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Die Erfindung bezieht sich auf eine aus Kunststoff bestehende Büchse
für die Lagerung von hin- und herbeweglichen Maschinenteilen, unter Verwendung von
parallel der Bewegungsrichtung angeordneten Kegelumlaufreihen, die in Längsaussparungen
angeordnet sind.
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Es ist bekannt, hin- und hergehende Stangen in Gleitlagerbüchsen aus
Kunststoff zu lagern. Bei ausreichendem Spiel erfüllen derartige Büchsen ihren Zweck,
jedoch sind sie unter Einwirkung von Feuchtigkeit nicht formbrständig und neigen
infolge der hierdurch hervorgerufenen örtlichenüberbelastungen leicht zum Fressen.
Auch sind vielfach die Notlaufeigenschaften dieser Lager nicht ausreichend. In vielen
Fällen konnten daher Kunststofflager nicht angewandt werden. Dies trifft besonders
für Lager zu, in denen die hin- und hergehenden Teile besonders hohe einseitige
Belastungen hervorrufen.
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Es sind auch sogenannte Kugelbüchsen bekannt. Bei diesen sind mehrere
über den Stangenumfang verteilte oval geformte Kugelumlaufreihen vorgesehen. Jede
Kugelumlaufreihe hat zwei parallel zur Bewegungsrichtung angeordnete Laufbahnen,
wobei die Kugeln der einen geraden Bahn belastet und die der anderen sowie die der
bogenförmigen Verbindungsbahnen frei von Belastung sind. Die Kugeln dieser Lager
laufen in allseits über den Umfang verteilten Stahlkäfigen, die von Stahlgehäusen
gehalten werden. Diese Lager sind teuer und wenig geräuscharm.
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Es sind bereits auch Büchsen mit axial angeordneten Kugelumlaufscheiben
vorgeschlagen worden, bei denen die Kugeln in Längsaussparungen einer zweckmäßigerweise
aus Kunststoff hergestellten Führungshülse geführt sind und sich gegen eine die
Führungshülse konzentrisch umschließende Laufhülse abstützen. Die Längsaussparungen
in der Führungshülse sind dabei in der Breite des Durchmessers der Kugeln ausgeführt,
wobei für den Lastbereich und für den Rückführungsbereich der Kugelkette getrennte
Längsaussparungen in der Büchse vorgesehen sind. Durch den in Umfangsrichtung verhältnismäßig
großen Abstand des die Last übertragenden Teiles der Kugelkette entstehen jedoch
bei Auftreten von Querkräften ungünstige Beanspruchungsverhältnisse, da diese Kräfte
entweder nur von einer Kugelreihe aufgenommen werden müssen oder bei gleichmäßiger
Aufnahme durch zwei Kugelreihen auf Grund der Keilwirkung zu ebenso großen Druckkräften
in jeder einzelnen Kugelreihe führen.
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Die Erfindung hat sich demgegenüber die Aufgabe gestellt, die Büchsen
zur Lagerung von hin- und hergehenden Maschinenteilen zu verbessern und zu verbilligen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine in bekannter
Weise aus Kunststoff gefertigte Büchse mit Längsaussparungen, in die jeweils ein
Käfig für eine geschlossene Kugelumlaufreihe eingelegt oder eingepreßt ist,
wobei deren Sicherung durch ein übergeschobenes Mantelrohr oder eine entsprechende
Gehäusebohrung erfolgt.
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Bei dieser Gestaltung wird in großem Maße spanabhebende Bearbeitung
eingespart und damit das Lager verbilligt.
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Ein weiteres Gestaltungsmerkmal der Erfindung geht davon aus
' daß in den meisten Fällen gar keine allseitige Anordnung von Kugelumlaufreihen,
also z. B. von sechs gleichmäßig über den Umfang verteilten Umlaufreihen, erforderlich
ist. Meist sind die hin- und hergehend= Stangen einer Last unterworfen, die ständig
in derselben Richtung wirkt. In diesen Fällen genügt es, die Kugelumlaufreihe lediglich
in Richtung der zwischen dem hin- und hergehenden Maschinenteil und dem Mantelrohr
bzw. der Gehäusebohrung am häufigsten auftretenden Lasten anzuordnen. Bei Herstellung
der Büchse aus Kunststoff läßt sich dies besonders leicht verwirklichen. Geringe
Schwankungen der Lastrichtung können dabei ohne weiteres, geduldet werden, da sich
brispielsweise bei Anordnung von nur zwei Kugelumlaufreihen bereits ein recht großer
Winkelbereich von ungefähr 60' erfassen läßt, in dem die Hauptlast reibungsfrei
durch Kugeln übertragen wird. Die in den anderen Richtungen auftretenden Kräfte
werden von den übrigen als Gleitlager ausgebildeten Teilen der Büchse übertragen.
Die in diesen Lastrichtungen auftretenden Kräfte wirken meist nur kurzzeitig. Auch
wirken sie oft nur schlagartig und werden aus diesem Grunde besser durch eine aus
Kunststoff gefertigte Büchse aufgenommen. Der höhere Reibungswiderstand der Gleitlager
ist hierbei eher erwünscht; er hilft aufgekommene Resonanzschwingungen zu dämpfen
oder Stöße elastisch abzufangen. Die an sich recht unterschiedlichen Eigenschaften
der Gleit- und Wälzlager lassen sich somit nach der Erfindung vorteilhaft miteinander
verbinden.
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Zur Befestigung der Käfige für die Kugelumlaufreihen sind in den Längsaussparungen
der Büchse nach der Erfindung Klemmnocken vorgesehen. Durch diese, Nocken, deren
Abstand etwas kleiner ist als die Breite des Käfigs, werden diese mit einem Preßsitz
in der Aussparung der Kunststoffbüchse einwandfrei gehalten.
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Der ordnungsgemäße Einbau der Käfige wird nach einem anderen Merkmal
der Erfindung dadurch sichergestellt, daß der äußere Rand eines jeden Käfigs mit
Abschrägungen versehen ist, die mit entsprechenden Abschrägungen in den Längsaussparungen
der Büchse zusammenpassen. Auf diese Weise können dir, Käfige und die in ihnen geführten
Kugelumlaufreihen nur in einer vorbestimmten Weise in die Längsaussparungen eingesetzt
werden, so daß der gerade, die Last übertragende, Teil der Kugelkette an einer vorbestimmten
Stelle an der geführten Stange zur Anlage kommt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 die Lagerung einer
hin- und herbewegliehen Stange unter Anwendung des Lagers nach der Erfindung; gleichzeitig
einen Schnitt entlang Linie 1-1
in F i g. 2, F i g. 2 einen
Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,
F i g. 3 eine Draufsicht auf
den Käfig einer Kugelreihe, F i g. 4 einen Schnitt entlang Linie 4-4
in F i g. 3,
F i g. 5 eine räumliche, vergrößerte Ansicht der Lagerbüchse
nach der Erfindung, F i g. 6 ebenfalls eine räumliche, vergrößerte Ansicht,
die einen aus der Lagerbüchse herausgenommenen Käfig mit seiner KugelumIaufreihe
zeigt.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht das feststehende Maschinenteil
des Lagers aus einem aus Blech geprägten Rohr 10, das in einer Gehäusewandung
11 ruht. Statt eines Rohres kann selbstverständlich
auch
eine Gehäusebohrung dienen. Das hin-und hergehende Maschinenteil 10 ist in
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Stange 12. Sie ist von einer aus Kunststoff
bestehenden Büchse 13 umgeben. Wie aus den übrigen Figuren näher hervorgeht,
enthält die Büchse 13 zwei Kugelumlaufreihen. Jede ist in Käfigen 14 und
15 zusammengefaßt. Die Käfige ruhen in Längsaussparungen 16, 17 (F
i g. 5)
der Büchse 13. In diesen sind je vier Klemmnocken
18 vorgesehen. Der lichte Abstand zweier gegenüberliegender Klemmnocken
18 ist etwas kleiner als die Breite eines Käfigs 14 bzw. 15 an dieser
Stelle. Hierdurch erfahren die Käfige bei geeigneter Tolerierung einen Preßsitz
innerhalb der Längsaussparungen 16,
17. Der äußere Rand eines jeden
Käfigs 14, 15 besitzt Abschrägungen 20. Da die Längsaussparungen
16, 17
entsprechende Abschrägungen 20 a aufweisen, können die Käfige 14,
15 nur in einer bestimmten Lage montiert werden. Die Längsaussparungen
16, 17 der Büchse 13 besitzen innen einen Absatz 21, der in die Haltekanten
22 übergeht. Bei fehlender Stange 12 sichern die Haltekanten 22 die Kugeln gegen
Herausfallen und erleichtern dadurch die Montage oder eventuell notwendig werdende
Reparaturen. Die Käfige 14, 15 sind vorzugsweise Fließpreßteile, können jedoch
auch als Blechprägeteile hergestellt werden. Die Kugelumlaufreihen sind in Richtung
der zwischen Stange 12 und Rohr 10 am häufigsten auftretenden Lasten angeordnet.
Bei der vorliegenden Ausführung werden diese Lasten als vorwiegend nach unten (s.
Pfeil P in F i g. 1 und 2) wirkend angenommen. Demzufolge sind die Kugelumlaufreihen
unter der Stange 12 angeordnet. Auf diese Weise wird die am häufigsten auftretende
Last nahezu reibungsfrei übertragen. In den anderen Lastrichtungen, d. h.
bei nach oben oder horizontal gerichteten Kräften, wirkt die Büchse 13 als
Gleitlager. Die Käfige 14 und 15
enthalten zwei parallel angeordnete Laufbahnen
30,
31, die durch bogenförmige Bahnen 32, 33 an den Enden miteinander
verbunden sind. Die eine Laufbahn 30 ist gegenüber der anderen
31 etwas erhöht. Diese Erhöhung 34 (s. insbesondere F i g. 4) erstreckt
sich über die gesamte Länge der einen Laufbahn 30
und wird erst im Bereich
der bogenförmigen Rahmen 32, 33 auf das Niveau der anderen übergeleitet.
Die in der erhöhten Laufbahn 30 befindlichen Kugeln übertragen die Lagerlast
und rollen dabei einerseits auf der Stange 12 und andererseits auf der Erhöhung
34 ab, während die in der anderen Laufbahn 31 befindlichen Kugeln wegen ihres
Spiels keine Last übertragen, d. h. reibungsfrei zurücklaufen.
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Die beiden Kugelumlaufreihen liegen zweckmäßigerweise symmetrisch
zueinander, und zwar sind die Kugeln der lastübertragenden Laufbahnen
30 benachbart zueinander angeordnet.
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Die Büchse 13 ist von einem Mantelrohr 40 umgeben, das die
Käfige 14, 15 sichert. In dem Bereich der Büchse 13, wo keine Umlaufreihen
vorgesehen sind, ist an der Außenseite eine Aussparung 41 vorgesehen. Hierdurch
ergibt sich in diesem Bereich ein Hohlraum zwischen Mantelrohr 40 und Büchse
13.
Auf der Außenseite des Mantelrohres 40 ist ein Gummiring 42 anvulkanisiert;
letzterer ruht in einem Ringwulst 43 des feststehenden Maschinenteiles
10.
In dem Gummiring 42 ist ein geschlitzter Reif 44 (F i g. 1 und
2) eingebettet, der sich gegen den Sicherungsring 45 legt. Der Sicherungsring 45
hat sechs-oder achteckige Form und wird in der Ringnut 46 des Rohres 10 gehalten.
Der Gummiring 42 besitzt bei 47 eine Aussparung; in diese Aussparung paßt eine örtliche
Einprägung 48 des feststehenden Maschinenteiles 10. Wie weiter unten näher
erläutert, wird hierdurch eine bestimmte Einbaulage erreicht. über das rechte Ende
des Mantelrohres 40 ist eine im Querschnitt Z-förmige Blechfassung 50 geschoben.
Sie enthält einen Dichtring 51, der an der Stange 12 anliegt. Am linken Ende
des Mantelrohres 40 ist gleichfalls eine Blechfassung 52 vorgesehen. Auch
diese enthält einen Dichtring 53, der an der Stange 12 anliegt. Die Büchse
13 besitzt an ihrem linken Rand eine Kerbe 60 (in F i g. 5
ist diese am oberen Rand der Büchse 13 dargestellt). An entsprechender Stelle
besitzt das Mantelrohr 40 am linken Rand eine Aussparung 61. Die gegenseitige
Fixierung der beiden Teile erfolgt durch eine Einpressung 62 der linken Blechfassung
52. Im Zusammenwirken der oben erwähnten Einprägung 48 des feststehenden
Maschinenteils 10 läßt sich hierdurch das Lager nur in einer bestimmten beabsichtigten
Lage einschieben und ist gleichzeitig gegen Verdrehen gesichert.
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Als Werkstoff für die Büchse 13 wird ein Acetalharz, z. B.
thermoplastisches Acetalharz auf Formaldehyd-Basis empfohlen. Diese Kunststoffe
zeichnen sich gegenüber anderen aus durch besonders hohe Festigkeit, Steifigkeit,
hohen Schmelzpunkt und relativ niedrigen Reibungskoeffizienten. Sie sind auch bei
Einwirkung von Feuchtigkeit außerordentlich formbeständig.