DE2209170A1 - Lagerung fuer axialverschiebliche und in drehrichtung miteinander kuppelbare teile, insbesondere teleskopartig gefuehrte gelenkwellen - Google Patents

Lagerung fuer axialverschiebliche und in drehrichtung miteinander kuppelbare teile, insbesondere teleskopartig gefuehrte gelenkwellen

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DE2209170A1
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/02Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions
    • F16D3/06Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions specially adapted to allow axial displacement
    • F16D3/065Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions specially adapted to allow axial displacement by means of rolling elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/04Ball or roller bearings
    • F16C29/06Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load
    • F16C29/0678Ball or roller bearings in which the rolling bodies circulate partly without carrying load with a bearing body, i.e. the body carrying the circulating rolling elements, provided in the interior of a sleeve-like guide member defining the opposing raceways, e.g. in a telescopic shaft

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)

Description

  • Lagerung für axialverschiebliche und in Drehrichtung miteinander kuppelbare Teile, insbesondere teleskopartig geführte Gelenwellen." Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagerung für axialverschiebliche und in Drehrichtung miteinander kuppelbare Teile, insbesondere teleskopartig geführte Gelenkwellen, wobei die Führung und die Kraftübertragung durch in endloser Reihe zwischen dem inneren und äusseren Wellenteil abwälzbare Kugeln erfolgt, die in achsparallelen und einander in radialer Ebene gegenüberliegenden, an beiden Ehden durch kurvenförmige Umlenkbogen geschlossene Umlaufbahnen geführt sind.
  • Bei derartigen Lagerungen ist es wichtig, daß eine reibungs-und verschleißarme Axialverschiebung zwischen den telesT kopierbaren Wellenteilen stattfindet und die einwandfreie Ubertragung eines Drehmoments sowohl für sich als auch während einer Axialverschiebung möglich ist. Insbesondere ist es erwünscht, daß alle Bewegungen der beteiligten Bauelemente spielfrei erfolgen, um lästige Klappergeräusche und mögliche funktionelle Störungen zu verhüten. Eine weitere Forderung besteht darin, die Kugeln während des Rücklaufs lastfrei zu halten. Schließlich soll der Aufbau des Lagers sehr einfach und raumsparend sein, um die Herstellungskosten möglichst gering halten zu können.
  • Es sind Lager mit in endloser Reihe geführten Kugeln bekannt, bei denen die Umlaufbahnen in radialer Ebene einander gegenüberliegen. Ein solches Lager zeigt beispielsweise die deutsche Auslegeschrift 1 062 500, bei dem die F;hrungsrillen für den Kugelrücklauf in die Innenwandung einer rohrförmigen Büchse verlegt sind, die konzentrisch in einer äusseren Hülse angeordnet ist und zur Lagerung einer längenausgleichenden Antriebswelle dient. Hierbei ist es zwar möglich, die Kugeln spielfrei zu führen, jedoch ist der Aufbau des Lagers verhältnismässig kompliziert. Damit die Kugeln der inneren Reihe nicht aus ihren Führungsrillen herausfallen, müssen letztere durch besondere axial verlaufende Führungsstücke aus Blech zu einem geschlossenen Laufkanal vervollständigt werden. Zudem müssen die so gebildeten inneren Laufbahnen noch durch Weitere bogenförmige Führungsücke zwecks Verbindung mit den radial aussen liegenden Fuhrungsrillen ergänzt und ausserdem stirnseitig besondere Halterungen vorgesehen werden.
  • Abgesehen von der nicht entbehrlichen raumbeanspruchenden inneren Büchse müssen daher zusätzliche Führungs- und Haltemittel eingesetzt werden, wodruch sich die Herstellungskosten merklich erhöhen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung für axialverschiebliche und in Drehrichtung miteinander kuppelbare Teile mit radial gegenüberliegenden Umlaufbahnen zu schaffen, bei der ausser einem spielfreien Einbau ein lastfreies Rückrollen der Kugeln gewährleistet ist und das dabei einfach und raumsparend aufgebaut ist und preisgünstig hergestellt werden kann.
  • Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß der innere ausziehbare Wellenteil zumindest im Lagerbereich rohr- oder hülsenförmig ausgebildet ist und der Hohlraum dieses Wellenabschnittes zur Aufnahme eines Zapfens dient, der die einen Teil der Umlaufbahnen bildenden radial irreren Führungsrillen für den Rücklauf der Kugeln aufweist, während der radial aussen liegende Ba)nteil für den Kugelvorlauf in an sich bekannter Weise durch radial zueinander ausgerichtete rillenförmige Ausnehmungen des inneren und des äusseren Wellenteils gebildet sind.
  • Die erfindungsgemässe Lagerung hat einige funktionell, baulich und herstellungstechnisch beachtliche Vorteile.
  • So wird beispielsweise das Drehmoment nur von den in den Vorlaufbahnen befindlichen Kugeln übertragen, und zwar auch beim Drehrichtungstechsel, wobei die Kugelbewegung bei gleichsinniger Relativbewegung der Wellenteile gleichsinnig bleibt. Der Querschnitt der Vorlaufbahn wird so gest:ltrt, daß die Kugeln sich spielfrei darin bewegen. Dadurch wird eine günstige Kraftübertragung erreicht und gleichzeitig die wesentliche Ursache für störende Geräusche beseitigt.
  • Von besonderem Vorteil ist es, daß die Rückführung der Kugeln im Zentrum der Welle erfolgt. Dadurch wird der Ei bauraum für die Lagerelelemnte in radialer Ebene merklich verringert.
  • Die Herstellung der Lagerung wird weiterhin dadurch vereinfacht, daß an der ausziehbaren Welle nur kurze zu fräsende Rillen benötigt werden, während die im äusseren Wellenteil liegenden durchgehenden Rillen in einfacher Weise, z.B. durch Räumen hergestellt werden können.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der in den Hohlraum des inneren Wellenteils einfügbare Zapfen mit einem Ringbund versehen, der an der offenen Lagerseite als Abschlußdeckel dient und an seiner lagereinwärts liegenden Stirnseite radial verlaufende rillenförmige Ausnehmungen aufweist, die, durch nockenartige Erhebungen an der Umfangsfläche ergänzt, an diesem Ende der achsparallelen Umlauf, bahnen die Umlenkbogen bilden. Hierdurch wird durch ein einziges zusätzliches Element, nämlich den Ringbund, das Lager an der einen Seite abgedeckt und gleichzeitig die notwendige Laufverbindung zwischen den beiden achsparallelen Umlaufbahnen hergestellt. Zweckmässig wird der Ringbund mit dem Zapfen aus einem Stück hergestellt, vorzugsweise spanlos durch ein geeignetes Formgebungsverfahren.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Umlenkbogen am anderen Ende der Umlaufbahnen durch in der Wandung des hülsenförmigen Wellenabschnittes vorgesehene radiale Bohrungen und einem diese Umlaufbogen ergänzenden Nockenring gebildet. Hierdurch wird auch an dieser Seite des Lagers in einfacher Weise eine geschlossene kugelführende Umlenkung zwischen den achsparallelen Umlaufbahnen geschaffen.
  • Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist an der äusseren Umfangsfläche des hülsenförmigen Wellenabschnittes eine ringförmige Ausnehmung vorgesehen, in die der Nockenring lagesicher eingelassen ist.
  • Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, den Bundzapfen im hülsenförmigen Wellenabschnitt durch einen die Hülsenwandung und den Zapfen radial durchsetzenden Stift in seiner Lage zu sichern.
  • Weiter ist es von Vorteil, den Bundzapfen aus einem geeigneten, beispielsweise elastomeren gleitfähigen und abriebfesten Kunststoff herzustellen. Ein solcher Zapfen lässt sich als Gieß- oder Spritzteil ohne kostspielige spanabhebende Nacharbeit schnell und preisgünstig herstellen.
  • Gegebenenfalls kann solch ein"elastomerer Zapfen auch mit einer gewissen Vorspannung in den Hohlraum des hülsenförmigen Wellenabschnittes eingesetzt werden, so daß ein besonderes Halglied entfallen kann. Durch die Verwendung eines Kunststoffzapfens wird ausserdem ein geräuschloser Rücklauf der Kugeln begünstigt.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Teleskopwelle mit Kardangelenken, teilweise längsgeschnitten; Fig. 2 einen Schnitt nach Linie A-B der Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt nach Linie O-D der Fig. 1; Fig. 4 einen Schnitt nach Linie E-F der Fig. 1.
  • Die Teleskopwelle besteht in üblicher Weise aus einem äusseren rohrförmigen Wellenteil 1, in dem ein innerer ausziehbarer Wellenteil 2 längsverschieblich geführt ist. Jede Welle trägt an ihrem aussen liegenden Ende ein Ereuzgelenk zur Verbindung mit den Antriebs- bzw.
  • Abtriebselementen, wie es beispielsweise am Ende der Hohlwelle 1 gezeigt ist. Die innere Welle 2 ist lediglich mit ihrem Endabschnitt in der Welle 1 geführt und zwar in Rillen 4 von halbkreisförmigem Querschnitt, die zusammen mit radial gleichgerichteten halbkreisförmigen Rillen 4' des zylindrischen inneren Wellenabschnittes 2' die radial aussen liegenden Umlaufbahnen bilden, in denen die Kugeln 5 der äusseren Kugelreihe bei Längsbewegungen der inneren Welle 2 gleiten. Der gegenüber dem übrigen Teil der Welle 2 im Querschnitt grössere Wellenabschnitt 2' weist eine Bohrung 6 auf, in die ein Zapfen 7 eingefügt ist. Dieser vorzugsweise aus gleitfähigem und abriebfestem Kunststoff bestehende Zapfen ist an seinem einen Ende mit einem Ringbund 8 als Abschlußteil für die Lagerung versehen. Dieser Ringbund enthält radial verlaufende Ausnehmungen 9, die an dieser Lagerseite die Umlenkbogen für die Kugelführung bilden. An der anderen Lagerseite werden die Kugeln durch in der Wandung des hohlen Wellenabschnittes 2' vorgesehene Bohrungen 10 umgelenkt, An beiden Seiten des Lagers werden die radial verlaufenden Führungsrillen 9 bzw. 10 durch Nocken 11 zu geschlossenen Umlaufkanälen ergänzt. Diese Nocken sind am Umfang des Ringbundes 8 und am Umfang eines Ringes 12 angeordnet, der an der entgegengesetzten Lagerseite in eine Ringnut 13 des Wellenabschnittes 2' eingelassen ist. Die Nocken 11 greifen in die halbkreisförmigen Rillen 4 des rohrförmigen Wellenteils 1 ein, so daß der Ringbund und der Nockenring gegen Drehung gesichert sind.
  • Im Bundzapfen 7 sind achsparallel verlaufende und radial innen liegende Führungsrillen 14 vorgesehen, in denen die Kugeln belastungsfrei zurückrollen können. Diese Rillen sind nach innen durch einen Halbkreis begrenzt und werden durch die Innenwandung des Wellenabschnittes 2' zu einem geschlossenen Kanalquerschnitt.

Claims (6)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e:
    Lagerung für axialverschiebliche und in Drehrichtung miteinader kuppelbare Teile, insbesondere teleskopartig ineinader geführt Gelenkwellen, wobei die Führung und Kraftübertragung durch in endloser Reihe am inneren und äusseren Wellenteil abwälzbare Kugeln erfolgt, die in achsparallelen und einander radial gegenüberligenden, an beiden Enden durch kurvenförmige Umlenkbogen geschlosse Umlaufbahnen geführt sind, dadurch gekennzeichnetm daß der innere ausziehbare Wellenteil im Lagerbereich rohr-oder hülsenförmig ausgebildet ist und der Hohlraum dieses Wellenabschnittes zur Aufnahme eines Zapfens dient, der die einen Teil der Umlaufbahnen bildenden, radial innen liegenden Führungsrillen für den Rücklauf der Kugeln aufweist, während der rad al aussen Bahnteil für den Kugelvorlauf in an sich bekannter durch radial zueinander ausgerichteter illenförmiges nehmungen des inneren und er äusseren rohrförmigen Wellenteils gebildet sind.
  2. 2) Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ar in den Hohlraum des inneren Wellenteils einfügbare Zapfen einen Ringbund trägt, der an der offenen Lagerseite als Abschlußdeckel dient und an seiner lagereinwärts liegenden Stirnseite radial verlauf ende Ausnehmungen aufweist, die, durch nockenartige Erhebungen am Umfang des Ringbundes ergänzt, an diesem Ende der achsparallelen Umlaufbahnen die Umlenkbogen bilden.
  3. 3) Lagerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkbogen am anderen Ende der Umlaufbahnen durch in der Wandung des hülsenförmigen Wellenabschnittes vorgesehene radiale Bohrungen und einem diese Umlaufbogen ergänzenden Nockenring gebildet sind.
  4. 4) Lagerung nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring in einer an der äusseren Umfangsfläche des hülsenförmigen Wellenabschnittes vorgesehenen ringförmigen Ausnehmung angeordnet ist.
  5. 5) Lagerung nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bundzapfen im hülsenförmigen Wellenabschnitt durch einen die Hülsenwandung und den Zapfen radial durchsetzenden Stift lagegesichert ist.
  6. 6) Lagerung nach Anspruch 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bundzapfen und der Nockenring aus einem elastomeren gleitfähigen und abriebfesten Kunststoff bestehen.
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