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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Linearführungsvorrichtung zum Lagern von linear beweglichen Elementen, insbesondere zum Lagern von Auszugselementen an einem Korpus, mit einer Außenschiene, die an entgegengesetzten Seiten Schenkelleisten aufweist, einer Innenschiene, die an entgegengesetzten Seiten Schenkelleisten aufweist, wobei die Innenschiene wenigstens teilweise zwischen den Schenkelleisten der Außenschiene angeordnet und in einer Längsrichtung beweglich zu der Außenschiene gelagert ist, zwei äußeren Kugellagersätzen, die zwischen den Schenkelleisten der Außenschiene und der Innenschiene beweglich gelagert sind, um die Schenkelleisten in der Längsrichtung zu führen, und zwei inneren Kugellagersätzen, die zwischen den Schenkelleisten der Innenschiene beweglich gelagert sind.
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Derartige Linearführungsvorrichtungen dienen dazu, Elemente in einer Längsrichtung beweglich zu lagern, wie z. B. Auszugselemente an Möbeln oder dgl.
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Üblicherweise werden linear bewegliche Elemente in Möbelsystemen wie z. B. Schubkästen mittels Auszugsschienen an einem Korpus linear beweglich gelagert. Die Auszugsschienen weisen üblicherweise eine Außenschiene auf, die mit dem Korpus fest verbunden ist und eine Innenschiene auf, die mit dem beweglichen Element verbunden ist, wobei die Außenschiene und die Innenschiene jeweils an entgegengesetzten Seiten Schenkelleisten aufweisen, zwischen denen Kugellagersätze gelagert sind, um die Innenschiene in der Außenschiene in einer Längsrichtung beweglich zu lagern. Die Schenkelleisten weisen dabei vorzugsweise an gegenüberliegenden Führungsflächen Sicken oder Rinnen auf, die sich in einer Längsrichtung der jeweiligen Schiene erstrecken, um Kugeln der Kugellager aufzunehmen und die beiden Schienen entsprechend linear beweglich zu lagern. Eine derartige Linearführung ist beispielsweise bekannt aus der
DE 25 40 656 C2 .
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Nachteilig dabei ist es, dass die Last des linear beweglichen Elements üblicherweise in einer Querrichtung der Schienen wirkt und somit lediglich von den beiden unteren Schenkelleisten der Außenschiene und der Innenschiene getragen wird und somit entsprechend biegesteife Materialien für die Schienen verwendet werden müssen, wodurch das Gewicht der Auszugsschienen im Allgemeinen und der technische Aufwand für die Auszugsschienen hoch ist.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Linearführungsvorrichtung zum Lagern von linear beweglichen Elementen bereitzustellen, bei der mit geringem technischem Aufwand und reduziertem Materialaufwand eine stabile linear bewegliche Lagerung möglich ist.
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Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Linearführungsvorrichtung dadurch gelöst, dass die Außenschiene einen Führungsabschnitt aufweist, an dem die inneren Kugellagersätze beweglich gelagert sind.
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Dadurch, dass die inneren Kugellagersätze, die an den Schenkelleisten der Innenschiene beweglich gelagert sind, zusätzlich an einem Führungsabschnitt der Außenschiene beweglich gelagert sind, kann die Kraft, die in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung auf die Schenkelleisten der Außenschiene ausgeübt wird, verteilt werden, so dass die punktuellen Kräfte, die von der Außenschiene aufgenommen werden müssen, reduziert werden können und somit eine Außenschiene mit einer geringeren Materialstärke bzw. geringerer Biegesteifigkeit verwendet werden kann. Dadurch kann der technische Aufwand für die entsprechend verwendeten Elemente und Materialien reduziert werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird somit vollständig gelöst.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Führungsabschnitt zwischen den Schenkelleisten der Innenschiene angeordnet.
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Dadurch kann mit geringem technischem Aufwand Kraft von der Innenschiene direkt in dem Lastpfad aufgenommen werden, wodurch die Kraftverteilung in der Linearführungsvorrichtung im Allgemeinen verbessert wird.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die äußeren Kugellagersätze jeweils an einer inneren Lauffläche der Schenkelleisten der Außenschiene und an einer äußeren Lauffläche der Schenkelleisten der Innenschiene geführt sind.
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Dadurch kann eine kompakte Bauform der Linearführungsvorrichtung erzielt werden und gleichzeitig Querkräfte in entgegengesetzte Richtungen der Linearführungsvorrichtung aufgenommen werden.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die inneren Kugellagersätze jeweils an einer inneren Lauffläche der Schenkelleisten der Innenschiene geführt sind.
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Dadurch können die entgegengesetzten Schenkelleisten der Innenschiene jeweils auf einen der Kugellagersätze übertragen, wodurch die entsprechende Kraftverteilung verbessert werden kann.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Laufflächen der Innenschiene und der Außenschiene als langgestreckte Rinnen oder Sicken in den Schenkelleisten ausgebildet sind.
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Dadurch kann der Fertigungsaufwand der beiden Schienen reduziert werden.
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Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn die äußeren Laufflächen und die inneren Laufflächen der Schenkelleisten der Innenschiene versetzt zueinander angeordnet sind.
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Dadurch kann die Kraftübertragung nahe einem Befestigungsabschnitt der Innen- bzw. der Außenschiene erfolgen, so dass ein geringeres Biegemoment auf die jeweilige Schiene ausgeübt wird und die jeweilige Schiene nicht zusammengedrückt bzw. auseinandergedrückt wird. Die Laufflächen sind dabei als nebeneinander und entgegengesetzte angeordnete Sicken ausgebildet, um den Herstellungsaufwand zu reduzieren.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die inneren und die äußeren Kugellagersätze in einem Kugellagerkäfig gelagert sind, der wenigstens teilweise zwischen den Schenkelleisten der Außenschiene und der Innenschiene angeordnet ist.
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Dadurch kann der Montageaufwand der Linearführungsvorrichtung im Allgemeinen reduziert werden.
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Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn der Kugellagerkäfig im Querschnitt ein Doppel-U-Profil aufweist.
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Dadurch ist eine besonders kompakte Bauform möglich, da sich der Kugellagerkäfig der Form der Innenschiene und der Außenschiene entsprechend anpasst.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn Kugeln der inneren Kugellagersätze und der äußeren Kugellagersätze jeweils starr in einer Ebene senkrecht zu der Längsrichtung angeordnet sind.
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Dadurch können die Kräfte, die auf die Kugellagersätze wirken, direkt übertragen werden, wodurch gleichzeitig eine zu hohe Beanspruchung der Schenkelleisten vermieden werden kann, da die Kräfte auf alle vier Schenkelleisten gleichmäßig verteilt werden.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn sich der Führungsabschnitt im Wesentlichen parallel zu den Schenkelleisten der Außenschiene erstreckt.
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Dadurch können die Kräfte von den inneren Kugellagersätzen auf die Außenschiene übertragen werden, wodurch die Biegemomente an den Schenkelleisten reduziert werden können.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn der Führungsabschnitt an einer Leiste der Außenschiene gebildet ist, wobei die inneren Kugellagersätze an entgegengesetzten Führungsflächen des Führungsabschnitts geführt sind.
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Dadurch kann der Herstellungsaufwand der Außenschiene weiter reduziert werden.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Außenschiene einstückig mit dem Führungsabschnitt ausgebildet ist.
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Dadurch kann der Aufwand zur Herstellung der Außenschiene weiter reduziert werden, da keine weiteren Anbauteile mit der Außenschiene befestigt werden müssen.
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Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Außenschiene im Querschnitt ein Doppel-U-Profil aufweist.
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Dadurch können die Querkräfte von den jeweiligen inneren Kugellagersätzen effektiv auf die Außenschiene übertragen werden, wobei gleichzeitig der Herstellungsaufwand zur Herstellung der Außenschiene reduziert ist.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Linearführungsvorrichtung mit einer doppelten Kugellagerführung;
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2 eine schematische Schnittansicht der Linearführungsvorrichtung aus 1;
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3 eine schematische Draufsicht eines Kugellagerkäfigs mit Kugellagersätzen für die Linearführungsvorrichtung;
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4 eine schematische perspektivische Ansicht eines Kugellagerkäfigs für die Linearführungsvorrichtung;
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5 eine schematische Schnittansicht der Linearführungsvorrichtung aus 1 zur Erläuterung der Kraftverteilung; und
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6 eine perspektivische schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Kugellagerkäfigs für die Linearführungsvorrichtung.
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In 1 ist ein Linearführungssystem schematisch dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet. Das Linearführungssystem 10 bildet einen Teilauszug. Das Linearführungssystem 10 weist eine Außenschiene 12 und eine Innenschiene 14 auf, wobei die Innenschiene 14 teilweise in der Außenschiene 12 aufgenommen ist. Das Linearführungssystem 10 weist ferner einen Kugellagerkäfig 16 mit zwei inneren Kugellagersätzen 18 und zwei äußeren Kugellagersätzen 20 auf, wobei die äußeren Kugellagersätze zwischen der Außenschiene 12 und der Innenschiene 14 angeordnet sind, um die Innenschiene 14 relativ zu der Außenschiene 12 in einer Längsrichtung parallel zu einer Längsachse 22 des Linearführungssystems 10 beweglich zu lagern. Da es sich bei dem Linearführungssystem 10 um einen Teilauszug handelt, lassen sich die Innenschiene 14 bzw. die Außenschiene 12 in ihrer Länge lediglich teilweise gegeneinander verschieben.
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Die Außenschiene 12 weist an entgegengesetzten Seiten parallel zu der Längsachse 22 jeweils eine Schenkelleiste 24 auf, die sich im Wesentlichen quer bzw. orthogonal zu Befestigungsabschnitten 26 der Außenschiene 12 erstrecken. Die Befestigungsabschnitte 26 dienen dazu, die Außenschiene 12 an einem beweglich gelagerten Element oder einem feststehenden Korpus festzulegen.
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Die Innenschiene 14 weist an entgegengesetzten Seiten parallel zu der Längsachse 12 jeweils eine Schenkelleiste 28 auf, die sich im Wesentlichen orthogonal zu einem Befestigungsabschnitt 30 der Innenschiene 14 erstrecken. Der Befestigungsabschnitt 30 dient dazu, die Innenschiene 14 an einem feststehenden Korpus oder an einem beweglich zu lagernden Element festzulegen.
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Der Kugellagerkäfig 16 weist im Querschnitt ein Doppel-U-Profil auf, wobei Kugeln 32 des äußeren Kugellagersatzes 20 in Ausnehmungen eines äußeren Kugellagerschenkels 34 und Kugeln 36 der inneren Kugellagersätze 18 in Ausnehmungen jeweils eines inneren Kugellagerschenkels 38 aufgenommen sind. Die Kugeln 32 des äußeren Kugellagersatzes 20 sind zwischen den Schenkelleisten 24 der Außenschiene 12 und den Schenkelleisten 28 der Innenschiene 14 angeordnet, um die jeweiligen Schenkelleisten 24, 28 bzw. die jeweiligen Schienen 12, 14 beweglich zueinander zu lagern.
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Die Außenschiene 12 weist eine Mittelleiste 40 auf, die parallel zu der Längsachse 22 ausgebildet ist und die beiden Befestigungsabschnitte 26 miteinander verbindet. Die Mittelleiste 40 ist als erhabene Sicke ausgebildet und erstreckt sich von den Befestigungsabschnitten 26 in Richtung des Kugellagerkäfigs 16. Die Mittelleiste 40 weist an entgegengesetzten Seiten jeweils eine Führungsfläche 42 auf, die im Wesentlichen parallel zueinander und zu den Schenkelleisten 24 verlaufen bzw. den Schenkelleisten 24 gegenüberliegen. Die Mittelleiste 40 ist zwischen den Schenkelleisten 24 der Außenschiene 12 und den Schenkelleisten 28 der Innenschiene 14 sowie zwischen den inneren Kugellagerschenkeln 38 des Kugellagerkäfigs 16 angeordnet. Die Kugeln 36 der inneren Kugellagersätze 18 sind zwischen den Schenkelleisten 28 der Innenschiene 14 und den Führungsflächen 42 der Außenschiene 12 angeordnet, um die Schenkelleisten 28 an der Mittelleiste 40 der Außenschiene beweglich zu lagern und entsprechend zu einer Innenseite hin abzustützen.
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Durch die besondere Ausbildung der Außenschiene 12 mit der Mittelleiste 40, an der die inneren Kugellagersätze 18 gelagert sind, können die Außenschiene 12 und die Innenschiene 14 relativ zueinander linear beweglich gelagert werden und Querkräfte besonders gleichmäßig auf die Außenschiene 12 verteilt werden, so dass die Außenschiene 14 mit einem geringeren Materialaufwand bzw. einer geringeren Materialdicke gefertigt werden kann und gleichzeitig eine große Stabilität im Allgemeinen bietet.
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In 2 ist die Linearführungsvorrichtung 10 in einer Schnittdarstellung schematisch dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
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Die Schenkelleisten 24 weisen jeweils eine innere Lauffläche 44 auf, die als Rinne bzw. Sicke ausgebildet sind und in denen die Kugeln 32 der äußeren Kugellagersätze 20 gelagert sind bzw. abwälzen. Die Schenkelleisten 28 der Innenschiene 14 weisen jeweils eine äußere Lauffläche 46 auf, die jeweils als Rinne oder Sicke ausgebildet sind und an denen die Kugeln 32 gelagert sind bzw. abwälzen.
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An den Schenkelleisten 28 sind ferner innere Laufflächen 48 ausgebildet, an denen die Kugeln 36 der inneren Kugellagersätze 18 gelagert sind bzw. abwälzen. Die inneren Laufflächen 48 sind jeweils als Rinne oder Sicke ausgebildet. Die Kugeln 36 der inneren Kugellagersätze 18 sind ferner an den Führungsflächen 42 der Mittelleiste 40 der Außenschiene 12 gelagert bzw. wälzen an den Führungsflächen 42 ab. In einer besonderen Ausführungsform können die Führungsflächen 42 als Sicken oder Rinnen ausgebildet sein, in denen die Kugeln 36 geführt sind.
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Die äußeren Laufflächen 46 und die inneren Laufflächen 48 der Schenkelleisten 28 sind in einer Richtung senkrecht zu dem Befestigungsabschnitt 30 versetzt zueinander angeordnet, so dass die jeweiligen Schenkelleisten 28 im Querschnitt eine S-Form aufweisen. Entsprechend sind die Kugeln 32 der äußeren Kugellagersätze 20 in einer Richtung senkrecht zu den Befestigungsabschnitten 30, 26 versetzt zu den Kugeln 36 der inneren Kugellagersätze 18 angeordnet.
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Der Kugellagerkäfig 16 und die Außenschiene 12 weisen im Querschnitt eine Doppel-U-Form auf und sind entsprechend ineinander angeordnet. Die Innenschiene 14 weist im Querschnitt eine U-Form auf, wobei die Schenkelleisten 28 zwischen den äußeren Kugellagerschenkeln 34 und den inneren Kugellagerschenkeln 38 angeordnet sind. Die Mittelleiste bzw. die Führungsflächen 42 der Mittelleiste 40 sind zwischen den inneren Kugellagerschenkeln 38 und den Schenkelleisten 28 der Innenschiene angeordnet. Dadurch, dass die Linearführungsanordnung 10 im Allgemeinen zwei doppelte Kugellagersätze 18, 20 aufweist und durch die Führungsflächen 42 der Außenschiene 12 Querkräfte sowohl an den Schenkelleisten 42 als auch an der Mittelleiste 40 aufgenommen werden können, können die Querkräfte, die auf das Linearführungssystem 10 wirken, verteilt werden, so dass mechanische Spannungsspitzen bzw. Kraftspitzen in den Schenkelleisten 24, 28 der Außenschiene 12 und der Innenschiene 14 reduziert werden können und die Außenschiene 12 und die Innenschiene 14 aus einem weniger robusten Material gebildet werden bzw. mit einer geringeren Wandstärke ausgeführt werden kann. Dadurch kann das Linearführungssystem 10 im Allgemeinen weniger aufwendig und kostengünstiger gefertigt werden.
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In 3 ist der Kugellagerkäfig 16 in einer schematischen Draufsicht dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind. In 3 ist die Draufsicht auf den Kugellagerkäfig prinzipiell in einer Richtung orthogonal zu der Längsachse 22 und in einer Erstreckungsrichtung der Kugellagerschenkel 34, 38 dargestellt. Die Kugeln 32, 36 der jeweiligen inneren Kugellagersätze 18 und äußeren Kugellagersätze 20 sind jeweils in einer Ebene 50 angeordnet. Die Ebene 50 verläuft, wie es in 3 schematisch dargestellt ist, orthogonal zu der Längsachse 22. Dadurch können die Querkräfte des Linearführungssystems 10 im Allgemeinen günstig zwischen den Kugeln 32, 36 ausgetauscht werden, ohne dass in den Schenkelleisten 28 zusätzliche Biegekräfte auftreten.
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In 4 ist der Kugellagerkäfig 16 schematisch ohne die Kugeln 32, 36 dargestellt. Der Kugellagerkäfig 16 ist einstückig aus einem Blech gefertigt und weist eine Mehrzahl von Ausnehmungen 52 auf, die zur Aufnahme der jeweiligen Kugeln 32, 36 dienen. Die äußeren und die inneren Kugellagerschenkel 34, 38 sind parallel zueinander gegenüberliegend angeordnet, wobei die inneren Kugellagerschenkel 38 durch einen Steg 54 miteinander verbunden sind. Der Steg 54 erstreckt sich orthogonal zu den inneren Kugellagerschenkeln 38 und ist in der zusammengebauten Form der Linearführungsvorrichtung 10 zwischen der Mittelleiste 40 und dem Befestigungsabschnitt 30 angeordnet. Der Kugellagerkäfig 16 kann aus Metall oder einem Kunststoff gebildet sein.
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In 5 ist das Linearführungssystem 10 aus 2 schematisch zur Erläuterung der Kraftverteilung dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind. Im eingebauten Zustand sind die Befestigungsabschnitte 26 beispielsweise mit einem Schubkasten oder allgemein ausgedrückt mit einem beweglich gelagerten Element und der Befestigungsabschnitt 30 mit einem Korpus verbunden bzw. verschraubt, so dass die Gewichtskraft des Elements eine Gewichtskraft auf die Befestigungsabschnitte 26 ausübt, die in 5 durch Pfeile 56 angedeutet ist. Durch einen Abstand d1 der Kugeln 32 von dem Befestigungsabschnitt 26 tritt ein Drehmoment zwischen den Befestigungsabschnitt 26 und der Schenkelleiste 24 auf, das schematisch durch einen Pfeil 58 dargestellt ist. Die Kraft auf die Schenkelleiste 24 wird durch die Kugeln 32 auf die Schenkelleiste 28 übertragen, wobei durch einen Abstand d2 der Kugel 36 von dem Befestigungsabschnitt 30 der Innenschiene 14 zwischen der Schenkelleiste 28 und dem Befestigungsabschnitt 30 ein Drehmoment entsteht, das durch einen Pfeil 60 angedeutet ist. Über die Kugel 36 wird die ausgeübte Gewichtskraft auf die Mittelleiste 42 übertragen und über die Mittelleiste 40 auf die gegenüberliegenden bzw. auf die in der Darstellung der 5 unteren Kugeln 36, 32 und die entsprechende unteren Schenkelleisten 24, 28 übertragen. Durch die so reduzierten Hebelarme d1, d2 können die Drehmomente 58, 60 in den Schienen 12, 14 reduziert werden und dadurch, dass die inneren Kugellagersätze 18 an der Mittelleiste 40 der Außenschiene 12 gelagert und so mechanisch miteinander verbunden sind, kann die auftretende Kraft in verbesserter Weise in der Linearführungsvorrichtung 10 verteilt und nach unten hin abgeleitet werden. Dadurch können insgesamt die Kräfte auf die Schenkelleisten 24, 28 und die Mittelleiste 40 verteilt werden, wodurch die Gesamtlast besser verteilt und Last- bzw. Spannungsspitzen reduziert werden können.
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In 6 ist eine alternative Ausführungsform des Kugellagerkäfigs 16 schematisch perspektivisch dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei hier lediglich Besonderheiten erläutert sind.
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Die inneren Kugellagerschenkel 38 weisen an einer dem Steg 54 gegenüberliegenden Leiste bzw. Ende 61 jeweils ein Verbindungselement 62 auf, an dem separate äußere Kugellagerschenkel 64 befestigt bzw. angeclipst werden können. Die äußeren Kugellagerschenkel 64 sind an dem Verbindungselement 62 axial fixiert und drehbar gelagert, um eventuelle Fertigungstoleranzen auszugleichen. Die so separat hergestellten äußeren Kugellagerschenkel 64 können aus Kunststoff gefertigt sein, um so das Gewicht der Linearführungsvorrichtung 10 im Allgemeinen zu reduzieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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