DE2403654A1

DE2403654A1 - Laengsfuehrungslager

Info

Publication number: DE2403654A1
Application number: DE2403654A
Authority: DE
Inventors: Albert R Mcclosky
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1973-02-22
Filing date: 1974-01-25
Publication date: 1974-08-29
Also published as: ATA141274A; FR2219330B3; FR2219330A1; BE811052R; NL7400922A; AU6433374A; GB1420880A; AT329932B; CH575083A5; BR7401298D0; US3901567A

Description

Pittsburgh, Pennsylvania 15219
V.St.A.

unser Zeichen: R 822

Längsführungslager

Die Erfindung bezieht sich auf Längsführungslager, die entlang einer Welle mit kreisförmigen! Querschnitt bewegt werden können. Insbesondere betrifft die Erfindung Längsführungslager, die an einer Welle montiert werden können und die eine äußere Hülse und eine innere Hülse aufweisen, welche konzentrisch innerhalb der äußeren Hülse sitzt, wobei eine Anzahl von Führungen vorgesehen ist, die Bahnen für den Umlauf von Kugeln zwischen diesen Hülsen und der Welle während der Bewegung zwischen Welle und Längsführungslager bilden, wobei die Kugeln während eines Teiles ihres Umlaufes gegen die Welle und die innere Oberfläche der äußeren Hülse in einer Anzahl von Laufbahnoberflächen anliegen, die in dieser vorgesehen sind, wobei ein glatter Übergangsabschnitt, der keine abrupten Richtungsänderungen für die Kugeln bildet, mit den Enden der Laufbahnoberflächen verbunden ist, damit die Kugeln in glatter Weise den Abschnitt ihres

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Umlaufes beginnen oder beenden können» in demdie Kugeln sich in Kontakt mit der Welle und den Laufbahnoberflächen befinden.

Es sind zahlreiche Längsfuhrungslager mit umlaufenden Kugeln bekannt. Die bekannten Längsführungslager sind einem hohen Verschleiß ihrer Teile ausgesetzt. Zusätzlich sind diese bekannten Längsführungslager kompliziert im Aufbau und in der Herstellung teuer. Ein vorzeitiger Verschleiß kann beispielsweise auftreten, wenn die Kugeln des Längsführungslagers in ihrerUmlaufbahn abrupte Richtungsänderungen durchführen. Derartige abrupte Rxchtungsänderungen werden typischerweise an den Stellen erzeugt, an denen die Kugeln den Teil ihrer Umlaufbahn beginnen oder enden, in dem sie sich in Kontakt mit der Welle und den Laufbahnoberflächen befinden, die in der inneren Oberfläche der äußeren Hülse des Längsführungslagers vorgesehensind. Es wurde festgestellt, daß eine Materialermüdung im allgemeinen an den Enden der verschiedenen Laufbannoberflächen auftritt-, die in der inneren Oberfläche der äußeren Hülse vorgesehen sind. Diese Ermüdung führt zum endgültigen Ausfall des Längsführungslagers sowie zu einem Zerkratzen der Welle, auf den sich das Lager in Längsrichtung bewegt. Dies kann zu sehr teueren Ausfallzeiten der Maschine oder der Vorrichtung führen, wobei der das Längsführungslager verwendet wird, und ferner ist es möglich, daß nicht nur das Längsführungslager ausgetauscht werden muß, sondern auch die zugeordnete Welle.

Es ist daher ein Hauptziel der Erfindung, ein Längsführungslager zu schaffen,- das an einer Welle montiert werden kann, und welches eine äußere Hülse und eine innere Hülse aufweist, die konzentrisch in der äußeren Hülse sitzt, wobei eine Anzahl von Führungen vorgesehen ist, die Bahnen für das Umlaufen von Kugeln zwischen den Hülsen und der Welle bilden, und zwar während einer Bewegung zwischen der Welle und dem Längsführungslager, wobei diese Kugeln während eines Teiles ihres Umlaufes die Welle und die innere Oberfläche der äußeren Hülse längs einer Anzahl v^ron Laufbahnoberflächen berühren, die in dieser Oberfläche

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vorgesehen sind, wobei ein glatter Übergangsabschnitt, der keine abrupte Richtungsänderung der Kugeln hervorruft, mit den Enden der Laufbahnoberflächen verbunden ist, um zu ermöglichen, daß die Kugeln in glatter Weise den Teil ihrer Umlaufbahn beginnen oder beenden, in dem sich die Kugeln in Kontakt mit der Welle und den Laufbahnoberflächen befinden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Längsfuhrungslager zu schaffen, bei welchem der übergangsabschnitt zwischen den Laufbahnoberflächen, der die Kugeln in ihre wirksame Stellung hinein-und aus dieser herausführt, durch eine Kurve gebildet wird, die im wesentlichen tangential zur Laufbahnoberfläche verläuft und die in eine Aussparung mündet, die an jedem Ende der inneren Oberfläche der äußeren Hülse vorgesehen ist.

Es ist ferner ein Ziel der Erfindung, ein hochwirksames Längsführungslager zu schaffen, das auf billige Weise hergestellt werden kann und das im Aufbau und in der Gestaltung einfach ist.

Weiterhin ist es ein Ziel der Erfindung, ein Längsführungslager zu schaffen, das unter Verwendung von automatisierten Massenfertigungstechniken hergestellt werden kann.

Die Erfindung betrifft somit ein Längsführungslager, welches an einer Welle montiert werden kann und welches eine äußere Hülse und eine innere Hülse aufweist, die konzentrisch in der äußeren Hülse sitzt, wobei eine Anzahl von Führungen vorgesehen ist, die Bahnen für den Umlauf von Kugeln zwischen den Hülsen und der Welle während einer Bewegung zwischen der Welle und dem Längsführungslager bilden, wobei die Kugeln während eines Abschnittes ihrer Umlaufbahn die welle und die innere Oberfläche der äußeren Hülse längs einer Anzahl von Laufbahnoberflächen berühren, die an der inneren Hülse vorgesehen sind und wobei ein glatter Übergangsabschnitt, der keine abrupte Richtungsänderung für die Kugeln bildet, mit den Enden der Laüfbahnoberflachen verbunden ist, um zu ermöglichen, daß die Kugeln glatt

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und stoßfrei den Abschnitt ihrer Umlaufbahn beginnen oder beenden, in dem sich die Kugeln in Kontakt mit der Welle und den Laufbahnoberflächen befinden. '

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Längsführungslagers, welches an einer Welle montiert ist und

Fig. 2 eine Schnittansicht der äußeren Hülse des in Fig. I dargestellten Längsführungslagers.

In den Fig. 1 und 2 ist ein verbessertes Längsführungslager dargestellt, wobei dieses allgemein mit 10 bezeichnet ist. Das Längsführungsführungslager kann insbesondere für eine lineare Verschiebung an einer Welle 12 gelagert sein. Das Längsführungslager weist eine äußere Hülse 14 und eine innere Hülse 16 auf. Die innere Hülse 16 sitzt konzentrisch innerhalb der äußeren Hülse 14. Die äußere Oberfläche der inneren Hülse 16 kann ein Polyeder sein und eine Anzahl von axial sich erstreckenden ebenen Oberflächen aufweisen, die nicht dargestellt sind.

Die innere Hülse 16 ist ferner mit einer Anzahl von geschlossenen Umlaufführungen 18 ausgerüstet, die Bahnen für den Umlauf der Lastaufnahmekugeln 20 bilden. Die innere Oberfläche der äußeren Hülse 1*1 kann ebenfalls polyedrisch sein. Die innere Oberfläche der äußeren Hülse 14 weist eine Anazhl von axial sich erstreckenden ebenen Oberflächen auf. Die Form der inneren Oberfläche der äußeren Hülse 14 entspricht im allgemeinen der Form der äußeren Oberfläche der inneren Hülse 16. Die äußere Oberfläche der inneren Hülse 16 kann in eine Registerlage mit der inneren Oberfläche der äußeren Hülse an den entsprechenden axial sich erstreckenden ebenen Oberflächen gebracht sein.

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Eine Anzahl von axial sich erstreckenden Lagerlaufbahnen 22 kann an der inneren Oberfläche der äußeren Hülse 14 vorgesehen sein.

Halterungen, wie beispielsweise Schnappringe 24 sind an jedem Ende des Längsfuhrungslagers 10 vorgesehen, um die innere Hülse 16 in der äußeren Hülse 14 zu verankern, wodurch die Betriebsfähigkeit des Längsfuhrungslagers IO aufrechterhalten wird. Die Schnapp- oder Sprengringe 24 halten die axiale Stellung der inneren Hülse 16 bezüglich der äußeren Hülse 14 aufrecht, während die iregisterhaltige Lage der axial sich erctrekkenden ebenen Oberflächen der inneren Hülse 16 und der äußeren Hülse 14 die radiale Stellung der inneren Hülse 16 gegenüoer der äußeren Hülse 14 aufrechterhält.

Die äußere Oberfläche der äußeren Hülse kann im wesentlichen zylindrisch ausgebildet sein und kann Ringnuten 26 aufweisen. Diese Nuten 26 können Halterungen, wie beispielsweise nicht dargestellte Schnappringe aufnehmen, mit denen das Längsfuhrungslager 10 innerhalb einer Buchse oder einem ähnlichen nicht dargestellten Gehäuse befestigt werden kann.

Die erfindungsgemäße Verbesserung eines derartigen Längsfuhrungslagers betrifft hauptsächlich den Aufbau der äußeren Hülse 14 und insbesondere die innere Oberfläche dieser äußeren Hülse 14. Wie bereits dargelegt und wie aus Fig. 2 zu erkennen, weist die innere Oberfläche der äußeren Hülse 14 eine Anzahl von axial sich erstreckenden Laufbahnoberflächen 22 auf. Diese Oberflächen bilden die Lageroberflächen für die Kugeln 20, wenn sich diese in ihrer aktiven oder Arbeitslage befinden. Diese aktive Lage kann als der Teil der Umlaufbahn der Kugeln 20 bezeichnet werden, in dem sich die Kugeln in Betriebskontakt sowohl mit den Laufbahnoberflächen 22 als auch mit der äußeren Oberfläche der Welle 12 befinden. Der Fig. 2 ist zu entnehmen, daß die innere Oberfläche der äußeren Hülse mit Aussparungen 28 an jedem Ende

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der inneren Oberfläche der äußeren Hülse 14 ausgerüstet ist. Diese Aussparungen 28 ermöglichen es den Kugeln, sich in die aktive Stellung hineinzubewegen und aus der aktiven Stellung heraus. Dies bedeutet, daß die Kugeln 20 ihre passive Stellung beginnen oder beenden, wenn sie sich über die Aussparungen hinweg bewegen. Die passive Stellung der Kugeln 20 kann als der Teil der Umlaufbahn bezeichnet werden, in der siel» die Kugeln nicht in Kontakt mit der äußeren Oberfläche der Welle und den axial sich erstreckenden Laufbahnen 22 befinden. Wie bereits dargelegt, ist es von Bedeutung, daß die Kugeln 20 einen glatten oder stoßfreien übergang aus ihrer aktiven in ihre passiven Stellungen und umgekehrt durchführen. Es ist ein Übergangsabschnitt 30 zwischen dan Aussparungen 28 und den axial sich erstreckenden Laufbahnen 22 vorgesehen, der einen solchen glatten und stoßfreien übergang für die umlaufenden Kugeln er- möglicht. Es ist kritisch, daß die öbergangsabschnitte keine abrupten Richtungsänderungen für die Kugeln aufweisen, wenn sie sich in ihre aktive Stellung oder aus dieser heraus bewegen. Der glatte und stoßfreie übergang kann demgemäß durch eine Kurve gebildet oder bestimmt werden, die tangential zur Laufbahnoberfläche verläuft und die in die Aussparung 28 übergeht oder einmündet. Eine Anzahl von HerstellungsEiethoden kann verwendet werden, um diesen glatten, stoßfreien Übergangsabschnitt 30 herzustellen. Das nicht dargestellte Läppwerkzeug kann abrasive imprägnierte Holzteile oder abrasive oder imprägnierte Lederteile oder Kunststoffteile oder andere abrasive Produkte aufweisen. Eine andere Arbeitsweise zur Erzeugung des glatten Übergangsabschnittes 30 kann unter Verwendung eines geeignet geformten weichen Seilmaterials durchgeführt werden, welches mit einem abrasiven Material imprägniert ist. Das so imprägnierte Seil-Oder Strangmaterial kann über die innere Oberfläche der äußeren Hülse m hinweg geführt werden und gegenüber dieser hin- und herbewegt werden. Das festsitzende abrasive Material hont die Laufbahnoberflächen 22 und läßt gleichzeitig die Kanten der Laufbahnoberflächen übergehen, um den glatten und stoßfreien

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Übergangs ab schnitt 30 zu erzeugen. Eine andere Verfahrensweise zur Erzeugung des glatten Übergangsabschnittes 30 kann darin bestehen, ein geeignet geformtes Rad zu verwenden oder eine geeignete geformte Schleifeinrichtung. Es ist wichtig, zu be- merken, daß bei den verschiedenen Arbeitsweisen, die zur Erzeugung des glatten Überganges 30 verwendet werden, diese so eingestellt werden, daß sich Grate oder Rücken bilden oder daß geringe Änderungen im Übergangsabschnitt 30 am Ende des Verfahrens bleiben. Dies kann typischerweise auftreten, falls der glatte und stoßfreie Übergangsabschnitt 30 als eine Zwischenstufe bei der Herstellung der inneren Oberfläche der äußeren Hülse I¹J ausgebildet wird. Es ist demgemäß vorteilhaft, den glatten Übergangsäbschnitt 30 herzustellen, nachdem die anderen Oberflächen der inneren Hülse 14 hergestellt sind oder diesen glatten übergangsaoschnitt in Kombination mit der letzten Herstellungsstufe auszubilden, d. h. beispielsweise beim Honen der axial sieh erstreckenden Laufbahnoberflachen 22.

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Claims

— σ — Patentansprüche

1. Längsführungslager, welches an einer Welle montiert werden kann, mit einer äußeren Hülse und einer inneren Hülse, die konzentrisch in der äußeren Hülse sitzt, wobei eine Anzahl von Laufbahnen bildenden Führungen für den Umlauf von Kugeln zwischen den Hülsen und der Welle vorgesehen sind und zwar während einer Bewegung zwischen der Welle und dem Längsführungslager, wobei die Kugeln während eines Teiles ihrer Umlaufbahn die Welle und die innere Oberfläche der äußeren Hülse an einer Anzahl von Laufbahnoberflächen berühren, die in dieser äußeren Hülse vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein glatter Übergangsabschnitt 30, der keine abrupten Richtungsänderungen für die Kugeln bildet, mit den Enden der Iaufbahnoberflachen verbunden ist, um zu ermöglichen, daß die Kugeln glatt und stoßfrei ihren Teil der Umlaufbahn beginnen oder beenden, in dem die Kugeln in Kontakt mit der Welle und den Laufbahnoberflächen stehen. .

2. Längsführungslager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die glatte und stoßfreie Übergangsstelle durch eine Kurve bestimmt oder gebildet wird, die tangential zu den Laufbahnoberflächen verläuft und die glatt und stoßfrei in ringförmige Aussparungen übergeht, die an jedem Ende der inneren Oberfläche der äußeren Hülse vorgesehen sind.

3. Verfahren zur Herstellung der inneren Oberfläche einer äußeren Hülse eines Längsführungslagers nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich zwischen einer Anzahl von axial sich erstreckenden Laufbahnoberflächen und ringförmigen Aussparungen, die an den Enden der inneren Oberflächen der äußeren Hülse vorhanden sind, durch ein Läppwerkzeug erzeugt wird und zwar nachdem im wesentlichen alle anderen Oberflächen der inneren Hülse hergestellt sind.

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