DE1915439A1

DE1915439A1 - Bremsscheibe fuer Scheibenbremse

Info

Publication number: DE1915439A1
Application number: DE19691915439
Authority: DE
Inventors: Bender John Robert
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1968-03-28
Filing date: 1969-03-26
Publication date: 1969-11-13
Also published as: GB1257388A; FR2004963A1

Description

Patentanwälte

Dr. Ing. H. N-gendanlc

Dipl. ''ng. !^:. i-jnuck Dip!, p-vu. W. Sdimitr 8 MUndien 15, ί so^srtsir.23 The Bendix Corporation fei. 53S05&S

Pisher Building ■

Detroit, Michigan/USA 26. März 1969

Anwaltsakte M-667

. Bremsscheibe für Scheibenbremse

Die Erfindung betrifft eine Bremsscheibe mit mehreren, ringförmig miteinander verbundenen Segmenten für eine Scheibenbremse.

Bremsscheiben mit ringförmig angeordneten Segmenten sind bereits bekannt zu dem Zweck, eine Wärmeausdehnung der einzelnen Segmente ohne störende Einwirkung auf die Nachbarsegmente zu ermöglichen. Die bekannten Bremsscheiben weisen jedoch stets den

daß
Nachteil auf,/sie bei plötzlichen Temperaturerhöhungen sich werfen und stark verschleißen. Dadurch wird die Bremswirkung und die Lebensdauer der Bremse wesentlich herabgesetzt. Je stärker sich die Segmente verziehen und je größer die Belagabnutzung ist, desto mehr werden die Wirksamkeit und Lebensdauer verkürzt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde die Bremsscheibe der oben geschilderten Art derart auszubilden, daß die Segmente eine sehr gute Nachgiebigkeit aufweisen, so daß eine wesentliche Eigenschaft zur Verringerung der Verschleißerscheinungen an den BremsScheibenelementen verbessert wird.

909 8 4 6/0579

Gemäß der Erfindung sind die sich radial erstreckenden Enden der einzelnen Segmente Jlängs ihrer gesamten Länge mit Nuten versehen und sind somit als hebelarmähnliche, flache und nicht unterstützte Abschnitte ausgebildet, die nach innen aufeinander zu gebogen werden, und daß die radialen äußeren Kanten der Segmente mit am Umfang sich erstreckenden weiteren Nuten versehen sind, in denen Verbindungsglieder angeordnet sind, deren Enden mit benachbarten Segmenten verbunden sind.

j ι

j t

!Die sich radial erstreckenden Nuten in den Vorder- und Kuckenden i

! I

j jedes Segmentes vermitteln hebelarmähnliche flache Abschnitte, j

j . j

ί die zusammengedrückt werden können. Diese Nachgiebigkeit der Vor- ·

I der- und Rückenden jedes Segmentes vermeidet das sogenannte "Ein- j

I-

!graben" des Segmentes an der Oberfläche der benachbarten Bremsscheibe, wodurch die Lebensdauer wesentlich vergrößert wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Bremsscheibe eine Keilnutverbindung an einer der Kanten der Segmente ,zwischen deren Enden auf, so daß die Bremsscheiben in axialer Richtung des abzubremsenden Rades verschiebbar sind, wobei die Enden der Verbindungsglieder im Bereich der Keilnutverbindung mit den Segmenten verbunden sind.

Dadurch wird der Vorteil vermittelt, daß beim Verbinden der Enden der Verbindungsglieder so nahe wie möglich an den Vorsprüngen der Keilnutverbindung, d.h. so nah wie möglich in der Mitte der Segmente, die Auswirkungen von Schrumpfungen möglichst gering gehalten sind. _.--/■

909846/0579

BAD ORiGINAU

, Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

I ■ -

i Pig- 1 einen Schnitt durch einen Teil einer symmetrisch aufge-

I bauten Radbremse gemäß der Erfindung,

Pig. 2 eine Seitenansicht eines Teils einer in Fig. 1 vorgesehenen rotierenden Bremsscheibe,

Fign. 3 bis 5 Schnitte längs der entsprechend bezeichneten Linien in Fig. 2.₃ -

Fig. 6 eine vergrößerte Seitenansicht eines aus drei Platten be- - stehenden Segmentes einer rotierenden Bremsscheibe gemäß - 2, .

• Pign. 7 und 8 Schnitte längs der entsprechend bezeichneten Lilien

i in Fig. 6,

; Fig. 9 einen Schnitt ähnlich Fig. 8 entsprechend einer weiteren

' Ausführungsform mit einem aus zwei Platten gebildeten

¹ Segment,

I Fig. Io eine Ansicht eines Abschnitts einer rotierenden Bremsj scheibe gemäß Fig. 1 entsprechend einer weiteren Aus-I . : , führungsform der Erfindung und

Pign. 11 und 12 Schnitte längs der entsprechend bezeichneten Linien in Pig. Io.

909846/0579

In Pig. 1 ist eine drehbare Radfelge Io auf einer ortsfesten Achse 12 und einem ortsfesten Bremsträger 14 angeordnet, der mit " der Achse in geeigneter Weise, beispielsweise durch nicht gezeigte Bolzen verbunden ist. Die Befestigung der Radfelge Io auf der Achse 12 sowie des Bremsträgers 14 auf der Achse 12 ist bekannt und wird daher nicht erläutert. Der Bremsträger weist mehrere Betätigungsvorrichtungen 16 für Druckmittel auf, von denen jede mit einer Schutzhülse 18 versehen ist, die in den Bremsträger eingeschraubt ist, und einen in der Schutzhülse gleitend angeordneten Kolben 2o aufweist. Ein Isolierstoffkörper 22 ist auf der Stirnseite des Kolbens mittels eines Gewindebolzens 24 befestigt, um die hydraulische Bremsflüssigkeit vor der beim Bremsen erzeugten Wärme zu schützen. Die Radfelge besteht aus zwei Abschnitten, die mittels Bolzen 25 miteinander befestigt sind und weist eine Nabe 26 und einen Kranz 28 auf, die mit Speichen 3o verbunden sind. Ein aus einem hülsenförmigen Abschnitt 3^ und einer ringförmigen Gegendruckplatte 36 bestehender Bremsträgerring 32 ist am Bremsträger 14 mittels mehrerer im Umfang auf Abstand verteilter Bolzen 38 befestigt.

Die dargestellte Bremse ist eine Scheibenbremse und besteht ferner aus mehreren rotierenden Bremsscheiben 4o, die mittels Keilnutverbindungen mit der Radfelge Io, beispielsweise eines Plugzeuges, verbunden sind, sowie aus feststehenden Bremsscheiben 42, die mittels Keilnutverbindungen an dem Abschnitt 34 des Bremsträgerrings 32 befestigt sind. Die rotierenden und feststehenden Bremsscheiben sind in axialer Richtung verschiebbar. Durch Reibungseingriff der feststehenden und rotierenden Bremsscheiben wird die

90984 6/0579

Bremskraft auf das Plugzeugrad ausgeübt. Mittels einer von der Betätigungsvorrichtung 16 beaufschlagten Druckplatte M werden die Brems scheiben ¹Io und 42 in Reibungseingriff gebracht, wobei die Gegendruckplatte 36 als Abstützung dient. Die Druckplatte 44, die feststehenden Bremsscheiben 42 und die Gegendruckplatte sind mit Reibbelägen 46 versehen.

Gemäß Pign. 2 bis 5» in denen die Bauweise der rotierenden Bremsscheiben 4o dargestellt ist, besteht jede Bremsscheibe aus mehreren ringförmig angeordneten Segmenten 5o mit einander gegenüberliegenden Flächen 52, einer radialen Innenkante 54, einer radialen Außenkante 56 und zwei im Winkel zueinander stehenden Enden 5 zwischen den Kanten. Ein Ausschnitt 6o einer Keilnutverbindung is an der Außenkante 56 zwischen den Enden 58 jedes Segments angeordnet. Jeder Ausschnitt greift axial verschiebbar in entsprechen· de Nasen am Innenumfang der Radfelge Io ein. Der Ausschnitt kann aber auch in der Radfelge und die Nase an der Außenkante jedes Segments 5o angeordnet sein.

Sich längs des Umfangs erstreckende' Nuten 52 sind in der Außenkante 56 Jedes Segmentes angeordnet und erstrecken sich von beiden Enden 58 zum Ausschnitt 60 jedes Segments. Mehrere Verbindungsglieder 64 sind innerhalb der Nuten 62 angeordnet und bilden die Verbindung der Segmente zu einer ringförmigen Scheibe. Die Enden 66 jedes Verbindungsgliedes sind mit den ringförmig benachbarten Segmenten Im wesentlichen an der Stelle des Ausschnittes 60 verbunden. Dadurch, daß man die Enden des Verbindungsgliedes so nah wie möglich an den Ausschnitten anordnet, d.h. so nah wie möglich in der Mitte Jedes Segments, werden die Auswirkungen eines Schrumpfens - 5 -

909846/0579

möglichst gering gehalten.

Zur Verringerung des Verschleisses der Segmente zur Vergrößerung ihrer Lebensdauer ist Jedes Segments 5o mit sich radial erstreckenden Nuten 7o versehen, die am Vorder- und Rückende 58 jedes Segmentes angeordnet sind. Diese Nuten 70 vermitteln einander gegenüberliegende, hebelarmähnliche flache Abschnitte 72, die aufeinander zu nach innen gebogen werden können. Dadurch erhalten die vorderen und hinteren Enden jedes Segments eine Nachgiebigkeit, die ein Eingraben in die Oberfläche der benachbarten Scheibenbremse verhindert, und somit die Lebensdauer durch Verschleißverringerung der Segmente wesentlich erhöht.

Die flachen Abschnitte 72 sind bei 74 geschlitzt und bilden eine querliegende Ausnehmung zusammen mit den Nuten 7o, die der entsprechenden querliegenden Ausnehmung des benachbarten Segmentes gegenüberliegt. Ein sich in Umfangsricntung erstreckendes Glied 76 von kreuzförmigem Querschnitt ist Jeweils zwischen zwei benachbarten Segmenten eingesetzt und erstreckt sich in die einander gegenüberliegenden querliegenden Ausnehmungen. Dadurch werden die Scherbeanspruchungen beim Bremsen aufgenommen.

Außer dem beschriebenen Ausführungsbeispiel mit einstückigem Segment 5o können auch gemäß den Pign. 6 bis 9 lamellenartige Segmente verwendet werden. Eine lamellenartige Bauwelse läßt eine thermische Ausdehnung zwischen .den Lamellen zu und weist ausgezeichnete selbstkompensierende Eigenschaften auf, wenn sie thermischen Schockbelastungen ausgesetzt wird, die Insbesondere zu

809846/0579

einem Verziehen und zu Verschleiß führen. Die selbstkompensierenden Eigenschaften vermitteln ein geringeres Verziehen und eine geringere Abnutzung und vermittein daher eine höhere Wirksamkeit der. Bremse sowie eine vergrößerte Lebensdauer. Außerdem weist die Lamellenbauweise seIbstdämpfende Eigenschaften auf, die Vibrationen im Fahrgestell gering halten. Verwendet man lamelliert· Segmente, so ist es fernerhin möglich, das Einfrasen der Nuten in dem Segment zu vermeiden.

Gemäß Fig. 6 bis 8 sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen jedoch mit einer vorgesetzten Eins versehen. Jedes Segment 15o besteht aus zwei äußeren Platten 151 und einer kleineren inneren Platte 153, wobei die Platten so angeordnet sind, daß sie die am Umfang liegenden Nuten 162 und die radialen Nuten bilden. Die äußeren Platten 151 sind mit einem Ausschnitt I6o für die Keilnutverbindung versehen, und die Abschnitte 172, die über die Kante der inneren Platte 153 vorstehen, vermitteln die einander gegenüberliegenden hebelarmähnlichen flachen Abschnitte, die zusammengedrückt werden können. Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß die innere Platte, die als Abstandshalter zwischen den äußeren Platten dient, zwei Löcher 177 aufweist, die zum Aufnehmen von Vorsprüngen 179 der äußeren Platten 151 dienen. Zwei Nieten 181 nahe der Enden des Segmentes und zwei Nieten neben dem Ausschnitt 16o erstrecken sich nur durch die äußeren Platten 151, um diese ζ usammenzuhälten. Mit dieser Bauweise vermeidet man oder verringert man wenigstens zu einem erheblichen Teil die Scherkräfte,

die an den Nieten angreifen.

909846/0579

Gemäß Flg. 9 kann auch eine Lamellenbauweise mit zwei Platten Verwendung finden. In dieser Bauweise sind die nebeneinanderliegenden äußeren Platten 251 an den Enden abgesetzt, um die radialen Nuten 27o und die einander gegenüberliegenden sich nach innen biegenden Abschnitte 272 zu bilden.

Die aus zwei Platten bestehende Bauweise hat den thermodynamischen Vorteil, daß nur eine Verbindungsfläche in der Mitte der. Dicke der Segmente angeordnet Ist. Dies läßt eine bessere Wärmeabführung in das die Wärme aufnehmende Bauteil zu, wodurch die Oberflächentemperaturen an der Reibfläche verringert werden. Dies wirkt auch Temperatursprüngen entgegen oder vermeidet sie, die in drellagigen Segmenten auftreten können. Ein weiterer Vorteil der Bauweise mit zwei Platten ist in der wirtschaftlichen Herstellung zu sehen, da nur zwei Stücke zu bearbeiten sind und die Nuten in die Oberflächen eingedrückt werden können.

Gemäß den Pign. Io bis 12 besteht" nach einem weiteren Ausführungs beispiel der Erfindung jede rotierende Bremsscheibe aus mehreren ringförmig angeordneten Segmenten 35o, von denen jede einander gegenüberliegende Flächen 352, eine radiale Innenkante 35^j eine radiale Außenkante 356 und zwei im Winkel angeordnete Enden 358 zwischen den Kanten aufweist. Ein Ausschnitt 360 für eine Keilnutverbindung ist an der Außenkante 356 zwischen den Enden 358 angeordnet. Die Ausschnitte greifen axial verschiebbar in Nasen am Innenumfang eines Luftfahrzeugrades Io ein. Die Ausschnitte können auch am Rad und die Nasen an der Außenkante der Segmente 35o angeordnet sein.

909.846/0579

Sich am Umfang erstreckende Nuten 362 sind in der Außenkante jedes Segments angeordnet und erstrecken sich von beiden Enden bis zum Ausschnitt 360. Mehrere Verbindungsglieder 36¹I sind in den Nuten 362 angeordnet und dienen zur Verbindung der Segmente zur Bildung einer ringförmigen Scheibe. Die Enden 366 jedes Verbindungsgliedes sind an benachbarten Segmenten im Bereich der Ausschnitte 360 befestigt. Dadurch gelangt die Befestigung der Verbindungsglieder so nah wie möglich an den mittleren Bereich der Segmente.

Die sich radial erstreckenden Nuten 37o sind an beiden Enden jedes Segments angeordnet. Sie bilden einander gegenüberliegende flache Abschnitte 352, die gegeneinander biegsam sind.

Die Abschnitte 372 sind mit Ausnehmungen 37¹* versehen, die auf den abgekehrten Seiten der Nuten angeordnet sind. Zwischen Je zv/ei benachbarten Segmenten sind zw_sei H-förmige klemmenartige Verbindungsglieder 376 angeordnet, deren gegabelte Enden 378 in einander gegenüberliegenden Ausnehmungen 37^ angeordnet sind. Diese Verbindungsglieder finden nicht nur zur Aufnahme der Scherbelastungen beim Bremsen Verwendung, sondern, wesentlich wichtiger, verhindern ein Auswärtswandern der flachen Abschnitte 372, was bei thermischen Beanspruchungen auftreten kann.

Jedes Segment 35o besteht aus zwei gegenüberliegenden äußeren Platten 380 bei einem kleineren inneren Kern 382, der die Ausbildung der Nuten 362.und 37o vermittelt. Allein die äußeren

909846/0579

Platten weisen den Ausschnitt 360 für die Keilnutverbindung auf, während die über die Kante des inneren Kerns vorstehenden Abschnitte der Platen die flachen biegsamen Abschnitte bilden. Damit feste Werkstoffe mit hoher Enthalpie, die von Natur aus geringe Festigkeit aufweisen und leicht bröckeln Verwendung finden können, also beispielsweise Berylliumoxyd, Graphit, Bor-; nitrid, Borcarbid usw., wird der innere Kern 382 von einem Halteband 38H umgeben, das nach Art eines Käfigs um den Umfang des Kerns angeordnet ist. Das Halteband besteht aus einem Werkstoff hoher Festigkeit wie Stahl und hat eine geringere Dicke als der keine Festigkeit aufweisende Kern mit hoher Enthalpie, so daß die innige Berührung zwischen den Flächen der Außenplatten und dem Kern aufrechterhalten wird. Um den Kern zwischen den äußeren Platten und in fluchtender Ausrichtung mit diesen zu halten ist am Halteband 38I4 ein Anschlag 386 angeordnet, der sich in eine öffnung 387 im Kern jedes Segmentes erstreckt. Eine Niet 358 erstreckt sich durch die äußeren Platten und den Anschlag. Jedes Segment ist somit nach Art eines Dreiecks durch die Niet 388 durch die Anschläge und durch die Nieten 39o an den Enden der Verbindungsglieder 36^ festgelegt. Abstandsscheiben 392 sind zwischen den Verbindunggliedern und den äußeren Platten 380 eingesetzt. Somit ist der Zweck des Haltebandes 384 ein doppelter, nämlich den Kernwerkstoff hoher Enthalpie in der richtigen Lage festzulegen und den Kernwerkstoff, der eine geringe Festigkeit aufweist, innerhalb des Rings zu halten, falls er briehfc«. Damit bleibt die Bremsscheibe betriebsfähig,,auch wenn der Kernwerkstoff bricht.

- Io -

909848/0579

Die erfindungsgemäße Ausbildung kann auch bei segmentförmigen feststehenden Bremsscheiben Verwendung finden. Die Keilnutverbindungen könnten auch an der Innenkante angeordnet sein. Je nach der gewünschten Bauweise können die rotierenden Bremsscheiben also am äußeren oder inneren Umfang angetrieben werden, während die feststehenden Bremsscheiben am Bremsträger entweder mit ihrem inneren oder äußeren Umfang befestigt sein können.

- 11 -

909846/05

Claims

Patentansprüche

Bremsscheibe für eine Scheibenbremse bestehend aus mehreren miteinander verbundenen ringförmig angeordneten Segmenten, dadurch gekennzeichnet, daß in den sich radial erstreckenden Enden (58, 158, 258, 358) der Segmente auf ihrer gesamten Länge Nuten (70, 27o, 370) angeordnet sind, die frei gegenüberliegende, hebelarmähnliche, flache und gegeneinander nach innen biegsame Abschnitte (72, 172, 272, 372) bilden, und daß in den radialen Außenkanten (56, 356) der Segmente in Umfangsrichtung verlaufende Nuten (62, 362) angeordnet sind, in denen Verbindungsglieder angeordnet sind (64, 364), deren Enden mit benachbarten Segmenten verbunden sind.
2. Bremsscheibe nach Anspruch mit einer Keilnutverbindung an einer der Kanten der Segmente zwischen den Enden zur axial verschiebbaren Verbindung mit der Radbremse, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsglieder (64, 364) mit den Segmenten im Bereich der Keilnutverbindung (60, 360) verbunden sind,

90984670579
BAD ORIGINAL
3. Bremsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente aus Laraellen (151-153, 251, 38o, 382) bestehen, deren gegenüberliegende Platten jeweils die biegsamen flachen Abschnitte (72, 172, 272, 372) an den Enden aufweisen.
4. Bremsscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente aus einer inneren Platte (153, 382) bestehen, welche die Nuten (17o, 37o) zusammen mit den gegenüberliegenden durch sie auf Abstand gehaltenen Platten (151, 38o) begrenzt.
5. Bremsscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden Platten (251) einander berührend angeordnet sind, und deren Enden zur Bildung der Nuten (27o) und der biegsamen flachen Abschnitte (272) abgesetzt sind.
6. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Enden jedes Segmentes Ausnehmungen (76, 376) aufweisen und die Segmente mit mehreren auf Scherung beanspruchten Gliedern (74, 374) miteinander verbunden sind, von denen jedes zwischen zwei benachbarten Segmenten (5o, 35o) angeordnet ist und sich innerhalb der Ausnehmung erstreckt.
7* Bremsscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden biegsamen flachen Abschnitte jedes Segmentes geschlitzt und mit einer querliegenden Ausnehmung (74) in den Nuten (70) versehen ist, wobei die sich in Umfange

909846/0579

richtung erstreckenden Glieder (76) einen kreuzförmigen Querschnitt aufweisen.
8. Bremsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die flachen Abschnitte (372) gegen nach außen gerichtetes Verwerfen gehalten sind (376)·
9. Bremsscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (358) der Segmente mit zwei gegenüberliegenden Ausnehmungen (37¹O versehen sind und die Mittel zum Halten der Abschnitte (372) aus klemmenartigen Gliedern (376) bestehen, deren gegabelte Enden (378) in zwei gegenüberliegenden Ausnehmungen (37¹O angeordnet sind.
10. Bremsscheibe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das klemmenartige Glied (376) zwischen zwei benachbarten Segmenten angeordnet und mit zwei gegabelten Enden (378) versehen ist, die Jeweils in zwei einander gegenüberliegenden in der Oberfläche liegenden Ausnehmungen (374) der beiden Segmente angeordnet sind.
11. Bremsscheibe nach einem der Ansprüche 3 bis lo, dadurch gekenn zeichnet, daß die Segmente (35o) einen inneren Kern (382) aufweisen, der zusammen mit den gegenüberliegenden Platten (380) die Nuten (37o) bildet und die Platten voneinander auf Abstand hält, wobei der Umfang des inneren Kerns von einem Halteband (384) umgeben ist.

909848/0579
12. Bremsscheibe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteband (38*0 mit einem Anschlag (386) versehen ist, der in einer öffnung (382) des Kerns zu liegen kommt, wobei eine Niet (388) sich durch die gegenüberliegenden Platten und den Anschlag zum Pestlegen des Kerns zwischen den Platten erstreckt.

_ I₁ _

90984b/öS 79