DE19545192A1

DE19545192A1 - Linearkugellager

Info

Publication number: DE19545192A1
Application number: DE1995145192
Authority: DE
Inventors: Richard Hummel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-12-04
Filing date: 1995-12-04
Publication date: 1997-06-19

Description

Die Erfindung betrifft ein Linearlager gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Linearlager sind allgemein bekannt. Im wesentlichen bestehen sie aus einem Flachkäfig der Kugeln, Rollen oder Nadel (Rollkörper) hält und einer planen oder halbkreisförmigen Laufbahn auf der sie abrollen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Linearlager mit einem Flachkäfig zu schaffen.

Die Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Lebensdauer des Linearlagers bedeutend verlängert werden kann. Die Reibung des Linearlagers wird auch bei höchsten Drehzahlen kaum erhöht. Dieses wird dadurch erreicht, daß der Flachkäfig insbesondere die Kugeln nicht zusätzlich abbremsen kann. Sie können also immer rollen. Dieses wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Flachkäfig durch die Zentripedalkraft sich radial bewegen kann, ohne daß der Flachkäfig oder Teile von ihm die Rollkörper, z. B. Kugeln, in unzulässiger Weise abbremsen kann. Dadurch ist eine Gleitreibung der Kugeln in ihren Kugellaufbahnen auch bei hohen Umdrehungszahlen praktisch nicht möglich und so wird ihr vorzeitiger Verschleiß vermieden. Sie platten also nicht ab. Ein gleichmäßiger und niedriger Verschiebewiderstand bleibt also lange erhalten. Das erfindungsgemäße Lager eignet sich besonders gut bei einem Einsatz auf schnell rotierenden Teilen die während des Rotierens schnell und häufig zueinander axial verschoben werden müssen. Bei Verwendung von Kugeln als Rollkörper eignet sich der Gegenstand der Erfindung unter Beibehaltung der eben genannten Vorteile besonders gut als Verdrehschutz.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgende näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen möglichen Anwendungsfall bei dem ein Flansch (= äußerer Körper) auf einer rotierenden Nabe (= innerer Körper) unter Einsatz des erfindungsgemäßen Linearlagers verschoben werden kann,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel auf einen erfindungsgemäßen Flachkäfigs,

Fig. 3 einen Schnitt III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 eine Ansicht Z in Fig. 4.

Um eine Rotationsachse 1 rotiert z. B. eine Nabe 2 (= innerer Körper). Auf der Außenfläche der Nabe 2 ist z. B. ein Flansch 3 (= äußerer Körper) drehfest und axial verschiebbar angeordnet. Dieses Beispiel ist lediglich ein einfaches Beispiel an dem der Gegenstand der Erfindung und seine Funktionsweise erläutert werden soll.

Die Nabe 2 weist eine oder mehrere in Umfangsrichtung hin offene, zur Rotationsachse 1 parallele Nuten 4 auf. Sie sind an der Nabe 2 als innere Laufbahn 5 für die Rollkörper entsprechend der Form der zu verwendenden Rollkörper, wie z. B. Kugeln 6 oder Rollen bzw. Nadeln gestaltet. Bei einer Verwendung von Kugeln 6 hat sie z. B. eine auf den Radius der Kugeln 6 abgestimmte halbkreisförmige innere Rollkörper- Laufbahn 7. Bei Verwendung von Rollen und Nadeln hat die innere Rollkörper-Laufbahn 7 rechteckigen Querschnitt.

Auf die Nabe 2 ist der Flansch 3, z. B. verdrehfest, aufgeschoben. Er kann auf ihr jedoch axial hin- und hergeschoben werden und rotiert mit der Nabe 2. Der Flansch 3 weist von seiner zentralen Bohrung ausgehend, in Anzahl und Winkellage an die Nuten 4 der Nabe 2 angepaßt, ein Anzahl von rotationsachsparallen Nuten 8 auf. Sie sind zur zentralen Bohrung 9 des Flansches 3 hin offen und als äußere Rollkörper-Laufbahn 9 für die Rollkörper 6 ebenfalls entsprechend an die Form der zu verwendenden Rollkörper, wie z. B. Kugeln 6 oder Rollen bzw. Nadeln gestaltet. Bei einer Verwendung von Kugeln 6 hat sie eine an den Radius der Kugeln 6 angepaßte im Querschnitt halbkreisförmige äußere Rollkörper- Laufbahn 9. Bei einer Anwendung bei der kein Verdrehschutz gefordert ist, kann die Laufbahn für die Kugeln 6 auch eben sein. Bei Verwendung von Rollen und Nadeln hat die äußere Rollkörper-Laufbahn 9 rechteckigen Querschnitt.

Innere 7 und äußere Rollkörper-Laufbahn 9 umschließen einen sich axial erstreckenden, zur Rotationsachse 1 parallelen Rollkörper-Laufraum 12, im folgenden kurz Laufraum 12 genannt. In diesem Laufraum 12 rollen die Rollkörper 6 z. B. Kugeln 6 zugleich in der inneren 7 und äußeren Rollkörper-Laufbahn 9 geradlinig ab. Die Rollkörper 6, z. B. Kugeln, werden in einem Flachkäfig 13 beabstandet und leichstgängig gehalten.

Zur Herstellung des Flachkäfigs 13 kann eine Vielzahl von festen Materialien, z. B. Kunststoff (z. B. Polyamid), Metall (z. B. Edelstahl) aber auch Keramik verwendet werden.

Der Flachkäfig 13 selbst besteht erfindungsgemäß aus einer Mittelplatte 16 auf deren Oberseite 17 und Unterseite 18 eine Mehrzahl von Rippen 19, 20 angeordnet sind. Sie sind vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Mittelplatte 16 hergestellt, sie müssen es aber nicht sein Die Rippen 19 verlaufen vorzugsweise, als Längsrippen 21, zueinander und zur Rotationsachse 1 parallel. Sie können aber auch als Querrippen (nicht dargestellt) schräg bis quer zur Rotationsachse 1 verlaufen. Es können aber auch eine Mehrzahl von nebeneinander und/oder hintereinander angeordneter aus jeweils Ober- und Unterseite 17, 18 der Mittelplatte 16 herausragende Noppen (nicht dargestellt) sein. Sie könnten z. B. zylinder-, kegelstumpf- oder pyramidenstumpfförmig sein.

Die Breite b, z. B. 8 mm, der Mittelplatte 16 ist jeweils, z. B. wenige Zehntel Millimeter, kleiner als der kleinste der Breite b zugeordnete Durchmesser des Laufraumes 12.

Die gesamte Dicke d4, z. B. 4,4 mm, des kompletten Flachkäfigs 13 summiert sich aus der Dicke d1, z. B. 1 mm, der Mittelplatte 16 und den Höhen h1 und h2 der an der Oberseite 17 und der Unterseite 18 angeordneten Erhöhungen 19 bzw. 20, z. B. den Rippen 19 und den Rippen 20.

Über die Länge 1 des Flachkäfig 13 verteilt sind mehrere Öffnungen 21 vorgesehen. Die Lage der oberen Rippen 19 und den unteren Rippen 20 zu den Öffnungen 21 ist so gewählt, daß sie die Öffnungen 21 im zweiten und siebenten Achtel des Durchmessers der Öffnung 21, von unten gesehen (Fig. 2) auf der Ober- 17 und der Unterseite 18 durchqueren würden. Die Rippen 19, 20 haben eine Breite b1, die z. B. einem Achtel des hinterschnittenen Durchmessers d1 der Öffnung 21 entspricht. Die Dicke d des gesamten Flachkäfigs 13 (Dicke d1 der Mittelplatte 16 plus der Höhe h1 der Rippen 19 auf der Oberseite 17 und der Unterseite 18) ist so gewählt, daß die höchsten Punkte der vier Rippen 19, 20 auf einem Hüllkreis 25 liegen der, z. B. wenige Hundertstel Millimeter, kleiner ist als der Durchmesser d der Kugel 6 bzw. Rolle. Die Öffnungen 21 sind bei Verwendung von Kugeln 6 als Rollkörper von beiden Seiten beginnend ab zirka der halben Höhe der Rippen 19, 20 nach innen hin hinterschliffen. Bis zirka ihrer halben Höhe h1/h2 sind die Rippen 19, 20 von außen beginnend nach innen steil angesenkt. Hierdurch entstehen z. B. die vier Nasen 22, 23, 24 und 25, - jeweils zwei (Nasen 22, 23) auf der Oberseite 17 und zwei (Nasen 24, 25) auf der Unterseite 18 - pro Öffnung 21. Die Nasen 22, 23, 24 und 25 überragen einzeln stehend die Hinterschneidung der Öffnungen 21 und bilden eine Art Schnapphalterung für die Rollkörper, in diesem Ausführungsbeispiel, die Kugeln 6. Diese können auf einfache Weise in die Öffnungen 21 gedrückt w den und dort innen festgehalten. Der Durchmesser d2 des durch die größte Hinterschneidung gebildeten Kugelsitzes ist jeweils größer als der Durchmesser d der von ihm auf zunehmenden Kugel 6 oder Rolle. Die Differenz zwischen den Durchmessern d2 minus d, von Kugelsitz und Rollkörper z. B. Kugel 6 ist jeweils so gewählt, daß bei hoher Zentripedalkraft die äußersten Flächen der Rippen 20 des Flachkäfigs 13 im Laufraum 12 an der äußeren Rollkörperlaufbahn 9 des verschiebbaren äußeren Körpers 3 anliegen. Jedoch so anliegen, daß der Flachkäfig 13 die Rollkörper, z. B. die Kugeln 6 bei einer Verschiebebewegung nicht abbremst. Beim Stillstand der Einrichtung und hoher Lage des Flachkäfigs 13 zieht die Schwerkraft den Flachkäfig 13 nach unten, so daß die äußersten Flächen der Rippen 19 eine tiefste Lage in der inneren Rollkörperlaufbahn 7 bekommen, ohne jedoch, daß die Rollkörper, z. B. die Kugeln 6, irgendwie bei einer Hin- und Herbewegung des äußeren Körpers 3 durch Teile des Flachkäfigs 13 in unzulässiger Weise abgebremst werden.

Claims

1. Linearlager mit einem in einem Rollkörperlaufraum (12) angeordneten Flachkäfig (13) und in Öffnungen (21) des Flachkäfigs (13) gehaltenen Rollkörpern (6), dadurch gekennzeichnet, daß der Flachkäfig (13) eine Mittelplatte (16) mit den Öffnungen (21) aufweist, daß mindestens auf einer Seite (17, 18) der Mittelplatte (16) eine Rippe (19, 20) vorgesehen ist.

2. Linearlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe (19, 20) an der Begrenzung der Öffnung (21) endet.

3. Linearlager nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe (19, 20) sich bis innerhalb der Begrenzung der Öffnung (21) erstreckt.

4. Linearlager nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten (17, 18) mehrere Rippen vorgesehen sind.

5. Linearlager nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rippen (19, 20) in Längsachsenrichtung der Mittelplatte (16) erstrecken.

6. Linearlager nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rippen (19, 20) quer zur Längsachsenrichtung der Mittelplatte (16) erstrecken.

7. Linearlager nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (19, 20) im Bereich der Öffnung (21) angesenkt sind.

8. Linearlager nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (19, 20) zur Mittelplatte (16) hinterschnitten sind.

9. Linearlager nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Öffnung (21) des Flachkäfigs (13) vorgesehener Kugelsitzdurchmesser (ds) größer ist als der Durchmesser (d) des Rollkörpers (6).

10. Linearlager nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelsitzdurchmesser (ds) zwischen 1% und 9% größer ist als der Durchmesser (d) der Rollkörper (6).

11. Linearlager nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollkörper (6) eine Kugel ist.

12. Linearlager nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollkörper (6) eine Rolle ist.

13. Linearlager nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollkörper (6) eine Nadelrolle ist.

14. Linearlager nach Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß am meisten exponierte Punkte zweier benachbarter, auf gleicher Seite (17; 18) angeordneter Längsrippen (19; 20) auf einem Hüllkreis (25) liegen, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Rollkörpers (6).

15. Linearlager nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen 0,3 und 1,2% liegt.

16. Linearlager nach Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtdicke des Flachkäfigs (16, 19, 20) geringer ist als der Durchmesser des Rollkörpers (6).

17. Linearlager nach Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollkörper (6) mittels Schnappung in der Öffnung (21) gehalten werden.

18. Linearlager nach Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachkäfig (13; 16, 19, 20) aus Kunststoff besteht.

19. Linearlager nach Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachkäfig (13; 16, 19, 20) aus Metall besteht.

20. Linearlager nach Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachkäfig (13; 16, 19, 20) aus Keramik besteht.

21. Linearlager nach Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachkäfig (13, 16, 19, 20, 21) so gestaltet ist, daß seine gesamte Dicke (d4) etwas kleiner ist als der Durchmesser (d) des Rollkörpers (6), daß die Hinterschneidung innerhalb der Öffnung (21) so gewählt ist, daß der Flachkäfig (13; 16, 19, 20, 21) durch Einwirkung von Zentripedalkraft oder Schwerkraft derart an die äußere (9) oder innere Laufbahn (5) der gegenüberliegenden Laufflächen des Laufraumes (12) gedrückt wird, daß die Rollfähigkeit der Rollkörper (6) innerhalb der Öffnung (21) im Flachkäfig (13; 16, 19, 20) nicht beeinträchtigt wird.

22. Linearlager nach Ansprüchen 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d2) des Kugelsitzes derart gewählt ist, daß bei anliegen des Flachkäfigs (13; 16; 19; 20) an einer Laufbahn (5, 7; 9) die Rollfähigkeit der Rollkörper (9) innerhalb der Öffnung (21) gewahrt ist.