DE3607633A1 - Umlaufkugellager fuer laengsverschiebungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Umlaufkugellager für unbe­ grenzte Längsverschiebungen, vorzugsweise zur Lagerung einer Schaltstange für Schaltgetriebe von Kraftfahrzeugen und dgl.

Es sind für die Lagerung von Schaltstangen und dgl. Kugellager bekannt, die aus einer Hülse und einem diese umgebenden Käfig bestehen. Die Hülse weist im wesentlichen einen U-förmigen Quer­ schnitt auf, der derart ausgebildet ist, daß an den Seiten Ab­ wälzbahnen für Kugeln vorhanden sind. Die Kugeln sind in dem Kä­ fig, jede für sich, ortsfest drehbar gelagert. Die Abwälzbahnen liegen etwa auf den verschiedenen Seiten eines gleichseitigen Dreiecks. In der Hülse sind zwei einander gegenüberliegende Fenster ausgebildet, in die nach innen ragende Vorsprünge, die an dem Käfig angeformt sind, eingreifen, zur Begrenzung der Schie­ bebewegung zwischen Käfig und Hülse. Die Hülse ist an der offenen Seite mit zwei nach innen gegeneinander stehenden Haken versehen. Der Käfig ist einstückig - er besteht aus Kunststoff. Im Käfig sind für jede Abwälzbahn der Hülse zwei Kugeln ortsfest drehbar eingeformt. Die Kugeln ragen nach innen und außen aus dem Käfig heraus. Nach innen laufen sie auf den Abwälzbahnen der Hülse, nach außen in einer Außenhülse, die vorzugsweise einen kreisrun­ den Querschnitt aufweist. Die Verschiebebewegung ist begrenzt durch die Verschiebung der Innenhülse gegenüber dem Käfig, der seinerseits nur den halben Verschiebungsweg gegenüber der Außen­ hülse zurücklegen kann. Durch die Lagerung mit nur zwei Kugeln pro Wälzbahn ist eine gerade Führung der Innenhülse im Käfig und des Käfigs in der Außenhülse nicht möglich - Kippbewegungen sind unvermeidlich, insbesondere bei den Endstellungen von ausgezoge­ ner Hülse gegenüber Käfig und Käfig gegenüber Außenhülse. Die Schwierigkeiten beim Einsatz der bekannten Lager entsteht dadurch, daß der Käfig unter Wirkung von Schwer- oder Trägheitskräften aus seiner eingenommenen Position auswandern kann. Dadurch kann er die Endstellung für seine Bewegung erreichen, auch wenn dies von der Stellung des Schalthebels nicht vorgegeben ist. Beim Schalten wird dann gegen das gesperrte Lager geschaltet, wobei wegen der dabei einsetzenden Gleitreibung ein erhöhter Kraftbe­ darf notwendig ist. Darüber hinaus ist die Herstellung dieser bekannten Lagerung schwierig; allein für die Hülse sind mehrere Arbeitsgänge erforderlich. Die Innenhülse ist zwar ein aus Stahl­ blech gebogenes Profilteil, das einseitig offen ist, aber quer zur Schaltstange aufgepreßt werden muß und sich mit seinen Haken verhakt. Bei dem Aufpressen wird es stark aufgeweitet, was bei den notwendigen, gehärteten Materialien Bruchgefahr bedeutet. Der aus Kunststoff hergestellte Käfig weist Hinterschneidungen auf, wodurch auch hier die Herstellung kompliziert wird. Durch die ortsfest drehbar eingelassenen Kugeln ist auch der Zusammen­ bau des Lagers schwierig, zumal im Hinblick auf die Aufweitung bei der Montage die Kugeln festgelegt sein müssen.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein derartiges Lager zu verbessern und weiter zu entwickeln und insbesondere ein Um­ laufkugellager für unbegrenzte Längsverschiebung zu schaffen, das eine verbesserte Lagerabstützung aufweist, die genannten Nachtei­ le des bekannten Lagers vermeidet und für wesentlich erweiterte Zwecke und darüber hinaus für bestehende Konstruktionen bei klein­ stem Bauraum einsetzbar und schließlich wirtschaftlich herstell­ bar ist.

Diese Aufgabe wird für ein Umlaufkugellager gattungsgemäßer Art gelöst durch eine Hülse, bei der an mindestens zwei Seiten min­ destens eine Kugellaufbahn als Abwälzbahn in Form einer im Quer­ schnitt etwa einen Viertelkreis umschreibenden Rinne ausgebildet ist, sowie durch einen Kugelführungskäfig, bestehend aus zwei Halbschalen, die auf die Seite der Hülse mit den in sich ge­ schlossenen Kugellaufbahnen aufgesetzt sind, wobei jede der Halb­ schalen den Kugellaufbahnen gegenüberliegend zugeordnet, eine achsparallele, schlitzförmige Durchbrechung von geringerer Weite, als den Durchmesser der Kugel, aufweist und die Kugelführung in dem Käfig mit einer parallelen Kugelrückführung versehen ist, die von der Hülse vollständig abgedeckt wird.

Aufgrund seiner Ausbildung als Umlaufkugellager ist ein Lager nach der Erfindung für unbegrenzte Längsverschiebung geeignet und einsetzbar. Der Aufbau des Lagers ist einfach, es besteht im wesentlichen, außer den eingesetzten Kugeln, aus drei Teilen, von denen zwei, aus Kunststoff hergestellte Teile, identisch sind. Dabei handelt es sich um die beiden Halbschalen, die den Kugel­ käfig mit den darin angeordneten Kugellaufbahnen bilden. Nach dem Füllen mit den Kugeln sind diese beiden Teile in sehr einfacher Weise mit der vorzugsweise aus Federstahl bestehenden Hülse zu verbinden, vorzugsweise formschlüssig anzuklipsen. Diese Hülse besteht aus vom Coil gestanzten Stahlblech-Formteilen, die über einen Dorn zu dem Hülsen-Profil gewickelt werden. Dabei werden vorher die an den Enden vorgesehenen Ausstanzungen vorgenommen. Aufgrund der Ausbildung des Lagers nach der Erfindung ist es mög­ lich, der Schaltstangenaufnahme unterschiedliche Formen zu geben, so daß sie Schaltstangen von verschiedenen Profil-Querschnitten aufnehmen kann, ohne daß es dabei erforderlich wird, die Außenschale in ihrer Form zu ändern.

Eine Möglichkeit zur Ausbildung des Lagers ist dadurch gegeben, daß der aus zwei Halbschalen bestehende Kugelführungskäfig in die Hülse eingesetzt ist und daß das Innere der den Kugelführungs­ käfig bildenden Halbschalen Aussparungen zur Aufnahme der Schalt­ stange aufweisen; eine andere Möglichkeit ist dadurch gegeben, daß die Hülse formschlüssig auf die Schaltstange aufgesteckt ist, und daß die den Kugelführungskäfig bildenden Halbschalen außer­ halb der Hülse an diese angesetzt sind. Durch diese Ausbildung wird einmal mit einer Außenhülse und zum anderen mit einer Innen­ hülse gearbeitet, an die die beiden den Kugelkäfig bildenden Halb­ schalen angesetzt wird. Bei der Außenhülse werden die Halbschalen innen, bei der Innenhülse die Halbschalen außen angesetzt, wobei die unter Last im Eingriff stehenden Kugeln durch die achsparal­ lelen, schlitzförmigen Durchbrechungen durchgreifen und sich da­ durch direkt gegen Schaltstange und Einsatzbuchse abstützen kön­ nen.

Nach der Erfindung ist die Innenhülse an jeder Umlenkstelle von den Abwälzführungen zu den Rückführungen für die Kugeln mit je einer Ausnehmung versehen, deren Querabmessung geringer ist als der Durchmesser der Kugeln. Da zwischen Abwälzführung und Rück­ führung eine Höhendifferenz vorliegt, müssen die Kugeln im Bereich der Umlenkkurve von der einen Führung zur anderen Führung gelangen können. An dieser Stelle ist die Abwälzführung mit der Ausnehmung versehen, die den Kugeln das überwinden dieser Höhendifferenz er­ laubt. Zweckmäßig weist die Innenhülse einen rechteckigen Quer­ schnitt auf, der dem Querschnitt der zu lagernden Schaltstange entspricht. Die Innenhülse besteht vorzugsweise aus Federblech und ist als Klemmhülse ausgebildet, wobei sie vorzugsweise an ei­ ner Schmalseite mit einem Längsschlitz versehen ist. Die Hülse läßt sich dadurch unter Ausnutzung von Flächenanlage und -pressung verhältnismäßig fest auf der Schaltstange anbringen.

Nach einer Weiterbildung ist die Innenhülse an ihren ungeschlitzten langen Seiten mit in der Mitte liegenden Ausprägungen versehen, deren Begrenzung die Abwälzbahnen für die Kugeln ausbilden. Die innere Hülse kann als durchgehendes, gerolltes bzw. gewalztes Profil ausgebildet sein und ist an ihren Enden mit formgestanzten Ausnehmungen versehen. Die Schmalseiten und daran angrenzende Be­ reiche der Längsseiten der Innenhülse entsprechen in ihrer Länge der Länge der Käfigschalen und in der Mitte der Ausprägungen der langen Seiten als Zungen vorstehen, die Nasen an den Enden der Käfigschalen hintergreifen. Dadurch lassen sich die Käfigschalen in besonders einfacher Weise formschlüssig und fest mit der Innen­ hülse verbinden. Diese Art der Montage ist auch auf Maschinen automatisch durchführbar.

Beiderseits der Zungen sind Ausnehmungen oder Rücksprünge in den Enden der Innenhülsen ausgestanzt, die einen Teil der Kugel­ führung zwischen der Abwälzbahn und der Kugelrückführung aus­ bilden. Da die Abwälzbahn auf der Außenseite der Innenhülse aus­ gebildet ist und die Kugelrückführungen unmittelbar daneben, in größerem Abstand jedoch von der Hülsen umgebenden Stange verlau­ fen und nach allen Seiten bedeckt sind, haben die Rückführungen einen größeren Abstand von der Stange als die Abwälzbahnen und es ist daher erforderlich, daß zwischen den Abwälzbahnen und der Rückführung für die Kugeln ein Übergang als Überführung vorhanden ist, der teilweise auch in Form einer Ausnehmung in der Innenhülse ausgebildet ist.

An ihrer geschlitzten Seite hat die Innenhülse etwa in Längsmitte Eindrückungen, die zu einer formschlüssigen Verbindung mit einer Schaltstange bestimmt sind. Zweckmäßig weisen die den Kugelführungs­ käfig bildenden Halbschalen mit der Innenhülse, auf deren Seite sie aufgesetzt sind, etwa einen Kreisquerschnitt auf, so daß das gesamte Lager in einer Hülse mit Kreisquerschnitt einsetzbar ist oder gar in ein Rohr einsetzbar ist, wobei die einander gegenüber­ liegenden, vom Kreisquerschnitt abweichenden Abplattungen nicht stören.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Lagers,

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Lager,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Halbschale, die den Käfig bildet,

Fig. 4 die Seitenansicht der Innenhülse,

Fig. 5 die Draufsicht auf die Kugelführungen.

Das Lager nach der Erfindung besteht im wesentlichen aus der In­ nenhülse 1 mit rechteckigem Querschnitt, auf deren beiden Längs­ seiten Halbschalen in Form von Kugelkäfigen 2 und 3 angeordnet sind. Zusammen bilden diese drei Teile einen etwa kreisförmigen Querschnitt, der durch die kurze Seite 4 sowie die aus zwei Teilen 5 und 6 bestehende, gegenüberliegende kurze Seite gradflächig be­ grenzt ist.

Die Hülse 1 besteht vorzugsweise aus einem profilgewalzten oder -gerollten Blech. Die kurzen Seiten 4 sowie 5 und 6 des Profils erstrecken sich über die gesamte Lagerlänge und sind mit Anwink­ lungen 7, 8, 9, 10, die schon Teile der Langseiten bilden, versehen (im Profilschnitt und damit in der Stirnansicht entsprechend der Fig. 1 sichtbar). In dem mittleren Teil weisen die Langseiten der Innenhülse weite Rücksprünge 11 und 12 auf, die einen mittleren Vorsprung 13 in Form einer Zunge eingrenzen. Die Zunge 13 steht etwa bis zur Mitte der Rücksprünge 11 und 12 in Richtung auf die Außenkanten 8 und 9 vor.

Im Profil ist die allgemeine Rechteckform der Innenhülse dadurch abgewandelt, daß in der Mitte der Langseiten Vorsprünge 14 aus­ gebildet sind, wobei der Übergang zwischen diesen Vorsprüngen 14 und den Seiten 8, 9 bzw. 7, 10 der Langseiten durch eine Wöl­ bung 15 gebildet ist, die etwa einen Viertelkreissektor umschrei­ bend, die Abwälzbahn für Kugeln 16 bildet. Es ist erkennbar, daß unmittelbar an dieser Anwölbung noch die Ausstanzung 11 bzw. 12 beginnt, die als Ausnehmung der Kugelumlenkung dient und die Ku­ geln 16 von der Abwälzbahn in die Kugelrückführungen 20 überführt (in der sie mit 16 a bezeichnet sind).

Die auf die Längsseiten der rechteckigen Innenhülse 1 beiderseits aufgesetzten Kugelkäfige 2 und 3 weisen einen Führungskanal 17 auf, dem jeweils eine Abwälzbahn 15 an der Außenseite der Innen­ hülse zugeordnet ist. Dieser Führungskanal 17 weist auf der Außen­ seite des Kugelkäfigs 3 bzw. 2 eine schlitzförmige Durchbrechung 18 auf, deren Weite geringer ist, als der Durchmesser der Kugeln 16. Die Kugeln 16 auf der Abwälzbahn 15 ragen hier aus dem Kugel­ führungskäfig 2 bzw. 3 heraus und stützen sich auf der Innenseite der umgebenden Außenhülse oder dem Rohr 19 ab.

Die Kugelrückführung erfolgt in einem zur Abwälzbahn 15 parallelen Kanal 20. Die in diesem Kanal 20 geführten Kugeln sind der Über­ sichtigkeit halber hier mit 16 a bezeichnet. Dieser Kugelrück­ führungskanal 20 ist von der Innenseite her in den Käfig 2 bzw. 3 eingeformt und von der Einformungsseite her verschlossen durch die Innenhülse, und zwar durch deren nach außen geformten Teil 14. Die Kugelrückführung 20 liegt daher in einem größeren Abstand von der Innenkontur der Hülse bzw. der Schaltstange, auf die die Hülse aufgesetzt ist, als die Abwälzbahn 15 mit den Kugeln 16. Die in der Hülse ausgestanzten Überführungsöffnungen 11, 12 reichen, wie er­ kennbar, bis in die Mitte der Kugelrückführung 20. Dieser gegen­ überliegend liegt in den Kugelkäfigen eine Begrenzung 21 der Kugelumlenkung, so daß zu erkennen ist, daß die Kugeln 16 beim Auslaufen von der Abwälzbahn 15 und danach erfolgenden Umlenkung um 180° an der Umlenkung oder Überführung 21 in die Kugelrück­ führung 20 zu den Kugeln 16 a werden, wobei sie derart geführt sind, daß sie in der Umlenkkurve die Ausstanzung 11 bzw. 12 der Hülse durchlaufen. Die Abwälzbahn 17 und die Kugelrückführung 20 sind durch die Zwischenwand 22 voneinander abgetrennt. Diese Zu­ sammenhänge sind besonders deutlich erkennbar in Fig. 2 in Zu­ sammenwirkung mit Fig. 5.

An seinen Enden ist jede Schale eines Führungskäfigs mit Endwänden 23 versehen, die in ihrer Mitte unterhalb der beiden Kugelrück­ führungen 20 mit Nasen 24 versehen sind, von denen ein Schlitz 25 gebildet wird. Dieser Schlitz 25 dient zur Aufnahme des Endes der Zunge 13, die dort einzuklipsen ist. Damit sind die Kugelführungs­ käfige 2 und 3 fest und formschlüssig mit der Innenhülse 1 ver­ bunden.

In den beiden Teilen 5 und 6 der Schmalseite der Hülse kann etwa in Längsmitte eine Eindrückung bzw. in beiden Teilen 5 und 6 können jeweils eine Eindrückung 26 angeordnet sein, denen eine entsprechende Ausnehmung in der Schaltstange, auf die die Hülse aufgesetzt wird, gegenüberliegt. Mit dieser Anordnung ist die Hülse fest und formschlüssig auf der Schaltstange in bestimmter Stellung und Lage zu sichern.

Claims (13)

1. Umlaufkugellager für Längsverschiebung, vorzugsweise zur Lagerung einer Schaltstange für Schaltgetriebe von Kraftfahrzeugen o. dgl., gekennzeichnet durch eine Hülse (1), bei der an mindestens zwei Seiten mindestens eine Kugellaufbahn (15) als Abwälzbahn in Form einer im Querschnitt etwa einen Viertelkreis umschreibenden Rinne ausgebildet ist, sowie durch einen Kugelführungskäfig, bestehend aus zwei Halbschalen (2, 3), die auf die Seiten der Hülse (1) mit den in sich geschlossenen Kugellaufbahnen (15) aufgesetzt sind, wobei jede der Halbschalen (2, 3) den Kugellaufbahnen (15) gegen­ überliegend zugeordnet, eine achsparallele schlitzförmige Durch­ brechung (18) von geringerer Weite als den Durchmesser der Kugeln (16) aufweist und die Kugelführung (17, 15) in dem Käfig mit einer parallelen Kugelrückführung (20) versehen ist, die von der Hülse vollständig abgedeckt wird.

2. Umlaufkugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus zwei Halbschalen (2, 3) bestehende Kugelführungskäfig in die Hülse (1) eingesetzt ist und daß das Innere der den Kugelführungs­ käfig bildenden Halbschalen (2, 3) Aussparungen zur Aufnahme der Schaltstange aufweist.

3. Umlaufkugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) formschlüssig auf die Schaltstange aufgesteckt ist und daß die den Kugelführungskäfig bildenden Halbschalen (2, 3) außer­ halb der Hülse (1) an diese angesetzt sind.

4. Umlaufkugellager nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hülse (1) an jeder Umlenkstelle (21) von Ab­ wälzführungen (16) zu Rückführungen (20) für die Kugeln (16, 16 a) Ausnehmungen (11, 12) aufweist, deren Querabmessung geringer ist als der Durchmesser der Kugeln (16; 16 a).

5. Umlaufkugellager nach einem der vorstehenden Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) einen rechteckigen Quer­ schnitt aufweist, der dem Querschnitt der zu lagernden Schalt­ stange entspricht.

6. Umlaufkugellager nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hülse aus Federblech besteht und als Klemmhülse ausgebildet ist.

7. Umlaufkugellager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hülse (1) vorzugsweise an einer Schmalseite (5, 6) mit einem Längsschlitz versehen ist.

8. Umlaufkugellager nach einem der vorstehenden Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) an ihrer unbeschlitzten langen Seite (5; 6) mit in der Mitte liegenden Ausprägungen (14) versehen ist, deren Begrenzung die Abwälzbahnen (15) für die Ku­ geln (16; 16 a) ausbilden.

9. Umlaufkugellager nach einem der vorstehenden Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) als durchgehend geroll­ tes oder gewalztes Profil ausgebildet und an ihren Enden mit formgestanzten Ausnehmungen (11, 12) versehen ist.

10. Umlaufkugellager nach einem der vorstehenden Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichent, daß die Schmalseiten (4, 5, 6) und daran angrenzende Bereiche (7, 8; 9, 10) der Längsseiten der Hülse (1) in ihrer Länge der Länge der Käfigschalen (2, 3) entsprechen und in der Mitte Ausprägungen der Langseiten als Zungen (13) vorstehen, die Nasen (24) an den Enden der Käfigschalen hintergreifen.

11. Umlaufkugellager nach einem der vorstehenden Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß beidseits der Zungen (13) Ausnehmun­ gen oder Rücksprünge (11; 12) in den Enden der Hülsen (1) ausge­ stanzt sind, die einen Teil der Kugelführung zwischen der Abwälz­ bahn (15; 17) und der Kugelrückführung (20) bilden.

12. Umlaufkugellager nach einem der vorstehenden Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) vorzugsweise an ihrer geschlitzten Seite (5, 6) Eindrückungen (26) aufweist, zur formschlüssigen Verbindung mit der Schaltstange.

13. Umlaufkugellager nach einem der vorstehenden Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kugelführungskäfig bildenden Halbschalen (2, 3) zusammen mit der Hülse (1) auf deren Seite sie aufgesetzt sind, etwa einen Kreisquerschnitt bilden.