DE102018129652A1

DE102018129652A1 - Führungswagen einer Linearführung und Verfahren zur Herstellung eines Kopfstücks eines Führungswagens

Info

Publication number: DE102018129652A1
Application number: DE102018129652.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Elicker; Martin Menges
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2020-05-28
Also published as: EP3887687A1; WO2020108680A1; CN112930449A; US20220003274A1; US11603886B2

Abstract

Ein Führungswagen (1) einer Linearführung umfasst einen Umlaufkanal (8) für Wälzkörper (2), welcher aus einem Lastabschnitt (3), zwei Umlenkabschnitten (5) und einem Rücklaufabschnitt (4) gebildet ist, wobei an einer in einem Schmiermittelkanal (10) angeordneten Übergabestelle (13) zur Zuführung von Schmierstoff zu einem der Umlenkabschnitte (5) ein Ventil (16) zur Verhinderung des Rückflusses von Schmiermittel aus dem Umlaufkanal (8) angeordnet ist und der Umlenkabschnitt (5) durch eine in einem Endstück (7) befindliche Umlenkschale (9) begrenzt ist. Das Ventil (16) ist einstückig mit mindestens einem der Elemente Umlenkschale (9) und Endstück (7) ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft einen als Teil einer Linearführung ausgebildeten Führungswagen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kopfstücks als Komponente eines solchen Führungswagens.
Ein gattungsgemäßer Führungswagen ist zum Beispiel aus der DE 10 2006 055 196 A1 bekannt. Durch den Führungswagen werden Laufbahnen für Wälzkörper bereitgestellt, die weiterhin eine Führungsschiene kontaktieren. Die Wälzkörper rollen beim Betrieb einer Linearführungseinheit, welche den Führungswagen sowie die Führungsschiene umfasst, in mehreren geschlossenen Umlaufkanälen ab. Derjenige Abschnitt eines jeden Umlaufkanals, in dem die Wälzkörper sowohl den Führungswagen als auch die Führungsschiene kontaktieren, wird als Lastabschnitt bezeichnet. Vom Lastabschnitt aus werden die Wälzkörper über einen Umlenkabschnitt in einen Rücklaufabschnitt geleitet und von diesem aus über einen weiteren Umlenkabschnitt zurück in den Lastabschnitt geführt. Dem Führungswagen nach der DE 10 2006 055 196 A1 kann über den Umlenkabschnitt Schmiermittel zugeführt werden. Hierbei befindet sich in einem Außenumlenkstück des Umlenkabschnitts eine Durchtrittsöffnung zur Einleitung von Schmiermittel. Um nicht gewünschtes Abfließen von Schmiermittel aus dem Umlenkkanal zu verhindern, ist an die Durchtrittsöffnung ein Ventil angesetzt.
Ein weiterer Führungswagen eines Linearwälzlagers ist in der DE 103 32 922 A1 offenbart. Auch in diesem Fall ist ein Ventil vorhanden, welches den Zufluss von Schmiermitteln ermöglicht und den Abfluss von Schmiermittel unterbindet. Das Ventil weist einen für den Durchlass von Schmiermittel vorgesehenen und den Querschnitt eines Schmiermittelkanals durchkreuzenden Schlitz auf, der von Schlitzflächen begrenzt ist, wobei die Schlitzflächen bei gesperrtem Ventil unter Schließen des Schlitzes aneinander anliegen.
Aus der DE 10 2009 016 163 A1 ist ein Führungswagen eines Linearwälzlagers bekannt, welcher eine Mikropumpe zum Pumpen von Schmierstoff aufweist. Die Mikropumpe kann als piezoelektrische Membranpumpe ausgeführt sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen eine gezielte Schmierung ermöglichenden Führungswagen einer Linearführung gegenüber dem genannten Stand der Technik insbesondere unter fertigungstechnischen Aspekten weiterzuentwickeln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Führungswagen mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kopfstückes eines Führungswagens gemäß Anspruch 7. Im Folgenden im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die Vorrichtung, das heißt den Führungswagen, und umgekehrt.
Der Führungswagen umfasst in an sich bekannter Grundkonzeption eine Mehrzahl jeweils geschlossener Umlaufkanäle für Wälzkörper, wobei jeder Umlaufkanal aus einem Lastabschnitt, zwei Umlenkabschnitten und einem Rücklaufabschnitt gebildet ist. Hierbei liegen die Umlenkabschnitte ebenso wie der Rücklaufabschnitt innerhalb des Führungswagens, wogegen der Lastabschnitt auch durch die zugehörige Führungsschiene begrenzt ist. An einer im Führungswagen liegenden Übergabestelle in einem Schmiermittelkanal zur Zuführung von Schmierstoff zu einem der Umlenkabschnitte ist ein Ventil zur Verhinderung des Rückflusses von Schmiermittel aus dem Umlaufkanal angeordnet. Der Umlenkabschnitt, das heißt ein Teil des ringförmig geschlossenen Kanals, in welchem die Wälzkörper geführt werden, ist innerhalb des Führungswagens durch eine in einem Endstück des Führungswagens befindliche Umlenkschale begrenzt.
Erfindungsgemäß ist das genannte Ventil, welches die Funktion eines Rückschlagventils hat, einstückig mit mindestens einem der Elemente Umlenkschale und Endstück ausgebildet.
Hierbei kann das Ventil als integraler Bestandteil der Umlenkschale oder als integraler Bestandteil des die Umlenkschale aufnehmenden Endstücks ausgebildet sein. Ebenso ist es möglich, dass die Umlenkschale und das Endstück zu einem einstückigen Bauteil zusammengefasst sind, welches unmittelbar das Ventil bildet. In allen Fällen handelt es sich bei dem Ventil vorzugsweise um ein Kunststoffteil.
Das Ventil sorgt unter anderem dafür, dass der im Führungswagen angeordnete Schmiermittelkanal zwischen zwei Schmierintervallen nicht leer läuft. Somit braucht der Schmiermittelkanal beim nächsten Schmiervorgang nicht zuerst befüllt werden, bevor Schmiermittel an die Umlenkabschnitte übergeben werden kann.
Sofern das Ventil Bestandteil der Umlenkschale ist, befindet sich radial außerhalb des Ventils vorzugsweise ein ringförmiger Dichtabschnitt, welcher ebenfalls integraler Bestandteil der Umlenkschale ist und zum Beispiel an einer planen Dichtfläche des Endstücks anliegt. Hierbei kann der Dichtabschnitt als torusartige Erhebung aus einer Stirnfläche der Umlenkschale herausragen. In modifizierten Ausgestaltungen können an den aneinander anliegenden, gegeneinander abzudichtenden Flächen der Umlenkschale und des Endstücks ringförmige, das Ventil umgebende, erhöhte und vertiefte Strukturen ausgebildet sein, so dass insgesamt eine labyrinthartige Abdichtung gegeben ist. Optional ist ein gesondertes Dichtelement, beispielsweise in Form eines üblichen O-Ringes, eingebaut.
Auch in Ausführungsformen, in denen das Ventil unmittelbar durch das Endstück gebildet ist, sind verschiedene Varianten der Abdichtung zwischen dem Endstück und der Umlenkschale möglich. Beispielsweise ist das Ventil in diesem Fall von einem ringförmigen Fortsatz der Umlenkschale umgeben, wobei radial außerhalb des ringförmigen Fortsatzes ein ringförmiger Dichtabschnitt durch das Endstück gebildet ist. Der ringförmige Fortsatz, welcher durch die Umlenkschale gebildet ist, ist auch als Montagehilfsmittel beim Zusammensetzten von Umlenkschale und Endstück nutzbar.
Unabhängig davon, ob das Ventil in die Umlenkschale oder das Endstück integriert ist, erfolgt die spritzgusstechnische Fertigung des betreffenden Elementes aus Kunststoff vorzugsweise im Zweikomponenten-Spritzgussverfahren. Dies bedeutet, dass unterschiedlich harte Kunststoffe während des Spritzgießens miteinander verbunden werden. Abschnitte des herzustellenden Elementes, welche gegenüber Schmierstoff Dichtungs- oder Ventileigenschaften aufweisen sollen, werden im Vergleich zu umgebenden Abschnitten aus einem weicheren Material hergestellt.
Dies gilt auch in Ausführungsformen, in welchen die Funktionen des Umlenkabschnitts, des Endstücks und des Ventils durch ein und dasselbe Kunststoffteil übernommen werden. In diesem Fall kann der gesamte als Umlenkschale fungierende Abschnitt aus einem weicheren Kunststoff als der als Endstück ausgebildete Abschnitt hergestellt werden.
Insbesondere in Fällen, in denen das Ventil unmittelbar durch die Umlenkschale gebildet ist, ist es auch möglich, das gesamte Teil - hier: die Umlenkschale - aus einem einzigen Kunststoffmaterial herzustellen, sofern dieses in den dünnwandig ausgebildeten Bereichen des Ventils eine ausreichende Nachgiebigkeit des betreffenden Teils bietet. Allgemein ist das Ventil entweder mit der Umlenkschale oder mit einem gesonderten Endstück oder mit einem zugleich als Umlenkschale ausgebildeten Endstück wahlweise materialeinheitlich oder materialuneinheitlich aus Kunststoff herstellbar.
Was die Gestaltung des Ventils betrifft, sind verschiedenste, grundsätzlich aus den Dokumenten DE 10 2006 055 196 A1 und DE 103 32 922 A1 bekannte Varianten für den Führungswagen nach Anspruch 1 geeignet.
Bei den Wälzkörpern der Linearführung, welche in dem Führungswagen in Endlosbahnen geführt werden, kann es sich um Kugeln oder um Rollen handeln. Optional sind die Wälzkörper in einer Kette oder durch Zwischenstücke geführt.
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

1 in einer Schnittdarstellung ausschnittsweise einen Führungswagen einer Linearführung,
2 ein Detail der Anordnung nach 1,
3 eine modifizierte Ausgestaltung der Anordnung nach 2,
4 in einer Ansicht analog 2 ein Detail eines weiteren Führungswagens einer Linearführung,
5 in perspektivischer Ansicht ein Endstück des Führungswagens nach 4,
6 bis 8 verschiedene Varianten von Ventilen in Führungswagen,
9 ein Kopfstück eines weiteren Führungswagens einer Linearführung,
10 ein Detail der Anordnung nach 9.

Die folgenden Erläuterungen beziehen sich, soweit nicht anders angegeben, auf sämtliche Ausführungsbeispiele. Einander entsprechende oder prinzipiell gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Ein Führungswagen 1 ist Teil einer Linearführung, hinsichtlich deren Funktion auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen wird. Wälzkörper 2 rollen zwischen einer Führungsschiene der Linearführung und dem Führungswagen 1 in mehreren geschlossenen Umlaufkanälen 8 ab, die größtenteils innerhalb des Führungswagens 1 gebildet sind.
Jeder Umlaufkanal 8 setzt sich aus einem Lastabschnitt 3, einem Rücklaufabschnitt 4 und zwei Umlenkabschnitten 5, welche den Lastabschnitt 3 mit dem Rücklaufabschnitt 4 verbinden, zusammen. Ausschließlich im Lastabschnitt 3 kontaktieren die Wälzkörper 2 zusätzlich zum Führungswagen 1 die Führungsschiene. Ein Tragkörper des Führungswagens 1 ist mit 6 bezeichnet. An die Stirnseiten des Tragkörpers 6 sind Endstücke 7 angesetzt, in welchen die Umlenkabschnitte 5 gebildet sind. Jeder Umlenkabschnitt 5 ist nach außen durch eine Umlenkschale 9 und nach innen durch eine Innenumlenkung 12 begrenzt. Hierbei ist durch die Umlenkschale 9 eine Außenumlenkung 11 gebildet. Dem Umlenkabschnitt 5 ist über einen Schmiermittelkanal 10, welcher das Endstück 7 durchzieht, Schmiermittel von außen zuführbar.
Eine Übergabestelle, über welche das Schmiermittel vom Schmiermittelkanal 10 in die Umlenkschale 9 einleitbar ist, ist mit 13 bezeichnet. Nachdem das Schmiermittel die Übergabestelle 13 passiert hat, strömt es durch eine Durchtrittsöffnung 14 in der Umlenkschale 9 in den Umlenkabschnitt 5 ein. Ein Zurückströmen von Schmiermittel wird durch ein Ventil 16 an der Übergabestelle 13 verhindert.
Die Baugruppe oder Baueinheit aus Umlenkschale 9 und Endstück 7 wird in den vorliegenden Fällen, unabhängig von der fertigungstechnischen Ausgestaltung, als Kopfstück 26 bezeichnet. Das Kopfstück 26 ist an der Stirnseite des Führungswagens 1 durch eine Abdeckung 17 verschlossen. Zwischen die Abdeckung 17 und das Kopfstück 26 ist eine Dichtung 15 eingelegt, welche den Führungswagen 1 gegenüber der Führungsschiene abdichtet.
Im Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 ist das Ventil 16 unmittelbar durch die Umlenkschale 9 gebildet. Radial außerhalb des Ventils 16 befindet sich ein ringförmig umlaufender, wulstartiger Dichtabschnitt 22, welcher ebenfalls direkt durch die Umlenkschale 9 gebildet ist. Der Dichtabschnitt 22 liegt an einer planen Dichtfläche 18 des Endstücks 7 an.
In der im Vergleich zu 2 modifizierten Ausgestaltung nach 3 ist zwischen die Umlenkschale 9 und das Endstück 7 ein gesonderter Dichtring in Form eines handelsüblichen O-Ringes eingelegt. Ein durch die Umlenkschale 9 gebildeter ringförmiger Dichtabschnitt entfällt in diesem Fall.
In der Ausgestaltung nach den 4 und 5 entspricht die geometrische Gestaltung des Ventils 16 der Gestaltung nach den 1 und 2 sowie der Gestaltung nach 3. Gemäß 4 und 5 ist das Ventil 16 jedoch nicht in die Umlenkschale 9, sondern in das Endstück 7 integriert. Dementsprechend ist auch der ringförmige Dichtabschnitt 22 in diesem Fall unmittelbar durch das Endstück 7 gebildet. Das Ventil 16 weist kegelförmige Wände 19 auf, die in 4 ebenso wie in 2 und in 3 im geschlossenen Zustand dargestellt sind.
Weitere Gestaltungsmöglichkeiten des Ventils 16 sind in den 6 bis 8 skizziert. Jede dieser Gestaltungen ist sowohl für den Führungswagen 1 nach 1 als auch für den Führungswagen nach 4 sowie für das Ausführungsbeispiel nach 9 geeignet. In den 6 bis 8 sind durch das jeweilige Ventil 16 gebildete Schlitze 20, Schlitzwände 21, Wände 23, sowie eine Ventilöffnung 24 erkennbar. Die diversen Öffnungen 20, 23 werden entweder beim Kunststoffspritzvorgang oder nachträglich durch Aufstechen erzeugt.
Um die insgesamt vier Ventile 16 innerhalb des Endstückes 7 in der Variante nach den 4 und 5 spritzgusstechnisch herstellen zu können, sind auf der Innenseite des Endstückes 7 Verbindungsstege 25 vorgesehen, durch welche während des Spritzgussvorgangs Material, das heißt Kunststoff, fließen kann.
Die Ausführungsform nach 9 und 10 unterscheidet sich von den Ausführungsformen nach den 1 bis 5 dadurch, dass der Führungswagen 1 zwei Kopfstücke 26 an seinen Stirnseiten aufweist, welche jeweils die Funktionen einer Umlenkschale 9 und eines Endstücks 7 in sich vereinen.
Bezugszeichenliste

1: Führungswagen
2: Wälzkörper
3: Lastabschnitt
4: Rücklaufabschnitt
5: Umlenkabschnitt
6: Tragkörper
7: Endstück
8: Umlaufkanal
9: Umlenkschale
10: Schmiermittelkanal
11: Außenumlenkung
12: Innenumlenkung
13: Übergabestelle
14: Durchtrittsöffnung
15: Dichtung
16: Ventil
17: Abdeckung
18: Dichtfläche
19: kegelförmige Wand
20: Schlitz
21: Schlitzwand
22: ringförmiger Dichtabschnitt
23: Wand
24: Ventilöffnung
25: Verbindungssteg
26: Kopfstück
27: Dichtring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006055196 A1 [0002, 0016]
DE 10332922 A1 [0003, 0016]
DE 102009016163 A1 [0004]

Claims

Führungswagen (1) einer Linearführung, mit einem Umlaufkanal (8) für Wälzkörper (2), welcher aus einem Lastabschnitt (3), zwei Umlenkabschnitten (5) und einem Rücklaufabschnitt (4) gebildet ist, wobei an einer in einem Schmiermittelkanal (10) angeordneten Übergabestelle (13) zur Zuführung von Schmierstoff zu einem der Umlenkabschnitte (5) ein Ventil (16) zur Verhinderung des Rückflusses von Schmiermittel aus dem Umlaufkanal (8) angeordnet ist und der Umlenkabschnitt (5) durch eine in einem Endstück (7) befindliche Umlenkschale (9) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (16) einstückig mit mindestens einem der Elemente Umlenkschale (9) und Endstück (7) ausgebildet ist.
Führungswagen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (16) einstückig mit der Umlenkschale (9) ausgebildet ist.
Führungswagen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (16) von einem ringförmigen Dichtabschnitt (22) umgeben ist, welcher ebenfalls integraler Bestandteil der Umlenkschale (9) ist.
Führungswagen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (16) einstückig mit dem Endstück (7) ausgebildet ist.
Führungswagen (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (16) von einem ringförmigen Fortsatz der Umlenkschale (9) umgeben ist, wobei radial außerhalb des ringförmigen Fortsatzes ein ringförmiger Dichtabschnitt (22) durch das Endstück (7) gebildet ist.
Führungswagen (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (16) einstückig sowohl mit der Umlenkschale (9) als auch mit dem Endstück (7) ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines eine Umlenkschale (9) und ein diese aufnehmendes Endstück (7) umfassenden Kopfstücks (26) eines Führungswagens (1) einer Linearführung, wobei im Spritzgussverfahren ein Ventil (16) einstückig mit mindestens einem der Elemente Umlenkschale (9) und Endstück (7) aus Kunststoff materialeinheitlich oder materialuneinheitlich hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung im Zweikomponenten-Spritzgussverfahren erfolgt, wobei sich die Materialeigenschaften des Ventils (16) von den Materialeigenschaften vom Ventil (16) entfernter Bereiche desselben Elementes (7,9) unterscheiden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die spritzgusstechnische Herstellung des Ventils (16) als integraler Bestandteil genau eines der Elemente (7,9) Umlenkschale (9) und Endstück (7) erfolgt und dieses anschließend mit dem anderen Element (9,7) gefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die spritzgusstechnische Herstellung des Ventils (16) in einem einzigen Arbeitsgang als Bestandteil eines einstückigen Kopfstückes (26) erfolgt, welches die Umlenkschale (9) und das Endstück (7) umfasst.