DE2319340A1

DE2319340A1 - Kugellager fuer laengsbewegungen

Info

Publication number: DE2319340A1
Application number: DE2319340A
Authority: DE
Inventors: Manfred Brandenstein; Horst Manfred Ernst; Armin Olschewski
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1973-04-17
Filing date: 1973-04-17
Publication date: 1974-11-07
Also published as: JPS5040944A; FR2226586B1; DE2319340B2; DE2319340C3; FR2226586A1; GB1465625A; US3891284A; IT1030032B

Description

SIiF KTJGELLAGERFABRIKEN GMBH Schweinfurt, 12. April 1973

TP/Gl/Br

Kugellager für Längsbewegungen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kugellager für Längsbewegungen, bestehend aus einem Kugelkäfig mit mehreren über den Umfang verteilten, in sich geschlossenen Kugelführungen, die paarweise zusammengehörige an ihren Enden ineinander übergehende, in axialer Richtung verlaufende Führungsnuten für die Kugeln aufweisen, wobei jeweils eine Führungsnut eines Paares zum Durchtritt der Kugeln nach innen offen und zur Abstützung der Kugeln nach außen durch Laufbahnen tragende Schienen abgedeckt ist.

Es ist ein Kugellager für Längsbewegungen bekanntgeworden, bei dem der mit den Führungsnuten für die Kugeln versehene Kugelkäfig mit einer Hülse aus Metall umschlossen ist, die Schlitze aufweist, durch welche die Kugeln in den äußeren Führungsnuten hindurchragen. Nachdem diese Schlitze enger als der Kugeldurchmesser gehalten werden müssen, ist ein Eindrücken der Kugeln von außen nicht möglich, wodurch der Zusammenbau des Lagers erschwert wird. Weiterhin laufen bei dieser bekannten Ausführung mit einer geschlossenen Hülse die Kugeln auf der zylindrischen Innenfläche der Hülse. Das bedeutet, daß wegen der ungünstigen Berührungsverhältnisse die Tragfähigkeit dieses bekannten Lagers gering ist.

Zur Umgehung dieser Nachteile ist ferner ein Kugellager für Längsbewegungen bekanntgeworden, bei dem die die Kugeln in der belasteten Zone führenden Führungsnutabschnitte im Kunststoffkäfig nach außen durch einzelne Stahllaufplatten abgedeckt sind, die beidseitig der Nutenränder im Kunststoff verankert sind. Die Stahllaufplatten, die nach dem Einfüllen der Kugeln von außen in den Kunststoffkäfig eingeschnappt werden, sind mit eingeprägten Laufbahnen versehen, die günstigere Berührungsverhältnisse und damit eine etwas höhere Tragfähigkeit ergeben. Nachteilig ist bei dieser bekannten Aus-

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führung, daß die einzelnen Stahllaufplatten in axialer Richtung nicht eindeutig festgelegt sind und sich untereinander und gegenüber dem Kunststoffkäfig - vor allem unter Belastung - axial verschieben können. Ferner ist noch zu berücksichtigen, daß die einzelnen Stahllaufplatten unterschiedliche Herstelltoleranzen und Wanddickenabweichungen aufweisen, so daß eine gleichmäßige Lastübertragung nicht .oder nur mit einem relativ großen Fertigungsaufwand (genaue Sortierung usw.) zu erreichen ist. Ein weiterer Nachteil ist die Vielzahl der Einzelteile, die leicht verloren gehen können oder verwechselt werden können, und durch die der Zusammenbau des Lagers erschwert wird.

Das Vorstehende gilt auch für eine weitere bekannte Ausführungsform, bei der die einzelnen Stahllaufplatten an den Enden abgesetzt sind und in die abgesetzten Abschnitte der Stahllaufplatten Halteringe'eingesetzt werden, die in Nuten des Kunststoffkäfigs eingreifen. Hinzu kommt bei dieser bekannten Ausführung noch, daß die wegen des zur Verfugung stehenden Raumes sehr dünnwandig ausgebildeten Halteringe, die zudem meist noch aus Kunststoff bestehen und aufgeschrumpft werden müssen, sehr leicht zerstört werden und somit ihre Funktion nicht mehr erfüllen können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kugellager für Längsbewegungen der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine hohe Tragfähigkeit aufweist, wobei eine gleichmäßige Kraftübertragung der einzelnen Reihen gewährleistet ist, das aus einfach zu fertigenden und wenigen Teilen be- . steht und ohne großen fertigungstechnischen Aufwand zusammenzubauen ist und schließlich die Laufbahnen einwandfrei in axialer und in Umfangarichtung fixiert.

Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die die Laufbahnen tragenden Schienen jeweils nur an einem Ende miteinander verbunden sind. Die die Laufbahnen tragenden Schienen können nach weiteren Merkmalen der Erfindung entweder mäanderförmig oder durch einen an einem Ende des Kugelkäfigs anliegenden Endring miteinander verbunden sein.

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Durch die erfinderische Maßnahme ist einerseits gewährleistet, daß die einzelnen die Laufbahnen tragenden Schienen eines Lagers unverlierbar und unverwechselbar miteinander verbunden sind, andererseits erlaubt diese Ausführung eine einfache und präzise Herstellung von den Kugeln angepaßten Laufbahnen in den Schienen, durch die die Tragfähigkeit des Lagers erhöht wird. So können beispielsweise die die Laufbahnen tragenden Schienen mit den Verbiixlungsabschnitten, z. B. einem Ring, aus einer ebenen Blechronde gefertigt werden, deren radiale Zungen nach dem Einprägen der Laufbahnen in axialer Richtung umgebogen werden. Die Fertigung aus einer Ronde gewährleistet geringe Dickenabweichungen. Die gleichen Vorteile ergeben sich bei einer Fertigung aus einem ebenen Blechstreifen, der nach dem Einarbeiten der Laufbahnen und dem Ausstanzen der Zwischenräume zu einem Zylinder gerollt wird.

Die die einzelnen Schienen verbindenden Teile und/oder die freien Enden der Schienen werden nach weiteren Merkmalen der Erfindung so ausgebildet, daß eine exakte axiale Fixierung der einzelnen Schienen untereinander und gegenüber dem Kugelkäfig erzielt wird. So können die freien Enden der Schienen mit Vorsprüngen od. dgl. versehen sein, die in entsprechende Hinterschneidungen auf der Mantelfläche des Kugelkäfigs eingreifen. Weiterhin ist es nach einem weiteren Merkmal der Erfindung möglich, die freien Enden der Schienen nach innen abzuwinkein.

Weitere Merkmale der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung einiger in den beigefügten Zeichnungen dargestellter AusfUhrungsbeispiele entnommen werden.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Kugellager für Längsbewegungen in Ansicht

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Lager nach Fig. 1 mit einigen zusätzlichen Einzelheiten bezüglich der axialen Fixierung des Lagers

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Fig. ~$ einen Querschnitt gemäß der Linie III - III nach Fig. 1

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Ronde, aus der die Schienen mit dem die einzelnen Teile verbindenden Ring gefertigt werden

.Fig. 5 eine Ansicht des aus der Ronde nach Fig. 4 gefertigten Werkstückes vor dem Aufschieben auf den Käfig

Fig. 5 a und 5 b Teilschnitte mit der Ausbildung der freien Enden der Schienen

Fig. 6 eine Ansicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kugellagers für Längsbewegungen

Fig. 7 einen Längsschnitt durch das Lager nach der Fig. 6 Fig. 8 einen Querschnitt gemäß Linie VIII - VIII der Fig. 6

Fig. 9 eine Abwicklung der mit einem Endring untereinander verbundenen Schienen des Lagers nach Fig. 6 bis 8 und

Fig. 10 eine Abwicklung der mäanderförmig miteinander verbundenen Schienen.

Das Kugellager für Längsbewegungen nach Fig. 1 - J> besteht aus dem im wesentlichen rohrförmigen Kugelkäfig 1, der mehrere über den Umfang verteilte, in sich geschlossene Kugelführungen aufweist. Jede Kugelführung besteht aus einem Paar an ihren Enden durch halbkreisförmige Übergänge 2 verbundene, in axialer Richtung verlaufende Führungsnuten 3 und 4, in denen die Kugeln 5 geführt und gehalten werden. Die die lasttragenden Kugeln aufnehmenden Führungsnuten J) sind nach innen offen, so daß die Kugeln 5 in Richtung auf eine in die Bohrung 6 des Lagers eingeschobene (nicht dargestellte) Welle od. dgl. hindurchtreten können. Die Führungsnuten J> sind radial nach außen durch die Laufbahnen 7 tragende Schienen 8 abgedeckt, die an einem Ende 9 durch einen Endring 10 miteinander verbunden sind. Dieser Endring 10 ist radial umgebördelt und liegt an der Stirnseite 11 des Kugelkäfigs 1 an. Die freien Enden

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der untereinander durch den Endring 10 verbundenen Schienen 8 sind mit Vorsprüngen 13 versehen, die in entsprechend ausgebildete Hinterschneidungen 14 der Mantelfläche des Kugelkäfigs 1 eingreifen und zusammen mit dem Endring 10 die axiale Fixierung der Schienen übernehmen. Um die radiale Bauhöhe so gering wie möglich zu halten, sind die Schienen 8 in entsprechende Aussparungen des Kugelkäfigs 1 eingelassen. Die Kugellaufbahnen 7 sind, wie aus Fig. 3 und Fig. 4 zu ersehen ist, zusammen mit den Umlenkabschnitten 15 in die Schienen 8 eingeprägt. Dadurch ist es möglich, die Schmiegung zwischen Laufbahn 7 und Kugel 5 zu verbessern, wodurch die Tragfähigkeit des Lagers erhöht wird. Die Führungsnuten 4, die zur Umleitung der aus der belasteten Zone austretenden Kugeln 5 dienen, sind nach außen hin offen, nach innen jedoch verschlossen. Ein kleiner in axialer Richtung verlaufende Vorsprung 16 an einer Seitenfläche der Führungsnut 4 hindert die Kugeln 5 am Herausfallen nach außen. Ein entsprechender Vorsprung kann auch, an der anderen Seitenfläche der Führungsnut 4 vorgesehen werden. Die Seitenwände der Führungsnut 4 werden zweckmäßigerweise nicht radial, sondern parallel zu den Seitenwänden der zugehörigen Führungsnut 3 ausgebildet, so daß - bei Herstellung des Kugelkäfigs durch Gießen oder Spritzen - für die zusammengehörigen Führungsnuten 3 und 4 eines Paares jeweils ein gemeinsamer Schieber verwendet werden kann.

Zur axialen Fixierung des Kugellagers für Längsbewegungen in einer Richtung in einem Gehäuse 17 können aus dem Endring 10 mehrere Lappen 18 ausgeklinkt und radial nach außen abgebogen werden. Die axiale Fixierung des Lagers in der anderen Richtung erfolgt durch einen Sprengring 19 od. dgl., der in einer Ringnut 20 in den freien Enden 12 der Schienen 8 und in der Mantelfläche des Kugelkäfigs 1 eingesetzt ist.

Bei der Herstellung der an einem Ende mit einem Endring 10 verbundenen Schienen 8 wird, wie in Fig. 4 dargestellt, zweckmäßigerweise ausgegangen von einer Ronde, in welche die Laufbahnen 7 und die Übergangszonen 15 eingeschliffen oder eingeprägt werden. Anschließend werden die Zwischenräume zwischen den Schienen 8 ausgestanzt, so daß ein Stern entsteht. Bei dieser Stanz-

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operation entstehen auch die VorsprUnge IJ. Schließlich werden, wie in Fig. 5 dargestellt, die Schienen 8 in axialer Richtung umgebogen. Um das Umbiegen zu erleichtern, ist es zweckmäßig, die Knickzonen 21 durch Materialabnahme oder -Verdrängung zu schwächen. Das in Fig. 5 dargestellte Werkstück. kann nun in einfacher Weise in axialer Richtung über den bereits mit Kugeln gefüllten Kugelkäfig 1 geschoben werden, bis die VorsprUnge 13 in die Hinterschneidungen 14 einrasten.

In den Teilschnitten 5 a und 5 b sind zwei andere Möglichkeiten der Ausbildung der Mittel zur axialen Fixierung der mit dem Endring 10 verbundenen Schienen 8 dargestellt. In Fig. 5 a ist das freie Ende 12 radial nach innen abgesetzt, wodurch eine Schulter 22 entsteht, die hinter eine entsprechende Schulter am Kugelkäfig 1 greift. In Fig. 5 b ist das freie Ende 12 radial nach innen abgewinkelt. Die abgewinkelten Lappen 23 hintergreifen die Stirnfläche des Kugelkäfigs 1 und fixieren somit die mit dem Endring 10 verbundenen Schienen 8 in axialer Richtung.

In den Fig. 6 bis 9 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Für gleiche Teile wurden dabei die Bezugsziffern des in Fig. 1 bis 5 dargestellten Beispieles verwendet.

Die die Laufbahnen 7 tragenden Schienen 8 und der diese verbindende Endring 10 sind hier - wie aus Fig. 9 zu ersehen ist - aus einem ebenen Blechstreifen gefertigt, der nach dem Einarbeiten der Laufbahnen 7 und der Umlenkzonen 15 kammförmig ausgestanzt wird. Dieses kammförmige Werkstück 24 wird dann in Zylinderform gerollt und gegebenenfalls an den Stoßstellen verschweißt. Dieses Werkstück 24 wird dann auf den Kugelkäfig 1 aufgeschoben, wobei die angeschnäbelten freien Enden 12 der Schienen 8 in entsprechende Ausnehmungen 25 des Kugelkäfigs 1 eingreifen. Dadurch wird ein radiales "Aufgehen" der Schienen verhindert. Die über den Endring 10 hinausragenden kurzen Fortsetzungen 8' der Schienen 8 greifen in entsprechende Ausnehmungen im Kugelkäfig 1 ein und dienen zur Verdrehsicherung.

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Zur axialen Fixierung der mit dem Endring 10 verbundenen Schienen 8 dient eine in dem Kugelkäfig 1 vorgesehene Ringnut 26, in die der Endring 10 einfedert. Zur Erleichterung des Einfederns ist der Kugelkäfig 1 im Bereich der Stirnseite 27 mit einer ringförmigen Ausnehmung 28 versehen, durch die dieser Endabschnitt des Kugelkäfigs .1 federnd nachgiebig gestaltet wird. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel dient die innere Ringzone 29 als Abdichtung des Lagers. Die Dichtlippe 30 schleift auf der (nicht dargestellten) Welle und verhindert wirkungsvoll das Austreten von Schmiermittel und das Eindringen von Schmutz. In der unteren Hälfte von Fig. 7 ist eine andere Art der Abdichtung dargestellt. Ein besonderer mit einer Dichtlippe versehener Ring 32 aus geeignetem Dichtungsmaterial ist in der Art eines Druckknopfverschlusses mit axialen, an den Enden verdickten Vorsprüngen 33 versehen, die in entsprechende stirnseitige Löcher Jak des Kugelkäfigs 1 einrasten.

In Fig. 10 ist eine Abwicklung eines weiteren Ausführungsbeispieles für den die Laufbahnen 7 tragenden Körper dargestellt. Die die Laufbahnen 7 tragenden Schienen 8 sind mäanderförmig, d. h. abwechselnd an den gegenüberliegenden Enden miteinander verbunden. Auch dieser mäanderförmige Körper kann in einfacher Weise aus einem ebenen Blechstreifen gefertigt und dann in eine Zylinderform gerollt auf den Kugelkäfig 1 aufgeschoben werden. Die Verbindungsabsehnitte 35 können in entsprechende Ausnehmungen im Kugelkäfig 1 einrasten und so die axiale Fixierung der Schienen 8 bewerkstelligen.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist noch eine Reihe von Abänderungen möglich, von denen nachstehend einige wesentliche aufgeführt werden sollen. So kann der die Schienen 8 verbindende Endring 10 ebenso wie auch der Kugelkäfig 1 geschlitzt ausgeführt werden, um ein spieleinstellbares Lager zu erhalten. Durch Ausstanzen von Aussparungen in dem Endring im Bereich der Ansatzstellen für die Schienen kann eine gewisse Nachgiebigkeit erzielt werden. Die Schienen 8 können am Mantel im Bereich der Laufbahnen durch Ausnehmungen od. dgl. elastisch nachgiebig gestaltet werden. Ferner ist es bei gewissen

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Einbaufällen sinnvoll, die Schienen 8 am Mantel, d. h. an der der Laufbahn gegenüberliegenden Fläche, in Achsrichtung ballig auszuführen, d. h. nach den Enden zu abzuschrägen, um eine Einstellbarkeit des Lagers zu erreichen oder Kantenpressungen zu vermeiden. Schließlich soll noch erwähnt werden, daß eine Beschränkung auf bestimmte Werkstoffe, wie z. B. Stahlblech für die Schienen, nicht beabsichtigt ist. Selbstverständlich können hierfür auch andere Werkstoffe, wie z. B. Kunststoffe, Verwendung finden, auf die beispielsweise im Bereich der Laufbahnen eine Metallschicht aufgedampft wird. In gleicher Weise ist es möglich, den Kugelkäfig aus Kunststoff oder einem anderen Material zu fertigen.

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Claims

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Patentansprüche

1. !Kugellager für Längsbewegungen, bestehend aus einem Kugelkäfig mit

mehreren über den Umfang verteilten, in sich geschlossenen Kugelführungen, die paarweise zusammengehörige, an ihren Enden ineinander übergehende, in axialer Richtung verlaufende Führungsnuten für die Kugeln aufweisen, wobei jeweils eine Führungsnut eines Paares zum Durchtritt der Kugeln nach innen offen und zur Abstützung der Kugeln nach außen durch Laufbahnen tragende Schienen abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Laufbahnen (7) tragenden Schienen (8) jeweils nur an einem Ende (9) miteinander verbunden sind.

2. Kugellager für Längsbewegungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Laufbahnen (7) tragenden Schienen (8.) mäanderförmig miteinander verbunden sind.

3· Kugellager für Längsbewegungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Laufbahnen (7) tragenden Schienen (8) durch einen an einem Ende des Kugelkäfigs (l) anliegenden Endring (10) miteinander verbunden sind.

k. Kugellager für Längsbewegungen naeh einem der Ansprüche 1-3* dadurch gekennzeichnet, daß die die Schienen (8) verbindenden Teile (10, 35) und/oder die freien Enden (12) der Schienen (8) mit Mitteln zur axialen Fixierung der Laufbahnen untereinander und gegenüber dem Kugelkäfig (l) versehen sind.

5· Kugellager für Längsbewegungen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle oder einige der die Laufbahnen (7) tragenden Schienen (8) an ihrem freien Ende (12) mit Vorsprüngen (13) od. dgl. versehen sind, die in entsprechende Hinterschneidungen (14) auf der Mantelfläche des Kugelkäfigs (l) eingreifen.

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6. Kugellager für Längsbewegungen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schiene (8) an ihrem freien Ende (12) nach innen abgewinkelt ist und die entsprechende Stirnseite des Kugelkäfigs (l) umgreift.

7· Kugellager für Längsbewegungen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das abgewinkelte Ende (23) in eine stirnseitige Ausnehmung des Kugelkäfigs (l) eingreift.

8. Kugellager für Längsbewegungen nach einem der Ansprüche 4 - J₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkäfig (l) aus seiner Mantelfläche mit Aussparungen od. dgl. {26) versehen ist, in welche die die Schienen (8) verbindenden Abschnitte (35) bzw. der Endring (10) eingreift.

9· Kugellager für Längsbewegungen nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Endring (10) bzw. ein die Schienen (8) verbindender Abschnitt (35) geschlitzt ist.

10. Kugellager für Längsbewegungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (8) an der äußeren (Mantel-) Fläche in axialer Richtung ballig ausgebildet sind.

11. Kugellager für Längsbewegungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (8) an der äußeren (Mantel-) Fläche mit Ausnehmungen od. dgl. versehen sind.

12. Kugellager für Längsbewegungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkäfig (l) an den Enden im Bereich der Bohrung mit Dichtlippen (30, 31) versehen ist.

13· Kugellager für Längsbewegungen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden des Kugelkäfigs (l) mit Dichtlippen (30, 31) versehene Ringe (32) angeordnet sind.

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l4. Kugellager für Längsbewegungen nach einem der Ansprüche 3 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (8) und der diese verbindende Endring (lO) aus einer ebenen Ronde gefertigt sind, deren Zungen in axialer Richtung umgebogen sind.

15· Kugellager für Längsbewegungen nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (8) und die diese verbindenden Abschnitte (35) bzw. der Endring (10) aus einem ebenen Blechstreifen gefertigt sind, der nach dem Einarbeiten der Laufbahnen und dem Ausstanzen der Zwischenräume zu einem Zylinder gerollt wird.

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