DE4119819A1 - Linear guide with zero angular plane - has balls retained in grooves in inner part which has offset from slots in outer part - Google Patents
Linear guide with zero angular plane - has balls retained in grooves in inner part which has offset from slots in outer partInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft die Längsführung zweier Bauteile einander gegenüber, die axial einander gegenüber relativ verstellbar, aber drehend miteinander verstellbar sind, mit einem als Welle gestalteten Innenteil, in dessen Außenfläche umfangsverteilte, sich parallel zur Längsachse erstreckende Laufrillen angeordnet sind, mit einem die Welle umschließenden Außenteil, das den Laufrillen der Welle gegenüberliegend, zur Welle und nach außen sich öffnende Durchbrüche aufweist, wobei in den Laufrillen der Welle und den jeweils gegenüberliegenden Durchbrüchen des Außenteils Kugeln abgestützt sind und die Kugeln aus den Durchbrüchen radial nach außen herausragen und von einem gemeinschaftlichen, radialelastischen Ring beaufschlagt sind.The invention relates to the longitudinal guidance of two components relative to each other, the axial relative to each other adjustable but rotatable with each other, with an inner part designed as a shaft, in the Outer surface circumferentially distributed, parallel to the longitudinal axis extending grooves are arranged with a die Shaft enclosing outer part, which the grooves of the Wave opposite, to the wave and outward itself has opening openings, wherein in the grooves of Wave and the opposite breakthroughs of the Outer part balls are supported and the balls from the Projections protrude radially outwards and from one shared, radially elastic ring are.
Aus der DE 32 06 437 C2 ist ein Gelenk bekannt, daß neben der Abwinklung von Innenteil und Außenteil einander gegenüber eine Längsverschiebung zuläßt. Diese ist jedoch mit Spiel in Umfangsrichtung zwischen den beiden Bauteilen behaftet, da die Anlage der Kugeln je nach Drehrichtung wechselt und keine definierte Lage der Kugeln in den Laufrillen bzw. den Durchbrüchen gegeben ist.From DE 32 06 437 C2 a joint is known that in addition the angling of the inner part and outer part against a longitudinal displacement. However, this is with play in the circumferential direction between the two components afflicted because the balls are in contact depending on the direction of rotation changes and no defined position of the balls in the Grooves or the breakthroughs is given.
Längsführungen für Schaltwellen für Zahnradwechselgetriebe mit mehreren in einem Käfig gehalten und in Laufrillen von Welle und Außenteil geführten Kugeln sind aus der DE 40 20 160 A1 bekannt.Longitudinal guides for selector shafts for gear change transmissions with several in a cage and in grooves from Ball and outer part guided balls are from DE 40 20 160 A1 known.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Längsführung zu schaffen, die eine Relativverstellung zwischen einer Welle und einem Außenteil erlaubt, wobei jedoch in den beiden Drehrichtungen eine spielfreie Mitnahme zwischen diesen beiden Bauteilen erfolgt.The invention has for its object a longitudinal guide to create a relative adjustment between a Shaft and an outer part allowed, but in the both directions of rotation a play-free take between these two components.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens eine der Laufrillen oder mindestens einer der Durchbrüche mit einem Umfangsversatz zu den benachbarten Laufrillen bzw. Durchbrüchen angeordnet ist, der von dem Umfangsversatz der anderen zueinander abweicht.This object is achieved in that at least one of the grooves or at least one of the Breakthroughs with a circumferential offset to the neighboring ones Grooves or breakthroughs is arranged by the The circumferential offset of the others differs from one another.
Durch den Umfangsversatz bzw. die unterschiedlichen Teilungsabstände ergibt sich eine spielfreie Verbindung, so daß auch ein Einsatz der Längsführung beispielsweise bei Schaltwellen, wie sie zum Beispiel in Schaltgetrieben eingesetzt werden möglich ist. Für den Fall, daß eine Drehmomentübertragung zwischen der Welle und dem Außenteil nur in einer Drehrichtung erforderlich ist, ist es aus reichend, wenn eine der Laufrillen oder einer der Durch brüche zu den anderen versetzt ist.Due to the circumferential offset or the different Pitch spacing results in a play-free connection, so that use of the longitudinal guide, for example with shift shafts, such as those found in manual transmissions can be used. In the event that a Torque transmission between the shaft and the outer part is only required in one direction of rotation, it is off sufficient if one of the grooves or one of the through breaks to the others.
In Ausgestaltung der Erfindung ist es jedoch möglich, die Längsführung so auszulegen, daß gleiche Drehmomentüber tragungsverhältnisse sich in beiden möglichen Dreh- oder Schwenkrichtungen ergeben, wozu vorgesehen ist, daß zwei Gruppen von Laufrillen oder Durchbrüchen vorhanden sind, deren Laufrillen untereinander jeweils gleichen Umfangs versatz, aber die zweier verschiedener Gruppen unter schiedliche Teilungsabstände zueinander aufweisen.In an embodiment of the invention, however, it is possible The longitudinal guide should be designed so that the same torque is load ratios in both possible rotation or Swivel directions result in what is provided that two There are groups of grooves or openings, the grooves of which each have the same circumference offset, but the two different groups below have different pitches.
Einwandfreie Abrollverhältnisse der Kugeln ohne Gleiten ergeben sich dann, wenn die Länge der Durchbrüche, die des elastischen Ringes und die der Laufrillen dem gewünschten Verschiebeweg angepaßt sind. Bei Anwendungsfällen, bei denen die Verschiebekraft bzw. die Leichtgängigkeit zwischen Welle und Außenteil nicht im Vordergrund steht, kann es auch genügen, wenn die Durchbrüche, die die Kugeln aufnehmen, kürzer sind, als die gewünschte Verstellänge der beiden Bauteile zueinander und der Verschiebeweg nur in der Länge der Laufrillen der Welle berücksichtigt ist.Perfect rolling conditions of the balls without sliding arise when the length of the breakthroughs, that of elastic ring and the grooves of the desired Displacement are adjusted. For use cases which the displacement or smoothness between the shaft and the outer part is not in the foreground, it may also be enough if the breakthroughs that the bullets record, are shorter than the desired adjustment length of the two components to each other and the displacement path only in the length of the grooves of the shaft is taken into account.
Bevorzugt sind die Laufrillen im Querschnitt kreisbogen förmgig gestaltet. Durch die unterschiedliche Bemessung der Verteilungsabstände stellt sich automatisch ein Kon takt zwischen den Kugeln und den Laufrillen dergestalt ein, daß die benachbarten Laufrillen zugehörigen Kugeln an entgegengesetzten Flanken der Laufrillen zur Anlage kom men, um so die Spielunterdrückung zu erreichen. Der damit verbundene weitere Vorteil bezieht sich auf die Möglich keit bei der Fertigung gröbere Toleranzen vorzusehen, welche durch das elastische Verhalten des Ringes im mon tierten Zustand ausgeglichen werden.The running grooves are preferably circular in cross section shaped. Due to the different dimensioning the distribution distances automatically arises clocks between the balls and the grooves a that the adjacent grooves associated balls opposite flanks of the grooves to the system com to achieve game suppression. The one with it associated further advantage relates to the possibility provide for coarser tolerances during production, which is due to the elastic behavior of the ring in the mon balanced state.
Für die Durchbrüche sind zwei alternative Gestaltungen möglich. Nach einem ersten Ausführungsbeispiel ist vorge sehen, daß die Durchbrüche, im Querschnitt gesehen, Seitenflächen aufweisen, die parallel zu der den Mittel punkt der zwischen ihnen geführten Kugeln enthaltenden Radialebene verlaufen.There are two alternative designs for the breakthroughs possible. According to a first embodiment is pre see that the breakthroughs, seen in cross section, Have side faces that are parallel to that of the center point of the balls containing between them Radial plane run.
Es ist jedoch auch möglich, daß die Durchbrüche, im Quer schnitt gesehen, eine Seitenfläche, die parallel zu dem den Mittelpunkt der zugeörigen Kugel enthaltenden Radial ebene verläuft und eine Seitenfläche, die als Kreisbogen gestaltet ist, aufweisen.However, it is also possible that the breakthroughs, in the cross seen cut a side surface that is parallel to the the center of the associated radial containing the sphere plane runs and a side surface that acts as a circular arc is designed to have.
Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß der Druck winkel, der sich ergibt, eine günstige Krafteinleitung bei Drehmomentübertragung erlaubt. The advantage of this training is that the pressure angle that results in a favorable introduction of force Torque transmission allowed.
Bevorzugt ist der elastische Ring fest mit dem Außenteil verbunden. Er kann beispielsweise durch Reibschluß auf der Außenfläche des Außenteiles gehalten sein.The elastic ring is preferably fixed to the outer part connected. He can, for example, by friction on the Be held outer surface of the outer part.
Ferner ist es möglich, je Laufrille mehrere Kugeln vorzu sehen, die in einem Käfig gehalten sind.It is also possible to add several balls per groove see who are kept in a cage.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.Preferred embodiments of the invention are in the Drawing shown schematically.
Es zeigtIt shows
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführ ungsform, Fig. 1 shows a cross section through a first Execute ungsform,
Fig. 2 einen Längsschnitt zu Fig. 1, Fig. 2 is a longitudinal section of FIG. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführ ungsform, Fig. 3 shows a cross section through a second Execute ungsform,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform mit mehreren Kugeln je Laufrille und Fig. 4 shows a longitudinal section through an embodiment with several balls per groove and
Fig. 5 einen Querschnitt durch das Außenteil der Ausführung gemäß Fig. 4 mit versetzten Druchbrüchen. Fig. 5 shows a cross section through the outer part of the embodiment of FIG. 4 with offset Druchbrüchen.
Bei der Längsführung gemäß den Fig. 1 bis 3 ist die Welle 1 mit Spiel in der Bohrung 3 eines Außenteiles 2 axial verschieblich aufgenommen. Die Welle 1 weist in ihrer Außenfläche sich parallel zur Längsachse bzw. Dreh achse X erstreckende Laufrillen 4, 5 auf. Die Laufrillen bilden Gruppen. Die Bahnmittelebenen B1 der die erste Gruppe bildenden Laufrillen 4 sind zueinander um 180° versetzt. Dies trifft auch für die Bahnmittelebene B2 der der zweiten Gruppe zugehörigen beiden Laufrillen 5 zu. In the longitudinal guide according to FIGS. 1 to 3, the shaft 1 is received axially displaceably with play in the bore 3 of an outer member 2. The shaft 1 has in its outer surface parallel to the longitudinal axis or axis of rotation X extending grooves 4 , 5 . The grooves form groups. The path center planes B 1 of the grooves 4 forming the first group are offset from one another by 180 °. This also applies to the center plane B 2 of the two grooves 5 belonging to the second group.
Untereinander sind jedoch die Bahnmittelebenen B1 der Laufrillen 4 zu denen (B2) der Laufrillen 5 mit unter schiedlichen Teilungsabständen angeordnet. So ist, aus gehend von der in der Zeichnungsfigur 1 oben befindlichen Laufrille 4 zu der im Uhrzeigerdrehsinn folgenden Lauf rille 5 ein Teilungsabstand C vorhanden, der kleiner ist, als der Teilungsabstand zu der entgegen dem Uhrzeigerdreh sinn folgenden Laufrille 5. Entsprechendes gilt dann in der weiteren Folge, so daß jeweils zwischen zwei benach barten ersten und zweiten Laufrillen 4, 5 mal ein größerer Teilungsabstand D und mal ein kleinerer Teilungsabstand C gegeben ist. In den Laufrillen 4, 5 sind Kugeln 7 aufgenom men, die in Durchbrüchen 6 des Außenteiles 2 in Umfangs richtung an Seitenflächen 11, 12 Durchbrüche 6 geführt sind. Die Durchbrüche 6 sind auch nach außen offen. Sie werden von einem fest auf der Außenfläche 8 des Außen teiles 2 aufsitzenden elastischen Ring 9 radial nach innen beaufschlagt. Da die Durchbrüche 6 untereinander mit gleichem Teilungsabstand angeordnet sind, stellt sich aufgrund der unterschiedlichen Teilungsabstände der ersten und zweiten Laufrillen 4, 5 einander gegenüber ein Kontakt verhältnis ein, das Spielfreiheit in den beiden Drehrich tungen A, B der Welle 1 dem Außenteil 2 gegenüber gewähr leistet. So stellen sich beispielsweise bezüglich der ersten Laufrillen 4 Kontaktverhältnisse ein, bei denen die Kugeln 7 jeweils über die Kontaktpunkte 13 an der in Dreh richtung A1 vorne liegenden Flanke der Laufrillen 4 anlie gen. Die weitere Abstützung erfolgt über den Kontaktpunkt 14 an der Seitenfläche 11 des Durchbruches 6 des Außen teiles 2 und über den Kontaktpunkt 15 an der Innenfläche 10 des elastischen Ringes 9. Bei den zweiten Laufrillen 5 erfolgt die Anlage der Kugel 7 bezüglich der Laufrille an der zu der der ersten Laufrille 4 entgegengesetzten Flanke, die nämlich in Drehrichtung A vorne liegt, mit dem Kontaktpunkt 13. Die Abstützung im Durchbruch erfolgt im Kontaktpunkt 14 an der gegenüberliegenden Seitenfläche 12. Durch die elastische Vorspannung über den elastischen Ring 9 erfolgt zwangsläufig die Einstellung der Kugeln zur Laufrille 4 bzw. 5 und zu der entsprechenden Seitenfläche 11, 12 des zugehörigen Durchbruches 6. Je nach Spielver hältnissen und den individuellen Toleranzverhältnissen einer einzelnen Laufrille stellt sich die Kugel 7 mehr oder weniger hoch zur Bahnkante, die sich zwischen der Laufrille und der Außenfläche der Welle ergibt, ein.However, the path center planes B 1 of the grooves 4 to each other (B 2 ) of the grooves 5 are arranged with one another at different pitch intervals. Thus, starting from the groove 4 located above in the drawing figure 1 to the groove 5 following the clockwise rotation, there is a pitch C which is smaller than the pitch to the groove 5 following the counterclockwise rotation. The same then applies in the further sequence, so that between two neighboring disclosed first and second grooves 4 , 5 times a larger pitch D and a smaller pitch C is given. In the grooves 4 , 5 balls 7 aufgenom men who are guided in openings 6 of the outer part 2 in the circumferential direction on side surfaces 11 , 12 openings 6 . The openings 6 are also open to the outside. They are acted upon radially inward by a resilient ring 9 seated firmly on the outer surface 8 of the outer part 2 . Since the breakthroughs 6 are arranged at the same pitch, due to the different pitches of the first and second grooves 4 , 5 , there is a contact ratio to one another, which guarantees freedom from play in the two directions of rotation A, B of the shaft 1 and the outer part 2 accomplishes. Thus, for example, with respect to the first grooves 4, there are contact conditions in which the balls 7 each lie against the contact points 13 on the flank of the grooves 4 lying at the front in the direction of rotation A 1. Further support is provided via the contact point 14 on the side face 11 the opening 6 of the outer part 2 and via the contact point 15 on the inner surface 10 of the elastic ring 9th In the case of the second grooves 5 , the ball 7 rests with respect to the groove on the flank opposite to the first groove 4 , namely the front in the direction of rotation A, with the contact point 13 . The breakthrough is supported at contact point 14 on the opposite side surface 12 . Due to the elastic prestressing via the elastic ring 9 , the balls are inevitably adjusted to the running groove 4 or 5 and to the corresponding side surface 11 , 12 of the associated opening 6 . Depending on the Spielver ratios and the individual tolerance ratios of a single groove, the ball 7 is more or less high to the edge of the web that results between the groove and the outer surface of the shaft.
Die Kontaktpunkte 13, 14, 15 sind so gewählt, daß in den an die Verschiebelänge angepaßten Laufrillen 4, 5 und in den entsprechend lang ausgebildeten Durchbrüchen 6 einwand freie Abwälzverhältnisse eintreten. Hierdurch wird eine Leichtgängigkeit gewährleistet. Je nach Schalt- bzw. Dreh richtung A oder A1 der Welle 1 dem Außenteil 2 gegenüber nehmen bei der dargestellten Ausführungsform jeweils die Hälfte der Kugeln 7 an der Drehmomentübertragung teil.The contact points 13 , 14 , 15 are selected so that perfect rolling conditions occur in the grooves 4 , 5 adapted to the displacement length and in the correspondingly long openings 6 . This ensures smooth operation. Depending on the switching or rotational direction A or A 1 of the shaft 1 opposite the outer part 2 , half of the balls 7 each take part in the torque transmission in the illustrated embodiment.
Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 verlaufen die Seiten flächen 11, 12 der Durchbrüche 6 parallel zu der Radial ebene RE, die durch die Mittelpunkte der zwischen den Seitenflächen 11, 12 geführten Kugeln 7 verläuft. Bei der Ausbildung nach Fig. 3 sind die Seitenflächen unter schiedlich ausgebildet. So ist die Seitenfläche 12 ent sprechend der Seitenfläche 12 bei der Ausführung nach Fig. 1 ausgebildet und zwar als Parallele zur Radialebene RE, während die andere Seitenfläche 11 kreisbogenförmig verläuft. Hierdurch ergeben sich günstigere Kontaktver hältnisse bezüglich der Drehmomentübertragung, so daß in einer Richtung höhere Momente übertragen werden können, als in der anderen Drehrichtung.In the embodiment of Fig. 1, the sides extending surfaces 11, 12 of the apertures 6 to the radial plane parallel RE, which runs 12 guided balls 7 through the center points between the side surfaces 11. In the embodiment according Fig. 3, the side surfaces are formed under different. Thus, the side surface 12 is designed accordingly to the side surface 12 in the embodiment according to FIG. 1, namely as a parallel to the radial plane RE, while the other side surface 11 runs in a circular arc. This results in more favorable conditions with respect to the transmission of torque, so that higher moments can be transmitted in one direction than in the other direction of rotation.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 4 und 5 ist erkennbar, daß zwei Kugeln 7 nebeneinander in jedem Durch bruch 6 angeordnet sind, die von einem Käfig 16 gehalten sind. Ferner ist aus Fig. 5 erkennbar, daß die Durch brüche 6 des Außenteiles 2 mit unterschiedlichen Teilungs abständen C, D angeordnet sind. Die Laufrillen 4, 5 sind gleichmäßig verteilt (mit gleichen Teilungsabständen zu einander) in der Welle 1 angeordnet. Die Anordnung der Durchbrüche 6 mit unterschiedlichen Teilungsabständen C, D folgt der Lehre wie sie im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 für die Laufrillen 4, 5 beschrieben ist. Bei allen Ausführungsbeispielen sind die Laufrillen 4, 5 im Quer schnitt als Kreisbogen gestaltet.In the embodiment of FIGS. 4 and 5 it can be seen that two balls 7 are arranged side by side in each breakthrough 6, which are held by a cage 16 . Furthermore, 5 of Fig. Seen that the openings 6 of the outer member 2 with different distances division C, D are arranged. The grooves 4 , 5 are evenly distributed (with the same spacing to each other) in the shaft 1 . The arrangement of the openings 6 with different pitch C, D follows the teaching as described in connection with FIGS. 1 to 3 for the grooves 4 , 5 . In all embodiments, the grooves 4 , 5 are designed in cross section as a circular arc.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |