DE2403676A1 - Laengsfuehrungslager - Google Patents

Description

Pittsburgh, Pennsylvania 15219
V.St.A.

Unser Zeichen: R 823

Längsführungslager

Die Erfindung betrifft ein Längsführungslager, welches sich in Längsrichtung entlang einer Welle bewegen kann.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Längsführungslager, welches an einer Welle montiert werden kann und welches eine äußere Hülse und eine innere Hülse aufweist, die konzentrisch in der äußeren Hülse sitzt, wobei die innere Hülse eine Anzahl Führungen aufweist, die Bahnen für den Umlauf von Kugeln zwischen den Hülsen und der Welle während der Bewegung zwischen der Welle und dem Längsführungslager bilden, wobei die innere Oberfläche der äußeren Hülse mit einer Anzahl von axial sich erstreckenden Nuten oder Auskehlungen versehen sind,, die eine Anzahl von einsetzbaren Bauteilen aufnehmen, von denen jeder eine Laufbahnoberfläche aufweist, die.ein Lager für die Kugeln bildet und zwar, während des Teiles des Umlaufes der Kugeln, in dem diese Kugeln sich in Kontakt mit der Welle und den Laufbahnoberflächen befinden.

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Es sind bereits zahlreiche verschiedene Längsführungslager mit umlaufenden Kugeln bekannt. Es ist typisch für die bekannten Längsführungslager, daß sie einen hohen Verschleiß zwischen ihren Teilen aufweisen. Zusätzlich sind diese bekannten Längsführungslager kompliziert im Aufbau und -in der Gestaltung und in der Fertigung teuer^ Ein vorzeitiger Verschleiß kann beispielsweise auftreten, wenn die verschiedenen Lagerbauteile etwas außerhalb der zulässigen Toleranzen gefertigt sind. Diese Toleranzfehler bewirken, daß sich die umlaufenden Kugeln bei der im Betrieb auftretenden Belastung festfressen können oder hängenbleiben können. Dieses Festfressen oder Hängenbleiben bewirkt, daß neben anderem die Kugeln und die Welle zerkratzt werden und dies führt zu weiteren Fluchtungsfehlern und zum endgültigen Ausfall des Längsführungslagers und möglicherweise auch der zugeordneten Welle. *

Man hat bisher auf diesem allgemeinen Gebiet versucht, die verschiedenen Herstellungsverfahren und Techniken zu vereinfachen, um einmal die Toleranzkontrolle zwischen den verschiedenen Lagerteilen zu verbessern und um zum anderen die Herstellungskosten der Längsführungslager dadurch zu senken, daß die Herstellungsverfahren vereinfacht wurden. Beides hat jedoch lediglich einen sehr begrenzten Erfolg gehabt.

Es ist demzufolge ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, ein Längsführungslager zu schaffen, welches an einer Welle montiert werden kann und welches eine äußere Hülse und eine innere Hülse aufweist, die konzentrisch innerhalb der äußeren Hülse sitzt, wobei die innere Hülse eine Anzahl von Führungen aufweist, die Bahnen für den Umlauf von Kugeln zwischen der Hülse und der Welle bilden und zwar während einer Bewegung zwischen der Welle und dem Längsführungslager, wobei die innere Oberfläche der äußeren Hülse mit einer Anzahl von axial sich erstreckenden Auskehlungen oder Nuten versehen sind, die eine Anzahl von einsetzbaren Bauteilen aufnehmen können, wobei jeder

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dieser Bauteile eine Laufbahnoberflache aufweist, die eine Lagerung für die Kugeln bildet und zwar während des Teiles des Umalufs der Kugeln, in dem die Kugeln sich in Kontakt mit der Welle und den Laufbahnoberflächen befinden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein hochleistungsfähiges Längsführungslager zu schaffen, welches billig hergestellt werden kann und welches im Aufbau und in der Gestaltung einfach ist.

Ferner ist es Ziel der Erfindung, ein Längsführungslager zu schaffen, bei der die Laufbahnoberflächen an gestanzten und bearbeiteten Metallteilen ausgebildet sind, die in Nuten eingesetzt werden können, welche in der inneren Oberfläche der äußeren Hülse vorgesehen sind.

Es ist auch Ziel der Erfindung, ein Längsführungslager zu schaffen, bei dem die einsetzbaren Bauteile vor dem Einsetzen in die Nuten in der inneren Oberfläche der äußeren Hülse vollständig ausgebildet und hergestellt sind, wodurch eine enge Kontrolle der Toleranzen der Laufbahnoberflächen in Bezug auf das gesamte Längsführungslager möglich ist.

Weiterhin ist es Ziel der Erfindung, ein Längsführungslager zu schaffen, bei welchem die Laufbahnoberflächen des einsetzbaren Bauteiles mit einem selbstschmierenden Kunststoff, wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen beschichtet sind, wobei diese Beschichtung ganz exakt erfolgen kann.

Ein Ziel der Erfindung ist es auch, ein Längsführungslager zu schaffen, bei welchem der einsetzbare Bauteil mit Preßsitz in den Nuten oder Auskehlungen sitzt, die an der inneren Oberfläche der äußeren Hülse vorgesehen sind.

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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Längsführungslager zu schaffen, welches unter Verwendung von automatisierten Massenfertigungstechniken hergestellt werden kann.

Die Erfindung betrifft somit ein Längsführungslager, welches an einer Welle befestigt werden kann und welches eine äußere Hülse und eine innere Hülse aufweist, die konzentrisch innerhalb der äußeren Hülse sitzt, wobei die innere Hülse eine Anzahl von Führungen aufweist, die Bahnen für den Umlauf von Kugeln zwischen der Hülse und zwischen der Welle bei einer Bewegung zwischen der Welle und dem Lager bilden, wobei die innere Oberfläche der äußeren Hülse mit einer Anzahl von axial sich erstreckenden Auskehlungen oder Nuten versehen ist, die eine Anzahl von einsetzbaren Bauteilen tragen, von denen jeder eine Laufbahnoberfläche aufweist, die ein Lager für die Kugeln während des Tei- . les des Umlaufes bildet, in dem die Kugeln sich in Kontakt mit der Welle und den Laufbahnoberflächen befinden.

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Längsführungslagers, welches an einer Welle gelagert ist,

Fig. 2 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Baugruppe, wobei die Kugeln entfernt sind,

Fig. 4 eine Schnittansicht der äußeren Hülse des in Fig. 1 dargestellten Längsführungslagers, wobei Details der inneren Oberfläche gezeigt sind
und

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Fig. 5 eine vergrößerte Endansicht der in Fig. k dargestellten äußeren Hülse.

Das Längsführungslager weist Lagerkugeln 10 auf, eine äußere Hülse 12 und eine innere Hülse I¹I, die als Kugelaufnahmeglieder dienen. Haltungen, wie'beispielsweise Schnappringe 16, sind an jedem Ende des Längsführungslagers vorgesehen, um die innere und äußere Hülse relativ zueinander festzuhalten, und um dadurch eine Baueinheit herzustellen. Die äußere Hülse 12 kann die Form eines Zylinders haben, der eine bearbeitete äußere Oberfläche aufvieist, die mit Ausnahme von zwei Ringnuten 18 nicht unterbrochen ist. Die Ringnuten 18 können neben den Enden der äußeren Hülse angeordnet sein.und nehmen Halterungen, wie beispielsweise nicht dargestellte Schnapp- oder Sprengringe auf, um das Längsführungslager an einem Gehäuse oder an einem anderen Maschinenelement oder einer anderen Vorrichtung* zu befestigen. Die äußere Hülse 12 weist eine innere Oberfläche auf, die eine Anzahl von axial sich erstreckenden Nuten 20 hat, die im gleichen Abstand voneinander um die innere Oberfläche herum angeordnet sind.

Wie den verschiedenen Figuren zu entnehmen ist, sind axial sich erstreckende Auskehlungen 22 zwischen den Nuten 20 angeordnet. Die axial sich erstreckenden Auskehlungen oder Rinnen 22 dienen dazu, einsetzbare Bauteile 23 aufzunehmen. Die einsetzbaren Bauteile 23 können die Form eines umgekehrten W-förmigen Gliedes haben. Die einsetzbaren Bauteile 23 sind mit Laufbahnoberflachen 25 ausgerüstet, die Lagerflächen für die Kugeln 10 bilden, wenn diese in Kontakt mit der äußeren Oberfläche der Welle 38 sind, wobei diese Betriebslage der Kugeln als aktive Lage bezeichnet werden soll.

Eine ausgesparte, konkave Endoberfläche 2k kann am einsetzbaren Bauteil 23 neben jedem Ende der Laufbahnoberflächen 25 vorgesehen sein. Die konkave Endoberfläche 2k ist gegenüber den Lauf-

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bahnoberflachen 25 am einsetzbaren Bauteil 23 ausgespart. Ein glatter und stoßfreier übergang ist zwischen den Oberflächen 2*} und 25 vorgesehen und zwar in Form von abgeschrägten Aussparungen 26. Der Grad der Abschrägung oder Neigung verändert unter anderem den Grad des Spielraumes, der erforderlich is't, um die Kugeln in die Nuten 20 zu führen. Eine Ringnut 28 ist an jedem Ende der inneren Oberfläche der äußeren Hülse 12 vorgesehen und dient als Sitz für einen Haltering 16 oder eine andere entsprechende Halterung.

Die Ringe 16 dienen dazu, eine axiale Bewegung der inneren Hülse gegenüber der äußeren Hülse zu verhindern. Die Ringe können Tellerringe oder Schnappringe sein und können aus Metall, Kunststoff oder einem anderen Material bestehen. Diese Ringe können in die Nuten 28 eingesetzt werden, um die innere Hülse m und die äußere Hülse 12 zu halten. Diese Ringe können auch einem doppelten Zweck dienen und zwar ebenfalls dazu, die einsetzbaren Bauteile 23 innerhalb der axial sich erstreckenden Auskehlungen oder Rinnen 22 zu halten.

Anstelle eines Halterungsringes 16 kann ein Halterungsflansch oder eine Halterungsrippe verwendet werden, die integral mit der inneren Hülse an einem Ende ausgebildet sein kann. Diese Rippe kann ebenfalls dazu verwendet werden, die einsetzbaren Bauteile 23 in ihrer Lage innerhalb der Auskehlungen 22 zu halten. Wenn ein elastisches Kunststoffmaterial für die innere Hülse verwendet wird, so ist es möglich, an dieser Hülse einen integral ausgebildeten Halterungsflansch an jedem Ende der inneren Hülse vorzusehen. Ein einzelner, aus Kunststoff bestehender Vorsprung, der nicht dargestellt ist, kann ebenfalls an der inneren Hülse 14 ausgebildet sein und in eine Verriegelungsaussparung, die ebenfalls nicht dargestellt ist, eingreifen, die in der inneren Oberfläche der äußeren Hülse an einer Stelle angeordnet ist, die den Umlauf der Lagerkugeln nicht stört.

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In Fig. 3 ist eine innere Hülse I¹J dargestellt, die eine Anzahl von ebenen Abschnitten 30 aufweist, welche ein Polyeder bilden. Eine Anzahl von Kugeln 10 läuft durch die Führungen, die in den ebenen Abschnitten 30 ausgebildet sind. Jede Führung besteht praktisch aus einer inneren Nut 32 und einem Schlitz "34. Die Enden einer jeden inneren Nut 32 sind gekrümmt und sind mit ähnlich· gekrümmten Enden der .Schlitze 3¹I verbunden.

Die Schlitze 34 können sich vollständig durch die innere Hülse 14 hindurch erstrecken und haben eine Breite, die etwas geringer ist als der Durchmesser der Lagerkugeln 10. Jedes gekrümmte Ende einer inneren Nute 32 weist eine Rampe J>6 auf, damit die Kugeln in die inneren Nuten 32 eintreten und aus diesen austreten können. Der geradlinige Abschnitt der Schlitze 3²J bildet den Teil der Umlaufbahn der Kugeln 10,in dem sie sich in ihrer aktiven oder Lastaufnahme-Kontaktlage mit der Welle 38 befinden und ebenfalls mit den konkaven Lageroberflächen 25 der einsetzbaren Bauteile 23. Eine im wesentlichen reibungsfreie Relativbewegung wird dadurch zwischen dem Längsführungslager und der Welle 38 ermöglicht.

Die axial sich erstreckenden Nuten 20 dienen dazu, eine Drehbewegung der Hülse I¹I innerhalb der Hülse 12 zu verhindern, und diese Nuten 20 bilden zusammen mit den inneren Nuten 32 den geradlinigen Abschnitt der Bahn, in den sich die Kugeln 10 außer Kontakt mit der Welle 38 oder in ihrer passiven Betriebslage befinden. Hierdurch werden auch die axial sich erstreckenden Schlitze 34 der inneren Hülse mit den axial sich erstreckenden Laufbahnoberflächen 25 ausgefluchtet. Wie den Figuren zu entnehmen ist, befinden sich die Kugeln in ihrer passiven Betriebslage, d. h. die Kugeln befinden sich außer Kontakt mit der Welle 32, wenn sie die Endfläche 24 des einsetzbaren Bauteils 23 erreichen. Dies ermöglicht einen glatten und stoßfreien übergang zum Schlitz 34 und aus diesem Schlitz heraus.

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Es wird ein Längsführungslager geschaffen, welches im Aufbau außerordentlich einfach ist und welches leicht und wirtschaftlich hergestellt und zusammengebaut werden kann. Der Zusammenbauvorgang kann vollständig automatisiert werden, um die Gesamtkosten des Längsführungslagers weiter zu senken. Das Lager kann dadurch zusammengebaut werden, daß die einsetzbaren Bauteile 23 in ihre entsprechenden axial sich erstreckenden Auskehlungen oder Rinnen 22 eingesetzt werden und daß dann die innere Hülse I^ in die äußere Hülse 12 mit den Kugeln 10 eingesetzt wird. Der zuletzt genannte Arbeitsgang kann in der Weise ausgeführt werden, daß die sich schneidender ebenen Abschnitte der inneren Hülse mit den Nuten 12 ausgefluchtet werden. Der Befestigungsring l6 kann in die entsprechende Nute 28 eingesetzt werden, um das gesamte Längsführungslager zusammenzuhalten.

Wie im Vorstehenden ausgeführt, können die einsetzbaren Bauteile 23 in ihre entsprechenden, axial sich erstreckenden Auskehlungen oder Rinnen eingesetzt werden und gegebenenfalls in ihrer Betriebsstellung durch den Schnappring 16 gehalten werden, der innerhalb der Nuten 28 sitzt. Andere Einrichtungen zur Halterung der einsetzbaren Bauteile 23 in den axial sich erstreckenden Auskehlungen 22 können ebenfalls verwendet werden, wie beispielsweise ein Preßsitz zwischen dem einsetzbaren Bauteil 23 und den Planken der Auskehlungen 22.

Es sei bemerkt, daß die verschiedenen Bauteile des Längsführungslagers aus einem großen Bereich von Materialien hergestellt werden können, der verschiedene Arten von Kunststoff und Metallen umfaßt. Beispielsweise kann die äußere Hülse 12 aus einem härtbaren Stahl, wie beispielsweise aus dem Stahl SAE 5200 hergestellt werden.

Der einsetzbare Bauteil 23 kann aus einer Anzahl von geeigneten Metallblechen hergestellt werden, wie beispielsweise einem Blech aus rostfreiem Stahl. Der einsetzbare Bauteil 23 kann bearbei-

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tete Laufbahnen 25 und Aussparungen 24 aufweisen, wobei zur Bearbeitung beispielsweise mit hoher Drehzahl arbeitende Schleifmaschinen od. dgl. verwendet werden können. Zusätzlich können die Laufbahnoberflächen mit einem selbstschmierenden Kunststoff, wie beispielsweise Polytetrafluoräthylenjbeschixihtet "werden.

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Claims (8)

1. Patent ansprüche

   ( 1.) Längsführungslager, welches an einer Welle befestigt werden kann und welches eine äußere Hülse und eine innere Hülse aufweist, die konzentrisch in der äußeren Hülse sitzt, wobei die innere' Hülse eine Anzahl von Bahnen bildende Führungen für den Umlauf der Kugeln zwischen der Welle und den Hülsen aufweist und zwar während einer Bewegung zwischen der Welle und dem Längsführungslager, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche der äußeren Hülse mit einer Anzahl von axial sich erstreckenden Auskehlungen oder Ausdehnungen oder Rinnen versehen ist, die eine Anzahl von einsetzbaren Bauteilen aufnehmen, von denen jeder eine Laufbahnoberfläche aufweist, die ein Lager für die Kugeln bildet und zwar während des Teiles der Umlaufbahn der Kugeln, in den sich die Kugeln in Kontakt mit der Welle und den Laufbahnoberflächen befinden.
2. 2. Längsführungslager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder einsetzbare Bauteil aus Metallblech hergestellt ist und ausgestanzt ist.
3. 3. Längsführungslager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ringnut an jedem Ende der äußeren Hülse, und zwar an deren innerer Oberfläche vorgesehen ist, die zur Aufnahme von Halterungen dient und daß diese Halterungen die Betriebslage der einsetzbaren Bauteile einhalten.
4. 4. Längsführungslager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahnoberflächen mit einem selbstschmierenden Kunststoff beschichtet sind.
5. 5. Längs führungs lager nach Anspruch ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß das selbstschmierende Kunststoffmaterial Polytetrafluoräthylen ist.

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6. 6. Längsführungslager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einsetzbaren Bauteile in ihrer Betriebsstellung durch einen Preßsitz zwischen der Oberfläche der axial sich erstreckenden Auskehlungen und den einsetzbaren Bauteilen gehalten wird.
7. 7. Längsführungslager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine ausgesparte konkave Endoberfläche am einsetzbaren Bauteil neben jedem Ende .der Laufbahnoberfläche vorgesehen ist.
8. 8. Längsführungslager nach Anspruch 7_S dadurch gekennzeichnet, daß ein glatter und stoßfreier Übergangsabschnitt zwischen jeder konkaven Endoberfläche und der Laufbahnoberfläche vorgesehen ist.

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