DE4218981C2

DE4218981C2 - Kugellager für Längsbewegungen

Info

Publication number: DE4218981C2
Application number: DE19924218981
Authority: DE
Inventors: Juergen Osterlaenger; Ludwig Winkelmann
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1992-06-10
Filing date: 1992-06-10
Publication date: 1999-11-18
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: DE4218981A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kugellager für Längsbewegungen mit am Umfang einer Führungsschiene verteilten, in einem Tragkörpergehäuse angeordneten, endlos umlaufenden Kugeln, die in belasteten Kugelreihen in der Bohrung einer in dem Tragkörper angeordneten Traghülse abge stützt und in unbelasteten Kugelreihen über die äußere Mantelfläche der Traghülse rückgeführt sind, wobei eine belastete Kugelreihe und eine unbelastete Kugelreihe an ihren Enden jeweils über Kugelumlenkbö gen miteinander verbunden sind und zwischen zwei benachbarten belaste ten Kugelreihen jeweils ein Führungssteg angeordnet ist.

Aus der GB-PS 836 261 ist ein solches Kugellager bekannt. Dieses weist ein einstückiges Gehäuse auf, in dem die Traghülse und die belasteten und unbelasteten Kugelreihen angeordnet sind. Die Kugelumlenkbögen befinden sich in Endkappen, welche an dem Gehäuse an den beiden Stirn seiten angeschraubt sind. Die Führungsstege, die sich zwischen benach barten belasteten Kugelreihen befinden, sind einzeln zu montierende Teile. Sie weisen an ihren Enden Zapfen auf, die in Bohrungen der Endkappen eingesteckt sind und somit die Führungsstege zentriert halten. Dieses Kugellager besteht daher aus einer Vielzahl einzelner Bauteile, die montiert werden müssen.

Aus der DE-OS 35 12 858 ist ein Linearkugellager bekannt, in dessen einstückiges Lagergehäuse zwei Halbkäfige eingesteckt sind, die in der Mitte des Gehäuses stirnseitig aneinander angrenzen. Sie weisen hier fluchtende Bohrungen und in diese eingesteckte Zentrierstifte auf.

Dieses Lager besteht aus weniger Einzelteilen, jedoch müssen Maßnahmen getroffen werden, um die Halbkäfige in das Gehäuse einbauen und dort und in ihrer Stellung fixieren zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kugellager für Längs bewegungen zu schaffen, das aus nur wenigen, einfach herzustellenden Einzelteilen besteht und sich schnell und leicht zusammenbauen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Tragkörper gehäuse mit den Führungsstegen längs einer zur Bewegungsachse des Tragkörpers geneigten Trennebene in zwei einstückige Gehäuseteile aufgeteilt ist. Diese Ausbildung ermöglicht es, die Gehäuseteile durch Spritzgießen herzustellen, wobei sie in ihrer Außenform so gestaltet sein können, daß eine anschraubfertige Einheit entsteht. Nach dem Spritzvorgang können die Gehäuseteile axial entformt werden. Auf diese Weise ergibt sich ein bedeutend geringerer Werkzeugaufwand als bei bisher üblichen, radial zu entformenden gespritzten Gehäuseteilen oder Käfigen. Die Traghülse kann als Zylinder mit kreisringförmigem Quer schnitt ausgebildet sein und aus Stahl bestehen. Von der Traghülse wird die Last unmittelbar auf das aus den beiden Gehäuseteilen beste hende Tragkörpergehäuse übertragen. Eine solche aus gehärtetem Stahl bestehende Traghülse läßt sich einfach und kostengünstig herstellen. Sie ist bevorzugt an den beiden Enden verrundet, um die Umlenkung der Kugeln in den Kugelumlenkbögen zu erleichtern. Bei der Ausführung der Gehäusehälften aus Kunststoff ergibt sich im Betrieb eine gute Ge räuschdämpfung. Die Gehäuseteile werden mit bereits eingeschobener Traghülse miteinander verschraubt. Anschließend werden die Kugeln von der Gehäuseinnenseite eingeführt.

Die Trennebene kann als Symmetrieebene zweiter symmetrischer Gehäuse teile in der Mitte der axialen Gehäuselänge angeordnet sein. In diesem Fall verläuft die Trennebene also rechtwinklig zur Bewegungsachse des Gehäuses und dieses wird durch die Bildung der beiden Gehäuseteile halbiert.

Die Führungsschiene kann eine kreiszylindrische Form aufweisen. Dabei ist es möglich, daß die Führungsschiene im Bereich des Tragkörpers auf ihrem gesamten Umfang von den beiden Gehäuseteilen umgeben ist. Die Führungsschiene kann aber auch im Bereich des Tragkörpers auf nur einem Teil ihres Umfangs von den beiden jeweils einen sektorförmigen Ausschnitt aufweisenden Gehäuseteilen umgeben sein. Wenn ein solcher Winkelausschnitt des Gehäuses vorgesehen wird, kann die Führungsschie ne an ihrer von dem Tragkörpergehäuse freigelassenen Oberfläche unter stützt oder an einem maschinenfesten Teil befestigt werden.

Die beiden Gehäuseteile können im Bereich ihrer Trennebene stirnseiti ge Aussparungen aufweisen, in welche ein die Traghülse umgebender Stützring passend eingesetzt ist. Dadurch wird die Traghülse an der Anschlußkonstruktion maßgenau abgestützt.

Die beiden Gehäuseteile lassen sich gegenseitig besonders gut zen trieren, wenn im Bereich ihrer Trennebene von den Stirnseiten ausge hende, zur Bewegungsachse parallele Bohrungen angeordnet sind, wobei jeweils in zwei fluchtende Bohrungen beider Gehäuseteile ein gemeinsa mer Zentrierstift eingesetzt ist. Es ist auch möglich, die Gehäusetei le mit einstückig angeformten Zentrierzapfen auszubilden, die in die Bohrungen eingesteckt werden.

Die beiden fluchtenden Aufnahmebohrungen der Gehäuseteile zur Aufnahme der Traghülse können im Bereich der Trennebene einen geringeren Durch messer als auf der übrigen Gehäuselänge aufweisen. Diese Ausbildung ermöglicht einen definierten Winkelfehlerausgleich, d. h. ein Kippen der Traghülse innerhalb des Gehäuses. Die Durchmesserunterschiede lassen sich dabei durch geringe Hinterschneidungen erzielen.

Die beiden Gehäuseteile brauchen nicht unbedingt aus einem polymeren Werkstoff hergestellt zu sein, es sind dafür auch andere geeignete Werkstoffe, beispielsweise Leichtmetallwerkstoffe, möglich. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Gehäuseteil im Pulvermetall spritzverfahren herzustellen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Lager im Querschnitt, jedoch ohne Führungsschiene,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Kugellager gemäß Linie II- II der Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht eines zwischen zwei Gehäuseteilen einsetz baren Stützrings;

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein weiteres Kugellager, bei dem jedoch die Führungsschiene nur teilweise von dem Tragkörpergehäuse, der Traghülse, den Kugelumläufen und den Führungsstegen umgeben ist;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch das Lager nach Fig. 4 gemäß Linie V-V, jedoch ohne Führungsschiene;

Fig. 6 die stirnseitige Ansicht eines Gehäuseteils des Lagers nach den Fig. 4 und 5 und

Fig. 7 das Gehäuseteil des Tragkörpergehäuses nach Fig. 6 in einem Längsschnitt gemäß Linie VII-VII.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kugellager weist ein Tragkör pergehäuse 1 auf, welches aus zwei Gehäuseteilen 2 und 3 aus einem polymeren Werkstoff zusammengesetzt ist. Die Gehäuseteile 2 und 3 grenzen stirnseitig aneinander an und weisen eine gemeinsame Trenn ebene 4 auf. Dieses Tragkörpergehäuse 1 ist für die geradlinige Bewe gung an einer Führungsschiene längs einer Bewegungsachse 5 vorgesehen. Die beiden Gehäuseteile 2 und 3 umgeben im eingebauten Zustand die Führungsschiene vollständig.

Die Abstützung des Tragkörpergehäuses 1 an der Führungsschiene erfolgt über Kugelumläufe mit zur Bewegungsachse 5 parallelen belasteten Kugelreihen 6. Diese sind in Umfangsrichtung in Abständen zueinander in dem Tragkörpergehäuse 1 angeordnet, wobei jeweils zwischen zwei benachbarten Kugelreihen 6 ein Führungssteg 7 als Teil des Gehäuse teils 2 bzw. 3 angeordnet ist. Die Kugeln der belasteten Kugelreihe 6 stützen sich außerdem an der inneren Oberfläche einer Traghülse 8 ab, die aus einem gehärteten Stahl bestehen und als Zylinder mit kreis ringförmigem Querschnitt ausgeführt sein kann. Die Traghülse 8 ist in den Gehäuseteilen 2 und 3 des Tragkörpergehäuses 1 angeordnet, wobei sie mit ihrer äußeren Mantelfläche 9 in fluchtende Aufnahmebohrungen 10 der Gehäuseteile 2 und 3 eingesteckt ist. An ihren stirnseitigen Enden 11 ist die Traghülse jeweils abgerundet. Diese Enden 11 befinden sich im Bereich von Kugelumlenkbögen 12 der Gehäuseteile 2 und 3, durch die jede belastete Kugelreihe 6 mit einer parallelen unbelaste ten Kugelreihe 13 für den Rücklauf der Kugeln verbunden ist. Während die Kugeln der belasteten Kugelreihe 6 an der inneren Oberfläche der Traghülse 8 entlangrollen, bewegen sich die Kugeln der unbelasteten Kugelreihe 13 an der äußeren Mantelfläche 9 der Traghülse 8 entlang in den Gehäuseteilen 2 und 3 zurück.

Im Bereich der Trennebene 4 weisen die Gehäuseteile 2 und 3 von ihren Stirnseiten ausgehende fluchtende Bohrungen 14 auf, in welche Zen trierstifte 15 eingesteckt sind. Durch diese, jeweils in eine Bohrung 14 des Gehäuseteils 2 und in die dazu fluchtende Bohrung 14 des Gehäu seteils 3 eingesteckten Zentrierstifte ergibt sich eine exakte Zuord nung der beiden Gehäuseteile 2 und 3 zueinander. Die Bohrungen 14 und die Zentrierstifte 15 sind parallel zur Bewegungsachse 5 angeordnet.

Die beiden Gehäuseteile 2 und 3 werden mit Hilfe von Schrauben 16 axial aneinander fixiert, die in ebenfalls zur Bewegungsachse 5 par allelen und fluchenden Bohrungen der Gehäuseteile 2 und 3 angeordnet sind.

Bei dieser Ausführung des Kugellagergehäuses aus Kunststoff kann im Bereich der Trennebene 4 zur Stabilisierung ein flacher Stützring 17 angeordnet werden, an dem sich dann die Traghülse 8 in radialer Rich tung abstützt. Ein solcher, für das Lager nach den Fig. 1 und 2 geeigneter Stützring 17 ist in Fig. 3 dargestellt. Für den Einbau des Stützringes sind dann aber Aussparungen in den Gehäuseteilen 2 und 3 vorzusehen, in denen der Stützring eingesetzt werden kann.

Das Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 4 und 5 zeigt ein Kugellager mit einem in die Gehäuseteile des Tragkörpergehäuses eingesetzten Stützring 18. Dieses Kugellager ist im Prinzip ebenso aufgebaut, wie das Lager nach den Fig. 1 und 2, die Gehäuseteile 19 und 20 seines Tragkörpergehäuses 21 aus Kunststoff umgeben jedoch die Führungsschie ne 22 nicht auf dem gesamten Umfang, sondern nur auf dem größten Teil davon. Daher weist das Tragkörpergehäuse 21 einen sektorförmigen Ausschnitt 23 auf, in dessen Bereich die Mantelfläche der Führungs schiene 22 frei liegt. In entsprechender Weise ist auch die Traghülse 24 mit einem solchen Ausschnitt versehen. Der sonstige Aufbau dieses Lagers, mit belasteten Kugelreihen 6, Kugelumlenkbögen 12, unbelaste ten Kugelreihen 13, Führungsstegen 7, Bohrungen 14, Zentrierstiften 15, Aufnahmebohrungen 10 für die Traghülse 24, mit der äußeren Mantel fläche 9 der Traghülse 24 in den Gehäuseteilen 19 und 20, ist ebenso, wie bei dem Lager nach den Fig. 1 und 2.

Das Gehäuseteil des Tragkörpergehäuses 25 gemäß Fig. 6 für ein erfin dungsgemäßes Kugellager ist als Kunststoffspritzteil dargestellt. Es könnte jedoch auch aus einem metallischen Werkstoff hergestellt wer den. An der Darstellung des Gehäuseteils 26 sind sowohl Aussparungen 27 und 28 für die Aufnahme eines Stützringes 18, als auch Zentrier stifte 15 zum Einstecken in Bohrungen 14 der Gehäuseteile 26 erkenn bar. Auch dieses Lager umgibt die Führungsschiene nicht vollständig, so daß sein Tragkörpergehäuse 25 einen Ausschnitt 23 aufweist. Bei einer Ausführung des Lagers aus Metall sind die Aussparungen 27 und 28 für einen Stützring infolge der dann ausreichenden Eigensteifigkeit nicht erforderlich.

Die bei einem Kugellager für Längsbewegungen mit einem Gehäuse aus Kunststoff geringere Steifigkeit gegenüber Linearlagern mit metalli scher Abstützung stört insbesondere bei Wellenführungen ohne Unter stützung wenig, da hier die Wellendurchbiegung dominiert. Die Eigene lastizität des Lagers ist im Hinblick auf einen gewissen Winkelfehler ausgleich sogar erwünscht und kann durch eine wanddickengleiche und spritztechnisch günstige Leichtbaukonstruktion des Gehäuses gefördert werden. Ein Vorteil des Kunststoffgehäuses besteht in seinem geringen Gewicht.

Durch die bei dem erfindungsgemäßen Lager gegenüber vorbekannten Lagern bessere Bauraumausnutzung können höhere Tragzahlen und eine höhere Lebensdauer ohne sonstige Nachteile, wie beispielsweise eine niedrigere maximal zulässige Verfahrgeschwindigkeit, erzielt werden.

Das erfindungsgemäße Lager bietet, sofern ein Gehäuse aus Kunststoff verwendet wird, die Möglichkeit der elektrischen Isolierung und ist auch antimagnetisch bei der Verwendung von Kugeln und einer Traghülse aus Kunststoff, Glas oder Keramik. Im Falle einer vollständigen Kunst stoffausführung ist durch die Eigenschmierfähigkeit grundsätzlich auch ein schmierstoffloser Betrieb möglich.

Die Erfindung ist hier nur für Lager mit als Kugeln ausgebildeten Wälzkörpern beschrieben worden. Es ist aber auch die Herstellung erfindungsgemäßer Lager möglich, die andere Wälzkörper, beispielsweise Zylinderrollen, enthalten.

Bezugszeichenliste

1

Tragkörpergehäuse

2

Gehäuseteil

3

Gehäuseteil

4

Trennebene

5

Bewegungsachse

6

belastete Kugelreihe

7

Führungssteg

8

Traghülse

9

äußere Mantelfläche

10

Aufnahmebohrung

11

Ende

12

Kugelumlenkbogen

13

unbelastete Kugelreihe

14

Bohrung

15

Zentrierstift

16

Schraube

17

Stützring

18

Stützring

19

Gehäuseteil

20

Gehäuseteil

21

Tragkörpergehäuse

22

Führungsschiene

23

Ausschnitt

24

Traghülse

25

Tragkörpergehäuse

26

Gehäuseteil

27

Aussparung

28

Aussparung

Claims

1. Kugellager für Längsbewegungen mit am Umfang einer Führungsschiene verteilten, in einem Tragkörpergehäuse angeordneten, endlos umlaufen den Kugeln, die in belasteten Kugelreihen in der Bohrung einer in dem Tragkörper angeordneten Traghülse abgestützt und in unbelasteten Kugelreihen über die äußere Mantelfläche der Traghülse rückgeführt sind, wobei eine belastete Kugelreihe und eine unbelastete Kugelreihe an ihren Enden jeweils über Kugelumlenkbögen miteinander verbunden sind und zwischen zwei benachbarten belasteten Kugelreihen jeweils ein Führungssteg angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragkör pergehäuse (1, 21, 25) mit den Führungsstegen (7) längs einer zur Bewegungsachse (5) des Tragkörpers geneigten Trennebene (4) in zwei einstückige Gehäuseteile (2, 3; 19, 20; 26) aufgeteilt ist.

2. Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenn ebene (4) als Symmetrieebene zweier symmetrischer Gehäuseteile (2, 3; 19, 20) in der Mitte der axialen Gehäuselänge angeordnet ist.

3. Kugellager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschiene (22) eine kreiszylindrische Form aufweist.

4. Kugellager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß die Führungsschiene (22) im Bereich des Tragkörpergehäuses (1) auf ihrem gesamten Umfang von den beiden Gehäuseteilen (2, 3) umgeben ist.

5. Kugellager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füh rungsschiene (22) im Bereich des Tragkörpergehäuses (21, 25) auf einem Teil ihres Umfangs von den beiden jeweils einen sektorförmigen Aus schnitt (23) aufweisenden Gehäuseteilen (19, 20; 26) umgeben ist.

6. Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die beiden Gehäuseteile (19, 20; 26) im Bereich ihrer Trennebene (4) stirnseitige Aussparungen (27, 28) aufweisen, in welche ein die Traghülse (24) umgebender Stützring (18) passend eingesetzt ist.

7. Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die beiden Gehäuseteile (2, 3; 19, 20; 26) im Bereich ihrer Trennebene (4) von den Stirnseiten ausgehende, zur Bewegungs achse (5) parallele Zentrierzapfen und Bohrungen (14) aufweisen, wobei jeweils ein Zentrierzapfen des einen Gehäuseteils (2, 3; 19, 20; 26) in eine fluchtende Bohrung (14) des anderen Gehäuseteils (2, 3; 19, 20; 26) eingesteckt ist.

8. Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die beiden fluchtenden Aufnahmebohrungen (10) der Gehäu seteile (2, 3; 19, 20; 26) zur Aufnahme der Traghülse (8, 24) im Bereich der Trennebene (4) einen geringeren Durchmesser als auf der übrigen Gehäuselänge aufweisen.

9. Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die beiden Gehäuseteile (2, 3; 19, 20) aus einem polyme ren Werkstoff hergestellt sind.

10. Kugellager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die beiden Gehäuseteile (26) aus einem Leichtmetall werkstoff hergestellt sind.