DE4331014C2

DE4331014C2 - Linearwälzlagerelement

Info

Publication number: DE4331014C2
Application number: DE4331014A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Winkelmann; Jean-Marie Eder; Ralf Dipl Ing Moseberg; Heinz Dipl Ing Greiner; Richard Dipl Ing Negele
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1993-08-12
Filing date: 1993-09-13
Publication date: 1997-09-04
Anticipated expiration: 2013-09-14
Also published as: GB9416314D0; ITMI941701A0; IT1274581B; GB2282192B; DE4331014A1; ITMI941701A1; GB2282192A; CH688386A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Linearwälzlagerelement für die Lagerung an der Lauffläche einer Führungsschiene, mit einem Tragkörper, der für einen Wälzkörperumlauf jeweils eine Tragzone und einen Rücklaufkanal aufweist, die über zwei an dem Tragkörper stirnseitig angrenzende Umlenkkanäle miteinander verbunden sind, wobei an der Tragzone, dem Rücklaufkanal und den Umlenkkanälen Führungsmittel aus einem polymeren Werkstoff für die Wälzkörper angeordnet sind.

Ein solches Linearwälzlagerelement ist aus dem DE-GM 87 13 433 be kannt. Dort bestehen die Führungsmittel für die Wälzkörper aus separat hergestellten, kompliziert geformten Kunststoffteilen, die in zusätz lichen Arbeitsgängen in den Tragkörper eingesetzt werden müssen und dort miteinander Trennfugen bilden, welche sich als Unstetigkeiten nachteilig auf den Wälzkörperumlauf auswirken können.

Ein aus der DE-OS 40 05 582 bekanntes Lagerelement mit Kugeln als Wälzkörper weist eine Beschichtung aus polymerem Werkstoff auf, die sich auch vollständig in den Umlenkbereich erstreckt. Bei der Her stellung dieses Lagers mit der Beschichtung muß jedoch ein auf dem Tragkörper aufliegender Formkern verwendet werden, der mit einem aushärtenden, später die Beschichtung bildenden Kunststoff umgossen wird. Nach dem Aushärten muß der Kern durch eine thermische oder chemische Behandlung entfernt werden, so daß dieses Herstellungsver fahren für eine Großserienfertigung von Lagerelementen unwirtschaft lich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Linearführung zu schaf fen, die eine optimale wirtschaftliche Serienfertigung ermöglicht und gleichzeitig eine hohe Funktionssicherheit bietet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Führungs mittel der Tragzone und des Rücklaufkanal- in Form einer Beschichtung ausgeführt sind, die an dem Tragkörper in einem einzigen Arbeitsgang durch Spritzgießen angebracht ist, und daß die Umlenkkanäle zumindest teilweise von Umlenkkörpern gebildet werden, welche an den beiden Stirnseiten des Tragkörpers lösbar befestigt sind. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders günstige Montagemöglichkeit des Lagers, weil sich für den Befüllvorgang mit den Wälzkörpern die Umlenkkörper ablösen lassen.

Jeder Umlenkkörper kann innerhalb eines an dem Tragkörper angeschraub ten Kopfstücks angeordnet sein. Diese Ausführung ermöglicht eine besonders einfache Montage des Wälzlagerelements. Wird der Umlenkkör per für alle Umlenkbereiche gleich ausgeführt, so kann er in größeren wirtschaftlichen Stückzahlen hergestellt werden. Zusätzliche Spritz werkzeuge sind nicht erforderlich. Es können auch jeweils das Kopf stück und der Umlenkkörper als einstückiges Bauteil ausgebildet sein, wodurch sich eine besonders einfache Ausführung des Lagerelements ergibt.

Die Beschichtung kann im Bereich der Tragzone in der Form von Füh rungsstegen für die als Rollen ausgebildeten Wälzkörper mit die Rol lenachsen schneidenden Anlageflächen gestaltet sein. An den Führungs stegen der Beschichtung können Haltenasen für die radiale Halterung der Wälzkörper angeordnet sein. Die Führungsstege können aus dem Tragkörper stirnseitig herausragen und Umlenksegmente mit an ihren beiden zur Bewegungsrichtung parallelen Längsseiten angeordneten, abstehenden Führungsborden für die Wälzkörper bilden. Auf diese Weise ist eine sichere Führung der als Rollen ausgebildeten Wälzkörper in dem Lagerelement während des Betriebes gewährleistet.

Die Führungsstege können gleichzeitig Längsnuten zur Aufnahme von Dichtungsstreifen aufweisen. Durch die Verwendung solcher Dichtungs streifen werden im Betrieb Schmierstoffverluste des Wälzlagerelementes wirksam vermieden.

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

Fig. 1 eine Draufsicht eines an einer Führungsschiene längsver schieblich angeordneten erfindungsgemäßen Lagerelemen tes;

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 vergrößerte Draufsicht auf den Tragkörper des Lagerelementes in einem stirnseitigen Endbereich;

Fig. 3 eine stirnseitige Ansicht des Lagerelementes mit teil weisem Querschnitt durch das Lagerelement und die Füh rungsschiene;

Fig. 4 ein geringfügig abgewandeltes Lagerelement in einem Schnitt, der dem Schnitt IV-IV der Fig. 3 entspricht und

Fig. 5 eine vergrößerte stirnseitige Ansicht mit teilweisem Querschnitt des Tragkörpers des Lagerelements nach Fig. 3.

Ein erfindungsgemäßes Lagerelement 1 weist zwei an einem Tragkörper stirnseitig befestigte Kopfstücke 2 auf. Jedes Kopfstück 2 enthält einen Umlenkkörper 3 für die Umlenkung von Wälzkörpern 4 aus einem Tragbereich in einen Rücklaufbereich des Lagerelementes 1 oder umge kehrt. Das Lagerelement 1 mit seinen beiden Kopfstücken 2 ist längs einer Führungsschiene 5 geradlinig verfahrbar. Jedes Kopfstück 2 enthält einen von der Stirnseite aus zugänglichen Abstreifer 6 für die Abstreifung von Verunreinigungen, beispielsweise Metallspänen, von der Lauffläche 7 der Führungsschiene 5, auf der die als Zylinderrollen ausgebildeten Wälzkörper 4 abrollen. Der Abstreifer 6 dient außerdem zum Abdichten des mit Schmierstoff versehenen Innenraumes des Lager elementes 1 nach außen und besteht aus einer inneren Halteplatte 8, einer äußeren Halteplatte 9 und einem Dichtungsstreifen 10. Diese Teile sind im Ausführungsbeispiel aus einem polymeren Werkstoff herge stellt. Es ist aber auch möglich, die Halteplatten aus einem metalli schen Werkstoff herzustellen.

Zwischen den beiden Halteplatten 8 und 9 befinden sich in dem Abstrei fer 6 Schmierstoffkanäle 11, über welche Schmierstoff in den Bereich der Wälzkörper 4 des Lagerelementes 1 eingefördert wird. Die beiden in dem Kopfstück 2 angeordneten Halteplatten 8 und 9 werden dort von einer Trägerplatte 12 in ihrer Lage gehalten. Diese ist an dem Kopf stück 2 des Lagerelementes 1 jeweils stirnseitig angesetzt und mit Schrauben 13 befestigt. Eine dieser Schrauben 13 hält gleichzeitig einen Schmiernippelträger 14 mit einem Schmiernippel an der Träger platte 12.

Der über den Schmiernippel eingeförderte Schmierstoff gelangt über die Schmierstoffkanäle 11 und Durchtrittsbohrungen 15 der inneren Halte platte 8 sowie über Durchtrittskanäle 16 des Umlenkkörpers 3 zu den Wälzkörpern 4. Innerhalb des Kopfstücks 2 ist die Abdichtung der Durchtrittsbohrung 15 und des Durchtrittskanals 16 zwischen der inne ren Halteplatte 8 und dem Umlenkkörper 3 mit einem Dichtungsring 40 durchgeführt, der einen den Durchtrittskanal 16 enthaltenden Stutzen umgibt.

Der Tragbereich und der Rücklaufbereich für die Wälzkörper 4 sind in dem Tragkörper 17 des Lagerelementes 1 jeweils als geradlinige Tragzo ne 18 und dazu paralleler Rücklaufkanal 19 ausgeführt. Sie werden von einer zusammenhängenden, den metallischen Werkstoff des Tragkörpers 17 umgebenden Beschichtung 20 aus einem polymeren Werkstoff begrenzt. Diese weist in bezug auf die Wälzkörper 4 radiale Führungsflächen 21 und 22 sowie axiale Führungsflächen auf. In die Beschichtung 20 sind Schmierstoffkanäle 23 und 24 in Form von Nuten eingearbeitet, die zu den Wälzkörpern 4 hin offen sind. Die Schmierstoffkanäle 23 und 24 befinden sich in dem Rücklaufkanal 19 des Tragkörpers 17 und in einem Umlenkkanal 25 des Umlenkkörpers 3 für die Wälzkörper 4. Sie sind in eine Umlenkbahn des Umlenkkörpers 3 eingeformt.

An dem Tragkörper 17, der die Führungsschiene 5 U-förmig umgreift, erstreckt sich die Beschichtung 20 nicht nur auf die Rücklaufkanäle 19, sondern auch auf die Tragzone 18. Hier ist die Beschichtung 20 in Form von Führungsstegen für die Wälzkörper 4 ausgebildet. Im Ausfüh rungsbeispiel gibt es für die Wälzkörperumläufe einen oberen Führungs steg 26. einen mittleren Führungssteg 27 und einen unteren Führungs steg 28. Im Umlenkbereich sind der obere Führungssteg 26 mit dem Teil der Beschichtung 20, die sich in dem oberen Rücklaufkanal 19 befindet und der untere Führungssteg 28 mit dem Teil der Beschichtung 20, die sich in dem unteren Rücklaufkanal 19 befindet, über Umlenksegmente 41 verbunden, die in den Umlenkbereichen den Tragkörper 17 umgeben. Der mittlere Führungssteg 27 ist auf diese Weise mit den Teilen der Be schichtung 20 in den beiden übereinander angeordneten Rücklaufkanälen 19 auf der rechten Seite der Fig. 5 verbunden.

Die Führungsstege 26 bis 28 begrenzen den Raum für die Wälzkörper 4 in deren axialer Richtung, da sie hier Anlageflächen 30 und 31 aufweisen. Damit die als Rollen ausgebildeten Wälzkörper 4 aus dem Tragkörper 17 dann nicht herausfallen, wenn dieser sich nicht an einer Führungs schiene 5 befindet, weisen die Führungsstege 26, 27 und 28 Haltenasen 29 auf, die die Rollen in radialer Richtung festhalten.

Um eine einfache Abdichtung des Tragkörpers 17 gegenüber der Führungs schiene 5 in Längsrichtung zu erreichen, sind die oberen Führungsstege 26 und die unteren Führungsstege 28 jeweils mit zur Führungsschiene 5 hin offenen Längsnuten 32 versehen, in die gemäß Fig. 3 Dichtungs streifen 33 eingesetzt werden.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, ragen die Führungsstege aus dem Träger körper 17 stirnseitig heraus und bilden mit den Umlenksegmenten 41 Führungsborde 34, die zu beiden Seiten der Umlenksegmente 41 angeord net sind und von diesen in Bewegungsrichtung abstehen. Die Um lenksegmente 41 mit den Führungsborden 34 bewirken die exakte Führung der Wälzkörper 4 in dem Umlenkkanal 25.

Die in den Rücklaufkanälen 19 befindlichen Teile der Beschichtung 20 aus Kunststoff sind in Bohrungen des Tragkörpers 17 eingeformt. Sie gewährleisten durch die hinterschnittfreie Herstellung in einem ein zigen Spritzvorgang gemeinsam mit den Umlenksegmenten 41 und den Führungsborden 34 einen stoßfreien Übergang der Wälzkörper 4 im Um lenkbereich.

Die Umlenkkörper 3 ermöglichen eine einfache axiale Werkzeugentfor mung des mit der Beschichtung so versehenen Tragkörpers 17, ohne daß Hinterschneidungen erforderlich wären. Zur Reduzierung der Toleran zeinflüsse auf das axiale Führungsspiel der Rollen greifen sie form schlüssig zwischen die stirnseitig angeformten Führungsborde 34 und sichern damit die Einhaltung einer Umlenkkanalweite zur engen Roll körperführung im Umlenkbereich. Für den formschlüssigen Eingriff sind Fixiernasen am Umlenkkörper 3 und komplementär gestaltete stirnseitige Ausnehmungen an den Führungsborden 34 angeordnet. Sie verhindern das Aufklaffen und damit ein zu großes Führungsspiel zwischen den Füh rungsborden 34.

Durch eine elastische Ausbildung der Umlenkkörper 3 können Einflüsse auf die Schwankung der Verschiebekräfte reduziert werden, die durch die Teilkreisspielschwankungen aufgrund von Fertigungstoleranzen und der alternierenden Rollenanzahl während eines Umlaufes im Umlenkbe reich bedingt sind. Die elastische Auslenkung jedes Umlenkkörpers 3 wird durch entsprechend gestaltete Anschlag- und Abstützbereiche 35 definiert begrenzt.

Eine am Umlenkkörper 3 angeformte Fixiernase 36 greift in eine ent sprechend komplementär ausgebildete stirnseitige Ausnehmung im Rück laufkanal 19 ein. Durch eine Anlaufschräge 37 der Fixiernase 36 wird bei einem durch Fertigungstoleranzen bedingten Versatz zwischen der Laufbahn und der Umlenkbahn der Stoß der durchlaufenden Wälzkörper 4 vermindert.

In einem am Umlenkkörper 3 angeformten Zylinder 38 ist der Durch trittskanal 16 für den Schmierstoff angeordnet, an dem sich ein in die Umlenkbahn 39 für die Wälzkörper 4 in dem Umlenkkörper 3 eingeformter Kanal, nämlich die Fortsetzung des Schmierstoffkanals 23, anschließt. Die Abdichtung des Durchtrittskanals 16 kann über eine separate oder einstückig an dem Umlenkkörper 3 angeformte Dichtung erfolgen. Im Ausführungsbeispiel ist dafür der Dichtungsring 40 vorgesehen.

Eine Verbesserung der Halterung der Führungsstege 28 an dem Tragkörper 17 kann auch dadurch erreicht werden, daß der Rücklaufkanal 19 über eine oder mehrere Querbohrungen 42 des Tragkörpers 17 nach außen geöffnet ist. Diese Querbohrungen 42 werden beim Spritzvorgang eben falls mit dem polymeren Werkstoff der Beschichtung 20 ausgefüllt, so daß die Führungsstege 28 mit dem in dem Rücklaufkanal 19 befindlichen Teil der Beschichtung 20 fest verbunden sind. Durch die Querbohrungen 42 wird die Wirkung des Schrumpfens des Beschichtungswerkstoffs in Bewegungsrichtung des Tragkörpers 17 in günstiger Weise verringert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die unteren Führungs stege zur zusätzlichen sicheren Anbindung an dem Tragkörper 17 durch Formschluß an diesem verbunden sein. Hierfür sind an dem Tragkörper 17 Haltenuten 43, in die der Beschichtungswerkstoff eindringt und Hal terippen 44 vorgesehen, die von dem Beschichtungskörper umgeben wer den. Dadurch wird eine Lagefixierung erreicht, die zur genauen Posi tionierung der Dichtungsstreifen 33 erforderlich ist.

Bezugszeichenliste

1 Lagerelement
2 Kopfstück
3 Umlenkkörper
4 Wälzkörper
5 Führungsschiene
6 Abstreifer
7 Lauffläche
8 innere Halteplatte
9 äußere Halteplatte
10 Dichtungsstreifen
11 Schmierstoffkanal
12 Trägerplatte
13 Schraube
14 Schmiernippelträger
15 Durchtrittsbohrung
16 Durchtrittskanal
17 Tragkörper
18 Tragzone
19 Rücklaufkanal
20 Beschichtung
21 Führungsfläche
22 Führungsfläche
23 Schmierstoffkanal
24 Schmierstoffkanal
25 Umlenkkanal
26 oberer Führungssteg
27 mittlerer Führungssteg
28 unterer Führungssteg
29 Haltenase
30 Anlagefläche
31 Anlagefläche
32 Längsnut
33 Dichtungsstreifen
34 Führungsbord
35 Anschlag- und Abstützbereich
36 Fixiernase
37 Anlaufschräge
38 Zylinder
39 Umlenkbahn
40 Dichtungsring
41 Umlenksegment
42 Querbohrung
43 Haltenut
44 Haltrippe

Claims

1. Linearwälzlagerelement für die Lagerung an der Lauffläche einer Führungsschiene, mit einem Tragkörper, der für einen Wälzkörperumlauf jeweils eine Tragzone und einen Rücklaufkanal aufweist, die über zwei an dem Tragkörper stirnseitig angrenzende Umlenkkanäle miteinander verbunden sind, wobei in der Tragzone, dem Rücklaufkanal und den Umlenkkanälen Führungsmittel aus einem polymeren Werkstoff für die Wälzkörper angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs mittel der Tragzone (18) und des Rücklaufkanals (19) in Form einer Beschichtung (20) ausgeführt sind, die an dem Tragkörper (17) in einem einzigen Arbeitsgang durch Spritzgießen angebracht ist, und daß die Umlenkkanäle (25) zumindest teilweise von Umlenkkörpern (3) gebildet werden, welche an den beiden Stirnseiten des Tragkörpers (17) lösbar befestigt sind.

2. Lagerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (20) im Bereich der Tragzone (18) in der Form von Füh rungsstegen (26, 27, 28) für die als Rollen ausgebildeten Wälzkörper (4) mit die Rollenachsen schneidenden Anlageflächen (30, 31) gestaltet ist.

3. Lagerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Umlenkkörper (3) innerhalb eines an dem Tragkörper (17) angeschraubten Kopfstücks (2) angeordnet ist.

4. Lagerelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils das Kopfstück und der Umlenkkörper als einstückiges Bauteil ausgebil det sind.

5. Lagerelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Führungsstegen (26, 27, 28) der Beschichtung (20) Haltenasen (29) für die radiale Halterung der Wälzkörper (4) angeordnet sind.

6. Lagerelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstege (26, 28) Längsnuten (32) zur Aufnahme von Dichtungs streifen (33) aufweisen.

7. Lagerelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstege (26, 27, 28) aus dem Tragkörper (17) stirnseitig heraus ragen und Umlenksegmente (41) mit an ihren beiden zur Bewegungsrich tung parallelen Längsseiten angeordneten, abstehenden Führungsborden (34) für die Wälzkörper (4) bilden.

8. Lagerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkkörper (3) eine Fixiernase (36) aufweist, die in eine komplemen täre stirnseitige Ausnehmung der Beschichtung (20) des Rücklaufkanals (19) eingreift.

9. Lagerelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Tragkörper (17) im Bereich der Führungsstege (28) in Bewegungsrichtung verlaufende Haltenuten (43) oder Halterippen (44) für den Kontakt mit dem polymeren Werkstoff der Beschichtung (20) angeordnet sind.

10. Lagerelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklaufkanal (19) über mindestens eine Querbohrung (42) zur Aufnahme von Beschichtungswerkstoff nach außen geöffnet ist.