DE3146333A1

DE3146333A1 - Lagerblock zur drehmomentuebertragung

Info

Publication number: DE3146333A1
Application number: DE19813146333
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Teramachi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-12-29
Filing date: 1981-11-23
Publication date: 1982-09-23
Also published as: GB2090371B; FR2497303A1; US4384859B1; US4384859A; FR2497303B1; GB2090371A; JPS57114032A

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lagerblock mit zwei Linearlagerschaften, die weiter unten allgemein als Spurstangen bezeichnet sind, welche seitlich verschiebbar durch einen Lagerblockkörper in der Form eines rechteckigen Parallelepipeds in letzteren eingefügt sind; diese Linearlagerschafte erstrecken sich rechtwinklig zueinander an der Vorder- und der Rückseite des Lagerblockkörpers. Die charakteristischen Merkmale des Lagerblocks bestehen in einem kompakten Aufbau, einer hohen·Steifigkeit und einer ausgezeichneten Genauigkeit in der seitlichen Verschiebebewegung. Weiter betrifft die Erfindung eine verbesserte

T5 Oldham- bzw. Universalkupplung mit dem Lagerblock als wesentlichem Bauteil, der betriebsmäßig durch die seitlich verschiebbaren Linearlagerschafte bzw. Spurstangen sowohl mit der Eingangswelle als auch mit der Ausgangswelle verbunden ist, wodurch eine glatte, sanfte und stoßfreie Ubertragung eines Drehmoments unabhängig von irgendeiner Mittenversetzung zwischen beiden bzw. zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle sichergestellt wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß die vorstehend erwähnte Vorderseite des rechteckigen Parallelepipeds die obere Fläche oder den oberen Teil bei einer derartigen Betriebsbedingung bezeichnet, daß das rechteckige Parallelepiped in der horizontalen Stellung angeordnet ist, während die vorstehend erwähnte Rückseite die untere Fläche oder den unteren Teil bezeichnet, der sich entgegengesetzt der erwähnten oberen Fläche oder dem oberen Teil des rechteckigen Parallelepipeds befindet.

Bisher war keine übertragungseinrichtung bekannt, die neben einem zu übertragenden Drehmoment auch Kompressions-

belastungen wie auch Spannungsbelastungen αμϋηεηπίθη kann.

Weiterhin ist es an sich bekannt, daß ein Rotationsdrehmoment nur unter vielen Schwierigkeiten übertragen werden kann, wenn sich eine Eingangswelle, die sich parallel zu einer Ausgangswelle erstreckt, eine merkbare Mittenversetzung gegenüber der Ausgangswelle hat bzw. seitlich zur Ausgangswelle verschoben ist. Um in einem solchen Fall, wie er vorstehend erwähnt ist, eine Drehmomentübertragung sicherzustellen, wird üblicherweise eineOldham- bzw. Universalkupplung verwendet.

Die konventionelle Oldham-.bzw. Universalkupplung ist derart aufgebaut, daß sie eine Zwischenscheibe enthält, deren Vorder- und Rückseite mit je einer U-förmigen Nut versehen ist-, welche rechtwinklig zueinander ausgerichtet sind; diese U-förmigen Nuten können in Gleiteingriff mit Vorsprüngen kommen, die sich sowohl auf der Antriebswelle als auch auf der angetriebenen Welle befinden. Im Ergebnis ist infolgedessen diese Oldham- bzw. Universalkupplung nur in einem Fall anwendbar, in dem lediglich ein sehr kleiner Mittenabstand zwischen der Antriebswelle und der angetriebenen Welle vorliegt.

Außerdem wurde gefunden, daß bei der konventionellen Oldham-Kupplung die Gleitreibung im Verhältnis bzw. proportional zu einem Ansteigen der Drehzahl der Eingangswelle zunimmt. Um den vorstehend erwähnten Nachteil zu überwinden, wurde bereits eine Oldham-Kupplung vorgeschlagen, die ein hin- und hergehendes ebenes Lager enthält, das zwischen einem Zwischenblock und sowohl der Eingangs- als auch der Ausgangswelle angeordnet ist (siehe das offengelegte japanische Gebrauchsmuster Nr. 161,445/79) ·

Die vorgeschlagene Oldham-Kupplung ist lediglich mit einer

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Anzahl von Nadelwalzen als Lagermittel aufgebaut, die auf den Käfigen angeordnet sind. Infolgedessen haben die Lagermittel die Tendenz, herabzufallen, wenn die'Kupplung in einer anderen Ausrichtung als in der vertikalen Richtung montiert ist. Selbst wenn sie in der vertikalen Richtung montiert ist, besteht die Gefahr, daß die Lagermittel aufgrund der Zentrifugalkraft, die durch eine erhöhte Drehzahl verursacht wird, von dem Zwischenblock gelöst werden.

Kurz zusammengefaßt soll mit der vorliegenden Erfindung ein Lagerblock zur Verfügung gestellt werden, der jeder Kompressionsbelastung wie auch jeder Spannungsbelastung in einem gleichen Ausmaß zufriedenstellend standhalten kann, und der darüber hinaus jede hohe schwimmende Belastung ohne irgendeinen wesentlichen Betrag an Deformation aufnehmen kann.

Außerdem soll mit der vorliegenden Erfindung eine Oldham- bzw. Universalkupplung zur Drehmomentübertragung zur Verfügung gestellt werden, welche den vorstehenden Lagerblock als. einen wesentlichen Bauteil enthält und eine glatte, stoßfreie sowie sanfte Drehmomentübertragung mittels belasteter Kugeln und Spurstangen sicherstellt, wobei diese belasteten Kugeln innerhalb des Lagerblocks umlaufen können.

Weiterhin soll mit der vorliegenden Erfindung ein Lagerblock zur Verfugung gestellt werden, der Käfige enthält, die mittels Feststellschrauben fest an dem Lagerblock befestigt sind, und zwar derart, daß die Kugeln innerhalb des Lagerblocks ohne irgendeine Gefahr der Verschiebung oder sonstigen Verlagerung der Käfige und ohne irgendeine Gefahr des Herab- bzw. Herausfallens der Kugeln während des Betriebs umlaufen.

Schließlich soll mit der vorliegenden Erfindung ein Lager-

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block zur Verfügung gestellt werden, der eine hohe Steifigkeit und eine lange Lebensdauer bzw. eine langanhaltende Dauerhaftigkeit unabhängig von irgendeiner ihm verliehenen Vorbelastung hat und der darüber hinaus eine ausgezeichnete Empfindlichkeit für ein zu übertragendes Drehmoment sicherstellt (d. h. einen bemerkenswerten Unterschied in der Drehmomentübertragung zwischen dynamischer Reibung und statischer Reibung).

Endlich soll mit der vorliegenden Erfindung eine Oldham- bzw. Universalkupplung zur Drehmomentübertragung, in welcher der Lagerblock vorgesehen ist, zur Verfugung gestellt . werden, worin die belasteten Kugeln unabhängig von irgendwelchen Betriebspositionen der Eingangswelle wie auch der Ausgangswelle in der Horizontalrichtung, in der Vertikalrichtung oder in geneigter Richtung ständig mittels der Käfige in dem Lagerblock gehalten werden, und worin darüber hinaus das Rotationsdrehmoment■ohne irgendwelche Schwankungen in der Winkelgeschwindigkeit zufriedenstellend von der Eingangswelle zur Ausgangswelle übertragen wird.

Zur Erzielung der vorstehend angegebenen Vorteile bzw. Ziele der Erfindung wird erfindungsgemäß ein Lagerblock zur Drehmomentübertragung vorgeschlagen, der im wesentlichen folgendes umfaßt: einen Lagerblockkörper in der Form eines rechteckigen Parallelepipeds, der zwei rechteckige bzw. quaderförmige Ausnehmungen hat, und zwar eine an seiner Vorder- und eine an seiner Rückseite, wobei sich diese Ausnehmungen rechtwinklig zueinander erstrecken und auf ihrer Innenwand eine Mehrzahl von im wesentlichen halbkreisförmigen (im Querschnitt) Rollrillen für belastete Kugeln haben, eine Mehrzahl von Kugellöchern für nichtbelastete Kugeln, die außenseitig von den Rollrillen für belastete Kugeln angeordnet sind und sich parallel zu den Rollrillen für belastete Kugeln durch den Lagerblockkörper

erstrecken, und ringförmige Vorsprünge, die erhaben auf beiden Stirnseiten des Lagerblockkörpers vorgesehen sind, Spurschafte bzw. -stangen, die seitlich verschiebbar durch die jeweiligen rechteckigen bzw. quaderförmigen Ausnehmungen in letztere eingefügt sind und eine Mehrzahl von Rollrillen für belastete Kugeln haben, die auf ihren Seitenwänden ausgebildet sind, wobei diese erwähnten.Rollrillen für belastete Kugeln in Übereinstimmung mit den halbkreisförmigen Rollrillen für belastete Kugeln angeordnet sind, welche sich in den rechteckigen bzw. quaderförmigen Ausnehmungen des Lagerblocks befinden, sowie Käfige, die fest an dem Boden der rechteckigen bzw. quaderförmigen Ausnehmungen des Lagerblockkörpers befestigt sind und eine Mehrzahl von Schlitzen haben, die in Übereinstimmung mit den Rollrillen für belastete Kugeln angeordnet sind, Seitenabdeckungen, welche fest an beiden Stirnseiten des Lagerblockkorpers befestigbar sind und deren Innenwand mit einer ringförmigen Rille in Übereinstimmung mit dem ringförmigen Vorsprung auf der Stirnseite des Lagerblockkorpers und mit einer Mehrzahl von sich radial erstreckenden, die Bewegungsrichtung der Kugeln umkehrenden U-förmigen Rillen ausgebildet ist, und eine Anzahl von Kugeln, die eine hinter der anderen durch die sich in Längsrichtung erstreckenden zylindrischen Hohlräume, welche sowohl durch die RoIlrillen für belastete Kugeln in den rechteckigen bzw. quaderförmigen Ausnehmungen des Lagerblockkorpers als auch durch die Rollrillen für belastete Kugeln auf den Seitenwänden der Spurstangen bzw. -Schafte begrenzt sind, die sich radial erstreckenden, die Bewegungsrichtung der Kugeln umkehrenden Nuten und die Kugellöcher für nichtbelastete Kugeln hindurch angeordnet sind, wobei diese Kugeln durch eine Verschiebebewegung der jeweiligen Spurstangen bzw. -schafte umgewälzt werden.

■ Außerdem wird gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden

Erfindung eine Oldham- bzw. Universalkupplung für eine Drehmomentübertragung zur Verfügung gestellt, welche den vorstehenden Lagerblock, als eine wesentliche Komponente derselben enthält, worin dieser betriebsmäßig sowohl mit einer Eingangswelle als auch mit einer Ausgangswelle derart verbunden ist, daß der Bodenteil einer Spurstange bzw. eines Spurschafts, die bzw. der seitlich verschiebbar durch eine rechteckige bzw. quaderförmige Ausnehmung des Lagerblockkörpers an der Vorderseite desselben in letzteren eingefügt ist, fest mit der Eingangswelle verbunden ist, während der Bodenteil einer anderen Spurstange bzw. eines anderen Spurschafts, die bzw. der seitlich verschiebbar durch' eine andere rechteckige bzw. quaderförmige Ausnehmung des Lagerblockkörpers auf. der Rückseite desselben in letzteren eingefügt ist, fest mit der Ausgangswelle verbunden ist.

Die vorstehenden sowie weitere Ziele und vorteilhafte Merkmale der vorliegenden Erfindung seien nachfolgend anhand einer in den Figuren der Zeichnung dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung näher erläutert; es zeigen: ■ ·

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine Oldham-Kupplung zur > gleichgerichteten bzw. in allen Richtungen glei

chen Drehmomentübertragung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Aufsicht - auf die Oldham-Kupplung zur gleichgerichteten

bzw. in allen Richtungen gleich erfolgenden Drehmomentübertragung der Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Hauptkomponenten der Oldham-Kupplung zur gleichgerichteten

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bzw. in allen Richtungen gleichen Drehmomentübertragung, die in einem auseinandergenommenen Zustand dargestellt ist;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht.eines.Lagerblockkörpers der Oldham-Kupplung nach der Erfindung, wobei die Käfige hiervon entfernt worden sind;

Fig. 5 eine Vorderansicht einer Seitenabdeckung, die fest an einer Stirnseite des Lagerblockkörpers

für die Oldham-Kupplung nach der Erfindung zu befestigen ist; °

Fig. 6 eine rückwärtige Ansicht der Seitenabdeckung der Fig. 5, die die Konfiguration der Innenwand der

selben zeigt, und zwar zusammen mit einer Teilschnittansicht längs der Linie Y-Y;

Fig. 7 eine. Teilschnittansicht eines Lagerblocks für die Oldham-Kupplung nach der Erfindung, welche

einen Umlauf der Kugeln durch den Lagerblock veranschaulicht, und zwar in einem vergrößerten Maßstab; und

Fig. 8 eine Querschnittsansicht eines Käfigs für die Oldham-Kupplung nach der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung sei nunmehr in näheren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung beschrieben, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.

Es sei zunächst auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen, wonach ein Lagerblock, der mit 1o bezeichnet ist, vorzugsweise mittels der Verfahrensschritte des Bearbeitens eines

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Stahlblockmaterials zur Konfiguration eines rechteckigen Parallelepipeds, das eine Vorderseite 11 und eine Rückseite 12 hat, dann des Herausarbeitens von rechteckigen Nuten. 13 und 14, die sich rechtwinklig relativ zu den Vor-5· der- und Rückseiten 11 und 12 erstrecken, und schließlich des Herausarbeitens einer Mehrzahl von Rollrillen 15, 16, 17 und 18 für belastete Kugeln auf den inneren Wänden der rechteckigen Ausnehmungen 13 und 14 in einer symmetrischen Beziehung bzw. Anordnung, hergestellt wird.

Weiter wird der Lagerblock 1o mittels Drehbankbearbeitung zu einer vorbestimmten axialen Länge zugeschnitten, und danach werden ringförmige Vorsprünge 19 und 19V auf beiden Stirnseiten zum Zwecke des Führens einer Anzahl von Kugeln durch Bearbeitung ausgebildet.

Als nächstes werden vier Löcher 22, 23, 24 und 25 für nichtbelastete Kugeln axial durch die bzw. zwischen den Stirnflächen 2o und 21 gebohrt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Radiallinien, die sich durch die Rollrillen 15, 16, 17 und 18 für belastete Kugeln wie auch durch die Kugellöcher 22, 23, 24 und 25 für nichtbelastete Kugeln erstrecken, einen Winkel im .Bereich von 35 bis 45° zwischen benachbarten Rollrillen bzw. Kugellöehern einschließen, und außerdem ist die radial innerste Wand der Kugellöcher 22, 23, 24 und 25 für nichtbelastete Kugeln tangential zum äußeren Umfang der ringförmigen Kugelf ührungsvorsprünge 19 und 19' angeordnet.

Dann werden die geneigten offenen Enden 26 und 27 unter einem Neigungswinkel von 7o bis 9o° entlang den äußeren Rändern der jeweiligen rechteckigen Nuten 13 und 14 des Lagerblocks 1o auf der Vorder- und Rückseite desselben aus-. gebildet.

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Auf beiden Seitenflächen 2o und 21 (vordere und rückwärtige Fläche) des Lagerblocks 1o sind Gewindelöcher 28, 29 und 3o vorgesehen, in die Befestigungsschrauben zum festen Befestigen von Seitenabdeckungen eingeschraubt werden. 5

Als nächstes sei darauf hingewiesen, daß mit 31 und 31' je eine Seitenabdeckung bezeichnet ist, die fest an der vorderen und rückwärtigen Stirnfläche 2o und 21 des Lagerblocks to befestigt werden. Die Seitenabdeckungen 31 und 31' sind vorzugsweise aus einer Druckgußlegierung oder aus Kunststoffmaterial durch Druckguß oder ein Spritzgußverfahren hergestellt.

Die Seitenabdeckungen 31 und 31' haben innere Flächen 32 und 33, auf denen ringförmige Führungsrillen 34 und 34' vorgesehen sind, die genau den ringförmigen Kugelfuhrungsvorsprüngen 19 und 19" auf dem Lagerblock 1o entsprechen (siehe Fig. 6).

Es sei darauf hingewiesen, daß die Tiefe der ringförmigen Kugelführungsrillen 34 und 34' die gleiche Abmessung wie die Höhe der ringförmigen Kugelfuhrungsvorsprünge 19 und 19' hat.

Als nächstes werden U-förmige Rillen 35, 36, 37, 38, 35', 36', 37' und 38' für die Umkehr der Bewegungsrichtung der Kugeln durch Fräsbearbeitung unter Verwendung eines Fräsers herausgearbeitet, der im wesentlichen die gleiche Konfiguration hat, wie sie die ü-förmigen Rillen 35 bis 38 und 35' bis 38' haben, welche sich radial unter dem gleichen Neigungswinkel erstrecken, unter dem sich die Linien erstrecken, die durch die Rollrillen für belastete Kugeln und die Löcher für nichtbelastete Kugeln durchgehen (siehe Fig. 6).

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Dann werden die unteren geneigten offenen Enden 39 und der Seitenabdeckungen 31 und 31' zwischen den U-förmigen Nuten 36 und 38, welche die Bewegungsrichtung der unteren Kugeln umkehren, mit einem, zwischen denselben eingeschlossenen Winkel im Bereich von 7o bis 9o° vorgesehen, wobei die unteren geneigten offenen Enden 39 und 4o generell durch Fräsbearbeitung bearbeitet bzw. herausgearbeitet werden .

Weiterhin haben die Seitenabdeckungen 31 und 31* gebohrte Löcher 41, 42 und 43, durch die Befestigungsschrauben 83 hindurchgesteckt werden, um sie fest an den Vorder- und Rückseiten 2o und 21 des Lagerblocks Io zu befestigen.

Mit 44 ist ein Käfig bezeichnet, der durch Biegen eines Stahlblechs zu einer polygonalen Konfiguration geformt ist, und dieser Käfig 44 hat Schlitze, die in der Axialrichtung herausgepreßt bzw. -gestanzt sind.

Der Käfig 44 ist so aufgebaut, daß sich die obere Fläche 45 des polygonalen Aufbaus parallel zu der flachen bzw. glatten Oberfläche des Lagerblocks 1o erstreckt, während die oberen geneigten Seiten 46 und 47 wie auch die unteren geneigten Seiten 48 und 49 zwischen den vertikalen Seitenflächen 5o und 51 vorgesehen sind; die sich in Längsrichtung erstreckenden Schlitze 52, 53, 54 und 55 sind auf bzw. in den geneigten Seiten in einer solchen Weise ausgebildet, daß ein Herabfallen von Kugeln 84 durch diese Schlitze verhindert wird, und darüber hinaus sind Zungenteile 56 und 57 vorstehend an beiden Enden der jeweiligen Schlitze (siehe Fig. 3 und 8) vorgesehen.

Mit 58 sind Bohrlöcher auf der Oberseite des Käfigs 44 bezeichnet, durch die Einstell- bzw. Befestigungsschrauben 86 zum Zwecke des festen Befestigens des Käfigs 44 an der

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Innenwand des Lagerblocks 1o hindurchgesteckt werden.

Mit 59 ist eine Käfigplatte bezeichnet, die aus einer langgestreckten Stahlplatte hergestellt ist und die Bohrlöcher 61 aufweist, durch die Feststellschrauben 85 gesteckt werden, welche in die offenen Endteile des Lagerblocks 1o eingeschraubt werden, so daß die unteren Enden 87 und 88 mittels eines Teils dieser Käfigplatte 59 niedergedrückt bzw. an den Lagerblock .angedrückt werden (siehe Fig. 1).

Mit 7o ist eine Spurstange bezeichnet (der Begriff Spurstange wird zusammenfassend für die Begriffe Spurschiene, Spurschaft, Spurstange ο. dgl. verwendet), die erhöhte Teile 71 hat, welche sich auf beiden Seiten derselben in der Längsrichtung erstrecken. Oberhalb und unterhalb dieser erhöhten Teile 71 sind halbkreisförmige Rillen 72 vorgesehen, die als Rollrille für belastete Kugeln dienen, während im vorderen und rückwärtigen Teil der Spurstange 7o Bohrlöcher 73 vorgesehen sind,.die auf der Mittellinie

2o. derselben angeordnet sind.

Wie in Fig. 2 veranschaulicht ist, wird der Bodenteil bzw. der untere Teil 74 der Spurstange 7o in einen vertieften Teil 76 des Flansches 81 einer Eingangswelle 74 eingesetzt bzw. -gepaßt und dann fest an letzterem mittels Schrauben 77 befestigt, die durch die Bohrlöcher 73 hindurchgesteckt werden.

Auf' der anderen Seite wird der Bodenteil bzw. der untere Teil 74' der Spurstange 7o" in einen vertieften Teil 79 des Flansches 82 der Ausgangswelle 78 eingefügt bzw. -gepaßt und dann mittels Schrauben 7o fest an letzterer in der gleichen Weise wie vorstehend erwähnt, befestigt.

Die Bauteile, die den Lagerblock für die Drehmomentubertra-

gung gemäß der vorliegenden Erfindung, bilden, sind in der oben beschriebenen Weise ausgebildet und aufgebaut. Es sei darauf hingewiesen, daß die Teile, Flächen o. dgl., deren Bezugszeichen mit einem Strich versehen ist, denjenigen entsprechen, deren Bezugszeichen nicht mit einem Strich versehen sind, und umgekehrt, so daß jeweils im allgemeinen zur Vermeidung von Wiederholungen nur eines dieser Teile, eine dieser Flächen o. dgl. erläutert ist. Nun sei der Zusammenbau der Bauteile nachstehend in näheren Einzelheiten beschrieben.

Zunächst wird der Käfig 44 in den Lagerblock 1o eingefügt und dann an der Bodenwand des Lagerblocks Io sowohl an_sder vorderen als auch an der rückwärtigen Seite desselben durch Anziehen der Feststellschrauben 86 befestigt, die durch die Bohrlöcher 78 des Käfigs 44 hindurchgesteckt werden.

Weiter wird der Käfig 44 zusätzlich dadurch auf bzw. in dem Lagerblock Io gehalten, daß die Endteile 87 und 88 des Käfigs 44 mit Hilfe der Käfigplatten 59 niedergedrückt bzw. an den Lagerblock angedrückt werden.

Andererseits wird die eine Seitenabdeckung 31 mittels der Feststellschrauben 83 an der Stirnfläche des Lagerblocks 1o befestigt. Welche Stirnfläche etc; jeweils gemeint ist, ist insbesondere aus der Fig. 3 zu ersehen, aus deren perspektivischer Darstellung sich die jeweilige Zuordnung und Anordnung der einzelnen Bauteile entnehmen läßt. 3o

Als nächstes wird eine vorbestimmte Anzahl von Kugeln 84 aufeinanderfolgend durch die Kugellöcher 22, 23, 24 und 25 für ηichtbelastete Kugeln eine nach der anderen eingefügt, und nach Beendigung des Beladens mit Kugeln wird die andere Seitenabdeckung 31' befestigt. Auf diese Weise

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ist der Zusammenbau des Lagerblocks beendet (aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß es sich jeweils um den Einbau von zwei Käfigen mit je zwei Seitenabdeckungen etc. handelt).

Aufgrund der Tatsache, daß die belasteten Kugeln, die verlagerbar in den sich in Längsrichtung erstreckenden hohlen zylindrischen Zwischenräumen, welche durch die Rollrillen für die belasteten Kugeln auf dem Lagerblock 1o begrenzt sind, gehalten werden, und die Spurstangen 7o und 7o', die durch den Lagerblock hindurchgehend in diesen eingefügt sind, eine genügende Fähigkeit haben, sowohl Kompressionsbelastungen wie auch Spannungsbelastungen zu widerstehen, haben diese eine ausgezeichnete Verschiebebeweglichkeit bei hoher Genauigkeit, sowie aufgrund der Tatsache, daß die jeweiligen Spurstangen, die durch den Lagerblock hindurchgehend eingefügt sind, vier Rollrillen für belastete Kugeln haben, welche symmetrisch angeordnet sind, sowie aufgrund der Tatsache, daß darüber hinaus die belasteten Kugeln in einem Kontaktwinkel von 45° relativ zur Horizontalachse gehalten werden, wird als Gesamtergebnis erzielt, daß der Lagerblock nach der Erfindung eine gleichgerichtete bzw. nach allen Richtungen gleiche Belastungsaufnahmefähigkeit hat.

Als nächstes sei darauf hingewiesen, daß dann, wenn der in der oben beschriebenen Weise aufgebaute Lagerblock z. B. als Kupplung in praktischen Gebrauch genommen wird, der Bodenteil 74 der Spurstange 7o in die Ausnehmung 76 des Flansches 81 der Eingangswelle 75 eingesetzt wird, und dann werden diese beiden Teile mittels zwei Schrauben 77, die von der Seite der Spurstange her eingesetzt werden, fest miteinander verbunden.

Weiter wird der Bodenteil 74' der Spurstange 7o' in die Ausnehmung 79 des Flansches 82 der Ausgangswelle 78 einge-

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fügt, und dann werden diese beiden Teile mittels zweier Schrauben 80, die von der Seite der Spurstange her eingeschraubt werden, in der gleichen Weise wie vorstehend dargelegt, fest miteinander verbunden.

Dann wird die angebaute Spurstange der Eingangswelle 75 bzw. des Eingangsschafts 75 in den vorderen Teil 11 des Lagerblocks eingefügt, während die andere angebaute Spurstange 7o' der Ausgangswelle 78 bzw. des Ausgangsschafts 78 in den rückwärtigen Teil 12 des Lagerblocks eingefügt wird. Auf diese Weise sind alle vorgesehenen Zusammenbauvorgänge vollendet.

Nun sei nachstehend die Übertragung eines Drehmoments von der Eingangswelle über den Lagerblock auf die Ausgangswel-Ie beschrieben.

Wenn ein Drehmoment von der Eingangswelle 75 mittels der straff am Flansch 78 der Eingangswelle 75 befestigten Spurstange auf den Lagerblock 1o übertragen wird, bewirkt der Lagerblock 1o eine seitliche Verschiebebewegung relativ zu der Spurstange 7o auf der Seite der Eingangswelle wie auch relativ zu der Spurstange 7o' an der Ausgangswelle 78, so daß eine Mittenversetzung zwischen denselben kornpensiert wird, wodurch das Drehmoment zufriedenstellend auf die Ausgangswelle 78 übertragen wird.

Im einzelnen wird, wenn sich die Eingangswelle 75 dreht, der vordere Teil 11 des Lagerblocks 1o gedreht, während er sich seitlich entlang den Seitenwänden der Spurstange 1o verschiebt, und zwar mit Hilfe der belasteten Kugeln 84, die in den sich in Längsrichtung erstreckenden zylindrischen Hohlräumen enthalten sind, welche durch die Rollnuten für belastete Kugeln der rechteckigen Ausnehmung 13 begrenzt sind, während der rückwärtige Teil 12 des Lager-

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blocks Io gleichzeitig gedreht wird, wobei er sich seitlich entlang den Seitenwänden der Spurstange 7ο¹ mit Hilfe der belasteten Kugeln 84 in der rechteckigen Ausnehmung 14 verschiebt. Auf diese Weise wird das Drehmoment auf die Ausgangswelle 78 übertragen.

Wenn sich der vordere und rückwärtige Teil 11 und 12 des Lagerblocks seitlich entlang der Seitenwände der Spurstangen 7o und 7ο¹ zusammen mit den Kugeln 84, die in den rechteckigen Ausnehmungen 13 und 14 gehalten werden, verschieben, wird ein Rollen der Kugeln 84 bewirkt, die in den sich in Längsrichtung erstreckenden zylindrischen Hohlräumen enthalten sind, welche durch die halbkreisförmigen Rillen 72 der jeweiligen Spurstangen 7o und 7o' ebenso wie durch die Führungsrollrallen 15 bis 18 für belastete Kugeln begrenzt sind, und bei diesem Rollen werden die Kugeln 84 entlang den Schlitzen 52 bis 55 des Käfigs 44 geführt, der zum Halten der Kugeln 84 dient, dann werden die Kugeln 84 mittels der Zungenteile 56 oder 57 an beiden Enden der ieweiligen Schlitze 52 bis 55 angehoben bzw. in eine Umlenkbahn geführt, so daß sie in den die Kugelbewegungsrichtung umkehrenden U-förmigen Rillen 37' auf der Seitenabdecl'ung 31' verlagert werden, und danach bewegen sie sich durch die Kugellöcher 24 für nichtbelastete Kugeln in dem Lagerblock 1o (siehe Fig. 7).

Da der Lagerblock 1o und die Spurstangen in einem Kontaktwinkel von 45° mit den Kugeln 84, die eine hinter der anderen in den vier Rillen 72 angeordnet sind, in VMr kk on takt gebracht sind, wird sichergestellt, daß der La<. 'block nach der Erfindung eine gleichgerichtete bzw. nach allen Richtungen hin gleiche Belastungsauf riiihmef ähi nkeit hat (siohe Fig. 2) .

Eine alternative Anwenden·-.; des ' -μ r ■ ocks ·■ ·-·; t ?.. B.

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darin, daß die obere Spurstange 7o an ihrem einen Ende als ein Roboterfinger dient, wobei die obere Spurstange 7ο durch den Lagerblock 1o hindurchgehend in diesen eingefügt ist und der Lagerblock 1o seinerseits die untere Spurstange 7o' aufweist, die durch diesen hindurchgehend eingefügt ist. · -

Wenn der Lagerblock nach der Erfindung als eine Oldham- bzw. Universalkupplung angewandt wird, wird ein Drehmoment von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle übertragen, wobei kein Relativwinkel· zwischen ihnen verändert wird, und zwar unabhängig von jeder Anordnung, in der die Eingangswelle und die Äusgangswelle drehmäßig in der horizontalen Richtung oder in der vertikalen Richtung oder in irgendeiner geneigten Richtung gelagert sind, wobei die mittels der Käfige in dem Lagerblock gehaltenen Kugeln in der oben beschriebenen Weise zur Drehmomentübertragung beitragen.

Es sei darauf hingewiesen, daß, da der Käfig in dem Lagerblock in einer solchen Weise fest montiert ist, daß ein endloser Umlauf der Kugeln in dem Lagerblock ermöglicht wird, keine Gefahr einer Verschiebung oder sonstigen Verlagerung des Käfigs und eines Herausfaliens der Kugeln besteht. ■

Der Lagerblock nach der Erfindung hat insbesondere insofern vorteilhafte Merkmale, als ihm. eine Vorbelastung verliehen werden kann, ohne daß irgendeine Möglichkeit oder Gefahr einer unregelmäßigen oder falschen Bewegung der zugehörigen Bauteile besteht, und dadurch wird eine erhöhte Steifigkeit erzielt, die zu einer verlängerten Lauflebensdauer führt, sowie zu einem ausgezeichneten Ansprechen auf ein zu übertragendes Drehmoment (das ist ein beträchtlich hoher Unterschied zwischen statischer Reibung und dynamischer

Reibung) . '

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Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht lediglich auf die Anordnung beschränkt ist, bei welcher der Käfig wie auch die Käfigplatte mittels Befestigungs- bzw. Feststellschrauben auf bzw. in dem Lagerblock befestigt ist, sondern es können auch andere Befestigungseinrichtungen bzw. -mittel, wie ein Klebstoffmittel bzw. ein Klebstoff verwendet werden, der eine ausgezeichnete Klebkraft hat.

L e e r s e i t θ

Claims

\:_ -:. ·; i .::: ■· 3H6333 PATENTANWALT DlPL.-PHYsVJOHANNKS SPIHS WIDnNMAVKRSTRASSi; 4H · 8000 MÜNCHEN 22 TELEFON: (089) 226917 · TELEGRAM M^KURZANSCHRl FT: !'ATOMIC Mt)NCHhN THK-5O SP/BR HIROSHI TERAMACHI 34-8, Higashi-Tamagawa 2-chome Setagaya-ku Tokyo 158, Japan Lagerblock zur Drehmomentübertragung Patentansprüche

1./ Lagerblock zur Drehmomentübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß er im wesentlichen folgendes umfaßt: einen Lagerblockkorper (To) in der Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds, das zwei rechteckige bzw. quaderförmige Ausnehmungen (13, 14) hat, die sowohl in der Vorder- als auch in der Rückseite (11, 12) desselben ausgebildet sind, wobei sich die eine rechteckige bzw. quaderförmige Ausnehmung (13) an der Vorderseite (11) rechtwinklig relativ zu der anderen rechteckigen bzw. quaderförmigen Ausnehmung (14) an der Rückseite (12) erstreckt und die jeweiligen rechteckigen bzw. quaderförmigen'Ausnehmungen (13, 14) eine Mehrzahl von im wesentlichen halbkreisförmigen Rollrillen (15 bis 18) für belastete Kugeln in der Innenwand haben; eine Mehrzahl von Kugellöchern (22 bis 25)

für nichtbelastete Kugeln (84), die außenseitig von den Rollrillen' (15 bis 18) für belastete Kugeln (84) angeordnet sind und sich durch den Lagerblockkörper (1o) parallel zu den'Rollrillen (15 bis 18) für belastete Kugeln (84) erstrecken, und ringförmige Kugelführungsvorsprünge (19, 19'), die auf beiden Stirnseiten (2o, 21) des Lagerblockkörpers (1o) vorgesehen sind, Spurstangen (7o, 7ο¹), die verschiebbar durch die jeweiligen rechteckigen bzw. quaderförmigen Ausnehmungen (13, 14) in letztere eingefügt sind, wobei auf den Seitenwänden der Spurstangen (7o, 7o') eine Mehrzahl von Rollrillen (72) für belastete Kugeln (84) ausgebildet ist, und wobei diese Rollrillen (72) für belastete Kugeln (84) in Übereinstimmung mit den halbkreisförmigen Rollrillen (15 bis 18) für belastete Kugeln (84), welche sich in den rechteckigen bzw. quaderförmigen Ausnehmungen (1-3,* 14) des L'agerblockkörpers (1o) befinden angeordnet sind, Käfige (44) , die fest an dem Boden der rechteckigen bzw. quaderförmigen Ausnehmungen (13, 14) des Lagerblockkörpers (1o) befestigt sind, wobei diese Käfige

(44) eine Mehrzahl von Schlitzen (52 bis 55) haben, die in Übereinstimmung mit den Rollrillen (15 bis 18) für belastete Kugeln (84) angeordnet sind, Seitenabdeckungen (31, 31¹), die fest an beiden Stirnseiten (2o, 21) des Lagerblockkörpers (1o) befestigbar sind, wobei die innenseiti- ge Wand dieser Seitenabdeckungen (31, 31') mit einer ringförmigen Rille (34, 34') in Übereinstimmung mit den ringförmigen Vorsprüngen (19, 19') auf den Stirnseiten (2o, 21) des Lagerblockkörpers (1o) ausgebildet ist, sowie mit einer Mehrzahl von sich radial erstreckenden, die Bewegungsrichtung der Kugeln (84) umkehrenden U-förmigen Rillen (35 bis 38, 35.' bis 38'), und eine Anzahl von Kugeln (84), die beweglich eine hinter der anderen durch die sich in Längsrichtung erstreckenden zylindrischen Hohlräume, welche sowohl durch die Rollrillen (15 bis 18) für belastete Kugeln (84) in den rechteckigen bzw. quaderförmigen Aus-

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nehmungen (13, 14) des Lagerblockkörpers (1o) als auch durch die Rollrillen (72) für belastete Kugeln (84) auf den Seitenwänden der Spurstangen bzw. -schienen (7o, 7o') begrenzt sind, durch die sich radial erstreckenden,die Bewegungsrichtung der Kugeln (84) umkehrenden U-förmigen Rillen (35 bis 38, 35" bis 38¹) und durch die Kugellöcher (22 bis 25) für nichtbelastete Kugeln (84) angeordnet sind, wobei die Kugeln (84) durch seitliche Verschiebebewegung der jeweiligen Spurstangen (7o, 7o') umgewälzt werden. .

2. Lagerblock zur Drehmomentübertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier Rollrillen (15 bis 18) für belastete Kugeln (84) in einer symmetrischen Beziehung bzw. Anordnung vorgesehen sind.

3. Lagerblock zur Drehmomentübertragung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenabdeckungen (31, 31') aus Druckgußlegierung oder Kunststoffmaterial ausgebildet sind.

4. Lagerblock zur Drehmomentübertragung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (52 bis 55) der jeweiligen Käfige (44) eine Breite haben, die merklich kleiner als der Durchmesser der Kugeln (84) ist, und daß Zungenteile (56, 57) an beiden Enden der jeweiligen Schlitze (52 bis 55) vorgesehen sind.

5. Lagerblock zur Drehmomentübertragung nach einem der Ansprüche 1 bis. 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Vorsprünge (19, 19') auf den Stirnseiten (2o, 21) des Lagerblockkörpers (1o) im wesentlichen den gleichen Radius haben, den die sich radial erstreckenden, die Bewegungsrichtung der Kugeln (84) umkeh-

'-" ·^:· 3H6333

renden U-förmigen Rillen (35 bis 38, 35' bis 38') auf den Seitenabdeckungen (31, 31') haben.

6- Anwendung eines Lagerblocks nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Drehmomentübertragung, gekennzeichnet durch eine Oldham- bzw. Universalkupplung zur Drehmomentübertragung, die einen Lagerblock als ein wesentliches Bauteil derselben enthält, wobei dieser Lagerblock betriebsmäßig sowohl mit einer Eingangswelle (75) als auch mit einer Ausgangswelle (78) derart verbunden ist, daß der " Bodenteil· (74) einer Spurstange (7o), die verschiebbar durch eine rechteckige bzw. quaderförmige Ausnehmung (13) des Lagerblocks in letzteren an der Vorderseite (11) eingefügt ist, fest mit der Eingangswelle (75) verbunden ist, während der Bodenteil (74*) einer anderen Spurstange (7ο¹), die verschiebbar durch eine andere rechteckige bzw. quaderförmige Ausnehmung (14) des Lagerblocks an der Rückseite (12) desselben in letzteren eingefügt ist, fest mit der Ausgangswe^e (78) verbunden ist; wobei der .Lagerblock im wesentlichen folgendes umfaßt: einen Lagerblockkörper (1o) in der Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds, das zwei rechteckige bzw. quaderförmige Ausnehmungen (13, 14) hat, die sowohl in der Vorder- als auch in der Rückseite (11, 12) desselben ausgebildet sind, wobei sich die eine rechteckige bzw. quaderförmige Ausnehmung (13) an der Vorderseite. (11) rechtwinklig reiativ zu der anderen rechteckigen bzw. quaderförmigen Ausnehmung (14) an der Rückseite (12) erstreckt und die jeweiligen rechteckigen bzw. quaderförmigen Ausnehmungen (13, 14) eine Mehrzahl von im wesentlichen halbkreisförmigen Rollrillen (15 bis 18) für belastete Kugeln in der Innenwand haben; eine Mehrzahl von Kugellöchern (22 bis 25) für nichtbelastete Kugeln (84), die außenseitig von den Rollrillen (15 bis 18) für belastete Kugeln (84) angeordnet sind und sich durch den Lagerblock-

35- körper (To) parallel zu den Rollrillen (15 bis 18) für be-

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lastete Kugeln (84) erstrecken, und ringförmige Kugelführungsvorsprünge (19, 19"), die auf beiden Stirnseiten (2o, 21) des Lagerblockkörpers (1o) vorgesehen sind, Spurstangen (7o, 7o'), die verschiebbar durch die jeweiligen.rechteckigen bzw. quaderförmigen Ausnehmungen (13, 14) in letztere eingefügt sind, wobei auf den Seitenwänden der Spurstangen (7o, 7o') einer Mehrzahl von Rollrillen (72) für belastete Kugeln (84) ausgebildet ist, und wobei diese Rollrillen (72) für belastete Kugeln (84) in übereinstimmung mit den halbkreisförmigen Rollrillen (15 bis 18) für belastete Kugeln (-84)-, welche sich in den rechteckigen bzw. quaderförmigen Ausnehmungen (13, 14) des Lagerblockkörpers (1o) befinden, angeordnet sind, Käfige (44), die fest an dem Boden der rechteckigen bzw. quaderförmigen Ausnehmungen (13, 14) des Lagerblockkörpers (1o) befestigt sind, wobei diese Käfige (44) eine Mehrzahl von Schlitzen (52 bis 55) haben, die in Übereinstimmung mit den Rollrillen (15 bis 18) für belastete Kugeln (84) angeordnet sind, Seitenabdeckungen (31, 31')f die fest an beiden Stirnseiten (2o,

21) des Lagerblockkörpers (1o) befestigbar sind, wobei die innenseitige Wand dieser Seitenabdeckungen (31, 31') mit einer ringförmigen Rille (34, 34') in Übereinstimmung mit den ringförmigen Vorsprüngen (19, 19') auf den Stirnseiten (2o, 21) des Lagerblockkörpers (1o) ausgebildet ist, sowie mit einer Mehrzahl von sich radial erstreckenden, die Bewegungsrichtung der Kugeln (84) umkehrenden U-förmigen Rillen (35 bis 38, 35' bis 38'), und eine Anzahl von Kugeln (84), die beweglich eine hinter der anderen durch die sich in Längsrichtung erstreckenden zylindrischen Hohlräume, welehe sowohl durch die Rollrillen (15 bis 18) für belastete • Kugeln (84) in den rechteckigen bzw. quaderförmigen Ausnehmungen (13, 14) des Lagerblockkörpers (1o) als auch durch die Rollrilleh (72) für belastete Kugeln (84) auf den Seitenwänden der Spurstangen bzw.· -schienen (7o, 7o') begrenzt sind, durch die sich radial erstreckenden, die Be-

wegungsrichtung der Kugeln (84) umkehrenden U-förmigen RiI-' len (35 bis 38, 35¹ bis 38') und durch die Kugellöcher (22 bis 25) für nichtbelastete Kugeln (84) angeordnet sind_r wobei die Kugeln (84) durch seitliche Verschiebebewegung der jeweiligen Spurstangen (7o, 7ο¹') umgewälzt werden.

7. Anwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß in der Oldham- bzw. Universalkupplung zur Drehmomentübertragung die Spurstange (7θ/ 7ο¹) in eine Ausnehmung (76, 79) eines Planschteils "(81, 82) der Eingangswelle (75) und/oder der Ausgangswelle (78) eingesetzt bzw. -gepaßt und mit letzterer fest mittels Schrauben (77/. 8o) verbunden ist.