DE2814371A1 - Kugelbuechse fuer linearbewegungen - Google Patents

Kugelbuechse fuer linearbewegungen

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DE2814371A1
DE2814371A1 DE19782814371 DE2814371A DE2814371A1 DE 2814371 A1 DE2814371 A1 DE 2814371A1 DE 19782814371 DE19782814371 DE 19782814371 DE 2814371 A DE2814371 A DE 2814371A DE 2814371 A1 DE2814371 A1 DE 2814371A1
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ball
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balls
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slot
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DE19782814371
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Alfred Dipl Ing Hoffmann
Hendrik Rekers
Carl Dipl Ing Ullberg
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SKF GmbH
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SKF Kugellagerfabriken GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04Ball or roller bearings
    • F16C29/06Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • F16C29/068Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with the bearing body fully encircling the guide rail or track
    • F16C29/0683Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with the bearing body fully encircling the guide rail or track the bearing body encircles a rail or rod of circular cross-section, i.e. the linear bearing is not suited to transmit torque
    • F16C29/0685Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with the bearing body fully encircling the guide rail or track the bearing body encircles a rail or rod of circular cross-section, i.e. the linear bearing is not suited to transmit torque with balls
    • F16C29/0688Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with the bearing body fully encircling the guide rail or track the bearing body encircles a rail or rod of circular cross-section, i.e. the linear bearing is not suited to transmit torque with balls whereby a sleeve surrounds the circulating balls and thicker part of the sleeve form the load bearing tracks

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)

Description

  • Kugelbüchse für Linearbewegungen
  • Die Erfindung betrifft eine Kugelbüchse für Linearbewegungen, mit einem kugelbelegte ovale Führungsbahnen aufweisenden Kugelkäfig und mit einer diesen aufnehmenden Aussenhülse, die kugeltragende achsparallele Laufbahnabschnitte für die Kugeln mit je zwei radial auf- bzw. absteigenden Übergängen der Kugellaufbahn an ihren beiden Enden aufweist Aus der DE-PS 1 916 164 ist eine Kugelbüchse dieser Art bekannt, bei der die Uebergänge jedes kugeltragenden Laufbahnabschnitts zusammen mit diesem eine starre, mit der Aussenhülse einstückig verbundene Einheit bilden, d.h., jeder kugeltragende Laufbahnabschnitt ist sowohl an seinen Längsrändern als auch an seinen beiden Enden starr mit der Aussenhülse verbunden. Bei Belastung verformt sich somit jeder Laufbahnabschnitt ungleichmässig, d.h., nicht parallel zur Längsachse der Aussenhülse, wodurch im Betriebszustand mögliche Unregelmässigkeiten nicht ausgeglichen werden können.
  • Hinzu kommt, dass die zum Tragen kommenden Kugeln auf dem aufsteigenden Übergang und die freikommenden Kugeln auf dem absteigenden Übergang einer verstärkten Rollreibung und einer zusätzlichen Gleitreibung ausgesetzt sind, welche nicht nur zum Verschleiss der Kugeln, sondern auch zum Verschleiss der Aussenhülse führen.
  • Ferner ist aus der US-PS 4 062 602 eine Kugelbüchse bekannt, deren kugeltragende achsparallele Laufbahnabschnitte je eine kugelführende Rille aufweisen, an deren Grund sich die tragenden Kugeln schmiegen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgrabe zugrunde, eine Kugelbüchse der eingangs genannten Art zu schaffen, welche diese nicht nur die Standzeit der Büchse beeinträchtigenden Nachteile vermeidet, sondern die bei präziser Funktion eine grössere Lebensdauer hat.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass jeder Übergang eine vorzugsweise quer zur Laufbahnrichtung sich erstreckende Ausnehmung aufweist, die ein eine Art Schwachstellengelenk zwischen den über die Ausnehmung hinweg verbundenen Abschnitten des Ubergangs bildet.
  • Durch die Ausnehmung wird vorteilhaft erreicht, dass der Übergang elastisch nachgeben kann, wenn sich eine Kugel in den im Bereich des kugeltragenden Laufbahnabschnitts verengten Raum zwischen der Aussenhülse und einer die Kugelbüchse aufnehmenden Welle hineinzwängt oder aus diesem Zwischenraum herauszwängt und dass der kugel tragende Laufbahnabschnitt der Aussenhülse durch Durchbiegung um eine Längsachse, insbesondere an seinen beiden Enden, elastisch verformbar ist, so dass die zum Tragen kommenden Kugeln reibungsarm in den verengten Zwischenraum eintreten und die vom Tragen kommenden Kugeln reibungsarm aus diesem Zwischenraum austreten.
  • Es ist zwar aus der DE-OS 2 121 847 ein gattungsfremdes Wälzlager bekannt, bei dem, damit ein mit Wälzlagern dieser Art längsverschieblich gelagerter Werkzeugtisch während seiner Arbeitsbewegung nicht periodisch geringfügig gehoben und gesenkt wird, wenigstens ein die Kugellaufbahn tragendes Teil in seinem Ein- und Auslaufbereich elastisch nachgiebig ausgebildet ist, indem dieses Lagerteil je eine als Schlitz bezeichnete Nut aufweist und dadurch ein federndes Unterteil gebildet ist, das beim Anlauf einer Kugel nachgibt. Dieses bekannte Wälzlager lehrt jedoch nicht mehr, als zur Vermeidung der Ursache einer speziellen nachteiligen Wirkung eine in der bzw. gegen die Laufbahnrichtung offene Quernut in einem besonderen Lagerkörper vorzusehen.
  • Davon abweichend lehrt die Erfindung, Verschleiss durch eine im wesentlichen in radialer Richtung offene Quernut in der Aussenhülse zu verhindern.
  • Bei einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Kugelbüchse ist die Ausnehmung am oberen Ende des Übergangs angeordnet, damit sowohl der Übergang als auch der anschliessende kugeltragende Laufbahnabschnitt so stark wie möglich federn können. Aus demselben Grunde ist es zweckmässig, wenn sich die Ausnehmung über die ganze Breite des Übergangs erstreckt.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausnehmung ein Schlitz, so dass man eine gute Elastizität des Ubergangs und des an ihn anschliessenden kugeltragenden Laufbahnabschnitts erhält. Vorzugsweise ist dabei die Breite des Schlitzes relativ klein im Vergleich mit dem Durchmesser der Kugeln, damit diese ungehindert den Schlitz passieren können. Zweckmässig ist es auch, wenn dabei die durch den Schlitz getrennten beiden Abschnitte des Ubergangs in Laufbahnrichtung annähernd tangential ineinander übergehen, denn damit wird für die Kugeln ein ungestörter stufenloser Weg erhalten.
  • Die bevorzugte Ausführungsform, deren kugeltragende achsparallele Laufbahnabschnitte, wie bekannt, je eine kugelführende Rille aufweisen, an deren Grund sich die tragenden Kugeln schmiegen, zeichnet sich dadurch aus, dass jeder Übergang eines tragenden Laufbahnabschnitts in seinem einstückig an die Rille angeformten, sich bis zum Schlitz erstreckenden Abschnitt eine Mulde aufweist, welche die Kugeln in paarweise einander bezüglich der Laufbahnrichtung gegenüberliegenden Punkten der beiden Schenkel einer V-förmigen Kontaktlinie berührt, deren Spitze an die Rille angrenzt. Diese Weiterbildung der erfindungsgemässen Kugelbüchse hat den besonderen Vorteil, dass die zum Tragen kommenden Kugeln infolge ihrer Zwei-Punkt-Berührung des Obergangs rasch die erzwungene Bewegungsart annehmen und infolge der V-Form der Kontakt linie auf die Mitte des tragenden Laufbahnabschnitts zentriert werden.
  • Im Folgenden ist die Erfindung anhand der durch die Zeichnung beispielhaft dargestellten, bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Kugelbüchse im einzelnen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen zur Hälfte dargestellten zentralen Längsschnitt durch eine Kugelbüchse; Fig. 2 einen ab- und unterbrochen dargestellten vergrösserten Längsschnitt durch die Aussenhülse der Kugelbüchse nach Fig. 1; Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III - III in Fig. 2; Fig. 4 eine unterbrochen dargestellte Ansicht in Richtung des in Fig. 3 eingezeichneten Pfeiles auf einen kugeltragenden Laufbahnabschnitt der Aussenhülse; Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Teiles der Aussenhülse der Kugelbüchse im Bereich eines Laufbahnabschnitts; Fig. 6 einen stark vergrössert dargestellten Schnitt nach der Linie VI - VI in Fig. 4 durch einen Übergang; Fig. 7 eine Reihe von vier schematisch je in Verbindung mit einer Kugel dargestellten Querschnitten A bis D durch eine Mulde jenes in Fig. 6 dargestellten Ubergangs an den dort eingezeichneten Stellen A bis D; und Fig. 8 eine Innenansicht des Übergangs nach Fig. 6.
  • Die gezeigte Kugelbüchse sitzt auf einer gedachten Welle, zwischen denen eine axiale Relativverschiebung möglich ist, und besteht im wesentlichen aus mehreren Sätzen von aneinandergereihten Kugeln 10, aus einem diese aufnehmenden Käfig 12 und aus einer Aussenhülse 14.
  • Der Käfig 12 ist ein kreiszylindrischer Hohlkörper aus Kunststoffmaterial, der mehrere gleichmässig auf den Umfang verteilte, kugelbelegte ovale Führungsbahnen 16 aufweist. Jede Führungsbahn 16 ist in einem ungefähr C-förmigen Abschnitt mit einem radialen Durchbruch 18 versehen, dessen Breite überall kleiner ist als der Durchmesser der Kugeln 10. Der ergänzende, ungefähr gerade Abschnitt jeder Führungsbahn 16 ist mit einer einen freitragenden Bahnkern 20 haltenden Verbindung 22 versehen, welche die Kugeln 10 radial von der Welle fernhält. Dagegen können in dem C-förmigen Abschnitt jeder Führungsbahn 16 die in diesem Abschnitt befindlichen Kugeln 10 die Welle berühren.
  • Die Aussenhülse 14 ist ein hohler Kreiszylinder aus gezogenem Stahlrohr oder gewalztem Stahlblech, das präzis geformt ist. Seine beiden flanschartigen Enden 24 und 26 umschliessen den Kugelkäfig 12, so dass dieser in der Aussenhülse 14 axial fixiert ist. Die lichte Weite der Enden 24 und 26 ist mindestens so gross wie der Durchmesser der Welle. Die Aussenhülse 14 ist mit nach Zahl und Lage den geraden Abschnitten der Führungsbahnen 16 im Käfig 12 entsprechenden, radial nach innen gedrückten Sicken 28 versehen, die sich parallel zu den Führungsbahnen erstrecken. Jede Sicke 28 hat ungefähr die Form eines hohlen Pyramidenstumpfes mit trapezförmigem Längsschnitt und weist eine mittig achsparallel verlaufende kugelführende Rille 30 auf, die dem Sickenquerschnitt ein wellenförmiges Profil gibt. Die Rille 30 bildet den kugeltragenden achsparallelen Laufbahnabschnitt der zugeordneten Kugellaufbahn, welche durch die der Sicke benachbarte Führungsbahn 16 bestimmt ist. Die Kugeln 10 schmiegen sich an den konkaven Grund 32 der Rille 30 an. An ihren beiden weit voneinander entfernt liegenden Enden weist jede Sicke 28 je einen rampenartigen Ubergang 34 auf, der eine radial sanft auf- bzw. absteigende Überleitung der Kugellaufbahn bildet. Die Steigung der Übergänge 34 ist in der Zeichnung zur Verdeutlichung stark übertrieben dargestellt.
  • Die durch den Ubergang überwundene radiale Höhendifferenz macht ungefähr 1mm aus.
  • Jeder Ubergang 34 ist ungefähr in halber Höhe mit einem Schlitz 36 versehen, der sich über die ganze Breite des Obergangs erstreckt und eine im Vergleich zu seiner Länge geringe Breite hat. Der schlitz 36 teilt den Übergang 34 in einen unteren Abschnitt 34.1 und einen oberen Abschnitt 34.2, die durch den Schlitz voneinander getrennt sind (Fig. 6). Jeder untere Abschnitt 34.1 weist eine Mulde 38 mit konkavem Grund und konvexen Rändern auf, welche die Kugeln in paarweise einander bezüglich der Laufbahnrichtung gegenüberliegenden Punkten der beiden Schenkel 40.1 und 40.2 einer V-förmigen Kontaktlinie 40 berührt, deren Spitze 40.3 auf der radialen Höhe des von der Rille 30 gebildeten Abschnittes der Kugellaufbahn liegt. Am Schlitz 36 hat die Mulde 38 ihre grösste Breite, die annähernd mit der Länge des Schlitzes übereinstimmt.
  • Rollt nun eine Kugel 10 von dem oberen Abschnitt 34.2 kommend den Obergang 34 hinauf und über den Schlitz hinweg, dann fängt die Mulde 38 die Kugel ein und zentriert sie auf die Mittellinie der Rille 30. Dabei kann sowohl der obere Abschnitt 34.2 als auch der untere Abschnitt 34.1 des Ubergangs 34 sowie die Rille 30 elastisch nachgeben, der Kugel also radial etwas ausweichen, um insbesondere deren Einführung in den verengten Raum zwischen der Sicke 28 und der Welle zu erleichtern. Durch die zweifache Reibung der Kugel 10 an den beiden Rändern der Mulde 38 wird die zunächst nicht passende Drehbewegung der Kugel den erforderlichen kinematischen Verhältnissen angepasst.
  • L e e r s e i t e

Claims (7)

  1. Patentansprüche 11. / Kugelbüchse für Linearbewegungen, mit einem kugelbelegte ovale Führungsbahnen aufweisenden Käfig und mit einer diesen aufnehmenden Aussenhülse, die kugeltragende achsparallele Laufbahnabschnitte für die Kugeln mit je zwei radial auf- bzw. absteigenden Ubergängen der Kugellaufbahn an ihren beiden Enden aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ubergang (34) eine vorzugsweise quer zur Laufbahnrichtung sich erstreckende Ausnehmung (Schlitz 36) aufweist, die ein eine Art Schwachstellengelenk zwischen den über die Ausnehmung hinweg verbundenen Abschnitten (34.1, 34.2) des Ubergangs (34) bildet.
  2. 2. Kugelbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung am oberen Ende des Ubergangs (34) angeordnet ist.
  3. 3. Kugelbüchse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmung (Schlitz 36) über die ganze Breite des Ubergangs (34) erstreckt.
  4. 4. Kugelbüchse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung ein Schlitz (36) ist, der die beiden Abschnitte (34.1, 34.2) des Ubergangs (34) voneinander trennt.
  5. 5. Kugelbüchse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Schlitzes (36) relativ klein ist im Vergleich mit dem Durchmesser der Kugeln (10).
  6. 6. Kugelbüchse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Schlitz (36) getrennten beiden Abschnitte (34.1, 34.2) des Übergangs (34) in Laufbahnrichtung annähernd tangential ineinander übergehen.
  7. 7. Kugelbüchse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, deren kugeltragende achsparallele Laufbahnabschnitte je eine kugelführende Rille aufweisen, an deren Gru:ld sich die tragenden Kugeln schmiegen, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Übergang (34) eines tragenden Laufbahnabschnitts in seinem einstückig an die Rille (30) angeformten, sich bis zur Ausnehmung bzw. zum Schlitz (36) erstreckenden Abschnitt (34.1) eine Mulde (38) aufweist, welche die Kugeln (10) in paarweise einander bezüglich der Laufbahnrichtung gegenüberliegenden Punkten der beiden Schenkel (40.1, 40.2) einer V-förmigen Kontaktlinie (40) berührt, deren Spitze (40.3) auf der radialen Höhe des von der Rille (30)gebildeten Abschnitts der Kugellaufbahn liegt.
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