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Title:
LINEAR ROLLER BEARING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/033925
Kind Code:
A1
Abstract:
A linear roller bearing comprising a shaft (9) and a housing (15) which surrounds the shaft (9) and is mounted on tracks (10) of the shaft (9) such that it is longitudinally displaceable with the aid of roller bodies (3), said roller bodies (3) being disposed on several endless rotation paths successively disposed in the housing (15) in the direction of the periphery of the shaft (9) and each rotation path consisting of a bearing area, a return area and two deflection areas connecting these areas to each other. The housing (15) is formed by a bearing part (14) and an annular bearing piece (11) which is incorporated therein and whose inner surface is provided with tracks (12) for bearing roller bodies (3) and on whose outer surface return channels (13) for returning roller bodies (3) are disposed. According to the invention, the shaft (9) for receiving and transmitting torque is provided with a profile whose cross-section deviates from that of a circle.

Inventors:
OSTERLAENGER JUERGEN (DE)
KRAUS MANFRED (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/010979
Publication Date:
April 24, 2003
Filing Date:
October 01, 2002
Export Citation:
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Assignee:
INA SCHAEFFLER KG (DE)
OSTERLAENGER JUERGEN (DE)
KRAUS MANFRED (DE)
International Classes:
F16C29/06; (IPC1-7): F16C29/06
Foreign References:
US5584765A1996-12-17
EP0826891A21998-03-04
US4482338A1984-11-13
US4553796A1985-11-19
US4659239A1987-04-21
Attorney, Agent or Firm:
INA-SCHAEFFLER KG (Industriestrasse 1 - 3 Herzogenaurach, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Linearwälzlager mit einer Welle (1,9, 18,21, 24,29) und einem Gehäuse (2,15, 26,31), welches die Welle (1,9, 18,21, 24,29) umgibt und über Wälzkörper (3,32) an Laufbahnen (4,10) der Welle (1,9, 18,21, 24,29) längsverschieblich gelagert ist, wobei die Wälzkörper (3,32) sich in mehre ren endlosen Umläufen befinden, die in dem Gehäuse (2,15, 26,31) in Umfangsrichtung der Welle (1,9, 18,21, 24,29) hintereinander angeord net sind und jeder Umlauf einen Tragbereich, einen Rücklaufbereich und zwei diese Bereiche miteinander verbindende Umlenkbereiche aufweist, und wobei das Gehäuse (2,15, 26,31) von einem Trägerteil (6,14, 19,22) und einem darin eingebetteten ringförmigen Tragstück (5,11, 20,23, 25, 30) gebildet ist, dessen innere Oberfläche Laufbahnen (12) für tragende Wälzkörper (3,32) aufweist und an dessen äußerer Oberfläche Rücklauf kanäle (13) für rücklaufende Wälzkörper (3,32) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1,9, 18,21, 24,29) zur Aufnahme und Übertragung von Drehmomenten mit einer im Querschnitt von der Kreis form abweichenden Profilierung versehen ist.
2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmi ge Tragstück (11,20, 23,25, 30) als Profilkörper mit mehreren an seiner inneren Oberfläche eingearbeiteten Laufbahnen (12) für tragende Wälz körper (3,32) ausgeführt ist.
3. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Lauf bahnen (4,10) der Welle (1,9, 18,21, 24) und an den Laufbahnen (12) des Tragstücks (5,11, 20,23, 25) als Kugeln ausgebildete Wälzkörper (3) abrollbar angeordnet sind.
4. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Lauf bahnen der Welle (29) und an den Laufbahnen des Tragstücks (30) als Rollen ausgebildete Wälzkörper (32) abrollbar angeordnet sind.
5. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil des Gehäuses (15,26, 31) als Kunststoffträgerteil (14,19, 22) ausgeführt ist.
6. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil (6,14) im Bereich einer die Längsachse (17) der Welle (1,9) schneiden den Trennebene geteilt ausgeführt ist, wobei die beiden entstandenen Teile zu der Längsachse (17) parallele Nuten aufweisen, in welchen das Tragstück (5,11) aufgenommen ist.
7. Wälzlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kunststoffträgerteil (14,19, 22) des Gehäuses (15,26, 31) radial abste hende Befestigungslaschen (16) angeformt sind.
8. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (26,31) von mehreren Kreiszylindersegmenten (28) umgeben ist, welche in Umfangsrichtung der Welle (24,29) hintereinander angeordnet und an Teilbereichen (27) des Tragstücks (25,30) abgestützt sind.
9. Wälzlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kreis zylindersegmenten (28) radial abstehende Befestigungslaschen (16) an geformt sind.
Description:
Linearwälzlager Beschreibung Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Linearwälzlager mit einer Welle und einem Gehäuse, welches die Welle umgibt und über Wälzkörper an Laufbahnen der Welle längsverschieblich gelagert ist, wobei die Wälzkörper sich in mehreren endlo- sen Umläufen befinden, die in dem Gehäuse in Umfangsrichtung der Welle hintereinander angeordnet sind und jeder Umlauf einen Tragbereich, einen Rücklaufbereich und zwei diese Bereiche miteinander verbindende Umlenkbe- reiche aufweist, und wobei das Gehäuse von einem Trägerteil und einem darin eingebetteten ringförmigen Tragstück gebildet ist, dessen innere Oberfläche Laufbahnen für tragende Wälzkörper aufweist und an dessen äußerer Oberflä- che Rücklaufkanäle für rücklaufende Wälzkörper angeordnet sind.

Ein solches Lager kommt für die Anwendung im Bereich der elektromechani- schen Lenkung von Kraftfahrzeugen in Betracht, eignet sich jedoch auch für die Anwendung im Maschinenbau.

Aus der Druckschrift DE 36 39 544 C2 ist ein Linearwälzlager bekannt, welches die Übertragung von Drehmomenten von einer Welle auf eine Hülse ermög- licht, die relativ zu der Welle axial verschiebbar ist. Ein Anwendungsgebiet dafür sind teleskopisch verstellbare Lenkwelle von Kraftfahrzeugen. Dieses Lager weist als Gehäuse eine massive Hülse auf. In der Hülse sind achsparal-

lele Bohrungen für die Rücklaufbereiche und von der inneren Oberfläche aus- gehende achsparallele Spurrillen für die Tragbereiche der Kugelumläufe ein- gearbeitet. Eine solche Ausführung bedingt bei einer Hülse aus einem metall- schen Werkstoff ein hohes Gewicht und verursacht ein lautes Laufgeräusch der Wälzlager. Mit der Herstellung dieser Hülse sind hohe Kosten verbunden.

Ein Linearwälzlager der eingangs genannten Art, bei welchem als Wälzkörper Kugeln verwendet sind, ist aus der Druckschrift DE 42 18 981 A1 bekannt. Dort weist die als Führungsschiene für das Tragkörpergehäuse wirkende Welle eine kreiszylindrische Form auf, so daß eine Übertragung von Drehmomenten von dem Gehäuse auf die Welle mit diesem Linearlager nicht möglich ist.

Zusammenfassung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Linearwälzlager so weiterzubil- den, daß es sich sowohl zur Aufnahme von Radialkräften als auch von Drehmomenten eignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Welle zur Auf- nahme und Übertragung von Drehmomenten mit einer im Querschnitt von der Kreisform abweichenden Profilierung versehen ist. Auf diese Weise wird eine vorteilhafte Momentenbüchse geschaffen.

Das ringförmige Tragstück des Gehäuses kann als Profilkörper mit mehreren an seiner inneren Oberfläche eingearbeiteten Laufbahnen für tragende Wälz- körper ausgeführt sein. An den Laufbahnen der Welle und des Tragstücks können als Kugeln oder als Rollen ausgebildete Wälzkörper abrollbar ange- ordnet sein. Das Kunststoffträgerteil des Gehäuses kann im Bereich einer die Längsachse der Welle schneidenden Trennebene geteilt ausgeführt sein, wo- bei dann die beiden entstandenen Teile zu der Längsachse parallele Nuten aufweisen können, in welchen das Tragstück aufgenommen wird.

Zur Befestigung des Gehäuses mit der Anschlußkonstruktion können an dem Kunststoffträgerteil radial abstehende Befestigungslaschen angeformt sein.

Das Gehäuse kann von mehreren Kreiszylindersegmenten umgeben sein, wel- che in Umfangsrichtung der Welle hintereinander angeordnet und an Teilberei- chen des Tragstücks abgestützt sind. Die Befestigungslaschen können auch an den Kreiszylindersegmenten radial abstehend angeformt sein.

Das erfindungsgemäße Linearwälzlager hat folgende Vorteile : Es ist preiswert in der Herstellung, für Massenstückzahlen geeignet, weist bei einem stick-slip- freien bzw. -armen Lauf einen sehr guten Wirkungsgrad auf, ermöglicht eine prozeßsichere Montage und bietet einen geräuscharmen Lauf. Fluchtungsfeh- ler zwischen der Welle und dem Gehäuse sind bei diesem Lager weitgehend ausgeglichen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und wer- den im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 eine erste Ausführung eines erfindungsgemäßen, Drehmomente übertragenden Linearwälzlagers in einer perspektivischen Dar- stellung ; Figur 2 eine stirnseitige Ansicht des Lagers ; Figur 3 das Lager im Längsschnitt gemäß Linie III-III der Figur 2 bzw. in der Seitenansicht ; Figur 4 eine weitere Ausführung eines Lagers mit einer Welle und einem diese umgebenden Gehäuse im Längsschnitt ;

Figur 5 einen Querschnitt durch das weitere Lager gemäß Linie V-V der Figur 4 ; Figur 6 eine dritte Ausführung eines Lagers in einem Figur 5 entspre- chenden Schnitt ; Figur 7 eine vierte Ausführung eines Lagers in einem Figur 5 entspre- chenden Schnitt ; Figur 8 eine fünfte Ausführung eines Lagers in einem Figur 5 entspre- chenden Schnitt und Figur 9 eine sechste Ausführung eines Lagers in einem Figur 5 entspre- chenden Schnittpunkt.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung Das in den Figuren 1 bis 3 dargestellte erfindungsgemäße Linearwälzlager enthält eine Welle 1, welche von einem Gehäuse 2 umgeben ist. Dieses ist über Wälzkörper 3 an der Welle 1 längsverschieblich gelagert. Die Wälzkörper 3 sind in mehreren endlosen Umläufen in dem Gehäuse 2 angeordnet, wobei tragende Wälzkörper an Laufbahnen 4 der Welle 1 und an Laufbahnen eines ringförmigen Tragstücks 5 abrollbar abgestützt sind. Das Tragstück 5 ist in dem Gehäuse 2 innerhalb eines Trägerteils 6 angeordnet, welches sich in einer Hülse 7 befindet. An der äußeren Oberfläche des ringförmigen Tragstücks 5 befinden sich Rücklaufkanäle für rücklaufende Wälzkörper 3. Die Rücklaufka- näle sind an ihren Enden über Umlenkkanäle mit den Bereichen der tragenden Wälzkörper 3 verbunden. Auf diese Weise sind mehrere endlose Wälzkör- perumläufe gebildet. Sie sind in Umfangsrichtung der Welle 1 und des Gehäu- ses 2 in Abständen hintereinander angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel

weist die Welle 1 vier Laufbahnen 4 auf, so daß vier Wälzkörperumläufe vor- gesehen sind.

Bei einem weiteren, in den Figuren 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Linearwälzlagers weist die Welle 9 sechs Laufbah- nen 10 für Wälzkörper 3 auf. Ein ringförmiges Tragstück 11 ist im Querschnitt nicht kreisringförmig, sondern profiliert ausgeführt. Es ist an seiner Innenseite mit sechs Laufbahnen 12 für tragende Wälzkörper 3 versehen und weist an seiner äußeren Oberfläche diesen sechs Laufbahnen 12 entsprechende Rücklaufkanäle 13 für rücklaufende Wälzkörper 3 auf. Ein Trägerteil, in wel- chem das Tragstück 11 eingebettet ist, ist in diesem Fall als Kunststoffträger- teil 14 ausgeführt, es bildet gemeinsam mit dem Tragstück 11 ein Gehäuse 15.

An dem Kunststoffträgerteil 14 sind vier Befestigungslaschen 16 für die Verbin- dung mit einem Anschlußbauteil angeformt. Das Kunststoffträgerteil 14 ist längs einer Ebene, die rechtwinklig zu der Längsachse 17 der Welle 9 verläuft, geteilt ausgeführt. Jeder Teil weist eine Nut auf, die der Form des Tragstücks 11 entspricht, so daß das Tragstück 11 in einfacher Weise innerhalb des Kunststoffträgerteils 14 angeordnet werden kann.

Bei dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemä- ßen Linearwälzlagers sind eine Welle 18, ein Kunststoffträgerteil 19 und ein Tragstück 20 so geformt, daß zumindest die radiale Kraftübertragung direkt durch das Tragstück 20 erfolgt. Hier weist das Gehäuse drei Befestigungsla- schen 16 auf. Die Welle 18 kann als Kreuzwelle bezeichnet werden. Es sind acht Wälzkörperumläufe vorgesehen. Das Tragstück 20 weist vier äußere Be- reiche auf, welche der Radialabstützung in einer Einbaubohrung eines An- schlußbauteils dienen.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 mit zwei Befestigungslaschen 16 weicht eine Welle 21 nur insofern von der exakten Kreisform ab, als insgesamt sechzehn Laufbahnen in die Mantelfläche der Welle 21 eingearbeitet sind, so

daß hier sechzehn Wälzkörperumläufe in einem Kunststoffträgerteil 22 vorge- sehen sind. Dementsprechend ist auch ein Tragstück 23 verwendet, welches im wesentlichen kreisringförmig ist. Diese Ausführung ist dann vorgesehen, wenn die zu übertragenden Radialkräfte dominieren und das zu übertragende Drehmoment nur gering ist.

Ein in Figur 8 dargestelltes Linearwälzlager mit vier Befestigungslaschen 16 weist eine Welle 24 auf, die im Querschnitt nahezu quadratisch ist, so daß man von einer Vierkantwelle sprechen kann. Ein die Welle 24 umgebendes Trag- stück 25, welches gemeinsam mit einem Kunststoffträgerteil ein Gehäuse 26 bildet, weist vier außen liegende Teilbereiche 27 auf. Zur Abstützung des Tragstücks 25 in Umfangsrichtung der Welle 24 sind an dem Gehäuse 26 vier Kreiszylindersegmente 28 ausgebildet, wobei jeder Teilbereich 27 des Trag- stücks 25 an zwei benachbarten Kreiszylindersegmenten 28 anliegt. Die Wälz- körper 3 sind bei dieser Ausführung ebenso, wie bei den bisherigen Ausfüh- rungen als Kugeln ausgebildet.

Ein in Figur 9 dargestelltes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Line- arwälzlagers unterscheidet sich von dem in Figur 8 dargestellten Lager im we- sentlichen nur dadurch, daß die Wälzkörper 32, die sich an der Welle 29 und dem Tragstück 30 abwälzen, innerhalb des Gehäuses 31 als Rollen ausgebil- det sind. Das Gehäuse 31 weist vier Befestigungslaschen 16 auf.

Bezugszahlenliste 1 Welle 2 Gehäuse 3 Wälzkörper 4 Laufbahn 5 Tragstück 6 Trägerteil 7 Hülse 8 Dichtung 9 Welle 10 Laufbahn 11 Tragstück 12 Laufbahn 13 Rücklaufkanal 14 Kunststoffträgerteil 15 Gehäuse 16 Befestigungslasche 17 Längsachse 18 Welle 19 Kunststoffträgerteil 20 Tragstück 21 Welle 22 Kunststoffträgerteil 23 Tragstück 24 Welle 25 Tragstück 26 Gehäuse 27 Teilbereich 28 Kreiszylindersegment

29 Welle 30 Tragstück 31 Gehäuse 32 Wälzkörper




 
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