DE19757266A1 - Mehrscheibenbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrscheibenbremse und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich eine Mehrscheibenbremse zur Verwendung bei einem Flugzeug. Die Erfindung kann bei beispielsweise einer Mehrscheibenbremse desjenigen Typs, der Reibscheiben aus Kohlenstoff-Verbundmaterial umfaßt, oder bei einer Bremse des sogenannten Stahltyps Anwendung finden, bei dem jeweils Stahl­ scheiben Elemente aus verschleißfestem Reibmaterial tragen.

Ein Beispiel einer bekannten Flugzeug-Scheibenbremseneinheit des Mehrschei­ bentyps ist eine solche gemäß Darstellung in Fig. 1 und 2, wobei Fig. 1 ein Schnitt durch eine Hälfte einer Bremseneinheit in einer Ebene parallel zu und zu­ sammenfallend mit der X-X-Achse ist, zu der die Bremseneinheit symmetrisch ist, und Fig. 2 eine Stirnansicht der in Fig. 1 dargestellten Bremseneinheit ist, wobei die linke Hälfte ein Schnitt entlang der Linie Y-Y ist, um die Bremseneinheit mit entfernten Bremsbetätigern darzustellen.

Die Scheibenbremse ist eine solche des Stahltyps und umfaßt eine nicht­ drehbare Ringnabe 1 mit einem mit Hilfe von Schrauben 2' daran befestigten Schub- bzw. Drehrohr 2. Die einzelnen Scheiben einer Einheit aus ringförmigen Stator-Scheibenelementen 3, 3a, 3b sind jeweils an ihrem radial inneren Umfang an Keilnuten 4 an dem Schub- bzw. Drehrohr 2 axial verschiebbar aufgekeilt. Eine entsprechende Serie bzw. Reihe von ringförmigen Rotor-Scheibenelementen 5 ist mit den Statorelementen 3 abwechselnd angeordnet und ist jeweils an ihrem radial äußeren Umfang 6 an einem Rad (nicht dargestellt) zur gemeinsamen Drehung mit diesem axial verschiebbar aufgekeilt. An einem Ende, dem distalen Ende, des Schub- bzw. Drehrohres 2 ist ein Ringflansch 7 mit Hilfe von Schrau­ ben 8 für die Zusammenarbeit mit dem axial äußersten Scheibenelement 3a be­ festigt um einen Anschlag für dieses Statorelement zu bilden.

Zwölf Bremsbetätiger 9 in der Form von hydraulischen Kolben/Zylinder-Einheiten sind an in Umfangsrichtung gleichbeabstandeten Positionen an dem anderen Ende des Schub- bzw. Drehrohres 2 zum Aufbringen eines Bremsbetätigungs­ schubs auf das axial innerste Statorelement 3b angebracht. Die Kolben/Zylinder- Einheiten 9 sind in Umfangsrichtung mittels eines Kolbengehäuses in der Form eines einstückigen Flanschelementes 9' miteinander verbunden, das seinerseits einstückig mit der oben beschriebenen Ringnabe 1 ausgebildet ist.

Das Schubübertragungsmittel 10 zum Übertragen des Schubs von den Betäti­ gungselementen an das axial innerste Statorelement 3b umfaßt erste und zweite konzentrische und radial beabstandete Metallringe 11,16, die mit Hilfe eines de­ formierbaren ersten Verbindungsmittels 12, 13, 17 in der Form eines Paares von kegelstumpfförmigen Metallbahnen miteinander verbunden sind. Der Kolben 14 jeder Kolben/Zylinder-Einheiten 9 ist so angeordnet, daß er den ersten Ring 11 berührt, um den Bremsbetätigungsschub nach dort zu übertragen.

In Hinblick auf die immer bestehende Notwendigkeit des Versuchs, die Größe und das Gewicht von Flugzeugbauteilen und somit die Betriebskosten zu reduzieren, ist es vorteilhaft, die axiale Gesamtlänge der Bremse zu verkürzen.

Die Betriebskosten werden auch verringert, wenn die Reibscheiben auf eine ge­ ringere Dicke abgenutzt werden können als gegenwärtig. In dem Fall von Stator­ scheiben muß die zulässige Minimaldicke die Scherfestigkeitsgrenzen des mit Nuten ausgebildeten, radial inneren Umfangs einer Scheibe berücksichtigen, wo die Scheibe auf Feder- bzw. Keilbahnen des Schub- bzw. Drehrohres gleitet.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Mehrscheibenbremse mit einem verbesserten Mittel zur Anordnung einer Statorscheibe zu schaffen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Statorscheibenanordnung zu schaffen, die eine Verkürzung der Axiallänge der Bremse gestattet.

Die Erfindung hat geschaffen eine Mehrscheibenbremse derjenigen Art mit einer Vielzahl von Statorscheiben, mit einer Vielzahl von Rotorscheiben, die sich mit den Statorscheiben abwechseln, mit einem Schub- bzw. Drehrohr, relativ zu dem die Statorscheiben axial verschiebbar aufgekeilt sind, mit einem Bremsbetäti­ gungs-Schubmittel zum Aufbringen eines Axialschubs auf einen Endstator und mit einem Reaktionselement, das einen Anschlag für den anderen Endstator bildet, wobei eine Statorscheibe ein Element aus einem Reibmaterial mit einer ersten Fläche zum Anliegen an einer Rotorscheibe zur Energievernichtung, wenn ein Axialschub auf die Einheit aus Rotor- und Statorscheiben zur Einwirkung ge­ bracht, und mit einer zweiten Fläche umfaßt, die mittels eines im wesentlichen starren Abstützelementes abgestützt ist, wobei das Abstützelement mittels des Schub- bzw. Drehrohres in einer Anordnung bzw. Ausbildung abgestützt ist, die eine Drehung des Abstützelementes gegenüber dem Schub- bzw. Drehrohr ver­ hindert, wobei das Abstützelement ein Anordnungsmittel umfaßt, das sich von derjenigen Fläche des Anordnungsmittels aus axial erstreckt, die das Statorschei­ ben-Reibelement abstützt, wobei ein radial äußerer Bereich des Statorscheiben- Reibelementes ausgenommene Bereiche umfaßt, die in Umfangsrichtung relativ zu der Längsachse des Schub- bzw. Drehrohres beabstandet sind, und wobei das Anordnungsmittel in den ausgenommenen Bereichen aufgenommen ist, wodurch eine auf das Stator-Reibelement zur Einwirkung gebrachte Momentenlast an das Schub- bzw. Drehrohr übertragen wird.

Die ausgenommenen Bereiche eines Statorscheiben-Reibelementes uns insbe­ sondere, jedoch nicht ausschließlich eine Enstatorscheibe kann an einem radial äußeren Bereich angeordnet sein, der entweder gänzlich oder im wesentlichen gänzlich außerhalb des Scheibenflächenbereichs liegt, der mit einer Rotorscheibe unter in Berührung steht, wenn die Scheibeneinheit axial zusammengedrückt ist.

Die ausgenommenen Bereiche liegen vorzugsweise in den äußersten 20%, noch weiter bevorzugt in den äußersten 10%, der Radialerstreckung des Statorschei­ ben-Reibelementes, wobei die Radialerstreckung in dem Fall einer ringförmigen Scheibe in der Differenz zwischen dem Innenradius und dem Außenradius Schei­ benreibelement es besteht.

Die radial äußeren ausgenommenen Bereiche können Ausnehmungen sein und können eine Form gleich bzw. ähnlich denjenigen aufweisen, die herkömmlicher­ weise an einem radial inneren Umfang einer Statorscheibe vorgesehen sind, oder einige oder alle ausgenommenen Bereiche eines Elementes können die Form diskreter Öffnungen, d. h. von Löchern, aufweisen. Ausgenommene Bereiche kön­ nen sich axial durch die gesamte Dicke des Reibelementes erstrecken oder durch nur einen Teil dieser Dicke.

Das Abstützelement, das ein Endstator-Reibelement an dem Ende der Einheit der Scheiben, das von dem Bremsbetätigungs-Schubmittel abgelegen angeordnet ist, kann ein Element, beispielsweise ein ringförmiges Element, sein, das einen End­ bereich des Schub- bzw. Drehrohres umgibt und axial durch eine Endausbildung des Schub- bzw. Drehrohres abgestützt ist. Alternativ kann das Abstützelement aus einem Endbereich des Schub- bzw. Drehrohres bestehen und somit inherent an einer Drehung gegenüber dem Schub- bzw. Drehrohr gehindert sein.

Ein radial innerer Rand oder beide radial inneren Ränder des Reibelementes und jedes Abstützelement, das ein Teil der Statorscheibe sein kann, kann eine einge­ zogene bzw. verjüngte Form bei Betrachtung in Längsrichtung aufweisen, wo­ durch der Durchmesser des inneren Randes an einem axialen Ende größer als an dem anderen axialen Ende ist.

Das Reibelement kann ein Metallelement, beispielsweise aus Stahl, sein. Das Reibelement einer Statorscheibe kann aus einem herkömmlichen Bremsen-Reib­ material, beispielsweise aus Stahl oder einem Kohlenstoff-Verbundmaterial, be­ stehen. Es kann aus laminierten Material bestehen.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft unter Bezug­ nahme auf die schematischen Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Teil des Schub- bzw. Drehrohres und eines Endstators einer erfindungsgemäßen Bremse;

Fig. 3a ein Detail des Endstators der Fig. 3;

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 3 mit der Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Teil eines doppelseitigen Stators einer erfindungsgemäßen Bremse.

Bei einer ersten Ausführungsform ist eine Bremse 20 der Erfindung im wesentli­ chen wie in Fig. 1 und 2 dargestellt mit der Ausnahme des Reaktionselement- Endbereichs 21 des Schub- bzw. Drehrohres und der Endstatorscheibe 26 an diesem Endbereich gestaltet.

Der Schub- bzw. Drehrohr-Endbereich 21 besteht in einem ringförmigen, schei­ benartigen Flanschbereich 22, der einstückig mit einem herkömmlichen Keilbe­ reich 23 über einen erweiterten, glockenmundartigen Abschnitt 24 verbunden ist.

Der Flanschbereich 22 sorgt für eine Anordnung und Abstützung für eine ringför­ mige Stahlscheibe 25, die als ein Abstützelement für das Reibelement 26 des Endstators dient. Das Abstützelement 25 ist an dem Flanschbereich mittels einer Reihe von im Umfangsrichtung beabstandeten Schrauben 27 befestigt.

Der radial äußere Bereich des Abstützelementes 25 weist eine Reihe von dort befestigten, in Umfangsrichtung beabstandeten Ansätzen 30 auf, die sich axial in einer Richtung zu dem Statorscheiben-Reibelement 26 erstrecken.

Der radial äußere Umfang 28 des Statorscheiben-Elementes 26 weist eine Reihe von in Umfangsrichtung beabstandeten Ausnehmungen 29 (s. Fig. 3a) auf, die so gestaltet und angeordnet sind, daß sie sich nahe bei den Ansätzen 30 befinden. Die Fläche 32 des Statorelementes 26, die dem Flanschbereich 22 am nächsten liegt, weist eine Reihe von in Umfangsrichtung beabstandeten Sacklöchern 31 an Positionen auf, die mit den Schrauben 27 fluchten, so daß diese Fläche 32 fest gegen das Abstützelement 25 anliegen und durch dieses abgestützt sein kann.

Der radial innere Umfang 33 des Statorelementes 26 weist einen kegel­ stumpfförmigen Bereich 34 auf, der außen in Richtung zu dem Flanschbereich 22 hin verjüngt ist.

Der radial innere Umfang 35 des Abstützelementes 25 weist ebenfalls eine kegel­ stumpfförmige Gestalt auf.

Die radial äußere Anordnung und Abstützung des Statorelementes 26 verhindert die herkömmliche Notwendigkeit, daß sich die Schub- bzw. Drehrohrkeile bzw. -federn 36 axial über die gesamte Länge des Stapels der Scheiben erstrecken müssen.

Die axial kompakte Bauweise des Schub- bzw. Drehrohres bei dieser Ausfüh­ rungsform nimmt auch wegen der Größe und der Gestalt des inneren Umfangs des Statorelementes 26 und des Abstützelementes 25 zu. Dies gestattet es, daß ein starker, nach außen erweiterter, lastübertragender Verbindungsbereich 24 des Schub- bzw. Drehrohres aufgenommen werden kann ohne die Notwendigkeit, sich axial über den Flanschbereich 22 hinaus erstrecken zu müssen, und zwar im Gegensatz zu einer typischen Bauweise des Standes der Technik mit einem last­ übertragenden Flansch 7 gemäß Darstellung in Fig. 1.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Statorelement 40 im wesentlichen das gleiche wie das oben beschriebene Element 26 der Fig. 3 ist, jedoch direkt an dem Endflanschabschnitt 41 des Schub- bzw. Drehrohres 42 angebracht ist. Der Endflansch 41 weist eine Abstützfläche 43 mit einer größeren planaren Erstreckung in einer radialen Richtung auf als der Abstützflächenbereich 38 von Fig. 3, wodurch die Abstützfläche 43 für eine Abstützung des Statorele­ mentes sorgt die der Abstützung entspricht, die mittels des Abstützelementes 25 von Fig. 3 bewirkt wird. Ansätze 44 sind an dem Endflansch 41 befestigt und nahe bei den Endscheibenausnehmungen 29 angeordnet.

Die radial äußere Anordnung und Abstützung eines Statorelementes kann in Ver­ bindung mit einem mittleren doppelseitigen Stator gemäß Darstellung in Fig. 5 vorgesehen sein. Die Statorelemente 45 entsprechen je dem oben beschriebenen Element 26 von Fig. 3, und zwar abgesehen davon, daß sie einen zylindrischen inneren Umfang 46 aufweisen. Das Abstützelement 47 trägt an dem radial äuße­ ren Bereich eine Reihe von in Umfangsrichtung beabstandeten Ansätzen 48, die je eine doppelseitige Form aufweisen, um jeweils die beiden Statorelementen 45 anzuordnen. Der radial innere Bereich des Abstützelementes 47 ist mit einem ausgenommenen Profil 48 ausgestattet, damit das Abstützelement axial Federn bzw. Keilen eines Schub- bzw. Drehrohres gleiten kann, während es drehfest ge­ halten wird.

Bei jeder der oben beschriebene Ausführungsformen wird es bevorzugt, daß sich ein Ansatz 30, 44, 48 axial über im wesentlichen die gesamte Dicke der Stator­ scheibe erstreckt, wodurch die Gefahr einer Delaminierung oder anderweitigen Beschädigung des Scheibenmaterials minimiert wird.

Claims (13)

1. Mehrscheibenbremse (20) derjenigen Art mit einer Vielzahl von Statorschei­ ben (26), mit einer Vielzahl von Rotorscheiben, die sich mit den Statorscheiben abwechseln, mit einem Schub- bzw. Drehrohr (23), relativ zu dem die Stator­ scheibe axial verschiebbar aufgekeilt sind, mit einem Bremsbetätigungs-Schub­ mittel zum Aufbringen eines Axialschubs auf einen Endstator und mit einem Re­ aktionselement (22), das einen Anschlag für den anderen Endstator bildet, wobei eine Statorscheibe (26) ein Element aus einem Reibmaterial mit einer ersten Flä­ che zum Anliegen an einer Rotorscheibe zur Energievernichtung, wenn ein Axial­ schub auf die Einheit aus Rotor- und Statorscheiben zur Einwirkung gebracht, und mit einer zweiten Fläche umfaßt, die mittels eines im wesentlichen starren Abstützelementes (25) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ab­ stützelement (25) mittels des Schub- bzw. Drehrohres in einer Anordnung bzw. Ausbildung abgestützt ist, die eine Drehung des Abstützelementes gegenüber dem Schub- bzw. Drehrohr verhindert, wobei das Abstützelement (25) ein Anord­ nungsmittel (30) umfaßt, das sich von derjenigen Fläche des Anordnungsmittels aus axial erstreckt, die das Statorscheiben-Reibelement (26) abstützt, wobei ein radial äußerer Bereich des Statorscheiben-Reibelementes ausgenommene Berei­ che (29) umfaßt, die in Umfangsrichtung relativ zu der Längsachse des Schub- bzw. Drehrohres beabstandet sind, und wobei das Anordnungsmittel (30) in den ausgenommenen Bereichen aufgenommen ist, wodurch eine auf das Stator- Reibelement (26) zur Einwirkung gebrachte Momentenlast an das Schub- bzw. Drehrohr (23) übertragen wird.

2. Mehrscheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus­ genommene Bereiche (29) eines Statorscheiben-Reibelementes in einem radial äußeren Bereich angeordnet sind, der gänzlich oder im wesentlichen gänzlich ra­ dial außerhalb des Scheibenflächenbereichs liegt, der mit einer Rotorscheibe unter Reibung in Berührung steht, wenn die Einheit der Scheiben axial zusam­ mengedrückt wird.

3. Mehrscheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgenommenen Bereiche (29) in den äußersten 20% der Radialerstreckung eines Statorscheiben-Reibelementes (26) liegen.

4. Mehrscheibenbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgenommenen Bereiche (29) in den äußersten 10% der Radialerstreckung eines Statorscheiben-Reibelementes (26) liegen.

5. Mehrscheibenbremse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Statorscheiben-Reibelement (26) ringförmig ist und die Radialerstrec­ kung die Differenz zwischen dem Innenradius und dem Außenradius des Ele­ mentes ist.

6. Mehrscheibenbremse nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß radial äußeren ausgenommenen Bereiche Ausneh­ mungen (29) umfassen.

7. Mehrscheibenbremse nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß radial äußere ausgenommene Bereiche diskrete Öffnungen umfassen

8. Mehrscheibenbremse nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß sich ausgenommene Bereiche (29) axial durch die gesamte Dicke des Reibelementes erstrecken.

9. Mehrscheibenbremse nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich ausgenommene Bereiche (29) axial durch nur einen Teil der Dicke des Reibelementes erstrecken.

10. Mehrscheibenbremse nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement (25) einen Endbereich des Schub- bzw. Drehrohres umgibt und durch eine Endausbildung des Schub- bzw. Drehrohres axial abgestützt ist.

11. Mehrscheibenbremse nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Abstützelement einen Endbereich des Schub- bzw. Dreh­ rohres umfaßt.

12. Mehrscheibenbremse nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstützelement (25) ein Teil der Stator­ scheibe (26) ist und ein radial innerer Rand (33) des Abstützelementes eine ver­ jüngte bzw. eingezogene Form aufweist.

13. Mehrscheibenbremse nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibelement (26) der Statorscheibe Kohlen­ stoff-Verbundmaterial umfaßt.