DE1940289A1 - Rad und Bremse mit Fluessigkeitskuehlung - Google Patents

Description

Nachstehend wird eine aus Rad und Scheibenbremse bestehende, mit Flüssigkeitskühlung versehene Anordnung beschrieben» bei der die Bremsscheibe einen Teil der Radkonstruktion darstellt» Die Bremsscheibe ("Roto") besteht aus gut wärmeleitendem Metall und weist eine geschlossene, als Wärmesenke wirkende Kammer auf, an der gesteuerte Auslasse für Fluid vorgesehen sind, die Fluid aus der Kammer abblasen können» wenn der Innendruck des Fluids einen.vorgegebenen Wert erreichte Die Kammer ist mit ringförmigen Wärmeübergangsrippen versehen, die sich zwischen den Seitenwänden der Kammer erstrecken, wodurch die Kammer in eine Mehrzahl konzentrischer Teilkammern unterteilt wirdo Mit dieser Bauweise wird ein Maximum an Metall/Flüssigkeits-Kontakt innerhalb der Kammer erreicht, so daß die beim Bremsen entstehende Wärme schnell auf das Fluid in der Kammer übertragen wirdo

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Die Erfindung bezieht sich auf eine aus Rad und Scheibenbremse bestehende, mit Flüssigkeitskühlung versehene Anordnung, insbesondere auf eine Anordnung, bei der die Bremsscheibe ("Rotor") geschlossene FlüssigkeitsrSume aufweist, in den die darin enthaltene Flüssigkeit als "Wärmesenke" für die beim Bremsen entwickelte WSrme wirkt.

Beim Bremsen eines sich drehenden Rades wird mechanische Energie in Wärmeenergie umgewandelt ο Je nach der Grosse der umgewandelter, mechanischen Energie kann die an der Bremsfläche entstehende Wärme zu gefährlich hohen Temperaturen führen, bei denen die Bremse oder mit ihr wärmeleitend verbundene Bauteile beschädigt werden können» In den meisten Fällen wird durch das Abbremsen leichter Fahrzeuge, wie Personenautos oder leichter Lastwagen, keine Temperatur hervorgerufen, die ale gefährlich für die betroffenen Bauteile anzusehen wäre. Es ist jedoch, möglich, daß bei auf ein Rad übertragenen Bremskräften derart hohe Energieumwandlungen eintreten, daß die kritische Temperatur erreicht wird» Zum Beispiel kann bei einem landenden Flugzeug die Temperatur der Räder und Bremsen und auch die Temperatur der auf die Räder aufgezogenen Reifen gefährlich hoch ansteigen· Hohe^.Teraperaturen können auch beim Abbremsen grosser Lastkraftwagen und anderer schwerer Fahrzeuge auftreten. In solchen Situationen ist es erforderlich, für eine wirksame Wegführung eines Teils der erzeugten Wärme aus de» Bereich von Bremse und Rad zu sorgen.

Ein sehr häufig angewandtes Verfahren _s mit dem aim Temperatur» einer Bresse und des Rades unterhalb eines kritischen Wertes gehalten* wird, besteht darin» die Wärme von den erhitzten Bauteilen mittels einer Kühlung durch fließfähige Medien abzuleiten. Die all- " gemein benutzten Fluide sind Luft und Wasser, es sind aber auch

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schon viele andere, für diesen Zweck geeignete Fluide verwendet worden»

Es gibt luftgekühlte Bremsen, bei denen Kühlluft durch verschiedene wichtige Teile der Rad- und/oder Bremsenkonstruktion geleitet werden« Diese Systeme erfordern grosse Luftmengen und in manchen Fällen Luftumwälzpumpen„

Ferner gibt es zahlreiche; Systeme, bei denen Wasser als Kühlait=; tel benutzt wird, das durch Bremse und/oder Rad zirkuliert» Es sind auch Wasserkühlungsanlagen gebaut worden, die die Flüssigkeit unmittelbar auf die .Bremsenteile sprühen. Diese Kühlsyeteme verbrauchen ebenfalls grosse Mengen Kühlfluid, das erstgenannte ausserdem Umwälzpumpen?

Eine weitere Methode des Kühlens mit Fluid ist, eine geschlossene Kammer neben dem Brfpsenrotor oder -stator anzubringen und. die Kammer mit einem vorgegebenen Flussigkeitsvolumen zu füllen. Die Flüssigkeit wirkt als, "Wärmesenke¹*,, Hier wird die Wärme, die an der Bremsfläche entstanden ist, durch die Bauteile abgeführt, die in die in der Kammer enthaltene Flüssigkeit hineinreichen« Bei dieser Art Kühlsystem wird an der Kammer im allgemeinen ein Druckminderventil angeordnet, so daß etwas Fluid an die Aussenluft abgegeben werden kann, wenn die von der Flüssigkeit aufgenommene Wärme einen unzulässig hohen Fluiddruck in der Kammer hervorruft» Bei einem solchen System werden normalerweise keine Pumpen benötigt, und auch die erforderliche Flüssigkeitsmenge ist nicht ungewöhnlich groß» Der wesentliche Nachteil dieses KUhlsystems istj daß die Grosse der gesamten Berührungsfläche zwischen Flüssigkeit und Metall im allgemeinen nicht ausreicht, um einen ausreichend schnellen Wärmetransport aus dem Rad und der Bremse zu bewirken, damit die Temperatur von Rad und Bremse unterhalb eines kritischen Werts bleibt» Je nach der Anordnungsweise der Flüssigkeitskammer wird die Grosse des. Flüssigkeit--/,.

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Metall-Kontakte im allgemeinen durch die Grosse der Kammer begrenzte Der Flue β igkeit/Metallr? Kontakt ist im allgemeinen umso grosser, je grosser die Kammer ist«

In den zurückliegenden Jahren bestand die Neigung, Rad« und Bremsenanordnungen platzsparend und kompakt zu bauen. Die zunehmende Verbreitung von Scheibenbremsen ist ein Ausdruck für diesen Trend. Die Verwendung geschlossener "Wärmesenken" für die Kühlung der Bremsen- und Rad-Konstruktion schien zurückzugehen zugunsten von kompakter konstruierten Bremsenbauweisen„

Neuerdings wurden feste ⁿWärmesenkeⁿ-Materialien entwickelt, die in Bremsen verwendet werden, die für kompaktere Bauweise geeignet sind. Als Beispiel für eine kompakt gebaute Bremsen- und Radanordnung mit festem ⁿWSrmesenkeⁿ-Material sei die USA-Patentschrift 3 306 HOl genannt. Zwar weisen derartige Bremsen im allgemeinen gute Wirkung auf, jedoch hat es sich gezeigt, daß die verwendeten festen ^tlWärmesenkeⁿ->Materialien die Herstellungskosten erheblich ansteigen lassen»

Um der Neigung der Industrie entgegenzukommen, kompakter gebaute Bremsen zu verwenden, werden manchmal Räder mit Scheibenbremsen verwendet, bei denen die Bremsscheibe als Teil des Rades ausgebildet ist. Es würde aber in den meisten Fällen praktisch unmöglich sein, irgendeine Art Kammer als Flüssigkeits-Wärmesenke bei einem derartigen Bremsenrotor zu verwenden„ Man müßte vielmehr eine gekapselte Kammer völlig neu konstruieren

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer äusserst wirkungsvollen Rad- und Scheibenbremsen-Konstruktion mit einem wirkuhgs-

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vollen Kühlsystem bei insgesamt kräftiger, leichter und sehr kompakter Bauweise»

Weiter soll mit der Erfindung eine Rad- und Scheibenbremsen-Konstruktion angegeben werden» bei der der Bremsenrotor gleichzeitig ein Bestandteil des Rades sein und eine wirkungsvolle Fluid-Kammer als "Wärmesenke" enthalten soll»

Ein weiteres Erfindungsziel ist die Schaffung einer Scheiben* bremse mit einem Rotorteil, das eine geschlossene Fluidkammer enthält, die so ausgebildet ist, daß ein ausreichend schneller Wärmeübergang von der Bremsfläche des Rotors in die Fluid-Kammer stattfindet, so daß alle in wärmeleitender Verbindung mit der Bremse stehenden Bauteile unterhalb einer vorgegebenen kritischen Temperatur gehalten werden können»

Die Erfindung bezweckt ferner eine Verbindung von Rad und Bremse zu einem gemeinsamen Bauteil, bei dem dieses Gesamtbauteil wegen einer darin enthaltenen, besonders hierfür entworfenen Flüssigkeitskammer sich nicht auf eine kritische Temperatur erwärmen kanne

Die Erfindung ist auf eine Rad- und Scheibenbremsenkombination gerichtet, die besonders geeignet ist für das Abbremsen hoher . Energien» Die Anordnung beansprucht wenig Platz, weil der Bremsenrotor als Teil des Rades ausgebildet ist und das bauliche Verbindungsglied zwischen dem Naben- und dem Felgenteil des Rades darstellt» Rotor, Felge und Habe, die zusammen das sich drehende Rad bilden, bestehen aus Leichtmetall mit hoher Wärmeleitfähigkeit, zum Beispiel aus Aluminium oder Magnesium» Innerhalb des Brerasenrotors ist eine neuartig® Flüssigkeitskammer vor» gesehen, die mit einer Anzahl in radialem Abstand voneinander an« geordneter Kreisringrippen ausgestattet ist, die von den Seiten» wänden der Kammer aus in axialer Richtung verlaufene In der Kara«·

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mer befindet sich ein vorgegebenes Flüssigkeitsvolumen, und diese Flüssigkeit dient als Wärmesenke, die die an der Brems« fläche entwickelte Wärme absorbierte Je nach den Umständen kann ein Teil der in der Kammer enthaltenen Flüssigkeit verdampfen» Heisees Fluid in der Kammer ruft einen Druckanstieg in der Kammer hervor« Nach Erreichen eines vorgegebenen Kammerdrucks öffnet sich ein druckempfindlicher Auslaß, durch den Fluid in die Aussenluft abströmt»

Figo 1 zeigt einen Axialsehnitt durch eine Anordnung aus Rad und Bremse gemäß der Erfindung} einige Teile sind weggebro» chen oder weggelassen, und der Schnitt verläuft längs der Linie 1-1 in Figo 2;

Fig«, 2 ist eine Ansicht der Anordnung aus Rad und Bremse von der Aussenseite her, und zwar aus der Richtung 2»2 in Figo 1|

Figo 3 stellt einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Figo 1 dar;

\ Fig„ 1 gibt eine Einzelheit eines Teilschnitts längs der Linie «*—«♦ in Figo 1 wieder j

Fig. 5 gibt eine Einzelheit aus einem Teilschnitt längs der Linie 5-5 in Fig_o f wiederι

Figo 6 stellt in grösserem Maßstab eine Oberdruekeinrichtung für die Flüssigkeitskammer das?! einige Teile sind weggelassen,

im Schnitt gezeichnet und weggebrochen§ Fig„ 7 gibt in Endansiht das Ventilteil wieder, das «Inen Ts* I

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der in Fig» 6 gezeichneten Oberdruckeinrichtung bildet;

Fig» 8 zeigt in grosserem Maßstab einen Abschnitt des inneren Statorteils, wobei einige Teile weggelassen, andere im Schnitt gezeichnet oder weggebrochen sind;

Figo 9 ist eine Ansicht aus der Richtung 9-9 in Fig. 8;

Fig_e 10 ist eine Teilansicht einer abgeänderten Anordnung aus Rad und Bremsenrotor gemäß der Erfindung, wobei einige Teile im Schnitt erscheinen oder weggebrochen sind; der Felgenteil des Rades ist hierbei von dem Bremsenrotpr abnehmbar ausgebildet;

Figo 11 gibt in perspektivischer Darstellung eines der Elemente wieder, die zur Befestigung der abnehmbaren Felge nach Figo 10 benutzt werden;

Figo 12 ist eine Ansicht aus der Richtung 12-12 (Figo 10);

Figo 13 zeigt ein Zerlegbild der* abgeänderten Ausführungsfcrm nach den Fig« 11 und 12_r worin noch einmal die Abnehmbarkeit des Felgenteils vom Roterteil des Rades dargestell* ist;

Figo 11 ist eine weitere abgeänderte Form der Rad- und Roter·= Kombination, bei welchem zwei Retorteile mit Kühlungskammern benutzt werden„ die eine abnehmbare Felge tragen«

Die in den Fig. 1 bis Ik gezeichneten bevorzugten Ausführungsfor-

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men stellen die Erfindung in ihrer Anwendung etwa an einem Flugzeug dar; das Rad ist dabei drehbar an einer feststehenden Achswelle angebracht. Die folgende Beschreibung ist zwar auf diese allgemeine Radgestaltung abgestellt, die Erfindung kann aber auch bei einem Rad angewendet werden, das an einer angetriebenen Welle oder einem Radzapfen angebracht ist. Aus der Beschreibung wird weiterhin deutlich, daß die Erfindung durch geringfügige bauliche Abänderungen für die meisten Aufgaben, die eine wirkungsvolle Abbremeung erfordern, anwendbar ist«.

Eine mögliche Ausführungsform der Erfindung ist speziell in den Fig. 1 bis 9 dargestellt« Gemäß Fig. 1, 2 und 3 ist eine rohrförmige, feststehende Tragachse oder ein Radzapfen 10 auskragend an einem Tragteil 2 angebracht. Das Tragteil 2 kann beispielsweise ein Teil einer an einem (nicht gezeichneten) Flugzeug angebrachten Strebe sein. Der Aussendurchmesser der Tragachse 10 hat an bestimmten Stellen in Längsrichtung der Achse unterschiedliche Grosse, so daß längs der Achse unterschiedliche Belastungsverteilung entsteht»

Auf der Achse 10 sind mit gegenseitigem Abstand ein "innenliegender·¹ Stator Sl der Bremse, ein kombiniertes Bauteil aus Rad und Bremsen-Rotor 20 und ein aussenliegender Stator S2 der Bremse angeordnet=

Der innenliegende Stator Sl ist an einem stärkeren Teil 8 der Achse 10 mit Gewindebolzen 12 befestigte Der aussenliegende Stator S2 weist einen Nabenteil 3 mit Mittelöffnung und radial verlaufenden Nuten 6 auf. Die Achse 10 enthält einen Abschnitt 7 mit axial verlaufender Zahnung 9«. Der Stator S 2 wird so auf die Achse 10 gesetzt, daß die Nuten 6 und die Zahnung 9 ineinandergreifen; damit wird eine Verdrehung des Stators auf der Achse verhindert. Eine Axialbewegung des Stators S2 auf der Achse 10 wird durch geeignete Sicherungen, etwa durch Mut-

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tern 13, die auf einen Gewindeabschnitt 11 der Achse geschraubt sind, verhindert. Die Kombination aus Rad und Rotorteil 20 ist auf der Achse 10 drehbar zwischen den Statoren Sl und S2 angeordnet; Rad und Rotorteil laufen auf zwei in axialem Abstand voneinander angeordneten Rollenlagerungen 15« Je nach den Umständen können andere geeignete Mittel für die Montierung der Statoren Sl und S2 und des Rad und Rotorteils 20 und deren Zusammenwirken vorgesehen werden, ohne daß damit der Erfindungsbereich verlassen würde.

Jeder Bremsenstator (Figo 1, 2, 8 und 9) besteht aus einer praktisch rechteckigen Kraftübertragungsplatte 30, und in jeder der vier Ecken der Platte ist ein Bremszylinder 32angeordnet. In der Aussenwand jedes Zylinders 32 befindet sich eine Öffnung 33 mit Innengewinde für die Aufnahme eines Fittings 12 zum Leiten von Fluid in den Zylinder 32 und aus ihm heraus.

Fig. 2 läßt deutlicher erkennen, daß drei der im Stator S2 eingeschraubten Fittings 42 als T-Stücke ausgeführt sind, während der vierte Fitting L-Form hat. Jeder Zylinder 32 ist durch eine Rohrleitung U3 mit einem Nachbarzylinder verbunden, wobei ein ausgewählter Zylinder durch eine Rohrleitung 44 mit der Innenseite der Hohlachse 10 über ein L-förmiges Fitting Ul in einer axialen Abschlußplatte 14 in Verbindung steht«,

Der innenliegende Stator Sl steht über eine Leitung 46, die die Achse 10 durchsetzt und an das Fitting 41 angeschlossen.ist, in Flüssigkeitskontakt mit dem aussenliegenden Stator S2„ Der '" Stator Sl besitzt Rohrleitungen und Fittings (nicht dargestellt), die ähnlich denen für den Stator S2, und beide Stator-Rohrleitungen können an eine (nicht gezeichnete) Rohrleitungsanordnung angeschlossen werden. Die spezielle Anordnung von Leitungen und Fittings, wie sie hier geschildert wird, stellt keinen Teil der Erfindung dar, und es kann jede Anordnung benutzt werden,

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die schnellstmöglich Fluid in jeden Bremszylinder 32 fördert.

In jedem Zylinder 34 befindet sich ein Kolben mit einem ring° förmigen Ausschnitt für einen O-Ring 31» Da jeder Stator mit dem anderen Stator in der beschriebenen Weise verbunden ist, und da ferner die Zylinder aller Statoren untereinander verbunden sind, wird ein von einem einzigen Fluid-Vorrat herkommendes Fluid dazu veran^ßt, sämtliche Bremskolben - des innenliegenden und des aussen^iegenden Stators - gleichzeitig zt beauf schlagen. ...^

Jeder Kolben 34 ist axial, bewegbar in einem Zylinder 32 angeordnet. Ein in jeden Zylinder 32 eintretendes, unter geeignetem Oberdruck stehendes Fluid bewegt jeden Kolben 34 einwärts in Richtung auf Rad und Rotorteil 20« Nach Wegnahme des Fluiddrucks bewegen Rückführfedern oder gleichwertige Mittel (nicht gezeichnet) jeden ,Kolben zurück, bis ein für den Umlauf ausreichendes Spiel zwischen den Statoren Sl und S2 und dem Rad· und Rotorteil 20 herbeigeführt ist.

An jedem Bremskolben 34 ist ein Bremsbelag 36 angebracht. Die Bremsbeläge 36 sind an dem Kolben 34 durch zwei Stiftdübel 39 befestigt. Um nur möglichst wenig Wärme auf die Statorkonstruktion übergehen zu lassen, werden die Beläge 36 vorzugsweise aus einem Material mit hohem Wärmewiderstand hergestellt. Viele handelsübliche Belagmaterialien haben sich im Versuch als brauchbar erwiesen Cs. B₀ das Belagsmaterial, das unter dem Handelsname» RAYBESJ0S 1492-4XS verkauft wird)»

Rad- und Rotorteil 20 (ygjlo Figo 1„ 2, 3)sind als zweiteilige Konstruktion mit eines aussehen Radteil 22 und eineminneren * Wandteil 21 ausgeführt, pie Segmente stiaaen im wesentlichen miteinander über ein und a»ind aus einem geschmiedetes* oder gegossenen Leichtmetall mi$ hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt*

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ZoBo aus Aluminium oder Magnesium,, Jeder Radabschnitt weist einen radial innenliegenden Nabenteil 23 und einen radial auswärtsliegenden Rand- (Felgen-) Teil 21 auf, die durch eine radial nach aussen vorspringende Ringwand 25 miteinander verbunden sind. Die Aussenseite 26 jeder Segmentwand 25 liegt in einer normal zur Achse des Segments verlaufenden Ebene, die eine radial nach aussen vorspringende ringförmige Schicht 28 eines geeigneten, Reibung ausübenden Materials trägt, die m\% einer Mehrzahl von Bremsbelägen 36 an einem der Statoren Sl , S2 zusammenwirken soll· Sie Starke jeder Hand 25 ändert eich wegen einer unregelmäßigen Gestaltung der Innenfläche 27 gegenüber der jeweiligen Aussenflache 26„ Vorzugsweise ist die Stärke jeder Wand 25 in den Bereich so gering wie möglich, in dem der;'" ringförmige Bremsbelag 26aufgelegt ist.

Die Radsegmente 21 und 22. bilden zusammen das zusammengesetzte Rad und Rotorteil 20, wqljei sich Nabenteil 23 und Felgenteil jedes Segments in der mittleren Umfangslinie jedes Rades treffen^ Die mit Abstand voneinander stehenden Seitenwände 25 dienen. somit als Scheibenbremsen-Rotor, der mit den Statoren Sl und S2 zusammenwirktο

Das aussenliegende Radsegment 22 «eist am Randabschnitt 24 und am Nabenabschnitt 2.3. ejLn^ Anzahl ringförmig angeordneter, in axialer Richtung verlaufender Offnungen 52 auf, die jeweils., * mit einer Öffnung 51 eine^r gleichen Anzahl und gleichartig angeordneter Offnungen des^.iijnenliegenden Radsegments 21 fluchten ο Zuganker 53 halten die R^dsegmente 21 und 22 zusammen, indem sie jeweils Paare miteinander fluchtender Offnungen 51 und 52 durchsetzenο '

Die Radsegmente 21 und 22, die durch innere und äussere Zuganker 53 aufeinandergesetzt sind, schliessen eine ringförmige Fluidkammer ein, die in Fig, 1 allgemein mit 70 bezeichnet ist-

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Die axiale Lange der Kammer 70 bestimmt sich durch die unregelmassige Oberflache 27 jeder Segment-Seitenwand 25, wahrend die radiale Kammerlange durch die radial innen und aussen liegenden Flachen 71 und 72 bestimmt wird, die durch das Zusammentreffen von Nabenabschnitten 23 und Flanschabschnitten 24 gebildet werdenο

Die Kammer 70 ist in eine. Anzahl mit radialem gegenseitigem Abstand im wesentlichen konzentrisch angeordneten Teilkammern 73 unterteilt. Die Teilkammern 73 entstehen durch eine Anzahl radial mit Abstand voneinander angebrachter, ringförmiger, in axialer Richtung auegedehnter Rippen 60, die einstückig mit der Innenseite 27 jedes Wandsegments 25 sind und aus dieser Wand vorspringenο Jede ringförmige Rippe 60 reicht ungefähr bis zur axialen Mitte der Kammer und hat eine radiale Ausrichtung gegenüber der Seitenwand 25, von der sie auegeht, so daß sie auf eine entsprechende Rippe trifft, die von der gegenüberstehenden Seitenwand ausgeht.

Fig, 3 laßt erkennen, daß bestimmte Teile jeder Ringkante 62 der Rippen 60 weggeschnitten sind. Die Ausschnitte 63 sind ' längs Radien des Radsegments 21 vorgesehen, die Winkelabstand voneinander haben« Auch an den Rippen des Radsegments 22 befinden sich in entsprechender Anordnung Ausnehmungen 63 an den . . Rippenrändern _o Wenn die Segmente 21 und 22 zu der Radanordnung 20 zusammengesetzt werden,, treffen die Ausnehmungen 63 aufeinander und bilden lange des Rings im Abstand voneinander angeordnete RadialdurchlÄsse.durch die sämtlichen Teilkammern 73 hindurchc Die Lange der^usnehmungen 63 in Ringrichtung jeder Rippe hangt von der rad^len Stellung der jeweiligen Rippe in der Kammer 70 ab. Mandantnimmt aus Fig. 3, daß der Abschnitt 63 beim Fortschreiten νοη einem Ring zum anderen, von dem Randteil des Rades in Richtung einwärts zum Mabenteil, wachst. Dadurch öffnen sich die radialen Durchlasse, die die Teilkammern

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in der Kammer 70 miteinander verbinden» Die mit gegenseitigem radialen Abstand angebrachten, die Teilkammern in der Kammer verbindenden Durchlässe 63, erweitern sich von der Aussenwand 71 der Kammer 70 in Richtung auf die Innenwand 73_o

Jeder Radabschnitt 21 und 22 ist mit einer Anzahl in Ringanordnung angelegter, axial verlaufender Fluid-Abströmdurchlässe

80 in der Nähe des Nabenteils 23 versehen; durch diese Durchlasse kann Fluid aus der Kammer 70 zur Aussenluft abströmen. Jeder Durchlaß 80 verlauft von der Sueseren Wandseite 26 durch jede Segmentwand 25 und erreicht die Fluidkammer 70 durch eine Öffnung 74 in der radialen Innenwand 71 der Kammer.

Die .Fig. 6 und 7 zeigen genauer, daß der Durchlaß 80 aus einem Innenabschnitt 81 kleinerer Weite und einem Abschnitt 82 grösserer lichter Weite besteht» Ein Steuerglied 90 besteht aus einem weniger starken Abschnitt 91 bzw. einem Abschnitt 92 grösserer Stärke, die sich in axialer Richtung in dem engeren bzw» weiteren Abschnitt 81 bzw. 82 des Durchlasses verschieben können »^ In dem Durchlaß 80 ist an der Stelle, wo der engere Abschnitt

81 in den weiteren Abschnitt 82 übergeht, eine O-Ring-Dichtung vorgesehenο

Die Innenwandseite eines axial weiter aussen liegenden Abschnitts in dem Abströmdurchlaß 80 trägt ein mit 83 bezeichnetes Gewinde. In das Gewinde 83 ist e£ne Haltemutter 84 geschraubt₀ Zwischen Haltemutter 84 und dem Ventil 90 liegt eine Feder 9*», die das Ventilglied 90 mit einer „vorgegebenen Kraft axial nach innen drückt, um die Kammer 70 gegen die Aussenluft abzudichten»

Die Aussenflachen der Ventilabschnitte 91 bzw» 92 weisen Axial» durchlässe 95 bzw. 96 auf. Die Haltemutter besitzt einen Durchlaß 85o ''-^l

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Das Fluid in der Kammer 70 erfüllt die Durchlasse 95 und übt einen Druck auf den stärkeren Abschnitt 92 des Ventils 90 aus» Obersteigt der Fluiddruck die Gegenkraft der Feder 91», so wird das Ventilteil 90 axial nach aussen in den Abströmdurchlaß 80 geschoben. Dann strömt Fluid an der O-Ring-Diehtung 93 vorbei, gelangt durch die Durchlasse 96 und fließt durch den Durchlaß 85 in der Haltemutter 84 zur Aussenluft abo Nach dem Abströmen eines ausreichend grossen Fluidvolumens und ausreichender Druckverminderung in der Kammer 70 führt die Feder 94 das Ventil 90 in seine Abdichtstellung zurück·

Fig> 1 zeigt, daß die radiale Wand 25 jedes Radsegments sich nach aussen in einen Ringrand 29 fortsetzt, so daß das Radteil 20 einen (mit gestrichelten Umriß gezeichneten) Luftstreifen aufnehmen kann«. Zn dem aussenliegenden Radsegment 22 ist ein Lufteinlaß 50 vorgesehen, durch den der auf das Radteil 20 aufgezogene Luftreifen aufgepumpt werden kann. Der Lufteinlaß 50 ist mit einer Gewindeöffnung 5*» in der Segmentwand 25 versehen; in die Öffnung 54 ist ein Reifenventil 55 eingesetzte Das Reifenventil 55 ist, wie Fig. 2 erkennen läßt, auf der gleichen Kreislinie angeordnet wie die auf einem Aussenradius angeordneten Zuganker 53. Die spezielle Anordnung des Luftventils 55 und des Lufteinlasses 50 hat im Rahmen der Erfindung keine besondere Bedeutung. Der Lufteinlaß und das zugehörige Reifenventil sollten leicht erreichbar sein. Es kann z.B_o zweckmässig sein, den Luftreifen 1 von der Innenseite des Radteils 20 her aufzupumpen. In diesem Fall müssen der Lufteinlaß 50 und das Reifenventil 55 an dem innen liegenden Radabschnitt 21 angeordnet werden»

In der Seitenwand 25 des aussenliegenden Radsegments 22 ist eine Anzahl kurzer Durchlässe 56 vorgesehen, durch die Flüssigkeit in die Kammer eingeführt oder aus ihr abgezogen werden kann» Die Durchlässe 56 münden in die radial ganz aussen liegende ringförmige Teilkammer 73 der Kammer 70 und können mit Gewindes topf en

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gemäß Fig. 4 versehen werden. Auch die spezielle Anordnung der Durchlässe 53 stellt keinen Teil der Erfindung dar, und daher kann aus Gründen der besseren ZugSnglichkeit eine andere Anordnung der Durchlasse vorgesehen werden.

Unter bestimmten Umstanden kann ein ausgewählter Durchlaß S3

so abgeändert werden_t daß er eine in bestimmter Weise ausgeführte

Stopfenanordnung 180 (Fig. 5) aufnehmen kann«

Die Stopfenanordnung 180 umfaßt einen Gewindestopfen 57* mit einer durchlaufenden Längsbohrung 58. Gegen das Ende dieser Bohrung stützt sich eine Kugel 181. Diese Kugel wird mittels einer Feder 182 gegen das Ende des Stopfens 57' gedrückt.

Wenn das Rad zum Stillstand kommt, kondensiert der in der Kammer befindliche und nicht aus ihr abgelassene Dampf bei Abkühlung des Rades und in der Kammer entsteht ein Unterdruck» Je nach dem Ausmaß der Kondensation kann der entstehende Unterdruck manchmal unerwünscht werden. Die Stopfenanordnung 180 ist unter diesen Umstanden von Mutzen. Naqh.,Erreichen eines vorgegebenen Druckunterschieds bewegt sich d$.e Kugel 181 gegen die Kraft der Fede£ und laßt dadurch Aussenluft durch die Bohrung 58 in die Kammer 70 eintreten» wodurch der infolge Dampfkondensation entstandene Unterdruck ausgeglichen wird»

Wenn die in Fig. 1 dargestellten Radabschnitte 21 und 22 mit« einander verbunden werden» .bildet die entstehende Rad- und Rotorkonstruktion 20 einen Flanschteil, der mit dem übrigen Rad ein geschlossenes Bauteil darstellt. Es kann jedoch erforderlich sein, die Konstruktion nach den Fig. 1 bis 3 so abzuwandeln, daß der Flanschteil von dem übrigen Rad abgenommen werden kann. Eine derartig abgeänderte Bauweise ist in den Fig. 10 bis 13 gezeichnet. . - .

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Die Radanordnung besteht aus einem Rotorteil 123, der aus zwei Rotorabschnitten 122 (aussenliegender Teil) und 121 (innenliegender Teil) und einem abnehmbaren Flanschteil 124 besteht, der am Umfang des Rotorteils 123 angebracht ist. Die Rotorteile 122 und 121 umschliessen eine Flüssigkeitskammer 170, die Rippen 160 und Teilkammern 173 aufweist. In praktisch jeder Hinsicht ist der Rotorteil 123 seinem Aufbau nach als Übereinstimmend mit dem Radteil 20 (nach den Fig. 1 bis 3) zu betrachten, davon abgesehen, daß er keinen mit dem Radteil einstückig zusammenhangenden Flanschteil aufweist.

Am Susseren Umfang des Rotorteils 123 sind eine Anzahl gleiöhjv

abständige Axialnuten IQl (Fig. 13) angebracht. In jede Nut l^ßt sich ein langgestrecktes JLJ-Profil 105 einlegen, das an jedeni"'· Ende einen Flansch 107 aufweist.

An der Innenseite des Flanscht ei Is 124 ist dne Anzahl am Unifäiig gleiehabstandig angeordnete Axialnuten 102 vorgesehen, die den Nuten 101 im Rotorteil EJ entsprechen« In die Nuten 102 lassen sich jeweils U-Profile 106 einlegen, die den U-Profilen 105 entsprechen. Auch die UrProfile 106 weisen an ihren Enden Flanschen 108 aufο

Der Flanschteil 124 und der Rotorteil 123 werden miteinander verbunden, nachdem jeweils ein U-Profil 106 bzw. 105 in jede Nut 102 bzw. 101 eingelegt iat (Fig. 10). Jedes U-Profil 102 trifft auf ein zugeordnetes U-Prpfil 101 und bildet mit ihm eine rohrartige Durchführung, von .denen sich eine Anzahl in axialer Richtung durch Flanschteil und Rotorteil des Rades erstreckt.- Durch jede der aus den U-Profilen 105 und 1.06 gebildeten Durchfahrungen verlauft ein Bolzen 130 mit einer Mutter 131. Der Kopf 132 des Bolzens 130 stützt sich gegen ein zusammengehöriges Paar von Endflanschen 108 und 107,, während die Mutter 131 gegen die $rid« flanschen am anderen Ende, der Durchführung gedreht wird· Auf diese

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Weise wird der Flanschteil 124 an dem Rotorteil 123 befestigt.

Die Abänderung gemäß Figo 1* zeigt eine Modifikation der Erfindung für die Anwendung bei grOseeren Rädern. Ein grosser, abnehmbarer Flanschteil 22·» wird von zwei mit gegenseitigem Axialabstand angeordneten. Rotorteilen 221 und 222 gehalten. Jeder Rotorteil ist zweiteilig, wie es in den Figo 10 bis 13 angedeutet ist» In jedem Rotorteil ist eine Kammer 270 gleicher Bauart wie die Kammer 70 nach Fig. 1 eingeschlossen. Die Rotorteile sind drehbar auf einer (nicht gezeichneten) Welle in gleicher Weise angebracht, wie es in Verbindung mit den Fig. 1 bis beschrieben wurde. Die Rotorteile 221 und 222 mit den eingeschlos· senen Kammern haben natürlich verschiedene Fluid-Durchlässe und besitzen Zuganker wie in Verbindung mit den Fig. 1-9 beschriebene Diese Durchlässe und Zuganker sind der Übersichtlichkeit halber in Figo IU nicht angegeben.

An jedem Rotorteil 221 und 222 sind zwei Seitenwände in axialem Abstand voneinander ausgebildet, die je eine Aussenfläehe aufweisen, die mit einem .Bremsstatorteil zusanaenwirkta Jede Fläche 226 trägt eine (nicht gezeichnete) Reibungsschicht, die der Schicht 28 aus den Fig. 1 und 2 entspricht.

Ein aussenliegender Bremsstator Sf ist so angebracht, daß er mit der in axialer Richtung aussen gelegenen Fläche 226 des Rotorteils 222 zusammenwirken kann. Ein innenliegendes Statorteil S3 arbeitet mit der in axialer Richtung aussen gelegenen Fläche 226 des Rotorteils* 221 zusammen. Die Statorteile S3 und Sf weisen jeweils Bremsbeläge, Kolben und Zylinder auf, die denen entsprechen, die eich an den Statoren Sl und S2 gemäß Fig» 1 und 2 befinden. Bei dem AusfUhrungsbeispiel nach Fig.lt lassen sich die Statoren S3 bzw. Sf in genau der gleichen Weise ausbilden wie die Statoren Sl bzw. S2 nach den Fig. 1 und 2.

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Zwischen den Statorteilen 221 und 222 ist ein doppeltwirkendes Statorteil S5 angeordnet. Dieses Stetorteil ist auf jeder Seite mit einer Anzahl in gleichem gegenseitigem Winkelabstand angebrachter Zylinder versehen., Die Zylindergruppe auf der einen Seite des Stators S5 ist mit Kolben 23»* ausgestattet, die mit der axial innen gelegenen Fläche 226 des Rotorteils 222 zusammenwirken, während die Zylinder 232 auf der anderen Seite des Stators SS mit Kolben 233 versehen sind, die mit der axial innen gelegenen Fläche 226 des Rotorteils 221 zusammenarbeiten« Die einander gegenüberliegenden Kolbenpaare 232 sind an eine gemeinsame Leitung 200 angeschlossen, die mit einer Hauptfluidleitung 210 verbunden ist.

Alle Kolben, die an den Statoren S3, S4 und S5 angebracht sind., besitzen einen Bremsbelag £36, der dem Bremsbelag 36 nach Figo 8 entspricht. ·■·.->

Jedes der Statorteile S3, SI und S5 gemäß. Figo 14 ist mit den erforderlichen Rohrleitungen und Fittings versehen, durch die jedem Bremszylinder gleichzeitig das erforderliche Betätigungen fluid zuführbar ist (diese Rohrleitungen sind nicht eingezeichnet)» Die Leitungen und Fittings für jedes Statorteil sind ' schließlich an eine einzige (nicht gezeichnete) Fluid~Vereorgungsleitung angeschlossene Da die Einzelheiten der Leitungen und Fittings, die sich an jedem Stator befinden, keinen Teil der Erfindung bilden, sind sie der Übersichtlichkeit halber weggelassen worden.

Zum Verbinden des abnehmbaren Flanschteils 22* (Fig. 11) mit den beiden Rotorteilen 221 und 222 werden U-Profile und Bolzen der gleichen Art angewandt, wie sie in Verbindung mit den Ausführungsformen nach den Fig. 10 bis, 13 beschrieben sind.

Nachdem nun die baulichen Einzelheiten der verschiedenen Ausfüh-

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rungsmögXichkeiten der Erfindung beschrieben worden sind, soll nachstehend eine Darstellung der Arbeitsweise der Rad- und Scheibenbremsenanordnung in diesen verschiedenen Aueführungsformen gegeben werden, um diese Einzelheiten weiter zu erläutern_β Die nachstehende Erläuterung der Arbeitsweise bezieht sich auf die Anwendung der Erfindung an einem Flugzeugrad_β Die hierbei verwendeten Begriffe gelten aber ebenso, wenn die Erfindung nicht am Rad eines Flugzeugfahrgestells sondern an einem anderen Rad verwendet wird.

Die Kammer 70 bei den Ausgestaltungen nach den Fig, 1 bis 9, . die von der Rad· und Rotoranordnung 20 eingeschlossen wird, kann durch einen beliebigen Durchlaß 56 mit Flüssigkeit gefüllt werden. Die Flüssigkeit kann durch irgendeine Art von Trichter zugeführt werden,,den man an das äussere Durchlaßende setzt, oder, man kann die Durchlässe 56 auch mit einer Anbrin- ,.. gungsmöglichkeit für einen Schlauch-Sehnellverbinder versehen-

Die Menge der in die Kammer 70 einzufüllenden Flüssigkeit hängt von der in den Rädern erwarteten Wärmeentwicklung ab, die bei der Benutzung der Bremsen bei der nächsten Landung auftritt₀ Die Kammer 70 kann daher während einer speziellen Landung voll» ständig oder teilweise gefüllt oder auch leer seine Für die nachfolgende Beschreibung der Wirkungsweise sei angenommen, daß die Kammer zu etwa 3/·» ihres Fassungsvermögens gefüllt ist«,

Als Flüssigkeit wird meistens Wasser benutzt. Es kann jedoch erforderlich sein» andere Flüssigkeiten zu verwenden, die sich je nach den Umständen als brauchbarer erwiesen haben. Änderungen der Umgebungstemperatur können es zum Beispiel angezeigt erscheinen lassen, eine Art eutektischer Mischung anzuwenden„

Wenn die Rad- und Rotoranordnung 20 den Boden berührt, beginnt

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GT U27 20

sie sich zu drehen. Bei der Drehung ist die in der Anordnung befindliche Flüssigkeit bestrebt« sich unter der Wirkung der Zentrifugalkraft in die radial Sueseren Teile der Ringkammer 70 zu bewegenο Beim Betatigen der Bremsen bewegen sich die Kolben 3U axial nach innen und treffen auf die ringförmigen Schichten reibenden Materials 28 an den Aussenseiten 26 der Wände 25. Die durch die Bremswirkung erzeugte Wärme wird durch die Wände 25 und die Rippen 60 in die Ringkamraer 70 geleitet und schließlich von dem Wasser in dem äusseren Abschnitt der Kammer 70 aufgenommen. Wenn von dieser Flüssigkeit eine ausreichend groese Wärmemenge aufgenommen worden ist, kann ein Teil der Flüssigkeit verdampfen, und der Dampf "steigt" durch die Flüssigkeitssäule in den radial innen gelegenen Abschnitt der Kammer 70 auf _o Dampf und Flüssigkeit zirkulieren durch die Teilkammer 73 der Kammer 70, durch die sich erweiternden radialen Durchlässe, die von den an den Enden der Rippen 60 vorgesehenen Ausnehmungen 63 ge« bildet sindο Wird der Bremsvorgang fortgesetzt, kann noch weitere in der Kammer befindliche Flüssigkeit verdampfen, und der von diesem Dampf und der im radial inneren Abschnitt der Kammer 70 erzeugte Druck nimmt allmählich zu· Wenn ein vorgegebener Fluiddruck erreicht ist, öffnet sich jede der auf einer Kreislinie angebrachten Abströmdurehlässe 80 an beiden Seitenwänden 25 infolge der Axialbewegung des Ventilteils 90 gegen die Wirkung der Feder. 9>», und es wird Fluid in die Aussenluft abgeblasen. So lange die/ Bremswirkung anhält, kann fortlaufend Flüssigkeit in der Kammer 70 verdampfen. So lange der von Dampf und Fluid verursachte Druck innerhalb der Kammer 70 ausreichend hoch ist, bleibt das Ventil·» teil 90 offen, und es wird ständig Fluid an die Aussenluft abgegebene Wenn das Rad 20 zum Stillstand kommt und/oder der Druckin der Kammer 70 unter den Wert sinkt, der zum Oberwinden dr von der Feder 9H ausgeübten Kraft erforderlich ist, kehrt das Ventilteil 90 in jedem Dampfdurchlas 80 in die Schließstellung zurück. . ■ -f

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Wenn sich die Flüssigkeit in der Kammer 70 bei stillstehendem Rad 20 abkühlt, kann ein Unterdruck in der Kammer entstehen. Wie erwähnt, kann dieser Vorgang unerwünscht sein, wenn die Höhe des Unterdrucks den Aufbau des Rades nachteilig beeinflussen kann. Um diesen Nachteil zu beheben, kann eine spezielle Stopfenanordnung 180 im radial äusseren Abschnitt der Seitenwand in dem Radabschnitt 22 vorgesehen werden_o Zwischen der Aussenluft und dem Kammerinnern 70 könnte eine Druckdifferenz bestehen„ Wenn diese Druckdifferenz einen vorbestimmten Wert erreicht, übt der Aussendruck eine Kraft auf die Kugel 81 gegen die Wirkung der Feder 82 aus, und die Aussenluft kann nun durch die Durchlässe 56 in die Kammer 70 eindringen und den Unterdruck ausgleichen»

Andererseits kann es erforderlich sein, Rad» und Rotoranordnung 20 mit einem Unterdruck in der Kammer 70 zu betreiben ο Das Jcänrf erwünscht sein, weil die Flüsigkeit unter erniedrigtem Druck leichter verdampft, und die Wärme wird schneller aufgenommen, wenn dia Flüssigkeit schneller verdampft. Unter diesen Umständen wird natürlich die spezielle Stopfenanordnung 80 nicht verwendet, weil ja ein Unterdruck in d@r Kammer 70 bestehen solio

In die Kammer 170 nach Figo 10 eingegebene Flüssigkeit wirkt in der gleichen Weiset, um die abgewandelte Konstruktion des Rotors 123 mit abnehmbarem Flansch 129 davor zu schützen, daß eine kritische Temperatur erreicht wirdo

Die in Fig. 1M> gezeichnete Rad- und Scheibenbremsenanordnung wird in gleicher Weise gekühlt, wie oben beschrieben; dabei wird jede Flüssigkeitskammer 270 in den Rotorteilen 221 und entsprechend behandelt _o ,.,

Die hier beschriebenen Rad- und Bremsenanordnungen mit Kühl» kammern haben geringes Gewicht, sind kompakt gebaut und können a.

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fast jeder Art von Fahrgestell verwendet werdenο Wenn hohe Wärmeumsätze erwartet werden und hohe Temperaturen entstehen können, wird ein genügend grosses Wasservolumen eingefüllt, und die Bremstemperaturen können auf diese Weise unterhalb der meisten als kritisch angesehenen Werte gehalten werdenο Beispielsweise wird in der Flugzeugindustrie eine "Wulstsitz^Temperatur von ungefähr 35O°F (177°C) als die höchste, beim Bremsen zulässige Temperatur angesehen» Die "Wulstsitz"-Temperatur eines Flugzeugrades ist diejenige Temperatur, die am Ringteil des Flansches gemessen wird, der am Luftreifenwulst unmittelbar anliegt« Es sind bereits Untersuchungen an Bremsen- und Radanordnungen vorgenommen, deren Aufbau der Erfindung entsprach, wobei die Bedingungen erzeugt wurden, wie sie beim Landen eines Flugzeugs auftreten«, Da= bei ist die ⁿWulstsitz^N-Temperatur nicht über den Wert von 25O°F (121°C) angestiegene

Ohne den Bereich der Erfindung su verlassen, können zahlreiche Abänderungen der hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung vorgenommen werden; derartige Abänderungen sollen, sofern sie durch die nachstehenden Patentansprüche gedeckt sind, als zur Erfindung gehörig betrachtet werden»

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Claims (1)

1. 7· August 1969

   Patentansprüche t

   Rad- und Scheibenbremsenanordnung, gekennzeichnet durch eine drehbare Rad- und Breneenrotoranordnung (20) mit einem mittleren Nabenteil (23), einem am Umfang befindlichen Flanschteil (24) mit Radialabstand von dem Kabenteil (23) und mindestens einem, den Flanschteil (24) mit dem Nabenteil (23) verbindenden Bremsenrotorteil, welches zwei in gegenseitigem Axialabstand angeordnete, radial von dem Nabenteil (23) auswart s gegen das Flanschteil (24) verlaufende Seitenwflnde (2S) aufweist, deren auseenliegende ringförmige Reibungsflachen (28) in einer Ebene liegen, die normal zur Drehachse des Bremsenrot ort ein 8 verlauft, sowie eine eine Seitenwand einer im Kreisbogen herumlaufenden, in dem Rotorteil eingeschlossenen Fluidkammer (70) bildende Innenflache (27), ferner Fluidein- , lasse (56) für die Kammer (70) an dem radial aussen gelegenen Abschnitt mindestens einer der Wände (25) neben dem Flanschteil (24) und Durchlasse (80) zum Auslassen von Fluid aus der Kammer (70) an dem radial innen gelegenen Abschnitt mindestens einer der wände (25) neben dem Nabenteil(23), wobei dieser Fluidauslaß mit einem druekabhangigen Ventil (90) versehen ist, das Fluid aus der Kammer (70) austreten laßt, wenn das Fluid in der Kammer (70) einen vorgegebenen Druck erreicht»

   Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anzahl praktisch konzentrischer, mit radialem Abstand angeordneter auf einem Kreisbogen verlaufender Rippen (6c), die von jeder

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   ST H27 <Ί

   Kammerseitenwand (25) axial nach innen reichen, wobei jede Rippe von der einen Seitenwand auf eine Rippe von der gegenüberliegenden Seitenwand in axialen Kanmensittelpunkt trifft und dadurch die Fluidkammer (70) in eine Anzahl mit radialem Abstand angeordneter Teilkamnern (73) unterteilt wirdο

   3. Anordnung nach Anspruch 2» dadurch gekennzeichnet, daß jede Teilkammer (73) mit den übrigen Teilkammern (73) durch eine Anzahl unter einem Winkel gegeneinander versetzter, radialer Kanäle verbunden ist, die jeweils durch eine radial fluchtende Öffnung (83) in jedem Paar zusammenwirkender Rippen (60) definiert sind.

   Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit der Rad- und Bremsenrotoranordnung (20) zusammenwirkenden Bremsenstator (30), der mindestens einen axial bewegbaren, fluidbetfltigten Bremsbelag (36) aufweist, der mit den ringförmigen Reibungsflächen (28) des Bremsenrotrs zusammenzuwirken vermag·

   S. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen mit der Rad- und Bremsenrptoranordnung (20) zusammenwirkenden Bremsenstator (30), der mindestens einen axial bewegbaren, fluidbet&tigten Bremsbelag (36) aufweist, der mit den ringförmigen Reibungflfichen (28) des Bremsenrotors zusammenzuwirken vermag·

   6« Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen mit

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   SADORIQiNAL

   stm?

   der Rad« und Bremsenrotoranordnung (2C) zusammenwirkenden Bremsenstator (30), der aindestens einen axial bewegbaren, fluidbetatigten Bremsbelag OS) aufweist, der mit den ringförmigen Reibungsfllchen (28) des Bremsenrotore zusammenzuwirken vermagο

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   Al* .

   Leers.eite