DE102006056911A1

DE102006056911A1 - Linearkugellager

Info

Publication number: DE102006056911A1
Application number: DE200610056911
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. Wasserbäch
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-12-02
Filing date: 2006-12-02
Publication date: 2008-06-05

Abstract

Linearkugellager umfassend einen Außenring mit mehreren um den Innenumfang verteilt angeordneten Kugelreihen mit Kugelumlenkungen, wobei auf dem Außenring (2) ein ein- oder mehrreihiges Radiallager (7), insbesondere ein Nadellager, angeordnet ist, wobei der Außenring (2) als Innenring des Radiallagers (7) dient, und dass die Außenfläche (13) des Außenrings (10) des Radiallagers (7) sphärisch ausgeführt und von einem weiteren Ring (14) mit komplementärer sphärischer Innenfläche (15) unter Bildung eines Gelenklagers (16) umgriffen ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Linearkugellager umfassend einen Außenring mit mehreren um den Innenumfang verteilt angeordneten Kugelreihen mit Kugelumlenkungen.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Linearkugellager sind hinlänglich bekannt, sie werden häufig auch als „Kugelbüchsen" bezeichnet. Am Innenumfang des Lagers sind, äquidistant verteilt angeordnet, mehrere Kugelreihen mit zugeordneten Kugelumlenkungen beziehungsweise Rückführungen vorgesehen. Diese Kugelreihen verlaufen parallel zur Lagerlängsachse. Auf diesen Kugelreihen läuft das Linearkugellager auf einer es durchsetzenden Welle, so dass ein mit dem Linearkugellager verbundenes Bauteil linear längs der Welle geführt werden kann. Jedoch lassen bekannte Linearkugellager ausschließlich lineare Bewegungen zu, das heißt, es ist letztlich lediglich ein Bewegungsfreiheitsgrad gegeben. Weiterhin ist ein etwaiger Winkelfehler, der bei Linearkugellagern mitunter auftreten kann, nicht ausgleichbar.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein mehrere Bewegungsfreiheitsgrade aufweisendes Linearkugellager anzugeben, bei dem gleichzeitig die Möglichkeit zum Ausgleich etwaiger Winkelfehler gegeben ist.
Zur Lösung dieses Problem ist bei einem Linearkugellager der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass auf dem Außenring ein ein- oder mehrreihiges Radiallager angeordnet ist, wobei der Außenring als Innenring des Radiallagers dient, und dass der Außenring des Radiallagers sphärisch ausgeführt und von einem weiteren Ring mit komplementärer sphärischer Innenfläche unter Bildung eines Gelenklagers umgriffen ist.
Über das erfindungsgemäß vorgesehene Radiallager besteht neben der reinen Linearbewegung auch eine Rotationsmöglichkeit um die Lagerlängsachse, also um die lineare Bewegungsachse. Das Radiallager ist dabei unmittelbar auf den Außenring des Linearkugellagers aufgebaut, dieser bildet die Lauffläche für die einzelnen Wälzkörper. Das Radiallager kann beliebiger Natur sein, z.B. mit nadel-, rollen- oder tonnenförmigen Wälzkörpern, wobei im Hinblick auf eine möglichst geringe Bauhöhe ein Nadellager bevorzugt wird. Zur Ermöglichung eines Winkelfehlerausgleichs ist weiterhin dem Radiallager radial folgend ein Gelenklager vorgesehen. Zu diesem Zweck ist der Radiallageraußenring von einem weiteren Ring umgriffen, wobei zwischen beiden sphärische Laufflächen ausgebildet sind. Beispielsweise wölbt sich die Außenfläche des Radiallageraußenrings konvex nach außen, während die Innenfläche des weiteren Rings der konvexen Form entsprechend konkav nach innen gekrümmt ist. Diese ballige Ausgestaltung ermöglicht die Bildung eines Gelenklagers, bei welchem der weitere Ring relativ zum Radiallageraußenring winkelverstellbar ist. Hierüber ist damit auch zwangsläufig eine Winkelverstellbarkeit relativ zum Linearlagerteil gegeben, wodurch etwaige Fehlstellungen desselben ohne weiteres ausgeglichen werden können.
Das erfindungsgemäße Kombinations-Linearkugellager lässt also drei separate Bewegungen zu, zeigt also drei separate Freiheitsgrade. Das Lager lässt lineare Bewegungen zu, bei gleichzeitiger rotativer Bewegungsmöglichkeit um die Lagerlängsachse, verbunden mit einer Ausgleichsmöglichkeit von Winkel-/Fluchtfehlern durch die Umgebungskonstruktion, wobei über das Gelenklager natürlich auch bewusste Winkeleinstellungen vorgenommen werden können. Das erfindungsgemäße Linearkugellager ist damit multifunktional.
Um eine Schmierung des Gelenklagers zu ermöglichen, kann wenigstens ein den weiteren Ring durchsetzender Kanal vorgesehen sein, der an der sphärischen Innenfläche mündet. Über diesen Kanal kann Schmiermittel zwischen die aufeinander laufenden sphärischen Flächen zwischen Radiallageraußenring und dem weiteren Ring gebracht werden, so dass stets eine optimale Gelenklagerschmierung gegeben ist.
Um auch eine Schmierung des Radiallagers zu ermöglichen, ist zweckmäßigerweise an dem Radiallageraußenring wenigstens eine umlaufende Nut vorgesehen, die direkt oder über einen Kanal an der inneren Wälzkörperlauffläche mündet. Das heißt, etwaiges über den Kanal im weiteren Ring zugeführtes Schmiermittel kann in die umlaufende Nut eindringen und über diese entweder direkt in den Bereich der inneren Wälzkörperlauffläche oder über entsprechende von der Nut abzweigende Zuführkanäle an die innere Lauffläche gelangen. Anstelle einer Nut ist es auch denkbar, einen sich von der sphärischen Fläche des Radiallageraußenrings zu der inneren Wälzkörperlauffläche hin erstreckenden Kanal vorzusehen, über den gleichermaßen ein von außen zugeführtes Schmiermittel in den Bereich der Wälzkörper gelangen kann.
Bei mehrreihigen Radiallagern, z.B. Nadellagern, geht zweckmäßigerweise von der Nut je ein Kanal zu je einer Wälzkörperreihe hin ab, so dass jede Wälzkörperreihe separat mit Schmiermittel versorgt werden kann. Ist anstelle der Nut wenigstens ein oder sind mehrere separate Kanäle vorgesehen, so führen diese direkt von der sphärischen Außenringfläche zu je einer Wälzkörperreihe.
Dabei mündet zweckmäßigerweise der den Ring durchsetzende Kanal oder, sollten mehrere vorgesehen sein, diese mehreren Kanäle jeweils oberhalb der umlaufenden Nut, so dass zugeführtes Schmiermittel auch unmittelbar in die Nut gelangt. Sind im Außenring separate, von der sphärischen Außenringfläche abgehende Kanäle anstelle der Nut vorgesehen, so sind diese bevorzugt wie auch der Kanal oder die Kanäle im weiteren Ring mittig angeordnet, so dass auch sie miteinander fluchten, also die von außen kommenden Kanäle des weiteren Rings oberhalb der Kanäle in der Außenringfläche münden, jeweils bezogen natürlich auf eine unverkippte Stellung beider Ringe zueinander.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Beispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 eine Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Linearkugellager, und
2 eine Prinzipdarstellung zur Darstellung der Schmiermittelversorgung des Gelenklagers und des Nadellagers.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Linearkugellager 1, mit einem Außenring 2, sowie einem inneren Ring 3, an dem in Längsrichtung des Linearkugellagers verlaufende Ausnehmungen 4 vorgesehen sind, die äquidistant um den Umfang beabstandet angeordnet sind, und in denen aus vielen einzelne Kugeln 5 bestehende Kugelreihen 6 laufen. Diese Kugelreihen 6 werden in an sich bekannter Weise über Kugelumlenkungen beziehungsweise Kugelrückführungen vom einen Ende der Ausnehmung 4 zum anderen Ende zurücktransportiert, wie dies bei Linearkugellagern üblich ist. Ein näheres Eingehen hierauf ist nicht erforderlich, da der grundsätzliche Aufbau eines Linearkugellagers an und für sich bekannt ist.
Am Außenring 2 ist bei dem erfindungsgemäßen Linearkugellager 1 ein Radiallager in Form eines Nadellagers 7 aufgesetzt. Die Außenfläche 8 des Außenrings 2 dient als Lauffläche für die einzelnen Nadeln 9 des hier zweireihigen Nadellagers 7. Die Nadeln sind in an sich bekannter Weise in einem entsprechenden Käfig seitlich gehalten, auch der grundsätzliche Aufbau eines solchen Nadellagers ist hinreichend bekannt. Das Nadellager 7 selbst weist einen Außenring 10 auf, der über seitliche Anschlagringe 11, die auf den Außenring 2 aufgesetzt sind und über entsprechende Fixierringe 12 in Position gehalten werden, axial festgelegt, und damit auch die einzelnen Nadelreihen selbst.
Der Außenring 10 weist ersichtlich eine konkav gewölbte, also sphärische Außenfläche 13 auf, die von einem weiteren Ring 14 umgriffen ist, der seinerseits eine konvex nach innen gewölbte Innenfläche 15 aufweist. Die jeweiligen Profile der sphärischen, gewölbten Flächen 13 und 15 entsprechen einander. Hieraus ergibt sich eine Verschwenkbarkeit des weiteren Rings 14 relativ zum Außenring 10 des Nadellagers 7, mithin damit auch zum Linearkugellager 1 selbst beziehungsweise der Führungsstange auf dem das Linearkugellager läuft.
Ersichtlich sind hier also drei Bewegungsmöglichkeiten gegeben, nämlich zum einen die lineare Beweglichkeit über die Kugelreihen 6 des Linearkugellagers 1, ferner die Rotation um die Lagerlängsachse über das radiale Nadellager 7, sowie schließlich die Winkelverstellbarkeit beziehungsweise Ausgleichsmöglichkeit für Fluchtungs- oder Winkelfehler von mehreren Winkelgraden, z.B. 2–3°, über das Gelenklager 16, das über die sphärischen Flächen 13 und 15 des Nadellageraußenrings 10 und des weiteren, diesen übergreifenden Rings 14 gebildet ist.
2 zeigt in einer separaten Darstellung eine Möglichkeit, das Gelenklager 16 wie auch das Nadellager 7 zu schmieren. Hierzu ist am weiteren Ring 14 ein Kanal 17 zur Schmiermittelzuführung vorgesehen, der den weiteren Ring 14 vollständig durchsetzt, wobei selbstverständlich um den Umfang mehrere solcher Schmiermittelzuführkanäle 17 vorgesehen sein können. Er mündet also im Bereich der sphärischen Flächen 13 beziehungsweise 15. Etwaiges zugeführtes Schmiermittel kann sich also ohne weiteres in diesem Bereich verteilen, so dass das Gelenklager 16 ordnungsgemäß geschmiert werden kann.
Um auch das Nadellager 7 mit seinen beiden Nadellagerreihen schmieren zu können, ist am Außenring 10 des Nadellagers im gezeigten Beispiel ein Kanal 18 vorgesehen, der in der gezeigten Darstellung ebenfalls mittig bezogen auf die Ringlängsrichtung angeordnet ist, mithin also, wenn beide Kanäle 17 und 18 übereinander angeordnet sind, mit dem Kanal 17 fluchtet. Der Kanal 18 verzweigt sich im gezeigten Beispiel in zwei Kanalabschnitte 19, die zu den jeweiligen Nadellagerreihen führen. Etwaiges über den Kanal 17 zugeführtes Schmiermittel kann folglich auch in den Kanal 18 und von dort zu den Nadellagerreihen gelangen.
Anstelle eines oder mehrerer separater Kanäle 18 im Nadellageraußenring 10 ist es selbstverständlich auch denkbar, dort eine umlaufende Nut vorzusehen, die ebenfalls in einer mittigen Position bezogen auf die Ringlängsachse angeordnet ist. Diese Nut stellt sicher, dass der oder die wenigen Kanäle 17 des weiteren Rings stets mit der Nut fluchten, so dass bei Schmiermittelzufuhr über den Kanal 17 dieses auch immer unmittelbar in die Nut gelangen würde.

1: Linearkugellager
2: Außenring
3: Innere Ring
4: Ausnehmungen
5: Kugeln
6: Kugelreihen
7: Nadellager
8: Außenfläche
9: Nadeln
10: Außenring
11: Anschlagringe
12: Fixierringe
13: Außenfläche
14: weiterer Ring
15: Innenfläche
16: Gelenklager
17: Kanal
18: Kanal
19: Kanal

Claims

Linearkugellager umfassend einen Außenring mit mehreren um den Innenumfang verteilt angeordneten Kugelreihen mit Kugelumlenkungen, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Außenring (2) ein ein- oder mehrreihiges Radiallager (7), insbesondere ein Nadellager, angeordnet ist, wobei der Außenring (2) als Innenring des Radiallagers (7) dient, und dass die Außenfläche (13) des Außenrings (10) des Radiallagers (7) sphärisch ausgeführt und von einem weiteren Ring (14) mit komplementärer sphärischer Innenfläche (15) unter Bildung eines Gelenklagers (16) umgriffen ist.
Linearkugellager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein den weiteren Ring (14) durchsetzender Kanal (17) vorgesehen ist, der an der sphärischen Innenfläche (15) mündet.
Linearkugellager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Radiallageraußenring (10) wenigstens eine umlaufende Nut oder wenigstens ein Kanal (18) vorgesehen ist, welche Nut direkt oder über einen Kanal, oder welcher Kanal (18) an der inneren Radiallagerlauffläche mündet.
Linearkugellager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass von der Nut bei mehrreihigen Radiallagern (7) ein Kanal zu je einer Wälz körperreihe führt oder jeweils ein Kanal direkt von der sphärischen Außenringfläche (13) zu einer Wälzkörperreihe führt.
Linearkugellager nach Anspruch 2 und 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der den weiteren Ring (14) durchsetzende Kanal (17) oberhalb der umlaufenden Nut oder des wenigstens einen von der sphärischen Außenringfläche (13) abgehenden Kanals (18) mündet.