DE3139934A1

DE3139934A1 - Rolling contact bearing for longitudinal movements

Info

Publication number: DE3139934A1
Application number: DE19813139934
Authority: DE
Inventors: Erika Messerschmidt; Walter Reith; Lothar Walter
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1981-10-08
Filing date: 1981-10-08
Publication date: 1983-04-28

Abstract

A rolling contact bearing (2) for longitudinal movements consists of a sleeve-shaped cage (8), which has at least one radially continuous, longitudinally extending opening (9) and load-transmitting rolling elements (10) arranged one behind the other in the said opening, and of a rail or rails (13) covering the opening(s) (9) radially at the outside and having a radially inward-pointing, axially extending groove-shaped raceway (14) for the load-transmitting rolling elements (10) and a radially outward-pointing outer surface (15) bevelled from its centre towards its two longitudinal ends and supported in the bore (3) of a housing (1) or the like. To make the rolling contact bearing (2) insensitive to bending of the shaft (6) and provide it with a relatively great bearing capacity, the rail (13) is designed to be elastically flexible in the longitudinal and circumferential direction. <IMAGE>

Description

Wälzlager für Längsbewegungen Rolling bearings for longitudinal movements

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager für Längsbewegungen, das im Oberbegriff des Anspruches 1 angegeben ist.The invention relates to a rolling bearing for longitudinal movements, which in the preamble of claim 1 is specified.

Ein Wälzlager für Längsbewegungen der genannten Art ist bekannt, bei dem starre Schienen für die lastübertragenen Wälzkörper in einem mehr oder weniger elastischen Käfig eingebaut sind, damit sich diese durch elastisches Nachgeben der Wände der Öffnungen des Käfigs entsprechend der Schiefstellung der Welle geringfügig verlagern und einstellen können (DE-PS 1 575 608). Die Schienen dieses Wälzlagers sind übrigens an ihrer Außenfläche zu ihren beidseitigen Enden hin abgeschrägt, so daß diese durch Kippen in der Bohrung des Gehäuses kleine Schiefstellungen der Welle in Längsrichtung ausglei- chen können. Ein Nachteil dieses bekannten Wälzlagers besteht darin, daß die rillenförmige Laufbahn der relativ starren Schienen immer geradlinig ausgerichtet bleibt, so daß sich bei Wölbung und Durchbiegung der Welle noch eine gefährliche Oberlastung der lastübertragenden Wälzkörper ergeben kann. Insbesondere haben Wälzkörper für große Belastungen relativ lange Schienen, damit diese eine genügend große Anzahl von lastübertragenden Wälzkörpern im hülsenförmigen Käfig aufnehmen können. Bei in Betrieb vorkommenden Durchbiegungen der Welle trägt aber nur ein Teil der Wälzkörper unter den langen starren Schienen.Das bekannte Wälzlager für Längsbewegungen hat in diesem Fall eine zu kleine Tragfähigkeit.A roller bearing for longitudinal movements of the type mentioned is known in the rigid rails for the load-transferring rolling elements in one more or less elastic cage are built in so that they can be resiliently yielded by the Walls of the openings of the cage slightly according to the inclination of the shaft be able to relocate and adjust (DE-PS 1 575 608). The rails of this rolling bearing are incidentally beveled on their outer surface towards their ends on both sides, so that this by tilting in the bore of the housing small misalignments of the Shaft in longitudinal direction be able to. One downside to this known rolling bearing is that the groove-shaped raceway of the relatively rigid Rails always remain aligned in a straight line, so that when they buckle and bend the shaft still result in a dangerous overload of the load-transferring rolling elements can. In particular, rolling elements have relatively long rails for high loads, so that this has a sufficiently large number of load-transmitting rolling elements in the sleeve-shaped Can accommodate cage. If the shaft deflects during operation but only part of the rolling elements under the long rigid rails. The familiar In this case, rolling bearings for longitudinal movements have too low a load-bearing capacity.

Der in Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager für Längsbewegungen der genannten Art zu schaffen, welches gegenüber kleinen Durchbiegungen der Welle unempfindlich ist und trotz Durchbiegung der Welle eine relativ große Tragfähigkeit aufweist.The invention characterized in claim 1 is therefore the object based on creating a rolling bearing for longitudinal movements of the type mentioned, which is insensitive to small deflections of the shaft and despite deflection the shaft has a relatively large load capacity.

Mit der Ausgestaltung nach der Erfindung wird erreicht, daß die einzelnen Schienen des hülsenförmigen Käfigs mit Laufbahnen für die lastübertragenden Wälzkörper ausgestattet sind, die sich sowohl der Wölbung der Welle in Längsrichtung der Schienen als auch der Wölbung der Welle in Umfangsrichtung biegeelastisch anpassen. Auf diese Weise übertragen sämtliche in den Laufbahnen der Schienen rollenden Wälzkörper auch dann eine Belastung, wenn sich die Welle schiefstellt und infolge Biegung wölbt. Falls es sich um ein Wälzlager mit mehreren am Umfang des Käfigs eingebauten Schienen handelt, werden sich also die Schienen mehr oder weniger in einer senkrecht auf der Lagerachse stehenden Längsebene oder in einer tangentialen, d. h. in Umfangsrichtung liegenden Längsebene biegen, und zwar je nachdem, ob sich die Schienen innerhalb der Ebene des auf die Welle wirkenden Biegemomentes oder weiter außerhalb davon befinden. Dabei können auch lange Schienen mit vielen lastübertragenden Wälzkörpern trotz Wellenbiegung und Wellenschiefstellung verwendet werden.With the embodiment according to the invention it is achieved that the individual Rails of the sleeve-shaped cage with raceways for the load-transferring rolling elements are equipped that reflect both the curvature of the shaft in the longitudinal direction of the rails as well as the curvature of the shaft in the circumferential direction in a flexible manner. To this In the same way, all of the rolling elements rolling in the tracks of the rails are also transmitted then a load when the shaft tilts and warps as a result of bending. If it is a rolling bearing with several rails built into the circumference of the cage acts, so the Rails more or less in one longitudinal plane perpendicular to the bearing axis or in a tangential, d. H. Bend in the circumferential direction of the longitudinal plane, depending on whether the rails within the plane of the bending moment acting on the shaft or further outside of it. Long rails with many load-transferring parts can also be used Rolling elements are used despite shaft bending and shaft misalignment.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous further developments of the invention are set out in the subclaims marked.

Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 2 wird erreicht, daß die elastische Biegenachgiebigkeit der Schiene an der Stelle des Schwächungseinschnittes im Verhältnis zu den übrigen Abschnitten der Schiene besonders groß ist.With the embodiment according to claim 2 it is achieved that the elastic Flexibility of the splint at the point of the weakening incision in proportion is particularly large to the remaining sections of the rail.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 weist auf eine Möglichkeit hin, mit wenigen Schwächungseinschnitten auszukommen, denn die Schwächungseinschnitte befinden sich in der Mitte der Schiene, d. h. dort, wo die Schiene ihre größte Dicke aufweist also (ohne Schwächungseinschnitt) ihre größte Biegesteifigkeit hätte.The embodiment according to claim 3 indicates a possibility get by with a few weakening incisions, because the weakening incisions are in the middle of the rail, i.e. H. where the rail is at its greatest thickness thus has its greatest flexural rigidity (without a weakening incision).

Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 4 wird erreicht, daß die Schiene an der Stelle der paarweise gegenüberliegend angeordneten Schwächungseinschnitte eine optimal große Biegenachgiebigkeit aufweist.With the embodiment according to claim 4 it is achieved that the rail at the location of the weakening incisions arranged opposite one another in pairs has an optimally great flexibility.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 5 bewirkt schließlich, daß der Durchmesser der Wälzkörper sowohl dem Querschnittsprofil der rillenförmigen Laufbahn der Schienen als auch dem Querschnittsprofil der zugehörigen längsverlaufenden Rille der Welle äußerst eng angepaßt werden kann, ohne daß sich schädliche Verklemmungen der Wälzkörper bei Schiefstellung bzw. Biegung der Welle zwischen Laufbahn und Rille ergeben. Aufgrund dieser engen Schmiegung der Wälzkörper in der Laufbahn der Schiene und der Rille besitzt das Wälzlager für Längsbewegungen eine große Tragfähigkeit, insbesondere bei Übertragung von Momentbelastung zwischen Welle und Wälzlager.The embodiment according to claim 5 finally has the effect that the diameter the rolling elements both the cross-sectional profile of the groove-shaped raceway of the rails as well as the cross-sectional profile of the associated longitudinal Groove of the shaft can be adapted extremely tightly without damaging jamming the rolling elements in the event of a misalignment or bending of the shaft between the raceway and the groove result. Because of this tight fit of the rolling elements in the track of the rail and the groove, the rolling bearing has a large load-bearing capacity for longitudinal movements, especially when torque loads are transmitted between the shaft and the rolling bearing.

Das erfindungsgemäße Wälzlager für Längsbewegungen wird in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in den Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Wälzlager für Längsbewegungen mit zugehöriger Welle, welches in einem entlang der Linie A-A in Figur 2 geschnittenen Gehäuse eingebaut ist, Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie B-B durch das in Figur 1 gezeigte Wälzlager mit Gehäuse und Welle und Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt entlang der Linie C-C in Figur 1.The rolling bearing according to the invention for longitudinal movements is described in the following Description of an embodiment that is shown in the drawings, explained in more detail. 1 shows a plan view of a roller bearing for longitudinal movements with associated shaft, which is cut in a along the line A-A in FIG Housing is installed, Fig. 2 shows a cross section along the line B-B through the Rolling bearing shown in FIG. 1 with housing and shaft and FIG. 3 shows a partial Longitudinal section along the line C-C in Figure 1.

Mit 1 ist in Figur 1 ein Gehäuse und mit 2 ein in der zylindrischen Bohrung 3 des Gehäuses 1 festgesetztes Wälzlager für Längsbewegungen bezeichnet. Wie in Figur 1 deutlich zu sehen, ist das Wälzlager 2 an seinen in der Zeichnung unteren Ende durch eine ringförmige Schulter 4 des Gehäuses 1 und an seinem gegenüberliegenden, in der Zeichnung oberen Ende durch einen in eine Ringnut der Bohrung 3 eingesetzten Sprengring 5 im Gehäuse 1 axial festgehalten.With 1 in Figure 1 is a housing and with 2 in the cylindrical Bore 3 of the housing 1 designated rolling bearing for longitudinal movements. As can be clearly seen in Figure 1, the rolling bearing 2 is at its in the drawing lower end by an annular shoulder 4 of the housing 1 and at its opposite, upper end in the drawing by an annular groove the snap ring 5 used in the bore 3 is axially held in the housing 1.

Das Wälzlager 2 für Längsbewegungen umgibt die zylindm rische Welle 6. In der Welle 6 sind zwei im Querschnitt kreisabschnittförmige längsverlaufende Rillen 7 eingearbeitet, welche sich gegenseitig diametral gegenüberliegen.The roller bearing 2 for longitudinal movements surrounds the cylindrical shaft 6. In the shaft 6 are two longitudinally extending circular segments in cross section Incorporated grooves 7, which are mutually diametrically opposed.

Das Wälzlager 2 hat einen hülsenförmigen Käfig 8, welcher radial durchgehende, gleichmäßig am Umfang verteilte, längsverlaufende Öffnungen 9 aufweist. In jeder öffnung 9 sind in Reihe hintereinander angeordnete, lastübertra gene Wälzkörper 10 eingebaut, die im vorliegenden Fall kugelig ausgebildet sind. An den längsseitigen Enden je der Öffnung 9 schließen sich in an sich bekannter Weise Rückfuhrbahnen 11 mit in diesen angeordneten unbelasteten Wälzkörpern 12 an, so daß eine in sich geschlossene Reihe von Wälzkörpern 10,12 im Käfig 1 geführt ist In jeder Öffnung 9 des Käfigs 8 ist eine Schiene 13 radial von außen eingesetzt, welche die betreffende Offnung 9 radial nach außen abdeckt. Die Schiene 13 be sitzt eine radial nach innen weisende rillenförmige Laufbahn 14, deren Längsschnitt in Figur 3 dargestellt ist. Außerdem hat jede Schiene 13 eine radial nach außen weisende, sich in der Bohrung 3 des Gehäuses 1 abstützende Außenfläche 15, welche von ihrer Mitte zu ihren beiden längsseitigen Enden hin abgeschrägt ist, d. h. die im Längsschnitt vorhandene Kontur der Außenfläche 15 der Schiene 13 ist, wie in Fig. 3 gezeigt, dachförmig geformt.The roller bearing 2 has a sleeve-shaped cage 8, which is radially continuous, Has longitudinal openings 9 distributed uniformly on the circumference. In each Opening 9 are arranged in series one behind the other, lastübertra gene rolling elements 10 installed, which are spherical in the present case. On the long sides The ends of each opening 9 close in a known manner return paths 11 with arranged in these unloaded rolling elements 12, so that one in itself closed row of rolling elements 10,12 in the cage 1 is performed in each opening 9 of the cage 8, a rail 13 is inserted radially from the outside, which the relevant Opening 9 covers radially outward. The rail 13 be seated radially inward pointing groove-shaped raceway 14, the longitudinal section of which is shown in FIG. In addition, each rail 13 has a radially outwardly facing, in the bore 3 of the housing 1 supporting outer surface 15, which from its center to both of them longitudinal ends is bevelled, d. H. the in longitudinal section existing contour of the outer surface 15 of the rail 13, as shown in Fig. 3, roof-shaped.

Die aus einem elastischen Werkstoff, z. B. Federstahl oder Kunststoff, gefertigte Schiene 13 ist in Längsrichtung und Umfangsrichtung elastisch biegsam ausgebildet. Zu diesem Zweck besitzt jede Schiene 13 im vorliegenden an ihren beiden umfangsseitigen Kanten 16 je einen bis zur rillenförmigen Laufbahn 14 reichenden Schwächungseinschnitt 17. Die Schwächungseinschnitte 17 der beiden Kanten 16 sind in Umfangsrichtung gegenseitig gegenüberstehend angeordnet, so daß die Schiene 13 an der Stelle der zwei in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Schwächungseinschnitte 17 in Längs- und Umfangsrichtung äußerst biegeelastisch ausgebildet ist.Made of an elastic material, e.g. B. spring steel or plastic, manufactured rail 13 is elastically flexible in the longitudinal direction and circumferential direction educated. For this purpose, each rail 13 has in the present case on both of them circumferential edges 16 each extending up to the groove-shaped track 14 Weakening incision 17. The weakening incisions 17 of the two edges 16 are arranged opposite one another in the circumferential direction, so that the rail 13 at the location of the two circumferentially opposite weakening incisions 17 is designed to be extremely flexible in the longitudinal and circumferential directions.

Aus der Darstellung in Figur 2 ist zu ersehen, daß die in der Zeichnung obere Schiene 13 und die untere Schiene 13 des Wälzlagers 2 jeweils in Reihe hintereinander angeordnete lastübertragende Wälzkörper 10 aufweisen, welche in den gegenüberliegenden längsverlaufenden Rillen 7 der Welle 6 abrollen. Die Rillen 7 haben einen kreisabschnittförmigen Querschnitt, welcher der Kontur der kugeligen Wälzkörper 10,12 eng angepaßt ist. Auf diese Weise ist die Welle 6 über die Wälzkörper 10,12 sowohl in radialer Richtung als auch in tangentialer Richtung, also gegenüber Verdrehen bei Momentbelastung zwischen Welle 6 und Wälzlager 2, spielfrei im Wälzlager 2 gelagert.From the illustration in Figure 2 it can be seen that in the drawing upper rail 13 and the lower rail 13 of the roller bearing 2 each in series one behind the other arranged load-transmitting rolling elements 10, which in the opposite Roll off the longitudinal grooves 7 of the shaft 6. The grooves 7 have the shape of a segment of a circle Cross section which is closely matched to the contour of the spherical rolling elements 10, 12. In this way, the shaft 6 is via the rolling elements 10, 12 both in the radial direction as well as in the tangential direction, i.e. against twisting under moment load between shaft 6 and roller bearing 2, mounted without play in roller bearing 2.

Bei radialer Belastung des Gehäuses 1 in Richtung des Pfeiles 18 in Figur 1 kann sich die Welle 6, wie in der Zeichnung im übertriebenen Maßstab angedeutet, derart durchbiegen, daß die längsverlaufende Rille 7 der Welle 6 eine Krümmung aufweist und außerdem gegenüber der Bohrung 3 des Gehäuses 1 schiefgestellt ist. Im vorliegenden Belastungsfall wird die Schiefstellung der Welle 6 durch Kippen der oberen und unteren Schiene 13 in der Bohrung 3 des Gehäuses 1 und die Krümmung bzw. Wölbung der Welle 6, welche in Umfangsrichtung der Schiene 13 wirkt, durch biegeelastisches Ausweichen der Schienen 13 an der durch die Schwächungseinschnitte 17 geschwächten Stellen der Schiene 13 selbsttätig ausgeglichen.With radial load on the housing 1 in the direction of arrow 18 in Figure 1, the shaft 6, as in the Drawing in the exaggerated Scale indicated, bend in such a way that the longitudinal groove 7 of the shaft 6 has a curvature and is also tilted with respect to the bore 3 of the housing 1 is. In the present load case, the inclination of the shaft 6 is caused by tilting of the upper and lower rails 13 in the bore 3 of the housing 1 and the curvature or curvature of the shaft 6, which acts in the circumferential direction of the rail 13, through flexurally elastic evasion of the rails 13 on the through the weakening incisions 17 weakened points of the rail 13 automatically compensated.

Die in Figur 2 dargestellte rechte und linke Schiene 13 besitzt in ihrer rillenförmigen Laufbahn 14 lastübertragende Wälzkörper 10, welche auf der zylindrischen Mantelfläche der Welle 6 in Längsrichtung abrollen. Bei Belastung des Gehäuses 1 in der in Fig. 1 dargestellten, mit dem Pfeil 18 angedeuteten Richtung wird die in der Zeichnung linke Schiene 13 radial belastet und überträgt somit die radiale Belastung über Wälzkörper 10 auf die Welle 6.The right and left rails 13 shown in FIG their groove-shaped raceway 14 load-transmitting rolling elements 10, which on the roll the cylindrical surface of the shaft 6 in the longitudinal direction. Under pressure of the housing 1 in the direction shown in FIG. 1, indicated by the arrow 18 the left rail 13 in the drawing is loaded radially and thus transmits the radial load on the shaft 6 via rolling elements 10.

Dabei kann sich die in Längs- und Umfangsrichtung elastisch biegsame Schiene 13, insbesondere an ihrer durch die Schwächungseinschnitte 17 geschwächten Stelle innerhalb der senkrecht auf der Welle 6 stehenden, durch die Schiene 13 gehenden Längsmittenebene durchbiegen.In this case, the elastically flexible in the longitudinal and circumferential directions Rail 13, in particular at its weakened by the weakening incisions 17 Place within the perpendicular to the shaft 6, going through the rail 13 Bend the longitudinal center plane.

Außerdem kann diese Schiene 13 auf der Mitte ihrer Außenfläche 15 etwas kippen, so daß sämtliche unter dieser Schiene 13 in der Laufbahn 14 abrollenden Wälzkörper 10 Last übertragen.In addition, this rail 13 can be on the middle of its outer surface 15 tilt slightly so that all rolling under this rail 13 in the track 14 Transferring rolling elements 10 load.

Das oben beschriebene Wälzlager für Längsbewegungen ist konstruktiv abänderbar. Zum Beispiel können lediglich die in Figur 2 gezeigte obere und untere Schiene 13, welche jeweils in einer längsverlaufenden Rille 7 der Welle 6 angeordnete Wälzkörper 10 aufweisen und dementsprechend Momentbelastung der Welle 6 aufnehmen, in Längs- und Umfangsrichtung elastisch biegsam ausgebildet sein. Die in der Zeichnung (Fig. 2) rechts und links im Käfig 8 eingebauten Schienen 13 können aus einem relativ starren Werkstoff bestehen und außerdem ohne Schwächungseinschnitte und/oder ohne zu den längsseitigen Enden hin abgeschrägte Außenfläche (mit glattzylindrischer Außenfläche) gefertigt sein. Die in der Zeichnung rechts und links eingebauten Schienen 13 nehmen nämlich lediglich radial tragende Wälzkörper 10 auf, diese erhalten im vorliegenden Belastungsfall eine relativ kleine Belastung, so daß hier die Gefahr der Oberlastung einzelner Wälzkörper 10 unter der Schiene 13 nur in geringem Maße besteht.The rolling bearing for longitudinal movements described above is constructive changeable. For example, only the upper and lower shown in FIG Rail 13, which each in a longitudinal groove 7 of the Have shaft 6 arranged rolling elements 10 and corresponding torque load of the shaft 6, designed to be elastically flexible in the longitudinal and circumferential directions be. The rails built into the cage 8 on the right and left in the drawing (FIG. 2) 13 can consist of a relatively rigid material and also without weakening incisions and / or without an outer surface sloping towards the longitudinal ends (with a smooth cylindrical Outer surface). The rails installed on the right and left in the drawing 13 take namely only on radially supporting rolling elements 10, these received in present load case a relatively small load, so that here the danger the overloading of individual rolling elements 10 under the rail 13 only to a small extent consists.

Anstelle der kugeligen Wälzkörper 10,12 können übrigens bei entsprechender Ausbildung der rillenförmigen Laufbahnen 14 der Schienen 13 und der längsverlaufenden Rillen 7 der Welle 6 auch gewölbte oder zylindrische Rollen im Wälzlager eingebaut sein.Instead of the spherical rolling elements 10, 12, by the way, with the appropriate Formation of the groove-shaped raceways 14 of the rails 13 and the longitudinal ones Grooves 7 of the shaft 6 also have arched or cylindrical rollers built into the rolling bearing be.

Claims

Rolling Bearings for Longitudinal Movements Patent Claims pSX Rolling Bearings for Longitudinal Movements on a shaft, consisting of a sleeve-shaped cage, which has at least one radial continuous, lengthways opening and in this one behind the other arranged in a row, Has load-transmitting rolling elements, and one the opening (s) radially outward covering rail (s) with a radially inward facing, axially extending, Groove-shaped raceway for the load-transmitting rolling elements and one radially after outward-facing, bevelled from their center to both of their longitudinal ends, in the bore of a housing or the like. Supporting outer surface, characterized in that that at least one rail (13) is elastically flexible in the longitudinal and circumferential directions is trained.

2. Rolling bearing according to claim 1, characterized in that the rail (13) on at least one of its two peripheral edges (16) with one or several, at most, up to the groove-shaped track (14) reaching weakening incisions (17) is provided.

3. Rolling bearing according to claim 2, characterized in that at least one of the weakening incisions (17) is arranged in the middle of the rail (13).

4. Rolling bearing according to claim 2 or 3, characterized in that each a weakening incision (17) on the two circumferential edges (16) of the rail (13) is attached and these two weakening incisions (17) extend in the circumferential direction are arranged opposite.

5. Rolling bearing according to one of the preceding claims, characterized in that that the loaded rolling elements (10) of the rail (13) in a longitudinal groove (7) of the shaft (6) are arranged continuously.