NL7908170A

NL7908170A - Moment overbrengende ondersteuning van een as.

Info

Publication number: NL7908170A
Application number: NL7908170A
Authority: NL
Original assignee: Star Kugelhalter Gmbh Dt
Priority date: 1978-11-16
Filing date: 1979-11-08
Publication date: 1980-05-20
Also published as: JPS5569318A; DE2849758A1; GB2040393B; DD146991A5; FR2441758A1; IT7912795A0; NL187709C; CH642724A5; US4312545A; FR2441758B1; SE7908556L; JPH0154570B2; GB2040393A; SE434552B; BE879996A; IT1124218B; DE2849758C2; NL187709B; IT7915296V0

Description

V

Moment overbrengende ondersteuning van een as.

De uitvinding betreft een moment overbrengende en axiaal verschuifbare ondersteuning van een as in een huis omvattende een kogelbus geplaatst in een opneem— boring van een bus van het huis en voorzien van kogel-5 kransen, die in kogelomloopbanen worden geleid, waarvan telkens een belasting dragend kogelkransgedeelte radiaal naar binnen tegen de as en radiaal naar buiten tegen een buitensteunvlak aanligt, waarbij het belasting dragend kogelkransgedeelte van tenminste één kogelkrans aan de 10 kant van de as in een loopbaangroef van de as en aan de kant vaahet steunvlak in een loopbaangroef van een in de kogelbus ingebouwd loopvlak draaimoment overbrengend ingrijpt, en waarbij dit loopvlak door tenminste een radiale spaninrichting binnen een radiaal ten opzichte 15 van de opneemboring van de bus gerichte spanboring radiaal naar binnen gedrukt kan worden.

Een dergelijke ondersteuning is bekend uit een prospectus van de firma Thomson Industries Incorporated uit het jaar 1975 met als titel "Thomson Ball-Groove 20 Shaft and Super Ball Bushing".

Bij de bekende inrichting grijpt de spaninrichting, die in hoofdzaak bestaat uit een in de spanboring geschroefde van schroefdraad voorziene bout, met een radiaal inwendig centraal stompkegelvormig verlengstuk, waarvan 25 de diameter ten opzichte van de boutdiameter afneemt, los in in een conische groef op de buitenzijde van het loopvlak. Gebleken is dat bij deze uitvoering een kantelen van het loopvlak om een evenwijdig aan de as van de bus 7908170 2 lopende kantelas ter plaatse van het aanliggen tussen de spanbout en het loopvlak niet volledig is uitgesloten» in het bijzonder dan niet, wanneer grote draaimomenten moeten worden overgebracht en wanneer de bus vervaardigd 5 is uit een meegevend materiaal, bijvoorbeeld kunststof, zodat het loopvlak zich ten opzichte van de kunststof-constructie van de bus kan bewegen. Dit betekent dat bij een draaimomentbelasting een hoekverandering kan optreden, die negatief uitwerkt op de nauwkeurigheid van het ge-10 leiden.

De uitvinding beoogt met eenvoudige middelen en in het bijzonder zonder grote kwaliteit van het voor het vervaardigen van de kogelbus en van de loopvlakken gebruikt materiaal als ook van de voor de fabricage van 15 deze delen toegepaste nauwkeurigheid er voor te zorgen dat de draaimoment stijfheid van de ondersteuning en zodoende de nauwkeurigheid van het geleiden wordt verbeterd.

Om dit doel te bereiken wordt daarom overeenkomstig 20 de uitvinding voorgesteld dat de radiale spaninrichting aanligt tegen het loopvlak voorzien van een aanrakings-vlak, dat een evenwijdig aan de as van de bus lopend resultantenvlak van de door het draaimoment ondersteunend kogelkansgedeelte overgedragen draaimoment ondersteunende 25 krachten snijdt onder een hoek, waarbij een automatische tegenhouding is verzekerd.

Het is gebleken en dit kan ook theoretisch worden bewezen, dat bij toepassing van de uitvinding een kantelen van het loopvlak ook bij een grote overdracht van de 30 draaimomenten niet meer mogelijk is, zodat de draaimoment-stijfheid van de ondersteuning en de nauwkeurigheid van het geleiden belangrijk worden verbeterd.

De automatische tegenhouding in het aanrakingsvlak is dan verzekerd, wanneer het resultantenvlak het aan-35 rakingsvlak snijdt onder een hoek, die hoogstens tot aan 7908170 3 een waarde van de wrijvingshoek van de in het aanrakings-vlak tegen elkaar aanliggende delen van 90° afwijkt.

In de regel zal men een draaimoment overbrengende en axiaal verschuifbare ondersteuning zo uitvoeren, 5 dat deze de draaimomenten in beide draairichtingen kan overbrengen. Wanneer deze eis bestaat, verdient het aanbeveling het aanrakingsvlak symmetrisch ten opzichte van een symmetrievlak te plaatsen, dat de as van de bus bevat en gaat door het kogelmiddelpunt van het draaimoment 10 ondersteunend kogelkransgedeelte, en voorts de resultantenvlakken van de draaimoment ondersteunende krachten voor de beide overbrengsrichtingen van de draaimomenten symmetrisch ten opzichte van het aldus gedefinieerd symmetrievlak te plaatsen. De plaats van het resultanten-15 vlak kan beïnvloed worden door de dwarsdoorsnedevorm van de loopgroeven in de as en in het loopvlak.

Volgens een eerste constructieve uitvoeringsvorm is het aan de kant van het loopvlak gelegen aanligvlak voorzien van een evenwijdig aan de as van de spanboring 20 lopend convex kegelvormig of stomp kegelvormig vlak, terwijl het aan de kant van de spaninrichting gelegen aan-legvlak voorzien is van een in hoofdzaak complementair-conisch concaaf kegelvormig of stomp kegelvormig vlak.

Bij deze constructieve uitvoeringsvorm wordt in elk 25 geval voldaan aan de inhoud van de conclusies 1 en 2 voor een loodrecht op de as van de kogelbus staand door-snedevlak, dat de as van de spanboring bevat. Het concaaf kegelvormig of stomp kegelvormig vlak kan op het radiaal binneneind van een in een schroefgang van de spanboring 30 geschroefde van draad voorziene bout zijn aangebracht, zodat als spaninrichting in zijn geheel alleen een van schroefdraad voorziene bout nodig is, die onmiddellijk op het loopvlak aangrijpt.

Natuurlijk kunnen in de asrichting van de kogel-35 bus naast elkaar meerdere spanboringen aan één en het 7908170 -¾ 1+ zelfde loopvlak zijn toegevoegd.

Volgens een andere uitvoeringsvorm wordt het aan de kant van het loopvlak gelegen aanligvlak gevormd door een convexe reeks van ten opzichte van de as van de loop-5 hus evenwijdige prismavlakken, terwijl het aan de kant van de spaninrichting gelegen aanligvlak gevormd wordt door op een in de spanhoring geleid drukstuk in concave volgorde aangebrachte evenwijdig aan de loopbussen gelegen prismavlakken. Bij deze uitvoeringsvorm is een onmiddellijke 10 aanligging van een draaiend deel van de spaninrichting tegen het loopvlak in tegenstelling tot de hierboven beschreven uitvoeringsvorm niet meer mogelijk, zodat het gebruik van een drukstuk tussen het loopvlak en het draaiend deel van de spaninrichting noodzakelijk wordt.

15 Dit drukstuk kan zelf cilindrisch zijn uitgevoerd en in hoofdzaak spelingsvrij zijn opgenomen in een dienovereenkomstig radiaal binnengedeelte van de spanboring, waarbij dan een in een inwendige schroefdraad van een radiaal buitengedeelte van de spanboring zittende draadbout drukt 20 tegen een radiaal buitenvlak van het drukstuk. Het drukstuk behoeft in de spanboring in de richting van de hoek niet gecentreerd te zijn, maar centreert zich vanzelf door het aanliggen tegen het loopvlak.

Opgemerkt zij dat bij beide uitvoeringsvormen 25 voor het verkrijgen van de draaimomentondersteuning tussen de as en het huis geen bewerking van het binnenvlak van de opneemboring van de bus van het huis noodzakelijk is, omdat alle delen van de draaimomentondersteuning, voor zover deze niet liggen binnen de opneemboring van de 30 bus, zijn ondergebracht binnen de spanboring.

De onderhavige oplossing is van bijzondere betekenis, wanneer de kogelbus een kooi van een betrekkelijk meegevend materiaal bezit, die de kogelomloopbanen bepaalt en de loopvlakken opneemt, in het bijzonder een 35 kooi van kunststof. Wanneer in dit geval de loopvlakken 7908170

V

5 zijn vervaardigd uit een hard materiaal hijvoorbeeld uit staal, wordt bij de onderhavige oplossing niettegenstaande de meegevendheid van de kooi een spelingsvrije draaimoment overdracht van de as op het huis verkregen.

5 De in de conclusies 1 en 2 beschreven maatregelen blijven bestaan, wanneer de resultantenvlakken nauwkeurig zijn bepaald. Om een nauwkeurige ligging van de resultantenvlakken te verkrijgen, wordt daarom een dusdanige andere uitvoering van de uitvinding voorgesteld, dat de 10 loopgroeven van de as en/of van het loopvlak in doorsnede zodanig spitsboogvormig zijn uitgevoerd met een radius van de deelboog, die groter is dan de radius van de kogel, dat de aanrakingsbanen van de kogels met de loopbanen en zodoende de ligging van de resultanten-^vlakken eenduidig 15 zijn vastgelegd.Bij voorkeur liggen deze resultantenvlakken onder een hoek van 20-50°, bij voorkeur van 30-^5° ten opzichte van het hierboven bepaald symmetrie-vlak.

üitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding zullen 20 thans nader worden toegelicht aan de hand van de beschrijving en bijgevoegde tekeningen, waarbij:

Fig. 1 een doorsnede is over een onderhavige ondersteuning; fig. 2 het schema van het ingrijpen van een 25 loopkogel in een loopbaangroef van een as en in een loopbaangroef van een stalen inleg weergeeft; fig. 3 een bovenaanzicht is van de radiale buitenzijde van een loopvlak; fig. t het loopvlak in doorsnede volgens de lijn 30 IV-IV in fig. 3 weergeeft; fig, 5 het radiale binneneind van de van schroefdraad voorziene bout van een radiale spaninrichting, gedeeltelijk in doorsnede weergeeft; fig. 6 een doorsnede is overeenkomstig met die 35 volgens fig. 1 van een gewijzigde uitvoeringsvorm, 790 8 1 70 ‘ 6

In fig. 1 is een huis met 10 aangegeven, waarbij dit huis een opneemboring 12 voor een bus bezit, waarin een kogelbus 1U is geplaatst. De kogelbus bezit een aantal kogelomloopbanen, waarin kogelkransen zijn ge-ij plaatst. Een eerste van deze kogelkransen is met 16 aangegeven, een tweede met 18. De met 16 aangegeven kogel-krans dient alleen voor het opnemen van radiale belastingen tussen een as 20 en het huis 10. Het kogelkrans-gedeelte, dat de radiale belasting overbrengt, is hierbij jO met 22 aangegeven. Dit kogelkransgedeelte 22 ligt enerzijds aan op het cilindrisch omtreksvlak 2b van de as 20 en anderzijds op een stalen loopplaat 26, die in een kogelbuskooi 28 van kunststof is geplaatst en voor het geleiden van het kogelkransgedeelte 22 een 15 loopgroef 30 bezit. In de kooi 28 is de omloopbaan van de kogels met 32 getekend en gestippeld weergegeven.

Het niet dragend achterste loopgedeelte van de kogelkrans 16 is met 31* aangegeven.

Thans wordt in beschouwing genomen de kogelkrans, 20 die met 18 is aangegeven en die behalve de taak van het overnemen van radiale krachten ook de taak bezit draaimomenten tussen de as en het huis 10 over te brengen. Deze kogelkrans 18 omvat een draaimoment overbrengend kogelkransgedeelte 38 en een terugloopgedeelte Uo. De 25 kogelomloopbaan is hier met h2 aangegeven. De in fig. 1 precies in het doorsnedevlak liggende kogel is met bb aangegeven. De kogels lopen in een as evenwijdige loopbaangroef b6 van de as 20 en in een eveneens as evenwijdige loopbaangroef van de stalen loopplaat 50. Dé 30 stalen loopplaat 50 onderscheidt zich van de stalen loopplaat 26 zoals hierna wordt aangegeven.

Zoals uit de fig. 1, 3 en ί blijkt, is op de achterzijde van de stalen loopplaat 50 een in het algemeen met 52 aangegeven aanligvlak gevormd. Dit aanligvlak 35 omvat een convex stomp kegelvormig vlak 5^· In het huis 7908170 τ 10 is een radiaal ten opzichte van de opneemboring 12 van de bus geboorde spanboring aangebracht, die een inwendige schroefdraad 58 bezit. In deze inwendige schroefdraad 58 is een van schroefdraad voorziene bout 5 60 geschroefd. Deze van schroefdraad voorziene bout bezit aan zijn radiaal binneneind, zoals in het bijzonder uit fig. 5 blijkt, een aanligvlak 62, dat een ten opzichte van het stomp kegelvormig vlak 5^ van de loopplaat 50 complementair conisch concaaf stomp kegelvormig vlak 6h 10 bezit. Het convex stomp kegelvormig vlak 5¾ en het concaaf stomp kegelvormig vlak 61 van de loopplaat 50, respectievelijk van de van schroefdraad voorziene bout 60 vormen tezamen het in fig. 1 met 66 aangegeven aanrakings-vlak.

15 Voor het weergeven van de draaimomentoverdracht tussen de as 20 en het huis 10 wordt verwezen naar fig.

2, waar de overdrachtsverhoudingen op vergrote schaal zijn weergegeven. Men ziet dat de loopbaangroef 16 van de as 20 en de loopbaangroef 18 van het huis 10 spits-20 boogvormig zijn uitgevoerd, waarbij de radius r^ van de deelbogen 16a, 16b, 18a, 18b groter is dan de radius r^ van de kogels.

De aanrakingspunten van de kogel 11 met de deelbogen 16a, 16b en 18a, 18b van de loopbaangroeven 1*6, 25 respectievelijk 18 zijn met 16c, 16d, respectievelijk 18c, l3d aangegeven. Deze aanrakingspunten vormen tegelijkertijd in doorsnede volgens fig. 2 de loopbanen, waarop de kogels 11 in de loopbaangroeven 16, 18 tijdens hun omloopbeweging afrollen. Dankzij deze puntaanraking 30 van de kogels 11 met de spitsboogvormige loopbaangroeven 16, 1*8 is de richting van de draaimoment ondersteunende krachten vastgelegd, die de draaimonenten van de as 20 op het huis 10 of omgekeerd overbrengen. Deze richting is in fig. 2 met A en B aangegeven. De lijnen A en B in fig.

35 2 geven eens de resultantenvlakken weer, waarin gezien 7908170 8 over de gehele lengte van de ondersteuning de draai-momenten ondersteunende krachten tussen de as 20 en het huis 10 worden overgebracht. Deze vlakken worden resultantenvlakken genoemd. Van resultantenvlakken kan 5 men echter ook dan spreken, wanneer niet zoals in fig.

2 aangegeven de kogels 44 puntvormig op de loopbaangroeven 46a en 48a zouden aanliggen,maar wanneer deze over een grotere boog zouden aanliggen. In dit geval zou voor elke kogel een resulterende draaimoment overbrengings-10 kracht te bepalen zijn en zou de som van deze resulterende krachten wederom de resultanten-vlakken A en B bepalen.

Ook in fig. 1 zijn de resultanten vlakken A en B getekend. Men ziet dat de resultanten vlakken A en B in de doorsnede volgens fig. 1 het stompkegelvormig vlak 15 54 nagenoeg verticaal snijden en wel ter plaatse van het aanrakingsvlak 66. Dit betekent dat de in de resultanten vlakken A en B overgebrachte draaimomentondersteunings-krachten noth een kantelen van de loopplaat 50 ten opzichte van de als spaninrichting dienende van schroefdraad voor-20 ziene bout 60 kunnen teweeg brengen, noch een verschuiving Om een verschuivingsmogelijkheid uit te sluiten is het nodig dat de loopplaat zelf remmend aanligt tegen de van schroefdraad voorziene bout 60 in het punt 68. Een zelf-remmend aanliggen is in elk geval dan aanwezig, 25 wanneer het resultantenvlak A loodrecht staat op het aanrakingsvlak 66, echter ook nog dan, wanneer de helling van het resultantenvlak A, respectievelijk B onder een hoek kleiner dan de hoek γ afwijkt van het aanrakingsvlak 66, zoals gestippeld in fig. 1 is aangegeven, welke hoek 30 als de wrijvingshoek is gedefinieerd en bepaald wordt door de wrijvingscoëfficiënt tussen de aanligvlakken 54 en 64 volgens de formule γ = boogtangens y waarbij y de wrijvingscoëfficiënt is.

35 In fig. 1 is een symmetrievlak met S-S aangegeven, 790 8 1 70 9 dat de as van de van schroefdraad voorziene bout 60 en het middelpunt van de kogel bevat. Ten opzichte van dit symmetrievlak staan de resultantenvlakken A, B onder een hoek o van ongeveer 30°.

5 De uitvoeringsvorm volgens fig. 6 onderscheidt zich van die volgens fig. 1 alleen door een andere vorm van de spaninrichting en van het aanliggen tussen de spaninrichting en de loopplaat. Analoge delen zijn met dezelfde verwijzingscijfers aangegeven, telkens vermeeerderd met 10 het getal 100.

Da spaninrichting is bij deze uitvoeringsvorm met 160 aangegeven. Deze omvat een van schroefdraad voorziene bout 161, die geschroefd is in een inwendige schroefdraad 158. Aan het radiale inwendige bovenvlak ligt tegen de 15 van schroefdraad voorziene bout 61 een drukstuk 163 aan, waarop prismavlakken zijn gevormd. Deze prismavlakken 16k liggen aan tegen prismavlakken 15^ van de loopplaat 150. De prismavlakken van de loopplaat kunnen zich uitstrekken over de lengte van de kogelbus. De prismavlakken 20 16U van het drukstuk 163 zijn beperkt tot de maat van het cilindrisch drukstuk 163- Het drukstuk 163 is in hoofdzaak spelingsvrij opgenomen in een radiaal binnen-gedeelte 165 van de boring 156.

Voor het kantel- en bewegingsvrij overbrengen van 25 de draaimoment ondersteunende krachten geldt voor deze uitvoeringsvorm hetgeen gezegd is ten aanzien van de eerder genoemde uitvoeringsvorm. De uitvoeringsvorm volgens fig. 6 is iets ingewikkelder, daar deze een tweedelige spaninrichting, bestaande uit de van schroefdraad voorziene 30 bout 161 en het drukstuk 163, als ook een getrapte boring vereist. De uitvoeringsvorm zal echter dan in het bijzonder voordelig zijn, wanneer meerdere spaninrichtingen 160 in de langsrichting van de bus naast elkaar zijn aangebracht, omdat deze dan op dezelfde prismavlakken 15^ 35 van de loopplaat 150 kunnen inwerken.

7908170

Claims

1 o *

1. Momentoverbrengende en axiaal verschuifbare ondersteuning van een as in een huis omvattende een kogelbus ge^plaatst in een opneemboring van een bt£ van het huis en voorzien van kogelkransen, die in kogel-5 omloopbanen worden geleid, waarvan telkens een belasting-dragend kogelkransgedeelte radiaal naar binnen tegen de as en radiaal naar buiten tegen een buitensteunvlak aanligt, waarbij het belastingdragend kogelkransgedeelte van tenminste één kogelkrans aan de kant van de as in 10 sen loopbaangroef van de as en aan de kant van het steun-vlak in een loopbaangroef van een in de kogelbus ingebouwde loopplaat draaimomentoverbrengend ingrijpt, en waarbij deze loopplaat door tenminste een radiale spaninrichting binnen een radiaal ten opzichte van de opneemboring van 15 de bus gerichte spanboring radiaal naar binnen gedrukt kan worden, met het kenmerk, dat de radiale spaninrichting (60) aanligt tegen de loopplaat (50) voorzien van een aanrakingsvlak (66), dat een evenwijdig aan de as van de bus lopend resultantenvlak (A, B) van de door het draai-20 moment overbrengend kogelkransgedeelte (38) overgedragen draaimoment overbrengende krachten snijdt onder een hoek, waarbij een automatische remming is verzkerd. 2.Ondersteuning volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat het resultantenvlak (A, B) het aanrakingsvlak (66) 25 snijdt onder een hoek, die hoogstens tot de waarde van de wrijvingshoek (γ * boogtangens μ ) van 90° afwijkt.

3. Ondersteuiing volgens een der conclusies 1 en 2 met het kenmerkT dat het aanrakingsvlak (66) symmetrisch is ten opzichte van een symmetrie-vlak (S-S), dat de as 30 van de bus bevat en gaat door het middeluunt van de kogels van het draaimoment overbrengend kogelkransgedeelte (38), en dat de resultantenvlakken (A, B) van de draaimoment- overbrengingskrachten voor de beide overbrengings- richtingen van de draaimomenten symmetrisch liggen ten opzichte van het aldus bepaald symmetrievlak. 7908170 1 1 k. Ondersteuning volgens een der conclusies 1 tot 3 met het kenmerk. dat het aan de kant van de loopplaat gelegen aanligvlak (52) een ten opzichte van de as van de spanboring evenwijdig convex kegelvormig of stomp-5 kegelvormig vlak (5M omvat en het aan de kant van de spaninrichting gelegen aanligvlak een in hoofdzaak complementair conisch concaaf kegelvormig of stomp-kegel-vormig vlak (6U) omvat.

5. Ondersteuning volgens conclusie k met het ken-10 merk, dat het concaaf kegelvormig of stomp-kegelvormig vlak (6k) is aangebracht op het radiaal binneneind van een in een schroefgang (58) van de spanboring (56) ingeschroefde van schroefdraad voorziene bout (60).

6. Ondersteuning volgens één der conclusies 15. tot 3 met heb kenmerk, dat het aan de kant van de loop plaat gelegen aanligvlak een convexe reeks van evenwijdig aan de as van de loopbus gelegen prismavlakken (15U) omvat en het aan de kant van de spaninrichting gelegen aanligvlak op een in de spanboring (156) geleid drukstuk 20 (163) een concave reeks van evenwijdig aan de as van de loopbus gelegen prismavlakken (164) omvat.

7. Ondersteuning volgens conclusie 6 met het kenmerk, dat het drukstuk (163) cilindrisch is uitgevoerd en in hoofdzaak spelingsvrij is opgenomen in een dienovereen- 25 komstig radiaal binnengedeelte (165) van de spanboring (156), en dat een in een inwendige schroefdraad (158) van het radiaal buitengedeelte van de spanboring (156) zittende van schroefdraad voorziene bout (161) drukt tegen een radiaal buitenvlak van het drukstuk (163)·

8. Ondersteuning volgens een der conclusies 1 tot T met het kenmerk, dat de kogelbus (1U) een kooi (28) van betrekkelijk meegevend materiaal zoals kunststof bezit, welke kooi de kogelomloopbanen (16, 18) bepaalt en de loopplaten opneemt, en dat de loopplaten (26, 50) 35 vervaardigd zijn uit een harder materiaal, bijvoorbeeld 7908170 ? staal.

9. Ondersteuning volgens conclusie 8 met het kenmerk . dat de kooi bestaat uit kunststof.

10. Ondersteuning volgens conclusie 9 met het kenmerk « dat de loopplaten bestaan uit staal.

11. Ondersteuning volgens één der conclusies 1 tot 10 met het kenmerk, dat de loopgroeven (46, 48) van de as (20) en/of van de loopplaat (50) in dwarsdoorsnede zodanig spitsboogvormig met een deelboogradius groter dan de radius van de kogel zijn uitgevoerd, dat 10 de aanrakingsbanen (46c, 46d; 48c, 48d) van de kogels met de loopbanen (46, 48) en zodoende de plaats van de resultantenvlakken (A, B) eenduidig zijn vastgelegd.

12. Ondersteuning volgens conclusie 11«met het kenmerk, dat de resultantenvlakken (A, B) een hoek 15 (a) van 20 tot 50°, bij voorkeur van 30 tot 45° met het symmetrievlak (S-S) insluiten.

13. Ondersteuning in hoofdzaak zoals beschreven in de beschrijving en/of weergegeven in de tekeningen. 790 8 1 70