessen im Wesentlichen kreisringförmige Form mit Außendurchmesser und Innendurchmesser im Bereich zwischen der Außenwand 76 und Innenwand 38 des kreisringförmigen Aufnahmeraums 16 aufweisen. Die Schmierelementeinsätze 12 werden jeweils vor oder unmittelbar nach dem Einsetzen in den Aufnahmeraum 12 mit einem Schmiermittel, beispielsweise Öl, getränkt.
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An seinem an dem Mutternelement des Wälzkörperschraubtriebs anliegenden Stirnende weist der Hauptkörper 14 in axialer Richtung vorstehende und konzentrisch entlang seiner Innenfläche verteilt angeordnete Schnapphaken 42 auf. Mittels dieser Schnapphaken 42 sowie mittels eines als Segmentfederring ausgebildeten Spannrings 44 sowie einer Kontermutter 46 erfolgt bei der gezeigten Ausführungsform die Befestigung der Schmiereinheit 10 an dem Mutternelement des Wälzkörperschraubtriebs. Hierfür werden die Schnapphaken 42, die von ihrem freien Ende ausgehend eine zur axialen Richtung geneigte Einführschräge 41 aufweisen, die sich radial nach außen erstreckt und an einer nach radial innen führenden Anlagefläche 62 endet, mit ihrem freien Ende voraus in die an der Stirnseite eines des Mutternelements gebildete Öffnung eingeführt. Die Einführschräge 41 gleitet hierbei an einem relativ zum Mutternelement fixierten Vorsprung entlang, wobei sich die Schnapphaken 42 etwas nach radial innen verbiegen. Sobald die Einführschräge 41 den Vorsprung passiert hat, gelangen die Schnapphaken mit ihrer zum Hauptkörper 14 der Schmiereinheit 10 hin weisenden Anlagefläche 62 in Eingriff mit einer an dem Vorsprung ausgebildeten Gegenanlagefläche 64, die auf einer vom Hauptkörper 14 abgewandten Seite des Vorsprungs liegt.
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Die Gegenanlagefläche 64 ist relativ zu einer in der Innenfläche des Mutternelements 50 ausgebildeten Ringnut (56, siehe 3) fixiert. Die Ringnut 56 dient normalerweise der Aufnahme der Dichtung des Mutternelements 50 gegenüber Eindringen von Fremdstoffen von außen, die sich bei aufgesetzter Schmiereinheit 10 nunmehr in dem Deckel 18 befindet. Um einen besseren Halt der Schmiereinheit 10 in der Ringnut 56 zu gewährleisten, erfolgt der Eingriff der Schnapphaken 42 in der Ringnut 56 nicht direkt, sondern über den Hilfsspannring 44. Der Spannring 44 weist nämlich an seiner inneren Umfangskante einen in Umfangsrichtung verlaufenden Fortsatz 48 auf, der wesentlich weiter nach innen vorsteht als die nur sehr geringe Tiefe der Ringnut 56. Dieser Fortsatz 48 bildet den Rastvorsprung. Die Verwendung des Spannrings 44 erlaubt es, größere Schnapphaken 42 zu verwenden, deren Anlagefläche 62 in einem wesentlich größeren Bereich mit der Gegenanlagefläche 64 überlappt, die auf der von der Schmiereinheit 10 abgewandten Seite des Fortsatzes 48 ausgebildet ist. Der Halt zwischen Schmiereinheit 10 und Mutternelement 50 ist daher wesentlich besser als wenn die Anlagefläche 10 direkt in die Ringnut 56 eingreifen würde.
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Zur endgültigen axialen Fixierung der Schmiereinheit 10 an der Mutter dient die Kontermutter 46, die mit ihrem Innengewinde 66 in ein an der Außenfläche der Außenwand 76 des Hauptkörpers 14 der Schmiereinheit 10 eingeschnittenes Gewinde 68 eingreift und nach erfolgtem Eingriff der Anlagefläche 62 der Schnapphaken 42 an der Gegenanlagefläche 64 des Fortsatzes 48 festgezogen und zur Anlage mit einer Stirnfläche des Mutternelements 50 gebracht wird.
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Zur Verdeutlichung der oben beschriebenen Verhältnisse zeigt 2 die in 1 gezeigte Schmiereinheit 10 im zusammengebauten Zustand, jedoch noch als separates Bauteil und nicht an dem Mutternelement eines Kugelgewindetriebs angebracht.
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Die Anbringung der Schmiereinheit 10 am Mutternkörper 54 eines aus einem Mutternelement 50 und einer eine axiale Richtung A definierenden Spindel 52 gebildeten Kugelgewindetriebs ist in der Querschnittsansicht gemäß 3 zu sehen. Der Hilfsspannring 44 ist in die an der Innenfläche des Mutternkörpers 54 ausgebildete Ringnut 56 eingesetzt und liegt unter der Wirkung seiner radial nach außen gerichteten Vorspannung fest an ihrem Grund an. Die Schnapphaken 42 liegen wiederum mit ihrer Anlagefläche 62 an der Gegenanlagefläche 64 des radial nach innen vorstehenden in Umfangsrichtung verlaufenden Fortsatzes 48 des Spannrings 44 an und sichern die Schmiereinheit 10 gegenüber einer Bewegung in axialer Richtung weg vom Mutternhauptkörper 54. Der Abstand zwischen der in radialer Richtung inneren Fläche der Schnapphaken 42 und der in radialer Richtung äußeren Fläche der Spindel 52 ist dabei so klein gewählt, dass die Schnapphaken 42 bei eingeführter Spindel 52 nicht außer Eingriff mit dem Vorsprungsabschnitt 48 des Hilfsspannrings 44 gelangen können. Die Schmiereinheit 10 kann somit nur nach Abziehen der aus Mutternelement 50 und Schmiereinheit 10 gebildeten Einheit von der Spindel 52 gelöst werden. Da die Schnapphaken 42 im Eingriffszustand mit dem Hilfsspannring 44 auch eine gewisse Vorspannung in radialer Richtung nach Außen aufweisen, bedarf es auch dann noch einer äußeren Kraft, die die Schnapphaken 42 nach Innen drückt, um sie außer Eingriff von dem Hilfsspannring 44 zu bringen.
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Die endgültige Fixierung der Schmiereinheit 10 am Mutternhauptkörper 54 in axialer Richtung erfolgt durch Festziehen der Kontermutter 46 gegenüber dem Mutternhauptkörper 54, deren Innengewinde 66 mit dem an der Außenfläche der Außenwand 76 des Hauptkörpers 14, und zwar an dessen dem Mutternelement 50 zugewandtem axialen Ende, eingeschnittenen Außengewinde 68 in Eingriff steht.
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In 3 erkennt man, dass der in radialer Richtung vom ersten Speicherbereich nach Innen vorstehende Auftragerabschnitt 34 in die spiralförmig in der Außenfläche der Spindel 52 ausgebildete Wälzkörperlaufnut 58 eingreift, so dass sein freies Ende mit dem Grund der Wälzkörperlaufnut in Kontakt steht. Die Elastizität des aus einem Schaumstoff hergestellten Auftragerabschnitts 34 sorgt hierbei dafür, dass das freie Ende des Auftragerabschnitts 34 bei Betrieb des Kugelgewindetriebs immer mit der Wälzkörperlauffläche in Kontakt steht und Schmiermittel an diese abgeben kann.
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4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schmiereinheit 110, die ebenfalls zur Anbringung am axialen Ende eines Mutternelements eines Wälzkörperschraubtriebs ausgebildet ist. Die Ansichten gemäß 4 und 5 entsprechen den Ansichten gemäß 1 und 3. Bei der in 4 und 5 gezeigten Schmiereinheit sind solche Komponenten, die Komponenten der Schmiereinheit 10 gemäß 1 bis 3 entsprechen, jeweils mit denselben Bezugszeichen, jedoch vermehrt um 100, bezeichnet. Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen wird im Folgenden nur auf Unterschiede der Ausführungsform gemäß 4 und 5 gegenüber der vorangehend beschriebenen Ausführungsform näher eingegangen und zur Erläuterung der übrigen Aspekte auf die Beschreibung der vorangehenden Figuren verwiesen.
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Bei der in 4 gezeigten perspektivischen Explosionsansicht der Schmiereinheit 110 sind die Schnapphaken 142 nicht am Hauptkörper 114 der Schmiereinheit 110 ausgebildet, sondern an einem vom Hauptkörper 114 separaten Befestigungskörper 170. Der Befestigungskörper 170 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet mit einer Seitenwand 172, deren Innenfläche das Führungselement 152 umgibt und deren Außenfläche mit einer Ringnut 174 versehen ist. An der dem Mutternelement 150 zugewandten Stirnseite des Befestigungskörpers 170 sind die Schnapphaken 142 vorgesehen, deren Spitzen im Wesentlichen parallel zur Achse auf das Mutternelement 150 zu gerichtet sind. Die Befestigung des Befestigungskörpers 170 am Mutternelement 150 über die Schnapphaken 142 und den Hilfsspannring 144 entspricht genau derjenigen der in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform, auf deren Beschreibung verwiesen wird.
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Zur Befestigung der Schmiereinheit 110 am Mutternelement 150 wird zunächst der Befestigungskörper 170 mit dem Mutternelement 150 verrastet. Dann wird der Hauptkörper 114 über das vom axialen Ende des Mutternkörpers vorstehende Stirnende des Befestigungskörper 170 geführt, so dass die Innenfläche der Außenwand 176 des Hauptkörpers 114 der Außenfläche der Seitenwand 172 des Befestigungskörpers 170 gegenüberliegt. In der Außenwand 176 des des Hauptkörpers 114 sind in gleichmäßigem Abstand in Umfangsrichtung voneinander vier Bohrungen 178 ausgebildet, durch die hindurch je ein Gewindestift 180 geschraubt wird. Das vordere Ende jedes der Gewindestifte 180 gelangt mit der Außenfläche der Seitenwand 172 des Befestigungskörpers 170 in Eingriff und fixiert so den Befestigungskörper 170 am Hauptkörper 114. Die Eingriffsstelle der Gewindestifte 180 an der Seitenwand des Befestigungskörpes 170 liegt dabei in der Ringnut 174. Die etwas angeschrägte Form des Grundes dieser Ringnut 174 sorgt dafür, dass der Hauptkörper 114 beim Arretieren der Gewindestifte 180 in eine axiale Position gezogen wird, in der seine Stirnfläche in Anlage an der gegenüberliegenden Stirnfläche des Mutternelements 150 gelangt. Auf diese Weise verspannt der Hauptkörper 114 die Schmiereinheit 110 mit dem Mutternelement 150. Auf diese Weise wird ein etwa vorhandenes axiales Spiel zwischen der Anlagefläche 162 und der Gegenanlagefläche 164 beseitigt, so dass die Anlage der Anlagefläche 162 und der Gegenanlagefläche 164 nicht mehr gelöst werden kann. Bei dieser Ausführungsform kann daher auf eine zusätzliche Kontermutter verzichtet werden.
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5 zeigt zur Verdeutlichung der Verhältnisse eine Querschnittsansicht durch die in 4 gezeigte Schmiereinheit in einem am axialen Ende eines Mutternelements 150 eines Kugelgewindetriebs befestigten Zustand.
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6 und 7 zeigen eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schmiereinheit 210, die ebenfalls zur Anbringung am axialen Ende eines Mutternelements eines Wälzkörperschraubtriebs ausgebildet ist. Die Ansichten gemäß 6 und 7 entsprechen den Ansichten gemäß 1 und 3 bzw. 4 und 5. Bei der in 6 und 7 gezeigten Schmiereinheit 210 sind solche Komponenten, die Komponenten der Schmiereinheit 10 gemäß 1 bis 3 entsprechen, jeweils mit denselben Bezugszeichen, jedoch vermehrt um 200, bezeichnet. Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen wird im Folgenden nur auf Unterschiede der Ausführungsform gemäß 6 und 7 gegenüber den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen näher eingegangen und zur Erläuterung der übrigen Aspekte auf die Beschreibung der vorangehenden Figuren verwiesen.
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Die Ausführungsform gemäß 6 und 7 entspricht im Wesentlichen einer Kombination der Ausführungsform mit Kontermutter zur Verspannung der Schmiereinheit gegenüber dem Mutterelement gemäß aus 1 bis 3 und der mehrteiligen Ausführungsform mit Hauptkörper und separatem Befestigungskörper gemäß 4 und 5, wobei mit der Kopplung des Hauptkörpers am Befestigungskörper zugleich die Verspannung der Schmiereinheit gegenüber dem Mutterelement durch Anlage der Hauptkörpers an einer Stirnfläche des Mutterelements erfolgt. Die Ansicht gemäß 6 entspricht dabei den Ansichten gemäß 1 und 4. Die Ansicht gemäß 7 entspricht den Ansichten gemäß 3 und 6. Da bei dieser Ausführungsform sowohl durch den Eingriff durch die Außenwand des Hauptkörpers 214 geführten Gewindestifte 280 in die Ringnut 274 am Befestigungskörper die Stirnfläche des Hauptkörpers 214 der Schmiereinheit 210 in Anlage mit der Stirnfläche des Mutternelements 250 gebracht wird, als auch durch Festziehen der Kontermutter 246 eine zusätzliche Verspannung erzielt wird, erhält man eine besonders effiziente Verspannung der Schmiereinheit 210 gegenüber dem Mutternelement 250.
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Der bei den Ausführungsformen gemäß 4-7 verwendete vom Hauptkörper 114, 214 separat ausgebildete Befestigungskörper 170, 270 ermöglicht es, anstatt der Schmiereinheit auch andere Elemente wie Abstreifer oder Dichtungen am Mutternkörper zu befestigen. Diese müssen dann nicht mit den aufwändigen Haken ausgestattet werden. Es kann für alle Anbauelemente der gleiche Befestigungskörper 170, 270 als Adapter verwendet werden.
