DE2245437B2 - Kugellager für Längs- und Drehbewegungen - Google Patents

Description

deutschen Offenlegungsschrift 15 75 608 beschrieben sind, nicht der Fall isL

Die Erfindung ist nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert.

!n der Zeichnung, in welcher gleiche Teile durchgehend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kugellagers einschließlich der Abwälzstäbe und der Kugeln, ,o

Fig.2 eine Stirnansicht des Kugellagers gemäß Fig. 1,

F i g. 3 einen Querschnitt durch ein eingebautes Kugellager gemäß F i j*. I, wobei einige Teile zur Verdeutlichung weggelassen sind,

F i g. 4 einen Längsschnitt durch das Kugellager gemäß F i g. 3 längs der Linie 4-4 in dieser Figur,

F i g. 5 eine Draufsicht auf ein Segment eines Kugellagers gemäß Fig. 1,

F i g. 6 einen Längsschnitt durch das Segment gemäß F i g. 5 längs der Linie 6-6 in dieser Figur,

F i g. 7 eine Unteransicht eines Segments für ein Kugellager gemäß Fig. 1,

F i g. 8 eine Stirnansicht eines Segments für ein Kugellager gemäß Fi g. 1,

F i g. 9 einen Querschnitt durch das Segment gemäß F i g. 5 längs der Linie 9-9 in dieser Figur, und zwar in vergrößertem Maßstab und

F i g. 10 einen Querschnitt durch einen Teil des Segments gemäß F i g. 5 längs der Linie 10-10 in dieser Figur.

In den F i g. 1 bis 4 der Zeichnung ist das kombinierte Linear- und Drehkugellager gemäß der Erfindung insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Dieses Kugellager kann in einem äußeren Mantel bzw. in einem Gehäuse 12 angeordnet sein sowie auf einer Welle 14. Der Kugellagerkäfig ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnet. Wie nachstehend noch näher erläutert werden soll, besitzt der Kugeliagerkäfig 16 eine Anzahl von Pfaden 18 für belastete Kugeln und to eine Anzahl von Pfaden 20 für unbelastete Kugeln. Verbindungspfade 22 in der Nähe der Stirnseiten des Kugellagerkäfigs 16 verbinden die Enden der Pfade für die belasteten Kugeln mit den Enden der Pfade 20 für die unbelasteten Kugeln. Zwischen den Pfaden für die belasteten Kugeln und dem Gehäuse 12 sind Abwälzstäbe 24 angeordnet, welche derart mit den Kugeln 26 zusammenwirken, daß diese in belasteter Wirkverbindung mit den Abwälzstäben 24 und der Welle 14 stehen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Abwälzstäbe 24 mit konischen Enden 28 versehen, welche von den Kugeln 26 erfaßt werden, wenn diese sich durch die gekrümmten Verbindungspfade bewegen, wodurch den Abwälzstäben 24 eine Drehbewegung erteilt wird.

Die F i g. 5 bis 10 zeigen Einzelheiten der Segmente, aus denen der Käfig 16 hergestellt ist, wobei jedes Segment insgesamt mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet ist. Wie weiter unten noch ausgeführt werden soll, besteht der Käfig bei dem hier betrachteten, bevorzugten Ausführungsbeispiel aus acht Segmenten 30. Die Segmente 30 werden aus einem geeigneten Material gegossen, beispielsweise aus Zink, Aluminium od. dgl. Jedes Segment 30 besitzt eine zylinderförmig gekrümmte Innenfläche 32 sowie eine ebenfalls zylinderförmig gekrümmte Außenfläche 34 und Längsseiten 36 und 38, die in radial zur Längsachse des Kugellagers verlaufenden Ebenen liegen.

Jedes der Segmente 30 besitzt eine in axialer Rkhtung verlaufende Aussparung 40, und zwar unmittelbar an der Längsseite 36. Die Tiefe der Aussparung 40 in radialer Richtung ist etwas größer als die halbe Stärke des Segmentes 30, so daß diese Nut oder Aussparung 40 einen Pfad 20 für unbelastete Kugeln zu bilden vermag, wie dies noch beschrieben werden soll.

Jedes der Segmente 30 besitzt ferner gekrümmte Aussparungsteile 42 und 44, und zwar in der Nähe seiner stirnseitigen Enden, wobei die gekrümmten Aussparungsteile von den Enden der Aussparung 40 zu gekrümmten Schlitzteilen 46 und 48 eines in axialer Richtung verlaufenden Schlitzes 50 verlaufen, der zwischen den Längsseiten 36 und 38 in dem Segment 30 vorgesehen ist. Es versteht sich, daß die gekrümmten Aussparungsteile ausgehend von der Aussparung 40 bis zu den gekrümmten Schlitzteilen 46 und 48 des Schlitzes 50 allmählich tiefer werden. Der Schlitz 50 ist im Querschnitt so ausgebildet, daß sich angrenzend an die Innenfläche 32 des Segments 30 Haltelippen 52 und 54 ergeben.

Jedes der Segmente 30 ist mit einem Paar von sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nockenelementen bzw. Zapfen 56 und 58 versehen, welche an der Längsseite 38 im axialen Abstand voneinander angeordnet sind. Die Abmessungen der Zapfen 56 und 58 sind so, daß die Zapfen an einem Segment bei zusammengebautem Kugellager in die gekrümmten Verbindungspfade des benachbarten Elements hineinpassen, so daß die Längsseite 38 des einen Segments sich gegen die Längsseite 36 des benachbarten Segments abstützt und den Pfad 20 für die unbelasteten Kugeln vervollständigt. Darüber hinaus besitzen die Zapfen einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt, wie dies Fig. 10 zeigt, so daß sie auch die Verbindungspfade 22 in dem zusammengesetzten Kugellager vervollständigen.

Beim Zusammenbau des erfindungsgemäßen Kugellagerkäfigs 16 wird zunächst eine Anzahl von Segmenten 30 derart zusammengesetzt, daß sich ein geschlossener, langgestreckter Ring ergibt, wobei die Zapfen 56 und 58 an jedem Segment jeweils in das benachbarte Segment hineinragen, und zwar so, daß sie dort über den gekrümmten Aussparungsteilen 42 und 44 liegen. Nachdem dies erfolgt ist, liegen die Längsseiten 36 und 38 benachbarter Segmente 30 aneinander an. Bei dem dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiei besteht der Kugellagerkäfig 16 aus acht Segmenten. Es versteh· sich jedoch, daß je nach Anzahl der erwünschten Pfade für die Kugeln auch eine größere oder kleinere Anzahl von Segmenten verwendet werden kann.

Nachdem die einzelnen Segmente zusammengesetzt sind und sich in einer Halterung befinden, werden die Kugeln 26 und die Abwälzstäbe 24 in den Kugellagerkäfig eingesetzt. Beim Herausnehmen dieser Anordnung aus der Halterung wird ein Mantel, wie z. B. der Mantel 12, darübergeschoben, und das Lager kann nunmehr installiert werden.

Aus den Zeichnungen und der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß die Segmente 30 des erfindungsgemäßen Kugellagers in wesentlich einfacheren Formen hergestellt werden können als ein einstükkig ausgebildeter Kugellagerkäfig. Nach Herstellung aer Form für die Segmente kann eine Vielzahl dieser Segmente aus einem geeigneten Material, wie z. B. Zink, Aluminium od. dgl., gegossen werden.

Mit dem AG wurde ein neuartiges, aus einzelnen Segmenten zusammengesetztes Kugellager geschaffen, des sich für Längs- und Drehbewegungen einer Welle

eignet. Das erfindungsgemäße Kugellager läßt sich ferner durch Gießen der einzelnen Segmente mit einem Kostenaufwand herstellen, welcher beträchtlich geringer ist als die Kosten für das Gießen eines einstückigen Kugellagerkäfigs ähnlichen Aufbaus. Hinzu kommt noch, daß der aus Segmenten aufgebaute Kugellagerkäfig kein besonderes Nockenelement für die Umlenkung der Kugeln benötigt. Obwohl vorstehend Abwälzstäbe mit konischen Enden beschrieben wurden, versteht es sich, daß die Enden der Belastungswalzen auch in anderer Weise ausgestattet werden könnten, beispielsweise quadratisch. Des weiteren wurde vorstehend erwähnt, daß die Segmente des Kugellagers aus Metall, wie z. B. Zink, hergestellt werden können. An dieser Stelle soll ergänzend darauf hingewiesen wer-

S den, daß die aus Zink bestehenden Gußteils, falls dies erwünscht ist, mit Chrom oder Nickel plattiert werden können. Die Segmente können schließlich auch ausreichend dick gemacht werden, um zwei Abwälzstäbe aufnehmen zu können, wie dies in einer USA.-Anmeldung

ίο vorgeschlagen wurde.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Ä7Q

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Kugellager für Längs- und Drehbewegungen mti zylindrischem Kugelkäfig aus mehreren länglichen, von mindestens einer zylindrischen Hülse umschlossenen metallischen Segmenten, von denen jedes einen axialen Schlitz mit gekrümmten Schlitzteilen an seinen Enden und eine in Umfangsrichtung im Abstand von dem Schlitz angeordnete axiale Aussparung mit gekrümmten Aussparungsteilen an ihren Enden besitzt, wobei die Segmente derart gegeneinander ausgerichtet sind, daß die gekrümmten Enden der Schlitze und Aussparungen Verbindungspfade zwischen je einem Schlitz und je einer Aus- sparung bilden, so daß sich für die Kugeln endlose Laufschleifen ergeben, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (30) durch eine einzige sie unmittelbar umschließende zylindrische Hülse (12) mit durchgehend glatter Innenwand in radialer Richtung und durch angeformte Elemente (56, 58) in axialer Richtung gegenseitig gesichert sind, wobei die radiale Höhe der Segmente größer ist als der Durchmesser der Kugeln (26), und daß in den Schlitzen (50) in radialer Richtung über den die Belastung aufnehmenden Kugeln gegenüber der Hülse abgestützte drehbare kreiszylindrische Abwälzstäbe (24) vorgesehen sind.

2. Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (50) zwischen den Längs-Seiten (36,38) benachbarter Segmente (30) liegen.

3. Kugellager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gekrümmten Schlitzteile (46,48) in Richtung auf eine der Längsseiten (36) gekrümmt sind, daß die Aussparung (40) längs dieser Längsseite (36) vorgesehen ist und daß die gekrümmten Aussparungsteile (42, 44) in Richtung auf die andere Längsseite (38) gekrümmt sind.

4. Kugellager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an die mit der Aussparung (40) versehene Längsseite (36) eines Segments (30) angrenzende Längsseite (38) eines benachbarten Segments (30) einen Teil der Wandung des Pfades (20) für die unbelasteten Kugeln (26) bildet.

5. Kugellager nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (50) im Querschnitt so ausgebildet ist, daß sich an der Innenfläche (32) jedes der Segmente (30) längs des Schlitzes (50) Haltelippen (52,54) für die Kugeln (26) ergeben.

6. Kugellager nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn2:eichnet, daß die Elemente (56,58) zum gegenseitigen Ausrichten der Segmente (30) an der einen Längsseite (38) derselben in axialem Abstand voneinander angeordnete Zapfen (56, 58) sind, die in das benachbarte Segment (30) im Bereich der gekrümmten Aussparungsteile (42,44) hineinragen.

7. Kugellager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfen (56, 58) einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt besitzen (Fig. 10) und eimen Teil der Wandung der Verbindungspfade (22) bilden.

8. Kugellager nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (40) zur Außenfläche (34) der Segmente (30) offen sind.

65 Die Erfindung betrifft ein Kugellager für Längs- und Drehbewegungen mit zylindrischem Kugelkäfig aus mehreren länglichen, von mindestens einer zylindrischen Hülse umschlossenen metallischen Segmenten, von denen jedes einen axialen Schlitz mit gekrümmten Schlitzteilen an seinen Enden und eine in Umfangsrichtung im Abstand von dem Schlitz angeordnete axiale Aussparung mit gekrümmten Aussparungsteilen an ihren Enden besitzt, wobei die Segmente derart gegeneinander ausgerichtet sind, daß die gekrümmten Enden der Schlitze und Aussparungen Verbindungspfade zwischen je einem Schlitz und je einer Aussparung bilden, so daß sich für die Kugeln endlose Laufschleifen ergeben. Ein derartiges Kugellager ist bereits aus der USA.-Patentschrift 32 65 449 bekannt Bei dem bekannten Kugellager besitzen die Segmente eine radiale Höhe, die geringer ist als der Durchmesser der Kugeln und sind von einer ersten Hülse umschlossen, in welcher Ausnehmungen vorgesehen sind, die zusammen mit zugeordneten Aussparungen in den Segmenten Führungen für die unbelasteten Kugeln bilden, während sich die die belasteten Kugeln an der Innenseite der Hülse abstützen und über die Innenseite der Segmente vorstehen. Es hat sich gezeigt, daß der Zusammenbau eines denrtigen Kugellagers und die Herstellung der die Segmente umschließenden Hülse relativ teuer sind, und daß die Gefahr besteht, daß die Aussparungen in den Segmenten nicht genau mit den Ausnehmungen in der Hülse fluchten, was zu einem erhöhten Verschleiß und zu höheren Reibungsverlusten führt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Herstellungs- und Montagekosten für derartige Kugellager zu senken und eine erhöhte Betriebssicherheit zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird durch ein Kugellager der eingangs beschriebenen Art gelöst, welches gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Segmente durch eine einzige sie unmittelbar umschließende zylindrische Hülse mit durchgehend glatter Innenwand in radialer Richtung und durch angeformte Elemente in axialer Richtung gegenseitig gesichert sind, wobei die radiale Höhe der Segmente größer ist als der Durchmesser der Kugeln, und daß in den Schlitzen in radialer Richtung über den die Belastung aufnehmenden Kugeln gegenüber der Hülse abgestützte drehbare kreiszylindrische Abwälzstäbe vorgesehen sind.

Ein Kugellager, bei welchem die radiale Höhe der Segmente größer ist als der Kugeldurchmesser und bei welchem in den Schlitzen oberhalb der belasteten Kugeln kreiszylindrische Stäbe vorgesehen sind, ist bereits aus der USA.-Patentschrift 34 76 445 bekannt. Diese Patentschrift zeigt jedoch im übrigen eine Konstruktion, bei der die Verbindungspfade zwischen den Schlitzen, in denen die belasteten Kugeln laufen, und den Aussparungen, in denen die unbelasteten Kugeln laufen, durch rohrförmige Verbindungsstücke an den Stirnseiten des Kugellagers gebildet werden, so daß diese bekannte Konstruktion verhältnismäßig schwierig zu montieren und teuer in der Herstellung ist.

Demgegenüber können die Segmente des Kugellagers gemäß der Erfindung in einfachen Formen vorzugsweise einstückig gegossen werden, und es ergibt sich nur ein sehr geringer Montageaufwand, während gleichzeitig eine hohe Präzision und Lebensdauer gewährleistet ist, was beispielsweise bei den ebenfalls recht billig herstellbaren und vergleichsweise einfach montierten Kunststoffkugellagern, wie sie z. B. in der