DE19627288A1 - Lager mit Nullspiel - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Lager zum Halten einer Last zur axialen und Drehbewegung relativ zu einer Achse und insbesondere ein Lager, das eine Mehrzahl von Lagerarmen hat, die ausgelegt sind, eine statische Vorbelastung auf die Achse auszuüben, um eine Nullpassung zwischen der Achse und den Lagerarmen zu erreichen.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Lager mit umfangsmäßig beabstandeten Lagerarmen zu schaffen, die mit einer äußeren, zylindrischen Hülse verbunden und ausgelegt sind, unter Belastung auszulenken und ihre Form zu ändern. Beispielsweise lehren die Patente US-A-5,112,143 und US- A-5,284,392 von Ide hydrodynamische Lagerausführungsformen mit Lagerarmen, die so konstruiert sind, daß sie sich in irgendeiner Richtung unter Belastung bewegen, um die Bildung eines konvergierenden, hydrodynamischen Keils zu optimieren, die Belastung auf den Lagerarmen gleich zu machen und irgendeine Achsenfehlausrichtung zu korrigieren. Jedoch betreffen die Lagerausführungsformen von Ide allgemein Probleme, die mit Achsendrehbewegungen hoher Drehzahl verbunden sind, und sprechen Schwierigkeiten, die mit einer linearen (axialen) Hochpräzisionsbewegung verbunden sind, nicht an.

Gleitlager, die insbesondere für eine axiale Bewegung hoher Präzision konstruiert sind, wie solche, die von Thomson Industries, Inc. hergestellt werden, sind teuer. Weniger teuere, einfache Gleitlager verlangen einen Läppungsvorgang an dem Schaft, um eine "Nullspiel-Passung" zu erreichen, die für eine genaue Bewegung notwendig ist.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lager mit Nullspiel zum Halten einer Last zur genauen axialen und Drehbewegung in bezug auf eine Achse zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß ein Lager geschaffen wird, das sich in bezug auf eine Achse selbst ausrichtet.

Ein noch weiterer Vorteil ist, daß das Lager Nullspiel mit einer Achse beibehält, obgleich sich das Lager mit der Zeit abnutzt.

Ein weiterer Vorteil ist, daß das Lager einfach und kostengünstig herzustellen ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.

Kurz gesagt umfaßt ein Lager, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet ist, eine äußere Hülse, die eine zylindrische Innenwand aufweist, und eine Mehrzahl von umfangsmäßig beabstandeten, gebogenen Lagerarmen, die mit der Innenwand durch sich radial erstreckende Finger zum Eingriff an einer Achse verbunden sind. Jeder Lagerarm umfaßt ein Paar elastisch verformbarer, seitlicher Endabschnitte, die für einen Preßsitz mit der Achse angeordnet sind, um eine statische Vorbelastung auf die Achse auszuüben, und einen Mittelabschnitt zwischen den seitlichen Endabschnitten, die für eine Spielpassung mit der Achse angeordnet sind. Eine Mehrzahl von Schmierkanälen sind zwischen den Fingern in Zusammenwirken mit der Innenwand der Hülse begrenzt, um mit der Achse durch Zwischenräume zwischen den getrennten Lagerarmen in Verbindung zu sein.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben, in denen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Lagers ist, das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist,

Fig. 2 eine Endansicht davon ist, die mit gestrichelter Linie eine Achse zeigt, um die relative Passung zwischen dem Lager und der Achse vor der Aufnahme der Achse durch das Lager darzustellen,

Fig. 3 eine vergrößerte Teilendansicht eines Lagers ist, das gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist, wobei ein Abschnitt eines Lagerarmes mit durchgezogener und gestrichelter Linie gezeigt ist, um seine Auslenkung beim Einführen einer Achse darzustellen, und

Fig. 4A und 4B Endansichten ähnlich derjenigen der Fig. 2 sind, wobei ein Paar von Einführlehren geeigneter Größe zum Überprüfen der Toleranzgleichförmigkeit gezeigt sind.

In Fig. 1 ist ein Lager dargestellt, das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet und allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Das Lager 10 umfaßt eine äußere Hülse 12, die eine zylindrische Innenwand 14 und eine Mehrzahl von Lagerarmen 16 aufweist, die mit der Innenwand durch entsprechende Finger 18 in umfangsmäßig beabstandeter Beziehung verbunden sind, um eine Achsenöffnung 20 zu begrenzen.

Es wird nun auch auf Fig. 2 Bezug genommen, in der eine zylindrische Achse 5 mit unterbrochener Linie angegeben ist und von einer Achsenöffnung 20 aufgenommen werden soll. Wie man erkennt, umfaßt jeder der Lagerarme 16 seitliche Endabschnitte 22, die für einen Preßsitz mit der Achse 5 angeordnet sind, und einen mittleren Abschnitt 24 zwischen den Endabschnitten 22, der für eine Spielpassung mit der Achse 5 vorgesehen ist. Die Finger 18 erstrecken sich zwischen der Innenwand 14 und den entsprechenden mittleren Abschnitten 24, so daß die Endabschnitte 22 nahe bei den mittleren Abschnitten 24 freitragend sind.

Wie am besten in Fig. 3 gezeigt ist, werden, wenn die Achse 5 in die Achsenöffnung 20 eingeführt wird, die Endabschnitte 22 gezwungen, in Richtung zu der Innenwand 14 in eine Position auszulenken, die durch die unterbrochene Linie dargestellt ist, um die Achse aufzunehmen. Das Lager 10 und genauer gesagt, die Lagerarme 16 werden aus einem Material gebildet, das eine elastische Verformung über den von der Achse 5 benötigten Auslenkungsbereich zeigt. Infolgedessen sind die ausgelenkten Endabschnitte 22 vorgespannt, um eine statische Vorbelastung auf die Achse 5 auszuüben, wodurch eine Nullspiel-Passung geschaffen wird und die Mittelachse 6 der Achse 5 zu der Mittelachse des Lagers 10 ausgerichtet wird. Wenn die Endabschnitte 22 aufgrund der axial gerichteten Bewegung entlang der Achse 5 und/oder der Drehbewegung um die mittlere Achse 6 herum abgenutzt werden, dient ihr Vorbelastungszustand dazu, die Nullspiel- Passung und die axiale Ausrichtung zwischen der Achse 5 und dem Lager 10 beizubehalten, indem die Endabschnitte für einen fortgesetzten Eingriff an die Achse gedrückt werden. Die Vorbelastungseigenschaften der Endabschnitte 22 werden selbstverständlich durch verschiedene Faktoren beeinflußt, die die wirksame Länge und die Dicke der Endabschnitte einschließen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind drei Lagerarme 16 vorgesehen, und eine innere Armoberfläche 26 von jedem Lagerarm 16 hat ein gebogenes Profil. Wie es in Fig. 4A dargestellt ist, sind entsprechende Mittelpunkte 28 an den Armoberflächen 26 mit Mittelabschnitten 24 verbunden und begrenzen einen Kreis mit einem ersten Durchmesser D1, der größer als der Durchmesser der Achse 5 ist. Des weiteren sind, wie es in Fig. 4B gezeigt ist, entsprechende seitliche Punkte 30 auf den Armoberflächen 26 mit den Endabschnitten 22 verbunden und begrenzen einen weiteren Kreis mit einem zweiten Durchmesser D2, der kleiner als der Durchmesser der Achse 5 ist. Das gebogene Profil von jeder Armoberfläche 26 wird deshalb durch die zwei entsprechenden seitlichen Punkte 30 zusammen mit dem entsprechenden Mittelpunkt 28 bestimmt. Indem das Lager 10 auf diese Weise ausgestaltet wird, können ein Paar von Einführlehren 32 und 34, die jeweils dem Durchmesser von D1 und D2 entsprechen, verwendet werden, das Lager 10 in bezug auf die Übereinstimmung mit den Konstruktionstoleranzen zu überprüfen. Wo die Einführlehre 32 verwendet wird, um die Mittelpunkte 28 zu überprüfen, sollten die Lagerarme 16 aus einem Material gebildet sein, das eine elastische Verformung über den Bereich der Auslenkung aufweist, die durch das Einführen der Einführlehre in die Achsenöffnung 20 bewirkt wird.

Die Finger 18 sind umfangsmäßig beabstandet, wobei sie sich von der Innenwand 14 erstrecken und mit ihr zusammen eine Mehrzahl von Schmierkanälen 36 um die Achse 5 herum bilden, die über Zwischenräume 38 zwischen den einzelnen Lagerarmen 16 in Verbindung mit der Achse 5 sind.

Das Lager der vorliegenden Erfindung ist besonders für Präzisionsanwendungen geeignet, die hauptsächlich eine axiale Bewegung einschließen, um beispielsweise einen Zoom-Linsenschlitten für ein Mikroskop zur Bewegung entlang einer Führungsstange zu halten. Es wird gegenwärtig bevorzugt, das Lager 10 als eine einstückige Einheit aus einem ABS-Copolymer durch Laserfräsen oder Spritzgießen herzustellen, wobei jedoch andere Materialien und Herstellungsverfahren in Abhängigkeit von der besonderen Anwendung und den Abmessungsanforderungen des Lagers 10 möglich sind.

Das Lager der vorliegenden Erfindung ist eine kostengünstige Alternative gegenüber Lagern nach dem Stand der Technik und liefert eine stabile axiale und Drehbewegung einer Last in bezug auf eine Achse. Man erkennt, daß verschiedene Lagerausgestaltungen, die innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung fallen, sich jedoch von der hier beschriebenen, bevorzugten Ausführungsform unterscheiden, verwendet werden können, um zu besonderen Anwendungen zu passen. Der Bereich der Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche abgesteckt.

Claims (8)

1. Lager zum Halten einer Last zur axialen und Drehbewegung in bezug auf eine zylindrische Achse, die eine Mittelachse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (10) eine äußere Hülse (12) mit einer zylindrischen Innenwand (14) und eine Mehrzahl von umfangsmäßig beabstandeten Lagerarmen (16) umfaßt, die mit der Innenwand (14) zum Eingriff an der Achse (5) verbunden sind, wobei jeder Lagerarm (16) ein Paar elastisch verformbarer, seitlicher Endabschnitte (22) aufweist, die für einen Preßsitz mit der Achse (5) angeordnet sind, um eine statische Vorbelastung auf die Achse (5) auszuüben.

2. Lager gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Lagerarme (22) einen Mittelabschnitt (24) zwischen den Endabschnitten (22) aufweist, der für eine Spielpassung mit der Achse (5) vorgesehen ist.

3. Lager gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelabschnitte (24) der Lagerarme (16) einen Kreis mit einem ersten Durchmesser (D1) definieren, der größer als der Durchmesser der Achse (5) ist, und die Endabschnitte (22) der Lagerarme (16) einen Kreis mit einem zweiten Durchmesser (D2) definieren, der kleiner als der Durchmesser der Achse (5) ist.

4. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerarme (16) eine innere Armoberfläche einschließen, die ein gekrümmtes Profil aufweist.

5. Lager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Mehrzahl von Lagerarmen (16) mit der Innenwand (14) durch einen Finger verbunden ist, der sich radial von der Innenwand (14) zu dem Mittelabschnitt (24) des Lagerarmes (16) erstreckt.

6. Lager gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger umfangsmäßig beabstandet sind und mit der Innenwand (14) zusammen eine Mehrzahl von Schmiermittelkanälen (36) um die Achse (5) herum und in Verbindung mit ihr bilden.

7. Lager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß drei Lagerarme (16) vorgesehen sind.

8. Lager gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (10) als eine einstückige Einheit gebildet ist.