DE2614158C2 - Kugelbüchse - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kugelbüchse, bestehend aus einer Außenhülse, die in der Bohrung am Umfang verteilt mehrere axial verlaufende, die Laufbahnen für die Kugeln der belasteten Zone bildende Vorsprünge besitzt, und einem in der Hülse angeordneten und ii, Umfangsrichtung festgelegten Kugelkäfig, der am Umfang verteilt mehrere aus geradlinig und axial verlaufenden Führungsbahnen und diese Führungsbahnen paarweise miteinander verbindenden halbkreisförmigen Umlenkbahnen bestehenden Kugelführungen für die Aufnahme von endlosen Kugelreihen aufweist, wobei die die Kugeln der belasteten Zonen führenden axial verlaufenden Führungsbahnen des Käfigs zum Durchtritt der Kugeln nach innen offen sind und in der Bohrung der Außenhülse an beiden Enden im Bereich der halbkreisförmigen Umlenkbahnen geneigte, sich zu den Enden der AußenhUlse hin erweiternde Flächen anschließen.

Kugelbüchsen dieser Art sind in vielen Ausführungsformen bekannt. Bei der in der CH-PS 4 42 880 beschriebenen Kugelbüchse liegen die halbkreisförmigen Umlenkbahnen im wesentlichen innerhalb der zylindrischen Endabschnitte der Außenhülse. Die die Rücklaufbahnen bildenden axialen Nuten innerhalb der Außenhülse sind so tief in die Bohrung dieser Außenhülse eingearbeitet, daß sie an den Enden in die zylindrischen Abschnitte auslaufen.

Zwischen den vorstehenden, die Laufbahnen für die tragenden Kugeln bildenden Abschnitten der Außenhülse und den zylindrischen Endabschnitten sind geneigte Rampen vorgesehen, über die die Kugeln beim Ein- bzw.

ίο beim Auslauf in die bzw. aus der tragenden Zone laufen müssen. Dabei haben die Kugeln die quer zu ihrer Laufrichtung verlaufenden Kanten zu überqueren, die relativ scharf sind und somit sehr leicht zu Geräuschbildung und zu Verschleiß führen. Ferner wird bei dieser j bekannten Ausführung eine kontinuierliche Umlenkung der Kugeln nicht erreicht Im Scheitelpunkt der halbkreisförmigen Umlenkzone tritt die Kugel nämlich in eine Art Beharrungszustand ein. Aufgrund dieses Beharrens der Kugeln im Scheitelpunkt der halbkreisförmigen Umlenkzone, die ja in den zylindrischen Abschnitten liegt, tritt ein erhöhter Staudruck auf die nachfolgenden Kugeln im Rücklaufkanal auf, so daß im Scheitelpunkt der Umlenkzone starker Verschleiß auftritt, wodurch auf beiden Seiten des Rücklaufkanals Einbuchtungen durch die gebremsten und seitwärts gedrückten Kugeln entstehen.

In der CH-PS 2 53 779 ist in Fig.9 bis 11 eine Kugelbüchse beschrieben, bei der der Rücklaufkanal als eine sich über die gesamte Länge der Außenhülse erstreckende Längsnut ausgebildet ist Der tragende Abschnitt für die Kugeln besteht aus einer zylindrischen Fläche, die au den Enden in eine keglig sich nach außen erweiternde Fläche übergeht Die Rücklaufkanäle verlaufen geradlinig durch die schrägen Flächen hindurch, wobei der Grund dieser Längsnut auf dem gleichen Durchmesser liegt wie die Endzone der schrägen Fläche. Dadurch entstehen im Bereich der schrägen Endflächen an den Rändern der Längsnut Kanten, die die Kugeln bei der \Jmlenkung überlaufen müssen. Dadurch kommt es zu Stoßen und Geräuschsowie Verschleißbildung.

In der FR-PS 2172 684 ist eine Kugelbüchse dargestellt, bei der im Anschluß an die die Kugellaufbahnen für die tragenden Kugeln aufweisenden Vorsprünge

konische Übergangsflächen vorgesehen sind, in deren Bereich die Kugeln umgelenkt werden. Hier sind in der Bohrung der AußenhUlse jeweils zwei Arten von Vertiefungen eingearbeitet, nämlich die Rillen für die tragenden Kugeln und die Rillen für Kugeln in der Rücklaufzone. Diese Rücklaufzone erstreckt sich durch die schräg verlaufenden Flächen hindurch. Damit entstehen auch hier im wesentlichen axial verlaufende Kanten, über die die Kugeln beim Umlauf laufen müssen.

Bei der Kugelbüchse nach der DE-PS 19 16 164 sind die die Laufbahnen für die Kugeln der belasteten Zone bildenden Vorsprünge vorzugsweise durch Prägen gebildet, wobei sie sich, jeweils ausgehend von einer in Büchsenlängsrichtung langgestreckten, im wesentlichen rechteckigen Basisfläche, an der Hülseninnenseite gegen das Kugelbüchsenzentrum hin allseitig pyramidenstumpfartig bis zu jeweils einer langgestreckten, zu der Basisfläche im wesentlichen parallelen Kugellauffläche verengen. Um die stoßartigen Erschütterungen der Kugeln beim Auflaufen auf die Vorsprünge oder beim Ablaufen von den Vorsprüngen auf ein Minimum zu reduzieren oder möglichst ganz zu eliminieren, werden bei dieser bekannten Ausführung die geraden Bahnteile

der Kugellaufbahnen im Käfig etwa in gleicher Länge ausgeführt wie die Kugellaufflächen der Vorsprünge und die gekrümmten Bahnteile des Käfigs verlaufen, so daß die Kugeln beim Auflaufen auf die Vorsprünge und beim Ablaufen von den Vorsprüngen über die entsprechenden Eckpunktbereiche der Basisfläche der Vorsprünge geführt werden. Diese bekannte Ausführung garantiert wohl optimale Laufbahnverhältnisse und Umlenkung auf kleinstem Raum, eine kontinuierliche Umlenkung findet jedoch auch hier nicht statt Durch die relativ hohe Geschwindigkeit, die in der Rücklaufzone herrscht, wird die Kugel, bevor sie auf die Rampe aufsteigt, zusätzlich stark nach außen gedruckt, weil die Kugel ja bestrebt ist, auf gleicher Ebene weiter zu laufen. Im Scheitelpunkt der halbkreisförmigen Umlenkzone tritt die Kuge? auch hier in eine Art Beharrungszustand ein. Es treten also auch hier die bereits weiter obengenannten Nachteile auf. Im Scheitelpunkt der Umlenkzone tritt starker Verschleiß auf und auf beiden Seiten des Kanals entstehen Einbuchtungen durch die gebremsten und seitwärts weggedrückten Kugeln. Dieselben Erscheinungen treten auch auf der Seite der Kugelbüchse auf, auf der die Kugeln aus den Laufbahnen austreten und in die Rückführbahnen umgelenkt werden. Hier zeigt sich insbesondere Verschleiß im Endbereich der Laufbahnen.

Durch die DE-AS 12 13 174 ist eine Kugelbüchse bekanntgeworden, bei der der Käfig in Umfangsrichtung nicht festgelegt ist und alle axial verlaufenden Abschnitte der Führungsbahnen im Käfig zum Durchtritt der Kugeln nach innen offen sind.

Eine Ausführung, bei der alle axial verlaufenden Führungsbahnen im Käfig nach innen offen sind, ist auch durch die DE-OS 25 58 196 vorgeschlagen worden. Die dort beschriebene Kugelbüchse weist, insbesondere um die Kugellaufbahnen zu verlegen und dadurch die Lebensdauer der Vorrichtung zu vervielfachen, Mittel zur Lageeinstellung des Käfigs gegenüber der Außenhülse auf. Damit sollen Mehrfach-Polarstellungen des Käfigs gegenüber der Außenhülse wählbar und einstellbar sein, wobei jede Polarstellung einer festgelegten Bahn der mit der Welle in Berührung stehenden Kugeln auf den Arbeitsbereichen der Außenhülse entspricht. Die Außenhülse dieser vorgeschlagenen Kugelbüchse weist an ihren Enden innere Bereiche in Form einer Kegelstumpffläche auf, welcher Aufstiegsund Abstiegsrampen für die Kugeln gegenüberliegen, die in den Endbereichen des Käfigs angebracht sind, wobei die Aufstiegs- und Abstiegsrampen derart in den so Käfig eingearbeitet sind, daß der höchste Punkt der Kugeln auf der gesamten Länge des Laufes in den Rampen mit einem konstanten Abstand von den Kegelstumpfflächen verbleibt. Auch bei dieser vorgeschlagenen Ausführung findet kein stetiger Übergang zwischen den einzelnen Bereichen in der Umlenkzone statt, sondern es erfolgt am Abstiegspunkt ein sprungartiger Übergang, der die bereits mehrfach erwähnten Nachteile der bekannten Ausführungen mit sich bringt

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Kugelbüchse der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die eine optimale Laufbahnlänge aufweist und dabei gleichzeitig einen gleichmäßigen und verschleiß- und störungsfreien Umlauf in der Umlenkzone gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß sich die geneigten Flächen in der Bohrung der Außenhülse an beiden Enden im Bereich der halbkreisförmigen Umlenkbahnen sowohl an die geradlinigen und axial verlaufenden Führungsbahnen der tragenden Laufbahnen als auch an die entsprechenden Führungsbahnen der Rücklaufbahnen anschließen und somit am Ende der tragenden Laufbahnen als auch der Rücklaufbahnen schräge Rampen entstehen, wobei die geneigten Flächen im Bereich der axialen Verlängerung der Rücklaufbahnen außerhalb eines Zylinders liegen, der durch den Grund der Rücklaufbahnen geht, daß diese geneigten Flächen stufenlos ineinander übergehen und so angeordnet sind, daß der Schnittpunkt der halbkreisförmigen Umlenkbahn mit der Mittellinie der tragenden Laufbahn noch in der geneigten Fläche liegt

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung können die geneigten Flächen durch eine einzige in die Endbereiche der Außenhülse eingearbeitete umlaufende Ringnut mit geneigter Seitenfläche gebildet werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kugelbüchse dargestellt sowie ein Schema der Abrollverhältnisse dieser erfindungsgemäßen Kugelbüchse den Abrollverhältnissen bei einer Kugelbüchse nach dem Stand der Technik gegenübergestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Kugelbüchse,

F i g. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der in F i g. 1 gezeigten Kugelbüchse,

F i g. 3 eine Draufsicht von innen auf ein aus der Außenhülse ausgeschnittenes Segment, das den Endabschnitt einer geschlossenen Kugelführung erkennen läßt

Fig.4 eine Draufsicht auf die Umlenkzone einer Kugelbüchse nach dem Stand der Technik und

Fig.5 eine Draufsicht auf die Umlenkzone der erfindungsgemäßen Kugelbüchse.

Die in F i g. 1 bis 3 dargestellte Kugelbüchse weist eine Außenhülse 1 und einen zwischen der Außenhülse ■jnd der Welle 2 angeordneten Kugelkäfig 3 auf. Der Kugelkäfig 3 enthält am Umfang verteilt mehrere aus geradlinig und axial verlaufenden Führungsbahnen 4 und 5 und diese Führungsbahnen 4 und 5 paarweise miteinander verbindende halbkreisförmige Umlenkbahnen 6 und 7 bestehende Kugelführungen für die Aufnahme endloser Reihen von Kugeln 8 auf. Die Außenhülse 1 ist in der Bohrung mit mehreren am Umfang verteilten axial verlaufenden, die Laufbahnen 9 für die Kugeln 8 der belasteten Zone bildenden Vorsprüngen IU versehen. Zwischen den einzelnen Vorsprüngen 10 sind die Rücklaufbahnen 11, die auf einem größeren Durchmesser als die Laufbahnen 9 auf den Vorsprüngen 10 liegen, angeordnet. Auf diese Weise werden die Kugeln 8 im Bereich der Rücklaufbahnen 11 außer Kraftschluß mit der Welle 2 gebrecht und können yo entgegen der allgemeinen Bewegungsrichtung der Kugelbüchse zurücklaufen.

In der Bohung der Außenhülse 1 sind an beiden Enden im Bereich der halbkreisförmigen Umlenkbahnen 6 und 7 jeweils an die geradlinigen Fühnjngsbahnabschnitte 4 und 5 anschließend geneigte, sich zu den Enden der Außenhülse 1 hin erweiternde Flächen 12 vorgesehen, die stufentos ineinander übergehen. Beim dargestellten Ausiührungsbeispiel werden die geneigten Flächen 12 durch eine einzige in die Endbereiche der Außenhülse 1 eingearbeitete umlaufende Ringnut 13 mit geneigter Seitenfläche gebildet Der Grund dieser

Ringnut 13 liegt dabei auf einem Durchmesser, der größer ist als die lichte Weite zwischen zwei diametral gegenüberliegenden Rücklaufbahnen II. Auf diese Weise entsteht, wie insbesondere aus F i g. 2 zu ersehen ist, sowohl am Ende der Rücklaufbahn 11 als auch am Ende der Laufbahn 9 auf den Vorsprüngen 10 eine schräge Rampe 12, auf der praktisch die gesamte Umlenkung der Kugeln 8 beim Ein- und Auslauf in die Laufbahnen 9 stattfindet.

Wie aus F i g. 3 zu ersehen ist, ist es zweckmäßig, die geneigten Flächen so anzuordnen, daß die Kugeln 8 beim Einlauf in die gerade Führungsbahn 5 sich noch auf der geneigten Fläche 12 befinden, oder mit anderen Worten gesagt, daß der Schnittpunkt der halbkreisförmigen Umlenkbahn 6 mit der Mittellinie der Laufbahn 9 noch im Bereich der geneigten Flächen 12 liegt. Das hat den Vorteil, daß die Kugel beim Einlauf bereits in die gerade Laufrichtung gebracht wird, ohne daß sie gleich belastet wiiu. Dauiifcii wiiu uei summ bei lien bekannten Kugelbüchsen auftretende Verschleiß aufgrund der »Bohrreibung« der Kugel vermieden. Die geringfügige Verkürzung der tragenden Länge der Laufbahn 9 ist dabei praktisch ohne Einfluß auf die Tragfähigkeit.

In F i g. 4 ist eine Draufsicht auf die Umlenkung einer Kugelbüchse nach dem Stand der Technik dargestellt. Wie bereits in der Einleitung beschrieben, ist bei dieser bekannten Ausführung lediglich im Anschluß an die die Laufbahn 9 bildenden Vorsprünge 10 eine Rampe 14 vorgesehen. Die aus der Rücklaufbahn Il kommenden Kugeln 8 haben eine hohe Geschwindigkeit, die die Scheitelkugel 8', bevor sie auf die Rampe 14 aufsteigen kann, axial nach außen drücken. Die Kugel hat das Bestreben, auf der gleichen Höhe weiterzulaufen. Im Punkt X tritt dann die Kugel in eine Art Beharrungszustand, der neben starken Verschleißerscheinungen auch einen Staudruck auf die nachfolgenden Kugeln in der Rücklaufbahn 11 ausübt. Die Kugeln werden dabei abwechselnd nach beiden Seiten an die Ränder der Rücklaufbahn 11 gedrückt und hinterlassen dort

ίο Eindrückungen, die für einen reibungslosen und geräuscharmen Ablauf der Kugeln schädlich sind. In gleicher Weise erfolgt der Auslauf der Kugeln aus den Laufbahnen 9. Auch hier verharrt die Kugel am Eckpunkt der Rampe 14, die aus der Laufbahn 9 tretenden Kugeln werden dadurch abgebremst, und es bildet sich Verschleiß am Ende der Laufbahn 9.

In der F i g. 5 ist der Ablauf der Kugeln im Bereich der Umlenkbahnen 6 bzw. 7 der erfindungsgemäßen Kugelbüchse dargestellt. Die Kugeln S, die aiii der Rücklaufbahn 11 kommen, werden nach Eintritt in die Umlenkbahn 6 zunächst auf gleicher Höhe in eine gekrümmte Bahn gebracht. Nach kurzer Strecke schließt sich die geneigte Fläche 12 an, in der die Kugeln auf zunehmendem Durchmesser stetig umgelenkt und dann auf stetiger Steigung in die Laufbahn 9 eingeführt werden. Dadurch wird in der Umlenkzone ein kontinuierlicher Umlauf der Kugeln erzielt, ohne daß durch sytungartige Übergänge die Kugeln stark verzögert werden und damit Verschleiß eintritt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kugelbüchse, bestehend aus einer Außenhülse, die in der Bohrung am Umfang verteilt mehrere axial verlaufende, die Laufbahnen für die Kugein der belasteten Zone bildende Vorsprünge besitzt, und einem in der Hülse angeordneten und in Umfangsrichtung festgelegten Kugelkäfig, der am Umfang verteilt mehrere aus geradlinig und axial verlaufenden Führungsbahnen und diese Führungsbahnen paarweise miteinander verbindenden halbkreisförmigen Umlenkbahnen bestehenden Kugelführungen für die Aufnahme von endlosen Kugelreihen aufweist, wobei die die Kugeln der belasteten Zonen führenden axial verlaufenden Führungsbahnen des Käfigs zum Durchtritt der Kugeln nach innen offen sind und in der Bohrung der Außenhülse an beiden Enden im Bereich der halbkreisförmigen Umlenkbahnen geneigte, sich zu den Enden der Außenhülse hin erweiternde Flächen anschließen, dadurch gekennzeichnet, daß sich die geneigten Flächen (12) sowohl an die geradlinigen und axial verlaufenden Führungsbahnen (4) der tragenden Laufbahnen (9) als auch an die entsprechenden Führungsbahnen der Rücklaufbahnen (11) anschließen und somit am Ende der tragenden Laufbahnen (9) als auch der Rücklaufbahnen schräge Rampen entstehen, wobei die geneigten Flächen im Bereich der axialen Verlängerung der Rücklaufbahnen außerhalb eines Zylinders liegen, der durch den Grund der Rücklaufbahnen geht, daß diese geneigten Flächen stufenlos ineinander übergehen und so angeordnet sind, daß der Schnittpunkt der halbkreisförmigen Umlenkbahn (6, 7) init der Mittellinie der tragenden Laufbahn (9) noch in der geneigten Fläche (12) liegt

2. Kugelbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Flächen (12) durch je eine einzige in die Endbereiche der Außenhülse eingearbeitete umlaufende Ringnut (13) mit geneigter Seitenfläche gebildet werden.