DE19817290A1 - Längswälzlager - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Längswälzlager, bestehend aus einer Außenhülse und einem in der Bohrung der Außenhülse angeordneten dünnwandigen Innenrohr sowie zwischen der Außenhülse und dem Innenrohr in am Umfang verteilten längsverlaufenden Rillen oder dgl. angeordneten Wälzkörpern. Um hohe Tragfähigkeit, Übertragbarkeit großer Drehmomente und hohe Biegefestigkeit zu erreichen, besteht das Innenrohr (3) aus einem sternförmigen, in Umfangsrichtung gewellten Rohr, dessen durch die Wellen gebildeten längsverlaufenden und radial nach außen offenen Rillen (5) die Laufbahnen für die Wälzkörper (4) bilden oder tragen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Längswälzlager, bestehend aus einer Außenhülse und einem in der Bohrung der Außenhülse angeordneten dünnwandigen Innenrohr sowie zwischen der Außenhülse und dem Innenrohr in am Umfang verteilten längsverlaufenden Rillen oder dgl. angeordneten Wälzkörpern.

Solche Längswälzlager werden für die unterschiedlichsten Anwendungen eingesetzt. Sie sollen in begrenzten Hubwegen in Längsrichtung zueinander verschiebbare Maschinenteile reibungsarm und genau führen und müssen dabei auch große Kräfte aus allen Richtungen, Momente und sogar Drehmomente übertragen.

Es sind Längswälzlager bekannt, die aus massiven Teilen bestehen, die nicht nur schwer von Gewicht, sondern auch nur mit großem fertigungstechnischen Aufwand zu fertigen, also sehr teuer sind und meist keine Drehmomente übertragen können.

Aus der FR 1 278 851 sind Teleskopführungen mit einem im Querschnitt quadratischen Außenrohr und einem runden Innenrohr bekannt, wobei die Wälzkörper in zwei diagonal gegenüberliegenden Ecken des Außenrohrs geführt sind. Im zylindrischen Innenrohr sind flache, im Querschnitt kreisbogen- oder prismenförmig ausgebildete Nuten eingearbeitet, die die Laufbahnen für die Kugeln bilden. Diese Nuten schwächen den Querschnitt des Rohres, so daß dieses bekannte Lager nicht sehr tragfähig und formstabil ist. Mit dieser Losung sind darüber hinaus nur geringe Drehmomente übertragbar.

Weiterhin sind mehreckige Teleskoprohre bekannt, die aus einem dünnwandigen Innenrohr und ebenfalls dünnwandigem Außenrohr - beide mit rechteckigem Querschnitt - gefertigt werden, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind. Das Innenrohr weist an den Ecken Einziehungen auf, wobei in mindestens zwei diametral gegenüberliegenden Einziehungen Kugeln gelagert sind, die sich an zwei Punkten an den Innenflächen des Außenrohrs abstützen (DE-GM 19 19 240).

Diese bekannten Wälzlager, die für höhenverstellbare Tische zur Anwendung gelangen sollen, sind einmal nicht form- und biegesteif genug und weisen nur eine geringe Tragfähigkeit auf. Sie sind nicht für hochbelastete Anwendungen, wie z. B. in Auflaufbremsen für Anhänger oder dgl., wo hohe Kräfte und Momente auftreten geeignet. Auch sind diese bekannten Ausführungen nicht spielfrei herzustellen.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Längswälzlager der eingangs genannten Art mit hoher Tragfähigkeit - auch hinsichtlich Drehmomente - und Biegesteifheit einfach und kostengünstig herzustellen, wobei ohne großen Aufwand - je nach Wunsch - Spielfreiheit oder Vorspannung erreicht werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß das Innenrohr aus einem sternförmigen in Umfangsrichtung gewellten Rohr gefertigt wird, dessen durch die Wellen gebildete längsverlaufende und radial nach außen offene Rillen die Laufbahnen für die Wälzkörper bilden.

Durch die sternförmige und in Umfangsrichtung gewellte Form des Rohres wird in einfacher Weise ein trotz geringer Wandstärke formstabiles und biegesteifes Lagerteil von hoher Tragfähigkeit geschaffen, das kostengünstig hergestellt werden kann. Die Seitenwände der Rillen bilden die Laufbahnen, ohne daß diese besonders bearbeitet, d. h. zum Beispiel geschliffen, werden müssen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Seitenwände jeder Rille V-förmig und senkrecht aufeinanderstehend ausgebildet, so daß eine Art Prisma entsteht, wobei sich die Wälzkörper, z. B. Kugeln, im Zweipunktkontakt abstützen. Auch das trägt zur Erhöhung der Tragfähigkeit sowie zur Übertragbarkeit großer Drehmomente bei.

Die Rillen im Innenrohr werden nach einem weiteren Merkmal der Erfindung jeweils paarweise diametral gegenüberliegend angeordnet. Das hat den Vorteil, daß die Laufbahnen der benachbarten Rillenpaare, bezogen auf die Mittelachse des Lagers, auf unterschiedlichen Durchmessern angeordnet werden können, wobei die Abweichungen der Durchmesser nach weiteren Merkmalen der Erfindung in der Größenordnung von 0,1 bis 0,5 mm, vorzugsweise bei 0,2 mm liegen.

Wenn nun, was in manchen Fällen ausreichend ist, nur in einem diametral gegenüberliegenden Paar von Rillen Wälzkörper angeordnet werden, kann je nach Herstellungstoleranzen der Teile und insbesondere der Rillen im Innenrohr und auch in der Außenhülse bei gleichem Durchmesser der Wälzkörper ein gewünschtes Radialspiel im Lager oder sogar Spielfreiheit oder Vorspannung erzeugt werden. Um diese Möglichkeiten besser nutzen zu können, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, die paarweise gegenüberliegenden Rillen im Innenrohr und/oder in der Außenhülse durch geeignete Markierungen zu kennzeichnen.

Schließlich ist es nach einem weiteren Merkmal der Erfindung möglich, in die längsverlaufenden Rillen des Innenrohres und/oder der Außenhülse gehärtete Laufbahnplatten einzulegen. Diese z. B. aus gehärtetem Stahlblech gefertigten Laufbahnplatten können der Form der Rillen angepaßt, d. h. z. B. V-förmig gebogen sein. Durch diese Maßnahme wird die Tragfähigkeit erhöht, wenn z. B. Innenrohr und/oder Außenhülse aus weicheren Werkstoffen, wie Stahlblech oder Aluminium oder sonstigen Leichtmetall-Legierungen gefertigt sind. Vorzugsweise werden Innenrohr- und/oder Außenhülse aus Aluminium-Strangpreßprofilen gefertigt.

Als Wälzkörper können, wie erwähnt Kugeln, oder z. B. kreuzweise angeordnete Zylinderrollen verwendet werden.

Die Außenhülse kann massiv, z. B. aus einer Leichtmetall-Legierungen, oder ebenso wie das Innenrohr aus Stahlblech hergestellt werden. Die radial nach innen offenen Rillen in der Außenhülse, die die Laufbahnen bilden, können durch spanabhebende oder spanlose Bearbeitung erzeugt werden. Wie bereits erwähnt, können gehärtete Stahlbleche zur Bildung der Laufbahnen eingelegt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt und

Fig. 2 einen Längsschnitt längs der Linie A-A durch ein erfindungsgemäßes Längswälzlager und

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Innenhülse der Längswälzlagers nach Fig. 1 und 2 und

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Laufbahnen im Innenrohr auf unterschiedlichen Durchmessern.

Das Längswälzlager nach der Erfindung besteht aus einer Außenhülse 1, einem in der Bohrung 2 der Außenhülse 1 angeordneten Innenrohr 3 sowie zwischen der Außenhülse 1 und dem Innenrohr 3 angeordneten Wälzkörpern, z. B. Kugeln 4.

Das Innenrohr 3 ist, wie insbesondere aus Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, aus einem im Querschnitt sternförmigen, in Umfangsrichtung gewellten Rohr gebildet, dessen durch die Wellen gebildeten, längsverlaufenden und radial nach außen offenen, am Umfang verteilten Rillen 5 zur Aufnahme der die Laufbahnen 6 und 7 für die Wälzkörper 4 bildenden Laufbahnplatten 8 mit V-förmigem Querschnitt dienen. Diese Laufbahnplatten 8 stützen sich auf den senkrecht aufeinander stehenden Seitenwänden 9 und 10 jeder Rille 5 ab. Die Außenhülse 1 ist in der Bohrung 2 ebenfalls mit längsverlaufenden Rillen 11 versehen, die V-förmig und prismatisch ausgebildet sind und ebenfalls V-förmig ausgebildete Laufbahnplatten 12 mit den Laufbahnen 13 und 14 für die Kugeln 4 aufnehmen können.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich sind bei diesem Ausführungsbeispiel nur in zwei diametral gegenüberliegenden Rillen 5 bzw. 11 Laufbahnplatten 8 bzw. 12 und Wälzkörper 4 angeordnet. Diese Anordnung reicht in der Regel aus.

Wie oben beschrieben, ist es zur Schaffung eines bestimmten Lagerspiels sinnvoll, die Laufbannen der in Umfangsrichtung benachbarten Rillen im Innenrohr auf verschiedenen Durchmessern anzuordnen und die Laufbahnen auszuwählen, die den gewünschten Wert ergeben. Dies ist in Fig. 4 dargestellt, wobei zur Vereinfachung auf die Laufbahnplatten 8 verzichtet wurde und die Kugeln 4 unmittelbar auf den Seitenwänden 9 und 10 anliegen.

Aufgrund der prismenförmigen Anordnung der Seitenwände 9 und 10 berühren die Kugeln 4 in den Rillen 5 die Seitenwände 9 und 10 in den Punkten 15 und 16. Diese Punkte 15 und 16 liegen auf dem Durchmesser D₁. In den benachbarten Rillen 5' sind die Seitenwände 9' und 10' geringfügig so verändert, daß die Berührungspunkte 15' und 16' auf einem Durchmesser D₂ zu liegen kommen, der etwa 0,2 mm größer ist. Um das Messen dieser Unterschiede zu erleichtern, ist es sinnvoll, zwei Kugeln 4 in die Rillen 5 bzw. 5' einzulegen und dann den Hüllkreisdurchmesser D_H bzw. D_H' zu bestimmen.

Beim nächsten Paar benachbarter Rillen 5'' können - was aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Fig. 4 nicht mehr dargestellt ist - die Seitenwände noch einmal so verändert werden, daß die Berührungspunkte der Kugeln mit den Seitenwänden auf einem noch einmal um 0,2 mm größeren Durchmesser als D₂ liegen. Damit sind in einem Längswälzlager mit sechs am Umfang verteilten Rillen 5, 5' und 5'' bei gleichbleibenden Rillen 11 in der Außenhülse 1 drei Variationsmöglichkeiten für das Radialspiel oder für Vorspannung gegeben.

Um die richtige Lage der Rillen mit den unterschiedlichen Durchmessern zu kennzeichnen, können an geeigneten Stellen besondere Markierungen, wie Kerben,
Farbsymbole oder dgl. angebracht werden (nicht gezeichnet). Bei Verwendung von Aluminium-Strangpreßprofilen können längsverlaufende Rillen als Markierungen mit eingepreßt oder eingezogen werden.

Claims (9)

1. Längswälzlager, bestehend aus einer Außenhülse und einem in der Bohrung der Außenhülse angeordneten dünnwandigen Innenrohr sowie zwischen der Außenhülse und dem Innenrohr in am Umfang verteilten längsverlaufenden Rillen oder dgl. angeordneten Wälzkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (3) aus einem sternförmigen, in Umfangsrichtung gewellten Rohr besteht, dessen durch die Wellen gebildeten längsverlaufenden und radial nach außen offenen Rillen (5) die Laufbahnen für die Wälzkörper (4) bilden oder tragen.

2. Längswälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Laufbahnen (6, 7) bildenden oder tragenden Seitenwände (9, 10) jeder Rille (5) V-förmig und senkrecht aufeinander stehend ausgebildet sind.

3. Längswälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (5) im Innenrohr (3) jeweils paarweise diametral gegenüberliegend angeordnet sind.

4. Längswälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur in einem diametral gegenüberliegenden Paar von Rillen (5) Wälzkörper (4) angeordnet sind.

5. Längswälzlager nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbahnen (6, 7) der in Umfangsrichtung benachbarten Rillen (5, 5', 5'') im Innenrohr (3) und/oder in der Außenhülse (1) bezogen auf die Mittelachse des Lagers auf unterschiedlichen Durchmessern (D₁, D₂, D_n) liegen.

6. Längswälzlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichungen der Durchmesser (D₁, D₂, D_n) in der Größenordnung von 0,1 bis 0,5 mm liegen.

7. Längswälzlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichungen der Durchmesser (D₁, D₂, D_n) 0,2 mm betragen.

8. Längswälzlager nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils paarweise diametral gegenüberliegenden Rillen (5, 11) im Innenrohr (3) und/oder in der Außenhülse (1) durch geeignete Markierungen gekennzeichnet sind.

9. Längswälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den längsverlaufenden Rillen (5) des Innenrohres (3) und/oder in den Rillen (11) der Außenhülse (1) gehärtete Laufbahnplatten (8, 12) eingelegt sind.