DE3303831A1

DE3303831A1 - Kugelschiebelager- und schiebewellen-anordnung

Info

Publication number: DE3303831A1
Application number: DE19833303831
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Teramachi
Original assignee: Individual
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1982-02-12
Filing date: 1983-02-04
Publication date: 1983-08-25
Also published as: DE3303831C2; GB2119033B; JPS5928773B2; JPS58137616A; FR2521662B1; FR2521662A1; IT8319577A0; GB2119033A; GB8302432D0; US4444443A; IT1206110B

Description

O O U O O O I

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Kugelschiebelager- und Schiebewellen-Anordnung mit unbegrenzter Schiebebewegung, die ein Kugelschiebelager und eine Schiebewelle einschließt, die verschiebbar in dem Kugelschiebelager angeordnet ist, wobei eine lineare Eelativbewegung zwischen dem Kugelschiebelager und der Schiebewelle einzeln oder in Kombination mit einer Drehmomentübertragung von der Schiebewelle auf das Kugelschiebelager oder umgekehrt möglich ist.

Derartige Kugelschiebelager- und Schiebewellen-Anordnungen werden in vielen Fällen an Spindeln und Wellen verschiedener Werkzeugmaschinen, an Säulen und Armen von Industrierobotern, an Selbstladeeinrichtungen, an Wellen für Punktschweißmaschinen, an Führungswellen für verschiedene automatische Eochgeschwindigkeitsmaschinen und andere Maschinen verwendet.

Derartige Kugelschiebelager- und Schiebewellen-Anordnungen bekannter Art weisen ein Kugelschiebelager auf, das aus einer äußeren Hülse und einem Käfig besteht, um zwischen diesen Teilen eine große Anzahl von Kugeln festzuhalten, die in eine Anzahl von Sätzen unterteilt sind, in denen die Kugeln jeweils als lasttragende und lastfreie Kugeln entlang einer langgestreckten geschlossenen Laufbahn geführt werden, die in im wesentlichen U-förmigen Nuten ausgebildet ist. Diese Nuten sind in der Wand und in einer inneren Umfangsoberfläche der zylindrischen Außenhülse aus Stahlmaterial ausgebildet, was eine komplizierte und aufwendige Maschinenbearbeitung erfordert.

Beispielsweise erfordert die Herstellung der äußeren Hülse eine Drehbearbeitung, während die Herstellung der verschiedenen Längsnuten eine Bäumbearbeitung erfordert. Eine relativ große Anzahl von Schritten für diese maschinellen Bearbeitungen von unterschiedlichen Arten stellt die Hauptursache für die hohen Kosten dieser fertigen Anordnungen dar·

Weiterhin ist der in die äußere Hülse eingesetzte Käfig üblicherweise durch eine Rcessenbearbeitung hergestellt und besteht aus einer Vielzahl von Segmenten, die sich in Längsrichtung erstrecken und gleichförmig in TJmfangsrichtung der äußeren Hülse verteilt sind. Dies erfordert sehr komplizierte und schwierige Vorgänge beim Zusammenbau und führt zur Möglichkeit, daß eine gleichförmige Belativbewegung zwischen der Schiebewelle und dem Kugelschiebelager aufgrund von Fehlern nicht erreicht werden kann, die beim Zusammenbau auftreten.

Weil weiterhin eine Eollrichtungsänderungsnut zur Überführung der Kugeln von der Zone der lasttragenden Kugeln zu der Zone der lastfreien Kugeln oder umgekehrt an einem Verbindungsbereich zwischen der äußeren Hülse und/oder dem Käfig und einer Endkappenplatte liegt, kann selbst eine geringe Versetzung oder Verschiebung an diesem Verbindungsteil einen Widerstand gegen ein glattes Bollen der Kugeln hervorrufen und/oder die Ursache für eine Geräuschentwicklung sein.

Bei den bekannten Anordnungen schneidet weiterhin eine Linie durch den axialen Mittelpunkt der äußeren Hülse und den Mittelpunkt der lasttragenden Kugel eine Linie, die

JJUJöJ I

durch die lasttragende Kugel und die lastfreie Kugel verlauft, unter einem stumpfen Winkel, so daß sich ein erheblicher radialer Abstand zwischen dem axialen Mittelpunkt der äußeren Hülse und dem Mittelpunkt der lastfreien Kugel ergibt, was dazu führt, daß die Umlaufbewegung der Kugeln unter dem Einfluß von Zentrifugalkräften verhindert wird, denen die Kugeln bei einer Drehung der Kugelschiebelager- und Schiebewellen-Anordnung mit hoher Geschwindigkeit ausgesetzt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kugelschiebelager- und Schiebewellen-Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei vereinfachtem Aufbau eine gleichförmige Bewegung der Kugeln bei der Schiebebewegung sicherstellt.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Uhteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Kugelschiebelager- und Schiebewellen-Anordnung vermeidet die Nachteile bekannter Anordnungen und kann insbesondere in wesentlich einfacherer Weise hergestellt werden, ohne daß eine maschinelle Bearbeitung zur Ausbildung der Kugelführungsnuten in der äußeren Hülse erforderlich ist. Weiterhin sind bei der erfindungsgemäßen Anordnung Endplatten einstückig mit dem die Kugeln haltenden Käfig ausgebildet.

Die Kugeln können gleichförmig entlang eine geschlossene

Schleife bildender Laufbahnen umlaufen, ohne daß Geräusche in den Kugelrollrichtungs-Znderungsbereichen hervorgerufen werden.

Die gleichförmige Umlaufbewegung der Kugeln kann insbesondere dadurch sichergestellt werden, daß eine geeignete Positions- oder Geometriebeziehung zwischen den lasttragenden und lastfreien Kugeln ausgebildet wird.

Die erfindungsgemäße Kugelschiebelager- und Schiebewellen-Anordnung weist eine zylindrische äußere Hälse mit zwei am Außenumfang angeordneten Nuten zur Führung der lastfreien Kugeln und zwei am Innenumfang angeordneten Nuten zur Führung der lasttragenden Kugeln auf. Die äußeren und inneren Nuten sind in Außen- bzw. Innenwänden der äußeren Hülse derart ausgebildet, daß die äußeren Nuten und die inneren Nuten einander in Umfangsrichtung der Hülse abwechseln, wobei die äußeren Nuten symmetrisch und diametral entgegengesetzt zueinander angeordnet sind, während die inneren Nuten ebenfalls symmetrisch und diametral entgegengesetzt zueinander angeordnet sind. Erste Kugelrolloberflächen sind in beiden Längsseiten jeder inneren Nut ausgebildet und jede erste Kugelrolloberfläche weist einen Krümmungsmittelpunkt auf, der auf einer ersten Linie liegt, die unter einem Winkel von 45 gegenüber einer zweiten Linie geneigt ist, die durch die längs verlaufende Mittellinie jeder äußeren Nut und den axialen Mittelpunkt der äußeren Hülse verläuft. Zweite Kugelrolloberflächen sind an beiden Längsseiten jeder äußeren Nut ausgebildet und jede zweite Kugelrolloberfläche weist einen Krümmungsmittelpunkt auf, der auf einer dritten Linie liegt, die die erste Linie unter

einem Winkel von 90 ° schneidet und sich in !Richtung auf die zweite Linie erstreckt. Zwei Käfighälften schließen äußere und innere Führungsteile ein. Jedes äußere Führungsteil weist eine nach innen vorspringende Trennwand an einer der zweiten Linie entsprechenden Position und Nuten zur Führung der lastfreien Kugeln auf beiden Seiten der Trennwand auf, die jeweils mit einer benachbarten Kugelrolloberfläche in (jeder der äußeren Nuten zusammenwirken. Die inneren Führungsteile sind mit Nuten zur Führung der lasttragenden Kugeln zusammen mit den ersten Kugelrolloberflächen in den inneren Nuten der äußeren Hülse versehen. Jede Führungsnut für die lasttragenden Kugeln weist einen in Längsrichtung verlaufenden Schlitz auf und die äußeren und inneren Führungsteile springen in Längsrichtung von einem Basisteil der Käfighälften mit einem vorgegebenen Abstand zwischen sich vor, wobei die beiden Käfighälften miteinander Ende an Ende verbunden sind, um eine Käfigeinheit zu bilden. Die Schiebewelle ist verschiebbar in eine von den inneren Führungsteilen umgrenzte Bohrung eingesetzt und weist eine Vielzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Vorsprüngen auf, die jeweils in einer entsprechenden Anzahl von Ausnehmungen aufgenommen werden, die durch Reihen von Kugeln gebildet werden, die in den Kugelführungsnuten aufgenommen und zwischen der äußeren Hülse und der Käfigeinheit gehalten werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der äußeren Hülse und zweier Käfighälften, die zusammen eine Ausführungsform eines Kugelschiebelagers für eine Schiebewelle bilden,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang eines mittleren (Teils der Kugelschiebelager-Schiebewellen-Baugruppe in zusammengebautem Zustand,

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, die proportionale oder geometrische Beziehungen der lasttragenden Kugeln, der unbelasteten Kugeln und der Kugelrolloberflächen zueinander zeigt:,, wobei die Schiebewelle entfernt ist,

Fig. 4- eine Schnittansicht entlang der Linie IY-IV nach Fig. 3 zur Erläuterung der Umlaufbewegung der Kugeln im ausgerichteten Zustand,

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie V-V nach 2,

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI nach Fig. 3 zur Erläuterung einer Verbindung der äußeren Hülse und der Käfighälften,

Fig. 7 eine Endansicht der Ausführungsform der Kugelschiebelager- und Schiebewellen-Baugruppe im zusammengebauten Zustand.

Wie dies aus den Fig. 1 bis 6 und insbesondere aus Fig. 1

- - α α υ ο ο ο ι

zu erkennen ist, besteht die in diesen Figuren dargestellte Ausführungsform der Kugelschiebelager-Schiebewellen-Bangruppe im wesentlichen aus einer allgemein mit dem Bezugszeichen A bezeichneten Hülse, aus zwei Käfighälften B mit identischem Aufbau, die miteinander Ende an Ende verbindbar sind, um einen Käfig oder Halter zu bilden, der allgemein mit B bezeichnet ist, aus mehreren Sätzen von Kugeln (die in Fig. 1 nicht gezeigt sind) C, die in jeweiligen eine endlose Bahn bildenden Nuten rollen, die zwischen der äußeren Hülse A und dem Käfig oder Halter B ausgebildet sind, wie dies noch näher erläutert wird, sowie aus einer Schiebe- oder Keilwelle 24· (die in Fig. 1 nicht gezeigt ist). Die äußere Hülse A ist aus einem härtbaren Stahlmaterial durch Formpreß- oder Ziehbearbeitung mit gleichförmiger Wandstärke hergestellt, und weist am Außenumfang liegende Nuten 1 und 2 und am Innenumfang liegende Nuten 3 und 4· mit jeweils im wesentlichen U-förmigem Querschnitt auf. Sie am Außenumfang angeordneten Nuten 1 und 2 und die am inneren Umfang liegenden Nuten 3 und 4- sind in den äußeren und inneren Oberflächen der Hülse A abwechselnd zueinander in Oi&fangsrichtung angeordnet. Die am Außenumfang liegenden Nuten 1 und 2 sind symmetrisch und diametral gegenüberliegend zueinander angeordnet, so daß beide Nuten durch eine horizontale Linie X mittelhalbiert werden, die durch die Mittelachse 0 der äußeren Hülse A verläuft. Die am Innenumfang liegenden Nuten 3 und 4- sind ebenfalls symmetrisch und diametral gegenüberliegend zueinander derart angeordnet, daß sie durch eine vertikale Linie Y mittelhalbiert werden, die sich durch die Mittelachse 0 senkrecht zur Linie X erstreckt, wie dies eindeutig aus Fig. 2 zu erkennen ist. Die am Außenumfang und am Innenumfang angeordneten Nuten

·»<· · atf ti

1, 2, 3 und 4 erstrecken sich in Längsrichtung der äußeren Hülse A parallel zueinander. Jede am Außenumfang liegende Nut 1, 2 ist so ausgebildet, daß sie die nichtbelasteten oder lastfreien Kugeln C^ führt, während die am Innenumfang angeordneten Nuten 3 und 4 zur Führung der die Last tragenden Kugeln Cp ausgebildet sind, die zur Drehmomentübertragung dienen, wie dies noch näher erläutert wird. Zu diesem Zweck ist jede der am Außenumfang liegenden Nuten 1, 2 mit Kugelrolloberflächen 5 und 6 an beiden Seiten versehen und jede Rolloberfläche weist eine Krümmung auf, die angenähert der der Kugel C ist. In ähnlicher Weise ist jede der am Innenumfang liegenden Nuten 3» 4 mit Kugelrolloberflächen 7 und 8 versehen, die jeweils eine Krümmung aufweisen, die im wesentlichen der der Kugel C entspricht.

Bei der Beschreibung einer Position oder der geometrischen Beziehung zwischen den Kugelrolloberflächen 5> 6 in jeder der am Außenumfang liegenden Nuten 1 und 2 und den Kugelrolloberflächen 7 und δ an jeder der am Innenumfang liegenden Nuten 3» 4 und bei beispielsweiser Betrachtung der rechten, am Außenumfang liegenden Nuten 1, 2, die durch die horizontale Linie X mittelhalbiert sind, und der benachbarten, am Innenumfang liegenden Nuten 3» 4 ist es wesentlich, festzustellen, daß die rechte Kugelrolloberfläche 5 der am Außenumfang liegenden Nut 2 gemäß S¹Ig. 2 mit der rechten Kugelrolloberfläche 7 der am Innenumfang liegenden Nut 4 zusammenwirkt, um eine geschlossene Rollbahn zu bilden, entlang der ein Satz von Kugeln C umläuft, während die obere Kugelrolloberfläche 6 der am Außenumfang liegenden Nut 2 bei Betrachtung gemäß Fig. 2 mit der oberen rechten Kugelrolloberfläche 8 der

UOUOI

am Innenumfäng liegenden Hut 3 kombiniert ist, um eine weitere geschlossene Bollbahn zu bilden, entlang der ein weiterer Satz von Kugeln O in der in Fig. 5 gezeigten Weise umläuft.

Bei Betrachtung der Fig. 3 ist weiterhin festzustellen, daß die Krümmungsmittelpunkte O^ und O₂ der Kugelrolloberflächen 7 und 8 der am Innenumfang liegenden Nuten 3 bzw. 4 auf geneigten Linien X- bzw. Y,. liegen, wobei die Linie Xj einer Drehung der horizontalen Linie X im Gegenuhrzeigersinn um ungefähr 45 ° entspricht, während die Linie Y- einer Drehung der vertikalen Linie Y im Gegenuhrzeigersinn um ungefähr 45 ° entspricht, wobei sich die vertikale Linie Y durch den Mittelpunkt O der äußeren Hülse A senkrecht zur horizontalen Linie X erstreckt. Diese Krümmungsmittelpunkte O- und O₂ der Kugelrolloberflächen 7 und 8 fallen mit den Kreismittelpunkten O₁- und Og der lasttragenden Kugelnuten 15 bzw. 16 des im folgenden beschriebenen Käfigs B zusammen. Andererseits liegt der Krümmungsmittelpunkt O, der Kugelrolloberfläche 6 an der am Außenumfang liegenden Nut 1,2 auf einer Linie X₂, die durch den Krümmungsraittelpunkt 0,. der Kugelrolloberfläche 8 hindurchläuft und die Linie X^ unter einem Winkel θ schneidet, der im wesentlichen gleich 90 ° ist. Das gleiche gilt für den Krümmungsmittelpunkt O^ der Kugelrolloberfläche 5- Diese Krümmungsmittelpunkte O, und O^ fallen mit den Kreismittelpunkten 0« und Og von lastfreie Kugeln führenden Nuten 18 bzw. 19 des Käfigs B zusammen.

Aufgrund der geometrischen Anordnung, daß die Linie die sowohl durch den Mittelpunkt der lasttragenden Kugel O₂ als auch durch den Mittelpunkt der benachbarten

lastfreien Kugel C^ hindurchläuft, die geneigte Linie X,. mit dem Winkel θ von ungefähr 90 ° schneidet, während die geneigte Linie X^ durch die Mittelachse O der äußeren Hülse A und den Mittelpunkt der lasttragenden Kugeln Cp hindurchläuft, kann die Differenz zwischen dem radialen Abstand der lasttragenden Kugel von der Mittelachse O der äußeren Hülse A und dem radialen Abstand des Mittelpunktes der lastfreien Kugel zu dieser Mittelachse O beträchtlich verringert werden, und zwar ungefähr auf einen halben Kugelradius, so daß die lasttragenden Kugeln und die lastfreien Kugeln sehr nahe aneinander angeordnet sein können. Weiterhin berührt die lasttragende Kugel Cg, die in der Nut des Käfigs B rollt, die Kugelrolloberfläche der am Innenumfang liegenden Nut über einen Kontaktwinkel öl von ungefähr 4-5 °. Wenn eine Last einwirkt, so wird die Fläche, über die die Oberfläche der lasttragenden Kugel Cg mit der Kugelrolloberfläche in Berührung steht, aufgrund einer elastischen Verformung vergrößert, so daß die pro Einheitsfläche der Kugelrolloberfläche aufzunehmende Last entsprechend verringert wird. Dies bedeutet andererseits, daß das zu übertragende Drehmoment entsprechend vergrößert werden kann«

In Fig. 1 ist eine Keilausnehmung 9 zu erkennen, die in der äußeren Hülse A zur Befestigung oder Verbindung der Kugelschiebelager- und Schiebewellen-Baugruppe mit anderen Bauteilen ausgebildet ist·

Jede der Halter- oder Käfighälften B, die zusammen zur Führung der Eollbewegung der lasttragenden Kugeln Cg sowie der lastfreien Kugeln C^ dienen, ist einstückig durch Spritzgießen, Formen von Kunstharz oder durch

/,ν^· u.U J I

Präzisionsguß hergestellt. Die Käfighälften sind so ausgebildet, daß sie mit engem Sitz in die äußere Hülse A von deren beiden Enden aus und in enger Berührung mit den inneren und äußeren ümfangsoberflachen dieser Hülse A eingesetzt werden können, wobei die Kafighälften im Mittelteil Ende an Ende miteinander verbunden werden. Zu diesem Zweck weist jede Käfighälfte B ein inneres Führungsteil B^ mit einem im wesentlichen elliptischen Querschnittsprofil, das in innige Berührung mit den inneren Umfangsoberflächen der äußeren Hülse A gebracht werden kann, und äußere Führungsteile B^ auf, die einen im wesentlichen T-förmigen Querschnitt aufweisen und in enge Berührung mit den Bodenflächen der am Außenumfang liegenden Nuten 1 bzw. 2 der äußeren Hülse A gebracht werden können. Die inneren und äußeren Führungsteile B^ und Bg erstrecken sich von einem kreisförmigen Basisteil 14- aus in Längsrichtung der Käfighälfte B und sind mit diesem Basisteil einstückig ausgebildet. Das innere Führungsteil B^ schließt zwei im wesentlichen rechteckige ebene Elemente 12 ein, die in Horizontalrichtung symmetrisch diametral zueinander angeordnet sind und mit engem Sitz und glatt abschließend auf die inneren ebenen Oberflächen 10 aufsetzbar sind, die sich jeweils zwischen den am Innen-, umfang angeordneten Nuten 3 "und 4- der äußeren Hülse A erstrecken. Das innere Führungsteil B- schließt weiterhin zwei bogenförmige Elemente 13 mit bogenförmigem Querschnitt ein, die in Vertikalrichtung symmetrisch und diametral entgegengesetzt zueinander angeordnet sind und jeweils eine bogenförmige äußere ümfangsoberfläche aufweisen, deren Krümmungsmittelpunkt mit dem axialen Mittelpunkt 0 zusammenfällt. Die bogenförmigen äußeren Umfangsoberflächen der bogenförmigen Elemente 13 werden

damit beim Zusammenbau in enge und glatt abschließende Berührung mit den am Innenumfang angeordneten Hüten 3» 4 der äußeren Hülse A gebracht. Die ebenen Elemente 12 sowie die bogenförmigen Elemente 13 erstrecken sich in Längsrichtung von dem kreisförmigen Basisteil 14 der einstückigen Anordnung. Die aufeinander zu gerichteten Innenoberflächen der ebenen Elemente 12 wirken mit den entsprechenden Innenoberflächen der bogenförmigen Elemente 12 zusammen, um einen im wesentlichen rechtwinkligen Raum oder eine Bohrung 11 zu umgrenzen, in die die Keiloder Schiebewelle 24- verschiebbar eingesetzt ist. Die Hüten 15 und 16 für die lasttragenden Kugeln sind an den Begrenzungsbereichen zwischen den ebenen feilen 12 und den bogenförmigen Teilen 13 angeordnet. Jede Nut 15 und

16 weist einen dem Krümmungsradius der Kugel C entsprechenden Krümmungsradius auf und ist mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitz mit einer Breite versehen, die kleiner ist als der Durchmesser der Kugel 0, so daß die lasttragende Kugel Cp daran gehindert ist, aus den Hüten 15 und 16 herauszufallen (siehe Fig. 2). Wie dies weiter oben beschrieben wurde, fallen die Krümraungsmittelpunkte 0,- und (X- der Hüten 15 und 16 für die lasttragenden Kugeln mit dem Krümmungsmittelpunkt O^ und Og der Kugelrolloberflächen 7 und 8 zusammen, die in den am Innenumfang der äußeren Hülse A angeordneten Hüten 3 bzw. 4 ausgebildet sind.

Andererseits weist jedes Führungsteil B₂ mit im wesentlichen T-förmigem Querschnitt eine herabhängende Trennwand

17 auf, die einstückig entlang der sich in Längsrichtung erstreckenden Mittellinie des äußeren Führungsteils ausgebildet ist, wobei die Trennwand von dem ebenen

Plattenteil 12 um eine Strecke getrennt ist, die gleich
der Wandstärke der äußeren Hülse A ist. Wenn daher die
äußere Hülse A und die Käfighälften B zusammengebaut werden, so befinden sich die herabhängenden !Trennwände 17
auf den in Längsrichtung verlaufenden Mittellinien der am Außenumfang angeordneten Nuten 1, 2 und damit auf der horizontalen Linie X, die durch den axialen Hittelpunkt der äußeren Hülse hindurchläuft. An beiden Seiten ^eder
Trennwand 17 sind an einem Basisteil dieser Trennwand !Tuten 18 und 19 mit halbkreisförmigem Querschnitt ausgebildet, die die Rollbahnen für die lastfreien Kugeln C^ bilden, und zwar zusammen mit den Kugelrolloberflächen 5
bzw. 6, die in der äußeren Hülse A ausgebildet sind. Die
Innenoberflächen der Nuten 18 und 19 sind selbstverständlich ebenfalls mit einem Krümmungsradius ausgebildet, der im wesentlichen gleich dem Krümmungsradius der Kugel C
ist. Die Krümmungsmittelpunkte Or₇ und Og der Nuten 18 und 19 für die lastfreien Kugeln fallen mit den Krümmungsradien Q-T und O^ der Kugelrolloberflächen 5 und 6 zusammen, die am Außenumfang der Hülse A angeordnet sind.

Vie dies weiter oben erwähnt wurde, werden die beiden
einen identischen Aufbau aufweisenden Halter- oder Käfighälften B von beiden Seiten der äußeren Hülse A aus in
diese mit ihren Enden aneinander anstoßend eingesetzt, so daß sie an einem Mittelteil der äußeren Hülse A miteinander verbunden werden können. Zu diesem Zweck sind an den
gegenüberliegenden Enden der inneren Führungsteile B^ und der äußeren Führungsteile B₂ der Käfighälften B Ausrichtoder Eingriffsvorsprünge 20 abwechselnd mit Führungsbohrungen 21 ausgebildet, so daß die Vorsprünge 20 an einer
Käfighälfte B mit den Bohrungen 21 der anderen

JKäfighälfte in Eingriff kommen können.

Vie dies in Fig. 5 gezeigt ist, sind in der Innenwand des zylindrischen Basisteils 14 jeder Käfighälfte B Rollrichtungs-lnderungsnuten 22 ausgebildet, die die Nuten 15 und 16 für die lasttragenden Kugeln mit den Nuten 18 bzw. 19 für die lastfreien Kugeln verbinden, so daß die Rollrichtung der Kugeln von der Zone der lasttragenden Kugeln C~ in Richtung auf die Zone der last freien Kugeln CL oder umgekehrt geändert werden kann. Die Bezugsziffern 22 und 23 bezeichnen Zungen, die in der die Rollrichtung ändernden Nut 30 an der Seite der Zone der lasttragenden Kugeln angeordnet sind, um die lasttragenden Kugeln Cg, die zur Zone der lastfreien Kugeln C^ überführt werden sollen, abzuheben und nach oben zu bewegen.

Es ist insbesondere aus den Fig. 2, 4 und 7 zu erkennen, daß in die von dem inneren Führungsteil B^ des Käfigs umgrenzte Bohrung 11 eine Keil- oder Schiebewelle 24 eingesetzt ist, die einen rechtwinkligen Querschnitt aufweist, der im wesentlichen mit dem der Bohrung 11 zusammenfällt. Die Schiebewelle 24 weist zumindest eine Länge auf, die ausreicht, damit alle in Längsrichtung verlaufenden Reihen von lasttragenden Kugeln Co abrollen können, und sie ist mit Wulstteilen 25 an Jeder Ecke versehen. Wie dies aus den Fig. 2 und 7 zu erkennen ist, sind an den gegenüberliegenden Seitenwänden der Wulstteile 25 Kugelrolloberflächen 26 und 27 ausgebildet, deren Krümmungsradius im wesentlichen gleich dem Radius der Kugel C ist. Der Berührungswinkel zwischen diesen Kugelrolloberflächen und der lasttragenden Kugel C₂ ist ebenfalls in der Größenordnung von 45 ° ausgewählt.

Nachdem die beiden Käfighälften B von beiden Enden der Hülse A aus in diese entgegengesetzt eingesetzt wurden, werden Gewinde schrauben in Gewindebohrungen 28 durch Schraubenlöcher 29 eingeschraubt, die in den Endwänden der Käfighälften B ausgebildet sind. Nach dem Anziehen dieser Gewindeschrauben bildet die Kugelschiebelager- und Schiebewellen-Baugruppe eine Anordnung mit einstückigem Aufbau und unbegrenzter Gleitbewegung. Wenn die Käfighälften aus Kunstharz hergestellt sind, kann die in der Mitte liegende Verbindung des Käfigs mit Hilfe einer KunststoffSchweißtechnik ausgeführt werden, obwohl dies nicht dargestellt ist.

Bei einer Bewegung der Schiebewelle 24 in Längsrichtung und einer Drehung dieser Schiebewelle in einer vorgegebenen Richtung springen bei der vorstehend beschriebenen Kugelschiebelager- und Schiebewellen-Anordnung die in dem Käfig B angeordneten Kugeln C, d. h. die lasttragenden Kugeln Q2^ ^^r eine Drehmomentübertragung teilweise durch die Schlitze vor, die in den genannten Nuten 15 bzw. 16 für die lasttragenden Kugeln ausgebildet sind, so daß sie in Eollberührung mit den Kugelrolloberflächen 26 und 27 in den Wulstteilen der Schiebewelle 24 und den Kugelrolloberflächen 7 und 8 der Hülse A kommen. Wenn die lasttragenden Kugeln Cg von den in die Nuten 15 und 16 für die lasttragenden Kugeln vorspringenden Zungen 23 abgehoben und nach oben bewegt werden, so daß sie in der Eollrichtung von dem linearen zum kreisförmigen Bahn abschnitt überführt werden, so führen die lasttragenden Kugeln Cg eine Sollbewegung auf den die Eollrichtung ändernden Nuten 22 in den zylindrischen Basisteilen 14 des Käfigs aus, um zu den Nuten 18 und 19 für die lastfreien Kugeln

in dem Käfig B überführt zu werden, wobei die Kugeln Cg entlastet werden. Auf diese Weise wird eine Bewegung der Kugeln C entlang der Nuten 15 und 16 für die lasttragenden Kugeln und entlang der Nuten 18 und 19 für die lastfreien Kugeln in einer geschlossenen Schleife hervorgerufen, so daß die gleiche Kugel C zunächst als lasttragende Kugel Co und dann als lastfreie Kugel C₇. dient.

Bei der im vorstehenden beschriebenen Ausführungsform der Kugelschiebelager-Schiebewellen-Anordnung können die Kugelrolloberflächen der am Innen- und Außenumfang liegenden Nuten der äußeren Hülse vorzugsweise einstückig mit der äußeren Hülse durch eine Preßformung ausgebildet werden, ohne daß es erforderlich ist, die U-förmigen Führungsnuten durch eine Bäumbearbeitung auszubilden. Weil außerdem die Führungsnuten für die lastfreien Kugeln durch Kombinationen der am Außenumfang liegenden Nuten der äußeren Hülse und der äußeren Führungsteile des Käfigs gebildet werden können, ist keinerlei Bäumbearbeitung erforderlich, was zu einer Verringerung der Herstellungskosten führt.

Weiterhin kann die Kugelschiebelager- und Schiebewellen-Anordnung aufgrund des Berührungswinkels von ungefähr 4-5 ° zwischen der lasttragenden Kugel und der Kugelrolloberfläche ein erhöhtes Drehmoment übertragen, während gleichzeitig eine vergrößerte Lastwiderstandsfähigkeit für radiale Lasten sichergestellt ist.

Aufgrund des geringen Unterschiedes zwischen dem radialen Abstand der lasttragenden Kugeln vom axialen Mittelpunkt der äußeren Hülse einerseits und dem radialen Abstand der

lastfreien Kugeln von diesem axialen Mittelpunkt andererseits kann der Außendurchmesser der äußeren Hülse verringert werden, so daß eine Kugelschiebelager-Schiebewellen-Baugruppe mit kompakter Konstruktion und geringer Größe hergestellt werden kann, wobei der Materialaufwand entsprechend verringert ist. Weiterhin kann zusätzlich zu diesem Merkmal der Einfluß einer Zentrifugalkraft, die bei einer Drehung mit hoher Geschwindigkeit hervorgerufen wird, bis auf ein Minimum verringert werden, so daß der Umlauf der Kugeln gleichförmig ohne jeden merklichen Gleitwiderstand erfolgen kann. Weiterhin ermöglicht die Anordnung, bei der die Reihe von lasttragenden Kugeln zwischen der Kugelrolloberfläche der äußeren Hülse und der der Schiebewelle schachtförmig zwischen diesen Teilen angeordnet ist, das Aufbringen einer Vorspannung in Drehrichtung, so daß die Steifigkeit sowie die ffutzlebensdauer der Kugelschiebelager-Schiebewellen-Anordnung beträchtlich vergrößert werden kann.

Claims

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Patentanwälte : :^:·.--: : -DPqI.-ing. C urt Wal lach

Europäische Patentvertreter Dipl.-lng. Günther Koch

European Patent Attorneys Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2 60 80 78 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum:

Unser Zeichen: 1? 610

Patentansprüche

Kugelschiebelager- und Sehiebewellen-Anordnung mit einer äußeren Hülse und einer Schiebewelle, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere zylindrische Hülse (A) zwei am Außenumfang angeordnete Hüten (1, 2) zur Führung lastfreier Kugeln (C₁) und zwei am Innenumfang angeordnete Nuten (3, 4) zur Führung lasttragender Kugeln (Cp) aufweist, die in Längsrichtung in der Innenwand bzw. der Außenwand der äußeren Hülse (A) derart angeordnet sind, daß die am Außenumfang liegenden Nuten (1, 2) mit den am Innenumfang liegenden Hüten (J, 4·) in IJmfangsrichtung der äußeren Hülse (A) abwechselnd angeordnet sind, daß die am Außenumfang liegenden Hüten (1, 2) symmetrisch und diametral entgegengesetzt zueinander angeordnet sind, daß die am Innenumfang liegenden Hüten (3» M-) ebenfalls symmetrisch diametral entgegengesetzt zueinander angeordnet sind, daß erste Kugelrolloberflächen (7, 8) an beiden Längsseiten der am Innenumfang liegenden Hüten (3, 4) ausgebildet sind, daß jede der ersten Kugelrolloberflächen (7, 8) einen Krümmungsmittelpunkt (0^, O₂) aufweist, der auf einer ersten Linie (Σ^, Y^) liegt, die unter einem Winkel

von etwa 4-5 ° gegenüber einer zweiten Linie (X)

geneigt ist, die durch die in Längsrichtung verlaufende Mittellinie jeder der am Außenumfang angeordneten Muten (1, 2) und den axialen Mittelpunkt (O) der äußeren Hülse (A) hindurchläuft, daß zweite Kugelrolloberflächen (5» 6) an beiden Längsseiten der am Außenumfang liegenden !Tuten (1, 2) angeordnet sind, daß jede dieser zweiten Kugelrolloberflächen (5, 6) einen Krümmungsmittelpunkt (0,, CK) aufweist, der auf einer dritten Linie (X2) liegt, die die erste Linie unter einem Winkel von etwa 90 ° schneidet und sich in Richtung auf die zweite Linie (X) erstreckt, daß zwei Käfighälften (B) vorgesehen sind, die äußere Führungsteile (B2) und innere Fuhrungsteile (B^) einschließen, daß jedes äußere Führungsteil (Bo) eine nach innen vorspringende Trennwand (17) an einer der zweiten Linie (X) entsprechenden Position und Nuten (18, 19) zur Führung der lastfreien Kugeln (C^) aufweist, daß die Hüten (18, 19) auf beiden Seiten (Jeder Trennwand (17) angeordnet sind, daß jede Nut (18, 19) mit einer benachbarten Kugelrolloberfläche (5» 6) der am Außenumfang liegenden Nuten (1, 2) zusammenwirkt, daß das innere Führungsteil (B-) mit Hüten (15, 16) zur Führung der lasttragenden Kugeln (C^) zusammen mit den ersten Kugelrolloberflächen (7, 8) versehen ist, die in den am Innenumfang angeordneten Nuten (3, 4·) der äußeren Hülse (A) ausgebildet sind, daß jede der Führungsnuten (15, 16) für die lasttragenden Kugeln einen sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitz aufweist, daß die äußeren und inneren Führungsteile (B2» B^) in Längsrichtung von einem Basisteil (14) der Käfighälfte mit einem vorgegebenen Abstand zwischen sich vorspringen, daß die beiden

Käfighälften (B) miteinander Ende an Ende verbunden sind, um eine Käfigeinheit zu bilden, und daß die Schiebewelle (24) verschiebbar in eine durch das Innere Führungsteil (B-) umgrenzte Bohrung (11) eingesetzt ist und eine Anzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Vorsprüngen (25) aufweist, die jeweils in einer entsprechenden Anzahl von Ausnehmungen aufgenommen werden, die durch Kugelreihen gebildet sind, die in den Kugelführungsnuten angeordnet und zwischen der äußeren Hülse (A) und der Käfigeinheit (B) festgehalten sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Berührungswinkel zwischen den Kugeln und den Kugelrolloberflächen (7, 8} 26, 27) der äußeren Hülse (A) und der Schiebewelle (24) in der Größenordnung von 45 ° liegt.
5- Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß $ede der am Außenumfang angeordneten Muten (1, 2) zur Führung der lastfreien Kugeln (C^) mit der benachbarten am Innenumfang liegenden Nut (3, 4) zur Führung der lasttragenden Kugeln (ß^ über eine die Eollrichtung ändernde Nut (22) verbunden ist, die in federn Basisteil (14) der Kafighälften (B) ausgebildet ist.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kugelabhebeeinrichtung (23) zur gleichmäßigen Überführung der Kugeln zwischen der Nut zur Führung

der lasttragenden Kugeln und der Nut zur Führung der lastfreien Kugeln am Ende $eäes der Schlitze angeordnet ist.