DE3524288A1 - Kugellager fuer laengs- und drehbewegungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kugellager für Längs- und Drehbewegungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein Kugellager der genannten Art ist bekannt, bei dem die Entlastungsabschnitte in der Bohrung der Traghülse radial nach außen gewölbt angeordnet sind (DE-OS 32 16 440). Bei diesem bekannten Kugellager haben die unbelasteten Kugeln jeder Kugelreihe zwischen der zylindrischen Wel­ le und den Entlastungsabschnitten ein mehr oder weniger großes radiales Spiel, das nicht immer erwünscht ist.

Der in Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugellager für Längs- und Drehbewegungen der genannten Gattung zu schaffen, bei welchem die unbelasteten Kugeln jeder Kugelreihe auf den Entlastungsabschnitten der Traghülse ohne Radial­ spiel rückgeführt werden.

Mit der Anordnung nach der Erfindung wird erreicht, daß die unbelasteten Kugeln jeder Kugelreihe auf einem in radialer Richtung elastisch nachgiebigem Entlastungs­ abschnitt gleitend geführt werden. Dabei ist kein Ra­ dialspiel zwischen Welle und Entlastungsabschnitt vor­ handen, so daß die Kugeln ohne Anlaufstöße rückgeführt werden. Es entsteht ein verhältnismäßig geräuschloser Lauf der Kugeln im Betrieb. Hinzu kommt, daß die Kugeln bei Drehbewegung der Welle auch am Übergang zwischen dem Tragabschnitt und dem anschließenden Entlastungsab­ schnitt stoß- und verklemmungsfrei geführt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Mit der Ausbildung nach Anspruch 2 wird erreicht, daß die Traghülse aus einfach herzustellenden Längsab­ schnitten zusammengesetzt werden kann. Dabei können sowohl der harte Tragabschnitt als auch der elastisch nachgiebige Entlastungsabschnitt von einem Bandwerk­ stoff im Stanz- und Preßverfahren spanlos gefertigt sein.

Die Anordnung nach Anspruch 3 bewirkt, daß die Käfig­ hülse auch bei reiner Längsbewegung der Welle eine Drehbewegung ausführt, so daß die Tragabschnitte der Traghülse auf ihrer gesamten Fläche gleichmäßig ab­ genutzt werden.

Die Ausbildung nach Anspruch 4 hat zur Folge, daß die Traghülse im wirtschaftlichen Spritzgießverfahren aus einem Elastomerkunststoff hergestellt werden kann. Die harten Tragabschnitt aus Stahl oder dgl. können beim Spritzgießen in die Spritzgießform eingelegt und an ihren Rändern vom Kunststoff umspritzt werden.

Mit der Ausbildung nach Anspruch 5 ist der Vorteil ge­ geben, daß die Kugeln jeder Kugelreihe am Übergang zwi­ schen dem Tragabschnitt und dem anschließenden Entla­ stungsabschnitt allmählich belastet bzw. entlastet wer­ den.

Die Ausbildung nach Anspruch 6 und 7 weisen auf vor­ teilhafte konstruktive Ausgestaltungen der Traghülse des Kugellagers hin.

Das erfindungsgemäße Kugellager für Längs- und Drehbe­ wegungen wird in der folgenden Beschreibung zweier Aus­ führungsbeispiele, die in den Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 den Querschnitt durch ein Kugellager für Längs­ bewegungen,

Fig. 2 den teilweise Längsschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 die Draufsicht in Richtung des Pfeiles B in Fig. 1,

Fig. 4 den Querschnitt durch ein abgeändertes Kugel­ lager für Längs- und Drehbewegungen und

Fig. 5 die Draufsicht in Richtung des Pfeiles C in Fig. 4.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Kugellager ist mit 1 ein Gehäuse und mit 2 die Traghülse eines Kugellagers für Längs- und Drehbewegungen bezeichnet. Die am Umfang geschlossene Traghülse 2 besitzt eine zylindrische Man­ telfläche 3, die einer zylindrischen Bohrungsfläche 4 des Gehäuses eng und formgenau angepaßt ist. Die Boh­ rungsfläche 4 dient als Stützfläche für die Traghülse 2.

Die Traghülse 2 ist aus einem weichen, elastisch nachgie­ bigen Elastomer im Spritzgießverfahren hergestellt. Sie besitzt über ihren Umfang verteilt angeordnete, radial durchgehende Öffnungen 5, in denen jeweils eine Schiene 6 aus Wälzlagerstahl festgehalten ist. Die Schienen 6 sind auf der Bohrungsfläche 4 des Gehäuses 1 radial nach außen abgestützt.

Zwischen der Traghülse 2 und einer Welle 7 ist eine Kä­ fighülse 8 aus Kunststoff frei drehbeweglich eingebaut.

Wie besonders deutlich aus den Darstellungen in Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, weist die Käfighülse 8 an ihrem Umfang Kugelführungen auf, in denen jeweils eine endlose Kugelreihe geführt ist. Die Kugelführungen bestehen aus parallel zueinander angeordneten, längsverlaufenden Führungsbahnen 9 für die belasteten Kugeln 10 bzw. un­ belasteten Kugeln 11 und diese Führungsbahnen 9 paar­ weise miteinander verbindenden halbkreisförmigen Umlenk­ bahnen 12. Die Führungsbahnen 9 haben eine radial nach innen zu sich verengende Breite, so daß die Kugeln aus den Führungsbahnen 9 nicht herausfallen können, wenn die Welle 7 aus dem Kugellager herausgenommen ist.

Die belasteten Kugeln 10 rollen auf sich in Längsrich­ tung erstreckenden Tragabschnitten 13 aus hartem Wälz­ lagerstahl in der Bohrung der Traghülse 2. Diese Trag­ abschnitte 13 sind durch eine radial nach innen weisende, zylinderabschnittförmige Fläche der Schiene 6 gebildet. Zwischen den Tragabschnitten 13 sind in Umfangsrichtung Entlastungsabschnitte 14 für die unbelasteten Kugeln 11 in der Bohrung der Traghülse 2 gebildet, welche somit aus dem weichen, elastischen Elastomer der Traghülse 2 bestehen.

Die Kugelführungen der Käfighülse 8 als auch die Trag- und Entlastungsabschnitte 13, 14 der Traghülse 2 sind in regelmäßiger Winkelteilung, jedoch in voneinander abweichender Anzahl am Umfang des Kugellagers angeordnet.

Im vorliegenden Fall sind sechs Kugelführungen und sieben Trag- und Entlastungsabschnitte 13, 14 vorgesehen. Die Trag­ abschnitte 13 haben zwei, in Umfangsrichtung einander ge­ genüberliegende, in Längsrichtung verlaufende Begrenzungs­ kanten 19.

Auf beiden Stirnseiten der Traghülse 2 ist je eine Dicht­ scheibe 15 aus abriebfestem, biegeelastischem Kunststoff mit einer Deckkappe 16 festgesetzt. Die Deckkappe 16 greift mit einem radial äußeren Randabschnitt 17 in eine Ringnut auf der Mantelfläche 3 der Traghülse 2 formschlüs­ sig ein. Die Käfighülse 8 wird durch die beiden Dicht­ scheiben 15 im Kugellager mit kleinem Axialspiel oder mit geringer Vorspannung seitlich geführt.

Die Käfighülse 8 dreht sich bei Drehbewegung mit oder ohne zusätzliche Längsbewegung der Welle 7 und gleitet in der stufenlos zylindrisch ausgebildeten Bohrung der Traghülse 2, welche durch die am Umfang angeordneten Trag- und Entlastungsabschnitte 13, 14 gebildet ist.

An beiden Enden der Traghülse 2 mündet diese zylindri­ sche Bohrung in jeweils einen radial erweiterten Boh­ rungsbereich 18. Dort werden die Kugeln 10, 11 in an sich bekannter Weise in den Umlenkbahnen 12 der Käfig­ hülse 8 radial nach außen angehoben und anschließend in die betreffende Führungsbahn 9 gesenkt.

Die Kugeln 10, 11 jeweils einer der beiden Führungsbahnen 9 jeder Kugelführung gelangen im Betrieb unter den Trag­ abschnitt 13 und übertragen somit radiale Belastungen von der Welle 7 über die Schiene 6 auf das Gehäuse 1. Dabei rollen die belasteten Kugeln 10 zwischen der Welle 7 und dem Tragabschnitt 1 der Schiene 6 in Längs- und/ oder Umfangsrichtung.

Bei ihrem Abrollen werden die belasteten Kugeln 10 in der betreffenden Führungsbahn 9 zur anschließenden Um­ lenkbahn 12 geführt und in dieser in die zugehörige Führungsbahn 9 der unbelasteten Kugeln 11 umgelenkt. Da die unbelasteten Kugeln 11 auf dem radial nach außen elastisch nachgiebigen Entlastungsabschnitt 14 geführt sind, können diese keine Belastung aufnehmen. Die unbe­ lasteten Kugeln 11 jeder Kugelführung werden also ohne größeren Widerstand in der betreffenden Führungsbahn 9 zur anderen Umlenkbahn 12 und von da zurück zur Füh­ rungsbahn 9 der belasteten Kugeln 11 hingeführt.

Bei Drehung der Käfighülse 8 rollen die belasteten Kugeln 11 der einen der beiden Führungsbahnen 9 jeder Kugelführung über die betreffende Begrenzungskante 19, gelangen unter die zugehörige Schiene 6 und nehmen Be­ lastung auf. Gleichzeitig rollen die belasteten Kugeln 10 derselben Kugelführung vom Tragabschnitt 13 über die betreffende Begrenzungskante 19 auf den benachbarten Entlastungsabschnitt 14, so daß diese entlastet werden.

In den Fig. 4 und 5 ist ein abgeändertes Kugellager für Längs- und Drehbewegungen dargestellt, welches ähn­ lich wie das in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigte Kugel­ lager konstruiert ist. Die Traghülse 2 des Kugellagers weist also wiederum Tragabschnitte 13 auf, deren in Um­ fangsrichtung einander gegenüberliegenden Begrenzungs­ kanten 20 parallel zueinander verlaufen. Auch hat die Traghülse 2 eine durch die Trag- und Entlastungsab­ schnitte 13, 14 gebildete, stufenlos zylindrisch ge­ formte Bohrung.

Im vorliegenden Fall sind die Begrenzungskanten 20 und die Führungsbahnen 9 der Käfighülse 8 in einem spitzen Winkel α geneigt zur Achse der Welle 7 verlaufend ange­ ordnet. Außerdem ist jede Schiene 6 aus Federstahl ge­ fertigt.

Entlang den beiden umfangsseitigen Begrenzungskanten 20 jeder Schiene 6 ist jeweils eine Rille 21 eingearbeitet, so daß lediglich diese Begrenzungskanten 20 der Schiene 6 dünnwandig und in radialer Richtung biegeelastisch nachgiebig ausgebildet sind. Die unbelasteten Kugeln 11 dieses Kugellagers werden bei ihrem Lauf vom Entlastungs­ abschnitt 14 zum Tragabschnitt 13 auf der Begrenzungs­ kante 20 stoßfrei belastet. Analog dazu werden die be­ lasteten Kugeln 10 bei ihrem Lauf vom Tragabschnitt 13 zum Entlastungsabschnitt 14 stoßfrei entlastet.

Die Käfighülse 8 des abgeänderten Kugellagers hat acht am Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete Kugelführun­ gen und fünf in regelmäßiger Winkelteilung angeordnete, an ihrem Rand in den Elastomerkunststoff der Traghülse 2 eingegossene Schienen 6. Bei bestimmten Drehstellungen der Käfighülse 8 relativ zur Traghülse 2 können die belasteten Kugeln 10 von zwei benachbarten Kugelführun­ gen auf einer einzigen Schiene 6 gleichzeitig abrollen (Fig. 4).

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind konstruktiv abänderbar. Z. B. brauchen die Öffnungen der Traghülse, in denen jeweils eine Schiene verankert ist, nicht radial nach außen durch­ gehend eingearbeitet zu sein. Vielmehr kann jede Schiene in eine nicht durchgehende Öffnung der Traghülse radial von innen nach außen eingesetzt sein. Dabei können am Rand jeder Schiene Vorsprünge angeformt sein, welche in entsprechende Vertiefungen in der Wandung der Öffnung einschnappen und die Schiene somit in der Öffnung fest­ halten.

Als Werkstoff für die Tragabschnitte kommt auch ein harter, unnachgiebiger Kunststoff in Frage. In diesem Fall kann die Traghülse im Zweikomponentenspritzguß hergestellt sein. Die Entlastungsabschnitte können durch einen nachgiebigen Elastomerkunststoff gebildet sein, der an seinen Rändern vom harten, unnachgiebigen Kunststoff, der das Gerüst für die Traghülse bildet, umschlossen ist.

Claims (7)

1. Kugellager für Längs- und Drehbewegungen einer zy­ lindrischen Welle, bestehend aus einer mit ihrer Mantelfläche in einem Gehäuse oder dgl. abgestütz­ ten, in ihrer Bohrung Tragabschnitte und in Um­ fangsrichtung dazwischen angeordnete Entlastungs­ abschnitte für die Kugeln aufweisenden Traghülse und einer zwischen der Welle und der Traghülse frei drehbeweglich eingebauten Käfighülse mit aus am Umfang parallel zueinander, im wesentlichen längsverlaufenden Führungsbahnen für die belaste­ ten bzw. unbelasteten Kugeln und diese Führungs­ bahnen paarweise miteinander verbindenden halb­ kreisförmigen Umlenkbahnen bestehenden Kugelfüh­ rungen mit in diesen geführten endlosen Kugelrei­ hen, wobei sowohl die Kugelführungen als auch die Trag- und Entlastungsabschnitte in gleichmäßiger Winkelteilung, jedoch in voneinander abweichender Anzahl vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Trag- und Entlastungsabschnitte (13, 14) gebildete Bohrung der Traghülse (2) stu­ fenlos zylindrisch ausgebildet und jeder Tragab­ schnitt (13) aus einem harten unnachgiebigen Werk­ stoff und jeder Entlastungsabschnitt (14) aus ei­ nem weichen elastisch nachgiebigen Werkstoff ge­ fertigt ist.

2. Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Tragabschnitte (13) zwei einander in Umfangsrichtung gegenüberliegende, parallel zu­ einander verlaufende Begrenzungskanten (19, 20) aufweisen.

3. Kugellager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Begrenzungskanten (20) der Tragab­ schnitte (13) und die Führungsbahnen (9) der Käfig­ hülse (8) in einem spitzen Winkel (α) geneigt zur Achse der Welle (7) verlaufend angeordnet sind.

4. Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Traghülse (2) aus einem den Werkstoff für die Entlastungsabschnitte (14) bildenden Kunststoff hergestellt ist und über ihren Umfang verteilt angeordnete, radial durch­ gehende Öffnungen (5) aufweist, in denen jeweils eine den Tragabschnitt (13) bildende im Gehäuse (1) radial nach außen abgestützte Schiene (6) ein­ gebaut ist.

5. Kugellager nach Anspruch 2 und 4 oder 3 und 4, da­ durch gekennzeichnet, daß jede Schiene (6) ledig­ lich an ihren in Umfangsrichtung weisenden Begren­ zungskanten (20) biegeelastisch ausgebildet ist.

6. Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche (3) der Traghülse (2) einer Stützfläche des Gehäuses (1) eng und formgenau angepaßt ist.

7. Kugellager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche (3) der Traghülse (2) zylin­ drisch ausgebildet ist.