DE2227312B2 - Lager für eine axiale Relativbewegung zweier koaxialer Bauteile - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Lager für eine axiale Relativbewegung zweier koaxial, insbesondere konzentrisch zueinander angeordneter Bauteile mit einem mit einem der Bauteile durch Form- oder Kraftschluß verbundenen Käfig, in dem am Umfang beabstandete, sich in Bewegungsrichtung der Bauicile erstreckende Halterungen für die Aufnahme von jeweils wenigstens einer Kugel vorgesehen sind.

Es ist bereits eine Kugelführung für axial bewegliche Teile mn geringer Hubbewegung bekannt, bei welcher die Kugeln, die in den Rillen einer Büchse abrollen, durch federnde Elemente angestellt sind. Die Büchse ist dabei mit dem einen der beweglichen Teile kraft- oder formschlüssig verbunden und bildet auf der Rillenseite die Lauffläche der Kugeln, während auf der der Ril'p gegenüberliegenden Seite Taschen ausgespart sind, deren lichte Weite so bemessen ist, daß die Kugeln nicht herausfallen können. Die an den Enden der Kugelreihen angebrachten Federn gestatten den Kugeln eine geringe axiale Verschiebung, wirken geräuschdämpfend und können zur Erzeugung eines Dralls auf die Kugeln bei deren Bewegung verwendet werden (deutsche Auslegeschrift 1073 808).

Dieses bekannte Lager hat den Nachteil, deß in der Büchse axiale Rillen ausgespart werden müssen, deren Querschnittsform einem Kreissegment entspricht, wodurch die Herstellung dieses Teils sehr aufwendig wird. Außerdem sind mit diesem Lager nur geringe Hubbewegungen in Axialrichtung möglich.

Bekannt ist weiterhin ein Lager, bei welchem in einem zylindrischen Käfig am Umfang in beabstandeten Reihen Kugeln jeweils in Einzelbohrungen gehalten sind. Dieses Lager wird zwischen einem äußeren und einem inneren Bauteil angeordnet, wobei diese beiden Bauteile relativ zueinander axial beweglich sind. Das innere Bauteil hat den Kugelreihen zugeordnete axiale Lauf rillen, die der Form der Kugeln angepaßt sind. Der Käfig ist geschlitzt, um durch die dadurch mögliche Elastizität nach dem Anordnen des Lagers eine bestimmte Vorspannung in radialer Richtung zu erreichen, wobei diese Vorspannung jedoch dadurch stark begrenzt ist, daß den einzelnen Kugelreihen axiale Laufrillen zugeordnet sind. Ais Begrenzung für die Axialbewegung des Lagers sind radial vorstehende Ringe vorgesehen, an denen jeweils das stirnseitige Käfigende anschlägt (USA.-Pa tentschrift 3 353 876).

Der Nachteil dieses bekannten Lagers bestehi darin, daß in einem Bauteil Längsrillen vorgesehen sind, deren Laufbahnquerschnitt kreissegmentförmig ausgebildet ist, wodurch ein großer Herstellungsaufwand erforderlich wird. Durch die Begrenzung des Hubweges, wobei der Käfig mit entsprechenden Anschlägen zusammenwirkt, besteht die Gefahr, daß nach mehreren Bewegungsspielen ein Verklemmen der Kugeln durch Verformen des Käfigs beim Anschlagen eintritt.

Zum Stand der Technik gehört noch eine Gesiangeleitung, die aus Profileisen mit Rollenführung besteht. Dabei kann die Rollenführung aus einer Kugel bestehen, die auf einer I auffläche im Eingriff mit dem anderen Teil hin- und herbewegbar ist, wobei die Bewegung durch zwei Anschläge an der Lauffläche begrenzt ist (deutsche Patentschrift 29 366).

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Lager der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das als Baueinheit ohne Außenring in Serienfertigung herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird bei dem Lager der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Käfig zu den die Kugeln aufnehmenden, sich axial erstreckenden taschenförmigen Halterungen gebogen ist, deren Boden mittelbar oder unmittelbar die außenseitige Lauffläche bildet und deren axiale Enden von sich vom Boden aus erstreckenden Laschen gebildet werden.

Dieses Lager hat den Vorteil, daß es als Baueinheit in billiger Serienfertigung hergestellt und geliefert werden kann, einfach montierbar ist und verklemmungsfreie Hubzahlen in der Größenordnung von 2 χ 10⁶ auch bei erhöhten Betriebstemperaturen von 150⁰C übersteht, d.h. daß das Lager eine sehr hohe Lebensdauer hat.

Wenn für bestimmte Verwendungszwecke eine besondere Härte der taschenseitigen Lauffläche erforderlich ist, werden zweckmäßigerweise in öffnungen

gegenüberliegender Laschen gehärtete Laufbahnen gehalten, die zwischen der Kugel bzw. den Kugeln einer jeden Tasche und dem Taschenboden angeordnet sind.

Eine vorteilhafte Ausführungsforra des Lagers besteht darin, daß der Käfig aus einem im Querschnitt U-fönnig gebogenen Profil besteht, dessen den inneren Schenkel bildende Unfangsfläche die Ausnehmungen für die Halterung der Kugel aufweist und dessen äußerer Schenkel innenseitig die gegebenenfalls gehärtete Kugellauffläche bildet. Dabei kann jede der Ausnehmungen durch Stege in einzelne Abschnitte unterteilt worden, wodurch ein Aneinanderreihen der Kugel vermieden wird und gleichzeitig eine große Längserstreckung des Lagers möglich ist.

Die Montage des Lagers ist dann besonders einfach, wenn der Käfig aus elastischem Material besteht und einen ihn ganz durchsetzenden radialen Schlitz hat, da dadurch kleine Durchmesseränderungen möglich sind.

Vorteilhafterweise ist die axiale Länge der Halterungen für die Kugeln größer als die für die Relativbewegung der Bauteile erforderliche Strecke, wobei die Kugeln gegenüber den Lagerflächen vorgespannt sind. Durch diese radiale Vorspannung bleiben bei der Relativbewegung der Bauteile die Kugeln nahezu lagestabil, d. h., bei einer Bewegung des die Kugeln umgebenden Bauteils bleiben die Kugeln bezüglich de« ruhenden, von ihnen umschlossenen Bauteils in der gleichen Ebene. Ein Auslenken aus dieser Ebene erfolgt nur dann, wenn die Ränder der Längsausnehmungen an den Kugeln anstoßen, weshalb die Längsausnehmungen langer sind als der Hubweg. Dabei genügt es, wenn die axiale Länge dtr Ausnehmung nur geringfügig größer als der Hubweg ist.

An Hand der Zeichnungen werden beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt perspektivisch einen Teil eines Lagers;

F i g. 2 zeigt das Lager von F i g. 1 in einer Stirnansicht zwischen zwei Bautei¹ ;n angeordnet;

F i g. 3 zeigt das Lager von F i g. 2 im Axialschnitt;

F i g. 4 zeigt in einer Ansicht wie F i g. 3 eine weitere Ausführungsform eines Lagers;

Fig. 5 zeigt einen Teil des Lagers von Fig.4 in einer Ctirnansicht zwischen zwei Bauteilen;

F i g. 6 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Lagers in der Stirnansicht;

F i g. 7 zeigt das Lager von F i g. 6 im Axialschnitt.

Bei dem in den F i g. 1 bis 3 gezeigten Lager ist der Käfig 4 so gebogen, daß er in Umfangsricruung im Abstand taschenförmige Halterungen bildet, die von sich axial erst reckenden radialen Taschenwänden 19 und einem die Taschenwändc jeweils verbindenden Taschenboden 13 begrenzt werden. Der Taschenboden 13 bildet dabei auf seiner Innenseite gleichzeitig die äußere Lauffläche für die Kugeln 8, während die Taschenwänds 19 nach innen spitzwinklig verlaufen und der Abstand am Übergang zum Käfigsteg 14 kleber als der Kugeldurchmesser ist. An den Stirnseiten sind von den Taschenböden 13 jeweils Laschen 15 bzw. 16 abgebogen, welche die axialen Begrenzungen bilden. Der Abstand zwischen den Innenseiten der Laschen 15 und 16 ist dabei etwas größer als die durch die Auslegung vorgege-bene axiale Bewegungsstrecke. Dadurch können die Kugeln 8 mit den Innenseiten der Laschen 15, 16 nicht in Kontakt

ίο kommen. Der Abstand der einzelnen taschenförmigen Halterungen ist durch die aus dem Käfig gebogenen Stege 14 festgelegt, wobei die radialen Taschenwände 19 sich radial wieder so weit erstrecken, daß in ihnen die Kugeln 8 mit einem Spiel gehalten

sind. Wie aus Fig.2 und3 zu ersehen ist, ist die Außenfläche des Taschenbodens 13 so geformt, daß sie in die Bohrung eines äußeren Bauteils 12 einpaßbar ist. Durch entsprechende Bemessung des radialen Abstandes des inneren Bauteils 1 und des äußeren Bauteils 12 ist dafür gesorgt, daß die Kugeln 8 unter radialer Vorspannung gehalten sind.

Die in den F i g. 4 und 5 gezeigte Ausführungsform eines Lagers unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiei gemäß F i g. 1 bis 3 dadurch, daß zwi-

sehen der Innenseite eines jeden Taschenbodens 13 und einer jeden Kugel 8 eine gehärtete Lauffläche 20 angeordnet ist. Die Lauffläche 20 ist; stabförmig ausgebildet und in öffnungen in den Laschen 15 und 16 gehalten. Durch diese Laufflächen wird eine Verschleißverringerung erzielt.

Bei der in den Fig.6 und7 gezeigten Ausführungsform eines Lagers hat der Käfig im Querschnitt ein U-förmig gebogenes Profil 22, dessen äußerer Schenkel 21 mit seiner äußeren Umfangsfläche im Inneren der Bohrung des äußeren Bauteils 12 eingepaßt sitzt. Der innere Schenkel 23 hat über dem Umfang verteilt im Abstand angeordnete axiale Ausnehmungen 7, in denen die Kugeln 8 gehalten sind, die innenseitig an dem inneren Bauteil 1 aufliegen und

außenseitig an der Innenseite des äußeren Schenkels 21 anliegen, welche die Lauffläche bildet, die gegebenenfalls entsprechend gehärtet ist.

Der Käfig dieser Ausführungsform läßt sich im Kaltfließ- oder Ziehverfahren als doppelwandiger Stahlkäfig pressen, in dem die entsprechenden Ausnehmungen 7 vorgesehen werden müssen. Die Montage der Kugeln in dem Käfig ist mit Hilfe einer Eindrückvorrichtung und eines abgestuften Ringstempels nacheinander durch federndes Nachgeben der Innen- und Außenwand leicht und schnell möglich. Anschließend werden die Kugeln zur spielfreien Hubbewegung mit Vorspannung auf der Welle eingepaßt.

Bei dem Lager gemäß F i g. 6 und 7 kann jede Ausnehmung 7 durch Stege in einzelne Abschnitte unterteilt werden, so daß bei der Anordnung von mehreren Kugeln in jeder Ausnehmung 7 diese durch die Stege einzeln oder gruppenweise getrennt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Lager für eine axiale Relativbewegung zweier koaxial, insbesondere konzentrisch zueinander angeordneter Bauteile mit einem mit einem der Bauteile durch Form- oder Kraftschluß verbundenen Käfig, in dem am Umfang beabstandete, sich in Bewegungsrichtung der Bauteile erstreckende Halterungen für die Aufnahme von jeweils wenigstens einer Kugel vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (4) zu den die Kugeln (8) aufnehmenden, sich axial erstreckenden taschenförmigen Halterungen (13, 29) gebogen ist, deren Boden (13) mittelbar oder unmittelbar die außenseitige Lauffläche bildet und deren axiale Enden von sich vom Boden (13) aus erstreckenden Laschen (15, 16) gebildet werden.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Öffnungen gegenüberliegender Laschen (15, 16) gehärtete Laufbahnen (20) gehalten sind, die zwischen der Kugel bzw. den Kugeln (8) einer jeden Tasche (13, 19) und dem Taschenboden (13) angeordnet sind. as

3. Lager nach Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig aus einem im Querschnitt U-förmig gebogenen Profil (22) besteht, dessen den inneren Schenkel (23) Nldende Umfangsfläche die Ausnehmungen (7) iür die Halterung der Kugeln (8) aufweist und dessen äußerer Schenkel (21) innenseitig die gegebenenfalls gehärtete Kugellauffläche bildet.

4. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig aus elastischem Material besteht und einen ihn ganz durchsetzenden radialen Schlitz (10) hat.

5. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Halterungen für die Kugeln (8) größer ist als die für die Relativbewegung der Bauteile (1, 2) erforderliche Strecke und daß die Kugeln (8) gegenüber den Lagerflächen vorgespannt sind.