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Patent Searching and Data


Title:
CAGE FOR ROLLING BODIES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/092737
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a guide element (3) for rolling bodies (2) that is provided with cavities (5) that are open towards the rolling bodies. The cavities serve as circulating lubricant depots and thereby improve the rolling properties of the antifriction bearing.

Inventors:
MEHDIANPOUR MOHAMMAD (DE)
Application Number:
PCT/DE2001/002019
Publication Date:
December 06, 2001
Filing Date:
May 29, 2001
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS DEMATIC AG (DE)
MEHDIANPOUR MOHAMMAD (DE)
International Classes:
F16C29/04; F16C33/38; F16C33/66; (IPC1-7): F16C29/04; F16C33/38
Foreign References:
EP0478434A11992-04-01
DE3434197A11986-03-27
FR2644835A11990-09-28
DE3812377C11989-06-01
US3073656A1963-01-15
EP0980986A22000-02-23
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 01 31 January 2000 (2000-01-31)
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS DEMATIC AG (Peter Postfach 22 13 17 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Führungselement (3) für in einer Führung eines Wälzlagers umlaufende Wälzkörper (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (3) zwischen den Wälzkörpern (2) un mittelbar an diese angrenzende Hohlräume (5) aufweist, welche durch die Wälzkörper (2) dichtend verschließbar sind.
2. Führungselement (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dichten Hohlräume (5) mit einem Schmiermittel füll bar sind.
3. Führungselement (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtwirkung des Führungselements an den Wälzkörpern derart vorbestimmt ist, dass durch Drehen der Wälzkörper (2) relativ zu dem Führungselement (3) ein Schmierfilm auf die Wälzkörper (2) aufbringbar ist.
4. Führungselement (3) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (3) aus einer Mehrzahl sich in der Wälzrichtung zwischen zwei aufeinander folgenden Wälzkör pern (2) erstreckenden Führungssegmenten gebildet ist, und die Führungssegmente jeweils mit ihren in Walzrichtung an geordneten Endbereichen dichtend an den Wälzkörpern (2) anliegen.
5. Führungselement (3) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (3) sich in der Wälzrichtung über eine Mehrzahl von Wälzkörpern erstreckend ausgebildet ist, und in dem Führungselement (3) für jeden der Wälzkörper (2) mindestens zwei Durchbrüche vorgesehen sind, welche einan der diametral gegenüberliegend angeordnet sind und durch welche die Wälzkörper (2) hindurchragen.
6. Führungselement (3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (3) rohrartig ausgebildet ist, 'der Innendurchmesser des Führungselements (3) in den Ab schnitten zwischen den Wälzkörpern (2) kleiner ist, als deren Durchmesser senkrecht zur Wälzrichtung, und der Innendurchmesser des Führungselements (3) im Bereich der Wälzkörper (2) auf deren Durchmesser erweitert ist.
7. Führungselement (3) nach einem der vorangehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (3) für als Kugeln, als Zylinder oder als Kegelstumpf ausgebildete Wälzkörper (2) geeignet ausgebildet ist, wobei das Führungselement (3) einen kreis förmigen bzw. einen eckigen Querschnitt aufweist.
8. Führungselement (3) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (3) aus einem biegeelastischen Mate rial, insbesondere einem gummielastischen Material, ausgebil det ist.
9. Führungselement (3) nach Anspruch 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (3) als biegeelastischer Kugel schlauch ausgebildet und in eine Führung eines nicht zirkulä ren Kugelumlauflagers einsetzbar ist.
Description:
Beschreibung KÄFIG FÜR WÄLZKÖRPER Die Erfindung bezieht sich auf ein Führungselement für in ei- ner Führung eines Wälzlagers umlaufende Wälzkörper.

Übliche Führungselemente für Wälzlager sind aus Streifenmate- rial hergestellte Käfige, bei denen frei gestanzte und gebo- gene Lappen die Kugeln führen und auf Abstand halten, so dass eine gegenseitige Reibung vermieden wird.

Durch die EP 0980986 A2 ist ferner eine Kugelumlaufführung für ein Linearlager bekannt geworden, bei dem der bandartige biegeelastische Käfig sich unterschiedlichen Krümmungen der Umlaufbahn anpassen kann.

Zur Schmierung wird üblicherweise in die Umlaufbahn Schmier- fett eingebracht. Geringe Schmiermittelmengen können sich re- lativ schnell verbrauchen, größere Schmiermittelmengen behin- dern den Kugelumlauf. Insbesondere beim Nachfetten kann die Schmiermittelmenge nicht so genau dosiert werden, dass kein überschüssiges Fett in das Lager gelangt.

Der aus dünnwandigem Material geformte Käfig führt die Kugeln im wesentlichen im Bereich der Wälzachse. Lücken in der Füh- rungsbahn müssen daher sehr eng gehalten werden, um einen möglichst glatten Lauf der Wälzkörper zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Führung und die Laufeigenschaften der Wälzkörper zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Anspruch 1 ge- löst. Die mitlaufenden Hohlräume machen es möglich, das Schmiermittel in ein mitlaufendes Depot definiert einzubrin- gen, wodurch die störenden Fettüberschüsse vermieden werden.

Durch eine Weiterbildung der Erfindung sind die Hohlräume dicht angrenzend ausgebildet und daher durch die Wälzkörper abgedichtet, so dass das Schmierfett nicht frei austreten kann.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 3 ist es möglich, einen Schmierfilm einer vorbestimmten Dicke auf den Wälzkörpern aufzubringen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Oberfläche der Wälzkörper und/oder die Dichtwirkung des Wirkungselements derart vorbestimmt werden, dass am Übergang Führungsele- ment/Wälzkörperoberfläche eine bestimmte, sehr geringe, Schmiermittelmenge bei Drehen des Wälzkörpers auf dem Wälz- körper verbleibt und so eine optimale Schmierwirkung erreicht werden kann.

Gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 4 ist das Führungsele- ment aus einer Mehrzahl von Führungssegmenten gebildet. Die Führungssegmente sind jeweils zwischen zwei in der Wälzrich- tung aufeinander folgenden Wälzkörpern angeordnet. An den Endbereichen der Führungssegmente sind die Führungssegmente jeweils dichtend an die Wälzkörper angelegt. Hierdurch ist ein einfacher Aufbau des erfindungsgemäßen Führungselements möglich. Die Führungssegmente können sowohl dergestalt sein, dass sie in Linear-Wälzlagern geeignet verwendet werden kön- nen, als auch in nicht-linearen Wälzlagern.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 5 kann das Führungsele- ment/der Käfig die Kugeln großflächig umgreifen und auch über Lücken in der Führungsbahn sicher hinweg führen. Das Füh- rungselement ist im Bereich der Kugeln so dünn ausgebildet, dass die Kugeln über die Außenwand des Käfigs hinaus durch die Durchbrüche hindurchragen und so ungehindert an den Lauf- flächen des Lagers entlang rollen können.

Es ist möglich, das Führungselement rohrartig auszubilden.

Dabei ist der Innendurchmesser des Führungselements in den Abschnitten zwischen den Wälzkörpern kleiner, als deren

Durchmesser senkrecht zurUmlaufrichtung der Wälzkörper. Der Innendurchmesser des Führungselements im Bereich der Wälzkör- per ist auf deren Durchmesser erweitert. Bei rohrartig ausge- bildete Führungselement kann die Querschnittsform des Füh- rungselements entsprechend den in dem Wälzlager eingesetzten Wälzkörpern angepasst werden. Beispielsweise können für Ku- geln als Wälzkörper Führungselemente mit kreisförmigem Durch- messer verwendet werden. Für zylinder-oder kegelstumpfförmi- ge Wälzkörper eignen sich Führungselemente mit eckigen Quer- schnitten. Durch Verwenden beispielsweise biegeelastischer, insbesondere gummielastischer Materialien als Führungselement kann erreicht werden, dass das Führungselement an eine Viel- zahl unterschiedlicher Umlaufbahnen von Wälzlagern angepasst werden kann. So ist beispielsweise bei einem zirkuläre Kuge- lumlauflager eine geringere Flexibilität des Führungselements erforderlich, als bei nichtzirkulären Kugelumlauflagern. Bei Linear-Wälzlagern kann das Führungselement auch aus einem starren Material hergestellt werden. Je nach Anwendungsfall kommen als Herstellungsmaterialien Gummi, Kunststoffe oder Metalle in Frage.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 9 ist es möglich, das Führungselement für Lager zu verwenden, die keine beliebig geformte Umlaufbahn aufweisen. Dies können zum Beispiel Line- arlager sein, bei denen sich gekrümmte und lineare Umlaufab- schnitte abwechseln.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Figur 1 zeigt einen Schnitt durch einen Teil eines Linearla- gers mit einem schlauchartigen Führungselement, Figur 2 eine Draufsicht auf einen Abschnitt des Führungsele- ments nach Figur 1, Figur 3 einen Schnitt durch einen Teil eines Linearlagers mit einem schlauchartigen Käfig nach einer anderen Aus- führungsform der Erfindung,

Figur 4 eine Draufsicht auf einen Abschnitt des Führungsele- ments nach Figur 3, Figur 5 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungs- form der Erfindung, und Figur 6 eine schematische Ansicht der weiteren Ausführungs- form der Erfindung.

Nach den Figuren 1 und 2 weist eine Linearführung eines Line- arlagers zwei gegeneinander verschiebbare Führungskörper 1 auf, in die lineare Führungsnuten eingeformt sind, in denen als Kugeln ausgebildete Wälzkörper 2 geführt sind. Diese sind mit Abstand zueinander in einem schlauchartigen Käfig 3 auf- genommen, der mit kreisrunden Durchbrüchen 4 versehen ist, durch die die Wälzkörper 2 eng anliegend partiell hindurchra- gen. Die Führungsnuten sind beispielsweise im Querschnitt po- lygonal ausgebildet, so dass die Wälzkörper 2 mehrfach abge- stützt sind. Dementsprechend sind hier an jeder Kugel zwei Paare der einander diametral gegenüberliegenden Durchbrüche 4 ausgebildet.

Zwischen den Kugeln ist der Innendurchmesser des Führungsele- ments 3 geringer als der Kugeldurchmesser. Im Bereich der Ku- geln ist somit das Führungselement 3 ballig erweitert, so dass die Wälzkörper 2 großflächig umschlossen sind. In die verbleibenden Hohlräume 5 des Führungselements 3 kann Schmierfett eingesetzt werden, das als mitlaufendes Schmier- mitteldepot dient.

Ein Käfig oder Führungselement 3 für in einer Führung eines Wälzlagers umlaufende Wälzkörper 2 nach einer Ausführungsform der Erfindung, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Führung- element 3 zwischen den Wälzkörpern 2 unmittelbar an diese an- grenzende Hohlräume 5 aufweist. Die dicht angrenzenden Hohl- räume 5 können mit Schmierfett füllbar sein. Ferner können die Wälzkörper 2 als Kugeln ausgebildet sein, das Führung- element 3 kann rohrartig ausgebildet sein, der Innendurch- messer des Führungselements 3 kann in den Abschnitten zwi-

sehen den Wälzkörpern 2 kleiner sein als deren Durchmesser, der Innenraum des Führungselements 3 kann im Bereich der Wälzkörper 2 auf deren Durchmesser ballig erweitert sein und für jeden der Wälzkörper 2 können im Führungselement 3 zumin- dest zwei einander diametral gegenüberliegende Durchbrüche 4 vorgesehen sein, durch die die Wälzkörper hindurchragen. Au- ßerdem kann das Führungselement 3 als biegeelastischer Kugel- schlauch ausgebildet und in eine Führung eines nicht zirkulä- ren Kugelumlauflagers einsetzbar sein.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung gemäß den Figuren 3 und 4 weist ein Führungselement 3 für Wälzkörper eines Wälzlagers im Wesentlichen schlauch-oder rohrartige Gestalt auf. Bei dieser Ausführungsform kommen als Wälzkörper im Wesentlichen zylindrische Wälzkörper oder dergleichen zum Einsatz. Die zylindrischen Wälzkörper 2 sind dabei zwischen zwei Führungskörpern 1, in welche lineare Führungsnuten ein- geformt sind, geführt. Von dem Führungselement 3 sind die Wälzkörper 2 in der Wälzrichtung beabstandet gehalten. Hierzu sind die Wälzkörper 2 in dem Führungselement 3 derart ange- ordnet, dass die den Führungskörper 1 zugewandten Endbereiche der Wälzkörper 2 jeweils durch Durchbrüche 4 aus dem Füh- rungselement 3 vorragen. Im Bereich zwischen zwei Wälzkörpern ist das Führungselement 3 jeweils geschlossen ausgebildet, so dass zwischen jeweils zwei Wälzkörpern 2 jeweils ein dicht geschlossener Hohlraum 5 gebildet ist. Dieser Hohlraum kann mit einem Schmiermittel, beispielsweise Fett, Öl oder Trok- kenschmierstoff gefüllt werden. Durch Abstimmen der Dichtwir- kung zwischen der Wälzkörperoberfläche und der Kante des Füh- runselements 3 an dem Durchbruch 4 kann erreicht werden, dass der Wälzkörper 2 immer mit einem Schmierfilm optimaler Dicke versehen wird, wenn er in dem Führungselement 3 gedreht wird.

Das Führungselement 3 kann auch segmentweise ausgebildet sein. Hierbei sind jeweils zwischen zwei Wälzkörpern Füh- rungssegmente ausgebildet. Die Wälzkörper 2 werden dabei von den Führungssegmenten nicht umgriffen, sondern die Führung-

segmente liegen lediglich zwischen jeweils zwei Wälzkörpern an den Wälzkörpern an und halten so die Wälzkörper 2 auf Ab- stand. Sind die Führungssegmente aus einem elastischen Mate- rial hergestellt, so kann die Kraft, welche die Führungsseg- mente auf die Wälzkörper ausüben, beliebig vorbestimmt wer- den. Durch Vorbestimmen der Kraft, welche zwischen den Füh- rungssegmenten und den Wälzkörpern wirkt, ist es auch mög- lich, die Dichtwirkung, welche für die Größe des Schmier- films, der auf den Wälzkörpern erzeugt werden soll, bestim- mend ist, vorzugeben.

Aus den Figuren 5 und 6 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung ersichtlich. Die Figuren 5 und 6 zeigen Führung- segmente 3, welche jeweils zwischen Wälzkörpern 2 angeordnet sind. Die Führungssegmente 3 sind dabei geeignet, sowohl in einer linearen Wälzkörperanordnung als auch in einer zirkulä- ren Wälzkörperanordnung, wie beispielsweise nach Figur 6 oder in einer Wälzkörperanordnung, welche einen beliebigen Bahn- verlauf aufweist, verwendet zu werden. Dabei ist zwischen je- weils zwei Wälzkörpern 2 je ein Führungssegment 3 angeordnet.

Der Durchmesser des Führungssegments 3 ist geringer als der Durchmesser der Wälzkörper 2. In und entgegen der Wälzrich- tung weist jedes Führungssegment 3 jeweils einen Endbereich auf, mit welchem das Führungssegment 3 an dem Wälzkörper 2 anliegt. Hierbei wird eine Dichtwirkung zwischen den Wälzkör- pern 2 und den Führungssegmenten 3 erreicht. Dadurch ist zwi- schen jeweils zwei Wälzkörpern ein gedichteter Hohlraum 5 ge- schaffen. Der Hohlraum 5 kann beispielsweise mit Schmiermit- tel, wie z. B. Fett, Öl oder Trockenschmierstoff gefüllt wer- den, um eine dauerhafte Schmierung der Wälzkörper 2 zu ge- währleisten.

Hierzu kann beispielsweise die Dichtwirkung an dem Berüh- rungsbereich des Führungssegments 3 mit dem Wälzkörper 2 durch Beeinflussen des Materials und der Materialstärke des Führungssegments 3 sowie Beeinflussen der Oberfächenrauhig-

keit und des Materials der Wälzkörper 2 vorbestimmt werden.

Somit kann eine optimale Schmierfilmdicke auf den Wälzkörpern erreicht werden, welche eine lange Lebensdauer ermöglicht.

Abhängig von der gewünschten Lebensdauer kann einerseits die Größe des Schmiermitteldepots über die Größe des zwischen zwei Wälzkörpern 2 entstehenden Hohlraums 5 vorbestimmt wer- den, andererseits kann die Größe des Schmierfilms, welcher auf den Wälzkörpern 2 erzeugt wird, durch Beeinflussen der Dichtwirkung der Führungssegmente 3 an den Wälzkörpern 2 oder der Oberflächenqualität der Wälzkörper 2 beeinflusst werden.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, ein Führungselement für ein Wälzlager entsprechend der Form der Umlaufbahn der Wälz- körper in dem Wälzlager anzufertigen. Insbesondere können die Materialeigenschaften des Führungselements 3 entsprechend den Anforderungen an die Biegsamkeit bzw. Flexibilität des Füh- rungselements angepasst werden, in dem beispielsweise für Wälzlager, in denen unterschiedliche Krümmungsradien der Um- laufbahn der Wälzkörper vorliegen, flexiblere Materialien verwendet werden und für Wälzkörper, in denen nur geringe oder keine Änderungen der Umlaufradien der Wälzkörper vorlie- gen, bedingt flexible oder sogar starre Materialien verwendet werden. Insbesondere sind Gummi, gummielastische Kunststoffe und dergleichen als Material für das Führungselement bzw. die Führungssegmente nach der Erfindung geeignet. Die Lebensdauer eines Wälzlagers kann durch die Erfindung, insbesondere durch Anpassen der Größe des Schmiermitteldepots und der Größe des auf den Wälzlagern erzeugten Schmierfilms, entsprechend ge- wünschter Vorgaben realisiert werden.