DE19708370A1 - Kugellager für Längsbewegungen zwischen einer Welle und einem Gehäuse - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kugellager für Längsbewegungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE-PS 35 12 013 ist ein Kugellager für Längsbewegungen bekannt, das eine einteilige Käfighülse aufweist, in deren radialen Öffnungen je eine Laufbahnplatte eingesetzt ist. Auf der radial nach innen weisenden Seite jeder Laufbahnplatte ist eine geschlossene Laufbahn für eine Kugelreihe eingearbeitet, bei der eine axial verlaufende Führungsbahn für die tragenden Kugeln mit einer axial verlaufenden Rücklaufbahn für die unbelasteten Kugeln durch halbkreisförmige Umlenkbahnen verbunden ist.

Diese Laufbahnplatten sind - wie aus den beiliegenden Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 3, die die bekannte Ausführung zeigen, zu ersehen - einstückig und vorzugsweise aus Stahl gefertigt, um die erforderliche Tragfähigkeit zu erreichen. Wegen der räumlich versetzten Laufbahnrille zur Rücklaufbahn und der diese axialen Bahnen verbindenden räumlich gekrümmten Umlenkbahnen sind diese Laufbahnplatten, insbesondere auf der Innenseite, auf der diese Bahnen liegen, räumlich kompliziert ausgebildet und deshalb nur schwierig und mit großem Aufwand in den gewünschten Toleranzen zu fertigen und zu bearbeiten. Hinzu kommt noch, daß die Kugeln in den Umlenkbahnen und in der Rücklaufbahn ebenfalls in Berührung mit den metallischen Laufbahnplatten sind, was zu erhöhten Laufgeräuschen führt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kugellager der angegebenen Gattung zu schaffen, welches besonders wirtschaftlich hergestellt werden kann, und welches sich auch durch geringe Geräuschentwicklung auszeichnet.

Diese Aufgabe wird mit der Maßnahme gemäß Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.

Durch die zweiteilige Ausbildung der Laufbahnplatte ist es möglich, wie nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, den die längsverlaufende Führungsbahn für die belasteten Kugeln bildenden Abschnitt als Metallschiene und die übrigen Abschnitte der Laufbahnplatte als Kunststoffteil auszubilden. Die Metallschiene, die nach einem weiteren Merkmal der Erfindung mit einer längsverlaufenden Laufbahnrille versehen sein kann, kann dann als relativ einfach herzustellendes und zu bearbeitendes Profilteil ausgebildet werden. Die komplizierten Rücklauf- und insbesondere Umlenkbahnen können ebenfalls in einfacher Weise durch Spritztechnik in entsprechend ausgebildeten Formen am Teil aus Kunststoff gebildet werden.

Solche Kunststoffteile können selbst mit kompliziertem Profil in großen Stückzahlen einfach und preiswert gefertigt werden. Eine Nachbearbeitung ist dabei nicht erforderlich. Der Kunststoff hat dabei den Vorteil, daß er geräuschreduzierend wirkt und darüber hinaus auch nach außen voll abdichtet durch direkten Kontakt mit den Seitenflächen der Laufbahnen im Kunststoffkäfig. Es ist also eine wesentliche Kostenreduzierung erzielbar.

Die Teile der Laufbahnplatten können nach weiteren Merkmalen der Erfindung durch Einschnappen der Metallschienen in entsprechende Ausnehmungen des Kunststoffteiles oder durch Einspritzen oder Eingießen der Metallschienen bei der Herstellung der Kunststoffteile miteinander verbunden werden.

Auch ist es nach weiteren Merkmalen der Erfindung möglich, die Metallschiene durch bekannte, auf der Mantelfläche von der Mitte aus in Längsrichtung verlaufende Abflachungen oder dgl. oder durch Schneiden oder dgl. im Mittelbereich winkeleinstellbar zu gestalten.

Die Metallschienen können in bekannter Weise aus Stahl, Leichtmetall oder einem anderen metallischen Werkstoff gefertigt sein.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung ist es möglich, das Kunststoffteil mit im Querschnitt ebenen und/oder mit prismenförmigen oder rillenförmigen, der Kontur der Kugeln angepaßter Führungsbahn für die rückzuführenden unbelasteten Kugeln und Umlenkbahnen auszuführen.

Das erfindungsgemäße Kugellager für Längsbewegung wird in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, das in den Fig. 4 bis 8 der beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt,

Fig. 2 den vergrößerten Teilquerschnitt und

Fig. 3 die vergrößerte perspektivische Darstellung der Laufbahnplatte eines bekannten Kugellagers für Längsbewegungen,

Fig. 4 den Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kugellager für Längsbewegungen.

Fig. 5 die Metallschiene des Kugellagers nach Fig. 4 allein im Querschnitt,

Fig. 6 den Kunststoffteil der Laufbahnplatte des Kugellagers nach Fig. 4 im Querschnitt und

Fig. 7 in perspektivischer Darstellung und um 180° gedreht die komplette Laufbahnplatte mit dem Kunststoffteil und der eingesetzten Metallschiene sowie

Fig. 8 eine abgewandelte Form der Metallschiene für das Kugellager nach Fig. 4 im Längsschnitt.

Das bekannte Kugellager nach Fig. 1 bis 3 besitzt eine Käfighülse 1, welche in einem nicht dargestellten Gehäuse eingesetzt ist und eine zylindrische Welle 2 (siehe strichpunktierte Darstellung in Fig. 1 und 2) umgibt. Im vorliegenden Fall ist die Käfighülse 1 aus einem elastischen Kunststoff im Spritzgießverfahren hergestellt. Am Umfang der Käfighülse 1 verteilt sind mehrere Kugelführungen 3 eingeformt, in denen jeweils eine endlose Kugelreihe 4 eingebaut ist.

Jede Kugelführung 3 besteht aus zwei am Umfang nebeneinander angeordneten, längsverlaufenden Führungsbahnen 5, 6, welche an ihren beiden Enden durch jeweils eine halbkreisförmig verlaufende Umlenkbahn 7 miteinander verbunden sind. Die belasteten Kugeln 8 jeder Kugelreihe 4 laufen in der Führungsbahn 5 und die unbelasteten Kugeln 9 in den beiden Umlenkbahnen 7 und in der anschließenden rückführenden Führungsbahn 6 der betreffenden Kugelführung. Die Kugeln 8, 9 sind aus Wälzlagerstahl gefertigt.

Jede Kugelführung 3 der Käfighülse 1 ist durch eine lastaufnehmende Laufbahnplatte 10 aus hartem Stahl, die sich in einer Bohrung des Gehäuses abstützt, radial von außen abgedeckt. Die Laufbahnplatte 10 ist ausgehend von Rohlingen, die von einem Stangenmaterial abgelängt worden sind, hergestellt.

Bei ihrem Einbau werden die Laufbahnplatten 10 radial von außen nach innen in jeweils eine Öffnung 11 der Käfighülse 1 eingedrückt, so daß endseitige Vorsprünge 12 der Laufbahnplatte 10 in jeweils eine Hinterschneidung 13 der gegenüberliegenden Wandung der Öffnung 11 hineinschnappen und die Laufbahnplatte 10 in der Öffnung 11 unverlierbar festhalten (Fig. 1).

Auf ihrer radial nach innen weisenden Seite hat jede Laufbahnplatte 10 eine Mittenfläche 14 mit einer längsverlaufenden Laufbahnrille 15, deren Querschnitt der kreisförmigen Kontur der Kugeln 8, 9 angepaßt ist. Zwischen der Welle 2 und der Laufbahnrille 15 der Laufbahnplatte 10 rollen die belasteten Kugeln 8 der betreffenden Kugelreihe 4 (Fig. 2).

An jedem der beiden längsseitigen Enden der Mittenfläche 14 der radial nach innen weisenden Seite der Laufbahnplatte 10 schließt sich eine die Umlenkbahn 7 der Kugelreihe 4 radial von außen abdeckende Endfläche 17 an, die zur ebenen Fläche des Halbkreises 18 der Umlenkbahn 7 parallel verläuft und in den Grund der Laufbahnrille 15 ohne wesentlichen Absatz einmündet (Fig. 3).

Jede Laufbahnplatte 10 ist in ihrer Öffnung 11 derart festgesetzt, daß ihre Laufbahnrille 15 relativ zur zugehörigen Führungsbahn 5 um ein bestimmtes Maß zur Führungsbahn der betreffenden Kugelreihe 4 hin versetzt angeordnet ist.

Die Laufbahnplatte 10 besitzt auf ihrer radial nach innen weisenden Seite einen die Führungsbahn 6 der unbelasteten Kugeln 9 radial nach außen abdeckenden Flächenabschnitt 19, der in die beiden Endflächen 17 der Laufbahnplatte 10 stufenlos übergeht.

Beim erfindungsgemäßen Kugellager für Längsbewegungen ist dagegen, wie aus Fig. 4 und 7 ersichtlich, jede in einer Öffnung 21 der Käfighülse 22 eingesetzte Laufbahnplatte 23 zweiteilig ausgebildet. Eine aus metallischem Werkstoff gefertigte Metallschiene 24 weist eine längsverlaufende, im Querschnitt der kreisförmigen Kontur der Kugeln 26 angepaßte Laufbahnrille 25 auf, auf der die belasteten Kugeln 26 jeder Kugelreihe 27 abrollen. Diese Metallschiene 24 ist in eine Ausnehmung 28 in dem als Kunststoffteil 29 ausgebildeten Teil der Laufbahnplatte 23 eingesetzt. Zur radialen Fixierung der Metallschiene 24 in dem Kunststoffteil 29 ist die Metallschiene 24 mit an den Seitenflächen 30 verlaufenden Ausnehmungen 31 versehen, in welche Vorsprünge 32 des Kunststoffteiles 29 eingreifen.

Während die Metallschiene 24 die längsverlaufende Laufbahnrille 25 für die belasteten Kugeln 26 jeder Kugelreihe 27 aufweist, sind die die unbelasteten Kugeln 26' rückführende Führungsbahn 33 und die die Laufbahnrille 25 mit der Führungsbahn 33 endseitig verbindenden Umlenkbahnen 34 in dem Kunststoffteil 29 der Laufbahnplatte 23 angeordnet.

Wie insbesondere aus Fig. 5 ersichtlich, ist die Metallschiene 24 als einfaches Profil ausgebildet, das leicht in den gewünschten Toleranzen gezogen, gewalzt oder gespritzt werden kann. Die einzelnen Metallschienen 24 werden dann in die entsprechende Länge abgelängt. Eine weitere Bearbeitung ist kaum notwendig, allenfalls eine Schleifbehandlung der Laufbahnrille.

Auch die Kunststoffteile 29 nach Fig. 6 können in einfacher Weise im Spritzgießverfahren hergestellt werden, wobei das Profil der Innenwandung 35 mit der die unbelasteten Kugeln 26' rückführenden Führungsbahn 33 und den Umlenkbahnen 34 keine Schwierigkeiten bereitet. Die die unbelasteten Kugeln 26' rückführende Führungsbahn 33 und die Umlenkbahnen 34 sind hier im Querschnitt eben (geradlinig) ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, diese im Querschnitt prismenförmig oder der Kontur der Kugeln 26 angepaßt rillenförmig auszubilden.

In Fig. 8 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Metallschiene 24 dargestellt. Auf der Mantelfläche 36 ist im Mittenbereich eine vorspringende Schneide 37 vorgesehen, die im eingebauten Zustand an der Gehäusebohrung anliegt. Die Enden 38, 39 der Metallschiene 24 sind gegenüber der Schneide 37 zurückgesetzt, so daß sich bei einer Schiefstellung der Welle die Metallschiene 24 winkelbeweglich einstellen kann.

Claims (10)

1. Kugellager für Längsbewegungen zwischen einer Welle und einem Gehäuse, bestehend aus einer die Welle zumindest zum Teil umgebenden einteiligen Käfighülse mit aus am Umfang nebeneinander angeordneten, längsverlaufenden Führungsbahnen für die belasteten bzw. unbelasteten Kugeln und diese Führungsbahnen paarweise miteinander verbindenden halbkreisförmigen Umlenkbahnen bestehenden Kugelführungen mit in diesen geführten endlosen Kugelreihen und in je einer radialen Öffnung der Käfighülse eingebauten, lastaufnehmenden Laufbahnplatte, welche auf ihrer radial nach innen weisenden Seite eine geschlossene Laufbahn für eine Kugelreihe mit einer Mittenfläche mit einer längsverlaufenden Führungsbahn für die belasteten Kugeln einer Kugelreihe und an jedem längsseitigen Ende dieser Mittenfläche eine die anschließende Umlenkbahn dieser Kugelreihe radial von außen abdeckende Endfläche sowie einen die Führungsbahn der unbelasteten Kugeln radial von außen abdeckenden Flächenabschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Laufbahnplatte (23) zweiteilig ausgebildet ist.

2. Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die längsverlaufende Führungsbahn (25) für die belasteten Kugeln (26) tragende Mittenfläche als Metallschiene (24) oder dgl. und die übrigen Abschnitte der Laufbahnplatte (23) als Kunststoffteil (29) ausgebildet sind.

3. Kugellager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschiene (24) mit einer längsverlaufenden Laufbahnrille (25) versehen ist.

4. Kugellager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschiene (24) in eine Ausnehmung (28) des Kunststoffteils (29) der Laufbahnplatte (23) eingesetzt ist.

5. Kugellager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschiene (24) in das Kunststoffteil (29) der Laufbahnplatte (23) eingegossen ist.

6. Kugellager nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschiene (24) auf der Mantelfläche (36) mit von der Mitte ausgehenden, in Längsrichtung verlaufenden Abflachungen versehen ist.

7. Kugellager nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschiene (24) auf der Mantelfläche (31) im Mittelbereich eine vorstehende Schneide (37) oder dgl. aufweist.

8. Kugellager nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffteil (29) eine rillenförmige, den Kugeln angepaßte Führungsbahn (33) für die unbelasteten Kugeln (26') und/oder ebenfalls rillenförmig ausgebildete Umlenkbahnen (34) aufweist.

9. Kugellager nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffteil (29) eine ebene Führungsbahn (33) für die unbelasteten Kugeln (26') und/oder ebenfalls ebene Umlenkbahnen (34) aufweist.

10. Kugellager nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (33) und/oder die Umlenkbahnen (34) im Kunststoffteil (29) im Querschnitt prismenförmig ausgebildet sind.