DE10324142A1

DE10324142A1 - Linearlager

Info

Publication number: DE10324142A1
Application number: DE2003124142
Authority: DE
Inventors: Ludwig Edelmann; Uwe Mayer; Henryk Velde
Original assignee: SKF AB
Current assignee: Ewellix AB
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2004-12-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Linearlager (1), mit einem ersten Lagerteil (2) und einem zweiten Lagerteil (3), das relativ zum ersten Lagerteil (2) in eine Translationsrichtung (T) translatorisch beweglich ist, wobei das erste Lagerteil (2) und das zweite Lagerteil (3) je mindestens eine sich in Translationsrichtung (T) erstreckende Laufbahn (4, 4', 5, 5') für Wälzelemente (6), insbesondere Kugeln, aufweist. Um einen einfacheren Herstellungsprozess möglich zu machen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens eines der Lagerteile (2, 3) zumindest teilweise aus federelastischem Material besteht und so geformt ist, dass im montierten Zustand des Linearlagers (1) auf die sich zwischen den Laufbahnen (4, 4', 5, 5') befindlichen Wälzelemente (6) eine Presskraft (F) ausgeübt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Linearlager mit einem ersten Lagerteil und einem zweiten Lagerteil, das relativ zum ersten Lagerteil in eine Translationsrichtung translatorisch beweglich ist, wobei das erste Lagerteil und das zweite Lagerteil je mindestens eine sich in Translationsrichtung erstreckende Laufbahn für Wälzelemente, insbesondere Kugeln, aufweist.
Linearlager dieser Art sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Zur Herstellung der Lagerteile kommen häufig profilierte Halbzeuge zum Einsatz, die beispielsweise im Aluminium-Druckguss-Verfahren oder im Strang-Press-Verfahren hergestellt werden. Um das Linearlager gegen Verschleiß resistent zu machen, werden häufig in die profilierten Halbzeuge Laufbahnplatten eingesetzt, die die Laufbahn für die Kugeln aufweisen und gehärtet sind.
Werden die Aluminiumteile und die Laufbahnplatten gepaart, ist eine exakte Bearbeitung der Aluminiumteile zur Definition einer präzisen Aufnahmefläche der Laufbahnplatten erforderlich. Dies erfordert einen relativ hohen fertigungstechnischen Aufwand, um die erforderliche Abstandsgenauigkeit der Auflageflächen für die Laufbahnplatten zu erzeugen.
Nach dem Fügeprozess Aluminiumteil – Laufbahnplatte müssen die Laufbahnen verstemmt werden, um sie gegen Herausfallen aus dem Aluminiumträgerprofil zu sichern. Auch dies stellt einen relativ hohen fertigungstechnischen Aufwand dar.
Weiterhin ist es zumeist erforderlich, Toleranzabweichungen durch Kugelsortierung auszugleichen. Damit wird sichergestellt, dass das Linearlager eine hohe Präzision aufweist, die bei seinem Einsatz benötigt wird. Der Kugelsortierungsprozess ist ebenfalls sehr aufwendig, was das Linearlager. teuer macht.
Im Lichte des genannten Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Linearlager der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass eine kostengünstigere Konzeption möglich ist, die eine einfache und preiswerte Fertigung zulässt.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Lagerteile zumindest teilweise aus federelastischem Material besteht und so geformt ist, dass im montierten Zustand des Linearlagers auf die sich zwischen den Laufbahnen befindlichen Wälzelemente eine Presskraft ausgeübt wird.
Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, auf wesentliche Fertigungsschritte bei der Herstellung eines Linearlagers verzichten zu können. Weiterhin wird erreicht, dass das Linearlager im Betrieb eine ausreichend präzise Führung gewährleistet. Zwar hat das vorgeschlagene Linearlager nicht die Stabilität und Präzision wie sie die eingangs diskutierten vorbekannten Lagersysteme aufweisen. Allerdings hat sich das erfindungsgemäß vorgeschlagene Linearlager für spezielle Anwendungen besonders bewährt, bei denen es auf eine gute Führung bei leichter Bauweise ankommt. Hier seien beispielsweise Armlehnenführungen im Pkw-Bereich und andere einfache Anwendungen genannt, bei denen diverse lineare Verschiebebewegungen relevant sind. Der erfindungsgemäße Vorschlag ist überall dort geeignet, wo es nicht auf eine übermäßig hohe Führungsgenauigkeit und Steifigkeit ankommt.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass beide Lagerteile weitgehend, vorzugsweise vollständig, aus federelastischem Material bestehen. Die Lagerteile können im Bereich der Laufbahnen für die Wälzelemente gehärtet sein. Möglich ist es freilich auch, mit nicht speziell gehärteten Teilen zu arbeiten, sondern ein Material mit einer hohen Grundfestigkeit einzusetzen; besonders bewährt hat sich der Einsatz eines vergüteten Materials.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass an einem der Lagerteile ein Gleitelement angebracht ist, das zumindest unter spezifischen Betriebsbedingungen des Linearlagers mit dem anderen Lagerteil Kontakt hat, um eine zusätzliche Gleitführung oder eine Zusatzfunktion zwischen beiden Lagerteilen herzustellen. Bei den genannten spezifischen Betriebsbedingungen ist insbesondere an eine Überlastung des Linearlagers über die Kräfte hinaus gedacht, für die das Lager eigentlich ausgelegt ist. Weiter sind hierunter missbräuchliche Betriebsbedingungen zu verstehen, bei denen das Lager unsachgemäß beaufschlagt wird. Das Gleitelement kann aus Kunststoff bestehen und am Lagerteil mittels einer Schnappverbindung oder durch Umspritzung festgelegt sein.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass zumindest eines der Lagerteile, in Translationsrichtung gesehen, eine im wesentlichen U-förmige Gestalt hat; besonders bevorzugt haben beide Lagerteile, in Translationsrichtung gesehen, eine im wesentliche U-förmige Gestalt. Dabei hat es sich besonders bewährt, dass eines der Lagerteile im Endbereich der Schenkel der U-förmigen Ausbildung plattenförmige Abschnitte aufweist. In diesem Falle kann in dem plattenförmigen Abschnitt eine sich in Translationsrichtung erstreckende Nut eingebracht werden. Mit Vorteil ist dann vorgesehen, dass sich im montierten Zustand des Linearlagers mindestens ein Schenkel eines U-förmig ausgebildeten Lagerteils durch die Nut im anderen Lagerteil erstreckt.
Die Breite der Nut in Richtung quer zur Translationsrichtung kann dabei so gewählt werden, dass die Bewegung des ersten Lagerteils relativ zum plattenförmigen Abschnitt des zweiten Lagerteils im Bereich der Nut quer zur Translationsrichtung so begrenzt ist, dass die Demontage des Linearlagers auch unter Belastung ausgeschlossen ist. Mit dieser Ausgestaltung ergibt sich daher in besonders vorteilhafter Weise, dass trotz des einfachen Aufbaus des Lagers und der damit erzielbaren günstigen Herstellmöglichkeit, nicht die Gefahr besteht, dass das Lager unter Belastung so verformt wird, dass es in seine einzelnen Komponenten zerfällt, insbesondere dass die Kugeln aus ihren Laufbahnen herausfallen können.
Bewährt hat es sich auch, dass zumindest eines der Lagerteile und/oder das Gleitelement Mittel, insbesondere Einkerbungen, aufweist, die Rastpositionen des Linearlagers bei Verschiebung der beiden Lagerteile in Translationsrichtung definieren.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Presskraft, die die zumindest teilweise aus federelastischem Material bestehenden Lagerteile im montierten Zustand des Lagers erzeugen, wird erreicht, dass der Abstand zwischen den beiden Laufbahnen der Blechteile durch die sehr genau gefertigten Kugeln bzw. Wälzkörper bestimmt wird. Besondere Vorkehrungen bei der Fertigung sind also nicht erforderlich, um eine hohe Laufgenauigkeit des Linearlagers zu erreichen.
Die Genauigkeit und gleichmäßige Verschiebekraft der elastischen Führungen wird im wesentlichen durch die Wälzkörper (Kugeln) erreicht, wobei die Laufbahnflügel des Ober- bzw. Untertisches gleichmäßig im elastischen Bereich angestellt werden.
Bei Überlastung oder größerer Momentenbelastung kann durch die genannten Gleitelemente sichergestellt werden, dass Kräfte aufgenommen werden und das Linearlager noch verschiebbar ist.
Durch die vorgeschlagene Konzeption können relativ große Fertigungstoleranzen zugelassen werden, was die Fertigungskosten gleichermaßen reduziert.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 in dreidimensionaler Ansicht ein Linearlager,
2 einen Schnitt durch das Linearlager quer zur Translationsrichtung und
3 eine zu 2 analoge Darstellung bei Einsatz eines Gleitelements.
In den Figuren ist ein Linearlager 1 dargestellt, das ein erstes Lagerteil 2 und ein zweites Lagerteil 3 aufweist, wobei beide Lagerteile 2, 3 relativ zueinander in eine Translationsrichtung T zueinander verschiebbar sind. Beide Lagerteile 2, 3 sind aus Federstahl (Federband) gefertigt und so geformt, dass sie Laufbahnen 4, 4', 5, 5' für Kugeln 6 definieren.
Durch das Vorsehen von federelastischem Material für die Lagerteile 2, 3 (zumindest für eines der beiden Lagerteile) kann erreicht werden, dass ein federelastischer Effekt erzeugt wird, der bewirkt, dass im montierten Zustand des Lagers eine Presskraft F (siehe 2) von den Lagerteilen 2, 3 auf die Kugeln 6 ausgeübt wird.
Wenngleich die Fertigung der Lagerteile 2, 3 in sehr einfacher Weise möglich ist, und damit nur geringe Kosten erforderlich sind, um diese Teile herzustellen, kann damit erreicht werden, dass eine relativ hohe Laufgenauigkeit des Linearlagers 1 erreicht wird.
Besonders günstig erweist sich beim Ausführungsbeispiel folgendes:
Beide Lagerteile 2, 3 weisen im Querschnitt (siehe 2 und 3) eine im wesentlichen U-förmige Gestalt auf. Das Lagerteil 3 hat dabei in seinem einen Endbereich 8 der Schenkel der U-förmigen Ausbildung jeweils einen plattenförmigen Abschnitt 9, in den – wie in 1 gesehen werden kann – eine sich in Translationsrichtung T erstreckende Nut 10 eingearbeitet ist. Wie weiter gesehen werden kann, erstrecken sich die Endbereiche der U-förmigen Ausbildung des ersten Lagerteils 2 durch die Nut 10 hindurch.
Hierdurch wird erreicht, dass die Nut 10 in Richtung ihrer Breite quer zur Translationsrichtung T einen Anschlag für das erste Lagerteil 2 am zweiten Lagerteil 3 im Bereich der Nut 10 definiert. Dadurch ergibt sich, dass das Linearlager 1 unter Momentenbelastung (im Falle einer Schubladenführung beispielsweise im ausgezogenen Zustand der Schublade) sich nur so weit verformen kann, dass die entsprechenden Bereiche des ersten Lagerteils 2 an den Seitenflächen der Nut 10 anliegen, wodurch ein Anschlag definiert ist. Dadurch wird ein Überlastschutz erreicht, der es bewerkstelligt, dass ein Auseinanderfallen des Linearlagers 1 (Demontage) nicht möglich ist.
Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung ist ein Klemmeffekt, der bei entsprechend hoher Belastung erreicht wird und verhindert, dass das Linearlager unbeabsichtigt "davonläuft".
Um auch bei hoher Lagerbelastung bzw. bei spezifischen Betriebsbedingungen (Überlast des Linearlagers 1 oder Missbrauch) ein gutes Notlaufverhalten des Lagers sicherzustellen, ist im Bereich des plattenförmigen Abschnitts 9 des zweiten Lagerteils 3 ein Gleitelement 7 angeordnet (siehe 3).
Unter normalen Betriebsbedingungen besteht kein Kontakt zwischen Gleitelement 7 und Endbereich des ersten Lagerteils 2. Bei entsprechend hoher Belastung (Überlast) läuft das erste Lagerteil 2 indes am Gleitelement 7 an, so dass immer noch eine hinreichende Funktion des Linearlagers 1 sichergestellt ist.
Die Anordnung des Gleitelements 7 am Lagerteil kann durch Umspritzen des Kunststoffs erfolgen, durch den das Gleitelement 7 gebildet wird. Genauso ist es aber auch möglich, hier ein Kunststoffteil durch eine Schnappverbindung mit dem Lagerteil zu verbinden. Das Gleitelement 7 kann weiterhin Zusatzfunktionen, wie z.B. eine Rasterung oder ähnliches, übernehmen.
Das vorgeschlagene Linearlager 1 kann sehr kostengünstig hergestellt werden, was insbesondere für Anwendungen im Automobilbereich sehr vorteilhaft ist. Weiterhin ist es relativ leicht, was gleichermaßen im genannten Anwendungsfall von großem Vorteil ist.
Beim Zusammenbau des Linearlagers 1 werden die beiden Lagerteile 2, 3 bewusst etwas nach innen bzw. nach außen gebogen, so dass sich im montierten Zustand die Presskraft F einstellt und die Wälzkörper 6 zwischen den Laufbahnen 4, 4', 5, 5' der beiden Lagerteile 2, 3 einklemmt und das Lager 1 damit vorspannt. Somit ist stets Spielfreiheit gegeben.

1: Linearlager
2: erstes Lagerteil
3: zweites Lagerteil
4, 4': Laufbahn
5, 5': Laufbahn
6: Kugel
7: Gleitelement
8: Endbereich der Schenkel der U-förmigen Ausbildung
9: plattenförmiger Abschnitt
10: Nut
T: Translationsrichtung
F: Presskraft

Claims

Linearlager (1), mit einem ersten Lagerteil (2) und einem zweiten Lagerteil (3), das relativ zum ersten Lagerteil (2) in eine Translationsrichtung (T) translatorisch beweglich ist, wobei das erste Lagerteil (2) und das zweite Lagerteil (3) je mindestens eine sich in Translationsrichtung (T) erstreckende Laufbahn (4, 4', 5, 5') für Wälzelemente (6), insbesondere Kugeln, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Lagerteile (2, 3) zumindest teilweise aus federelastischem Material besteht und so geformt ist, dass im montierten Zustand des Linearlagers (1) auf die sich zwischen den Laufbahnen (4, 4', 5, 5') befindlichen Wälzelemente (6) eine Presskraft (F) ausgeübt wird.
Linearlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Lagerteile (2, 3) weitgehend, vorzugsweise vollständig, aus federelastischem Material bestehen.
Linearlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerteile (2, 3) im Bereich der Laufbahnen (4, 4', 5, 5') für die Wälzelemente (6) gehärtet sind.
Linearlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an einem der Lagerteile (3) ein Gleitelement (7) angebracht ist, das zumindest unter spezifischen Betriebsbedingungen des Linearlagers mit dem anderen Lagerteil (2) Kontakt hat, um eine zusätzliche Gleitführung oder eine Zusatzfunktion zwischen beiden Lagerteilen (2, 3) herzustellen.
Linearlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitelement (7) aus Kunststoff besteht, das am Lagerteil (3) mittels einer Schnappverbindung oder durch Umspritzung festgelegt ist.
Linearlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Lagerteile (2, 3) in Translationsrichtung (T) gesehen eine im wesentlichen U-förmige Gestalt hat.
Linearlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beide Lagerteile (2, 3) in Translationsrichtung (T) gesehen eine im wesentlichen U-förmige Gestalt haben.
Linearlager nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Lagerteile (3) im Endbereich (8) der Schenkel der U-förmigen Ausbildung plattenförmig Abschnitte (9) aufweist.
Linearlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem plattenförmigen Abschnitt (9) eine sich in Translationsrichtung (T) erstreckende Nut (10) eingebracht ist.
Linearlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich im montierten Zustand des Linearlagers (1) mindestens ein Schenkel eines U-förmig ausgebildeten Lagerteils (2) durch die Nut (10) im anderen Lagerteil (3) erstreckt.
Linearlager nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Nut (10) in Richtung quer zur Translationsrichtung (T) so gewählt ist, dass die Bewegung des ersten Lagerteils (2) relativ zum plattenförmigen Abschnitt (9) des zweiten Lagerteils (3) im Bereich der Nut (10) quer zur Translationsrichtung (T) so begrenzt ist, dass die Demontage des Linearlagers (1) auch unter Belastung ausgeschlossen ist.
Linearlager nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Lagerteile (2, 3) und/oder das Gleitelement (7) Mittel, insbesondere Einkerbungen, aufweist, die Rastpositionen des Linearlagers (1) bei Verschiebung der beiden Lagerteile (2, 3) in Translationsrichtung (T) definieren.