DE3607634A1 - Kugellager fuer laengs- und/oder drehbewegungen einer welle gegenueber einer huelse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kugellager; sie betrifft ein Kugellager für Längs- und/oder Drehbewegungen einer Welle ge­ genüber einer Hülse. Es sind allgemein Umlauflager bekannt, bei denen beispielsweise zwei nahe benachbarte Kugelumlauf­ bahnen oder -kanäle die achsparallel zu einer Welle verlaufen, in einer Hülse angeordnet sind, wobei die beiden Kugelumlauf­ kanäle an ihren Enden beispielsweise mit im Bogen ausgebildeten Kanälen miteinander verbunden sind. Einer der beiden Kanäle ist derart ausgebildet, daß die dort geführten Kugeln sich auf ein­ ander gegenüberliegenden Seiten auf die beiden einander gegen­ überliegenden Flächen abstützen, die unter Zwischenschaltung der Kugeln gegeneinander verschoben werden. Die andere Umlauf­ bahn oder der andere Umlaufkanal für die Kugeln ist derart aus­ gebildet, daß darin lediglich die Kugeln zurückgeführt werden an den Anfang der Umlaufbahn bzw. des Umlaufkanals, in der die Kugeln mit den gegeneinander zu verschiebenden Teilen in Ein­ griff stehen bzw. sich darauf abwälzen. Die Kugeln in den Ku­ gelumlaufbahnen bzw. -kanälen sind dicht an dicht angeordnet, so daß sie sich gegenseitig voreinander herschieben.

Derartige Kugellager mit Kugelumlaufführungen werden in den verschieden­ sten Ausführungsformen nicht nur zur Längsverschiebung von Wel­ len in Hülsen oder hülsenförmigen Lagerungen verwendet, sie können selbstverständlich auch bei der Verschiebung von Teilen mit ebenen Flächen gegeneinander verwendet werden, wobei die die Flächen gegeneinander abstützenden Kugeln in einer offenen Bahn und die parallel dazu zurückgeführten Kugeln in einer im wesentlichen geschlossenen Bahn laufen. Auch zur Lagerung von Drehbewegungen sind derartige Kugelumlaufführungen geeignet, sie werden auf diesem Gebiet jedoch weniger eingesetzt, da bei Drehbewegungen im allgemeinen ringförmige Kugellager verwendet werden. Wird einer Axialbewegung eine Drehbewegung überlagert oder umgekehrt, führt dies bei den vorbeschriebenen Lagern im­ mer dazu, daß die Rollreibung zumindest teilweise aufgehoben und durch Gleitreibung ersetzt wird. Dies erschwert die Gängig­ keit der gegeneinander zu bewegenden Teile.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein gattungsge­ mäßes Kugellager so weiterzubilden, daß es beispielsweise bei der Lagerung einer Welle in einer Hülse beliebige Längsverschie­ bungen und/oder beliebige Drehbewegungen und deren Überlagerun­ gen beider Teile gegeneinander zuläßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Kugellager der gattungsge­ mäßen Art gekennzeichnet durch einen auf der Welle oder in der Hülse angeordneten, gegenüber beiden Teilen verdrehbaren und gegenüber einem Teil (Welle oder Hülse) verschiebbaren Käfig, mit mindestens einem in sich geschlossenen Kugelumlauf, wobei jeder der Kugelumläufe mit zwei einander gegenüberliegende Nuten in Achsrichtung und zwei weiteren Nuten rechtwinklig zur Achse der Welle versehen ist, wobei die achsparallelen Nuten gleiche Länge aufweisen und die Abwälzbahnen für die Kugeln bilden. In dem zwischen Welle und Hülse angeordneten Käfig ist so ein in sich geschlossener Kugelumlauf gebildet, dessen Nuten bei geschlossenem Umlauf zwei einseitig offene Rechtecke umschließen, die gegenein­ ander gerichtet sind. Vorteilhafterweise liegen bei dieser An­ ordnung die axialen Nuten diametral einander gegenüber und sind sowohl zur Hülse als auch zur Welle geöffnet, so daß die Kugeln mit beiden im Eingriff stehen. Bei einer Axialbewegung werden die Kugeln mitbewegt, die dann auf den rechtwinklig zur Wellenachse liegenden, das Rechteck schließenden Nuten zurückgeführt werden. Eine axiale Bewegung ist immer mit einem Kugelumlauf verbunden. Bei der Drehbewegung rollen die im Eingriff stehenden Kugeln ab, so daß der Kugelkäfig sich mit etwa der halben Winkelgeschwin­ digkeit mitdreht. Eine Drehbewegung ist nie mit einem Kugelumlauf verbunden. Eine Überlagerung der beiden Bewegungen ist ohne gegen­ seitige Beeinflussung möglich. Dabei sind die Kugeln in den recht­ winklig zur Achse verlaufenden Nuten frei geführt. Die Kugeln sind in bezug auf die achsparallelen Abwälzbahnen derart dimensioniert, daß sie bei entlasteter Abwälzbahn in dieser frei geführt werden. Diese Anpassung läßt ein gewisses Lagerspiel zu, daß auf der bela­ steten Seite ein freier Kugelrücklauf erfolgt.

Eine Weiterbildung ist dadurch gegeben, daß der Käfig auf den Um­ fang verteilt mindestens einen weiteren Kugelumlauf enthält, wobei der den achsparallelen Nuten eines Kugelumlaufs zugeordnete Zentri­ winkel höchstens gleich dem der Anzahl der Kugelumläufe entspre­ chende Bruchteil des Vollwinkels ist. Bei dieser Anordnung werden in einem Käfigabschnitt zwei, drei oder vier oder mehr Kugelum­ laufnuten parallel gesetzt, so daß jeweils zwei achsparallele Nuten in geringem Abstand nebeneinander angeordnet sind, die dazu gehörenden, rechtwinklig zur Achse stehenden Nuten an den Enden der achsparallelen Nuten auseinanderstreben, bis zur näch­ sten achsparallelen Mute. Der Zentriwinkel beträgt bei zwei Ku­ gelumlaufnuten höchstens 180°, bei drei Kugelumlaufnuten höch­ stens 120° usw., wobei sich der Zentriwinkel jeweils unter Be­ rücksichtigung der Stegbreite geringfügig kleiner einstellt. Der von dem Käfig eingenommene Abschnitt ist bei dieser Anord­ nung nur unwesentlich größer als die Länge eines dieser Recht­ ecke.

Eine andere Weiterbildung ist dadurch gegeben, daß weitere Ku­ gelumläufe gegenüber der/den ersten in Achsrichtung um mindestens eine Länge der achsparallelen Nuten versetzt angeordnet sind. Durch diese Ausbildung wird ein Lager geschaffen, bei dem in einem Käfig in Achsrichtung zwei oder mehr Kugelumläufe hintereinander angeordnet sind. Es versteht sich von selbst, daß hierbei auch eine zwei-, drei- oder mehrfache Anordnung der Kugelumläufe in jedem der aufeinanderfolgenden Abschnitte möglich ist. Vorteil­ haft werden bei dieser Anordnung die versetzt angeordneten Kugel­ umläufe gegenüber dem ersten um den halben Zentriwinkel verdreht, wobei der Zentriwinkel der Winkel ist, unter dem die beiden achs­ parallelen Nuten von der Achse aus gesehen werden. Durch dieses Verdrehen wird erreicht, daß das Abstützen bei einseitig wirkender Kraft günstiger verteilt ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gegeben, daß auf einem Abschnitt der Welle zwei rechteckige Kugelumlaufbahnen angeordnet sind, deren achsparallel verlaufende Nuten paarweise in geringfügigem Abstand nebeneinander angeordnet sind, wobei die zu einer Kugelumlaufnut gehörenden achsparallelen Nuten etwa diametral zueinander liegen und wobei die rechtwinklig zur Achse verlaufenden Nuten der Kugelumlaufnuten im wesentlichen einander gegenüberliegende Bereiche der Oberfläche der Welle übergreifen. Eine Weiterbildung ist dadurch gegeben, daß der Käfig mindestens ein weiteres Paar von Kugelumlaufnuten anschließend an die ersten beiden und geringfügigem Abstand davon aufweist, wobei die achsparallelen Nuten gegenüber den achsparallelen Nuten des ersten Paares um 90° verdreht sind. Durch diese Anordnung wird eine für Wellen gute, tragfähige Lagermöglichkeit gegeben, bei der die Welle axiale Bewegungen, drehende Bewegungen und Überlagerungen davon durchführen kann, ohne daß das Lager den Bereich der Rollreibung verläßt und in den Bereich der Gleit­ reibung übergeht. Die doppelte bzw. die mehrfache Anordnung be­ günstigt dies, wobei Kippmomente besser abgefangen werden. In der Praxis hat sich gezeigt, daß dabei eine 90°-Verdrehung zweier aufeinanderfolgender Lager ausreichend ist. Es versteht sich von selbst, daß darüber hinaus auch weitere Lager mit anderen Ver­ drehungen, z. B. bei einer 3fach-Anordnung eine solche von 60°, möglich sind.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gegeben, daß die rechtwinklig zur Achse verlaufenden Führungsnuten in dem Käfig zu dem einen Teil (Hülse oder Welle), mit dem der Käfig dreh­ bar verbunden ist, hin offen sind, während im Käfig gegenüber dem anderen, gegen in drehbaren Teil (Welle oder Hülse) die Nuten für den Umlauf der Kugeln freigestochen sind. Die zu einem Teil hin offenen Nuten erlauben ein einfaches Bekugeln des Käfigs, wobei durch den vorgesehenen Freistich in den Nuten Raum für den Umlauf der Kugeln im radialen Teil ohne Lastauf­ nahme geschaffen wird.

Weiter wird vorgeschlagen, daß die parallel zur Achse der Welle verlaufende Nuten der Kugelumlaufnuten in dem Käfig zu beiden Teilen (Welle, Hülse) hin offen sind und an dem Teil (Hülse oder Welle), mit dem der Käfig drehbar verbunden ist, eine Abwälzbahn für die Kugeln in Form eines Vorsprungs ausgebildet ist, wobei die Weite der Öffnung der Nuten im Käfig kleiner ist als der Durchmesser der Kugeln. Durch diesen Vorschlag wird in einfacher Weise eine Eingriffsmöglichkeit geschaffen, wobei die in den parallel zur Achse der Welle verlaufenden Nuten vorhandenen Kugeln als tragende Kugeln durch die Nuten durchgreifend sich auf der vorspringenden Abwälzbahn und dadurch gegen die Gegen­ fläche gedrückt, auf dem anderen Teil abstützen. Um ein Heraus­ fallen der Kugeln beim Zusammenbau des Lagers und bei dessen Montage zu verhindern, sind die Nuten kleiner als der Durch­ messer der Kugeln.

Um den Umlauf der Kugeln zu verbessern wird vorgeschlagen, daß an den Übergängen der Seiten der Nuten sowohl in Längs- als auch in Querrichtung der Kugelbewegung kugelführende Ausrundun­ gen und Schrägen angeordnet sind. Dabei sollen die Nuten so ausgebildet sein, daß die Kugeln in den Nuten des Käfigs frei geführt sind und schließlich, daß die Kugeln in bezug auf die Abwälzbahnen derart dimensioniert sind, daß sie bei unbelaste­ ter Abwälzbahn auf dieser frei geführt sind. Diese Abrundung erleichtert wesentlich die Gängigkeit des Lagers und schützt vor einem "Klemmen" beim Übergang einer Kugel von einer achs­ parallelen Nut in eine Umfangsnut. Die Kugeln sind dabei in den Nuten einschließlich der Übergänge frei geführt. Im Bereich der Abwälzbahnen kommt es auf die Dimensionierung der Kugeln in bezug auf den Spalt zwischen Abwälzfläche und Gegenfläche an. unter Berücksichtigung des Lagerspiels soll diese so sein, daß bei entlasteter Abwälzbahn keine Kraft auf die Kugeln übertra­ gen wird, diese also entlastet und frei geführt werden.

Vorteilhaft ist es, den Käfig formschlüssig drehbar mit der Welle oder mit der Hülse zu verbinden. Durch den Formschluß wird eine Verschiebung des Käfigs auf der Welle oder in der Hülse vermieden. Eine Weiterbildung ist dadurch gegeben, daß der Käfig formschlüssig drehbar mit demjenigen der beiden Teile (Welle, Hülse) verbunden ist, an dem die Abwälzbahn für die Kugeln als ringfömiger Vorsprung ausgebildet ist, wobei der Kä­ fig im Bereich des Vorsprungs einen Freistich aufweist. Durch diese Ausbildung ist das bekugelte Lager in einfacher Weise mit dem entsprechenden Teil (Welle, Hülse) verbindbar, wobei der Formschluß die Drehbewegung gegenüber beiden Teilen und bei dieser Ausbildung die Längsbewegung gegenüber dem Teil zu­ läßt, der nicht mit dem ringförmigen Vorsprung der Abwälzbahn versehen ist.

Eine Weiterbildung ist dadurch gegeben, daß der die Abwälzbahnen für die Kugeln bildende Vorsprung als einsetzbare Laufbahn aus­ gebildet ist, die in mit einer umlaufenden Ausnehmung versehenen Hülse formschlüssig eingesetzt ist, wobei Hülse und Einsatz vorzugsweise aus unterschiedlichem Material bestehen. Dieser Vorschlag erlaubt es z. B. ein Lager mit einer Kunststoffhülse und einem Kunststoffkäfig zu bilden, wobei die Laufbahn als zylinderförmiger Stahlring eingesetzt ist. Die Elastizität der beiden Materialien erlaubt ein Überwinden der für das Halten des Stahlringes notwendigen Ausformungen. Die aus einem ent­ sprechenden Werkstoff bestehende Laufbahn kann den jeweiligen Betriebsverhältnissen und Betriebsbedingungen ebenso angepaßt werden wie das Material der Hülse.

Gegenüber bisher bekannten Kugellagern vom Typ der Rückführungs­ kugellager oder Umlaufkugellager unterscheidet sich ein Kugel­ lager nach der Erfindung dadurch, daß die Kugelumlaufbahnen in Form eines Rechteckes ausgebildet sind, wobei jeweils die parallel zueinander verlaufenden Kugelbahnen einen größeren Abstand voneinander haben. Ein Kugellager nach der Erfindung macht Gebrauch von der Erkenntnis, daß bei achsparallel angeord­ neten Abwälzbahnen, die auf dem Umfang der Welle einen größeren Abstand voneinander haben, nur die Kugeln in derjenigen Ab­ wälzbahn belastet und somit im abwälzenden Eingriff sind, die der Wirkung der auf das Lager abgerichteten Kraft am nächsten liegen. Diejenigen Abwälzbahnen, die auf der der Seite der Kraftwirkung abgewandten Seite liegen, sind entlastet, und da­ durch sind dort die Kugeln nicht im kraftaufnehmenden und damit abwälzenden Eingriff zwischen Hülse und Welle, sie sind viel­ mehr frei beweglich. Dabei werden bei einer Bewegung in Achs­ richtung die in Eingriff befindlichen Kugeln in den achsparallelen Nuten so bewegt, daß sie die in den Umfangsnuten frei bewegbaren Kugeln vor sich herschieben, so daß in der zugehörigen ent­ lasteten achsparallelen Parallel-Nut die Kugeln sich in Gegen­ richtung bewegen und ein Umlauf der Kugeln zustande kommt. Bei reiner Drehbewegung verbleiben die Kugeln am Ort, es findet kein Kugelumlauf statt. Eine Überlagerung beider Bewegungen führt zu einer kombinierten Kugelbewegung mit Umlauf. Bei der Ausführung mit den nebeneinanderliegenden Kugelumlaufnuten sind in jedem Fall die die Last aufnehmenden Kugeln in den zwei unmittelbar nebeneinanderliegenden achsparallelen Nuten mit den Abwälzbahnen im Eingriff, während die sich in den etwa diametral gegenüberliegenden Nuten befindlichen Kugeln frei bewegen können. Daraus folgt, daß auch in diesem Fall die Ku­ geln einen freien Umlauf durchführen, wobei die Umlaufrichtung in den beiden je ein Rechteck umfassenden Kugelumlaufnuten entgegengesetzt ist.

Auf diese Weise gelingt es ein Lager zu schaffen, bei dem die Längsbewegung ohne Begrenzung der Bewegungslänge im Bereich rollender Reibung verbleibt, bei dem eine Drehbewegung im Be­ reich rollender Reibung ohne Begrenzung des Drehwinkels möglich ist und daß die Kombination beider Drehbewegungen zuläßt. Damit wird ein hoher Bewegungskomfort erreicht, der beispielsweise eingesetzt im Schaltgetriebe eines PKW einen hohen Schaltkom­ fort ermöglicht, der mit Gleitlagern oder mit in der Längsbe­ wegung begrenzten Wälzlagern nicht erreicht werden kann. Eine ungewollte Verlagerung des Käfigs, wie bei bisherigen Wälzla­ gern möglich und die Ursache für den Übergang der rollenden Reibung in die Gleitreibung, ist bei dieser Lagerkonstruktion nicht möglich.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen nachstehend näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Ansicht des Kugelkäfigs mit zwei Lager-Paaren als Übersichts­ zeichnung

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Ebene II-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen achsparallelen Schnitt in Längsrichtung,

Fig. 4 einen achsparallelen Schnitt in Längsrichtung nach einem abgewandelten Ausführungsbeispiel.

In der Fig. 1 ist die mit ihrer mittleren Achslinie verdeutlichte Welle 1 dargestellt, die von einem Kugelkäfig 3 mit geringem Spiel umgeben ist, und der wiederum von einer Hülse 2 (Fig. 2) umgeben ist. Der Kugelkäfig 3 ist hülsenförmig ausgebildet und innerhalb des Kugelkäfigs 3 sind die Kugelumläufe A, B, C und D für die Kugeln 8 der Kugellager angeordnet, wobei die Seiten der Kugelumläufe Rechtecke umschneiden und wobei der Innendurchmesser der den Käfig 3 bildenden Hülse geringfügig größer ist als der Wellendurchmesser. Eine Kugelumlaufnut für eines der Lager in dem Käfig 3 besteht aus zwei achsparallelen Nuten 4 und 5, die in einem derartigen Abstand voneinander angeordnet sind, daß ihre äußeren Begrenzungen dicht an einer Durchmesserlinie 1 a (Fig. 2) anliegen oder angrenzen. Die beiden achsparallelen Nuten 4 und 5 sind durch rechtwinkelig zur Achse verlaufende Nuten 6 und 7 zu einer in sich geschlossenen Umlaufnut verbunden. Die Nuten 6 und 7 umgreifen die Welle also etwa über einen Halbmesser. Dem als A bezeichneten, rechteckigen Kugelumlauf in der Fig. 1 liegt gewissermaßen spiegelbildlich gegen­ über ein weiterer Kugelumlauf B, der in völlig gleicher Weise ausge­ bildet ist, so daß sich die achsparallelen Nuten 4 und 5 der beiden spiegelbildlich auf der Welle 1 einander gegenüberliegenden recht­ eckigen Kugelumlaufbahnen beiderseits an die Durchmesserlinie 1 a angrenzend völlig gleichen, die Kugeln 8 jedoch in diesen Kugelum­ läufen verschieden umlaufen, so daß sie lediglich in der Nut 4 A und in der ihr benachbarten und von ihr durch einen Steg getrennten Nut 4 B in gleicher Richtung laufen, wie das nachstehend im einzel­ nen erläutert ist.

Innerhalb des Kugelkäfigs 3 sind die Nuten 4 und 5 derart ausge­ bildet, daß in den rechtwinklig zur Achse verlaufenden Nuten 6 und 7 als in den Käfig 3 eingestochene Rinne 9 mit abgerundetem Grund geführt sind. Die Unterseite der Nuten oder dieser Rinne endet eine gewisse Materialstärke 10 vor dem Innendurchmesser des Käfigs. Diese Rinne 9 führt die Kugeln 8, ohne daß diese tragende oder abwälzende Funktionen haben, wobei die Kugeln 8 auch gegen die Innenseite der Hülse 2 anliegen; dieses Anliegen der Kugeln 8 an der Hülse 2 dient lediglich der Führung der Kugeln in den Nuten 6 und 7, daß die Kugeln 8 dabei nicht abwälzen oder gar eine tra­ gende Funktion haben, ist ersichtlich daraus, daß die Rinne 9 im Abstand von den Kugeln 8 gezeichnet ist, was besonders klar der Fig. 4 zu entnehmen ist.

Die über den Radius rechtwinkelig zur Achse verlaufenden Nuten 6 und 7 gehen in einem gut gerundeten Übergang und in einem schrägen Auf- bzw. Ablauf, in dem der Abstand 10 bei einer Schräge bis auf Null geht, in die achsparallelen Nuten 4 und 5 über, so daß die Ku­ geln aus den zur Achse rechtwinkeligen Nuten 6 und 7 - lediglich einander schiebend - in die achsparallelen Nuten 4 und 5 einlaufen. Die achsparallelen Nuten 4 und 5 sind derart ausgebildet, daß die Kugeln 8 auf der durchgehend glatten Oberfläche der Welle 1 einer­ seits abrollen und andererseits unmittelbar gegen einen innerhalb der Hülse 2 nach innen stehenden Vorsprung anliegen. Die Kugeln 8 sind dabei derart dimensioniert, daß sie mit ihrem Durchmesser den Abstand zwischen der Oberfläche der Welle 1 und den Innenflächen der nach innen ragenden Vorsprünge 12 der Hülse 2 gerade über­ brücken. Damit bilden die achsprallelen Nuten 4 und 5 auch die Ab­ wälzbahnen der Kugeln 8 zwischen Hülse 2 und Welle 1. Aufgrund der vorgenannten Dimensionierung wird jedoch erreicht, daß bei einer Belastung des Lagers durch vorhandenes Spiel die dabei auftre­ tende unvermeidliche Materialelastizität und andere Verformungen lediglich diejenige achsparallele Nut 4 oder 5 zur Abwälzbahn für die Kugeln 8 wird, die in Richtung der auf das Lager wirkenden Last bzw. am nächsten zu dieser Richtung liegt. Auf der gegenüberliegenden Seite gibt die Hülse 2 bzw. ihr Vorsprung 12 aufgrund des immer vorhandenen Spiels bzw. vorgenannter elastischer oder anderer Materialverformungen die Kugeln 8 in der achsparallelen Nut so weit frei, daß sie nicht mehr aufliegen bzw. zwischen Hülse und Welle abwälzen, sondern frei geführt werden, so daß sie auch bzw. gerade gegen die Bewegungs­ richtung von den nachfolgenden Kugeln durch die achsparallelen Nuten geschoben werden. Da, wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich, die achsparallelen Nuten 4 (A und B) zweier spiegelbildlich einander gegenüberliegender Kugelumläufe unmittelbar nebeneinander und voneinander lediglich durch einen schmalen Steg getrennt verlaufen, sind beispielsweise diese Nuten 4 A und 4 B die die Last aufnehmenden Abwälzbahnen, während die gegenüberliegenden Nuten 5 A und 5 B der beiden Kugelumlaufnuten A und B die Kugeln frei führen, und zwar entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Kugeln in den Nuten 4. Sämtliche Kugeln 8 in dem etwa ein Rechteck umschreibenden Kugel­ umlauf werden dabei jeweils von den Kugeln, die sich in den (im Eingriff befindlichen) Abwälzbahnen befinden, durch die jeweilig anschließenden Nuten geschoben.

Es ist erkennbar, insbesondere mit Bezug auf die Fig. 3 und 4, daß bei einer Längsverschiebung von Hülse und Achse gegeneinander in der achsparallelen Nut 4, von der einmal angenommen wird, daß sie diejenige Nut ist, auf die die Last gerichtet ist und zur Abwälzbahn wird, ständig neue Kugeln aus den zugehörigen, zur Achsrichtung rechtwinkeligen Nuten ein- und am Ende wiederum in entsprechende Nuten auslaufen. Es kommen also bei axialer Bewegung ständig neue Kugeln in der Abwälzbahn in Eingriff; die Kugeln sind in ihren Kugelumlaufnuten in Umlauf.

Bei rein radialer Bewegung, also bei Drehbewegung von Hülse 2 gegen­ über Welle 1 bleiben die in der jeweiligen Abwälzbahn 4 vorhandenen Kugeln an Ort und Stelle und drehen sich im Eingriff zwischen Hülse und Welle lediglich um ihre achsparallele Achse. Ein Wandern der Kugeln zwischen den einzelnen Führungen findet dabei nicht statt. Daraus ist jedoch weiterhin erkennbar, daß bei einer Kugellagerung nach der Erfindung nicht nur jede beliebige aus Rotationsbewegung und Längsbewegung kombinierte Schrägbewegung möglich ist, sondern daß auch unbegrenzte Längsbewegungen durch­ geführt werden können, weil in der Abwälzbahn zwischen dem Vor­ sprung 12 der Hülse 2 und der Oberfläche der Welle immer neue Kugeln in Eingriff kommen, da sie in den etwa ein Rechteck for­ menden Führungsbahnen ungehindert umlaufen können.

Durch die Ausbildung der Vorsprünge 12 auf der Innenseite der Hülse 2 und entsprechende Ausbildung des Käfigs 3 mit den Kugel­ führungen besteht eine formschlüssige Verbindung zwischen Hülse und Käfig. Bei einer axialen Längsbewegung wandert also der Käfig mit der Hülse zusammen über die Welle. Selbstverständlich kann die Ausbildung auch entsprechend anders vorgenommen sein, so daß an der Welle nach außen ragende Vorsprünge entsprechend den nach innen ragenden Vorsprüngen 12 in der Hülse ausgebildet sind. Die Hülse 2 ist dann an ihrer Innenfläche glattwandig. In diesem letzteren Fall ist der Käfig 3 formschlüssig mit der Welle ver­ bunden, so daß bei reiner axialer Längsbewegung der Käfig orts­ fest zur Welle bleibt.

In der Fig. 1 ist eine Anordnung dargestellt, bei der jeweils eine Anordnung von spiegelbildlich einander auf der Welle gegenüber­ liegenden etwa rechteckigen Kugelführungen eine zwei weitere etwa rechteckige, spiegelbildlich auf der Welle liegende Kugelführun­ gen benachbart sind. Bei diesen benachbarten Kugelumläufen C und D in dem Käfig 3 sind die achsparallelen Nuten 4 C, 4 D (bzw. 5) um 90° gegenüber den Nuten 4 A und 4 B bzw. 5 A und 5 B versetzt. Dadurch wird erreicht, daß jede beliebige Lastwirkungs­ richtung von dem Lager aufgenommen wird und wenn die Last­ wirkungsrichtung zwischen den Führungsbahnen 4 A, 4 B einerseits und 4 C und 4 D andererseits wirkt, dann werden diese Nuten zu Abwälzbahnen, während die gegenüberliegenden Führungs- Nuten 5 sämtlicher Kugelumläufe aufgrund der schon beschriebenen Zusammenhänge entlastet sind ihnen die Kugeln 8 entgegen der Ab­ wälzrichtung in den Nuten 4 zurückgeführt werden.

Insbesondere aus den Fig. 3 und 4 ist zu erkennen, daß der Vor­ sprung 12 auf der Innenseite der Hülse 2 an seinen beiden Seiten mit Schrägen 13 versehen ist, durch die der Einlauf der Kugeln 8 von den im Radius verlaufenden Nuten in die achsparallelen, als Führungs- bzw. Abwälzbahnen wirkenden Nuten begünstigt wird. Dementsprechend ist auf der im Kugeldurchmesser radial gegenüberliegenden Seite der Schräge 14 ausgebildet, die von der Rinne auf die Oberfläche der Welle 1 führt. Weiterhin ist an der Außenseite der Rinnen 9 eine vorstehende Lippe ausgebildet, deren Außenkante die im Radius verlaufende Führungsbahn so weit übergreift, daß der Abstand zwi­ schen dieser Außenkante und der inneren Begrenzung der Rinne ge­ ringer ist als der Durchmesser der Kugeln 8, so daß dadurch die Kugeln in dem Käfig 3 gehalten werden und beispielsweise bei der Montage nicht herausfallen können. Auch die Öffnung 16, die die achsparallelen Führungsbahnen 4 und 5 im Käfig nach oben und unten begrenzt, so daß eine Anlage der Kugeln an Hülse und Welle er­ möglicht ist, hat eine geringere Weite als dem Durchmesser der Kugeln 8 entspricht, so daß auch hier ein Herausfallen der Kugeln aus dem Käfig bei der Montage verhindert ist.

Die Fig. 3 und 4 geben unterschiedliche Ausführungsformen an. Bei der Ausführung nach der Fig. 4 sind anstelle der nach innen ragenden Vorsprünge 12, die an die Hülse angeformt sind bzw. in der Hülse 2 ausgeformt sind, besondere Ringe 12 a aus anderem Ma­ terial angeordnet. Die Hülse 2 kann beispielsweise aus Kunststoff bestehen, während die Ringe 12 a nach der Fig. 4 aus einem Metall besteht, das besonders gut für Kugellager geeignet ist.

Claims (14)

1. Kugellager für Längs- und/oder Drehbewegungen einer Welle gegen­ über einer Hülse, gekennzeichnet durch einen auf der Welle (1) oder in der Hülse (2) angeordneten, gegenüber beiden Teilen ver­ drehbaren und gegenüber einem Teil (Welle (1), Hülse (2)) ver­ schiebbaren Käfig (3), mit mindestens einem in sich geschlossenen Kugelumlauf (A; B; C; D), wobei jeder der Kugelumläufe (A, B, C, D) mit zwei einander gegenüberliegenden Nuten (4, 5) in Achsrichtung und zwei weitere Nuten (6, 7) rechtwinklig zur Achse der Welle versehen ist, wobei die achsparallelen Nuten (5, 4) und die recht­ winklig zur Achse verlaufenden Nuten (6, 7) paarweise gleich lang sind und wobei die achsparallelen Nuten (4, 5) gleiche Länge auf­ weisen und die Abwälzbahnen für die Kugeln (8) bilden.

2. Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (3) auf dem Umfang verteilt mindestens einen weiteren Kugel­ umlauf (A; B; C; D) enthält, wobei der den achsparallelen Nuten eines Kugelumlaufs zugeordnete Zentriwinkel höchstens gleich dem der Anzahl der Kugelumläufe entsprechenden Bruchteil des Vollwin­ kels ist.

3. Kugellager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Kugelumläufe (A; B; C; D) gegenüber der/den ersten in Achsrichtung um mindestens eine Länge der achsparallelen Nuten (4, 5) versetzt angeordnet sind.

4. Kugellager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die versetzt angeordneten weiteren Kugelumläufe (A; B; C; D) ge­ genüber dem/den ersten um den halben Zentriwinkel verdreht ange­ ordnet sind.

5. Kugellager nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Abschnitt der Welle (1) zwei rechteckige Kugelum­ laufnuten (A, B) angeordnet sind, deren achsparallel verlaufende Nuten (4 A, 5 A; 4 B, 5 B) paarweise in geringfügigem Abstand neben­ einander angeordnet sind, wobei die zu einer Kugelumlaufnut (A, B) gehörenden achsparallelen Nuten (4 A, 5 A; 4 B, 5 B) etwa diametral zueinander liegen und wobei die rechtwinkelig zur Achse verlaufen­ den Nuten der Kugelumlaufnuten im wesentlichen einander gegenüber­ liegende Bereiche der Oberfläche der Welle (1) übergreifen.

6. Kugellager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (3) mindestens ein weiteres Paar von Kugelumlaufnuten (C,D) an­ schließend an das erste Paar und in geringfügigem Abstand davon aufweist, wobei die achsparallelen Nuten (4 C, 4 D) gegenüber den achsparallelen Nuten (4 A, 4 B) des ersten Paares um 90° verdreht sind.

7. Kugellager nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die rechtwinkelig zur Achse verlaufenden Führungsnuten (6, 7) in dem Käfig (3) zu dem einen Teil (Hülse (2) oder Welle (1)), mit dem der Käfig drehbar verbunden ist, hin offen sind, während im Käfig (3) gegenüber dem anderen, gegen ihn drehbaren Teil (Welle (1) oder Hülse (2)) die Nuten (4, 5) für den Umlauf der Kugeln (8) freigestochen sind.

8. Kugellager nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zur Achse der Welle (1) verlaufenden Nuten (4, 5) der Kugelumlaufnuten (A; B; C; D) in dem Käfig (3) zu beiden Teilen (Welle (1), Hülse (2)) hin offen sind und an dem Teil (Hülse (2) oder Welle (1)), mit dem der Käfig drehbar verbunden ist, eine Abwälzbahn (12, 12 a) für die Kugeln (8) in Form eines Vorsprungs ausgebildet ist, wobei die Weite der Öffnungen der Nuten im Käfig (3) kleiner ist als der Durchmesser der Kugeln (8).

9. Kugellager nach einem der vorstehenden Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Übergängen der Seiten der Nuten (4, 5, 6, 7) sowohl in Längs- als auch in Querrichtung der Kugelbewegung kugelführende Ausrundungen und Schrägen angeordnet sind.

10. Kugellager nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (8) in den Nuten (4, 5, 6, 7) des Käfigs (3) frei ge­ führt sind.

11. Kugellager nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kugeln (8) in bezug auf die Abwälzbahnen derart di­ mensioniert sind, daß sie bei unbelasteter Abwälzbahn auf dieser frei geführt sind.

12. Kugellager nach einem der vorstehenden Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (3) formschlüssig drehbar mit der Welle (1) oder mit der Hülse (2) verbunden ist.

13. Kugellager nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Käfig (3) formschlüssig drehbar mit demjenigen der beiden Teile (Welle (1), Hülse (2)) verbunden ist, an dem die Abwälzbahn für die Kugeln (8) als ringförmiger Vorsprung (12, 12 a) ausgebildet ist, wobei der Käfig (3) im Bereich des Vorsprunges einen Freistich aufweist.

14. Kugellager nach einem der Ansprüche l-13, dadurch gekennzeich­ net, daß der die Abwälzbahn für die Kugeln (8) bildende Vorsprung (12) als einsetzbare Laufbahn (12 a) ausgebildet ist, die in mit einer umlaufenden Ausnehmung versehene Hülse (2) formschlüssig eingesetzt ist, wobei Hülse und Einsatz vorzugsweise aus unter­ schiedlichem Material besteht.