DE3001799A1

DE3001799A1 - Unbeschraenkt verschiebbare kugel- keilnuten-anordnung

Info

Publication number: DE3001799A1
Application number: DE19803001799
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Individual
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1979-01-20
Filing date: 1980-01-18
Publication date: 1980-07-24
Also published as: FR2446954A1; IT8047647A0; DE3001799C2; JPS623326B2; GB2041155A; US4309061A; IT1143105B; FR2446954B1; JPS5597518A; GB2041155B

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung .betrifft eine unbeschränkt verschiebbare Kugel-Keilnuten-Anordnung, die nachstehend aus Gründen der Vereinfachung und Abkürzung als "Kugel-Keilnuten-Anordnung" bezeichnet wird, und die dazu geeignet ist, darin eine Keilwelle aufzunehmen. Eine solche Kugel-Keilnuten-Anordnung kann als ein vereinigter bzw. einheitlicher Körper in Werkzeugmaschinen, industrielle Maschinen und Transporteinrichtungen eingefügt werden. Diese Maschinen und Einrichtungen können durch die Anwendung bzw. Aufnahme von Kugel-Keilnuten-Anordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung beträchtlich leistungsfähig, wirksam und zweckdienlich verwendet und in ihren Gebieten bzw. Anwendungsgebieten erweitert werden.

Im einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung eine verbes-

serte Kugel-Keilnuten-Anordnung, in der das Kugel-Kedllnuten-Lager verschoben werden kann, während die beiden Endejn einer Keilwelle gehalten werden oder ein Umdrehungs-Drehmoment der Keilwelle auf das Kugel-Keilwellen-Lager übertragen werden kann; oder das Kugel-Keilwellen-Lager kann verschoben werden, während es die Übertragung eines Umdrehungs-Drehmoments der Keilwelle auf das Kugel-Keilwellen-Lager ermöglicht.

Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat in der US-Patentschrift 4 127 3o9, die am 28. November 1978 herausgegeben worden ist, eine Kugel-Keilwellen-Lageranordnung beschrieben, in der ein vergrößerter Kontakt- bzw. Berührungsbereich zwischen ihren Kugeln und den Laufbahnoberflächen ihrer äußeren Hülse vorhanden ist. In der vorstehend genannten Kugel-Keilwellen-Lageranordnung gemäß dem Stande der Technik, die in Fig. 4 veranschaulicht ist, ist je ein Durchgangsloch 1 für nichtbelastete Kugeln auf der Verlängerung der Linie angeord-

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net, welche die Mitte O der äußeren Hülse 2 und je eine der entsprechenden belasteten Kugeln 3 "verbindetj (zwei dieser Linien sind in Fig. 4 strichpunktiert eingezeichnet). Daher ist der Außendurchmesser der Kugel-Keilwellein-Anordnung sehr groß, und als Folge hiervon ergeben sich notwendigerweise hohe Materialkosten. Darüber hinaus können sich aufgrund des großen Außendurchmessers viele Beschränkungen bei der Auslegung und Gestaltung verschiedenster Maschinen für die 2|ufnahme bzw. Anwendung dieser Kugel-Keilwellen-Anordnung nacjh dem Stande der Technik ergeben. Außerdem wird eiiie große Trägheitskraft auf die Keilwelle ausgeübt, wenn !diese rotiert, und infolgedessen ist es notwendig, die Festigkeit der !Keilwelle entsprechend zu berücksichtigen bzw. entsprechend groß zu machen, um diese große Trägheitskraft zu überwinden ;bzw. zu bewirken, daß die Keilwelle dieser großen standhält.

Trägheitskraft

Mit der vorliegenden Erfindung wird in dem Bestreben, djie vorstehend beschriebenen verschiedensten Naciteile der jVorrichtung nach dem Stande der Technik zu beseitigen bzw.f unter Lösung der vorstehend erwähnten Schwierigkeiten, die bei dem Stande der Technik vorhanden sind, eine Kugel-Keilwellen-Anordnung zur Verfügung gestellt, in der Durchgangslöcher für nichtbelastete Kugeln in einer äußeren Hülse auf Erstreckungen von Linien ausgebildet sind, welche belastete Kugeln, auf der Keilwelle für belastete Kugeln ausgebildete Lager- bzw. Auflageflächen und die nichtbelasteten Kugeln verbinden; der Kontaktwinkel derselben ist so eng wie möglich zur Drehmomentrichtung gemacht, um ihre Drehmomentübertragung größer zu machen; diese Durchgangslöcher für die nichtbelasteten Kugeln sind längs der bzw. parallel zur Längsachse der Welle ausgebildet, und zwar mit einem Abstand, wie er erforderlich ist, damit es ermöglicht wird, daß diese Kugeln ihre Rollrichtung in dem Kontaktwinkel ändern; in jeder der Seitenwände einer Nut von angenähert U-förmigem

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Querschnitt in der äußeren Hülse ist längs der bzw. parallel zur Längsachse der Welle eine Lager- bzw. Auflagefläche für belastete Kugeln ausgebildet, und diese Lager- bzw. Auflagefläche hat eine Krümmung, die nahezu gleichartig derjenigen von jeder der belasteten Kugeln ist; ein Kugelhalter ist zwischen der äußeren Hülse und der Welle angeordnet, und dieser Kugelhalter begrenzt Schlitze und ist mit einem Paar Zungen an beiden Enden von jedem dieser Schlitze versehen, so daß verhindert wird, daß belastete Kugeln, die auf ihren jeweiligen Lager- bzw. Auflageflächen der äußeren Hülse rollen, in unerwünschter Weise verschoben oder verrückt werden oder davon herabfallen; und außerdem ist ein Paar von Endteilen vorgesehen, wobei von jedem dieser Endteile in demselben Führungsnuten begrenzt werden, wie sie für die Richtungsänderungen von belasteten oder nichtbelasteten Kugeln erforderlich sind, die von dem Kugelhalter geführt worden sind oder geführt werden werden.

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Kugel-Keilwellen-Anordnung zur Verfügung gestellt, in der Durchgangslöcher für nichtbelastete Kugeln in einer solchen Weise ausgebildet sind, daß der Kontaktwinkel auf der Erstreckung einer Linie, welche belastete Kugeln und ihre entsprechenden nichtbelasteten Kugeln verbindet, so weit wie möglich der Richtung des Drehmoments angenähert gemacht ist.

Außerdem wird mit der vorliegenden Erfindung eine Kugel-Keilnuten-Anordnung geschaffen, in der die Lager- bzw. Auflageflächen für belastete Kugeln, die in der äußeren Hülse und deren entsprechender Keilwelle ausgebildet sind, eine Krümmung haben, die nahezu bzw. sehr weitgehend gleichartig derjenigen der belasteten Kugeln ist, so daß dadurch der Kontaktbzw. Berührungsbereich zwischen den Kugeln und ihren jeweiligen Lager- bzw. Auflageflächen größer gemacht und die Drehmoment-Übertragung erhöht wird.

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Weiterhin wird mit der vorliegenden Erfindung eine Kugel-Keilnuten-Anordnung vorgeschlagen, in der Durchgangslöcher für nichtbelastete Kugeln längs der Richtung dieses jeweiligen Kontaktwinkels ausgebildet sind, so daß die Kugeln glatt umlaufen können und der äußere Durchmesser der Hülse kleiner gemacht wird, wodurch die Anordnung kompakt gemacht wird und ihre Herstellungskosten vermindert werden.

Darüber hinaus wird mit der vorliegenden Erfindung eine Kugel-Keilwellen-Anordnung zur Verfügung gestellt, in der belastete Kugeln in der Radialrichtung dicht bzw. sehr nahe an ihren entsprechenden nichtbelasteten Kugeln vorgesehen sind, so daß dadurch die Wirkung einer Trägheitskraft, die während Hochgeschwindigkeitsumdrehungen auftritt, beträchtlich vermindert wird.

Außerdem wird durch die vorliegende Erfindung eine Kugel-Keilnuten-Anordnung geschaffen^ in der die Breite jedes Schlitzes des Kugelhalters schmäler als der Durchmesser der Kugel ausgebildet ist und die Kugeln selbst nach dem Herausziehen der Keilwelle aus der äußeren Hülse nicht fallen bzw. nicht herabfallen. Auf diese Weise ermöglicht eine solche Anordnung ein außerordentlich leichtes Zusammenbauen sowie eine außerordentlich leichte Wartung und Inspektion.

Auch wird mit der vorliegenden Erfindung eine Kugel-Keilnuten-Anordnung vorgeschlagen, in der die Gesamtkonfiguration des Kugelhalters extrem einfach ist und leicht durch ein Preßbzw. Stanzmetallmuster bzw. eine Preß- bzw. Stanzmetallschablone oder -vorlage bzw. einen Metallpreß- bzw. -stanzverlauf in wenigen Schritten geformt werden kann. Die Anordnung ist außerdem mit einem Paar Zungen versehen, die an beiden Enden jedes Schlitzes zum Hochheben bzw. teilweisen Umlenken der Kugeln angeordnet sind. Die Zungenteile weisen ausgezeichnete Verschleißwiderstandseigenschaften bzw. Verschleißfestig-

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keitseigenschaften auf und besitzen Steifigkeit aufgrund der darauf angewandten "TOUGHTRIDE"-Behandlung. Auf diese Weise können die Endteile aus einem relativ schwachen Material gemacht werden, beispielsweise aus einem Schalen-, Stempeloder Spritzgußprodukt bzw. als Schalen-, Stempel- oder Spritzgußprodukt hergestellt werden (wie beispielsweise Kunststoffe), so daß dadurch eine weitere Verminderung der Herstellungskosten ermöglicht wird.

Weiter wird mit der vorliegenden Erfindung eine Kugel-Keilnuten-Anordnung zur Verfügung gestellt, in der das winkelförmige bzw. winklige Schlagen durch ein einziges Lager auf Null vermindert werden kann, und in der eine Vorbelastung darauf angewandt und auf diese Weise die Steifigkeit der Anordnung erhöht werden kann.

Schließlich wird mit der vorliegenden Erfindung eine Kugel-Keilwellen-Anordnung geschaffen, in der ein Drehmoment in der Drehrichtung mittels drei Reihen von belasteten Kugeln übertragen wird, wodurch die Last gleichmäßig auf jede Reihe der Kugeln verteilt wird und stabile Betriebsverhaltensweisen und eine längere Lebensdauer sichergestellt werden.

Endlich wird mit der vorliegenden Erfindung eine Kugel-Keilnuten-Anordnung vorgeschlagen, in welcher die Keilwelle innerhalb der Kugel-Keilnuten-Anordnung eingebaut ist bzw. wird, und in der die Erstreckungslinie X-O'-X¹, welche die Mitten einer belasteten Kugel und ihrer entsprechenden nichtbelasteten Kugel verbindet, eng bzw. nahe der Richtung eines Drehmoments ist, wodurch der Außendurchmesser dieser Anordnung vermindert wird.

Die Erfindung sei nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert; es zeigenj

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Fig. 1 eine Vorderansicht einer Kugel-Keilnuten-Anordnung einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei der linke Teil dieser Anordnung in einem Querschnitt veranschaulicht ist;

Fig. 2 eine Querschnitts-Seitenaufriß-Ansicht längs der Linie Z-Z der Fig. 1 ;

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie X-X" der Fig. 2; und

Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer konventionellen Kugel-Keilnuten-Anordnung .

Es sei nun eine bevorzugte Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung näher erläutert.

Mit dem Bezugszeichen 1o ist als ganzes Teil eine äußere Hülse bezeichnet, die dadurch erhalten wird, daß man ein zylindrisches Rohr, das eine dicke Wand hat und aus einem metallischen Material hergestellt ist, welches Anti-Verschleißeigenschaften aufweist, zu einer gewünschten Länge zuschneidet. Die äußere Hülse 1o begrenzt bzw. besitzt in ihrer Innenwandoberfläche Nuten 11, 12 und 13, die einen angenähert ü-förmigen Querschnitt haben und sich längs der Achse der Welle bzw. Hülse bzw. parallel zur Achse der Welle bzw. Hülse erstrecken. Die Nuten 11, 12 und 13 werden durch Bearbeitung mittels einer Räum- bzw. Nutenziehmaschine oder einer Stoß- bzw. Nutenstoßmaschine ausgebildet und befinden sich in gleichen Abständen von benachbarten Nuten.

Als nächstes werden an den beiden Seitenwänden jeder der Nuten 11, 12 und 13 von dem oben beschriebenen ü-förmigen Querschnitt Lager- bzw. Auflageflächen 15, 16 sowie 17, 18 und 19, 2o für belastete Kugeln durch Bearbeitung mittels einer

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Räum- bzw. Nutenziehmaschine oder einer Stoß- bzw. Nutenstoßmaschine und dann durch Kugeltreiben oder Schleifen oder durch eine sonstige geeignete Bearbeitung ausgebildet. Jede der Lager- bzw. Auflageflächen weist eine Krümmung auf, die im wesentlichen äquivalent dem Durchmesser jeder belasteten Kugel 14 ist.

Mit den Bezugszeichen 21-26 sind Durchgangslöcher für nichtbelastete Kugeln bezeichnet, und diese Durchgangs löcher sind symmetrisch bezüglich der belasteten Kugeln 14 ausgebildet. Es ist erwünscht, diese Durchgangslöcher 21-26 mittels einer Vielspindel-Bohrmaschine in einer solchen Weise auszubilden, daß jedes der Durchgangslöcher 21-26 auf der Erstreckung X-O'-X¹ der Linie liegt, welche eine belastete Kugel 14 und deren entsprechende nichtbelastete Kugel 27 verbindet; ihr Kontaktwinkel θ ist so nahe wie möglich zur Richtung des Drehmoments 0-0'-Y ausgebildet, und sie ist von ihrer jeweiligen belasteten Kugel 1-4 in der Richtung des Kontaktwinkels θ um einen Abstand 1 entfernt, wie er für die Richtungsänderung der belasteten Kugel 14 oder der nichtbelasteten Kugel 27 erforderlich ist (siehe Fig. 2). An jeder der Stirnflächen 4o, 41 der äußeren Hülse 1o, welche die Durchgangslöcher 21-26 für die nichtbelasteten Kugeln und die Lager- bzw. Auflageflächen 15-2o für die belasteten Kugeln begrenzen bzw. definieren bzw. in denen die erwähnten Durchgangslöcher und Lager- bzw. Auflageflächen der Hülse 1o enden, sind halbkreisförmige' Lagerteile bzw. -bereiche 6o, 6o, ... ausgebildet, die zur Führung der Kugeln 14, 27 geeignet sind bzw. eine Führungsfläche für die Kugeln für deren Übergang von den Durchgangs löchern zu den Lager- bzw. Auflageflächen bilden. Die Lagerteile bzw. -bereiche sind so dazu geeignet, die Laufrichtung der Kugeln zu ändern (siehe Fig. 3).

Mit den Bezugszeichen 28-3o sind Dreh-Stopp-Nuten für einen Kugelhalter 31 bezeichnet. Jede der Dreh-Stopp-Nuten weist in ihrem querverlaufenden Querschnitt eine halbkreisförmige Nuten-

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wand. auf. Die Dreh-Stopp-Nuten 28-3ο sind in der Innenwand oberfläche mittig zwischen je zwei Nuten 11, 12, 13, die angenähert U-förmigen Querschnitt haben, ausgebildet und erstrecken sich längs der bzw. parallel zur Längsachse der äußeren Hülse 1o. Der Kugelhalter 31 ist mit halbkreisförmigen Vorsprüngen 32-34 versehen, die auf dessen äußerem Umfang ausgebildet sind. Die Vorsprünge 32-34 sind so angeordnet, daß sie in ihre jeweiligen Dreh-Stopp-Nuten 28-3o eingreifen können (siehe Fig. 2) .

Die Bezugszeichen 35-37 sind Innengewinden zugeordnet, die in den Stirnflächen 4o, 41 der äußeren Hülse 1o ausgebildet sind. Zwei Endteile 37, 38 sind an ihren jeweiligen Stirnflächen 4o, 41 mittels Innensechskant-Einstell- bzw. -Befestigungsschrauben 39 ortsfest befestigt (siehe Fig. 1).

Die Endteile 37, 38 können aus einem Stahlmaterial hergestellt sein, oder sie können durch Schalen-, Stempel- oder Spritzguß eines geeigneten Materials hergestellt werden. Jedes der Endteile 37, 38 begrenzt drei Nuten 11' von einem angenähert U-förmigen Querschnitt und Nuten 29' von halbkreisförmigem Querschnitt, die gleichartig den Nuten 11 bzw. 29 in der Innenwandoberfläche der äußeren Hülse 1o sind bzw. diese zuletzt erwähnten Nuten fortsetzen. Jedes der Endteile 37, 38 bildet bzw. begrenzt außerdem in ihrer inneren Oberfläche sechs in gleichen Abständen voneinander vorgesehene Nuten 42, 42, ... von U-förmigem Querschnitt, die dazu geeignet sind, die RoIlrichtung der nichtbelasteten Kugeln 27 zu ändern. Außerdem sind sechs Paare von Führungsöffnungen 43, 44 in der inneren .Oberfläche jedes der Endteile 37, 38 in einer solchen Weise ausgebildet, daß sie jeweils mit den Öffnungen ihrer entsprechenden Durchgangslöcher 21-26 für die nichtbelasteten Kugeln und den Öffnungen ihrer entsprechenden Lager- bzw. Auflageflächen 15-2o für die belasteten Kugeln fluchten (siehe Fig. 1 und 3) .

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Der Kugelhalter 31 kann vorzugsweise aus einem zylindrischen Körper aus einer dünnen Stahlplatte bzw. aus einem dünnen Stahlblech ausgebildet sein, und er weist Rippen 45, 46 und 47 von angenähert trapezförmigem Querschnitt, Vorsprünge 32, 33 und 34 von halbkreisförmigem Querschnitt und eine äußere Umfangsoberflache, die der Innenwandoberfläche der äußeren Hülse 1o entspricht, auf. Diese Rippen 45, 46 und 47, die Vorsprünge 32, 33 und 34 sowie die äußere umfangsoberflache werden durch Preß- bzw. Stanzereibearbeitung und Ausbuchtung des erwähnten zylindrischen Körpers ausgebildet (siehe Fig. 2).

In jeder der geneigten Oberflächen 48, 49 jeder der Rippen 45, 46 und 47, welche den erwähnten angenähert trapezförmigen Querschnitt haben, ist ein sich in Längsrichtung erstreckender Schlitz 5o, der auch als Fenster bezeichnet werden kann, in einer Position ausgebildet, die der jeweiligen Lager- bzw. Auflagefläche 15, 16, ... oder 2o für die belasteten Kugeln entspricht, und außerdem ist an beiden Enden jedes der Schlitze 5o, 5o, .... ein Paar Zungen 51, 51 bzw. an jedem dieser Enden je eine Zunge 51 ausgebildet. Diese Zungen 51, 51, ... sind bogenförmig ausgebildet, so daß sie die aufwärts rollenden Kugeln hochheben bzw. nach oben zu umlenken (siehe Fig. 1 und 3).

Nach der Preß- bzw. Stanzbearbeitung des Kugelhalters 31 wird dieser einer '"TOUGHTRIDE"-Behandlung unterworfen, um die gesamte Oberfläche des Halters zu härten und dessen Steifigkeit zu erhöhen.

Halteplatten für den Kugelhalter 31 sind mit 52 bezeichnet. Jede Halteplatte 52 ist aus einer Stahlplatte bzw. einem Stahlblech hergestellt und zu einer solchen Form gestanzt bzw. durchlocht, daß eine gewisse öffnung zwischen der Keilwelle 53 und der Halteplatte 52 ausgebildet wird. Diese Öffnung wird durch eine Gummidichtung 54 geschlossen, die orts-

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fest an ihrer jeweiligen Halteplatte 52 befestigt ist, und zwar dadurch, daß sie auf der Platte festgebacken bzw. auf die Platte aufgebrannt wird (siehe Fig. 1).

Die erwähnten Halteplatten 52 für den Kugelhalter 31 sind mittels Schrauben 55 fest an ihren jeweiligen Endteilen 37, 38 angebracht.

Die Keilwelle 53 ist aus Stahl hergestellt und besitzt auf ihrer äußeren Umfangsoberflache drei oder mehr Rippen 54, 55 und 56, die im gleichen Abstand voneinander vorgesehen sind und sich längs der bzw. parallel zur Längsachse der Keilwelle 53 erstrecken. Auf jeder der Seitenwände jeder der Rippen 54, 55 und 56 ist eine Lager- bzw. Auflagefläche 57 oder 58 für belastete Kugeln ausgebildet, die einen Krümmungsradius hat, der im wesentlichen der gleiche wie derjenige der belasteten Kugeln 14, 14, ... ist.

In der äußeren Umfangsoberflache der äußeren Hülse 1o ist eine Keilnut 59 ausgebildet, und diese Keilnut ist dazu geeignet, die Kugel-Keilnuten-Anordnung in verschiedensten Maschinen und Einrichtungen einzubauen.

Die Kugel-Keilnuten-Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung wird, grob gesprochen, von der äußeren Hülse 1o, den Endteilen 37, 38, dem Kugelhalter 31 und den Kugeln 14, 27 gebildet.

Nun seien die Zusammenbauschritte der Kugel-Keilnuten-Anordnung näher erläutert:

Zunächst werden das Endteil 37 und die Halteplatte 52 für den Kugelhalter an einer Stirnfläche der äußeren Hülse 1 ο befestigt. Danach wird der Kugelhalter 31 in die äußere Hülse 1o eingefügt, und dann werden die Kugeln eingefüllt. Die

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belasteten Kugeln 14 und die nichtbelasteten Kugeln 27 sind die gleichen Kugeln und werden nur in Abhängigkeit davon unterschiedlich bezeichnet, ob sie sich im belasteten Bereich oder im nichtbelasteten Bereich innerhalb der äußeren Hülse 1o befinden; sie sind in der Form und in der Abmessung miteinander identisch. Diese Kugeln werden aufeinanderfolgend in die Durchgangslöcher 21-26 für nichtbelastete Kugeln und in den Zwischenraum zwischen den Schlitzen 5o des Kugelhalters 31 und die jeweiligen Lager- bzw. Auflageflächen für die belasteten Kugeln, die in der Innenwandoberfläche der äußeren Hülse 1o vorgesehen sind, eingefüllt. Dann werden das andere Endteil 38 und die Halteplatte 52 für den Kugelhalter auf der anderen Stirnfläche der äußeren Hülse 1o befestigt, wodurch die Kugel-Keilnuten-Anordnung vervollständigt wird.

Nachstehend sei nunmehr die Betriebs- bzw. Funktionsweise der Kugel-Keilnuten-Anordnung erläutert:

Mittels der Keilnut 59 wird eine Kugel-Keilnuten-Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung an einen bewegbaren Teil beispielsweise einer industriellen Maschine befestigt. Dann wird eine Keilwelle in die auf diese Weise befestigte Kugel-Keilnuten-Anordnung eingefügt, und die beiden Enden dieser Keilwelle werden ortsfest befestigt, und zwar beispielsweise an dem Gehäuse der erwähnten industriellen Maschine.

Wenn sich dieser bewegbare Teil nach vorwärts oder rückwärts bewegt, oder, in anderen Worten gesagt, eine lineare Bewegung ausführt, dann laufen die belasteten Kugeln, während sie rollen, zwischen ihren jeweiligen Lager- bzw. Auflageflächen der Keilwelle und denjenigen der äußeren Hülse.

Die belasteten Kugeln gelangen dann in die Zwischenräume zwischen den halbkreisförmigen Lagerteilen der äußeren Hülse und ihre jeweiligen U-förmigen Nuten, die in den Endteilen zur Än-

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derung der Laufrichtung der Kugeln ausgebildet sind, und als Ergebnis dieses Vorgangs werden sie durch die jeweiligen Zungen, die an beiden Enden jedes Schlitzes des Kugelhalters ausgebildet sind, hochgehoben bzw. in den Beginn ihrer Richtungsänderung hineingeführt und durch die nach aufwärts nachfolgenden bzw. durch die hinterhergehenden Kugeln nach vorwärts gestoßen, und dann werden sie in ihre jeweiligen Durchgangslöcher geführt, die in der äußeren Hülse für die nichtbelasteten Kugeln ausgebildet sind.

Die nichtbelasteten Kugeln laufen, nachdem sie in ihre jeweiligen Durchgangslöcher eingetreten sind, durch diese Durchgangslöcher hindurch, während sie durch die nach aufwärts nachfolgenden bzw. die nachdrängenden Kugeln gestoßen werden, und dann laufen diese Kugeln durch die Zwischenräume zwischen den halbkreisförmigen Lagerteilen der äußeren Hülse und den U-förmigen Nuten, die in dem äußeren Endteil zur Änderung der Laufrichtung der nichtbelasteten Kugeln ausgebil-.det sind. Danach werden die nichtbelasteten Kugeln längs der Zungen der Kugelhalter nach einwärts geführt und dann in die Zwischenräume zwischen den Lager- bzw. Auflageflächen der Keilwelle und den Lager- bzw. Auflageflächen der äußeren Hülse eingeführt.

Wie vorstehend erläutert wurde, laufen die belasteten Kugeln, während sie zwischen ihren jeweiligen Lager- bzw. Auflageflächen rollen, die für die belasteten Kugeln auf der äußeren Hülse und der Keilwelle vorgesehen sind, in Ansprechung auf eine geradlinige Bewegung der äußeren Hülse. Die Kugeln werden unter Rollbewegung durch ihre jeweiligen Durchgangslöcher- die für die nichtbelasteten Kugeln in der äußeren Hülse ausgebildet sind, über die Zungen des Kugelhalters und die U-förmigen Nuten, die in einem der Endteile bzw. in beiden Endteilen zur Änderung der Laufrichtung der belasteten Kugeln ausgebildet sind, umgewälzt. Bei der Ausführung einer

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Drehmoment-Übertragung und einer Axialbewegung über die Kugel-Keilnuten-Anordnung bewirkt das Drehmoment, das durch die Keilwelle oder die äußere Hülse erzeugt worden ist, daß eine oder mehrere Reihen von belasteten Kugeln, die auf der äußeren Oberfläche der Keilwelle angebracht und die in der Richtung des Drehmoments angeordnet sind, axial unter einer Rollbewegung laufen, während sie die Drehmoment-Übertragung zwischen der äußeren Hülse und der Keilwelle ausführen.

Da die Lager- bzw. Auflageflächen für die belasteten Kugeln, die sowohl auf der äußeren Hülse als auch auf der Keilwelle ausgebildet sind, einen Krümmungsradius haben, der sehr nahe gleichartig demjenigen der belasteten Kugeln ist, ist die Kontaktfläche jeder Kugel groß, und es ergibt sich eine größere Drehmoment-Übertragung als nach dem Stande der Technik.

Der Einfluß von Trägheitskräften, die während einer Hochgeschwindigkeitsdrehung auftreten, kann minimalisiert werden, da die belasteten Kugeln in der Radialrichtung dicht bzw. eng an ihren jeweiligen nichtbelasteten Kugeln sind.

Darüber hinaus ist die gesamte Konfiguration bzw. der gesamte Aufbau des Kugelhalters außerordentlich einfach und kann in wenigen Schritten mit einem Preß- bzw. Stanzmetallmuster ausgebildet werden. An jedem Ende jedes Schlitzes ist eine Zunge zur Führung der Kugeln ausgebildet« Die Zungen weisen ausgezeichnete Anti-Abnutzungseigenschaften auf und besitzen eine hohe Steifgkeit, und zwar wegen der darauf angewandten ¹¹TOUGHTRIDE¹¹-Behandlung. Demgemäß können die Endteile durch Schalen—₇ Stempel- oder Spritzguß eines, relativ schwachen Materials hergestellt werden, und infolgedessen ist eine Massenproduktion -der Endteile möglich, und die Herstellungskosten der Kugel-Keilnuten-Anordnungen können weiter vermindert werden,.

Darüber hinaus kann selbst eine .einzige Kugel-Keilnuten-An-

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Ordnung nach der vorliegenden Erfindung ein winkelförmiges Schlagen minimalisieren oder in einigen Fällen vermeiden, und eine Vorbelastung kann darauf angewandt werden. Diese Merkmale erhöhen die Dauerhaftigkeit solcher Kugel-Keilnuten-Anordnungen .

Ein Drehmoment wird zwischen der äußeren Hülse und der Keilwelle über drei Reihen von belasteten Kugeln, welche Reihen in der Richtung der Drehung angeordnet sind, übertragen. Daher wird die Last gleichmäßig auf diese drei Reihen von Kugeln verteilt, und es können ein stabiles Betriebsverhalten und eine lange Lebensdauer erzielt werden.

Kurz zusammengefaßt betrifft die Erfindung eine unbeschränkt verschiebbare Kugel-Keilnuten-Anordnung, die nachstehend aus Gründen der Vereinfachung und Abkürzung als "Kugel-Keilnuten-Anordnung" bezeichnet wird.

Durchgangslöcher für nichtbelastete Kugeln sind in einer äußeren Hülse auf den Erstreckungen von Linien ausgebildet, welche belastete Kugeln, Keilwellenlager- bzw. -auflageflächen für belastete Kugeln und die nichtbelasteten Kugeln verbinden. Ihr Kontaktwinkel ist so nahe wie möglich zur Richtung des Drehmoments gemacht, um die Drehmomentübertragung größer zu machen. Jedes der Durchgangslöcher für die nichtbelasteten Kugeln ist axial im Abstand von seinen benachbarten Durchgangslöchern angeordnet, und zwar um einen Abstand, der erforderlich ist, um eine Änderung der Laufrichtung dieser Kugeln zu ermöglichen. Die äußere Hülse weist in ihrer innenseitigen Wandoberfläche Nuten von angenähert U-förmigem Querschnitt auf. Auf jeder der Seitenwände jeder der Nuten ist eine sich axial erstreckende Lager- bzw. Auflagefläche für belastete Kugeln ausgebildet. Die Lager- bzw. Auflagefläche hat eine -Krümmung, <iie sehr nahe bzw. eng gleichartig derjenigen der Kugeln ist. Ein Kugelhalter ist in die äußere Hülse eingefügte Der Kugel-

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halter weist Schlitze auf, die eine Breite haben, welche schmäler als der Durchmesser von jeder belasteten Kugel ist, und diese Schlitze verhindern, daß belastete Kugeln, die auf den Lager- bzw. Auflageflächen der äußeren Hülse laufen, herabfallen. Der Kugelhalter ist außerdem mit Zungen ausgerüstet, die jeweils an jedem Ende jedes der Schlitze vorgesehen sind. Ein Paar Endteile sind darüber hinaus an beiden Stirnflächen der äußeren Hülse angebracht. Jedes Endteil begrenzt Nuten in seiner inneren Oberfläche, die dazu erforderlich sind, die Laufrichtung von belasteten oder nichtbelasteten Kugeln zu ändern, die. durch den Kugelhalter geführt worden sind oder geführt werden werden.

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Leer seife

Claims

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. JOHANNES SPIES

WIDEN MAYERSTRASSE 48 · 8000 MÜNCHEN 22 TELEFON: (089) 22 6917 · TELEGRAMM-KURZANSCHRIFT: PATOMIC MÜNCHEN

Case: THK-2o BR

Hiroshi TERAMACHI Tokyo/Japan

Unbeschränkt verschiebbare Kugel-Keilnuten-Anordnung

Pat en tansprüche

( 1.) Unbeschränkt verschiebbare Kugel-Keilnuten-Anordnung, umfassend eine äußere Hülse, zwei Endteile, einen Kugelhalter und Kugeln _r dadurch gekennzeichnet , daß die äußere Hülse (ίο) in ihrer Innenwandoberfläche eine Mehrzahl von in gleichmäßigen Abständen voneinander vorgesehene Nuten (11-13) begrenzt, die sich längs der bzw. parallel zur Achse der Hülse (1o) erstrecken und einen angenähert U-förmigen Querschnitt haben; daß jede der Seitenwände jeder dieser Nuten (11-13) eine sich axial erstreckende konkave Lagerfläche (15-2o) für belastete Kugeln (14) bildet, wobei diese Lagerflächen (15-2o) einen Krümmungsradius haben, der im we-.sentliehen identisch mit demjenigen der Kugeln (14) ist; daß eine Mehrzahl von Durchgangslöchern (21-26) für nichtbelastete Kugeln in der äußeren Hülse Uo) in einer solchen Weise

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ausgebildet ist, daß diese Durchgangslöcher (21-26) radial und auswärts im Abstand von ihren jeweiligen Lagerflächen (15-2o) der äußeren Hülse (1o) angeordnet sind, wobei der Kontaktwinkel (Θ) der Kugeln klein gemacht ist, so daß er der Richtung des Drehmoments eng angenähert ist bzw. nahe zur Richtung des Drehmoments liegt und die Durchgangslöcher in der Richtung des Kontaktwinkels (Θ) ausgebildet sind, so daß es dadurch ermöglicht wird, den Außendurchmesser der äußeren Hülse (1o) klein auszubilden; daß die Endteile (37, 38), die ortsfest an beiden Stirnflächen (4o, 41) der äußeren Hülse (1o) befestigt sind, eine Mehrzahl von angenähert U-förmigen Nuten (11') begrenzen, die zur Änderung der Laufrichtung ihrer jeweiligen belasteten oder nichtbelasteten Kugeln (14, 27) geeignet sind; daß der Kugelhalter (31), der bündig bzw. formschlüssig und ortsfest bzw. befestigt innerhalb eines Raums angeordnet ist, welcher von der äußeren Hülse (1o) und beiden Endteilen (37, 38) gebildet wird, mit einer Mehrzahl von axialen Rippen (45-47) versehen ist, die sich in Übereinstimmung mit den Nuten (11-13) erstrecken, welche in der Innenwandoberfläche der äußeren Hülse (1o) ausgebildet sind, wobei jede der Rippen (45-47) ein Paar von geneigten Oberflächen (48, 49) hat, die gegenüber ihren entsprechenden Lagerflächen (15-2o) vorgesehen sind, welche für belastete Kugeln (14) in den Seitenwänden der Nuten (11-13) ausgebildet sind, die ihrerseits in der Innenwandoberfläche der äußeren Hülse ausgebildet sind, wobei außerdem jede der geneigten Oberflächen (48, 49) einen durch sie hindurchgehenden und sich axial erstreckenden Schlitz (5o) begrenzt; daß dieser Schlitz (5o) an jedem Ende desselben mit einer Zunge (51) versehen ist; und daß die Kugeln (14, 27) in die Durchgangslöcher (21-26) , zwischen den Lagerflächen (15-2o) der äußeren Hülse (1o) und ihre jeweiligen Lagerflächen des Kugelhalters (31) wie auch in die ü-förmigen Nuten (11¹), die in den Endteilen (37, 38) ausgebildet sind, eingefüllt sind.

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2. Unbeschränkt verschiebbare Kugel-Keilnuten-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Mehrzahl von Dreh-Stopp-Nuten (28-3o) von halbkreisförmigem Querschnitt in der Innenwandoberfläche der äußeren Hülse (1o) an Stellen ausgebildet sind, die sich an Stellen befinden, welche bezüglich der mittigen Achse der äußeren Hülse (1o) gegenüber den Nuten (11-13) von U-förmigem Querschnitt liegen.
3. Unbeschränkt verschiebbare Kugel-Keilnuten-Anordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Stirnflächen (4o, 41) der äußeren Hülse (1o) eine Mehrzahl von halbkreisförmigen Lagerteilen (6o) zum Führen ihrer jeweiligen Kugeln (14, 27) begrenzen.
4. Unbeschränkt verschiebbare Kugel-Keilnuten-Anordnung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endteile (37, 38) aus einer Schalen-, Stempel- oder Spritzguß-Legierung oder einem synthetischen Harzmaterial hergestellt bzw. ausgebildet sind.
5. Unbeschränkt verschiebbare Kugel-Keilnuten-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Rippen (45-47) des Kugelhalters (31) einen angenähert trapezförmigen querverlaufenden Querschnitt haben, wobei die äußere Umfangsoberflache jeder der Rippen (45-47) mit der inneren Oberfläche ihrer jeweiligen Nut (11, 12 oder 13), die einen angenähert U-förmigen Querschnitt hat und in der Innenwandoberfläche der äußeren Hülse (1o) ausgebildet ist, übereinstimmt bzw. dieser inneren Oberfläche angepaßt ist; wobei eine Mehrzahl von Dreh-Stopp-Nuten (28-3o) von halbkreisförmigem Querschnitt in der Innenwandoberfläche der äußeren Hülse (1o) ausgebildet ist und sich eine Mehrzahl von Vorsprüngen (32-34) von einem angenähert halbkreisförmigen Querschnitt von dem äußeren

030030/0 86B

-A-

Umfang des Kugelhalters (31) an den Stellen _r die den Dreh-Stopp-Nuten (28-3o) entsprechen, nach auswärts erstreckt.

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