DE1812600A1

DE1812600A1 - Lagerkonstruktion

Info

Publication number: DE1812600A1
Application number: DE19681812600
Authority: DE
Inventors: Bernard Adinoff
Original assignee: North American Rockwell Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1967-12-14
Filing date: 1968-12-04
Publication date: 1969-07-03
Also published as: GB1241966A; US3502380A

Description

Lagerkonstruktion

Lagerkonstruktionen. für die liockenr/elle bei von Hocken betätigten Bremsen erforderten in der bisherigen Ausführung eine periodische Schmierung, um sie in einem guten Zustand zu halten. liine der bewährten Formen solcher bekennten Lagerkonstruktionen für eine Bremsriockenwelle ist in der Ü.J.Patentschrift Nr.2.923 579 beschrieben. In dieser Ausführung ist die Eoclceriwelle aus i.ietall in im Abstand befindlichen aus Eylon gebildeten Lagern drehbar gelagert. Bei normalen Betriebsverhältnissen solcher Lager ist jedoch für die Au fr echt erhaltung- einer guten Bremsbetatigung eine periodische Schmierung erforderlich, da Feuchtigkeit und Schmutz in die Lager gelangen und das Schmiermittel aus den La^orn auslaufen kann. Eine Lagerschmierung ist nicht nur durch die erforderlichen Arbeitjsaeiten und Materialien für die eigentliche Schmierung, sondern auch durch die Ausfallzeit des Fahrzeuges, welches mit einer solchen Bremse versehen, ist, sehr teuer. Bei der großen Zahl von Lagern, die bei Jedem Fahrzeug geschmiert

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BAi ORIQINAL

werden müssen, kann die Schmierung des Nockenwellenlagers versäumt werden. V/enn das Nockenwellenlager· der Bremse nicht nach Vorschrift periodisch geschmiert wird, kann eine Funktionsstörung der Bremse auftreten, in erster Linie in Folge von übermäßiger Reibung und letzlich durch Festfressen, was ein Schleifen und u.U. ein 'Überhitzen der Bremse an dem, Lager verursacht. Die Konstruktionen von geschmierten Lagern sind außerdem teuer, da Abdichtungen vorzugehen sind, um Wasser und Schmutz abzuhalten und das Soüiaiermittel am Ausfließen zu hindern. Solche Dichtungen werden jedoch mit der Zeit zerstört, wodurch ein weiteres Instandhaltungsproblem auftritt.

Die Erfindung beseitigt alle diese Schwierigkeiten durch die Schaffung einer-verbesserten. Lagerkonstruktion, die die Notwendigkeit für eine Schmierung und Abdichtung während einer langen störungsfreien Betriebszeit ohne Instandhaltung vollständig beseitigt. Demgemäß ist es ein Eauptgegenstand der Erfindung,.eine verbesserte Lagerkonstruktion für eine Nockenwelle einer Bremse ohne Dichtung zu schaffen, die keine Schmierung erfordert..

Kin weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine verbesserte Lagerkonstruktion für eine Eockenwelle einer Bremse, in der die Nockenwelle in einem starren synthetischen Kunststoff- ^ körper gelagert ist und von diesem durch eine Hülse aus Kunststoff isoliert ist, die. auf der Nockenwelle befestigt ist und sich in tragender Berührung in einer Bohrung in dem Kunststoff körper befindet»

Ein spezieller Gegenstand der Erfindung ist eine verbesserte Lagerkonstruktion für eine Nockenwelle einer Bremse, in der die Nockenwelle in einem Körper aus Nylon oder dgl=, gelagert und von diesem durch eine Hülse aus Delrin (einem thermo- . plastischen Harz von der allgemeinen Formel .£-(-.OOH2--)nJ, das von der Firma E.I.DU PONT DE KEMOUES & Co.bezogen werden

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kann) oder dgl. isoliert ist, die auf der Nockenwelle befestigt und drehbar in dem Hylonkörper gelagert ist, so daß die Drehbewegung zwischen der Außenseite der Delrinhülse einerseits und der Bohrung in dem Hylonkörper andererseits stattfindet.

Diese und andere Gegenstände der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser sind:

Fig.1 eine teilweise ochnittdarstellung längs einer Ebene, die durch die Littellinien der Achse und der Nockenwelle gebildet ist, die die Erfindung bei einer Bremse mit fliegender Nockenwelle zeigt, Λ

Fig.2 eine teilweise Schnittdarstellung der Anordnung der Fig.1 in einer Ebene, die durch die Achse der Nockenwelle und rechtwinklig zu der Sciinittebene der Fig.1 verläuft, d.h. im wesentlichen längs der Linie 2-2 der Fig.1,

Fig.J eine teilweise Sclinittdarstellung,ähnlich der an dem rechten Ende der Fig.2, die ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,

Fig.4 eine Ansicht, ähnlich der der Fig.3, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bei einer im wesentlichen | starr gelagerten nockenwelle einer Bremse zeigt,

Fig.5 eine teilweise geschnittene Ansicht, die das Äußere der Kockenwellenlager der Fi₀-.A- zeigt und

Fig.6 ein Schnitt durch das I^ockenv/ellenlager der Fig.4.

In den Fig.1 und 2 ist die Erfindung bei einem Ausführungsbeispiel einer durch .,ocicen betätigten Bremse mit fliegender

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Nockenwelle gezeigt. Derartige Bremsen haben eine Nockenwelle 10, die sich frei durch eine vergrößerte Öffnung 12 in einer Spinne 14 erstreckt, die bei 16 an dem Achsträger , oder Gehäuse 18, z.B. durch Schweißen, befestigt ist. Ein Nocken 20 ist mit dem Schaft 22 der Nockenwelle 10 aus einem Stück hergestellt oder an seinem Ende befestigt. Gemäß Fig.2 befindet sich der Nocken 20 zwischen einem Rollenpaar 24 und 26, das auf den angrenzenden Bremsbackenarmen 28 und 30 der nicht vollständig gezeigten geschwenkten Bremsbacken drehbar gelagert ist.

Gemäß Fig.2 ist das dem Nocken 20 abgewandte Ende des Schaftes 22 der Nockenwelle 10 der Reihe nach mit einer radial sich erstreckenden Schulter 32, einem zylindrischen Teil 34 und einem kerbverzahnten Teil 36 ausgeführt. Der Außendurchmesser des kerbverzahnten Teiles 36 ist nicht größer als der Außendurchmesser des zylindrischen Teils Auf dem zylindrischen Teil 34 ist mit axialer Anlege an die radiale Schulter J>2 durch einen Press- oder Festsitz eine Kunststoffhülse 38 befestigt, die vorzugsweise aus Delrin oder dgl. Kunststoffmaterial besteht. Die Hülse 38 kann entweder im Spritzguß- oder Strangpressverfahren hergestellt sein. Falls sie durch ein Spritzgußverfahren hergestellt ist, besteht sie aus Delrin Nr.500 und falls sie im Strangpressverfahren gefertigt ist,aus Delrin Nr.100. In einem praktischen Ausführungsbeispiel ist die Hülse 38 ca. 2 1/2 Zoll lang und sie hat eine Wandstärke von ca.0,05 Zoll. Die Toleranz des Außendurchmessers des Teiles 34 und des Innendurchmessers der Hülse 38 ist so gewählt, daß sich ein Festsitz bis ungefähr 0,1 Zoll ergibt. Durch dies£ Konstruktion ist sichergestellt, daß die Delrinhülse 38 auf der Nockenwelle 10 bei der Betätigung der Bremse fest sitzen bleibt. Während Delrin wegen seiner hohen Bruchfestigkeit, Biegefestigkeit, Zähigkeit und Elastizität über einen weiten Temperaturbereich sowie wegen seiner guten Maßbeständigkeit bei der Anwesenheit von Feuchtigkeit, seiner Formänderung

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.durch Wärme erst bei hohen Temperaturen und wegen seiner guten Abriebfestigkeit bevorzugt wird, können andere Kunststoff materialien für Lager, wie beispielsweise Nylon und Teflon, für bestimmte Anwendungen geeignet sein.

Die Hülse 38 ist in der Bohrung 40 des Nockenwellenlagers 42 drehbar,gelagert. Das Nockenwellenlager 42 ist vorzugsweise aus .Nylon oder ugl₀ hergestellt. Seine Bohrung 40 ist zylindrisch und so dimensioniert, daß ihr ausgeführter innerer Durchmesser um den Betrag von 0,006 Zoll größer ist als der maximale Außendurchmesser der Hülse 38, wenn diese auf dem Wellenteil 34- aufgesteckt ist. Diese Ausführung sieht das notwendige freie Spiel der Hülse 38 in der Bohrung 40 vor, um sicherzustellen, daß eine Drehbe- Λ

wegung nur zwischen der Hülse 38 und dem Lager 42 stattfinden kann und nicht auch zwischen der Hülse 38 und dem Wellenteil 34. Die Schwierigkeiten sind in der Verwendung von Nylon mit Metall und Nylon mit Nylonlagern enthalten, wie sie in der U.S.Patentschrift 2.675 283 beschrieben sind, werden somit vermieden.

Das Nockenwellenlager 42 ist mit einem in radialer Richtung vergrößerten Flansch 44 ausgeführt, der eine segementförmige äußere Kugelfläche 46 hat. Diese Außenfläche paßt mit den sich ergänzenden inneren kugelförmigen Flächen 48 und 50 zusammen, mit denen die Tragarme 52 und 54 des Nockenwellenlagers ausgeführt und die durch eine Schraube 56 \ an einem Flansch 58 befestigt sind, der seinerseits mit dem Achsträger 18 verbunden ist und von diesem hervorsteht.

Der Bremshebel 60 hat eine innere Kerbverzahnung und ist auf dem kerbverzahnten Ende 36 der Nockenwelle 10 in üblicher Weise befestigt. Ebenso ist der Hebel 60 an seinem gegenüberliegenden Ende in bekannter Weise mit dem Ausgangsteil eines nicht gezeigten auf dem Achsträger 18 angebrachten Bremsbetatigungsmotors verbunden»

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Im Betrieb leitet die Betätigung des Bremsmotors eine Kraft auf das andere Ende des Hebels 60 über, die ihn veranlaßt, die Nockenwelle 10 um ihre Achse -zu schwenken. Dadurch wird der Nocken 20 gedreht, was die Rollen 24 und 26 voneinander entfernt und die Bremsbacken mit der Bremstrommel in Eingriff bringt. Bei dieser Betätigung bleibt das Nockenwellenlager 42 in Bezug auf den Achswellenträger 18 in axialer und Umfangsrichtung fest stehen, während es sich leicht verkantet, um sich der seitlichen Nockenverschiebung anzupassen und die Hülse 38 bleibt im Bezug auf die Nockenwelle fest sitzen. Bedingt durch die Eigenschaften der synthetischen Lagerkunststoffe, wie z.B. Nylon und Delrin, bilden die in Eingriff stehenden zylindrischen Flächen der Hülse 38 und des Lager 42 ψ ein reibungsarmes Lager für die Nockenwelle 10, das keine Schmierung erfordert und sogar bei darin eingedrungener Feuchtigkeit, Schmutz und Salz einwandfrei arbeitet.

Erprobungen der in Fig.1 und 2 gezeigten Konstruktionen erbrachten den Nachweis, daß die Konstruktion bei über 500 000 Betätigungen ohne übermäßigen Verschleiß und ohne Schmierung zufriedenstellend arbeitet« Dies entspricht einer normalen Betriebszeit von ungefähr fünf Jahren.

Das Ausführungsbeispiel in Fig.3 ist in jeder Hinsicht dem Ausführungsbeispiel der Fig.1 und 2 gleich, mit der ^ Ausnahme, daß die Bohrung 40a des Nockenwellenlagers 42a gemäß Fig_o3 konisch ist. Diese Ausführung ist einfacher und billiger herzustellen und sie hat sich bei Erprobungen genau so gut erwiesen, wie die Form der zylindrischen Bohrung * gemäß Fig.2. Die Teile des Ausführungsbeispieles der Fig.3 sind der Einfachheit halber mit denselben Bezugsziffern wie die entsprechenden Teile des Ausführungsbeispieles der Fig.2, jedoch mit dem Zusatz "a", gekennzeichnet.

Das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Fig.4 bis 6 gezeigt. Hier erfolge "die Anwendung der ErfIn-

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dung bei einer mit einem Nocken betätigten Bremse des Typs, bei dem die Nockenwelle im wesentlichen bezüglich der Mittellinie starr gelagert ist, statt, wie in den ersten beiden Ausführungsbeispielen, fliegend gelagert zu sein. Solch eine Konstruktion für ein Nockenwellenlager ist in der vorerwähnten U.B.Patentschrift Nr.2.923 579 beschrieben.

Der Einfachheit halber sind die Teile des dritten Ausführungsbeispieles der Fig.4 bis 6 mit denselben Bezugsziffern wie die zugehörigen Teile des Ausführungsbeispieles der Fig.1 und 2, jedoch mit dem Zusatz "b", gekennzeichnet.

Gemäß Fig.4 bis 6 ist die Nockenwelle 10b angrenzend an den Nocken 20b mit einer radialen Schulter 62 ausgeführt. Auf dem Teil 66 der Nockenwelle 10b ist angrenzend an die Schulter 62 und auf ihrer dem Nocken 20b abgewandten Seite eine synthetische Kunststoffhülse 64 aufgesteckt. Die Hül- · se 64 ist vorzugsweise aus Delrin hergestellt und auf dem Teil 66 in einem festen Peßsitz aufgebracht. Die Hülse 64 ist in einem synthetischen Kunststofflager 68 drehbar, das in einer Durchgangsbohrung 7° in einer Nabe 72 der Spinne 14b befestigt ist.

Die mit einem Preßsitz in der Bohrung 70 befindliche Lagerhülse 68 ist mit der Spinne 14b und die mit einem Preßsitz || auf dem Teil 66 befindliche Hülse 64 ist mit der Nockenwelle 10b fest verbunden. Die Drehbewegung erfolgt zwischen den aufeinanderliegenden zylindrischen Flächen der Hülse und der Lagerhülse 68, wodurch ein reibungsarmes, abriebfestes Lager für die Nockenwelle 10b gegenüber der Spinne 14b geschaffen wird, das keine Schmierung benötigt.

Das gegenüberliegende Ende der Nockenwelle 10b ist, wie am besten aus Fig.6 hervorgeht, in gleicher Weise ausge-

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führt wie daß der Nockenwelle 10 des Ausführungsbeispieles der Fig.1 und 2. Es hat vorzugsweise eine Delrinhülse 38b, die auf der Nockenwelle mit einem Paßsitz mit Anlage an die radiale Schulter 32b aufgesteckt ist. Die Delrinhülse 38b ist drehbar in einem Nylonnockenwellenlager 42b gelagert, das in gleicher Weise, ausgeführt und befestigt ist wie das Nockenv/ellenlager 42 in dem Ausführungsbeispiel der Fig.1 und 2.

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Claims

Patentansprüche

1. Lagerkonstruktion, bei der eine starre Metallwelle ohne Schmiermittel in einem Lager angeordnet ist, dessen ringförmiger Teil eine durchlaufende, glatte, ringförmige Bohrung hat, wobei die «'/eile eine in die-.se passende ringförmige Lagerfläche trägt, welche von der Bohrung mit einer eine Drehung gestattenden Passung dicht umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerfläche von einer fest auf der Welle aufgebrachten Hülse gebildet wird.

2. Lagerkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Iviaterial der Hülse abriebfest ist und bei vorhandener Feuchtigkeit eine gute Maßhaltigkeit hat.

3... Lagerkonstruktion nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hülsenmaterial Delrin ist.

4. Lagerkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hülsenmaterial Nylon ist.

5. Lagerkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Teil abriebfest ist und bei vorhandener Feuchtigkeit eine gute Maßhaltigkeit hat.

6. Lagerkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das L-iaterial des ringförmigen Teiles !TyIon ist.

7. Lagerkonsbruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des ringförmigen Teiles Delrin ist.

8. Lagerkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das iaaberial der Hülse Deirin und das des ringförmigen Teiles !Nylon iüb.

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OHlHIlNAt

9ο Lagerkonstruklion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die .'/eile die Nockenwelle eines mit einem Nocken betätigten Bremsmechariismuses ist und daß der ringförmige Teil an einer Fahrzeugachse angebracht werden kann.

Lagerkonstruktion nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Teil und die Hülse sich an dem dem Nocken abgewandten Ende der Nockenwelle befinden und daß der ringförmige Teil eine für die Eigenfestigkeit ausreichende Wandstärke hat.

ο Lagerkonstruktion nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das material der Hülse Delrin und das Material des ringförmigen Teiles Nylon ist.

12. Lagerkonstruktion nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Teil und die Hülse sich an dem dem Nocken benachbarten Ende der Nockenwelle befinden und daß der ringförmige Teil in einer ringförmigen Bohrung in einem die Bremse tragenden Teil eines solchen Mechanismuses angebracht ist.

13. Lagerkonstruktion nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,daß das Material des ringförmigen Teiles Ii^lon und das Material der·Hülse Delrin ist.

14. Lagerkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Bohrung konisch und die Lagerfläche zylindrisch ist.

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