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Scheibenkonstruktion für eine Scheibenbremse Die Erfindung betrifft
eine Scheibenlconstruktion fiir eine Scheibenbremse.
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Die bekannten Flugzeugradbremsen enthalten einen Satz von rotierenden
Scheiben, die man gewöhnlich Rotoren nennt, die in beeigneter Weise mit einem rotierenden
Flugzeugrad verbunden sind..Die Bremswirkung wird durch Reibung erzielt, wenn die
Rotoren gegen einen anderen Satz von feststehenden Reibscheiben gewöhnUch Statoren
genannt, gepreßt werden, die fest mit einer festen Achse verbunden sind. Die Rotoren
oder die Statoren oder beide können mit einem Reibungsmaterial belegt oder überzogen
sein, um die entsprechenden Reibeharakteristiken zu verbessern. Der Bremsdruck wird
durch einen Satz von feststehenden Druckzylindern und Kolben ausgeübt, die gegen
eine Druckplatte drücken. Die Druckplatte wie derum verursacht den Reibungseingriff
der Rotoren mit den Statoren, indem sie diese gegen eine feststehende Druckaufliahmeplatte
drUckt.
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Bei. solchen Vorrichtungen treten während der Drehbeschleunigun des
Rades hohe Belastungen auf, die eine direkte Folge des Trägheitswiderstandes der
rotierenden Teile der Brerrise sind Solche hohen Belastungen neigen dazu, die Dauer
der Drehbeschleunigung des Rades, die Schlupfstrecke des Rades und die Belastung
der..
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Streben zu erhöhen und die Lebensdauer der Flugzeugradreifen durch
übermäßigen Verschleiß zu verkürzen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Bremsscheibe zu schaffen,
die die aus der Trägheit der beweglichen Bremsteile resultierende hohe Belastung
erheblich reduziert.
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Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, die Daher der Drehteschleunigung
des Rades zu reduzieren und damit nicht nur die Schlupfstrecke des Rades zu reduzieren,
sondern auch das Schlupfen selbst.
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Solch ein reduziertes Radschlupfen hat eine geringere Belastung der
Streben und weben des ger-ingeren Verschleißes eine längere Lebensdauer der Radreifen
zur Folge.
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Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, die Trägheit des Wärmeaufnahmekörpers
des Rotors zu reduzieren. es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine Reibscheibe
zu schaffen, die den Wirkungsgrad der Brerrse und deren Lebensdauer erhöht.
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Diese Aufgabe ist bei einer Radbremse mit axial verlaufenden Keilnuten.
- Eingriffsmitteln gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daU
sie ein
Reibscheibenelement umfa°t, das einen hohlen, ringförmigen Halter mit voneinander
einen Abstand aufweisenden parallelen flachen Wänden und radialen inneren und äußeren
Rändern aufweist, n dessen Wände axial aufei ander zu bewegbar sind und in dem ein
Wärmeaufnahmekörper schwimmend angeordnet ist, der unbehindert relativ zu den Wänden
drehbar ist, bis er mit diesen zum Reibungseingriff gebracht wird, wobei ferner
für den gleitenden Eingriff mit den entsprechenden Keilnut-Eingriffsmitteln zu diesen
passende Keilnut-Eingriffsr:1ittel mit dem Reiöscheibenelement verbunden sind.
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Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in
Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt
eines Teils einer symmetrischen Radbremse gem der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt
durch eine der Bremse nach Fig. 1 entnommefle, symmetrische drehbare Reibscheibe,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 von Fig.2, Fign. 4, der Fig. 3 ähnliche
Schnittbilder von Teilen ver-5 und 6 schiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung,
und
4 eines Fign. 7 eine Draufsicht bzw. 4 eine Seitenansicht/in
Segmente @ und 8 unterteilten Wärmeaufnahmekörpers der fUr die Verwendung in dem
Rotor nach Fig. 2 geeignet ist.
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Die in Fig. 1 dargestellte Radbremse enthält ein Rad 10, das drehbar
auf einer feststehenden achse 12 gelagert ist, und einen stationären Träger 14)der
durch geeignete Befestigungsmittel, z.
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-B. durch direlcte Verbindung mit Bolzen (nicht dargestellt), mit
der Achse verbunden ist. Diekirehbare Befestigung des Rades 10 an der Achse 12 und
das Befestigen des feststehenden Trägers 14 an der Achse 12 sind bekannt, so daß
eine detaillierte Beschreibang davon nicht notwendig erscheint. Der Träger enthält
mehrere durch Strömungsmittel betätigte Betätigungseinrichtungen 16. Jede davon
hat eine Schutzhülse lt, die mit dem Träger verschraubt ist, und einen Kolben 20/
der verschiebbar in der Hülse angeordnet ist.
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Am Kolbenkopf ist mittels eines Gewindestifts 24 ein Block aus Isolationsmaterial
22 befestigt, um die Bremsflüssigkeit vor der ,eim Bremsen erzeugten Wärme zu schUtzen.
Das Rad 10, das aus zwei durch mehrere Bolzen 25 miteinander verbundenen Teilen
besteht, hat einen Nabenteil 46 und einen Felgenteil 28, die durch mehrere Speichen
30 miteinander verbunden sind. Ein Trägerrohr, das eine Hülse 34 und einen als Gegendruckplatte
wirkenden Flansch 36 aufweist, ist durch mehrere, in Umfangsrichtung mit Abstand
voneinander angeordnete Bolzen 38 fest mit dem Träger 14 verbun- -den.
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Die dargestellte Bremse ist eine Scheibenbremse und enthält eine Vielzahl
von ineinandergreifenden Rotoren und Statoren, von denen en die Rotor 40 mit dem
Flugzeugrad 10 und die Statoren 42 mit der HUlse 34 des Trägerrohrs 32 drehfest
verkeilt sind. Die spezielle neuartige Konstruktion der Rotoren wird weiter unten
beschrieben wcrden. Sowohl die Rotoren als auch die Statoren sind in Achsrichtung
bewegbar und werden manchmal als 11Bremsstapel" bezeichnet. Der Reibungseingriff
zwischen diesen relativ drehbaren Rotoren und Statoren ruft die erwünschte Bremswirkung
an dem Flugzeugrad hervor. Eine in geeigneter Weise an der Betätigungseinrichtung
16 befestigte Druckplatte 144 drückt bei Betätigung die Rotoren 40 und die Statoren
42 gegeneinander, indem sie an einer Seite gegen den Bremsstapel drückt und dadurch
den gesamten Bremsstapel gegen die Gegendruckplatte 36 drückt. Die Druckplatte 144,
sämtliche Statoren 42 und die Gegendruckplatte )6 sind mit Bremsbelägen aus Reibungsmaterial
versehen.
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Aus den Fign. 2 und 3, die Einzelheiten der neuartigen Konstruktion
der Rotren 40 zeigen, ersieht man, daß jeder Rotor'ein sandwichartig zusammengesetztes
Reibscheibenelement darEellt und einen schwimmend gelagerten Wärmeaufnahmekörper
43 aufweist, der in einem hohlen, ringförmigen Halter 44 eingekapselt ist. Zwei
einander gegenüberliegend angeordnete ,Druckplatten 46, die sei parallele; mit Abstand
voneinander angeordnete flache e Halterwände 46 bilden, werden an ihrem radial inneren
Rand durch eine ringförmige Haltekappe 48 und an ihrem radial inneren Rand durch
eine Vielzahl von Nieten 50 zusammengehalten. Falls es erwünscht
ist,
kann die Haltekappe 48 aus zwei Hälften bestehen, die jeweils einstückig mit den
Druckplatten 4Ó als senkrecht von diesen vorstehende Flansche ausgebildet sind.
Der schwimrnende Wärmeaufnahmekörper 43 weist am radiai inneren Rand eine Ausnehmung
52 auf, die eine ringförmige Führung 56 aufnimmt, und am radial äußeren Rand eine
Ausnehmung 54, die eine ringförmi~e FUhrung 58 aufnimmt. Zwei federnde Unterlagscheiben
60 sind auf jeder Niete 50 zwischen der Fahr mg 5o und den Platten 46 angeordnet
und drücken die Platten auseinander und schaffen so in Verbindung mit den Führungen
den notwendigen Abstand zwischen dem Wärmeaufnahmekörper 43 und den Platten 46,
der eine relative Drehbewegung zwischen dem Kern und den Platten oei der Beschleunigung
des Rades zu erlaubt, solange die Bremse nicht betätigt wird, d.h. solange, bis
die Platten zum Reibungseingriff mit dem Körper 43 gezwungen werden. An dem radial
äußeren Rand des Rotors ist eine Vielzahl von Führungsnuten 64 angeordnet, die verschiebbar
mit in Achsrichtung auf dem inneren Umfang des Flugzeugrades 10 sich erstreckenden
Verzahnungen zum Eingriff kommen.
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Selbstverständlich kann, falls es erwünscht ist, die Ancrdnung der
Führungsnut umgekert sein, so daß die Nut auf dem Rad ausgebildet ist und die Verzahnung
auf dem radial äußeren Rand des Rotors. aus Der schwimmende Wärmeaufnahmekörper
43 kann /einen unEeteilten oder einen aus Segmenten-bestehenden Ring aus einem Material
mit großer Wärmekapazität bestehen. Eine geeignete, aus Segmenten bestehende Anordnung
ist in den Fign. 7 und 8 gezeigt, in denen der
Wärmeaufnahmekörper
43 aus mehreren ringförmig angeordneten Segmenten 60 besteht, die durch eine Zunge
70 und eine Nut 72 mit einander verbunden sind, um ein vorzeitiges Fressen des aus
Segmenten bestehenden Körpers in dem Halter zu verhindern. Beryllium hat sich für
Wärmeaufnahmekörper der betrachteten Art als recht geeignet herausgestellt. Andere
Materialien, die die Charakteristiken von Beryllium, insbesondere eine hohe Enthalpie
aufweisen, d.h. die einen hohen Wärmeinhalt pro Einheitsmasse haben, sind ebenfalls
für als Wärmesenke dienende Kerne verwendbar. Die Halterplatten 46 sollten aus eInem
Material mit verschleißfester Oberfläche hergestellt sein, z.B. aus Timken 1722A-S
Stahl. Falls es erwünscht ist, können die Verschleißcharakteristiken durch Anbringen
geeigneter Beläge auf ihren Oberflächen verbessert werden.
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Aus dem Vorhergehenden geht hervor, daß beim Aufsetzen des Flugzuges
die Räder eine Drehbeschleunigung erfahren, daß aber anfangs nur der drehbare Halter
44, der direkt mit dem Rad verbunden ist, mit derselben Geschwindigkeit wie das
Rad rotiert. Der WärmeaufnahmekörL+er 43, der schwimmend in dem Halter angeordnet
ist, |wird hinter dem liad zurückbleiben, d.h., er wird mit einer kleineren Geschwindigkeit
als der Halter rotieren. Da der Körper von dem rotierenden Rad nur durch den Reibunbs-eingriff
mit den Platten 46 es Halters beeinflußt wird, wird der der Drehbeschleunigung des
ades entgegenstehende Widerstand des Körpers reduziert. Die Reibungskräfte zwischen
den Wänden des Halters und dem Körper, die bei der Anwendung des Bremsdruckes auftreten,
werden dann den Körper beschleunigen (mit einer kleineren Geschwindigkeit als die
Radbeschleunigung),
bis beide die gleiche Geschwindigkeit erreichen und als eine Einheit rotieren. Somit
ist dadurch, daß der Körper Drehbewegungen relativ zu dem Halter ausführen kann,
eine geringere Trägheit bei der Drehbeschleunigung des Rades bei der Landung zu
überwinden, und das Rad kann schneller und auf einer kürzeren Strecke die Geschwindigkeit
des Flugzeuges annehmen.
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Andere Anordnungen zur Schaffung eines Abstandes zwischen dem WärWeaufnahmekörper
> und den Druckplatten des Halters sind inj den Fign. 4, 5 und 6 dargestellt.
So kann, falls es erwünscht ist, eine einzige, als Führung und als Abstandhalter
dienende Feder~74 oder 76, wie sie in Fig. 4 bzw. 6 gezeigt ist, anstelle der in
Fig. 3 gezeigten Führung 58 und der beiden federnden Unterlagn scheiben 60 verwendet
werden. Falls keine Mittel zur Anordnung des Körpers relativ zu den Halterplatten
vorgesehen sind, können, wie Fig. 5 zeigt, Verschleißschultern 78 verwendet werden,
um den Verschleiß an den Kanten des Körpers bei der Drehbeschleunigung des Halters
beim Aufsetzen des Flugzeuges zu verringern. Wie die Fign. 3, 4 und 6 zeigen, können
tiefe Verschleißteile 80 zwischen den Führungen und dem Körper angeordnet werden,
um einen übermäßigen Verschleiß des Körpers zu verhindern. Es versteht sich, daß
bei allen Ausführungsbeispielen die Länge der Nieten so bemessen list, daß die Druckplatten
sich axial relativ zu dem Wärmeaufnahmekörper bewegen können.
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Einige der vielen Vorteile einer rotierenden Reibscheibe, diesen sprechend
der oben beschriebenen neuen Art aufgebaut ist, sind im folgenden aufgeführt: a)
Reduktion der aus der Trägheit der beweglichen Bremsteile resultierenden hohen Belastung,
b) Reduktion der Dauer der Drehbeschleunigung des Rades und damit der Schlupflänge
des Rades, c) Reduktion der Trägheit der Wärmesenke des Rotors, d) eine geringere
Belastung der Verstrebungen wegen der Verringerung des Schlupfes e) schwächere Abnutzung
und längere Lebensdauer des Reifens wegen des verringerten Schlupfes und f) verbesserte
Verteilung des wärmeaufn'ehmenden Materials, die eine erhöhte Energieableitung in
der Bremse zuläßt.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt, so können z.B. die Platten Löcher oder radial verlaufende Schlitze aufweisen,
um ein Verwerfen zu minimalisieren. Zu-, sätzlich könnte ein Material mit hoher
Wärmeleitfähigkeit zwischen den Druckplatten und dem Körper angebracht werden, um
die Wärmeleitung zu dem Körper zu verbessern.