DE4235116A1

DE4235116A1 - Kugellager für Längsbewegungen

Info

Publication number: DE4235116A1
Application number: DE19924235116
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Osterlaenger; Ludwig Winkelmann
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1992-10-17
Filing date: 1992-10-17
Publication date: 1994-04-21

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugellager für Längsbewegungen, bestehend aus einem im wesentlichen ringförmigen, eine Bohrung für die Aufnahme einer Welle enthaltenden Gehäuse, in dem endlos umlaufende, als Kugeln ausgebildete Wälzkörper in tragenden und nichttragenden Kugelkanälen parallel zur Axiallinie angeordnet sind, wobei jeweils ein tragender und ein nichttragender Kugelkanal an den Enden über Umleitkanäle miteinander verbunden sind, mit in einer Außenmantelfläche des Gehäu ses sich in axialer Richtung erstreckenden Längsnuten, in welchen für die Kugeln Tragschienen über die gesamte axiale Erstreckung der Längs nuten angeordnet sind.

Ein derartiges Kugellager ist aus der DE-PS 19 49 182 (Star) vorbe kannt. Dieses besteht aus einem zweiteiligen ringförmigen Kunststoff käfig, mit Kugelkanälen für tragende und nichttragende Kugelreihen, wobei diese Reihen durch sich längs zur Bewegungsrichtung erstreckende Käfigstege voneinander getrennt sind. Eine Lastübertragung erfolgt von der tragenden Kugelreihe in Radialrichtung über die mit dem Käfig verbundenen Stahlplatten.

Von Nachteil bei diesem gattungsbildenden Kugellager ist es, daß relativ komplizierte und teure Werkzeuge zur Fertigung des im Spritz gießverfahren hergestellten Käfigs erforderlich sind, zumal diese Käfigteile nur radial zu entformen sind. Desweiteren ist vorgesehen, den Käfig aus mehreren Bauteilen herzustellen. Diese Mehrteiligkeit wirkt sich ebenfalls erhöhend auf den Fertigungsaufwand aus.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kugellager der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und das insbesondere einfach herstellbar ist, leicht zusammen- und einzubauen ist, eine hohe Tragfähigkeit besitzt und geringe Werkzeugkosten verursacht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse quer zur Bewegungsachse in mindestens zwei Gehäuseteile aufgeteilt ist. Das Gehäuse kann in der Mitte längs einer zur Bewegungsachse rechtwinkeligen Ebene in zwei identisch gleiche Gehäuseteile aufge teilt sein. Diese Ausbildung ermöglicht es, die Gehäuseteile durch Spritzgießen herzustellen, wobei sie in ihrer Außenform so gestaltet sein können, daß eine einbaufertige Einheit entsteht. Nach dem Spritz vorgang können die Gehäuseteile axial entformt werden. Auf diese Weise ergibt sich ein bedeutend geringerer Werkzeugaufwand als bei bisher üblichen, radial zu entformenden gespritzten Gehäuseteilen oder Käfi gen.

Die Tragschienen können jeweils mit ihrer in das Innere des Gehäuses weisenden Mantelfläche die Wälzkörper der tragenden und/oder der nichttragenden Kugelkanäle in Umfangsrichtung zumindest teilweise umschließen.

Durch diese Ausbildung ist gesichert, daß die Belastung des tragenden Kugelkanales durch die tragenden Kugelreihen hauptsächlich über die Tragschienen in die Umgebungskonstruktion geleitet wird und die Flä chenpressung auf die die Wälzkörper teilweise umschließende Innenman telfläche der Tragschienen durch die Wälzkörper relativ gering bleibt.

Die Tragschienen können an ihrer vom Inneren des Gehäuses abgewandten Außenseite, bevorzugt von einem Bereich ihrer Quermittelebene begin nend zu ihren beiden Enden hin, abgeflacht ausgebildet sein und zu mindest im Bereich der Quermittelebene die Außenmantelfläche des Gehäuses geringfügig überragen. Es ist jedoch auch vorgesehen, daß die Tragschienen bündig zur Außenmantelfläche des Gehäuses verlaufen, beispielsweise dann, wenn das Gehäuse in eine Umgebungskonstruktion eingepreßt werden soll.

Dadurch ist mit einfachen Mitteln eine die unerwünschten Fluchtungsfehler ausgleichende Version vorgeschlagen, d. h., es ist ein Kippen des Gehäuses in der Umgebungskonstruktion ermöglicht.

In den Seitenflächen der Tragschienen können parallel zur Axiallinie ausgebildete Längsnuten vorgesehen sein, in welchen komplementäre Ansätze des Gehäuses eingreifen.

Diese Längsnuten ermöglichen ein formschlüssiges Eingreifen der ent sprechenden sich in Axialrichtung erstreckenden Ansätze des Gehäuses. Durch diese Ausbildung sind die Tragschienen ausreichend und auf einfache Art und Weise am Gehäuse befestigt.

Um einen möglichen Fluchtungsfehlerausgleich realisieren zu können, wird dieser Formschluß mit einem gewissen Spiel ausgelegt.

Im Hinblick auf eine Leichtbauvariante, oder eine Variante mit gerin gerer notwendiger Lastaufnahme ist es möglich, die Tragschienen aus einem Kunststoff und/oder aus einem Leichtbauwerkstoff herzustellen, wobei sie sonst aus einem gewöhnlichen Stangenmaterial hergestellt werden können, welches vorteilhaft gehärtet und dessen Laufbahnen geschliffen sind. Es sind jedoch auch keramische Werkstoffe oder aufgetragene keramische Schichten, beispielsweise für die Laufflächen der Wälzkörper an den Tragschienen, denkbar.

Aufgrund der Ausbildung des Gehäuses aus zwei Gehäuseteilen ist dessen Herstellung stark vereinfacht. Vorgesehen ist, die beiden Gehäuseteile annähernd identisch auszubilden, was wiederum die Werkzeugkosten senkt. Es ist möglich, die Gehäuseteile während des Spritzgießens axial zu entformen, was billigere und einfachere Werkzeuge ermöglicht, als eine radiale Entformung.

Je ein Gehäuseteil kann über wenigstens ein von seiner Außenmantel fläche ausgehendes und parallel zur Axiallinie in Richtung der Quer mittelebene weisendes Schnappelement verfügen, wobei je ein Schnappelement des einen Gehäuseteiles zu dem Schnappelement des einen Gehäuseteiles in etwa fluchtend und mit dem jeweils anderen verschnap pend angeordnet ist.

Diese Schnappverbindung garantiert eine sichere Lagefixierung der beiden Gehäuseteile zueinander. Eine weitere Möglichkeit der Verbin dung besteht darin, beide Gehäuseteile mittels Ultraschall zu ver schweißen bzw. sie miteinander zu verkleben. Die verschnappten Elemen te der beiden Gehäuseteile können das Gehäuse an seiner Außenmantel fläche geringfügig überragen.

Dadurch ist mit einfachen Mitteln gesichert, daß das gesamte Kugel lager in der Umgebungskonstruktion, vornehmlich einer Bohrung, dreh- und verschiebegesichert arretiert werden kann. Denkbar sind auch separate, die Außenmantelfläche des Gehäuses überragende und von dieser ausgehende Ansätze.

Die Gehäuseteile können im Bereich ihrer sie trennenden Quermittel ebene über achsparallele Stiftverbindungen zueinander fixiert sein. Diese Verbindungen stabilisieren den gesamten Kugellagerzusammenbau, wobei auch weitere Verbindungsmöglichkeiten, wie von einem Gehäuseteil ausgehende Ansätze, die in Aufnahmen des benachbarten Gehäuseteils eingreifen, denkbar sind.

Das erfindungsgemäße Kugellager kann im Querschnitt gesehen als offe nes, sektorförmiges Element ausgebildet sein. Im Gegensatz zu der geschlossenen ringförmigen Ausbildung des Gehäuses gestattet diese sektorförmige Ausbildung, daß das von dem Gehäuse umschlossene Ele ment, welches insbesondere eine Führungsschiene darstellt, an der von dem Gehäuse freigelassenen Fläche durch ein weiteres Maschinenteil getragen oder an diesem befestigt werden kann.

In einer Außenmantelfläche des Gehäuses können sich in axialer Rich tung des Gehäuses erstreckende Längsnuten vorgesehen sein, in welchen Tragschienen über die gesamte axiale Erstreckung der Längsnuten an geordnet sind, die mit einem sich in Bewegungsrichtung erstreckenden und in das Innere des Gehäuses weisenden Ansatz die Kugelkanäle für die tragenden Wälzkörper von den Kugelkanälen für die nichttragenden Wälzkörper trennen.

Aufgrund dieser Tragschienen erfolgt eine direkte Lastübertragung von den tragenden Kugelreihen in Radialrichtung über die Tragschienen auf eine Umgebungskonstruktion. Gleichzeitig trennen die jeweiligen Trag schienen beide Kugelreihen auf einfache Art und Weise voneinander. Eine aufwendige Käfigkonstruktion entfällt. Es wird eine für die Längsbewegung des erfindungsgemäßen Wälzlagers ausreichende Steifig keit erzielt. Dadurch, daß die tragenden und nichttragenden Wälzkörper einer Reihe nicht durch insbesondere aus einem Kunststoff bestehende Käfigteile getrennt sind, läßt sich der verbleibende Käfigteil aus Kunststoff leicht herstellen und im Spritzgießverfahren mit einfachen Mitteln entformen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kugel lager;

Fig. 2 eine Längsansicht eines Kugellagers;

Fig. 3 einen Querschnitt zweier Umlaufbahnen eines Kugella gers;

Fig. 4 eine Ansicht einer Hälfte eines Gehäuses mit sektor förmiger Ausbildung;

Fig. 5 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kugel lager mit sektorförmigem Gehäuse und

Fig. 6 eine Ansicht einer Hälfte eines Gehäuses.

In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kugellager 1 mit einem ringförmigen und geschlossenem Gehäuse 2 dargestellt. In dem Gehäuse 2 sind endlos umlaufende Wälzkörper 3, in diesem Fall als Kugeln ausgebildet, angeordnet. Die Wälzkörper 3 laufen in tragenden und nichttragenden, sich längs zur Axialrichtung erstreckenden Kugel kanälen 4, 5.

In einer Außenmantelfläche 6 des Gehäuses 2 sind sich in Axialrichtung erstreckende Längsnuten 7 (siehe auch Fig. 2) vorgesehen. In diesen Längsnuten 7 verlaufen über deren gesamte axiale Erstreckung Trag schienen 8. Diese besitzen jeweils einen sich in Bewegungsrichtung erstreckenden und in das Innere 9 des Gehäuses 2 weisenden Ansatz 10, der die Kugelkanäle 4 für die tragenden Wälzkörper 3 von den Kugel kanälen 5 für die nichttragenden Wälzkörper 3 trennt.

Mit einer in das Innere 9 des Gehäuses 2 weisenden Mantelfläche 11 der Tragschienen 8 werden die tragenden und die nichttragenden Kugelkanäle 4, 5 zumindest teilweise umschlossen.

In Seitenflächen 12 der Tragschienen 8 sind Längsnuten 13 vorgesehen, in welche komplementäre Ansätze 13a des Gehäuses 2 eingreifen.

Da es vorgesehen ist, das Gehäuse 2 im Bereich seiner Quermittelebene geteilt auszubilden, sind Maßnahmen zur sicheren Lagefixierung der Gehäuseteile 14, 15 (siehe Fig. 2) erforderlich. Hierzu sind bei spielsweise Stiftverbindungen 16 vorgesehen. Diese stabilisieren den gesamten Zusammenbau. Des weiteren ist es vorgesehen, in Nuten 17 Paßfedern 18 (siehe Fig. 2) einzusetzen.

Das Innere 9 des Gehäuses 2 ist als Bohrung 18a ausgebildet. In der Bohrung 18a des Gehäuses 2 ist eine nicht dargestellte Führungsschiene angeordnet, auf welcher das Gehäuse 2 längsbeweglich über die Wälzkör per 3 der tragenden Kugelkanäle 4 angeordnet ist.

Die Außenmantelfläche 6 des Kugellagers 1 ist im Querschnitt gesehen kreisförmig zur Aufnahme in eine nicht dargestellte Bohrung einer Umgebungskonstruktion ausgebildet.

Die Fig. 2 zeigt eine Längsansicht eines Kugellagers 1 nach Fig. 1. An den axialen Stirnseiten 19 des Gehäuses 2 sind Endkappen 20 ausge bildet, in welchen Umleitkanäle 21 zum Umleiten der Wälzkörper 3 aus den tragenden in die nichttragenden Kugelkanäle 4, 5 und umgekehrt verlaufen. Zweckmäßigerweise sind die Stirnflächen 22 der Abdeckkappen 20 mit Dichtungen 23 versehen. Diese verhindern ein Eindringen von Schmutz und anderem in das Innere 9 des Gehäuses 2 bzw. ein uner wünschtes Austreten von Schmierstoff aus dem Inneren 9 des Gehäuses 2.

Einen vergrößert dargestellten Querschnitt zweier Umlaufbahnen 24 eines Kugellagers 2 kann der Fachmann der Fig. 3 entnehmen. Zu erken nen ist, wie der erfindungsgemäße Ansatz 10 der Tragschienen 8 die Kugelkanäle 4, 5 voneinander trennt.

Die Fig. 4 zeigt eine Ansicht einer Hälfte eines Gehäuses 25 mit sektorförmiger Ausbildung. Der wesentliche Aufbau stimmt mit dem in den vorherigen Figuren Beschriebenen überein, so daß nur auf die erfindungswesentlichen Unterschiede verwiesen wird.

Durch die vom Gehäuse 25 freigelassene Fläche 26 ist es möglich, eine nicht dargestellte Führungsschiene, welche von dem Gehäuse 25 um schlossen ist, auf einem weiteren Maschinenteil zu lagern. Zur Ver bindung mit dem jeweils anderen Gehäuseteil 14 oder 15 (siehe Fig. 2) geht von der Außenmantelfläche 6 eines Gehäuseteiles 14 oder 15 wenig stens ein Schnappelement 27 aus. Dieses ist in etwa fluchtend zu einem nicht dargestellten Schnappelement 27 des jeweils anderen Gehäuse teiles 14 oder 15 zum Einschnappen in dieses angeordnet. Vorgesehen ist auch, daß das Schnappelement 27 die Gehäuseteile 14 oder 15 in Radialrichtung zumindest geringfügig überragt. Durch diese Ausgestal tung kann das gesamte Gehäuse 25 an seiner Umgebungskonstruktion fi xiert werden.

Aus Fig. 5 ist ein Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kugellager 1 mit sektorförmigem Gehäuse 25 entnehmbar. Bei diesem erfolgt die Verbindung der Gehäuseteile 14, 15 beispielsweise durch Paßfeder-Nut- Verbindungen 17.

Die in den verschiedenen Figuren gezeigten Möglichkeiten der Verbin dung der Gehäuseteile 14, 15 sind für sämtliche Ausbildungen des Gehäuses 2 oder 25, auch in ihrer Kombination, gedacht.

Der Fig. 6 ist ein Gehäuseteil 14 mit einem Schnappelement 27 und Ansätzen 28 zum Eingreifen und Lagefixieren in Aufnahmen 29 (siehe auch Fig. 5) eines nicht dargestellten benachbarten Gehäuseteiles entnehmbar.

Bezugszahlenliste

1 Kugellager
2 Gehäuse
3 Wälzkörper
4 Kugelkanal
5 Kugelkanal
6 Außenmantelfläche
7 Längsnut
8 Tragschiene
9 Inneres
10 Ansatz
11 Mantelfläche
12 Seitenfläche
13 Längsnut
13a Ansatz
14 Gehäuseteil
15 Gehäuseteil
16 Verbindung
17 Nut
18 Paßfeder
18a Bohrung
19 Stirnseite
20 Endkappe
21 Umleitkanal
22 Stirnfläche
23 Dichtung
24 Umlaufbahn
25 Gehäuse
26 Fläche
27 Schnappelement
28 Ansatz
29 Aufnahme
30 Außenseite
31 Ende
32 Zunge

Claims

1. Kugellager (1) für Längsbewegungen, bestehend aus einem im wesent lichen ringförmigen, eine Bohrung (18a) für die Aufnahme einer Welle enthaltenden Gehäuse (2), in dem endlos umlaufende, als Kugeln ausge bildete Wälzkörper (3) in tragenden und nichttragenden Kugelkanälen (4, 5) parallel zur Axiallinie angeordnet sind, wobei jeweils ein tragender und ein nichttragender Kugelkanal (4, 5) an den Enden über Umleitkanäle (21) miteinander verbunden sind, mit in einer Außenman telfläche (6) des Gehäuses (2) sich in axialer Richtung erstreckenden Längsnuten (7), in welchen für die Kugeln Tragschienen (8) über die gesamte axiale Erstreckung der Längsnuten (7) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) quer zur Bewegungsachse in minde stens zwei Gehäuseteile (14, 15) aufgeteilt ist.

2. Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) in der Mitte längs einer zur Bewegungsachse rechtwinkeligen Ebene in zwei identisch gleiche Gehäuseteile (14, 15) aufgeteilt ist.

3. Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trag schienen (8) mit ihren in das Innere (9) des Gehäuses (2) weisenden Mantelflächen (11) die Wälzkörper (3) der tragenden und der nicht tragenden Kugelkanäle (4, 5) in Umfangsrichtung zumindest teilweise umschließen.

4. Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trag schienen (8) an ihren vom Inneren (9) des Gehäuses (2) abgewandten Außenseiten (30), bevorzugt in dem Bereich ihrer Quermittelebene beginnend, zu beiden Enden (31) hin, abgeflacht ausgebildet sind und zumindest im Bereich der Quermittelebene die Außenmantelfläche (6) des Gehäuses (2) geringfügig überragen.

5. Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Seiten flächen (12) der Tragschienen (8) parallel zur Axiallinie ausgebildete Längsnuten (13) vorgesehen sind, in welchen komplementäre Ansätze (13a) des Gehäuses (2) eingreifen.

6. Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Gehäuseteil (14) des Gehäuses (2) über wenigstens ein von seiner Außenmantelfläche (6) ausgehendes und parallel zur Axiallinie in Richtung zur Quermittelebene weisendes Schnappelement (27) verfügt, wobei je ein Schnappelement (27) des einen Gehäuseteils (14) zu dem Schnappelement (27) des anderen Gehäuseteils (15) in etwa fluchtend und mit dem jeweils anderen verschnappend angeordnet ist.

7. Kugellager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ver schnappten Elemente (27) der beiden Gehäuseteile (14, 15) das Gehäuse (2) an seiner Außenmantelfläche (6) geringfügig überragen.

8. Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäu seteile (14, 15) im Bereich ihrer sie trennenden Quermittelebene über achsparallele Stiftverbindungen (16) zueinander fixiert sind.

9. Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) mit seinen Gehäuseteilen (14, 15) im Querschnitt gesehen als offenes, sektorförmiges Element ausgebildet ist.

10. Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trag schienen (8) jeweils mit einem sich in Bewegungsrichtung erstreckenden und in das Innere (9) des Gehäuses (2) weisenden Ansatz (10) die Kugelkanäle (4) für die tragenden Wälzkörper (3) von den Kugelkanälen (5) für die nichttragenden Wälzkörper (3) trennen.