DE3544919A1 - Lineares waelzlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein lineares Wälzlagerelement nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Ein solches Wälzlagerelement ist durch die DE-OS 34 40 105 bekannt. Die Zapfen des Tripode-Gelenkes sind dabei teil­ kugelförmig ausgeführt und übertragen das Drehmoment mit­ tels linearer Wälzlagerelemente auf den Abtrieb. Durch die Schwenkbewegung der Zapfen ist ein darauf gleitgelagerter Stützkörper erforderlich, der eine davon abgewandte, ebe­ ne Laufbahn für einen Satz nebeneinander angeordneter Rol­ len aufweist, die ihrerseits auf einer entsprechend ebenen Rollbahn des Abtriebes linear abrollen. Ein Käfig hält den Satz Rollen und weist an den Enden Begrenzungsvorsprünge auf, gegen die der Stützkörper in den extremen Kippositio­ nen des Tripode-Gelenkes anläuft. Diese bekannte Ausfüh­ rung weist einen aus relativ dünnem Blech hergestellten Käfig auf, wobei die Käfigenden zur Bildung der Begren­ zungsvorsprünge rechtwinkelig abgebogen sind. Beim Anlauf des Stützkörpers an die Begrenzungsvorsprünge wird das gesamte damit verbundene Käfigende starken Zug- und Bie­ gebelastungen ausgesetzt, weil der Käfig in Bewegungsrich­ tung durch die fest zwischen dem Stützkörper und der Roll­ bahn des Abtriebes eingespannten Rollen formschlüssig fi­ xiert ist. Dadurch wird die unvermeidbar schwächste Stel­ le des Käfigs, nämlich der Übergang vom Käfigende in die Seitenabschnitte im Eckabschnitt der Käfigtasche stark be­ lastet. Es bilden sich ausgehend von der Ecke Kerbrisse, die sich bis zur völligen Trennung fortsetzen. Weiterhin ist dieser Bereich durch Biegekräfte beansprucht, die ebenfalls durch den Anlauf des Stützkörpers an den Begren­ zungsvorsprung entstehen, weil die äußere Rolle wie alle übrigen über Vorsprünge im Käfig gehalten wird. Diese Biegebeanspruchung wird umso größer je weiter die äußere Rolle vom betreffenden Begrenzungsvorsprung entfernt ist. Ein beliebiges Annähern ist jedoch nicht möglich, weil dadurch die gewöhnlich abgerundete Biegezone des Begren­ zungsvorsprunges erreicht wird, wo eine sachgemäße Füh­ rung der Rolle bzw. ein Bilden von Haltevorsprüngen für die Rolle nicht mehr möglich ist. Wenn zur Vermeidung dieser Nachteile ein verstärktes Blechmaterial verwendet wird, werden die Biegeradien für die Begrenzungsvorsprün­ ge und der notwendige Abstand der äußeren Rolle größer.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein lineares Wälzlagerele­ ment der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die auf die Begrenzungsvorsprünge einwirkenden Belastungen beim gesamten Käfig keine vorzeitigen Beschädigungen her­ vorrufen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Käfig aus einem ebenen Blechstreifen mit einer relativ großer Dicke be­ steht und aus dem Material herausgeprägte Begrenzungsvor­ sprünge aufweist.

Diese Ausführung hat auf die Haltbarkeit und die Herstel­ lung des Wälzlagers verschiedene vorteilhafte Auswirkun­ gen. Durch Verwendung eines relativ dicken Blechmaterials für den Käfig sind auch die gefährdeten Bereiche erheb­ lich widerstandsfähiger und bilden stabile Übergänge, die auch starken Zug- und Biegebelastungen ausgesetzt werden können.

Weiterhin wird durch das Herausprägen der Begrenzungsvor­ sprünge ein präzise geformter Eckbereich zwischen diesen und der Käfigoberfläche geschaffen, der bis dicht an die Begrenzungsvorsprünge genutzt werden kann. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, die letzte Rolle sehr nahe an die Begrenzungsvorsprünge heranzuführen, um dadurch eine von der Belastung ausgehende Biegung im Eckabschnitt der Rol­ lentasche herabzusetzen. Diese Möglichkeit hat darüber hinaus noch den Vorteil, daß auch in den Extremstellun­ gen des Tripode-Gelenkes die volle Rollenzahl zwischen dem Stützkörper und dem Abtrieb zur Übertragung des Dreh­ momentes wirksam ist und ein Kippen des Stützkörpers in­ folge fehlender Rollenunterstützung vermieden ist. Das Herausprägen der Begrenzungsvorsprünge kann beispiels­ weise durch ein beim Stanzen übliches Werkzeug erfolgen, wobei ein der Form der Begrenzungsvorsprünge entsprechen­ der Materialabschnitt in Richtung der Dicke des Käfigma­ terials teilweise durchgesetzt wird. Eine weitere Mög­ lichkeit besteht darin, die Werkzeugstirnseite in Rich­ tung der Käfigbreite abzurunden, wodurch ein bogenförmig aus dem Käfigmaterial austretender Begrenzungsvorsprung entsteht. Dieser hat den Vorteil einer innigeren Verbin­ dung an den Austrittsstellen des Käfigmaterials und kann somit im mittleren Wirkungsbereich weiter herausgeprägt werden. Weiterhin ist es möglich, Werkzeuge vorzusehen, die ein Herausprägen bei gleichzeitigem Fließverformen verursachen. Dadurch kann ein auf der Rückseite des Kä­ figs im Querschnitt größeres Materialvolumen zur Bildung eines auf der anderen Seite weiter heraustretenden, im Querschnitt kleineren Begrenzungsvorsprungs verwendet werden.

Diese erfindungsgemäßen Merkmale lösen die Aufgabe in vorbildlicher Weise und schaffen einen insgesamt einfach herzustellenden, im Betrieb stabilen und über die gesam­ te Lebensdauer funktionsfähigen Käfig.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Rol­ lentaschen an der einen Seite des Käfigs der Mantelform der Rollen angepaßt und auf der anderen Seite mit aus dem Material herausgeformten Haltevorsprüngen für die Rollen versehen. Die Verwendung eines relativ dicken Ma­ terials gestattet es, bereits beim Einformen der Rollen­ taschen im Austrittsbereich auf einer Seite des Käfigs die Rollenkontur miteinzuformen. Dadurch werden schon Haltevorsprünge geschaffen, die ein Herausfallen der Rollen in eine der beiden Richtungen verhindern. Diese Seite ist vorzugsweise die, an der auch die Begrenzungs­ vorsprünge angeordnet sind, so daß hier keine komplizier­ ten Werkzeuge, etwa zum Herstellen von Haltevorsprüngen für die Rollen angesetzt werden müssen. Dadurch ergeben sich besondere Vorteile im Bereich der letzten, dem be­ treffenden Begrenzungsvorsprung benachbarten Rolle, die nunmehr besonders nahe an diesen herangeführt werden kann. Nach dem Einsetzen der Rollen werden auf der Rück­ seite des Käfigs aus den Randbereichen der Rollentaschen, d.h. aus den Stegen, Haltevorsprünge herausgeformt, die sich an den Rollenmantel anlegen und somit ein Heraus­ fallen in die andere Richtung verhindern.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel des erfindungsge­ mäßen Wälzlagers weisen die Enden der Rollen im Durch­ messer reduzierte Zapfen auf und sind in entsprechenden Ausnehmungen der Seitenabschnitte des Käfigs gelagert und durch herausgeformte Vorsprünge gehalten angeordnet. Diese Rollen gestatten in bekannter Weise eine präzise Führung und Halterung an deren Zapfen, wodurch der Käfig keine Stege aufweisen muß und somit die Rollenanzahl er­ höht werden kann. In den Seitenabschnitten des Käfigs sind dazu entsprechende Ausnehmungen vorgesehen, die ein Einführen der Rollen in Richtung ihres Radius gestatten. Danach werden die Ausnehmungen verstemmt, d.h. Haltevor­ sprünge gebildet.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind auf der dem Stützkörper abgewandten Seite des Käfigs auf der Rollenbahn aufliegende Gleitvorsprünge vorgesehen. Die Gleitvorsprünge stützen den Käfig auf der Rollbahn ab, so daß extreme Belastungen, ausgehend von auf die Begren­ zungsvorsprünge einwirkenden Kräften, nicht allein von den Haltevorsprüngen für die Rollen abgestützt werden müssen. Wenn diese Gleitvorsprünge im Bereich unterhalb der Begrenzungsvorsprünge, etwa in den Eckabschnitten des Käfigs angebracht werden, kann die Übertragung der Kräfte auf empfindlichere Zonen des Käfigs stark redu­ ziert werden. ln diesem Fall muß jedoch mit zusätzlichen Reibkräften gerechnet werden.

Nach weiteren erfindungsgemäßen Merkmalen weisen die Be­ grenzungsvorsprünge Schlitze zur Aufnahme und Befesti­ gung durch Verstemmen für die Feder auf, wobei beider­ seits des Stützkörpers jeweils eine im Querschnitt recht­ eckig ausgeführte, mit ihren Enden im entsprechenden Be­ grenzungsvorsprung befestigte Rollfeder angeordnet sein kann. Die durch das Herausprägen von Käfigmaterial rela­ tiv massiven Begrenzungsvorsprünge eignen sich hervorra­ gend für die Befestigung der Federenden. Dazu werden dem Querschnitt der Feder entsprechende Schlitze eingearbei­ tet bzw. beim Prägen gleichzeitig eingeformt. Nach dem Einlegen der Federenden werden diese durch Verstemmen des Materials form- bzw. kraftschlüssig fixiert. Beson­ ders vorteilhaft hat sich eine Rollfeder erwiesen, die über den gesamten Federweg hinweg eine gleichbleibende Federkonstante aufweist. Dabei muß an beiden Seiten je eine solche Rollfeder vorgesehen werden, zwischen denen der Stützkörper eingespannt ist.

Ein unbeabsichtigtes Herausfallen des Stützkörpers kann durch ein in den Begrenzungsvorsprüngen verankertes Si­ cherungselement verhindert werden. Dieses kann in eine in den Stützkörper eingearbeitete Nut eingreifen und als nachgiebiger Federdraht ausgeführt sein, der eine freie Beweglichkeit des Stützkörpers entlang seiner Bewegungs­ bahn gewährleistet. Jedoch ergeben sich bei entsprechen­ der Ausführung des Führungskörpers etwa mittels eines Flansches weitere Führungsmöglichkeiten.

Die Erfindung wird nachfolgend an den in der Zeichnung dargestellten Beispielen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt eines linearen Wälzlagerele­ mentes für ein Tripode-Gelenk entlang der Linie A-A nach Fig. 2,

Fig. 2 die Draufsicht auf den Käfig des in Fig. 1 dargestellten Wälzlagerelementes,

Fig. 3 den vergrößerten Ausschnitt eines Käfigendes nach Fig. 1 im Längsschnitt,

Fig. 4 die vergrößerte, teilweise Draufsicht auf einen Käfig mit zapfengeführten Rollen und

Fig. 5 die teilweise Draufsicht auf ein Käfigende mit einer Rollfeder.

Das in Fig. 1 dargestellte lineare Wälzlagerelement für ein Tripode-Gelenk besteht aus einem Käfig 1 mit einem Satz Rollen 2, der auf der Rollbahn 3 eines Abtriebskör­ pers 4 linear verschiebbar ist und aus einem Stützkörper 5 mit ebener, stirnseitiger Laufbahn 6 für die Rollen 2. Der Stützkörper 5 weist weiterhin eine kugelschalenför­ mige Gleitfläche 7 auf, die auf der Kugeloberfläche 8 eines Antriebszapfens 9 freibeweglich ist. Das Tripode- Gelenk weist drei dieser Antriebszapfen 9 auf, die am Umfang einer nicht dargestellten Antriebswelle verteilt sind und jeweils mit zwei in Umfangsrichtung gegenüber­ liegenden, linearen Wälzlagerelementen versehen sind. Durch den Antrieb wird ausgehend vom Antriebszapfen über den Stützkörper 5 und die Rollen 2 ein Drehmoment auf den Abtriebskörper 4 übertragen. Die Wälzlagerelemente gestatten eine gelenkige Verbindung zwischen der Antriebs­ welle und dem Abtriebskörper 4, wobei der Stützkörper 5 in einer Ebene linear bewegt wird, jedoch gemäß seinem Ab­ stand zur Drehachse der Antriebswelle eine Teilkreisbahn beschreibt. Der Rollensatz 2 und der Käfig 1 bewegen sich rein linear. Nach einer durch das Abrollgesetz vorbestimm­ ten Strecke läuft der Stützkörper 5 mit seinem Flansch 10 an Begrenzungsvorsprünge 11 des Käfigs 1 an. Diese sind aus dem relativ dicken Blechmaterial des Käfigs 1 durch Prägen herausgeformt und verlaufen mit rechteckigem Quer­ schnitt über die Breite des Käfigs 1, was besser in Fig. 2 erkennbar ist. Die Begrenzungsvorsprünge 11 weisen in Längsrichtung des Käfigs 1 verlaufende Schlitze 12 auf, in die die Enden einer Feder 13 eingelegt und verstemmt sind. Die Feder 13 umschlingt den Stützkörper 5 mit einer Windung 14 und bewirkt bei Bedarf ein mittiges Ausrichten von Käfig 1 und Stützkörper 5.

Bei der Herstellung des Käfigs 1 werden den Rollen 2 ent­ sprechende Rollentaschen 15 eingeformt, die sich in Rich­ tung zum Stützkörper 5, nach Fig. 1 zur Oberseite 16 des Käfigs 1 mit der Rollenkrümmung entsprechend verengen. Da­ durch können die Rollen 2 in diese Richtung nicht heraus­ fallen. Nach dem Einlegen der Rollen 2 werden an der zur Rollbahn 3 gerichteten Seite, nach Fig. 1 an der Unter­ seite 17 des Käfigs 1 im Bereich der Rollenenden Haltevor­ sprünge 18 aus dem Material der Stege 19 herausgeformt. Dadurch können die Rollen 2 auch in diese andere Richtung nicht herausfallen. In den Eckabschnitten des Käfigs 1 sind durch einen Prägevorgang Gleitvorsprünge 23 herausge­ formt, die den Käfig 1 auf der Rollbahn 3 abstützen bzw. führen. Sie liegen außerhalb der eigentlichen Rollfläche für die Rollen 2.

In Fig. 3 ist der vergrößerte Ausschnitt eines Käfig­ endes nach Fig. 1 dargestellt. Der Begrenzungsvorsprung 11, der hier im Schnitt rechteckig zu sehen ist, ent­ steht durch Herausprägen, wobei das Material eines etwas breiteren und längeren, jedoch nicht so hohen Volumenab­ schnittes 24 durch Fließformen von der Unterseite 17 des Käfigs 1 aus herausgeprägt wird. Dadurch verteilt sich das Material volumengleich im Sinne einer größeren Höhe des Begrenzungsvorsprunges 11. Durch den scharfkantigen Eckbereich 20 zwischen der Oberseite 16 des Käfigs 1 und der Seitenfläche 21 des Begrenzungsvorsprunges 11 ent­ steht auch an dieser Stelle genügend Auflagefläche 22 für den Amboß eines nicht dargestellten Verstemmwerkzeuges.

Der in Fig. 4 dargestellte Käfig 1 ist für die Aufnah­ me von zapfengeführten Rollen 2 eingerichtet und weist deshalb eine einzige, alle Rollen 2 aufnehmende Tasche 25 ohne Stege auf. Die Seitenabschnitte 26 sind mit den Zapfen 27 entsprechenden Ausnehmungen 28 versehen, die zur Unterseite 17, d.h. zur rollbahnnahen Seite des Kä­ figs 1 offen sind. Nach dem Einlegen der Rollen 2 werden beiderseits der Zapfen 27 aus dem Material der Seitenab­ schnitte 26 Haltevorsprünge 18 herausgeformt. Die auf diese Weise gegen Herausfallen gesicherten Rollen 2 sind bis auf einen geringen Spalt 29 nebeneinander angeordnet, wodurch sich die Vorteile einer vollrolligen Ausführung, insbesondere hohe Tragfähigkeit, ergeben. Auch hier sind Begrenzungs- 11 und Gleitvorsprünge 23 herausgeformt.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführung sind beider­ seits des Stützkörpers 5 je eine Rollfeder 30 angeordnet, deren Enden in Schlitzen 12 der Begrenzungsvorsprünge 11 angeordnet und durch Verstemmen 31 formschlüssig veran­ kert sind. In der Darstellung sind nur die wesentlichen, hierfür erforderlichen Einzelheiten gezeigt.

Claims (7)

1. Lineares Wälzlagerelement, insbesondere für Tripode- Gelenke, bestehend aus einem Käfig (1) mit einer Reihe nebeneinander angeordneter Rollen (2) und mit an den Enden rechtwinkelig zur Rollebene (3, 6) an­ geformten Begrenzungsvorsprüngen (11), aus einem ge­ gen diese (11) und auf den Rollen (2) verschiebbaren Stützkörper (5) und wahlweise aus einer diesen (5) in die Mitte des Käfigs (1) zurückführenden Feder (13, 30), dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (1) aus einem ebenen Blechstreifen mit relativ großer Dicke besteht und aus dem Material herausgeprägte Begrenzungsvorsprünge (11) aufweist.

2. Lineares Wälzlagerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollentaschen (15) an der einen Seite (16, 17) des Käfigs (1) der Mantelform der Rollen (2) angepaßt sind und auf der anderen Seite (17, 16) mit aus dem Material herausgeformten Haltevorsprüngen (18) für die Rollen (2) versehen sind.

3. Lineares Wälzlagerelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Rollen (2) im Durchmesser reduzierte Zapfen (27) aufwei­ sen und in entsprechenden Ausnehmungen (28) der Seitenabschnitte (26) des Käfigs (2) gelagert und durch herausgeformte Vorsprünge (18) gehalten sind.

4. Lineares Wälzlagerelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Stützkör­ per (5) abgewandten Seite (17) des Käfigs (2) auf der Rollbahn (3) aufliegende Gleitvorsprünge (23) vorgesehen sind.

5. Lineares Wälzlagerelement nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsvor­ sprünge (11) Schlitze (12) zur Aufnahme und Befesti­ gung für die Feder (13, 30) aufweisen.

6. Lineares Wälzlagerelement nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des Stützkörpers (5) jeweils eine im Querschnitt recht­ eckig ausgeführte, mit ihren Enden am entsprechenden Begrenzungsvorsprung (11) befestigte Rollfeder (30) angeordnet ist.

7. Lineares Wälzlagerelement nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Begren­ zungsvorsprüngen (11) ein darin verankertes, den Stützkörper (5) in seiner Bewegungslage haltendes Sicherungselement vorgesehen ist.