DE1266575B

DE1266575B - Schubkugellager

Info

Publication number: DE1266575B
Application number: DER32436A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Roessner
Original assignee: Deutsche Star Kugelhalter GmbH
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1962-04-06
Filing date: 1962-04-06
Publication date: 1968-04-18
Also published as: LU43487A1; GB999492A; CH417232A

Description

Schubkugellager Bekannt ist ein Schubkugellager mit einem einzigen, die Welle auf dem ganzen Umfang umfassenden Kugelumlauf. Eine derartige Ausführung hat den Nachteil, daß die unter Belastung stehenden Kugeln sämtliche übrigen Kugeln des Lagers über die ganze Länge der Kugellaufbahn vor sich herschieben müssen, was wegen der hohen Belastung in den Kurven nicht möglich ist.
Ferner ist ein Schubkugellager mit einer Vielzahl von auf den Umfang der Welle gleichmäßig verteilten Kugelumläufen bekannt. Diese Kugelumläufe sind ellipsenförmig, also zwischen den Wendekurven nicht geradlinig; ihre Achsen stehen im rechten Winkel zur Wellenachse. Die ellipsenförmige Ausführung der Kugelumläufe ist sehr umständlich in der Herstellung und daher unverhältnismäßig teuer.
Schließlich sind Schubkugellager für geradlinige Wellenführung mit einer Vielzahl von auf den Umfang verteilten, je in sich geschlossenen, zwischen den Wendekurven geradlinigen Kugelumläufen nicht mehr neu. Bei dieser Ausführung wälzen sich die die Last tragenden Kugeln der Kugelumlaufreihe auf ein und derselben Mantellinie der geführten Welle ab, was raschen Verschleiß und ungünstige Fettverteilung zur Folge hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Schubkugellager der letzterwähnten bekannten Ausführung den Verschleiß zu verringern und die Fettverteilung zu verbessern.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Achsen der Kugelumläufe die Wellenachse in spitzen Winkeln schneiden, wobei die Kugelumläufe untereinander parallel oder gegeneinander geneigt sein können.
Ein Kugelumlauf oder mehrere Kugelumläufe können in an sich bekannter Weise unter der Einwirkung von vorhandenes Lagerspiel ausgleichenden Federkräften stehen. Dabei können die Kugelumläufe, was an sich ebenfalls bekannt war, mit der Welle entgegen der Wirkung der Federn kippbar sein.
Kugelumläufe, deren Achsen die Wellenachse im spitzen Winkel schneiden, waren an sich bei Kupplungen bekannt, bei denen die Axialbewegung eines Teiles über die Kugelumläufe in eine Drehbewegung eines Außenteiles unter gleichzeitiger Axialbewegung des letzteren umgesetzt werden. Dabei laufen die schraubenlinienförmig angeordneten Kugelreihen in entsprechend schraubenlinienförmigen Vertiefungen dreier konzentrisch ineinander angeordneter Teile. Wie erwähnt, handelt es sich hierbei nicht um Schubkugellager, sondern um Kupplungen.
Zum Stand der Technik sei auch noch erwähnt, daß Kugellager bekannt waren, bei welchen die Laufkugeln in dem Kugelträger sowohl in dessen Längsrichtung als auch quer dazu versetzt zueinander angeordnet sind und der Kugelträger in dem Außenlaufkörper nicht nur drehbar, sondern auch axial verschiebbar ist. Diesem Kugellager fehlen Kugelumläufe im Sinne der vorliegenden Erfindung.
Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele. Es stellt dar F i g. 1 den Schnitt durch Lager und Welle längs Linie S-S zu F i g. 2 senkrecht zur Welle, F i g. 2 den achsparallelen Schnitt durch das Schubkugellager, F i g. 3 das Bild der beanspruchten Wellenoberfläche mit Kugelablaufbahnen, F i g. 4 bis 6 Skizzen der Bewegungsvorgänge im Lager, und zwar F i g. 4 den Schnitt in Achsrichtung der Welle, F i g. 5 den Schnitt parallel zur Achsrichtung der Welle, F i g. 6 den Schnitt senkrecht zur Achsrichtung der Welle, F i g. 7 ein Schubkugellager mit kippbaren und federnd angedrückten Lagerführungen bei Normalstellung der Welle, F i g. 8 dasselbe Lager bei Kippstellung der Welle. Gemäß den F i g. 1 bis 6 kreuzt die Tragkugelführung 4 des Schubkugellagers 2 unter dem Winkel 13 (a) die Achse der gelagerten Welle 1. Dadurch werden die Tragkugeln S der endlosen umlaufenden Tragkugelkette des Schubkugellagers 2 beim Hin-und Hergang der Welle 1 durch die Führungskanten 6 und 7 des Kugelumlaufs 3 so seitlich abgelenkt, daß sie auf der Welle 1 innerhalb der Fläche 12 Ablaufbahnen 9 einhalten, die die Wellenachse unter dem Winkel 14 (cx/2) kreuzen und bei einem Kugeldurchmesser d voneinander den Abstand 15 (d - sin 11/z a) haben. Infolge der seitlichen Ablenkung durch die Führungskanten 6 des Kugelumlaufs beim Bewegen der Welle 1 in der einen Richtung und durch die gegenüberliegenden Führungskanten 7 bei Bewegung in entgegengesetzter Richtung führen die Tragkugeln 8, die infolge der pulsierenden Bewegungen der Welle 1 Drehbewegungen 21 um ihre Achsen 17 und infolge der Ablenkung durch 6 oder 7 Drehbewegungen 22 um ihre Achsen 16 ausführen möchten, als Kombination dieser Bewegungen Verdrehbewegungen 23 um ihre Kugelmittelpunkte 18 aus.
Durch die Verdrehbewegungen 23 der Tragkugeln 8 und das Hin- und Herwandern der Ablaufbahnen 9 auf der Parallelogrammfläche 12 mit den Seiten 10 (maximal axiale Wellenbewegung) und 11 (Länge der Tragkugelführung), innerhalb der bei rein pulsierenden Wellenbewegungen die Berührungspunkte zwischen den Tragkugeln 8 und der Welle 1 liegen, kommen immer neue, gut mit Schmierfilm versehene Punkte der Tragkugeln. und der Welle miteinander in Berührung und wandern die auftretenden Beanspruchungen an Kugeln und Welle über die gesamte Oberfläche der Tragkugeln 8 und über die Fläche 12 der Welle 1. Dabei walzt jede der Tragkugeln $ von dem auf der Welle vorhandenen Schmierfilm 19 einen Schmiermittelwulst 20 von ihrer Ablaufbahn 9 auf die Ablaufbahnen 9 der danebenliegenden Tragkugeln 8 und sichert dadurch hier gute Schmierung und eine laufende Schmiermittelverteilung auf der Fläche 12. Letztere wird noch dadurch weiter verbessert, daß die unbelastet rücklaufenden Tragkugeln, die Schmiermittel mit sich führen, auf der Fläche 12 die Ablaufbahnen 9 der belasteten Tragkugeln kreuzen.
Bei pulsierenden Bewegungen der Welle 1 behalten die Tragkugeln eine richtungskonstante Drehbewegeng 22 bei, da sie je nach Bewegungsrichtung der Welle 1 einmal an der Führungskante 6, das andere Mal an der Führungskante 7 entlangrollen. Dieses Beibehalten der Drehrichtung sichert ein besseres Arbeiten des Schubkugellagers und verhindert ein Abreißen des Schmierfilms.
Bei der Ausführung der F i g. 7 und 8 wird die Tragkugelführung der unbelasteten Seite durch Federungselemente 27 so angedrückt, daß ein eventuell vorhandenes Lagerspiel verschwindet. Bei Kippbewegungen der Welle 1 um einen Winkel 30 (ß) folgen beide Tragkugelführungen dem Kippen der Welle 1 und werden infolge der um den Abstand 29 gegeneinander verschobenen Dreh- bzw. Abstützpunkte 24 und 26 beim Kippen fest gegen die Welle 1 gedrückt. Dabei kippt hier die Führung der belasteten ; Seite um die Drehachse 24, die der unbelasteten Seite stützt sich über eine Berührungslinie 26 ihrer Kurvenfläche gegen das äußere Tragrohr 32 ab, Mit zunehmendem Kippwinkel wandert die Berührungslinie 26 immer weiter nach außen, so daß auch der Abstand 29 von Drehpunkt 24 zu Abstützpunkt 26 immer größer wird.
Bei einer derartigen Kippbewegung der Welle 1 wächst somit mit zunehmendem Kippwinkel 30 der Anpreßdruck der beiden Tragkugelführungen, d: h., die Kippbewegung der Welle wird selbsttätig bei gleichmäßig über alle Tragkurbeln 8 verteiltem Druck abgefangen.
Die in F i g. 1 bis 8 gebrachten Ausführungen von Schubkugellagern dienen nur zur Erklärung des Erfindungsgedankens, ohne die gegebenen Möglichkeiten zu erschöpfen. Es ist ohne weiteres möglich, durch die Wahl der Ausführung, Anordnung und Lage von festen oder kippbaren Tragkugelführungen (parallele oder gegeneinander geneigte Führungeg um Drehpunkte, Drehachsen, Abvc%älzkurven oder eine Kombination von ihnen, kippbare Führengen -, Anpreßfedern oder elastisches Material) den verschiedensten gestellten Anforderungen Rechnung zu tragen.
Für die Unteransprüche 2 und 3 wird selbständiger Schutz nicht begehrt.